JP4218334B2 - 回転型流体機械 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ポンプ、ブロアまたはモータ等の回転型流体機械、更に詳しくは容積変化型の回転型流体機械に関する。
【０００２】
【従来の技術】
容積変化型の代表的な回転型流体機械として、ベーン型ポンプ（圧縮機）が知られている。ベーン型ポンプ（圧縮機）は、円形の内周面を有する作動室を備えたケーシングと、該作動室内に内周面の軸芯から偏芯して配設されたロータと、該ロータに放射状に形成された複数個の溝に径方向に摺動可能に配設された複数個のベーンとからなっており、複数個のベーンを回転による遠心力またはスプリング力によって作動室の内周面に摺接させ、ロータとベーンおよびケーシングの作動室の内周面とで区画される室の容積変化により、流体を圧送するように構成されている。このようなベーン型ポンプ（圧縮機）は、気密性に優れており、圧縮機としても広く用いられている。しかるに、ベーン型ポンプ（圧縮機）はロータの回転に伴いベーンの先端が作動室の内周面に摺接するとともにベーンの側面がロータを摺接する構成であるため、摩擦抵抗が大きく、摩耗や発熱による焼付きが発生する。
【０００３】
上記ベーン型ポンプ（圧縮機）の問題を解消するために、円形の内周面を有する作動室を備えたケーシングと、該作動室内に内周面の軸芯から偏芯して配設されたロータと、該ロータに放射状に形成された複数個の溝に配設され作動室の内周面に接触して転動可能に構成された複数個の転動ロールと、ロータ内に作動室の内周面軸芯と同芯に設けられ外周面が上記複数個の転動ロールと接触する中心円形体とからなる回転型流体機械が提案されている。（例えば、特許文献１参照。）
【０００４】
【特許文献１】
特開２０００−２９７７６７号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
而して、上記公報に開示された回転型流体機械は、作動時に転動ロールがロータに形成された溝の壁面から押圧されるため、転動ロールが必ずしも円滑に転動することができず、転動ロールと作動室の内周面およびロータの溝壁面が摺動するすることになる。
【０００６】
本発明は上記事実に鑑みてなされたもので、その主たる技術的課題は、構成部材の摺動をなくし摩擦抵抗を極力小さくして摩耗を抑えるとともに、発熱による焼付きの発生を防止することができる回転型流体機械を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、上記主たる技術的課題を解決するために、円形の内周面を有する作動室を備えたケーシングと、該作動室内に内周面軸芯から偏芯して配設され駆動軸に連結されたサンローラと、該サンローラの外周面に接触して転動可能に配設された複数個の第１の遊星ローラ群と、該第１の遊星ローラ群の互いに隣接する各ローラとそれぞれ接触するとともに該作動室の内周面に接触して転動可能に配設された複数個の第２の遊星ローラ群と、からなる、
ことを特徴とする回転型流体機械が提供される。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に従って構成された回転型流体機械の好適実施形態を図示している添付図面を参照して、更に詳細に説明する。
【０００９】
図１には本発明に従って構成された回転型流体機械の縦断面図が示されており、図２には図１におけるＡ−Ａ断面図が示されている。なお、図示の実施形態においては、回転型流体機械をポンプに適用した例として説明する。図示の実施形態における回転型流体機械は、環状の本体２１と該環状の本体２１の両側に装着される第１の蓋体２２および第２の蓋体２３とからなるケーシング２を具備している。ケーシング２を構成する環状の本体２１は、図２に示すようにＰ１を軸芯とする円形の内周面２１１を有する作動室２１０を備えている。また、環状の本体２１の外周部には、軸方向に貫通する複数個のボルト挿通孔２１２が設けられている。環状の本体２１の図１において左側面に装着されれる第１の蓋体２２は、中心部に環状の本体２１に形成された作動室２１０の内周面２１１の軸芯Ｐ１から図１および図２において上側に距離Ｌだけ偏芯して形成された軸芯Ｐ２を有する軸支持穴２２１を備えているとともに、図２に示すように上記作動室２１０に開口する吸込口２２２および吐出口２２３を備えている。また、第１の蓋体２２の外周部には、軸方向に貫通する複数個のボルト挿通孔２２４が設けられている。環状の本体２１の図１において右側面に装着されれる第２の蓋体２３は、中心部に環状の本体２１に形成された作動室２１０の内周面２１１の軸芯Ｐ１から図１および図２において上側に距離Ｌだけ偏芯して形成された軸芯Ｐ２を有する軸支持穴２３１を備えているとともに、その外周部には軸方向に貫通する複数個のボルト挿通孔２３２が設けられている。このように構成された第１の蓋体２２および第２の蓋体２３を環状の本体２１の両側に装着し、第１の蓋体２２に形成されたボルト挿通孔２２４と本体２１に形成されたボルト挿通孔２１２および第２の蓋体２３に形成されたボルト挿通孔２３２に締結ボルト３１を挿通してナット３２を螺合することによって、ケーシング２が構成される。
【００１０】
上記のように構成されたケーシング２の作動室２１０内には、駆動軸４と一体的に形成されたサンローラ５が配設される。駆動軸４は、第１の蓋体２２に形成された軸支持穴２２１部および第２の蓋体２３に形成された軸支持穴２３１部に軸受６１、６２を介して回転可能に支持されており、図示しない電動モータ等の駆動源に伝動連結される。サンローラ５は駆動軸４と同一軸芯上に設けられており、このためサンローラ５の軸芯は上記第１の蓋体２２に形成された軸支持穴２２１および第２の蓋体２３に形成された軸支持穴２３１の軸芯Ｐ２と同芯となる。従って、サンローラ５は、ケーシング２を構成する環状の本体２１に形成された作動室２１０の内周面２１１の軸芯Ｐ１から図１および図２において上側に距離Ｌだけ偏芯して配設されることになる。
【００１１】
上記ケーシング２の作動室２１０内には、第１の遊星ローラ群７と第２の遊星ローラ群８が配設される。第１の遊星ローラ群７は複数個（図示の実施形態においては１０個）のローラ７１からなり、サンローラ５の外周面に接触して転動可能に配設されている。第２の遊星ローラ群８は複数個（図示の実施形態においては１０個）のローラ８１からなり、第１の遊星ローラ群７の互いに隣接する各ローラ７１とそれぞれ接触するとともに作動室２１０の内周面２１１に接触して転動可能に配設されている。
【００１２】
以上のように構成された回転型流体機械は、サンローラ５が図２において矢印で示す方向に回転されると、サンローラ５から第１の遊星ローラ群７のローラ７１へ回転が伝達され、そして第１の遊星ローラ群７のローラ７１から第２の遊星ローラ群８のローラ８１へ回転が伝達されてそれぞれ矢印で示す方向に回転せしめられる。第２の遊星ローラ群８のローラ８１の矢印で示す方向の回転はケーシング２の作動室２１０の内周面２１１に伝達されるが、ケーシング２が固定されているため、第２の遊星ローラ群８のローラ８１はサンローラ５の回転方向と逆方向に作動室２１０の内周面２１１に沿って公転する。このとき、第１の遊星ローラ群７のローラ７１にはサンローラ５と第２の遊星ローラ群８のローラ８１との間に割り込もうとするウエッジ効果が働き、各ローラ間の押し付け圧力が高くなる。第２の遊星ローラ群８のローラ８１の作動室内周面２１１に沿った矢印で示す方向への公転運動は第１の遊星ローラ群７のローラ７１にも伝達され、第２の遊星ローラ群８のローラ８１と第１の遊星ローラ群７のローラ７１は同方向に公転運動する。このとき、各ローラ同士の間隔は図２に示す状態しか幾何学的に取り得ないので、公転しつつローラ同士の間隔が変化する。即ち、ローラ同士の間隔は、図示の実施形態においてはサンローラ５の軸芯Ｐ２が作動室２１０の内周面２１１の軸芯Ｐ１から図１および図２において上側に距離Ｌだけ偏芯して配設されている関係から、図２に示すように下側が最も小さく上側に行くに従って徐々に大きくなる。従って、第２の遊星ローラ群８のローラ８１と第１の遊星ローラ群７のローラ７１の同方向への公転運動により、サンローラ５と第１の遊星ローラ群７のローラ７１および第２の遊星ローラ群８のローラ８１によって形成される作動空間２１０ａの容積と、作動室２１２の内周面２１１と第１の遊星ローラ群７のローラ７１および第２の遊星ローラ群８のローラ８１によって形成される作動空間２１０ｂの容積が変化するので、容積変化型のポンプとして機能する。この作動空間２１０ａの容積と作動空間２１０ｂの容積は、図示の実施形態においては下側が最も小さく上側に行くに従って徐々に大きくなる。
【００１３】
さて、サンローラ５が図２において矢印で示す方向に回転せしめられることにより、第１の遊星ローラ群７のローラ７１および第２の遊星ローラ群８のローラ８１が上述したように矢印で示す方向に回転しつつ公転すると、上記作動空間２１０ａおよび作動空間２１０ｂの容積は、図２において下側から上側に移動するに従って徐々に大きくなる。この作動空間２１０ａおよび作動空間２１０ｂが下側から上側に移動する途中に吸込口２２２が設けられているので、吸込口２２２を通過する際に作動空間２１０ａおよび作動空間２１０ｂにはオイルが吸入される。そして、吸込口２２２を通過する際にオイルを吸入した作動空間２１０ａおよび作動空間２１０ｂは、上側位置を通過するとその容積が徐々に小さくなる。この作動空間２１０ａおよび作動空間２１０ｂが上側から下側に移動する途中に吐出口２２３が設けられているので、吐出口２２３を通過する際に作動空間２１０ａおよび作動空間２１０ｂ内のオイルが吐出される。
【００１４】
【実施例】
上述した構成において、作動室２１０の内周面２１１の直径が９０ｍｍ、サンローラ５の直径が３６．６ｍｍ、第１の遊星ローラ群７のローラ７１の直径が１２ｍｍ、第２の遊星ローラ群８のローラ８１の直径が１８ｍｍ、上記軸芯Ｐ１と軸芯Ｐ２との偏芯距離Ｌが０．９３５ｍｍの回転型流体機械を制作しポンプとして作動したところ、第１の遊星ローラ群７のローラ７１および第２の遊星ローラ群８のローラ８１とも円滑に作動することが確認された。
【００１５】
以上のように図示の実施形態における回転型流体機械は、第１の遊星ローラ群７のローラ７１および第２の遊星ローラ群８のローラ８１の転動運動によりオイルを吸引して圧送するので、摺動がないため摩擦抵抗が小さく摩耗を抑えることができるとともに、発熱による焼付きの発生を防止することができる。また、サンローラ５と第１の遊星ローラ群７のローラ７１および第２の遊星ローラ群８のローラ８１の組み合わせによって構成されるので、その作動が円滑で静粛であるとともに、構成部材の加工が容易である。なお、図示の実施形態においては、本発明をポンプに適用した例を示したが、本発明は圧縮機やモータに適用することもできる。
【００１６】
【発明の効果】
本発明による回転型流体機械は以上のように構成されているので、第１の遊星ローラ群と第２の遊星ローラ群の転動運動が円滑に行われるため、摩擦抵抗が小さく摩耗を抑えることができるとともに、発熱による焼付きの発生を防止することができる。また、本発明による回転型流体機械は、サンローラと第１の遊星ローラ群および第２の遊星ローラ群の組み合わせによって構成されるので、その作動が円滑で静粛であるとともに、構成部材の加工が容易である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に従って構成された回転型流体機械の縦断面図。
【図２】図１におけるＡ−Ａ断面図。
【符号の説明】
２：ケーシング
２１：ケーシングの環状の本体
２１０：作動室
２１０ａ：作動空間
２１０ｂ：作動空間
２１１：作動室の内周面
２１２：ボルト挿通孔
２２：ケーシングの第１の蓋体
２２１：軸支持穴
２２２：吸込口
２２３：吐出口
２２４：ボルト挿通孔
２３：ケーシングの第２の蓋体
２３１：軸支持穴
２３２：ボルト挿通孔
３１：締結ルト
３２：ナット
４：駆動軸
５：サンローラ
６１：軸受
６２：軸受
７：第１の遊星ローラ群
７１：第１の遊星ローラ群のローラ
８：第２の遊星ローラ群
８１：第２の遊星ローラ群のローラ

Claims (1)

1. 円形の内周面を有する作動室を備えたケーシングと、該作動室内に内周面の軸芯から偏芯して配設され駆動軸に連結されたサンローラと、該サンローラの外周面に接触して転動可能に配設された複数個の第１の遊星ローラ群と、該第１の遊星ローラ群の互いに隣接する各ローラとそれぞれ接触するとともに該作動室の内周面に接触して転動可能に配設された複数個の第２の遊星ローラ群と、からなる、
   ことを特徴とする回転型流体機械。

Images