JP6358592B2 - 内接歯車型膨張機 - Google Patents
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Description
(1)吸入・吐出ポート42,43を有した第1カバー40とは反対の側である第2カバー50側に、シリンダ及びピストンに似た働きをする可動機構を持たせ、
(2)バネのような機械的外力又は流体に生じる圧力、或いは双方の力を利用して、この可動機構をロータ室2側(つまり第1カバー40側)に押し戻す力Fを生ぜしめ、さらに好ましくは、
(3)この押し戻す力Fを、ロータ室2内の作動流体が第2カバー50側に向かって作用する力fと同等の力(又はこの力fより若干大きな力)に調整自在にすることにより、双方の力F,fを相殺して、上述のクリアランスGを略零にする構造を見出した。
(態様1)
内歯を有したアウターロータと、
前記内歯と噛合する外歯と、軸穴とを有したインナーロータと、
前記内歯と前記外歯との間に区画され、かつ、作動流体を流通可能なロータ室と、
前記軸穴に挿通されかつ前記インナーロータを回転可能に軸支するロータ軸と、
前記アウターロータを回転可能に支持する軸受が設けられた内周面を有するロータケーシングと、
前記ロータ室の軸方向一側に設けられ、かつ、作動流体用の吸入・吐出ポートが該側に向けて形成された第1カバーと、
前記ロータ室の軸方向他側に設けられた第2カバーと、
を備えた内接歯車型膨張機であって、かつ、
第2カバーは、圧力室が設けられた固定部と、該固定部に軸方向移動可能に支持されかつ前記アウターロータ及び前記インナーロータに対面した可動板とを備え、
前記可動板には、前記ロータ室と前記圧力室との間を接続し作動流体の往来を可能にする通気孔と、カウンターポートとが形成され、
前記カウンターポートは前記吸入・吐出ポートに対応した形状を成す第1・第2ポートを有し、かつ、第1・第2ポートはそれぞれ、前記ロータ室を挟んで前記吸入・吐出ポートに対向した位置に設けられ、
前記圧力室内の作動流体は前記可動板を第1カバー側へ押し戻す力を発生させることを特徴とする内接歯車型膨張機。
(態様2)
前記圧力室は、第1カバーの吸入ポート位置付近に向かい合うように、第2カバーの中心から偏って配置され、かつ、
前記通気孔の一端が、前記カウンターポートの第1ポートに連結されていることを特徴とする態様1に記載の内接歯車型膨張機。
(態様3)
前記固定部には、前記可動板を第1カバー側へ付勢する付勢装置がさらに設けられていることを特徴とする態様1又は2に記載の内接歯車型膨張機。
(態様4)
前記付勢装置は、前記可動板に接触可能な摺動体と、該摺動体に付勢力を付与する付勢力発生部材とを備えることを特徴とする態様3に記載の内接歯車型膨張機。
(態様5)
前記可動板を押し戻す方向に作用する前記圧力室内の面積を調整可能な調整部がさらに設けられていることを特徴とする態様1〜4のいずれかに記載の内接歯車型膨張機。
(態様6)
前記可動板を押し戻す方向に作用する前記圧力室内の面積、及び、前記付勢力発生部材での付勢力の少なくとも一方を調整可能な調整部がさらに設けられていることを特徴とする態様4に記載の内接歯車型膨張機。
図1〜図3は、本発明の実施例に係る内接歯車型膨張機1(以下、単に「膨張機」とも呼ぶ)の概略を示した斜視図及び分解斜視図である。ここで、図2及び図3は、膨張機1の構成部品を軸(ロータ軸90)方向に分解した図であり、図3は図2とは反対の方向から観た分解斜視図である。図4(a)及び(b)、並びに図5は、本実施例の膨張機1の平面図及び右側面図、並びに断面概略図である。ここで、図5はロータ軸90を通過するように破断した断面を主に示すが、図4(b)中の一点鎖線(縦方向)に沿って破断した部分も切り抜いて示す。また、図6は、本実施例の可動板52の左側面図(a)、正面図(b)、右側面図(c)、斜視図(d)、及び図6(a)又は(c)中Z−Z線で破断した断面図(e)である。また、図7は、本実施例の第1摺動体551の左側面図(a)、正面図(b)、右側面図(c)、斜視図(d)、及び図7(a)又は(c)中Z−Z線で破断した断面図(e)である。なお、図1〜3においては、構成部品同士を固定するボルト等の付属部品の一部は、構成部品の見易さ向上等の観点から図示していない。
なお、インナーロータ10、第1カバー40、中間プレート60、シールケース70の円筒断面中央には、ロータ軸90を挿通するための軸穴11,41,61,71が設けられている。また、ロータケーシング30と、第1・第2カバー40,50は、複数本(図4(a)では4本)のボルトB1が挿入されて互いに一体に組み付けられる。同様に、第1カバー40と台座90とは複数本(図4(b)では4本)のボルトB2によって互いに接続される。このように上述の部品10,20,30,40,50,60,70,80,90は一体に組み付けられ、本実施例の膨張機1が形作られる(図1〜3を参照)。
第1カバー40の軸穴41には、図5に示すように、ロータ軸90を回転可能に支持可能なニードルベアリング49が設けられ、シールケース70の軸穴71には、ロータ軸90を回転可能に支持可能なボールベアリング72やオイルシール73が設けられる。ロータ軸90の一端には、インナーロータ10のキー溝12に嵌合するキー91が設けられる。以上の構成より、膨張機1内に挿通されたロータ軸90は、インナーロータ10で得られた回転力を膨張機1の外部へ伝達可能となる。
次に、第2カバー50の構造について詳しく説明する。
第2カバー50は、図2及び図3に示すように、円柱状の固定部51と、円板状の可動板52と、含んでいることに留意されたい。固定部51は、さらに、製造上及び組立上の理由から、図示の第1・第2固定部53,54のように複数の部品で分割されていてもよい。図示では、第1固定部53は可動板52を囲繞可能な開口部531を有したスリーブを成し、第2固定部54は固体部本体を成す。なお、可動板52は、後述するように、第2カバー50の固定部51に軸方向に移動可能に支持されるとともに、アウターロータ20、インナーロータ10、及びロータ室2の側面に対面するように保持される。
可動板52は、図5及び図6の(a)〜(e)に示すように、比較的小さな直径及び比較的大きな厚みを有した板本体521と、比較的小さな外径及び比較的小さな厚みを有した外縁部522と、を有する。この可動板52を囲繞可能な第1固定部(スリーブ)53の開口部531は、図3に示すように、板本体521と外縁部522とを収容できるよう、これらの要素に対応した形状(つまり、比較的小さな内径と比較的大きな内径とを有した段差構造532)を成す。
収容室541には、ロータ室2に向けて可動板52を移動させる付勢装置55が収容される。付勢装置55は、例えば、図5の切り抜き部分に示すように、第1・第2摺動体551,552と、第1・第2摺動体551,552の間に設けられた付勢力発生部材(図示ではバネ体)553と、を少なくとも含む。付勢力発生部材553は、第1・第2摺動体551,552に夫々、摺動力(弾性力)を付与しながら、第1・第2摺動体551,552の間を所定距離だけ離間させるため、その離間距離に応じた中空空間(圧力室)542が形成されることになる。つまり、この実施例では、第2固定部54の収容室541内に付勢装置55と圧力室542とが設けられた構成を成す。なお、第2摺動体552は、取付ボルト554によって固定部本体54に取り付け可能なカバーキャップ555内に収容されても良い。第1・第2摺動体551,552は、隣接部材と接する面にO−リングが適宜、配設されている。
可動板52と第1摺動体551とには夫々、通気孔52c,551cが設けられる。これにより、ロータ室2と圧力室542とを連通し、ロータ室2内の作動流体を、通気孔52c,551cを通して圧力室542内に流入させること(言い換えれば、ロータ室2と圧力室542との間で作動流体を往来させること)ができる。
また、可動板52の第1側面527(ロータ室2側)には、カウンターポート56がさらに形成されていることが好ましい(図2及び図6を参照)。このカウンターポート56は、第1カバー40(40b)上に設けられた吸入ポート42に対応した形状を有しかつ該吸入ポート42に対向する位置に形成された第1ポート561と、吐出ポート43に対応した形状を有しかつ該吐出ポート43に対向する位置に形成された第2ポート562を有することがさらに好ましい。これにより、ロータ室2の両側で同様の作動流体収容空間が形成され、ロータ室2内で時々刻々と変動する圧力の均衡が保たれ易くなる。
以上のような構成の付勢装置55や圧力室542を設けることで、(1)機械的外力又は(2)流体に生じる圧力、或いは双方の力を発生させ、これらの力を利用してこの可動板52をロータ室2(つまり第1カバー40)側に押し戻す力Fを生ぜしめることができる(図5及び図8(d)を参照)。
さらに、この押し戻す力Fを、ロータ室2内の作動流体が第2カバー50側に向かって作用する力fと同等の力(又はこの力より若干大きな力)に調整自在にすることにより、双方の力F,fを相殺して、上述のクリアランスGを略零にすることが可能となる。これにより、上述の力F,fが作用し合う可動板52とロータ10,20との間には、作動流体による膜が形成され、その膜は微小な厚さであるために、作動流体がロータ側面から絶えず漏出するといった従来の問題は起こらない。言い換えれば、本発明の膨張機1は、このような力F,fのバランス状態を生成・保持することにより、第2カバー50(の可動板52)と、ロータ10,20との間で、ロータ室2からの作動流体の漏れを極力抑制することが可能となるため、優れた容積効率を有するようになる。
上記押し戻す力の調節のために、図5に示すように、付勢力発生部材553の付勢力(例えば、ばね力)を微調整しても良く、例えば、カバーキャップ555内に設けられた調整ボルト556等の付勢力調整器具を用いても良い。
また、可動板52に向いた圧力室542の開口面積又は第1摺動体551の内側面の面積の大きさを微調整することでも、流体圧力が可動板52に及ぼす力を変化させることができる。従って、これらの面積を変更できるような流体圧力調整機構(図示しないが、例えば、圧力室542内に開口面積が異なるよう入れ子状の追加部材や寸法の異なる第1摺動体551の設置)を採用しても良い。
2 ロータ室
10 インナーロータ
11 インナーロータの軸穴
13 インナーロータの外歯
20 アウターロータ
21 アウターロータの内歯
30 ロータケーシング
31 ロータケーシングの内周面
32 軸受
40 第1カバー(ポート本体)
42 吸入ポート
43 吐出ポート
50 第2カバー
51 固定部
52 可動板
52c 通気孔
55 付勢装置
56 カウンターポート
90 ロータ軸
542 圧力室
551 摺動体
553 付勢力発生部材
561 カウンターポートの第1ポート
562 カウンターポートの第2ポート
Claims (6)
- 内歯を有したアウターロータと、
前記内歯と噛合する外歯と、軸穴とを有したインナーロータと、
前記内歯と前記外歯との間に区画され、かつ、作動流体を流通可能なロータ室と、
前記軸穴に挿通されかつ前記インナーロータを回転可能に軸支するロータ軸と、
前記アウターロータを回転可能に支持する軸受が設けられた内周面を有するロータケーシングと、
前記ロータ室の軸方向一側に設けられ、かつ、作動流体用の吸入・吐出ポートが該側に向けて形成された第1カバーと、
前記ロータ室の軸方向他側に設けられた第2カバーと、
を備えた内接歯車型膨張機であって、かつ、
第2カバーは、圧力室が設けられた固定部と、該固定部に軸方向移動可能に支持されかつ前記アウターロータ及び前記インナーロータに対面した可動板とを備え、
前記可動板には、前記ロータ室と前記圧力室との間を接続し作動流体の往来を可能にする通気孔と、カウンターポートとが形成され、
前記カウンターポートは前記吸入・吐出ポートに対応した形状を成す第1・第2ポートを有し、かつ、第1・第2ポートはそれぞれ、前記ロータ室を挟んで前記吸入・吐出ポートに対向した位置に設けられ、
前記圧力室内の作動流体は前記可動板を第1カバー側へ押し戻す力を発生させることを特徴とする内接歯車型膨張機。 - 前記圧力室は、第1カバーの吸入ポート位置付近に向かい合うように、第2カバーの中心から偏って配置され、かつ、
前記通気孔の一端が、前記カウンターポートの第1ポートに連結されていることを特徴とする請求項1に記載の内接歯車型膨張機。 - 前記固定部には、前記可動板を第1カバー側へ付勢する付勢装置がさらに設けられていることを特徴とする請求項1又は2に記載の内接歯車型膨張機。
- 前記付勢装置は、前記可動板に接触可能な摺動体と、該摺動体に付勢力を付与する付勢力発生部材とを備えることを特徴とする請求項3に記載の内接歯車型膨張機。
- 前記可動板を押し戻す方向に作用する前記圧力室内の面積を調整可能な調整部がさらに設けられていることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の内接歯車型膨張機。
- 前記可動板を押し戻す方向に作用する前記圧力室内の面積、及び、前記付勢力発生部材での付勢力の少なくとも一方を調整可能な調整部がさらに設けられていることを特徴とする請求項4に記載の内接歯車型膨張機。
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