JP6388984B1 - タービンバイブレータ - Google Patents

Abstract

【課題】偏心ローター側壁とローター室の内側壁との隙間に漏れ出る空気を可及的に少なくできるようにすることで、効率的に空気流の圧力を偏心ローターの運動エネルギーに変換できるタービンバイブレータを得る。【解決手段】タービンバイブレータ１は、ローター室内に圧縮空気を送り込む送気口と、ローター室内の空気を外部に排出する排気口を備えたハウジングのローター室内に偏心ローターが軸受け２２１ａ，２２１ｂを介して回転可能に取り付けられ、送気口からローター室内に圧縮空気を送り込んで偏心ローターを回転させることにより振動を発生させる。偏心ローターの側壁には凸条４５ａ，４５ｂ又は凹溝を形成し、ローター室の内側壁には偏心ローター側壁に形成された凸条又は凹溝と僅かな隙間を介して非接触状態で嵌合する凹溝２２２ａ，２２２ｂ又は凸条を形成する。【選択図】図１

Description

この発明は、粉粒体の詰まりや付着を防止するためにホッパーやシュートなどに取り付けて使用されるタービンバイブレータに関するものである。

タービンバイブレータは、ローター室と、このローター室内に圧縮空気を送り込む送気口と、前記ローター室内の空気を外部に排出する排気口とを備えたハウジングの前記ローター室内に偏心ローターを軸受けを介して回転可能に取り付け、前記送気口から前記ローター室内に圧縮空気を送り込んで前記偏心ローターを回転させた時に生じる遠心力により振動を発生させるものである。

ここで、ローター室内に取り付けられた偏心ローターを効率的に回転させるためには、ローター室内に送り込まれる圧縮空気の圧力をいかに効率的に偏心ローターに伝達して運動エネルギーに変換できるかが重要となる。

かかる点に着目し、ローター室内に送り込まれる圧縮空気の圧力を効率的に偏心ローターの運動エネルギーに変換できるようにしたタービンバイブレータが、特開２００１−２４６３２６号公報に開示されている。
すなわち、このタービンバイブレータは、偏心ローターの中心軸をハウジング内部に設けられた円筒形状作動空間（ローター室）の中心軸に対して左下方（流入チャンネル（送気口）が設けられた側の下方）にずらした状態で取り付けることにより、偏心ローターの外周面と作動空間（ローター室）の内周壁との間に流れる空気流の断面を、流入チャンネルから最も狭い断面まで流れの方向に継続して減少させた後、流出チャンネルまで継続して増加させ、これにより、偏心ローターと作動空間（ローター室）の内周壁との間を流れる空気流速度を増加させて、空気流の圧力を効率的に偏心ローターの運動エネルギーに変換している。

特開２００１−２４６３２６号公報

ところで、通常のタービンバイブレータは、偏心ローターがローター室内で回転できるようにするために、ローター室の内側壁と偏心ローター側壁とが非接触状態でローター室に取り付けられていなければならず、ローター室の内側壁と偏心ローター側壁との間にはどうしても隙間が存在することとなる。そのため、流入チャンネル（送気口）からローター室内に流入した圧縮空気は、その一部がローター室の内側壁と偏心ローター側壁との隙間に逃げてしまい、ローター室内に送り込まれる圧縮空気の圧力を偏心ローターの運動エネルギーに変換する際の効率が落ちてしまうという問題がある。
特開２００１−２４６３２６号公報に開示されたタービンバイブレータにあっても、偏心ローター側壁とローター室の内側壁との隙間に逃げ込んでしまう空気については何ら考慮がなされていない。

この発明は、偏心ローター側壁とローター室の内側壁との隙間に漏れ出る空気を可及的に少なくできるようにすることで、効率的に空気流の圧力を偏心ローターの運動エネルギーに変換できるタービンバイブレータを得ることを課題とする。

この発明のタービンバイブレータは、ローター室と、前記ローター室内に圧縮空気を送り込む送気口と、前記ローター室内の空気を外部に排出する排気口とを備えたハウジングの前記ローター室内に、偏心ローターが軸受けを介して回転可能に取り付けられ、前記送気口から前記ローター室内に圧縮空気を送り込んで前記偏心ローターを回転させることにより振動を発生させるタービンバイブレータにおいて、前記偏心ローターの側壁には凸条又は凹溝を形成し、前記ローター室の内側壁には前記偏心ローター側壁に形成された凸条又は凹溝と僅かな隙間を介して非接触状態で嵌合する凹溝又は凸条を形成し、前記非接触状態で嵌合する偏心ローター側壁の凸条又は凹溝とローター室内側壁の凹溝又は凸条との間の僅かな隙間は、外側の隙間よりも内側の隙間が広くなるようにして構成する。

前記偏心ローターの側壁に形成される凸条又は凹溝と、前記ローター室の内側壁に設けられ前記偏心ローター側壁に形成された凸条又は凹溝と僅かな隙間を介して非接触状態で嵌合する凹溝又は凸条は、前記偏心ローターの側壁に凸条を形成した場合には、前記ローター室の内側壁に前記偏心ローター側壁の凸条と僅かな隙間を介して非接触状態で嵌合する凹溝を形成し、前記偏心ローターの側壁に凹溝を形成した場合には、前記ローター室の内側壁に前記偏心ローター側壁の凹溝と僅かな隙間を介して非接触状態で嵌合する凸条を形成して構成する。

請求項２の発明は、前記偏心ローター側壁に形成される凸条又は凹溝は、前記偏心ローターの周縁近傍に形成したことを特徴とする。

また、前記偏心ローターの側壁に形成される凸条又は凹溝及び前記ローター室内側壁に形成され前記偏心ローター側壁の凸条又は凹溝と非接触状態で嵌合する凹溝又は凸条は、複数設けることもできる。

この発明によれば、ローター室と、前記ローター室内に圧縮空気を送り込む送気口と、前記ローター室内の空気を外部に排出する排気口とを備えたハウジングの前記ローター室内に偏心ローターが軸受けを介して回転可能に取り付けられ、前記送気口から前記ローター室内に圧縮空気を送り込んで前記偏心ローターを回転させることにより振動を発生させるタービンバイブレータにおいて、前記偏心ローターの側壁に凸条又は凹溝を形成し、前記ローター室の内側壁に前記偏心ローター側壁に形成された凸条又は凹溝と非接触状態で嵌合する凹溝又は凸条を形成したので、送気口からローター室内に送り込まれた圧縮空気が偏心ローター側壁とローター室の内側壁との間の隙間に漏れ出ることを可及的に防止することができる。

すなわち、偏心ローターの側壁に凸条を形成し、ローター室の内側壁に偏心ローター側壁に形成された凸条と非接触状態で嵌合する凹溝を形成した場合には、偏心ローター側壁とローター室の内側壁との間の僅かな隙間に流れ込もうとする圧縮空気は、その流れが、偏心ローター側壁の凸条の外側面に当たってローター室の内側壁方向へ、次いでローター室内側壁の凹溝の底面に当たって回転軸方向へ、さらに凹溝の内側面に当たって偏心ローター方向へと連続的かつ急激に変えられるため、次第にその圧力が低下し、偏心ローター側壁とローター室の内側壁との隙間に空気が流れにくくなる。

また、偏心ローターの側壁に凹溝を形成し、ローター室の内側壁に偏心ローター側壁に形成された凹溝と非接触状態で嵌合する凸条を形成した場合には、偏心ローター側壁とローター室の内側壁との間の僅かな隙間に流れ込む圧縮空気は、その流れが、ローター室内側壁の凸条の外側面に当たって偏心ローター側壁方向へ、次いで偏心ローター側壁の凹溝の底面に当たって回転軸方向へ、さらに凹溝の内側面に当たってローター室内側壁方向へと連続的かつ急激に変えられるため、次第にその圧力が低下し、偏心ローター側壁とローター室の内側壁との隙間に空気が流れにくくなる。

これにより、偏心ローター側壁とローター室の内側壁との隙間に圧縮空気が漏れ出てしまうことを可及的に防止することができ、効率的に空気流の圧力を偏心ローターの運動エネルギーに変換できる。

そして、非接触状態で嵌合する偏心ローター側壁の凸条又は凹溝とローター室内側壁の凹溝又は凸条との間の僅かな隙間は、外側の隙間よりも内側の隙間が広くなるように設けてあるので、外側の隙間を通過してくる圧縮空気が急激に減速して内側の隙間の圧力が上昇し、これにより内側の隙間内への空気の進入を抑えることができる。

また、請求項２の発明によれば、偏心ローター側壁に形成される凸条又は凹溝又を偏心ローターの周縁近傍に形成したので、偏心ローター側壁とローター室の内側壁との隙間への圧縮空気の漏出を偏心ローターの周縁近傍で防ぐことができ、より効率的に空気流の圧力を偏心ローターの運動エネルギーに変換することができる。

この発明の実施例のタービンバイブレータの概要を示す横断面図 同じく縦断面図 同じく凸条と凹溝の非接触嵌合部（図１のＡ部分）の拡大図 同じく効果を説明する図 この発明の実施例の変形例における凹溝と凸条の非接触嵌合部の拡大図 同じく効果を説明する図

図１はこの発明の実施例のタービンバイブレータの概要を示す横断面図、図２は同じくハウジング部分を縦方向に切断して偏心ローターを露出させた状態の図である。

タービンバイブレータ１は、ハウジング２の内部に形成されたローター室３に偏心ローター４を回転可能に取り付けて構成されている。
ハウジング２は、略円筒形状の貫通孔が横向きに形成されたハウジングベース２１の貫通孔の両開口部にサイドカバー２２ａ，２２ｂを取り付け、その内部に横向き円筒形状のローター室３を備えたものとして構成されている。
なお、本実施例において、ハウジング２は、貫通孔が横向きに形成されたハウジングベース２１の貫通孔の両開口部にサイドカバー２２ａ，２２ｂを取り付けて構成したが、ハウジングベース２１とサイドカバー２２ａ又は２２ｂの何れか一方を予め一体的に成型してハウジングベースを円筒状の凹陥部を備えたものとし、その開口部にサイドカバー２２ｂ又は２２ａの何れかを取り付けて構成することもできる。

ハウジング２のハウジングベース２１には、ローター室３内に圧縮空気を送り込むための送気口２１１と、ローター室３内の空気を外部に排出するための排気口２１２とが、それぞれローター室３に連通して設けられており、送気口２１１は、ローター室３内に送り込まれる空気の圧力を高めるために、ローター室３と連通する側の径が小さくなるように、漏斗状に形成されている。
また、ハウジング２のサイドカバー２２ａ，２２ｂのローター室３側には、軸受けであるボールベアリング２２１ａ、２２１ｂがそれぞれ装着されている。

ローター室３の内部には、ローター室３の直径よりも僅かに小さな直径をした横向き円筒形状のローター４が、その中心軸４１の両端をボールベアリング２２１ａ，２２１ｂに軸止することによって回転可能に取り付けられている。
ローター４は、その外周に送気口２１１から送り込まれる圧縮空気を受けるための歯車状の羽根４２を備えており、ボディ部には５つの貫通孔４３ａないし４３ｅが設けられている。この５つの貫通孔のうち一の貫通孔４３ｅにウェイト４４が充填されており、これにより、ローター４は重心が貫通孔４３ｅ側に偏心した偏心ローターとして構成されている。本実施例においては、ウェイト４４を貫通孔４３ｅにのみ充填しているが、他の貫通孔にも追加的に充填してローター４の偏心バランスを変えることで、発生させる振動の周波数を変えることもできる。
そして、ローター４の両側壁の周縁部近傍には、凸条４５ａ，４５ｂがそれぞれローター軸４１を中心として環状に形成されている。

他方、サイドカバー２２ａ，２２ｂのローター４周縁部近傍と対向する位置には、環状の凹溝２２２ａ，２２２ｂが形成されており、それぞれローター４の環状凸条４５ａ，４５ｂと僅かな隙間を介して非接触状態で嵌合されている。

図３は、ローター４の側壁に形成された凸条４５ａ，４５ｂとローター室３の内側壁に形成された凹溝２２２ａ，２２２ｂとの非接触嵌合部の拡大図である。
凸条４５ａと凹溝２２２ａ及び凸条４５ｂと凹溝２２２ｂとは、それぞれ図３に示すように僅かな隙間を介して非接触状態で嵌合しているが、その隙間の幅は、凸条４５ａ，４５ｂの外側面と凹溝２２２ａ，２２２ｂの外側面との隙間Ｃ１よりも、凸条４５ａ，４５ｂの内側面と凹溝２２２ａ，２２２ｂの内側面との隙間Ｃ２の方が広くなるように設けてある。
このように、隙間Ｃ１よりも内側の隙間Ｃ２の方を広くすると、隙間Ｃ１を通過してくる圧縮空気が急激に減速して隙間Ｃ２の圧力が上昇する。これにより隙間Ｃ２内への空気の進入を抑えることができる。

図４は、この発明の効果を説明する図である。
ハウジングベース２１の送気口２１１から圧縮空気がローター室３内に送り込まれると、圧縮空気はローター４の羽根４２に当たってローターを回転させながら、ローター室３の外周に沿って流れ、排気口２１２から外部に排出される。このとき、ローター４の羽根４２に当たった圧縮空気の一部は、羽根４２の表面形状に沿ってローター４の両側壁方向に向かい、ローター４の両側壁とローター室３の内側壁となるサイドカバー２２ａ，２２ｂのローター室３側の壁面との間にできた僅かな隙間に逃げ込もうとする。

ここで、ローター４の両側壁の周縁部近傍にはローター４の回転軸４１を中心とする環状の凸条４５ａ，４５ｂがそれぞれ形成され、この凸条４５ａ，４５ｂと対向するローター室３の内側壁であるサイトカバー２２ａ，２２ｂのローター室３側には環状の凹溝２２２ａ，２２２ｂがそれぞれ形成され、凸条４５ａは凹溝２２２ａと、凸条４５ｂは凹溝２２２ｂと、それぞれ僅かな隙間を介して非接触状態で嵌合しているので、ローター４の両側壁とローター室３の内側壁となるサイドカバー２２ａ，２２ｂのローター室３側の壁面との間にできた僅かな隙間に逃げ込もうとする圧縮空気は、偏心ローター４の凸条４５ａ，４６ｂの外側面に当たってローター室３の内側壁方向へ、次いでローター室３内側壁の凹溝２２２ａ，２２２ｂの底面に当たって回転軸４１方向へ、さらに凹溝２２２ａ，２２２ｂの内側面に当たって偏心ローター４方向へと連続的かつ急激に変えられ、その抵抗により次第に空気の圧力が低下し、偏心ローター４側壁とローター室３の内側壁との隙間に空気が流れにくくなる。
加えて、凸条４５ａ，４５ｂの外側面と凹溝２２２ａ，２２２ｂの外側面との隙間Ｃ１よりも、凸条４５ａ，４５ｂの内側面と凹溝２２２ａ，２２２ｂの内側面との隙間Ｃ２が広くなるように凸条４５ａ，４５ｂと凹溝２２２ａ，２２２ｂとを非接触状態で嵌合してあるので、隙間Ｃ１を通過してくる圧縮空気が急激に減速して隙間Ｃ２内の圧力が上昇し、隙間Ｃ２内への空気の進入を一層抑えることができる。
これにより、偏心ローター４の側壁とローター室３の内側壁との隙間に逃げ込んでしまう圧縮空気の量を減らして偏心ローター４の回転に用いられる圧縮空気の量を増大させることができ、効率的に空気流の圧力を偏心ローター４の運動エネルギーに変換することができる。

図５は、上記実施例の変形例であり、ローター４の側壁に凹溝４６ａ，４６ｂを形成し、ローター室３の内側壁に凹溝４６ａ，４６ｂと隙間を介して非接触状態で嵌合させた場合における非接触嵌合部の拡大図である。
ローター４の両側壁の周縁部近傍にそれぞれローター軸４１を中心とする環状の凹溝４６ａ，４６ｂが形成され、サイドカバー２２ａ，２２ｂのローター４周縁部近傍と対向する位置には環状の凸条２２３ａ，２２３ｂが形成され、この凸条２２３ａ，２２３ｂがそれぞれローター４の環状凹溝４６ａ，４６ｂと僅かな隙間を介して非接触状態で嵌合されている点以外は、上記実施例と同じ構成である。この変形例においても、凹溝４６ａと凸条２２３ａ及び凹溝４６ｂと凸条２２３ｂとの間の僅かな隙間は、凹溝４６ａ，４６ｂの外側面と凸条２２３ａ，２２３ｂの外側面との隙間Ｃ１よりも、凹溝４６ａ，４６ｂの内側面と凸条２２３ａ，２２３ｂの内側面との隙間Ｃ２の方が広くなるように設けてある。

図６は、この変形例の効果を説明する図である。
ローター４の両側壁の周縁部近傍にはローター４の回転軸４１を中心とする環状の凹溝４６ａ，４６ｂがそれぞれ形成され、この凹溝４６ａ，４６ｂと対向するローター室３の内側壁であるサイトカバー２２ａ，２２ｂのローター室３側には環状の凸条２２３ａ，２２４ｂがそれぞれ形成され、凹溝４６ａは凸条２２３ａと、凹溝４６ｂは凸条２２３ｂと、それぞれ僅かな隙間を介して非接触状態で嵌合しているので、ローター４の両側壁とローター室３の内側壁となるサイドカバー２２ａ，２２ｂのローター室３側の壁面との間にできた僅かな隙間に逃げ込もうとする圧縮空気は、凸条２２３ａ，２２３ｂの外側面に当たってローター４方向へ、次いで偏心ローター４の凹溝４６ａ，４６ｂの底面に当たって回転軸４１方向へ、さらに凹溝４６ａ，４６ｂの内側面に当たってローター室３の内側壁方向へと連続的かつ急激に変えられ、その抵抗により次第に空気の圧力が低下し、偏心ローター４側壁とローター室３の内側壁との隙間に空気が流れにくくなる。
加えて、凹溝４６ａ，４６ｂの外側面と凸条２２３ａ，２２３ｂの外側面との隙間Ｃ１よりも、凹溝４６ａ，４６ｂの内側面と凸条２２３ａ，２２３ｂの内側面との隙間Ｃ２が広くなるように凹溝４６ａ，４６ｂと凸条２２３ａ，２２３ｂとを非接触状態で嵌合してあるので、隙間Ｃ１を通過してくる圧縮空気が急激に減速することで隙間Ｃ２内の圧力が上昇し、隙間Ｃ２内への空気の進入を一層抑えることができる。
これにより、偏心ローター４の側壁とローター室３の内側壁との隙間に逃げ込んでしまう圧縮空気の量を減らして偏心ローター４の回転に用いられる圧縮空気の量を増大させることができ、効率的に空気流の圧力を偏心ローター４の運動エネルギーに変換することができる。

上記実施例及び変形例において、偏心ローター４の側壁に形成される凸条４５ａ，４５ｂとローター室３の内側壁に形成される凹溝２２２ａ，２２２ｂ、あるいは、偏心ローター４の側壁に形成される凹溝４６ａ，４６ｂとローター室３の内側壁に形成される凸条２２３ａ，２２３ｂは、何れも偏心ローター４の両側に左右対称に設けたものとしてあるが、非接触状態で嵌合する凸条及び凹溝の組み合わせを偏心ローター４の両側において異なる組み合わせ、すなわち、偏心ローター４の側壁の一側に凸条４５ａ、他側に凹溝４６ｂを設け、ローター室３の内側壁の一側に凹溝２２２ａ、他側に凸条２２３ｂを設けたものとして構成することもできる。
さらには、非接触状態で嵌合する凸条及び凹溝の組み合わせを偏心ローター４の両側に同心円状に複数段設けることもでき、この場合、非接触状態で嵌合する凸条及び凹溝によるシール効果が高まり、偏心ローター４の側壁とローター室３の内側壁との隙間への空気の漏れを一層効果的に防ぐことができる。

この発明は、粉粒体の詰まりや付着を防止するためにホッパーやシュートなどに取り付けて使用されるタービンバイブレータに関するものであり、産業上の利用可能性を有するものである。

１ タービンバイブレータ
２ ハウジング
２１ ハウジングベース
２１１ 送気口
２１２ 排気口
２２ａ，２２ｂ サイドカバー
２２１ａ，２２１ｂ ボールベアリング
２２２ａ，２２２ｂ 凹溝
２２３ａ，２２３ｂ 凸条
３ ローター室
４ 偏心ローター
４１ 中心軸
４２ 羽根
４３ａ〜４３ｅ 貫通孔
４４ ウェイト
４５ａ，４５ｂ 凸条
４６ａ，４６ｂ 凹溝
Ｃ１ 凸条外側面と凹溝外側面との隙間
Ｃ２ 凸条内側面と凹溝内側面との隙間

Claims (2)

1. ローター室と、前記ローター室内に圧縮空気を送り込む送気口と、前記ローター室内の空気を外部に排出する排気口とを備えたハウジングの前記ローター室内に、偏心ローターが軸受けを介して回転可能に取り付けられ、前記送気口から前記ローター室内に圧縮空気を送り込んで前記偏心ローターを回転させることにより振動を発生させるタービンバイブレータにおいて、
   前記偏心ローターの側壁には凸条又は凹溝が形成され、
   前記ローター室の内側壁には前記偏心ローター側壁に形成された凸条又は凹溝と僅かな隙間を介して非接触状態で嵌合する凹溝又は凸条が形成され、
   前記非接触状態で嵌合する偏心ローター側壁の凸条又は凹溝とローター室内側壁の凹溝又は凸条との間の僅かな隙間は、外側の隙間よりも内側の隙間が広くなるようにした、
   タービンバイブレータ。
2. 偏心ローター側壁に形成される凸条又は凹溝又は、前記偏心ローターの周縁近傍に形成された、請求項１記載のタービンバイブレータ。