JP6944084B1 - 回転式流体伝送装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】運転の円滑さを高め、より大容量の流体伝送装置として応用することができる回転式流体伝送装置を提供すること。【解決手段】第１座体６０のチャンバに円形のブッシュが設置され、円弧状のピストン２１がチャンバに偏心して設置され、ピストン２１の内周面２１２とブッシュの外周の間に第１貯留部が形成され、ピストン２１の外周面２１１とチャンバの内壁の間に第２貯留部が形成され、第１座体６０に枢設された円形座体４０から突出する２つのクランプアーム４１の間にブレード５０がはめ込まれ、ブレード５０の２つの当接面５１がピストン２１の２つの端面２１３に当接され、ピストン２１が旋回するとブレード５０が往復移動し、第１座体６０の第１流路と第２流路が第１貯留部と第２貯留部にそれぞれ連通され、流体をチャンバに流入及び流出させる。【選択図】図１

Description

本発明は、回転式流体伝送装置に関し、特に、運転の円滑性を改善することができる、回転式流体伝送装置に関する。
特許文献１には、シリンダと、ピストンと、一対のブッシュとを備え、そのうち、該ピストンがＣ字形を呈し、環状に開設された溝部を備え、各該ブッシュが該溝部に対称に設けられ且つシリンダに一体形成されたブレードを両側から挟んで支持する、回転式圧縮機が開示されている。
上記特許文献１には、「以上の構成において、駆動軸が回転すると、外側シリンダ及び内側シリンダは、ブレードがブレード溝内を進退しながら、揺動ブッシュの中心点を揺動中心として揺動する。この揺動動作により、ピストンとシリンダとの接触点が図３において（Ａ）から（Ｄ）へ順に移動する。このとき、上記外側シリンダ及び内側シリンダは駆動軸の周りを公転するが、自転はしない。」と記載されている。
このことから分かるように、上記特許文献１に記載のような回転式圧縮機では、駆動軸が回転すると、外側シリンダ及び内側シリンダ、ピストンがすべて揺動し、全体が不安定な状態になり、故障の機会が増加する。
特許文献２には、シリンダと、ピストンと、一対のブッシュとを備え、そのうち、該ピストンがＣ字形を呈し、環状に開設された溝部を備え、各該ブッシュが該溝部に対称に設けられ且つシリンダに一体形成されたブレードを両側から挟んで支持し、各該ブッシュの少なくとも一方は、給油路と、ブレード側油溜まり部と、溝側油溜まり部とを備え、該給油路の一端が該ブレード側油溜まり部に連通され、該溝側油溜まり部が該ブッシュの湾曲側面上に形成され、該給油路の他端が該溝側油溜まり部に開通され、かつ該溝側油溜まり部の幅が該ブレード側油溜まり部の幅より広い、回転式圧縮機が開示されている。
この回転式圧縮機は、溝側油溜まり部の幅が該ブレード側油溜まり部の幅より広いため、溝側油溜まり部の内面には、ブレード側油溜まり部の内面よりも大きな油圧荷重が作用する。これにより、前記ブッシュがブレード側へ押されて各該ブッシュと該溝部間に対して給油することができる。
このため、上記特許文献２に記載のものは、ブッシュの異常摩耗や焼き付きを防止することができるとしている。
しかしながら、ピストンが回転運動するとき、該ピストンが溝部の両側部分でも該ピストンの作動に伴い回転運動を形成し、各ブッシュは油の溝側油溜まり部に対する作用力の影響を受け、各ブッシュの作動時に、各ブッシュがブレードに対する当接を維持しながら、該ブレードの軸方向に沿って直線の往復運動を行なう。
これにより、ピストンが溝部の両側と各ブッシュの間で互いに引っ掛かりやすくなり、かつ該ピストンの回転を駆動する駆動軸の軸心と該ピストンの中心間の偏心量が比較的大きい場合、ピストンがブッシュにぶつかりやすくなるため、上記特許文献２に記載の回転式圧縮機は小容量のコンプレッサにしか応用できない。
米国特許第７５６３０８０Ｂ２号明細書 米国特許第９２８４９５８Ｂ２号明細書
本発明が解決しようとする課題は、ブレードの往復移動と微量の揺動により、旋回移動（ｏｒｂｉｔｉｎｇ ｍｏｔｉｏｎ ｗｉｔｈｏｕｔ ｒｏｔａｔｉｎｇ）するピストンとブレードの接触を保ちながら、引っ掛かる現象を発生させることなく、運転の円滑さを高め、かつより大容量の流体伝送装置として応用することができる、回転式流体伝送装置を提供することにある。
上記課題を解決するために、本発明の回転式流体伝送装置は、ローターと、駆動軸と、第１座体と、第２座体を含み、前記第１座体と前記第２座体が緊密に結合され、前記第１座体の内部に外周が円形のブッシュが設置され、前記第１座体には前記ブッシュの周囲に環状のチャンバが形成され、前記ローターが円弧状のピストンを備え、前記ピストンが前記チャンバに設置され、かつ前記ピストンと前記チャンバとが偏心し、前記駆動軸が前記ピストンを駆動して前記チャンバ内部で旋回移動させ、前記ピストンの外周面と前記チャンバの内壁が相互に接し、前記ピストンの内周面と前記ブッシュの外周が相互に接し、前記チャンバにおいて前記内周面と前記ブッシュの間に第１貯留部が形成され、前記外周面と前記内壁の間に第２貯留部が形成され、前記第１座体に往復旋回可能な円形座体が枢設され、前記円形座体の軸方向に沿って突出して延伸された２つのクランプアームが前記チャンバ内に進入し、前記２つのクランプアームの間にブレードがはめ込まれ、前記ピストンの円心と前記チャンバの円心を通過する仮想線が定義され、前記仮想線が延伸されて各前記クランプアームと前記ブレードを通過し、かつ前記チャンバの円心が前記ピストンの円心と前記ブレードの間に位置し、前記ブレードが２つの当接面を備え、前記当接面が前記仮想線とそれぞれ平行であり、かつ前記仮想線が前記２つの当接面の間を通過し、前記ピストンが２つの端面を備え、各前記端面が前記ピストンの円弧の延伸方向両端にそれぞれ位置し、各前記端面が各前記当接面にそれぞれ当接され、前記ピストンが旋回移動運動するとき、各前記端面が各前記当接面をそれぞれ往復摺動させ、かつ前記ブレードが前記仮想線に対して垂直の方向に沿って往復移動して、運転の円滑さと容量を向上し、前記第１座体に２つの第１流路と２つの第２流路が設けられ、前記第１流路が前記第１貯留部に連通され、かつ各前記第１流路が前記円形座体の両側にそれぞれ近接し、前記第２流路が前記第２貯留部に連通され、かつ各前記第２流路が前記円形座体の両側にそれぞれ近接し、流体を前記チャンバに流入及び前記チャンバから流出させるように構成される。
本発明によれば、往復移動するブレードと旋回するピストンが接触を保ちながら、引っ掛かる現象を発生させることなく、運転の円滑さを高め、かつより大容量の流体伝送装置として応用することができる。
本発明の実施例１を示す回転式流体伝送装置の分解斜視図である。 本発明の実施例１に係る第１座体の底面図である。 本発明の実施例１に係るローター及び第１座体部分の横断面図である。 本発明の実施例１に係るローター及び第１座体部分の横断面図であり、円形座体とブレード、ブッシュとチャンバの比率関係を示す。 本発明の実施例１に係るローターの回転作動状態を示す断面図である。 本発明の実施例１に係るローターの斜視図である。 本発明の実施例１に係る第２座体の横断面図である。 本発明の実施例２を示す回転式流体伝送装置の要部分解斜視図である。
以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、本発明は、実施例に限定されないことはいうまでもない。
［実施例１］
図１〜図７は、本発明の実施例１を示す。
図１から図４に示すように、実施例１では、回転式流体伝送装置は、ローター２０と、駆動軸３０と、第１座体６０と、第２座体７０とを含む。
第１座体６０及び第２座体７０は緊密に結合され、シーラントやガスケットを使用して密封するのが望ましい。
第１座体６０の内部に外周が円形のブッシュ１１が設置され、第１座体６０のブッシュ１１の周囲に環状のチャンバ１２が形成される。
ローター２０は円弧状のピストン２１を備え、ピストン２１がチャンバ１２に設置され、かつピストン２１とチャンバ１２とは偏心している。
駆動軸３０はピストン２１を駆動してチャンバ１２の内部で旋回移動運動をさせる。
ピストン２１は外周面２１１と内周面２１２を備え、外周面２１１とチャンバ１２の内壁１２１が相互に接し、内周面２１２とブッシュ１１の外周が相互に接し、これによりチャンバ１２において内周面２１２とブッシュ１１の間に第１貯留部１３が形成され、外周面２１１と内壁１２１の間に第２貯留部１４が形成される。
第１座体６０に小さい角度の範囲で往復旋回可能な円形座体４０が枢設され、円形座体４０の軸方向に沿って突出して延伸された２つのクランプアーム４１がチャンバ１２内に進入し、２つのクランプアーム４１の間にブレード５０が嵌合される。
また、ピストン２１の円心Ｃ１とチャンバ１２の円心Ｃ２を通過する仮想線９１が定義され、仮想線９１は図面において破線で記載される。仮想線９１は各クランプアーム４１とブレード５０を通過し、かつチャンバ１２の円心Ｃ２がピストン２１の円心Ｃ１とブレード５０の間に位置している。
ブレード５０は２つの当接面５１を備え、各当接面５１が仮想線９１とそれぞれ平行であり、かつ仮想線９１が２つの当接面５１の間を通過する。
ピストン２１は２つの端面２１３を備え、各端面２１３がピストン２１の円弧の延伸方向両端にそれぞれ位置し、各端面２１３が各当接面５１にそれぞれ当接される。これにより、ピストン２１がチャンバ１２の円心Ｃ２を中心として旋回移動運動するとき、各端面２１３が各当接面５１に対してそれぞれ往復摺動し、かつブレード５０が仮想線９１に垂直の方向に沿って往復移動して、運転の円滑さと容量を向上する。
第１座体６０に２つの第１流路１５と２つの第２流路１６が設けられる。
第１流路１５は第１貯留部１３に連通され、かつ各第１流路１５が円形座体４０の両側にそれぞれ近接し、また、第２流路１６は第２貯留部１４に連通され、かつ各第２流路１６が円形座体４０の両側にそれぞれ近接する。これにより、流体は、チャンバ１２に流入し、チャンバ１２から流出する。
第１流路１５及び第２流路１６は、必要に応じてそれぞれ制御弁や単方向弁（図示しない）に連接し、流体の流動方向を制御することができる。
図５に示すように、駆動軸３０は駆動装置（図示しない）により駆動されて回転し、駆動軸３０がローター２０を旋回させ、ピストン２１がチャンバ１２内部で旋回移動運動し、これにより第１貯留部１３と第２貯留部１４の第１流路１５及び第２流路１６に対する位置を変化させる。これにより、流体は、第１流路１５及び第２流路１６を通過し、チャンバ１２に流入し、チャンバ１２から流出する。
各端面２１３が各当接面５１にそれぞれ当接されているため、ブレード５０がピストン２１の作用を受けて図５に示す両側方向に往復移動し、円形座体４０がブレード５０に微量の往復揺動が可能なメカニズムを提供し、ブレード５０がピストン２１に動かされるとき、ブレード５０が適度に微小な幅で往復揺動することができる。
これにより、ブレード５０とピストン２１が接触を保ちながら、ブレード５０とピストン２１に引っ掛かる現象を発生させることなく、運転の円滑さを高め、かつより大容量の流体伝送装置として応用することができる。
詳細に説明すると、ブレード５０の各当接面５１の間の長さをＬ１、クランプアーム４１の各当接面５１に近接する両側面の間の長さをＬ２、ピストン２１の円心Ｃ１とチャンバ１２の円心Ｃ２の間の偏心距離をＬ３と定義して、（Ｌ２＋２×Ｌ３）≦Ｌ１とし、円形座体４０の外径をＤ１、チャンバ１２の半径をＲ１、ブッシュ１１の半径をＲ２と定義して、（Ｒ１−Ｒ２）≦Ｄ１とする。
これにより、ピストン２１が作動して回転するとき、ブレード５０がピストン２１に合わせて作動し、引っ掛かる現象が発生せず、信頼性が向上され、様々な粘性を備えた各種流体の伝送に応用することができる。
第１座体６０が第１表面６１を備え、第２座体７０が第２表面７１を備え、第１表面６１と第２表面７１が相対しており、チャンバ１２が第１表面６１から第１座体６０の内部に向かって凹陥して形成され、円形座体４０が第１座体６０に嵌め込まれる。第２表面７１が第２座体７０の内部に向かって凹陥されて収容槽７２が設けられる。
ローター２０がディスク２２を備え、ディスク２２がピストン２１と同軸で連接され、ディスク２２が収容槽７２内部に収容して設置され、かつディスク２２の一側が第１表面６１に当接される。これによりチャンバ１２の第２座体７０に隣接する一端が封鎖される。
駆動軸３０は主に第１区間３１と、第２区間３２と、第３区間３３が軸方向に相互に連接して構成され、かつ第２区間３２が第１区間３１と第３区間３３の間に位置し、第１区間３１と第３区間３３が同軸で相対し、第２区間３２が第１区間３１及び第３区間３３と軸方向上で偏心している。
第１区間３１が第２座体７０に枢着されて第２座体７０から延伸され、第１区間３１を該駆動装置に連接させるとともに、第２区間３２がディスク２２の中心に枢着され、第３区間３３がブッシュ１１に枢着される。これにより、該駆動装置が駆動軸３０を介してローター２０を回転させることができる。
該駆動装置はモーターまたはその他旋回動作を発生できる装置とすることができる。
第１区間３１と第２座体７０の間には選択的にオイルシールまたはＯリング等を使用して密封効果を達成することができる。
第１区間３１と第２座体７０の間に第１ブッシング３４が設置され、第３区間３３とブッシュ１１の間に第２ブッシング３５が設置される。第１ブッシング３４及び第２ブッシング３５はそれぞれ耐摩耗性の材料で構成される。これにより、駆動軸３０の使用寿命が向上される。
必要に応じて第２区間３２とディスク２２の間に第３ブッシング（図示しない）を設置してもよい。
さらに、第１ブッシング３４、第２ブッシング３５及び第３ブッシングはそれぞれ必要に応じて軸受で置換してもよい。
収容槽７２は円形の凹陥槽であり、ディスク２２は円形の盤体であり、ディスク２２と収容槽７２が偏心状態を形成し、かつディスク２２の周縁と収容槽７２の内側壁面に必要に応じて接線方向の接触を形成することができる。
図６と図７に示すように、収容槽７２の第１座体６０とは逆側にさらに複数の円形の凹陥口７３を形成し、各凹陥口７３に合わせてディスク２２に複数の円形の凸柱２３を設置する。凸柱２３の外径は凹陥口７３の内径より小さく、各凸柱２３が各凹陥口７３にそれぞれ挿入され、かつ各凸柱２３が各凹陥口７３とそれぞれ接触してディスク２２の回転半径を規制し、かつローター２０を制御して旋回移動運動を発生させる。
［実施例２］
図８は、本発明の実施例２を示す。
実施例２は、実施例１を変化させたものであり、実施例２と実施例１の主な違いは、実施例２の回転式流体伝送装置には、凸柱２３がなく、各凹陥口７３に合わせてディスク２２に複数の凹穴２４が形成され、複数のボール２５が各凹陥口７３と各凹穴２４が相対して形成する空間内にそれぞれ設置されており、各ボール２５がディスク２２及び第２座体７０にそれぞれ接触し、これによりローター２０の動作の円滑性を向上する点である。
１１ ブッシュ
１２ チャンバ
１２１ 内壁
１３ 第１貯留部
１４ 第２貯留部
１５ 第１流路
１６ 第２流路
２０ ローター
２１ ピストン
２１１ 外周面
２１２ 内周面
２１３ 端面
２２ ディスク
２３ 凸柱
２４ 凹穴
２５ ボール
３０ 駆動軸
３１ 第１区間
３２ 第２区間
３３ 第３区間
３４ 第１ブッシング
３５ 第２ブッシング
４０ 円形座体
４１ クランプアーム
５０ ブレード
５１ 当接面
６０ 第１座体
６１ 第１表面
７０ 第２座体
７１ 第２表面
７２ 収容槽
７３ 凹陥口
９１ 仮想線
Ｃ１ 円心
Ｃ２ 円心
Ｌ１ 長さ
Ｌ２ 長さ
Ｌ３ 偏心距離
Ｄ１ 外径
Ｒ１ 半径
Ｒ２ 半径

Claims (8)

  1. 回転式流体伝送装置であって、ローターと、駆動軸と、第１座体と、第２座体を含み、前記第１座体と前記第２座体が緊密に結合され、前記第１座体の内部に外周が円形のブッシュが設置され、前記第１座体には前記ブッシュの周囲に環状のチャンバが形成され、前記ローターが円弧状のピストンを備え、前記ピストンが前記チャンバに設置され、かつ前記ピストンと前記チャンバとが偏心し、前記駆動軸が前記ピストンを駆動して前記チャンバ内部で旋回移動させ、前記ピストンの外周面と前記チャンバの内壁が相互に接し、前記ピストンの内周面と前記ブッシュの外周が相互に接し、前記チャンバにおいて前記内周面と前記ブッシュの間に第１貯留部が形成され、前記外周面と前記内壁の間に第２貯留部が形成され、
    前記第１座体に往復旋回可能な円形座体が枢設され、前記円形座体の軸方向に沿って突出して延伸された２つのクランプアームが前記チャンバ内に進入し、前記２つのクランプアームの間にブレードがはめ込まれ、前記ピストンの円心と前記チャンバの円心を通過する仮想線が定義され、前記仮想線が延伸されて各前記クランプアームと前記ブレードを通過し、かつ前記チャンバの円心が前記ピストンの円心と前記ブレードの間に位置し、前記ブレードが２つの当接面を備え、前記当接面が前記仮想線とそれぞれ平行であり、かつ前記仮想線が前記２つの当接面の間を通過し、前記ピストンが２つの端面を備え、各前記端面が前記ピストンの円弧の延伸方向両端にそれぞれ位置し、各前記端面が各前記当接面にそれぞれ当接され、前記ピストンが旋回移動運動するとき、各前記端面が各前記当接面をそれぞれ往復摺動させ、かつ前記ブレードが前記仮想線に対して垂直の方向に沿って往復移動して、運転の円滑さと容量を向上し、
    前記第１座体に２つの第１流路と２つの第２流路が設けられ、前記第１流路が前記第１貯留部に連通され、かつ各前記第１流路が前記円形座体の両側にそれぞれ近接し、前記第２流路が前記第２貯留部に連通され、かつ各前記第２流路が前記円形座体の両側にそれぞれ近接し、流体を前記チャンバに流入及び前記チャンバから流出させるように構成されたことを特徴とする、回転式流体伝送装置。
  2. 前記ブレードの各前記当接面の間の長さをＬ１、前記クランプアームの各前記当接面に近接する両側面の間の長さをＬ２、前記ピストンの円心と前記チャンバの円心の間の偏心距離をＬ３と定義して、（Ｌ２＋２×Ｌ３）≦Ｌ１とし、前記円形座体の外径をＤ１、前記チャンバの半径をＲ１、前記ブッシュの半径をＲ２と定義して、(Ｒ１−Ｒ２）≦Ｄ１とする、ことを特徴とする、請求項１に記載の回転式流体伝送装置。
  3. 前記第１座体が第１表面を備え、前記第２座体が第２表面を備え、前記第１表面と前記第２表面が相対しており、前記チャンバが前記第１表面から前記第１座体の内部に向かって凹陥して形成され、前記第２表面が前記第２座体の内部に向かって凹陥されて収容槽が設けられ、前記ローターがディスクを備え、前記ディスクが前記ピストンと同軸で連接され、前記ディスクが前記収容槽の内部に収容して設置され、かつ前記ディスクの一側が前記第１表面に当接され、これにより前記チャンバの前記第２座体的に隣接する一端が封鎖される、ことを特徴とする、請求項１に記載の回転式流体伝送装置。
  4. 前記駆動軸が、第１区間と、第２区間と、第３区間が軸方向に相互に連接して構成され、かつ前記第２区間が前記第１区間と前記第３区間の間に位置し、前記第１区間と前記第３区間が同軸で相対し、前記第２区間が前記第１区間及び前記第３区間に対して偏心し、前記第１区間が前記第２座体に枢着されて前記第２座体から延伸され、前記第１区間を駆動装置に連接させるとともに、前記第２区間が前記ディスクの中心に枢着され、前記第３区間が前記ブッシュに枢着され、これにより前記駆動装置が前記駆動軸を介して前記ローターを駆動し旋回移動運動させる、ことを特徴とする、請求項３に記載の回転式流体伝送装置。
  5. 前記第１区間と前記第２座体の間に第１ブッシングが設置され、前記第３区間と前記ブッシュの間に第２ブッシングが設置され、前記第１ブッシングと前記第２ブッシングがそれぞれ耐摩耗性の材料で構成される、ことを特徴とする、請求項４に記載の回転式流体伝送装置。
  6. 前記収容槽が円形の凹陥槽であり、前記ディスクが円形の盤体であり、前記ディスクと前記収容槽とが偏心し、かつ前記ディスクの周縁と前記収容槽の内側壁面とが接線方向に接触している、ことを特徴とする、請求項３に記載の回転式流体伝送装置。
  7. 前記収容槽の前記第１座体と逆側の面に複数の円形の凹陥口が形成され、各前記凹陥口に合わせて前記ディスクに複数の円形の凸柱が設置され、前記凸柱の外径が前記凹陥口の内径より小さく、各前記凸柱が各前記凹陥口にそれぞれ挿入され、かつ各前記凸柱が各前記凹陥口とそれぞれ接触して、前記ディスクの旋回移動運動が規制される、ことを特徴とする、請求項６に記載の回転式流体伝送装置。
  8. 前記収容槽の前記第１座体とは逆側の面にさらに複数の円形の凹陥口が形成され、各前記凹陥口に合わせて前記ディスクに複数の凹穴が形成され、複数のボールが各前記凹陥口と各前記凹穴が相対して形成する空間内にそれぞれ設置され、かつ各前記ボールが前記ディスク及び前記第２座体にそれぞれ接触して、前記ローターの動作の円滑性を向上させる、ことを特徴とする、請求項６に記載の回転式流体伝送装置。
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