JPH0932764A - オイルフリー式べーン型流体機械 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】自己潤滑性のベーンを使用し、べーンの巾、先
端部及びベーン端面部の摩耗の発生しないオイルフリー
構造とし、単段と複数段の低騒音、長寿命のオイルフリ
ー式ベーン型流体機械を提供する。 【解決手段】ベーン３とケーシング１内壁は摺動しない
ように、更にベーン３はサイド回転子５並びにロータ２
と共に回転し、圧縮空間を形成しながら吸入、吐出を実
行すると共に、ベーン３巾の両端を夾持する如く支持し
て、縦ブレ、横ブレをなくする構造も付加し、その上複
数段で、無摺動で圧縮できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ベーン型流体機械にお
いて、潤滑油を使用しないで、ベーンがケーシング内周
を摺動せずに、旦ベーン、ロータ、サイド回転子は一体
となって摺動せずに回転し、吸入、圧縮作用をするオイ
ルフリー式単段及び、複数段ベーン型流体機械に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】ベーン型流体機械において、オイルフリ
ーにするには、主として用いられているのは、ロータの
ベーン溝内に、自己潤滑性材質のベーンが装入されてい
て、ロータの回転による遠心力で、ベーン巾の先端、Ｒ
面がケーシング内壁に回転し乍ら押付けられ、圧縮作用
を行っていた。この構造は潤滑油を使用しないオイルフ
リーとするために、ベーン材質をカーボン等を使用して
いるが、回転による遠心力にて、ケーシング内周に押付
ける高い遠心力と高速度摺動によって、ベーンが短時間
に摩耗する欠点をもち、更にサイドカバーと、ベーン或
いはロータとの間隙は、油膜がないので、吹抜けが起こ
り容積効率が低下する欠点を持っている。

【０００３】これらのベーンは始動後、２〜３ケ月で摩
耗が促進し、ベーン側面も吹抜けを考慮し、最少の間隙
に設定する必要上、接触摩耗したり、騒音が発生したり
して、早期に交換せねばならないのが通常であった。こ
れらのカーボンベーン等の構造は、油回転式ベーン型の
持つ欠点である、オイルミストの混入は防止できたが、
新たに摩耗粉が混入するトラブル、騒音、短寿命があら
われている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】このように従来からの
オイルフリー式ベーン型流体機械は、自己潤滑性のベー
ンによって、摺動により発生するベーンの短期間での摩
耗や、スラッジ混入の問題等、無潤滑にした為に起因す
る幾多の課題が発生している。

【０００５】本発明の目的は、自己潤滑性のベーンで、
オイルフリー構造とするのは勿論であるが、オイルフリ
ーベーンの最大の欠点である摩耗を発生させるベーン巾
（Ｂ）の先端、Ｒ面の摩耗をなくし、摩耗粉の発生を防
ぎ、更にロータ及びベーンの側面は摺動しないで、ベー
ンとロータ、サイド回転子が共に回転し、側面からの吹
抜けを防止し、長寿命な高性能なオイルフリーベーン機
能によって、信頼性のあるオイルフリー式ベーン型流体
機械を提供することを目的としている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】故に本発明は上記の問題
点を解決し、ベーン摩耗のないオイルフリー式ベーン型
流体機械を提供するために次の手段を講じた。

【０００７】本発明の要旨は、ベーン内接面及び外接面
をもつ、サイド回転子と該サイド回転子を回転嵌合した
軸受により構成したもの、若しくはベーン内接面をもつ
サイド回転子を、同じく回転嵌合した軸受を、ベーンの
両端側のサイドカバー等に装着した単段式のもの、並び
に、ケーシングを前段と後段とに分断し、複数段として
分断部のケーシングに外輪を固定し、内輪を回転嵌合し
た軸受を介して、前記、前段と後段を完全に分離し、複
数段ベーン流体機械として構成し、これらの構成で回転
するベーン巾（Ｂ）の先端、Ｒ面とケーシング内壁との
間を極、微少接触するか、無摺動とし旦、サイド回転子
とロータ、ベーン及びケーシング分断部のケーシングリ
ング、サイドリングとロータ、ベーンが共に回転する構
成とした。

【０００８】

【作用】上記手段による作用を説明すると、この流体機
械を起動すれば、ロータの回転によって、ベーン溝に装
入されたベーンはロータに従動して回転する。この回転
によってベーン溝に装入されたベーンは遠心力で外方へ
飛び出そうとし、サイド回転子のベーン内接面に強い接
圧力が発生しながら回転する。この回転時、サイド回転
子は、ベーン外接面を中心方向に具備し、ベーン内接面
との間隙寸法は、ベーン巾（Ｂ）と強い静止嵌合に設定
しているので、ベーンを夾持した状態に構成される。こ
のメカニズムと、前述したベーンに作用する遠心力によ
るサイド回転子のベーン内接面に発生する強い接圧力で
ロータ、ベーン、サイド回転子は共に回転し、従ってロ
ータ、ベーンの側面は摺動することがないので、摩耗が
起こらないから最少の間隙で構成できる。又ベーンは遠
心力方向及び厚さ方向にも動かず、故に縦ブレ、横ブレ
も起こらず騒音原因が排除される。

【０００９】この回転時、ケーシング内径とベーンとの
間には、極、微少接触するか、無摺動の状態を保つよう
構成しているので、ベーンはケーシング内壁には摺動せ
ずに回転し圧縮作用を行なう。又次の構成としてサイド
回転子にベーン外接面を具備しない構成においては、ロ
ータの回転でベーン溝に装入されたベーンは遠心力で外
方に振られ、サイド回転子のベーン内接面に内接し共に
回転するが、ケーシング内径はサイド回転子ベーン内接
面径より微少、大きく構成しているので、ベーン巾
（Ｂ）の先端、Ｒ面はケーシング内壁には摺動せず、ベ
ーンはフリーながら、この大きな内接圧力で縦ブレ、横
ブレの少ない回転となって圧縮作用をする。

【００１０】次にケーシングを複数段に分断し、２段、
３段等複数段のオイルフリー式ベーン流体機械を構成す
るものにあって、分断部のケーシングに嵌入した軸受の
内輪に嵌装しているケーシングリングの内面径は、サイ
ド回転子のベーン内接面径と同寸法に構成しているの
で、前述と同様、ロータの回転によってベーンは、遠心
力で外方へ振られ、該ケーシングリングの内面に強い内
接圧力が作用し、ケーシングリング、ロータ、ベーンは
単段式同様に共に回転する。又サイドリングは、ケーシ
ングリングに固定嵌合されているので、このサイドリン
グもケーシングリングと一体で回転する。従って複数段
に構成されたオイルフリー式ベーン型流体機械において
も、ベーン巾（Ｂ）の先端、Ｒ面は、ケーシング内壁に
は極、微少接触するか無摺動で回転するし、ベーンとロ
ータの側面は、サイドリングと共に回転する故、摺動や
摩耗を起こさず、最少の間隙で構成できる。

【００１１】

【実施例】本発明の実施例を図１〜図６によって説明す
る。先づ図１〜図４ではケーシング１の両側にサイドカ
バー４を装着し、軸受１０を嵌装する。この軸受１０の
内輪には、潤滑性被膜をベーン接触面に施したサイド回
転子５を固定嵌合で装着する。ロータ２には複数のベー
ン溝２ａを設け、該溝内をラジアル方向に摺動する自己
潤滑性材のベーン３を装入する。サイド回転子５の中心
方向にベーン外接面５ｂを具備し、ベーン内接面５ａと
の間隙寸法はベーン３の巾（Ｂ）と強い静止嵌合に設定
している。ケーシング１の内径は、サイド回転子５の内
接面径より、極、微少大きく設定する。然してケーシン
グ１の内径と、ベーン３との間には、極、微少な間隙
（ａ）を保ちながら、間隙が「ゼロ」に近い状態に保持
する。サイド回転子５の間隙寸法部に、ベーン３の巾
（Ｂ）部を挿入装着する。ベーン３をロータ２のベーン
溝２ａに装入し、サイド回転子５と共で一体保持し、前
述の間隙を保って回転する。遠心力で振られたベーン３
は、ロータ２、サイド回転子５、と共に回転する。この
際ケーシング１の内周にはベーン３が摺動しないし、ベ
ーン３及びロータ２の側面はサイド回転子５の内側面と
摺動しない構成としている。

【００１２】この構成で流体機械を運転すれば、ベーン
３はロータ回転方向に回転する。サイド回転子５とベー
ン３とロータ２とで吸入空間を形成しながら、ケーシン
グ１内を極微少接触するか、無摺動で回転し、圧縮を行
なうものである。ベーン３はベーン溝２ａとの間で、偏
心量と回転数で決まる摺動が発生するが、遠心力の影響
がないから、ベーン溝２ａに二硫化モリブデン系の化学
処理のコーテングを施工すれば、ベーン３の側面は自己
潤滑性材の特性と合せて、摩擦が極めて少なく、摩耗が
殆ど発生しない事が、実機で証明されている。

【００１３】図４及び図５によるケーシング１を分断し
て複数段のオイルフリー式ベーン流体機械を構成される
ケーシングリング２０、サイドリング２１は、ロータ２
の回転により、ケーシング１とで極、微少接触するか、
無摺動でベーン３は回転し、ケーシングリング２０、サ
イドリング２１、ベーン３、ロータ２は単段側と同じ理
論で共に回転する構成を保っている。この複数段の構成
では、加工、組立の関係で、ケーシング１及びサイドリ
ング２１、は上下に分割した構成（ｂ），（ｃ）が必要
となる。又前段吐出口１８ａ、後段吸入口１７ａ、は連
結孔２２、を介して直列に連結する構成とする。

【００１４】全体の構成として、軸受１０は図１の外輪
固定方法と図４の内輪固定方法、並びに図２のケーシン
グ１に構成する方法、その他、図６に示すサイド回転子
５ａ′に示すベーン外接面を省略した方法も構成できる
ものであることは云う迄もない。

【００１５】

【発明の効果】以上述べたように本発明の効果は、オイ
ルフリー式ベーン型流体機械が最も致命的な欠点とす
る、ベーン巾（Ｂ）の先端、Ｒ面の早期摩耗を防止し、
同時にロータ、ベーン、とサイド回転子が共に回転する
ことにより、ロータ、ベーンのサイド間隙は極小に設定
できるので、吹抜けを防止し、容積効率が上昇すること
で、風量当りの所要動力が低減され、加えて半永久的に
ベーンの交換を不必要とする等のすぐれた効果によっ
て、半導体プロセスや、食品包装等、現在迄に問題とな
っていた各種産業に画期的なベーン型流体機械として供
給できるばかりでなく、保守管理費の削減や製品の歩留
り向上、騒音の低減等に極めて有用な発明である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるサイド回転子、ベーン、軸受一体
形のオイルフリー式ベーン型流体機械の縦断面図。

【図２】ケーシングに軸受嵌合型のオイルフリー式ベー
ン型流体機械の反動力部縦断面図

【図３】図１によるオイルフリー式ベーン型流体機械の
横断面図。

【図４】複数段形としたオイルフリー式ベーン型流体機
械の縦断面図。

【図５】図４による複数段形オイルフリー式ベーン型流
体機械の横断面図。

【図６】ベーン外接面なしのサイド回転子によるオイル
フリー式ベーン型流体機械の横断面図。

【符号の説明】

１……ケーシング １ａ…ケーシング
（前段側） １ｂ…ケーシング（後段側） ２……ロータ ２ａ…ベーン溝 ２ｂ…ロータのサイドリング溝 ３……ベーン ３ａ…ベーン、サ
イドリング溝 ４……サイドカバー ５，５ａ，５ｂ…
サイド回転子 ６……サイドカバー蓋 ７，８…軸受カバ
ー ９……チップシール １０……軸受 １２，１２ａ…洩れ止めリング １３，１３ａ…
洩れ止めリング、Ｏリング １７……吸入口 １７ａ…吸入口
（後段側） １８……吐出口 １８ａ…吐出口
（前段側） １９……通気孔 ２１……サイド
リング２０……ケーシングリング ２２……
連結孔 （Ｂ）…ベーン巾 （ａ）…ケーシ
ング間隙 （ｂ）…複数段ケーシング分割線 （ｃ）…サイドリング分割線

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ケーシング若しくは対向するサイドカバー
   に、ベーン内接面とベーン外接面、及びベーン端接面を
   構成したサイド回転子を外輪若しくは、内輪に嵌入した
   軸受を装着し、ロータのベーン溝に装入したベーンは、
   サイド回転子のベーン外接面及び、内接面で夾持する如
   く、両端部を該サイド回転子に嵌入する構成にてなり、
   該、ベーンはサイド回転子のベーン内接面に圧接し乍ら
   回転し、ロータと、ベーンと、サイド回転子は、共に回
   転する構成とするとともに、ケーシング内壁と対向する
   ベーンは極微少の接触をするか、若しくは無摺動で回転
   し、圧縮作用をする構成を特徴としたオイルフリー式ベ
   ーン型流体機械。
2. 【請求項２】ケーシング若しくは対向するサイドカバー
   に、ベーン内接面とベーン端接面を構成したサイド回転
   子を、外輪若しくは、内輪に嵌入した軸受を装着し、ロ
   ータのベーン溝に装入したベーンは、ロータの回転によ
   ってサイド回転子のベーン内接面に圧接し乍ら、回転
   し、ロータと、ベーンと、サイド回転子は、共に回転す
   る構成とするとともに、ケーシング内壁と対向するベー
   ンは極微少の接触をするか、若しくは無摺動で回転し、
   圧縮作用をする構成を特徴としたオイルフリー式ベーン
   型流体機械。
3. 【請求項３】ケーシングを軸方向に複数段に分割し、前
   段、後段の各ケーシングの流体通路を直列に連結した作
   用構成とし、前段、後段の分断部のケーシングに外輪を
   固定した軸受を装着し、該軸受の内輪には、ケーシング
   リングとサイドリングを嵌入固定に嵌着して、ケーシン
   グ内に設定したサイドリングに対しては、ベーン及びロ
   ータに溝部を備え、該溝部にサイドリングを嵌装してな
   り、ケーシングリング、サイドリング、及びロータ、ベ
   ーンが共に回転する構成を特徴とした請求項１及び請求
   項２のオイルフリー式ベーン型複数段流体機械。