JPH0988843A - トロコイド式流体機械 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 内側、外側ロータの両端面と吸入口、吐出口
ブラケット側の内面との摺接部の隙間を流体密に保持し
て、上記隙間からの流体の漏洩を最小限に抑制して圧縮
効率を向上せしめるとともに、上記摺接部のかじり等の
事故の発生を防止し、さらには製造工数を低減したトロ
コイド式流体機械を提供する。 【解決手段】 トロコイド式流体機械において、内側及
び外側ロータの吐出側端面と前記吐出口ブラケットの内
面との間に、前記流体の吐出孔が穿設され、廻り止めが
施された吐出孔盤を介装し、該吐出孔盤には、前記流体
の吐出圧力による軸方向力が該吐出孔盤を前記内側、外
側ロータの側面に押し付ける方向に作用するように構成
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、回転軸により駆動
される内側ロータと、該内側ロータの外側にこれと偏心
されて相対回転可能に設けられた外側ロータとの間に形
成される可変空間に吸入口から流体を導入し、該可変空
間の容積変化により該流体を加圧し、吐出口へ送出する
トロコイド歯形を備えた流体機械に関する。

【０００２】

【発明が解決しようとする課題】一対のロータの回転に
より流体を圧送する回転流体機械にあって、近年、トロ
コイド歯形を有するロータを備えたトロコイド式圧縮機
が、気体圧送用の圧縮機、液体圧送用のポンプとして多
用されてきている。

【０００３】このトロコイド歯形を有するロータを備え
た流体圧送用のトロコイド式流体機械は、トロコイド歯
形を有する内側のロータと外側のロータとを組合せて、
回転軸に連結された上記内側ロータとこれと偏心して相
対回転される上記外側ロータの間のトロコイド歯形の容
積変化により、吸入口から導入された流体を加圧して吐
出孔へ送出するように構成されている。

【０００４】前記トロコイド歯形を備えた流体機械にあ
っては、内側、外側ロータの軸方向の吸入側及び吐出側
端面と該端面と摺接される吸入口ブラケット及び吐出口
ブラケットの内面（軸直角面）との隙間で、トロコイド
歯により圧縮された流体の漏洩が多かれ少なかれ発生す
る。

【０００５】かかる流体の漏洩はトロコイド式流体機械
の圧縮効率低下の要因となるが、これを防止するため、
前記隙間を過度に小さくすると、内側、外側ロータの端
面とこれに摺接される吸入口吐出口ブラケットの内面と
の間にかじりが発生し、機械の破損につながる。

【０００６】かかるかじりの発生を防止して前記流体の
漏洩を極力少なくする手段として、内側、外側ロータの
両端面と吸入口、吐出口ブラケットの内面との間の摺り
合わせにより適切な量の隙間を確保する手段が提供され
ている。

【０００７】しかしながら、かかる手段は摺り合わせ作
業に伴い多数の工夫を要する上、長期間運転後には摺接
面の摩耗により上記隙間が拡大し、漏洩が増大するよう
になる。特に小型圧縮機では、吐出量が少ないため、前
記漏洩量の吐出量に占める割合が大きくなり圧縮効率の
低下が増大する。

【０００８】上記のように、従来のトロコイド式流体機
械にあっては、内側、外側ロータの幅と該ロータを収容
するケーシングの幅即ち吸入口ブラケットの内面と吐出
口ブラケットの内面との間の距離とが固定され、自動調
整不可能であるため、運転時間の経過とともに前記漏洩
の増加は避けられないという問題点を抱えている。

【０００９】本発明の目的は、内側、外側ロータの両端
面と吸入口、吐出口ブラケットの内面との摺接部の隙間
を、長期間運転後においても流体密に保持して、上記隙
間からの流体の漏洩を最小限に抑制して圧縮効率を向上
せしめるとともに、上記摺接部のかじり等の事故の発生
を防止し、さらには製造工数を低減したトロコイド式流
体機械を提供することである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は前記のような問
題点に鑑みてなされたもので、その要旨とする第１の手
段は、回転軸に連動される内側ロータの外周と、ケーシ
ングの内面に摺接され該内側ローラと相対回転可能にさ
れた外側ロータの内周との間に形成される可変空間に、
前記両ロータの軸方向一端側に配設された吸入口ブラケ
ット内の吸入口から流体を導入し、前記両ロータの相対
回転による前記可変空間の容積変化により流体を圧縮し
て、両ロータの軸方向他端側に配設された吐出口ブラケ
ット内の吐出口から吐出するトロコイド式流体機械にお
いて、該トロコイド式流体機械が前記内側及び外側ロー
タとの吐出側端面と前記吐出口ブラケットの内面との間
に、前記流体の吐出口が穿設され、廻り止めが施され、
停止時に弾性体の与圧で内外ロ−タ側面に接触状態に置
かれる吐出孔盤を介装し、該吐出孔盤には、前記流体の
吐出圧力による軸方向力が該吐出孔盤を前記内側、外側
ローラの側面に押し付ける方向に作用するように構成さ
れてなることにある。

【００１１】また、第２の手段は、前記第１の手段にお
いて、前記吐出孔盤に作用する軸方向力により、前記内
側、外側ロータの吸入側端面と前記吸入口ブラケットの
内面との間、並びに前記内側、外側ロータの吐出側端面
と該吐出孔盤の面との間が流体密に摺接せしめられてな
ることにある。

【００１２】さらに第３の手段は、前記第１、第２の手
段において、前記内側、外側ロータが、前記吐出孔盤の
軸方向により、前記吸入口ブラケットの内面と吐出孔盤
の盤面との間において微動可能に設けられてなることに
ある。

【００１３】そして前記第１の手段における廻り止め部
材は、好ましくは、前記吐出孔盤の外周の複数箇所に穿
設された突起部と、前記ケーシングに設けられて該突起
部が嵌合される凹部で構成され、停止時にも弾性体の与
圧で内外ロ−タ側面に接触状態に置かれる。

【００１４】上記第１にないし第３の手段によれば、内
側、外側ロータと吐出口ブラケットの内面との間に介装
された吐出孔盤には運転の初期においても、前記盤の摺
接部における流体の漏洩圧より常に大きな吐出圧が、そ
の吐出口ブラケット側の盤面に流体の吐出圧力が吸入口
側へ向けて作用し、吐出孔盤が該吐出圧力により内側、
外側ロータの端面に一定圧力で押し付けられる。

【００１５】上記吐出孔盤からの押圧力により、内側、
外側ロータの端面と吐出孔盤の盤面との摺接部には隙間
が形成されず、また、内側、外側ロータは吸入側へ片寄
せられ、内側、外側ロータの端面と吸入口ブラケットの
内面との摺接部にも隙間が形成されることは無い。これ
により、内側、外側ロータはその両端面の摺接部に過大
な隙間が形成されることなく、流体密に摺接して回転せ
しめられることとなり、該端面部位からの流体の漏洩が
大幅に低減される。

【００１６】また前記吐出孔盤は、廻り止め部材により
回転を阻止されるとともに、軸方向に移動可能に設けら
れているので、前記内側、外側ロータの端面の摺接部に
過度の押付力が作用して、この部位にかじりの発生をみ
ることはない。

【００１７】さらに、上記摺接部が摩耗しても、吐出孔
盤がその摩耗分だけ軸方向に移動するので、内側、外側
ロータの両端面と吐出孔盤の盤面及び吸入口ブラケット
の内面との間（摺接部）は、過大な隙間が形成されるこ
となく、吐出孔盤の上記移動により自動的に適切な押圧
状態が保持される。

【００１８】本発明の第４の手段は、前記吐出孔盤が、
前記可変空間と吐出室とを区画するダイヤフラム、ベロ
ーズ等の仕切部材を介して軸方向に移動可能にかつ回転
不能に前記ケーシングに取付けられてなることにある。

【００１９】かかる手段によれば、ダイヤフラムにより
ベローズ等の仕切部材により吐出孔盤回転が阻止される
とともに吐出孔盤の内側（内側、外側ロータ側）と外側
（吐出口ブラケット側）とが完全に分離されるので、仕
切部材が流体の漏洩抑制機能と廻り止め機能とを兼ねる
こととなり、より高い流体の漏洩抑制効果が得られると
ともに格別の廻り止め部材が不要となり、それ自身に与
圧を加える機能を有し、加工、組立が簡単化される。

【００２０】また本発明の第５の手段は前記内側、外側
ロータの一端面と前記吸入口ブラケットの内面との間の
摺接部及び前記内側、外側ロータの他端面と前記吐出孔
盤の盤面との間の摺接部は、焼結合金等のなじみ性、潤
滑性の高い材料から構成されてなることにある。

【００２１】かかる手段によれば、内側、外側ロータと
吸入口ブラケット及び吐出孔盤との摺接部は高い耐摩耗
性よりも摺動に係るなじみ性、潤滑性等の軸受性能を必
要とすることから、この要求を満足することとなり、摺
接面がかじりを起こすことなく適度に密着して運転がな
され耐久性が向上する。

【００２２】尚、吐出孔盤は図１の場合にはその位置が
ブラケット側に位置させることなく、内外ロ−タ側面側
に位置させるのがよい。即ち運転初期の起動時に、ブラ
ケット側にあれば、歯の側面側の漏洩流体と吐出口を通
過した流体とは等圧となり、吐出孔盤には背圧がかかる
ことにならない。歯側面側に密着して摺接されることが
できなくなり所期の目的が達せられなくなる。従って、
この場合にはその与圧を加えるための弾性体即ち板バネ
の様なもので常に吐出孔盤をロータ側面側に位置させて
おく必要がある。その与圧は吐出孔盤を押しやるだけの
僅かな押圧力であって差支えない。ベロ−ズ、ダイヤフ
ラムによる場合にはそれ自身にそれだけの押圧力がある
ので、それが兼用されていることになる。

【００２３】

【発明の実施の形態】以下図１〜図１０を参照して本発
明の実施形態を説明する。但し、この実施形態に記載さ
れている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置
等は特に特定的な記載がないかぎりは、この発明の範囲
をそれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎな
い。図１は本発明の第１実施形態に係るトロコイド式流
体圧縮機の回転軸心に沿う断面図、図２は図１のＡーＡ
断面図、図３は吐出孔盤の平面図、図４は図３のＢ矢視
図、図５はケーシングの平面図、図６は図５のＣーＣ矢
視図を夫々示す。

【００２４】図１〜図６において、１は外側ロータ、２
は回転軸１３にキー１４を介して回転不能にかつ軸方向
には移動可能に取付けられた内側ロータ、３は環状のケ
ーシング、８は吸入口ブラケット、６は吐出口ブラケッ
ト、２１、２２は回転軸１３の軸受、２３は回転軸中心
である。

【００２５】前記外側ロータ１はケーシング３の内周面
３ａに回転自在に嵌合されており、また該外側ロータ１
及びケーシング３の中心２４は回転軸１３及び内側ロー
タ２の軸心２３に対して偏心量ｅだけ偏心せしめられて
いる。

【００２６】従って、外側ロータ１はケーシング３の内
周面３ａに摺接し内側ロータ２の回転に従動しながらこ
れの周りを公転することとなり、これにより内側ロータ
２の外周に設けられたトロコイド外歯２ａと外側ロータ
１の内周に設けられたトロコイド内歯１ａとの間に形成
される可変空間１０の容積変化により該可変空間１０内
の流体を圧縮する。

【００２７】前記吸入口ブラケット８には、流体が導入
される吸入口９及び該吸入口９に連通される勾玉状の吸
入孔１２が設けられ、また前記吐出口ブラケット６には
吐出口７が設けられている。そして該吸入口ブラケット
８及びケーシング３及び吐出口ブラケット６は複数本の
ボルト２５により一体に固定されている。

【００２８】４は円板状の吐出孔盤であり、前記内側、
外側ロータ２、１の吐出側端面３０と吐出口ブラケット
６の内面との間に形成される吐出室１１内に装着され
る。該吐出孔盤４は、図３及び図４に示されるように、
前記吸入口ブラケット８の勾玉状吸入孔１２と対称位置
に勾玉状の吐出孔５が穿設されるとともに、外周部の２
箇所（複数箇所で可）には廻り止め用の突起部１５１が
形成されている。

【００２９】そして前記吐出孔盤４は、その外周突起部
１５１を、図５及び図６に示すようなケーシングの凹部
１５２に嵌合されるとともに他の外周面をケーシング３
の内周面３ａに流体にかつ摺動可能に嵌合され、さらに
は内周面を前記回転軸に流体密にかつ摺動可能に嵌合さ
れ、回転軸１３の軸方向に摺動可能な状態で前記のよう
に吐出室１１内に設けられ、与圧用板バネで摺接面側に
運転の停止時にも接触状態に置かれる。

【００３０】前記のように構成されたトロコイド式圧縮
機の運転時において、吸入口９から導入された流体は勾
玉状の吸入孔１２に入る。そして、内側ロータ２と外側
ロータ１との回転により可変空間１０と該吸入孔１２と
が連通されると可変空間１０内に流入し、両ロータ１、
２の相対回転により可変空間１０の容積が縮小されるに
従い圧縮され、該可変空間１０が吐出孔盤４の勾玉状の
吐出孔５に連通されると吐出側へ向けて軸方向に流れて
該吐出孔５に流出し、吐出口７を通って外部の使用先
（図示せず）に送出される。

【００３１】前記流体の圧縮により吐出室１１内の圧力
が上昇すると該圧力に比例した軸方向力によって吐出孔
盤４は吸入側へ押圧される。該吐出孔盤４は、前記のよ
うに、軸方向に移動可能に設けられているので、前記軸
方向力によってこれの盤面４ａが内側、外側ロータ２、
１の吐出側端面３０に当接するまで吸入側へ微動され
る。

【００３２】さらに、前記吐出孔盤４からの軸方向力に
よって内側、外側ロータ２、１もその吸入側端面３１が
吸入口ブラケット８の内面８ａに当接するまで吸入側へ
微動せしめられる。これにより、内側、外側ロータ２、
１はその両端面３１、３０と吸入口ブラケット８の内面
８ａ及び吐出孔盤４の壁面４ａとの摺接部にて水密状態
を保持しながら回転することとなり、上記摺接部からの
加圧流体の漏洩は殆ど無くなる。

【００３３】また、吐出孔盤４が軸方向に移動可能に取
付けられ、かつ吐出室１１が吐出孔５を介して可変空間
１０の一部と連通されているので、前記摺動面が過大な
面圧で押し付けられることはなく、前記摺接部にかじり
や焼き付きが発生することは無い。

【００３４】さらに吐出孔盤４及び内側、外側ロータ
２、１がケーシング３内において、軸方向に移動可能に
設けられているので、前記摺接面が摩耗しても、吐出孔
盤４及び内側、外側ロータ２、１がその分だけ移動する
ことにより、前記摺接部は常時適切な面圧で流体密に摺
接され、該摺接部における流体の漏洩が阻止される。

【００３５】図７ないし図８は本発明の第２実施形態を
示す。この実施形態においては、吐出孔盤４に穴あき円
板状の可撓性材料からなるダイヤフラム１６の内周部位
を固着するとともに、該ダイヤフラム１６の外周部位を
ケーシング３と吐出口ブラケット６との間に挿み込みボ
ルト２５にて固着している。前記ダイヤフラム１６に
は、吐出孔盤６と同一位置に同一形状（勾玉状）の吐出
孔５が穿設され、流体の吐出通路を構成している。

【００３６】上記のように構成されたトロコイド式圧縮
機の運転時において、吐出室１１内の流体の吐出圧力は
ダイヤフラム１６を介して吐出孔盤４に作用し、該吐出
孔盤４の盤面４ａを内側、外側ロータ２、１の吐出側の
端面３０に押し付け、該盤面４ａと吐出側端面３０との
摺接部の水密性を保持せしめる。

【００３７】この実施形態においては、ダイヤフラム１
６によって内側、外側ロータ２、１側と吐出室１１側と
が完全に区画されるので、前記第１実施形態の場合より
もさらに流体の漏洩が抑制され、高い圧縮効率が得られ
る。

【００３８】さらに、上記ダイヤフラム１６が吐出孔盤
４の廻り止めの機能も果たすので、図３、図５に示され
る突起部１５１と凹部１５２のような、格別の廻り止め
部材は不要となり加工、組立が簡単化される。

【００３９】上記の構成及び作用以外は図１〜図６に示
される第１実施形態と同一であり、これと同一の部材は
同一の符号にて示す。

【００４０】図９〜図１０は本発明の第３実施形態に係
るトロコイド式圧縮機を示す。この実施形態において
は、図７〜図８に示す第２実施形態のダイヤフラム１６
に代えてベローズ１７を用いており、係る構成以外は上
記第２実施形態と全く同一である。

【００４１】

【発明の効果】本発明は以上のように構成されており、
請求項１ないし４の発明によれば、内側、外側ロータと
吐出口ブラケットの内面との間に介装された吐出孔盤に
作用する吐出圧力による軸方向力により、内側、外側ロ
ータの端面と吐出孔盤の盤面との摺接部には隙間が形成
されず流体密に摺接され、また、内側、外側ロータは前
記軸方向力により吸入側へ片寄せられ、内側、外側ロー
タの端面と吸入口ブラケットの内面との摺接部にも隙間
が形成されることは無い。

【００４２】これにより、内側、外側ロータはその両端
面の摺接部に過大な隙間が形成されることなく、流体密
に摺接して回転せしめられることとなり、該端面部位か
らの流体の漏洩が大幅に低減される。

【００４３】また前記吐出孔盤は、廻り止め部材により
回転を阻止されるとともに、軸方向に移動可能に設けら
れているので、前記内側、外側ロータの端面の摺接部に
過度の押付力が作用して、この部位にかじりの発生をみ
ることはない。

【００４４】さらに、上記摺接部が摩耗しても、吐出孔
盤がその摩耗分だけ軸方向に移動するので、内側、外側
ロータの両端面と吐出孔盤の盤面及び吸入口ブラケット
の内面との間（摺接部）は、過大な隙間が形成されるこ
となく、吐出孔盤の上記移動により自動的に適切な押圧
状態が保持される。以上により圧縮効率が向上したトロ
コイド式流体を得ることができる。

【００４５】加えて上記構成によれば、吐出孔盤を加設
するのみであるので、従来の摺り合わせにより摺接部を
流体密に摺接せしめるもののように多大な工数を必要と
せず、製造工数の増大を伴うことなく、高い圧縮効率を
得ることができる。

【００４６】また請求項５の発明によれば、ダイヤフラ
ムによりベローズ等の仕切部材により吐出孔盤回転が阻
止されるとともに吐出孔盤の内側（内側、外側ロータ
側）と外側（吐出口ブラケット側）とが完全に分離され
るので、仕切部材が流体の漏洩抑制機能と廻り止め機能
と摺接部の与圧機能とを兼ねることになり、より高い流
体の漏洩抑制効果が得られるとともに格別の廻り止め部
材が不要となり加工、組立が簡単化される。

【００４７】さらに請求項６の発明によれば、内側、外
側ロータと吸入口ブラケット及び吐出孔盤との摺接部は
高い耐摩耗性よりも摺動に係るなじみ性、潤滑性等の軸
受性能を必要とすることから、この要求を満足すること
となり、摺接面がかじりを起こすことなく適度に密着し
て運転がなされ耐久性が向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態に係るトロコイド式圧縮
機の回転軸心線に沿う断面図。

【図２】図１のＡーＡ矢視断面図。

【図３】上記実施形態における吐出孔盤の平面図。

【図４】図３のＢ矢視図。

【図５】上記実施形態におけるケーシングの平面図。

【図６】図５のＣーＣ矢視図。

【図７】本発明の第２実施形態に係るトロコイド式圧縮
機の回転軸心線に沿う要部断面図。

【図８】図７のＤーＤ矢視図。

【図９】本発明の第３実施形態に係る図７応当図。

【図１０】図９のＥーＥ矢視図。

【符号の説明】

１ 外側ロータ ２ 内側ロータ ３ ケーシング ４ 吐出孔盤 ５ 吐出孔 ６ 吐出口ブラケット ７ 吐出口 ８ 吸入口ブラケット ９ 吸入口 １０ 可変空間 １１ 吐出室 １３ 回転軸 １６ ダイヤフラム １７ ベローズ ３０ 吐出側端面 ３１ 吸入側端面 １５１ 突起部 １５２ 凹部

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 回転軸に連動される内側ロータの外周と
   ケーシングの内側に摺接され、該内側ローラと相対回転
   可能にされた外側ロータの内周との間に形成される可変
   空間に、前記両ロータの軸方向一端側に配設された吸入
   ロブラケット内の吸入口から流体を導入し、 前記両ロータの相対回転による前記可変空間の容積変化
   により流体を圧縮して、両ロータの軸方向他端側に配設
   された吐出ロブラケット内の吐出口から吐出するトロコ
   イド式流体機械において、 前記内側及び外側ロータの吐出側端面と前記吐出口ブラ
   ケットの内面との間に、前記流体の吐出孔が穿設され、
   廻り止めが施され、停止時にも弾性体の与圧により、内
   外ロ−タ側面に接触状態に置かれる吐出孔盤には、前記
   流体の吐出圧力による軸方向力が該吐出孔盤を前記内
   側、外側ロータの側面に押し付ける方向に作用するよう
   に構成されたトロコイド式流体機械。
2. 【請求項２】 前記吐出孔盤に作用する軸方向力によ
   り、前記内側、外側ロータの吸入側端面と前記吸入ロブ
   ラケットの内面との間、並びに前記内側、外側ロータの
   吐出側端面と該吐出孔盤の盤面との間が流体密に摺接せ
   しめられてなる請求項１記載のトロコイド式流体機械。
3. 【請求項３】 前記内側、外側ロータは、前記吐出孔盤
   の軸方向により、前記吸入口ブラケットの内面と吐出孔
   盤の盤面との間において微動可能に設けられてなる請求
   項１記載のトロコイド式流体機械。
4. 【請求項４】 前記吐出孔盤の廻り止め部材が、該吐出
   孔盤の外周の複数箇所に突設された突起部と、前記ケー
   シングに設けられて該突起部が嵌合される凹部とにより
   構成される請求項１記載のトロコイド式流体機械。
5. 【請求項５】 前記吐出孔盤が、前記可変空間と吐出室
   とを区画するダイヤフラム、ベローズ等の仕切部材を介
   して軸方向に移動可能にかつ回転不能に前記ケーシング
   に取付けられてなる請求項１記載のトロコイド式流体機
   械。
6. 【請求項６】 前記内側、外側ロータの一端面と前記吸
   入口ブラケットの内面との間の摺接部及び前記内側、外
   側ロータの他端面と前記吐出孔盤の盤面との間の摺接部
   は、焼結合金等のなじみ性、潤滑性の高い材料から構成
   された請求項１ないし５記載のトロコイド式流体機械。