JPS5848724B2 - カイテンカドウヨクガタエア−モ−タ− - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は出力が任意の値に可変できるような機構を有
する回転可動翼型エアーモーターに関するものである。

第１図は従来の回転可動翼型エアーモーターの断面図を
示すもので、１はシリンダ、２はこのシリンダの内部に
偏心して回転するよう設けたローター、３はとのロータ
ーに形成された溝９に放射方向に自由に移動できるよう
挿入した羽根、４はシリンダ１に設けられた空気入口、
５はシリンダ１に設けられた空気出口、８はシリンダ１
、ローター２および羽根３の三者によって形成された羽
根部屋である。

また、ローター２の回転中心をＯ，シリンダ１の中心点
をＰとする。

ａは空気人口４の端部を、ｂは空気出口５の端部を表わ
し、ｄはローターとシリンダの各中心点ＯおよびＰを通
る直線とシリンダ１の内壁にローター２が接触した部分
の交点を表わす、ＡはＺｄｏａによって定義される空気
入口角度、ＢはＺｄｏｂによって定義される空気出口角
度である。

また、空気入口圧力をＰＡ、空気出口圧力をＰＢと定義
する。

このような回転可動翼型エアーモーターにおいて、一般
に空気出口側は大気開放であり、空気入口側から圧縮空
気を供給する。

こうすることによって、入口側圧力ＰＡと出口側圧力Ｐ
Ｂの差が羽根に作用し、第１図において矢印ωの方向に
ローター２が回転し、これが回転仕事となる。

次にこのエアーモーターの出力Ｌ，効率ηについて説明
すると、空気入口圧力ＰＡと空気出口圧力ＰＢ間の断熱
エンタルピ降下を△ｉ （ ｋｇ−ｍ／ｋｇ）、空気入
口から流入する空気重量流量をＧ（ｋｇ／Ｓ），モータ
ー内部で発生する損失をＷ（ｋｇ−ｍ／Ｓ）と′する。

そして、第２図に示すように、空気入口側に羽根部屋が
形成された瞬間におけるその羽根部屋の断面積をＳＡ，
このＳＡにシリンダ１の軸方向長さＨを乗じた値をその
体積ＶＡとすると、出力Ｌは次式のようになる。

ここで△ｉは上で定義したように、空気入口圧力ＰＡ、
空気出口圧力ＰＢが定まれば、ある一定値に定まる。

故にこの場合、エアーモーターの出力Ｌは流入流量Ｇ、
損失Ｗのみを考慮すればよい。

次に出力Ｌの空気入口角度Ａへの依存性を考えると、流
入流量Ｇは回転数とＳＡの積に比例するが、ＳＡは空気
入口角度Ａの増大とともに大きくなるので、結局流入流
量Ｇも空気入口角度Ａが大きくなるにつれて増大するこ
とになる。

一方、損失Ｗは空気入口角度Ａが大きい程太きくなる傾
向を有するが、ある空気入口角度ＡＭまでは空気入口角
度Ａに対する流入流量Ｇの増加率が損失Ｗの増加率より
も犬であるため、空気入口角度Ａの増加にしたがって出
力Ｌも増加する。

また、この空気入口角度ＡＭ以上においては損失Ｗの増
加率は流入流量Ｇの増加率より犬であり、空，気入口角
度Ａの増加にしたがって出力Ｌは減少する。

すなわち、第３図に示すように、回転数および形状が一
定の状態の下では、ある空気入口角度ＡＭにおいて、出
力は最大出力ＬＭを持つ。

一方効率ηは第３図に破線で示すように、一般にＡＭよ
り小さな空気入口角度ＡＮにおいて効率最犬点η、を持
つ。

一般にこノ種エアーモーターの設計に際しては、所定の
出力Ｌが得られかつ効率ηをできるだけ大きくなるよう
に考慮されるため、空気入口角度Ａが小さければ、形状
は全体に大型化するので、空気入口角度ＡはＡＮとＡＭ
の間で設計されるのが普通である。

以上のことからわかるように、従来の回転可動翼型エア
ーモーターにおいては、空気入口角度Ａが固定されてい
るので、空気入口圧力ＰＡと回転数が定まれば、出力Ｌ
は定まり、この出力Ｌを変化させるためには空気入口圧
力ＰＡを変化させない限りはで・きないという欠点を有
するものであった。

すなわち空気入口圧力ＰＡを変化させるためには、空気
人口４に至る給気路中に流量調整弁などを介装して、こ
の調整弁の開度調節によって圧力損失を増減させること
が必要となり、効率の低下を招くという欠点があった。

この発明は上記の点に鑑みなされたもので、空気入口に
近接して副吸気口を設け、この副吸気口から流入する空
気量を絞り弁にて調整することにより、等価的に空気入
口角度を変化せしめて出力を任意な値に変化させること
を可能とし従来のものの欠点を除去せんとするものであ
る。

すなわち、第４図はこの発明の一実施例を示したもので
あり、６はシリンダ１を貫通に設けた幅５を有する副吸
気口、γはこの副吸気口と圧縮空気源との間に介装した
絞り弁、ｅは副吸気口６のシリンダ１におげろ内端部を
表わし、ＣはＺｄｏｅで定義される副吸気口６の設置角
度を、またｔは羽根３の厚さをそれぞれ表わす。

なお、この羽根ｉｔは副吸気口６０幅５よりも当然太き
《する。

副吸気口角度．Ｃは出力Ｌを最犬にする空気入口角度Ａ
Ｍに等しいか、またはそれに近い値に設定し、空気入口
角度Ａは効率のよい運転を行なうため、そのＡＭより小
さなＡＮに近い角度に設定してある。

そこで、今絞り弁１を全閉すると、空気入口角度はＡに
等しくなり、全開すると副吸気口６から圧縮空気が供給
されるため、実質的に空気入口角度はＣに等しいか、ま
たそれに近い値になる。

つまり、絞り弁７の開度を適度を適宜調整することによ
って第５図に示すごとく等価的に空気入口角度Ａｅｇを
ＡとＣの間の任意の値に設定することができ、それに伴
い出力Ｌが任意の値に設定することが可能になる。

とくに空気入口角度をＡＮに、副吸気口角度をＡＭに設
定することにより、絞り弁７を全閉した時には最高効率
時の運転となり、絞り弁７を全開した時には、出力最大
時の運転となり、それらの中間状態の運転は、絞り弁７
の開度の調整だけで可能である。

以上のようにこの発明によれば、可動翼を有するロータ
ーを偏心させて回転するよう内設したシリンダにそのロ
ーターを回転するための圧縮空気の入口および出口を設
けるとともに絞り弁を介して圧縮空気源へ連通された副
吸気口を１個または複数個設けているので、この副吸気
口への供給空気量を絞り弁で調節することによって、そ
の出力の調整な簡単に効率よく行なうことが可能になる
にもかかわらず、絞り弁を通じて供給される空気量は、
ローターを回転させるための全圧縮空気量の一部だけで
あるので、ローターを回転させるための全空気圧に対す
る圧力損失の割合がきわめて小さくなり、したがって効
率の低下を招かない。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の回転可動翼型エアーモーターの縦断面図
、第２図はその動作態様を示す縦断面図、第３図は空気
入口角度に対する出力と効率の関係を示す図、第４図は
この発明になる回転可動翼型エアーモーターの実施例を
示す縦断面図、第５図はその絞り弁の開度と空気入口角
度との関係を示す図である。 なお、図中同ブ符号は同一または相当部分を示している
。 １はシリンダ、２はローター、３は羽根、４は空気入口
、５は空気出口、６は副吸気口、１は絞り弁である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 可動翼を有するローターを偏心させて回転するよう
   内設したシリンダに、そのローターを回転するための圧
   縮空気の入口および出口を設けるとともに絞り弁を介し
   て圧縮空気源へ連通された副吸気口を１個または複数個
   設けたことを特徴とする回転可動翼型エアーモーター。