JPS59102462A - 流体バランサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は、回転機械の不つりあいを自動的に調整する液
体バランサの改良に係り、運転中或は、回転始動時及び
終了時に、サイホン効果を自動的に発生させ、不つシあ
いを自動的にバランスさせるようにした、回転機械の流
体バランサに関する。

〔従来技術〕

例えば、洗濯機などの脱水器に用いられている液体バラ
ンサは、バランサ容器内に入れられた液体が遠心力によ
って、その回転中心に対して同心の自由表面を形成する
ことを利用している。

この原理について、最も簡単な例を示した第１図をもと
に説明すると、回転体に不つｂｓい３があシ、この不ク
シ合い３と、回転中心Ｏと、図心Ｓが、図のような関係
で位置する場合、液体２は回転中心０全中心とした円を
形成しようとするので、不つりあい３がある側とは反対
側で厚くなる。

このように液体２の円環の厚さによって、不クリあい３
と液体２とがバランスし、安定した回転が得られる。

しかしながら、このようなつりおいが得られるのは、回
転機械の回転速度が危険速度ＮＣ以上の速度において得
られるものであり、危険速度ＮＣ以下では、第２図に示
すように、容器１内の液体２は逆に不つりあい３側に厚
くなり、かえって不つシあいを助長する方向になる。

このため、液体バランサを用いたときの振幅は危険速度
以上では小さくなるが、それ以下では逆に大きくなると
いう技術的な問題がある。

この技術的な問題を解決する手段として、サイホン式液
体バランサが提案されている。

サイホンは周知の如く第３図（ａ）に示すように、水頭
圧差ｔ４ｔ−もって配置された二つの容器２′と４′を
主管５′で連結し、水頭圧の高い側の容器４′の水を水
頭圧の小さい側の容器２′側へ流出させる。

この原理は、主管５′内に水を満すことによって、この
主管５′内の水に水頭圧Ｈが作用し、水頭圧の高い側か
ら低い側へ水が流れるというものである。このサイホン
の原理を応用した、液体バランサの原理を第３図（ｂ）
に示し説明する。

但し、不つりあい３と、回転中心０と、図心Ｓとの間の
位置関係は、第２図に示したのと同じとする。

図において、危険速度以下で主容器４を回転した場合、
主容器４内の液体２は、遠心力が大きい不つりあい３側
に偏り、その偏り部分の液体の圧力は図心Ｓに対し１８
００反対側の液体２の圧力エシも高い圧力になる。この
ように、回転している主容器４に不つシあい部分がある
と、内部の液体に圧力差が生じるので、この圧力差を利
用し、サイホンの原理を応用したものである。

従って不つりあい３側に偏った主容器４内の液体２は、
サイホンの原理によって、主管５を通して不つ＃）あい
３と図心Ｓに対し１８０°反対側の位置に設けた補助容
器６に導かれ、不つりあい３と液体とをバランスさせる
ようにしたものである。

上記説明は、不つ＃）あい３と、回転中心０と、図心Ｓ
の位置関係が、主容器４の直径上に並ぶ場合について説
明したが、実機にあっては、不つシあいの位置がどこに
位置するか解らないので、実機においては、主容器４の
円周上に等間隔に２ヶ以上の補助容器６を配置し、２対
以上の補助容器６と主′ｕ５の組合せが用いられる。

このようにして、サイホン式液体バランサは、危険速度
ＮＣ以下の回転速度でも不つりあいが目動禍に修正でき
、第４図に示すように、全回転速度に対して振幅を小さ
くできる。

第４図において、曲線ａは液体バランサ使用前、ｂは使
用後の回転速度と振幅との間の関係を示す。

又液体バランサにおいて、サイホン効果を生じさせるた
めには、初めに主管５内に液体２が充満していることが
必要である。

さてこのサイホン式液体バランサにおいて、従来は、主
管内に液体を充満させる必要性から、主管の両端部に、
一定の回転速度で開閉する自動弁が設けられ、一定の回
転速度になるまでは、主容器側の自動弁が先に開いて主
容器内の液体の一部が主管内に充満した状態で回転して
おり、その回転速度が一定速度に達したとき、補助容器
側の自動弁が開き、主容器内の液体が補助容器内に流入
してバランスするようになっていた。

しかしながら、従来の上記サイホン式液体バランサは、
自動弁を介して主容器側から補助容器への一方向へのみ
液体をθ１ｔすことしかできなかったので、一度補助容
器内に流入した液体金主谷器側へ自動的に戻すことがで
きず、例えば、洗４磯の脱水機のように、一運転毎に不
つりあいの位置が変るよウな楊合は、補助容器内の水抜
き及びサイホン効果を生じ烙せるための主管内への水の
充足が必要となり、完全自動化ができないという欠点が
あった。

〔発明の目的〕

本発明は、上記従来の欠点を解決し、たとえ運転毎に不
つりあい状態が変る回転機械であっても完全に自動的に
バランスできるようにした、サイホン式液体バランサを
提供せんとするものである。

〔発明の概要〕

即ち本発明は、主容器の回転速度に応じて、液体が主容
器側から補助容器へ、補助容器側から主容器へ自動的に
流れるようにしたものであって、回転軸心を有する円筒
状の主容器の外周部分に、一補助容器を一体的に設け、
この補助容器と前記主容器に端部を開口させ、この両容
器間に液体を流通するように主管を設け、この主管の開
口端を分岐して、この分岐管の一方に遠心力によって開
く弁を設け一方他方の分岐管には遠心力によって閉る弁
を設けると共に、補助容器側の分岐管の分岐部に、遠心
力によって閉る弁側のみ流通する弁を設け、遠心力（回
転速度）に応じてこれら弁を開閉し、内部流体を補助容
器と主容器間において流通させるようにしたことを特徴
とする。

〔発明の実施例〕

以下本発明の一実施例について、詳細に説明する。

先ず、詳細な説明に当って、第５図及び６図を用い、実
施例の概略を説明する。

図において、４は円筒状の主容器であシ、軸１ｌに回転
体として固定されている。６１，６２．６３及び６４は
、主容器４の外周に設けられた補助容器である。５１，
５２．５３．５４は、補助容器６１〜６４に対応して設
けられた主管であり、一方端は補助容器内に又他方端は
主容器内に開口しておシ、それぞれの開口端は、第６図
に示すように分岐管７１１と７１２によって分岐されて
いる。これら分岐された主管の開口部には、弁が設けら
れており、９ｌ２は、ある一定の遠心力によって開く弁
であ９、又９１１は、ある一定の遠心力によって閉る弁
である。これら弁の開閉は、遠心力とバネ８１１及び８
１２との間のバランスにて行なわれる。又９１０は、補
助容器側の分岐部に設けられた弁であシ、弁９１１から
流入した液体のみが主管５１を通って弁９１１に流れる
ように作動する。

このように構成することによって、回転速度が遅い間は
、弁９１２は閉、９１ｌは開の状態にあシ、弁９１０と
９１２によって主管５ｌの一方端は閉塞され、弁９１１
を介して液体２が主管５１内に充足されサイホン効果を
得る状態になる。

次に回転速度が速くなるにつれて、弁９１１は閉の方向
へ、一方弁９１２は開の方向へ作動し、弁９１２ｔ−介
して液体２は、主容器から補助容器６１へと流通し自動
的にバランスする。

次に回転運度を下げて停止状態にするとき、弁９１１は
開の方向へ、一方弁９１２は閉の方向へ作動し、弁９１
１及び弁９１０を介して、補助容器６１内の液体は主容
器内へと流れながらバランスし、元の状態に戻り停止す
る。

このようにして完全に自動的にバランスさせることがで
きる。

以下その詳細を更に詳しく説明する。第５図に示す実施
例は、補助容器が主容器の外周上に設けられたものであ
る。図において、４は円筒部材１３及び円筒部材１３と
同心のハプ１２により構成された主容器であシ、その軸
方向両端部は、円板状の端板１６によって密閉され、中
に液体２を容している。６１〜６４は、主容器４の外周
に設けられた補助容器であり、円筒部材１３．１４、仕
切板１５及び端板１６によって密閉された容器になって
いる。本実施例の場合は、それぞれ対象位置に４個設け
られており、且つ内容積は等しくなっている。

５１〜５４は、補助容器６１〜６４に対応して設けられ
た主管であシ、その一方端は、円筒部材１３を頁通して
、補助容器６１〜６４内に開口しておシ、他方端は、円
筒部材１３．１４の中心に対し１８０°ずれた方向で且
つ第６図に示すように円管部材１３の内周面との間で半
径方向ｒの距離を保った位置に開口している。このよう
に、両端の開口部が位置するように、主ｊｌ１５１〜５
４はハブ１２に固定支持されている。

第６図を用いて、主′ｆ５１〜５４を更に詳しく説明す
る。主管５１〜５４の開口端は、分岐管７１１と７１２
によって分流されている。この分岐管７１１と７１２及
び主管５１〜５４の開口部には、それぞれ弁９１１と９
１２が設けられている。その内弁９１１は、バネ８１１
と遠心力とのクシあいにより、弁９１１にある一定の遠
心力（回転速度）がかかつｆｃ場合に閉るようになって
おり、又弁９１２はその逆に、バネ８１２と遠心力との
つりあいにより、ある一定の遠心力がかかった場合に開
くようになっている。弁９１０、は、一方向へのみ流体
を流すようにした構造の弁であり、補助容器６１〜６４
側の分岐点に設けられ、弁９１１全通して補助容詣６ｌ
〜６４内の液体が、主容器４内へ流れるようになってい
る。

な′Ｊ？２は、主荏器４内に溜められた液体である。

第７図は他の実施例であシ、液体バランサ全体の外径を
大きくとれない場合に、補助容器６１〜６４を第５図に
示すように、主容器４の外周上ではなく、その側面に一
体的に設け小型化したものであり、いづれにせよ、補助
容器６１〜６４は、主容器４の外周部分（主容器４の中
心から離れた位置）に設けられればよい。

第８図は、主管５１〜５４の端部分岐部の他の実施例で
あり、第６図に示すように分岐管７１１と７１２のよう
に別の管を接続する代シに、主管端部の内部において、
液体流路を２分したものである。

以上のように構成した本実施例の作用について以下第５
図及び第６図を用いて説明する。

図示省略の回転駆動装置によって回転軸１１は回転し、
主容器４が回転させられる。

この回転速度が、ある回転速度ＮＳになったとき、液体
２は、円筒部材１３の内周面において、自由表面を有す
る軸心Ｓと同心のリング状となる。

この時のリング状液体２の半径方向の厚みは、ｒとなる
。この回転速度ＮＳ（液体２が厚みｒのリング状となる
回転速度）以下の回転速度では、バネ８１１と８１２の
弾性力が遠心力よりも大きいので、この両者間の力のつ
シあいによシ、弁９１１は開、弁９１２は閉の状態にあ
る。従って、この状態では、弁９１２と弁９１０によっ
て主管の一端は閉塞状態になっている。然して、弁９１
１から主管５１〜５４内に流入した液体は、主管５１〜
５４内に充足された状態となり、サイホン効果の準備が
行なわれる。

このように、回転速度ＮＳで主容器４が回転している状
態では、液体２の一部は主管内５１〜５４に充足され、
且つ液体２は厚さｒのリング状となシ、主管５１〜５４
の主容器４側の開口端は、上記リングの自由面すれすれ
になっている。

この回転速度Ｎ８をさらに上げ、回転速度Ｎｏに達する
と、弁９１１と弁９１２に働く遠心力はバネ８１１と８
１２の弾性力に打勝って、弁９１１は閉、弁９１２は開
の状態になる。

一方リング状の液体２は、不つシあいによる軸のたわみ
のため、回転速度ＮＳのリング状の状態から、第２図に
示すように不つシあいのある側に偏って厚くなり、その
部分に位置している主管の開口端が液中に没し、主容器
４内の液体は、サイホンの原理によシ、弁９１２及び上
記主管を介して補助室に流出する。

このままの状態で、回転速度１’ｔｌｏｉ保持するか或
は、危険速度ＮＣ以下の範囲で回転速度を上げていくと
、前記主管に連接された補助容器内に液体２が流入しつ
づけられ、やがてバランスした時点で自動的に流入が止
り、主容器４内に前記主管の開口端が開口し、その開口
部よシ空気が入り、液の流れは停止し、回転速度ＮＣ以
上の回転速度で安定した回転となる。このときも主管５
１〜５４の開口端と液体２の液面とは、相互に接触すれ
すれの状態となっている。

この状態から更に回転速度金上げても、初期不ク夛おい
がすでに修正されているので、危険速度ＮＣでも振幅は
大きくならず、スムースに所望の最高回転速度まで上昇
させ運転される。

次に減速する場合には、回転速度ＮＯにおいて逆に弁９
１２が閉となって、主管内には一部の液体２が入ったま
まとなる。更に減速させて回転速度がＮＳになると、弁
９１Ｉが開となり、補助容器内のつジあわせ用液体２は
弁９１ｌ１弁９１０を介して、主容器４内に還流し始め
、回転が止るまでには補助容器６１〜６４及び主管５１
〜５４内の液体は排出され、運転前の状態に自動的に復
帰する。

以上は、簡単のため、不つ！ｌｌあい３と回転中心Ｓと
補助容器６１〜６４０位置関係が、第３図の位置関係に
ある場合について説明したが、不つク合い部分がいづれ
か２本の主管の間の角度に位置していても、その角度に
応じてベクトル的に配分された不つりあい量を修正する
液体が、当該２本の主′Ｗを通じて２つの補助容器に４
かれ、同様の作用をする。

以上第５図と第６図の芙施例をもとに説明したが、第７
図及び第８図についても作用は同じである。

又本実施例の場合、４個の補助室について説明したが、
この個数には限定されない。

〔発明の効果〕

以上詳述した通シ、本発明の流体バランサによれば、主
容器の外周部分に補助容器を設け、この補助容器と王容
器内に端部を開口するように主管を設け、この主管の開
口部全分岐し、分岐された一方の開口部に遠心力によっ
て開く弁と一方他方の分岐開口部に遠心力によって閉る
弁を設け、補助容器側の上記分岐部分に、一方向にのみ
流通する弁を設け、遠心力を利用して、これら弁を開閉
するようにしたので、回転開始時に主管内に自動的に流
体を充足してサイホン効果の準備が自動的に行なわれ、
このサイホン効果によって、回転速度を上昇させていく
過程でバランスをとシながら回転速度全上げることがで
きる。

又減速時において、分岐部に設けられた各弁の開閉が減
速と共に自動的に切換えられるので、減速に応じてバラ
ンスを保ちながら補助容器内の液体が自動的に主容器内
に還流され、停止時においては、元の状態に復帰させる
ことができる。

このように、たとえ運転毎に不つりあいの位置が変る回
転機械であっても、主管内への液体の充足と、補助容器
内の液体の還流が完全に自動的に行なわれることができ
るなど、後れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は、従来の流体バ２ンサを横断面して
示した図であシ、第１図はノ；ランスしている状態を、
又第２図はバランスしていない状態をそれぞれ示す。第
３図乃至第７図は本発明の一実施例であり、第３図（ａ
）はサイホンの原理説明図第３図（ｂ）は基本形を横断
而して示した図、第４図は、動作効果を示す説明用図、
第５図は、正面断面図及び側面断面図、第６図は主管部
分を拡大，しその詳細を示した断面図、第７図は、他の
実施例の正曲断面図及び側面断面図、第８図は、主管端
邪の分岐部の他の実施例であり部分的に拡大断面して示
した図である。 ４・・・主容器、５１，５２，５３．５４・・・主管、
６１，６２，６３．６４・・・補助室、７１１，７１２
・・・分岐管、８１１，８１２・・・バネ、９１０・・
・弁、９１１，９１２・・・弁。 −３７４−・ 一３７５

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ｌ．回転軸心を有する円筒状の主容器と、該主容器の外
   周部分に一体的に設けられた補助容器と、該補助答器と
   前記主容器内にそれぞれ４ｓを開口させ液体を流通させ
   るための主管と、遠心力によって開閉する弁及び一方向
   へのみ流通可能な弁とから成シ、上記主管の開口端を分
   岐し、該分岐管の一方に遠心力によって開く弁を設け又
   分岐管の他方に遠心力によって閉る弁を設けると共に、
   補助容器側開口部の分岐部に遠心力によって閉る弁側の
   み流通する弁を設け、これら弁及び主管を介し、遠心力
   に応じて補助容器と主容器との間を流通させバランスさ
   せるようにしたことを特徴とする流体バランサ。