JPS6014945Y2 - 二軸多葉形流体機械 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 この考案は二軸多葉形流体機械に関する。

従来、二軸多葉形流体機械としてはポンプ、流量計など
がある。

一般に歯車ポンプにおいては同時に噛み合う歯の間に流
体を閉じ込める閉じ込み現象を生じる。

この結果、大きな動作消費がおこり、振動、騒音などを
発生する。

流量計の場合もこれと同様な閉じ込み現象を生じ、圧力
損失がおこり振動や騒音を発し、出力むらや歯の摩耗を
生じる。

この考案は上記欠点に鑑みてなされたもので、ロータの
側面が近傍するケーシングの側壁面に、流体の逃げくぼ
みを設けて流体の閉じ込み現象を防止し、圧力損失をお
こさず、振動や騒音の発生を防ぎ、出力むら、歯の摩耗
が生じるのを防止することができる二軸多葉形流体機械
を提供することを目的とする。

以下この考案を流量計に用いた一実施例について図面に
基づいて説明する。

１はケーシングであり、このケーシング１はケーシング
本体２と蓋３，４とからなり、このケーシング本体２に
は第２図において、上下に流体の流入口５と流出口６と
が設けられ、これら流入口５および流出口６の端部に配
管接続用のフランジが設けられる。

また第２図における流入口５と、流出口６との中間部の
左右には半円状の凹部７゜７が対向して設けられる。

上記蓋３は側蓋８と裏蓋９とから、Ｍ４は側Ｍ１０と表
蓋１１とから樹皮される。

上記側蓋８，１０には第１図において上下２個所にそれ
ぞれ軸孔があけられ、これらの軸孔に軸受１２が埋設さ
れる。

ケーシング本体２内の中央部には第２図において前後に
延び、互いに噛み合う多葉形の一対のロータ１３，１４
が設けられる。

これらロータ１３，１４は、これらの中心部に軸１５，
１６が設けられ、上記流入口５および流出口６の孔方向
（第２図において上下方向）に対し交叉し、上記凹部７
，７との間のすきまを極小にされ、凹部７，７に近接し
て回転できるように配置され、上記軸受１２に軸１５，
１６が嵌入されて回転自在に支承される。

ロータ１３．１４の側蓋側両端面ば側蓋８，１０との間
のすき間を極小にされ、側蓋８，１０にロータ１３．１
４が近接して回転きるように側蓋８，１０に近接される
。

したがって、ケーシング１内にはロータ１３，１４によ
り流入側と流出側に区分された２室が画成される。

またロータ１３，１４の歯１７は例えば下記する歯形に
形成され、ロータ１３．１４のそれぞれの円周４等分位
置に設けられ４葉ロータが構成される。

なお本実施例においては上記歯１７はロータ１３，１４
のそれぞれの軸方向に対し捩られるものとする。

しかし歯が捩られないものも使用される場合があり得る
。

上記ロータ１３，１４の軸方向に対し直角方向の断面歯
形は２種類あり、これら２種類のうちのいずれかが用い
られる。

その１種類は、第３図に示すようにロータ１３，１４の
歯１７の先端部が歯先円１８に接する楕円曲線１９から
なり、ピッチ円２０を中心線とするロータ１３，１４の
直径方向の適宜幅間２１部がインボリュート曲線２２か
らなり上記楕円曲線１９に滑らかに結ばれ、インボリュ
ート曲線２２よりロータ１３，１４の中心側歯底部は、
楕円曲線１９と同様な歯底円２３に接する楕円曲線２４
にて上記インボリュート曲線２２と、隣り側の歯１７の
インボリュート曲線２２とが滑らかに結ばれて形成され
た形状とされる。

また他の１種類は、第４図に示すよううに歯１７の先端
部がロータ１３，１４の歯先円２５に接し、ピッチ円２
６上に中心を有する半径γの円弧２７からなり、上記ピ
ッチ円２６を中心線とするロータ１３，１４の直径方向
の適宜幅間２８部はインボリュート曲線２９から・なり
、上記円弧２７に滑らかに結ばれ、このインボリュート
曲線２９よりロータ１３，１４の中心側歯底部は、ピッ
チ円２６上に中心を有する上記円弧２７と同半径γの円
弧３０が歯底円３１に接し、上記インボリュート曲線２
９に滑らかに結ばれて形成された形状とされる。

また上記軸１５の側蓋１０側の端部に歯車３３が嵌着さ
れる。

この歯車３３は側蓋１０と表蓋１１との間の空間に位置
される。

上記表蓋１１の中心部には軸孔３４があけられこの軸孔
３４に軸受３５が嵌着される。

この軸受３５に回転軸３６が嵌挿され、この回転軸３６
の側蓋１０側の一端部に歯車３７が嵌着される。

この歯車３７は上記軸１５に嵌着された歯車３３に噛合
せられる。

３８はこの考案の二軸多葉形流体機械が流量計として用
いられる場合、ロータ１３，１４の回転を流量計の流量
指示部に伝達する連結部材である。

上記軸受３５と回転軸３６との間にはシール部材３９が
封入される。

上記のように構成されたこの考案の二軸多葉形流体機械
を流量計として用いた場合の作用について説明すれば、
流入口５より流体を流入させるとこの流体はロータ１３
，１４の歯溝部４０に流入し、流入口５部と流出口６部
との差圧によってロータ１３，１４の外周とケーシング
本体２の凹部７との間をまわって流出口６より流出され
る。

この際ロータ１３の歯１７とロータ１４の歯１７との噛
合部間に流体の閉じ込み現象が起き、圧力損失や騒音の
発生などの障害を生じる。

第５図は第３図に図示した楕円曲線１９．２４がインボ
リュート曲線２２により結ばれた歯形のロータ１３゜１
４の歯１７．１７の噛合線４１を示した図であり、第６
図は第４図に図示した円弧２７．３０がインボリュート
曲線２９により結ばれた歯形のロータ１３，１４の歯１
７，１７の噛合線４２を示した図である。

上記流体の閉じ込み現象を円弧２７．３０がインボリュ
ート曲線２９により結ばれた歯形のロータ１３，１４の
場合を例にとって説明すると、第７図にロータ１３，１
４の歯１７゜１７の噛合の進行状況を示す通り、ロータ
１３とロータ１４とのインボリュート曲線部の噛合が終
りに近づき、互いの円弧同志が噛合う寸前では、インボ
リュート曲線部が近づくよりも早く、円弧とインボリュ
ート曲線との接点が近づいてしまうためロータ１３，１
４の歯１７．１７と、ケーシング１の側壁面を構成する
側壁８，１０の内面とに囲まれて一種のポケットが構成
される。

通常このポケット内の流体はロータ１３，１４のプロフ
ィールに沿った方向と軸方向に流出入するが、ロータ１
３，１４の長手方向の両端部ではケーシングの側壁面即
ち側Ｍ８．１０の内面によってロータ１３，１４の軸方
向の流れが阻害されロータ１３．１４のプロフィールに
沿った流れのみになる。

ロータ１３，１４の回転角をθ、上記ポケットの容積変
化をｃ＝ｄＶ／ｄθ、ロータ１３，１４のプロフィール
に沿った流出入面積をＡとし、流出入係数５＝ｄＶ／ｄ
θ・１／Ａを計算し、これらを基に流体の特性図をつく
ると第８図に示す通りになる。

ここで閉じ込み現象が起っているか否かの評価基準とな
るＳの値は、ロータ１３，１４の回転角が極く少ない部
辺Ｒにおいてほぼ■になっているので閉じ込みが起って
いることがわかる。

そこでこの閉じ込みを逃がすためにこの考案では、ケー
シング１の側壁面に流体の逃げ道となるくぼみ４３が設
けられる。

この逃げくぼみ４３は、流体の流入側と流出側とが短絡
されず、かつ上記ポケット内の流体を流出入させるに十
分な通路面積が確保されるように設けられる。

即ち第９図に実線（網目図示した部分）で示した範囲の
ように、ケーシングの側壁面即ち側蓋８，１０の内面の
第９図におけるロータ１３，１４の噛合線４２を内側縁
としてこの噛合線４２の円弧又は曲線部分に沿うこの噛
合線４２の外側部に相当する位置に、適宜な幅と深さの
溝状のくぼみ４３が設けられる。

しかもこのくぼみ４３はロータ１３，１４のそれぞれの
中心を結ぶ線（第９図におけるＸ−Ｘ線）の−側にのみ
設けられる。

これはくぼみ４３がロータ１３，１４のそれぞれの中心
を結ぶ線を越えてその両側にまたがって設けられると理
論上流体の流入側と流出側とが短絡されることになるか
らである。

上記のように側蓋内面にくぼみ４３が設けられることに
より、ロータ１３，１４の互いに噛み合う歯１７，１７
と側蓋８，１０とにより囲まれた内部の流体はここに閉
じ込められることなく上記くぼみ４３に逃流し、このく
ぼみ４３と同じ側の室に流出する。

したがって上記のような閉じ込み現象を起さず流体は流
入口５から流出口６へ圧送され流出口６より流出する。

これによりロータ１３，１４の回転が歯車３３．３７回
転軸３６連結部材３８を介して流量計の流量指示部に伝
達され流体の流量が知らされる。

なお上記ロータ１３，１４は４葉に限られるものではな
くこれより少ない３葉であっても、これより多い多葉で
あってもよい。

さらに前記した如くロータの歯は捩られている必要はな
い。

但し歯が捩られていないロータの場合は、これら一対の
ロータの軸端部にそれぞれ歯車を嵌着して互いに噛合せ
、上記ロータの回転がスムースに行われるようにする必
要がある。

また、上記くぼみ４３は第９図に実線（網目図示）で示
した部分のような形状に限らず、第９図においてロータ
１３，１４の噛合線４２の円弧又は曲線部分を内側縁と
する仮想線４４で囲まれ斜線が施された部分内に設けら
れる形状のものであれば他の形状のものでもよい。

また上記実施例は°流量計として説明したが、この考案
は流量計に限らずポンプ、ブロワとして用いる場合も有
効である。

この場合は、ロータ１３，１４を外部から直接駆動する
か、回転軸３６を駆動すればよい。

なおケーシング１は理論的にはケーシング内２と側ｉ！
８，１０とで威り立っが、流体の漏洩を考えると裏蓋９
、表蓋１１を設けなければならない。

以上説明したようにこの考案は、流体の流入口および流
出口が設けられたケーシングと、このケーシング内に上
記流入口および流出口の孔方向と交叉し互いに噛み合い
回転可能に設けられた一対の多葉形ロータと、上ケーシ
ング内で上記一対のロータにより自戒された０室とから
構成され、上記ロータの歯は歯先部および歯底部が円弧
または所定の曲線とされかつ上記歯先部と歯底部とがイ
ンボリュート曲線で滑らかに連続して結ばれた歯形に形
成され、上記ケーシングの側壁面には、上記一対のロー
タの噛合線を内側縁としてこの噛合線の円弧又は曲線部
分に沿い、噛合線の外側部に相当する位置で上記一対の
ロータのそれぞれの中心を結ぶ線のいずれか一側に、上
記一対のロータの歯と上記ケーシングの側壁面とに囲ま
れて形成される１つのポケットを上記中心線のいずれか
一側と同じ側にある上記０室のうちの一室に連通ずるく
ぼみが設けられたものであるから、一対のロータの互い
に噛み合う歯とケーシングの側壁面とにより囲まれて形
成されるーっのポケットの内部の流体がここに閉じ込め
られることな（、ケーシングの側壁面に形成されたくぼ
みに逃流し、このくぼみと同じ側の室に流出し、この際
、くぼみが一対のロータの噛合線を内側縁として、この
噛合線の円弧又は曲線部分に沿って設けられているので
、一方のロータの歯先と他方のロータの歯底とが完全に
噛み合う直前の閉じ込みが最大となる時でも、ポケット
のケーシング側壁面に面する部分の大半がくぼみにのぞ
むことになりポケットの内部の流体を低抗なく効率的に
遮温でき、しかも流体の流入側と流出側とは短絡されな
いので流体の閉じ込み現象を十分に防止することができ
、流量計においては圧力損失をおこさず、振動や騒音の
発生を防ぐことができ、出力むらや歯の摩耗が生じるの
を防止することができる。

またポンプあるいはブロワにおいても動力損失を減少さ
せ、同時に振動、騒音の発生を防止し歯の摩耗を防ぐこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

図面はこの考案の一実施例を示すもので、第１図は横断
平面図、第２図は第１図の■−■線に沿う断面図、第３
図は楕円曲線とインボリュート曲線とからなる一部切欠
歯形図、第４図は円弧とインボリュート曲線とからなる
一部切欠歯形図、第５図は楕円曲線とインボリュート曲
とからなる歯形の一対のロータの噛合線図、第６図は円
弧とインボリュート曲線とからなる歯形の一対のロータ
の噛合線図、第７図は一対のロータの噛合進行状況を示
す図、第８図は流体特性図、第９図はケーシングに設け
られたくぼみの形状を示す一部切欠断面図である。 １・・・・・・ケーシング、５・・・・・・流入口、６
・・・・・・流出口、１３・・・・・・ロータ、１４・
・・・・・ロータ、１７・・・・・・歯、２７・・・・
・・円弧、３０・・・・・・円弧、４１・・・・・・噛
合線、４２・・・・・・噛合線、４３・・・・・・くぼ
み。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 流体の流入口および流出口が設けられたケーシングと、
   このケーシング内に上記流入口および流出口の孔方向と
   交叉し互いに噛み合い回転可能に設けられた一対の多葉
   形ロータと、上記ケーシング内で上記一対のロータによ
   り画成された工学とから樹皮され、上記ロータの歯は歯
   先部および歯底部が円弧または所定の曲線とされかつ上
   記歯先部歯底部とがインボリュート曲線で滑らかに連続
   して結ばれた歯形に形成され、上記ケーシングの側壁面
   には、上記一対のロータの噛合線を内側縁としてこの噛
   合線の円弧又は曲線部分に沿い、噛合線の外側部に相当
   する位置で上記一対のロータのそれぞれの中心を結ぶ線
   のいずれか一側に、上記一対のロータの歯と上記ケーシ
   ングの側壁面とに囲まれて形成される１つのポケットを
   上記中心線のいずれか一側と同じ側にある上記工学のう
   ちの一室に連通ずるくぼみが設けられたことを特徴とす
   る二軸多葉形流体機械。