JPS6321381A - 軸流式エア−ポンプ - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は軸流式エアーポンプに関するもので、より具体
的にはケーシング内において同期回転する少なくとも３
個の回転子によって形成される作動室の容積の増減を利
用して構成した軸流式エアーポンプに関するものである
。

（従来の技術） 従来、軸流式エアーポンプとしてはベーン型ポンプやル
ーツ型ポンプが知られている。ベーン型ポンプはケーシ
ング内に偏心した状態にロータを設け、このロータの半
径方向に複数の羽根を伸縮自在に取付けたポンプである
。他方、ルーツ型ポンプはケーシング内に２枚の歯を持
った一対のローラを９０度位相をずらして取付け、これ
らのロータを互いに逆方向に回転さけて流体の圧送を行
なうポンプである。

（発明が解決しようとする問題点） 上記のベーン型ポンプでは比較的大ぎな吐出力を得やす
いが、ベーンがケースに接触して摺動するためベーンが
摩耗する゛だけでなく、大きな駆動力を要すると言った
問題があった。一方、ルーツ型ポンプでは回転子とケー
スが非接触であるため駆動力が小さくてすむが、充分な
吐出力を得がたいと言った問題があった。

上記のような問題点を解決するため、水出■１人は先に
実願昭６０−５３２８７で３個の捩れロータを有する回
転ポンプを提供した。このポンプは全体として回転軸を
中心に一定角度捩じられかつ回転軸に直交する方向の断
面形状が曲率半径及び長さをそれぞれ同一にＪる３つの
凸状湾曲辺で画成された少なくとも３個の回転子をケー
シング内に回転自在に収納して、ケーシングの一端に吸
入口をまた他端に吐出口を形成し、連動機構によってこ
れら回転子が同一の位相を維持しつつ同期回転するよう
にしたものである。

このポンプは前述した従来のベーン型及びルーツ型ポン
プを大幅に改善したものであるが、通常の吐出口形状で
は吐出側においてロータ相互間に形成される主作動室と
ロータとケーシングとの間に形成される副作動室とが連
通されるため、圧縮空気が主作動室から副作動室へと逆
流し、吐出圧ツノが低下すると言った問題を残していた
。

本発明は上記のような要請に基づいてなされたもので、
その目的は本出願人の先願に係るポンプの問題点を改善
してより大きな吐出圧力をｉＥＩることができる軸流式
エアーポンプを提供するにある。

（問題点を解決するだめの手段） 上記の目的を達成するため、本発明に係る軸流式エアー
ポンプは回転軸と直交する方向の面内における断面形状
が曲率半径及び長さをそれぞれ同一とづる３つの凸状湾
曲辺で画成された少なくとも３個の回転子を右している
。そしてこれらの回転子はそれぞれの回転軸が正三角形
の頂点に位置するようにしてケーシング内に平行かつ回
転自在に収容され、回転子相互間に主作動室を画成しそ
して回転子とケーシングとの間に副作動室を画成してい
る。このケーシングには上記主作動室及び副作動室の一
端に開口する吸入口と主作動室及び副作動室の（ｔ！！
端に開口する吐出口とが形成され、ケーシング内の３個
の回転子は互いに同一の位相を維持しながら同期回転さ
れるように連動機構と連結されている。そして、本発明
の軸流式エアーポンプでは主及び副作動室の吐出口側に
設【プられ、主作動室と副作動室とを吐出口に対して同
時に開口させないように切換える切換弁を備えている。

（作　用） ケーシング内の３個の回転子が連動機構を介して同期回
転すると、主作動室並びに副作動室はそれぞれ容積変化
を生じ、これによって空気が吸入口から主及び副作動室
内に入り、次いで吐出口から加圧空気が吐出されてポン
プ作用を行なう。通常、この１°作動室並びに副作動室
の吐出側における開口タイミングは一部オーバーラップ
するが、本発明では切換弁によって主・副作動室が吐出
口に対して同時に開口しないため、加圧空気の逆流がな
く大きな吐出圧力を得ることが可能となる。

＝４− （実施例） 以下に本発明の好適な実施例について添附図面を参照に
して説明する。

本発明に係る軸流式エアーポンプ１は３個の回転子２．
３．４を有し、この各回転子の断面形状は曲率半径及び
長さをそれぞれ同一　とする３つの凸状湾曲辺で画成さ
れた形状で、より具体的には正三角形の辺の長さを平径
とし各頂点がら他の２つの頂点を結ぶ円弧を描いてなる
形状となっている。そして、これらの回転子２．３．４
は上記正三角形の中心位置に回転軸５，６．７を有し、
各回転子の胴部形状は各回転軸に対して捩れた形となっ
ている。

これら３個の回転子２，３．４は、その中心軸５．６．
７を前記の正三角形と同寸法の正三角形の頂点に位置さ
せて平行に配設され、ケーシング８の航後端板９，１０
に回転自在に支承されている。従って、隣接する回転子
２と３，３と４．４と２は実質的に常時摺接し、相互の
クリアランスはほぼ零とされている。

この前端板９の中央部には吸入口１１がまた後端板１０
の中央部には吐出口１２が形成されており、これらの吸
入口１１及び吐出口１２はケーシング８の中心部に開口
している。

前記回転軸５，６．７の端部には歯車１３，１４．１５
が固設され、これら歯車１３．１４．．１５は内歯型の
リングギ１７１６ど噛み合い、これにより各回転子２，
３．４は所定の同一位相を紺持しつつ同期回転されるこ
とになる。そして、このリングギヤ１６はベル１−１７
を介してエンジン出力軸に固設されたプーリ１８に連結
されている。

本発明では前記３個の回転子２．３．４で囲まれた中央
部分が主作動室１９とされ、またこれらの回転子２，３
．４とケーシング８の間の周縁空隙部が副作動室２とさ
れる。そして更に、回転子２．３．４の中心軸５．６．
７は後端板１０を貫通して後方に突出し、この突出後端
軸部にそれぞれ歯車２１，２２．２３が取付【プられ、
これらの歯車の中央部にはロータバルブ２４が噛合して
いる。尚、これら３個の歯車２１，２２．２３とロータ
リーバルブ２４の直径は同量法となっている。

このロータリーバルブ２４には第３図及び第４図（ａ　
）に示すように、３個の扇形透孔２５が周方向に等間隔
で形成されており、各透孔２５の中心角は３０’　とな
っている。また、このロータリーバルブ２４が対向する
後端板１０の中央部には６個の扇形透孔２６ａ、２６ｂ
が周方向に等間隔で穿設され、中心角３０°の扇形透孔
２６ａと中心角２０’の扇形透孔２６ｂとが交互に配置
されている。従って、回転子２，３．４が回転すると、
この中心軸５．６．７に取付けられた歯車２１゜２２．
２３が回転し、これによってロータリーバルブ２４が回
転する。このロータリーバルブ２４が回転すると、後端
板１０に穿設された６個の扇形透孔２６ａ、２６ｂが所
定のタイミングで順次開口されることになる。そして、
これらの透孔２６ａ、２６ｂが開口されると、ケーシン
グ８の作動室１９．２０内において圧縮された空気が吐
出口１２から外部へ吐出されることになる。

以下に本発明の上記装置の作用について説明する。

先づ説明の便宜−１−１本発明のポンプとは別に、ロー
タリーバルブ２４及び後端板１０に扇状透孔２６ａ、２
６ｂが設番ブられておらず、その代りに後端板１０には
その中央部に単なる吐出口が設けられている軸流式エア
ーポンプの作動について述べる。

このようなニ［アーポンプにおいては、回転子２゜３．
４の相ｎ間に形成される主作動室１９は一定の周期で容
積変化し、これにより空気はケーシング８の前端板９の
吸入口１１から主作動室１つに吸引される。また、この
主作動室１９の外側、即ち回転子２．３．４とケーシン
グ８との間の副作動室２０も主作動室と逆位相で容積変
化をする。

この時、吸入口１１は前端板９の中央部に開口している
だ（ブであるから、空気は副作動室２０にも流入Ｊる。

このようにして主作動室１０及び副作動￥２０に吸入さ
れた空気は回転子２．３．４の回転によって圧縮され、
吐出口から外部へ吐出される。この吐出口の開口も吸入
口１１の開口と同様に行なわれるわ【プで、主作動室１
９の吐出側開口と副作動室２０の吐出側聞［１とは第５
図に示ずように逆位相となって開口づる。この時、Ｉ！
ｌ出日は３個の回転子相互によって画成される後端板の
中央に円形に形成されているだ（〕Ｃあるから、第５図
に斜線で示す部分において主作動室のけ出開口と副作動
室の吐出開口とが一時的にオーバーラツプすることにな
る。このように両作動室１９゜２０の吐出開口がＡ−バ
ーラップするど、主作動室１つから副作動室へ空気が逆
流し、その分だけ吐出圧力が低下することになる。

本発明は上記のような主・副作動室の吐出開口にお（）
るオーバーラツプを解消づるためにロータリーバルブ２
４を設けるとともに、後端板１０に扇状透孔２６ａ、２
６ｂを穿設したのである。即ち、本発明のエアーポンプ
では後端板１０に形成された６個の扇状透孔２６ａ、２
６ｂのうち、３個の透孔２６ａが主作動７用ボートとさ
れてＹ字状に配置され、他の３個の透孔２６ｂが副作動
７用ボートとされて逆Ｖ字状に配設され、ロータリ−バ
ルブ２４の回転によってこの３個づつの透孔２６ａ　、
２６ｂを選択的に開閉するようにしたのである。

先づ、第６図（ａ　）の（Ｉ＞では３個の回転子２．３
．４によって形成される主作動室の吐出端面積は最小と
なり、回転子２，３．４とケーシング８との間に形成さ
れる副作動室の吐出端面積は最大となり、この時、第６
図（１１）の（Ｉ＞で示１ように主作動室用ポート２６
ａは全開とされ副作動宰相ポート２６ｂが全開となって
いる。従って、副作動室２０のみから吐出圧力が得られ
る。

次に、回転子２，３．／Ｉの回転に伴ってロータリーバ
ルブ２４が更に回転すると、第６図（ｂ）の（ＩＩ）に
示すように、副作動７用ポー１−２６　ｂは全開とされ
また主作動室用ポート２６ａも全開状態に維持され、主
作動室１９から副作動室への逆流が防止される。回転子
２，３．４が更に回転して第６図（ａ　）の（ＩＩＩ）
のように、主作動室の吐出端面積が最大になると、主作
動室用ポート２６ａが全開となり副作動室内用ボート２
６ｂは全開となり、従って主作動室のみからの吐出圧力
が得られることになる。そして、回転子２，３．４の回
転に伴ってロータリーバルブ２４が更に回転すると、第
６図（ｂ）の（ＩＶ　）に示すように、主・副作動宰相
ポート２６ａ、２６ｂは全開となって、主作動室１９か
ら副作動室２０への逆流が防止される。

（効　果） 以上のように本発明に係る軸流式エアーポンプでは、主
・副作動室の吐出口側に主作動室と副作動室とを吐出口
に対して同時に開口させないように切換える切換弁を設
けているため、吐出側において主作動室から副作動室へ
加圧空気が逆流することがなく、大きな吐出圧力を得る
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る軸流式エアーポンプの一部を分解
して示す斜視図、第２図は本発明に係る軸流式エアーポ
ンプの側断面図、第３図は上記ポンプの吐出側における
ロータリーバルブと回転子との位置関係を示す端面図、
第４図（ａ）、（ｂ）はそれぞれロータリーバルブと端
板に形成された透孔とを示す図、第５図はロータリーバ
ルブを設けない場合の主・副作動室の吐出側開口のタイ
ミングを示す線図、第６図（ａ　＞、　　（ｂ　）、　
　（ｃ　）はそれぞれ回転子の回転に伴う主・副作動室
の形状とこれに対応するロータリーバルブの回転位置及
び主・副作動室の吐出側開口の状態を示す図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 　回転軸と直交する方向の面内における断面形状が曲率
   半径及び長さをそれぞれ同一とする３つの凸状湾曲辺で
   画成された少なくとも３個の回転子と、 該３個の回転子の回転軸をそれぞれ三角形の頂点に配置
   して平行かつ回転自在に収容し、該回転子相互間に主作
   動室を画成しまた該回転子の外側に副作動室を画成する
   ケーシングと、 該主作動室及び該副作動室の一端に開口する吸入口と、 該主作動室及び該副作動室の他端に開口する吐出口と、 該３個の回転子が互いに同一の位相を維持しながら同期
   回転するように連動させる連動機構と、該主・副作動室
   の該吐出口側に設けられ該主作動室と該副作動室とを該
   吐出口に対して同時に開口させないように切換える切換
   弁と、 を備えていることを特徴とする軸流式エアーポンプ。