JPH0650270A - 非接触回転機械の羽根と回転中心体とを有するローターの構築方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 非接触回転機械において、羽根側板を除去し
たローター構造とすることによって能率的で量産向きで
あり、加工精度の高いローターの構築方法を提供する。 【構成】 非接触回転機械の羽根１と回転中心体６とを
有するローターを構築するに当り、先ず羽根に相当する
もの１′と回転中心体に相当するもの６′とを鋳造等に
よって一体成形物として製造しておき、次にこの一体成
形物として製造された工作物の各部を加工し、かつ羽根
１と回転中心体６とが羽根１の中間位置に位置しつつ回
転中心体６の外周面から突出しながら噛合い相手のロー
ターのローター外周面に密接する円筒面１５を有する部
位で一体・結合している構成となる如く加工する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は一対のローターが互いに
非接触状態で同期的に互いに反対方向へ回転し合い、ポ
ンプや膨張機として機能する非接触回転機械に係わり、
詳しくは羽根と回転中心体とを有するローターの構築方
法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】本発明を理解する為、先ず前記非接触回
転機械について説明する。図１に示される各種非接触回
転機械において図１（イ）から図１（ヘ）までにおける
上段側のローターは、回転中心体６の外側に固定された
固定中空体３の外周面に密接しながら回転中心体６と一
体的に回転する羽根１を有する構成となっており（図１
（ニ）では下段側のローターも同様の構成となってい
る）、下段側のローターと互いに非接触状態で同期歯車
によって同期的に互いに反対方向へ回転し合う様になっ
ている（代表として図１（イ）の側面図を描いた図１
（ロ）をも参照のこと）。この場合、羽根１と一体構造
となった羽根側板２に回転中心体６を圧入などし、羽根
１と回転中心体６とが一体的に回転する様にしている。
下段側のローターはローター外周面が固定中空体３に密
接する様にされ、望ましくは固定中空体３に欠円部５を
形成し、面状に密接させてシール性を向上させると良
い。上段側のローターの線Ｃは下段側のローターの線ｌ
の先端部（点又は小さな丸みとする）によって創成さ
れ、本発明に係わるこれらの非接触回転機械はポンプ又
は膨張機として機能するものであるが、ポンプとしての
作用を逆とすれば（ローターの回転は逆となる）膨張機
として機能するから、ポンプとして機能する場合を説明
すると、通路９から作動室８内に吸入された流体はロー
ターの回転に従って圧縮されながら開閉口７が連通口４
へ連通すると各々を介して回転中心体６内へ吐出される
様になっている。但し、図１（ホ）では作動室８内の流
体はリード弁１０，１０′を介して吐出側へ吐出され、
図１（ヘ）では作動室８は最大容積状態から吐出側へ連
通する様になっている。さて以上の様な非接触回転機械
において羽根１と回転中心体６とを有するローターを構
築するに当っては（図１（イ）のもをを例にとる）、図
５に示す如く羽根に相当するもの１′（所定の寸法に加
工すれば羽根１となる）と羽根側板に相当するもので
２′（所定の寸法に加工すれば羽根側板２となる）とを
鋳造等によって一体成形物として製造しておき、次にこ
の一体成形物として製造された工作物の羽根側板に相当
するもの２′の裏面を平面加工した後に図示の如く工作
機械のテーブル上に取り付け、孔６″を加工すると共に
前記工作物の各部を所定の寸法に加工し、二点鎖線示の
如く予め最終寸法に加工された回転中心体６を孔６″に
圧入などして締結し、かくして製造することが行なわれ
る。しかしながらこの様な構築方法では、工作物の各部
を加工するにはエンドミルの様な工具で加工するしか方
法はなく、ブローチ加工の様な能率的な加工方法を採用
する事はできなかった（羽根に相当するもの１′の羽根
側面や羽根側板に相当するもの２′の表面を加工する場
合を考えれば明らかな様に、羽根側板に相当するもの
２′が邪魔となってブローチ加工は不可能である）。
又、工作物の各部の加工を終了した後に回転中心体６を
一体・結合させる為、回転中心体６の中心軸に対して工
作物の各部は間接的に位置決めされて加工される結果と
なり（回転中心体６を孔６″に圧入などして締結させた
後に、この回転中心体６の中心軸を基準にして各部を加
工すれば工作物の各部は直接的に位置決めされて加工さ
れるが、回転中心体６が加工の邪魔となる）、加工精度
が落ちる欠点があった。

【０００３】

【発明が解決しようとする問題点】本発明の目的は、羽
根側板２を除去したローター構造とする事によって能率
的で量産向きであり、加工精度の高いローターの構築方
法を提供するところにある。

【０００４】

【問題点を解決する為の手段】本発明は従来の欠点を解
決する為、羽根と回転中心体とを有するローターを構築
するに当り、羽根に相当するものと回転中心体に相当す
るものとを一体成形物として製造しておき、次にこの一
体成形物として製造された工作物の各部を加工し、かつ
羽根と回転中心体とが羽根の中間位置に位置しつつ回転
中心体の外周面から突出しながら噛合い相手のローター
のローター外周面に密接する円筒面を有する部位で一体
・結合している構成となる如く加工する様にしたのであ
る。

【０００５】

【実施例】図２において図２（イ）から図２（ホ）まで
は本発明による非接触回転機械の羽根と回転中心体とを
有するローターの構築方法を説明する図で（代表例とし
て図１（イ）のものに実施したが、他のものにも同様に
実施できる）、先ず図２（イ）に示す如く羽根に相当す
るもの１′（所定の寸法に加工すれば羽根１となる）と
回転中心体に相当するもの６′（所定の寸法に加工すれ
ば回転中心体６となる）とを鋳造、鍛造等により一体成
形物として製造しておく様にする（各々を別々に製造し
ておいて、ボルトや熔接などによって結合させるのでは
ない）。この場合、材質は鋳鋼、鍛鋼などとする。次に
回転中心体に相当するもの６′の両端部にセンタードリ
ルを用いてセンター穴を正しくあけ、図２（ロ）に示す
如く各々のセンター穴に旋盤などの工作機械に備えられ
た心出し治具１２，１２′（旋盤ではセンターと呼ぶ）
を挿入して、この工作物を両端から支持し、回転中心体
に相当するもの６′の各部を所定の寸法に加工するので
ある。この場合ｌ_１，ｌ_４の部分はバイトなどの工具に
より容易に加工できるが、ｌ_２の部分は羽根に相当する
もの１′がある為、図２（ハ）に示す工具１４により加
工するのが良い（切れ刃１３の内周部により回転中心体
に相当するもの６′の外周面が、切れ刃１３の外周部に
より羽根に相当するもの１′の内周面が各々所定の寸法
に加工される）。ｌ_３の部分も同様に加工できる。更に
羽根に相当するもの１′の外周面を加工し、工作物をチ
ャックにより保持して回転中心体に相当するもの６′の
内周面も加工する。続いて工作物を取り外してブローチ
盤に取り付け、ブローチ工具により羽根に相当するもの
１′の羽根側面を加工するのである（図１（イ）の線
ｃ，ｃ′として加工される）。この場合、工作物の取り
付けに際しては、既にあけられているセンター穴にブロ
ーチ盤に備えられた心出し治具（特に図示はしないが、
図２（ロ）の心出し治具１２，１２′と同様のもの）を
挿入して位置決めを行なう様にする。以上においては一
貫して回転中心体に相当するもの６′の中心軸となるべ
く定められた中心軸（心出し治具１２，１２′により定
められる中心軸）を基準にして工作物の各部が加工され
るのである。かくして羽根１と回転中心体６とを有する
ローターが構築されるが、これを図２（ニ）示す。図２
（ニ）のＸ−Ｘ′断面において、１５は噛合い相手のロ
ーター（図１（イ）で下段側のローター）のローター外
周面に密接する円筒面で、その外径は回転中心体６の外
径より大で、欠円部５が形成されている場合は固定中空
体３の外径より小である。この円筒面１５の加工は羽根
１の羽根側面（線ｃ，ｃ′に相当する部分）をブローチ
加工する際、ブローチ工具により同時的に加工するのが
良い。１６は図３に示す如くローターを組込んだ時、固
定中空体３が挿入される固定中空体挿入部である。尚、
Ｙ−Ｙ′断面はＺ−Ｚ′断面と同一である。この様に羽
根１と回転中心体６とが羽根１の中間位置に位置しつつ
回転中心体６の外周面から突出しながら噛合い相手のロ
ーターのローター外周面に密接する円筒面１５を有する
部位で一体・結合している構成となる如く加工して、羽
根１と回転中心体６とを有するローターを構築するので
ある。次に図２（イ）で、羽根に相当するもの１′と回
転中心体に相当するもの６′とが一体成形物として製造
された工作物においては切り溝１１が形成されていた
が、これは鋳造等の都合があれば図２（ホ）に示す如く
形成しておかなくても良い。即ち、図２（ハ）に示す工
具１４により容易に図２（ニ）の固定中空体挿入部１６
は加工されるのであり、加工しろが若干多くなるだけの
ことであるからである。以上の如く構築された羽根１と
回転中心体６とを有するローターを非接触回転機械に組
込んだ図を図３に示す。

【０００６】

【発明の効果】本発明は従来に比し次の様に利点があ
る。 本発明によれば羽根１と回転中心体６とが羽根１の中
間位置で一体・結合される構成であり、従来の羽根側板
２は除去されている為、羽根側面（線ｃ，ｃ′に相当す
る部分）の加工に当ってはブローチ加工が可能となり
（従来では羽根側板２が邪魔となって不可能な為、能率
の悪いエンドミルによる加工法を採用せざるを得な
い）、極めて能率的で量産向きのローターの構築方法を
提供できる。 本発明によれば羽根側板２を除去して羽根１と回転中
心体６とを一体・結合させる構成となっており、一貫し
て回転中心体６の中心軸（ローターの回転中心軸とな
る）を基準にして各部の加工を行なう事ができる為、各
部は回転中心体６の中心軸に対しては直接的に位置決め
されて加工されるのであり、従って高い加工精度を得る
事ができる（従来では図５において加工の都合上回転中
心体６──エンドミルなどの工具の邪魔となる──は各
部の加工の後に一体・結合させる必要があり、結果的に
各部は回転中心体６の中心軸に対しては間接的に位置決
めされて加工される事になるのである）。 図１（ロ）において羽根１は流体の圧力と遠心力を受
ける為、図４（イ）に示す如く一端固定の等分布荷重を
受けるはりと考えられ、最大たわみは羽根１の軸方向長
をｌとすれば、ｌの４乗に比例する。従ってｌを長くす
ると羽根１の最大たわみは急激に大きくなり、羽根１と
ケーシング内周面との間、及び羽根１と固定中空体３の
外周面との間の間隙を大きくしざるを得ず、流体の漏洩
損失が増大する。本発明においては図３からも明らかな
様に羽根１は羽根１の軸方向中間位置で回転中心体６と
一体・結合されている為、図４（ロ）に示されるはりと
なり、羽根１の軸方向長ｌを従来と同一とすれば最大た
わみは格段に小さくなり、最大たわみを同一とすればｌ
を長くする（２倍以上になる）事ができる。従って流体
の漏洩損失を減少させて体積効率を向上させる事がで
き、ｌを長くして非接触回転機械の容量を増大させる事
ができる（大容量機も製作可能となる）。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係わる各種非接触回転機械を示す図。

【図２】本発明による羽根と回転中心体とを有するロー
ターの構築方法を説明する図。

【図３】本発明により構築されたローターを非接触回転
機械に組込んだ図。

【図４】荷重が作用する羽根をはりと考えて示した図。

【図５】従来の羽根と回転中心体とを有するローターの
構築方法を説明する図。

【符号の説明】

１は羽根，２は羽根側板，３は固定中空体，４は連通
口，５は欠円部，６は回転中心体，７は開閉口，８は作
動室，９は通路，１０・１０′はリード弁，１１は切り
溝，１２・１２′は心出し治具，１３は切れ刃，１４は
工具，１５は円筒面，１６は固定中空体挿入部，１′は
羽根に相当するもの，２′は羽根側板に相当するもの，
６′は回転中心体に相当するもの，６″は孔，ｃ・ｃ′
は羽根側面である。

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成５年７月２７日

【手続補正１】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】全図

【補正方法】変更

【補正内容】

【図３】

【図４】

【図５】

【図１】

【図２】

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 互いに非接触状態で同期的に互いに反対
   方向へ回転し合う一対のローターの内の少なくとも一方
   のローターが、回転中心体の外側に固定された固定中空
   体の外周面と密接しながら前記回転中心体と一体的に回
   転する羽根を有する様に構成された非接触回転機械にお
   いて、前記羽根と回転中心体とを有するローターを構築
   するに当り、羽根に相当するものと回転中心体に相当す
   るものとを一体成形物として製造しておき、次にこの一
   体成形物として製造された工作物の各部を加工し、かつ
   羽根と回転中心体とが羽根の中間位置に位置しつつ回転
   中心体の外周面から突出しながら噛合い相手のローター
   のローター外周面に密接する円筒面を有する部位で一体
   ・結合している構成となる如く加工する様にした事を特
   徴とする非接触回転機械の羽根と回転中心体とを有する
   ローターの構築方法。
2. 【請求項２】 作動室が固定中空体に形成された連通口
   及び回転中心体に形成された開閉口を介して前記回転中
   心体内へ連通する様にした特許請求の範囲第１項記載の
   非接触回転機械の羽根と回転中心体とを有するローター
   の構築方法。
3. 【請求項３】 一体成形物として製造された工作物の回
   転中心体に相当するものの中心軸となるべく定められた
   中心軸を基準として前記工作物の各部を加工する様にし
   た特許請求の範囲第１項又は第２項記載の非接触回転機
   械の羽根と回転中心体とを有するローターの構築方法。