ロータリーポンプ

【課題】小型軽量で低速回転から高速回転域まで実用可能でエネルギー効率の良い流体ポンプを得ること。
【解決手段】真円の内周面１６を持つケーシング４内に真円の外周面１７を持つ回転シリンダー２と両頭のピストン３と偏心軸を持つ駆動軸１を組合せ駆動軸歯車１ｂとシリンダー内歯歯車２ａを噛み合わせ駆動軸を回転させることによりピストン３とシリンダー２とケーシング４の間にできる空間部２７の体積が伸縮する。その体積の変化によってケーシング４の内周面１６から外周に通じる吸入口２２と排出口２１を通して吸入と排出を行なうロータリーポンプである。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は気体や液体等の流体の吸入、圧縮、吐出を回転によって行う流体機械に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
科学の発達に伴い、流体機械であるポンプも種々開発されて性能が向上しており、回転式小型ポンプとしては仕切弁を持つロータリーポンプ、スクロール式ポンプ等がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
これ等の回転式流体ポンプは吸入、圧縮、吐出に消費するエネルギーの他に毎回転ごとにスプリングの反発抵抗をともない、それによるエネルギー損失が大きく省エネルギー時代に合わない。又回転機構にスプリングをともなっているため、回転式でありながら高速回転に不向きである等小型化にも限界がある。
これ等のことを解決して消エネルギー、高速回転、小型化にする必要があった。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明は、このような不都合を構造的に解消し効率の良い回転式流体ポンプを提供せんとするものである。
【作用】
【０００５】
駆動軸が２回転すると駆動軸歯車に噛み合っているシリンダーの内歯歯車が１回転するその時駆動軸の偏心軸部に嵌め合っている両頭のピストンがシリンダーに対し相対的に１往復するそのピストンの往復動によりシリンダーとピストンとケーシング内周面との間の空間が伸縮する。その空間の伸縮によりケーシングの外側から吸入口と排出口を通してシリンダーが１回転する時２回の吸入と排出を行なうものであり、この時ピストンは駆動軸の偏心軸部を中心に自転をしながら公転をし、駆動軸とシリンダーはそれぞれの軸受けを中心に回転する。
よってこのロータリーポンプは往復運動部分は全くなく又スプリングの必要な部分もないためそれらによるエネルギー損失がなく、また高速回転が可能であるため小型化できるものである。
【発明の効果】
【０００６】
上述の構造である此のロータリーポンプの駆動軸を動力装置によって１回転駆動する時シリンダーは１８０度回転しそれに伴いピストンも１８０度自転して吸入と排出をそれぞれ１回行うが構造上ピストンとシリンダーの間にできる空間が大きいため吐出量が多く、構造上全ての部分が円運動でありスプリングもないため往復運動とスプリングの反発抵抗によるエネルギーの損失が全くない。
又、全てが円運動であり高速回転が可能であるため小型化ができる等経済的な多くの特徴があり産業利用上優れた発明である。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
真円の外周面を持つ円柱形のシリンダー内にピストンが往復滑動するための穴を外周方向から貫通し両側面の中央部に軸受けを設けその内側に内歯歯車を軸受けと同一中心に設けたシリンダー内に、中央部に駆動軸の偏心軸部と嵌め合い回転可能な穴を設けた両頭のピストンと、そのピストン穴に嵌め合う偏心軸部を設けその偏心量はシリンダー内歯歯車のピッチ円直径の１／４とし、その偏心軸部の外側にシリンダーの内歯歯車と噛み合う歯車を設けその歯数は内歯歯車の１／２とする駆動軸と組合わせた回転体を、内周面が真円で円筒形のシリンダー内に組入れ駆動軸の回転中心とシリンダーの回転中心巨りが内歯歯車のピッチ円直径の１／４に設定しシリンダー回転軸受け中心より外側に駆動軸軸受けを持ちシリンダー回転中心とケーシング内周円の中心と同心になるよう加工した両側板でケーシング内に組み込み駆動軸を回転させることにより吸入、排出を行うものである。
【実施例１】
【０００８】
以下本発明の実施例を図面について説明する。
図１はロータリーポンプ全体を示す１部破断した正面図であり、図２は図１のＫーＫ断面図であり、図３は図１のＧーＧ断面図である。
図４は図１のピストン３の円筒形を長方形の断面形にした実施例であり、構造的には図１と同じでありシール９、１０，１１の代わりに気密溝を９ａ、１０ａ、１１ａを設けており、吸入口２２，排出口２１を各々３個所にした１部破断の正面図である。
図５は図４のＫーＫ断面図であり、図６は図４のＧーＧ断面図である。
図７はシリンダー２の回転とピストン３の回転と往復動を示す説明図である。
【０００９】
シリンダー２の回転と、駆動軸１の回転と、ピストン３の回転及往復運動のメカニズムを図によって説明すると、
図７において円Ｌはシリンダーの内歯歯車２ａのピッチ円とし、円Ｓは駆動軸１の歯車１ｂのピッチ円及偏心軸部１ａの中心点の回転円であり、その直径は円Ｌの１／２である。点Ｏは基点であり、点Ｃは駆動軸の歯車１ｂと偏心軸部１ａの回転中心点であり線ＡＣは各々の半径である。
点Ｄはシリンダー２の内歯歯車２ａの回転中心であり、線ＢＤＥはその内歯歯車２ａの中心線及びピストン３の中心線とする。まず駆動軸の回転によって円Ｓがある角度回転するとき、それに噛み合っている円Ｌは円Ｓの回転角度の１／２の角度を点Ｄを中心に回転する。
点Ａが円Ｓ上を基点Ｏから点Ｄまで１８０度回転する時その半分の回転角度で回転する直線ＢＤＥは常に点Ａを通り９０度回転する。同様に点Ａが点Ｄから円Ｓ上を基点Ｏまで１８０度回転して戻る時直線ＢＡＤＥの点Ｅは基点Ｏまで９０度回転する。
【００１０】
この様にして直線ＢＡＤＥが回転する時、直線ＢＡの長さは変化して点Ａが点Ｄに達した時円Ｌの半径と等しくなり次に点Ａが点Ｏまで回転すると直線ＢＡＤＥの点Ｅは点Ｏに達して直線ＢＡ間の長さは最大となり円Ｌの直径となる。
このＢＡ間の長さの変化がシリンダー２に対して往復運動するピストン３のストロークの変化であり、ストロークの最大値は円Ｌの直径に等しい。
【実施例の作用】
【００１１】
真円の外周面１７を持つ円柱形のシリンダー２の両側面の中心にシリンダー軸２５，２６を設け、その軸の内側にシリンダー２と一体化の内歯歯車２ａを設け外周方向からピストン３が滑動する穴２ｂをシリンダー回転中心Ｄを通って貫通したシリンダー２と、中心に偏心軸部１ａと回転可能に嵌め合う穴を設けた両頭のピストン３と、そのピストン穴に嵌め合う偏心量がシリンダー内歯歯車２ａのピッチ円直径の１／４である偏心軸部１ａとその外側に内歯歯車２ａと噛み合い歯数が内歯歯車２ａの半分である駆動軸歯車１ｂを設けた駆動軸とからなる組立回転体を、吸入口２２と排出口２１を外周に持ち内周面１６が真円をなす円筒形のケーンシング４内に、シリンダー２の回転中心Ｄと駆動軸１の回転中心Ｃとの軸間巨りがシリンダーの内歯歯車２ａのピッチ円直径の１／４即ち駆動軸歯車１ｂのピッチ円直径の１／２となる駆動軸軸受け１４、１５とシリンダー軸受け部１２、１３とを持つ軸受け７、８と、側板５、６により組み込みロータリーポンプの形体をなす。
【００１２】
実施例１．２．３図において円筒形ピストン２ｂには圧力漏れを防止するピストンシール９を設けており、シリンダー２の外周面１７にはシリンダーシール１０、１１を設け圧力漏れを防いでいる。
又、ケーシング４には内周面１６に流入溝２４と流出溝２３を外周部には吸入口２２と排出口２１を持ち、側板締結ネジ穴を設けている。
両側板５、６は外周部にケーシングに締結するネジ１８の通る穴を設け、中心部に軸受け７、８を組込む穴を持ち、その周りの軸受締結ネジ１９、２０によって軸受け７、８を組付けている。
軸受け７、８は駆動軸１の貫通する軸受部１４、１５とシリンダー軸受部１２、１３を持ちそれ等の中心巨りは駆動軸歯車１ｂのピッチ円直径の１／２となっている。
又駆動軸１が回転する時、駆動軸の偏心軸部１ａとピストンの公転によって発生するアンバランスを解消するために軸受け８の外側にバランスウエイト２７を設けるか又はこのロータリーポンプを２連式の構造にすることによりバランスをとるようにしても良い。
【００１３】
図４、５、６の実施例はピストン３の断面形を円筒形から長方形に変更し側面に気密を保つための気密溝９ａを設けシリンダー２のピストン滑動穴２ｂも長方形にしシリンダー外周面に気密を保つための気密溝１０ａ、１１ａを設け、ケーシング内周面の流入及び流出溝はなく排出口２１と吸入口２２を複数個設けている。
【産業上の利用可能性】
【００１４】
産業用の流体機械
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明実施例の１部を破断した正面図
【図２】図１に示す本発明のＫーＫ断面図
【図３】図１に示す本発明のＧーＧ断面図
【図４】本発明のピストンと吸排出口シール等を変更した実施例の１部を破断した正面図
【図５】図４に示す本発明のＫーＫ断面図
【図６】図４に示す本発明のＧーＧ断面図
【図７】本発明実施例の駆動軸、ピストン、シリンダーの関連した動きを示す説明図
【符号の説明】
【００１６】
１駆動軸
１ａ偏心軸部
１ｂ駆動軸歯車
２シリンダー
２ａシリンダー内歯歯車
２ｂピストン滑動穴
３ピストン
４ケーシング
５側板
６側板
７軸受け
８軸受け
９ピストンシール
９ａピストン気密溝
１０シリンダーシール
１０ａシリンダー気密溝
１１シリンダーシール
１１ａシリンダー気密溝
１２シリンダー軸受部
１３シリンダー軸受部
１４駆動軸軸受部
１５駆動軸軸受部
１６ケーシング内周面
１７シリンダー外周面
１８側板締結ネジ
１９軸受締結ネジ
２０軸受締結ネジ
２１排出口
２２吸入口
２３流出溝
２４流入溝
２５シリンダー軸
２６シリンダー軸
２７空間部
２８バランスウェイト
Ｃ駆動軸回転中心
Ｄシリンダー回転中心
円Ｓ偏心軸部中心の回転円及び駆動軸歯車のピッチ円
円Ｌシリンダー内歯歯車のピッチ円
Ｏ点基点
Ａ点偏心軸部中心点
Ｂ点内歯歯車ピッチ円の基点
Ｃ点円Ｓの中心点
Ｄ点円Ｌの中心点
Ｅ点内歯歯車ピッチ円の基点

【特許請求の範囲】
【請求項１】
真円の外周面を持つ円柱形のシリンダー両側面の中心に軸受けを設け回転可能とし、その軸受け部内側に軸受けと同一中心を持つ内歯歯車を設け、外周方向からピストンが滑動する穴を貫通したシリンダーと、中心に偏心軸部と回転可能に嵌め合う穴を設けた両頭のピストンと、そのピストン穴に嵌め合う偏心軸を持ちその偏心量がシリンダー内歯歯車のピッチ円直径の１／４であり、その偏心軸部の外側にシリンダーの内歯歯車と噛み合い，歯数がシリンダー内歯歯車の１／２とする歯車を設けた駆動軸との組立回転体を、内周面から外周部に通じる吸入口と排出口を持ち内周面が真円をなす円筒形のケーシング内に、シリンダー内歯歯車と駆動軸歯車を噛み合わせ、駆動軸の回転中心がシリンダーの回転中心より外側へ偏心して、その軸間巨りがシリンダー内歯歯車のピッチ円直径の１／４になるように、シリンダー軸受け及駆動軸軸受けを両側板に設け、ケーシング内周円とシリンダー軸受け中心が同心になるよう両側板にてケーシング内に蓋してなるロータリーポンプ。
【請求項２】
シリンダー外周面においてケーシング内周面に密接して滑動するシールを円周方向に対して平行及直角に一列ないし複数列設けてなる請求項１記載のロータリーポンプ。
【請求項３】
シリンダー外周面において円周方向に対して平行及直角に一列ないし複数列の気密溝を設け、四辺形の断面形を持つピストンの滑動面に気密溝を一列ないし複数列設けてなる請求項１記載のロータリーポンプ。

【図１】