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    公开号:WO1984003329A1
    申请号:PCT/JP1984/000061
    申请日:1984-02-22
    公开日:1984-08-30
    发明作者:Hiroshi Sakamaki；Susumu Sugishita；Yukio Horikoshi
    申请人:Nippon Piston Ring Co Ltd；
    IPC主号:F01C21-00
    专利说明:
    [0001] 明 細 ベ ー ン形ボ ン プ及びモ ー タ用 ロ ー タ 技術分野
    [0002] 本発明はべ一 ン 形 ポ ン プ及びモ ー タ に使用 され る 中空体の ロ ー タ に 関する。 背景技術
    [0003] ぺ ー ン形ポ ン プ及びモ ー タ は多 く の産業分野 で 広 く 使用 されてい る が、 日术特開昭 5 3 - 6 5 9 8 8 号 に示す よ う に 、 ベー ン形ポン プの ロ ー タ は これ ま で中実体 と し て製作されていたの で、 重量 が比較的大 き か っ た。 そ こで、 従来か ら 軽聂化が 要望 されていたが、 特 に、 交通機関におい ては省 エネ ル ギ ー 対策 と し て ポ ンプの軽量化が強 く 望 ま れ る よ う に な っ た。 ポ ン プの重量が大き い主た る 原因は重い中実体の ロ ー タ に あ る ので、 ポ ン プ を 軽量化する た め に は 、 ロ ー タ を重い中実体か ら 軽 い中空体に変え な く ては な ら ないが、 中空体の 口 - タ は効率よ く 製造 し得る も のでな く てはな ら な い。 一屠の軽量化を 図る には、 中空に し た ロ ー タ ¾体 の 肉厚 を で き る 限 り 薄 く し た り 、 ロ ー タ 太 体、 回転軸、 両側板の材料を アル ミ ニ ウ ム等の軽 合金に した り する こ と が望ま しい。 しか し 、 ロ ー タ术侔の肉厚を薄 く した リ 、 回転軸等を軽合金で 製作 し た り す る と 、 強度が弱 く なつ て使用 に供 し 得ない と い う 問題が生ずる。 又、 温度上昇が著 し い無潤滑式べ - ン形圧縮機の - タ は冷却用 ヒ ー ト ノ ィ プを内葳する こ とが好 しいので、 ヒ ー ト パ イ ブの内蔵 しやすい も のが要望される。
    [0004] 末発明は、 上記の要望 と問題に鑑み、 軽い中空 体ロ ー タ であ っ て、 肉厚が薄 く ても又は回転铀等 の母おが軽合金であ っ て も、 十分な強度を持つ も の を提供する こ と を 目 的とする。 発明の開示
    [0005] 前記 目 的を達成する ため本発明の 口 - タ は中空 に形成 した ロ ー タ *体 と 、 その両側に溶接 された 両側板 と 、 そ の両側板の少な く と も一方 に固定 さ れた回転轴 と か ら な る。 ロ ー タ *体 と 回転軸は母 材金属がゥ ィ ス カ ー で強化された複合材か ら な る こ と が望ま し い。 そ の母お金属は鉄系で も 非鉄系 で も よ いが、 ウ イ ス カ 一 はシ リ コ ン カ ー バ イ ト 、 カ - ボ ン 、 ガ ラ ス等の無機材料で母材金属の溶湯 温度 よ リ も 高い軟化点又は融点を有する 。
    [0006] 複合材の ロ - タ 本体 と 回転軸は、 最大 5 0 %程 度ま での空隙率に加圧成形 した ウ イ ス カ - 成形体 を ロ ー タ 末体又は回転铀の金型に入れ、 母材金属 の溶湯 を そ の金型に 注入 して ウ イ ス カ 一 成形体の 空隙部分に溶浸 させ る鋅造法に よ り 製造 され る 。 こ の 回転轴を側板に 固定 し、 その側板を瑢接 し て 中空—状の ロ ー タ と す る 。 超高強度繊維 と し ての ゥ ィ ス カ - で母材金属が強化されたロ - タ 太体は 、 比強度が非常 に高 く 、 肉厚を極めて薄 く する こ と がで き る か ら 、 従来の も のよ リ も一層の軽量化 を 図 る こ と が可能であ る 。
    [0007] ヒ ー ト パ イ プを内蔵する場合は、 プー リ 側 に先 細 る 盲のテ - パ穴を 回転軸に穿ち、 作動液の封入 栓 を 回転轴のテ ー バ穴の入口又はプ - リ 側 と は反 対側の側板の軸心に設けて作動液を回転轴の内部 又は回転軸 と ロ ー タ ： 体の内部に密封する 。
    [0008] こ の よ ラ に 、 本発明の ロ ー タ は^空の口 — タ 本 体に両側板を溶接 した構造であ るか ら、 軽量で量 産 も 容易であ り 、 必要であれば、 ヒ ー ト パ イ プ も 至桎簡単に内蔵させる こ とができ る と い う利点 を 有する 。 図面の簡単な説明
    [0009] 第 i 図及び第 2 図は ^発明の一実施例の ロ - タ の分解斜視図及び部分切欠き斜視図、 第 3 図は ヒ
    [0010] - ト パ イ プを 内蔵 し た実施例の第 2 図に相当す る 図、 第 4 図は他の実施例の第 3 図に相当する 図で あ る 。 第 5 図は 口 - タ ^:体の一部の断面 を拡大 し て示す図、 第 6 図は他の実施例の第 5 図 に相当す る 図、 第 7 図は銬造 された回転軸と側板の断面を 示す略図、 第 8 図は回転铀と側板の鍍造素材の断 面図、 第 9 図は鍛造後の回転軸 と側板の靳面を示 す略図であ る 。
    [0011] - Λ'Α i ' 発明 を実施す る ための最良の形態
    [0012] 末発明の D — タ を 図面に示す実施例に基づい て 説明す る 。 第 1 図及び第 2 図に示す よ う に 、 ロ ー タ 1 0 の ロ ー タ本体 1 2 を押出 し加工、 プ レ ス 成 形等の手法で中空に形成 し、 その ロ - タ 太体の両 側に 、 プ レ ス成形又 は銬造若 し く は鍛造 に よ り 形 成 し た側板 1 3 、 1 4 を溶接、 好ま し く は、 抵抗 溶接に よ り 接合する 。 側板 1 4 と 回転軸 1 1 は一 体であ .る が、 鍛造に ょ リ 始めか ら一体に成形す る よ り も 、 プ レ ス成形 し た側板 1 4に回転铀 1 1 を 瑢接 す る 方が製作 も 容 易 で あ リ コ ス ト も 安 く な る 。 こ の ロ ー タ 1 0 は中空のため軽量で あ り 、 そ れを構成する ロ ー タ '木体 1 2 、 回転铀 1 1 、 側扳 1 3 、 1 4 の製作 も 、 それ らの溶接に よ る組立 も 簡単 で あ る か ら 、 ロ ー タ 1 0 は低コ ス ト で量産す る こ と がで き る 。
    [0013] 使用条件が極めて苛酷な場合、 第 1 図 の中空 口 一 タ 术体 1 2 は変形 し てベー ン溝の形が歪み、 ぺ 一 ン の 飛 出 し 性が 阻害 さ れ る お そ れ を生ずる の で、 第 2 図 に示す よ う に、 口 — タ术体 1 2 の中空 断面 と 相似形の補強板 1 6 を少な く と も一枚ロ ー タ ^;体 1 2 の内周面 に溶接等に よ り 固定 て ロ - タ 本体 1 2 を補強す る こ とが望ま しい。
    [0014] 第 3 図に示す よ う に、 回転轴 1 1 を側扳 1 4 に 溶接す る前に プ ー リ 側に先細る盲のテ - パ穴 2 を 穿ち 、 そのテ - ノぐ穴の入口 にめね じ 3 を切る 。 テ ー パ穴 2 の内部に ヒ ー ト パイ プ作動液を注入 し 、 シ ー ル部材 4 を介 し て入 口のめねじ 3 に封入栓 5 をね じ込ん で作動液を内部に密封する。 これ に よ リ 、 回転軸 1 1 ほ ヒ ー ト パイ プ と して作用 し、 側 扳 1 4 と の結合部分が受熱部、 プー リ 側の轴端部 分が放熱部 と なる 。 ロ ー タ本体の熱は側板 1 4 か ら ヒ ー ト パ イ プの受熱部に伝達されて受熱部の作 動液を蒸発 させる 。 蒸癸 した作動液はテ ー パ穴 2 の铀心 を通 リ 轴端の放熟部において熟を放出 し液 化する 。 液化 した作動液ほテ - パ穴 2 の内周壁 に 沿 っ て再び受熱部に移行するか ら、 ヒ ー ト パ イ プ の熱交換は迅速であ り 、 Q — タ 1 0 の熱は効率 よ く 外部へ放出 される 。 したがっ て、 ロ ー タ 1 0 の 温度が許容限界を越えて上昇する こ と は ない 第 4 図に示す よ う に 、 ヒ ー ト パイ ブの作動液 を 回転轴 1 1 の内都だけでな く ロ ー タ *体 1 2 の内 部に も 封入す る と 、 ロ ー タ本体 1 2 が ヒ ー ト パ イ プの受熱部に な る か ら 、 一層効率よ く ロ ー タ 1 0 を冷却する こ と がで き る。 こ の場合、 回転轴 1 1 に は、 第 3 図の実施例 と 同じテーパ穴 2 を設け る が、 作動液の入 口 の めね じ 3 は プー リ 側 と は反対 の側板 1 3 の 回転轴 1 5 に設け る。 入 口 のめね じ 3 に シ ー ル部材 4 を 介 し て封入栓 5 をね じ込み、 内部 に 作動液 を 封入 す る 。 ロ ー タ が片持 ち の場 合、 側板に軸端部は存在 しないので、 側板の軸心 部を内側に凹ませて作動液の入 口 を形成す る が、 作動液の入 口 を封入栓で密封する代 り に 、 入 口 を 瑢接で密封 し て も よ い。
    [0015] 第 5 図に示すよ う に、 σ — タ术体 1 2 は シ リ コ ン カ ー バ ト 、 カ ー ボ ン、 ガラ ス等の無機材料 の ゥ イ ス カ ー F と 、 ス チ ー ル等の鉄系材料又は アル ミ ニ ゥ ム 、 ア ル ミ ニ ウ ム合金、 マグネ シ ウ ム合金 等の軽金属材料の母材金属 Μか らな る複合体か ら 製造す る こ と も で き る 。 ウ イ ス カ 一 は少 な く と も 5 0 % の空隙率を持つ程度に加圧成形されて ロ - タ *体 1 2 を鍀造す る金型に入れられる 。 そ の金 型に母材金属 Mの溶湯が注入されて ウ イ ス カ - F の空隙に溶浸 し 、 ゥ イ ス カー F と母材金属 か ら な る複合体の ロ ー タ：*：体 1 2 が製造され る 。 ロ ー タ 太体 1 2 の母材金属 Mは超高強度繊維の ゥ イ ス 力 - F で強化 されてい るため、 肉厚を従来の も の よ り も 薄 く する こ と ができ る ので、 重量は著 し く 軽 く な る 。 こ の よ う に製造されたロ ー タ 本体に あ らか じ め回転轴を設けた側板を溶接 して ロ ー タ と する 。
    [0016] 母材金属 M に ア ル ミ ニ ウ ム 、 又はア ル ミ ニ ウ ム 合金を使用 し 、 表面、 特にぺ - ン溝に陽檁酸化被 膜処理 を施す と 、 重量が大幅に減少する だけでな く 、 ベ ー ン と の摺動特性も良好になる と い う効果 が得 られ る 。
    [0017] ロ ー タ末体 1 2 は鍛造にょ リ 製造する こ と も 可 能であ る 。 こ の場合、 ウ イ ス カ 一は空隙率が 5 0 %程度残る よ ラ に加圧 されて鍍造用の金型に入れ られ、 その金型に母材金属の溶湯が注入 される 。 溶湯は ウ イ ス カ ー の空隙に溶浸 して ロ ー タ 术体素 材 と な リ 、 ついで こ の素材は鍛造されて 中空 — タ に な る 。 鍛造に ょ リ 製造された ο — タ 末体 1 2 ほ、 第 6 図に示す よ う に母材金属 Μの中の ウ イ ス カ ー F は鍛流線 に沿 っ て整列するか ら、 ロ ー タ * 体 1 2 の比強度は一層増大する。
    [0018] 第 7 図に示す よ う に 、 両側の回転轴 1 1 、 1 5 と 一体 の両側板 1 3 、 1 4 は シ リ コ ン カ ー バ イ ト 、 カ ー ボ ン 、 ガ ラ ス等の無機材料の ゥ イ ス カ ー F と 、 ス チ ー ル等の鉄系材料又はア ル ミ ニ ウ ム 、 ア ル ミ ニ ウ ム合金、 マ グ ネ シ ウ ム合金等の軽金属 材料の母材金属 Μか ら なる複合材か ら製作する こ と も で き る 。 ウ イ ス カ 一 は少な く と も 5 0 %の空 隙率を持つ程度に加圧成形されて両側の 回転軸 1 1 、 1 5 と 一体の両側板 1 3 、 1 4 を鋅造する 金 型に入れ られ る 。 そ の金型に母材軽金属 Μの溶湯 が注入 されて ウ イ ス カ ー Fの空隙に瑢浸 し 、 ウ イ ス カ ー F と 母材軽金属 Μから なる複合材の两側 の 回転轴 1 1 、 1 5 と 一体の両側板 1 3 、 1 4 が製 造 され る 。 両側の回転軸 1 1 、 1 5 と一体の両側 扳 1 3 、 1 4 は母 #金属 Mが超高強度繊維の ウ イ ス カ ー F で強化 され てい るため、 重量ほ非常に軽 いが強度も大 き い。 こ の よ う に製造された両側の 回転軸 ； 1 1 、 1 5 と 一体の両側扳 1 3 、 1 4 に別 途 に 製作 し た ロ ー タ 本体 を 溶接 し て ロ ー タ と す る 。
    [0019] 両側 の回転軸 と 両側板は锻造によ り 製造する こ と も可能であ る 。 こ の場合、 ウ イ ス カ 一 は空隙率 が最大 5 0 %程度残る よ う に加圧されて鍛造用の 金型に入れ られ、 そ の金型に母材金属の溶湯が注 入 され る 。 第 8 図に示すょ ラ に、 母材金属 Mの溶 湯はゥ イ ス 力 - F の空隙に溶浸 して両側 の回転轴 と一体の両側板の鏺造用素材 と な り 、 つ い で こ の 素材は鍛造 されて中空 ロ ー タ に な る 。 第 9 図に示 すよ う に、 鍛造に よ リ 製造された両側の回転轴 1 1 、 1 5 と 一体の両側扳 1 3 、 1 4 は母材軽金属 Mの中 の ウ イ ス カ ー F は篛流線に沿っ て整列す る か ら 、 回転铀 1 1 、 1 5 と一体の両側板 1 3 、 1 4 の比強度は一屠増大する。 産業上 の利用可能性
    [0020] 上記の通 り 、 *発明 のベー ン形ポ ン プ及びモ ー タ 用 ロ ー タ は軽量で あ る か ら 、 自動車エ ン ジ ン の 過紿機ゃ カ ー ク ー ラ ー の コ ン プ レ ッ サ と し て使用 され る ベ — ン形ポ ン プの ロ ー タ に適 し て い る 。
    权利要求:
    Claims

    請求の範囲
    1 。 中空に形成 された ロ ー タ太体 （ 1 2 ) と 、 前 記 口 - タ 术体の両側 に溶接された両側板 （ 1 3 , 1 4 ) と 、 前記両側板の少な く と も 一方 に設け ら 5 れた回転軸 （ 1 1 ) と か らなるベー ン形ポ ン プ及 びモ ー タ用 ロ ー タ 。
    2 。 回転軸 C 1 1 ) は側扳 （ 1 4 ) と一体に形成 - された こ と を特徴 と する特許請求の範囲第 1 項 に 記載の ベー ン形ポ ン プ及びモ ー タ用 ロ ー タ 。
    10 3 。 回転軸 （ 1 1 ) ほ側扳 （ 1 4 ) に溶接 された こ と を特徵 と す る特許請求の範囲第 1 項に記載の ベ - ン形ポ ン プ及び モ ー タ用 口 ー タ 。
    4 。 α - タ 术体 （ 1 2 ) の中空断面 と 相似形の補 強板 （ 1 6 ) が少な く と も一枚前記ロ ー タ 本体の 15 内周面 に ϋ定 された こ と を特徴 とする特許請求の 範囲第 1 項に記載の ベ - ン形ポ ンプ及びモ - タ 用
    Ώ タ
    5 。 口 - タ 术体 （ 1 2 ) はゥ イ ス力 - ( F ) と 母 材金属 （ Μ) か ら な る 複合材であ る こ と を特徴 と 20 する特許請求の範囲 第 1 項記載のベ - ン形ポ ン プ REA OMPI く 及び モ ー タ 用 ロ ー タ 。
    6 。 母材金属 （ M ) は ア ル ミ ニ ウ ム 又は ア ル ミ 二 ゥ ム 合金で あ り 、 α - タ の表面 に は陽極酸化被膜 処理が施 さ れ る こ と を 特徴 と す る特許請求 の 範 囲 第 5 項記載 の ベ - ン 形 ポ ン プ 及 び モ ー タ 用 ロ - タ 。
    7 。 少 な く と も 回転軸 （ 1 1 , 1 5 ) は 軽金属 の 母材 （ Μ ) を ゥ イ ス カ ー で強化 し た複合材 で あ る こ と を 特徴 と す る 特許請求の範囲第 1 項記載 の ベ ー ン形 ポ ン プ及 び モ ー タ 用 ロ ー タ 。
    8 。 側板 （ 1 3 ， 1 ) は軽金属の母材 （ Μ ) を ゥ イ ス 力 - ( F ) で強ィ匕 した複合材で あ る こ と を 特徴 と す る 特許請求 の範囲第 7 項記載の ベ - ン 形 ポ ン プ及び モ ー タ 用 ロ ー タ 。
    9 。 複 合材は ゥ イ ス 力 — （ F ) がロ ー タ 軸方 向 に 揃 っ て 配列す る よ う に 鍛造 された こ と を 特徴 と す る 特許請求 の 範 囲第 7 項又は第 8 項記載 の ベ - ン 形 ポ ン プ及び モ ー タ 用 ロ ー タ 。
    1 0 。 中 空 に 形成 さ れ た 口 - タ *体 （ 1 2 ) と 、 前 記 D - タ ^ 体 の 両 側 に 溶 接 さ れ た 両側板 （ 1 3 , 1 4 ) と 、 前記両側板の少な く と も 一方に設 け られた回転轴 ( 1 1 ) と 、 前記回転軸 に穿設 さ れた先細 リ の盲テ - パ穴 （ 2 ) から な り 、 内部 に ヒ ー ト パ イ プ作動液が密封されたこ と を特徵 と す る べ ー ン形ポ ン プ及びモ ー タ用 ロ ー タ 。
    1 1 。 盲テ ー パ穴の入 口 に シ ー ル部材 （ 4 ) を介 し て封入栓を 取付け 、 回転轴 （ 1 1 ) の内部 に ヒ
    '一 ト パ イ プ作動液を密封 した こ と を特徴 と す る 特
    '許請求の範囲第 1 0 項に記載のベ - ン形 ポ ン プ及
    びモ ー タ 用 ロ ー タ 。
    1 2 。 回転軸 （ 1 1 ) と反対側の側板 （ 1 3 ) の 回転軸 （ 1 5 ) に入 口 を形成 し、 前記入 口 に封入 栓 を 取付 け て 回転軸 （ 1 1 ) と ロ ー タ *体 C 1 2 ) の内部 に ヒ ー ト パ イ プ作動液を密封 し た こ と を特徴 と す る 特許請求の範囲第 1 0 項に 記載のベ ー ン形ポ ン プ及びモ ー タ 用 口 - タ。 -
    O PI
    , O V VAT10
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    JPS5010613U|1973-05-30|1975-02-03|||
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    法律状态:
    1984-08-30| AK| Designated states|Designated state(s): DE US |
    1984-08-30| AL| Designated countries for regional patents|Designated state(s): DE FR GB |
    1984-10-24| WWE| Wipo information: entry into national phase|Ref document number: 1984900881 Country of ref document: EP |
    1986-02-05| WWP| Wipo information: published in national office|Ref document number: 1984900881 Country of ref document: EP |
    1986-12-29| WWW| Wipo information: withdrawn in national office|Ref document number: 1984900881 Country of ref document: EP |
    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
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