(57)【要約】【課題】回転速度を高めた場合でもベーン損耗が少なく、長期にわたって高い効率で運転することが可能なベーンコンプレッサを提供する。【解決手段】駆動回転軸１２に取付けたベーン保持部材１４に軸方向移動可能にベーン１８を受入れるスライド溝１６が形成される。カム部材２０，２２に周方向対応位置間の距離が全周で一定に形成されたカム端面２０Ｘ，２２Ｘは、ベーン１８の軸方向両端縁に当接する。ケーシング外側部材２，４，６に対して回転可能に支持されるケーシング内側部材２４の内周面にはベーン１８の外方端縁に係合する軸方向スライド係合溝２６が形成される。ベーン保持部材大径部１４ａとベーン保持部材小径部１４ｂまたは１４ｃとカム端面２０Ｘまたは２２Ｘとケーシング内側部材２４とにより第１または第２の環状空洞が形成され、これらをベーン１８により区画して複数の第１または第２の隔室が形成される。【選択図】図１
2008202532.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ケーシング内に駆動回転軸が挿入されており、前記ケーシング内においてベーン保持部材が前記駆動回転軸に取付けられており、前記ベーン保持部材には前記駆動回転軸の方向に沿って往復移動可能な様にベーンを受け入れるスライド溝が複数形成されており、前記ケーシング内において対をなす第１および第２のカム部材が前記駆動回転軸の方向に関し隔てられて配置されており、前記第１および第２のカム部材は前記駆動回転軸の周方向に沿って形成され且つ互いに対向する向きに形成された対をなす第１および第２のカム端面を有しており、前記ベーンの前記駆動回転軸方向に関する両端縁はそれぞれ前記第１および第２のカム端面と当接せしめられており、
前記ベーン保持部材の前記駆動回転軸方向に関し一方の側に前記第１のカム部材が配置されており他方の側に前記第２のカム部材が配置されており、これら２つのカム部材の前記第１および第２のカム端面の前記駆動回転軸周方向の対応位置の間の距離が全周にわたって一定であり、前記ベーン保持部材が前記駆動回転軸方向に関し中央に形成された大径部とその前記第１のカム部材の側に形成された第１の小径部と前記第２のカム部材の側に形成された第２の小径部とを有しており、前記大径部と第１の小径部と前記第１のカム端面と前記ケーシングとにより第１の環状空洞が形成されており、該第１の環状空洞を前記ベーンにより区画して複数の第１の隔室が形成されており、前記大径部と第２の小径部と前記第２のカム端面と前記ケーシングとにより第２の環状空洞が形成されており、該第２の環状空洞を前記ベーンにより区画して複数の第２の隔室が形成されているベーンコンプレッサであって、
前記ケーシングは、外側部材と該外側部材に対して前記駆動回転軸と同軸に回転可能なように支持された筒状の内側部材とからなり、該内側部材の内周面には前記ベーンのそれぞれの外方端縁に前記駆動回転軸の方向にスライド移動可能なように係合する軸方向のスライド係合溝が形成されており、前記外側部材には前記第１および第２のカム部材にそれぞれ形成された第１および第２の流体流通路を介してそれぞれ前記第１および第２の環状空洞と連通せる第１および第２の流体吸入口と第１および第２の流体吐出口とが設けられており、
前記駆動回転軸の回転にともない、前記第１および第２の隔室がそれぞれ前記第１および第２の流体吸入口と連通せしめられ、該流体吸入口を経て前記第１および第２の隔室内に流体が吸入され、該隔室が前記第１および第２の流体吸入口との連通を断たれて密閉され、容積減少過程の前記第１および第２の隔室内で前記流体が圧縮され、該隔室が前記第１および第２の流体吐出口と連通せしめられ、該流体吐出口を経て前記第１および第２の隔室から流体が吐出されることを特徴とする、ベーンコンプレッサ。
【請求項２】
前記第１および第２のカム部材は前記駆動回転軸の方向に移動可能なように保持され、且つ、それぞれ付勢手段により前記ベーンの方へと付勢されていることを特徴とする、請求項１に記載のベーンコンプレッサ。
【請求項３】
前記第１の環状空洞、第１の隔室、第１の小径部、第１のカム部材、第１の流体吸入口および第１の流体吐出口を含んで第１のコンプレッサ部が形成され、前記第２の環状空洞、第２の隔室、第２の小径部、第２のカム部材、第２の流体吸入口および第２の流体吐出口を含んで第２のコンプレッサ部が形成され、前記第１のコンプレッサ部と前記第２のコンプレッサ部とを直列に接続するための前記第１の流体吐出口と第２の流体吸入口とを接続するパイプを備えることを特徴とする、請求項１〜２のいずれか一項に記載のベーンコンプレッサ。
【請求項４】
ケーシング内に出力回転軸が挿入されており、前記ケーシング内においてベーン保持部材が前記出力回転軸に取付けられており、前記ベーン保持部材には前記出力回転軸の方向に沿って往復移動可能な様にベーンを受け入れるスライド溝が複数形成されており、前記ケーシング内において対をなす第１および第２のカム部材が前記出力回転軸の方向に関し隔てられて配置されており、前記第１および第２のカム部材は前記出力回転軸の周方向に沿って形成され且つ互いに対向する向きに形成された対をなす第１および第２のカム端面を有しており、前記ベーンの前記出力回転軸方向に関する両端縁はそれぞれ前記第１および第２のカム端面と当接せしめられており、
前記ベーン保持部材の前記出力回転軸方向に関し一方の側に前記第１のカム部材が配置されており他方の側に前記第２のカム部材が配置されており、これら２つのカム部材の前記第１および第２のカム端面の前記出力回転軸周方向の対応位置の間の距離が全周にわたって一定であり、前記ベーン保持部材が前記出力回転軸方向に関し中央に形成された大径部とその前記第１のカム部材の側に形成された第１の小径部と前記第２のカム部材の側に形成された第２の小径部とを有しており、前記大径部と第１の小径部と前記第１のカム端面と前記ケーシングとにより第１の環状空洞が形成されており、該第１の環状空洞を前記ベーンにより区画して複数の第１の隔室が形成されており、前記大径部と第２の小径部と前記第２のカム端面と前記ケーシングとにより第２の環状空洞が形成されており、該第２の環状空洞を前記ベーンにより区画して複数の第２の隔室が形成されているベーン空気圧モータであって、
前記ケーシングは、外側部材と該外側部材に対して前記出力回転軸と同軸に回転可能なように支持された筒状の内側部材とからなり、該内側部材の内周面には前記ベーンのそれぞれの外方端縁に前記出力回転軸の方向にスライド移動可能なように係合する軸方向のスライド係合溝が形成されており、前記外側部材には前記第１および第２のカム部材にそれぞれ形成された第１および第２の圧縮流体流通路を介してそれぞれ前記第１および第２の環状空洞と連通せる第１および第２の流体供給口と第１および第２の流体排出口とが設けられており、
前記第１および第２の隔室がそれぞれ前記第１および第２の流体供給口と連通せしめられ、該流体供給口を経て前記第１および第２の隔室内に圧縮流体が供給され、前記隔室が前記第１および第２の流体供給口との連通を断たれて密閉され、前記第１および第２の隔室内で前記圧縮流体が膨張し、前記出力回転軸が回転せしめられ、前記隔室が前記第１および第２の流体排出口と連通せしめられ、該流体排出口を経て前記第１および第２の隔室から流体が排出されることを特徴とする、ベーン空気圧モータ。
【請求項５】
前記第１および第２のカム部材は前記出力回転軸の方向に移動可能なように保持され、且つ、それぞれ付勢手段により前記ベーンの方へと付勢されていることを特徴とする、請求項４に記載のベーン空気圧モータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空気機械の技術分野に属するものであり、特に、ベーンコンプレッサおよびベーン空気圧モータに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、ベーンコンプレッサとしては、２つの側板の間にこれらと直交する回転中心の周りで回転可能なロータを配置し、該ロータの外周面にロータ回転方向（周方向）に沿って配列された複数の軸方向に延び且つ放射方向深さを有する溝を形成し、各溝内にベーンの内側部分を径方向移動可能な様に収容し、上記ロータに対しその径方向外方においてベーンの外側端縁と接触可能な様にカムリングを設け、上記ロータを回転させることにより、隣接する２つのベーンとロータ外面及びカムリング内面（内周カム面）と２つの側板との間で形成される隔室の大きさをロータ回転に伴って変化させ、吸入口から隔室内に流体を吸入し、圧縮した後に吐出口から流体を吐出させる様にしてなるものが用いられている。
【０００３】
この様なベーンコンプレッサにおいて、大きな流量を得るためにロータ及びケーシングの径方向寸法を大きくすることがなされている。しかし、径方向寸法を大きくせず大きな容量を実現することが要求される場合には、この要求を十分に満足するものが得られないという問題があった。
【０００４】
この問題を解決し径方向寸法を大きくせず大きな容量を実現することが容易なベーンコンプレッサが提案されている（特開平１１−１０７９５４号公報［特許文献１］参照）。
【０００５】
このベーンコンプレッサでは、ケーシング内において駆動回転軸に取付けられたベーン保持部材に、駆動回転軸の方向に沿って往復移動可能な様にベーンを受け入れるスライド溝が複数形成されており、ケーシング内にて駆動回転軸の周囲に配置されたカム部材は駆動回転軸の周方向に沿って形成されたカム端面を有している。ベーンの軸方向端縁はカム端面と当接せしめられており、ベーン保持部材とカム部材のカム端面とケーシングとにより形成される環状空洞をベーンにより区画して複数の隔室が形成されている。ケーシングには、環状空洞と連通せる流体吸入口と流体吐出口とが駆動回転軸の周方向に沿って交互に配置されている。駆動回転軸の回転にともない、隔室が流体吸入口と連通せしめられ、流体吸入口を経て隔室内に流体が吸入され、隔室が流体吸入口との連通を断たれて密閉され容積減少過程の隔室内で流体が圧縮され、隔室が流体吐出口と連通せしめられ、流体吐出口を経て隔室から流体が吐出される。
【特許文献１】特開平１１−１０７９５４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
以上のような特許文献１に記載のベーンコンプレッサでは、各ベーンの外周端縁がケーシング内周面に対して周方向および軸方向の双方に相対的にスライド移動する。このため、これらの相対的スライド移動に際してベーン外周端縁に生ずる摩擦が大きく、特に回転速度を高めようとすると、相対的スライド移動がスムーズではなくなり、隔室間でのエアー漏れが生じてコンプレッサの効率を低下させる要因になることがある。
【０００７】
そこで、本発明は、回転速度を高めた場合でもベーン損耗が少なく、長期にわたって高い効率で運転することが可能なベーンコンプレッサを提供することを１つの目的とする。
【０００８】
また、本発明の他の目的は、以上のようなコンプレッサと入出力が逆であり、回転速度を高めた場合でもベーン損耗が少なく、長期にわたって高い効率で運転することが可能なベーン空気圧モータを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明によれば、以上の如き目的のいずれかを達成するものとして、
ケーシング内に駆動回転軸が挿入されており、前記ケーシング内においてベーン保持部材が前記駆動回転軸に取付けられており、前記ベーン保持部材には前記駆動回転軸の方向に沿って往復移動可能な様にベーンを受け入れるスライド溝が複数形成されており、前記ケーシング内において対をなす第１および第２のカム部材が前記駆動回転軸の方向に関し隔てられて配置されており、前記第１および第２のカム部材は前記駆動回転軸の周方向に沿って形成され且つ互いに対向する向きに形成された対をなす第１および第２のカム端面を有しており、前記ベーンの前記駆動回転軸方向に関する両端縁はそれぞれ前記第１および第２のカム端面と当接せしめられており、
前記ベーン保持部材の前記駆動回転軸方向に関し一方の側に前記第１のカム部材が配置されており他方の側に前記第２のカム部材が配置されており、これら２つのカム部材の前記第１および第２のカム端面の前記駆動回転軸周方向の対応位置の間の距離が全周にわたって一定であり、前記ベーン保持部材が前記駆動回転軸方向に関し中央に形成された大径部とその前記第１のカム部材の側に形成された第１の小径部と前記第２のカム部材の側に形成された第２の小径部とを有しており、前記大径部と第１の小径部と前記第１のカム端面と前記ケーシングとにより第１の環状空洞が形成されており、該第１の環状空洞を前記ベーンにより区画して複数の第１の隔室が形成されており、前記大径部と第２の小径部と前記第２のカム端面と前記ケーシングとにより第２の環状空洞が形成されており、該第２の環状空洞を前記ベーンにより区画して複数の第２の隔室が形成されているベーンコンプレッサであって、
前記ケーシングは、外側部材と該外側部材に対して前記駆動回転軸と同軸に回転可能なように支持された筒状の内側部材とからなり、該内側部材の内周面には前記ベーンのそれぞれの外方端縁に前記駆動回転軸の方向にスライド移動可能なように係合する軸方向のスライド係合溝が形成されており、前記外側部材には前記第１および第２のカム部材にそれぞれ形成された第１および第２の流体流通路を介してそれぞれ前記第１および第２の環状空洞と連通せる第１および第２の流体吸入口と第１および第２の流体吐出口とが設けられており、
前記駆動回転軸の回転にともない、前記第１および第２の隔室がそれぞれ前記第１および第２の流体吸入口と連通せしめられ、該流体吸入口を経て前記第１および第２の隔室内に流体が吸入され、該隔室が前記第１および第２の流体吸入口との連通を断たれて密閉され、容積減少過程の前記第１および第２の隔室内で前記流体が圧縮され、該隔室が前記第１および第２の流体吐出口と連通せしめられ、該流体吐出口を経て前記第１および第２の隔室から流体が吐出されることを特徴とする、ベーンコンプレッサ、
が提供される。
【００１０】
本発明の一態様においては、前記第１および第２のカム部材は前記駆動回転軸の方向に移動可能なように保持され、且つ、それぞれ付勢手段により前記ベーンの方へと付勢されている。本発明の一態様においては、前記第１の環状空洞、第１の隔室、第１の小径部、第１のカム部材、第１の流体吸入口および第１の流体吐出口を含んで第１のコンプレッサ部が形成され、前記第２の環状空洞、第２の隔室、第２の小径部、第２のカム部材、第２の流体吸入口および第２の流体吐出口を含んで第２のコンプレッサ部が形成され、前記第１のコンプレッサ部と前記第２のコンプレッサ部とを直列に接続するための前記第１の流体吐出口と第２の流体吸入口とを接続するパイプを備える。
【００１１】
また、本発明によれば、以上の如き目的のいずれかを達成するものとして、
ケーシング内に出力回転軸が挿入されており、前記ケーシング内においてベーン保持部材が前記出力回転軸に取付けられており、前記ベーン保持部材には前記出力回転軸の方向に沿って往復移動可能な様にベーンを受け入れるスライド溝が複数形成されており、前記ケーシング内において対をなす第１および第２のカム部材が前記出力回転軸の方向に関し隔てられて配置されており、前記第１および第２のカム部材は前記出力回転軸の周方向に沿って形成され且つ互いに対向する向きに形成された対をなす第１および第２のカム端面を有しており、前記ベーンの前記出力回転軸方向に関する両端縁はそれぞれ前記第１および第２のカム端面と当接せしめられており、
前記ベーン保持部材の前記出力回転軸方向に関し一方の側に前記第１のカム部材が配置されており他方の側に前記第２のカム部材が配置されており、これら２つのカム部材の前記第１および第２のカム端面の前記出力回転軸周方向の対応位置の間の距離が全周にわたって一定であり、前記ベーン保持部材が前記出力回転軸方向に関し中央に形成された大径部とその前記第１のカム部材の側に形成された第１の小径部と前記第２のカム部材の側に形成された第２の小径部とを有しており、前記大径部と第１の小径部と前記第１のカム端面と前記ケーシングとにより第１の環状空洞が形成されており、該第１の環状空洞を前記ベーンにより区画して複数の第１の隔室が形成されており、前記大径部と第２の小径部と前記第２のカム端面と前記ケーシングとにより第２の環状空洞が形成されており、該第２の環状空洞を前記ベーンにより区画して複数の第２の隔室が形成されているベーン空気圧モータであって、
前記ケーシングは、外側部材と該外側部材に対して前記出力回転軸と同軸に回転可能なように支持された筒状の内側部材とからなり、該内側部材の内周面には前記ベーンのそれぞれの外方端縁に前記出力回転軸の方向にスライド移動可能なように係合する軸方向のスライド係合溝が形成されており、前記外側部材には前記第１および第２のカム部材にそれぞれ形成された第１および第２の圧縮流体流通路を介してそれぞれ前記第１および第２の環状空洞と連通せる第１および第２の流体供給口と第１および第２の流体排出口とが設けられており、
前記第１および第２の隔室がそれぞれ前記第１および第２の流体供給口と連通せしめられ、該流体供給口を経て前記第１および第２の隔室内に圧縮流体が供給され、前記隔室が前記第１および第２の流体供給口との連通を断たれて密閉され、前記第１および第２の隔室内で前記圧縮流体が膨張し、前記出力回転軸が回転せしめられ、前記隔室が前記第１および第２の流体排出口と連通せしめられ、該流体排出口を経て前記第１および第２の隔室から流体が排出されることを特徴とする、ベーン空気圧モータ、
が提供される。
【００１２】
本発明の一態様においては、前記第１および第２のカム部材は前記出力回転軸の方向に移動可能なように保持され、且つ、それぞれ付勢手段により前記ベーンの方へと付勢されている。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、ケーシングを外側部材と該外側部材に対して回転可能なように支持された筒状の内側部材とからなるものとし、該内側部材の内周面に、ベーンのそれぞれの外方端縁とスライド移動可能なように係合する軸方向のスライド係合溝を形成したので、動作時に駆動回転軸または出力回転軸、ベーンおよびケーシング内側部材が周方向に関しては一体的に回転する。かくして、ベーンの外方端縁とケーシング内側部材とは駆動回転軸または出力回転軸の方向にのみ相対的にスライド移動し、駆動回転軸または出力回転軸の周方向には相対的な移動がない。従って、高速化の際にもベーン損耗が少なく、長期にわたって高い効率で運転することが可能で、径方向寸法を大きくせず大きな容量を実現するベーンコンプレッサまたはベーン空気圧モータが提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、図面を参照しながら本発明の具体的な実施の形態を説明する。
【００１５】
図１は本発明によるベーンコンプレッサの一実施形態を示す模式的分解斜視図であり、図２及び図３はいずれもこのベーンコンプレッサの組立て状態を示す模式的断面図であり、図４はこのベーンコンプレッサの組立て状態を示す模式的斜視図である。
【００１６】
これらの図において、２は円筒形状のケーシング胴体部であり、４，６はケーシング蓋体部であり、これらはボルトにより結合され一体化されてケーシング外側部材を構成している。
【００１７】
ケーシング蓋体部４を貫通してＸＹ方向の駆動回転軸１２が挿入されている。尚、本明細書では、周方向、径方向及び軸方向は、特に指示しない限り、いずれも回転軸１２に関する方向（あるいはこれに相当する方向）を指すものである。駆動回転軸１２は、ラジアルベアリング１０１，１０２及びスラストベアリング１０３，１０４を介してケーシング蓋体部４，６により回転中心１の周りで回転可能なように支持されている。ケーシング蓋体部４，６には、軸方向位置決め部材１０５，１０６がねじ込みにより取り付けられている。
【００１８】
ケーシングは、上記外側部材と該外側部材に対して駆動回転軸１２と同軸に回転可能なようにベアリング２８，３０を介して支持された筒状の内側部材２４とからなる。
【００１９】
ケーシング蓋体部４には、断面形状が大略半円弧形状の２つの第１の収容部４ａ，４ｂが形成されている。これらの収容部の間には軸方向および径方向に沿った２つの第１の隔壁４ｃ，４ｄが配置されている。収容部４ａは、蓋体部４に形成された２つの第１の流体吸入口４０ａ，４０ａ’と連通している。同様に、収容部４ｂは、蓋体部４に形成された２つの第１の流体吐出口４０ｂ，４０ｂ’と連通している。
【００２０】
ケーシング蓋体部６は、ケーシング蓋体部４と同様な構造を有する。すなわち、図示されていないが、ケーシング蓋体部６には、上記収容部４ａ，４ｂと同様に断面形状が大略半円弧形状の２つの第２の収容部が形成されている。これらの収容部の間には上記隔壁４ｃ，４ｄと同様に軸方向および径方向に沿った２つの第２の隔壁が配置されている。一方の第２の収容部は、蓋体部６に形成された２つの第２の流体吸入口６０ａ，６０ａ’と連通している。同様に、他方の第２の収容部は、蓋体部６に形成された２つの第２の流体吐出口６０ｂ，６０ｂ’と連通している。
【００２１】
駆動回転軸１２のケーシング内の部分はベーン保持部材１４として形成されている。このような形態も、駆動回転軸１２に対するベーン保持部材１４の取付の１つの形態であるとする。保持部材１４はＸＹ方向に関し中央の大径部１４ａとその両側の２つの小径部すなわち第１小径部１４ｂおよび第２小径部１４ｃとを有する。駆動回転軸１２は、必要によりクラッチ等を介してモータの出力軸に接続されており、図１に矢印で示される回転方向に回転せしめられる。
【００２２】
保持部材１４には、その軸方向の両端部を除く部分の外周面に複数のスライド溝１６が形成されており、該溝内にはそれぞれ矩形のベーン１８の一部がスライド可能に受け入れられている。図１および図３に示されている様に、スライド溝１６及びベーン１８は、周方向に関し均等に８個配置されており、しかもいずれも径方向を向いて放射状に配列されている。各ベーン１８はスライド溝１６に沿って軸方向に往復移動することができる。
【００２３】
ケーシング内には、保持部材小径部１４ｂの径方向外方であって、保持部材大径部１４ａと蓋体部４との間に、リング形状の第１カム部材２０が配置されている。該第１カム部材２０は、蓋体部４に形成された上記隔壁４ｃに適合する切欠部２０ｃを有する。該第１カム部材２０は、蓋体部４に形成された上記隔壁４ｄに適合する同様な切欠部をも有する。かくして、第１カム部材２０は、その一部が第１の収容部４ａ，４ｂに収容されており、軸方向には第１の隔壁４ｃ，４ｄにガイドされて移動可能である。
【００２４】
同様に、ケーシング内には、保持部材小径部１４ｃの径方向外方であって、保持部材大径部１４ａと蓋体部６との間に、リング形状の第２カム部材２２が配置されている。該第２カム部材２２は、蓋体部６に形成された上記第２の隔壁に適合する切欠部２２ｃ，２２ｄを有する。かくして、第２カム部材２２は、その一部が上記第２の収容部に収容されており、軸方向には上記隔壁にガイドされて移動可能である。
【００２５】
カム部材２０のＸ側の端面には第１カム端面２０Ｘが形成されており、カム部材２２のＹ側の端面には第２カム端面２２Ｘが形成されている。そして、第１カム端面２０Ｘは、周方向角度位置（ここで、角度位置は、図１において駆動回転軸１２の回転中心１から垂直上方へと向かう向きを０度とし、駆動回転軸１２の回転方向に増加するものとする）が０度から１８０度に至るまで軸方向に関し徐々に前進し、周方向角度位置が１８０度から３６０度に至るまで軸方向に関し徐々に後退する形状をなしている。第２カム端面２２Ｘは、第１カム端面２０Ｘとは逆に、周方向角度位置が０度から１８０度に至るまで軸方向に関し徐々に後退し、周方向角度位置が１８０度から３６０度に至るまで軸方向に関し徐々に前進する形状をなしている。そして、第１カム端面２０Ｘと第２カム端面２２Ｘとの対応する周方向角度位置における間隔Ｌ１は全周にわたって等しい。
【００２６】
カム部材２０のＹ側の端面と蓋体部４との間には第１の収容部４ａ，４ｂ内にそれぞれ配置された２つの半月状板バネ１０７が配置されており、該板バネ１０７はカム部材２０に対してＸ方向の付勢力を与えることができる。同様に、カム部材２２のＸ側の端面と蓋体部６との間には上記第２の収容部内にそれぞれ配置された２つの半月状板バネ１０８が配置されており、該板バネ１０８はカム部材２２に対してＹ方向の付勢力を与えることができる。通常の状態においては、カム端面２０Ｘ，２２Ｘはベーン１８の軸方向に関する両端縁に当接せしめられており、前記間隔Ｌ１はベーン１８の軸方向の長さＬ２と等しいか又はＬ２より極くわずかに大きい。
【００２７】
カム部材２０には、流体の流通のための２つの第１の流体流通路２０ａ，２０ｂが形成されている。一方の第１の流体流通路２０ａは、ケーシング蓋体部４の収容部４ａに対応して位置しており、一方端がカム端面２０Ｘにて０度より大きい角度位置であって比較的小さい角度位置範囲内にて開口しており、他方端が上記流体吸入口４０ａに対応して位置する開口２１ａおよび上記流体吸入口４０ａ’に対応して位置する開口とされている。他方の第１の流体流通路２０ｂは、ケーシング蓋体部４の収容部４ｂに対応して位置しており、一方端がカム端面２０Ｘにて１８０度より大きい角度位置から３６０度より小さい角度位置までの比較的大きい角度位置範囲内にて開口しており、他方端が上記流体吐出口４０ｂに対応して位置する開口２１ｂおよび上記流体吐出口４０ｂ’に対応して位置する開口とされている。
【００２８】
同様に、カム部材２２には、上記第１の流体流通路２０ａ，２０ｂと同様な流体の流通のための２つの第２の流体流通路が形成されている。一方の第２の流体流通路は、ケーシング蓋体部６の一方の上記第２の収容部に対応して位置しており、一方端がカム端面２２Ｘにて１８０度より大きい角度位置であって比較的小さい角度位置範囲内にて開口しており、他方端が上記流体吸入口６０ａに対応して位置する開口２３ａおよび上記流体吸入口６０ａ’に対応して位置する開口とされている。他方の第２の流体流通路２２ｂは、ケーシング蓋体部６の他方の上記第２の収容部に対応して位置しており、一方端がカム端面２２Ｘにて０度より大きい角度位置から１８０度より小さい角度位置までの比較的大きい角度位置範囲内にて開口しており、他方端が上記流体吐出口６０ｂに対応して位置する開口２３ｂおよび上記流体吐出口６０ｂ’に対応して位置する開口とされている。
【００２９】
ケーシング内側部材２４の内周面には、各ベーン１８に対応して、軸方向のスライド係合溝２６が形成されている。該スライド係合溝２６には、ベーン１８の径方向に関する外方の端縁がスライド移動可能なように係合している。ベーン１８の径方向の高さＨはベーン保持部材１４のスライド溝１６の底部とケーシング内側部材２４のスライド係合溝２６の底部との間の距離と等しいか又はわずかに小さい。
【００３０】
ベーン保持部材大径部１４ａの外周面はケーシング内側部材２４の内周面に接している。従って、ベーン保持部材大径部１４ａのＹ方向端面とベーン保持部材小径部１４ｂの外周面と第１カム部材カム端面２０Ｘとケーシング内側部材２４の内周面とにより第１の環状空洞が形成されている。尚、本発明においていう環状空洞とは、環形状の一部がくびれていてもよい。即ち、第１の環状空洞に関していえば、或る周方向角度位置においてベーン保持部材大径部１４ａのＹ方向端面と第１カム部材カム端面２０Ｘとが接触していてもよい。この様な第１の環状空洞をベーン１８により区画して複数の第１の隔室が形成されている。
【００３１】
これら第１の隔室、第１の環状空洞、第１の小径部１４ｂ、第１のカム部材２０、第１の流体吸入口４０ａ，４０ａ’および第１の流体吐出口４０ｂ，４０ｂ’を含んで第１コンプレッサ部が形成される。
【００３２】
同様にして、ベーン保持部材大径部１４ａのＸ方向端面とベーン保持部材小径部１４ｃの外周面と第２カム部材カム端面２２Ｘとケーシング内側部材２４の内周面とにより第２の環状空洞が形成されており、該第２の環状空洞をベーン１８により区画して複数の第２の隔室が形成されている。
【００３３】
これら第２の隔室、第２の環状空洞、第２の小径部１４ｃ、第２のカム部材２２、第２の流体吸入口６０ａ，６０ａ’および第２の流体吐出口６０ｂ，６０ｂ’を含んで第２コンプレッサ部が形成される。
【００３４】
駆動回転軸１２の回転にともない、第１コンプレッサ部において、隔室が流体吸入口４０ａ，４０ａ’と連通せしめられ、該流体吸入口および流体流通路２０ａを経て隔室内に流体が吸入され、やがて隔室が流体吸入口４０ａ，４０ａ’との連通を断たれて密閉され、その後、容積減少過程の隔室内で前記流体が圧縮され、しかる後に、該隔室が流体吐出口４０ｂ，４０ｂ’と連通せしめられ、該流体吐出口４０ｂ，４０ｂ’を経て隔室から流体が吐出される。即ち、第１カム端面２０Ｘは、駆動回転軸１２の１回転につき各隔室の容積の増加及び減少（及びこれに伴う流体の吐出及び吸入）のサイクルが１回行われる。
【００３５】
第２コンプレッサ部においても、第１コンプレッサ部と同一の動作（但し、位相が１８０度ずれる）がなされる。
【００３６】
本実施形態では、隔室容積の変化はカム部材２０，２２に形成されたカム端面２０Ｘ，２２Ｘにより実現されるので、軸方向寸法を十分とることにより、径方向寸法を小さく維持したままで、容易に大きな容量を得ることができる。
【００３７】
また、使用に伴いカム端面２０Ｘ，２２Ｘやベーン１８の軸方向端縁が摺動摩耗した場合（即ち、Ｌ２が減少した場合）にも、付勢手段たる板バネ１０７，１０８によりカム部材２０，２２が軸方向に付勢されるので、カム端面２０Ｘ，２２Ｘとベーン１８の軸方向端縁との当接状態は良好に維持され、良好なコンプレッサ動作を続けることができる。
【００３８】
更に、ベーン１８とケーシング内側部材２４とは軸方向に関してのみ相対的にスライド移動するので、ベーン１８の径方向外方端縁の摺動摩耗は少ない。尚、ケーシング内側部材２４がケーシング胴体部２と周方向に関して相対的に回転するのであるが、この相対移動はケーシング胴体部２によりケーシング内側部材２４を比較的大きい面積で保持した状態でなされるので、この相対移動部分の損耗は少ない。
【００３９】
図５および図６に、本実施形態のベーンコンプレッサの動作モードの具体例を示す。図４に示されているように、各流体吸入口および各流体吐出口は、必要に応じて閉塞することができるように、ねじ止め栓７０の着脱が可能なように構成されている。
【００４０】
図５の動作モードは、第１コンプレッサ部と第２コンプレッサ部とを並列に接続することで、１段圧縮を実行するものである。この場合には、各流体吸入口および各流体吐出口は、次のように閉塞されるか又は接続パイプＰ１，Ｐ２に接続される。
【００４１】
第１コンプレッサ部：
流体吸入口４０ａは吸入側接続パイプＰ１の第１分岐路と接続；
流体吸入口４０ａ’はねじ止め栓７０で閉塞；
流体吐出口４０ｂは：ねじ止め栓７０で閉塞；
流体吐出口４０ｂ’は吐出側接続パイプＰ２の第１分岐路と接続。
【００４２】
第２コンプレッサ部：
流体吸入口６０ａは吸入側接続パイプＰ１の第２分岐路と接続；
流体吸入口６０ａ’はねじ止め栓７０で閉塞；
流体吐出口６０ｂは：ねじ止め栓７０で閉塞；
流体吐出口６０ｂ’は吐出側接続パイプＰ２の第２分岐路と接続。
【００４３】
図６の動作モードは、第１コンプレッサ部と第２コンプレッサ部とを直列に接続することで、２段圧縮を実行するものである。この場合には、各流体吸入口および各流体吐出口は、次のように閉塞されるか又は接続パイプＰ３に接続される。
【００４４】
第１コンプレッサ部：
流体吸入口４０ａは吸入ポート；
流体吸入口４０ａ’はねじ止め栓７０で閉塞；
流体吐出口４０ｂは：ねじ止め栓７０で閉塞；
流体吐出口４０ｂ’は接続パイプＰ３の一方端と接続。
【００４５】
第２コンプレッサ部：
流体吸入口６０ａはねじ止め栓７０で閉塞；
流体吸入口６０ａ’は接続パイプＰ３の他方端と接続；
流体吐出口６０ｂは：ねじ止め栓７０で閉塞；
流体吐出口６０ｂ’は吐出ポート。
【００４６】
以上の実施形態はベーンコンプレッサに関するものであるが、本発明によれば、上記ベーンコンプレッサと類似の機構をもつベーン空気圧モータ（空気圧エンジン）が提供される。すなわち、上記実施形態における流体吐出口４０ｂ，４０ｂ’，６０ｂ，６０ｂ’を流体供給口とし、上記実施形態における流体吸入口４０ａ，４０ａ’，６０ａ，６０ａ’を流体排出口とし、上記実施形態における駆動回転軸１２を出力回転軸とし、流体供給口から圧縮流体（高圧流体：例えば高圧水蒸気）を供給することで、出力回転軸を上記実施形態における駆動回転軸１２と逆向きに回転させることができる。尚、予め不図示の適宜の手段により出力回転軸に初期回転を与えるようにすることができる。
【００４７】
このようなベーン空気圧モータでは、図１〜図４におけると同一の符号をもって説明すると、ケーシング胴体部２およびケーシング蓋体部４，６からなるケーシング外側部材およびケーシング内側部材２４を含んでなるケーシング内に出力回転軸１２が挿入されている。ケーシング内においてベーン保持部材１４が出力回転軸１２に取付けられている。ベーン保持部材１２には出力回転軸１２の方向に沿って往復移動可能な様にベーン１８を受け入れるスライド溝１６が複数形成されている。ケーシング内において対をなす第１および第２のカム部材２０，２２が出力回転軸１２の方向に関し隔てられて配置されている。第１および第２のカム部材２０，２２は、それぞれ出力回転軸１２の周方向に沿って形成され且つ互いに対向する向きに形成された対をなす第１および第２のカム端面２０Ｘ，２２Ｘを有している。ベーン１８の出力回転軸方向に関する両端縁はそれぞれ第１および第２のカム端面２０Ｘ，２２Ｘと当接せしめられている。
【００４８】
ベーン保持部材１２の出力回転軸方向に関し一方の側に第１のカム部材２０が配置されており他方の側に第２のカム部材２２が配置されており、これら２つのカム部材の第１および第２のカム端面２０Ｘ，２２Ｘの出力回転軸周方向の対応位置の間の距離が全周にわたって一定である。ベーン保持部材１２は、出力回転軸方向に関し中央に形成された大径部１４ａとその第１のカム部材の側に形成された第１の小径部１４ｂと第２のカム部材の側に形成された第２の小径部１４ｃとを有している。大径部１４ａと第１の小径部１４ｂと第１のカム端面２０Ｘとケーシングとにより第１の環状空洞が形成されており、該第１の環状空洞をベーン１８により区画して複数の第１の隔室が形成されている。大径部１４ａと第２の小径部１４ｃと第２のカム端面２２Ｘとケーシングとにより第２の環状空洞が形成されており、該第２の環状空洞をベーン１８により区画して複数の第２の隔室が形成されている。
【００４９】
ケーシングは、外側部材と該外側部材に対して出力回転軸１２と同軸に回転可能なように支持された筒状の内側部材２４とからなる。ケーシング内側部材２４の内周面にはベーン１８のそれぞれの外方端縁に出力回転軸１２の方向にスライド移動可能なように係合する軸方向のスライド係合溝２６が形成されている。ケーシング外側部材を構成するケーシング蓋体部４には、第１のカム部材２０に形成された２つの第１の圧縮流体流通路２０ａ，２０ｂを介して第１の環状空洞と連通せる第１の流体供給口４０ｂ，４０ｂ’と第１の流体排出口４０ａ，４０ａ’とが設けられている。また、ケーシング外側部材を構成するケーシング蓋体部６には、第２のカム部材２２に形成された２つの第２の圧縮流体流通路を介して第２の環状空洞と連通せる第２の流体供給口６０ｂ，６０ｂ’と第２の流体排出口６０ａ，６０ａ’とが設けられている。
【００５０】
動作に際しては、第１および第２の隔室がそれぞれ第１の流体供給口４０ｂ，４０ｂ’および第２の流体供給口６０ｂ，６０ｂ’と連通せしめられ、これらの流体供給口を経て第１および第２の隔室内に圧縮流体が供給される。隔室が第１および第２の流体供給口との連通を断たれて密閉され、第１および第２の隔室内で圧縮流体が膨張し、出力回転軸１２が回転せしめられる。ここで、隔室を形成する２つのベーン１８が当該隔室内に密閉された圧縮流体から受ける圧力は、これらベーンの隔室への露出面積が異なることで、周方向に関して不均等であり、これに基づきベーン１８ひいてはこれを保持するベーン保持部材１２に対して周方向の駆動回転力を発生する。そして、隔室が第１の流体排出口４０ａ，４０ａ’および第２の流体排出口６０ａ，６０ａ’と連通せしめられ、これらの流体排出口を経て第１および第２の隔室から流体が排出される。
【００５１】
第１および第２のカム部材２０，２２は出力回転軸１２の方向に移動可能なように保持され、且つ、それぞれ付勢手段たる板バネ１０７，１０８によりベーン１８の方へと付勢されている。
【００５２】
第１の環状空洞、第１の隔室、第１の小径部１４ｂ、第１のカム部材２０、第１の流体供給口４０ｂ，４０ｂ’および第１の流体排出口４０ａ，４０ａ’を含んで第１のモータ部が形成される。第２の環状空洞、第２の隔室、第２の小径部１４ｃ、第２のカム部材２２、第２の流体供給口６０ｂ，６０ｂ’および第２の流体排出口６０ａ，６０ａ’を含んで第２のモータ部が形成される。上記実施形態と同様な接続パイプＰ１，Ｐ２をそれぞれ排出側接続パイプＰ１および供給側接続パイプＰ２として用いて、第１のモータ部と第２のモータ部とを並列に接続することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明によるベーンコンプレッサの一実施形態を示す模式的分解斜視図である。
【図２】図１のベーンコンプレッサの組立て状態を示す模式的断面図である。
【図３】図１のベーンコンプレッサの組立て状態を示す模式的断面図である。
【図４】図１のベーンコンプレッサの組立て状態を示す模式的斜視図である。
【図５】図１のベーンコンプレッサの動作モードの説明図である。
【図６】図１のベーンコンプレッサの動作モードの説明図である。
【符号の説明】
【００５４】
２  ケーシング胴体部
４，６  ケーシング蓋体部
４ａ，４ｂ  収容部
４ｃ，４ｄ  隔壁
４０ａ，４０ａ’，６０ａ，６０ａ’  流体吸入口
４０ｂ，４０ｂ’，６０ｂ，６０ｂ’  流体吐出口
７０  ねじ止め栓
１２  駆動回転軸
１４  ベーン保持部材
１４ａ  大径部
１４ｂ，１４ｃ  小径部
１６  スライド溝
１８  ベーン
２０  第１カム部材
２０Ｘ  第１カム端面
２０ａ，２０ｂ  流体流通路
２０ｃ  切欠部
２１ａ，２１ｂ  開口
２２  第２カム部材
２２Ｘ  第２カム端面
２２ｂ  流体流通路
２２ｃ，２２ｄ  切欠部
２３ａ，２３ｂ  開口
２４  ケーシング内側部材
２６  スライド係合溝
２８，３０  ベアリング
１０１，１０２  ラジアルベアリング
１０３，１０４  スラストベアリング
１０５，１０６  軸方向位置決め部材
１０７，１０８  板バネ
Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３  接続パイプ
【図１】
2008202532.tif 000003
【図２】
2008202532.tif 000004
【図３】
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【図４】
2008202532.tif 000006
【図５】
2008202532.tif 000007
【図６】
2008202532.tif 000008