JP2005036745A - 回転式圧縮機 - Google Patents

Abstract

【課題】 一つの滑り板のみにより流体を圧縮し、遠心力が比較的に小さくて摩擦による熱が少なく、ローターの回転速度が高まられ、使用寿命も長い回転式圧縮機を提供する。
【解決手段】 回転式圧縮機において、シリンダーは、内周面がローターの回転軸心を通過する各直径の長さが等しいように構成された中空筒体であり、前記ローターは、略円柱体で、前記シリンダー内の吐出口寄りの偏心位置に回転自在に配置され、且つ、内部に径方向に沿って前記回転軸心を横断し両方に開口した滑り槽が形成してあり、また、前記滑り槽内には、滑り板が摺動自在に設けられ、この滑り板が、また、前記ローターの回転に伴って回転すると、前記滑り槽内に摺動して前記吸込口からの流体を前記吐出口へ推進しながら、前記ローターと前記シリンダーとの間の空間変化により圧縮して前記吐出口から吐出するように配置されている。
【選択図】 図２

Description

本発明は、回転式圧縮機に関し、特にシリンダー内に偏心設置したローターの回転により流体を前記シリンダーの吸込口から前記シリンダー内に吸込んで圧縮してから、吐出口を経由して吐出する回転式圧縮機に関する。

従来の回転式圧縮機１は、図１に示すように、中空円筒体のシリンダー１１と、前記シリンダー１１内に偏心設置されている円柱体のローター１２と、所定角度置きに前記ローター１２の外周に軸方向に沿って開設された複数の滑り槽１２１内に内外方向に摺動自在に挿設されている複数の滑り板１３とからなる。前記ローター１２が前記シリンダー１１内に回転すると、遠心力により前記複数の滑り板１３が前記滑り槽１２１内から突出してその先端で前記シリンダー１１の内周面１１１と緊密に当接し、前記ローター１２と前記シリンダー１１との間の空間を複数のサイズが異なる区域１４に区分しながら移動する。それと共に、空気や液体などの流体は、前記シリンダー１１の吸込口１１２から吸込まれ、前記滑り板１３により前記区分毎に前記シリンダー１１の吐出口１１３へ推進されながら、前記ローター１２と前記シリンダー１１との間の次第に縮小した空間変化により圧縮されて前記吐出口１１３から吐出する。

このような回転式圧縮機１は、流体を吸込んで圧縮する機能を有するが、前記ローター１２の回転中に前記複数の滑り板１３の先端がすべて前記シリンダー１１の内周面１１１と緊密に当接しながら移動しているので、摩擦により大量の熱を生じる。その結果、滑り板１３が損じられ易いのみならず、圧縮機全体の使用寿命も短い。また、遠心力が非常に大であるので、ローター１２の回転速度が制限されるという問題がある。その上、構造も複雑であって、製作も保守もコストが高い。

上記に鑑み、本発明は、前記問題を解消することができる回転式圧縮機を提供することを課題とする。

上記目的を達成するために、発明者は、シリンダー内に偏心設置したローターの回転により流体を前記シリンダーの吸込口から前記シリンダー内に吸込んで圧縮してから、吐出口を経由して吐出する回転式圧縮機において、前記シリンダーは、内周面が前記ローターの回転軸心を通過する各直径の長さが等しいように構成された中空筒体であり、前記ローターは、略円柱体で、その回転軸心から前記内周面までの距離が前記吐出口から前記ローターの回転方向に沿って次第に増えてから減じて再び該吐出口までに戻るように、前記シリンダー内の前記吐出口寄りの偏心位置に回転自在に配置され、且つ、内部に径方向に沿って前記回転軸心を横断し両方に開口した滑り槽が形成してあり、また、前記滑り槽内には、その両端縁が該滑り槽の両方開口を経由してそれぞれ前記シリンダーの内周面と当接している長さの前記内周面の前記直径と略同じ滑り板が摺動自在に設けられ、この滑り板が、また、前記ローターの回転に伴って回転すると、前記滑り槽内に摺動して前記吸込口からの流体を前記吐出口へ推進しながら、前記ローターと前記シリンダーとの間の空間変化により圧縮して前記吐出口から吐出するように配置されていることを特徴とする回転式圧縮機を提供する。

この構成による回転式圧縮機は、一つの滑り板のみにより流体を圧縮する機能を達するので、コストが大幅に低減されることができる。また、前記ローターの回転中に、遠心力の分布によって前記滑り板を一方に偏らせ、その両端縁を順番に一端縁（突出長さがより大である一端縁）のみで前記シリンダーの内周面と緊密に当接させ、他の一端縁を前記シリンダーの内周面と柔軟接触させるため、摩擦による熱が従来より遥かに少ないので、羽根を損じ難く、その結果、圧縮機全体の使用寿命が長い。その外、使用されている滑り板が一つのみあり、且つ一体に成形してなるため、遠心力が従来より遥かに小であるので、前記ローターの回転速度を大幅に高めることができる。また、構造も簡単であって、製作も保守もコストが安い。

本発明の回転式圧縮機は、構造が簡素である上、遠心力が従来より小さくて摩擦による熱が従来より遥かに少ないので、羽根を損じ難く、ローターの回転速度が高まられ、その結果、圧縮機の圧縮効率も向上させ、圧縮機全体の使用寿命も長くなる。

以下、本発明の回転式圧縮機の好ましい実施形態を詳しく説明する。この回転式圧縮機は、図２〜４に示すように、内周面が非円形である中空筒体のシリンダー２と、前記シリンダー２内に偏心設置されている円柱体のローター３と、その両端縁それぞれが前記ローター３内から突出して前記シリンダー２の内周面と当接しているように前記ローター３の回転軸心を横断して前記ローター３内に挿設されている滑り板４と、モーター（図示していず）の回転力を伝えて前記ローター３を駆動するプーリー５とからなっている。

もっと詳しく説明すると、前記中空筒体のシリンダー２は、図示のように、内外周面２４，２５を有する上下開口した筒本体２２と、該筒本体２２の上下開口を密閉する上下蓋体２３，２１とからなっている。前記筒本体２２には、空気や冷媒などの液体などの流体を吸込むための吸込口２６と、前記吸込口２６と所定距離を開けていて、前記流体を吐出すための吐出口２７とが、前記内外周面２４，２５を貫通するように穿設されている。また、前記筒本体２２の内周面２４は、前記ローター３の回転軸心を通過する各直径の長さが等しいように構成されている。前記滑り板４の長さは、前記内周面２４の直径と略同じである。

そして、前記ローター３は、前記滑り板４を左右から挟んでいる第１及び第２の半円形のブロック３３，３３と、前記滑り板４を上下から制限するように前記第１及び第２のブロック３３，３３と互いにねじ合っている第１及び第２の回転ヘッド３２，３２とからなっている。組み合わせた後の前記第１及び第２のブロック３３，３３と前記第１及び第２の回転ヘッド３２との間に滑り槽３４が形成されている。前記滑り槽３４は、径方向に沿って前記回転軸心を横断し左右両方に前記ローター３の外周面に開口している。また、前記滑り板４は、その両端縁が随時に該滑り槽３４の左右両方開口を経由して突出し、それぞれ前記シリンダー２の内周面２４と当接するように、前記滑り槽３４内に左右摺動自在に設けられている。

前記滑り板４と互いに組合せられた前記ローター３は、図４に示すように、その回転軸心から前記内周面２４までの距離が前記吐出口２７から前記ローター３の回転方向（本実施形態において反時計方向を例とし）に沿って次第に増えてから減じて再び該吐出口２７までに戻るように、前記シリンダー２内の前記吐出口２７寄りの偏心位置に回転自在に配置されている。本実施形態では、前記ローター３の外周面が、前記吐出口２７のローター回転方向の下流側直後にあるシリンダー２の内周面２４とほぼ内接し、且つ、前記吐出口２７のローター回転方向の上流直前にある前記ローター３の回転軸心から前記シリンダー２の内周面２４までの直線距離が前記回転方向に沿って急激に減じるように構成されている。また、本実施形態では、前記内周面２４の前記吐出口２７にある面が前記ローター３の回転軸心へやや突出している。

そして、前記滑り板４は、図２に示すように、一対の互いに平行して前記滑り板４の長さの方向に延伸している長孔４１１を有する中間部４１と、前記中間部２４から更に左右両方へ延伸して前記両端縁をなした第１及び第２の羽根部４２，４３とからなった。前記第１及び第２の回転ヘッド３２，３２は、それぞれ、円形のブロック３２１と、前記円形のブロック３２１の円心から前記シリンダー２の上下蓋体２３，２１外に突出している芯部３２２とからなっている。また、前記上下２の円形のブロック３２１，３２１には、それぞれ、一対のスリット３２１１，３２１１が開けてある。該一対のスリット３２１１，３２１１は、同一の直径上の左右両側にあり、且つ、それらで摺動中の前記滑り板４の前記第１及び第２の羽根部４２，４３の少なくとも一つを含んで前記滑り板４の摺動を案内することができるように形成されている。

また、図２に示すように、前記上下２の芯部３２２，３２２と前記上下蓋体２３，２１との間は、それぞれ、ベアリング２３１，２１１が設けられている。上位置にある前記第１の回転ヘッド３２の芯部３２２は、図３に示すように、前記プーリー５の回転に連動されて回転できるように前記プーリー５と結合している。それにより、前記プーリー５がモーターなどの駆動装置（図示ぜず）に駆動されて回転すると、前記ローター３と前記ローター３内に挟まれた滑り板４とを駆動してそれらを前記シリンダー２内に回転させることができる。

それにより、図４〜図７に示すように、前記ローター３が前記プーリー５の回転に駆動されて回転すると、前記滑り板４が前記ローター３の回転に伴って回転しながら、前記シリンダー２の非円形の内周面２４に押されることにより前記滑り槽３４内に左右摺動し、前記吸込口２６から吸み込まれた流体を前記吐出口２７へ推進し、前記ローター３と前記シリンダー２との間の次第に縮小した空間変化により流体を圧縮して前記吐出口２７から吐出することができる。また、前記ローター３の回転中に、遠心力の分布によって前記滑り板４を一方に偏らせ、その両端縁を順番に一端縁（突出長さがより大である一端縁）のみで前記シリンダー２の内周面２４と緊密に当接させ、他端縁を前記シリンダー２の内周面２４と柔軟接触させるため、摩擦による熱が従来より遥かに少ないので、羽根を損じ難く、その結果、圧縮機全体の使用寿命が長い。その外、使用されている滑り板４が一つしかなく、且つ一体成形してなるため、遠心力が大幅に低減されるので、前記ローター３の回転速度を高めることができる。

なお、圧縮される時の流体の背圧を相殺して前記滑り板４の前後両方の圧力をバランスさせるために、前記ローター３に、図２及び図６に示すように、前記滑り板４の中間部４１の上下一対の長孔４１１，４１１に配合し、上下二対の通路３５，３５が形成してある。詳しく説明すると、前記各対の通路３５は、図６に示すように、前記ローター３の前記滑り板４の両端縁それぞれのローター回転方向の下流側の外周面から前記滑り板４の長さ方向と略平行に延伸し、そして、略９０度曲がって前記滑り槽３４における前記滑り板４の前記長孔４１１を経由してローター回転方向の上流側に入り、反転して前記滑り板４の長さ方向と略平行に延伸し、前記滑り槽３４の羽根部４２，４３があるところに開口している。もっと詳細に説明すると、本実施形態において、前記各通路３５は、前記第１及び第２のブロック３３，３３それぞれに形成されたチャンネル３３３，３３４と、前記滑り槽３４内の滑り板４における長孔４１１を通過してこれらのチャンネル３３３，３３４を連通してなるニップル３３５とからなっている。

そして、流体の背圧と対抗する力を増大させるために、前記ローター３の前記各通路３５が前記滑り槽３４に開口したところ、すなわち、チャンネル３３３の羽根部４２，４３への開口に、図２に示すように、上下２のチャンネル３３３の開口を通過している直立した凹溝３３２が形成してある。それにより、図６に示すように、前記ローター３が前記シリンダー２内に回転すると、前記圧縮されている流体の一部が前記一対の通路中の一つを経由して前記凹溝３３２内に進入し、前記回転方向へ前記滑り板４の羽根部に圧力を与えて前記圧縮されている流体の背圧を相殺して前記滑り板４の前後両方の圧力をバランスさせることができる。

以上説明した実施の形態は、あくまでも本発明の技術的内容を明らかにする意図のものにおいてなされたものであり、本発明はそうした具体例に限定して狭義に解釈されるものではなく、本発明の精神とクレームに述べられた範囲で、いろいろと変更して実施できるものである。

従来の回転式圧縮機の作動説明図である。 本発明の回転式圧縮機の好ましい実施形態の分解斜視図である。 前記実施形態の断面図である。 前記実施形態におけるローターが回転する時、流体を圧縮する動作説明図であって、上蓋部が取り外された時の上面図である。 前記実施形態におけるローターが回転する時、流体を圧縮する動作説明図であって、上蓋部が取り外された時の他の状態を示す上面図である。 前記実施形態におけるローターが回転する時、流体を圧縮する動作説明図であって、ローター内に形成された通路を説明するための横断面図である。 前記実施形態におけるローターが回転する時、流体を圧縮する動作説明図であって、上蓋部が取り外された時のさらに他の状態を示す上面図である。

符号の説明

２ シリンダー
２３，２１ 上下蓋体
２３１，２１１ ベアリング
２２ 筒本体
２４，２５ 内外周面
２６ 吸込口
２７ 吐出口
３ ローター
３２ 回転ヘッド
３２１ ブロック
３２１１ スリット
３２２ 芯部
３３ ブロック
３３２ 凹溝
３３３，３３４ チャンネル
３３５ ニップル
３４ 滑り槽
３５ 通路
４ 滑り板
４１ 中間部
４１１ 長孔
４２，４３ 羽根部
５ プーリー

Claims (7)

1. シリンダー内に偏心設置したローターの回転により流体を前記シリンダーの吸込口から前記シリンダー内に吸込んで圧縮してから、吐出口を経由して吐出する回転式圧縮機において、
   前記シリンダーは、内周面が前記ローターの回転軸心を通過する各直径の長さが等しいように構成された中空筒体であり、
   前記ローターは、略円柱体で、その回転軸心から前記シリンダー内周面までの距離が前記吐出口から前記ローターの回転方向に沿って次第に増えてから減じて再び該吐出口までに戻るように、前記シリンダー内の前記吐出口寄りの偏心位置に回転自在に配置され、且つ、内部に径方向に沿って前記回転軸心を横断し両方に開口した滑り槽が形成してあり、
   また、前記滑り槽内には、その両端縁が該滑り槽の両方開口を経由してそれぞれ前記シリンダーの内周面と当接している長さの前記内周面の前記直径と略同じ滑り板が摺動自在に設けられ、
   この滑り板が、また、前記ローターの回転に伴って回転すると、前記滑り槽内に摺動して前記吸込口からの流体を前記吐出口へ推進しながら、前記ローターと前記シリンダーとの間の空間変化により圧縮して前記吐出口から吐出するように配置されていることを特徴とする回転式圧縮機。
2. 前記ローターの外周面が、前記吐出口のローター回転方向の下流側直後にあるシリンダーの内周面とほぼ内接し、
   前記吐出口のローター回転方向の上流直前にある前記回転軸心から前記内周面までの直線距離が前記回転方向に沿って急激に減じるように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の回転式圧縮機。
3. 前記滑り板は、その前記長さの方向に延伸した長孔を有する中間部と、前記中間部から更に両方へ延伸して前記両端縁をなした第１及び第２の羽根部とからなり、
   前記ローターに、前記両端縁それぞれのローター回転方向の下流側の外周面から前記滑り槽における前記滑り板の前記長孔を経由してローター回転方向の上流側に入り、前記滑り槽の羽根部があるところに開口した一対の通路が更に形成してあり、
   前記ローターが前記シリンダー内に回転すると、前記圧縮されている流体の一部が前記一対の通路中の一つを経由して前記ローター内に進入し、前記回転方向へ前記滑り板に圧力を与えて前記圧縮されている流体の背圧を相殺して前記滑り板の前後両方の圧力をバランスさせることを特徴とする請求項１に記載の回転式圧縮機。
4. 前記ローターは、前記滑り板を左右から挟んでいる第１及び第２の半円形のブロックと、前記滑り板を上下から制限するように前記第１及び第２のブロックと互いに固定し合っている第１及び第２の回転ヘッドとからなり、
   前記滑り槽は前記第１及び第２のブロックと前記第１及び第２の回転ヘッドとを組み合わせた後にそれらの間に形成されており、また、前記各通路は、前記第１及び第２のブロックそれぞれに形成されたチャンネルと、前記滑り槽内の滑り板における長孔を通過してこれらのチャンネルを連通してなるニップルとからなることを特徴とする請求項３に記載の回転式圧縮機。
5. 前記ローターの前記各通路が前記滑り槽に開口したところに、それぞれ凹溝が形成してあることを特徴とする請求項４に記載の回転式圧縮機。
6. 前記第１及び第２の回転ヘッドには、それぞれ、同一の直径上の左右両側にあり、且つ、それらで摺動中の前記滑り板の前記第１及び第２の羽根部の少なくとも一つを含んで前記滑り板の摺動を案内することができるように形成された一対のスリットが開けてあることを特徴とする請求項５に記載の回転式圧縮機。
7. 前記滑り板の中間部には、前記長孔が互いに平行している一対あり、前記ローターには、前記各長孔に配合して前記一対の通路が形成されていて合わせて二対の通路があることを特徴とする請求項３〜６のいずれかの一項に記載の回転式圧縮機。
   

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