JP4692861B2 - 揺動シール型ロータリ・コンプレッサ - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、揺動シール型ロータリ・コンプレッサに関し、更に詳しくは小型で揺動ブレードの先端をアウター・ロータの外周面で摺動させず、該アウター・ロータの外周面を追従させながら所要角度で往復点移動させてシリンダの密閉を保持し、圧縮ガスの漏洩を防止し、高圧、高速、低騒音、低振動回転を可能とする揺動シール型ロータリ・コンプレッサに関する。
【０００２】
【従来の技術】
図１１に於いて、スライド・ベーン型オイルフリー・コンプレッサ１が既に提案されているが、ロータ６にカーボン・ベーン４の先端が接触し、圧力Ｐを受けながら該カーボン・ベーン４が溝２内を長手方向に直線運動するが、揺動摩擦が激しいので高圧が得られず、軸受が使用出来ない。
【０００３】
図１２の公知のロータリ・ベーン型オイルフリー・コンプレッサ１に於いては、ロータ６の周囲の溝２内にカーボン・ベーン４の先端が部分的に摺動自在に嵌合された構造であるから、圧力が高くなると摩擦による負荷が増大し、且つ、該カーボン・ベーン４が極端に磨耗する。
【０００４】
図１３に於いて、ロタスコと同様にカーボン・ベーン４をコンロッド８により往復動させるが、ロータ６が真円でないため加工が特に困難であり、製作効率が低かった。更に、該カーボン・ベーン４の往復直線運動であるので、高速化すると振動が問題となる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従って、該カーボン・ベーン４が溝２内で圧力を受け、摺動ながら直線運動するので、圧力が高くなると摩擦による負荷が増大して騒音が大きくなり、該カーボン・ベーン４が極端に摩耗するという欠陥を有し、該カーボン・ベーン４の摩耗が激しくなるから、頻繁にその交換を必要とし、しかも吐出側に該カーボン・ベーン４の粉末が混入するので、ロータ６の焼損を起こし易くなる等の様々な欠陥が避けられなかった。
【０００６】
又、図１１〜１３に示す様に、シリンダ１内でカーボン・ベーン４をクランク・メカニズムでロータ（回転軸）６の中心に向って往復直線運動をして揺動しないが、そのかわり該ロータ（回転軸）６の断面は真円でないから、その製作が極めて困難であり、偏心した該ロータ６を回転自在に設け、吸込側と吐出側とを区切るばねで常に該ロータ６に押圧しており、オイル・フリーではないから、小型、低圧、小容量のものでしかなく、高速及び高圧のものは出来なかった。その結果、これらのロータリ・ベーン型及びスライド・ベーン型オイルフリー・コンプレッサは、吐出圧力を０．５ｋｇｆ／ｃｍ２以上には上げられない。
【０００７】
【課題を解決しようとする手段】
この発明は、長手方向所要箇所で直径方向所要箇所に吸入口と、内部に複数の仕切板により形成され、且つ、外周壁面に冷却部を有する複数の圧縮室と、該複数の圧縮室に連通し、長手方向所要箇所で直径方向に対し所要箇所に吐出口と、該各圧縮室に夫々連通して設けられた揺動部収納室とを形成したシリンダと、長手方向中心線から直径線上所要距離で偏心し、該圧縮室の該各圧縮室内に夫々導かれ、周囲に各真円ロータを偏心して一体に有し、該偏心真円ロータに夫々回転自在に嵌合されたアウター・ロータを該各圧縮室の内壁面と僅かな間隙を保持しながら回転し、且つ、一端に駆動部を有する駆動軸と、先端に該アウター・ロータの外周面と接触するカーボン・シールを有し、後端にバランス・ウエイトとを有し、該各揺動部収納室内に夫々位置する様に揺動自在に嵌合された逆Ｌ字形揺動片を一体に有し、該駆動軸と平行に設けられた揺動軸と、該駆動部の反対側の該駆動軸の他端と、該揺動軸の対応する他端とを連結し、カバーで被覆して成る揺動部とから成り、該圧縮室内で該駆動軸の回転により該各圧縮室内の該内側偏心ロータを自転させ、該アウター・ロータを公転させ、該揺動部収納室内で該逆Ｌ字形揺動片を揺動させ、該先端カーボン・シールを該アウター・ロータの外壁面で所要角度で往復点移動させ、高速・高圧・長寿命、且つ、清浄吐出空気を供給することを特徴とする揺動シール型ロータリ・コンプレッサである。
【０００８】
【発明の実施の態様】
この発明によれば、公知技術ではロータ又はシリンダの溝内をカーボン・ブレードが摺動する構成を改良し、ロータに連結したリンク装置によって揺動する揺動板に設けた溝内に装着したカーボン・ブレードが溝内を摺動させずに偏心ロータの外周に追従してシリンダの密閉を保持する事により、該アウター・ロータ面で所要角度で往復点移動させ、摺動させないので、摺動発熱が生ぜず、先端カーボン・シールが磨耗せず、圧力が該揺動軸の中心を向くのでその両端が負荷を受け、高圧でも揺動運動に影響を受けないのでシールが磨耗せず、高速、高圧駆動が可能となり、吐出室の密閉を保持しながら揺動するので吐出側にカーボン磨耗粉が混入しない長寿命の揺動シール型ロータリ・コンプレッサが得られる。
【０００９】
【実施例】
請求項１記載の揺動シール型ロータリ・コンプレッサを添付図面に示す実施例について説明する。図１〜１０に示す通り、所要厚み、直径及び長さとを有するシリンダ１０の長手方向で、揺動部収納室１４ａ、１４ｂ、１４ｃの直径方向に対し吸入口１０ａ、１０ｂ、１０ｃを形成し、第１圧縮室１２ａ、第２圧縮室１２ｂ、第３圧縮室１２ｃの直径方向に対し吐出口１０ｄ、１０ｅ、１０ｆを形成する。
【００１０】
該シリンダ１０の上部に設けられる上蓋２８で、該吸入口１０ａ、１０ｂ、１０ｃに対応する箇所に吸入口２８ａを形成し、該吐出口１０ｄ、１０ｅ、１０ｆに対応する箇所に吐出口２８ｂを形成した該上蓋２８を該シリンダ１０の上部に一体に設ける。
【００１１】
該駆動軸２０を設ける圧縮室１２ａ、１２ｂ、１２ｃの外周壁面に冷却部としてフィン１０ｇを設け、該フィン１０ｇに隣接してファン１０ｈを設ける。
【００１２】
該シリンダ１０の内壁面に所要間隔で夫々仕切板１８ａ、１８ｂの先端を部分的に嵌合して３個の第１圧縮室１２ａ、第２圧縮室１２ｂ、第３圧縮室１２ｃを形成する。該圧縮室１２ａ、１２ｂ、１２ｃは、第１から第３即ち吸入口側から吐出口側に向って順次容積が狭くなる様に構成する。
【００１３】
３個の該圧縮室１２ａ、１２ｂ、１２ｃに隣接して形成される揺動部収納室１４ａ、１４ｂ、１４ｃは、該仕切板１８ａ、１８ｂに仕切られる該圧縮室１２ａ、１２ｂ、１２ｃに対応するもので、該シリンダ１０の壁の長手方向で該揺動部収納室１４ａ、１４ｂ、１４ｃの天井１４ａ′、１４ｂ′、１４ｃ′に添って長手方向に切込１２ａ′、１２ｂ′、１２ｃ′を形成して該圧縮室１２ａ、１２ｂ、１２ｃと該揺動部収納室１４ａ、１４ｂ、１４ｃとを連通させる。
【００１４】
図４に於いて、３個の該圧縮室１２ａ、１２ｂ、１２ｃに配置される駆動軸２０の周囲に、夫々周囲に偏心真円ロータ１６ａ、１６ｂ、１６ｃを偏心して一体に有し、該偏心真円ロータ１６ａ、１６ｂ、１６ｃの周囲両端にベアリング１７ａ、１７ｂ、１７ｃを介してアウター・ロータ１７ｄ、１７ｅ、１７ｆを設け、該駆動軸２０の回転に応じてこれらアウター・ロータ１７ｄ、１７ｅ、１７ｆが該各圧縮室１２ａ、１２ｂ、１２ｃの内壁面と僅かな間隙を保持しながら回転する様にする。
【００１５】
図７、図８に於いて、３個の該偏心真円ロータ１６ａ、１６ｂ、１６ｃの面に夫々２個のバランス用透孔１６ａ′、１６ａ′、１６ｂ′、１６ｂ′、１６ｃ′、１６ｃ′を穿設する。
【００１６】
図５、６に於いて、該揺動部収納室１４ａ、１４ｂ、１４ｃ内に夫々配置される揺動軸２２は、該駆動軸２０と平行に設けられ、該揺動軸２２の周囲長手方向で該揺動部収納室１４ａ、１４ｂ、１４ｃに対応する箇所に逆Ｌ字形揺動片２４ａ、２４ｂ、２４ｃを一体に設け、これら逆Ｌ字形揺動片２４ａ、２４ｂ、２４ｃの各先端に形成した溝２４ａ′、２４ｂ′、２４ｃ′内に夫々スプリング２７を介してカーボン・シール２６を嵌合し、該カーボン・シール２６を該切込１２ａ′、１２ｂ′、１２ｃ′を貫通して該アウター・ロータ１７ｄ、１７ｅ、１７ｆの各面に点接触させる様にする。
【００１７】
図２、図５及び図９に於いて、該揺動軸２２に設けられた該逆Ｌ字形揺動片２４ａ、２４ｂ、２４ｃの下部にカウンター・ウエイト２４ａ′′、２４ｂ′′、２４ｃ′′を一体に設け、該逆Ｌ字形揺動片２４ａ、２４ｂ、２４ｃの長手方向と直角に空気吸入口２４ｄ、２４ｅ、２４ｆを形成する。 空気の流れは、２８a→１０c→１４c→２４f→ １２c→１０f→１３a→１０b→１４b→２４e→１２b→１０e→１３b→１０a→１４a→２４d→１０d→２８bとなる。
【００１８】
図５、該揺動部収納室１４ａ、１４ｂ、１４ｃの天井で、該揺動軸２２に向って溝１４ａ′、１４ｂ′、１４ｃ′を形成し、該各溝１４ａ′、１４ｂ′、１４ｃ′内に夫々スプリング２７′を介してカーボン・シール２７ａを嵌合する。 該逆Ｌ字形揺動片２４ａ、２４ｂ、２４ｃの揺動に応じて、該スプリング２７′が該カーボン・シール２７aを該逆Ｌ字形揺動片２４ａ、２４ｂ、２４ｃの方向へ押し付けて、該逆Ｌ字形揺動片２４ａ、２４ｂ、２４ｃをシール出来る様にする。
【００１９】
該揺動部収納室１４ａ、１４ｂ、１４ｃの天井に、夫々吸入口１０a、１０b、１０cを形成する。
【００２０】
図２、図３、図4に於いて、該シリンダ１０の該圧縮室１２ａから該圧縮室１２ｂへ、また該圧縮室１２ｂから該圧縮室１２ｃへ圧縮空気通路１３ａ、１３ｂを形成する。
【００２１】
該駆動軸２０と該揺動軸２２との各一端が貫通する貫通口３０ａ、３０ｂを穿設した一方の側板３０を、該シリンダ１０の一端に固着し、該側板３０の該貫通口３０ａ、３０ｂのベアリング収納部３０ａ′、３０ｂ′に夫々ベアリング３１a、３１bを遊嵌して該駆動軸２０と該揺動軸２２との各一端を貫通させ、該駆動軸２０の一端に固着したプーリ２１にベルトを懸架し、該ベルトを所要駆動モータ（共に図示せず）に連結して該駆動軸２０を回転する。
【００２２】
該駆動軸２０と該揺動軸２２との各他端が貫通する貫通口３２ａ、３２ｂを穿設した他方の側板３２を、該シリンダ１０の他端に固着し、該側板３２の該貫通口３２ａ、３２ｂのベアリング収納部３２ａ′、３２ｂ′内に夫々ベアリング３１a、３１bを遊嵌して該駆動軸２０と該揺動軸２２との各一端を貫通させる。
【００２３】
該揺動軸２２に揺動アーム４２を枢着し、該揺動アーム４２の端部にリンクプレート４４の一端を連結し、該リンクプレート４４の他端を偏心ピン２２aに枢着して揺動部４０とする。
【００２４】
該揺動部４０をカバー４６で覆って該側板３２に固着する。
【００２５】
従って、図６に示す通り、該駆動軸２０と該揺動軸２２の該揺動部４０との関係は、
ａ ・・・ 駆動軸偏心量；
ｂ ・・・ コンロッド芯間距離；
ｃ ・・・ 揺動軸中心 −シール先端中心距離；
ｄ ・・・ 揺動軸中心
− 駆動軸中心距離
となる。
【００２６】
該駆動軸２０に一体に設けられる該内側偏心ロータ２４の偏心量（a）は、図６に示す通り、該駆動軸２０の中心から偏心真円ロータ１６ａ、１６b、１６ｃの中心までの寸法である。
【００２７】
該駆動軸２０を回転させると、同時に該揺動部４０を介して該揺動軸２２も揺動し、該揺動軸２２と一体の該逆Ｌ字形揺動片２４ａ、２４ｂ、２４ｃが夫々の該揺動部収納室１４ａ、１４ｂ、１４ｃ内で揺動するから、該吸入口２８ａから該各揺動部収納室１４ａ、１４ｂ、１４ｃ内に導かれ、該各逆Ｌ字形揺動片２４ａ、２４ｂ、２４ｃの該各空気吸入口２４ｄ、２４ｅ、２４ｆを経て該各圧縮室１２ａ、第２圧縮室１２ｂ、第３圧縮室１２ｃ内に導かれる。
【００２８】
該揺動部４０により揺動される該揺動軸２２と一体の該逆Ｌ字形揺動片２４ａ、２４ｂ、２４ｃが、該各揺動部収納室１４ａ、１４ｂ、１４ｃ内で揺動し、該逆Ｌ字形揺動片２４ａ、２４ｂ、２４ｃの各先端の該各カーボン・シール２６が該アウター・ロータ１７ｄ、１７ｅ、１７ｆ面に点接触可能とする。
【００２９】
【発明の作用】
この発明に係る揺動シール型ロータリ・コンプレッサによれば、長手方向中心線から直径線上所要距離で偏心し、各圧縮室１２ａ、１２ｂ、１２ｃ内に夫々導かれ、周囲に各真円ロータ１６ａ、１６ｂ、１６ｃを偏心して一体に有し、該偏心真円ロータ１６ａ、１６ｂ、１６ｃに夫々回転自在に嵌合されたアウター・ロータ１７ｄ、１７ｅ、１７ｆを該各圧縮室１２ａ、１２ｂ、１２ｃの内壁面と僅かな間隙を保持しながら回転させ、且つ、一端に駆動部を有する駆動軸２０と、先端に該アウター・ロータ１７ｄ、１７ｅ、１７ｆの外周面と接触するカーボン・シール２６を有し、後端にバランス・ウエイト４８とを有し、該各揺動部収納室１４ａ、１４ｂ、１４ｃ内に夫々位置する様に揺動自在に嵌合された逆Ｌ字形揺動片２４ａ、２４ｂ、２４ｃを一体に有し、該駆動軸２０と平行に揺動軸２２を設けて成り、該偏心真円ロータ１６ａ、１６ｂ、１６ｃを該各圧縮室１２ａ、１２ｂ、１２ｃ内で自転させ、該アウター・ロータ１７ｄ、１７ｅ、１７ｆを公転させ、該先端カーボン・シール２６を該アウター・ロータ１７ｄ、１７ｅ、１７ｆの外壁面で所要角度で往復点移動させるものである。
【００３０】
【発明の効果】
前述の通り、この発明に係る揺動シール型ロータリ・コンプレッサによれば、
（１）該シリンダ１０内に於いて回転する該駆動軸２０に偏心して一体に設けられる該アウター・ロータ１７ｄ、１７ｅ、１７ｆを真円とすることが出来るので製作が容易となり、高精度とすることが出来る。従って、間隙を極めて小さくすることが可能となるため、高性能のコンプレッサが製作可能となる加工専用機を必要としない。該駆動軸２０の両端をベアリングで枢支可能となり、該逆Ｌ字形揺動片２４ａ、２４ｂ、２４ｃの該各カーボン・シール２６が該アウター・ロータ１７ｄ、１７ｅ、１７ｆの外周に、所要角度で往復点移動するから、該カーボン・シール２６が溝内を摺動しないので磨耗せず、摺動熱が発生しない。
【００３１】
（２）そして、該逆Ｌ字形揺動片２４ａ、２４ｂ、２４ｃの該各カーボン・シール２６が、該真円アウター・ロータ１７ｄ、１７ｅ、１７ｆに追従して確実に揺動し、該シリンダ１０の密閉を保持し、且つ、カーボン・シールが摩耗しないため、高圧、高速、長寿命、清浄吐出空気を供給し、低騒音、低振動駆動を可能とする。
【００３２】
（３）そして、図５、６、１０に示す様に、該揺動軸２２と一体の該逆Ｌ字形揺動片２４ａ、２４ｂ、２４ｃに作用する圧力Ｐは、該揺動軸２２の中心に向くから該揺動軸２２の両端で負荷を受けるのでベアリングで枢支可能となり、その結果圧力が高くなっても揺動運動に影響を与えないので、該カーボン・ブレード２６を摩耗させず、且つ、摩耗による負荷の増大に繋がらない。
【００３３】
（４）従って、吐出側にカーボン磨耗粉が混入せず、高い効率と清浄度を維持しながら駆動され、長寿命の揺動シール型ロータリ・コンプレッサが得られる。
【００３４】
（５）その結果、粉体圧送、攪拌、包装、曝気、食品、医薬品、電子、化学、繊維産業等に最適な揺動シール型ロータリ・コンプレッサとなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明に係る揺動シール型ロータリ・コンプレッサの一部透視正面略図である。
【図２】図１の揺動シール型ロータリ・コンプレッサを９０°左に回転し、上部から見た一部透視平面略図である。
【図３】側面カバーを取外して揺動部を示す図１の背面略図である。
【図４】図２のＩＶ−ＩＶ線断面略図である。
【図５】図４のＶ−Ｖ線断面略図である。
【図６】図５で駆動軸と揺動軸の揺動部との関係を点線で示す略図である。
【図７】駆動軸の一部透視正面略図である。
【図８】図７の右側面図である。
【図９】揺動軸の一部透視正面略図である。
【図１０】図９の右側面図である。
【図１１】公知のロータリ・コンプレッサの断面略図である。
【図１２】公知のロータリ・コンプレッサの他の実施例の断面略図である。
【図１３】公知のロータリ・コンプレッサの更に他の実施例の断面略図である。
【符号の説明】
１・・・スライド・ベーン型オイルフリー・コンプレッサ；
２・・・溝；
４・・・カーボン・ベーン；
６・・・ロータ；
８・・・コンロッド；
１０・・・シリンダ；
１０ａ、１０ｂ、１０ｃ・・・吸入口；
１０ｄ、１０ｅ、１０ｆ・・・吐出口；
１０ｇ・・・フィン；
１２ａ、１２ｂ、１２ｃ・・・圧縮室
１２ａ′、１２ｂ′、１２ｃ′・・・切込；
１３ａ、１３ｂ・・・圧縮空気通路；
１４ａ、１４ｂ、１４ｃ・・・揺動部収納室；
１４ａ′、１４ｂ′、１４ｃ′・・・溝；
１６ａ、１６ｂ、１６ｃ・・・偏心真円ロータ；
１６ａ′、１６ｂ′、１６ｃ′・・・透孔；
１７ａ、１７ｂ、１７ｃ・・・ベアリング；
１７ｄ、１７ｅ、１７ｆ・・・アウター・ロータ；
１８ａ、１８ｂ・・・仕切板；
２０・・・駆動軸；
２１・・・プーリ；
２２・・・揺動軸；
２２ａ・・・偏心ピン；
２４ａ、２４ｂ、２４ｃ・・・逆Ｌ字形揺動片；
２４ａ′、２４ｂ′、２４ｃ′・・・（逆Ｌ字形揺動片先端部）溝；
２４ａ′′、２４ｂ′′、２４ｃ′′・・・カウンター・ウエイト；
２４ｄ、２４ｅ、２４ｃ・・・空気吸入口；
２６・・・カーボン・シール；
２７・・・スプリング；
２７′・・・スプリング；
２７ａ・・・カーボン・シール；
２７ａ′、２７ｂ′、２７ｃ′・・・吸入口；
２８・・・上蓋；
２８a・・・吸入口；
２８ｂ・・・吐出口；
３０・・・側板；
３０ａ、３０ｂ・・・貫通口；
３０ａ′、３０ｂ′・・・ベアリング収納部；
３１ａ、３１ｂ・・・ベアリング；
３２・・・側板；
３２ａ、３２ｂ・・・貫通口；
３２ａ′、３２ｂ′・・・ベアリング収納部；
４０・・・揺動部；
４２・・・揺動アーム；
４４・・・リンクプレート；
４８・・・バランス・ウエイト；
４６・・・カバー。
【発明の属する技術分野】
この発明は、揺動シール型ロータリ・コンプレッサに関し、更に詳しくは小型で揺動ブレードの先端をアウター・ロータの外周面で摺動させず、該アウター・ロータの外周面を追従させながら所要角度で往復点移動させてシリンダの密閉を保持し、圧縮ガスの漏洩を防止し、高圧、高速、低騒音、低振動回転を可能とする揺動シール型ロータリ・コンプレッサに関する。
【０００２】
【従来の技術】
図１１に於いて、スライド・ベーン型オイルフリー・コンプレッサ１が既に提案されているが、ロータ６にカーボン・ベーン４の先端が接触し、圧力Ｐを受けながら該カーボン・ベーン４が溝２内を長手方向に直線運動するが、揺動摩擦が激しいので高圧が得られず、軸受が使用出来ない。
【０００３】
図１２の公知のロータリ・ベーン型オイルフリー・コンプレッサ１に於いては、ロータ６の周囲の溝２内にカーボン・ベーン４の先端が部分的に摺動自在に嵌合された構造であるから、圧力が高くなると摩擦による負荷が増大し、且つ、該カーボン・ベーン４が極端に磨耗する。
【０００４】
図１３に於いて、ロタスコと同様にカーボン・ベーン４をコンロッド８により往復動させるが、ロータ６が真円でないため加工が特に困難であり、製作効率が低かった。更に、該カーボン・ベーン４の往復直線運動であるので、高速化すると振動が問題となる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従って、該カーボン・ベーン４が溝２内で圧力を受け、摺動ながら直線運動するので、圧力が高くなると摩擦による負荷が増大して騒音が大きくなり、該カーボン・ベーン４が極端に摩耗するという欠陥を有し、該カーボン・ベーン４の摩耗が激しくなるから、頻繁にその交換を必要とし、しかも吐出側に該カーボン・ベーン４の粉末が混入するので、ロータ６の焼損を起こし易くなる等の様々な欠陥が避けられなかった。
【０００６】
又、図１１〜１３に示す様に、シリンダ１内でカーボン・ベーン４をクランク・メカニズムでロータ（回転軸）６の中心に向って往復直線運動をして揺動しないが、そのかわり該ロータ（回転軸）６の断面は真円でないから、その製作が極めて困難であり、偏心した該ロータ６を回転自在に設け、吸込側と吐出側とを区切るばねで常に該ロータ６に押圧しており、オイル・フリーではないから、小型、低圧、小容量のものでしかなく、高速及び高圧のものは出来なかった。その結果、これらのロータリ・ベーン型及びスライド・ベーン型オイルフリー・コンプレッサは、吐出圧力を０．５ｋｇｆ／ｃｍ２以上には上げられない。
【０００７】
【課題を解決しようとする手段】
この発明は、長手方向所要箇所で直径方向所要箇所に吸入口と、内部に複数の仕切板により形成され、且つ、外周壁面に冷却部を有する複数の圧縮室と、該複数の圧縮室に連通し、長手方向所要箇所で直径方向に対し所要箇所に吐出口と、該各圧縮室に夫々連通して設けられた揺動部収納室とを形成したシリンダと、長手方向中心線から直径線上所要距離で偏心し、該圧縮室の該各圧縮室内に夫々導かれ、周囲に各真円ロータを偏心して一体に有し、該偏心真円ロータに夫々回転自在に嵌合されたアウター・ロータを該各圧縮室の内壁面と僅かな間隙を保持しながら回転し、且つ、一端に駆動部を有する駆動軸と、先端に該アウター・ロータの外周面と接触するカーボン・シールを有し、後端にバランス・ウエイトとを有し、該各揺動部収納室内に夫々位置する様に揺動自在に嵌合された逆Ｌ字形揺動片を一体に有し、該駆動軸と平行に設けられた揺動軸と、該駆動部の反対側の該駆動軸の他端と、該揺動軸の対応する他端とを連結し、カバーで被覆して成る揺動部とから成り、該圧縮室内で該駆動軸の回転により該各圧縮室内の該内側偏心ロータを自転させ、該アウター・ロータを公転させ、該揺動部収納室内で該逆Ｌ字形揺動片を揺動させ、該先端カーボン・シールを該アウター・ロータの外壁面で所要角度で往復点移動させ、高速・高圧・長寿命、且つ、清浄吐出空気を供給することを特徴とする揺動シール型ロータリ・コンプレッサである。
【０００８】
【発明の実施の態様】
この発明によれば、公知技術ではロータ又はシリンダの溝内をカーボン・ブレードが摺動する構成を改良し、ロータに連結したリンク装置によって揺動する揺動板に設けた溝内に装着したカーボン・ブレードが溝内を摺動させずに偏心ロータの外周に追従してシリンダの密閉を保持する事により、該アウター・ロータ面で所要角度で往復点移動させ、摺動させないので、摺動発熱が生ぜず、先端カーボン・シールが磨耗せず、圧力が該揺動軸の中心を向くのでその両端が負荷を受け、高圧でも揺動運動に影響を受けないのでシールが磨耗せず、高速、高圧駆動が可能となり、吐出室の密閉を保持しながら揺動するので吐出側にカーボン磨耗粉が混入しない長寿命の揺動シール型ロータリ・コンプレッサが得られる。
【０００９】
【実施例】
請求項１記載の揺動シール型ロータリ・コンプレッサを添付図面に示す実施例について説明する。図１〜１０に示す通り、所要厚み、直径及び長さとを有するシリンダ１０の長手方向で、揺動部収納室１４ａ、１４ｂ、１４ｃの直径方向に対し吸入口１０ａ、１０ｂ、１０ｃを形成し、第１圧縮室１２ａ、第２圧縮室１２ｂ、第３圧縮室１２ｃの直径方向に対し吐出口１０ｄ、１０ｅ、１０ｆを形成する。
【００１０】
該シリンダ１０の上部に設けられる上蓋２８で、該吸入口１０ａ、１０ｂ、１０ｃに対応する箇所に吸入口２８ａを形成し、該吐出口１０ｄ、１０ｅ、１０ｆに対応する箇所に吐出口２８ｂを形成した該上蓋２８を該シリンダ１０の上部に一体に設ける。
【００１１】
該駆動軸２０を設ける圧縮室１２ａ、１２ｂ、１２ｃの外周壁面に冷却部としてフィン１０ｇを設け、該フィン１０ｇに隣接してファン１０ｈを設ける。
【００１２】
該シリンダ１０の内壁面に所要間隔で夫々仕切板１８ａ、１８ｂの先端を部分的に嵌合して３個の第１圧縮室１２ａ、第２圧縮室１２ｂ、第３圧縮室１２ｃを形成する。該圧縮室１２ａ、１２ｂ、１２ｃは、第１から第３即ち吸入口側から吐出口側に向って順次容積が狭くなる様に構成する。
【００１３】
３個の該圧縮室１２ａ、１２ｂ、１２ｃに隣接して形成される揺動部収納室１４ａ、１４ｂ、１４ｃは、該仕切板１８ａ、１８ｂに仕切られる該圧縮室１２ａ、１２ｂ、１２ｃに対応するもので、該シリンダ１０の壁の長手方向で該揺動部収納室１４ａ、１４ｂ、１４ｃの天井１４ａ′、１４ｂ′、１４ｃ′に添って長手方向に切込１２ａ′、１２ｂ′、１２ｃ′を形成して該圧縮室１２ａ、１２ｂ、１２ｃと該揺動部収納室１４ａ、１４ｂ、１４ｃとを連通させる。
【００１４】
図４に於いて、３個の該圧縮室１２ａ、１２ｂ、１２ｃに配置される駆動軸２０の周囲に、夫々周囲に偏心真円ロータ１６ａ、１６ｂ、１６ｃを偏心して一体に有し、該偏心真円ロータ１６ａ、１６ｂ、１６ｃの周囲両端にベアリング１７ａ、１７ｂ、１７ｃを介してアウター・ロータ１７ｄ、１７ｅ、１７ｆを設け、該駆動軸２０の回転に応じてこれらアウター・ロータ１７ｄ、１７ｅ、１７ｆが該各圧縮室１２ａ、１２ｂ、１２ｃの内壁面と僅かな間隙を保持しながら回転する様にする。
【００１５】
図７、図８に於いて、３個の該偏心真円ロータ１６ａ、１６ｂ、１６ｃの面に夫々２個のバランス用透孔１６ａ′、１６ａ′、１６ｂ′、１６ｂ′、１６ｃ′、１６ｃ′を穿設する。
【００１６】
図５、６に於いて、該揺動部収納室１４ａ、１４ｂ、１４ｃ内に夫々配置される揺動軸２２は、該駆動軸２０と平行に設けられ、該揺動軸２２の周囲長手方向で該揺動部収納室１４ａ、１４ｂ、１４ｃに対応する箇所に逆Ｌ字形揺動片２４ａ、２４ｂ、２４ｃを一体に設け、これら逆Ｌ字形揺動片２４ａ、２４ｂ、２４ｃの各先端に形成した溝２４ａ′、２４ｂ′、２４ｃ′内に夫々スプリング２７を介してカーボン・シール２６を嵌合し、該カーボン・シール２６を該切込１２ａ′、１２ｂ′、１２ｃ′を貫通して該アウター・ロータ１７ｄ、１７ｅ、１７ｆの各面に点接触させる様にする。
【００１７】
図２、図５及び図９に於いて、該揺動軸２２に設けられた該逆Ｌ字形揺動片２４ａ、２４ｂ、２４ｃの下部にカウンター・ウエイト２４ａ′′、２４ｂ′′、２４ｃ′′を一体に設け、該逆Ｌ字形揺動片２４ａ、２４ｂ、２４ｃの長手方向と直角に空気吸入口２４ｄ、２４ｅ、２４ｆを形成する。 空気の流れは、２８a→１０c→１４c→２４f→ １２c→１０f→１３a→１０b→１４b→２４e→１２b→１０e→１３b→１０a→１４a→２４d→１０d→２８bとなる。
【００１８】
図５、該揺動部収納室１４ａ、１４ｂ、１４ｃの天井で、該揺動軸２２に向って溝１４ａ′、１４ｂ′、１４ｃ′を形成し、該各溝１４ａ′、１４ｂ′、１４ｃ′内に夫々スプリング２７′を介してカーボン・シール２７ａを嵌合する。 該逆Ｌ字形揺動片２４ａ、２４ｂ、２４ｃの揺動に応じて、該スプリング２７′が該カーボン・シール２７aを該逆Ｌ字形揺動片２４ａ、２４ｂ、２４ｃの方向へ押し付けて、該逆Ｌ字形揺動片２４ａ、２４ｂ、２４ｃをシール出来る様にする。
【００１９】
該揺動部収納室１４ａ、１４ｂ、１４ｃの天井に、夫々吸入口１０a、１０b、１０cを形成する。
【００２０】
図２、図３、図4に於いて、該シリンダ１０の該圧縮室１２ａから該圧縮室１２ｂへ、また該圧縮室１２ｂから該圧縮室１２ｃへ圧縮空気通路１３ａ、１３ｂを形成する。
【００２１】
該駆動軸２０と該揺動軸２２との各一端が貫通する貫通口３０ａ、３０ｂを穿設した一方の側板３０を、該シリンダ１０の一端に固着し、該側板３０の該貫通口３０ａ、３０ｂのベアリング収納部３０ａ′、３０ｂ′に夫々ベアリング３１a、３１bを遊嵌して該駆動軸２０と該揺動軸２２との各一端を貫通させ、該駆動軸２０の一端に固着したプーリ２１にベルトを懸架し、該ベルトを所要駆動モータ（共に図示せず）に連結して該駆動軸２０を回転する。
【００２２】
該駆動軸２０と該揺動軸２２との各他端が貫通する貫通口３２ａ、３２ｂを穿設した他方の側板３２を、該シリンダ１０の他端に固着し、該側板３２の該貫通口３２ａ、３２ｂのベアリング収納部３２ａ′、３２ｂ′内に夫々ベアリング３１a、３１bを遊嵌して該駆動軸２０と該揺動軸２２との各一端を貫通させる。
【００２３】
該揺動軸２２に揺動アーム４２を枢着し、該揺動アーム４２の端部にリンクプレート４４の一端を連結し、該リンクプレート４４の他端を偏心ピン２２aに枢着して揺動部４０とする。
【００２４】
該揺動部４０をカバー４６で覆って該側板３２に固着する。
【００２５】
従って、図６に示す通り、該駆動軸２０と該揺動軸２２の該揺動部４０との関係は、
ａ ・・・ 駆動軸偏心量；
ｂ ・・・ コンロッド芯間距離；
ｃ ・・・ 揺動軸中心 −シール先端中心距離；
ｄ ・・・ 揺動軸中心
− 駆動軸中心距離
となる。
【００２６】
該駆動軸２０に一体に設けられる該内側偏心ロータ２４の偏心量（a）は、図６に示す通り、該駆動軸２０の中心から偏心真円ロータ１６ａ、１６b、１６ｃの中心までの寸法である。
【００２７】
該駆動軸２０を回転させると、同時に該揺動部４０を介して該揺動軸２２も揺動し、該揺動軸２２と一体の該逆Ｌ字形揺動片２４ａ、２４ｂ、２４ｃが夫々の該揺動部収納室１４ａ、１４ｂ、１４ｃ内で揺動するから、該吸入口２８ａから該各揺動部収納室１４ａ、１４ｂ、１４ｃ内に導かれ、該各逆Ｌ字形揺動片２４ａ、２４ｂ、２４ｃの該各空気吸入口２４ｄ、２４ｅ、２４ｆを経て該各圧縮室１２ａ、第２圧縮室１２ｂ、第３圧縮室１２ｃ内に導かれる。
【００２８】
該揺動部４０により揺動される該揺動軸２２と一体の該逆Ｌ字形揺動片２４ａ、２４ｂ、２４ｃが、該各揺動部収納室１４ａ、１４ｂ、１４ｃ内で揺動し、該逆Ｌ字形揺動片２４ａ、２４ｂ、２４ｃの各先端の該各カーボン・シール２６が該アウター・ロータ１７ｄ、１７ｅ、１７ｆ面に点接触可能とする。
【００２９】
【発明の作用】
この発明に係る揺動シール型ロータリ・コンプレッサによれば、長手方向中心線から直径線上所要距離で偏心し、各圧縮室１２ａ、１２ｂ、１２ｃ内に夫々導かれ、周囲に各真円ロータ１６ａ、１６ｂ、１６ｃを偏心して一体に有し、該偏心真円ロータ１６ａ、１６ｂ、１６ｃに夫々回転自在に嵌合されたアウター・ロータ１７ｄ、１７ｅ、１７ｆを該各圧縮室１２ａ、１２ｂ、１２ｃの内壁面と僅かな間隙を保持しながら回転させ、且つ、一端に駆動部を有する駆動軸２０と、先端に該アウター・ロータ１７ｄ、１７ｅ、１７ｆの外周面と接触するカーボン・シール２６を有し、後端にバランス・ウエイト４８とを有し、該各揺動部収納室１４ａ、１４ｂ、１４ｃ内に夫々位置する様に揺動自在に嵌合された逆Ｌ字形揺動片２４ａ、２４ｂ、２４ｃを一体に有し、該駆動軸２０と平行に揺動軸２２を設けて成り、該偏心真円ロータ１６ａ、１６ｂ、１６ｃを該各圧縮室１２ａ、１２ｂ、１２ｃ内で自転させ、該アウター・ロータ１７ｄ、１７ｅ、１７ｆを公転させ、該先端カーボン・シール２６を該アウター・ロータ１７ｄ、１７ｅ、１７ｆの外壁面で所要角度で往復点移動させるものである。
【００３０】
【発明の効果】
前述の通り、この発明に係る揺動シール型ロータリ・コンプレッサによれば、
（１）該シリンダ１０内に於いて回転する該駆動軸２０に偏心して一体に設けられる該アウター・ロータ１７ｄ、１７ｅ、１７ｆを真円とすることが出来るので製作が容易となり、高精度とすることが出来る。従って、間隙を極めて小さくすることが可能となるため、高性能のコンプレッサが製作可能となる加工専用機を必要としない。該駆動軸２０の両端をベアリングで枢支可能となり、該逆Ｌ字形揺動片２４ａ、２４ｂ、２４ｃの該各カーボン・シール２６が該アウター・ロータ１７ｄ、１７ｅ、１７ｆの外周に、所要角度で往復点移動するから、該カーボン・シール２６が溝内を摺動しないので磨耗せず、摺動熱が発生しない。
【００３１】
（２）そして、該逆Ｌ字形揺動片２４ａ、２４ｂ、２４ｃの該各カーボン・シール２６が、該真円アウター・ロータ１７ｄ、１７ｅ、１７ｆに追従して確実に揺動し、該シリンダ１０の密閉を保持し、且つ、カーボン・シールが摩耗しないため、高圧、高速、長寿命、清浄吐出空気を供給し、低騒音、低振動駆動を可能とする。
【００３２】
（３）そして、図５、６、１０に示す様に、該揺動軸２２と一体の該逆Ｌ字形揺動片２４ａ、２４ｂ、２４ｃに作用する圧力Ｐは、該揺動軸２２の中心に向くから該揺動軸２２の両端で負荷を受けるのでベアリングで枢支可能となり、その結果圧力が高くなっても揺動運動に影響を与えないので、該カーボン・ブレード２６を摩耗させず、且つ、摩耗による負荷の増大に繋がらない。
【００３３】
（４）従って、吐出側にカーボン磨耗粉が混入せず、高い効率と清浄度を維持しながら駆動され、長寿命の揺動シール型ロータリ・コンプレッサが得られる。
【００３４】
（５）その結果、粉体圧送、攪拌、包装、曝気、食品、医薬品、電子、化学、繊維産業等に最適な揺動シール型ロータリ・コンプレッサとなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明に係る揺動シール型ロータリ・コンプレッサの一部透視正面略図である。
【図２】図１の揺動シール型ロータリ・コンプレッサを９０°左に回転し、上部から見た一部透視平面略図である。
【図３】側面カバーを取外して揺動部を示す図１の背面略図である。
【図４】図２のＩＶ−ＩＶ線断面略図である。
【図５】図４のＶ−Ｖ線断面略図である。
【図６】図５で駆動軸と揺動軸の揺動部との関係を点線で示す略図である。
【図７】駆動軸の一部透視正面略図である。
【図８】図７の右側面図である。
【図９】揺動軸の一部透視正面略図である。
【図１０】図９の右側面図である。
【図１１】公知のロータリ・コンプレッサの断面略図である。
【図１２】公知のロータリ・コンプレッサの他の実施例の断面略図である。
【図１３】公知のロータリ・コンプレッサの更に他の実施例の断面略図である。
【符号の説明】
１・・・スライド・ベーン型オイルフリー・コンプレッサ；
２・・・溝；
４・・・カーボン・ベーン；
６・・・ロータ；
８・・・コンロッド；
１０・・・シリンダ；
１０ａ、１０ｂ、１０ｃ・・・吸入口；
１０ｄ、１０ｅ、１０ｆ・・・吐出口；
１０ｇ・・・フィン；
１２ａ、１２ｂ、１２ｃ・・・圧縮室
１２ａ′、１２ｂ′、１２ｃ′・・・切込；
１３ａ、１３ｂ・・・圧縮空気通路；
１４ａ、１４ｂ、１４ｃ・・・揺動部収納室；
１４ａ′、１４ｂ′、１４ｃ′・・・溝；
１６ａ、１６ｂ、１６ｃ・・・偏心真円ロータ；
１６ａ′、１６ｂ′、１６ｃ′・・・透孔；
１７ａ、１７ｂ、１７ｃ・・・ベアリング；
１７ｄ、１７ｅ、１７ｆ・・・アウター・ロータ；
１８ａ、１８ｂ・・・仕切板；
２０・・・駆動軸；
２１・・・プーリ；
２２・・・揺動軸；
２２ａ・・・偏心ピン；
２４ａ、２４ｂ、２４ｃ・・・逆Ｌ字形揺動片；
２４ａ′、２４ｂ′、２４ｃ′・・・（逆Ｌ字形揺動片先端部）溝；
２４ａ′′、２４ｂ′′、２４ｃ′′・・・カウンター・ウエイト；
２４ｄ、２４ｅ、２４ｃ・・・空気吸入口；
２６・・・カーボン・シール；
２７・・・スプリング；
２７′・・・スプリング；
２７ａ・・・カーボン・シール；
２７ａ′、２７ｂ′、２７ｃ′・・・吸入口；
２８・・・上蓋；
２８a・・・吸入口；
２８ｂ・・・吐出口；
３０・・・側板；
３０ａ、３０ｂ・・・貫通口；
３０ａ′、３０ｂ′・・・ベアリング収納部；
３１ａ、３１ｂ・・・ベアリング；
３２・・・側板；
３２ａ、３２ｂ・・・貫通口；
３２ａ′、３２ｂ′・・・ベアリング収納部；
４０・・・揺動部；
４２・・・揺動アーム；
４４・・・リンクプレート；
４８・・・バランス・ウエイト；
４６・・・カバー。
Claims (1)
- 長手方向所要箇所で直径方向所要箇所に吸入口と、内部に複数の仕切板により形成され、且つ、外周壁面に冷却部を有する複数の圧縮室と、該複数の圧縮室に連通し、長手方向所要箇所で直径方向に対し所要箇所に吐出口と、該各圧縮室に夫々連通して設けられた揺動部収納室と
を形成したシリンダと；
長手方向中心線から直径線上所要距離で偏心し、該圧縮室の該各圧縮室内に夫々導かれ、周囲に各真円ロータを偏心して一体に有し、該偏心真円ロータに夫々回転自在に嵌合されたアウター・ロータを該各圧縮室の内壁面と僅かな間隙を保持しながら回転し、且つ、一端に駆動部を有する駆動軸と；
先端に該アウター・ロータの外周面と接触するカーボン・シールを有し、後端にバランス・ウエイトとを有し、該各揺動部収納室内に夫々位置する様に揺動自在に嵌合された逆Ｌ字形揺動片を一体に有し、該駆動軸と平行に設けられた揺動軸と；
該駆動部の反対側の該駆動軸の他端に配設された偏心ピンと、該揺動軸の対応する他端とがリンクプレート及び揺動アームを介して連結され、カバーで被覆して成る揺動部とから成り；
該圧縮室内で該駆動軸の回転により該各圧縮室内の該内側偏心ロータを自転させ、該アウター・ロータを公転させるとともに、該偏心ピンの偏心回転に応じてリンクプレートが往復運動することで、揺動アームを介して揺動軸が往復回転運動を行って該揺動部収納室内で該逆Ｌ字形揺動片を揺動させ、該先端カーボン・シールを、所要角度で揺動させて、該アウター・ロータの外壁面を追従させる事を特徴とする揺動シール型ロータリ・コンプレッサ。
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