JP6755542B1

JP6755542B1 - ロータリ式シリンダ装置

Info

Publication number: JP6755542B1
Application number: JP2020009101A
Authority: JP
Inventors: 小松　文人; 文人小松
Original assignee: AIR SURF INC.; K R and D YK
Current assignee: AIR SURF INC.; K R and D YK
Priority date: 2020-01-23
Filing date: 2020-01-23
Publication date: 2020-09-16
Anticipated expiration: 2040-01-23
Also published as: JP2021116709A

Abstract

【課題】ケース本体の体格を拡張することなく、高圧流体を効率よく冷却することが可能なロータリシリンダ装置を提供する。【解決手段】ケース本体に回転可能に軸支された入出力軸の回転が内サイクロイドの原理に従い、偏心カムに対して直交配置された複数のピストン組の往復運動に変換され、外部から流体をケース本体内のシリンダ室に吸い込み、圧縮された流体をシリンダ室から吐出するロータリ式シリンダ装置において、複数のピストン組が摺動可能に挿入されるケース本体に組み付けられた複数のシリンダの外周には環状の流路カバーが各々装着されて冷却媒体が環状に流れる冷却流路８ａが形成されており、ケース本体には、流入口より取り込まれた冷却媒体を少なくとも一のシリンダ外周に設けられた冷却流路を通過させて流出口より排出される冷却構造を備えた。【選択図】図１０

Description

本開示は、入出力軸の回転運動をシリンダ内のピストンの直線往復運動に変換するロータリ式シリンダ装置に関する。

例えば容積型の流体圧縮機においては、往復動型、スクロール型、ロータリ型、ダイヤフラム型、ベーン型等様々な圧縮機が用いられる。これらは、外気をシリンダ内の空気圧縮部に吸い込んで圧縮し、圧縮空気を装置外部に吐出するようになっている。

流体圧縮機において、シリンダ室内の流体を圧縮するとき周辺部が発熱して高温となる。このため、シリンダの外部には冷却フィンが設けられ、冷媒配管を巻き付けることで圧縮空気を冷却するようにしている（特許文献１：特開２００４−３００９４５号公報参照）。
また、圧縮機の体格を大きくすることなく、吐出流体の冷却機能を向上させるため、吐出室に吐出された空気を冷却して圧力変動を緩和するインタクーラーコアを設けた圧縮機も提案されている（特許文献２：特開２０１５−２１３８４号公報参照）。

特開２００４−３００９４５号公報特開２０１５−２１３８４号公報

上述した各方式の圧縮機においては、シリンダ外に冷却フィンや冷媒配管を設けたり（特許文献１）、吐出室にインタクーラーコアを設けたりするため（特許文献２）、高圧流体を冷却するための冷却装置が大掛かりであり、装置の設置面積が大きくなり、冷却効率も低下する。

本発明は、上記課題を解決すべくなされたものであり、その目的とするところは、ケース本体の体格を拡張することなく、高圧流体を効率よく冷却することが可能な小型のロータリ式シリンダ装置を提供することにある。

以下に述べるいくつかの実施形態に適用される本発明は、少なくとも次の構成を備える。ケース本体に回転可能に軸支された入出力軸の回転が内サイクロイドの原理に従い、偏心カムに対して直交配置された複数のピストン組の往復運動に変換され、外部から流体を前記ケース本体内のシリンダ室に吸い込み、圧縮された流体をシリンダ室から吐出するロータリ式シリンダ装置であって、前記複数のピストン組が摺動可能に挿入される前記ケース本体に組み付けられた複数のシリンダの外周には環状の流路カバーが各々装着されて冷却媒体が環状に流れる冷却流路が形成されており、前記ケース本体は第一ケース及び第二ケースを組み合わせて構成され、前記複数のシリンダの外周に各々設けられた冷却流路と前記第一ケースに設けられた第一連絡流路及び前記第二ケースに設けられた第二連絡流路が各々並列接続されており、前記第一ケースの流入口より取り込まれた冷却媒体が、前記第一連絡流路を介して並列接続された前記複数のシリンダ外周の前記冷却流路を通じて前記第二連絡流路に導かれ、前記第二ケースに設けられた流出口より排出される冷却構造を備えたことを特徴とする。
上記構成によれば、ケース本体には、流入口より取り込まれた冷却媒体を少なくとも一のシリンダ外周に設けられた冷却流路を通過させて流出口より排出される冷却構造を備えたので、装置本体の設置面積を増やすことなく冷却構造を設けることができ、しかも冷却媒体をシリンダ外周に周回して設けられた冷却流路を通過させることで冷却効率も向上する。
また、第一ケースの流入口より流入した冷却媒体は第一連絡流路から複数のシリンダ外周の冷却流路を並列に流れて第二連絡流路を介して流出口より排出されるので、冷却媒体のケース本体に流入してから排出されるまでの流路が短く効率よく冷却することができる。この場合、ケース本体内に冷却媒体の流れを考慮すると、第一ケースを下方にして第二ケースを上方となるように配置して使用することが冷却効率を高めるうえでも好ましい。

ケース本体に回転可能に軸支された入出力軸の回転が内サイクロイドの原理に従い、偏心カムに対して直交配置された複数のピストン組の往復運動に変換され、外部から流体を前記ケース本体内のシリンダ室に吸い込み、圧縮された流体をシリンダ室から吐出するロータリ式シリンダ装置であって、前記複数のピストン組が摺動可能に挿入される前記ケース本体の四方側面に組み付けられたシリンダの外周には環状の流路カバーが各々装着されて冷却媒体が環状に流れる冷却流路が形成されており、前記ケース本体は第一ケース及び第二ケースを組み合わせて構成され、前記第一ケースに設けられた第一連絡流路又は前記第二ケースに設けられた第二連絡流路を介して前記複数のシリンダの外周に各々設けられた冷却流路どうしが互いに直列接続されており、前記第一ケース若しくは第二ケースのいずれかに設けられた流入口より取り込まれた冷却媒体が、直列接続された前記複数のシリンダ外周の前記冷却流路を少なくとも半周分通過して前記第一ケース若しくは第二ケースのいずれかに設けられた流出口より排出される冷却構造を備えたことを特徴とする。
これにより、ケース本体の四方側面に組み付けられたシリンダ外周の冷却流路どうしが第一連絡流路又は第二連絡流路を介して直列接続されているので、第一ケース又は第二ケースに設けられた流入口より流入した冷却媒体は流出口から排出されるまでに必ずすべてのシリンダ外周に設けられた冷却通路を少なくとも半周分通過するため、ケース本体内の高圧流体を確実に冷却することができる。この場合、冷却媒体の流れは、ケース本体の設置姿勢に影響されないため、本装置の組み付けの自由度は向上する。

前記複数のシリンダの開口部を各々閉止するシリンダヘッドを覆うシリンダカバーは放熱部材が用いられてもよい。
これにより、ケース本体及びシリンダ外周を循環する冷却媒体と共にシリンダカバーを通じて熱放散性を高めて冷却効率を向上することができる。

ケース本体の体格を拡張することなく、高圧流体を効率よく冷却することが可能なロータリシリンダ装置を提供することができる。

ロータリ式シリンダ装置の斜視図である。図１のロータリ式シリンダ装置の正面図、矢印Ｘ−Ｘ断面図、シリンダ部の拡大断面図である。図１のロータリ式シリンダ装置の分解斜視図である。図１のロータリ式シリンダ装置軸方向断面図及びケース本体の部分拡大断面図である。図１のロータリ式シリンダ装置の平面図、矢印Ｚ−Ｚ方向断面図、シリンダ回収流路の説明図である。図１のロータリ式シリンダ装置の正面図及び矢印Ｐ−Ｐ方向断面図である。他例に係るロータリ式シリンダ装置の斜視図である。図７のロータリ式シリンダ装置の正面図及び矢印Ｑ−Ｑ方向断面図である。図７のロータリ式シリンダ装置のシリンダ及び回転機構部を取り外した状態の正面図、斜視図、矢印Ｓ−Ｓ方向断面図、矢印Ｒ−Ｒ方向断面図である。第一ケース及び第二ケースの平面図及び図１のロータリ式シリンダ装置の冷却液の流路を示す説明図、並びに第一ケース及び第二ケースの平面図及び図７のロータリ式シリンダ装置の冷却液の流路を示す説明図である。シリンダのケース本体への組み付け側正面図、矢印Ｙ−Ｙ方向断面図である。シリンダ外周の流路カバーの一部破断正面図、左側面図、右側面図である。シリンダヘッド部（部品単体）の正面図、矢印Ｙ−Ｙ方向断面図、背面図、矢印Ｘ−Ｘ方向断面図である。ヘッドカバーの正面図、右側面図、底面図、斜視図である。入出力軸を中心とする第一クランク軸の回転軌道、第一クランク軸を中心とする第二クランク軸の回転軌道及び両頭ピストン組の直線往復運動の関係を示す模式図である。

以下、発明を実施するための一実施形態について添付図面に基づいて詳細に説明する。先ず、図１乃至図１５を参照して一例として流体ポンプに用いられるロータリ式シリンダ装置を中心として説明する。ロータリ式シリンダ装置は、シリンダに対するピストンの直線往復運動と入出力軸の回転運動とが相互に変換されて入出力される装置を想定している。具体的には、モータ等の駆動源により回転駆動される入出力軸の回転を内サイクロイドの原理に従い、偏心カムに対して直交配置された一対の両頭ピストン組の往復運動に変換されるロータリ式シリンダ装置を備えている。

以下では、外部から空気を吸入し圧縮して吐出する圧縮機を例示して説明するものとする。図１に示すように、ケース本体１は、第一ケース４と第二ケース５を組み合わせて形成されている。ケース本体１（第二ケース５）にはエアインポート用継手２ａが接続されており、外部からエアがケース本体１内のシリンダ室に吸い込まれる。また、ケース本体１（第一ケース４）にはエアアウトポート用継手２ｂが接続されており、圧縮された空気がシリンダ室から吐出される。尚、ケース本体１内のエア流路については本願発明の要部ではないため説明を省略する。

ケース本体１には、後述するように、冷却用インポート継手３ａ（流入口）より冷却媒体を取り込んで、少なくとも一のシリンダ外周に設けられた冷却流路を通過して冷却用アウトポート継手３ｂ（流出口）より排出される冷却構造を備えている。冷却用インポート継手３ａ（流入口）及び冷却用アウトポート継手３ｂ（流出口）は、図示しない冷却媒体の循環システムと配管接続されている。冷却媒体の循環システムより冷却媒体が冷却用インポート継手３ａを通じてケース本体１内に送り込まれる。ケース本体１から、冷却用アウトポート継手３ｂを通じて冷却媒体が冷却媒体の循環システムに送り出される。冷却媒体は、比較的比熱の大きい不凍液、水、油等が用途に応じて用いられる。また、冷却媒体の循環システムは、外部送液ポンプ、熱交換器（ラジエータ）などが設けられていてもよいし、或いは水道水等の流体圧を利用してバルブの開閉により冷却用インポート継手３ａ（流入口）からケース本体１内を送液して冷却用アウトポート継手３ｂ（流出口）から排出するものであってもよい。

ここで、ケース本体１内に収容されたロータリ式シリンダ装置の構成について図３及び図４Ａを参照して説明する。図４Ａにおいて、ケース本体１は第一ケース４と第二ケース５とを組み合わせて構成され（図１参照）、ケース本体１に入出力軸が各々回転可能に軸支されている。入出力軸は、第一入出力軸６ａと第二入出力軸６ｂに分割されて設けられている。第一ケース４と第二ケース５とは、固定ねじ７ａ，７ｂ（図３参照）を四隅に設けられたねじ孔４ａ，５ａに各々組み付けられるガイド軸２８の軸端に設けられたねじ孔に各々嵌合させて一体に組み付けられる。第一入出力軸６ａと第二入出力軸６ｂ軸端は、第一ケース４及び第二ケース５の端面に設けられた貫通孔より各々露出して支持されている。

円筒状のシリンダ８は、ケース本体１の４側面に対向配置される。本実施形態ではケース本体１の各側面に第一ケース４と第二ケース５に挟み込まれて保持される。また、ケース本体１の４側面に設けられるシリンダ８の開口は、シリンダヘッド部９及びヘッドカバー１０により各々閉止される。各シリンダヘッド部９は、ヘッドカバー１０と共にケース本体１（第一ケース４及び第二ケース５）の側面に対して固定ねじ１１でねじ止め固定される（図３参照）。

図３に示すように、第一ケース４の内面（図３上面）には径方向内側よりＯリング１２ａ及びＯリング１２ｂが環状に形成された第一環状流路４ｂ（第一連絡通路）の両側に配置され、第一環状流路カバー１３ａが固定ねじ４ｉにより固定されて第一環状流路４ｂが閉止されている（図４Ａ参照）。また、第一ケース４の外面（図３下面）には、第一端面カバー４ｃが固定ねじ４ｄ（図示せず）によりねじ止め固定され圧縮空気の流路が形成される。

同様に第二ケース５の内面（図３下面）には径方向内側よりＯリング１２ａ及びＯリング１２ｂが環状に形成された第二環状流路５ｂ（第二連絡通路）の両側に配置され、第二環状流路カバー１３ｂが固定ねじ５ｉにより固定されて第二環状流路５ｂが閉止されている（図４Ｂ参照）。また、第二ケース５の端面（図３上面）には、第二端面カバー５ｃが固定ねじ５ｄによりねじ止め固定され圧縮空気の流路が形成される。

図４Ａに示すように、第一ケース４には、第一軸受１４ａを介して第一入出力軸６ａが回転可能に軸支されている。第二ケース５には、第一軸受１４ｂを介して第二入出力軸６ｂが回転可能に軸支されている。第一入出力軸６ａは第一バランスウェイト１５ａと一体に組み付けられている。また、第二入出力軸６ｂは第二バランスウェイト１５ｂと一体に組み付けられている。第一，第二バランスウェイト１５ａ，１５ｂは、後述する第一クランク軸１６及びピストンユニットＰを含む入出力軸（第一入出力軸６ａ，第二入出力軸６ｂ）を中心とした回転部品間の質量バランス（静バランス）をとるために設けられている。

図４Ａにおいて、第一クランク軸１６は、第一，第二入出力軸６ａ，６ｂの軸心に対して偏心して設けられている。具体的には第一クランク軸１６の一端（図４Ａ下端）は、第一バランスウェイト１５ａに嵌め込まれてピン１７ａを挿入された状態で固定ねじ１７ｂにより一体にねじ止め固定される。同様に第一クランク軸１６の他端（図４Ａ上端）は、第二バランスウェイト１５ｂに嵌め込まれてピン１７ｃを挿入された状態で固定ねじ１７ｄにより一体にねじ止め固定される。

図４Ａに示すように第一クランク軸１６を中心に相対回転可能な筒状の偏心カム１８、該偏心カム１８に対して第一ピストン組１９及び第二ピストン組２０（以下、これらを「ピストンユニットＰ」という）が相対回転可能に組み付けられる。尚、ピストン組とは、ピストン単体のピストンヘッド部にシールカップ及びシールカップ押さえ部材やピストンリングなどのシール材が一体に組み付けられたものを言う。

偏心カム１８には回転中心となる第一クランク軸１６が挿通する筒孔１８ａに対して偏心したカム部１８ｂが軸心方向両側に各々連続して形成されている。カム部１８ｂの軸心は、第二クランク軸（図１５：２４ａ，２４ｂ参照）と一致するようになっている。第一クランク軸１６の両側には軸受ホルダ２１ａ，２１ｂが圧入されるか或いは筒孔壁に接着されて組み付けられる。軸受ホルダ２１ａ，２１ｂ内には第二軸受２２ａ，２２ｂが収納され、偏心カム１８の両端部に対して内輪接着により各々組み付けられている。第二軸受２２ａ、２２ｂは、偏心カム１８を第一クランク軸１６に対して相対的に回転可能に支持する。第一クランク軸１６は、偏心カム１８の相対回転の中心となる。

本実施形態では、偏心カム１８の一対のカム部１８ｂの外周に第三軸受２３ａ，２３ｂを介して第一ピストン組１９及び第二ピストン組２０が相対回転可能に互いに交差配置（直交配置）されている。このため、第二クランク軸は、第一クランク軸１６を中心として１８０度位相がずれた位置に各々存在する。偏心カム１８は、例えばステンレススチール系の金属材が用いられ、ＭＩＭ（メタルインジェクションモールド）により一体成形される。

上述したピストンユニットＰにおいて、第一入出力軸６ａ，第二入出力軸６ｂと第一クランク軸１６の軸心間を連結する部位（第一バランスウェイト１５ａ、第二バランスウェイト１５ｂ）が第一クランクアームとなる。また、第一クランク軸１６と第二クランク軸（カム部１８ｂの軸心）の軸心間を連結する部位が第二クランクアームとなる。

ここで、入出力軸（第一入出力軸６ａ，第二入出力軸６ｂ）を中心とする第一クランク軸１６、第二クランク軸２４ａ，２４ｂの回転運動と複数のピストン組の直線往復運動（内サイクロイド運動）の原理の概要について図１５Ａ〜図１５Ｄを参照して説明する。図１５Ａ〜図１５Ｄは、中心Ｏに存在する第一入出力軸６ａ，第二入出力軸６ｂの回転にしたがって第一クランク軸１６が反時計回り方向に９０°ずつ回転した状態を模式的に示したものである。第一入出力軸６ａ，第二入出力軸６ｂの回転により第一クランク軸１６が中心Ｏ（第一入出力軸６ａ，第二入出力軸６ｂ）の周りを回転すると、第二クランク軸２４ａ，２４ｂは仮想円２５の転がり円２６の直径Ｒ１上を往復移動し、第二クランク軸２４ａ，２４ｂは転がり円２６の直径Ｒ２上を往復移動する。

即ち、第一入出力軸６ａ及び第二入出力軸６ｂの軸心（中心Ｏ）を中心とした半径ｒの反時計回り方向の回転軌道２７に沿った第一クランク軸１６及び偏心カム１８（図４Ａ参照）の回転運動に伴い、第二クランク軸２４ａ，２４ｂを軸心に有する偏心カム１８と連繋するピストン組のうち、第一ピストン組１９が第三軸受２３ａ（図４Ａ参照）を介して相対的に回転しながら半径２Ｒの転がり円２６（軸心Ｏを中心とする同心円）の直径Ｒ１上で往復動を繰り返し、第二ピストン組２０が第三軸受２３ｂ（図４Ａ参照）を介して相対的に回転しながら半径２Ｒの転がり円２６の直径Ｒ２上で往復運動を繰り返すことになる。実際の装置では、偏心カム１８は第一クランク軸１６を中心に第二軸受２２ａ，２２ｂを介して相対回転し、第一ピストン組１９及び第二ピストン組２０は第三軸受２３ａ，２３ｂを介して相対回転しながら直交配置されたシリンダ８内を往復運動する。

以上の構成により、入出力軸の軸心（中心Ｏ）と第一クランク軸１６を結ぶ第一クランクアームの回転半径をＲ、第一クランク軸１６と第二クランク軸２４ａ，２４ｂを結ぶ第二クランクアームの長さがカム部１８ｂの回転半径Ｒとなるように設定することで、第一クランク軸１６を中心として偏心カム１８及び第一，第二ピストン組１９，２０（ピストンユニットＰ）を軸方向及び径方向にケース本体１内にコンパクトに組み付けることができる（図３参照）。

図２Ｂにおいて、第一，第二ピストン本体１９ａ，２０ａの長手方向両端部には、第一ピストンヘッド部１９ｂ，第二ピストンヘッド部２０ｂが形成されている。第一ピストンヘッド部１９ｂ，第二ピストンヘッド部２０ｂには、リング状のシールカップ１９ｃ，２０ｃ、シールカップ押さえ部材１９ｄ，２０ｄ（図３参照）が各々固定ねじにより組み付けられている。シールカップ１９ｃ，２０ｃは、オイルフリーのシール材（例えばＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）樹脂材等）が用いられる。

図２Ｂにおいて、第一ケース４に設けられたボス部のボス孔には、入出力軸（第一入出力軸６ａ、第二入出力軸６ｂ）と平行に配置されたガイド軸２８が４か所に各々嵌め込まれている。各ガイド軸２８には、第一ピストン本体１９ａの側圧を受ける第一ガイド軸受２９と第二ピストン本体２０ａの側圧を受ける第二ガイド軸受３０とが軸方向に離間させて同軸に組み付けられている。図３に示すように、各ガイド軸２８は、ケース本体１内で第一ピストン本体１９ａと第二ピストン本体２０ａが交差するコーナー部において両軸端部を保持され、第一ガイド軸受２９が第一ピストン本体１９ａの両側部に当接し、第二ガイド軸受３０が第二ピストン本体２０ａの両側部に各々当接して組み付けられる。

図１３Ａ〜Ｄに、シリンダヘッド部９（部品単体図；図３参照）の一例を示す。シリンダヘッド部９には、シリンダ８のシリンダ室３１（図２Ｂ参照）内に空気を吸引する吸込み流路及び空気を吐出する吐出流路が各々形成されている。尚、ケース本体１内の詳細な空気流路については、説明を省略する。シリンダベッド部９は第一ケース４側の流路とＯリング１２ｃを介して装着される（図３参照）。

図１３Ａ，Ｂ，Ｄに示すように、シリンダヘッド部９の一端側（図１３Ｂ左端側）には凹溝９ｅが周回して設けられている。この凹溝９ｅにはＯリング１２ｄ（図３参照）が嵌め込まれ、Ｏリング１２ｄはシリンダヘッド部９とヘッドカバー１０（図１５参照）と挟み込まれて装着される（図３参照）。図１４Ａ〜Ｄに示すように、ヘッドカバー１０は、６か所に設けられたねじ孔１０ａに固定ねじ１１を挿入されてケース本体１の壁面にねじ嵌合により固定される（図３参照）。このヘッドカバー１０を例えばアルミ板等の金属板を用いることで放熱板として利用することもできる。またヘッドカバー１０は、金属板を折り曲げることで表面積を稼いで、熱放散性を高めることができる。

次にケース本体１の冷却構造について説明する。
図２Ｂにおいて、シリンダ８の外周には冷却流路８ａが周回して設けられている。図１１Ａ，Ｂに示すように４か所に設けられるシリンダ８は筒体状に形成され、外周面に外方に突出した突条部８ｂ，８ｃが周回して設けられている。この突条部８ｂ，８ｃ間に形成された凹溝部８ｄが冷却流路８ａとして利用される。図２Ｃに示すように、シリンダ８の外周には凹溝部８ｄを覆う環状の流路カバー３２が嵌め込まれる。これにより凹溝部８ｄが密閉された冷却流路８ａとなる。流路カバー３２は例えば、樹脂によりモールド成形されたものを用いてもよいが、環状の金属部材を用いてもよい。

図１２Ａ〜Ｃにおいて、流路カバー３２は、環状に形成された径方向に対向する部位に外径が大きくなるような一対の突部３２ａ，３２ｂが形成されている。突部３２ａには冷却媒体の冷却流路８ａへの流入口３２ｃが設けられ、突部３２ｂには冷却媒体の冷却流路８ａからの流出口３２ｄが設けられている。流入口３２ｃは第一ケース４の第一環状流路４ｂとＯリング１２ｅを介して連通し、流出口３２ｄは第二ケース５の第二環状流路５ｂとＯリング１２ｅを介して連通している（図３，図６Ｂ参照）。尚、流路カバー３２において流入口３２ｃと流出口３２ｄは点対称位置となるように配置されている（図５Ｂ，Ｃ，図１２Ｃ参照）。

図２Ｃに示すように、流路カバー３２は、シリンダ８の外周（突条部８ｂ）との間にＯリング１２ｆが挟み込まれてシールされる。また、各シリンダ８の開口部はシリンダヘッド部９が組み付けられて閉止され、シリンダ室３１が形成される。シリンダヘッド部９と流路カバー３２との間にＯリング１２ｇが挟み込まれてシールされ、シリンダ８とシリンダヘッド部９との間にＯリング１２ｈが挟み込まれてシールされる。流路カバー３２のシリンダヘッド部９と重なり合う端部には、Ｏリング１２ｇが嵌め込まれる周溝３２ｅが形成されている（図１２Ａ，Ｂ参照）。

図６Ａ，Ｂにおいてケース本体１内の冷却媒体の流れを説明する。図６は第一ケース４の構成を示すがこれと組み合わされる第二ケース５の構成も同様であるので図示を省略している。図６Ａに示すように、冷却媒体は、ケース本体１（第一ケース４）に設けられた冷却用インポート継手３ａより第一ケース４内に流入する。図６Ｂにおいて、冷却用インポート継手３ａより第一ケース流入路４ｅを介して環状に形成された第一環状流路４ｂ（図４Ａ，Ｂ参照）に流入し、第一環状流路４ｂから四方に連結する第一ケース流出路４ｆを介してシリンダ８の外周に設けられた冷却流路８ａを周回するように流れる。例えば、図５Ｃに示すように、冷却媒体は流路カバー３２に設けられた流入口３２ｃより冷却流路８ａに進入して両側を半周しながらシリンダ８を冷却した後、流出口３２ｄより第二ケース５内へ流出する。冷却媒体は、第二ケース５に設けられた第二ケース流入路５ｅ（図１０Ａ参照）を介して環状に形成された第二環状流路５ｂ（図４Ａ，Ｂ参照）に流入する。次いで、第二環状流路５ｂから第二ケース流出路５ｆ（図１０Ａ参照））を介して冷却用アウトポート継手３ｂから流出する（図６Ａ参照）。冷却媒体は、循環機構により再度冷却されてケース本体１に戻すようにしてもよいし、冷却用インポート継手３ａがバルブを介して水道に配管接続される場合には、冷却用アウトポート継手３ｂから流出した水を排水するようにしてもよい。

以上の冷却媒体の流れを図１０Ａに示す模式図に太線矢印で示すものとし、第一ケース４の第一環状流路４ｂ及び第二ケース５の第二環状流路５ｂを各々示す平面図と共に示す。この場合、ケース本体１を流れる冷却媒体は、冷却用インポート継手３ａが接続された第一ケース４、四面に設けられたシリンダ８（冷却流路８ａ）、冷却用アウトポート継手３ｂが接続された第二ケース５の順に複数のシリンダ８の外周を並列に流れる。これにより、第一ケース４の冷却用インポート継手３ａより流入した冷却媒体は第一環状流路４ｂから複数のシリンダ８外周の冷却流路８ａを並列に流れて第二環状流路５ｂを介して冷却用アウトポート継手３ｂより排出されるので、冷却媒体のケース本体１に流入してから排出されるまでの流路が短く効率よく冷却することができる。この場合、ケース本体１内の冷却媒体の流れを考慮すると、第一ケース４を鉛直方向下方に第二ケース５が鉛直方向上方となるように配置することが、冷却効率を向上させるうえで好ましい。

上記構成によれば、ケース本体１には、冷却用インポート継手３ａより第一環状流路４ｂを介して冷却媒体を取り込んで、少なくとも一のシリンダ８の外周に設けられた冷却流路８ａを通過して第二環状流路５ｂを介して冷却用アウトポート継手３ｂより排出する冷却構造を備えたので、装置本体の設置面積を増やすことなく冷却構造を設けることができ、しかも冷却媒体をシリンダ８外周に周回して設けられた冷却流路８ａを通過させることで冷却効率も向上する。

次にケース本体１の冷却構造の他例について、図７乃至図１０Ｂを参照して説明する。ロータリ式シリンダ装置の構成は同様であるので、同一部材には同一番号を付して説明を援用するものとし、以下冷却媒体の流路の相違を中心に説明する。
図７に示すように、ケース本体１（第二ケース５）にはエアインポート用継手２ａが接続されており、外部からエアがケース本体１内のシリンダ室に吸い込まれる。また、ケース本体１（第一ケース４）にはエアアウトポート用継手２ｂが接続されている点は同様であるが、以下に説明するように冷却媒体の流路が異なっている。

ケース本体１にうち同一の第二ケース５には冷却用インポート継手３ａ（流入口）及び冷却用アウトポート継手３ｂ（流出口）が各々接続されている。冷却用インポート継手３ａ（流入口）及び冷却用アウトポート継手３ｂ（流出口）は、図示しない冷却媒体の循環システムと配管接続されている。冷却媒体の循環システムより冷却媒体が冷却用インポート継手３ａを通じてケース本体１内に送り込まれる。ケース本体１から、冷却用アウトポート継手３ｂを通じて冷却媒体が循環システムに送り出されるか、或いは水道水等の流体圧を利用してバルブの開閉により冷却用インポート継手３ａ（流入口）からケース本体１内を送液して冷却用アウトポート継手３ｂ（流出口）から排出される。

図８及び図９を参照してケース本体１内の冷却媒体の流れを説明する。本実施例はケース本体１を構成する第二ケース５と第一ケース４とで冷却媒体の流路が異なっている。図８Ｂ，図９Ｃは第二ケース５の冷却媒体の流路を示す。図９Ｄに第一ケース４の冷却媒体の流路を示す。尚、図９Ｂに示すようにケース本体１のシリンダ８が設けられた４側面をＫ面、Ｌ面、Ｍ面、Ｎ面として説明する。図９Ｃは図９Ａの矢印Ｓ−Ｓ方向断面図、図９Ｄは図９Ａの矢印Ｒ−Ｒ方向断面図である。図１０Ｂに示すように第一ケース４には第一弧状流路４ｂ´（第一連絡通路）が設けられ、第二ケース５には第二弧状流路５ｂ´（第二連絡通路）が設けられている。

図８Ｂ及び図９Ｃにおいて、冷却媒体は、ケース本体１のＮ面に設けられた冷却用インポート継手３ａより第二ケース５内に流入する。図９Ｃにおいて、冷却用インポート継手３ａから第二ケース流入路５ｅ１を介して弧状に形成された第二弧状流路５ｂ´に流入し、第二弧状流路５ｂ´から第二ケース流出路５ｆ１を通じてＫ面のシリンダ８の冷却流路８ａを流れて第一ケース４側の冷却流路８ａへ流れる（Ｋ面冷却）。図９Ｄに示すように冷却媒体は、冷却流路８ａから第一ケース流入路４ｇ１より第一ケース４の第一弧状流路４ｂ´に流れ込む。次いで第一弧状流路４ｂ´から第一ケース流出路４ｈ１を通じてＬ面のシリンダの冷却流路８ａを流れて第二ケース５側の冷却流路８ａへ流れる（Ｌ面冷却）。

図９Ｃにおいて、冷却媒体は、冷却流路８ａから第二ケース流入路５ｅ２より第二ケース５の第二弧状流路５ｂ´に流れ込む。次いで第二弧状流路５ｂ´から第二ケース流出路５ｆ２を通じてＭ面のシリンダ８の冷却流路８ａを流れて第一ケース４側の冷却流路８ａへ流れる（Ｍ面冷却）。図９Ｄに示すように冷却媒体は、冷却流路８ａから第一ケース流入路４ｇ２より第一ケース４の第一弧状流路４ｂ´に流れ込む。次いで第一弧状流路４ｂ´から第一ケース流出路４ｈ２よりＭ面のシリンダの冷却流路８ａを流れて第二ケース５側の冷却流路８ａへ流れる（Ｎ面冷却）。

図９Ｃにおいて、冷却媒体は、冷却流路８ａから第二ケース流入路５ｅ３より第二ケース５の第二弧状流路５ｂ´に流れ込む。次いで第二弧状流路５ｂ´から第二ケース流出路５ｆ３を通じて冷却用アウトポート継手３ｂ（流出口）から排出される。冷却媒体は、循環機構により再度冷却されてケース本体１に戻すようにしてもよいし、冷却用インポート継手３ａがバルブを介して水道に配管接続される場合には、冷却用アウトポート継手３ｂから流出した水を排水するようにしてもよい。

以上の冷却媒体の流れを図１０Ｂに示す模式図に太線矢印で示すものとし、第一ケース４の第一弧状流路４ｂ´（第一連絡通路）及び第二ケース５の第二弧状流路５ｂ´（第二連絡通路）を平面図に示す。この場合、ケース本体１を流れる冷却媒体は、冷却用インポート継手３ａが接続された第二ケース５、Ｋ面シリンダ８（冷却流路８ａ）、Ｌ面シリンダ８（冷却流路８ａ）、Ｍ面シリンダ８（冷却流路８ａ）、Ｎ面シリンダ８（冷却流路８ａ）、冷却用アウトポート継手３ｂが接続された第二ケース５の順に複数のシリンダ８の外周を直列に流れる。これにより、複数のシリンダ８外周の冷却流路８ａどうしが第一弧状流路４ｂ´又は第二弧状流路５ｂ´を介して直列接続されているので、第一ケース４又は第二ケース５に設けられた流入口より流入した冷却媒体は流出口から排出されるまでに必ずすべてのシリンダ８外周に設けられた冷却流路８ａを通過するため、ケース本体１内の高圧流体を確実に冷却することができる。この場合、冷却媒体の流れは、ケース本体１の設置姿勢に影響されないため、本装置の組み付けの自由度は向上する。

尚、冷却用インポート継手３ａ及び冷却用アウトポート継手３ｂは第二ケース５に接続されていたが、第一ケース４に接続されていてもよい。また、冷却用インポート継手３ａ及び冷却用アウトポート継手３ｂは、異なるケース（第一ケース４又は第二ケース５）に各々設けられていてもよい。

上記ロータリ式シリンダ装置は圧縮機（コンプレッサ）として利用される場合について説明したが、流体ポンプや真空乾燥装置等、他の流体回転機として利用することも可能である。

１ケース本体２ａエアインポート用継手２ｂエアアウトポート用継手３ａ冷却用インポート継手３ｂ冷却用アウトポート用継手４第一ケース４ａ，５ａ，１０ａねじ孔４ｂ第一環状流路４ｂ´ 第一弧状流路４ｃ第一端面カバー４ｄ，４ｉ，５ｄ，５ｉ，７ａ，７ｂ，１１，１７ｂ，１７ｄ固定ねじ４ｅ第一ケース流入路４ｆ，４ｈ１，４ｈ２第一ケース流出路４ｇ１，４ｇ２第一ケース流入路５第二ケース５ｂ第二環状流路５ｂ´ 第二弧状流路５ｃ第二端面カバー５ｅ１，５ｅ２，５ｅ３第二ケース流入路５ｆ１，５ｆ２，５ｆ３第二ケース流出路６ａ第一入出力軸６ｂ第二入出力軸８シリンダ８ａ冷却流路８ｂ，８ｃ突条部８ｄ凹溝部９シリンダヘッド部９ｅ凹溝１０ヘッドカバー１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄ，１２ｅ，１２ｆ，１２ｇ，１２ｈＯリング１３ａ第一環状流路カバー１３ｂ第二環状流路カバー１４ａ，１４ｂ第一軸受１５ａ第一バランスウェイト１５ｂ第二バランスウェイト１６第一クランク軸Ｐピストンユニット１７ａ，１７ｃピン１８偏心カム１８ａ筒孔１８ｂカム部１９第一ピストン組１９ａ第一ピストン本体１９ｂ第一ピストンヘッド部１９ｃ，２０ｃシールカップ１９ｄ，２０ｄシールカップ押さえ部材２０第二ピストン組２０ａ第二ピストン本体２０ｂ第二ピストンヘッド部２１ａ，２１ｂ軸受ホルダ２２ａ，２２ｂ第二軸受２３ａ，２３ｂ第三軸受２４ａ，２４ｂ第二クランク軸２５仮想円２６転がり円２７回転軌道２８ガイド軸２９第一ガイド軸受３０第二ガイド軸受３１シリンダ室３２流路カバー３２ａ，３２ｂ突部３２ｃ流入口３２ｄ流出口３２ｅ周溝

Claims

ケース本体に回転可能に軸支された入出力軸の回転が内サイクロイドの原理に従い、偏心カムに対して直交配置された複数のピストン組の往復運動に変換され、外部から流体を前記ケース本体内のシリンダ室に吸い込み、圧縮された流体をシリンダ室から吐出するロータリ式シリンダ装置であって、
前記複数のピストン組が摺動可能に挿入される前記ケース本体に組み付けられた複数のシリンダの外周には環状の流路カバーが各々装着されて冷却媒体が環状に流れる冷却流路が形成されており、前記ケース本体は第一ケース及び第二ケースを組み合わせて構成され、前記複数のシリンダの外周に各々設けられた冷却流路と前記第一ケースに設けられた第一連絡流路及び前記第二ケースに設けられた第二連絡流路が各々並列接続されており、前記第一ケースの流入口より取り込まれた冷却媒体が、前記第一連絡流路を介して並列接続された前記複数のシリンダ外周の前記冷却流路を通じて前記第二連絡流路に導かれ、前記第二ケースに設けられた流出口より排出される冷却構造を備えたことを特徴とするロータリ式シリンダ装置。
ケース本体に回転可能に軸支された入出力軸の回転が内サイクロイドの原理に従い、偏心カムに対して直交配置された複数のピストン組の往復運動に変換され、外部から流体を前記ケース本体内のシリンダ室に吸い込み、圧縮された流体をシリンダ室から吐出するロータリ式シリンダ装置であって、
前記複数のピストン組が摺動可能に挿入される前記ケース本体の四方側面に組み付けられたシリンダの外周には環状の流路カバーが各々装着されて冷却媒体が環状に流れる冷却流路が形成されており、前記ケース本体は第一ケース及び第二ケースを組み合わせて構成され、前記第一ケースに設けられた第一連絡流路又は前記第二ケースに設けられた第二連絡流路を介して前記複数のシリンダの外周に各々設けられた冷却流路どうしが互いに直列接続されており、前記第一ケース若しくは第二ケースのいずれかに設けられた流入口より取り込まれた冷却媒体が、直列接続された前記複数のシリンダ外周の前記冷却流路を少なくとも半周分通過して前記第一ケース若しくは第二ケースのいずれかに設けられた流出口より排出される冷却構造を備えたことを特徴とする請求項１記載ロータリ式シリンダ装置。
前記複数のシリンダの開口部を各々閉止するシリンダヘッドを覆うシリンダカバーは放熱部材が用いられる請求項１又は請求項２記載のロータリ式シリンダ装置。