JPS61247888A

JPS61247888A - スウイング形オイルレス・コンプレツサ及びその軸封装置

Info

Publication number: JPS61247888A
Application number: JP2492186A
Authority: JP
Inventors: Sei Okano; 聖丘野
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1986-02-08
Filing date: 1986-02-08
Publication date: 1986-11-05

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】本発明は、スウィング形オイルレス・コンプレッサ及゛
びその軸封装置に関し、更に詳しくは単−翼板形スウィ
ング形オイルレス・コンプレッサ及びその軸封装置に関
する。

近年オイルレス・コンプレッサの必要性が高まシ、この
ためピストン（往復動）形、ロータリ　（回転）形、ス
ウィング（揺動）形等のオイルレス・コンプレッサが既
に提案されている。

しかシ、ピストン形オイルレス・コンプレッサに於いて
は、回転ａｔ余り上げられず、振動が他の機器、その他
に大きな影響を与える。近来振動による公害が重視され
ているので、ピストン形コンプレッサには発展の限界が
ある。

又ロータリ形オイルレス・コンプレッサは、圧縮比を余
シ上げると、側面からの漏れが多くなシ１機械効率、容
積効率共に悪くなる。しかもベーンと溝との摩擦熱によ
シ吸入効率が悪くなる。

従って運動がピストン形コンプレッサとロータリ形コン
プレッサとの中間的なものとして、スウィング形オイル
レス・コンプレッサが提案さ−れている。公知のスウィ
ング形コンプレッサは、その勝れた構造からピストン形
コンプレッサに比較し、寸法９重量、設置スペイス等を
極端に小さくすると共に、騒音、振動等も減らすことが
できる特徴がある。

従来のスウィング形オイルレス・コンプレッサに於いて
は、第１０図に示す軸封装置を装着している。この軸封
装置は、内面（即ちロータと対する面）に数個のラビリ
ンス溝！を刻設したカーボン・リングＣをロータｒとサ
イド・ハウジングＩとの間に挿入して該ロータとリング
との間に僅かな間隙ａを形成し、その大気側にカーボン
・リングＣの外側面に接するＯ・リング（１＝ｌｃ内側
面に有する該リング用押え金属り／グｒＲｔ嵌着した構
成で、シリンダから漏れようとするガスに乱流を起させ
、ガス漏れｔを減少させる。この装置ではガスの漏止め
が不完全でおるばか９でなく、部品加工上相当の高精度
が要求される。

更にスウィング形コンプレッサはその構造上、クランク
１回転により、翼板の行程の最後に残る隙間容積（クリ
アランス・ポリニーム）が４１１Ｎできるため、ピスト
ン形コンプレッサに比較し、理論行程容積に対する実吐
出量が少なく、軸動力が増えるという問題があった。隙
間容積は圧縮比が大きくなるほど、膨張体積が大きくな
るため、吸入を妨げる程度が大きくなシ、前述の通シ吐
出量の減少と軸動力の増加に大きな影響を与える。

本発明は、前述の諸欠陥を除去し、更に理論行程各槓を
増加するために、単ｉｓ板を有するスウィング形コンプ
レッサにボール・スクリユウを設けて！ＩＡｍ機構から
の往復動を効果的な揺動に変え、更に新規な軸封装置に
よシシール効果を完全にしたものである。

各発明の実施例を図面について説明する。先ず第１発明
を示す第１〜４図に於いて、内面仕上げをしたシ゛リン
ダ１の内壁面に、中心に向って狭くなる断面扇形の吸入
室２を形成し、該室の吸入口５，６を有する隔壁５．４
に、背板９を介してこれら吸入口の吸入弁７，８を夫々
設け、咳室のかなめ部２′の溝２＃内にカーボン・シー
ル１０を１倉して後述の主軸１９と気密を保持する。シ
リンダ１の外壁面で、吸入室２の隔ｍ５．４に接近して
夫々吐出口１１．１２を穿設し、咳室の外面でこれら吐
出口に背板１５を介して吐出弁１５．１４を夫々設ける
。更に外壁面に、吐出口１１．１２を包囲するように吐
出口１７ヲ有する吐出室１６を形成し、又残シの外壁面
に冷却室１８を形成する。

シリンダ１内の中心に、先端の溝２０／内に嵌着したカ
ーボン・シール２１を介してシリンダ１の内壁面に指動
する１枚の翼板２０を１体に突設した主軸１９ヲ、軸受
２２を介して揺転自在に支承し。

該シリンダの両側をサイド・ハウジング２３と２４とで
包囲し、ハウジング２５．２４の外壁には、冷却室２５
，２５５−夫々形成する。

クランク・ダイス２６内に延長する主軸１９の先端１９
’　Ｋボール、スクリユウ２７の１端を連結し、該スク
リユウの他端をビン２８を介して連棒２９の１端を連結
し、該連棒の他端をクランク・ビン３０を介してカム軸
３１に連結し、これを駆動機構（図示せず）に連結する
。

第２５！明を示す第８，９図に於いて、主軸１９がサイ
ド・ハウジング２５　、２４を貫通してシリンダ１内に
露出する部分を両ノ１ウジングに接近して大径とし、該
大径主軸側面１９＃周囲に１定深さの円形溝３２を形成
し、該溝内に押バネ３６ヲ嵌合後、翼板２０に対応する
巾５４’だけ残してカーボン・リング５４を弐合し、バ
ネ５６によシリンダ３４ｔサイド・ハウジング２５　、
２４内面に常に＆２胆摺　　。

励させ、又翼板２０側面に設は九＃ｌ　２０’内にもサ
イド・シール６５を嵌合し、その内４３５’！溝３０内
のリング３４の切欠巾３４’内に嵌合して１体とする。

翼板２０の側面でサイド・シールＳ５に対応する位置、
即ち半径線上に一定間隔と深さの穴！１６を穿設し、こ
れら穴内に押バネ′５３を嵌合してカーボン・シール３
５を常にハウジング２３・２４内面に接触摺動させ気密
保持する。

軸封装置の５！施態様項を示す第９α図に於いて、主軸
１９０大径主軸側面１９Ｉ＠囲に形成した円形溝ｓｚ内
に嵌合するカーボン・リング３４の外周囲でＡ板２０に
対応する巾だけ中心に向って部ｉ的に凹部３４′を形成
し、該凹部内に該Ａ板側面半径溝２０’内に嵌合するサ
イド・カーボン・シール５５の内端を嵌合して１体とす
る。

又第９ｂ図に於いては、円形溝３２内に嵌合するカーボ
ン・リング６４を円形とし、サイド・シール・カーボン
３５の外周囲に接触させて１体とする。

各発明の作用を睨明する。駆動ａｌｌ構によシフランク
軸６１１ｃ駆動すれば連棒２９が住Ｑ１動し、それにと
もないボール・スクリユつ２７の揺動により、主軸１９
もＩ’ｌｄする。従りて該主軸と１体の翼板２０も、そ
の先端のカーボン・シール２１がシリンダ１内１ｉ面を
気密性を保ちながらβ角揺動する。この場合、翼板２０
が入方向に進み、隔壁３に接近すると圧縮された気体は
吸入弁７をして吸入口５を閉じさせ、吐出口１１から吐
出弁１３を開き、吐出室１６から吐出口１７を経て加圧
吐出される。同時に吸入室２の吸入弁８は開き、吸入室
２から入った気体は吸入口６ｆｔ経て吸入弁８を押し、
シリンダ１内に導ひかれる。次に翼板２０がＢ方向に進
み隔壁４に接近すると、該翼板によシ圧縮された気体は
吸入弁８ｆ、シて吸入口６を閉じさせ、吐出口１２から
吐出弁１４を開き、吐出室１６から吐出口１７を経て加
圧吐出される。

本発明のコンプレッサは、構造上翼板２０とシリンダ１
内面の接触がないので、シリンダ１内に１−滑油１に必
要とせず、しかも翼板２０は円周方向にのみ揺動し、軸
方向には全く運動しないので、シリンダ１内にオイルの
浸入がなく、完全にオイルレスに保持される。更に本発
明の軸封装置によれば、シリンダ１からのガス漏れを主
軸１９鳩囲でなく、サイド・ハウジング２５　、２４の
摺動面にカーボン・リング５４．シール５５を押圧する
ので、ガス漏れが完全に防止される。

（１）　　従って本発明によれば、理論行程容積を、□
ｓａ１．５；　　ｉ且ＯＸ２中１．７７０Ｘ２９０Ｘ４　　　　　９０Ｘ４即ち１．５〜１．７倍と大きくできる。

（α）同じ回転数で運転した場合、吐出量を１５倍以上
に増加できる。

（ｂ）同じ吐出口にした場合、装置を軽輩、小型化し、
費用を減らせる。

（Ｃ）車載用として使用されているコンプレッサ１軽童
、小型化できる。

（ｄ）シリンダ冷却面積を大きくして冷却効果を増し、
従って吐出温ｇｔを下げ、各部品の舒命を延ばせる。

（＃）公知のものでは、クランク１回転によ〕、隙間容
積は４個所できるが、本発明に於いてはクランクｉｔ！
！１転により、隙間容積を２１１！所に減らし、しかも
吐出口容積を最小にしているので、容積効率と断熱効率
とを増大できる。

（イ）従来形コンプレッサと本発明のコンプレッサとの
容積効率の比較。

従来形コンプレッサの単室容積をＶＯ，ｌｉｔ間容積を
Δｖ−ｉｖ＋とじ、内部的−れがないものと仮定し、吐
出絶対圧力１ｋＰｄとすると、他方本発明コンプレッサ
の場合、−間容積を同じとすれば、一銭止１四×１００となる。

各圧力によシ両者を比較すると、り繕口観と凹ｘ　１００−８５Ｘ次にシリンダ径を同じとした場合の吸入址を比較する。

従来形コンプレッサの行程容積を■αと、本発明のコン
プレッサの行程容積をｖｂとすれば、ｖｂ　＝　ｔｓｖ
α・・・・・・・・・・・・・・・（１）、Ｐｄ、−１
０の場合、％ｃｔ、　−５０％　、７μム票８５チ　　
であるから、 ■ｈＩ　Ｄ＝０．８５ｖｂ、　ｖａ１ｏ＝ａｏ、ｓｖｇ
　、−−−−−＜２）、従っテ（ｔ）　、　（２）　ヨ
Ｄ”す■嬰旦い調■二源旦臼−ＶａｌＯα５Ｖａ　　Ｑ
、５Ｖ４ −２５４となシ、ｐｃｇ−１ａｕ／Ｊαｂｌ・では実に
従来形の２５４倍の吸入蔗となる。これはシリンダ内で
の―れがないこと、隙間容積が同じでわることｔ前提と
しているが。

本発明では更に暖間容積の減少と、内部浦。

れに対して改良してぬるため、コンプレッサ全体として
特性が遥かに改良されている。

（２）　構造上、公知のスウイ、ング形コンプレッサに
於いては、１個のクランク室に対し、４個のシリンダを
設ける場合、ピン部の長いクランクとシリンダに対し連
棒を４個設けなければならない。これに反し本発明に於
いては。

シリンダ部と回転軸のみを４個とすればよい。

従って公知のものに比較し、相当に小型化し、製造コス
トを可成シ減らせる。

（３）　　本発明に於いては、吸入弁座ｔ２個から１個
に、又吸入弁、吐出弁、カーボン・シール等の数を従来
の半分にできるので、製造費。

定期ａ＊＊等も減らせる。

（４）　　隙間容積ｔ　町成り減少できるので、到達真
空度の高いオイルレス共空ポンプとしても使用できる。

（５）　　第４図の様に２１−のシリンダを並設した東
施例では、谷主軸に夫々右ネジ、左ネジのボ−ル・スク
リユウを連結するので、動的バランスが完全に取れ、振
動、騒音が少ないコンプレッサが得られる。

（６）　　本発明は、軸受部以外に摩擦がなく、揺動は
圧縮気体のクッシ冒ンによシ衝撃が緩和され１作動が円
滑化され、能率が極めて良い。

（７）　本発明の軸封装置に於いては、シリンダ１から
のガス漏れを主軸１９局囲ではなく、サイド・ハウジン
グ２５　、２４の摺−面にカーボン・す／グミ４を押圧
する構造としたので、完全に連続した気密線が保持され
、従来のラビリンス溝ｌを有する装置と比較し、禰止め
効果は極めて大きい。

（８）　　従来の軸封装置のラビリンスｔｌｌｙを刻設
したカーボン・リングＣよシも材料１寸法的に相当小さ
くでき、該リングの加工には高精度を要求されないので
単価を低減でき、従来装置のようにカーボン押え詐、０
・リング０等が不要となる。

（９）　　サイド・ハウジング２３．２４０内径の同芯
度。

寸法等には殆んど＠度が要求されない。

働　本軸封装置の焼付事故が殆んど無くなるので、該事
故に帰因する損失が避けられる。

（ロ）　第９ａ図の軸封装置に於いては、カーボン・リ
ングＳ４がサイド・カーボン・リング３５で固定される
ので揺動によりずれたシ劣化せず、第９ｂ図の場合は加
工１組立が容易となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は第１発明の実施例のシリンダ部の拡大縦断面図
、第２図はコンプレッサ全体の縦断面図、第５図はボー
ル・スクリユウの部分拡大断面図、第４図は第１発明の
他の実施例のコンプレッサを１体に並設した縦断面図、
第５図は従来形揺動形コンプレッサの翼板の運動と容積
の変化を示す略図、第６図は本発明の揺動形コンプレッ
サの翼板のｉｌ−と容積の変化を示す略図、第７図は従
来形揺動コンプレッサと本発明スウィング形オイルレス
・コンプレッサの容積効率の比較を示す略図、第８図は
第２発明の軸封ｆ！！！ｔｔＩｉｏ部分拡大断面図、第
９図は第８図のＹ−Ｙ、１ａ断面部分正面図、第９ａ、
９ｂ図は軸封装置の他の実施虐様項の正面図、第１０図
は従来の軸封装置の部分拡大断面図、第１１図は車輛搭
載用コンプレッサに於ける軸封装置の部分拡大断面図で
ある。１・・・シリンダ；２・・・吸入室；５，４・・・隔壁
；５．６・・・吸入口；７，８・・・吸入弁；　１１，
１２・・・吐出口；１３．１４・・・吐出弁Ｎ１６・・
・吐出室；１７・・・吐出口；１８・・・冷却室；１９
・・・主軸；２０・・・翼板ｉ　２５．２４・・・サイ
ド・ハウジング；２７・・・ボール・スクリユウ；２９
・・・連棒；３１・・・クランク軸；３４・・・カーボ
ン・リング。特許出願人　丘　！ｉＩＰ　　　をニー５・“、に１ｊ第ダ図　　　第６図１２　己　４５６７　δ　ＩＩ　　ＩＯ＆！−一第８図第１１図第　ｑ＾　囚第　デよ　図第１０図手続補正書昭和６１年５月２０日特許庁長官　　宇　賀　道　部　殿ｔ　事件の表示　　昭和６１年特ｔｆ績第２４９２１号
２　発明の名称　　スウィング形オイルレス・コンプレ
ッサ及びその軸封装置五　補正をする者事件との関係　特許出願人住　所　　神奈川県撮倉市七里が兵二丁目１番１０号ｓ
、　　ｍ正確令の日付昭和６１年４月２２日＆　補正の対象　　図　　面　　。７．補正の内容　　図面第１〜９，１０．１１図ｔｍ正
する。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）内面仕上げをしたシリンダと；該シリンダの内壁面に形成された中心に向って狭くなる
断面扇形吸入室と；該吸入室のかなめ部内面軸方向に形成された溝内に嵌着
されたカーボン・シールと；該吸入室の夫々の隔壁に形成された各吸入孔に背板を介
して設けられた吸入弁と；該シリンダの該吸入室に対応しない壁面で両吸入孔に接
近して形成された各吐出孔と；これら吐出孔に背板を介して設けられた各吐出弁と；これら吐出孔を包囲して該シリンダの外壁面に形成され
た吐出室と；先端面軸方向に形成された溝内に嵌合されたカーボン・
シールを有する１枚の翼板を１体に突設し、該シリンダ
内中心に軸受を介して揺動自在に支承された主軸と；該シリンダの両側に１体に設けられたサイド・ハウジン
グと；これらサイド・ハウジングの外壁に夫々設けられた冷却
室と；１方のサイド・ハウジングに設けられたクランク・ケイ
スと；該クランク・ケイス内に延長する該主軸の先端にボール
・スクリュウ、ピン、連桿、クランク・ピン、カム軸を
介して連結された駆動機構とから成り；該駆動機構からの往復動を揺動に変え、該主軸及びこれ
と１体の該単１翼板の揺動角度を大きくし、該主軸を該
かなめ部のカーボン・シールと摺動させ、該翼板のカー
ボン・シールを該シリンダの内壁面に摺動させるスウィ
ング形オイルレス・コンプレッサ。
（２）該主軸が両サイド・ハウジングを貫通して該シリ
ンダ内に露出する部分を該両ハウジングに接近して大径
とし、該大径主軸側面周囲に一定深さの円形溝を形成し
、該溝内に押バネを嵌合後、該翼板に対応する巾だけ残
してカーボン・リングを嵌合し、該押バネにより該カー
ボン・リングを両サイド・ハウジング内面に常時接触摺
動させ、該翼板側面に形成した半径溝で、長手方向に一
定間隔と深さとで穿設した穴内に押バネを介してサイド
・カーボン・シールを嵌合し、該サイド・カーボン・シ
ールの内端を該円形溝内の該カーボン・リングの切欠巾
に嵌合して１体とし、該カーボン・サイド・シールを常
に両サイド・ハウジング内面に接触摺動させて気密保持
する特許請求の範囲第（１）項記載のスウィング形オイ
ルレス・コンプレッサの軸封装置。
（３）該大径主軸側面周囲の円形溝内に嵌合されるカー
ボン・リングの外周囲で該翼板に対応する巾だけ中心に
向って部分的に凹部を形成し、該凹部内に該翼板側面半
径溝内に嵌合するサイド・カーボン・シールの内端を嵌
合して１体として成る特許請求の範囲第（２）項記載の
軸封装置。
（４）該大径主軸側面周囲の円形溝内に嵌合されるカー
ボン・リングを円形とし、該翼板側面半径溝内に嵌合す
るサイド・カーボン・シールの内端を該カーボン・リン
グの外周囲に接触させて成る特許請求の範囲第（２）項
記載の軸封装置。