JPH03275996A - 旋回型圧縮・膨張機 - Google Patents

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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、旋回型圧縮・膨張機に関するものである。

〔従来の技術〕

従来、旋回型圧縮・膨張機としてはスクロール装置があ
る。

このスクロール装置は渦巻き状の固定スクロールと渦巻
き状の旋回スクロールを具備し、該旋回スクロールを旋
回運動させることにより、固定スクロールと旋回スクロ
ールの間に形成される間隙に吸引した空気等の気体の圧
縮又は膨張を行なうように構成されていた。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながらこの固定スクロールと旋回スクロールの形
状は単純なものではなく、その設計・製造が困難であっ
た。

本発明は上述の点に鑑みてなされたものであり、その構
造が単純であり、その設計・製造が容易な旋回型圧縮・
膨張機を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記問題点を解決するため本発明は旋回型圧縮・膨張機
を、ケーシングと該ケーシング内に収容されたインナー
パーツとを具備し、前記ケーシングは１軸方向に沿って
一様な内周面を有し、該インナーパーツも１軸方向に沿
って一様な外周面を有し、且つケーシングの軸端内側面
とインナーパーツの軸端外側面との間には微小な間隔が
形成され、前記ケーシングの内周面と前記インナーパー
ツの外周面の断面形状は該ケーシング又は該インナーパ
ーツの何れか一方を前記軸を旋回中心として旋回運動さ
せることにより、該ケーシングとインナーパーツの間に
旋回運動に伴ってその位置が移動する微小な間隙のシー
ル部が複数個所存在する形状であり、且つこれらシール
部と前記ケーシングの軸端内側面と前記インナーパーツ
の軸端外側面との間の微小な間隙によって囲まれた前記
ケーシングと前記インナーパーツの間の容積が前記旋回
運動に伴って増減することを利用し、気体の吸引・排気
を行なうように構成した。

〔作用〕

上記の如く旋回型圧縮・膨張機を構成することにより、
その形状が単純となり、このためその設計・製造が容易
となる。また形状が単純に定義できるため、シール部の
微小隙間を設計上一定とすることが可能となる。

また排気口の位置或いは排気口に接続される配管のバル
ブの開閉タイミングを調整することにより、圧縮率が調
整可能となる。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を図面に基ついて詳細に説明す
る。

第１図は本発明の１実施例（２つの吸引・圧縮室を有す
る２分割室型）にかかる旋回型圧縮・膨張機の構造を示
す概略断面図であり、同図（ａ）は同図（ｂ）のＢ−Ｂ
線上断面図、同図（ｂ）は同図（ａ）のＡ−Ａ線上断面
図である。

同図に示すようにこの旋回型圧縮・膨張機は、ケーシン
グ１と該ケーシング１内に収納されるインナーパーツ３
によって構成されている。

以下各構成部品について説明する。

ケーシング１は、所定路離隔てて対向する平行面からな
る２つの内側面１１．１２と、該内側面１１．１２の側
面を覆う内周面１３とによって構成されている。

ここで内側面１１には、２つの長大状の吸気口１４．１
４が旋回中心Ｏを中心に点対称に設けられている（なお
同図（ａ）には仮想線で示している）。

また内側面１２の中央部には、１つの排気口１５が設け
られている。

またこのケーシング１の内周面１３は、全体としては円
を上下からつぶしたような形状となっており、その左右
には２つの凹部１６，１６が形成されている。そしてこ
の内周面１３はその上下が旋回中心Ｏを中心に点対称と
なっている。

具体的に内周面１３の形状を左側の凹部１６から左回り
方向に説明すると、まず左側の凹部１６は半径ｒＯの円
弧部分と長さｔの直線部分と半径ｒＯの円弧部分によっ
て構成され、さらにこの円弧部分に引き続いて半径Ｒｏ
の円弧部分が形成され、次に所定長さの直線部分を経た
後、再び半径Ｒｏの円弧部分が形成され、右側の凹部１
６に至っている。なおこの右側の凹部１６から左回り方
向に左側の凹部１６に至る内周面１３も同様の形状であ
る。

このようにケーシング１の内周面１３は円弧と直線のみ
で構成されている。従ってその製作が容易である。

次にインナーパーツ３は、前記ケーシング１の２つの内
側面１１．１２にそれぞれ微少隙間で対向する２つの平
行面からなる外側面３１．３２を有している。

またその中央部には上下に平行に２つの凹部３３．３３
が形成されている。この凹部３３、３３はいずれも前記
ケーシング１の内側面１２側に開口している。またこの
凹部３３，３３には、該凹部３３．３３からインナーパ
ーツ３の外周面に通ずる溝（又は穴）３４．３４が設け
られている。

次にこのインナーパーツ３の外周面の形状は、全体とし
ては円を上下からつぶしたような形状となっており、そ
の左右には２つの突起部３５，３５が形成されている。

そしてこの外周面の形状はその上下が旋回中心Ｏを中心
に点対称となっている。

具体的にその側面形状を左側の溝３４の外周面への開口
部から左回り方向に説明すると、まず前記ケーシング１
の凹部１６と同一形状の凹部３６が形成された後に突起
部３５に至る。この突起部３５においては、長さｔの直
線部分を経た後、半径Ｒｔの円弧部分が形成され、その
後直線部分を経て、再び半径Ｒｉの円弧部分を経て、右
側の凹部３６に至っている。なおこの右側の凹部３６か
ら左回り方向に左側の凹部３６に至る外周面形状も同様
の形状である。

このようにインナーパーツ３の外周面も円弧と直線のみ
で構成されている。従ってその製作が容易である。

そして第１図に示すようにケーシング１内にインナーパ
ーツ３を挿入したとき、ケーシング１とインナーパーツ
３の間の微小隙間からなるシール部Ａ１とＡ２によって
室ａが形成され、シール部Ｂ１とシール部Ｂ２によって
室すが形成される。

次にこの旋回型圧縮・膨張機の動作を説明する。

なお室ａと室すの動作は同じなので、ここでは室すの動
作について説明する。

なおこの旋回型圧縮・膨張機は、ケーシング１を固定し
てインナーパーツ３を旋回させてもよく、逆にインナー
パーツ３を固定してケーシング１を旋回させてもよいが
、ここでは都合上インナーパーツ３を旋回させることと
して説明する。

インナーパーツ３は旋回半径ｒで旋回中心Ｏを中心に左
回りに旋回する。

そしてまず第１図に示す位置にインナーパーツ３が位置
したとする。

このとき、インナーパーツ３は全体として上方向に移動
しようとしている状態であり、室すはその体積を拡張し
ようとしているので、吸気口１４から空気（ガス・水蒸
気等でもよい）が吸入される。

第２図はインナーパーツ３が最も上昇した状態であり、
室すに最も多い空気が吸入されている。

次にこのインナーパーツ３は左下方向に向けて下降を始
め、第３図に示すように、室すと連通していた吸気口１
４を璽ぐ。

このとき溝３４を介して該室すと連通している上側の凹
部３３は、排気口１５とは連通していないので、この室
すは密封状態となる。

なおこのとき室すは微小隙間を保ちながら移動したシー
ル部Ｂ１と右側の突起部３５先端に生じたシール部Ｂ２
によって構成される。

この状態からインナーパーツ３がさらに下降を始めると
、シール部Ｂ１は微小隙間を保ちながらさらに下方向に
移動し、またシール部Ｂ２はインナーパーツ３の右側の
凹部３６内に移動し、該室す内の空気が圧縮される。

そして所定量だけ圧縮されたときに、前記凹部３３は排
気口１５に開口し、該圧縮された空気は該排気口１５か
ら外部に排出される。なお第４図はインナーパーツ３が
最も下降したときの状態を示す図である。

そしてさらにインナーバーン３は右上方向に移動し、前
記凹部３３は排気口１５がら遮断され、再び第１図に示
すように新たな室すが形成され、上記吸気、圧縮、排気
行程が繰り返されるのである。

第５図は本発明の他の実施例（４つの吸引・圧縮室を有
する４分割室型）にかかる旋回型圧縮・膨張機の構造を
示す概略断面図であり、同図（ａ）は同図（ｂ）のＤ−
Ｄ線上断面図、同図（ｂ）は同図（ａ）のｃ−ｃ線上断
面図である。

同図に示すようにこの旋回型圧縮・膨張機は、ケーシン
グ４と該ケーシング４内に収納されるインナーパーツ５
によって構成されている。

以下各構成部品について説明する。

ケーシング４は、所定圧離隔てて対向する平行面からな
る２つの内側面４１．４２と、該内側面４１．４２を覆
う内周面４３とによって構成されている。

ここでケーシング４には上下左右位置に４つの凹部４６
が形成されており、また内側面４１側には４つの吸気１
ｍ＋４４が設けられている。また内側面４２側の中央部
には、排気口４５が設けられている。

なお４つの凹部４６の形状は、前記第１図に示す凹部１
６の形状と同一であり、該凹部４６から左回り方向の内
周面４３の形状も前記第１図の内周面１３の形状と同一
である。

このケーシング４の場合も内周面４３は円弧と直線のみ
で構成されている。従ってその製作が容易である。

次にインナーパーツ５は、前記ケーシング４の２つの内
側面４１．４２にそれぞれ微少隙間で対向する２つの平
行面からなる外側面５１．５２を有している。

また該インナーパーツ５には上下左右位置に４つの突起
部５５が設けられ、さらにこのインナーパーツ３には４
つの凹部５３が４つの穴５４を介して該インナーパーツ
３の外周面と連通している。なお４つの突起部５５及び
該突起部５５の周辺の外周面形状は前記第１図に示す突
起部３５及び該突起部３５の周辺の外周面形状と同一の
形状である。

なおこのインナーパーツ５の外周面も円弧と直線のみで
構成されている。従ってその製作が容易である。

そしてケーシング４内にインナーパーツ５を挿入したと
き、４つの室ｃ、ｄ、ｅ、ｆ’が形成される。

次にこの旋回型圧縮・膨張機の動作を室ｄを用いて説明
する。

なおこの旋回型圧縮・膨張機においても、ケーシング４
を固定してインナーパーツ５を旋回させてもよく、逆に
インナーパーツ５を固定してケーシング４を旋回させて
もよいが、ここでは都合上インナーパーツ５を旋回させ
ることとして説明する。

インナーパーツ５が旋回してまず第５図に示す位置に位
置したとする。

このとき左側と下側の吸気ｒ：Ｊ４４．４４から室ｄ内
に空気が吸入される。

次に第６図（ａ）に示すように、インナーパーツ５が左
上方向に旋回すると、上記吸気口４４゜４４は閉じ、シ
ール部ＣＩ、Ｃ２によって室ｄは密閉される。

そしてこの状態からインナーパーツ５は左下方向に旋回
して、該室ｄを圧縮し、第６図（ｂ）に示すように、排
気口４５に開口した凹部５３から該圧縮された空気が排
気される。

そしてインナーバーン５は第６図（Ｌ−）に示す位置ま
で降下を続け、再び第５図に示す位置に戻り、新たな吸
気行程に入る。

なお他の室ｃ、ｅ、ｆ’も上記室ｄとはその吸気や排気
の時期が異なるだけで同一の動作をする。

第７図は本発明のさらに他の実施例を示す図である。

同図に示す旋回型圧縮・膨張機においては、ケーシング
４の内周面とインナーパーツ５の外周面の形状は前記第
５図に示す旋回型圧縮・膨張機と同一の形状を有してい
る。そして両者の相違する点は、第５図においては吸気
口４４と排気口４５をケーシング４の内側面４１．４２
に設けたが、第７図においては、吸気口と排気口をケー
シング４の内周面に設け、これを吸気側の配管４８と排
気側の配管４９に連結し、さらにこれら配管４８．４９
にそれぞれバルブ４８ａ、ｂ、ｃ、ｄとバルブ４９ａ、
ｂ、ｃ、ｄを取り付けた点である。なお第７図のインナ
ーパーツ３には溝５４と凹部５３を設けていない。

次にこの旋回型圧縮・膨張機の動作を室ｄを用いて説明
する。

まず同図（ａ）に示すように、インナーパーツ５が左上
方向に移動するときは室ｄの内積が拡大するので、この
とき開となったバルブ４８ｂから空気が流入する。

次に同５（ｂ）に示すように、このインナーパーツ５が
最上位に移動したとき、バルブ４８ａは閉じ、室ｄは密
閉状態となる。

次に同Ｂ！ｆｆ（ｃ）に示すように、インナーパーツ５
が左下方向に移動したときは、室ｄ内の空気は圧縮され
て開となったバルブ４９ｂから配管４９に排出される。

次に同図（ｄ）に示すように、インナーパーツ５が最下
位に位置したときに該圧縮行程は終了し、バルブ４９ｂ
は閉じられて、再びインナーパーツ５は同図（ａ）に示
す位置に移動して再び新たな吸気行程となるのである。

以上本発明にかかる旋回型圧縮・膨張機の各種実施例に
ついて説明したが、次にこれらの旋回型圧縮・膨張機に
用いられる駆動装置について説明する。

第８図はオルダムリング方式の駆動装置を示す図である
。

同図に示すようにこの駆動装置においては、クランク軸
６０の先端部６４は、インナーパーツ３又は５の軸６６
の先端に設けたインナーパーツ支持部６３に軸受を介し
て接続されている。ここでこの先端部６４は前記クラン
ク軸６０の回転軸中心とはその軸をインナーパーツ３又
は５の旋回半径１分だけずせらである。また軸６６の途
中に設けた円板部６５とケーシング１又は４の内部に設
けた板部６７との間には、同図（ｂ）にその斜視図を示
すようなオルダムリング６１が噛み合わされている。

そしてクランク軸６０を回転すると、先端部６４は回転
しながら半径ｒで旋回し、これによってインナーパーツ
３又は５は半径ｒで旋回する。

なおこのときオルダムリング６１は、回転軸に対して直
交する平面で各々直交する方向に往復直線運動をするこ
とにより、旋回側のインナーパーツ３又は５の自転を防
止している。

第９図は他の駆動装置（クランクピン方式の駆動装置）
を示す図である。

同図に示すようにこの駆動装置においては、上記第８図
に示す駆動装置と同様に、クランク軸６０の先端部６４
は、インナーパーツ３又は５の軸６６の先端のインナー
パーツ支持部６３に軸受を介して接続されている。また
この実施例においては、インナーパーツ３又は５の円板
部６５とケーシング１又は４の板部６７の間は軸を旋回
半径ｒだけずらしたクランクピン６９で接続されている
。

そしてクランク軸６０を回転すると、先端部６４は回転
しながら半径ｒで旋回し、インナーパーツ３又は５を旋
回させるが、クランクピン６９の作用によって旋回側の
インナーパーツ３又は５の自転は防止されるのである。

第１０図は電磁駆動方式の駆動装置を示す図である。

同図においてケーシング１又は４側には、旋回運動駆動
用磁極１０１ａ、ｂ、ｃ、ｄと、軸方向浮上用磁極１０
３ａ、ｂと、旋回運動用変位センサ１０４ａ、ｂ、ｃ、
ｄと、軸方向変位センサ１０６ａ、ｂが取り付けられて
いる。なお旋回運動駆動用磁極１０１ａ、ｂ、ｃ、ｄと
直交する方向にはこれと同様の旋回運動駆動用磁極１０
２ａ。

ｂ、ｃ、ｄ（図示せず）が取り付けられ、また旋回運動
用変位センサ１０４ａ、ｂ、ｃ、ｄと直交する方向には
これと同様の旋回運動用変位センサ１０５ａ、ｂ、ｃ、
ｄ（図示せず）が取り付けられている。

一方インナーバーツ３又は５側には、旋回運動駆動用継
鉄１１１ａ、ｂ、ｃ、ｄと、軸方向浮上用継鉄１１３ａ
、ｂと、旋回運動用センサーターゲット１１４ａ、ｂ、
ｃ、ｄと、軸方向センサーターゲット１１６ａ、ｂが取
り付けられている。

なお旋回運動駆動用継鉄１１１ａ、ｂ、ｃ、ｄと直交す
る方向にはこれと同様の旋回運動駆動用継鉄１１２ａ、
ｂ、ｃ、ｄ（図示せず）が取り付けられ、また旋回運動
用センサーターゲット１１４ａ、ｂ、ｃ、ｄと直交する
方向にはこれと同様の旋回運動用センサーターゲット１
１５ａ、ｂ。

ｃ、ｄ（図示せず）が取り付けられている。

そして軸方向浮上用磁極１０３ａ、ｂと軸方向浮上用継
鉄１１３ａ、ｂによって、インナーパーツ３又Ｃヨ５は
軸方向に浮上させられる。そしてこの浮上状態は軸方向
変位センサ１０６ａ、ｂと軸方向センサーターゲット１
１６ａ、ｂによって検知される。

一方、旋回運動駆動用磁極１０１ａ、ｂ、ｃ。

ｄと旋回運動駆動用継鉄１１１ａ、ｂ、ｃ、ｄ及びこれ
と直交して図示しない旋回運動駆動用磁極１０２ａ、ｂ
、ｃ、ｄと旋回運動駆動用継鉄１１２ａ、ｂ、ｃ、ｄに
よってインナーパーツ３又は５は半径方向に浮上させら
れるとともに回転させられる。そしてこの浮上２回転状
態は旋回運動用変位センサ１０４ａ、ｂ、ｃ、ｄと旋回
運動用センサーターゲγ）１１４ａ、ｂ、ｃ、ｄ及び図
示しない旋回運動用変位センサ１０５ａ、ｂ、Ｃｔｄと
旋回運動用センサーターゲット１１５ａ。

ｂ、ｃ、ｄによって検知される。

以上本発明にかかる旋回型圧縮・膨張機に用いる駆動装
置を３例示したが、この駆動装置は他の構造のものを用
いてもよく、要はインナーパーツ３又は５或いはケーシ
ング１又は４を旋回運動させることができる装置であれ
ば、どのような構造の駆動装置でもよい。

以上本発明に係る旋回型圧縮・膨張機の実施例を詳細に
説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく下
記のような種々の変形が可能である。

■上記各実施例においては、吸入・圧縮行程を行なう室
の数を２室または４室として構成したが、この室の数は
１室でもよく、また３室或いは５室以上でもよい。

■本発明は上記各実施例に用いたケーシングの内周面と
インナーパーツの外周面の形状に限定されるものではな
い。即ち、ケーシング内にインナーパーツを挿入したと
きに、両者間に微小隙間となる部分（シール部）が少な
くとも２ケ所生じ、これらシール部は旋回運動に伴って
その位置を移動するが、該シール部の微小隙間の間隔は
所定の移動範囲内において変化しないような形状を与え
るものであり、且つケーシングとインナーパーツの間で
構成される室の容積が増減する形状であれば、どのよう
な形状であってもよい。

〔発明の効果〕 以上詳細に説明したように、本発明に係る旋回型圧縮・
膨張機によれば、以下のような優れた効果を有する。

■本発明にかかる旋回型圧縮・膨張機によれば、その構
造が単純であり、このためその設計・製造が容易となる
。また形状が単純に定義できるため、シール部の微小隙
間を設計上一定とすることが可能となる。

■排気口の位置或いは排気口に接続される配管のバルブ
の開閉タイミングをｙ１４整することにより、圧縮率が
容易に調整可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第４＠は本発明の１実施例にかかる旋回型圧
縮・膨張機の構造及び動作を説明するための概略断面図
、第５図及び第６図は本発明の他の実施例にかかる旋回
型圧縮・膨張機の構造及び動作を説明するための概略断
面図、第７図は本発明のさらに他の実施例を示す概略断
面図、第８図はオルダムリング方式の駆動装置を示す図
、第９図はクランクピン方式の駆動装置を示す図、第１
０図は！磁駆動方式の駆動装置を示す図である。 図中、１・・・ケーシング、１１．１２・・・内側面、
１３・・・内周面、１４・・・吸気口、１５・・・排気
口、３・・・インナーパーツ、３１．３２・・・外側面
２．０・・・旋回中心、ａ、ｂ−室、ＡＩ　、Ａ２　、
　Ｂｌ　、　Ｂ２・・・シール部、４・・・ケーシング
、５・・・インナーパーツ、４１．４２・・・内側面、
４３・・・内周面、４４・・・吸気口、４５・・・排気
口、５１．５２・・・外側面、ｃ、ｄ、ｅ、ｆ−室、Ｃ
１，Ｃ２−・・シール部、である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ケーシングと該ケーシング内に収容されたインナーパー
   ツとを具備し、 前記ケーシングは１軸方向に沿って一様な内周面を有し
   、該インナーパーツも１軸方向に沿って一様な外周面を
   有し、且つケーシングの軸端内側面とインナーパーツの
   軸端外側面との間には微小な間隔が形成され、 前記ケーシングの内周面と前記インナーパーツの外周面
   の断面形状は該ケーシング又は該インナーパーツの何れ
   か一方を前記軸を旋回中心として旋回運動させることに
   より、該ケーシングとインナーパーツの間に旋回運動に
   伴ってその位置が移動する微小な間隙のシール部が複数
   個所存在する形状であり、且つこれらシール部と前記ケ
   ーシングの軸端内側面と前記インナーパーツの軸端外側
   面との間の微小な間隙によって囲まれた前記ケーシング
   と前記インナーパーツの間の容積が前記旋回運動に伴っ
   て増減することを利用し、気体の吸引・排気を行なう旋
   回型圧縮・膨張機。