(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
上部に配置されている磁性流体貯槽に貯留する磁性流体と被輸送流体とを合流させる合流管に間欠的に流入させる磁性弁と、前記合流管からの磁性流体と被輸送流体とを通す螺旋形のシリンダーと、前記シリンダーを挟み、移動磁界を形成する円形の固定子と、前記シリンダーの下部に前記シリンダーの逆止弁を備えた吐出口を含んで気密に配置されて前記シリンダー内を輸送された磁性流体及び被輸送流体を分離貯蔵する分離貯蓄槽と、前記分離貯蓄槽の下部と磁性流体貯槽とを前記磁性流体貯槽側を吐出側とする電磁弁を介して連通する管路とを備え、前記分離貯蓄槽と、電磁弁と、管路と、磁性流体貯槽とを有する再循環手段を設けてなる磁性流体を移動させながら被輸送流体を輸送して圧縮することを特徴とするコンプレッサー。
【請求項２】
前記磁性流体貯槽内の磁性流体のレベルを監視し、磁性流体が一定の範囲内に保たれるように前記電磁弁を開閉駆動するレベル制御手段を備えた請求項１記載のコンプレッサー。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は磁性流体を利用したコンプレッサーに関し、特に回転磁界内に置かれたシリンダーに磁性流体を間欠的に供給し、当該回転磁界に伴って移動する磁性流体により被輸送流体を加圧・移送するコンプレッサーに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来のコンプレッサーは、周知のとおり、機械的なものが一般的である。このようなコンプレッサーとしては、羽根車、ベーンまたはピストンをモータ等の原動機で駆動することにより、空気、水、あるいは油等の被輸送流体に圧力エネルギーを与えるものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上述したようなコンプレッサーであって、羽根車、ベーンを使用するものは、羽根車等により被輸送流体に直接圧力を与えるため、大きな振動、騒音を伴うという欠点があり、また機械的に磨耗する部分があるため、メンテナンスを行う必用があるなどの欠点もあった。
【０００４】
一方、シリンダー内を往復運動させるコンプレッサーのあっては、脈動負荷になるため、電源にフリッカー現象を生じるだけでなく、モータの銅損が増加するという欠点があり、また、機械的に摺動するため磨耗の問題があり、かつ振動、騒音が大きいという欠点もあった。
【０００５】
本発明は、上述した欠点を解消し、機械的に作動する部分をなくして、磨耗、振動、騒音の発生をなくし、かつ電源系統にフリッカー等の影響を与えないコンプレッサーを提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的を達成するためになされたものであり、上部に配置されている磁性流体貯槽に貯留する磁性流体と被輸送流体とを合流させる合流管に間欠的に流入させる磁性弁と、前記合流管からの磁性流体と被輸送流体とを通す螺旋形のシリンダーと、前記シリンダーを挟み、移動磁界を形成する円形の固定子と、前記シリンダーの下部に前記シリンダーの逆止弁を備えた吐出口を含んで気密に配置されて前記シリンダー内を輸送された磁性流体及び被輸送流体を分離貯蔵する分離貯蓄槽と、前記分離貯蓄槽の下部と磁性流体貯槽とを前記磁性流体貯槽側を吐出側とする電磁弁を介して連通する管路とを備え、前記分離貯蓄槽と、電磁弁と、管路と、磁性流体貯槽とを有する再循環手段を設けてなる磁性流体を移動させながら被輸送流体を輸送して圧縮することを特徴とする。
【０００７】
即ち、シリンダーを移動磁界により強制的に移動してきた磁性流体が、吐出口から分離貯蓄槽に輸送され、徐々に内部の気体圧力が上昇して底部に貯溜する磁性流体が電磁弁、管路を介して前記気体の圧力により上部に配置されている磁性流体層に別途に駆動手段を備えることなしに再循環させることができる。
【０００８】
また、本発明において、前記磁性流体貯槽内の磁性流体のレベルを監視し、磁性流体が一定の範囲内に保たれるように前記電磁弁を開閉駆動するレベル制御手段を備えた。
【０００９】
前記レベル制御手段を備えることにより、磁性流体貯槽内の磁性流体のレベルを監視しながら、分離貯蓄槽に貯溜する磁性流体を磁性流体貯槽内に流入するので、磁性流体が磁性流体貯槽から溢れたり、合流管への磁性流体の供給が不足する心配もない。
【００１０】
【作用】
請求項１記載の発明では、螺旋状をしたシリンダーを、二つの円形の固定子で挟み、前記両固定子に三相交流を流してシリンダー内に回転磁界を発生させ、かつ当該シリンダーに磁性流体を間欠的に与えるとともに、被輸送流体をシリンダー内に導き、これにより被輸送流体を圧縮・加圧させている。したがって、上記発明では、磁性流体を間欠的にシリンダー内に導くために磁性弁が、磁性流体と被輸送流体とをシリンダー内に導くために合流管が、回転磁界を与えるために円形の固定子が、磁性流体と被輸送流体を分離貯蔵するために分離貯蔵槽が、それぞれ設けられている。
【００１１】
また、請求項２記載の発明では、前記分離貯蔵槽の底部に貯留する磁性流体を再度使用するために、再循環手段が設けられている。
【００１２】
さらに、請求項３記載の発明では、加圧された被輸送流体が逆流しないようにするために、逆止弁を前記シリンダーの吐出口と分離貯蔵槽との間に配置している。
【００１３】
加えて、請求項４記載の発明では、前記再循環手段は、電磁弁、磁性流体貯槽、管路、レベル制御手段を備えていて、磁性流体貯槽内の磁性流体が少なくなったときに電磁弁を開放して分離貯蔵槽の底部に貯留する磁性流体を磁性流体貯槽内に送るとともに、磁性流体貯槽内の磁性流体のレベルが一定以上に達したときに電磁弁を閉じるようにしている。
【００１４】
【実施例】
以下、本発明の好適な実施例について図１〜図３を参照して説明する。
図１は、本発明のコンプレッサーの実施例を示す断面図である。図２は、同実施例で使用される固定子のコイル挿入前の鉄心の構造を示す平面図である。図３は、同固定子の鉄心の一部を側面から見た説明図である。
【００１５】
これらの図において、コンプレッサーは、合流管１と、磁性弁２と、螺旋系のシリンダー３と、円形の固定子４ａ，４ｂと、分離貯蔵槽である圧縮気体槽５と、磁性流体再循環手段６とを備え、次のように構成されている。
【００１６】
まず、上記磁性流体の再循環手段６について説明すると、再循環手段６は、圧縮気体槽（分離貯蔵槽）５の底部の磁性流体７を流しまたは阻止する電磁弁８と、前記磁性流体７を貯留して磁性弁２に与える磁性流体貯槽９と、前記電磁弁８の吐出側と前記磁性流体貯槽９との間を連通する管路１０と、前記磁性流体貯槽９内の磁性流体のレベルを監視し、磁性流体が一定の範囲内に保たれるように前記電磁弁８を開閉駆動するレベル制御手段１１とからなる。また、レベル制御手段１１は、磁性流体貯槽９内の磁性流体７のレベルを監視する電極１２と、この電極１２に電気的に接続されるとともに電磁弁８に電気的に接続されていて、かつ前記電極１２からの検出信号を基に電磁弁８を開閉制御する監視回路１３とからなる。
【００１７】
合流管１は、Ｙ字状をした管からなり、図に示すように、Ｙ字状の上方の一方が磁性弁２の出口側に接続され、その他方が被輸送流体の気体に連通され、かつＹ字状の下方をシリンダー３の吸入口に連通されている。上記磁性弁２の入口側は、磁性流体貯槽９の底部に連通されている。
【００１８】
上記シリンダー３は、ドーナツ状の絶縁板１４と、これに被さるドーナツ状の絶縁板１５とで次のように構成されている。絶縁板１４には、螺旋溝１６が形成されており、この螺旋溝１６の巻き始め１７が吸入口に、その巻き終わり１８が吐出口になるように形成されている。絶縁板１５には、凹状溝１９が形成されており、かつ凹状溝１９内の外周壁にＯリング等のパッキンを収納できる溝２０が形成されている。そして、絶縁板１４が絶縁板１５の凹状溝１９内に収納されることにより、シリンダー３が形成される。この際に、溝２０にパッキンを収納して磁性流体７等が漏れないようにしている。
【００１９】
上記固定子４ａは、ドーナツ状の鉄心２１ａと、三相コイル２２ａと、取付け金具２３ａとからなる。鉄心２１ａは、図２及び図３に示すように、珪素鋼板を中空パイプ状に巻いてドーナツ状に形成されている。この鉄心２１ａの一方の端面には、三の倍数のスロット溝２４ａを切られている。また、鉄心２１ａの他方の端面は、取付け金具２３ａに固定されている。これらスロット溝２４ａの内部には、三相コイル２２ａが巻かれている。これら三相コイル２２ａは、コンプレッサーの駆動時に、三相電源２５から電力が供給されるようになっている。なお、取付け金具２３ａには、固定するときに使用するネジ穴２６ａが複数設けられている。
【００２０】
上記固定子４ｂは、図示しないが、前記固定子４ａと全く同一に構成されている。したがって、説明を省略する。
【００２１】
上記圧縮気体槽５は、大別すると、円板状の底板２７で一方の面が塞がれた中空円筒状をした胴部２８と、円板状の蓋部２９とで構成されている。この胴部２８の他方の面の外周には、蓋部２９を固定するためる鍔部３０が設けられている。この鍔部３０には、蓋部２９を取り付けるためのネジ穴３１が複数設けられている。また、鍔部３０には、ドーナツ状にＯリング等のパッキンを詰める溝３２が形成されており、この溝３２にパッキンを詰めて蓋部２９を固定することにより圧縮された気体を漏れないようにしている。また、円板状蓋部２９の円中心線にそって中空円筒状の固定柱３３が設けられている。この固定柱３３の上部には取付け金具３４が設けられており、この取付け金具３４には固定子４ａの取付けるための固定具３５を固定するネジ穴３６が設けられている。また、固定柱３３は、図示下側が圧縮気体槽５の連通されており、かつその上側には圧力計３７が取り付けられている。また、蓋部２９の所定の部位に連通穴３８が穿設されている。
【００２２】
このようなコンプレッサーは、次のようにして構成される。胴部２８の溝３２にバッキンを詰め、ついで胴部２８の上に蓋部２９を載置した後、蓋部２９の上に固定子４ｂを載置し、かつネジ３９でもって固定子４ｂ、蓋部２９を胴部２８の鍔部３０に固定する。
【００２３】
次に、逆止弁４０を連通穴３８に固定した後に、この逆止弁４０にシリンダー３の絶縁板１５の前記巻き終わり１８（吐出口）が一致し固定できるように、シリンダー３を固定子４ｂの上に載置する。
【００２４】
その後に、固定具３５にネジ４１で固定された固定子４ａをシリンダー３の上に載置する。ついで、固定具３５は、ネジ４２により取付け金具３４に固定される。これにより、シリンダー３の上下に固定子４ａ，４ｂが配置され、シリンダー３を固定子４ａ，４ｂが挟んだ形状となる。
【００２５】
なお、電磁弁８は、胴部２８の底部に取り付けられている。また、磁性弁２は制御回路４５に電気的に接続されており、制御回路４５によりオンオフ励磁されるようになっている。
【００２６】
このようなコンプレッサーは、次のように動作する。
まず、三相電源２５から三相コイル２２ａ及び三相コイル２２ｂに三相の電力を供給する。また、制御回路４５により磁性弁２を一定時間間隔で励磁、非励磁させる。磁性流体貯槽９は、シリンダー３により高い位置に配置されているので、磁性弁２の励磁、非励磁により、磁性流体貯槽９内の磁性流体７は、間欠的に合流管１に導入されることになる。この合流管１に導入された磁性流体７及び気体は、重力によりシリンダー３に導かれる。
【００２７】
また、三相コイル２２ａ，２２ｂに電力が供給されているため、鉄心２１ａ，２１ｂには移動磁界が発生している。これら移動磁界はドーナツ状の鉄心２１ａ，２１ｂ上を円形に移動しているので、螺旋状をしたシリンダー３内（絶縁板１４の螺旋溝１６内）に導かれた磁性流体７は、機械的な円運動なしに円形に移動することになる。このとき、シリンダー３内の磁性流体７と磁性流体７との間に気体を挟んで移動することになる。
【００２８】
このようにしてシリンダー３内（絶縁板１４の螺旋溝１６内）を移動磁界により円形に強制的に移動してきた磁性流体７は、最終的に、巻き終わり１８（吐出口）に達する。この巻き終わり１８（吐出口）に達した磁性流体７は、逆止弁４０を通って圧縮気体槽５の内部に輸送される。これにより、シリンダー３内の磁性流体７と、磁性流体７との間に存在した気体も、圧縮気体槽５内に輸送されることになる。したがって、圧縮気体槽５内の気体は、徐々に圧力が高くなる。すなわち、上記圧縮気体槽５の内部の気体には、圧力エネルギーが与えられたことになる。
【００２９】
一方、磁性流体貯槽９内の磁性流体７のレベルは、電極１２により検出されて監視回路１３に与えられる。監視回路１３は、磁性流体貯槽９内の磁性流体７のレベルが所定の下限基準値以下になると、電磁弁８を開く指令を出力する。これにより、電磁弁８が開放されるので、圧縮気体槽５の底部に貯留する磁性流体７は、電磁弁８、管路１０を通して磁性流体貯槽９に供給される。圧縮気体槽５内の磁性流体７は、気体により加圧されているので、上部に配置されている磁性流体貯槽９に流入することができる。
【００３０】
また、磁性流体貯槽９内の磁性流体７のレベルが所定の上限基準値以上に達したことを、電極１２により検出されると、監視回路１３は、電磁弁８を閉じる指令を出力する。これにより、電磁弁８は、閉鎖されることになる。これにより、磁性流体貯槽９内の磁性流体７が溢れることがない。
【００３１】
なお、本実施例では、固定子４ａ，４ｂの鉄心２１ａ，２１ｂは、図２に示すように、円形となっているため、リニアーモータのものとことなって、連続的に移動磁界を加速することができる。また、本実施例では、円形の移動磁界を一段で説明したが、これを何段も重ねることもできる。このように円形の移動磁界を何段も重ねることにより、さらに気体を加圧することが可能になる。
【００３２】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１記載の発明によれば、螺旋状のシリンダーを円形の固定子で挟み、かつ固定子に円運動をする移動磁界を発生させ、前記シリンダーに磁性流体を間欠的に導入することにより、磁性流体の間に非輸送流体を挟んでシリンダー内を通すようにしたので、メンテナンスが必用なく、かつ振動、騒音の少なく、しかも摺動部分がないから磨耗のないコンプレッサーを得ることができる効果がある。
【００３３】
また、請求項１記載の発明によれば、ピストンを往復動させるものでないため、電源負荷が一定しており、フリッカー現象が生じることがない。
【００３４】
請求項２記載の発明では、分離貯蔵槽の底部に貯留する磁性流体を前記磁性弁に導く再循環手段を設けたので、磁性流体の循環使用が可能になる。
【００３５】
シリンダーを移動磁界により強制的に移動してきた磁性流体が、吐出口から分離貯蓄槽に輸送され、徐々に内部の気体圧力が上昇して底部に貯溜する磁性流体が電磁弁、管路を介して前記気体の圧力により上部に配置されている磁性流体層に別途に駆動手段を備えることなしに再循環させることができるので経済的並びに設置場所などの点で有利である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るコンプレッサーの実施例を示す断面図である。
【図２】同実施例で使用される固定子の平面図である。
【図３】同固定子の一部を側面から見た説明図である。
【符号の説明】
１  合流管
２  磁性弁
３  シリンダー
４ａ，４ｂ  固定子
５  圧縮気体槽（分離貯蔵槽）
６  再循環手段
７  磁性流体
８  電磁弁
９  磁性流体貯槽
１０  管路
１１  レベル制御手段
１２  電極
１３  監視回路
１４  絶縁板
１５  絶縁板
１６  螺旋溝
２１ａ，２１ｂ  鉄心
２２ａ，２２ｂ  三相コイル
２３ａ，２３ｂ  取付け金具
【図１】
0003629592.tif 000002
【図２】
0003629592.tif 000003
【図３】
0003629592.tif 000004