(57)【要約】【課題】比較的高圧縮比率の流体圧縮機を提供すると共に、逆流や漏れの影響による性能低下を防ぎ、構造の簡素化を図り、振動や騒音が抑える。【解決手段】球状空間の球面に摺接する周面１５ａと、円錐面６ａに線接触する底面１５ｂとを有する略半球状の傾斜体１５を備える。そして、傾斜体１５は、底面１５ｂから周面１５ａに貫通された吸入流路および排出流路を有し、傾斜体１５の摺動に伴って、吸入流路および排出流路の出入口が、インナーハウジング１の吸入口４および排出口５の位置を通過する。【選択図】図１
2008309026.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
球状空間と、該球状空間の中心を頂点とする円錐面とを有し、流体を吸入する吸入口および流体を排出する排出口が前記球状空間に連通されて設けられたハウジングと、
前記球状空間の球面に摺接する周面と、前記円錐面に線接触する底面とを有する略半球状の傾斜体と、
回転駆動されることで、前記傾斜体の線接触部を、前記円錐面の前記頂点を中心として前記円錐面の円周方向に移動させるように、前記傾斜体を前記球状空間の前記球面に沿って摺動させるガイド部材と、
前記円錐面と前記傾斜体の前記底面とに連結され、前記ハウジングの前記球面と前記円錐面および前記傾斜体の前記底面とで形成される空間を２つの圧送空間に仕切り、前記傾斜体の回転を規制すると共に前記傾斜体が前記球面に沿って摺動可能となるように前記底面を支持する支持部が設けられた遮蔽板とを備え、
前記傾斜体は、前記底面から前記周面に貫通された吸入流路および排出流路を有し、前記傾斜体の摺動に伴って、前記吸入流路および前記排出流路の出入口が、前記ハウジングの前記吸入口および前記排出口の位置を通過することを特徴とする流体圧縮機。
【請求項２】
前記遮蔽板は、前記円錐面に形成された溝に挿入されると共に、前記支持部が前記傾斜体の前記底面に形成された溝に係合されている、請求項１に記載の流体圧縮機。
【請求項３】
前記円錐面と、前記球状空間の前記球面に当接する周面とを有し、前記ハウジングに固定されて設けられた円錐構成体を備える、請求項１または２に記載の流体圧縮機。
【請求項４】
前記ハウジングには、２つの前記圧送空間ごとに前記吸入口および前記排出口がそれぞれ設けられている、請求項１ないし３のいずれか１項に記載の流体圧縮機。
【請求項５】
２つの前記圧送空間ごとにそれぞれ設けられた前記吸入口および前記排出口は、前記吸入口ごとおよび前記排出口ごとに、前記ハウジングの外部または内部に設けられた流路に連通されている、請求項４に記載の流体圧縮機。
【請求項６】
前記ハウジングおよび前記傾斜体には、２つの前記圧送空間を連通させる流路が設けられ、一方の前記圧送空間が前記ハウジングの前記吸入口に連通され、他方の前記圧送空間が前記ハウジングの前記排出口に連通されている、請求項１ないし３のいずれか１項に記載の流体圧縮機。
【請求項７】
前記球状空間の中心には、球体が配置され、前記傾斜体と前記遮蔽板および前記円錐面とを前記球体を介して互いに係合させる係合部が設けられている、請求項１ないし６のいずれか１項に記載の流体圧縮機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、傾斜体の動作によって液体、気体などの流体を圧縮、または移送させる圧縮機、ポンプ、真空ポンプなどの流体圧縮機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の技術としては、「斜板ポンプ」が開示されている（特許文献１参照）。この傾板ポンプは、図１４および図１５に示すように、球面３８と円錐面３９から形成される空間を有し、円錐面３９に吸入口４０および排出口４１がそれぞれ設けられたハウジング４２を備えている。また、この傾板ポンプは、円錐面３９に線接触する傾斜板４３と、外部動力（図示せず）によって回転され球面３８に沿った摺接運動を傾斜板４３に与える傾斜ガイド４４とを備えている。また、この傾板ポンプは、円錐面３９の割り溝に挿入され、傾斜板４３の動作に従って摺接運動する、扇形の穴４５を有する半円形の遮蔽板４６を備えている。そして、この傾板ポンプでは、傾斜ガイド４４の回転による線接触部の移動に伴い、球面３８、円錐面３９、傾斜板４３および遮蔽板４６で囲まれる空間の容積が減少する。この容積の減少に伴って、円錐面３９に設けられた吸入口４０から進入した流体は、同じく円錐面３９に設けられた排出口４１から吐き出される。
【０００３】
また、従来の流体圧縮機としては、「流体圧送装置」が開示されている（特許文献２参照）。この流体圧送装置は、図１６に示すように、扇形の穴が設けられてない遮蔽板４７が使用されており、扇形の遮蔽板４７を複数枚に増やすことによって、球面３８、円錐面３９、傾斜板４３および遮蔽板４７で囲まれる空間が２室以上に構成されている。そして、空間ごとに、両端部に吸入口４０および排出口４１がそれぞれ設けられ、各空間は、逆止弁４８を介した流路４９で連通されるように構成されている。さらに、従来技術としては、特許文献３、４に流体圧縮機に関連する構成が開示されている。
【特許文献１】特公昭５５−４９５６号公報
【特許文献２】特開２０００−８７８８５号公報（図６）
【特許文献３】特開２００１−３８７６号公報
【特許文献４】特開２００４−１６２６３７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
一般に、圧縮機、ポンプ、真空ポンプといった流体圧縮機は、幅広い分野で用いられており、用途に応じた諸性能が必要とされている。例えば、基本的な性能として必要とされるものには、高圧縮比率や漏れが少なく安定した流量を供給できることなどが挙げられる。さらに、構造が簡単でコンパクトであることや、低騒音、低振動など周囲の環境に配慮した点も必要とされてきている。
【０００５】
上述した特許文献１に開示された「斜板ポンプ」の場合には、傾斜板、遮蔽板の線接触部の移動に伴い、流体を取り込んだ空間の容積が徐々に減少するため、高い圧縮比率を得ることができる。しかしながら、線接触部の位置によっては、吸入口と排出口が完全につながった状態となり、排出口から吸入口へと流体が逆流してしまう問題がある。このため、この傾板ポンプは、吸入口や排出口に逆止弁を配置する必要があった。また、この傾板ポンプは、流体を吸入して排出口から吐き出す空間が１室のみであるため、例えば真空ポンプとして適用された場合、各構成部品間に生じる微少隙間から漏れた流体や、排出口側から逆流した流体が、吸入口側に流れ込みやすくなる。そのため、この傾板ポンプは、ポンプの到達圧力性能が低くなり、加えて、安定した性能が得られない不都合がある。
【０００６】
一方、上述した特許文献２に開示された「流体圧送装置」の場合には、流体を取り込む空間を複数にすることで、隙間からの漏れや逆流による影響を抑えることが可能になる。しかしながら、各空間の両端部に吸入口および排出口がそれぞれ設けられている構造であるため、傾斜板と円錐面からなる線接触部が別空間に位置するときは、「斜板ポンプ」と同様に吸入口と排出口が完全につながり、流体が逆流してしまう。このため、各空間をつなぐ流路に逆止弁を配置する必要があり、構造の複雑化や、流量の制限を招き、さらに振動や騒音を増加させる原因となる。
【０００７】
また、上述の特許文献３に開示された構成では、傾斜板に設けられた流路が、傾斜板と円錐体との線接触部を通過する際に、吸入側と排出側とが瞬間的に連通されてしまう問題がある。特に、この問題は流体として気体が用いられた場合に顕著である。この問題の対策として、特許文献３の構成では、円錐体の表面に、傾斜板の流路に嵌合する突起部が設けられているが、吸入側と排出側との連通を完全に遮断することが困難である。
【０００８】
また、この特許文献３の構成では、傾斜板を傾斜させた状態に保持する固定傾斜ガイドの下面に、吸入口および排出口が設けられているが、これら吸入口と排出口の距離が近く、同一の面上に位置している。このため、吸入口と排出口を個別に閉じて密封する、いわゆるシール性を保つことが困難である。
【０００９】
さらに、特許文献３の構成は、吸入および排出を行う、傾斜板の上面と固定傾斜ガイドの下面との接触面で、シール性を保つために互いに大きな押圧力で押圧する必要がある。また、これら傾斜板の上面と固定傾斜ガイドの下面は、面同士が接触された状態で比較的高速に回転されるので、接触面での発熱や、シール材の偏摩耗が生じる不都合がある。
【００１０】
また、上述の特許文献４には、円板軸（背面軸）とゲート部材の外周との隙間を確保するために、ゲート部材に設けられた吸入ゲートと吐出ゲートとの間をシールする構成として、例えば磁性流体シール（不図示）を用いる構成が挙げられる。しかしながら、現実的には、この部分に磁性流体シールを使用することは、製造コスト、実用性を考慮した場合にはかなり困難である。つまり、例えば真空ポンプにおいては、千から数千程度の回転数で動作させながら、真空中への気体の漏れ量を許容範囲内におさえてシール性能を維持する必要があるので、使用できる磁性流体も制限されるためである。また、シールを用いずに、隙間だけで管理する場合には、吐出側から吸入側に対して漏れが多く発生する可能性が高い不都合がある。
【００１１】
そこで、本発明は、比較的高圧縮比率の流体圧縮機を提供すると共に、逆流や漏れの影響による性能低下を防ぎ、構造の簡素化を図り、振動や騒音が抑えることができる流体圧縮機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上述の目的を達成するため、本発明に係る流体圧縮機は、球状空間と、この球状空間の中心を頂点とする円錐面とを有し、流体を吸入する吸入口および流体を排出する排出口が球状空間に連通されて設けられたハウジングと、
球状空間の球面に摺接する周面と、円錐面に線接触する底面とを有する略半球状の傾斜体と、
回転駆動されることで、傾斜体の線接触部を、円錐面の頂点を中心として円錐面の円周方向に移動させるように、傾斜体を球状空間の球面に沿って摺動させるガイド部材と、
円錐面と傾斜体の底面とに連結され、ハウジングの球面と円錐面および傾斜体の底面とで形成される空間を２つの圧送空間に仕切り、傾斜体の回転を規制すると共に傾斜体が球面に沿って摺動可能となるように底面を支持する支持部が設けられた遮蔽板とを備える。そして、傾斜体は、底面から周面に貫通された吸入流路および排出流路を有し、傾斜体の摺動に伴って、吸入流路および排出流路の出入口が、ハウジングの吸入口および排出口の位置を通過する。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、傾斜体の吸入流路および排出流路と、ハウジングの吸入口および排出口とが、傾斜体の摺動時に一定周期で位置が一致され、位置が一致したときに流路が開き、位置が一致しないときに流路が閉じるように構成される。このため、本発明は、逆止弁などのバルブが無い構成であっても流体が逆流することなく、流体を効率良く圧縮して排出することが可能になり、構造の簡素化を図り、逆止弁で発生する振動や騒音を解消することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の具体的な実施形態について、図を参照して説明する。
【００１５】
図１に示すように、本実施形態の流体圧縮機は、球状空間を有するインナーハウジング１と、このインナーハウジング１内で摺動される傾斜体１５と、この傾斜体１５を摺動させるガイド部材としてのノブ１９とを備えている。また、この流体圧縮機は、インナーハウジング１内に形成される空間を２つの圧送空間２９，３０に仕切る遮蔽板１６と、インナーハウジング１の球状空間に固定されて設けられたスロープ６とを備えている。さらに、この流体圧縮機は、シール部材、軸受、締結部品、外部動力源である駆動装置（不図示）等を備えて構成されている。
【００１６】
図１から図４において、インナーハウジング１は、一組の上部インナーハウジング２と下部インナーハウジング３が組み合わされて構成されている。上部インナーハウジング２には、駆動装置（図示せず）が接続される貫通穴２ａと、気体や液体等の流体を吸入する吸入口４と、液体を排出する排出口５とが、球状空間に連通されて設けられている。
【００１７】
下部インナーハウジング３には、上部インナーハウジング２の半球面２ｂと同一径に形成された半球面３ｂおよび、貫通穴３ａが設けられている。下部インナーハウジング３の貫通穴３ａには、インナーハウジング１の半球面１ａと同一径に形成された、円錐面６ａ、および球状空間の球面に当接する周面（球面）６ｂを有するスロープ（円錐構成体）６が挿入されている。このスロープ６の円錐面６ａには割り溝７が設けられている。なお、スロープ６は、下部インナーハウジング２内で回転しないように固定されるか、または、下部インナーハウジング２と一体に形成されてもよい。
【００１８】
そして、上部インナーハウジング２、下部インナーハウジング３およびスロープ６を組み合わせることによって、半球面２ｂ、３ｂおよび円錐面６ａとから構成される球状空間が形成されている。この球状空間において、スロープ６の円錐面６ａの頂点は、この球状空間の中心８と一致されている。
【００１９】
また、上部インナーハウジング２と下部インナーハウジング３とが当接する接触面である半球面１ａには、シール溝やシール面１ｂなどが設けられている。これらシール溝やシール面１ｂには、Ｏ−リング９、ガスケット（図示せず）などのシール部材が挿入されて、上部インナーハウジング２と下部インナーハウジング３とを締結部品で締め付けることでシール性が確保されている。なお、図１から図４に示すように、インナーハウジング１の外側には、アウターハウジング１０および底蓋１１が設けられている。インナーハウジング１とアウターハウジング１０との間にシール部１２が設けられており、シール性が更に向上されている。また、当然であるが、アウターケーシング１０には、上部インナーケーシング２に設けられた吸入口４と排出口５に対応する位置に、吸入口１３と排出口１４がそれぞれ設けられている。
【００２０】
インナーハウジング１の球状空間には、略半球状の傾斜体１５が摺動可能に組み込まれている。傾斜体１５の周面１５ａは、インナーハウジング１の球状空間の球面に摺接する球面であり、球状空間のシール性を保つように構成されている。また、傾斜体１５の底面１５ｂは、インナーハウジング１の球径と一致する円形状に形成されており、スロープ６の円錐面６ａと線接触するように構成されている。そして、遮蔽板１６は、円錐面６ａと傾斜体１５の底面１５ｂとに連結されて設けられ、球状空間の球面と円錐面６ａおよび傾斜体１５の底面１５ｂとで形成される空間を２つの圧送空間に仕切っている。また、傾斜体１５には、後述する吸入流路および排出流路が、底面１５ｂから周面１５ａに貫通されて形成されている。
【００２１】
傾斜体１５の底面１５ｂには、断面円弧状のＲ溝１５ｃが、底面１５ｂの中心を通って直線状に設けられている。また、遮蔽板１６の上部には、傾斜体１５の回転を規制すると共に、傾斜体１５が球状空間の球面に沿って摺動可能になるように底面１５ｂを支持する支持部としての断面円弧状のＲ部１６ａが形成されている。傾斜体１５のＲ溝１５ｃは、遮蔽板１６のＲ部１６ａに係合して摺接されている。遮蔽板１６は、スロープ６の割り溝７に嵌入されており、割り溝７の側面の平面７ａおよび下部インナーハウジング３の底部の球面３ｂと摺接する板厚および半径に形成されており、取り込まれた流体が漏れることがないように構成されている。
【００２２】
なお、遮蔽板１６の上端部のＲ部１６ａは、図１に示すように、球状空間の中心８と一致する円形状に形成されてもよい。この構成の場合には、割り溝７と円錐面６ａ間の辺が円形部と干渉しないようにＲ面１７を形成する必要がある。また、図５に示すように、遮蔽板１６の上端部のＲ部１６ａは、単なる半円状に形成されてもよい。この構成の場合は、傾斜体１５のＲ溝１５ｃと底面１５ｂとの間の辺に面取り部９を形成するなどして、遮蔽板１６の側面１６ｂに対して傾斜体１５が傾いた際に、遮蔽板１６の側面１６ｂと辺とが干渉しないようにする必要がある。
【００２３】
さらに、シール性を向上させるために、図１に示すように、球状空間の中心８には球体１８が配置されてもよい。この構成の場合には、球体１８が、球状空間の中心８の位置に保持されるように、球体１８の球径に合わせた球面が、係合部として、傾斜体１５の底面１５ｂ、スロープ６の円錐面６ａ、および遮蔽板１６の上端部のＲ部１６ａにそれぞれ形成される必要がある。なお、球体１８には、遮蔽板１６の板厚に合わせた溝が設けられ、この溝に遮蔽板１６が嵌め込まれるように構成されてもよく、傾斜体１５の底面１５ｂの中心や遮蔽板１６の上端部のＲ部１６ａに球体１８が一体に形成されてもよい。
【００２４】
ここで、傾斜体１５の周面１５ａおよびＲ溝１５ｃ、遮蔽板１６、割り溝７は、流体を気密な状態で移動させるために、互いに摺接しながらシール性を良好に保つ必要がある。このため、これら傾斜体１５の周面１５ａおよびＲ溝１５ｃ、遮蔽板１６、割り溝７は、平滑であり、耐磨耗性、耐熱性に優れる素材や表面処理を施したものを使用するのが望ましい。この構成によれば、傾斜体１５および遮蔽板１６が摺動する際に発生する部品間の隙間が極力抑えられ、シール性が向上される。
【００２５】
上部インナーハウジング２の貫通穴２ａからは、傾斜体１５の上部に取り付けられた球状のノブ１９が突出されている。このノブ１９は、底面２０ａに半球面２０ｂが設けられた上部ノブケーシング２０、上面２１ａに半球面２１ｂが設けられた下部ノブケーシング２１によって、挟み込まれた状態で固定されるため、球状空間の中心８からの傾斜体１５の傾きは一定に保たれる。傾斜体１５の傾きは、当然であるが、傾斜体１５の底面１５ｂとスロープ６の円錐面６ａとが線接触する位置になるように設定されている。本実施形態では、下部ノブケーシング２１の底面２１ｃは、傾斜体１５の球面をなす周面１５ａとの接触を避けるために、球面状に形成されている。また、上部ノブケーシング２０には、駆動装置に接続される駆動軸２２が一体に形成されている。駆動軸２２には、シャフトシール２３、軸受２４、スリーブ２５、軸受カップリング２６が装着され、上部ノブケーシング２０と下部ノブケーシング２１で構成されるノブケーシング２７が回転する構造になっている。
【００２６】
したがって、駆動装置が回転駆動を開始すると、ノブケーシング２７が回転され、ノブケーシング２７に挟み込まれたノブ１９がガイドの役割をして傾斜体１５も移動される。これにより、傾斜体１５とスロープ６の円錐面６ａとの線接触部２８は、球状空間の中心８を軸として回転運動と共に移動する。すなわち、ノブ１９は、傾斜体１５の線接触部２８を、スロープ６の円錐面６ａの頂点を中心として円錐面６ａの円周方向に移動させるように、傾斜体１５を球状空間の球面に沿って摺動させる。このとき、傾斜体１５は、遮蔽板１６の上端部のＲ部１６ａに係合されているため、ノブケーシング２７の回転によって回転されることはなく、傾斜体１５の底面１５ｂの傾き方向のみが変化するように動作することとなる。
【００２７】
また、傾斜体１５の底面１５ｂが移動して傾斜状態が変化するのに伴って、遮蔽板１６は、球状空間の中心８を軸として割り溝７内を上下方向に摺動しながら移動する。そして、線接触部２８と遮蔽板１６とが同一線上に重なったときに、線接触部２８側に位置している遮蔽板１６の一端部は下死点に達して、割り溝７内に完全に入り込む。このとき、遮蔽板１６の他端部は上死点に達して、遮蔽板１６の側面１６ｂの露出が最大となる。遮蔽板１６の両端部が上下死点にそれぞれ達したとき、２室の圧送空間２９、３０は、遮蔽板１６の下死点と一致する線接触部２８と、傾斜体１５の底面１５ｂと、スロープ６の円錐面６ａおよび遮蔽板１６の上死点側の側面１６ｂとに囲まれた空間となる。ここから駆動軸２２が回転を始めると、線接触部２８は移動するが、遮蔽板１６の位置は上下方向に変化するだけなので、空間の容積は徐々に減少して最終的には「０」となる。
【００２８】
なお、ノブケーシング２７内の球面２７ａとノブ１９との間には、摺動による発熱や磨耗といった問題が生じるが、油やグリス等の潤滑材を用い、摺動面を滑らかにするなどの対策を行えばよい。このとき、潤滑材が周囲に飛散したり漏れたりしないように、ノブ１９の付根や上下ノブケーシング２０，２１の間に、Ｏ−リング３１、３２やガスケット（図示せず）が設けられるのが好ましい。また、傾斜体１５に摺接運動を与えるノブ（ガイド部材）１９は、図１に示したノブ１９の構成に限定されるものではない。例えば、図６、図７に示すように、傾斜体１５に、円錐形状のガイド部３３や円筒形状のガイド部３４が形成された構成であってもよい。あるいは、図８に示すように、傾斜体１５に、軸受３５に支持される軸部３５ａが形成された構成であってもよく、傾斜体１５の傾きを一定に保つことができれば他の構成であってもよい。
【００２９】
図９（ａ）は傾斜体１５を示す側面図であり、図９（ｂ）は傾斜体１５の内部の流路を示すＡ―Ａ断面図である。図９（ａ）および図９（ｂ）に示すように、傾斜体１５は、インナーハウジング１の吸入口４に接続される吸入流路１５ｄ，１５ｅと、球状の圧送空間２９、３０と接続される円形状の吸入流路１５ｆ，１５ｇとを有している。また、傾斜体１５は、圧送空間２９、３０と接続される長穴状の排出流路１５ｈ，１５ｉと、インナーハウジング１の排出口５と接続される排出流路１５ｊ，１５ｋとを有している。また、傾斜体１５の中心線３６上には、遮蔽板１６が配置されている。したがって、図９において、２室の圧送空間２９、３０は、遮蔽板１６によって左右対称に分けられていることになる。流体は、吸入流路１５ｄから進入し、円形の吸入流路１５ｆを通過して、圧送空間２９に進入する。続いて、圧送空間２９に進入した流体は、傾斜体１５の傾き方向の変化に伴って圧縮され、長穴の排出流路１５ｈに押し込まれ、排出流路１５ｊを通過して外部へと排出される。また、吸入流路１５ｅ、円形状の吸入流路１５ｇ、圧送空間３０、長穴状の排出流路１５ｉ、排出流路１５ｋにおいても同様に流体が移動する。
【００３０】
流体の移動について、図１０Ａから図１０Ｈを参照して説明する。各図１０における（ａ）は流体圧縮機の上方側から示す平面図であり、外側に上部インナーハウジング２が配置されており、内側に、円形部である傾斜体１５が配置されている。各図１０には、アウターハウジング１０を図示していない。平面図におけるインナーハウジングの周囲に位置する４つの図は、上部インナーハウジング２の吸入口４ａ、４ｂ、排出口５ａ、５ｂと、傾斜体１５の吸入流路１５ｄ、１５ｅ、排出流路の１５ｊ、１５ｋとの位置関係を、側面から示した図である。それぞれの図における（ｂ）は、傾斜体１５の傾きを矢印Ｖ方向から示す側面図であり、駆動装置による外部動力の回転に伴い、傾斜体１５の傾き方向が徐々に変化することを示した図である。各図１０の（ｂ）には、上部インナーハウジング２を図示していない。なお、図１０Ａから図１０Ｈにおいては、駆動装置の外部動力によって矢印方向に右回りに回転されるので、傾斜体１５の底面１５ｂとスロープ６の円錐面６ａ（図示せず）とで形成される線接触部２８も右回りに移動する。
【００３１】
図１０Ａは、インナーハウジング１の吸入口４ａが、傾斜体１５の吸入流路１５ｄと一致する（重なる）位置に移動されており、吸入口４ａと圧送空間２９が接続されることにより、圧送空間２９内に流体が吸入される状態である。また、この初期状態で、線接触部２８は、吸入流路１５ｄの対角線上に位置する吸入流路１５ｅ側の円錐面上にある。なお、このとき、吸入口４ａ以外の吸入口４ｂおよび排出口５ａ，５ｂは、閉じられた状態である。
【００３２】
図１０Ｂは、線接触部２８が図１０Ａに示した初期状態から、４５°だけ移動した状態である。傾斜体１５の傾き方向が移動したのに伴って、吸入口４ａが閉じられて、圧送空間２９内への流体の吸入が完了し、吸入された流体は密閉された状態になっている。その他の各吸入口４ｂおよび排出口５ａ，５ｂは閉じられた状態である。図１０Ｃは、線接触部２８が、図１０Ａに示した初期状態から９０°だけ移動した状態である。排出口５ｂと排出流路１５ｋとの位置が一致している。これにより、圧送空間３０で圧縮された流体が排出口５ｂから排出される。圧送空間２９内の流体は密閉された状態が保持されている。
【００３３】
図１０Ｄは、線接触部２８が、初期状態から１３５°移動した状態である。このとき、線接触部２８が遮蔽板１６と重なり、排出口５ｂは閉じられた状態になっている。つまり、圧送空間３０の排出行程が完了した状態である。また、このとき、圧送空間２９内の流体は密閉された状態が保持されている。図１０Ｅは、線接触部２８が、初期状態から１８０°移動した状態である。線接触部２８が、圧送空間２９内に達したことで、圧送空間２９内に吸入されていた流体が圧縮され始めている。また、吸入口４ｂと吸入流路１５ｅとの位置が一致し、圧送空間３０内に流体が吸入される状態になっている。
【００３４】
図１０Ｆは、線接触部２８が、初期状態から２２５°移動した状態である。このとき、圧送空間２９の内部では流体がさらに圧縮されている。圧送空間３０では、吸入口４ｂ、排出口５ｂが共に閉じられた状態になり、吸入行程が完了して流体が密閉された状態になっている。図１０Ｇは、線接触部が、初期状態から２７０°移動した状態である。このとき、排出口５ａと排出流路１５ｊとの位置が一致し、圧送空間２９で圧縮された流体が排出口５ａから排出される。また、このとき、他方の圧送空間３０内の流体は密閉された状態が保持されている。
【００３５】
図１０Ｈは、線接触部２８が、初期状態から３１５°移動した状態である。このとき、線接触部２８が再び遮蔽板１６と重なり、排出口５ａは閉じられた状態になっている。圧送空間２９の排出行程が完了した状態である。この行程後、再度、図１０Ａに示した行程に移行する。
【００３６】
したがって、駆動装置の外部動力によって駆動軸２２が１回転されるごとに、圧送空間２９と圧送空間３０において、それぞれ吸入・圧縮・排出の一連の行程を繰り返すことになる。圧送空間２９および圧送空間３０には、個別に吸入口４ａ、４ｂおよび排出口５ａ、５ｂがそれぞれ設けられているので、それぞれが異なる流体を吸入および排出することができ、また、異なる容器の流体を吸入および排出することもできる。
【００３７】
また、図１１に示すように、圧送空間２９と圧送空間３０は、それぞれの吸入口４ａ、４ｂごと、および排出口５ａ、５ｂごとに、流路５１ａ，５２ａをなす配管５１，５２を介して連通させてまとめられている。これによって、１種類の流体を吸入および排出することが可能になる。この構成によれば、単純な計算上、１回転当たりの吸入量および排出量を２倍に増やすことができる。吸入口４ａ、４ｂと排出口５ａ、５ｂとを連通させる配管は、吸入口４ａ，４ｂおよび排出口５ａ，５ｂの外部、つまりインナーハウジング１の外部に配置されてもよい。あるいは、インナーハウジング１の内部には、各吸入口と各排出口を連通させる流路や、この流路をなす配管が設けられてもよい（図示せず）。
【００３８】
さらに、傾斜体１５の吸入流路および排出流路、上部インナーハウジング２の吸入口および排出口を、図１２に示すように形成することで、図１０Ａから図１０Ｈに示した動作とは異なる吸入・排出動作を構成することができる。図１２に示す構成では、図１１に示した構成と同様に、中心線３６上に遮蔽板１６が位置されている。また、吸入流路１５ｄ、排出流路１５ｊおよび排出流路１５ｋは、図１０に示した構成と同じである。図１０に示した構成と異なる点は、傾斜体１５においては、吸入流路１５ｅと円形状の吸入流路１５ｇが設けられていない点、および、排出流路１５ｊの下側に、周面１５ａから底面１５ｂに跨って切り欠き１５ｍが設けられている点の２点である。
【００３９】
また、上部インナーハウジング２の構成においても、図１０Ａ等に示した構成と異なる点がある。図１３Ａから図１３Ｈに示すように、吸入口４ａおよび排出口５ｂは、図１０に示した構成と同様に設けられているが、吸入口４ｂおよび排出口５ａは設けられていない。ただし、排出口５ａの位置には、吸入口４ａおよび排出口５ｂと形状が異なっており、上部インナーハウジング２を貫通していない溝３７が設けられている。この溝３７に、傾斜体１５に設けられた排出流路１５ｊと切り欠き１５ｍとの位置が一致したときに、圧送空間２９と圧送空間３０とが連通される構造に構成されている。この構成によれば、２室の圧送空間が直列に接続された状態にすることが可能になり、比較的高い圧縮性能を実現できる。
【００４０】
図１３Ａから図１３Ｈを参照して、流体の移動について説明する。図１０Ａから図１０Ｈと同様に、それぞれの図１３Ａから図１３Ｈにおける（ａ）は流体圧縮機の上方側から見た平面図であり、外側が上部インナーハウジング２、内側の円形部が傾斜体１５である。各図１３にはアウターハウジング１０を図示していない。平面図における周囲の３つの図は、上部インナーハウジング２の吸入口４ａ、排出口５ｂ、溝３７と傾斜体１５の吸入流路１５ｆ、排出流路１５ｊ、切り欠き１５ｍ、排出流路１５ｋの位置関係を側面から示したものである。各図１３における（ｂ）は、傾斜体１５の傾きを矢印Ｖ方向から示した側面図であり、駆動装置による外部動力の回転に伴い、傾斜体１５の傾き方向が徐々に変化することを示した図である。各図１３の（ｂ）には上部インナーハウジング２を図示していない。なお、各図１３においても、駆動装置による外部動力によって右回りに回転されるので、傾斜体１５の底面１５ｂとスロープ６の円錐面６ａ（図示せず）とで形成される線接触部２８も右回りに移動する。
【００４１】
図１３Ａは、インナーハウジング１の吸入口４ａが、傾斜体１５の吸入流路１５ｄの位置と一致して、吸入口４ａと圧送空間２９とが接続されることによって、圧送空間２９内に流体が吸入される状態である。また、この初期状態で、線接触部２８は、吸入流路１５ｄの対角線上に位置する円錐面６ａ上にある。なお、吸入口４ａ以外の排出口５ｂと溝３７は、閉じられた状態である。図１３Ｂは、線接触部２８が、図１３Ａに示した初期状態から４５°移動した状態である。傾斜体１５の傾き方向が移動したのに伴って吸入口４ａが閉じられて、圧送空間２９内への流体の吸入行程が完了し、吸入された流体は密閉された状態になっている。排出口５ｂと溝３７も同様に閉じられた状態である。
【００４２】
図１３Ｃは、線接触部２８が、初期状態から９０°移動した状態である。排出口５ｂと排出流路１５ｋの位置が一致されている。このとき、圧送空間３０内で圧縮された流体が排出口５ｂから排出される。また、このとき、圧送空間２９内の流体は密閉された状態が保持されている。図１３Ｄは、線接触部２８が、初期状態から１３５°移動した状態である。このとき、線接触部２８が遮蔽板１６と重なり、排出口５ｂは閉じられた状態になっている。圧送空間３０の排出行程が完了した状態である。圧送空間２９内の流体は密閉された状態が保持されている。
【００４３】
図１３Ｅは、線接触部２８が、初期状態から１８０°移動した状態である。このとき、線接触部２８が圧送空間２９内に達したことで、圧送空間２９内に吸入されていた流体が圧縮され始めている。図１３Ｆは、線接触部２８が、初期状態から２２５°移動した状態である。このとき、圧送空間２９内では流体が更に圧縮されている。切り欠き１５ｍと溝３７の位置が一致されているが、排出流路１５ｊがまだ一致されていないので、圧送空間２９と圧送空間３０とは連通されていない。
【００４４】
図１３Ｇは、線接触部２８が、初期状態から２７０°移動した状態である。このとき、溝３７と排出流路１５ｊおよび切り欠き１５ｍの位置が一致し、圧送空間２９で圧縮された流体が排出流路１５ｊから溝３７に進入し、切り欠き１５ｍを通って圧送空間３０に流れ込む。図１３Ｈは、線接触部２８が、初期状態から３１５°移動した状態である。線接触部２８が再び遮蔽板１６と重なり、排出流路１５ｊは閉じられた状態になっている。圧送空間２９から圧送空間３０への流体圧送行程が完了した状態である。この行程後は、再度、図１３Ａに示した行程に移行し、圧送空間３０内の流体は徐々に圧縮されて、図１３Ｃに示す行程で、圧縮された流体が排出口５ｂから排出される。
【００４５】
したがって、駆動装置による外部動力によって駆動軸２２が１／４回転ごとに、圧送空間２９から進入した流体が圧縮されて、圧送空間３０内に移送され、その後、排出口５ｂから排出されるという行程を繰り返すことになる。
【００４６】
上述したように、本実施形態によれば、外部動力によってノブ１９が回転駆動されたとき、遮蔽板１６によって回転が規制されている傾斜体１５が摺動を開始する。この傾斜体１５の摺動に伴って、傾斜体１５の周面１５ａ上に位置する吸入流路および排出流路の出入口は、傾斜体１５の摺動に合わせて一定の軌道をもって移動し始める。そして、これらの出入口は、上死点に達したときに、インナーハウジング１の吸入口４および排出口５の位置に一致する。このときだけ、インナーハウジング１の内部の球状空間と外部とが連通されるように構成されている。一方、傾斜体１５の吸入流路および排出流路の出入口は、上死点以外の位置では、球状空間の球面によって常に閉塞されて、吸入流路および排出流路が閉じられた状態になる。本実施形態は、このように構成することで、逆止弁などのバルブを組み込むことなく、吸入流路および排出流路の開閉動作を行うことが可能になり、構造を簡素化することができる。さらに、本実施形態は、吸入側への流体の逆流を防ぎ、また、流体を効率良く圧縮して排出することも可能になる。
【００４７】
また、本実施形態では、インナーハウジング１に、２つの圧送空間ごとに吸入口および排出口がそれぞれ設けられている。この構成によって、異なる圧送空間や異なる流体を同時に吸入および排出、または圧縮することが可能にされている。
【００４８】
また、本実施形態では、２つの圧送空間ごとにそれぞれ設けられた吸入口および排出口が、吸入口ごとおよび排出口ごとに、インナーハウジング１の外部または内部に設けられた流路に連通されている。この構成によって、２つの圧送空間の吸入口ごと、排出口ごとに１つにまとめられ、２つの圧送空間が並列に接続された状態になり、外部動力による駆動軸２２の１回転当たりの流体の圧送量を増やすことができる。
【００４９】
また、本実施形態では、インナーハウジング１および傾斜体に、２つの圧送空間を連通させる流路が設けられ、一方の圧送空間がインナーハウジングの吸入口に連通され、他方の圧送空間がインナーハウジングの排出口に連通されている。この構成によって、２つの圧送空間を、吸入側と排出側とに分けた２段構造にし、互いの圧送空間を連通する流路をハウジングの球状空間の外部に設けられ、その流路は、傾斜体の摺動に伴って開閉動作を繰り返すように構成されている。さらに、２つの圧送空間が連通されて開かれた状態になるときは、インナーハウジング１の吸入口と排出口が閉じられた状態になるように構成されたことで、流体の逆流や漏れによる性能の低下を防ぐことができる。
【００５０】
また、本実施形態の流体圧縮機は、半球状の傾斜体１５における、比較的面積が大きな周面１５ａに、吸入流路および排出流路の出入口が設けられているので、周面１５ａで封止されることでシール性を向上することができる。また、傾斜体１５の摺動距離が比較的短いので摩耗が抑えられ、耐久性を向上することができる。また、駆動装置によって回転駆動されるノブ１９は、駆動時に比較的大きな負荷が作用するが、例えばオイルやグリス等の潤滑材によって潤滑させることが容易に可能である。ノブ１９の部分には、吸入流路および排出流路が設けられていないので、圧送空間に潤滑材の油分等が進入することが防止され、例えば真空ポンプ等の油分を避ける必要がある用途にも容易に適用することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】実施形態の流体圧縮機を正面側から示す断面図である。
【図２】図１に示した向きから９０°ずらした位置から示す断面図である。
【図３】上記流体圧縮機を示す分解斜視図である。
【図４】上記流体圧縮機を示す分解斜視図である。
【図５】傾斜体の底面のＲ溝部に面取りを施した構成を示す図である。
【図６】ガイド部を円錐形状に形成した構成を示す図である。
【図７】ガイド部を円筒形状に形成した構成を示す図である。
【図８】ガイド部に軸受を使用した構成を示す図である。
【図９】傾斜体の内部の流路を示す図である。
【図１０Ａ】２つの圧送空間ごとに個別に吸入口および排出口が設けられた構成における各流路の位置関係および流体の移動を示す作動図である。
【図１０Ｂ】各流路の位置関係および流体の移動を示す作動図である。
【図１０Ｃ】各流路の位置関係および流体の移動を示す作動図である。
【図１０Ｄ】各流路の位置関係および流体の移動を示す作動図である。
【図１０Ｅ】各流路の位置関係および流体の移動を示す作動図である。
【図１０Ｆ】各流路の位置関係および流体の移動を示す作動図である。
【図１０Ｇ】各流路の位置関係および流体の移動を示す作動図である。
【図１０Ｈ】各流路の位置関係および流体の移動を示す作動図である。
【図１１】吸入口ごと、および排出口ごとにまとめた構成を示す図である。
【図１２】傾斜体の吸入流路を１つにした構成を示す側面図、および傾斜体内部の流路を上部から示した断面図である。
【図１３Ａ】２つの圧送空間を連通する流路が設けられた構成における各流路の位置関係および流体の移動を示す作動図である。
【図１３Ｂ】各流路の位置関係および流体の移動を示す作動図である。
【図１３Ｃ】各流路の位置関係および流体の移動を示す作動図である。
【図１３Ｄ】各流路の位置関係および流体の移動を示す作動図である。
【図１３Ｅ】各流路の位置関係および流体の移動を示す作動図である。
【図１３Ｆ】各流路の位置関係および流体の移動を示す作動図である。
【図１３Ｇ】各流路の位置関係および流体の移動を示す作動図である。
【図１３Ｈ】各流路の位置関係および流体の移動を示す作動図である。
【図１４】斜板ポンプを示す概略断面図である。
【図１５】傾板ポンプを、図１４に示した方向に対して傾斜ガイドの軸周りに９０度ずらした位置から示す断面図である。
【図１６】流体圧送装置を上部から示す概略図である。
【符号の説明】
【００５２】
１  インナーハウジング
１ａ  半球面（接触面）
２  上部インナーハウジング
２ａ  貫通穴
２ｂ  半球面
３  下部インナーハウジング
３ａ  貫通穴
３ｂ  半球面
４  吸入口
４ａ  吸入口
４ｂ  吸入口
５  排出口
５ａ  排出口
５ｂ  排出口
６  スロープ（円錐構成体）
６ａ  円錐面
６ｂ  周面
７  割り溝
８  球の中心
１０  アウターハウジング
１３  吸入口
１４  排出口
１５  傾斜体
１５ａ  周面
１５ｂ  底面
１５ｃ  Ｒ溝
１５ｄ  吸入流路
１５ｅ  吸入流路
１５ｆ  円形の吸入流路
１５ｇ  円形の吸入流路
１５ｈ  長穴の排出流路
１５ｉ  長穴の排出流路
１５ｊ  排出流路
１５ｋ  排出流路
１６  遮蔽板
１６ａ  Ｒ部（支持部）
１６ｂ  側面
１８  球体
１９  ノブ（ガイド部材）
２２  駆動軸
２８  線接触部
２９  圧送空間
３０  圧送空間
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１０Ｃ】
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【図１０Ｄ】
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【図１０Ｅ】
2008309026.tif 000016
【図１０Ｆ】
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【図１０Ｇ】
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【図１０Ｈ】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３Ａ】
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【図１３Ｂ】
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【図１３Ｃ】
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【図１３Ｄ】
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【図１３Ｅ】
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【図１３Ｆ】
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【図１３Ｇ】
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【図１３Ｈ】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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