(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動軸により駆動する内接型トロコイド歯車を持つアウターロータとインナーロータとよりなるロータ対の一方の回転側面に対し摺動接触部を形成する固定接触部と、吸入孔と吐出孔と、を備えた固定側ブラケットに接続するフレーム内で、前記ロータ対の他方の回転側面に接触して前記固定接触部とともに適当圧で挟持する可動接触部を設けた気体圧縮機において、
前記可動接触部は、ロータ対の他方の回転側面に対し回転せずに接触する摺動接触部を形成する軸方向可動のギヤサイドシール円盤と、押圧機構とより構成し、
前記押圧機構は、
圧力室を形成するフレームと可動側ブラケットとの間に収納され、前記ギヤサイドシール円盤の前記駆動軸の貫通孔部位に中心部を、外周部を可動側ブラケット側に位置するようにして前記ギヤサイドシール円盤に与圧を加える円形バネと、
前記円形バネ背面側に位置する可動側ブラケットに設けた吐出孔に連通して吐出圧の一部を正帰還させる連通管とにより構成され、
更に前記円形バネは反り返りバネを複数個設け、該反り返りバネ先端を圧力室の可動側ブラケットの内壁に当接させ、前記ギヤサイドシール円盤に与圧を与えるように構成したことを特徴とするトロコイド歯形気体圧縮機。
【請求項２】
前記連通管に油分離器を設け該分離器を介して分離した油を吐出圧で圧力室に導入させ、圧力室より各摺動接触部に循環させ油膜形成を可能とした、ことを特徴とする請求項１記載のトロコイド歯形気体圧縮機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、回転する一対の内接型トロコイド歯車の両側面を固定接触部と可動接触部とで挟持して、固定接触部を備えたブラケットに設けた吸入孔より吸入した気体を圧縮して吐出孔より吐出する気体圧縮機に係わり、特に適当圧で押圧可能にしたギヤサイドシール円盤と潤滑油自動循環機構とを持つ長時間運転可能のトロコイド歯形気体圧縮機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
内接型トロコイド圧縮機は図５に示すように、フレーム５２のロータ室５２ａ内においてアウターロータ５３にインナーロータ５４が偏心状態で内接して組付けられたもので、アウターロータ５３は内周に円弧歯に形成した内周歯車５３ａを有し、一方インナーロータ５４は外周にトロコイド歯に形成した外周歯車５４ａを有し、複数の空隙部を形成して噛合をしている。内周歯車５３ａ及び外周歯車５４ａの歯数はインナーロータ５４の方が１つ少なくなっている。
そして前記アウターロータ５３はフレーム５２のロータ室５２ａ内に回転自在に嵌合されている。また、前記インナーロータ５４は、その中心部に設けた中心孔５４ｂに駆動軸５５が嵌合されている。さらに前記フレーム５２のロータ室５２ａに前記駆動軸５５を挟んで略対称位置に吸込口５６と吐出孔５７とが形成されている。そして、使用時には駆動軸５５を介してインナーロータ５４が回転運動し、それに伴い内周歯車５３ａと外周歯車５４ａとの噛合によりアウターロータ５３も同方向へ回転し、それぞれの空隙部の容積がアウターロータ５３及びインナーロータ５４が一回転する間に暫時縮小され、吸入口５６で吸入し、吐出口５７より圧縮空気を吐き出すようにしたものである。
【０００３】
ところで、上記内接型トロコイド歯車による気体圧縮機では、一対の内周歯車を持つアウターロータと外周歯車を持つインナーロータの両側面で接触摺動する側壁との隙間より圧縮された気体の高圧側から低圧側への漏洩量は、一対の内周歯車と外周歯車の歯形相互の噛み合い部位の隙間からの漏洩と、噛み合うアウターロータとインナーロータの両側面とそれに対する両側の接触摺動部との間の隙間からの漏洩が考えられるが、後者の漏洩量は比較的大きく、これを阻止することは気体圧縮機の圧縮効率につながるもので、この問題の解決が強く望まれてきた。
【０００４】
そのため、上記漏洩の原因を形成する内周歯車と外周歯車との噛み合い部と、アウターロータとインナーロータとよりなるロータ対の回転側面を挟持する摺動接触部と回転側面との間の隙間を極少に押さえる精密加工及び組立が必要である。
即ち、ロータ対の回転面と該回転面を挟持する摺動接触部の隙間を限りなく零に近付けることが必要であるが、このようなことは加工組立を困難にし、摺動面に噛りなどが発生し易くなり、長期運転の結果磨耗が発生し隙間が増大し、その結果圧縮効率の低下をもたらすことになる。従って、このように組立時の初期状態を常に維持して運転を継続することは困難であった。
【０００５】
また、前記漏洩の原因削除の別の手段として、歯車相互の歯形の噛み合い部位や、アウターロータとインナーロータとよりなるロータ対の回転側面とそれを挟持する摺動接触部との間に形成される摺動面への適切な潤滑と、油膜形成によるシール機能の形成による漏洩防止の手段が考えられる。例えば油溜めからの飛沫などによる潤滑油の供給方法や油圧ポンプを介しての強制潤滑を行う方法があるが、前者の方法は本願のような場合構造上不可能で、後者の方法は小容量機に対しては構造が複雑化しコスト的にも成り立たず、適切な潤滑方法の創出が要望されていた。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記問題点に鑑みなされたもので、圧縮機内における圧縮気体の高圧側より低圧側への漏洩阻止のための回転するロータ対を適当圧の下に押圧挟持する接触摺動部を設け、
該摺動部には、前記ロータ対の一方には固定接触摺動部を設け、他方の回転側面には適当背圧の下に接触摺動する摺動部材と、該部材に前記背圧を作用させる押圧機構を設け、さらに、前記摺動部材に油潤滑による油膜形成に基づくシール機能を形成させ圧力漏洩の阻止を確実にする潤滑油自動循環機構を設け、前記適当圧による押圧機能とシール機能とを、併せ持たせるようにして、圧縮率の向上を図るとともに長期運転を可能とした高効率のトロコイド歯形気体圧縮機の提供を目的としたものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
そこで、本発明のトロコイド歯形気体圧縮機は、
駆動軸により駆動する内接型トロコイド歯車を持つアウターロータとインナーロータとよりなるロータ対の一方の回転側面に対し摺動接触部を形成する固定接触部と、吸入孔と吐出孔と、を備えた固定側ブラケットに接続するフレーム内で、前記ロータ対の他方の回転側面に接触して前記固定接触部とともに適当圧で挟持する可動接触部を設けた気体圧縮機において、
前記可動接触部は、ロータ対の他方の回転側面に対し回転せずに接触する摺動接触部を形成する軸方向可動のギヤサイドシール円盤と、押圧機構とより構成し、
前記押圧機構は、
圧力室を形成するフレームと可動側ブラケットとの間に収納され、前記ギヤサイドシール円盤の前記駆動軸の貫通孔部位に中心部を、外周部を可動側ブラケット側に位置するようにして前記ギヤサイドシール円盤に与圧を加える円形バネと、
前記円形バネ背面側に位置する可動側ブラケットに設けた吐出孔に連通して吐出圧の一部を正帰還させる連通管とにより構成され、
更に前記円形バネは反り返りバネを複数個設け、該反り返りバネ先端を圧力室の可動側ブラケットの内壁に当接させ、前記ギヤサイドシール円盤に与圧を与えるように構成したことを特徴とする。
【０００９】
また、請求項１記載の連通管は、該連通管に油分離器を設け該分離器を介して分離した油を吐出圧で圧力室に導入させ、圧力室より各摺動接触部に循環させる構成としたことを特徴とする。
【００１０】
【作用】
従って、本発明のトロコイド歯形気体圧縮機によれば、トロコイド歯車を持つアウターロータとインナーロータとよりなるロータ対に対し、それぞれ摺動接触部を形成する固定接触部と可動接触部とを設け、該可動接触部には適当圧の背圧を加えると共に潤滑機能を持たせ前記摺動接触部にシール機能を形成させたため、高圧側から低圧側への圧縮気体の漏洩を阻止することがきる。
【００１１】
即ち、駆動軸に対し軸方向に左右摺動可能に構成されるかまたは駆動軸と共に左右摺動可能に形成させた前記ロータ対の固定接触部の反対側に設けた可動接触部には、駆動軸の回転に対し回転はしないが軸方向移動可能に構成し、ロータ対に対し摺動接触部を形成するギヤサイドシール円盤を設け、さらに該円盤に適当圧の背圧を掛けるべく円形バネを設け、また前記円形バネを収納する圧力室の吐出孔に連通して吐出圧の一部を正帰還させる連通管により固定摺動部と可動摺動部とロータ対の歯形噛み合わせ部に潤滑油を供給して摺動接触部に油膜形成に基づくシール機能を形成させ圧縮気体の漏洩を阻止するようにしたものである。
【００１２】
また、本発明により、
上記押圧機構を、上記ギヤサイドシール円盤の駆動軸貫通孔部位に中心部を固着させ外周部をブラケットに固設するようにした円形バネを設けてあるため、前記ギヤサイドシール円盤は円形バネの反り返りバネによる与圧を受け回転するロータ対の回転側面を押圧することができる。さらに円形バネの反り返りバネに当接する圧力室を設け前記吐出孔に連通する連通管を設けてあるため、前記圧力室内には吐出圧の一部が誘導されギヤサイドシール円盤は、前記円形バネによる与圧に加え吐出圧を受け吐出圧に対応した適当圧をロータ対に作用させることができる。
【００１３】
前記シール機能は、圧縮機内での摺動部位における高圧部から低圧部への圧縮気体の漏洩を阻止するシール機能であって、摺動接触面の相互の加工精度及び潤滑油の潤滑状態や接触圧力や圧縮気体の圧力に左右されるものである。
上記請求項２記載の発明により、前記摺動接触面への接触圧力の問題は、吐出圧力を正帰還させてギヤサイドシール円盤の背圧を加減する円形バネと連通管により解決するようにしたものである。
【００１４】
即ち、円形バネによりシール円盤に予め与圧を与え、それ相応のシール機能を摺動各部位に持たせて気体の圧縮を行わせ、更に連通管により発生した吐出圧の一部をギヤサイドシール円盤の背後に正帰還させ、圧縮圧を累増させ爾後の気体圧縮を確実に行わせるようにしたものである。
【００１５】
また、請求項３記載の発明により、
前記潤滑油自動循環機構を、吐出孔と圧力室とを結ぶ連通管に油分離器を設けてあるため、該分離器において分離された潤滑油は吐出圧により圧力室まで圧送され、圧送された潤滑油は歯の噛み合わせ部位及びロータ対と固定及び可動接触部との間の摺動接触部に送られ油膜を形成する。そのため、圧縮気体の漏洩の阻止はより容易に且つ確実なものとなる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図に示した実施例を用いて詳細に説明する。但し、この実施例に記載される構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは特に特定的な記載が無い限り、この発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく単なる説明例に過ぎない。
図１は本発明のトロコイド歯形気体圧縮機の概略の内部構造を示す図で（Ａ）はその側面断面図で、（Ｂ）は正面断面図である。図２は可動接触部の概略の構造を示す図で（Ａ）は側面断面図で、（Ｂ）は（Ａ）の円形バネの正面図で、（Ｃ）は（Ｂ）のII−II視図である。図３はギヤサイドシール円盤への押圧力を吐出圧力により左右されるようにした構成を示す模式図で、図４は潤滑油自動潤滑機構の構成を示す模式図である。
【００１７】
図１に示すように、本発明のトロコイド歯形気体圧縮機は、フレーム１０と、固定接触部１１ａと吸入孔１３と吐出孔１４とを含む構造とする固定側ブラケット１１と、アウターロータ１５とインナーロータ１６とよりなるロータ対と、可動接触部２０と、駆動軸１７とよりなる。
フレーム１０のロータ室１０ａ内にはアウターロータ１５が回転自在且つ軸方向摺動自在に嵌合され、該アウターロータ１５の軸芯とインナーロータ１６の軸芯がΔｅだけ偏心した状態で内接して駆動軸１７により軸方向摺動自在に回転するように構成する。
【００１８】
アウターロータ１５はその内周に円弧歯に形成した内周歯車１５ａを有し、インナーロータ１６は外周にトロコイド歯に形成した外周歯車１６ａを有し、複数の空隙部１８を形成して噛み合う構成にしてある。なお、内周歯車１５ａは外周歯車１６ａより歯数は一個少なくしてある。
【００１９】
また、可動接触部２０は、図１に示すように、前記ロータ対の回転面に回転することなく接触摺動し且つ軸孔２１ａを介して軸方向摺動可能に設けたギヤサイドシール円盤２１と、該シール円盤２１の軸孔２１ａ部位で中心部２２ａを一体状に固設し且つ外周部２２ｂはフレーム１０と可動側ブラケット２５との間に固設してギヤサイドシール円盤２１に与圧するようにした円形バネ２２と、前記シール円盤２１に吐出圧を印加する圧力室２３と該圧力室２３に吐出圧を導入する吐出孔１４に連通する連通管２４とより構成する。
【００２０】
上記円形バネ２２は、図２（Ａ）、（Ｂ）に見るようにハッチング部に示す反り返りバネ２２ｃを複数個設け、該反り返りバネ２２ｃの先端を圧力室２３の可動側ブラケット２５の内壁に当接させ、前記ギヤサイドシール円盤２１に与圧を与えるようにしてある。
【００２１】
上記圧力室２３は可動側ブラケット２５と前記ギヤサイドシール円盤２１とにより形成し、前記シール円盤２１に吐出圧力に対応した背圧を加えるべく吐出圧の一部を吐出孔１４より導入する連通管２４を設けてある。
【００２２】
上記構成であるので、アウターロータ１５及びインナーロータ１６とよりなるロータ対の固定側ブラケット１１側の回転面は固定接触部１１ａにより摺動接触されシール面が形成され、その反対側のロータ対の回転面はギヤサイドシール円盤２１との接触により前記同様シール面が形成される。一方、シール円盤２１はその背後より円形バネ２２による与圧と吐出孔１４より正帰還された吐出圧力とが背圧となって前記ロータ対を固定側ブラケット１１に押しやり、内周歯車１５ａと外周歯車１６ａの噛み合いと前記固定接触部１１ａとシール円盤２１とで、可変容積の独立空間空隙部１８が形成され、気体の吸入、圧縮、吐出が可能となる。
【００２３】
また、前記円形バネ２２はダイヤフラムでもよいが、その円形バネ２２の与圧によりギヤサイドシール円盤２１を介してアウターロータ１５とインナーロータ１６とよりなるロータ対を固定側ブラケット１１の固定接触部１１ａに押しやり最初の気体圧縮が可能となり、さらにこれにより発生した圧力流体が前記シール円盤２１の背面に正帰還され、吐出圧が確立され圧縮が行われる。
【００２４】
図３は、圧縮機の吐出圧力の一部をギヤサイドシール円盤２１の背圧として正帰還させる場合の配管系統を示す模式図である。即ち、吐出孔１４の吐出圧力を連通管２４で分岐して導入孔２４ａより正帰還させ、前記シール円盤２１の円形バネ２２の与圧に加えて背圧を高めるように作用するので、圧縮機の吐出圧力が高まれば高まる程背圧が高まり、圧縮機内での圧縮気体の漏洩を阻止して、高圧縮効率のもとに運転を可能としてある。
【００２５】
図４は、潤滑油自動循環機構の概要を示す模式図で、圧縮圧力をシール円盤に正帰還させるとともに摺動接触部への潤滑油の給油による潤滑機能とシール機能とを併せ持たせるようにしたものである。
即ち、圧縮機の吐出気体には歯車及びその他の摺動部の潤滑油が混入して吐出されるので、混入されている潤滑油を油分離器２７で分離貯留し、加圧された潤滑油を導入孔２４ａに連通管２４を介して圧力室２３内に導入させ、前記シール円盤２１は円形バネ２２による与圧に加え吐出圧が加わった背圧が与えられ、ロータ対を押圧圧縮機として機能させる。
【００２６】
更に吐出圧により加圧された潤滑油は、ギヤサイドシール円盤２１を貫通する駆動軸１７との間の隙間２９より、または前記シール円盤２１とフレーム１０との間の隙間３０より、またはシール円盤２１に特設した表から裏側への小孔よりロータ室１０ａへ圧入され、内周歯車１５ａと外周歯車１６ａとの噛み合い部位やロータ対の両側回転側面と固定接触部１１ａ及び可動接触部２０の前記シール円盤２１との間に形成されている摺動接触部への潤滑を行い、併せてシール機能を形成させる構成にしてある。
上記噛み合い部位及び摺動接触部を潤滑した油は吐出気体に混入して再び油分離器２７に吐出させ、分離した油２８を再び圧力室２３へ圧送する潤滑油の自動循環を機能させるようにしたものである。
即ち、潤滑油自動循環装置の特設の必要もなく単純化した圧縮機を得ることができ、特に小容量の圧縮機には有効に機能する。
【００２７】
【発明の効果】
本発明の上記構成により、内接歯車構造による内外周歯車の相対速度は小さく歯形の磨耗が小さいため、長期連続運転が可能となる。また、ギヤサイドシール円盤やロータ対の回転側面に磨耗が生じても前記シール円盤の自動調整機能があるため、摺動接触部の隙間の増加を押さえることができ、且つ潤滑油の自動循環機能を持つため、高圧縮効率を常時維持できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のトロコイド歯形気体圧縮機の概略の内部構造を示す図で（Ａ）はその側面断面図で（Ｂ）は正面断面図である。
【図２】図１の可動接触部の概略の構造を示す図で、（Ａ）は側面断面図で、（Ｂ）は（Ａ）の円形バネ２２の正面図で、（Ｃ）は（Ｂ）のII−II視図である。
【図３】図１のギヤサイドシール円盤への押圧力を吐出圧力により左右されるようにした構成を示す模式図である。
【図４】図１の圧縮機に設けた潤滑油自動潤滑機構の構成を示す模式図である。
【図５】内接型トロコイド圧縮機の概略の構成を示す断面図である。
【符号の説明】
１０    フレーム
１０ａ  ロータ室
１１    固定側ブラケット
１１ａ  固定接触部
１３    吸入孔
１４    吐出孔
１５    アウターロータ
１５ａ  内周歯車
１６    インナーロータ
１６ａ  外周歯車
１７    駆動軸
１８    空隙部
２０    可動接触部
２１    シール円盤
２２    円形バネ
２３    圧力室
２４    連通管
２５    可動側ブラケット
２７    油分離器
【図１】
0003797576.tif 000002
【図２】
0003797576.tif 000003
【図３】
0003797576.tif 000004
【図４】
0003797576.tif 000005
【図５】
0003797576.tif 000006