JPH0261384A - 搖動ベーン型ロータリーコンプレッサ - 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、冷凍システム、浄化槽、養魚槽、塗装その他
に用いられるコンプレッサで、その重要部材であるロー
タおよびベーンの運動方式を変えたものである。

「従来の技術」 一般的な従来のロータリーコンプレッサは第８・９図に
示すとおりである。すなわち、駆動側サイドカバー（１
０２）にシリンダ（１０３）と反駆動側サイドカバー（
１０４）とを重ねてシリンダ（１０３）内に圧縮室（１
１０）を形成している。偏心部（１０１ｂ　）を有する
駆動軸（１０１）を駆動側サイドカバー（１０２）およ
び反駆動側サイドカバー（１０４）に回転自在に支持し
偏心部（１０１ｂ　）を圧縮室（１１０）内に位置させ
る。圧縮室（１１０）内の駆動軸（１０１）の偏心部（
１０１ｂ）に同心状にロータ（１０５）を外嵌め圧入し
、ロータ（１０５）は駆動軸（１０１）の回転に伴って
シリンダ（１０３）の内周に沿って回転する。シリンダ
（１０３）に設けられた中心を向く溝（１０３ｂ　）　
　にベーン（１０６）が摺動自在に嵌入され、ベーン（
１０６）の基端側はスプリング（１２０）でシリンダ中
心に向けて付勢され先端はロータ（１０５）の外周面に
当接し、圧縮室（１１０）を低圧室（１１０ａ）と高圧
室（１１０ｂ　）とに区分し、低圧室（１１０ａ　）は
吸気孔（１０８）に連通し、高圧室（１１０ｂ）は吐出
孔（１０９）に連通している。

駆動軸（１０１）によりロータ（１０５）が回転すると
、低圧室（１１０ａ）は次第に容積を増加し、吸気孔（
１０８）より気体を吸い込み、高圧室（１１０ｂ　）は
次第に容積を減じ、中に閉じ込められた気体は圧力を高
め、所定圧力に達すると吐出孔（１０９）より吐出する
。

「発明が解決しようとする課題」 かかる従来のロータリーコンプレッサにおいて、ベーン
（１０６）先端とロータ（１０５）外周面とが接触して
摺動し、且つベーン（１０６）は低圧室（１１０ａ）と
高圧室（１１０ｂ）とを仕切る機能を必要とする。

上記接触箇所では、ベーン（１０６）はスプリング（１
２０）により付勢されロータ（１０５）外周面に圧接さ
せられている。ロータ（１０５）の回転によりベーン（
１０６）は溝（１０３ｂ　）に沿って押込められ、スプ
リング（１２０）を圧縮しスプリング（１２０）の反力
は大きくなり、ベーン（１０６）はスプリング（１２０
）の大きな反力でロータ（１０５）外周面に圧接するこ
とになる。また、ロータ（１０５）は主軸（１０１）の
偏心部（１０１ｂ　”）に圧入により固着されているた
め、主軸（１０１）が回転するとロータ（１０５）は回
転すると同時に自転し主軸（１０１）の１回転ごとにベ
ーン（１０６）　とロータ（１０５）との摺動長さはロ
ータ（１０５）の外周に等しく、摺動速度はロータ（１
０５）の外周に主軸（１０１）の回転数を乗じたものに
なる。

さらに、ベーン（１０６）先端のロータ（１０５）に接
触する形状は、第１０図に示すようにロータ（１０５）
の位置によりロータ（１０５）先端の形状をロータ（１
０５）の外周面に完全に接触させようとすると図示のよ
うに、図に向かって左凹形（１０６ａ　）　　・中門形
（１０６ｂ　）　　・右凹形（１０６ｃ　）となるため
、ロータ（１０５）の先端は前記王者の何れにもするこ
とができず、ベーン（１０６）の先端も凸面になりベー
ン（１０６）とロータ（１０５）との接触部は二つの凸
面による線接触となる。

上記のごとくベーン（１０６）　とロータ（１０５）の
接触部は過酷な条件の摺動部となる。その上、この構成
ではロータ（１０５）の外周に付着した潤滑油を絶えず
掻き落とすことになり、ベーン（１０６）　とロータ（
１０５）との摺動部はさらに過酷な条件を強いられてい
るためベーン（１０６）とロータ（１０５）との摺動部
は磨耗焼付が起り易い。

もちろん、従来技術においても上述のトラブルを防止す
るために、ベーン（１０６）　　・ロータ（１０５）の
材質は磨耗焼付の起こりにくい材質を選択するとか、潤
滑油の給油装置を種々設けているが根本的解決策は未だ
見出されていない。

給油を潤沢にすることは上述のトラブル防止に大切なこ
とであるが、給油量が多くなればそれだけ吐気中に含ま
れて吐出され、コンプレッサを使用しているシステムに
悪影響を与え、また潤滑油の消費も多くなる。

さらに、給油を円滑にするためには余り高粘度の潤滑油
は不適である。それで、粘度の低い潤滑油を供給すると
、粘度の低い油はどベーン（１０６）とロータ（１０５
）との摺動による霧化が激しくなり吐出気体に含まれる
潤滑油の量は多くなる。吐出気体に含まれる潤滑油の量
を減らすためにコンプレッサーの吐出口付近に油分離装
置を備えているものが多いが、これによっても抜本的対
策は困難である。

次に、ベーン（１０６）がロータ（１０５）の外周に圧
接される構成のためベーン（１０６）がロータ（１０５
）の外周を外れることはもちろんのこと、前述した第１
０図に示すようにベーン（１０６）の先端のロータ（１
０５）に接触する形状がロータ（１０５）の位置により
変化するためロータ（１０５）の外径はシリンダ（１０
３）の内径に対して余り小さくすることはできないとい
う制限がある。

このことは、同じシリンダ内径でコンプレッサ容量を増
加させるには限界があり同じコンプレッサ容量では小型
化に限界があることになる。

さらに従来技術ではロータ（１０５）は偏心部（１０１
ｂ）に圧入固着されているためロータ（１０５）は主軸
（１０１）が一回転するとシリンダ（１０３）内を回転
し自転を一回することになる。このことは主軸（１０１
）一回転ごとにロータ（１０５）の外周の一定箇所がシ
リンダ（１０３）の内周の長さを摺動する速さになり、
コンプレッサの回転数またはシリンダ（１０５）の内径
の大きさが制限される。

上述のことはロータ（１０５）の外周とシリンダ（１０
３）の内周との間のクリアランスの最小値を制限し、潤
滑油の粘度との関係を相伴ってコンプレッサの性能に影
響を与えている。

「課題を解決するための手段」 そこで、本発明は、上記の問題点を解決するために、圧
縮室を備えたシリンダ内にロータを配置し、ロータ中心
を偏心軸にて圧縮室の内周に沿うように回転すると共に
、圧縮室に揺動自在に設けたベーンがロータの溝内を出
入自在に摺動しベーンにより圧縮室を低圧室と高圧室と
に区分してなる揺動ベーン型ロークリコンプレフサであ
る。

「作　用」 駆動軸が回転すると、ロータがシリンダの内周に沿って
回転し、それに伴ってベーンが揺動し、低圧室は次第に
容積を増し気体を吸入孔より吸入する一方、高圧室は次
第に容積を減少し内部に閉じ込められた気体は圧縮され
所定の圧力に達すると吐出孔より吐出される。上述の作
用を繰り返して連続的に圧縮気体を吐出するのである。

「実施例１」 第１図・第２図にこの発明の一実施例を示す。

駆動側サイドカバー（２）とシリンダ（３）と反駆動側
サイドカバー（４）とを重ねてボルト（１７）で締め付
はシリンダー（３）内に圧縮室（１０）を形成する。

軸端に円盤状のフランジ（１ａ）を形成した駆動軸（１
）を、そのフランジ（１ａ）を駆動側サイドカバー（２
）の端面何回みに密に嵌め軸受（２ａ）を介して駆動側
サイドカバー（２）に回転自在に支持する。

駆動軸（１）を回転するとフランジ（１ａ）は駆動側サ
イドカバー（２）の凹み内で回転する。

圧縮室（１０）内にロータ（５）を−面を反駆動側サイ
ドカバー（４）内面に他面をフランジ（１ａ）端面にそ
れぞれ当接させて入れ、他面中心から突設した支持軸（
５ａ）を軸受け（ＩＣ）を介してフランジ（１ａ）にフ
ランジ（１ａ）の中心から偏心させた偏心孔（１ｂ）に
回転自在に支持させる。平板状の矩形断面を有し基端を
円柱部（６ａ）に形成したベーン（６）を、シリンダ（
３）の中央上の内周壁部のベーン支持孔（３ｂ）にその
円柱部（６ａ）を揺動自在に支持させ、平板状の矩形断
面の先端側をロータ（５）の中心を通る溝（５ｂ）に摺
動自在に設は圧縮室（１０）をベーン（６）により二つ
の室、低圧室（１０ａ）と高圧室（１０ｂ　）とに区分
する。ベーン（６）の先端側はロータ（５）の溝（５ｂ
）を密に摺動するように、ベーン（６）の先端側の矩形
断面および溝（５ｂ）は厳密に平行状に仕上げである。

また、ベーン（６）の揺動運動が可能なように、シリン
ダ（３）のベーン支持孔（３ｂ）のシリンダ内周（３ａ
）に向けて開口角部に切欠き（３ｄ）を設ける。駆動軸
（１）を回転させると、それに伴ってフランジ（１ａ）
も回転し、フランジ（１ａ）の偏心孔（１ｂ）に回転自
在に支持されているロータ（５）はその外周（５Ｃ）を
シリンダ（３）の内周（３ａ）に沿いながら回転する。

ロータ（５）の回転中、ベーン（６）の先端側はロータ
（５）の溝（５ｂ）中を出入自在に摺動する。

シリンダ（３）の上部に吸吐気室カバー（１５）をボル
ト（１８）にて取付ける。吸吐気室カバー（１５）には
吸気室（１１）と吐気室（１２）とをそれぞれ設け、吸
気室（１１）には必要に応じて吸気弁（図示せず）を設
はシリンダ（３）の低圧室（１０ａ　）と吸入孔（８）
を介して連通し、また吸気室（１１）は外部に通ずる通
路（１１ａ　”）を設け、吐気室（１２）には吐出弁（
１３）を設は高圧室（１０ｂ　）と吐出孔（９）を介し
て連通し、また、吐気室（１３）は外部に通ずる通路（
１２ａ　）を設ける。

次に、作用について述べる。

駆動軸（１）が回転すると、駆動軸（１）のフランジ（
１ａ）の偏心孔（１ｂ）によりロータ（５）は前記偏心
孔（１ｂ）の自転作用を受けることなくシリンダ（３）
の内周（３ａ）に沿って回転する。その際、ロータ（５
）に設けた溝（５ｂ）にはシリンダ（３）に支持され擦
動のみ可能なベーン（６）が出入自在に摺動しているた
め、ロータ（５）の溝（５ｂ）は絶えずベーン（６）の
揺動支点に向けられる。そのためロータ（５）がシリン
ダ（３）の内周（３ａ）に沿い回転するに伴ってベーン
（６）は揺動し、低圧室（１０ｂ）の気体を圧縮して吐
出することを繰り返す。

第３図にシリンダ（３）内のロータ（５）の回転要領を
示す。第３ａ図では低圧室（１０ａ　）の容積は小さい
が、ロータ（５）が回転すると、第３ｂ図に示すように
、低圧室（１０ａ　）の容積は大きくなり、さらにロー
タ（５）が回転すると、第３ｃ図に示すように低圧室（
１０ａ　）の容積は一層大きくなり、吸入孔（８）より
気体が低圧室（１０ａ　）に流入し、一方、高圧室（１
０ｂ　）の容積は次第に小さくなり中の気体は圧縮され
所定圧力になると、吐出孔（９）より排出される。ロー
タ（５）は第３ｄ図の状態となり、これを繰り返す。

「実施例２」 第４・５図に他の実施例を示す。

本実施例は実施例１に比して大容量、高性能の要求に適
するものである。

図中実施例１と同じ記号のものは同じ機能を有し、実施
例１にて説明したものは説明を省略する。

本実施例は上述の目的を果たすため、ロータ（５）の支
持を両端で行い、且つベーン（６）の支持をベーン（６
）の両端で支持する構成にした。

すなわち駆動側サイドカバー（２）と反駆動側サイドカ
バー（４）とにベーン（６）両端面に突設した揺動中心
軸（６ｃ、６ｄ）を軸受（２ｄ）・（４ｄ）を介して揺
動自在に支持する。

被駆動板（７）を反駆動側カバー（４）とベーン（６）
ロータ（５）端面との間に前記駆動軸（１）と同一軸上
となるように突出した軸部（７Ｃ）で反駆動側カバー（
４）に軸受（４ａ）を介して回転自在に支持させ、ロー
タ（５）から突出させた支持軸（５ｄ）を軸受（７ｂ）
を介して被駆動板（７）に支持させる。ロータ（５）の
他側の支持軸（５ａ）も軸受を介して駆動側カバー（２
）に支持され、駆動軸（１）も軸受に支持されている。

「実施例３」 第６・７図は実施例３を示す図である。本実施例は実施
例２をさらに強力型とするものである。

上記目的を果たすために駆動軸（１）の偏心孔（１ｂ）
と被駆動板（７）の偏心孔（７ｂ）とを偏心軸（１６）
にて固着してクランク軸として一体化しである。

前記偏心軸（１６）はロータ（５）中心に穿設した中心
孔（５ｅ）を貫通しロータ（５）が回転自在になるよう
にする。

また、ベーン（６）のロータ（５）への連結は溝（５ｂ
）がロータ（５）の中心を外れたものの例を示している
。

「発明の効果」 以上説明したように、本発明は、ロータリーコンプレッ
サに関し、ロータを駆動する偏心軸に回転自在に軸支し
低圧室と高圧室とを仕切るベーンは一端をシリンダ側に
て揺動自在に軸支し、他端をロータに設けた溝に挿入す
る構成により、ロータの回転運動とそれに伴うベーンの
揺動運動とで吸気・圧縮・吐出の作用をするものある。

従来の技術の問題であるところのスプリングにより圧接
された摺動並びに極端な線接触による摺動をする構成を
除去し、本発明では、摺動部分の接触状態は非接触また
は適度のクリアランスを有する滑合であり接触の形状は
面接触ないし面接触に近い構成である。

そのため従来技術ではベーンとロータとの間は高速且つ
大きな接触圧を受けての摺動のため部材に磨耗・焼付現
象を起こす不安が多分にあったがその不安を解消した。

上記に付随して前記の磨耗・焼付を防止のためにベーン
並びにロータの材質の選択には制限があったが、本発明
では上記の材質の選択の自由度を拡大した。

また前記の磨耗・焼付を防止するために多量の潤滑油の
供給を必要とすることとベーンとロータの圧接摺動は潤
滑油の霧化飛散を助長し、吐出気体は多量の潤滑油を含
有することになり、吐出気体中の潤滑油の分離・回収が
解決し難い問題があったが、本発明は過酷な条件での摺
動面を排除した構成のため潤滑油の供給量の減量を期待
出来るとともに吐出気体への潤滑油の混入防止効果を期
待できる。さらに、本発明ではロータ外周とシリンダ内
周との摺動の状態は、ころがり接触にすべり接触が加味
された摺動で、駆動軸一回転ごとのすべり接触の長さは
くシリンダ内周（−）ロータ外周）の長さで、従来技術
のシリンダ内周の長さに比して短くなる。且つ、ロータ
外周上の各点がシリンダの内周に逐次当接して行くため
両者の摺動条件は非常に楽になる。かくして全体的に摺
動条件が楽になることにより、シール性能をも重点にし
た高粘度潤滑油を使用することが可能となり、上述の吐
出気体への潤滑油の混入防止効果を助長することが期待
できる。

上述した効果により油タンクならびに油分離装置の小型
化または廃止が可能になる効果も期待できる。

次に気体を低圧側と高圧側に仕切る摺動面が面接触にな
ることと前述の高粘度潤滑油の使用可能になることによ
り仕切る性能が向上し、コンプレッサとしての効率向上
が期待できる。

さらに大きな効果として本形式のロータリーコンプレッ
サでは、駆動軸−回転毎の吐出量は、〔シリンダ内径面
積（−）ロータ外径面積〕に略比例する。

従来技術では一定位置のベーンに対してロータ外径が摺
動するためシリンダ径に対するロータ径は自ら制限があ
ったが、本発明ではシリンダ内径に対して思い切った小
径のロータの組み合わせが可能であるため同一シリンダ
径では吐出容量の増大が可能であり、換言すれば、同一
吐出量を得るためにはシリンダ内径を小さくなし得てコ
ンプレッサの小型化が可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の具体的な一実施例の縦断面図、第２図
は第１図の側断面図、第３図は本発明の詳細な説明する
正面図、第４・５図は他の実施例で、第４図は縦断面図
、第５図は第４図の側断面図、第６・７図は別の実施例
で、第６図は縦断面図、第７図は第６図の側断面図、第
８〜ｌＯ図は従来例で、第８図は従来のベーン型ローク
リコンプレッサの縦断面図、第９図は第８図の側断面図
、第１０図は作動を説明する正面図である。 １０・・・圧縮室 ３・・・シリンダー ５・・・ロータ ト・・駆動軸 ６・・・ベーン １０ａ・・・低圧室 １０ｂ・・・高圧室

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　圧縮室を備えたシリンダ内にロータを配置し、駆動軸
   によりロータを偏心させて圧縮室の内周に沿うように回
   転させると共に、圧縮室に揺動自在に設けたベーンがロ
   ータの溝内を出入自在に摺動しベーンにより圧縮室を低
   圧室と高圧室とに区分してなる揺動ベーン型ロータリコ
   ンプレッサ。