JPH036356B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、回転スリーブ内に出没自在のベーン
を複数個備えたロータを偏心配置し、上記ロータ
と上記回転スリーブとを同期回転させて該各ベー
ンによつて区画されたエア室の容積を順次変化さ
せることにより空気の圧縮を行うようにした回転
スリーブつきの回転圧縮機に関するものである。

（従来技術） この種の回転スリーブつきの回転圧縮機は、第
６図に示す如く円筒状の内周面５１ａを有するセ
ンターハウジング５１の両側部にサイドハウジン
グ５２，５３をそれぞれ取付けて構成されるケー
シング５０内に、円筒状の回転スリーブ５５を回
転自在に嵌装するとともに、該回転スリーブ５５
内に、その径方向に形成したスリツト状のベーン
溝５７内に板状のベーン５６を出没自在に嵌装し
たロータ５８を偏心状態で配置し、上記ベーンと
回転スリーブ５５との間の摩擦力によつて上記ロ
ータ５８と回転スリーブ５５とを同期回転させて
該回転スリーブ５５とロータ５８とベーン５６に
よつて囲撓されるエア室５９の容積を流動的に変
化させることにより空気の吸入、圧縮、吐出作用
を行うように構成されている。

そしてこの場合、圧縮空気の吐出ポート５４
は、通常、二つのサイドハウジングのうちのいず
れか一方（第６図に示すものにおいてはサイドハ
ウジング５２）側のみに形成されている（吸入ポ
ートも吐出ポートと同じ側のサイドハウジングに
形成される場合が多い）。

ところが、このように二つのサイドハウジング
のうちの一方のサイドハウジング５２のみに吐出
ポート５４が形成されていると、後に詳述する如
くベーン５６が長手方向にテーパー状に偏摩耗
し、回転スリーブ５５とセンターハウジング５１
相互間及びベーン５６とサイドハウジング５２，
５３相互間に焼付きが発生し、また該ベーン５６
がピツチングを起こしやすいという問題が発生す
ることになる。

即ち、ロータ５８の回転に伴つてベーン５６が
ベーン溝５７内で上下方向（矢印Ｕ−Ｄ方向）に
出没変位すると、該ベーン５６の下面５６ｂによ
つてベーン溝５７の底部空所Ｓにおいてポンピン
グ作用が行なわれる。この際、ベーン５６のポン
ピング作用によつて加圧された空気が吐出ポート
５４側に流出するのであるが、ベーン溝底部空所
Ｓのうちで吐出ポート５４から遠い位置にある空
所部分S₂では加圧空気の流出が円滑に行なわれ
ず、したがつて該空所部分S₂では常に他の空所部
分（吐出ポート５４に近い位置にある空所部分
S₁）よりも高圧状態におかれることになる。すな
わち、吐出ポート５４に近い側の空所部分S₁の空
気圧力（ベーン背圧）P₁と該吐出ポート５４か
ら遠い側の空所部分S₂のベーン背圧P₂との間に
常にP₁＜P₂という関係が生じる（ベーン背圧の
不均等）。従つて、このベーン背圧の不均等によ
り、ベーン５６と回転スリーブ５５との間の接触
圧は、反吐出ポート５６Ｂ側の方が吐出ポート５
６Ａ側よりも大きくなり（接触圧の不均等）、長
期の使用中、次第にベーン５６は鎖線図示（符号
５６′）する如く長手方向にテーパ状に偏摩耗さ
れることになる。

このため、ベーン５６の長手方向端面５６ｃ，
５６ｄが、ベーン５６に偏摩耗が発生していない
正常状態時よりも各サイドハウジング５２，５３
側に接近し、該ベーン端面５６ｃ，５６ｄと各サ
イドハウジング５２，５３との接触により両者間
に焼付きが発生し、またベーン５６が各サイドハ
ウジング５２，５３に対してその突出するコーナ
部分で点接触するところから該ベーン５６がピツ
チングを起こすという問題が発生することにな
る。

さらに、上記の如くベーン溝底部空所Ｓでの空
気流出が円滑に行なわれないということはそれだ
けベーン５６の没入動作が阻止され回転スリーブ
５５に対するベーン５６の接触圧が高められるこ
とであり、その結果、ロータ５８の回転に伴つて
回転スリーブ５５が次第にその正規回転位置から
センターハウジング５１の圧縮側壁面に押しつけ
られて該センターハウジング５１壁面に強く接触
し、両者間に焼付きが発生することになる。

また、このようにベーン５６の下面５６ｂによ
つてベーン溝５７の底部空所Ｓにおいてポンピン
グ作用が行なわれる構成の回転圧縮機において一
般的に言えることであるが、例えば特定のベーン
によるポンピング作用により加圧された空気が吸
入ポート側に流入した場合には、回転圧縮機の吸
入効率の低下を招くことになる。

即ち、ベーンのポンピング作用により加圧され
た空気は、回転圧縮機の圧縮作用により昇温した
後、さらにベーンのポンピング作用により昇温せ
しめられるところから、可成りな高温となり大き
く体積膨張している。従つて、このような高温で
且つ体積膨張している空気が吸入ポート側に流入
した場合には、この流入空気自身の体積膨張と、
該流入空気と接触して昇温せしめられる本来の吸
入空気の体積膨張との相乗作用により、回転圧縮
機としての吸入効率が実質的に低下することにな
る。このため、ベーンによるポンピング作用対策
を講じるに際してはこのような吸入効率の低下と
いう問題に対して十分に考慮を払う必要がある。
尚、このように吐出ポート側の空所においてベー
ンのポンピング作用により加圧された空気が吸入
ポート側のエア室に流入し易い理由は、吐出ポー
ト側のエア室はその内圧が高いが吸入ポート側の
エア室はその内圧が低く、このため吐出ポート側
に位置した空所内で加圧された空気は吐出ポート
側のエア室よりも吸入ポート側のエア室に流入し
易くなるものである。

（発明の目的） 本発明は上記従来の技術の項で指摘した問題点
に鑑み、回転圧縮機の吸入効率の低下を招くこと
なくロータのベーン溝内を出没するベーンの背圧
の上昇自体を抑制する一方で該背圧をベーンの長
手方向全長に亘つて可及的に均等化し、それによ
つてベーンとサイドハウジング相互間及び回転ス
リーブとセンターハウジング相互間における焼付
きやベーンのピツチングを未然に防止して圧縮機
全体の耐久性の向上を図ろうとするものである。

（目的を達成するための手段） 本発明は上記の目的を達成するための手段とし
て、ケーシングを構成する一対のサイドハウジン
グの吐出ポートを有しない側のサイドハウジング
の内面で且つロータの回転方向位置において吐出
ポートに対応する位置に、上記のロータのベーン
溝とベーン下面とにより形成される空所に連通可
能な緩衝室を形成し、該緩衝室により反吐出ポー
ト側におけるポンピング体積を増大させるもので
あり、それによつてベーン背圧の上昇自体を抑制
するとともに吐出ポート側位置と反吐出ポート側
位置との間におけるベーン背圧の不均等をも抑制
しようとするものである。

（作用） 本発明では上記の手段により、ベーン背圧の上
昇自体が抑制されるとともにベーン背圧が吐出ポ
ートからの距離の遠近にかかわらずベーンの長手
方向に亘つて可及的に均等化されるところから該
ベーンの長手方向におけるテーパ状の偏摩耗が防
止され、これによりベーンとサイドハウジング相
互間における焼付き及びベーンのピツチング発生
が未然に防止され、さらにベーンと回転スリーブ
との接触圧の増大も抑制されて該回転スリーブの
径方向変位が低減されるところから、これにより
該回転スリーブとセンターハウジング相互間の焼
付きも未然に防止されるものである。

また、緩衝室が、反吐出ポート側のサイドハウ
ジングの内面で且つロータの回転方向位置におい
て吐出ポートに対応する位置に、上記ロータのベ
ーン溝とベーン下面とにより形成される空所に連
通可能に形成されているため、ベーンのポンピン
グ作用により加圧された空気が緩衝室を介して吸
入ポート側に位置する吸入ポート側の他のベーン
の空所に流入しさらに該空所からベーンとベーン
溝との間〓を通つて吸入ポート側に流入するとい
うことが未然に防止されることになる。

（実施例） 以下、第１図ないし第３図を参照して本発明の
好適な実施例を説明する。

（ａ：構成） 第１図には本発明の実施例に係る回転圧縮機Z₁
が示されている。この回転圧縮機Z₁は、自動車用
エンジンの過給機として使用されるものであつ
て、円筒状の内周面２ａを有するセンターハウジ
ング２と該センターハウジング２の両端部に締着
固定される一対のサイドハウジング即ち、円周方
向に適宜離隔して吸入ポート（図示省略）と吐出
ポート１５を形成した第１サイドハウジング３
と、吸入ポート及び吐出ポートを有しない第２サ
イドハウジング４よりなるケーシング１を有して
いる。

このケーシング１内には後述する円筒状の回転
スリーブ５とロータ６が嵌装されている。

回転スリーブ５は、上記センターハウジング２
の内径寸法より適宜寸法だけ小さな外径を有して
おり、上記ケーシング１内に同芯状に回転自在に
嵌装された状態において該ケーシング１の内周面
２ａと回転スリーブ５の外周面５ａとの間に適宜
大きさの空気軸受室１４を形成する。尚、この空
気軸受室１４は、上記センターハウジング２に形
成した空気室１６ａ、空気室１６ｂ及び第１サイ
ドハウジング３に形成した連通路１６ｃからなる
空気通路１６を介して前記第１サイドハウジング
３の吐出ポート１５に連通せしめられており、上
記回転スリーブ５はこの空気軸受室１４内に導入
された加圧エアにより浮遊状態で回転自在に支持
される（エアベアリング作用）。

ロータ６は、中空筒体に一体形成されたロータ
本体１１を有しており、その軸心部に形成したロ
ータ軸１０を上記第１サイドハウジング３と第２
サイドハウジング４にそれぞれ回転自在に支承せ
しめた状態で、上記回転スリーブ５内に偏心させ
て配置されている（第３図参照）。このロータ６
のロータ本体１１には、第１図及び第３図に示す
如くその径方向に延びる適宜深さのベーン溝１
２，１２…が円周方向に等間隔で４個形成されて
いる。この各ベーン溝１２，１２…内には、それ
ぞれ板状のベーン７，７…が出没自在に嵌装され
ている。この各ベーン７，７…は、ロータ６が回
転するとその遠心力により外方に突出せしめら
れ、その先端面７ａが上記回転スリーブ５の内周
面５ｂに圧接して回転スリーブ５とロータ本体１
１との間に円周方向に区画された４個のエア室１
７Ａ，１７Ｂ，１７Ｃ，１７Ｄを形成する。

一方、前記第２サイドハウジング４の内面４ａ
には、第１図及び第２図に示す如く適宜深さ（こ
の実施例では深さを約５mmとしている）の略扇形
の凹部よりなる緩衝室８が形成されている。この
緩衝室８の形成位置及び大きさは、各ベーン７，
７…が順次前記吐出ポート１５側に達したとき
に、該各ベーン７，７…に対応する各ベーン溝１
２，１２…の底部空所（即ち、ベーン溝１２のベ
ーン底部７ｂより溝底側部分）１９が順次該緩衝
室８に連通する如く適宜に設定されている。即
ち、この実施例においては、緩衝室８の外周部の
半径ｒ（θ）を ｒ（θ）＝（R²−a²・sinθ）−ａ・cosθ−Ｈ 但し、Ｒ：スリーブ半径、ａ：ロータ偏心量、
Ｈ：ベーン高さ、θ：ロータ回転角度 に設定している。緩衝室８の外周部の半径ｒ（θ）
を以上のように設定すると、各ベーン７，７…の
軸方向端面はこの緩衝室８と常時非重合とされる
（換言すれば、緩衝室８は、各ベーン溝１２，１
２…の底部空所１９，１９…にのみ重合連通せし
められる）。

さらに緩衝室８のロータ回転方向の角度範囲α
は、ベーン７がロータ６の回転に伴つて最突出位
置から最没入位置まで移動する回転領域（即ち、
吐出ゾーン）内において角度180゜以内に設定す
る。従つて、吐出ゾーン内の所定回転角度（角度
α）内にあるベーン溝１２の底部空所１９は、必
ず上記緩衝室８に連通せしめられることとなる。

尚、第１図及び第２図において符号９はサイド
ハウジング３，４に埋没固定されたカーボンリン
グである。

（−ｂ：作動並びにその作用） 続いて、この回転圧縮機Z₁の作動並びにその作
用を簡単に説明すると、ロータ６がエンジンある
いはモータ等により回転せしめられると、該ロー
タ６の各ベーン溝１２，１２…内の各ベーン７，
７…がそれぞれ遠心力により外方に突出してそれ
ぞれの上面７ａ，７ａ…が回転スリーブ５の内面
５ｂに接触するため、該回転スリーブ５は両者間
の摩擦力により該各ベーン７，７…を介してロー
タ６と同期回転せしめられる。このように相互に
偏心配置されたロータ６と回転スリーブ５とが各
ベーン７，７…を介して同期回転することによ
り、各エア室１７Ａ，１７Ａ…の容積が順次変化
せしめられ、吸入ポート（図示省略）から吸入さ
れた空気は加圧されて吐出ポート１５から吐出さ
れる。この際、吐出エアの一部が空気通路１６を
介してケーシング１の空気軸受室１４内に導入さ
れ、回転スリーブ５はエアベアリング作用により
センターハウジング２の内周面２ａに対して非接
触状態を保持したまま高速回転せしめられる。

一方、ロータ６の回転に伴つて各ベーン７，７
…はそれぞれ各ベーン溝１２，１２…内で出没
し、該各ベーン７，７…の下面７ｂ側においては
ポンピング作用が発生する。この際、特に、ベー
ン溝１２が吐出ポート１５と重合する吐出ゾーン
においては、前記従来技術の項において説明した
ように、ベーン７のベーン背圧の不均衡により該
ベーン７の上面７ａが長手方向にテーパ状に偏摩
耗するというおそれがある。

ところが、この実施例のものにおいては、本発
明を適用して吐出ポート１５を有しない第２サイ
ドハウジング４の内面４ａに、吐出ゾーンにおい
てベーン溝１２の底部空所１９に連通する緩衝室
８を形成しているため、該緩衝室８の容積部分だ
けポンピング体積が反吐出ポート１５側において
増大することとなり、それだけベーン背圧の上昇
が抑制されるとともにポンピング作用時における
吐出ポート側と反吐出ポート側との間におけるベ
ーン背圧の不均等が、このような緩衝室８を設け
ていない場合に比して可及的に低減せしめられ、
ベーン背圧の不均等に起因するベーン７の長手方
向におけるテーパ状の偏摩耗が可及的に抑制され
ることとなる。尚、この実施例の場合におけるベ
ーン７の偏摩耗状態を第５図において曲線L₂で
示しているが、この図によれば本実施例のものは
従来構造のもの（曲線L₁で示すもの）に比して
ベーン７の偏摩耗が大幅に低減されていることが
わかる。

また、緩衝室８が、反吐出ポート側の第２サイ
ドハウジング４の内面４ａで且つロータ６の回転
方向位置において吐出ポート１５に対応する位置
に、ベーン７の底部空所１９に連通可能に形成さ
れているため、吐出ポート側のベーン７のポンピ
ング作用により加圧された空気がその底部空所１
９から緩衝室８を介して吸入ポート側にあるベー
ンの底部空所１９内に流入しさらに該底部空所１
９からベーン７とベーン溝１２との〓間を通つて
吸入ポート側に流入することが未然に防止され
る。従つて、この流入空気自身の体積膨張と、該
流入空気の温度により昇温せしめられる正規の吸
入空気の体積膨張とにより回転圧縮機としての吸
入効率が低下するということが未然に防止される
ものである。

（発明の効果） 本発明は、円筒状の内周面を有するセンターハ
ウジングと該センターハウジングの両側部に配置
された一対のサイドハウジングとを有するケーシ
ングと、上記一対のサイドハウジングのうちいず
れか一方のサイドハウジングに形成された吐出ポ
ートと、上記センターハウジング内に回転自在に
嵌装された回転スリーブと、該回転スリーブ内に
偏心配置されたロータと、該ロータの径方向に設
けたベーン溝に出没自在に嵌装され前記回転スリ
ーブ内周面に摺接する複数のベーンとを備えた回
転圧縮機において、上記一対のサイドハウジング
のうち吐出ポートを有しない側のサイドハウジン
グの内面で且つロータの回転方向位置において吐
出ポートに対応する位置に、上記ロータのベーン
溝とベーン下面とにより形成される空所に連通可
能な緩衝室が形成されていることを特徴とするも
のである。

従つて、本発明によれば、吐出ゾーン側でのベ
ーン背圧の上昇が抑制されてベーンと回転スリー
ブとの接触圧が適正に保持されるため、回転スリ
ーブの芯ズレによる該回転スリーブとセンターハ
ウジングとの接触が可及的に抑制され、該回転ス
リーブとセンターハウジング相互間の焼付きが未
然に防止されるという効果がある。

さらに、ベーン背圧の均等化によりベーンの長
手方向におけるテーパ状の偏摩耗が可及的に抑制
されるところから、該ベーンの長手方向端面とサ
イドハウジング内面との接触が可及的に防止さ
れ、その結果、該ベーンとサイドハウジング相互
間における焼付き及びベーンのピツチングが未然
に防止されるという効果もある。

また、緩衝室が、反吐出ポート側のサイドハウ
ジングの内面に、ロータのベーン溝とベーン下面
とにより形成される空所に連通可能に形成されて
いるため、ベーンのポンピング作用により加圧さ
れた空気が緩衝室を介して吸入ポート側に位置す
る他の吸入ポート側のベーンの空所に流入しさら
に該空所からベーンとベーン溝との間〓を通つて
吸入ポート側に流入し、この流入空気自身の体積
膨張と、該流入空気の温度により昇温せしめられ
る正規の吸入空気の体積膨張とにより回転圧縮機
としての吸入効率が低下するということが未然に
防止され、高水準の吸入効率が維持されるという
効果もある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例に係る回転圧縮機の要
部断面図、第２図は第１図中に示す第２サイドハ
ウジングの−矢視図、第３図は第１図中に示
すロータ及び回転スリーブの−矢視図、第４
図は従来構造の回転圧縮機の要部縦断面図、第５
図は第１図に示す本発明実施例に係る回転圧縮機
と第４図に示す従来の回転圧縮機におけるベーン
の摩耗の比較図である。 １……ケーシング、２……センターハウジン
グ、３，４……サイドハウジング、５……回転ス
リーブ、６……ロータ、７……ベーン、８，３８
……緩衝室、１０……ロータ軸、１２……ベーン
溝、１５……吐出ポート。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 円筒状の内周面を有するセンターハウジング
   と該センターハウジングの両側部に配置された一
   対のサイドハウジングとを有するケーシングと、
   上記一対のサイドハウジングのうちいずれか一方
   のサイドハウジングに形成された吐出ポートと、
   上記センターハウジング内に回転自在に嵌装され
   た回転スリーブと、該回転スリーブ内に偏心配置
   されたロータと、該ロータの径方向に設けたベー
   ン溝に出没自在に嵌装され前記回転スリーブ内周
   面に摺接する複数のベーンとを備えた回転圧縮機
   であつて、上記一対のサイドハウジングのうち吐
   出ポートを有しない側のサイドハウジングの内面
   で且つロータの回転方向位置において吐出ポート
   に対応する位置に、上記ロータのベーン溝とベー
   ン下面とにより形成される空所に連通可能な緩衝
   室が形成されていることを特徴とする回転圧縮
   機。