JPS5918559B2 - 圧縮機 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は圧縮機特にリードバルブ、板バルブ等を不用と
した圧縮機の構造に関する。

従来の圧縮機は吸込バルブ、吐出バルブを有しこのバル
ブの特性により耐久性はもとより圧縮機の性能にも悪影
響を及ぼしていた。

特に板バルブを有することは回転数を上げるための最も
俗書となり、ピストンの運動に対してバルブの運動が追
従しなくなり、高速にすると急激に能率の低下をきたし
、本来の圧縮機の機能を果さなくなる場合すらある。

又バルブのシート面の当りが悪くなりガスの吹抜けが生
じたりして耐久性にも悪影響を及ぼしていた。

又従来の圧縮機は構造上の制約により高圧縮比化が困難
であり、高い吐出圧力を望む場合は多段にして気筒数を
増す必要があり構造が複雑になるのみでなくコストも高
くなる欠点が生じる。

本発明はかかる従来の技術的問題点を解消するだけでな
く性能向上と合せ構造の簡単なロータリ一式圧縮機を提
供せんとするものである。

実施例と共に詳細に説明する。

第１，２図ににおいて、ガスの吸込・圧縮用の突状ピス
トン１を有するピストンローター２の本体は円筒形をな
し、仕切ローター３とは後述する駆動装置で説明するよ
うに互いに反対方向に、すなわちピストンローター２は
４．仕切ローター３は５の方向に回転するようになって
いる。

仕切ローター３には突状ピストン１の干渉を避けるため
の逃げ部３０が除去されている。

又各ローター間はわずかな隙間を有していて熱膨張、変
形等に対して、互いに接触しないように考慮されている
。

前記ピストンローター・仕切ローターには両者共通一体
となったケーシング６．７．８で囲われておる。

ケーシング６には第１のガス孔９を設けており、内壁面
１０は突状ピストント仕切ローター３の最外回転面とわ
ずかな間隙を保つように平行に構成されておる。

ケーシング７は後述する仕切ローター３、ピストンロー
ター２の回転駆動装置の軸受箱も兼ねる構造となってお
り、内壁面１１は突状ピストン１、ピストンローター２
、仕切ローター３の回転側面とわづかな間隙を保つよう
に平行に構成されておる。

ケーシング８にはピストンローター２の突状ピストン１
の近傍、又は突状ピストン１自体に設けられた第２のガ
ス孔１２と回転移動に対して一定区間連通開成して、ガ
スを図示されないアキュムレーター等へ送出する第３の
ガス孔１３を含む、ガス送出部１４が設けられていて、
外壁面１５はピストンローター２の回転部と非接触的に
位置し、。

構成されている。

以上が、ガス吸入、圧縮、送出に係る構造の説明である
。

次にピストンローター２と仕切ローター３との回転駆動
装置について説明すると、ピストンローター２、仕切ロ
ーター３の各々に結合さ 。

れたクランク軸１６．１７を連接棒１８で連結せしめ、
ピストンローター２、仕切ローター３を互いに反対方向
に回転するように拘束せしめる。

前記クランク軸１６．１７連接棒１８の機構的関係を第
３図により説明する。

０１〜０４は各々の機構。要素クランク軸１６ 、１７
、連接棒１８の回転中心である。

実施リンクの中の１例として、各リンクの長さを ｒ＝００ ＝ＯＯ＝ｌ＝ＯＯ＝００ とすると各ピスト
ンローター２．仕切ローター３が１回転する間に死点が
２度生じるため、それを解消するため、クランク軸１６
には歯形１９．２０が設けられていて、前記歯形１９．
２０とそれぞれ噛合い歯形が、クランク軸１７に２１．
２２として設けられている。

各々のクランク軸１６．１７は、軸受２３．２４及び２
５．２６で支持され、軸受２３．２５はケーシング７に
、軸受２４，２６は軸受蓋２７に固定されている。

クランク軸１６゜１７のいずれかは圧縮機として駆動す
る場合のドライブ軸となる。

本実施例ではクランク軸１７の延長をドライブ軸として
いる。

もしクランク軸１６がドライブ軸となる場合は前述した
死点解消の噛合い歯形１９〜２２は、本図と逆になるこ
とは明白なことである。

次にガス圧縮過程の状態を第１，２図によって説明する
。

ピストンローター２が、矢印４の方向に回転すると、突
状ピストン１の後方部２８ではケーシング６．７，８と
仕切ローター３とピストンローター２とで閉室を形成す
るため負圧となり、第１のガス孔９から図示されないエ
アクリーナーを通してガスを吸込む。

突状ピストン１の前方部２９ではケーシング６゜７．８
と仕切ローター３とピストンローター２とでやはり閉室
を形成するためガスは圧縮される。

さらに矢印４の方向に回転が進むにつれて圧縮圧力はピ
ストンローター２に設けられた第２のガス孔１２と、ケ
ーシング８に位置されたガス送出部１４に設けられた第
３のガス孔１３とが開成するまで高まり、以後は前記第
２のガス孔と第３のガス孔１３とが閉締するまで、図示
されないアキュムレーターへ圧送されることになる。

続いて突状ピストン１が回転進行すると、仕切ローター
３の逃げ部３０の縁線３１がケーシング６の稜角３２を
過ぎると切欠部の容積と一緒になるため圧力は急激に低
下し、突状ピストン１が仕切ローター３の回転範囲内に
在る状態ではガスの圧縮・吸入はなされない無作動状態
を示す。

この区間を過ぎ仕切ローター３の退部３０の縁線３３が
ケーシング６め稜角３４を過ぎなおかつ突状ピストン１
が、第１のガス孔９と開成すると吸入作動を開始するこ
ととなり、以後は前述した通りのガス圧縮過程を繰り返
す。

以上説明した中でわかるように、図示されないアキュム
レーターへ圧送後の第２のガス孔１２と第３のガス孔１
３とが閉締してからの仕切ローター３、ピストンロータ
ー２、ケーシング６．７゜８で形成される閉室の容積中
のガスは無駄になる。

しかるにこの閉室の容積はできるだけ少い方が有利であ
ることは明白のことである。

この部分の容積は従来の往復型圧縮機の圧縮間隙容積に
相当し、少い程圧縮機の性能が高かまり、同時に吐出圧
力もこれにより決まる。

本発明の特徴の１つに前記閉室の容積を少くし、効率高
揚を目的とすることは、前述した通りである。

以下前記閉室の容積を少くするための説明を詳細に行う
が、判りやすくするため、先立って要点を記すると、ピ
ストンローター２と仕切ローター３との回転変位量を変
えることによって、すなわち突状ピストン１の回転変位
を圧縮後期状態において、仕切ローターの回転変位に対
して少くすることによって仕切ローター３の逃げ部３０
が、突状ピストン１の回転面との交叉が遅れることにな
る。

具体的に説明すると突状ピストン１と仕切ロークー３と
を関連拘束する手段として、容易に発想に到る案として
の一つは、一対の円型同歯車があるが、本発明の駆動手
段との場合を比較する。

第４図は本発明の駆動手段による一例のもの、第５図は
、前記円型同歯車によるものであり、それぞれ仕切ロー
ター３を固定し、突状ピストン１、ピストンローター２
を仕切ローター３の廻りを回転させたとき突状ピストン
１の軌跡を追跡したものである。

比較条件として、第４，５図共ピストンローター２のピ
ストン回転半径ａと仕切ローター３の回転半径す及びピ
ストンローター２と仕切ローター３の中心距離０．０６
＝ ｌを同一にしたものである。

第４図について説明すると、点１０１〜１２４は各々の
拘束された位置関係を表わし、例えば仕切ローター３上
を等間隔に点１０１〜１２４と耐雷し、それに対応する
ピストンローター、ピストンの位置を同数字で表わして
いる。

より具体的に説明すると例えば仕切ローター３の点１０
８とこれに対応するピストンローター２と突状ピストン
１は太線で画かれてる１０８を表わし、このときのピス
トンローター２の回転中心は０，０６を半径とした円周
上にある。

以上の説明では仕切ローター３の逃げ部３０は既にある
ものとして行ったが、その逃げ部３０の創成は、前記説
明した突状ピストン１の拘束時における包絡面であるこ
とが判る。

しかしこの逃げ部３０の曲面は、精度は問題でなくむし
ろ曲面の立上り部である縁線３１，３３の開始位置が大
事である。

本発明によって駆動された突状ピストン１、ピストンロ
ーター２、仕切ローター３、ケーシング６．７．８で形
成される閉室の最小容積は第２図の縁線３１をケーシン
グ６の稜角３２の点まで戻したときに形成され、第６図
の斜線部である。

円形同歯車による駆動の場合を第５図により説明すると
、点２０１〜２１６は各々ピストンと仕切ローターとの
拘束された位置関係を表わす。

仕切ローター上を等間隔に点２０１〜２１６と耐着し、
それに対応するピストンローター、ピストンの位置を同
数字ｒ表わしている。

前述したと同じように、仕切ローターの逃げ部の創成は
円形同歯車駆動による拘束時の突状ピストン１の包絡面
であるが、第４図のものと比較すると大分形状が異るし
、縁に線３５の位置も異る。

円形同歯車による駆動の場合の最小閉室は縁線３５をケ
ーシング６の稜角３２の点まで戻したときに形成され、
第７図の斜線部で表わされ、第６図と比較すると第７図
のものは非常に大きくなっている。

この差はとりもなおさずピストンローター２と仕切ロー
ター３との回転変位量の差に起因するものであり、本発
明の主眼の一つはこの点にあることを再三述べた。

本発明の一実施例としては、クランク軸、連接棒による
駆動手段によって説明したが要はピストンローター２と
仕切ローター３とを１回転を周期として、回転速度を変
えるものであればどんな装置でもよいわけで例えば第８
図のようにピストンローター２、仕切ローター３の回転
中心を軸４２．４３として取付けられた一対の非円形歯
車４０．４１によっても可能である。

なお、本発明では突状ピストン１の回転方向の形状を短
形としたが、第４図からも判るようにケーシング６の縁
線の位置を変えない場合ピストンの形状を例えば、第９
図の如く先端とピストンローターの付根部を大きくシ、
中部をくびらせることによっても圧線比は変るし、又ピ
ストンローター半径ａ１仕切ローターｂの比によっても
圧縮比は変り得ることは容易に判る。

以上の如く本発明によれば構造が簡単で部品も少く、回
転バランスも取りやすいため高速化が計れコンパクトに
なり、従来の圧縮機に対して、低廉価であり、耐久性も
著じるしく高まり、諸々の点において、有用かつ利点を
含む、圧縮機を提供できるものである。

【図面の簡単な説明】

第２図は本発明の一実施例の除蓋正面図、第１図は第２
図の施蓋した場合の第２図における１−１断面図、第３
図はクランク軸、連接棒関係の正面図、第４図は仕切ロ
ーターの制式説明図、第５図は本発明の駆動手段によら
ない場合の仕切ローターの創成説明図、第６図は最小閉
室状態説明図、第７図は本発明の駆動手段によらない場
合の最小閉室状態説明図、第８図は本発明のもう−っの
駆動手段の実施例、第９図は高圧縮化を実施する場合の
ピストン形状説明図である。 ３６・・・・・・ボルト、３７・・・・・・ナツト、３
８・・曲ボルト、３９・・・・・・回転バランス孔。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ ガス吸込、圧縮用突状ピストン１を有するピストン
   ローター２ヒ該ピストンローターと並置された仕切ロー
   ター３と、これ等ローターに共通なケージング６．７，
   ８とで突状ピストンの回転前部は圧縮室、回転後部には
   吸込室を形成し、前記ケージングには第一のガス孔９を
   設け、かつ前記ピストンローターと仕切ローターとを同
   期させ、１回転を周期として連続的に変速させた圧縮機
   において、前記仕切ローターは、ピストンローターとの
   一定の拘束に従って回転するとき、仕切ローターとの干
   渉を避けるため、少な（とも突状ピストン１の回転前方
   側面と端部で形成される包絡面で創成される曲面部３０
   を有しており、かつ前記ピストンローター２、あるいは
   突状ピストン１の圧縮室側には、中心部に向う第２のガ
   ス孔１２がケージングから延出された 第３のガス孔１
   ３と圧縮後期に開成するように設けられかつ圧縮室の容
   積を少なくするために、圧縮後期においてピストンロー
   ターの回転変位置に対して仕切ローターを最も遅くする
   ようにしたことを特徴とした圧縮機。