JPS60138202A - 回転容積式機械 - 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】 この発明は、ガスのような作動流体を処理する回転容積
式機械に関し、特に、ガス圧縮機またはガス膨張器また
は類似物とＬ７て有用な回転容積式機械に係るものであ
る。

本発明が属するタイプの機械は、従来技術において、特
に米国特許第３．５３５．０６０号、第３，１１７２，
１１１１５号、第４．２２１４．０１６号およびカナダ
国特許第９６５、５５１１号によって周知である。

米国特許第３．１１７２．４１１５号は、ガス圧縮機の
ような回転容積式機械の端壁中の高圧ポートの最適位置
および形状を最初に開示するものである。

この特許にはメインロータ歯の最外先端と合致しかつ軸
方向に整合する円弧状端縁を備えたポートが示されてい
る。協力するロータの歯と溝の相互係合によって、高圧
ポートが閉じこめられると５生成物ガスの実質的に全部
が該ホートラ通して吐出されるようになっている（ポー
トが排出ポートである、ガス圧縮機において）。

米国特許第３．５３５．０６０号明細書、第５欄、第７
３〜７５行には、端壁排出ボートは最適形状および面積
を持つべきであると述べられている。

上記カナダ特許には、幾分不明瞭ではあるが、端（９） 壁排出ポートは、（ａ）　ロータがジャーナル装着され
る共通平面のほぼ２０度以内までかつ（ｂｌロータ間の
密封線が合致する平面まで延在すべきであると示唆され
ている、ロータジャーナル装着の共通平面のほぼ２０度
までの延長は従来技術（例えば米国特許第３．４７２．
１１４５号）によって構成されているように見え、密封
線が合致する平面までの延長は、共通平面かつゲートロ
ータの［回転軸を中心とするほぼ２０度］ではない。む
しろ、密封線は前記共通平面上で合致する。カナダ国特
許の開示が不明瞭であるならば、そして上記米国特許が
所望特徴を述べているのにすぎないならば、それは、十
分な延長部を有する排出ボートを画定することが可能で
なかったという、製造上の現実である。したがって、圧
縮ガス生成物の小部分は常に吐出することができず、入
口へ放棄されなければならなかった。

この発明の一目的は、ガス圧縮機としての機械の使用に
おいて、全生成物ガス（機械の内部で失なわれるガスを
除いた）の吐出を確実にするとこ（１０） ろの、延長部を備えた端壁排出ボートを有する回転容積
式機械を開示することである。

この発明の別の目的は１作動流体を処理するのに適応し
た回転容積式機械を開示することである。

この機械は、２つの交差するボアおよび端壁全有するケ
ーシング構造体；前記ボアの一方の中で回転するように
装着された第一のロータ；前記ボアの他方の中で回転す
るように装着された第二のロータ；各ロータはハブと少
なくとも１つのローブとを有すること；各ローブはそれ
ぞれのノ・プと一体でありかつ・・プから一般に半径方
向外方へ突出してロータの最外部半径方向表面を画定し
ていること；各ノ・ブには少なくとも１つの溝が形成さ
れ、前記ローブの１つを相互係合関係に受入れるだめの
、ロータの最内部半径方向表面を画定しているとと；前
記ハブは各回転の少なくとも一部分中互いに実質的に密
封関係において回転するように形成されていること；前
記ケーシング構造体は特定圧力の作動流体を通すための
第一のポートおよび前記特定圧力よりも高い圧力の作動
流体を通すための第二のホートラ有すること；前記第二
のポートの少なくとも一部分は前記第一のロータを収容
するボアの端壁中に配置されかつ半径方向に最内部端壁
、半径方向に最外部端縁および前記最内部端縁と最外部
端縁とを接合する円弧状端縁を有するとト；前記第一の
ロータのノ・ブとその溝は前記第二のポートを通る高圧
力作動流体の流量を制御するように前記第二のポートを
循環的に閉塞および露出するだめの手段を構成し、てい
ること；前記ロータは前記ボア内で作動流体を変位させ
るのに適応しているとと；前記機械は、流体圧縮機とし
て動作するとき、作動流体が前記第二のホートラ通る前
に機械の内部で圧縮されるように組込み圧縮比を有し、
かつ、流体膨張機として動作するとき、作動流体が前記
第一のポートを通る前に機械の内部で膨張するように組
込み膨張比を有すること；回転中の前記第二のロータの
前記最外部半径方向表面と前記ポートの前記円弧状端縁
とは第一の実質的に共通の半径方向円弧を描くとと；前
記第二のポートの前記半径方向に最内部端縁は、ロータ
回転とともに、前記第一のロータの前記溝と実質的に半
径方向整合をする大部分を有し、かつ前記第一のロータ
によって絶えず閉塞される小部分を有すること、からな
る。

この発明の一目的はまた作動流体を処理するのに適応し
た回転容積式機械を開示することであり、この機械は、
２つの交差するボアおよび端壁を有するケーシング構造
体；前記ボアの一方の中で回転するように装着された第
一のロータ；前記ボアの他方の中で回転するように装着
された第二のロータ；各ロータはハブと少なくとも１つ
のローブとを有するとと；各ローブはそれぞれのハブと
一体でありかつハブから一般に半径方向外方に突出して
ロータの最外部半径方向表面を画定しているとと；各ハ
ブには少なくとも１つの溝が形成され、前記ローブの１
つを相互係合関係に受入れるための、ロータの最内部半
径方向表面を画定していること；前記ハブは各回転の少
なくとも一部分中互いに実質的に密封関係において回転
するように形成されていること；前記ケーシング構造体
は特定圧（１３） 力の作動流体を導入するための第一のポートおよび前記
特定圧力よりも高い圧力の作動流体を放出するための第
二のポートを有するとと；前記第二のポートの少なくと
も一部分は前記第一のロータを収容するボアの端壁中に
配置されかつ半径方向に最内部端縁、半径方向に最外部
端縁、および前記最内部端縁と最外部端縁とを接合する
円弧状端縁を有すること；第一のロータの前記ノ・ブと
その溝は、前記第二のポートを通る高圧力作動流体の放
出を制御するように、前記第二のポートを循環的に閉塞
および露出するための手段を構成しているとと；前記第
二のポートの前記部分は前記ロータに対する所定位置を
有し、前記各端縁およびロータは前記第二のポート部分
の前記所定位置と協同する所定形状を有し、前記第一の
ホートラ通して導入される作動流体の全部が、不可避の
漏れ流体以外、前記第二のポートを通して放出されるよ
うにしたこと、からなる。

この発明の他の目的およびその特徴は添付図面と関連す
る以下の説明を参照することによって明（１１１） らかになるであろう。

図示のように、従来技術の回転容積式機械１０は端壁排
出ポート１２を有し、このポートは、ゲートロータ１６
とメインロータ１８とがジャーナル装着されている平面
１■からほぼ２０度の円弧の所で終っている。この２０
度の終端は単にミリング機械（フライス盤）がそれより
も小さい曲率半径の、狭い切れ込みを画定することがで
きないことのために必要である。したがって、生成圧縮
ガスのポケットＡは吐出されず１機械の入口側へ放棄さ
れなければならない。理想的には、第２図に示すように
、排出ポート１２′は両ロータがジャーナル装着されて
いる平面１４まで延在してここで終るべきであるが、従
来のミリング機械等でそのような薄い、テーパしたかつ
消滅する延長部２０を切削することは実際問題として不
可能である。

また、他の機械類または手動工具でそのような切れ込み
を画定することは途方もなく時間がかかりかつ高価であ
る。

従来技術特に前記引用特許に示されているように、端壁
排出ポート１２は半径方向に最外部の端縁２２を有し、
この端縁はゲートロータ１６のハブ２１Ｉで画定される
円弧よりも少し短い半径方向距離の所にある。これは圧
縮サイクル中排出ポート１２がゲートロータハブ２４に
よって閉塞されるようにするためである。吐出サイクル
中、排出ポート１２は完全に露出されなければならず、
したがって、ポートの最内部端縁２６はゲートロータ１
６の溝２８の円弧と軸方向に整合する円弧上に引かれて
いる。排出ポート１２の最内部端縁２６はゲートロータ
の溝２８よりも半径方向に遠い所捷で延在すべきでない
。そうでないとゲートロータがポートの一部全閉塞して
その過度の絞りを引起こす。逆に、端縁２６を短縮して
溝２８の下に位置するようにすることは、下に位置する
部分が機能上役に立たないから逆効果になる。そのよう
な下に位置する部分はポートの有効面積に寄与しないこ
とになり、ロータ１６によって無効的に閉塞される。こ
れはこの技術分野におけるもつともらしい考え方であり
、したがって、このタイプの機械では高圧ポートの最内
部端縁２６が溝２８の端縁と軸方向に完全に整合させら
れるのが普通である（ポートを完全に露出するために）
。

しかしながら、この発明においては、この従来技術の考
え方とは逆に、排出ポートの一部分をゲートロータの下
に位置するように画定し、その部分がゲートロータによ
って絶えず閉塞されるようにする。さらに、この発明に
おいては排出ポートすなわち高圧ポートに延長部を画定
し、この延長部は両ロータがジャーナル装着されている
平面によって横断されるようにする。その目的は、吐出
サイクル中、ポートが密封線が共存するところの平面に
完全に開放されるようにするためである。

吐出サイクル後、ゲートロータ１６はこの発明概念のポ
ート延長部全体を閉鎖し、その結果延長部は機械の入口
側へ露出されなくなる。

第５．４図は生成物ガスの最終吐出前のロータ１６．１
８の配置を実線で示す。この発明は端壁排出ポート１Ｆ
の延長部３０の形成を含み、この延長部は通常のミリン
グ機械で切り込まれうる幅（１７） を有するものである。図示のように、排出ボート延長部
５００犬部分はゲートロータ１Ｇによって閉塞され、そ
の小部分はロータ１６．１１１！がジャーナル装着され
ている平面１１番に対して全開状態を維持しうる。

ロータ１６．１ｇは密封線ａ、ｂを画定し、密封線すは
常に平面１）■上に発生する。密封線が合致するとき、
両ロータは第う、４図に破線で示される位置にある。こ
の時点において、ゲータロータ１６の凹面フランク３２
は延長部５０の最小部分の閉鎖が終了しつつある。その
直後、延長部５０は完全に閉塞される。しかしながら１
両ロータが実線位置から破線位置へ移動する間、延長部
３０は生成物ガスの最終部分が端壁排出ポートＩＩ中へ
吐出されるための通路を与える。

有用であシうる以上に大きい排出ポート延長部３０をミ
リング加工することにより１本発明は。

機能的であるばかりでなく、全生成物ガスの吐出を確実
にする手段を構成するところの延長部３０の小部分を画
定するものである。

（１８） 本発明はその特定実施態様と関連して説明されたが、こ
れは例としてのみなされたものであり。

本発明の目的および特許請求の範囲に述べられた本発明
の範囲に対する制限としてなされたものでないことが明
瞭に理解されるべきである。

【図面の簡単な説明】

第１図に従来技術による回転容積式機械における典型的
な端壁排出ポートの詳細図である。 第２図は同機械用の理想化または理論的端壁排出ポート
の詳細図である。 第う図は新規な排出ポート延長部を示す本発明の実施態
様の図である。 第４図は第う図のポート延長部およびそのロータとの協
同を示す拡大詳細図である。 １０−一従来技術回転容積式機械、１２−−排出ボート
、１）↓−一平面、１６−−ゲートロータ、１ｇ−一メ
インロータ、２０−一延長部、２２−一最外部端縁、２
６−−−最内部端縁、２４−一ロータハブ、２８−一ロ
ータ溝、３０−一延長部、５２−一ロータ凹面フランク
。 （１つ） の 〜　− 手　続　補　正　：ｉ！Ｊ′（方式） 昭和６０年２　月５日 特許庁長官　志　賀　学　殿 Ｌ　事件の表示 昭和５８年　特　許　願第　１６０５１１号乙　発明←
＃案→の名称、指定商品の区分回転容積式機械 ５、補正する者 事件との関係　特許出願人 ？！・（氏名）インガーソル・ランド・カンパニー４、
代理人 ６、補正によシ増加する発明の数　＠　発明７、補正の
対象　図面（全図） １４−

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、　作動流体を処理するのに適応した回転容積式機械
   において。 ２つの交差するボアおよび端壁を有するケーシング構造
   体； 前記ボアの一方の中で回転するように装着された第一の
   ロータ； 前記ボアの他方の中で回転するように装着された第二の
   ロータ； 各ロータはハブと少なくとも１つのロープを有するとと
   ； 各ロープはそれぞれのハブと一体でありかつハブから半
   径方向外方に突出してロータの最外部半径方向表面を画
   定していること；各ハブには少なくとも１つの溝が形成
   され、前記ロープの１つを相互係合関係に受入れるだめ
   の、ロータの最内部半径方向表面を画定（１） していること； 前記ハブは各回転の少なくとも一部分中互いに実質的に
   密封関係において回転するように形成されていること； 前記ケーシング構造体は特定圧力の作動流体を通すため
   の第一のポートおよび前記特定圧力よりも高い圧力の作
   動流体を通すための第二のポートを有すること； 前記第二のポートの少なくとも一部分は前記第一のロー
   タを収容するボアの端壁中に配置されかつ半径方向に最
   内部端縁、半径方向に最外部端縁および前記最内部端縁
   と最外部端縁とを接合する円弧状端縁を有すること；前
   記第一のロータのハブとその溝は前記第二のポートを通
   る高圧力作動流体の流量を制御するように前記第二のポ
   ートを循環的に閉塞および露出するための手段を構成し
   ているとと： 前記ロータは前記ボア内で作動流体を変位させるのに適
   応しているとと； （２） 前記機械は、流体圧縮機として動作するとき、作動流体
   が前記第二のポートを通る前に機械の内部で圧縮される
   ように組込み圧縮比を有し、かつ、流体膨張機として動
   作するとき１作動流体が前記第一のポートを通る前に機
   械の内部で膨張するように組込み膨張比を有すること。 回転中の前記第二〇ロータの前記最外部半径方向表面と
   前記ポートの前記円弧状端縁とは第一の実質的に共通の
   半径方向円弧を描くとと； 前記第二のポートの前記半径方向に最内部端縁は、ロー
   タ回転とともに、前記第一のロータの前記溝と実質的に
   半一方向整合をする大部分を有し、かつ前記第一のロー
   タによって絶えず閉塞される小部分を有すること；から
   なること全特徴とする回転容積式機械っ２、　前記第二
   のポートの前記半径方向に最内部端縁の前記大部分が、
   前記第一のロータの半径方向中心から引かれた第二の円
   弧を描き。 前記第二の円弧は、第一のロータの回転中、前記第一の
   ロータの前記最内部半径方向表面によって描かれる円弧
   と実質的に同一であり。 前記第二のポートの前記最内部端縁の前記小部分が、前
   記第二の円弧に関して半径方向内方にある特許請求の範
   囲第１項記載の回転容積式機械。 う　前記第二のポートの前記最内部端縁の前記小部分と
   前記第二のポートの前記円弧状端縁とが実質的に平行で
   ある特許請求の範囲第２項記載の回転容積式機械。 ヰ　前記第二のポートの前記最内部端縁の前記小部分が
   、前記第二のロータの回転先端を越えた所にある特許請
   求の範囲第１項記載の回転容積式機械。 ５　前記第一および第二のロータが共通平面上の平行軸
   上で回転するように装着されており。 前記第二のポートの２ｉ＋記端壁部分が前言ｖ共通平面
   で横断されている特許請求の範囲第１項記載の回転容積
   式機械。 ６　前記第一および第二のロータが共通平面上の平行軸
   上で回虻するように装置されており；前記ロータがそれ
   らの間に第一および第二の密封線を画定し、前記密封線
   は、ロータ回転中、前記ロータの回転の特定サイクル中
   の特定時点において特定距離だけ離間され、ロータ回転
   の前記特定サイクル中の次の時点において前記共通平面
   上で合致するようになっており； 前記ロータと前記第二のポートが、前記特定時点と次の
   時点間で前記ポートの完全閉塞を防止しかつ前記次の時
   点の直後に前記ポートの完全閉塞を引起こすようにした
   ； 特許請求の範囲第１項記載の回転容積式機械。 ７　作動流体を処理するのに適応した回転容積式機械に
   おいて。 ２つの交差するボアおよび端壁を有するケーシング構造
   体； 前記ボアの一方の中で回転するように装着された第一の
   ロータ： （５） 前記ボアの他方の中で回転するように装着された第二の
   ロータ； 各ロータはハブと少なくとも１つのローブとを有するこ
   とば 各ローブはそれぞれのハブと一体であシかつ・・ブから
   半径方向外方に突出し、てロータの最外部半径方向表面
   を画定しているとと；各ハブには少なくとも１つの溝が
   形成され。 前記ローブの１つ全相互係合関係に受入れるだめの、ロ
   ータの最内部半径方向表面を画定していること； 前記・・プは各回転の少なくとも一部分中互いに実質的
   に密封関係において回転するように形成されていること
   ； 前記ケーシング構造体は特定圧力の作動流体を導入する
   ための第一のポートおよび前記特定圧力よりも高い圧力
   の作動流体を放出するための第二のホートラ有すること
   ； 前記第二のポートの少なくとも一部分は前記第一のロー
   タを収容するボアの端壁中に配（６） 置されかつ半径方向に最内部端縁半径方向に最外部端縁
   および前記最内部端縁と最外部端縁とを接合する円弧状
   部端とを有するとと：第一のロータの前記タブとその溝
   は、前記第二のホートラ通る高圧力作動流体の放出を制
   御するように、前記第二のポー）ｋ循環的に閉塞および
   露出するための手段を構成していること； 前記第二のボートの前記部分は前記ロータに対する所定
   位置を有し、前記各端縁およびロータは前記第二のボー
   ト部分の前記所定位置と協同する所定形状を有し、前記
   第一のホートラ通して導入される作動流体の全部が、不
   可避の漏れ流体以外、前記第二のホートラ通して放出さ
   れるようにしたこと； からなることを特徴とする回転容積式機械。 ８　前記第二のボート部分の前記半径方向に最外部端縁
   が、前記第一のロータの回転中心から特定長さの半径上
   に引かれた第一の円弧を描き； 前記ボート部分分の前記半径方向に最内部端縁が、前記
   回転中心から前記特定長さよりも小さい半径］＝に引か
   れた第二の円弧を描き；前記第一のロータの前記最内部
   半径方向表面が、前記第一のロータの回転中、前記第二
   の円弧と実質的に軸方向に整合する円弧を描き； 前記第二のロータの前記最外部半径方向表面が、前記第
   二のロータの回転中、第三の円弧を描き； 前記第二のボート部分の前記接合する円弧状端縁が、前
   記第三の円弧と実質的に軸方向に整合する円弧を描き； 前言ピボート部分の前記半径方向に最内部端縁が、前記
   第一のロータによって絶えず閉塞される長さの部分を有
   する； 特許請求の範囲第７項記載の回転容積式機械。