JPS6187989A - 回転式空気圧縮機 - 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】 〔技術分野〕 本発明は回転式空気圧縮機に関する。

Ｃ背Ｉｎ技術〕 回転式の空気圧縮機として従来から知られているものは
、たとえばシリンダの中で円板側面に伸縮する羽根を植
えたロータを偏心軸により回転させ、シリンダに設けた
空気の吸入・排出バルブをロータの回転と同期的に動作
させてシリンダ内部の空気を回転方向にそって圧縮さ−
Ｌる構造を有するものである。

このような構造の空気圧縮機では（１）ロータの偏心回
転による振動、騒音が生じやすい、（２）伸縮する羽根
をもつために構造的に複雑となり故障を起しやすい、（
３）シリンダの内面形状が複雑であるため設計・加工が
困難である等の問題がある。

また、特公昭４７−３２８４３　（特許第６８２０４７
号）特許公報には、一部がくびれた長円形断面のハウジ
ング内で２　ｆｌ／Ｊの異形のＬｂ（りきピストンを互
いに接触する状態で回転させて、上記４ｊ３によりハウ
ジングとピストンとの間で空気圧縮を行うようにしたロ
ータリー・ピストン機械の発明が記載されている。

この場合も上記構造ではハウジング内面や山付きピスト
ンの曲面形状が複雑であり、特に２つの歯付きピストン
は當に相互の接触を保ちながら回転するように設計し精
度よく加工することは困難であるという問題がある。

〔発明の目的〕

本発明番ま上記した問題を克服したものであってその目
的とするところは、振動・騒音が少なく、加工し易く、
しかも圧縮効率のすくれた回転式空気圧ｆｉｉｉ　ｔｉ
ｌｉ−を提（Ｊζすることにある。

３定明の１１ス要〕 ４、元明行により開示された代表的な発明の概要をＦｉ
Ｆ＋甲り二説明すれば、下記のとおりである。すなわら
、平行な１則（友と、この１則扱間に１夫まれた、対の
円弧＝ｉｎ合已てなる近似楕円形１４）ｉ面をもつ４つ
のロータをそなえ、これら４つのロータをそのとプＣり
かうＬｌ−夕がそれぞれ９０°をなしてｌｔいにｌｆ　
ｉＱｊ　Ｊ″Ｚ）扶！Ｓ′ζ軸により回転可能に配置し
、合口、％＋　ｒ同、Ｌｌ向に同期回転させることによ
り倒板と４つのＬＳＩ−タとにより囲まれた空間を圧縮
変動させるもので、これにより各部のバランスが良く振
動騒音か少ｔ；い空気圧縮器が実現できる。

〔実施例〕

第１図乃至第５図は本発明の一実施例を示すものである
。このうち第１図は回転式空気圧縮機の眩断面図、第２
図乃至第４図はロータの各態様を示す第１図におけるＡ
−Ａ視１ｖｉ面図なある。第５図はロータの同期駆動構
造を示すもので第１図におけるＢ−Ｂ視断面図である。

１ａ、１ｂは側板であってこれらは対向する平坦な内面
が互いに平行になるようにスペーサ１１を介して固定さ
れて一つのハウジングを構成する２ａ〜２ｄはロータで
、４個からなり、各ロータは２つの円弧を組合せた近似
楕円形の断面を有し、その両側面（両端面）は平坦面に
形成されて゛　いる。

ロータの形状は第６図に示すように一つの円柱の一部を
平面で切り取ったものを２個組合せたものである。

この円柱のＷ１面円においてロータのために切り取られ
る部分（ハツチングで示す）の円弧は断面円の円周のＡ
でなければならない。

すｆ、；はら、Ｌ４Ｊｉ面円の半径をｋとし、切り取ら
れる直線部分の長さを２ａ、切りとられる部分の厚みを
ｂとずれば、内角θは９０°であるからＲ＝　ａ　＋　
ｂ ａ７ｂ＝１＋ＪＴ の関（系がある。

４個のロータは上記ハウジングの側板１ａ、１ｂの間に
ｉｉすれ、ロータの中心に設けたロータ６ａ　−ｂ　ｄ
　、二より回転可能に軸受支承され、これら軸は第２図
に示すように各ロータと、たとえば長軸同士が９０°を
なして常に互いに接触するように［装置さ才１．ている
。

３は駆動軸であって、第５図に示すように駆動ギヤ５八
び従動ギヤ４ａ〜４ｄによってローフ軸のロータを同方
向に同期回転する。

７ば空気吸入管、８は空気排出管で、それぞれシこ吸気
弁９．５）Ｐ気弁１０を内臓する。

７トブ５ｈが例では吸入弁９、排気弁１０には通常のス
プリング弁が使用されているか、高速回転のば／Ｆ、い
は、ロータの同Ｉ耘と同期して強制的に開閉する手段を
有する弁の使用が望ましい。

１２はギアボックスでハウジングの一例ＦＬｌａに固定
され、上記ギア群４ａ〜４ｄを内臓し駆動軸３を軸受支
承する。

ロータの先端の形状は数学的に解析すれば下記のとおり
である。

第７図に示すように、直線ｌ上に中心を有する２つの円
０、σを一部が重なるように描く、このときＯＯは点Ｐ
を通る２本の接線が円の中心点ＯＯ′を通り、かつ直交
するように距離をとる。こうしてできた２つの円の市、
襠部分がロータの形状である。このような楕円状（厳密
には楕円ではない）のロータ形状において、長軸２　ａ
　、　廼軸（幅）２ｂとの間には、前記したように ａ／ｂ−１＋Ｊ丁　　　Ｒｙ−Ｂ＋ｂ の関係がある。

このロータ形状において、先端はとがっており（直角を
なしている）、互いに接触しないで回転する構造であっ
ても、長期間の運転では多少の摩耗があり、したがって
実際上は先端に微小のＲ（アール）が存在すると考えら
れる。

次に本発明による回転式空気圧縮機の圧縮動作について
述べる。

第２図に示ず状態の各ロータを同一方向に４５゜回転さ
セると、第３図に示すようにロータの先端部か吸排口の
ある中心位置に集すり、ロータにより囲まれた空間がＯ
の状態となる。

逆に第２Ｉ２１の状態から各ロータを一４５°回・耘さ
Ｑた馬合は、第４図に示すように、隣り合うロータの先
端ｒｌ＋分か互いに連なり合って、ロータにより囲まれ
た空間が最大ｉｔαを示す、このような閉空間の最大値
Ｖは側板１ａ、ｌｂ間の距＾せを【とすると Ｖ＝　　（８ａ’−π（ａ　＋　ｂ）：Ｌ）　　してあ
られされる。

したがってロータによって閉空間が開く時間に吸入弁を
開き（排出弁を閉じ）、閉空間が閉じる時間に排出弁を
開く　（排出弁を閉じ）ようにすれば、窒気圧縮動作を
連続して行うことができろ。

第２図に示されるロータの回転角度をＯとして角度θを
Ｏ〜３６０°に変える場合の形態を下表に示す。

（表） このような４枚のロータを同一方向に速続駆動すると、
１回転当たり２回の吸入と圧縮を繰り返えし圧縮空気を
作ることができる。

次にロータが回転する全ての角度で隣り合うロータが接
触を保持できる理由について述べる。

ロータ２ａ〜２ｄは形状が同一であるとともに常に同一
角度で接触するのであるから、１組の隣り合うロータ、
例えば２ａと２０との接触関係を示せばよいことになる
。

各ロータの形状は長軸に対して対称であるから回転方向
は正負いずれの方向であってもく、かつ４５°の範囲で
の接触関係を示せばよい。

（１）第８図において示すように２つのロータＡＢ７１
１ｋりに反時３１方向に回転するとしこのうちＡ′　　
　のみかθ（０≦θく４５−だけ回÷三すると八″とな
る。

（２）ＢもθだＩＪ回転させる代りに、図形Ａ″をロー
タＢの中心Ｑ′を中心にして一θだ４Ｊ回転しても第９
図に示すように八゛とθ回転したＢロータＢ′との相対
的位置は変わらない。

（３）第１Ｏ図に示すようにロータ先１２ｉｉ１の角度
が９０”であることにより、θか０〜４５の範囲では當
にＡ′の先端がＢ′と接触する。

（４）換言すれば、ロータＡを回転させたＡ′の先端Ｐ
の軌跡はＢ′と改なり、Ａ′二Ｂであることを示せばよ
いことになる。

第１１図において明らかなように、Ａ′はもともとＢ′
の軸を中心に回転平行移動させたものであり、ＰＯｔｄ
ｃ跡は円弧となる。またその半径はａ＋ｂであり、２軸
間の距λ１１に等しい。

〔発明の効果〕

以上実施例１で述べた本発明によれば下記の効果が得ら
れる。

（１）２つの側板とロータのみによって圧縮空間が構成
されているので、口７夕の外側に外５ｉｒｓ　＜ハウジ
ング）を有する在来構造に比してきわめて筒車であり、
ロータと外郭とを非接触とすることで油分のない圧縮空
気が得られる。

（３）ロータが単純な曲面により構成されているととも
に、ハウジングとなる側板内面は平面であることにより
、従来の複雑な曲面を必要とする圧縮機に比して設計、
加工及び組立が容易であり安価に製造できる。

〔実施例２〕 第１２ノ・は本発明の応用例の一つを示すものであって
、６枚のロータを有する回転式空気圧縮機のロータ配置
を示す横断面図である。

コノ例ニオＬ’　”ｉ’　ハ、ロータ２ａ、２ｂ、２ｃ
、２ｄによる閉空間とロータ２ｃ、２ｄ、２ｅ、２ｒに
よる閉空間とでそれぞれ位相を述にして圧縮動作を行う
もので、６枚のロータで１回転４行程になる。

このような４枚以上のイβ１数のロータを有する空気仕
縮機では、ロータ数をＮ、行程数を３として１ｊテ程当
たりのロータ数Ｎ／Ｓは Ｎ＝６の場合、 ６／４−３／２枚である。

第１３図は本発明の応用例の他の一つを示すもので、５
つて、１６枚のロータを有する回転式空気圧縮（戊のり
−タ装置を示す横断面図である。

このような１６枚のロータの場合、左右及び上下のロー
タの間で圧縮動作が行われ、１回転１８行、程↓こなる
。

１行程当りのロータの数は １６／１８−８／９枚 とより効率的となる。

〔発明の効果〕

実施例２で述べた発明によれば、実施例１の発明の効果
で述べたもの以外に、ロータの数を増やし同一ピッチで
配置することにより効率のきわめてよい回転式空気圧縮
む父が得られることになる。

以上本発明者によってなされた発明を実ｈｔ例にもとづ
き具体的に説明したが、本発明は上記実りが例に限定さ
れるののではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変
更可能であることはいうまでもない。

たとえば駆動軸により複数のロータ軸を同一方向に完全
に同期仕手回転するため、ギアのバッグラッシュを打消
すことのできる回転伝達方式が望ましい、特に圧縮工程
から吸入工程に移るｌ１７１間、軸受に加わる力が反転
しハックラ′ンシュが現れると予想される。

〔利用分野〕

本発明は低騒音、低振動を要する空気圧縮機に適用し°
ζ有効である。

本発明は小型によって低価格の空気圧縮機に応用して有
〃ノである。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第５図は本発明の一実施例を示し、第１図は
同転式空気圧縮機の沁断面図、第２図乃至第４図は第１
図におけるＡ−Ａ″視断面図であってロータの回転角度
を変えである。 第５図は第１図におけるＢ−Ｉ３　”視線断面図である
。 第６図はロータの形状の−ｇＢを示す斜面図である。 第７図はロータのｌ４Ｊｉ面形状を作図するための原Ｆ
Ｊ　ｆ、”Ｉである。 第８１；ｚｌ乃−′４三〜）１１図は本発明において、
ローフ間て接触を保持する理田を説明するための原理図
である。 第１２図及び第１３図は本発明の応用例を示すロータ配
置のＩＩＪｒ面図である。 ＩＪ、１ｂ１則杖之、２ａ、２　ｂ　：　ｏ−夕、３：
％動軸、４　ａ、　４　ｂ−・５　：ギア、５ａ、５ｂ
：ｏ−タ軸、７：空気吸入管、８：空気排出管、９：吸
気弁、１０：排気弁、１１ニスペーサ、１２：ギャアボ
ックス。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、平行な側板と、この側板間に挟まれた、近似楕円形
   断面をもつ、４乃至４以上で偶数のロータとをそなえ、
   これらロータをその隣り合うロータが互いに９０°をな
   して接触するように回転可能に配置し、各ロータを同方
   向に同期回転することにより、上記側板及びロータによ
   り囲まれた空間を変動させることを特徴とする回転式空
   気圧縮機２、上記各ロータの近似断面形状は１つの円を
   ４等分した円弧を組合せて成り、その長軸と短軸の比は
   １＋√２である特許請求の範囲第１項に記載の回転式空
   気圧縮機。