JPS6332994B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は可動翼（スライデイングベーン）を備
えたロータリー式圧縮機、ポンプ等、流体機械の
改良に関するものである。従来のこの種の圧縮機
を第１図および第２図について説明する。１はシ
リンダー２の内部に偏心して配置され、Ａ方向に
回転するローターで、第３図に示すような板状の
ベーン３が出入する溝４が一定の間隔をおいて複
数個（４個）設けてある。５はシリンダー２の両
側を密閉する側板である。ベーン３はローター１
の回転による遠心力により溝４から飛出してその
先端がシリンダー２の内面と摺接し、容積の大き
い低圧の羽根室６内の流体を容積の小さい高圧の
羽根室７に移送して圧縮する。なお流体の吸込口
および吐出口は図示してない。

ところで上記従来のロータリー式圧縮機を例え
ばカークーラーの冷媒圧縮機として使用する場合
には次のような問題点がある。すなわち、低速走
行時又はアイドリング時に圧縮機が低速回転にな
ると高圧の羽根室７から低圧の羽根室６への冷媒
の漏れが増大して体積圧縮効率が低下する。この
冷媒の漏れを少くするためにはベーン３と側板５
との間隙ｄを小さくすればよいが、高速回転時に
ベーン３の熱膨脹によつて焼付きなどの事故がお
こるおそれがある。とくにカークーラーの圧縮機
においては回転数が800〜10000r.p.m.の範囲で大
巾に変化するので圧縮機内部の温度変化が大き
く、前記間隙ｄはあまり小さくすると焼付くので
大き目にしてある。

前記間隙ｄには冷媒を溶融した潤滑油によつて
油膜が形成され、その熱くさび作用によつて漏洩
を防止する。熱くさび作用は潤滑油が小間隙を潤
滑面の入口から出口に向つて流れるときのせん断
によつて発生する温度上昇による熱膨張と、密度
の低下とによつて起る現象であつて、安全平面間
隙にも起る現象である。この熱くさび作用は間隙
ｄが小さいときに発生するがその負荷容量はきわ
めて小さく、潤滑面の温度上昇による潤滑条件の
悪化した状態の下では、この熱くさび作用によつ
て焼付けを防止することは困難である。したがつ
て焼付けを防止するためには相当の間隙ｄを必要
とし、間隙ｄを大きくすると熱くさび作用が減退
して漏洩が増加する。

間隙ｄに形成される油膜の圧力によつて漏洩を
防止する従来の方法に、第３図に示すように、ベ
ーン３の両端面８と高圧側の摺動面９との間にま
たがる傾斜面１０を設けたものである。なお、１
１はベーン３の低圧側の摺動面である。このベー
ン３の先端１２がシリンダー２の内面を摺接移行
するとき、傾斜面１０に沿つて潤滑油を狭い間隙
ｄに圧入することによつて油圧を高めようとする
ものである。しかし、この傾斜面１０の圧力発生
に有効な傾斜角度は0.1〜1゜のオーダーであり、
このような微小な角度の加工およびその精度の管
理を４個のベーンの８ケ所に均一に行なうことは
この種の圧縮機の生産性を著しく低下させる。本
発明はこの点にかんがみ、傾斜面１０に代る手段
として、これを第４図に示すようなステツプ型凹
部１３とすることに着目した。この凹部１３はベ
ーン３の両端面８に高圧側の摺動面９を開口して
設けたもので、エツチング処理により精度の高い
加工を容易に行なうことができ、しかも従来の傾
斜面１０に勝るとも劣らない漏洩防止の作用を有
する。

本発明の凹部１３の作用を第５図について説明
する。同図は凹部１３の拡大断面図（端面８に対
する垂直方向）で、間隙ｄに発生する油膜による
せん断圧力をグラフで示している。ベーン３をス
テツプ軸受として考えるとき、ベーン３の単位長
さ（巾Ｂの方向）当りの負荷容量P₁は次式によ
つて示される。

P₁＝ηUB²／d²Cp ……(1) なお、Ｕはベーン平面の平均周速度、ηは潤滑
油の粘度、Cpは式(2)によつて定まる荷重常数で
ある。

Cp＝3K（１−Ｋ）（ｍ−１）／Ｋ＋（１−Ｋ）m³
……(2) ただし、Ｋ＝ｘ／Ｂ、ｍ＝ｈ／ｄ 荷重常数Cpはパラメータｈおよびｄを適当に
設定することによつて定めることができ、第３図
の従来の傾斜面１０の場合はCpが0.1602であるが
本発明の凹部１３の場合は0.2063である。したが
つて負荷容量P₁は本発明の凹部１３が従来の傾
斜面１０よりすぐれている。

次に本発明の凹部１３を形成する方法を説明す
る。第６図に示すように、複数個のベーン３を重
ねて両端を治具で固定し、凹部１３の設けられる
端面８の表面処理（脱脂）を行つたのち、あらか
じめ製作されたパターンによりエツチング処理を
施す部分１４を除いた部分にエポキシ系インクに
よりスクリーン印刷を行ない、印刷が乾燥した
後、硝酸、フツ酸等によつて所定の深さのエツチ
ング処理を行なう、エツチングの深さ（第５図
ｎ）はエツチングの時間で管理することができ、
ミクロンオーダーであるため、エツチング処理に
きわめて適している。すなわち、第５図において
ｄを15μとするとき、Cpを最大にするｍはｈ／ｄ
＝1.87であり、このときのｈは28μとなり、ｎは
ｈ−ｄ＝13μとなる。以上のように本発明の凹部
１３はエツチング処理によりきわめて容易に形成
することができるので、精度の高い加工の量産に
適している。本発明の凹部１３はまた、機械加工
によつても比較的容易に形成することができる。
すなわち、第６図のように配置されたベーン３の
端面８を回転する砥石車で研磨するとき、該砥石
車に適当な切込み量を設定することにより容易に
形成することができる。なお第３図の傾斜面１０
をエツチング処理によつて形成することはきわめ
て困難であり、また、機械加工の場合も精度管理
が同様にきわめて困難である。したがつて本発明
の凹部１３は製作上の点からも従来の傾斜面１０
よりすぐれている。

以上述べたように本発明は流体の潤滑理論に基
づく考察から前記ｍの値を適切に設定することに
よりベーンを横断する冷媒のもれを最小にし、か
つ、高速時における焼付けを防止する。これを第
７図によつて具体的に説明する。ベーン３と側板
５との間隙ｄにおける冷媒の漏れ△Ｑは次式に示
すようにｄの３乗に比例する。

△Ｑ＝ld³／12ηB×△Ｐ ……(3) ただし、ｌはベーン３の長さ、△Ｐは羽根室間
の圧力差、 この漏れ△Ｑはベーン３の両側の間隙におこる
からベーン３と両側板との間隙ｄが等しいとき
（第７図における中央のベーン）に最小となるこ
とは(3)式から明らかであり、第７図にグラフで示
すとおりである。前述のように本発明においては
ベーンの端面に作用する負荷容量が最大となるよ
う設定してあり、したがつてベーン３には両側の
隙間ｄが均一となるよう作用して冷媒の漏れを最
小にする。このことは従来の隙間ｄは焼付けを生
じない程度の大きさにすると冷媒の漏れが大きく
なつて圧縮体積効率が低下するが、本発明はこの
ようなことのないことを意味する。

本発明は以上の構成および作用を有するので、
可動翼を備えた圧縮機、ポンプ等のロータリー式
流体機械に巾広く適用することができ、しかもそ
の構造は圧縮体積効率を高めると共に高速時にお
ける焼付けを防止し、かつ量産に適しているな
ど、いくたのすぐれた利点を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図：ロータリー圧縮機のシリンダーの縦断
面図、第２図：ロータリー圧縮機の側断面図、第
３図：従来の可動翼（ベーン）の斜視図、第４
図：本発明の可動翼（ベーン）の斜視図、第５
図：本発明の動作説明図、第６図：本発明の量産
加工を説明する図、第７図：本発明の作用説明
図。 １……ローター、２……シリンダー、３……ベ
ーン、４……溝、５……側板、６……低圧の羽根
室、７……高圧の羽根室、８……ベーン３の端
面、９……高圧側摺動面、１０……傾斜面、１１
……低圧側摺動面、１２……ベーン３の先端、１
３……凹部、１４……エツチング処理を行なう部
分。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 両側面を側板で密封したシリンダーの内部に
   ローターを偏心して取付け、該ローターに設けた
   溝に摺動自在に挿入された複数個の板状のベーン
   が該ローターの回転による遠心力によつてその先
   端が前記シリンダーの内面を摺接して移行する構
   造において、前記側板と対向する前記ベーンの両
   側の端面にステツプ型の凹部を形成することによ
   り、該端面と前記側板との間に形成される両側の
   間隙において潤滑油を含む流体の動圧が均等に作
   用するよう構成したことを特徴とするロータリー
   式流体機械。 ２ 前記凹部はエツチング処理によつて形成され
   ることを特徴とする特許請求の範囲１のロータリ
   ー式流体機械。