JPS647231B2 - - 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
３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
よつて囲繞されるエア室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いずれ
か一方（第３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す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、ロータのベーン溝とベーン下面とにより形成
される各空所と上記ロータ内部に独立して形成さ
れた緩衝室とを少なくとも反吐出ポート側におい
てそれぞれ連通させ、該緩衝室によりポンピング
体積を増大させ、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、各緩衝室が各々独立してロータ内部に形
成され、且つ少なくとも反吐出ポート側において
各空所にそれぞれ連通せしめられているため、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
溝との間隙を通つて吸入ポート側のエア室に流入
するということが未然に防止されることになる。

さらに、上記のように各緩衝室がロータ内部に
それぞれ独立して設けられ且つこれらそれぞれ対
応する各空室に対して連通せしめられているた
め、ベーンのポンピング作用により加圧された空
気は該ベーンが吸入ポート側に位置してベーン溝
から突出方向に移動する際、該ベーンの下面側を
押圧して該ベーンの突出動を助長する如く作用
し、これによりベーンの突出動時に該ベーン下面
側が負圧となりその突出動を阻害するというよう
なことが防止されることになる。

（実施例） 以下、第１図及び第２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Ｚ
が示されている。この回転圧縮機Ｚ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の両側部に締着
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気ポート２１（第２図参照）
と吐出ポート２２を形成した第１サイドハウジン
グ３と、吸気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
成した空気孔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の排気ポート２２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、第１図及び第２図に示す如く中空
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。
このロータ６のロータ本体１１には、第２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…は、それぞ
れロータ本体１１の周壁１１ａを径方向に陥没さ
せた状態に形成されており、該ロータ本体１１の
内部はこれら各ベーン溝１２，１２…により円周
方向に並ぶ４個の空室で構成される緩衝室８，８
…に区画されている。さらにこの緩衝室８，８…
は、それぞれその両側に位置する２つのベーン溝
１２，１２のうちロータ回転方向（矢印Ｒ方向）
リーデイング側に位置するベーン溝１２の溝壁１
２ａのしかもロータ軸方向両端部近くで且つ該ベ
ーン溝１２の底部空所（即ち、ベーン溝１２のベ
ーン底面７ｂより溝底側部分）１９に臨む位置に
貫設した左右２個の連通穴２３，２３を介して該
底部空所１９に連通せしめられている。

又、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。

（ｂ：作動並びにその作用） 続いて、この回転圧縮機Ｚ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駆動されると、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
れその上面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、吸気ポート２１から吸入された空気
は加圧されて吐出ポート２２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と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…内で出没変
位し、該各ベーン７，７…の下面側７ｂにおいて
はポンピング作用が発生する。

ところが、この実施例のものにおいては、本発
明を適用して各ベーン溝１２，１２…の底部空所
１９，１９を、上記２個の連通口２３，２３を介
してそれぞれ対応する緩衝室８，８…に連通せし
めているため、後述する如くベーン溝１２が吐出
ポート２２側に連通する吐出ゾーンにおいては、
ベーン７の背圧の上昇が抑制されるとともに該背
圧がその長手方向において可及的に均等化されて
回転スリーブ６の径方向変位とベーン７の偏摩耗
とが防止され、またベーン溝１２が吸入ポート２
１側に連通する吸入ゾーンにおいては、ベーン７
の回転スリーブ５に対する接触圧が適正値に保持
されて回転圧縮機Ｚの体積効率が向上せしめられ
ることになる。即ち、吐出ゾーンにおいては、ロ
ータ６の回転に伴つてベーン７がベーン溝１２内
に押込まれるため、該ベーン７の底面７ｂ側の空
気は該ベーン７によりポンピング作用を受け、本
来ならば該ベーン７の背圧が高まることになる。
ところが、この実施例のものにおいては、本発明
を適用してベーン溝１２の底部空所１９を、連通
口２３，２３を介して比較的大容積を有する緩衝
室８に連通せしめているため、該緩衝室８により
ポンピング体積が増大せしめられてベーン背圧の
上昇が抑制されるところから回転スリーブ６の芯
ズレが可及的に低減せしめられるとともに、ベー
ン溝底部空所１９の吐出ポート側と反吐出ポート
側とが該緩衝室８を介して相互に連通せしめられ
るところから両者間におけるベーン背圧の不均等
がこのような緩衝室８を設けない場合（従来例）
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低減されることにな
る。

一方、吸入ゾーンにおいては、ロータ６の回転
に伴つてベーン７が遠心力によりベーン溝１２か
ら回転スリーブ５側に向けて飛び出さしめられる
が、一般的にはこのベーン７の飛び出しによりベ
ーン溝１２の底部空所１９に負圧が生じて該ベー
ン７の飛び出し作用が阻害され、該ベーン７と回
転スリーブ５との接触圧不足により両者間のシー
ル性が損なわれて回転圧縮機Ｚの体積効率が低下
することになる。また、このようなベーン７と回
転スリーブ５との間の接触圧不足は、結果的には
回転スリーブ５をセンターハウジング２の吐出ゾ
ーン側へ片寄らせて両者間に焼付きを発生させる
原因となる。

ところが、この実施例のものにおいては、上述
の如くベーン溝１２の底部空所１９を緩衝室８に
連通せしめているため、吐出ゾーンにおいて該緩
衝室８内に導入された加圧空気が吸入ゾーンにお
いて該緩衝室８から各ベーン溝１２の底部空所１
９に戻され、該底部空所１９内の圧力上昇により
上記ベーン７の回転スリーブ５に対する接触圧が
適正値に維持される。この結果、体積効率が良好
に維持され且つ回転スリーブ５のセンターハウジ
ング２側への片寄りが可及的に低減せしめられる
ことになる。

尚、上記実施例においては緩衝室８とベーン溝
１２の底部空所１９とを吐出ポート側と反吐出ポ
ート側の両方において相互に連通させるようにし
ているが、本発明はこれに限定されるものでな
く、吐出ポート２２を一対のサイドハウジングの
うちの一方のサイドハウジング側のみに設けたも
のにおいて少なくとも反吐出ポート側において上
記緩衝室８とベーン溝１２の底部空所１９とが連
通せしめられておればよく、このように上記緩衝
室８とベーン溝１２の底部空所１９を反吐出ポー
ト側のみにおいて連通させた場合にも上記実施例
の場合と同様に（程度の差はあるが）ベーン背圧
の上昇の抑制及び該ベーン背圧のベーン長手方向
における不均衡の抑制効果が得られる。

また、各緩衝室８，８…が各々独立してロータ
内部に形成され、且つ少なくとも反吐出ポート側
において各底部空所１９，１９…にそれぞれ連通
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
１９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
１９からベーン７とベーン溝１２との隙間を通つ
て吸入ポート側のエア室に流入するということが
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
けた複数のベーン溝にそれぞれ出没自在に嵌装さ
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、上記ロータの
ベーン溝とベーン下面とにより形成される各空所
と上記ロータ内部に独立して形成された緩衝室と
を少なくとも反吐出ポート側においてそれぞれ連
通させたことを特徴とするものである。

したがつて本発明によれば、ベーンと回転スリ
ーブとの接触圧が低圧側と高圧側でともに適正に
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、各々独立して設けられた各緩衝室がそれ
ぞれ対応するベーンの下面側に形成される空所に
連通せしめられているため、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空所に流入しさらにこれ
が吸入ポート側のエア室に流入するということが
なく回転圧縮機の吸入効率が良好に維持されると
ともに、上記吐出ポート側の空所が吸入ポート側
に位置した時には該空所内の加圧空気の押圧力に
よりベーンの突出動が助長されベーンの回転スリ
ーブに対する接触圧が可及的に均一化される等の
効果も得られる。

【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図の―縦断面図、第
３図は従来構造の回転圧縮機の要部縦断面図であ
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、１
０…ロータ軸、１２…ベーン溝、２１…吸気ポー
ト、２２…吐出ポート、２３…連通孔。

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複数
   のベーン溝にそれぞれ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、上記ロータのベーン溝
   とベーン下面とにより形成される各空所と上記ロ
   ータ内部に独立して形成された各緩衝室とを少な
   くとも反吐出ポート側においてそれぞれ連通させ
   たことを特徴とする回転圧縮機。