JP2001207975A - ロータリ式流体機械 - Google Patents

ロータリ式流体機械

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JP2001207975A
JP2001207975A JP2000016310A JP2000016310A JP2001207975A JP 2001207975 A JP2001207975 A JP 2001207975A JP 2000016310 A JP2000016310 A JP 2000016310A JP 2000016310 A JP2000016310 A JP 2000016310A JP 2001207975 A JP2001207975 A JP 2001207975A
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eccentric rotor
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tip
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Hiroshi Machida
博史 町田
Tatsuzo Kannon
立三 観音
Masamitsu Takeuchi
真実 竹内
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ロータリ式流体機械において、ブレードのジ
ャンピングを抑えることでポンプ効率の低下や騒音の増
大、耐久性の低下を防止する。 【解決手段】 偏心ロータ11の回転に伴い容積を拡大
する吸入ポート側のセルCLに吸入ポートを通じて液体
を吸入し、容積最大となったあと転じて容積を縮小する
吐出ポート側のセルCHから吐出ポートを通じて液体を
排出する液ポンプにおいて、ブレード12の先端を、偏
心ロータ11の回転軸方向から見て偏心ロータ11の周
面と常に1点で接する凸曲面12aをなすとともに、偏
心ロータ11とブレード12との接点Tから吸入ポート
側に露出するブレード12の一側面12bまでの凸曲面
12aに沿う距離LLが、接点Tから吐出ポート側に露
出するブレード12の他側面12cまでの凸曲面12a
に沿う距離LHよりも常に長くなるように、セルCL側に
傾斜させて形成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001 】
【発明の属する技術分野】本発明は、液ポンプや空気調
和装置に具備される冷媒循環用のロータリ圧縮機等に代
表されるロータリ式流体機械に関するものである。
【0002 】
【従来の技術】従来の液ポンプは、図4に示すように、
円筒形のシリンダ室1aを備えるシリンダブロック1
と、シリンダ室1a内において偏心回転運動する偏心ロ
ータ2と、シリンダ室1aに出没可能に設けられて偏心
ロータ2の周面に摺接するブレード3と、ブレード3を
挟んで設けられる吸入ポート4ならびに吐出ポート5を
備えている。そして、偏心ロータ2の回転に伴い容積を
拡大する低圧の流体搬送室、いわゆるセルCLに吸入ポ
ート4を通じて液体を吸入し、容積最大となったあと転
じて容積を縮小する高圧のセルCHから吐出ポート5を
通じて液体を排出するようになっている。
【0003 】ところで、ブレード3が配置されるスロ
ット孔1bは一方をシリンダ室1aに、他方を吐出ポー
ト5に連通する加圧室1cにそれぞれ連通して形成され
ており、スロット孔1bに挿入されたブレード3は、シ
リンダ室1a側からブレード3の先端に作用する圧力と
加圧室1c側からブレード3の後端に作用する圧力との
間に生じる圧力差を利用して、偏心ロータ2の回転を妨
げる抵抗を生じないように適度な力で偏心ロータ2の周
面に押し付けられている。さらに、運転開始時のように
シリンダ室1aと加圧室1cとの圧力差がほとんど生じ
ない間の押圧力を補うために、加圧室1cにはブレード
3をシリンダ室1a側へ押圧するコイルバネ6が配設さ
れている。
【0004 】ロータリ圧縮機についても基本的な構造
は液ポンプと同じであるが、ブレードの後端に加圧室が
設けられず、ブレードの押圧力はコイルバネのみが負担
するようになっているものもある。
【0005 】
【発明が解決しようとする課題】上記のような液ポンプ
の場合、ブレード3の先端にシリンダ室1a側から作用
する圧力は、その一部が容積縮小過程にある高圧のセル
Hから、残りが容積拡大過程にある低圧のセルCLから
作用する。これに対してブレード3の後端に加圧室1c
側から作用する圧力は、加圧室1cが吐出ポート5に連
通することから高圧のセルCHと同等とみなせる。その
ため、理論的には(ブレード3の先端に作用する押圧
力)<(ブレード3の後端に作用する押圧力)というよ
うにブレード3の両端に作用する押圧力に不均衡な状態
が継続的に生じ、ブレード3の先端は常に偏心ロータ2
の周面に押し当てられるようになる。
【0006 】しかしながら、実際には容積縮小過程に
あるセルCH内の圧力と加圧室1a内の圧力とは常に等
しくなるとは限らず、例えば偏心ロータ2の回転速度が
急変した場合等では、図5に示すように加圧室1a内の
圧力(PH)よりも容積縮小過程にあるセルCH内の圧力
(PH')の方が高くなってしまうことがある。こうなる
と、必ずしも上記のような押圧力の不均衡状態は保たれ
ず、場合によっては押圧力の逆転が起こってブレード3
が加圧室1a側に押し返され、偏心ロータ2の周面から
飛び跳ねるように離間する(ジャンピング)ようになる
可能性がある。
【0007 】ブレード3が偏心ロータ2の周面から離
間すると、高圧のセルCHから低圧のセルCLに向けて液
体が流れ込み、ポンプ効率の低下を生じる。さらにこれ
だけに留まらず、吐出脈動を生じて騒音が増大したり負
荷の変動を原因として液ポンプ自体の耐久性が低下した
りする恐れがある。
【0008 】こういった現象はロータリ圧縮機にも見
られ、コイルバネの押圧力を上回るほどに圧縮室(セ
ル)の圧力が高まると、同様にブレードがジャンピング
を起こし、これによって圧縮効率の低下や騒音の増大、
耐久性の低下が生じる可能性がある。
【0009 】本発明は上記の事情に鑑みてなされたも
のであり、ブレードのジャンピングを抑えてポンプ効率
の低下や騒音の増大、耐久性の低下を防止することを目
的としている。
【0010 】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めの手段として、次のような構成のロータリ式流体機械
を採用する。すなわち、請求項1記載のロータリ式流体
機械は、円筒形のシリンダ室と、該シリンダ室内におい
て偏心回転運動する偏心ロータと、前記シリンダ室に出
没可能に設けられて前記偏心ロータの周面に摺接するブ
レードと、該ブレードを挟んでその両側方に設けられる
吸入ポートならびに吐出ポートを備え、前記偏心ロータ
の回転に伴い容積を拡大する流体搬送室に前記吸入ポー
トを通じて液体を吸入し、容積最大となったあと転じて
容積を縮小する流体搬送室から前記吐出ポートを通じて
液体を排出するロータリ式流体機械であって、前記偏心
ロータと前記ブレードの先端面との接点から前記吸入ポ
ート側に露出する前記ブレードの一側面までの前記先端
面の面積が、前記接点から前記吐出ポート側に露出する
前記ブレードの他側面までの前記先端面の面積よりも広
いことを特徴としている。
【0011 】このロータリ式流体機械においては、高
圧の流体搬送室に露出するブレードの先端面の面積が狭
められることで、ブレードの先端に作用してブレードを
押し返す力が弱まる。さらに、高圧の流体搬送室の圧力
がさらに高まったとしても、ブレードを押し返す力の増
加が僅かなものに留められる。これにより、ブレードの
ジャンピングが起こり難くなる。
【0012 】請求項2記載のロータリ式流体機械は、
請求項1記載のロータリ式流体機械において、前記先端
面が、前記偏心ロータの回転軸方向から見て前記吐出ポ
ート側に傾斜していることを特徴としている。
【0013 】このロータリ式流体機械においては、ブ
レードの先端面を吐出ポート側に傾斜させることで、偏
心ロータとブレードの先端面との接点がブレードの他側
面側に移動し、両者の接点からブレードの一側面までの
距離が、同接点からブレードの他側面までの距離よりも
長くなる。
【0014 】請求項3記載のロータリ式流体機械は、
請求項1または2記載のロータリ式流体機械において、
前記先端面が、前記回転軸方向から見て前記偏心ロータ
側に突出する曲面をなしていることを特徴としている。
【0015 】偏心ロータとブレードとの接点は偏心ロ
ータの回転に伴って位置を変化させるが、このロータリ
式流体機械においては、ブレードの先端面が偏心ロータ
側に突出する曲面をなすことで、偏心ロータの回転に伴
って接点が変動したとしても偏心ロータとブレードとの
間の力の伝達が常にブレードの長さ方向に沿って行われ
るようになる。
【0016 】請求項4記載のロータリ式流体機械は、
請求項3記載のロータリ式流体機械において、前記曲面
が所定の曲率で形成されていることを特徴としている。
【0017 】このロータリ式流体機械においては、曲
面が所定の曲率で形成されることで、接点の移動が円滑
に行われるようになり、偏心ロータへの負担が減少する
とともに騒音も発生し難くなる。
【0018 】
【発明の実施の形態】本発明に係るロータリ式流体機械
の実施形態を図1ないし図3に示して説明する。図1に
示す液ポンプ(ロータリ式流体機械)は、円筒形のシリ
ンダ室10aを備えるシリンダブロック10と、シリン
ダ室10a内において偏心回転運動する偏心ロータ11
と、シリンダ室10aに出没可能に設けられて偏心ロー
タ11の周面に摺接するブレード12と、ブレード12
を挟んでその両側方に設けられる吸入ポート13ならび
に吐出ポート14を備えている。
【0019 】ブレード12は、シリンダブロック10
にシリンダ室10aの半径方向に向けて形成されたスロ
ット孔10bに摺動嵌合されてシリンダ室10aに向け
て出没可能に支持されている。また、スロット孔10b
の奥には吐出ポート14と連通する加圧室10cが形成
され、さらに加圧室10cにはブレード12をシリンダ
室10a側へ押圧するコイルバネ15が配置されてい
る。
【0020 】ブレード12の先端は、図2に示すよう
に、偏心ロータ11の回転軸方向から見て偏心ロータ1
1の周面と常に1点で接する凸曲面12aをなしてい
る。凸曲面12aは、所定の曲率(半径r)で形成され
た円筒面の一部と見なせる。
【0021 】さらに、凸曲面12aは、偏心ロータ1
1とブレード12との接点Tから吸入ポート13側に露
出するブレード12の一方の側面12bまでの凸曲面1
2aに沿う面積LLが、接点Tから吐出ポート14側に
露出するブレード12の他方の側面12cまでの凸曲面
12aに沿う距離LHよりも常に長くなるように、吐出
ポート14側すなわち低圧のセルCL側に傾いた状態に
形成されている。これにより、接点Tから側面12bま
でに位置して低圧のセルCLの一部をなす凸曲面12a
の面積SLは、接点Tから側面12cまでに位置して高
圧のセルCHの一部をなす凸曲面12aの面積SHよりも
広くなっている。
【0022 】上記のように構成された液ポンプにおい
ては、偏心ロータ11の回転に伴い容積を拡大する低圧
のセルCLに吸入ポート13を通じて液体を吸入し、容
積最大となったあと転じて容積を縮小する高圧のセルC
Hから吐出ポート14を通じて液体を排出する。
【0023 】このとき、ブレード12は、シリンダ室
10a側からブレード12の先端に作用する圧力と加圧
室10c側からブレード12の後端に作用する圧力との
間に生じる圧力差を利用して、偏心ロータ11の回転を
妨げる抵抗を生じないように適度な力で偏心ロータ11
の周面に押し付けられている。なお、運転開始時のよう
にシリンダ室10aと加圧室10cとの圧力差がほとん
ど生じない間は、コイルバネ15がブレード12の押圧
力を補うようになっている。
【0024 】ところで、偏心ロータ11の回転速度の
急変等により、図3に示すように容積縮小過程にあるセ
ルCH内の圧力(PH')が加圧室10c内の圧力(PH
よりも高くなってしまうと、ブレード12先端の凸曲面
12aのうち接点Tから側面12cまでの範囲に作用す
る圧力が増大することになり、これによってシリンダ室
10a側からブレード12の先端に作用する押圧力が大
きくなる。
【0025 】しかしながら、ブレード12先端の凸曲
面12aは低圧のセルCL側に傾いた状態に形成され、
これによって接点Tから側面12cまでに位置して高圧
のセルCHの一部をなす凸曲面12aの面積SHが狭くな
っているので、セルCH内の圧力が高くなったとしても
ブレード12の先端に作用する押圧力は僅かな増加に留
められ、ブレード12の両端に生じる力の不均衡状態は
逆転することなく保持される。したがって、ブレード1
2のジャンピングは発生しなくなり、ポンプ効率の低下
や騒音の増大、耐久性の低下を防止することができる。
【0026 】また、凸曲面12aが、所定の曲率で形
成されていることから、偏心ロータ11の回転に伴う接
点Tの移動が滑らかに行われるので、偏心ロータへの負
担を軽減するとともに騒音の発生を抑制することができ
る。
【0027 】さらに、偏心ロータ11の回転に伴って
接点Tが変動したとしても偏心ロータ11とブレード1
2との間の力の伝達が常にブレード12の長さ方向に沿
って行われるようになるので、偏心ロータ11の回転に
伴うブレード12の往復移動をより円滑に行わせること
ができ、これによって液ポンプの運転を効率良く行うこ
とができる。
【0028 】なお、本実施形態においては液ポンプを
例に挙げて説明したが、本発明は液ポンプに限らず、ロ
ータリ圧縮機等各種のロータリ式流体機械に適用可能で
ある。
【0029 】
【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る請求
項1記載のロータリ式流体機械によれば、高圧の流体搬
送室に露出するブレードの先端面の面積が狭められるの
で、ブレードの先端に作用してブレードを押し返す力が
弱まる。また、高圧の流体搬送室に露出するブレードの
先端面の面積が狭められることで、高圧の流体搬送室の
圧力がさらに高まったとしても、ブレードを押し返す力
の増加が僅かなものに留められる。これにより、ブレー
ドのジャンピングの発生が抑えられるので、ポンプ効率
の低下や騒音の増大、耐久性の低下を防止することがで
きる。
【0030 】請求項2記載のロータリ式流体機械によ
れば、ブレードの先端面を吐出ポート側に傾斜させるこ
とで、偏心ロータとブレードの先端面との接点がブレー
ドの他側面側に移動し、両者の接点からブレードの一側
面までの距離が、同接点からブレードの他側面までの距
離よりも長くなる。これにより、高圧の流体搬送室に露
出するブレードの先端面の面積を狭めることが可能であ
る。
【0031 】請求項3記載のロータリ式流体機械によ
れば、偏心ロータとブレードとの接点は偏心ロータの回
転に伴って位置を変化させるが、ブレードの先端面が偏
心ロータ側に突出する曲面をなすことで、偏心ロータの
回転に伴って接点が変動したとしても偏心ロータとブレ
ードとの間の力の伝達が常にブレードの長さ方向に沿っ
て行われるようになるので、偏心ロータの回転に伴うブ
レードの往復移動をより円滑に行わせることができ、こ
れによって効率の良い運転を実現することができる。
【0032 】請求項4記載のロータリ式流体機械によ
れば、曲面が所定の曲率で形成されることで、偏心ロー
タとブレードとの接点の移動が滑らかに行われるので、
両者の負担を軽減するとともに騒音の発生を抑制するこ
とができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明に係るロータリ式流体機械の実施形態
を示す図であって、液ポンプの概略構成図である。
【図2】 同液ポンプに具備されるブレードの先端の形
状を示す要部拡大図である。
【図3】 同液ポンプの運転時におけるブレードの作動
状態を示す状態説明図である。
【図4】 従来の液ポンプの概略構成図である。
【図5】 従来の液ポンプの運転時におけるブレードの
作動状態を示す状態説明図である。
【符号の説明】
10a シリンダ室 10c 加圧室 11 偏心ロータ 12 ブレード 12a 凸曲面 13 吸入ポート 14 吐出ポート CH,CL セル(流体搬送室) T 接点
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 竹内 真実 愛知県名古屋市中村区岩塚町字高道1番地 三菱重工業株式会社名古屋研究所内

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 円筒形のシリンダ室と、該シリンダ室
    内において偏心回転運動する偏心ロータと、前記シリン
    ダ室に出没可能に設けられて前記偏心ロータの周面に摺
    接するブレードと、該ブレードを挟んでその両側方に設
    けられる吸入ポートならびに吐出ポートを備え、前記偏
    心ロータの回転に伴い容積を拡大する流体搬送室に前記
    吸入ポートを通じて液体を吸入し、容積最大となったあ
    と転じて容積を縮小する流体搬送室から前記吐出ポート
    を通じて液体を排出するロータリ式流体機械であって、 前記偏心ロータと前記ブレードの先端面との接点から前
    記吸入ポート側に露出する前記ブレードの一側面までの
    前記先端面の面積が、前記接点から前記吐出ポート側に
    露出する前記ブレードの他側面までの前記先端面の面積
    よりも広いことを特徴とするロータリ式流体機械。
  2. 【請求項2】 前記先端面が、前記偏心ロータの回転
    軸方向から見て前記吐出ポート側に傾斜していることを
    特徴とする請求項1記載のロータリ式流体機械。
  3. 【請求項3】 前記先端面が、前記回転軸方向から見
    て前記偏心ロータ側に突出する曲面をなしていることを
    特徴とする請求項1または2記載のロータリ式流体機
    械。
  4. 【請求項4】 前記曲面が所定の曲率で形成されてい
    ることを特徴とする請求項3記載のロータリ式流体機
    械。
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