JP2753381B2 - 吸込口可変バルブ機構を有するスクリューコンプレッサ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 本発明はスクリューコンプレッサ、特に軸方向に並列
し部分的に相互に重なり合う２つの円筒面が形成された
ケーシングと、前記各円筒面内に配置された互に噛み合
うスクリューを有し相互に逆方向に回転してその回転と
共にケーシング内を軸方向に移動しながら次第に収縮す
るロータ室を形成する雄ロータおよび雌ロータと、前記
ケーシングの吸入側端壁に形成され前記各ロータの外径
を外周とし歯溝の谷径を内周とする２つの交差する環状
の開口からなり交差部の一部において閉塞された形状の
吸入開口とを有するスクリューコンプレッサに関する。

「従来の技術」 上記スクリューコンプレッサは従来より一般的に使用
されておりその典型的なものは第１図乃至第４図に示さ
れている。第１図はこのスクリューコンプレッサ１の全
体を吸入口側からみた外観を示し、ケーシング３の内部
には軸方向に並列し部分的に相互に重なり合った２つの
円筒面が形成され、各円筒面内には雄ロータ４と雌ロー
タ５が配置されている。２は吸入開口部で互に噛み合う
２つのロータの間に形成される空間に通ずるよう各ロー
タの外径を外周とし歯溝の谷径を内周とする２つの交差
する環状の開口で形成されるが該開口は一部８の部分で
遮断された形状を有する。第２図は第１図におけるケー
シングを取り払って互に噛み合い状態にあるロータ4,5
のみを示し、ロータ4,5は矢印6,7に示すように互に反対
方向に回転する。

第３図は第１図の上下を反転させた状態を示し、吸入
開口部２の反対側の端部近くの上面に吐出開口部10が設
けられている。第４図は第３図のケーシングを取り払っ
た状態を示し、第１図、第２図に示すようにロータ4,5
が矢印6,7方向に回転し、ロータ端面の歯形エッジ11,12
が吸入開口部２のエッジ13,14を通過したときから歯溝1
5,16に吸入した流体を閉じ込め圧縮が開始される。更に
回転が進むと歯溝15,16の容積は第４図に示す歯溝17,18
の容積まで減少し吐出開口部10から圧縮流体として吐出
される。必要な圧縮比は吸入開口部２の面積、即ちエッ
ジ13,14の位置と吐出開口部10の面積と位置を適当に選
定することによって得られる。

「発明が解決しようとする課題」 従来以上のような構成のコンプレッサは適用例の一つ
として自動車用エンジンの過給機に使用されている。こ
の場合コンプレッサはエンジンの必要とする出力に見合
った空気量を送気するのが理想であるが、コンプレッサ
はプーリーとベルトを介してエンジン出力軸により駆動
され燃焼用空気の過給を行っているためエンジンの負荷
とは無関係にエンジンの回転速度に比例した量の燃焼用
空気をエンジンに送気することになりエンジン低負荷時
（パートロード走行時）における燃料消費率を悪化させ
ているという問題がある。

この問題を解決するためにスクリューコンプレッサの
吸入開口部に開口形状および面積を可変にするバルブ機
構を設けたものが特願平２−155057号において提案され
た。このバルブ機構は構造上開口形状可変領域が180゜
に限定されることと、開口部を形成するスロット又はハ
ニカム構造部は仕切板の抵抗が大きく十分な性能を発揮
することができない点において満足できるものでない。

本発明は開口形状可変領域を一層広くし、吸入空気抵
抗を低くおさえるように改善された可変バルブ機構を設
けたスクリューコンプレッサを提供することを目的とす
るものである。

「課題を解決するための手段」 上記目的を達成する本発明の可変バルブ機構は吸入開
口部の両エッジの間の閉塞部から吸入開口部に沿って同
一平面内で両方向に繰り出され該吸入開口部を遮蔽する
多数の連続した扇形プレートで構成されることを特徴と
する。

好ましくは前記多数の扇形プレートは前記閉塞部の表
面に設けられた収納庫に積層して収納され、前記扇形プ
レートは前記収納庫から一枚一枚引き出される度に後端
縁が後続の扇形プレートの前端縁に自動的に連結される
ように構成されている。

「作用」 本発明は以上のように仕切板を設けることなく閉塞部
から繰り出される多数の連続した扇形プレートで吸入開
口部を遮蔽するようにしたので吸入開口部の面積を広範
囲に亘り連続的に変えることができると共に吸入空気抵
抗を小さくすることができ、機械作動範囲全域において
性能が飛躍的に改善される。

「実施例」 第５図は本発明により改良されたバルブ機構の一実施
例を備えたスクリューコンプレッサの吸入開口部を示す
正面図であり、第６図は第５図のVI−VI線に沿って切断
した断面図である。吸入開口部２は雄ロータ４および雌
ロータ５の外径を外周とし、ロータ4,5の歯溝15,16（第
２図参照）の谷径を内周とする２つの交差する環状開口
で形成され、エッジ13,14の間の部分８は閉塞されてい
る。この吸入開口部２を覆う２つの平板状のリングを夫
々扇径のセグメントに分割し多数（図示の実施例の場合
３枚ずつ）の扇形プレート19a,19b,19cおよび20a,20b,2
0cを形成する。これ等の扇形プレートは外周縁および内
周縁を吸入開口部２の縁に設けた案内溝24に係合させて
吸入開口部２に沿って移動できる。

吸入開口部２のエッジ13および14の間の閉塞部８の表
面には収納庫21,22が形成され、吸入開口部２が全開さ
れているときには扇形プレート19a,19b,19cおよび20a,2
0b,20cは夫々積層されて収納庫21および22の中に収納さ
れている。吸入開口部２の面積を小さくする、即ち吸入
開口部２を閉鎖するときには一枚の扇形プレート19a,20
aを収納庫21,22から引き出し、この扇形プレート19a,20
aが一杯に引き出されるようにするときその後端に２枚
目の扇形プレート19b,20bが自動的に連結されて収納庫2
1,22から引き出される。次に、扇形プレート19a,20aを
吸入開口部２に沿って更に閉鎖方向に引張り２枚目の扇
形プレート19b,20bが収納庫21,22から一杯に引き出され
るようにするときその後端に３枚目の扇形プレート19c,
20cが自動的に連結されて収納庫21,22から引き出され
る。

このように各扇形プレートを自動的に連結して収納庫
から引き出すために隣接する扇形プレートの後端縁と前
端縁には第７図乃至第９図に示すような連結部が設けら
れている。第７図の連結器は隣接する扇形プレートの後
端縁と前端縁に互に接合するジグザグ状の斜面25を形成
し該ジグザグ部に互に係合する突起26を形成したもので
ある。第８図の連結器は後端縁と前端縁に互に接合する
斜面を設けると共に先行する扇形プレートの後端縁に溝
27を設け後続の扇形プレートに溝27に係合する薄板又は
針金で形成したフック28を取り付けたものである。第９
図の連結器は斜面に形成された後続の扇形プレートの前
端縁の先端を下方に下り曲げてフック29を形成し先行扇
形プレートの後端縁の斜面に形成された突起26に引掛け
るようにしたものである。これ等の扇形プレートは水平
に置かれた収納庫から引き出される場合は積層された扇
形プレートの自重だけで連結することができるが、収納
庫がどのような姿勢を取っているときでも瞬時に確実に
連結できるようにするために第６図に示すように収納庫
の内部にばね23を設け扇形プレートを上部より加圧する
のがよい。なお扇形プレート19a,20aは１つの駆動源で
両者が夫々必要な回転速度で動くことができるように相
互に歯車、プーリー列、又は巻掛けワイヤ等で連結され
ている。

第10図は上記バルブ機構の作動状態を示す展開図であ
る。（ａ）は全扇形プレート19a,19b,19cが積層されて
収納庫21に収納され、吸入開口部２が全開している状態
を示す。（ｂ）は吸入開口部２を閉鎖するために最下部
の１枚目の扇形プレート19aが収納庫21から引き出され
その後端に２枚目の扇形プレート19bが連結されて半分
程収納庫21から引き出され部分的に吸入開口部２が閉鎖
された状態を示している。プレート19aと19bの連結はプ
レート19aが収納庫から完全に引き出される直前になさ
れ、そのときプレート19bと19cの自重とばね23の加圧力
が作用する。（ｃ）は全扇形プレート19a,19b,19cが収
納庫21から引き出され吸入開口部が全面的に閉鎖された
状態を示している。このとき全扇形プレートは１枚の平
板が吸入開口部を閉鎖している如く連結されている。

吸入開口部を開くときは扇形プレート19aを逆方向に
移動させる。このとき全ての扇形プレートは案内溝24に
案内されて１枚の平板状態のまま収納庫21に向って移動
し、最後尾の扇形プレート19cの後端が収納庫21の壁に
衝突したとき、扇形プレート19cと扇形プレート19bの連
結部の斜面25のくさび作用により扇形プレート19bが扇
形プレート19cを持ち上げてその下に滑り込み２枚が積
層される。更に扇形プレート19aを収納庫21に向って押
すと扇形プレート19aは扇形プレート19bの下に滑り込み
こうして全ての扇形プレートを積層して収納することが
できる。ここで扇形プレートが３枚以上ある場合は隣接
する扇形プレートの連結部の斜面25の傾斜角α_ｎ（第７
図参照）を収納庫に近いもの程鋭角にしてくさび作用力
に差を与えるようにすると、後方の扇形プレートから順
に積層して収納することができる。

「発明の効果］ 本発明のスクリューコンプレッサは上記構成のバルブ
機構を備えているため自動車用エンジンの過給機として
使用する場合全開状態では正規の過給能力を発揮するコ
ンプレッサとして働き、エンジンが低負荷となった場合
は扇形プレート19a,20aを駆動して吸入開口部を小さく
するように制御し、吸入空気量を絞り込みエンジンによ
る過給機の駆動動力を低減すると共に過給機内部で膨張
工程が生ずるのでロータ自身による回転力が得られ外部
からの駆動力を更に低減することができる。そして吸入
開口部は全開から全閉まで無段階で制御できるので自動
車エンジンの負荷状態に応じた最適な送気が実現でき、
燃料消費率は改善される。

更に本発明のスクリューコンプレッサをエンジンプラ
ントに使用する場合、バルブ機構が流量制御機能をもつ
ので独立した吸気絞り弁を廃止することが可能であり、
又従来の過給機付エンジンが装備しているバイパスライ
ンは不要となる。

【図面の簡単な説明】 第１図は従来のスクリューコンプレッサの外観を示す斜
視図である。 第２図は第１図のケーシングを取り除き内部のロータの
構造を示す斜視図である。 第３図は第１図のスクリューコンプレッサを裏返しにし
吐出開口部を示す斜視図である。 第４図は第３図のケーシングを取り除きロータの噛み合
い状態を示す斜視図である。 第５図は本発明によるバルブ機構の一実施例を備えたス
クリューコンプレッサを吸入開口側からみた正面図であ
る。 第６図は第５図のVI−VI線に沿って切断した断面図であ
る。 第７図乃至第９図は夫々本発明に使用されるバルブ機構
の隣接する扇形プレートの連結部の構造の３つの例を示
す断面図である。 第10図は本発明に使用されるバルブ機構の全開時、部分
閉鎖時、および全閉時の状態を模式的に示す展開図であ
る。 ２……吸入開口部、３……ケーシング、４……雄ロー
タ、５……雌ロータ、８……閉塞部、19a,19b,19c……
扇形プレート、20a,20b,20c……扇形プレート、21,22…
…収納庫、23……ばね、25……斜面、26……突起、27…
…溝、28……フック、29……フック。

Claims (8)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】軸方向に並列し部分的に相互に重なり合う
   ２つの円筒面が形成されたケーシングと、前記各円筒面
   内に配置された互に噛み合うスクリューを有し相互に逆
   方向に回転してその回転と共にケーシング内を軸方向に
   移動しながら次第に収縮するロータ室を形成する雄ロー
   タおよび雌ロータと、前記ケーシングの吸入側端壁に形
   成され前記各ロータの外径を外周とし歯溝の谷径を内周
   とする２つの交差する環状の開口からなり交差部の一部
   において閉塞された形状の吸入開口部とを有するスクリ
   ューコンプレッサにおいて、該スクリューコンプレッサ
   の吸気量を制御するために前記閉塞部から前記吸入開口
   部に沿って同一平面内で両方向に繰り出され該吸入開口
   部を遮蔽する多数の連続した扇形プレートで構成される
   吸込口可変バルブ機構を設けたことを特徴とするスクリ
   ューコンプレッサ。
2. 【請求項２】前記閉塞部の表面に前記多数の扇形プレー
   トを積層して収納する収納庫が設けられ、前記扇形プレ
   ートは前記収納庫から一枚一枚引き出される度に後端縁
   が後続の扇形プレートの前端縁に自動的に連結されて一
   枚のプレートを形成するように構成されていることを特
   徴とする請求項（１）に記載されたスクリューコンプレ
   ッサ。
3. 【請求項３】互に連結される扇形プレートの後端縁と前
   端縁は互に接合するジクザク状の斜面に形成され該ジグ
   ザグ部に互に係合する突起を形成されていることを特徴
   とする請求項（２）に記載されたスクリューコンプレッ
   サ。
4. 【請求項４】互に連結される扇形プレートの後端縁と前
   端縁は互に接合する斜面を形成されると共に後端縁に溝
   を形成し前端縁に前記溝に係合するフックを取り付けた
   ことを特徴とする請求項（２）に記載されたスクリュー
   コンプレッサ。
5. 【請求項５】互に連結される扇形プレートの後端縁と前
   端縁は互に接合する斜面を有すると共に後端縁の斜面は
   ジグザグ状に形成されて該ジグザグ部に突起を形成され
   前端縁の斜面の先端は下方に折り曲げられて前記後端縁
   の突起に係合するフックを形成していることを特徴とす
   る請求項（２）に記載されたスクリューコンプレッサ。
6. 【請求項６】前記扇形プレートの互に接合する後端縁と
   前端縁に形成される斜面の傾斜角は最後尾の扇形プレー
   トに近いもの程小さくされていることを特徴とする請求
   項（３）より（５）のいづれか１項に記載されたスクリ
   ューコンプレッサ。
7. 【請求項７】前記収納庫に積層収納された扇形プレート
   を押圧するばねを設けたことを特徴とする請求項（２）
   より（６）のいづれか１項に記載されたスクリューコン
   プレッサ。
8. 【請求項８】自動車用エンジンの過給機として使用され
   ることを特徴とする請求項（１）より（７）のいづれか
   １項に記載されたスクリューコンプレッサ。