JP3194435B2

JP3194435B2 - ベーンの二軸方向の動きを非摩擦状態に制御する回転式ベーン機械

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Publication number: JP3194435B2
Application number: JP51122291A
Authority: JP
Inventors: エドワーズ，トーマス・シー
Original assignee: エドワーズ，トーマス・シー
Priority date: 1990-06-07
Filing date: 1991-05-31
Publication date: 2001-07-30
Anticipated expiration: 2016-07-30
Also published as: EP0532657A1; EP0532657A4; CA2084683A1; JPH06501758A; HUT63686A; DE69125372D1; KR100195896B1; EP0532657B1; US5087183A; PL297183A1; WO1991019101A1; AU8078691A; ES2100231T3; CA2084683C; PL167371B1; DE69125372T2; IL98242A0; IL98242A; HU9203869D0; HU210369B

Description

【発明の詳細な説明】発明の分野本発明は、ベーンの延長部と、機械の両側に位置する
環状の案内部とを協働させて、ベーンの先端とステータ
ケーシングの内壁との間を非接触又は非摩擦状態に保つ
ようにベーンの半径方向の動きを制御する、案内型の回
転摺動式ベーン機械に関する。

発明の背景回転摺動式のベーン機械は、構造が比較にならない程
簡単な点で、他の多くの流体容積形機械とは一線を画す
る。一方、作動効率は逆に劣るが、その直接の原因は機
械的及びガス的な力学作用によって発生する機械摩擦に
ある。その機械摩擦の大元は、周知の如く、摺動式ベー
ンの先端とステータの内壁との強烈な擦れあいである。
又、ベーンの動きがステータの壁面形状に左右されるの
で、必然的に、ガスが機械に出入りする領域が大幅な制
約を受ける。制約を受けると、斯かる形式の機械では、
その出入口における流体の圧力損失が増大する。

ステータの内壁をベーンの先端が擦るように移動する
動きを介してベーンの半径方向の動きを案内する構造を
排除する様々な試みが長年なされてきたが、その多く
は、ベーンの側面に車輪やローラを取り付けて、円形又
は非円形の案内軌道部の内側に沿って移動させていた。
このローラと案内軌道部は、ローラフォロワに取り付け
られたベーンの径方向の位置決めと共にベーンの先端を
位置決めする手段を構成する。

斯かる解決手段は一見有効そうであるが、ローラには
重大な欠点があって、ベーンを径方向に積極的に二軸移
動させるには、回転方向を逆転させなければならない。
つまり、ローラに拘束されたベーンが対応できる幾何学
的変位は一時に外側又は内側の何れか一方向のみであ
る。

一例として、ころを軌道の一側部に接触させるなら
ば、これを理由として、該ころは、時計方向に回転する
一方、ころをガイドの反対側に作用可能に接触させる
と、該ころは、間違った方向と考えられる方向に回転す
る。その結果、各ころは、停止するまで、その軌道の内
部で滑り動作する。そのため、各ベーンころの回転方向
を逆にし且つ加速し、ころガイドの反対側で要求される
動作に適合した速度にする。実際には、ベーン機械は、
一般に能動的な内方及び外方へのベーン動作を必要とす
るため、その双方の動作が必要とされることが多い実際
の機械では、ころは実用的ではなく、又は作用し得な
い。

ベーンのころに代えて、摺動自在な円弧状の保持具を
用いた技術も提案されている。ところが、その保持具
は、ベーンの径方向における内外双方向の動きを同時
に、そして、非常に効果的に支えてはいたが、発生する
摩擦の量が大きかった。その原因は、保持具が円形の環
状ガイド表面を擦動していたからである。その摩擦量の
大きさは、ガイドを回転自在にしても同様であった。

ベーンの先端をケーシングの内壁に極めて近接させる
一方で密封状態を維持するには、内壁形状に特殊な工夫
が必要である。ところが、当業者や研究者達はこの点を
見過ごしていた。実は、これまで当業者達はケーシング
の内壁の適切な形状は「円形」或いは「略々円形」であ
る、と別段の根拠もなく主張していた。しかし、その主
張は誤りである。

以下に詳述するように、本発明は、従来技術に固有の
摺動による機械的摩擦を概ね排除する。しかも、従来構
造より部品点数が少なく、構造も簡単である。又、本発
明は、ベーンの径方向における二軸方向の動きを確実に
制御する。その制御に際しては、円弧状のベーンの先端
を接触させないで密封状態を維持させる。この実現には
ケーシングの特別な内壁形状が寄与している。

発明の概要本発明は車載用エアコンの圧縮機に最適であるが、勿
論他にも利用可能である。本発明装置は構造が簡単で、
しかも容易且つ安価に製造できる利点がある。本発明は
二つの主要な実施例を含むが、何れの実施例も、簡単な
構造でもって摩擦の発生を抑制し、しかも簡単且つ安価
に製造可能な、ベーンの径方向の動きを制御する手段を
備える。ステータの内壁形状又は内部輪郭（conjugate
casing contour）には特別な工夫が施してあり、この形
状又は輪郭が斯かる手段と相まって、ベーンの先端をス
テータの内壁に限りなく近接させて密封状態を維持する
一方、摩擦の発生を阻止する。本発明装置は、この機能
により、容積効率とエネルギー効率が飛躍的に向上して
いる。

ベーンの動作を制御する本発明の第１の実施例では、
円弧状の保持具を使用している。この保持具はその内外
両側に凹凸がなく、ベーン本体に止着ピンを使って揺動
自在に止着してある。同保持具は回転自在なころ軸受に
直接係合する。ころ軸受自体は端板に形成した円形の固
定案内部の内部に配設してある。別の主要な実施例でも
同様に保持具を揺動自在にピン止めしてあるが、この場
合の保持具は、端板に形成した円形の案内部内をローラ
スケートの如く移動する。

本発明は以下の説明からより明瞭になるが、二つの主
要な実施例は互換性があり、二つの実施例から別の実施
例を構築することも可能である。斯かる別実施例は目的
に応じて選択すれば夫々に優れた効果が期待できる。

本発明の主目的は、ベーンの先端を極めて簡単且つ効
果的な方法でもって非接触状態に維持すると共に、製造
及び維持が比較的簡単なベーン式流体容積形機械を提供
することにある。

本発明の別の重要な目的は、信頼性が高く、又、地球
の成層圏にあるオゾン層を破壊しない各種の冷媒を使用
できる非接触型のベーン式流体容積形機械を提供するこ
とにある。

更に本発明の別の目的は、広い範囲の動作速度に対応
し、しかも効率の良い非接触型のベーン式流体容積形機
械を提供することにある。

又、本発明の目的は、円形の案内部を用いてベーンの
先端を案内することで、従来普及していた高価な非円形
の案内部を排除した、非接触型のベーン式流体容積形機
械を提供することにある。

本発明の上記並びに他の目的、特徴、及び効果は以下
の説明から明瞭になろう。

図面の簡単な説明第１図は、本発明の立面図。但し、ロータと、保持具
付きのベーンと、ベーンを案内する環状の案内部とを示
すために端板の一方を取り外してある。

第1a図はベーンと保持具を示す図。

第２図は本発明の一実施例を示す側断面図で、ベーン
の保持具が環状の案内部に配設されている。

第2a図はベーン及びその保持具の側面図。

第３図はロータとベーンを示す分解図。ベーン及び保
持具はロータに形成したスロットから抜き出した状態を
示している。又、同図の破線部分は端板に形成して環状
の案内部表面を示している。

第4a図は、摩擦を最小限に抑える回転自在なケージ付
きころ軸受を示す本発明の一実施例の拡大詳細図で、径
方向外側への動きを積極的に制御している。

第4b図は本発明の別実施例を示す第4a図と同様の図。
保持具にはトラニオン付きのころを付設して、径方向外
側への動きを積極的に制御している。

第4c図は更に別実施例を示す図で、保持具の内外両面
に回転自在な軸受を配している。

第4d図も別実施例を示す図で、円弧状保持具の外面側
はトラニオン付きのころに、内面側は回転自在なころ軸
受に係合している。

第4e図も別実施例を示す図で、円弧状保持具の外面側
は回転自在なころ軸受に、そして、内面側はトラニオン
付きのころに係合している。

第4f図も別実施例を示す図で、保持具の内面及び外面
の両方がトラニオン付きのころに係合している。

第５図は本発明をガス圧縮機として利用した場合に、
その基本動作に必要なステータの幾何学的形状を示す詳
細図。

詳細な説明先ず、本発明の主要構成要素の多くを示す第１図を参
照して、第１の実施例に係る非接触型のベーン式流体容
積形機械の構成及び作用を説明する。斯かる主要要素の
一つであるケーシングは、その内周部を特別な形状とし
ており、制御された動きをするベーンの先端と密封状態
を維持する一方、接触しないように接線方向に連動した
動きをとる。この密封状態を維持しつつも接触しない関
係を生み出すケーシングの特殊な内壁形状を以下に詳述
する。

第１図に示すように、ケーシング10の内周部（内壁）
12にロータ14を偏心配置している。図中、中心点16はロ
ータ14の回転軸心を示す。使用するベーンの数は特定の
数に限定されないが、説明の都合上、第１図では同一構
成の４枚のベーン20,22,24,26を示してある。ベーンに
はベーンを保持する保持具20a、22a、24a、26aを夫々取
り付けており、止着ピン30、32、34、36を介してベーン
と協働する。このベーン20、22、24、26はその詳細を第
３図に図示してある。

圧縮前の流体は、図中、入口と記したポートから流入
し、流入後圧縮された流体は出口と記したポートから流
出する。

第1a図にはベーンと保持具の代表例を示してある。ベ
ーン22は、保持具22aを取り付けた側とは反対側の一端
である先端Ｔを円弧状に形成してあり、その位置決めに
特別な配慮をしている。ベーンの先端Ｔはケーシング10
の内壁である内周部12に対して接線方向に移動するがそ
の動きは先程述べたように、最大限近接するものの直接
接触はしない。従って、双方の部材間には摩擦は実質的
に生じない。

ベーンが機械的な摩擦を最小限に抑えた上でケーシン
グ内を正確に回動することを可能にする手段を、第１
図、第1a図、第２図、第2a図に示してある。ベーン及び
その保持具は、後述する端板に形成した環状部並びに摩
擦防止手段と協働して、ベーンの先端Ｔをケーシング10
の内周部12に限りなく近接させる一方、摩擦が殆ど生じ
ない状態を維持する。

第２図に示すように、ケーシング10の左右の側面には
端板40を取り付けてある。端板40の形状は概ね同じであ
るが、右側の側面に取り付けた端板にはロータ軸が貫通
する。端板は貫通ボルト等適宜の手段を用いてケーシン
グ10に固着できるが、その詳細は本発明にとって特に重
要ではない。

ロータが回転すると、容積が変化するが、その理由
は、ロータ14の軸が、端板及びケーシングの内周部12に
対して偏心していることによる。入口から流入する流体
を圧縮し、圧縮後に出口から排出するが、その動作を効
果的に行うには、ロータ14の外周部を領域13においてケ
ーシングの内周部に密封状態で係合させなければならな
い。

第２図では軸44を使用して、ロータ14を端板40、42に
回転自在に支持させたが、双方を一体的に形成しても、
或いは、相対的に回転しないように軸方向に滑り嵌めし
てもよい。軸44とロータ14とが自由に回転できるよう
に、端板には適宜の軸受を配置してある。ロータ14の左
右の側面は端板の内壁と近接し且つ密封状態にある。ロ
ータ14と端板との境界面並びに機械内の他の適宜の箇所
には適宜の潤滑油を通常の手法に従って注入してある。

第２図は、前述した端部の環状部を示すために断面図
としてある。環状部50は端板40側に、環状部52は端板42
側に位置する。これらの環状部の中心は、ケーシングの
幾何学的中心に合致する。環状部の形成は製造費用の削
減と機械の性能向上に寄与する。環状部と端板は別々に
製造した後、第１図に示すように組み立て時に、端板に
配置してもよい。

摩擦低減手段を環状部に装着し易くするために、強化
スチール製のリング60を環状部50内に、そして、環状部
52内には同様のリング62を配設するのが好ましい。第１
図に示す保持具20a、22a、24a、26aが移動するのはリン
グ60であり、ロータ14がケーシング10内を回転する時
に、第２図に示すリング62内を移動するのは、反対側に
配置された保持具類である（第２図には保持具20aa及び
24aaのみを図示してある）。

摩擦低減手段を使用しなくても本発明は機能するが、
強化スチール製のリング内に回転自在なケージ付きころ
軸受を配設することは極めて有用である。第２図では、
軸受54が環状部50に位置するリング60内に、一方、軸受
56は環状部52に配設されている。

第２図に示すように、ケージ付きころ軸受54、56は強
化スチール製のリング60、62の内側を走行するように配
設してある。従って、軸受は、摩擦を最小限に抑えなが
ら保持具20a、22a、24a、26aを案内する手段を構成す
る。これはベーンの反対側に位置する保持具についても
同様である。

環状部の内部に配設したケージ付きころ軸受に沿って
走行する保持具は、直接うける摩擦を最小限に抑えるの
みならず、ベーンの先端を案内する際に、該先端とケー
シングの内周部との間に発生する摩擦を最小限に抑え
る。この構成により、ベーンの先端Ｔとケーシング10の
内周部との間に発生する摩擦を可能な限り低減させる一
方、双方の間の密封関係を最良状態に維持する本発明の
目的が達成される。内周部12を形成する特別手段につい
ては後程説明する。

ところで、リング60、62は通常のころ軸受の外側レー
スとして機能するが、内側のレースは、ベーンにピン止
めした円弧状部材である保持具がその役目を担う。ケー
ジ付きころ軸受54、56は通常のケージ付き軸受と同様に
機能する。従って、本実施例のローラやころ軸受の一部
は、通常の軸受のローラと同様に摺動および転動する。

既に述べたように、本発明の重要且つ基本的な目的の
一つは、ベーンの径方向内側及び外側への二軸的動きを
積極的に制御することにある。この重要な機能は、端板
40、42に設けた環状部50、52の内周部表面70、72によっ
て達成される。この円弧状の表面70、72は保持具の内面
側と協働してベーンの径方向内側への移動を積極的に制
限する。そして、強化スチール製のリング60、62と協働
する、外側への移動が規制された回転自在な軸受54、56
と、表面70、72とが、その間におけるベーン保持具の径
方向の移動を積極的に規制する。而して、この構成がベ
ーン先端の移動軌跡を確定する。

第３図は、ロータ14と、ロータに形成したスロット20
0、202、204、206と、スロット内の実際の位置から径方
向に変位した状態で示したベーン20、22、24、26との関
係を更に明確にする図である。図中、環状の保持具案内
部の径方向外側に位置する制御面208と、その内側に位
置する制御面210を破線で示したが、その位置がロータ
の中心16との正確な関係を示している。一方、点17は環
状部及びケーシングの内周部の中心を示す。そして、こ
の表面208、210が、ベーンの保持具を取り囲み、摩擦防
止手段をベーン保持具との間に保持し、更に、ベーン保
持具が実質的に非摩擦状態で走行する環状軌道を確定す
る。

第4a図は、以上に述べたベーン案内部を更に詳細に示
す図である。そして、同図は、径方向外側に設けられた
ベーン案内部の外側レース60（リング）と、回転自在な
ケージ付き軸受54と、保持具20aと、環状の表面70との
間の構造的及び作用的関係を示す。尚、止着ピン90の端
部を図示してあるが、この止着ピンは保持具をベーン本
体に揺動自在に連結する。

この第4a図から明らかなように、ベーン保持具の下面
である円弧状の周面と、環状部50、52の円周状表面70、
72との間には、若干隙間が生じている。この隙間の存在
は二つの理由により非常に重要である。

通常、機械の作動中にベーンに積極的に作用する求心
力でもってベーンの径方向外側への動きを維持すること
ができるので、内側の環状面は必要ない、いや寧ろ不必
要である、というのが一つ目の理由、二つ目の理由はか
なり微妙な問題であって、本発明の装置をエアコンの蒸
気圧縮機に使用した場合に生じる。装置の始動時或いは
停止時に、ある程度の量の液状冷媒が時として入口から
装置内に流入することは決して珍しいことではない。そ
して、この現象が起きると、液体の「スラッグ（sluggi
sh）」が発生する。

ベーンの径方向内側への動きに余裕がないと、装置の
圧縮領域内に過度の圧力が発生して装置を損傷しかねな
い。したがって、内側の表面70、72と、ベーンの下面で
ある円弧状の周面との境界に位置する隙間は、斯かる現
象発生時における組み込み式の「安全弁」的役目をす
る。液体スラッグを阻止するのに必要な斯かる隙間の大
きさは比較的小さく、例えば、0.2mm程度である。この
程度の隙間があれば本発明として十分に機能する。

次に、ベーンとベーン保持具の第２の好適実施例を示
す第4b図を参照する。この実施例では、ベーン保持具フ
レーム80をベーン100に止着ピン90で取り付け、トラニ
オン付きころ110を付設している。トラニオン付きころ1
10はトラニオン112を備え、フレーム80に形成した円形
のスロット120内に位置させている。従って、この実施
例では、先の実施例で示した回転自在なニードルベアリ
ングは存在しない。

第4c図はベーンの更に別の実施例を示す図である。こ
の実施例のベーン保持具170には、その内面や外面にス
ロット等を形成しておらず、凹凸はない。そして、保持
具170は、比較的大きなころ軸受172と、比較的小さいこ
ろ軸受の間に位置する。そして、外側に位置する比較的
大きなころ軸受172は軸受のインナーレース176に回転自
在に係合し、内側に位置する比較的小さなころ軸受174
はインナーレース178に回転自在に係合する。図示実施
例の装置も上記実施例と同様に、ベーン及びベーン保持
具の半径方向内側及び外側への動きを非摩擦状態に制御
する。

第4d図もベーンを非摩擦状態で径方向内外へ動くよう
に積極的に制御する実施例を示す図である。この実施例
でもスロット120を形成して、その内部にトラニオン112
付きのころ110を配している。上記実施例と同様に、こ
れらのトラニオン付きころ110はアウターレース162の内
面側に転動自在に係合する。保持具160の内周側は回転
自在のころ軸受164に係合し、一方、ころ軸受164は環状
のインナーレースに係合する。

第4e図も同様にベーン制御装置の別実施例を示す図で
ある。この実施例では、ベーン保持具フレーム180の下
面である内周側にトラニオン付きのころ110を配してい
る。このトラニオン付きのころ110は環状面182に係合す
る。上記実施例と同様に、保持具フレーム180の外周面
側は回転自在なころ軸受184に係合する。一方、ころ軸
受184はアウターレース186に係合する。繰り返しになる
が、この実施例もベーンの径方向に沿った内外方向の動
きを非摩擦状態に制御する。

第4f図も同様に、ベーンの径方向に沿った双方向、即
ち、二軸方向の動きを非摩擦状態に制御する実施例を示
す図である。この実施例では、保持具フレーム140の外
側と内側の両側にスロット120、130を形成して、その内
部に、トラニオン112を係合させたトラニオン付きのこ
ろ110を配している。この構成は、ベーンを双方向に積
極的に移動させる際に摩擦防止手段を用いた方が好まし
い場合に、有用である。図示実施例において、内側に配
置したころはインナーレース142に係合する。この実施
例は、径方向内側への負荷が格別大きい時に有用であ
る。

先に強調したように、第１図に示すステータケーシン
グ10の内壁（内周部）12の幾何学的形状は本発明を効果
的に機能させる上で重要である。その制御原理は第５図
に示す通りである。同図には、本発明に必要な特別に設
定した内壁の形状又は輪郭を拡大して図示してある。図
示の如く、内壁12の形状は真円とは全く異なる。ベーン
の回転中並びにロータとの往復運動時に、ベーンの先端
Ｔは真円の軌跡から大幅に後退する。

この幾何学的効果を発揮できる理由を以下に説明す
る。ベーン保持具を取り付けている止着ピンは真円上に
沿って移動するが、ロータとステータが偏心関係にある
ことから、ベーン自体はステータの内壁の傾斜形状に対
し傾斜角度が絶えず、但し、周期的に変化する。又、ベ
ーンの先端Ｔの位置において、ステータの内壁に対する
接点或いは接線位置もベーンの移動に応じて変化する。
斯様に、ベーンの動きは複雑且つ微妙に変化し、円に類
似した軌跡ではあるが、その赤道位置を中心として押し
つぶしたような輪郭をとる。

本明細書に開示した装置の基本的な役割は、ガスを効
率的に圧縮又は液体を効率的に圧送することである。こ
の役割は、湾曲したベーンの先端Ｔの接線方向を通る線
とケーシング10内壁12との距離が短い場合に限り達成で
きる。短い距離とは数百分の１ミリ程度に過ぎない。従
って、本発明を効果的に機能させるには、内壁12の輪郭
を斯かる特別に工夫した非円形にする必要がある。仮
に、ステータの形状を真円とした場合、第５図に示すよ
うに、ベーンの先端とステータの内壁との間には大きな
隙間が生じて、漏洩問題が発生する。斯かる大きさの隙
間は、機能を効果的に発揮できる構成の場合の隙間の大
きさに比べて数倍の大きさであり、好ましくない。よっ
て、ステータの独特な内壁形状の設定にあたっては細心
の注意を要する。

第５図に示すように、ステータの内周部又は内壁の輪
郭を所要の幾何学的形状とするには、ベーンの先端位置
を斯かる輪郭に対して接線位置に配置しなければならな
い。これは、ロータとベーンがどの傾斜位置にあっても
同じである。内壁形状12に対するベーンの先端位置にお
ける接線方向の正確な点は、ベーンの環状案内部の幾何
学的中心Os（これは又、ケーシングの内壁12の幾何学的
中心でもある）からベーン先端の半径の中心、Pvtcまで
線を引くことにより設定し得ることが判明した。

この特別な線を伸長させ、ベーン先端の半径方向外形
に交差させる場合、その交点（第５図にPvtとして図
示）は、ケーシング内壁12の独特な輪郭を画成するのに
必要な対応する点の位置となる。以下、本発明によるス
テータの独特な内壁形状又は輪郭につき詳細に説明す
る。

ケーシングの内壁12の輪郭を設定するのに必要とされ
る精密な幾何学的条件、数学的及び三角関数的関係を利
用して、この特別な輪郭を画成する点の軌跡全体を計算
することができる。所要の内壁形状を直接計算によって
生み出すアルゴリズムは以下の通りである。この計算に
関しては第５図を参照する。

A.ベーンの最初の伸長した角度位置を設定する。

B.ベーン角度及び円形の案内部の半径をもとに、止着ピ
ンPpの座標を設定する。

C.ベーンの寸法及び三角関数を基に、ステータ中心Osか
らの線に対するステータの水平軸線からの対応する角
度、及びベーン先端の半径中心Pvtcを計算する。

D.上記Ｃで求めた角度及びベーンの直線寸法からベーン
先端の半径中心の座標を設定する。

E.最後に、ベーン先端の半径、及びステータ中心からこ
のベーン先端の半径中心に対する角度に基づき、接線点
Pvtの座標を設定する。

F.ベーンの角度位置を増分することにより、必要とされ
る計算を繰り返し、必要とされるケーシングの内壁形状
の点の軌跡全体を求める。

上述の内容を符号化する特別な数学的関係について、
同様に第５図に関して以下に掲げる。

I.頭文字の定義 Rg＝保持具を案内する環状案内部の半径 Rr＝ロータの半径 Rs＝ステータの内壁輪郭の垂直方向における半短径 Rt＝止着ピンの中心からベーン先端半径の中心までの
距離 rt＝ベーンの半径ｅ＝Rs−Rg;ロータの偏心度 Ar＝水平から測定し、繰り返し増分してステータの内
壁形状の点の軌跡を形成するロータ／ベーンの入力角度 II.数学的及び三角関数的関係 1.止着ピンの中心のデカルト座標は、ステータの内部輪
郭の中心Osと環状の案内部との一致する中心点から測定
した。

xg＝Rg［cos（Ar）］ yg＝Rg［sin（Ar）］ここで、cos及びsinは、各々三角関数のコサイン及び
サイン関係を意味する。

2.ロータの中心から止着ピンの中心Pp及びベーン先端の
半径中心Pvtcを通る線の角度Agは、ロータの水平軸線か
ら測定した。

Ag＝atan［yg/xg］ここで、atanは、三角関数の逆正接完成を示す。

3.ロータの中心から止着ピンの中心までの半径Rp Rp＝sqrt［xg^2＋yg^2］ここで、squtは、数学における平方根及び^2は数学に
おける二乗を意味する。

4.ロータの中心からベーン先端の半径中心までの半径Rt
c Rtc＝Rp＋Rt 5.ステータの外形の中心から測定からベーン先端半径の
中心のデカルト座標 xtc＝Rtc［cos（Ar）］ ytc＝Rtc［sin（Ar）］ 6.ステータの水平軸線から測定したときのステータの中
心からベーン先端の半径中心までの角度At At＝atan［ytc/xtc］ 7.ステータの外形の中心からベーン先端の半径中心まで
の半径Rtc Rtc＝sqrt［xtc^2＋ytc^2］ 8.ステータの中心からベーン先端とステータの内部輪郭
との間の対応する接線点Pvtまで伸長する半径方向距離R
tt Rtt＝Rtc＋rt 重要な幾何学的関係にある線Rttは、第５図に仮想線
で示してある。

9.ベーン先端／ステータの壁の接線点Pvtのデカルト座
標 xtt＝Rtt［cos（At）］ ytt＝Rtt［sin（At）］第６で求めた角度Atと第８で求めた伸長する接線半径
Rttとを組み合わせることにより、必要なステータの内
部輪郭12の極座標が求められる一方、これと同一のステ
ータの内部輪郭のデカルト座標は、上記９にて、ロータ
／ベーン角度Arを360゜の角度範囲で増分することによ
り求められる。

実際の機械におけるベーン先端と内壁との間の極めて
小さい連続的な隙間は、ベーン先端をこの小さい相互接
触空隙の所望の程度に対応して短くすること、又はこの
一定の空隙幅を内壁に加えることの何れかにより形成さ
れる。即ち、第１の場合、止着ピンとベーン先端の半径
中心と間の実際の距離は、Rtから、例えば0.025mmとい
った僅かな隙間の寸法を減じた値である。即ち、Rta＝R
t−0.025mmとなる。勿論、実際の内壁12の形状は、Rtを
基にして計算し且つ製造する。

第２の場合、距離Rtは、実質的に同一であるが、内壁
12の輪郭は、Rttに所望の僅かな空隙の寸法を加えるこ
とにより計算し且つ製造することが出来る。両方法と
も、ベーン先端と本発明により効率的な作動に必要とさ
れるステータの内壁との間を密封するが、接触はしない
状態を満足し得る程度に形成することが出来る。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献実開昭63−73593（ＪＰ，Ｕ) 特公昭52−16562（ＪＰ，Ｂ２) 特公昭52−16563（ＪＰ，Ｂ２)

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】非接触型ベーン式流体容積形機械であっ
て、内周部が密封状態となる形状を備えるケーシングの両端
に２つの端板が対向するように取り付けられ、該端板の
各々の内側に円形の環状部が設けられ、該環状部は互い
の形状が略々同一であり、該環状部は内周と外周とを有
し、該環状部の各々の中心は前記ケーシングの内周部の
幾何学的中心と一致し、前記端板に支持され且つ前記ケ
ーシングの内周部に対し偏心した状態で該ケーシングの
内部に回転自在に取り付けられたロータの両端が前記端
板に対し密着するように作用的に配置され、該ロータに
４つのスロットが形成され且つ対称的に配置され、該４
つのスロットの各々に略々矩形のベーンが配設され、該
ベーンの先端は円弧状に形成され、該円弧状の先端は前
記ケーシングの内周部に非常に近接する一方非接触状態
を保ち、前記円弧状の先端とは反対側の前記ベーンの一
端に保持具が枢動自在に取り付けられ、該保持具は内周
と外周とを有し、該保持具の各々の外周にトラニオン付
きころ軸受が配設され、該ころ軸受のトラニオンは前記
保持具の外周内に配置され、該トラニオン付きころ軸受
は前記端板の前記環状部の外周側に転動自在に直接係合
し、前記保持具の内周側は前記端板の前記環状部の内周
に係合し、前記端板の各々の前記環状部は前記保持具お
よび前記ベーンの前記円弧状の先端を効果的に案内し、
もって、前記ベーンの円弧状の先端は前記ケーシングの
前記内周部に非常に近接する一方、実質的に非摩擦状態
を保たれることを特徴とする非接触型ベーン式流体容積
形機械。
【請求項２】非接触型ベーン式流体容積形機械であっ
て、内周部が密封状態となる形状を備えるケーシングの両端
に２つの端板が対向するように取り付けられ、該端板の
各々の内側に円形の環状部が設けられ、該環状部は互い
の形状が略々同一であり、該環状部は内周と外周とを有
し、該環状部の各々の中心は前記ケーシングの内周部の
幾何学的中心と一致し、前記端板に支持され且つ前記ケ
ーシングの内周部に対し偏心した状態で該ケーシングの
内部に回転自在に取り付けられたロータの両端が前記端
板に対し密着するように作用的に配置され、該ロータに
４つのスロットが形成され且つ対称的に配置され、該４
つのスロットの各々に略々矩形のベーンが配設され、該
ベーンの先端は円弧状に形成され、該円弧状の先端は前
記ケーシングの内周部に非常に近接する一方非接触状態
を保ち、前記円弧状の先端とは反対側の前記ベーンの一
端に保持具が枢動自在に取り付けられ、該保持具は内周
と外周とを有し、前記端板の前記環状部の各々の外周内
に回転自在なケージ付きころ軸受が配設されると共に該
外周側に直接係合し、該保持具の各々の外周は前記環状
部の該外周側に、斯かる双方の間に配設された前記回転
自在なケージ付きころ軸受の作動を介して非摩擦状態で
係合し、前記保持具の各々の内周側は前記環状部の各々
の内周に係合し、もって、前記端板の前記環状部は前記
ベーンの各々の前記保持具、前記回転自在なケージ付き
ころ軸受および前記ベーンの各々の前記円弧状の先端を
効果的に案内し、而して前記ベーンの前記円弧状の先端
が前記ケーシングの前記内周部と非常に近接する一方、
実質的に非摩擦状態を保たれることを特徴とする非接触
型ベーン式流体容積形機械。