JPH01163488A - 気体圧縮機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は、気体圧縮機に関し、特にカーターラやその
他の小型冷凍装置に好適なロータリーベーン型の気体圧
縮機に関する。

（発明の概要） この発明は、シリンダ室内壁形状が下式８式％ （但し、Ｒ（θ）は楕円動径、Ｒｏは楕円短半径。

Ｒｏ＋Ａは楕円長半径、θは短径を基準とした回によっ
て規定されたいわゆる吸気側に偏った楕円形状として、
吸気側での回転トルクを増加させ、圧縮側での負荷トル
クを減少させた気体圧縮機である。

（従来の技術） 第５図には、従来のロータリーベーン型気体圧縮機の横
断面図が示されている。

すなわら、断面円筒状のケーシング１内に内周略楕円筒
状のシリンダ室ａを有するシリンダ２が嵌込まれており
、このシリンダ室ａには、直径が上記楕円筒状の短径よ
りわずかに小さく、かつ半径方向に複数の進退自在なベ
ーン３，３・・・を備えたロータ４が回転自在に横架さ
れている。

なお、各ベーン３，３は図示しないが圧縮冷媒ガスによ
り加圧された油圧で、常時ベーン先端がシリンダ内壁に
所定の圧力、すなわちベーン圧力を維持して接している
。

シリンダ室ａの断面形状、すなわちシリンダ内壁すの形
状は、Ｘ軸方向に短径、ｙ軸方向に長径をとったとき、
そのｙ軸に対称となっていた。

シリンダ室ａには、シリンダ室内壁すとロータ４の外径
Ｃとで囲まれる２つの圧縮作業室ｄｌ。

ｄ２が形成され、またこれら各圧縮作業室ｄｌ　ｙｄ２
のベーン３の回転開始側には冷媒ガスの吸入孔５ａ、５
ｂが間口されているとともに、反対側には圧縮された冷
媒ガスの吐出孔５ａ、５ｂが開口されている。

以上の構成からなる気体圧縮機のロータ４を回転すると
、ベーン３，３・・・は、ベーン圧力によりベーン先端
がシリンダ室内壁すを所定圧で押圧しながら回転し、吸
入孔５ａ、５ｂから冷媒ガスを吸入するとともに、吸入
された冷媒ガスを圧縮する。圧縮されたガスは吐出孔６
ａ、６ｂからバルブ７ａ、７ｂを介して吐出される。

ベーン３がシリンダ室内壁すを摺動する際、ベーン３は
ベーン圧力で内壁を押圧しているため、ベーン先端には
内壁から反力が与えられるが、その反力は吸入側（吸入
孔側）ではロータ３の回転を助ける方向に作用し、すな
わち−トルクが発生し、一方、圧縮側（吐出孔側）では
負荷トルクとして作用する。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、従来の気体圧縮機においてはシリンダ窄
内壁形状が長軸上に２つの焦点を有する楕円状であるた
め、ベーン先端がシリンダ室内壁から受ける吸入側の反
力と、圧縮側の反力はほぼ相殺される。従ってこの反力
は駆動動力の低減に寄与できず、結局大きな駆動動力を
必要とするという問題点があった。

（問題点を解決するための手段） 本発明は、上記問題点を解決するために、シリンダに形
成された内周略楕円筒状のシリンダ室内に、半径方向に
進退自在なベーンを有するロータを回転自在に横架して
なるロータリーベーン型の気体圧縮機において、 前記シリンダ室の内壁形状は下式 ％式％ （但し、Ｒ（θ）は楕円動径、Ｒｏは楕円短半径。

Ｒｏ　十Ａは楕円長半径、θは短径を基準とした回転角
度、δ＜−、ｎ＞Ｑである） によって示される楕円動径を１回転させたときの先端軌
跡で描かれる楕円であることを特徴とするものである。

（作用） 本発明は上記構成により、吸入側ではシリンダ室内壁か
らベーン先端に与えられる反力が大きくなり、圧縮側で
は小さくなるように作用する。

（実施例） 以下、本発明の実施例を添付図面に基づいて説明する。

なお、従来と同一構成要素には同一符号を用いて説明す
る。

第１図は本発明に係る気体圧縮機の一実施例を示す横断
面図である。この図は従来の気体圧縮機を示した第５図
のシリンダ室ａの形状と相違するほかは同一であるので
、同一部分についての説明は重複するため省略する。

本発明に係るシリンダ室ａの断面の楕円形状は、図示か
ら明らかなように、吸入孔５ａ、５ｂに長径が偏ってお
り、すなわち楕円形状の長径はＸ軸と直交するｙ軸より
も所定角度小さいδの角度（Ｘ軸を基準とする角度）で
交差するｙ−軸上に存在している（以下この「δ」を便
宜上長径角という）。

シリンダ室ａの断面形状、すなわちシリンダ室内壁すの
形状は、下記の式により表わされる楕円動径Ｒ（θ）を
１回転させたときの先端軌跡として示される。

Ｒ（θ）＝Ｒｏ＋ＡＸ （但し、Ｒｏは楕円短半径、θは短径（Ｘ軸）をなお、
上式においてｎは楕円長半径と楕円短半径との差の部分
の楕円の膨み形状を規定する係数で、通常２または３の
値である。

シリンダ室内壁すの形状が吸入孔５ａ、５ｂに偏ったこ
とによって、ベーン３の先端がシリンダ室内壁すから受
ける反力について第２図を用いて説明する。

同図には、シリンダ室内壁すの形状と、ベーン３が短径
（Ｘ軸）からθ、及びθ２角回転したときのベーン先端
が受ける反力のベクトルが示されている。

また、同図（イ）は長径角δがπ／２以下（ｙ軸よりπ
／２−δ（−δ′））だけ左側に傾いている本発明に係
るシリンダ室内壁すが示されており、同図（ロ）は長径
角δがπ／２、すなわちＸ軸とｙ軸が直交している第５
図に示したシリンダ室内壁すが示されており、ざらに同
図（ハ）は、比較例として長径角δが上記（イ）のδ′
だけｙ軸より右側に傾いたシリンダ室内壁ｂ、すなわち
積度（イ）と逆の関係にあるシリンダ室内壁すが示され
ている。

今、ベーン３がこれら内壁すにπ／２より小さいθ１の
回転角度、すなわち吸入側で接しているとする。ベーン
圧力によりシリンダ室内壁すにはベーン圧力に対向した
抗力が発生し、その大きさは同一ベーン圧力であるので
、（イ）〜（ハ）とも同じであるが、その方向はベーン
に対するシリンダ室内壁すの傾斜角α１．α１′、α、
″の相違により異なる。すなわち傾斜角はα、〉α１′
〉α１“になる。従ってこの抗力の垂直成分である反力
ｆ、、ｆ、・　　ｆ　、　ｎはｆ、＞ｆ、・＞ｆ１″と
なる。

この反力ｆＩｏ　ｆ＋’　＃　ｆｌ”はロータ４の回転
方向と同一方向にあるため、回転トルクとして作用する
。

一方、ベーンがπ／２より大きな角度θ２まで回転した
とき、すなわち圧縮側に位置したときは、傾斜角α２．
α２′、α２″は前述とは逆にα２くα２′　くα２“
となり、従って抗力の垂直成分である反力ｆ２ｅ　ｆ２
’　＋　ｆ２”はｆ２＜ｆ２’くｆ２″となる。

この反力ｆ　２　＊　ｆ２　’　＊　ｆ２　”はロータ
４の回転方向と反対方向になるため、負荷トルクとして
作用し、駆動動力を増大させることを意味している。つ
まり、この反力ｆ２＊　ｆ２’　＊　ｆ２″が小ざいほ
ど駆動動力が小さくてよいことを意味し、逆に反力ｆｊ
　＋　ｆｌ’　ｐ　ｆｌ”が大きいほど、駆動動力が小
さくてよいことを意味している。

以上のことから、第２図（イ）に示されるシリンダ室内
壁すの形状が回転トルクに寄与する反力ｆ１が最も大き
く、また負荷トルクとなる反力ｆ２が最も小さいことか
ら、駆動動力の小さな気体圧縮機となることができる。

第３図は長径角δとトルクの関係を示したものであって
、同図（ａ）は反力によるトルクが長径角δにより回転
トルクを寄与できる範囲を示している。

この図から明らかなように、従来のδ＝９００（π／２
）でもマイナストルクを有していて回転トルクに寄与で
きることを示しているが、本発明に係るδ〉π／２では
、従来以上の寄与ができることを示している。

なお、このことから、長径角は小さい方が回転トルクに
寄与できるが、吸入側には約６０°付近まで吸入孔が存
在しているので、長径角δは、これより少し大きな角度
とする必要がある。

同図（ｂ）は、単位体積当たりの所要トルクが長径角δ
によって変化することを示しており、小さい長径角δは
と少ないトルクでよいことを示している。

第４図は、第２図（イ）〜（ハ）に示したシリンダ室内
壁すにベーン３をＯから１８００まで摺動させて回転さ
せたときの反力の総和が示されている。（ロ）の従来例
では、はぼサインカーブとなっていることから、吸入側
で発生した反力は、圧縮側で発生した反力と均衡し、全
体では駆動動力の低減につながらないことを示している
。

これに対し、本発明の（イ）では、−トルク側に傾くた
め、全体として一トルク分が大きく、この分だけ駆動動
力が少なくて済むことを示している。なお、（ハ）は（
イ）と逆の関係にあるため、駆８動りが増大することを
示している。

以上のように本実施例によれば、シリンダ室内壁形状を
吸入側に偏った楕円とすることにより、吸入側における
ベーン先端の反力を増大させて回転トルクに寄与させ、
一方、圧縮側の反力を小さくして負荷トルクを減少させ
るので、駆動動力を低減させることができる。

（効果） この発明は、シリンダ室内壁の楕円形状の長径を吸入側
に偏ったものとしたため、吸入側におけるベーン先端の
反力を大きくすることができ、これにより回転トルクを
増大させ、一方、圧縮側の反力を小さくすることができ
、これにより回転負荷トルクを減少させ、全体として駆
動動力の小さな気体圧縮機とすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る気体圧縮機の一実施例を示す横断
面図、第２図はベーンの回転角度に対する反力のベクト
ルを示した説明図、第３図は反力と長径角との関係を示
す説明図、第４図は反力とベーン回転角との関係を示す
説明図および第５図は従来の気体圧縮機の横断面図であ
る。 １・・・ケーシング ２・・・シリンダ ３・・・ベーン ４・・・ロータ ５ａ、５ｂ・・・吸入孔 ６ａ、　６ｂ・・・吐出孔 ａ・・・シリンダ室 ｂ・・・シリンダ室内壁 Ｃ・・・ロータ外周 （Ｌ、ｄ？・・・圧縮作業室 特許出願人　　セイコー精機株式会社 代理人　弁理士　　和　　１）　成　　則第１　＠

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 シリンダに形成された内周略楕円筒状のシリンダ室内に
   、半径方向に進退自在なベーンを有するロータを回転自
   在に横架してなるロータリーベーン型の気体圧縮機にお
   いて、 前記シリンダ室の内壁形状は下式 ▲数式、化学式、表等があります▼ （但し、Ｒ（θ）は楕円動径，Ｒ＿０は楕円短半径，Ｒ
   ＿０＋Ａは楕円長半径，θは短径を基準とした回転角度
   ，δ＜π／２，ｎ＞０である） によって示される楕円動径を１回転させたときの先端軌
   跡で描かれる楕円であることを特徴とする気体圧縮機。