JPH01249976A - 回転圧縮機 - 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】 技地分裏 本発明は、圧縮機能をもつ２葉形のルーツ形回転圧縮機
に関する。

従来技術 ガソリン用エンジン、主として、自動車用ガソリンエン
ジンの高出力化と空燃比の効率化を計るため、空気供給
量を増大させる必要があり、そのため、高級乗用車には
過給装置が装着させるようになった。過給装置には排気
ガスにより駆動されるタービンと同軸に装着された給気
タービン゛を回転駆動することにより給気する排気ター
ビン過給機とエンジンの回転力によりベルト等で回転駆
動され、ケーシング内に納められた回転子により。

ケーシング内壁と回転子とで押しのけ室の容量を吐出口
に送出する二葉形のルーツ形あるいはベーン形の機械式
過給機がある。排気タービン過給機は駆動源としてエン
ジンの排気を利用しているため、低速回転時において過
給圧が充分とれず、低速トルク特性が劣り、またレスポ
ンスが悪い等の問題点があるため、機械式過給機が用い
られるケースが増加している。機械式過給機としては、
構造が簡単なルーツ形のものが主として用いられている
。ルーツ形の過給機は周知のように、吸入口、吐出口を
もつケーシング内に２本の平行軸上にある二葉形のサイ
クロイド形、インボリュート形等の回転子を位相を７ｃ
／２ずらして取付け、同期歯車を介して互いに逆向きに
、わずかのすきまを保ちながら相互に接触することなく
回転し、吸入口から吸入された空気を吐出口より排出す
る。前述のごとく９機械式過給機は駆動力をエンジン自
身からベルト等を介して得ているため、低速トルクやレ
スポンス等において有利となり、排気タービン過給機の
問題点を解決している。

並米技亙夏ユ販嘉 上述のように、機械的過給機は排気タービン過給機に対
し自動車の動的特性を向上させる上で優れたものである
が、ルーツ形の葉形回転子をもった過給機においては、
ケーシング内壁と回転子とで作られる押しのけ室の容積
を回転子の回転により吐出側に、そのまま吐出するもの
で、過給機自体で圧縮作用がなく、圧縮するためには吐
出側の流路面積を縮少して吐出容積を圧縮して送出しな
ければならず騒音が大きくなるという問題点があった。

問題解決の手段 本発明は、上述のルーツ形の機械的過給機の問題点を解
決するために、吸入した空気を圧縮し。

等反吐出することを目的とするもので、２葉形の回転子
の形状をアデンダの歯形としてピッチ点を中心とする凸
なる円弧と、サイコロイド曲線またはトロコイド曲線と
の結合歯形とし、デデンダム歯形として凹なる円弧歯形
として、前記アデンダム歯形とデデンダム歯形とをピッ
チ円上で結合した歯形となし、吸入口より回転子の回転
により吸入した空気を断熱圧縮し、圧縮された空気を何
れか一方の回転子ピッチ円内において回転子を対向する
側面に配設された吐出口より断続的に吐出するもので、
更に回転子の断熱圧縮を該回転子の回転角がＯ〜π／２
の範囲で行ない１次のπ／２〜πの範囲で圧縮空気を吐
出するようにした０回転圧縮機を該回転圧縮機のケーシ
ング内に同軸でπ／２の位相の異なる同形等大の他の回
転圧縮機を収納して、圧縮空気を断続的に送るものであ
、す、更には、一体内に２組を複相並置することにより
脈動のない静粛な圧縮空気を送出するものである。

実施例 第１図は、本発明の詳細な説明するための図で。

（Ａ）図は（Ｂ）図のｘｘ’矢視側面図、（Ｂ）図は（
Ａ）図のＹＹ’断面図で、図中、１°はケーシングで、
内壁面１１は軸心０およびＯ′を中心とする円筒面をな
し１紙面に平行な平板状の側壁５１゜５２により封止さ
れている。側壁５１．５２にはシールリング８１．８２
により気密にシールされ、軸受７１．７２により回転可
能に軸承された二本の平行する回転子軸３，３′が配設
されており、該回転子軸３，３′上には、一対の回転子
２゜２′が相互にπ／２の位相差をもって固着されてい
る。該回転子２，２′の位相差は側壁５２の外部に伸び
た回転子軸３，３′に固設されて噛合する同期歯車４，
４′により正しくπ／２に規定される。回転子２．２′
の回転は、エンジン（図示せず）の回転軸からベルト、
チェーン等の巻回により回転伝達されるプーリ６を介し
てなされる。

プーリ６は、回転子軸３′に固着され、回転され、プー
リ６の回転に伴って回転子２，２′は７ｃ／２の位相を
保って互いに反対向きに回転する０回転子２．２′はピ
ッチ円２３．２３’で接する２葉形をなし、アデンダム
歯形としてピッチ点２４を中心とする凸なる円弧とサイ
クロイド曲線（又はトロコイド曲線）の結合歯形とし、
デデンダノ、歯形としてピッチ点２５を中心とする凹な
る円弧歯形をなしており、慣性モーメントを小さくする
ため、中空構造をとって軽量化を計っている。側壁５１
には、吸入口１２側に対して軸心０−０′から後流側の
側面の回転子３′のピッチ円２３′内に吐出口５３が穿
孔されており、該吐出口５３にはエンジン吸気孔（図示
せず）に連通ずる接続フランジ５４が配設されている。

尚、軸心０−０′を結ぶ中心線に対して軸心０，０′を
通る直交線上から軸心０−０′間に亘る吐出口５３側の
ケーシング壁面を外方に連通隙ｔを拡げている。

以上にしめした本発明の回転圧縮機の作用を、回転子２
．２′の矢標Ｒ，Ｒ’方向に回転する回転角に従って、
図示した第２図（Ａ）、ＣＢ）、（Ｃ）。

（Ｄ）、（Ｅ）、（Ｆ）と、これに関連して回転角：圧
力との関係をしめした第３図によって以下に説明する。

図において、吸入空気圧を絶対圧１気圧Ｐｓ、吐出側の
圧力をＰｄとし、連通隙ｔに相当する容積は無視する。

回転子２，２′のアデンダム歯形の突点（（Ａ）図の回
転子２′のＭ／）とケーシング内壁面１１との隙は微小
であり、回転子２と２′との接合部は、アデンダム歯形
としてピッチ点を中心とした凸なる歯形と、デデンダム
歯形としてピッチ点２５を中心とし凹なる円弧歯形−点
接触を保って微小隙を形成している。更に吐出口５３も
回転子２′の端面により遮蔽されているので、斜線でし
めした空気圧Ｐｓ、Ｐｄは逆流することなく回転子Ｒ，
Ｒ’の回転に従って圧縮される。

（Ａ）図は、圧縮行程の初期値であり、吐出行程から移
行した流入圧Ｐｓと吐出圧Ｐｄとの平均値１　／　２　
（Ｐｄ＋　Ｐｓ）の初期圧をもっている。第３図の回転
角θ＝０の位置に相当する。この回転位置を最低圧力と
して、（斜線部分の体積最大）して、第２図（Ｂ）、（
Ｃ）、（Ｄ）と回転角θが増大してπ／２に到る間に斜
線部分の体積はθに比例して減少するので圧力は指数関
数的に増大する。この間、吐出口５３は回転子２′の端
面により封止されているが、この封止は（Ｄ）図の行程
までである。この最大圧力ＰはＰｄ＋Ｐｓであり、θ＝
０における圧力に対し、２倍の圧力に昇圧される。こ゛
の時の回転子２のアデンダム歯形の突点Ｍは通過隙しに
達する。この点を通過したπ／２＋Δθの位置では、回
転子２のケーシング内壁面１１．アデンダム２１．２１
とデデンダム２２とで形成される容積の圧力Ｐｓが直前
、θ＝□における（Ｐｓ＋Ｐｄ）に印加されるので圧力
Ｐ＝Ｐｄ／２＋Ｐｓに低下し、吐出口５３と、デデンダ
ム２２′との開口部Ｄ＾から吐出され、接続フランジ５
４からエンジンに供給される。（Ｅ）及び（Ｆ）図はこ
の行程をしめすもので、θ＝□〜πの間におい以上に述
べた圧縮行程は、圧縮行程においては０〜π／２までは
指数関数的に２倍の加圧が行われ１次のπ／２の行程、
即ちπ／２〜π迄がＰ＝Ｐｄ／２＋Ｐｓの一定圧力で吐
出されるＯ＝πの周期関数に従った吐出圧力をもった断
熱圧縮行程をもつものである。

以上は、第１図にしめした一対の回転子２゜２′に関し
て述べたものであるが、同形等大の一対の回転子をもっ
た回転圧縮機をπ／２の位相を異にして並列に接続する
ことにより、一定の吐出圧力をもった圧縮空気を連続的
に吐出することが可能となることは明らかである。並列
に同一形状のπ／２の位相を移相して接続すると同様の
効果が、ケーシング１１回転子軸３，３’、および同期
歯車４，４′を共通にして、ケーシング１内で隔壁によ
って、２組の回転子を気密に且つπ／２の位相差をもっ
て回転子軸３，３′に固着させることにより得られる。

回転子２，２′の形状としてピッチ円上に結合されるピ
ッチ点を中心とする凹なる円弧からなるデデンダム歯形
と、凸なる円弧とサイクロイド曲線（又はトロコイド曲
ｇ）としたため、アデンダム歯形とデデンダム歯形とは
不連続に結ばれる。このことは、不連続部での不安定を
もたらすだけでなく、製作上においても、長期使用にお
いても破損し易すい等の問題があるため、第４図にしめ
すように回転子形状をデデンダム歯形の凹なる円弧とピ
ッチ円との交点部分を円弧で丸めて結び、この円弧と相
接合するトロコイド曲線をアデンダム歯形の一部に与え
ることにより、対をなす回転子は連続的に接触する回転
子形状を得ることができる。

効　　　果 上述のように１本発明の回転圧縮機は、圧縮空気を断続
しなから送出可能とするもので、吸入空気を絶対圧１気
圧とすると２倍の２気圧にして吐出できる。この圧縮行
程はθ＝πを周期とし、このπ／２で圧縮、後前のπ／
２で一定圧吐出するので、π／２の移相した図形等大の
回転圧縮機を同一ケーシング内に一体構成することによ
り吸入空気を２倍に加圧した圧縮空気を一定圧で連続し
て選出することが可能となり、レスポンスの優れ、広範
囲の回転において均等な圧縮空気を吐出する回転圧縮機
を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の回転圧縮機を説明するための図で、
（Ａ）図は（Ｂ）図のｘｘ′矢視断面をしめす側面図、
（Ｂ）図は（Ａ）図のＹ　Ｙ’断面図、第２図（Ａ）、
（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）、（Ｅ）、（Ｆ）；　（Ｇ）は
、本発明の回転圧縮機の動作説明図、第３図は、第２図
の特性図、第４図は、本願発明の他の回転子形状をしめ
す図である。 １・・・ケーシング、２，２′・・・回転子、３，３′
・・・回転子細、４．４′・・・同期歯車、６・・・プ
ーリ、１１・・・内壁面、１２・・・吸入口、２１・・
・アデンダム。 ２２・・・デデンダム、２３．２３’・・・ピッチ円、
２４・・・ピッチ点、５１．５２・・・側壁、５３・・
・吐出口。 第　１′３ （Ａ　）　　　　　　ｙ （８）　　　　　　Ｘ’７ ／− 第２図 （Ｂ） （Ｃ） 第２図 （Ｆ　）（Ｇ　） 第６図 第４図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、吸入口および側壁を有するケーシング内に側壁部で
   軸承される２本の平行軸上に２葉形の回転子を、ケーシ
   ング内壁とわずかなすきまを保ちながら同期歯車を介し
   て、各々π／２の位相差を保って逆向きに回転駆動させ
   るルーツ形の圧縮機において、前記回転子の形状をアデ
   ンダム歯形としてピッチ点を中心とする凸なる円弧とサ
   イコロイド曲線またはトロコイド曲線との結合歯形とし
   、デデンダム歯形として凹なる円弧歯形とし、前記アデ
   ンダム歯形とデデンダム歯形とをピッチ円上で結合した
   歯形となし、吸入口より回転子の回転により吸入した空
   気を断熱圧縮し、圧縮された空気を、何れか一方の回転
   子ピッチ円内において回転子と対向する側面に配設され
   た吐出口より断続的に吐出することを特徴とする回転圧
   縮機。 ２、吸入した空気を、回転子の回転角が０〜π／２の範
   囲で圧縮し、π／２〜πの範囲で圧縮空気を吐出する吐
   出口をもった第１の回転圧縮要素と、該第１の回転圧縮
   要素と圧縮・吐出行程にπ／２の位相差をもつ第２の回
   転圧縮要素とを共通したケーシング内に各々を隔壁によ
   り隔離して同期回転し、連続した圧縮空気を供給するこ
   とを特徴とした請求項１に記載の回転圧縮機。 ３、回転子歯形において、デデンダム歯形の凹なる円弧
   とピッチ円との交点部分を円弧となし、該円弧と各々接
   合するトロコイド曲線をアデンダム歯形の一部に与えた
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の回転圧縮機。