JPH03549Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ＜技術分野＞ この考案は、ベーン型の回転圧縮機に関するも
ので、特に圧縮機の効率を向上させる構成に関す
る。

＜従来この種のベーン型の圧縮機は、例えば特開
昭54−28008号公報に示されているようにシリン
ダー内に正円形状の空間部や、例えば特公昭39−
4787号公報に示されているように正楕円形状の空
間部を有しており、これらシリンダー内の空間部
にベーンを備えたローターが回転自在に設けられ
ている。このローターは一部を上記シリンダーの
周壁に接することによつて、断面が三日月状の圧
縮室を形成し、この圧縮室にそれぞれ吸入ポー
ト、吐出ポートが設けられているものである。

このようなベーン型の圧縮機は、上記ローター
が回転することに伴つて、上記ベーンが吐出ポー
トに至るまでの圧縮室の容積を順次減少させて吸
入ポートより圧縮室に導入された気体を所定圧力
まで圧縮し、当該所定圧力にまで圧縮されると吐
出ポートが開放して所定圧力の気体が吐出される
ものである。

しかし、上記従来のベーン型圧縮機では、圧縮
室の形状が単に断面三日月状に形成されているだ
けであるので、所定圧力に到達するローターの回
転角付近では圧縮室の断面積が比較的大きく、吐
出ポート付近で小さくなる形状にシリンダーが形
成されている。

この吐出を行う場合に圧縮室内部が所定圧力に
なつた時点と同時に吐出ポートが開放して圧縮し
た気体を吐出すれば良いのであるが、従来の圧縮
機は圧縮室内部が該所定圧力になつてもすぐには
吐出ポートが開放されず、過圧縮が生じるという
欠点がある。

即ち、一般的に吐出ポートに設けられた吐出弁
は慣性力を有しており、この慣性力によつてその
開成動作に若干の遅れを生じることが研究等によ
つて明らかにされている。このように吐出弁の開
成動作が遅れると、その分ローターは回転してベ
ーンによつて更に圧縮が行われることになる。こ
の吐出弁の遅れ動作による圧縮は、言わば行う必
要のない余分な圧縮であり、圧縮機の効率から見
ればこの余分な圧縮はいわゆる損失となるもので
ある。

この場合に従来のベーン型圧縮機は、所定圧力
到達時点において圧縮機の断面積が大きくなつて
いるためローターの回転角に対する圧縮室容積の
変化率が大きい状態にあり、少しでも上記吐出弁
の開放が遅れるとその分圧縮室容積の変化が大き
く過圧縮する結果になり、大きな損失が生じるも
のであつた。

＜本考案が解決すべき課題＞ 所定圧力到達時に、できるだけ過圧縮が生じな
いようにすることである。

＜課題を解決するための手段＞ ローターが吸入ポートと吐出ポートとの間の位
置まで回転して圧縮室が所定圧力になるときに、
ローターの回転による圧縮室体積の変化率をでき
るだけ０に近付く（dV／dQ≒０）のような形状
にシリンダー周壁を形成する。

このために、本考案は、以下のように構成す
る。

内部に空間部を有し、該空間部の周壁の相対向
する位置に吸入ポート及び吐出ポートをそれぞれ
設けたシリンダーと、 上記シリンダーの空間部内に回転自在に設ける
と共に、周壁面をそれぞれの吐出ポート近傍の吸
入ポート寄りの相対向する位置に接して配置する
ことにより、上記空間部内に気密に仕切られた複
数の圧縮室を相対向する位置にそれぞれ形成する
ローターと、 該ローターの相対向する位置にそれぞれ出没自
在に設けられ、先端が上記シリンダーの周壁に常
時圧接されるベーンと、 上記それぞれの吐出ポートに設けられ、ロータ
ーの回転に伴つて圧縮室が所定圧力以上になつた
ときに吐出ポートを開放する吐出弁装置とから成
り、 上記それぞれの圧縮室において、吸入ポートと
吐出ポートとの間のシリンダー空間部周壁とロー
ター周壁との間の圧縮室を狭めるべくシリンダー
空間部周壁をローター周壁に接近させた接近部を
形成し、この接近部ではローターの回転角に対す
る圧縮室容積の変化率が０近く（dV／dQ≒０）
になるように設定すると共に上記ベーンがこの接
近部に到達したときに圧縮室圧力が所定圧力にな
るように設定した回転圧縮機。

＜作用＞ ローターが回転することによつて、相対向する
位置に形成された圧縮室が吸入、吐出を繰り返し
て所定圧力に圧縮された気体を吐出する。

この場合、ローターが回転して圧縮室内が所定
圧力になるときには、シリンダー周壁がローター
に接近した接近部の位置にベーンが位置している
ことになる。この接近部では、上記のようにロー
ターの回転角に対する圧縮室容積の変化率が０近
く（dV／dQ≒０）になるように設定されている
ので、所定圧力に到達し吐出弁の開成が慣性力に
よつて多少遅れても圧縮室容積の変化率が０近く
（dV／dQ≒０）となつて、過圧縮は最小限（≒
０）に抑えられる。

しかも、シリンダーの空間部内に気密に仕切ら
れた複数の圧縮室をローターの回転軸を挟んで相
対向する位置にそれぞれ形成するので、圧縮に伴
つて圧縮室内の圧力がローターの回転軸を倒す方
向の力が当該軸に働いても、ローターの回転軸に
対して双方から均等に力が作用するので、圧縮室
からの力は相殺される。

＜実施例＞ 以下、本考案の実施例を第１図に従つて詳細に
説明する。

１は内部に断面が略楕円形状に形成された空間
部を有するシリンダー、２はこのシリンダー１の
空間部内に回転自在に設けられた断面が正円形状
に形成されたローターであつて、このローター２
は回転軸Ｏを中心にしてモータ（図示せず）によ
つて図示の矢印方向つまり反時計方向に回転する
ようになつている。このローター２は、回転軸Ｏ
を挟んで相対向する位置Ａ，Ａ点のシリンダーの
空間部周壁に接触して配置されており、このＡ，
Ａ点での接触によつて上記空間部内に気密に仕切
られた一対の圧縮室３，３を相対向する位置に形
成することになる。４，４は吸入ポートであつ
て、この吸入ポート４，４はそれぞれの圧縮室
３，３において圧縮室３，３の入口側にあたる上
記ローター２の接触点Ａ，Ａの近傍に設けられて
いる。５，５は吐出ポートであつて、この吐出ポ
ート５，５はそれぞれの圧縮室３，３において圧
縮室３，３の出口側にあたるローター２の接触点
Ａ，Ａの手前近傍に設けられている。そしてこれ
ら吸入ポート４，４及び吐出ポート５，５は、そ
れぞれ上記ローター２の回転軸Ｏを挟んで相対向
する位置に配置されている。６，６は上記ロータ
ー２の相対向する位置に形成した一対の溝７，７
に出没自在に設けられたベーンであつて、このベ
ーン６，６は溝７に内装するスプリング（図示せ
ず）によつて常時先端がシリンダー１内の空間部
周壁に圧接状態になるよう付勢されている。８，
８は上記それぞれの吐出ポート５，５に設けられ
た吐出弁であつて、この吐出弁８，８は吐出ポー
ト５，５を閉塞する方向に付勢された弾性体で形
成されている。この吐出弁８，８は圧縮室３，３
が所定圧力（吐出圧力）になつたときに圧縮室３
内部の圧力によつて湾曲し、圧縮された気体を吐
出ポート５より吐出するようにするように設定さ
れている。

上記それぞれの圧縮室３，３には、上記吸入ポ
ート４と吐出ポート５との間において、シリンダ
ー１の空間部周壁とローター２周壁との間の圧縮
室３を狭めるべくシリンダーの空間部周壁をロー
ター２周壁に接近して形成した接近部Ｂ，Ｂがそ
れぞれ設けられている。この接近部Ｂ，Ｂは、ロ
ーター２周壁がシリンダー１の空間部周壁に接触
しない程度に空間部壁をローター２周壁に近接さ
せてローター１の回転角に対する圧縮室３容積の
変化率が０近く（（dV／dQ≒０、但し、Ｖ：圧
縮室３の容積、Ｑ：ローター２の回転角）になる
と共にこの接近部Ｂ，Ｂに上記ベーン６，６が到
達したときにベーン６から吐出ポート５に至る圧
縮室３内部の圧力が所定圧力（吐出圧力）になる
ようにその形状が設定されているものである。

本考案は上記の構成であり、第２図、第３図に
基づいて本考案の圧縮機の動作を従来のものと比
較して説明する。尚、第２図はローターの回転角
に対する圧縮比の変化を示し、また第３図はロー
ターの回転角に対する圧縮室圧力の変化を示して
いる。

本考案実施例の圧縮機は、ローター２が回転す
るに伴つてそれぞれ相対向する位置にある圧縮室
３，３内にほぼ同時に被圧縮気体が吸入ポート
４，４から導入される。この圧縮室３，３はロー
ター２の回転に伴つてベーン６，６の作用で順次
圧縮室３，３容積が減少して行き被圧縮気体の圧
縮が行われることになる。これによつて第２図に
示すとおり次第に圧縮比は上昇し、圧縮圧力が増
大する。

このようにして圧縮が行われ、ベーン６が上記
接近部Ｂ，Ｂに接近すると、この接近部Ｂ，Ｂは
上記のようにローター２周壁がシリンダー１の空
間部周壁に接触しない程度に空間部周壁をロータ
ー２周壁に近接させてローター１の回転角に対す
る圧縮室３容積の変化率が０近く（dV／dQ≒
０、但し、Ｖ：圧縮室３の容積、Ｑ：ローター２
の回転角）になると共にこの接近部Ｂ，Ｂに上記
ベーン６，６が到達したときにベーン６から吐出
ポート５に至る圧縮室３内部の圧力が所定圧力
（吐出圧力）になるようにその形状が設定されて
いるので、圧縮比の勾配は平坦に近くなり、圧縮
室圧力は所定圧力（吐出圧力）になる。

このように圧縮室３の圧力が所定圧力になる
と、吐出弁８は慣性力によつて若干遅れて吐出ポ
ート５を開成し、圧縮室３内の被圧縮気体が吐出
されることになる。このとき、上記のように接近
部Ｂ付近ではローター２の回転角に対する圧縮室
容積の変化率が０に近いから、若干吐出弁８が遅
れて吐出ポート５を開成してもほとんど過圧縮を
生ずることはなく、所定圧力の気体が吐出される
ことになる。従つて過圧縮がほとんど生ずること
がないから、その分過圧縮が生じていた従来の圧
縮機に比べて圧縮機の効率を向上させることがで
きるものである。

また、上記実施例の場合、ローター２の回転軸
Ｏを挟んで相対向する位置に一対圧縮室３，３が
形成されるようにしているので、圧縮に伴つて圧
縮室内の圧力がローター２の回転軸Ｏに加わつて
も、ローター２の回転軸Ｏに対して双方から均等
に力が作用するため、当該回転軸Ｏに作用する力
は相殺されることになる。従つて、回転軸Ｏが半
径方向に傾いてローター２の接触点Ａ，Ａやベー
ン６がシリンダー１の空間部周壁から離れて圧縮
気体が隣接する圧縮室に漏れるというようなこと
がない。故に、このような非圧縮気体の漏れによ
る効率の低下がないので、従来の漏れのあるよう
な圧縮機に比べて圧縮機の効率を向上させること
ができるものである。

これから、総合的に圧縮効率の優れた圧縮機と
なるものである。

＜考案の効果＞ 以上本考案によれば、圧縮室内が所定圧力に到
達したときにローターの回転角に対する圧縮室容
積の変化率を０近く（dV／dQ≒０）にすること
ができるので、吐出ポートに設けられた吐出弁の
慣性力によつて吐出ポートの開成動作が若干遅れ
ても圧縮室容積の変化率はほとんど０であるため
過圧縮がほとんどない。このため、過圧縮による
損失をなくして圧縮機の効率を向上させることが
できる。

また、ローターの回転軸を中心にして相対向す
る位置にに圧縮室が形成されるようにしているの
で、ローターの回転軸に対して均等に力が作用て
ローターの回転軸の倒れをなくし、この回転軸の
倒れによる非圧縮気体の漏れによる効率の低下を
防止することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本考案実施例の断面図、第２図は、
ローターの回転角Ｑに対する圧縮比の変化を示す
図、第３図はローターの回転角Ｑに対する圧縮室
圧力の変化を示す図。 １：シリンダー、２：ローター、３：圧縮室、
４：吸入ポート、５：吐出ポート、６：ベーン、
８：吐出弁。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 内部に空間部を有し、該空間部の周壁の相対向
   する位置に吸入ポート及び吐出ポートをそれぞれ
   設けたシリンダーと、 上記シリンダーの空間部内に回転自在に設ける
   と共に、周壁面をそれぞれの吐出ポート近傍の吸
   入ポート寄りの相対向する位置に接して配置する
   ことにより、上記空間部内に気密に仕切られた複
   数の圧縮室を相対向する位置にそれぞれ形成する
   ローターと、 該ローターの相対向する位置にそれぞれ出没自
   在に設けられ、先端が上記シリンダーの周壁に常
   時圧接されるベーンと、 上記それぞれの吐出ポートに設けられ、ロータ
   ーの回転に伴つて圧縮室が所定圧力以上になつた
   ときに吐出ポートを開放する吐出弁装置とから成
   り、 上記それぞれの圧縮室において、吸入ポートと
   吐出ポートとの間のシリンダー空間部周壁とロー
   ター周壁との間の圧縮室を狭めるべくシリンダー
   空間部周壁をローター周壁に接近させた接近部を
   形成し、この接近部ではローターの回転角に対す
   る圧縮室容積の変化率が０近く（dV／dQ≒０）
   になるように設定すると共に上記ベーンがこの接
   近部に到達したときに圧縮室圧力が所定圧力にな
   るように設定した回転圧縮機。