JPH05126077A - 螺旋体原理による容積形圧縮機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 公知の機械タイプの利点を統合しかつ同じ搬
送量で構造容積を小さくすることにある。 【構成】 圧縮可能な媒体用の容積形圧縮機において、
定置のケーシング内に互いに係合し合う螺旋状の多数の
押退け体が円運動するように配置されていて、押退け体
が偏心的に駆動可能なそれぞれ１つのディスク上に、運
転中押退け体のそれぞれの点が協働する押退け体によっ
て制限された円運動を実施するように保持されていて、
それぞれのディスクが両側面の少なくとも一方の側面に
１８０度互いにずらされて対称的に配置された２つの押
退け体を支持していて、このばあい両ディスクの協働す
る螺旋状の押退け体が異なる巻き角を有していて、つま
り搬送室として作用する押退け体がシステム内ひいては
大きな巻き角内に半径方向で最も外側の螺旋体部分並び
に半径方向で最も内側の螺旋体部分を有するように、異
なる巻き角を有している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、圧縮可能な媒体用の容
積形圧縮機であって、定置のケーシング内に互いに係合
し合う螺旋状の多数の押退け体が円運動するように配置
されていて、押退け体が偏心的に駆動可能なそれぞれ１
つのディスク上に、運転中押退け体のそれぞれの点が協
働する押退け体によって制限された円運動を実施するよ
うに、保持されていて、螺旋状の両押退け体の曲率が、
押退け体がそれぞれ他方の押退け体の対置する周壁に運
転時に連続的に進むそれぞれ少なくとも１つのシール線
でほぼ接触するように、設計されていて、押退け体の自
由端面が対置するディスクに対してシールされている形
式ののもに関する。

【０００２】

【従来の技術】螺旋体構造の容積形圧縮機は例えばＤＥ
−Ｃ−２６０３４６２号（日本国特開昭５１−１０４６
０９号）明細書から公知である。この原理により構成さ
れた圧縮機は例えば空気又は空気燃料混合物から成るガ
ス状の作業媒体をほぼ脈動なしに搬送することを特徴と
していてひいては特に内燃機関の過給目的のために有利
に使用されている。

【０００３】このような圧縮機の運転中には、第１の構
成では、螺旋状に形成された軌道運動する押退け体と搬
送室の両周壁との間で定置の搬送室に沿ってほぼ三日月
状の多数の作業室が形成され、この作業室は入口部から
搬送室を介して出口部に向けて移動する。

【０００４】このばあい作業室の容積は常時減少しかつ
従って作業媒体の圧力が高められる。申し分のない容積
測定上の効率はこのような機械のばあい極めて正確な製
作を前提とする。従って例えば、定置の螺旋体部分と軌
道運動する螺旋体部分との間の必然的に生ずる温度差が
不都合な作用を及ぼすことが明かとなった。

【０００５】上記の公知の明細書で公知の第２の構成で
は、作業媒体の搬送は同じ形式で行われるが、この第２
の構成では定置の搬送室内での押退け体の円運動を特徴
とするのではなく、むしろ複雑に互いに係合し合う両押
退け体の回転運動を特徴としている。

【０００６】この回転する螺旋機構はほぼケーシングを
有していて、このケーシング内には対称的に構成された
２つの押退けディスクが駆動部材によって回転可能に配
置されている。

【０００７】両押退けディスクの一方は軸端に支承され
ていて、第２のディスクは回動不能に駆動軸に固定され
ている。第２のディスクの回転に際して第１のディスク
は同じ回転方向でかつ同じ回転速度で連行される。この
ばあい両ディスクは円形の移動運動としての相対運動を
実施する。

【０００８】上記両機械タイプとは異なって定置のケー
シング内に互いに係合し合う多数の、このばあい２つの
押退け体が円運動するように配置されている冒頭に述べ
た形式の機械はすでに、１９０６年出願のドイツ特許第
１７４０７４号明細書から公知である。

【０００９】これ以後再開発されていないこの機械にお
いては中央の駆動クランク軸上に係合する、それぞれ１
つの押退け体を備えたディスクの円形のガイドは半径方
向で外側に位置する多数のクランク軸によって行われ、
このクランク軸は互いに強制的に結合されていてかつ回
転可能なフレームによって支持されている。

【００１０】

【発明が解決しようとする問題点】従って本発明の課題
は冒頭に述べた形式の容積形圧縮機を改良して、上述の
両機械タイプの利点を統合しかつ同じ搬送量で構造容積
を小さくできるようにすることにある。

【００１１】

【問題点を解決するための手段】前記課題は本発明によ
れば、それぞれのディスクが両側面の少なくとも一方の
側面に１８０度互いにずらされて対称的に配置された２
つの押退け体を支持していて、このばあい両ディスクの
協働する螺旋状の押退け体が異なる巻き角を有してい
て、つまり搬送室として作用する押退け体がシステム内
ひいては大きな巻き角内に半径方向で最も外側の螺旋体
部分並びに半径方向で最も内側の螺旋体部分を有するよ
うに、異なる巻き角を有していることによって解決され
た。

【００１２】

【発明の作用効果】本発明の利点は、一方では、互いに
係合し合う押退け体が運転に際して同じ熱的および機械
的な条件にさらされ、これによって作動するシステムの
内部で温度差が申し分なく回避されるということにあ
り、かつ、他方では定置の搬送室内で１つだけの押退け
体が円運動する現在一般的な解決策に比して自在に円運
動する押退け体を有する解決策によって、偏心率が不変
であれば行程ひいては搬送量が倍加されるということに
ある。

【００１３】更にそれぞれのディスク上に１８０度互い
にずらされて対称的に構成された押退け体によって機械
のスムーズな運転形式が得られる。それというのもディ
スク重心点が中心に位置している限り、ディスクは押退
け体と共に静的および動的にバランスされるからであ
る。

【００１４】特に有利には、ディスクを駆動および案内
するために強制的に互いに結合される２つの偏心機構が
設けられていて、この偏心機構の互いに間隔をおいて配
置された軸がケーシング内に支承されており、更にこの
軸が二重偏心軸であって、この二重偏心軸上に駆動され
るディスクが押退け体によって覆われない外側の縁部範
囲で支承されている。

【００１５】運転に際して生ずる負荷は均一に両偏心機
構及び偏心機構の支承部に分配される。この支承部は、
熱い圧縮された作業媒体にはさらされないので、シール
する必要はない。

【００１６】例えば一方が駆動軸を介して駆動される互
いに間隔をおいて配置された２つの偏心機構が設けられ
ていることによって、静的に規定された支承形式が得ら
れ、この支承形式によってディスク位置の上側および下
側の死点を除いて回転子の強制的なガイドが保証され
る。

【００１７】ディスクの死点位置でも申し分のないガイ
ドを得るために、ケーシング内に支承された二重偏心軸
は歯付きベルト駆動装置を介して強制的に結合されてい
る。

【００１８】

【実施例】圧縮機の作用形式（本発明が対象とするもの
ではない）の説明についてはすでにＤＥ−Ｃ３−２６０
３４６２号（日本国特開昭５１−１０４６０９号）及び
ＤＥ−ＰＳ１７４０７４号明細書に記載されている。以
下においては本発明を理解するのに必要な機械構造及び
プロセス経過を手短に説明する。

【００１９】図２及び特に図３から明らかなように、図
示の実施例では平行な２つのチャンネルを有する機械が
図示されている。このことの利点は、両チャンネルに共
通のディスクが左側並びに右側のチャンネルの作業部材
を備えている（図３参照）ことにある。

【００２０】この構成によって、後述するようにディス
クのみならず、支持支承体も省くことができる。

【００２１】符号１では、２つのチャンネルを有する構
造形式によって得られる機械の中央の回転子を全体的に
示している。回転子のディスク２の両側には１８０度互
いにずらされた螺旋状にのびるそれぞれ２つの押退け体
が配置されている。

【００２２】この押退け体はディスク２に垂直に保持さ
れた条片３ａ，３ｂから成っている。螺旋体自体は図１
の実施例では互いに接続された多数の円弧から形成され
ていてかつ３６０度の角度巻かれている。

【００２３】このばあい螺旋状の条片は図１で黒色で示
されていてかつ部分的にのみ示された中央のディスク２
上に配置されている。

【００２４】更に図１では図面を明瞭にかつ申し分なく
理解できるようにするために、中央の回転子と協働する
側方の両回転子４，５の（断面図では明瞭ではない）デ
ィスク６，７の構成が部分的にのみ図示されている。

【００２５】図面から明かなように、互いに１８０度ず
らされた螺旋体は、２条式のシステムを形成するために
公知の機械のように互いに入れ子式には形成されておら
ず、むしろ互いに螺旋体は中心対称的に配置されてい
る。

【００２６】従って互いに無関係な１条式の螺旋体が使
用され、この螺旋体は入れ子式の螺旋体に比して、同じ
偏心率のばあい２倍の行程ひいては２倍の吐出容量が得
られるという利点を有している。

【００２７】両螺旋体のずれ及びディスク上での配置が
スムーズな運転を得るために、螺旋体の中心の結合軸線
が後述する駆動もしくは案内偏心体の中心の結合軸線に
回転子１の重心点で交差すると、有利である。

【００２８】回転子１を駆動及び案内するために二重偏
心機構が設けられている。符号８で第１のボスが示され
ていて、このボスにはころがり軸受け（図示せず）上で
ディスク２がかぶせられている。

【００２９】この軸受けは、自体第１の二重偏心軸１０
の一部である偏心体９上に係合している。符号１１で第
２のボスが示されていて、このボスにはころがり軸受け
（図示せず）上でディスク２がかぶせられている。

【００３０】この軸受けは、自体第２の二重偏心軸１３
の一部である偏心体１２上に係合している。両ボス８，
１１はディスク２の周縁部で、螺旋体によって覆われな
い範囲に配置されている。

【００３１】中央の回転子１とは異なって側方の両回転
子４，５においてはそれぞれのディスク６，７の一方の
側面でのみ、互いに１８０度ずらされた螺旋状にのびる
それぞれ２つの押退け体が設けられている。

【００３２】押退け体はディスク６，７に垂直に保持さ
れた条片１４ａ，１４ｂから成っている。螺旋体自体は
図１の図示の実施例では同様に互いに接続された多数の
円弧（ハッチングして図示）から形成されている。

【００３３】当然螺旋体は条片３ａ，３ｂと協働させる
ために条片３ａ，３ｂと同じ幾何学形状を有している。
従ってこのばあい当然中央の回転子１のばあいのよう
に、両螺旋体のずれ及びディスク２上での配置を、螺旋
体の中心の結合軸線が所属の駆動もしくは案内偏心体の
中心の結合軸線にそれぞれのディスク６，７の重心点で
交差するように行うという条件を満たさねばならない。

【００３４】１８０度ずらされた螺旋体１４ａ，１４ｂ
の実施例で選ばれた間隔によって螺旋体は所定の距離に
亘って螺旋体周面で、つまりディスク６，７の重心点が
位置する幾何学的な個所で接触する。

【００３５】しかしながら螺旋体３ａ，３ｂとは異なっ
て螺旋体１４ａ，１４ｂは７２０度の角度巻かれてい
る。

【００３６】従って完全に静的にみて図１から明らかな
ように、ハッチングを付された螺旋体１４は黒色の螺旋
体３のために搬送室を成す。この理由から螺旋体１４は
螺旋体システムの入口部で半径方向で最も外側の部分を
成しかつ有利には螺旋体システムの出口部においても半
径方向で最も内側の部分を成している。

【００３７】このようにしてのみ螺旋体１４は軌道運動
に際して内側の螺旋体３を完全に取り囲む。このことは
異なる巻き角によって明かである。

【００３８】従って両螺旋体１４ａ，１４ｂの互いに隣
接する内側部分並びにこれら螺旋体の互いに隣接する外
側部分はＳ字形状を有する。この配置形式によって螺旋
体内に進入する際の空気柱の振動が阻止される。

【００３９】当然回転子４，５を駆動及び案内するため
にすでに述べた同じ二重偏心機構が設けられている。従
って符号１５でボスが示されていて、このボスにはころ
がり軸受け（図示せず）を介してディスク６，７が第１
の二重偏心軸１０の偏心体１６上に係合する。

【００４０】更に符号１７でボスが示されていて、この
ボスを介して第２の二重偏心軸１３の偏心体１８上にデ
ィスクが支承される。このばあいにも両ボス１５，１７
はディスク６，７の周縁部で、螺旋体によって覆われな
い範囲に配置される。両偏心体１６，１８は両偏心体
９，１２に対して１８０度ずらされている。

【００４１】このように選ばれた駆動構成では負荷は両
二重偏心体軸に均一に分配される。螺旋体外部での支承
形式によって得られる著しい利点は、一方では支承部設
計がスペース制限によって何等不都合な影響を及ばされ
ず、他方では冷却側（吸い込まれる周囲空気）での配置
に基づいて不変に潤滑される支承部を使用できるという
ことにある。これによって一般に高価な支承部のシール
を省くことができる。

【００４２】オイル潤滑される滑り支承部が使用される
ばあいですら、作業媒体のオイルなしの搬送が妨げられ
ることはなく、このような滑り支承部のばあいオイルは
側方で流出しかつ後述する螺旋体の入口部２５ａ，２５
ｂの範囲に達する。

【００４３】定置の搬送室及びこの搬送室内で軌道運動
する、円運動する押退け体が入口部に存在するオイル霧
を螺旋体内に吸い込む押退け体を有する公知の機械とは
異なって、本発明の構成では場合によって生ずるオイル
は円運動する押退け体によって吹き飛ばされる。

【００４４】両二重偏心軸１０，１３は図示されてない
従来の形式で側方の両ケーシング半部１９ａ，１９ｂ内
に支承されている。図示されてない固定部材を介して側
方の両ケーシング半部は周縁部でケーシング外套によっ
て互いに結合されている。

【００４５】このケーシング外套は両側（内側及び外
側）で大気圧によってのみ負荷されているため著しい負
荷を受けることはないので、ケーシング外套はカバーと
してのみ設計することができる。

【００４６】従って回転子１，４，５を駆動及び案内す
るのに間隔をおいて配置された２つの偏心機構９，１
０，１６，もしくは１２，１３，１８が役立つ。このた
めに両偏心軸１０，１３は側方のケーシング半部の一方
を貫通する。つまり両偏心軸は突出する端部でそれぞれ
１つの歯付きベルト車２１，２２を備えている。

【００４７】両歯付きベルト車は同じ垂直平面内に配置
されている。更に両偏心軸の一方だけを図示されてない
駆動装置に結合する必要がある。

【００４８】死点位置への軌道運動に際して回転子を申
し分なく案内するために両偏心機構は角度的に正確に同
期化されている。このばあいこのことは歯付きベルト２
３を介した本来の駆動装置との機能融合で行われる。更
に歯付きベルト駆動装置はベルト緊張装置としても構成
できる。

【００４９】申し分なく理解するために搬送室の上述の
定義を基礎として、図１では符号２４ａ，２４ｂでそれ
ぞれ１８０度互いにずらされた２つの搬送室が示されて
いる。 搬送室は螺旋体１４ａ，１４ｂの外周部に形成
されたそれぞれ１つの入口部２５ａ，２５ｂから螺旋体
の内部に設けられた出口部２６ａ，２６ｂまでのびてい
る。

【００５０】この搬送室内には押退け体３ａ，３ｂが係
合していて、この押退け体の曲率は、条片がそれぞれの
搬送室の内側及び外側の制限壁に多数の個所、例えばそ
れぞれ２個所でほぼ接触するように設計されている。

【００５１】運転に際して二重偏心駆動装置は、回転子
のすべての点ひいては条片のすべての点が円形の移動運
動を実施するようにするのに役立つ。

【００５２】中央の回転子の条片及び側方の回転子の条
片が繰り返し交互に接近することによって互いに係合し
合う条片の間に作業媒体を閉じ込める三日月状の作業室
が生じ、この作業室は回転子のディスクの駆動中条片に
よって形成された搬送室を介して流出部の方向に移動す
る。

【００５３】このばあい作業室の容積が減少しかつこれ
に相応して作業媒体の圧力が高められる。

【００５４】図１からは明確には明かでないが、図示の
螺旋体位置で左側の搬送室２４ａの流入部２５ａに向け
て開放される外側部分のＡａ（垂直なハッチング）は右
側の搬送室２４ｂの流入部２５ｂに向けて開放される内
側部分Ａｂよりも大きな面積を有している。

【００５５】更に左側の搬送室２４ａの流出部２６ａに
向けて開放される外側部分のＣａ（同様に垂直なハッチ
ング）は右側の搬送室２４ｂの流出部２６ｂに向けて開
放される内側部分Ｃｂよりも大きな面積を有している。

【００５６】これに対して左側の搬送室２４ａの密閉さ
れた三日月状の内側部分Ｂａ（水平なハッチング）は明
らかに右側の搬送室２４ｂの密閉された三日月状の外側
部分Ｂｂよりも小さな面積を有している。

【００５７】しかしながら面積Ａａ＋Ｂａ＋Ｃａの合計
は面積Ａｂ＋Ｂｂ＋Ｃｂの合計と同じである。従って螺
旋体位置とは無関係に左側およびお右側の搬送室内では
あらゆる時点で同じ容積が搬送されるので、これによっ
てすでに述べたように運転中振動が遮断されるようにな
る。

【００５８】内側の両螺旋体端部には中央のディスク２
内でそれぞれ１つの切り欠き２７が設けられていて、こ
れによって媒体は、片側にのみ配置された中央の流出部
２８内で抜き取るために、一方のディスク側から他方の
ディスク側に達することができる、即ち、図示に実施例
では右側のチャンネルから左側のチャンネルに達するこ
とができる。

【００５９】このために左側の回転子のディスク６は当
然同様に中央の切り欠き２９を備える必要がある。しか
しながらこの切り欠き２９によって、螺旋体流出部が螺
旋流入部に短絡されることを回避するために、隣接する
側方のケーシング部分１９ａに対してディスク６をシー
ルする必要がある。

【００６０】このシール問題はこの種の機械では極めて
重要である。正規の作用形式のために条片１４ａ，１４
ｂに対する条片３ａ，３ｂの半径方向のシール、即ち、
周方向での搬送室２４ａ，２４ｂの密閉が重要であるば
かりでなく、搬送室の軸方向でのシールも重要である。

【００６１】このために一方の回転子の条片の端面はそ
れぞれ対置する協働する回転子のディスクに接触する必
要がある。シールは、所要の個所でディスク側面に適当
な手段で取り付けられる例えばＰＴＦＥから成る固有の
滑り層３０により行われる（図２及び図３）。

【００６２】運転に際して螺旋体内部に向けて増大する
圧力は協働する回転子を押し離そうとするので、対抗措
置が講じられねばならない。

【００６３】従ってまず定置の滑りシール３１を介して
ケーシング半部１９ｂに対する側方の回転子５のシール
が行われる。リングとして構成されたこのシールはケー
シング半部１９ｂの適当な溝内に挿入されかつこれによ
って並進運動にさらされなくなる。

【００６４】リング内の室３２は出口部で作業媒体の圧
力によって負荷され、この作業媒体はディスク７内の孔
３３を介してディスクの背面に達する。リングの外側で
はディスク７の背面に、入口部内で支配するような圧
力、例えば大気圧が作用する。

【００６５】従ってシール３１のリング直径ひいては作
用するディスク面の寸法決めによるだけで簡単な手段
で、一方では対応するディスクに対する条片の圧着力お
よび他方では定置の壁に対するディスクの圧着力を規定
することができる。

【００６６】従って摩擦ひいては摩耗を最良に考慮でき
る。この構成では、条片の端面側の摩滅が自動的に補償
されるのは明かである。

【００６７】当然同じことは、流出部２８が設けられる
左側の機械部分にも当て嵌る。更に、機械始動時のよう
な無圧状態でも搬送室の軸方向のシール性を保証する措
置が講じられねばならない。それというのもこの状態で
は空気力式のシールは不可能であるからである。

【００６８】この措置としては例えばばねで支持された
滑りリング３４を設けることができ、この滑りリングは
付加的に、入口側に対して出口側をシールするように構
成されている。

【００６９】このばあいばねは、側方の回転子４を中央
の回転子１に対してかつこの回転子１を側方の回転子５
に対してかつこの回転子５をケーシング半部１９ｂに対
して作用結合状態で保持する所要の圧着力を生ぜしめ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】搬送室平面内での容積形圧縮機の横断面図。

【図２】図１のＡ−Ａ線に沿った容積形圧縮機の縦断面
図。

【図３】図１のＢ−Ｂ線に沿った容積形圧縮機の縦断面
図。

【符号の説明】

１，４，５ 回転子、 ２，６，７ ディスク、 ３
ａ，３ｂ，１４ａ，１４ｂ押退け体、 １０，１３ 偏
心軸、 １９ａ，１９ｂ，２０ ケーシング、２４ａ，
２４ｂ 搬送室

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 圧縮可能な媒体用の容積形圧縮機であっ
   て、定置のケーシング（１９ａ，２０，１９ｂ）内に互
   いに係合し合う螺旋状の多数の押退け体（３ａ，３ｂ，
   １４ａ，１４ｂ）が円運動するように配置されていて、
   押退け体が偏心的に駆動可能なそれぞれ１つのディスク
   （６，２，７）上に、運転中押退け体のそれぞれの点が
   協働する押退け体によって制限された円運動を実施する
   ように、保持されていて、螺旋状の両押退け体の曲率
   が、押退け体がそれぞれ他方の押退け体の対置する周壁
   に運転時に連続的に進むそれぞれ少なくとも１つのシー
   ル線でほぼ接触するように、設計されていて、押退け体
   の自由端面が対置するディスクに対してシールされてい
   る形式ののもにおいて、それぞれのディスク（６，２，
   ７）が両側面の少なくとも一方の側面に１８０度互いに
   ずらされて対称的に配置された２つの押退け体（３ａ，
   ３ｂ，１４ａ，１４ｂ）を支持していて、このばあい両
   ディスクの協働する螺旋状の押退け体が異なる巻き角を
   有していて、つまり搬送室（２４ａ，２４ｂ）として作
   用する押退け体（１４ａ，１４ｂ）がシステム内ひいて
   は大きな巻き角内に半径方向で最も外側の螺旋体部分並
   びに半径方向で最も内側の螺旋体部分を有するように、
   異なる巻き角を有していることを特徴とする、容積形圧
   縮機。
2. 【請求項２】 ディスク（６，２，７）を駆動および案
   内するために強制的に互いに結合される２つの偏心機構
   が設けられていて、この偏心機構の互いに間隔をおいて
   配置された軸（１０，１３）がケーシング（１９ａ，１
   ９ｂ）内に支承されていることを特徴とする、請求項１
   記載の容積形圧縮機。
3. 【請求項３】 前記軸が二重偏心軸であって、この二重
   偏心軸上に駆動されるディスク（６，２，７）が押退け
   体（３ａ，３ｂ，１４ａ，１４ｂ）によって覆われない
   外側の縁部範囲で支承されていることを特徴とする、請
   求項２記載の容積形圧縮機。