JPS5828434B2 - ベ−ンガタアツシユクキ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、ケーシング孔内で回転可能に配置されている
被駆動のロータを有し、このロータの端壁はケーシング
孔の端壁とほとんど接触しており、かつロータに形成さ
れている半径方向のスリット内でベーンが案内されてお
り、これらのベーンはケーシング孔の内周面とロータの
外周面との間に形成されている作業室を分割し、前記ケ
ーシング孔の端壁には吐出圧力で油が供給されてシール
を行うようになっている形式のベーン型圧縮機に関する
ものである。

米国特許第２６５４５３２号明細書には吐出圧力の油が
シール媒体として使用されるベーン型圧縮機が記載され
ている。

この場合、吐出側に配置されている貯蔵タンクから来る
油は圧縮機の吐出圧力で開く弁を介してロータ軸の端部
の前方に位置する室内に達し、そこから油はロータ軸の
軸受はギャップを通ってロータの端面に達し、そこでシ
ール作用を行う。

この場合特別な油通路が設けられていないので、油は程
度の差こそあれ非制御状態でシール箇所に達する。

この公知の圧縮機の欠点は、圧縮機のシールのために最
適の量の油が使用されないことである。

それは、油がシールのために必ずしも必要でない箇所に
も達するからである。

シールの必要な箇所に十分な量の油を供給するためには
比較的多量の油を前述のようにしてロータ軸に沿って流
さなければならない。

もちろんこの場合にはこの多量の油が圧縮機の作業室内
に流入することを避けることができない。

このため作業室の有効容積が減少せしめられて、圧縮機
の効率が低下する。

更に米国特許第１７７６９２１号明細書にも、吐出圧力
下の油がシール媒体及び潤滑剤として使用されるように
なっているベーン型圧縮機が記載されている。

この圧縮機においては、油は吐出側に配置されている貯
蔵タンクからロータ軸の中心孔ヲ通ってロータスリット
のベーンの内側の室内に達する。

この場合油は一面ではベーンを作業室の周面に圧着し、
かつ他面ではスリット内で案内されるベーンをシールし
かつ潤滑する。

この圧縮機も最初に述べた公知の圧縮機と同じような欠
点を有している。

そこで本発明の目的は、最初に述べた形式のベーン型圧
縮機を改良して、端面すき間内で最大の圧力差が生じる
箇所に油圧場を形成して、効果的なシール作用を生せし
め得るようにすることである。

この目的を達成するために本発明の構成では、油がケー
シング孔の各端壁にそれぞれ開口している少なくとも１
つの切り欠き部を介し”てロータの端壁とケーシング孔
の端壁との間の端面すき間内に押し込まれ、前記の切り
欠き部はロータの回転方向に細長い形状を有していて、
その半径方向の寸法はロータの回転方向での寸法より小
さく、切り欠き部のほぼ〃は、ロータの外周面とケーシ
ング孔内周面とが互いに緊密に接触し合う箇所とロータ
軸線とを通る平面の高圧作業室側、かつ切り欠き部の残
りのほぼ％は前記平面の低圧作業室側に位置しているよ
うにした。

ロータの回転方向での切り欠き部の実際の寸法（円弧角
）並びにロータの半径方向での切り欠き部の実際の寸法
はその都度の圧縮機の能力・作業条件等に応して必要か
つ十分な最適な量の油が切り欠き部から噴出せしめられ
るように経験的に決定することができる。

一般に、圧縮比が大きい場合には所要噴出量が大きく、
逆に圧縮比が小さいと所要噴出量がわずかになる。

所要噴出量ひいては切り欠き部の寸法が経験的に決定さ
れると、本発明のように、前記平面の高圧作業室側に切
り欠き部のほぼ〃を位置せしめかつ前記平面の低圧作業
室側に切り欠き部の残りのほぼ％を位置せしめることに
より申し分のない形状及び大きさの油圧場ひいては申し
分のないシール作用が得られる。

形成される油圧場の形状については図面を参照しながら
更に詳細に後述する。

本発明の１実施例では、切り欠き部の半径方向で外側の
境界線とロータ外周面との半径方向の間隔はほぼ２〜５
間で゛あり、切り欠き部の半径方向の寸法はほぼ２〜４
關であり、切り欠き部の円弧角はほぼ１０〜２２°であ
る。

次に図面に示した実施例について本発明の構成を具体的
に説明する。

図示のベーン型圧縮機はケーシングを有し、このケーシ
ングは３つの部分、すなわち左側の端面カバー１と、右
側の端面カバー２と、中央部分３とから構成されている
。

ケーシングの中央部分３内にはケーシング孔４が形成さ
れており、このケーシング孔４の軸方向端部の端壁は端
面カバー１゜２によって形成されている。

ケーシング孔４の横断面はだ円形である。

ケーシング孔４内には回転するロータ５が配置されてお
り、このロータの直径は前記だ円形の短径から必要な極
めてわずかな回転遊び（円周すき間）を減じた値に等し
い。

このようにしてロータ５の外周面とケーシング孔４の内
周面との間にほぼ三日月形の２つの作業室が形成される
。

ロータ５の中心孔内には軸６の端部が押し込まれていて
、２つの滑り軸受け７と８とによって軸受けされている
。

これらの軸受け７，８は端面カバー１の中空の軸受は管
９内に配置されている。

更にロータ５は、軸受は管９を収容しているロータ５の
中央孔１０の底に配置されているスラストニードル軸受
け１１を介して軸受は管９の自由端部の端面に軸方向に
支えられている。

ロータ５にはほぼ半径方向に多数のスリット１２が形成
されており、これらのスリット１２内でそれぞれ１つの
ベー７１３が緊密に滑動可能に案内されている。

ベーン１３はその外縁をケーシング孔４の内周面に圧着
されていて、作業室を分割している。

両方の三日月形の作業室はそれぞれ１つの吸い込み範囲
若しくは低圧範囲と１つの高圧範囲とを有している。

吸い込み範囲はそれぞれ人口１４を経て圧縮機の供給口
１５に接続されている。

供給口１５と入口１４との接続は環状通路１６を介して
行われており、この環状通路１６はベーン型圧縮機の左
側の端面カバー１を覆う外側カバー１７内に形成されて
いる。

この外側カバー１７の中央孔を軸６の自由端部が外方に
貫通している。

シール部材１８によって軸６は外方に向ってシールされ
ている。

各作業室の高圧範囲は出口１９を有しており、この出口
１９は板弁２０を経て吐出通路２１に接続されている。

吐出通路２１は油分離器２２を経て外側ケーシング２３
の内部に接続されている。

この外側ケーシング２３はほぼ円筒形であって、ベーン
型圧縮機全体を取り囲んでいて、外側カバー１７と緊密
にねじ結合されている。

外側ケーシング２３の底の近くに配置されている案内壁
２４の背後には圧縮機の排出口２５が設けられている。

左側の端面カバー１及び右側の端面カバー２内にはそれ
ぞれ油孔２６が形成されており、これら両方の油孔２６
の一端部は外側ケーシング２３の下方部分においてたま
り油２７内に開口している。

油孔２６の両方の端部はケーシング孔４の端壁に形成さ
れている切り欠き部２８内に開口している。

要するにこれらの切り欠き部２８は端面カバー１゜２に
形成されている。

切り欠き部２８はロータの回転方向に細長い形状、図示
の実施例ではほぼじん臓形状、を有していて、その半径
方向の寸法はロータ５の回転方向での寸法よりも小さく
なっている。

切り欠き部２８のほぼ〃は、ベーン１３がスリット１２
内に最も深く押し込まれるロータ５の外周面の箇所とロ
ータ軸線とを通る平面２９の高圧作業室側に、かつ切り
欠き部２８の残りのほぼ〃は前記平面２９の低圧作業室
側に位置している。

換言すれば、切り欠き部２８の面の〃は平面２９の出口
１９に面した側に位置し、切り欠き部２８の面の名は平
面２９の入口１４に面した側に位置している。

半径方向で見て切り欠き部２８の外側の境界線２８′と
ロータ外周面に相当する円５′との間の間隔はほぼ２〜
５關、殊にほぼ４關である。

左側の端面カバー１内にはやはり外側ケーシング２３の
内部のたまり油２７内に開口している油孔３０が形成さ
れていて、この油孔３０を通って油が軸受は管９内に達
する。

この場合軸受は管９内への油孔３０の開口部は滑り軸受
け７と８との間に位置している。

軸受は管９の孔は絞り孔３２を介してロータ５の内部の
すべてのスリット１２に共通の室３１に接続されていて
、これによりスリット１２内のベーン１３の内側に油が
供給されるようになっている。

ロータ５が回転する際にベーン１３は圧縮機のケーシン
グ孔４の内周面に沿って動く。

この場合互いに隣り合う２つのベーン１３の間に形成さ
れる室がその容積を増大することによって圧縮すべき媒
体を入口１４から吸い込む。

ロータ５が更に回転するとこの室の容積が減少すること
によって、圧縮された媒体が出口１９の板弁２０を通っ
て再び押し出される。

圧縮機が作業を開始すると直ちに、外側ケーシング２３
の内部には圧縮機の吐出圧力が生じる。

これによってたまり油２７の油が油孔２６及び３０内に
押し込まれる。

油は油孔２６から切り欠き部２８に達し、そこからロー
タ５の端壁とケーシング孔４の端壁との間の端面すき間
内に押し込まれる。

切り欠き部２８の範囲においてロータ５の平らな端壁と
ケーシング孔４の平らな端壁との間の端面すき間内には
、ロータ５が第２図に示した位置から時計回り方向に回
転すると最大の圧力差が生じる。

すなわちロータが第２図に示した位置に停止している場
合、平面２９に対してほぼ直角な両方のベーン１３のロ
ータ回転方向で前方にある作業室区分内に封じ込められ
ている媒体はまだほとんど無圧である。

また、入口１４に接続されている残りの両方の作業室区
分内にもやはりまだ入口圧力が支配しており、換言すれ
ば媒体は無圧である。

ところでロータが回転し始めると、前者の作業室区分内
に封じ込められている媒体が圧縮される。

本発明の１実施例では、媒体がほぼ１５気圧にまで圧縮
されると板弁２０が開く。

しかしこのとき、後者の作業室区分内には１〜２気圧の
入口圧力が依然として支配している。

それは、これらの作業室区分はそれぞれ人口１４に接続
されているからである。

したがって、端面すき間内では切り欠き部２８が形成さ
れている箇所において最大の圧力差が生じることは明ら
かである。

圧縮機の効率を技術的にかつまた経済的に是認し得る高
さに維持しようとすれば、高圧の作業室区分から低圧の
作業室区分への媒体の流れは当然これを阻止しなければ
ならない。

本発明によりこのためのシールが行われるのは、切り欠
き部２８を通って端面すき間内に押し込まれるシール油
が、少なくとも入口においてはガス状の被圧縮媒体より
も著しく大きな粘性を有しているからである。

要するにシール油はその内部摩擦によって媒体の圧力を
受は止めて、低圧側への高圧媒体の漏れを阻止するバリ
ヤを形成するのである。

切り欠き部２８から出るシール油によって形成される油
圧場の形状は第２図の左側の切り欠き部２８の回りに破
線で記した２本の等圧線によって示されている。

もちろんこの場合外側の等圧線の圧力は内側の等圧線の
圧力よりも低い。

切り欠き部２８のほぼ〃が平面２９の高圧作業室側に、
かつ残りのほぼ〃が平面２９の低圧作業室側に位置して
いるにもかかわらず、このような形状の油圧場が形成さ
れるのは次のような理由に基づくものである。

圧縮機が無圧でロータ５が停止している状態で切り欠き
部２８から油を噴出させる場合をまず想定してみると、
切り欠き部２８から端面すき間内ですべての方向に均一
に油が広がることになる。

ところで、依然としてロータが停止している状態で平面
２９の高圧作業室側に高圧が作用する場合を想定してみ
ると、高圧作業室側に向っての油の広がりは当然阻止さ
れる。

したがって切り欠き部２８を中心としてほぼ円形に広が
る油圧場は高圧作業室側で押し戻される。

この押し戻し作用のほかに、第２図の矢印方向（時計回
り方向）にロータが回転すると、油に対するロータの連
行作用が生じて、ロータの回転方向に油圧場が引き伸ば
され、全体として図示のようにほぼ卵形の形状になり、
最大の圧力差が生じる箇所に効果的なシール作用が生せ
しめられる。

なお、端面すき間内の圧力は半径方向で内方に向って急
激に減少するので、切り欠き部２８の位置を半径方向で
内方にずらすことは無意味である。

このような圧縮機においては、前述の端面すき間は通常
は外周すき間よりも大きい。

このため端面すき間のシールが特に重要なのである。

もちろんロータの回転中にシール油は外周すき間にも達
し、この小さな外周すき間も十分にシールされる。

この理由から外周すき間には特別なシール手段は不要で
ある。

油孔３０から軸受は管９の内部に達する油は一面では滑
り軸受け７及び８を潤滑するのに役立つ。

他面において室３１及びスリット１２内に形成される油
クッションはベーン１３をケーシング孔４の内周面と緊
密に接触させる。

ベーン１３のストロークを生ぜしめるケーシング孔４の
内周面の形状は次のように設計されている。

すなわちそのつと互いに向かい合っている２つのベーン
１３の外向き若しくは内向きのストロークがロータ５の
回転角度に無関係にこれらのベーンに対して９０゜ずら
されている２つのベーン１３の内向き若しくは外向きの
ストロークと常に等しいようにされている。

これによりすべてのスリット１２に共通な室３１内でま
とめられている４つのベーン１３の内側のスペースの容
積がロータ５の回転角度に無関係に常にコンスタントな
大きさに維持されることになる。

ロータの端面すき間並びにスリット１２とベーン１３と
の間のすき間を通って逃げる油量は絞り通路３２（これ
は場合により省略することもできる）と滑り軸受けγ内
の遊びとを経て補給される。

この場合室３１及びスリット１２の内側部分内の油はベ
ーン１３のための油クッションとして役立ち、ベーン１
３のばたつき現象が防止される。

もちろん本発明はケーシング孔内周面を図示の形状にす
ることに限定されるものではない。

ロータは円筒形のケーシング孔内で偏心的に配置してお
くことも可能である。

更にベーンとケーシング孔内周面との間のシールが申し
分なく行われるようにするために、図示のようなだ円形
のケーシング孔内周面に円形の区分を挿入しておくこと
も可能である。

この場合には切り欠き部２８の位置を決定する平面２９
は前記の円形区分の中心点とロータ軸線とを通るように
する。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明による１実施例を示すもので、第１図は第
２図のＩ−１線に沿った圧縮機の縦断面図、第２図は第
１図の■−■線に沿った横断面図である。 １及び２・・・・・・端面カバー ３・・・・・・中央
部分、４・・・・・・ケーシング孔、５・・・・・・ロ
ーフ、５′・・・・・・円、６・・・・・・軸、７及び
８・・・・・・滑り軸受け、９・・・・・・軸受ケ管、
１０・・・・・・中央孔、１１・・・・・・スラストニ
ードル軸受ケ、１２・・・・・・スリット、１３・・・
・・・ベーン、１４・・・・・・入口、１５・・・・・
・供給口、１６・・・・・・環状通路、１７・・・・・
・外側カバー １８・・・・・・シール部材、１９・・
・・・・出口、２０・・・・・・板弁、２１・・・・・
・吐出通路、２２・・・・・・油分離器、２３・・・・
・・外側ケーシング、２４・・・・・・案内壁、２５・
・・・・・排出口、２６・・・・・・油孔、２７・・・
・・・たまり油、２８・・・・・・切り欠き部、２８′
・・・・・・境界線、２９・・・・・・平面、３０・・
・・・・油孔、３１・・・・・・室、３２・・・・・・
絞り孔。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ ケーシング孔内で回転可能に配置されている被、駆
   動のロータを有し、このロータの端壁はケーシング孔の
   端壁とほとんど接触しており、かつロータに形成されて
   いる半径方向のスリット内でベーンが案内されており、
   これらのベーンはケーシング孔の内周面とロータの外周
   面との間に形成されている作業室を分割し、前記ケーシ
   ング孔の端壁には吐出圧力で油が供給されてシールを行
   うようになっている形式のベーン型圧縮機において、油
   がケーシング孔の各端壁にそれぞれ開口している少なく
   とも１つの切り欠き部を介してロータ５の端壁とケーシ
   ング孔の端壁との間の端面すき間内に押し込まれ、前記
   の切り欠き部はロータの回転方向に細長い形状を有して
   いて、その半径方向の寸法はロータ５の回転方向での寸
   法より小さく、切り欠き部２８のほぼ％は、ロータの外
   周面とケーシング孔内周面とが互いに緊密に接触し合う
   箇所とロータ軸線とを通る平面の高圧作業室側に、かつ
   切り欠き部の残りのほぼＡは前記平面の低圧作業室側に
   位置しているようにしたことを特徴とするベーン型圧縮
   機。