JPS5912190A - 回転流体機械 - 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】 本発明は冷媒用圧縮機、油圧ポンプ等のスライディング
ベーン型の回転式流体機械の改良に関するものである。

従来の車両空調、冷凍用スライディングベーン型回転式
圧縮機は、第１図、第２図に示すように、一端が開（コ
シた）・ウジングｉｌ）と、・・ウジング（１）内の圧
縮機組立（２）と、ノ・ウジングｍの開口面を封止する
フロントケーシング（３）とにより構成され、さらに上
記圧縮機組立（２）は、その内周面が略楕円状をなし、
外周面部が略円筒状のロータケース（４）と、その日１
１後両端部に取付られるフロントガイド９ブロツク（６
）およびリアガイドブロック（５）と、円筒状のロータ
（８）により独立した二つの三り月状のシリンダ室（５
０−１）、　（５０−２）とを具えている。また上記ロ
ータ（８）のシリンダ室（５０−１）　、　（５０−２
）には進退可能にベーン（７−１）、（７−２）、（７
−３）、（７−４）が介装され、また上記ロータ（８）
は回転自在にフロントガイドブロック（６）およびリア
ガイドブロック（５）に支持されている。また上記三り
月状のシリンダ室（５０−１）−（５０−２）　は、前
記ズーン（７−１，）、　（７−２）、（７−３）。

（７−４）によりさらに小室（５１−１）、（５１−２
）、（５１−３）。

（５１−４）　　に分けられ、小室（５１−１）、（５
１−２）、（５１−３）。

（５１−４）　（ｒ）谷４’には、ロータ（８）の回転
により漸次増加・減少し、冷媒ガスを吸入、圧縮する。

図示外の蒸発器等より吸入ツイツチインク５力に送りこ
まれた冷媒ガスは、フロントケーシング（３）内の吸入
室イ３）ヲ通り、フロントガイド９ノロツク（６）およ
びロータケース（４）に設けられた二つの吸入通路（５
４−１）。

（５４−２）　　に分けられ、吸入通路（５４−１）　
、　（５４−２）から二つのシリンダ室（５０−１）、
（５０−２）に各々設けられた吸入ポート（５５−１）
、（５５−２）を介して二つのシリンダ室（５０−１）
　、　（５０−２）へ供給される。シリンダ室（５０−
１）　、　（５０−２）をベーン（７−１）、　（７−
２，）、　（７−３）。

（７−４）により分割して形成される小室（５１−１）
。

（５１−２）、（５１−３）、（５１−４）　　は、ロ
ータ（８）の回転によりその容積が増大する時、吸入ポ
ート（５５−１）。

（５５−２）　　より冷媒ガスを吸入し、またその容積
が減少することにより冷媒ガスを圧縮し、吐出ポート（
１０−１）、（１０−２）より吐出弁（１１−１，）、
（１１，−２）を押し上げてシリンダ室（５０−１）　
、　（５０−２）より吐き出す。

シリンダ室（５０−１）　、　（５０−２）より吐きだ
された高圧の冷媒ガスは、リアガイドブロック（５）に
設けられた油分離器０３）を通り、ここで冷媒ガスと油
とに分離され、高圧の冷媒ガスは吐出フィッティング０
ｚより圧縮機外部の凝縮器等（図示省略）へ送り出され
る。またハウジング（１）の下部に溜った油１６０）は
、リアガイドブロック（５）の油孔１ｌｉｌｌを通り減
圧されてベーン背圧室（ｂ２）へ導かれて、ベーン（７
−１）、　（７−２）。

（７−３）、　（７−４）の背面に油圧をかけるように
なっている。

前記回転式圧縮機においては、ロータ（８）を回転する
と、（−ン（７−１）　、　（７−２）　、　（７−３
）　、　（７−４）が遠心力とベーン背圧室幅ｚの油圧
とにより、ロータケース（４）の内面に押しつけられ、
ロータケース内面とベーンの先端間とで摩擦動力を消費
し、これは次に述べるようにロータ（８）の回転角によ
り変化する。

ベーン背圧室ｔ６２１内ヘノ各ｄ−ｙ　（７−１）、（
７−２）。

（７−３）　、　（７−４）の飛び出し量は、ロータケ
ース（４）の内周面形状（以後、シリンダの内周面形状
という）およヒヘーン先端形状、ベーンオフセット量等
により決まる。また各ベーン（７−１）、　（７−２）
、　（７−３）。

（７−４）の飛び出し−１は、ロータ（８）の回転とと
もに変化する。さらにベーン背圧室１内の圧力変化は、
その容積変化に対応１７、各ベーン（７−１）、（７−
２）。

（７−３）　、　（７−４）のベーン背圧室Ｑ内への飛
び出し量の和の変化に対応する。即ち、例えばあるベー
ンがベーン背圧室内へ飛び出そうとすると、ベーン背圧
室の容積は減少１７て圧力が高くなり、ベーンを逆にロ
ータケース内周面へ押１〜つけるように作用し、従って
大きな摩擦動力を発生することとなる。ベーン背圧室１
内への各ベーン（７−１）　、　（７−２）　。

（７−３）、　（７−４）の飛び出し業の変化は、第６
図に例示するように各々、ベーン（７−１）、　（７−
３）およびベーン（７−２）　、　（７−４）のイーン
背圧室呻内への飛び出し量が、曲ｙＡ、Ｂで示され、曲
線Ａ、Ｂの和の２倍、即ち、各ベーンの飛び出し鎗の総
和が曲線Ｃで示されるようになる。この曲線Ｃの変化（
ロータ回転角に対する）が、ベーン背圧室１内の圧力変
化に対応し、イの部分ではベーン背圧室１６２１内の圧
力が高くなり、大きな摩擦動力を発生し、逆に口の部分
ではベーン背圧室の圧力が低下し、ベーンの遠心力より
もこの圧力変化による力が太きいと、ベーンがロータケ
ース内面より離れることがある（離れると適切な吸入・
圧縮が行えない）。

このようなば−ンの動きは、シリンダ形状あるいはベー
ンの形状等により大きく左右される。ここで、前配置の
谷ば一ンのベーン背圧室内への飛び出し量の和の変化の
大小を比べるために、ベーン飛び出し量和の変化率Δｈ
を次のように定義する。

ｍｅａｎ ただし、 Δｈ　：ベーン飛び出し世相の変化率 び出し量の和　　　　　・・・・・・・・・（２）ｎ：
は−ン枚数 θ：ロータ回転角 このベーン飛び出し世相の変化率Δｈにおいて、には、
ベーン背圧室内は非圧縮性の油があるため、ロータケー
ス内周に各ベーンが強く押しつけられるため大きな摩擦
動力を発生し、ひいては圧縮機の所較動力の増大を招く
。また５−ンに異常に大きな力が加わるためにベーンの
摩耗が発生する。

い付近では、ロータケース内面からベーンが離れ、適切
な吸入、圧縮か行いえない場合が生じることがある。

転角で決まるため、ロータケースの特定の部分だけが摩
耗して、滑らかな形状であったシリンダがやがては波打
ち状になり、ベーンがチャタリングを生じるようになる
。チャタリングを生じると、適切な吸入圧縮が行えなく
なる。

（ＩＶ）　　ロータケースとベーンの摩擦動力がロータ
の回転中に大きく変化するため、圧縮機のトルク変動が
太ぎくなる。

などの大きな欠点が生じる。

また従来のロータケースの内周面形状、即ち、シリンダ
の内周面形状は、例えば第４図に示すように半径ｒ１と
ｒ２の計４個の円弧を接続して形成された形状になって
いるが、この場合の各ベーンの飛び出し世相の変化率Δ
ｈは、５〜６ｑｂ程度まで小さくすることが可能なよう
にみられるが、実際にはそれよりも遥かに大きく、時に
は１５〜１６係にも達しているのが現状であって、前記
（１）〜（ＩＶ）のような欠点を有するのは従来の回転
式圧縮機に共通のものである。

さらに前記の回転式圧縮機においてはロータ（８）を回
転すると、ベーン（７−１）、（７−２）、（７−３）
、（７−４）が遠心力と（−ン背圧室ｔｂ２１の油圧と
により、ロータケース（４）の内面に押しつけられて、
ベーンがロータケースの内面に沿う運動をする。ここで
、例えば第４図に示す計４個の円弧を接続して形成され
る従来のシリンダ形状では、各ベーンに働く加速度が第
５図に示すように、あるロータ回転角の位置では十から
−にあるいは−から十に急変して、加速度に言わゆるス
キップ現象を生じる（第５図は、ベーン１枚について示
した）。ベーンの運動上、上記のようなスキップを生じ
ると、ベーンに働く力の方向及び大きさが同様に急変し
て、スキップするために、次のような欠点を生じること
がある。

（１）　　ベーンがロータケースの内面に沿って運動す
るベーンの追従性が悪く、ベーンがロータケースより離
れて良好な吸入・圧縮を行えなくなったり、あるいはベ
ーンがロータケース内面に急激な力で押しつけられるた
め、このときのベーンとロータケースとの摩擦力が異常
に大きくなり、ひいては大きな消費動力を必要とする。

（ＩＩ）　　マた加速度のスキップする位置が、ロータ
の回転角で決まるため、ロータケース内面の特定の位置
で摩耗が進行し、ひいては滑らかな形状であったシリン
ダがやがては波打ち状になり、ベーンにチャタリングを
生じて、良好な吸入・圧縮が行なえなくなる。

第６図に、容積曲線、圧縮曲線の例を示した。

同第６図は、従来のもの（第１図、第２図のもの）に対
応するもので、曲線ａ）　ｂｌ　Ｃ＋　ｄは小室（５１
−１）　　等の容積を示し、曲線Ａ、Ｂ、０．Ｄは容積
曲線ａｇ　ｂｇ　Ｃ＋　ｄに対応した圧力変化を示して
いる。ここで、圧縮機の性能を支配する１つの因子とし
て、隣り合う小室（第１図の（５１−１）。

（５１−２）　　等）間のガス洩れがあげられる。これ
は隣り合う小室間の圧力差及び小室を形成する部材間の
微小なすきまの大きさに起因するものであり、第６図の
圧縮向＃ＪＡ、　Ｂ、　Ｃから矢印’ｕ　ｕ　Ｏ）のよ
うに隣室へ洩れが生じる。なお小室（（５−１）等）と
ベン背圧室（６２）との間でも、洩れが生じ、これも圧
縮機性能に影響するがここではその説明を省略する。こ
の洩れを少くして圧縮機の性能を向上させるためには、
良好な圧縮曲線ひいては容積曲線を得る必要がある。特
にベーン枚数が例えば３、４．５．・・・枚と変わると
き、圧縮曲線、即ち、容積曲線のピッチがベーン枚数に
より変化するため、ベーン枚数に適応した容積曲線を得
ることが１要である。また運転条件あるいは流体機械の
用途毎に適応した容積曲線を得ることも重要である。

一方、圧縮機のロータケース（シリンダ）の大キさは、
圧縮機の大きさを決定づけるものであるが、本件出願人
がすでに提案した特願昭５６−１００４３７号の回転流
体機械では、ロータ半径（ａ）（上記出願では第５図、
本発明では第７図参照）と上記出願と、シリンダ形状が
決まってしまうため、従来のものに比べてはるかに良好
な回転流体機械を得られる反面、次のような問題点があ
った。

（１）圧縮機の性能を支配する洩れの点からは圧縮曲線
ひいては容積曲線が重要であり、特にベーン枚数を変更
したときにはベーン枚数に対応した曲線にすることが望
ましい。また機械の運動条件あるいは用途毎に対応した
曲線にすることが望ましいが、特願昭５６−１００４３
７号の回転流体機械では、この修整ができない。

（ＩＩ）　　圧縮機の大きさが同じであれば、押しのけ
量は大きい方が望ましい（同じ押しのけ量とすれば、圧
縮の大きさは小さいが、特願昭５６−１００４３７号の
回転流体機械では、ロータ半径（ａｔ及び（ｋｌにより
押しのけ場°（ロータ単位長さ当りの押しのけｉｔ）か
決まる。例えば、押しのけ量を若干太きくしたい場合に
はロータケースの長さを若干大きくするか、あるいはロ
ータ半径（ａ）もしくは（ｋ）を変更する必要があり、
これは圧縮機自体の大きさが若干大きくなるという結果
を招く。また逆に若干小さな押しのけ量とする場合には
、上記とは逆に圧縮機自体の大きさが若干小さくなると
いう結果を招く。）即ち、圧縮機の製造において、その
シリーズ展開を行う場合に、おしのけ量が若干質るごと
に部品（ロータケース）の大きさが変って、圧縮機の犬
ぎさが異なるものになるという不都合があった。

本発明は前記の問題点に対処するもので、ロータの溝内
に進退可能に収納して、基端面側を共通の背圧室に臨ま
せるとともに先端をシリンダの内周面に摺接させてなる
複数のベーンを、ロータの回転により前記溝内に進退さ
せるスライディングベーン型の回転流体機械において、
ベーンの厚さを無視して前記シリンダの内周面形状がｘ
、　−ｙ座標において次め（３）式、即ち、 により示され、かつ、ベーンのシリンダへの飛び出しｍ
Ａ（θ）が次の（４）式あるいは（４Ｙ　式、即ち、ｘ
（（Ｇ、ｓｉｎ（ｍθ）＋１１１Ｃ４ｃｏｓ（ｍθ）＋
１１１Ｃ３ｃｏｓ（２ｍθ）＋ｉ　）Ｘｌｃｏｓ（ｍθ
）＋１）す・・・・・・・・・（４） ｘｃｌｃ　ｓｉｎ（ｍθ）＋１）％Ｃ４ｃｏｓ（ｍθ）
＋１）１１０３ｃｏｓ（２θ）＋１）ｘｌｃｏｓ（ｍθ
）＋ｃｏｓ（ｍＡ）２〕ただし、θ：ロータの回転角（
ベーン位置を表わすパラメータ） ａ：ロータ半径 ｄ：ベーンのオフセット量 α：　５ｉｎ−１ｄ／ａ ｋニジリンダ内周面の長半径とロータ半径の差 ０１、Ｇ２．Ｇ３．Ｇ４：定数 ｍニジリンダとロータとの接点数（シリンダ室数） λ：ＣＴランド部分の角度 により示され、前記（３）式と（４）式あるいは（４ど
式とにより決定されたシリンダ形状、もしくは前記シリ
ンダ形状において前記（４）式のｌ　ｃｏｓ　（ｍθ）
＋１）ｃ２あるいは前記（４ど式のｌｃｏｓ（ｍθ）＋
ｃｏｓ（ｍ２月０２に、（ｍθ）を基本とする高調波（
（２ｍθ）、　　（３ｍθ）ｊ・・・）のｓｉｎ関数、
ｃｏｓ関数にある定数をかけこれに１を加えた係数を少
くとも１ヶ以上乗じることにより形成される前記飛び出
し童！！（θ）の関数により決定されたシリンダ形状で
あって、ベーンの背圧室への飛び出し量の変化率が略０
となるように構成したことを特徴とするスライディング
ベーン型の回転流体機械に係り、その目的とする処は、
背圧室へ飛び出た各ベーンの飛び出し童オｌの変化率を
低減することが可能で、消費動力、ベーンおよびシリン
ダ内周部の摩耗等を減少させることができ、またベーン
がロータケース内面に沿って運動するとき、ベーンに働
く加速度を連続的に滑らかに変化させることが可能で、
ば−ン運動の追従性の向上ひいてはベーンのチャタリン
グの防止、ベーン及びロータケース（シリンダ）内周面
の摩耗を減少させることができ、さらに任意のベーン枚
数あるいは機械の運転条件、用途等に適応したシリンダ
形状を設定することができて、作動が円滑化される。ま
たロータケース（シリンダ）の断面の大きさを決定する
ロータ半径（ａ）及び（ｋ）を一定としたままで、機械
の押しのけ量を変化させうろことが可能で、機械の使用
条件、用途に即した押しのけ量を得られる改良された回
転流体機械を供する点にある。

なお本件出願人はさきに挙げた％願昭５６−１００４３
７号の回転流体機の改良発明として、これとは別に％願
昭５７−５６６６０号の回転流体機械もすでに提案して
いるが、本発明は同後者４０、ｓｉｎ（ｍθ）＋１１の
後にｔ０４ｃｏｓ　（ｍθ）＋Ｈを、それぞれ追加した
ものに相当している。

次に本発明の実施例を具体的に鮫明する。本発明は、ス
ライディングば−ン型回転流体機械（具体的には前記の
第１図、第２図に示すようなロータ（８）の溝（符号省
略）内に進退可能に収納して、基端面側を共通の背圧室
１６２１に臨ませるとともに先端をロータケース（４）
の内周面（八−第２図）に摺接させてなる複数のベーン
（７−１）　、　（７−２）　、・・・を、ロータ（８
）の回転により前記溝内に進退させるスライディングベ
ーン型回転式圧縮機）において、背面室（６２）内へ飛
び出た各ベーン（７−１）、　（７−２）　、・−・の
基端面部（Ｂ−第２図）の飛び出し世相の変化率Δｈ（
前記第（１）式参照）をできる限り小さくすることを意
図するものである。またベーンに発生する加速度を、ロ
ータの回転とともに急変させることなく滑らかに連続的
に変化するようにすることを意図するものである。また
流体機械のベーン枚数、流体機械の運転条件あるいは機
械の用途等に適応した性能を提供することを意図するも
のである。

さらにまた機械の押しのけ瞼を機械の大きさを変えるこ
となく変化させ得るようにすることを黛図するものであ
る。

本発明の実施例は、Ｆｊｌ記の変化率Δｈの発生、ば−
ンの加速度、ベーン枚数、機械の運転条件・用途等の面
からの性能、機械の押しのけ量の諸項目に最も関係のあ
るロータケース（４）、即ち、シリンダの内周面（Ａ）
の形状を次のように構成している。

即ち、第７図に示すようにシリンダの内周面（Ａ）の形
状なｘ　−ｙＪｌ標で表わすとき、シリンダの内周面（
Ａ）の形状（ｘ（θ）、ｙ（θ））を次式により形成し
ている。

なお、ここではイーン厚さをＯとした。

ただし、（第７図参照） ｌ（θ）：ベーンのシリンダへの飛び出し量×［ｌｃ　
　ｓｉｎ（ｍθ）＋ｌｌｌＣ４ｃｏｓ（ｍの＋１１（（
３３ｃｏｓ（２ｍθ）＋１１Ｘｌｃｏｓ（ｍθ）＋１１
２・・・・・・・・・（４） ｃｌ、Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４：定数 １ α＝ｓ１ｎ　　ｄ／ａ　　　　　　　　　　　・・・・
・・・・・（５）ａ：ロータ半径（シリンダに内接する
円の半径） ｄ：ベーンのオフセット ｍニジリンダとロータとの接点数（シリンダ室の数　第
７図の場合にはｍ＝２） θ：ベーンの位置を表わすノぐラメータ（ロータの回転
角に対応する） 次に前記回転流体機械の作用を証明する。第（４）式に
オイ”ｉｃ、定７ＢＧ１．　Ｇ２．　Ｇ３ｘ　０４ヲ０
ｌ−Ｃｒ３＝ｃ４＝ｏ、　Ｑｚ−＝１とすると、ｌ（θ
）は次式となり、これは特願昭５６−１００４３７号の
第（４）式を意味することとなる。

ここで、説明を簡単にするために、第（４）式における
各定数０１．Ｇ２．Ｃ３，Ｃ４について以下４つの場合
について示す。

＋）Ｃ２＝１．　　ｃ３＝ｏ、　　ｃ４＝ｏ　の場合第
（４）式より、Ｃ２＝１．　　ａ３＝ｏ、　　ｃ４＝ｏ
の場合には！（θ）は次となる。

・・・・・・・・・（７） ここに、ロータよりベーンがでていることが必要である
ため、ｌ（θ）≧０が必要条件であり、このためＩＣ１
１≦１である必要がある。さらに第（７）式を展開する
と、次のようになる。

ｃｏｓ（ｍθ）　＋　１　）　・−−−−・−・（７）
’上記第（３）式、第（７）式、第（５）式により形成
されたシリンダ形状によれば、任意のロータ回転角θに
於ける各は−ンのシリンダへの飛び出し量は、かかる流
体機械では、ベーンが等１ツチでｎ枚介装されるため、 ｌ（θ＋（ｉ−１）す）となる。

ただし、ｉ＝１．２．・・・ｎ ｎ：ベーン枚数 従って、各ベーンのシリンダへの飛び出し世相は、式（
ＩＹ　　より、 ２πｍ 十ｃｏｓ１ｍθ＋（ｉ−ｘ）−） ＋１〕 ｓ　ｉ　ｎ　（２−！！！り 、゛ｓ１η（２πｍ）＝０より ８□ｎ（Ｑ’） ＝０　ただし、−＝１．２．３・・・を除く、°５ｉｎ
（πｍ）＝０より ＝０　ただし−＝　１．２．ろ・・・を除く・、°５ｉ
ｎ（πｍ）＝０より 即ち、第（７ど式のように、ｃｏｓ　（ｍθ）、ｓｉｎ
（ｍθ）及びこれらの高調波（２ｍθ＋３ｍθ＋４ｍθ
、・・・）の和として表わされる関数では、ベーンの飛
び出し量の和は一定となる。

上記のように、各ベーンのシリンダへの飛び出し骨相は
常に一定どなるため、逆に各ベーンの背圧室線内への飛
び出し量の和も一定となる。

従って、本発明のシリンダ内周面形とすることにより、
ベーンの背圧室帖２）への飛び出し量変化率Δｈ（第（
１）式）は常にＯとなる。

上記第（３）式、第（７）′、第（５）式より形成され
るシリンダ形状の例を第８図に、容積曲線及び圧縮曲線
を第９図に示す。第８図、第９図における破線は、第（
３）式、第（６）式、第（５）式の特願昭５６−１００
４３７号によるものを示し、実線は本発明によるものを
示し、実線は本発明によるものを示している。なお同図
では第（７Ｙ　式の０１　は０１＝０．４の場合を示し
た。第８図の実線に示すように本発明のシリンダ形状は
、第８図破線の特願昭５６−１００４３７号と比べ吸入
側でシリンダがやせぎみに、逆に吐出側でふとりぎみに
なっており、（なお、Ｃ１の値をマイナスにするとこれ
は逆になる）、この違い方はＣ１の値により異なるもの
であることは明白である。

従って、上記のようなシリンダ形状では第９図に示すよ
うにその容積曲線及び圧縮曲線は、特願昭５６−１００
４６７号とは異なり、圧縮曲線の傾きが急になり（なお
Ｃ１が負であると、逆にゆるやかとなる）、これはＣ１
の値により異ることは、明白である。また第８図に示し
た本発明のシリンダ形状を用いた場合のベーンの加速度
を第５図に対応して、第１０図に示す。

これより、本発明によるベーン加速度は、スキップする
ことなく連続的に滑らかに変化するととが判る。なおこ
のような乗件は公知の如くぞの曲線（即ちシリンダの形
状）の曲率半径が連続的に変化する、即ち、その曲線の
縮閉線（エボルート）が連続であることであり、本発明
のシリンダ形状はこれを満たしているためである。

（例えば、佐貫亦男著［設計からの発想、比較設計学の
すすめｊ　ｐ、２５３〜　プルーペ、７２参照） ＋ｔ）Ｏ＝肌Ｃ３＝０．Ｃ４＝０の場合第（４）式より
、Ｑ１＝＝Ｑ、　Ｑ３＝＝Ｑ、　Ｑ４＝Ｑ　の場合に次
となる。

上式を展開すると次式となる。

ｒ！ ｃｏｓ　（ｍθ）＋−・・（９Ｙ ただし、ｒ＝１．２．３・・・ ここで、ｃｏｓ　（ｍθ）は（ｍθ）を基本とする（ｍ
θ）の高調波のｃｏｓ（ｃｏｓ（ｍθ）、　ｃｏｓ（２
ｍθ）、　ｃｏａ（！１Ｂ９）−・・・）の和として表
わされる。

従って、前述したようにば一ンの飛び出し量の和は、第
（７ど式のように常に一定となるものである。上記、第
（３）式、第（９）式、第（５）式によって形成される
シリンダ形状の例を第１１図に、容積曲線及び圧縮曲線
を第１２図に示す。第１１図、第１２図における破線は
、第（３）式、第（６）式、第（５）式の特願昭５６−
１００４３７号によるものを示し、実線は本発明による
ものである。なお同図ではＣ２＝２の場合を示した。

第１１図に破線で示す特願昭５６−１００４３７号ノモ
のに比べ、本発明のものでは吸入側及び吐出側でやせぎ
みになっている。第１１図のシリンダ形状及び第１２図
に示す容積曲線から判るように、本発明のシリンダ形状
とすると最大容積は小さくなり、この結果、機械の押し
つけ量が小さくなる。またここでは図示していないが、
ベーンに発生する加速度は第１０図に示した１）のクー
スと同様に、ロータの回転につれてスキップすることな
く連続的に滑らかに変化することは前記説明（エボルー
トが連続）より明らかである。

＋１＊）ｃ４＝ｏ、　Ｃ２＝１．　ｃ４＝ｏの場合第（
４）式より、Ｃ１＝Ｏ，Ｃ２＝１ａ　ｃ４＝ｏ　の場合
、ｌ（θ）は次となる。

・・・・・・・・・（１（ト） ここでｌ（θ）≧００ため　ＩＣ３１≦１（１０１式を
展開すると次のようになる。

＋（−＞Ｃ３＋１）ｃｏｓ（ｍθ）＋１１・・・・・・
・・−０１）’ 即ち、ｌ（θ）は（ｍθ）を基本とするｃｏｓ関数の高
調波（ｃｏｓ（ｍθ）、　ｃｏｓ（２ｍθ）、・・・）
の和として表わされるため、前述のように、ベーンの飛
び出し量の和が第（７）′　式のように常に一定となる
。

上記、第（３）式、第（１０）式、第（５）式により形
成されるシリンダ形状の例を第１３図に、容積曲線及び
圧縮曲線を第１４図に示した。第１６図、第１４図にお
ける破線は、第（３）式、第（６）式、第（５）式の特
願昭５（Ｓ−１００３４７号によるものを示し、実線は
本発明によるものである。なお同図ではＣ３＝−０，１
の場合を示した。第１６図に破線で示す特願昭５６−１
００４５７号のものに此べ、本発明のものでは吸入側、
吐出側でぶとりぎみになっており（なお０３の値をプラ
スにすると逆にやせる）、これはＧ３　の値によって変
化するものである。第１６図に示すシリンダ形状及び第
１４図に示す容積曲線から判るように、本発明のシリン
ダ形状とすると、最大容積が増え（（３３＜０）、この
結果、機械の押しのけ量が大きくなる。さらにここでは
図示していないが、ベーンに発生する加速度は、第１０
図に示したＩ）の場合と同様に、ロータ回転角とともに
スキップすることなく連続的に滑らかに変化するもので
ある。

ｉＶ）　Ｃ０＝Ｏ，Ｃ２＝１．０３＝Ｏの場合第（４）
式より、ｃ、＝ｏ、　Ｃ２＝１．　Ｑａ＝Ｑ　の場合、
ノ（θ）は次となる。

・・・・・・・・・０１１ ここで、！（θ≧０のため　ＩＣ４１≦１（１１１式を
展開すると次のようになる。

＋１−Ｊ）　　・・・・・・・・・０１１′即ち、！（
θ）は（ｍθ）を基本とするｃｏｓ関数の高調波（ｃｏ
ｓ（ｍθ）、　ｃｏｓ（２ｍθ））の和として表わされ
るため、前述のように、ベーンの飛び出し量の和が第（
７ｒ　　のように常に一定となる。上記、第（３）式、
第（１１１式、第（５）式によって形成されるシリンダ
形状の例を第１８図に、容積曲線及び圧縮曲線を第１９
図に示した。第１８図、第１９図における破線は、第（
３）式、第（６）式、第（５）式の特願昭５６−１００
３４７号によるものを示し、尖縁は本発明によるもので
ある。なお同図では（３４＝−０，１の場合を示した。

第１８図に破線で示す特願昭５６−１００４３７号のも
のに比べ本発明のものでは吸入側、吐出側でふとりぎみ
になっており（なおＣ４の値をプラスにすると逆にやせ
る）、これはＣ４の値によって変化するものである。第
１８図のシリンダ形状及び第１９図の容積曲線から判る
ように、本発明のシリンダ形状にすると最大容積が増え
Ｃ０４＜　００場合）、この結果、機械の押しのけ量が
大きくなる。さらにここでは図示していないが、ベーン
に発生する加速度は第１０図に示した１）の場合と同様
に、ロータ回転角とともにスキップすることなく連続的
に滑らかに変化するものである。

以上、第（４）式の定数Ｇ１．　Ｇ２．　Ｃ３，０４に
ついて、ｔ）　、　　ｉｉ）　、　ｉ！ｔ）　、　ｉＶ
）　ノ４ツノケーｘノ場合について示した。これらの結
果は、いづれもｌ（θ）の関数が（ｍθ）を基本とした
高調波（（２ｍθ）、（３ｍθ）＃・・・）のＣφＢ関
数及びｓｉｎ関数のたし算として表わされ、この結果、
ベーンの飛び出し値の和が常に一定となるものである。

ここで、第（４）式の特徴は、ケースｉ）　、　ｌｉ）
　、　ｉｉ＋＞　。

Ｉｖ）で示したいままでの説明から判るように、ｌｃｏ
ｓ（ｍの＋１１の関数にθとともに変化する関数をかけ
るか、もしくはべき乗として（、ｃｏｓ（ｍθ）＋１１
を修整していることにある。従って、第（４）式として
与えられるｌ（θ）は、ケースｉ）　、　ｉｔ）　、　
ｆｉ＋）冒Ｖ）から判るように、Ｃ１ａ　Ｃ’２ａ　Ｃ
’３＃　０４　　が各位を有した場合、次に示すように
ｓｉｎ及びｃｏｓのかけ算か、これらの１ｗ、調波の和
として表わされることになるため、結果的に、（ｍθ）
を基本とした高調波（２ｍθ）、　　（３ｍθ）・・・
のｓｉｎ関数及びｃｏｓ関数のたし算に１よる。

従って、この結果、第（３）式、第（４）式、第（５）
式で示すシリンダ形状についてのベーン飛び出し量の和
が常に一定になる。なお上記によるシリンダ形状につい
てのば一ン加速度はケースｉ）　、　ｌｉ）　、　ｌｉ
＋）　。

ＩＶ）　　と同様にスキップすることなく連続的に滑ら
かに変化するものである。

次に本発明の詳細な説明する。本発明によれば、Ｍ記の
ように、各ベーンのシリンダへの飛び出し賃料か常に一
定となるため、逆に各ベーンの背圧室１内への飛び出し
量も一定となる。従って、本発明のシリンダ内周面形と
することにより、ｋ−ンの背圧室−への飛び出し皺変化
率Δｈ　（第１１１式）は常に０となる。前記説明の実
施例は、シリンダの内周面（８）の形状を前記式により
形成される第７図のようにしているので、Δｈ＝ｏ　　
となり、変化率Δｈが大きい時の問題点を解消すること
ができる。即ち、前記シリンダの内周面（入）の形状と
することにより、ベーンの背圧室１３内の圧力変動（油
圧変動）は０となり、これより、特願昭５６−１００４
３７号と同じく、 （Ａｌ　　シリンダ円周にベーンが強く押しつけられる
ことがなくなり、４−ンとシリンダとの間で発生する異
常な摩擦動力の上昇がなくなる。また従来のものではベ
ーンに異常に大きな力が加わりベーンの摩耗を引き起こ
したが、この実施例では、そのような異常力によるベー
ン摩耗は発生しない。

０３）　　シリンダ内面より、ベーンが離れるような現
象は生じなくなり、常に適切な吸入、圧縮が得られる。

（Ｃ）　　ロータのあらゆる回転角でもベーン背圧室内
の圧力は一定であるため、シリンダのある特定の部分だ
け摩耗することはなく常に適正なは−ンの動きを得るこ
とができる。

■）　ロータ回転中に、ベーンとシリンダ間の背圧室内
圧力によって生じる摩擦力が変動しないため、圧縮機の
トルク変動を太きくすることはない。

（ト））さらに本発明の第（３）、（４）、（５）式に
よるシリンダ形状の場合には、ベーンに働く加速度がス
キップすることなく連続的に滑らかに変化するものであ
る。このため、ベーンの追従性が非常に良くなり、−一
ンがロータケース内周面より離れ良好なる吸入・圧縮が
行いえなくなることは解消される。また逆にロータケー
ス内周面に急激な力で押しつけられることにより生じる
ロータケースとベーンとの間の摩擦力が異常に犬となり
、大きな消費動力を必要とすることがなくなる。

（Ｆ）　　加速度がスキップすることなく連続的に変化
するため、ロータケース内周面全域にわたって良好なベ
ーン運動が生じるため、ベーンのチャシリンダが無くな
り、良好な吸入・圧縮が得られる。

（Ｇ１　　本発明の第（３）、（４）、（５）式により
シリンダ形状を用いると、例えばケース１）に述べたよ
うに圧縮曲線を変えうろことができるため、圧縮曲線を
上記（Ａ）〜（Ｆ）の利点を保ちなから、決めることか
できるという非常に大きな効果を有している。

（ＨＪ　　本発明１１Ｃヨレば、ケースｉ）、　＋＋１
）、　＋Ｖ）　Ｋ例示したように、ロータ半径（ａ）及
び（ｋｌを変えることなく機械の容積開脚、最大容積を
変えることができる。即ち、機械の大きさを変えること
なく押しのけ楡を変えることができるという効果を有し
ている。

なおその他の具体例を次に説明する。

（１）前記の実施例では、シリンダの内周面（Ａｌの形
状を与えるのを理論式を用いて説明したが、実際に物を
製造する場合には加工誤差を生ずる。

加工誤差は、現状の量産を前提とした加工法（例えば、
Ｎ０機、カム研摩機等）を考慮に入れると、前記実施例
の理論値に対し、法線方向に±０．０６〜±０．０５１
０１程度以下となる。この加工誤差は本実施例の意図す
る変化率Δｈを十分小さくするのに十分な値である。

実際上、実施例の理論値±０．０８〜±０．１腑程度と
なるので十分に許容できる範囲である。

これをシリンダの短径、（ロータの直径）＝２ａを用い
て表わすと、加工誤差は理論値に対し±＜　　１　〜上
）×２ａ以下であって実用上の５００　　７００ 問題はない。

（２）前記の実施例では、ベーンの厚さ＝０としての例
を示したが、実際にはベーンには厚さがあり、ベーン厚
さｔを考慮した時には次式のようになる。

即ち、シリンダの内周面（Ａ）の形状をｘ−ｙ座標で表
わした第１５図に図示したものにおいて、第（５）式の
代りに（５Ｙ　式を用いる。

α−ｓ　１ｎ−１（：）　　　　　　９．−０．＋＋（
ｔ５ｙただし、ｔ：ベーン厚さ ｄ：ベーンオフセット量 注、第１５．１７図におい℃ １０１．１１１：ロータ １０２：ベーン ｉｏ６．１ｉｏニジリンダの内周面 １１２ニジリンダ室 （５）式の代りに（５Ｙ　式を用いても、各ベーンのシ
リンダへの飛び出し世相を与える式は同じで一定となる
が、実際にはベーンとシリンダの内周面（Ａ）との接点
Ｐはロータの回転角によって変化するため、実際の背圧
室内へのベーンの飛び出し世相の変化率Δｈ（第１式）
はＯとならず、若干の値をもつことになるが、実際上Δ
ｈが全く問題にならないまでに低下される。

（３）さらに、前記の実施例および従来例では、シリン
ダの内周面（Ａ）の形状を式（３）、あるいは計４個の
円弧の接続によるもので示したが、シリンダの加工上次
のような形状を採る場合がある。

即ち、第１６図上に示すように、その加工精度を上げる
ためにシリンダ内周面の形状の短径付近のみを円弧とす
ることがある。この円弧部分をＧランドと呼ぶ。この０
ランド部分での精度は圧縮機の性能に大きく影響をおよ
ぼすため、この部分の加工精度を上げるために、円弧と
する。第１６図の「λ」は円弧部分の角度を示す。

第１６図のλは円弧部分の角度を示し、冷媒用圧縮機の
場合のスは通常１０°〜１５°以下であり、シリンダの
全体に占める割合は１〜１以下９ であるのが一般的である。

このような場合には、この実施例のシリンダ内周面の形
状は次の二通りの対応を行えば良い。

■　具体例で示したシリンダ内周面の形状（第（３）式
）で形成し、必要なＧランド部分だけを所定の円弧に削
りとった形状。

即ち、 ０　所定角度のＧラント９部分は円弧にて形成し、０ラ
ンＰ部分以外をこの実施例のシリンダ内周面の形状とす
る。

即ち、 ただし、式（４）の代りに式（４ど　とする。

ｘ［１１０１ｓｉｎ（θ）＋１１１Ｃ４ｃｏｓ（ｍθ）
＋１）１０３ｃｏｓ（２ｍθ）＋１１Ｘｌｃｏｓ（ｍθ
）＋（ｏｓ（ｍλ））２・・・・−・・・・（４Ｙ とする。

前記■、０のいずれの場合もＧランドが悪い場合に比べ
変化率Δｈは若干大きくなるが、実際上全く問題がなく
良好な結果が得られる。

また前記の場合には、０ランドを円弧としたが、円弧だ
けではなく、この部分で実施例のシリンダ内周面の形状
がなめらかに接続されるような形状にしても良い。

（４）さらに、前記の例では、いずれの場合も式（４）
におけるｍの値がｍ　＝　２のいわゆる略楕円形のシリ
ンダ室が２個形成されるシリンダに対応スるものについ
て示したが、ｍ＝２に限らず任意の正の整数であれば良
い。例えば、第１７図に示すようにｍ−１は従来の円の
シリンダ形状に対応するものであり、またｍ−６はシリ
ンダ室が６個形成されるものである。

さらに、図示してないが、ｍ＝４はシリンダ室が４個形
成されるもの、ｍ＝５はシリンダ室が５個形成されるも
の、以下同様である。

（５）なお、この実施例のシリンダ内周面の形状に対し
て、ロータに進退自在に介装するベーンの数ｎは任意で
あり、偶数でも容赦でも良いのは以上の説明より明白で
ある。

（６）′以上の説明では、シリンダ形状を決定するもの
として、第（４）式あるいは第（４Ｙ　式を提案した。

しかし、本発明は第（４）式、第（４）′　式に限定さ
れるものではなく、本発明の意図するところは、ベーン
の飛び出し量の和が理論的に常に一定で、この結果、第
（４）式のΔｈ＝０　となる（ベーン厚さ一００場合）
％願昭５６−１００４３７号の意図の下で、ベーンの加
速度が連続的に滑らかになるシリンダ形状で、さらにベ
ーン枚数、機械の用途、運転条件毎に適応した適切なシ
リンダ形状を設定することができ、さらにまた機械の犬
ぎさを変えることなく（ロータ半径（ａ）及び（ｋ）を
変えることなく）、押しのけ量を変えうるシリンダ形状
を与える関数を提供することにあ゛る。

この意図するところを満すものとして第（４）式、第（
４Ｙ　式の他に、次のもあがあげられる。

第（４）式の項１　ｃｏｓ（ｍθ）＋１１’２．　　　
・・・・・・・・（４）“第（４）′　式のＪＪｊ　ｌ
　ｃｏｓ（ｍθ）＋ｃｏｓ（ｍλ））２・・・・・・・
・・（４ど″ に、第（４）式及び第（４）′　式に示した各係数の他
に、（ｍθ）を基本とする高調波（（２ｍθ）、（３ｍ
θ）、・・・）のｓｉｎ関数、ｃｏｓ関数に定数をかけ
、これに１を加えた係数を（さらに）乗じても良い。こ
の係数は例えば次のようなものである。

例：　（３５１ｓｉｎ（２ｍθ）＋ＩＬ　・−・ＣＣ６
１ｃｏｓ（４θ）＋１１．　　、、。

ただし、Ｃ５，Ｃ６は定数 これらの関数は、前述のように結果的に（ｍθ）を基本
とする高調波のｓｉｎ関数、ｃｏｓ関数の和となるため
、ベーンの飛び出し量゛の和が常に一定となり、第（１
）式のΔｈ−０となる。またこれらによればベーン加速
度が連続的に滑らかなものとなる。

（７）本発明は、冷媒用圧縮機に限らず、各種の回転式
流体機械に適用できるものであって、その用途あるいは
流体の種類などについて限定されるものではない。

（８）以上本発明を実施例について説明したが、勿論本
発明はこのような実施例にだけ局限されるものではなく
、本発明の精神を逸脱しない範囲内で種々の設計の改変
を施しうるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のスライディングベーン型回転式流体機の
縦断面図、第２図は第１図の矢視ｎ−■線に沿う断面図
、第６図は同機の性能説明図、第４図は同機のロータケ
ースの内周面形状図、第５図は同機のベーン加速度図、
第６図は同機の小室における圧縮曲線と容積曲線図、第
７図、第８図は本発明に係る回転流体機械の一実施例の
シリンダ（ロータケース）の内周面形状説明図、第９図
は第７図と第８図の小室における圧縮曲線と容積曲線図
、第１０図は第８図におけるベーン加速度図、第１１図
は第８Ｍにおける内周面形状の実施態様例示図、第１２
図は第１１図の小室における圧縮曲線と容積曲線図、第
１３図は第８図における内周面形状の他の実施態様例示
図、第１４図は第１３図の小室における圧縮曲線と容積
曲線図、第１５図はベーン厚さを考慮した場合のシリン
ダの内周面形状説明図、第１６図はシリンダのａランド
部分の説明図、第１７図（Ａ）（Ｂ）はシリンダ室数２
と６の場合のシリンダ形状説明図、第１８図は第８図に
おける内周面形状の他の実施態様例示図、第１９図は第
１８図の小室における圧縮曲線と容積曲線図である。 Ａ；シリンダの内周面　Ｂ：ベーンの基端面部４ニジリ
ンダ（ロータケース） ７−１．７−２．７−３．７−４：　ベーン　８：ロー
タ６２：背圧室。 復代理人　弁理士　岡　本　重　文 外２名 見１図 ■ ５４１ 第２図 鉋！５７ −５４３− →側聞ぐ　　　　→脂φ竿ニ 第９図 尭１０父 第１２図 麻　　　　　　　　　　　　　　恢 ÷伸田々　　　　　そ伽φ奪亘 第１７図 （’Ａ） （Ｂ） −７側印役　　　　　モ側砂讐遵 手続補正書 昭和５７年１０月７日 特許庁長官　　若　杉　和　夫　　殿 １、事件の表示 昭和５７年特　許　願第１１９８５８　　号２、発明の
名称　回転流体機械 ３、補正をする者 事件との関係　　特　　　　　許出願人名　称（６２０
）三菱重工業株式会社 ４、復代理人 （自　発） ５、補正命令の日付　　昭和　　年　　月　　日６、補
正の対象　明細書 ７、補正の内容 明細書中 （１）第３頁第５行の「高調度」を「高調波」に、＃！
１２頁第７行第７行ン背圧室」をｒ々−ン背圧室」に、
第１３頁第１δ行の［圧縮の大きさは小さいが、」を［
圧縮機の大きさは小さい）が、」に、第１４頁第５行の
「招く。）」を１招く。」に、第１８頁第１３行の「背
面」を「背圧」に、第２５頁第１６行の「ブルーベ、７
２」ヲ「ブルーパックス」に、第２６頁第８行の［高調
波の００８Ｊを［高調波のＯｏＳ関数」に、第２７頁第
１４行の［０，＝ｏ　、　　Ｏ，−１、０４−。 １をｒ　Ｏ−Ｏｅ　　Ｃ２−１，０４−ｏ　Ｊに、１３
９頁第１５行の「Ｇランドが悪」を「Ｇランドが無」に
、それぞれ補正しオす。 （２）第２４頁１１１０行乃至第１１行の［実線は本発
明によるものを示し、」を削除しオす。 （３１第１５頁８１１１１行の［（０８ｃｏｓ（２ｍθ
）＋１）Ｘ（ＣＯ３（ｍθ）＋ｃｏｓ（ｍλ）Ｃ２］　
Ｊ　１７）次ｋ　ｊ　・・−・−・・（４１Ｊ　ｆｒ　
ｍ人します。 に補正します。 （６Ｊ　　第２６頁第５行の［ｃｏｓｒ（ｍθ）十−（
９）’Ｊ　Ｙ　ｒωｓｒ（ｍθ）十・・・・・・）・・
・・・・（９）’　Ｊに補正します。 し４ ［＋１＋　２３・・・・・−（１１）’　Ｊに補正しま
す。 ５４７−

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ロータの溝内に進退可能に収納して、基端面側を共通の
   背圧室に臨ませるとともに先端をシリンダの内周面に摺
   接させてなる複数のば一ンを、ロータの回転により前記
   溝内に進退させるスライディングは−ン型の回転流体機
   械において、ベーンの厚さを無視して前記シリンダの内
   周面形状がＸ−ｙ座標において次の（３）式、即ち、に
   より示され、かつ、ベーンのシリンダへの飛び出しｔＡ
   （θ）が次の（４１式あるいは（４Ｙ式、即ち、ｘ（１
   １０１ｓｉｎ（θ）”ＩＨＣ４ｃｏｓ（ｍθ）＋１１１
   １０３ｃｏｓ（２θ）＋１）ｘｌｃｏｓ（ｍθ）＋１）
   す・（４）Ｘ（：ｌＣ’　　ｓｉｎ（ｍθ）＋１）１ｃ
   ４ｃｏｓ（ｍθ）＋１１ＩＣ３ｃｏｓ（２ｍθ）＋１１
   刈ｃｏｓ　（ｍθ）＋ｃｏｓ（ｍ２月２〕・・・・・・
   ・・・（４Ｙ ただし、θ：ロータの回転角（−！−ン位置を表わす〕
   ξラメータ） ａ：ロータ半径 ｄ：ベーンのオフセット量 α：　ｓｌｎ　　ｄ／ａ ｋニジリンダ内周面の長半径とロータ半径の差 ｃｌ、ｃ２．ｃ３．ｃ４：定数 ｍニジリンダとロータとの接点数（シリンダ室数） λ：Ｇラン１部分の角度 により示され、前記（３）式と（４）式あるいは（４Ｙ
   式とにより決定されたシリンダ形状、もｌ〜くけ前記シ
   リンタ形状ニオイテ前記（４）式のｌ　ｃｏｓ（ｍθ）
   ＋１３２あるいは前記（４Ｙ　式のｌ　ｃｏｓ（ｍθ）
   ＋ｃｏｓ（ｍ２月２に、（ｍθ）を基本とする高調度（
   （２ｍθ）、（３ｍθ）。 ・・・）のｓｉｎ関数、ＣＯ８関数にある定数をかけこ
   れに１を加えた係数を少くとも１ヶ以上乗じることによ
   り形成される前記飛び出し１３１［（θ）の関数により
   決定されたシリンダ形状であって、ベーンの背圧室への
   飛び出し量の変化率が略０となるように構成したことを
   特徴とするスライディングベーン型の回転流体機械。