JPS6011601A - 容積型押のけ機械 - 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】 産業上の利用分野 本発明は、特殊な行程カーブを有する容積型押のけ機械
、特にモータとしても、ポンフ０としても作動しかつ流
体媒体によってエネルギに変換する、ベーン（スライダ
）を有する容積型押のけ機械疋関する。

従来技術 従来は、ベーンを有する容積型押のけ機械を、大体にお
いて以下に述べる部材及び配置を有するように改良して
きた。つまり： 機械を機械的なエネルギに変換する軸と、前記軸に剛性
に固定されかつ外側に円筒状の回転面を有するロータと
、 前記ロータの軸線に対して垂直なフランジ並びに管状の
部材から形成されて℃・て、力）つ円筒状の内周面がば
あいによっては円形でな℃・ガイドライン及びロータの
軸線に対して平行な母線を有している、前記ロータを取
囲むケーソン′と、 （６） ロータのみそ内で、かつケーシングの内面との接触部に
おいて、ロータとケーシングとの間の有効容積を複数の
作業室内に分割する所定数のベーンと、 流体媒体の流入及び流出を行なう制御スリットあるいは
自動的に作動する弁とを有しているこのような形式の容
積型押のけ機械は、フランス国特許第２２［）３４２１
号明細書に記載されており、この機械の特殊性は、内部
にステータの管状部分を形成する行程リングの内周面（
行程カーブ）のガイドラインの選択にある。行程カーブ
は、必ず閉じられたかつ原理的に機械的に生ぜしめられ
るハイパトロコイドとして形成されており、このハイパ
トロコイドの式は以下のような複雑な形で表わされる： 式中： ｊは、虚数の記号、ｅｘｐｊは、虚数の指数間（４） 数の記号である。

八に、ａＫ、β、は、必ず実数でなげればならず、その
特定の値は形状パラメータとしてハイパトロコイドの形
状を決定するようなパラメータであり、には、ゼロから
特定の値に７゛まで変化する実変数であり、Ｚは、ハイ
パトロコイドを一回描いたものを示す。

ｎは、ハイパトロコイドの数を限定する整数である。

このように構成された機械における欠点は、吐出側と吸
込側との間でステータの管状部分とロータとの間の十分
なシールを補償することが困難であることであり、これ
はハイパトロコイドが、所定の開角を有する曲線におい
てロータに対して平行な部分が残されていないからであ
る。

それ故に、実地においてこの問題を、行程カーブをハイ
パトロコイドから局所的にそらして形成することによっ
て解決しようとした。

このことは、以下のように形成することによって得られ
る： （イ）　ロータに対してできるだけ小さな遊びを有しか
つ必ずわずかな角度にわたる円弧を形成し、この円弧に
、シール作用を保証する機能をもたせる。

（ロ）前記円弧と、ステータカーブの主部分を示すハイ
パトロコイドとを、中心点がもちろんロータのガイドラ
インの中心点とは異なる円の少な（とも円弧に属するカ
ーブによって接続する前述の形式の行程カーブの欠点は
、ハイパトロコイドの対称の数が１つより多いばあいに
、不可欠な接続円弧に沿った曲率の方程式を解くことが
極めて困難である。このように構成した機械のばあいに
は、ベーンが、できるだけ迅速に飛び出ると計算上予期
される場所でロータ内に押し戻される傾向があるという
欠点を排除することができない。

このような観点から見て、接続円弧は、シール区域の円
弧にわたる角度が太き（なればなる程不都合（（なる。

前述の形式の行程カーブは、ベーンがローラによって形
成されている機械においては特に不適当である。

このような構成のものには、唯１つであるがしかし著し
く困難な欠点がある。つまり、シール区域の外側に位置
するステータカーブの全ての部分が、適当な形式で選ば
れる唯１つのハイパトロコイド上で選ばれろということ
である。

このような形式では、ただ１つの欠点を除いては、ハイ
パトロコイドがベーンを有する容積型押のけ機械のため
の行程カーブとして使用され、かつベーンに作用する慣
性反作用が、ベーンが半径方向で運動される所はどこで
も有利に制御されるという利点を維持する。

このばあいには、行程カーブが機械的に生ぜしめられる
という利点が失なわれたが、しかしこのような利点の損
失は、今日ではもはや重要なことではない。

発明が解決しようとする問題点 前記の周知の行程カーブが有する欠点を排除（７） しつつ周知の目的を達成しうるようなハイパトロコイド
を選ぶようにすることである。

問題点を解決するための手段 対称の数８８が整数である行程カーブは、１つのコアを
形成する１つの短縮されたハイパトロコイドに所属しか
つ該ハイパトロコイドの対称の数が有理数でありしかし
整数でない数１？Ｈである軸葉曲線と、コアのガイドラ
インに所属するりシール区域とから成っており、さらに
１つの任意の葉面線が開角Ｈを、かつ１つの任意のシー
ル区域が開角Ｃを成し、さらにＨとＳ　並びにＣと艷と
が以下の式で表わされる：θ　＝上−〇 Ｈ８Ｃ ここにおいて基本となるパラメータは、中心点に関して
形成されるステータカーブを示す対称の数８８と、所望
されるシール区域の角度θ。

（８） である。このばあいθ。〆０である。

さらに、点０を中心にしてニラジアンだけ、回転するこ
とによって再び最初の位置に合致するさいに、点０に関
する対称の数８を示すような偏平なカーブについて述べ
ている。

フランス国特許第２２０３４２１号明細書においては、
ステータカーブはハイパトロコイドと完全に合致してお
り、該ハイパトロコイトノ対称の数ＢＨはもちろん、行
程カーブの必ず整数の対称の数〜と一致する。

これに対して本発明は、対称の数ＢＨがステータカーブ
の対称の数６８とは異なりかつ必ず有理数によって表わ
されるような閉じられたハイパトロコイドに基づき、次
式で表わされる：ここに θ　−」ニーβ ＨＢ　Ｏ が当てはめられる。

ハイパトロコイドの対称の数ｓＨは、形状パラメータ鮮
か適当な形式で選ばれるばあいに得られる。

形状パラメータの選択は以下のように行なわれる： （１）　α。で示されるパラメータ鮪の１つヲ、ｓＨの
逆数工に等しくする。

Ｈ （２）　プラスの方向の、あるいはマイナスの方向の別
の形状パラメータ鮮を、任意に与えられる整数値だげα
工からずらす。

ハイパトロコイドに課せられる別の強制的な条件は、第
一に以下の観察に基づく；それぞれのハイパトロコイド
は、該ハイパトロコイドの周りに描かれた外周が必ず実
数でありかつ半径Ｒｏを示し、該半径Ｒ８が、次式で表
わされるＲｏ　より小さいかあるいはそれと同じである
ような円′形すング内に含まれており、 かつ、前記円形リングの内周が、次式で表わされるＲ１
′より大きいかあるいはそれと同じである半径Ｒ□を有
しており、 Ｋ　７’　ｍ ここで、前記内周は実数（Ｒｉ〉Ｏ）、零（Ｒ工＝０）
あるいは虚数（Ｒ□く０）である。

このばあい、複数のハイパトロコイドを移相して形成す
るハイパトロコイド面が円筒状のコアを有しており、こ
のコアのガイドラインがハイパトロコイドに内接する周
面であることが判る。このことを簡単に表現するために
、このようなコアを有するハイパトロコイドを単にハイ
パトロコイドと言う。

さらに、本発明のハイパトロコイドのコアの呼び半径Ｒ
１がロータの呼び半径Ｒｒと一致することが条件であり
、かつ外接する周の半径Ｒ８は次式によって与えられる
： Ｒｏ＝　Ｒｒ＋　Ｈ （１１） 式中Ｈは、ベーンの最大行程である。

本発明のハイパトロコイドに課せられた最後の条件は、
内周及び外周との接触個所で変曲点を有していないこと
であり、このことによって通常のハイパトロコイドとし
てみなされるハイパトロコイドが除外され、さらにそれ
ぞれの点において同じ表示軸によって特徴づげられなｄ
に ければならず、このばあい偏角は次式で表わされる： このことによって、延ばされたノーイパトロコイドとし
て示されたハイパトロコイドが除外される。

縮められたハイパトロコイドの選択は必ず、ゼロとに７
との間の変数にの可能な限りの全ての値のために２の数
的評価によって行なわれる実際に、このような段階によ
って形状パラメータＡ及びβ□の選択には制限が生じる
が、し（１２〕 かし技術的には常に、たとえば慣性を減少するために行
程カーブを十分なものにするパラメータの数がある。な
ぜならばハイパトロコイドの数ｎを目的に相応して選ぶ
ことができるからである。

本発明に使用されるハイパトロコイドは、コアを有する
縮められたハイパトロコイドとして形成されており、そ
の対称の数は、整数でない有理数である。

このようなハイパトロコイドの、コアと接触する対向す
る２つの接触部で制限されている部分を「葉曲線」で表
現する。

本発明の対象を示すステータカーブは、このような形式
で規定された、開角θ□を有するＳ８葉曲線及びコアの
ガイドラインに属する知シール区域と一致する。

第一の葉曲線を任意に、そのままにされたハイパトロコ
イド上で選ぶことができ、かつこの葉曲線にシール区域
を接続させ、該シール区域の最も外側の端部を次の葉面
、線の始端と合致させて、第一の葉曲綜の始めまで戻す
。

本発明によるステータカーブは、該ステータカーブがこ
の中心点から出発する何か任意の直線に関して同じ対称
を有していなげればならないということなしに、その中
心点に関して対称の数Ｂｓを有している。

有利には、フランス国特許第２２０５４２１号明細書に
よって提案されたステーク面に対して、本発明により機
械に使用されたステーク面は一部分では、機械的には生
ぜしめられないノ１イパトロコイド面に属している。

このようなハイパトロコイド面のガイドラインを形成す
るハイパトロコイドは、まだ一度も提案されたことはな
いしかつ技術的な応用にもまだ一度も使用されたことは
ないので、前記の限定の他は形状パラメータの選択のた
めの限定はなくかつ／’ｔイパトロコイドの数ｎの選択
の限定もなｔ・。

それ故に、対称の数８Ｈが整数でない有理数であるばあ
いに、本発明の枠を越えなげれば、ｎ　＝　１によって
特徴づけられる特殊なエヒトロコイド及びハイポトロコ
イドを使用することができる。

本発明の実施態様により行程カーブは、対称の数が整数
でない有理数である、コアを有する縮んだハイパトロコ
イドから均一な間隔にあるカーブの葉曲線によって形成
され、あるいはこのカーブがコアのガイドラインから均
一な間隔で配置されたシール区域によって制限される。

さらに、本発明によるステータカーブを、比較的大きな
角度のシール区域を有して形成することができ、さらに
、有利な実施態様ではベーンをローラとして構成するこ
とができる。

さらに、機械を任意に構成することによって実現される
容積型押のけ機械も本発明の一部であり、これらの機械
のうち少なくとも１つが本発明と一致しかつい（つかが
ばあいによっては共通の部材を有している。

実施例 第２図はハイパトロコイドを示しており、こ（１５） のハイパトロコイドは、対称の数ａｓ　＝＝　２を有す
るステータカーブを形成するように規定されており、さ
らにステータカーブはシール区域を有しており、このシ
ール区域によって与えられる開角は０６−３００である
。

前式から次式が導き出される： θ□＝１５００ 従って、 ２ ＳＨ−頂τｘ　２　＝　−ｇ− さらに、対称のｅｎ＝２のノ・イパトロコイドが選ばれ
ていると、そのハイパトロコイドの方程式は次式で示さ
れる： 前述の式から次のようになる： ±１の任意の整数を当てはめると、 ａｌ　””　ａ２　ｌ　””−ゴ （１６） ａ３−ａ２　＋　１°］ ステータカーブの改善を特に必要としないと、次の式に
なり、 ＡＩ＝Ａ３ Ｈｒ−１−Ｈ＝Ａ２　＋２　ＡＩ Ｒｒ＝　Ａ２−２　Ａ。

この式からＡ１　＋　Ａ２及びＡ３が導き出される。

次に、β□の値を、第１の葉曲線とコアとの接点Ａに相
応する偏角が１５度であるように選ぶと、 ｚＡ＝　Ｒｒｅｘｐ　ｊ　（１５°） −Ａ２８Ｘ１）　ｊ　（１５°）＋２Ａ１　ｅｘｐ　ｊ
（１８０°＋１５°）従って β２−１５゜ β１＝β３＝１９５゜ 第２図のハイパトロコイドは、前述の形式で完全に規定
されており、かつこのノ・イノぐイロコイドは１２個の
葉曲線を有していてかつ５回回転させて示されている。

（１７） 第３図は、本発明と合致していてかつ前述のハイパトロ
コイドから出発して構成された行程カーブを示しており
、さらに出発点として点Ａがとられる。

第１図は、コンプレッサの軸線に対して垂直な横断面を
示しており、ここにおいては第６図によって形成された
行程カーブが使用されている。

前記のコンプレッサは、軸１、ロータ２、ステータ３の
管状部材、入ロスリツ）？、８、圧力弁９，１０並びに
符号１１．１２から明らかなようなベーンの形状の５つ
のシール部材とを有しており、前記ステータの内側は、
横断面において行程カーブ４によって制限されており、
該行程カーブはシール区域５，６を有しており、さらに
前記ベーンはロータ及びステータと一緒に作業室１３を
形成しており、かつ全体が外側ケーシング１４内に収容
されている。

発明の効果 容積型押のけ機械において、ステータとロ−タとの間の
シールを十分に補償するようなハイパトロコイドを形成
することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による容積型押のけ機械の横断面図、第
２図及び第６図は行程カーブのハイパトロコイドを説明
する図である。 １・・・軸、２・・・ロータ、３・・・ステータ、４・
・・行程カーブ、５・６　・シール区域、７・８・・・
入口スリット、９・１０・・・圧力弁、１１・１２・・
・ベーン、１３・・・作業式、１４・・・外側ケーシン
グ、（１９） Ｆｉｇ、１ ３ １−軸 ２・　ロータ ３１．Ｘテーク ６　乙　−−ミ５−７し６４す或゛ ｌＪ、１２−　シール都寿 ｔ３−４”Ｆ：業宸 Ｃ）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、特殊な行程カーブを宵する容積型押のけ機械であっ
   て、軸を中心に回転するロータと、該ロータを取囲むス
   テータと、ロータによって案内されるシール部材とから
   成っており、さらにロータとステータとの間に複数の作
   業室が形成される形式のものにおいて、対称の数８８が
   整数である行程カーブは、１つのコアを形成する１つの
   縮められたノ＼イパトロコイドに所属しかつ該／・イパ
   トロコイドの対称の数が有理数でありしかし整数でない
   数ＳＨである８８葉曲線と、コアのガイドラインに所属
   するＳ８シ一ル区域とから成っており、さらに１つの任
   意の葉曲線が開角Ｈを、かつ１つの任意のシール区域が
   開角Ｃを成し、さらにＨと鮮並びにＣと軸とが以下の式
   で表わされる： ことを特徴とする容積型押のけ機械つ ２、　前記の行程カーブが、該行程カーブから等間隔を
   有するカーブの行程カーブとして設計されている特許請
   求の範囲第１項記載の容積型押のけ機械。 ６、　前記シール部材がベーンとして形成されている特
   許請求の範囲第１項又は第２項記載の容積型押のけ機械
   。 ４、前記シール部材がローラとして形成されている特許
   請求の範囲第１項又は第２項記載の容積型押のけ機械。 ５、　ただ１つの機械を形成するために、少なくとも１
   つの共通の部材を有している特許請求の範囲第１項から
   第４項までのいずれか１項記載の容積型押のけ機械。 （２）