(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステーター（２）と、ローター（３）と、前記ステーター（２）および前記ローター（３）の間を複数の圧縮室（５３、５４）に仕切るためのベーン（４）とを有するベーン式圧縮機（１Ａ、１Ｂ）において、
前記ステーター（２）は、その中心（２ａ）から外側に向けて当該中心（２ａ）を中心として同心状に配置された第１円形状内周面（２１ｂ）、円形状外周面（２１ａ）および第２円形状内周面（２２ｂ）を備え、前記円形状外周面（２１ａ）および前記第２円形状内周面（２２ｂ）の間には円環状空間（２３）が形成されており、
前記ローター（３）は、その中心（３ａ）を中心とする円筒（３５）と、当該円筒（３５）をその半径方向に貫通して延びる少なくとも一対のベーン装着溝（３７）とを備えており、
前記円筒（３５）は、前記ステーター（２）の前記円環状空間（２３）に偏芯した状態で配置され、当該円環状空間（２３）を外周側空間（２３ａ）と内周側空間（２３ｂ）に仕切っており、
前記ベーン装着溝（３７）のそれぞれには、スライド可能な状態で前記ベーン（４）が装着されており、
前記ベーン（４）のそれぞれは、前記ローター（３）の前記円筒（３５）の半径方向に沿って、その中心側から所定の間隔で形成された第１櫛歯部分（４１）および第２櫛歯部分（４２）を備え、
前記第１櫛歯部分（４１）は前記第１円形状内周面（２１ｂ）の内側に配置され、前記第２櫛歯部分（４２）は前記円環状空間（２３）内において前記外周側空間（２３ａ）および前記内周側空間（２３ｂ）のそれぞれを、複数の前記圧縮室（５３、５４）に仕切っており、
前記ローター（３）の回転に伴って前記ベーン（４）に作用する遠心力によって、少なくとも前記第１櫛歯部分（４１）は、これが対峙している前記第１円形状内周面（２１ｂ）に押し付けられた状態となり、当該第１円形状内周面（２１ｂ）によって案内されて前記ベーン（４）が前記ベーン装着溝（３７）に沿って往復スライド運動を行うことを特徴とするベーン式圧縮機（１Ａ、１Ｂ）。
【請求項２】
請求項１において、
前記ステーター（２）は、その中心（２ａ）から外側に向けて当該中心（２ａ）を中心として同心状に配置された第１円筒状部分（２１）および第２円筒状部分（２２）を備えており、
前記第１円筒状部分（２１）に、前記第１円形状内周面（２１ｂ）および前記円形状外周面（２１ａ）が形成されており、
前記第２円筒状部分（２２）に、前記第２円形状内周面（２２ｂ）が形成されていることを特徴とするベーン式圧縮機（１Ａ、１Ｂ）。
【請求項３】
請求項２において、
前記ベーン（４）の前記第１櫛歯部分（４１）が前記第１円形状内周面（２１ｂ）に当接した状態において、前記第２櫛歯部分（４２）は前記第２円形状内周面（２２ｂ）に対して非接触状態で対峙することを特徴とするベーン式圧縮機（１Ａ、１Ｂ）。
【請求項４】
請求項３において、
前記第１円形状内周面（２１ｂ）、前記円形状外周面（２１ａ）および前記第２円形状内周面（２２ｂ）の形状は、これらに対峙している前記ベーン（４）の前記第１、第２櫛歯部分（４１、４２）の部位の回転軌跡または当該回転軌跡の近似曲線によって規定されていることを特徴とするベーン式圧縮機（１Ａ、１Ｂ）。
【請求項５】
請求項２ないし４のうちのいずれかの項において、
前記ステーター（２）は、前記第１円筒状部分（２１Ｂ）をその中心回りに回転可能な状態で支持していることを特徴とするベーン式圧縮機（１Ｂ）。
【請求項６】
ステーター（１０２）と、ローター（１０３）と、前記ステーター（１０２）および前記ローター（１０３）の間を複数の圧縮室（１５３〜１５６）に仕切るためのベーン（１０４）とを有するベーン式圧縮機（１００、１００Ａ）において、
前記ステーター（１０２）は、その中心（１０２ａ）から外側に向けて当該中心（１０２ａ）を中心として同心状に配置された第１円形状外周面（１２０ａ）、第１円形状内周面（１２１ｂ）、第２円形状外周面（１２１ａ）および第２円形状内周面（１２２ｂ）とを備え、前記第１円形状外周面（１２０ａ）および前記第１円形状内周面（１２１ｂ）の間には第１円環状空間（１２３）が形成され、前記第２円形状外周面（１２１ａ）および前記第２円形状内周面（１２２ｂ）の間には第２円環状空間（１２４）が形成されており、
前記ローター（１０３）は、その中心（１０３ａ）から外側に向けて当該中心（１０３ａ）を中心として同心状に配置された第１円筒（１３１）および第２円筒（１３２）と、前記第１、第２円筒（１３１、１３２）をその直径方向に貫通して延びる少なくとも一つのベーン装着溝（１３７）とを備えており、
前記第１円筒（１３１）は、前記第１円環状空間（１２３）に偏芯した状態で配置され、当該第１円環状空間（１２３）を外周側空間（１２３ａ）と内周側空間（１２３ｂ）に仕切っており、
前記第２円筒（１３２）は、前記第２円環状空間（１２４）に偏芯した状態で配置され、当該第２円環状空間（１２４）を外周側空間（１２４ａ）と内周側空間（１２４ｂ）に仕切っており、
前記ベーンは、その長さ方向の中心から両端に向かって、当該中心に対して点対称の位置に形成された一対の第１櫛歯部分（１４１、１４２）および一対の第２櫛歯部分（１４３、１４４）を備え、
前記第１櫛歯部分（１４１、１４２）は、両側から前記第１円形状外周面（１２０ａ）に接していると共に、前記第１円環状空間（１２３）の前記外周側空間（１２３ａ）および前記内周側空間（１２３ｂ）を複数の前記圧縮室（１５５、１５６）に仕切っており、
前記第２櫛歯部分（１４３、１４４）は、前記第２円環状空間（１２４）の前記外周側空間（１２４ａ）および前記内周側空間（１２４ｂ）を複数の前記圧縮室（１５３、１５４）に仕切っており、
前記ローター（１０３）の回転に伴って前記ベーン（１０４）の前記第１櫛歯部分（１４１、１４２）が前記第１円形状外周面（１２０ａ）に沿って摺動することにより、当該ベーン（１０４）が前記ベーン装着溝（１３７）に沿って往復スライド運動を行うことを特徴とするベーン式圧縮機（１００、１００Ａ）。
【請求項７】
請求項６において、
前記ステーター（１０２）は、前記第１円形状外周面を備えた円筒状あるいは円柱状のベーンガイド（１２０）と、この外側に同心状に配置され、前記第１円形状内周面（１２１ｂ）および前記第２円形状外周面（１２１ａ）を備えた第１円筒状部分（１２１）と、この外側に同心状に配置され、前記第２円形状内周面（１２２ｂ）を備えた第２円筒状部分（１２２）とを備えていることを特徴とするベーン式圧縮機（１００、１００Ａ）。
【請求項８】
請求項７において、
前記第１、第２円形状外周面（１２０ａ、１２１ａ）、前記第１、第２円形状内周面（１２１ｂ、１２２ｂ）の形状は、これらに対峙している前記ベーンの前記第１、第２櫛歯部分の部位の回転軌跡または当該回転軌跡の近似曲線によって規定されていることを特徴とするベーン式圧縮機（１００、１００Ａ）。
【請求項９】
請求項８において、
前記ステーター（１０２）は、前記ベーンガイド（１２０）をその中心回りに回転可能な状態で支持していることを特徴とするベーン式圧縮機（１００、１００Ａ）。
【請求項１０】
請求項９において、
前記ステーター（１０２）は、前記ベーンガイド（１２０）を、その中心軸線の方向に沿って、前記ベーン（１０４）に押し付けている弾性部材（１７６）を有していることを特徴とするベーン式圧縮機（１００、１００Ａ）。
【請求項１１】
請求項６において、
前記ローター（１０３）は、その中心（１０３ａ）において直角に交差する一対の前記ベーン装着溝（１３７Ａ、１３７Ｂ）を備えており、
前記ベーン装着溝のそれぞれに、前記ベーン（１０４）がスライド可能な状態で装着されていることを特徴とするベーン式圧縮機（１００Ａ）。
【請求項１２】
請求項６ないし１１のうちのいずれかの項において、
前記ベーン（１０４）の前記第１櫛歯部分（１４１）における前記ベーンガイド（１２０）の前記第１円形状外周面（１２０ａ）に接触している内側端面（１４１ｂ、１４２ｂ）の幅寸法（Ｗ）は、少なくとも、前記中心（１０３ａ）と前記ステーター（１０２）の前記ベーンガイド（１２０）の中心（１０２ａ）との間の偏芯量（Δ）の２倍であることを特徴とするベーン式圧縮機（１００、１００Ａ）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧縮性能の改善のために、少ない部品点数で多段化を容易かつ安価に行うことのできるベーン式圧縮機に関する。
【背景技術】
【０００２】
真空ポンプ等として用いられているベーン式圧縮機は、良く知られているように、シリンダー（ステーター）内で偏芯回転するローターと、シリンダー内周面あるいはローター外周面にバネ力によって摺動可能に押し付けられたベーンとを備えている。ローターの回転に伴って、ベーンによって仕切られている圧縮室に流体を吸入する行程と吸入した流体を圧縮して吐出する行程とが繰り返される。ベーン式圧縮機において、その圧縮性能を高める場合には、一般に、その軸方向にベーン式圧縮機を多段に連結して、最終段のベーン式圧縮機から高圧縮比の流体を得るようにしている。【０００３】
特許文献１には、同心状に多段化を図ったベーン式の多段回転圧縮機が提案されている。ここに開示の多段回転圧縮機では、ハウジングの内部に、同心状に円筒形のポストが配置され、ハウジングの円形内周面とポストの円形外周面の間において、旋回リングが偏芯回転する。中心側のポストにはバネ力によって旋回リングの円形内周面に押し付けられた一対のベーンが取り付けられており、外側のハウジングには旋回リングの円形外周面にバネ力によって押し付けられた一対のベーンが取り付けられている。旋回リングの偏芯回転によって、その外周側および内周側に形成されている圧縮室を介して流体が繰り返し圧縮される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平６−２８０７６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来における同心状に配置された複数の圧縮室を備えたベーン式圧縮機は、基本的に、一段のベーン式圧縮機を同心状に配置した構成となっている。したがって、軸方向にベーン式圧縮機を多段に接続する場合と同様に、部品点数が増加し、構造も複雑になる。また、同心状に圧縮室を配列して３段以上の多段化を図ることが困難である。【０００６】
本発明の課題は、このような点に鑑みて、部品点数の増加を最小限に抑えて、簡単な構成で同心状に圧縮室を多段に配置することのできるベーン式圧縮機を提案することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の課題を解決するために、本発明のベーン式圧縮機は以下のように構成したことを特徴としている。なお、括弧内の符号は後述の本発明の実施の形態における対応する部位を示すものであり、理解を容易にするために付してあるが、本発明を実施の形態に限定することを意図したものはない。【０００８】
すなわち、本発明は、ステーター（２）と、ローター（３）と、前記ステーター（２）および前記ローター（３）の間を複数の圧縮室（５３、５４）に仕切るためのベーン（４）とを有するベーン式圧縮機（１Ａ、１Ｂ）において、
前記ステーター（２）は、その中心（２ａ）から外側に向けて当該中心（２ａ）を中心として同心状に配置された第１円形状内周面（２１ｂ）、円形状外周面（２１ａ）および第２円形状内周面（２２ｂ）を備え、前記円形状外周面（２１ａ）および前記第２円形状内周面（２２ｂ）の間に円環状空間（２３）が形成されており、
前記ローター（３）は、その中心（３ａ）を中心とする円筒（３５）と、当該円筒（３５）をその半径方向に貫通して延びる少なくとも一対のベーン装着溝（３７）とを備えており、
前記円筒（３５）は、前記ステーター（２）の前記円環状空間（２３）に偏芯した状態で配置され、当該円環状空間（２３）を外周側空間（２３ａ）と内周側空間（２３ｂ）に仕切っており、
前記ベーン装着溝（３７）のそれぞれには、前記ベーン（４）がスライド可能な状態で装着されており、
前記ベーン（４）のそれぞれは、前記ローター（３）の前記円筒（３５）の半径方向に沿って、その中心側から所定の間隔で形成された第１櫛歯部分（４１）および第２櫛歯部分（４２）を備え、
前記第１櫛歯部分（４１）は前記第１円形状内周面（２１ｂ）の内側に配置され、前記第２櫛歯部分（４２）は前記円環状空間（２３）内において前記外周側空間（２３ａ）および前記内周側空間（２３ｂ）のそれぞれを、複数の前記圧縮室（５３、５４）に仕切っており、
前記ローター（３）の回転に伴って前記ベーン（４）に作用する遠心力によって、少なくとも前記第１櫛歯部分（４１）は、これが対峙している前記第１円形状内周面（２１ｂ）に押し付けられた状態となり、当該第１円形状内周面（２１ｂ）によって案内されて前記ベーン（４）が前記ベーン装着溝（３７）に沿って往復スライド運動を行うことを特徴としている。【０００９】
本発明のベーン式圧縮機（１Ａ、１Ｂ）では、ローター（３）が回転すると、ローター（３）のベーン装着溝（３７）に装着されているベーン（４）もローター（３）と共に回転する。また、ローター（３）はステーター（２）に対して偏芯した位置を中心として回転するので、ローター（３）に対してスライド可能に取り付けられている各ベーン（４）は、ベーン装着溝（３７）に沿って半径方向に往復スライド運動し、各ベーン（４）の第２櫛歯部分（４２）はステーター（２）の円環状空間（２３）内を当該円環状空間に沿って移動する。【００１０】
すなわち、ベーン（４）の各櫛歯部分（４１、４２）は、ローター（３）と共にステーター（２）の第１円形状内周面（２１ｂ）、円形状外周面（２１ａ）および第２円形状内周面（２２ｂ）に沿って回転する。また、各櫛歯部分（４１、４２）によって仕切られている圧縮室（５３、５４）もローター（３）の回転に伴って、その容積の増加および減少を繰り返す。したがって、外側の圧縮室（５３）の吐出口を内側の圧縮室（５４）の吸入口に連通させておくことにより、外側の圧縮室で圧縮された流体を内側の圧縮室に送り込んで更に圧縮することができる。よって、ステーター側の円環状空間の数、ローター側の円筒の数、および、ベーンの第２櫛歯部分の数を増やすことにより、ベーン式圧縮機の多段化を簡単に実現できる。すなわち、圧縮性能の改善を簡単に実現できる。【００１１】
ここで、本発明のベーン式圧縮機（１Ａ、１Ｂ）では、ベーン（４）がベーン装着溝（３７）にスライド可能に装着されているので、ローター（３）の回転に伴って半径方向の外方に向かう遠心力がベーン（４）に作用し、半径方向の外方に引張られながらベーン（４）が回転する。したがって、周速の最も遅い中心側の櫛歯部分、すなわち、第１櫛歯部分（４１）のみをステーター（２）側の第１円形状内周面（２１ｂ）に対して遠心力によって内側から押し付けてベーン（４）の半径方向の位置を制御し、外側の第２櫛歯部分（４２）を円形状外周面（２１ａ）に対して微小な隙間で対峙させた状態に保持することが可能である。【００１２】
すなわち、本発明のベーン式圧縮機（１Ａ、１Ｂ）では、前記ベーン（４）の前記第１櫛歯部分（４１）が前記第１円形状内周面（２１ｂ）に当接した状態において、前記第２櫛歯部分（４２）は前記第２円形状内周面（２２ｂ）に対して非接触状態で対峙することを特徴としている。【００１３】
このようにすると、ローター（３）の回転中心に最も近い側の第１櫛歯部分（４１）、換言すると、周速の最も遅い第１櫛歯部分（４１）のみが、ステーター（２）側の第１円形状内周面（２１ｂ）に接触する。よって、周速が速い外側の第２櫛歯部分（４２）がステーター（２）側の第２円形状内周面（２２ｂ）に沿って摺動する場合に比べて、摺動部分の摩耗量を低減でき、部品の寿命を延ばすことができる。また、摺動抵抗を低減できるので損失動力を低減することができる。【００１４】
ここで、第１櫛歯部分（４１）と第１円形状内周面（２１ｂ）との接触状態を維持し、第２櫛歯部分（４２）と円形状外周面（２１ａ）、第２円形状内周面（２２ｂ）との間を一定の微小隙間で対峙した非接触状態に維持するためには、前記第１円形状内周面（２１ｂ）、前記円形状外周面（２１ａ）および前記第２円形状内周面（２２ｂ）の形状を、これらに対峙している前記ベーン（４）の前記第１、第２櫛歯部分（４１、４２）の部位の回転軌跡または当該回転軌跡の近似曲線によって規定すればよい。これらの櫛歯部分の回転軌跡は、真円に対して僅かに偏平な楕円形状になる。したがって、本願明細書においては、櫛歯部分の回転軌跡、または、その近似曲線によって規定される内周面、外周面を、それぞれ、「円形状内周面」、「円形状外周面」として表現している。【００１５】
次に、ローター側のベーンとステーター側の第１円形状内周面との間の摩耗をさらに抑制し、これらの間の摺動抵抗を一層抑制するために、本発明では、前記ステーター（２）によって、前記第１円形状内周面（２１ｂ）を備えた第１円筒状部分（２１Ｂ）をその中心回りに回転可能な状態で支持している。【００１６】
ベーン（４）の往復スライド運動を制御するベーンガイドとして機能する第１円筒状部分（２１Ｂ）は、回転可能であるので、ベーン（４）の回転に伴ってベーンと連れ回りする。第１円筒状部分（２１Ｂ）とベーン（４）との間には、ローター（３）の偏芯回転に伴う滑りが発生するが、ベーンガイドが静止している場合に比べて、滑り速度を大幅に小さくできる。よって、これらの間の摩耗および摺動抵抗を大幅に抑制できる。【００１７】
次に、本発明は、ステーター（１０２）と、ローター（１０３）と、前記ステーター（１０２）および前記ローター（１０３）の間を複数の圧縮室（１５３〜１５６）に仕切るためのベーン（１０４）とを有するベーン式圧縮機（１００、１００Ａ）において、
前記ステーター（１０２）は、その中心（１０２ａ）から外側に向けて当該中心（１０２ａ）を中心として同心状に配置された第１円形状外周面（１２０ａ）、第１円形状内周面（１２１ｂ）、第２円形状外周面（１２１ａ）および第２円形状内周面（１２２ｂ）とを備え、前記第１円形状外周面（１２０ａ）および前記第１円形状内周面（１２１ｂ）の間には第１円環状空間（１２３）が形成され、前記第２円形状外周面（１２１ａ）および前記第２円形状内周面（１２２ｂ）の間には第２円環状空間（１２４）が形成されており、
前記ローター（１０３）は、その中心（１０３ａ）から外側に向けて当該中心（１０３ａ）を中心として同心状に配置された第１円筒（１３１）および第２円筒（１３２）と、前記第１、第２円筒（１３１、１３２）をその直径方向に貫通して延びる少なくとも一つのベーン装着溝（１３７）とを備えており、
前記第１円筒（１３１）は、前記第１円環状空間（１２３）に偏芯した状態で配置され、当該第１円環状空間（１２３）を外周側空間（１２３ａ）と内周側空間（１２３ｂ）に仕切っており、
前記第２円筒（１３２）は、前記第２円環状空間（１２４）に偏芯した状態で配置され、当該第２円環状空間（１２４）を外周側空間（１２４ａ）と内周側空間（１２４ｂ）に仕切っており、
前記ベーンは、その長さ方向の中心から両端に向かって、当該中心に対して点対称の位置に形成された一対の第１櫛歯部分（１４１、１４２）および一対の第２櫛歯部分（１４３、１４４）を備え、
前記第１櫛歯部分（１４１、１４２）は、両側から前記第１円形状外周面（１２０ａ）に接していると共に、前記第１円環状空間（１２３）の前記外周側空間（１２３ａ）および前記内周側空間（１２３ｂ）を複数の前記圧縮室（１５５、１５６）に仕切っており、
前記第２櫛歯部分（１４３、１４４）は、前記第２円環状空間（１２４）の前記外周側空間（１２４ａ）および前記内周側空間（１２４ｂ）を複数の前記圧縮室（１５３、１５４）に仕切っており、
前記ローター（１０３）の回転に伴って前記ベーン（１０４）の前記第１櫛歯部分（１４１、１４２）が前記第１円形状外周面（１２０ａ）に沿って摺動することにより、当該ベーン（１０４）が前記ベーン装着溝（１３７）に沿って往復スライド運動を行うことを特徴としている。
【００１８】
ここで、前記ステーター（１０２）は、前記第１円形状外周面（１２０ａ）を備えた円筒状あるいは円柱状のベーンガイド（１２０）と、この外側に同心状に配置され、前記第１円形状内周面（１２１ｂ）および前記第２円形状外周面（１２１ａ）を備えた第１円筒状部分（１２１）と、この外側に同心状に配置され、前記第２円形状内周面（１２２ｂ）を備えた第２円筒状部分（１２２）とを備えた構成とすることができる。【００１９】
本発明のベーン式圧縮機（１００、１００Ａ）では、ベーン（１０４）の一対の第１櫛歯部分（１４１、１４２）の間にベーンガイド（１２０）が挟まれた状態となっているので、ベーン（１０４）を、遠心力を利用してベーンガイド（１２０）に押し付けて往復移動させる必要がない。また、ベーン（１０４）の重心がローター（１０３）の回転中心に近い位置となり、ベーン（１０４）に作用する遠心力が小さくなる。よって、ベーン（１０４）とベーンガイド（１２０）の間の摩耗、摺動抵抗を大幅に抑制できる。【００２０】
特に、前記ベーンガイド（１２０）が回転自在に支持されている回転式ベーンガイドである場合には、一層効果的に、ベーン（１０４）とベーンガイド（１２０）の間の摩耗、摺動抵抗を低減できる。【００２１】
また、ベーンガイド（１２０）によって案内されるベーン（１０４）の第１櫛歯部分（１４１）によっても圧縮室（１５５、１５６）が形成されているので、スペースの利用効率が高く、多段化が容易である。【００２２】
さらに、ベーンガイド（１２０）の第１円形状外周面（１２０ａ）からベーン（１０４）の第１櫛歯部分（１４１）が外れないようにするためには、前記ベーン（１０４）の前記第１櫛歯部分（１４１）における前記ベーンガイド（１２０）の前記第１円形状外周面（１２０ａ）に当接している内側端面の幅寸法（Ｗ）を、少なくとも、前記ローター回転中心と、前記ステーターの前記ベーンガイドの中心との間の偏芯量（Δ）の２倍にすればよい。
【００２３】
また、ステーター（１０２）は、ベーンガイド（１２０）を、その中心軸線の方向に沿って、ベーン（１０４）に押し付けている弾性部材（１７６）を有していることが望ましい。このようにすれば、ローター側のベーンとステーター側の部位との間の軸線方向の位置を適切に設定することができる。【００２４】
なお、本発明のベーン式圧縮機（１００Ａ）において、前記ローター（１０３）は、その中心（１０３ａ）において直角に交差する一対の前記ベーン装着溝（１３７Ａ、１３７Ｂ）を備えており、前記ベーン装着溝のそれぞれに、前記ベーン（１０４）がスライド可能な状態で装着されている構成を採用することも可能である。
【発明の効果】
【００２５】
本発明のベーン式圧縮機では、ステーターの側に形成した円環状空間に、ローター側の円筒を偏芯配置して、円環状空間を外周側空間および内周側空間に仕切っている。また、ベーンを、ローター側に設けたベーン装着溝にスライド可能に装着し、ローターの回転に伴ってベーンをベーン装着溝に沿って往復スライド運動させながら、ステーター側の円環状空間に沿ってその円周方向に移動させるようにしている。【００２６】
この構成によれば、ステーター側の円環状空間およびローター側の円筒を同心状に多段化することにより、簡単に、圧縮室を同心状に多段化することができる。よって、少ない部品点数で容易に圧縮室を多段化できるので、高圧縮比のベーン式圧縮機を安価に実現できる。また、本発明を真空ドライポンプに応用すれば、到達圧力に優れた安価なドライ真空ポンプを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】（ａ）は本発明の実施の形態１に係るベーン式圧縮機を示す概略内部構成図、（ｂ）はその概略断面図、および、（ｃ）は（ｂ）の断面に直交する断面で切断した場合の概略断面図である。
【図２】図１のベーン式圧縮機の動作を示す説明図である。
【図３】（ａ）は本発明の実施の形態２に係るベーン式圧縮機を示す概略内部構成図、（ｂ）はその概略断面図、および、（ｃ）は（ｂ）の断面に直交する断面で切断した場合の概略断面図である。
【図４】（ａ）は本発明の実施の形態３に係るベーン式圧縮機を示す概略内部構成図、（ｂ）はその概略断面図、（ｃ）は（ｂ）の断面に直交する断面で切断した場合の概略断面図、および、（ｄ）はベーンの幅寸法を示す説明図である。
【図５】図４のベーン式圧縮機の動作を示す説明図である。
【図６】（ａ）は本発明の実施の形態４に係るベーン式圧縮機を示す概略内部構成図、（ｂ）はその概略断面図、および、（ｃ）は（ｂ）の断面に直交する断面で切断した場合の概略断面図である。
【図７】（ａ）および（ｂ）は図６のベーン式圧縮機における一方のベーンを示す平面図および側面図であり、（ｃ）および（ｄ）は図６のベーン式圧縮機における他方のベーンを示す平面図および側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下に、図面を参照して本発明を適用したベーン式圧縮機の実施の形態を説明する。
【００２９】
（実施の形態１）
図１を参照して実施の形態１に係るベーン式圧縮機を説明する。ベーン式圧縮機１Ａは、ステーター２と、このステーター２の内部に回転自在の状態で支持されているローター３と、これらステーター２およびローター３によって囲まれている空間を複数の圧縮室に仕切っている一対のベーン４とを備えている。ステーター２は、円筒状のホルダー５と、このホルダー５の前端側開口を封鎖しているステータープレート６とを備えている。ローター３には、その半径方向にスライド可能な状態で一対のベーン４が装着されている。本例では、１８０度の角度間隔、すなわち、直径方向に一対のベーン４が一直線上に配列されている。ホルダー５の後端面には同軸状にモーター７が取り付けられており、モーター７によってローター３が回転駆動される。
【００３０】
ホルダー５は、後側が小径の円筒部分１１となっており、前側が大径の円筒状部分１２となっている。小径の円筒部分１１の後端面にはモーター７が取付フランジ７ａを介して同軸状態に連結固定されている。小径の円筒部分１１の内部には、ローター３の後側支軸１４が、軸受１３を介して、回転自在の状態で支持されている。軸受１３の前後にはシール１５、１６が取り付けられ、後側支軸１４とホルダー５の円筒部分１１の内周面との間が密閉されている。後側支軸１４の後側の軸端部は、軸継ぎ手１７を介して、後側から挿入されているモーター回転軸７ｂの先端部に同軸状に連結固定されている。
【００３１】
ホルダー５の大径の円筒状部分１２の前端にはステータープレート６が同軸状態に固定されている。ステータープレート６は、円筒状部分１２と同一の輪郭形状をしている円盤状のものであり、このステータープレート６における内側端面からは、同心状に、複数の円筒状部分、本例では、第１円筒状部分２１および第２円筒状部分２２が突出している。内側の第１円筒状部分２１と、その外側の第２円筒状部分２２との間、および、第２円筒状部分２２と外側の円筒状部分１２（第３円筒状部分）との間に、それぞれ、円環状空間２３、２４が形成されている。第１円筒状部分２１、第２円筒状部分２２および円筒状部分１２は、それらの中心２ａ（ステーター中心）が、ローター回転中心３ａに対して一定の偏芯量Δだけ偏芯している。したがって、円環状空間２３、２４も同一量だけローター回転中心３ａに対して偏芯している。
【００３２】
次に、ローター３は円盤部分３１を備えており、この円盤部分３１は、ステータープレート６に対して一定の間隔で対峙しており、その円形端面３１ａには、ステータープレート６の側に形成されている第１、第２円筒状部分２１、２２の先端面が微小隙間で対峙している。円盤部分３１の後側には後側支軸１４が一体形成されており、その前側には同軸状に前側支軸３２が一体形成されている。前側支軸３２の軸先端部は、ステータープレート６の内側端面に形成した凹部に取り付けた軸受３３を介して、ステータープレート６の側に回転自在の状態で支持されている。また、前側支軸３２とステータープレート６の間はシール３４によって密閉されている。
【００３３】
ローター３の円盤部分３１の円形端面３１ａには、ローター回転中心３ａを中心として、同心状に複数の円筒、本例では２つの円筒３５、３６が一体形成されている。内側の円筒３５（第１円筒）はステーター２側の内側の円環状空間２３に突入しており、この円筒３５の円環状の先端面がステータープレート６の内側端面６ｃに微小隙間で対峙している。外側の円筒３６（第２円筒）も、ステーター２側の外側の円環状空間２４に突入しており、この円筒３６の円環状の先端面がステータープレート６の内側端面６ｃに微小隙間で対峙している。これにより、内側の円環状空間２３は円筒３５によって内周側空間２３ｂと外周側空間２３ａに仕切られており、外側の円環状空間２４は円筒３６によって内周側空間２４ｂと外周側空間２４ａに仕切られている。
【００３４】
ローター側の円筒３５、３６は、それぞれ、ステーター側の円環状空間２３、２４に対して偏芯量Δだけ偏芯した状態で組み込まれている。本例では、図１（ａ）に示すように、円筒３５、３６の円形外周面３５ａ、３６ａは、それらの１つの直径方向Ｌにおける一方の端において微小隙間で円筒状部分２２の内周面２２ｂおよび円筒状部分１２の内周面１２ｂに対峙し、直径方向Ｌの反対側の端においては最大隙間で円筒状部分２２、１２の内周面２２ｂ、１２ｂに対峙している。したがって、内側の円環状空間２３の外周側空間２３ａは、直径方向Ｌの一方の端から円周方向に沿って反対側の端に向けて幅が漸増し、当該端から他方の端に向けて逆に幅が漸減している。内周側空間２３ｂは、円周方向に沿って逆の状態で幅が変化している。外側の円環状空間２４の外周側空間２４ａは外周側空間２３ａと同様に幅が変化し、内周側空間２４ｂは内周側空間２３ｂ同様に幅が変化している。
【００３５】
次に、ローター３には半径方向に延びる一対のベーン装着溝３７が形成されている。これらのベーン装着溝３７にはベーン４のそれぞれがベーン装着溝３７に沿ってスライド可能な状態で装着されている。各ベーン装着溝３７はローター回転中心３ａの近傍位置から半径方向の外方に直線状に延びる一定幅の溝であり、ローター３の円盤部分３１の円形端面３１ａに形成されている一定深さの溝部分３７ａと、当該溝部分３７ａに対峙する円筒３５、３６の部分を半径方向に貫通しているスリット部分３７ｂ、３７ｃとを備えている。
【００３６】
ベーン装着溝３７にスライド可能に装着されているベーン４は、円盤部分３１の溝部分３７ａに装着されている一定幅の連結板部分４０と、この連結板部分４０から一定の間隔で突出している複数本の櫛歯部分、本例では３本の櫛歯部分４１、４２、４３とを備えている。
【００３７】
ローター回転中心３ａの側に位置している櫛歯部分４１（第１櫛歯部分）は、内側の円筒状部分２１の内周側に位置しており、その先端面４１ｃはステータープレート６側の内側端面６ｃに対して微小隙間（非接触状態）で対峙しており、その外周側端面４１ａは円筒状部分２１の内周面２１ｂに接触可能となっている。ローター３が回転すると、ベーン４は遠心力によって外方に押され、ベーン装着溝３７に沿って外方にスライドする。この結果、ベーン４の第１櫛歯部分４１の外周側端面４１ａは円筒状部分２１の内周面２１ｂに押し付けられるので、ローター３の回転に伴って、ベーン４は、当該内周面２１ｂに沿って摺動する。換言すると、円筒状部分２１の内周面２１ｂがベーンガイド面として機能して、ローター３の回転に伴うベーン４の往復スライド運動を制御することになる。
【００３８】
これに対して、櫛歯部分４２（第２櫛歯部分）は、内側の円筒３５のスリット部分３７ｂおよび内側の円環状空間２３内に位置しており、その先端面４２ｃはステータープレート６側の内側端面６ｃに対して微小隙間（非接触状態）で対峙している。また、櫛歯部分４１（第１櫛歯部分）が円筒状部分２１の内周面２１ｂに当接した状態においては、櫛歯部分４２の外周側端面４２ａは円筒状部分２２の内周面２２ｂに対して微小隙間（非接触状態）で対峙し、その内周側端面４２ｂは円筒状部分２１の外周面２１ａに対して微小間隔（非接触状態）で対峙するようになっている。
【００３９】
同様に、最も外側に位置する櫛歯部分４３も、外側の円筒３６のスリット部分３７ｃおよび外側の円環状空間２４に位置しており、その先端面４３ｃはステータープレート６側の内側端面６ｃに対して微小隙間（非接触状態）で対峙している。また、櫛歯部分４１が円筒状部分２１の内周面２１ｂに当接した状態においては、櫛歯部分４３の外周側端面４３ａは円筒状部分１２の内周面１２ｂに対して微小隙間（非接触状態）で対峙しており、その内周側端面４３ｂは円筒状部分２２の外周面２２ａに対して微小間隔（非接触状態）で対峙するようになっている。
【００４０】
ここで、櫛歯部分４２、４３を、一定の微小間隔を保った状態で、円筒状部分２１、２２、１２の外周面、内周面に沿って回転させるために、本例では次のように円筒状部分２１、２２の内周面、外周面、および、円筒状部分１２の内周面の形状が規定されている。すなわち、円筒状部分２１の内周面２１ｂの輪郭形状は、これに対峙しているベーン４の櫛歯部分４１の外周側端面４１ａの回転軌跡または当該回転軌跡の近似曲線によって規定されている。また、円筒状部分２１の外周面２１ａ、円筒状部分２２の内周面２２ｂの輪郭形状は、これらに対峙しているベーン４の櫛歯部分４２の内周側端面４２ｂおよび外周側端面４２ａの回転軌跡または当該回転軌跡の近似曲線によって規定されている。同様に、円筒状部分２２の外周面２２ａおよび円筒状部分１２の内周面１２ｂの輪郭形状は、これらに対峙している櫛歯部分４３の内周側端面４３ｂおよび外周側端面４３ａの回転軌跡または当該回転軌跡の近似曲線によって規定されている。
【００４１】
上記のように、ベーン４の櫛歯部分４２、４３によって、各円環状空間２３、２４の外周側空間２３ａ、２４ａおよび内周側空間２３ｂ、２４ｂがそれぞれ２つの圧縮室に仕切られている。すなわち、図１（ａ）に示すように、円環状空間２４の外周側空間２４ａが、櫛歯部分４３によって２つの第１段圧縮室５１に仕切られており、円環状空間２４の内周側空間２４ｂが２つの第２段圧縮室５２に仕切られている。また、内側の円環状空間２３の外周側空間２３ａが、櫛歯部分４２によって２つの第３段圧縮室５３に仕切られており、内周側空間２３ｂが櫛歯部分４２によって２つの第４段圧縮室５４に仕切られている。
【００４２】
また、円筒状部分１２には、ローター３の回転に伴って第１段圧縮室５１の容積が漸増する回転角度範囲内の部位、本例では直径方向Ｌに対して９０度回転した角度位置の部位に、外部から流体を吸入するための吸入口５５が形成されている。ステータープレート６の内側端面６ｃには、ローター３の回転に伴って第１段圧縮室５１の容積が漸減する回転角度範囲内の部位、本例では吸入口５５から１８０度回転した部位に、第１段圧縮室５１と第２段圧縮室５２との間の連通口５６が形成されている。同様に、ステータープレート６には、第２段圧縮室５２と第３段圧縮室５３との連通口５７、および、第３段圧縮室５３と第４段圧縮室５４との連通口５８が形成されている。さらに、ステータープレート６には、最終段の第４段圧縮室５４から圧縮流体を吐出するための吐出口５９が形成されている。
【００４３】
図２を参照してベーン式圧縮機１Ａの動作を説明する。モーター７によってローター３を回転すると、ローター３と一緒に一対のベーン４がローター回転中心３ａ回りに回転する。ベーン４は、ローター３に対してその半径方向にスライド可能であるので、回転に伴って発生する遠心力によって半径方向の外方に押されながら回転する。すなわち、ベーン４の最も中心側の櫛歯部分４１が最も内側の円筒状部分２１の内周面２１ｂに沿って摺動する。ベーン４の櫛歯部分４２、４３によって仕切られている第１段圧縮室５１〜第４段圧縮室５４は、ベーン４の回転毎に、容積増加に伴う流体吸入行程および容積減少に伴う流体圧縮吐出行程を繰り返し、次段の圧縮室に圧縮流体を送り出す。また、最終段の第４圧縮室５４からは圧縮流体が吐出口５９から吐き出される。
【００４４】
本例のベーン式圧縮機１Ａでは、ステーター２側の円筒状部分２１、２２の数、ローター３側の円筒３５、３６の数、および、ベーン４の櫛歯部分４２、４３（第２櫛歯部分）の数を増やすことにより、同心状に容積圧縮室を多段に設けることができる。したがって、少ない部品点数で圧縮性能の高いベーン式圧縮機を簡単な構成で安価に製造できる。また、同心状に各段の圧縮室が配列されているので、これらの間を連通する連通路も簡単に形成することができる。したがって、ベーン式圧縮機１Ａは、到達圧力に優れた安価なドライ真空ポンプ等として用いることができる。
【００４５】
また、遠心力によって半径方向の外方に押し出されるベーン４は、周速の遅い中心側の櫛歯部分４１のみが固定側の円筒状部分２１の内周面２１ｂに沿って摺動する。これ以外の部分は非接触状態で回転する。したがって、ベーン４と、これが摺動する円筒状部分２１の部位の間の摩耗を低減することができ、これらの部品の寿命を延ばすことができる。また、ベーン４の摺動抵抗を低減できるので、ベーン式圧縮機１Ａの損失動力を低減できる。
【００４６】
さらに、円筒状部分２１の外周面形状、円筒状部分２２の内外周面形状、円筒状部分１２の内周面形状を、これらに対峙しているベーン４の櫛歯部分４１〜４３の部位の回転軌跡またはその近似曲線を用いて規定している。これにより、櫛歯部分４２、４３と円筒状部分２１、２２、１２との間を最適な一定の微小隙間で対峙した非接触状態に維持することができる。なお、本例では、一対のベーン４を備えているが、ベーンの個数は３個以上であってもよい。
【００４７】
（実施の形態２）
図３を参照して実施の形態２に係るベーン式圧縮機を説明する。ベーン式圧縮機１Ｂの基本構成は実施の形態１に係るベーン式圧縮機１Ａと同一であるので、対応する部位には同一の符号を付し、それらの部位の説明を省略する。
【００４８】
ベーン式圧縮機１Ｂにおいては、ベーン式圧縮機１Ａにおけるステーター側の最も内側に位置している円筒状部分２１の代わりに、ステータープレート６の側に回転可能な状態で取り付けたベーンガイド２１Ｂを備えている。ベーンガイド２１Ｂは、ステータープレート６の中心部分に形成した凹部に軸受３３Ｂを介して回転自在の状態に支持されている支軸部分６１と、この支軸部分６１の端に一体形成されている円盤部分６２と、この円盤部分６２の端面外周縁部分に一体形成されている円筒状部分６３とを備えている。円筒状部分６３の先端６３ｃはローター３の円形端面３１ａに対して微小隙間で対峙している。
【００４９】
円筒状部分６３の内周面６３ｂはベーン４の案内面として機能する。すなわち、ローター３の回転に伴って生ずる遠心力によって、ベーン４の櫛歯部分４１（第１櫛歯部分）の外周側端面４１ａが、当該内周面６３ｂに押し付けられた状態で摺動し、ベーン４の往復スライド運動が制御される。
【００５０】
ベーンガイド２１Ｂは回転可能な状態でステータープレート６の側に支持されている。したがって、ローター３の回転に伴って回転するベーン４によって当該ベーンガイド２１Ｂは連れ回る。ベーン４の回転中心であるローター回転中心３ａと、ベーンガイド２１Ｂの中心であるステーター中心２ａとは偏芯量Δだけずれているので、その分、双方の部材の間に滑りが発生するが、ベーンガイド２１Ｂが連れ回りしない場合に比べて、双方の部材の間の滑り速度を大幅に低減できる。よって、これらの部材の間の摩耗を低減でき、これらの部材の間の摺動抵抗も大幅に低減できる。
【００５１】
なお、本例のベーン式圧縮機１Ｂでは、ローター３はホルダー５によって片持ち状態に支持されており、ローター３の円盤部分３１には、実施の形態１のベーン式圧縮機１Ａにおける前側支軸３２が備わっていない。したがって、円盤部分３１に形成されている一対のベーン装着溝３７の溝部分３７ａは連続した１本の溝として形成してある。
【００５２】
（実施の形態３）
図４を参照して本発明を適用した実施の形態３に係るベーン式圧縮機を説明する。ベーン式圧縮機１００は、ステーター１０２と、このステーター１０２の内部に回転自在の状態で支持されているローター１０３と、これらステーター１０２およびローター１０３によって囲まれている空間を複数の圧縮室に仕切っているベーン１０４（一体型ベーン）とを備えている。ステーター１０２は、円筒状のホルダー１０５と、このホルダー１０５の前端側開口を封鎖しているステータープレート１０６とを備えている。ローター１０３には、その直径方向にスライド可能な状態でベーン１０４が装着されている。ホルダー１０５の後端面には同軸状にモーター１０７が取り付けられており、モーター１０７によってローター１０３が回転駆動される。
【００５３】
ホルダー１０５は、後側が小径の円筒部分１１１となっており、前側が大径の円筒状部分１１２となっている。小径の円筒部分１１１の後端面にはモーター１０７が取付フランジ１０７ａを介して同軸状態に連結固定されている。小径の円筒部分１１１の内部には、一対の軸受１１３を介して、ローター１０３の後側支軸１１４が回転自在の状態で支持されている。軸受１１３の前後にはシール１１５、１１６が取り付けられており、後側支軸１１４とホルダー１０５の円筒部分１１１の内周面との間が密閉されている。後側支軸１１４の後側の軸端部は、軸継ぎ手１１７を介して、後側から挿入されているモーター回転軸１０７ｂの先端部に同軸状に連結固定されている。
【００５４】
ホルダー１０５の大径の円筒状部分１１２の前端にはステータープレート１０６が同軸状態に固定されている。ステータープレート１０６は、円筒状部分１１２と同一の輪郭形状をしている円盤状のものであり、このステータープレート１０６における内側端面１０６ｃの中心部には、ローター１０３の回転に伴ってベーン１０４を直径方向に往復スライド運動させるための円筒状のベーンガイド１２０がステーター中心１０２ａと同心状に取り付けられている。また、内側端面１０６ｃには、このベーンガイド１２０を同心状に取り囲む複数の円筒状部分、本例では、第１円筒状部分１２１および第２円筒状部分１２２が形成されている。ベーンガイド１２０と内側の第１円筒状部分１２１の間、第１円筒状部分１２１と外側の第２円筒状部分１２２との間、および、第２円筒状部分１２２と外側の円筒状部分１１２との間に、それぞれ、円環状空間１２３、１２４、１２５が形成されている。
【００５５】
ステーター中心１０２ａは、ローター回転中心１０３ａに対して偏芯量Δだけ偏芯している。したがって、円環状空間１２３、１２４、１２５もローター回転中心１０３ａに対して一定の偏芯量Δだけ偏芯している。
【００５６】
次に、図４（ｃ）に示すように、ローター１０３は円盤部分１３０を備えており、この円盤部分１３０は、ステータープレート１０６に対して一定の間隔で対峙している。円盤部分１３０の円形端面１３０ａには、ステータープレート１０６の側に取り付けたベーンガイド１２０の端面１２０ｃが当接していると共に、第１、第２円筒状部分１２１、１２２の先端面１２１ｃ、１２２ｃが微小隙間で対峙している。円盤部分１３０の後側には後側支軸１１４が一体形成されている。
【００５７】
ローター１０３の円盤部分１３０の円形端面１３０ａには、ローター回転中心１０３ａを中心として、同心状に複数の円筒、本例では３つの円筒１３１、１３２、１３３が一体形成されている。内側の円筒１３１はステーター１０２側の内側の円環状空間１２３に突入しており、その先端面がステータープレート１０６の端面１０６ｃに微小隙間で対峙している。同様に外側の円筒１３２、１３３も、それぞれ、ステーター１０２側の円環状空間１２４、１２５に突入しており、それらの先端面がステータープレート１０６の端面１０６ｃに微小隙間で対峙している。各円筒１３１〜１３３によって、各円環状空間１２３〜１２５は、それぞれ、内周側空間１２３ｂ、１２４ｂ、１２５ｂと外周側空間１２３ａ、１２４ａ、１２５ａに仕切られている。
【００５８】
図４（ａ）に示すように、円筒１３１〜１３３の円形外周面１３１ａ〜１３３ａは、それらの１つの直径方向Ｌにおける一方の端において微小隙間で円筒状部分１２１、１２２、１１２の内周面１２１ｂ、１２２ｂ、１１２ｂに対峙し、直径方向Ｌの反対側の端においては最大隙間で円筒状部分１２１、１２２、１１２の内周面１２１ｂ、１２２ｂ、１１２ｂに対峙している。したがって、内側の円環状空間１２３の外周側空間１２３ａは、直径方向Ｌの一方端から円周方向に沿って反対側の他方端に向けて幅が漸増し、当該他方端から一方端に向けて逆に幅が漸減している。内周側空間１２３ｂは、円周方向に沿って逆の状態で幅が変化している。内側の円環状空間１２４、１２５の外周側空間１２４ａ、１２５ａは外周側空間１２３ａと同様に幅が変化し、内周側空間１２４ｂ、１２５ｂは内周側空間１２３ｂ同様に幅が変化している。
【００５９】
次に、ローター１０３には直径方向に延びるベーン装着溝１３７が形成されている。このベーン装着溝１３７にはベーン１０４が当該ベーン装着溝１３７に沿ってスライド可能な状態で装着されている。ベーン装着溝１３７はローター回転中心１０３ａを通って直径方向に直線状に延びる一定幅の溝であり、ローター１０３の円盤部分１３０の円形端面１３０ａに形成されている一定深さの溝部分１３７ａと、当該溝部分１３７ａに対峙する円筒１３１〜１３３の部分を半径方向に貫通しているスリット部分１３７ｂ、１３７ｃ、１３７ｄとを備えている。
【００６０】
ベーン装着溝１３７にスライド可能に装着されているベーン１０４は、円盤部分１３０の溝部分１３７ａに装着されている一定幅の連結板部分１４０と、この連結板部分１４０から一定の間隔で突出している複数本の櫛歯部分、本例では６本の櫛歯部分１４１〜１４６とを備えている。これらの櫛歯部分１４１〜１４６は、ローター回転中心１０３ａを挟み点対称に形成されている。
【００６１】
ローター回転中心１０３ａの側に位置している一対の櫛歯部分１４１、１４２は、内側の円環状空間１２３内に位置しており、それらの先端面１４１ｃはステータープレート１０６側の内側端面１０６ｃに対して微小隙間（非接触状態）で対峙しており、それら内周側端面１４１ｂはベーンガイド１２０の外周面１２０ａに接している。ローター１０３が回転すると、これと一緒に回転するベーン１０４の櫛歯部分１４１、１４２の間にはベーンガイド１２０が挟まれているので、ベーン１０４はベーンガイド１２０の外周面１２０ａによって案内されて、ベーン装着溝１３７に沿ってローター直径方向に往復スライド運動しながら回転する。これに対して、櫛歯部分１４１の外周側端面１４１ａは円筒状部分１２１の内周面１２１ｂに対して微小隙間（非接触状態）で対峙した状態で回転する。
【００６２】
また、外側の一対の櫛歯部分１４３、１４４は、円環状空間１２４内に位置しており、その先端面１４３ｃ、１４４ｃは、ステータープレート１０６側の内側端面１０６ｃに対して微小間隔（非接触状態）で対峙している。また、これらの櫛歯部分１４３、１４４は、それらの内周側端面１４３ｂ、１４４ｂは円筒状部分１２１の外周面１２１ａに対して微小隙間（非接触誦応対）で対峙し、それらの外周側端面１４３ａ、１４４ａは円筒状部分１２２の内周面１２２ｂに対して微小隙間（非接触状態）で対峙している。同様に、最も外側に位置している一対の櫛歯部分１４５、１４６は円環状空間１２５内に位置しており、その先端面１４５ａ、１４６ｃはステータープレート１０６の内側端面１０６ｃに対して微小隙間（非接触状態）で対峙している。また、これらの櫛歯部分１４５、１４６は、それらの内周側端面１４５ｂ、１４６ｂが円筒状部分１２２の外周面１２２ａに対して微小隙間で対峙し、それらの外周側端面１４５ａ、１４６ａが円筒状部分１１２の内周面１１２ｂに対して微小隙間で対峙している。
【００６３】
ここで、櫛歯部分１４１〜１４６を、上記のように円筒状部分１２１、１２２、１１２に対して一定の微小間隔を保った状態で回転させるために、本例では次のように、ベーンガイド１２０の外周面１２０ａの形状、円筒状部分１２１、１２２の内周面、外周面の形状、および、円筒状部分１１２の内周面の形状が規定されている。すなわち、ベーンガイド１２０の外周面１２０ａの輪郭形状は、これに対峙しているベーン１０４の櫛歯部分１４１、１１４２の内周側端面１４１ｂ、１４２ｂの回転軌跡または当該回転軌跡の近似曲線によって規定されている。同様に、円筒状部分１２１、１２２の内周面１２１ｂ、１２２ｂ、外周面形状１２１ａ、１２２ａ、円筒状部分１１２の内周面１１２ｂの輪郭形状は、これらに対峙しているベーン４の櫛歯部分の部位の回転軌跡または当該回転軌跡の近似曲線によって規定されている。
【００６４】
上記のように、ベーン１０４の櫛歯部分１４１〜１４６によって、各円環状空間１２３、１２４、１２５の外周側空間１２３ａ、１２４ａ、１２５ａおよび内周側空間１２３ｂ、１２４ｂ、１２５ｂがそれぞれ２つの圧縮室に仕切られている。すなわち、図４（ａ）に示すように、円環状空間１２５の外周側空間１２５ａが、櫛歯部分１４６、１４５によって２つの第１段圧縮室１５１に仕切られており、その内周側空間１２５ｂが櫛歯部分１４６、１４５によって２つの第２段圧縮室１５２に仕切られている。また、円環状空間１２４の外周側空間１２４ａが、櫛歯部分１４４、１４３によって２つの第３段圧縮室１５３に仕切られており、内周側空間１２４ｂが櫛歯部分１４４、１４３によって２つの第４段圧縮室１５４に仕切られている。さらに、円環状空間１２３の外周側空間１２３ａが、櫛歯部分１４２、１４１によって２つの第５段圧縮室１５５に仕切られており、その内周側空間１２３ｂが櫛歯部分１４２、１４１によって２つの第６段圧縮室１５６に仕切られている。
【００６５】
また、円筒状部分１１２には、ローター１０３の回転に伴って第１段圧縮室１５１の容積が漸増する回転角度範囲内の部位、本例では直径方向Ｌに対して９０度回転した角度位置の部位に、外部から流体を吸入するための吸入口１６１が形成されている。ステータープレート１０６の内側端面１０６ｃには、ローター１０３の回転に伴って第１段圧縮室１５１の容積が漸減する回転角度範囲内の部位、本例では吸入口１６１から１８０度回転した部位に、第１段圧縮室１５１と第２段圧縮室１５２との間の連通口１６２が形成されている。同様に、ステータープレート１０６には、第２段圧縮室１５２と第３段圧縮室１５３との連通口１６３、第３段圧縮室１５３と第４段圧縮室１５４との連通口１６４、第４段圧縮室１５４と第５段圧縮室１５５との連通口１６５、第５段圧縮室１５５と第６段圧縮室１５６の連通口１６６が形成されている。さらに、ステータープレート１０６には、最終段の第６段圧縮室１５６から圧縮流体を吐出するための吐出口１６７が形成されている。
【００６６】
ここで、本例のベーンガイド１２０は、ステータープレート１０６の中心部分に回転自在の状態で取り付けられている。ベーンガイド１２０は、円筒状部分１７１と、この円筒状部分１７１におけるローター側の端を封鎖する状態に一体形成されている円盤部分１７２とを備えており、円盤部分１７２の端面１２０ｃは、ローター１０３の円盤部分１３０の円形端面１３０ａに接している。円筒状部分１７１の内部には、ステータープレート１０６の外側の端面１０６ｂの側から装着された軸部材１７３が同軸状態に挿入されている。円筒状部分１７１は、軸受１７４を介して、軸部材１７３によって回転自在の状態で支持されている。また、軸部材１７３と円筒状部分１７１の間はシール１７５によって密閉されている。
【００６７】
さらに、軸受１７４の端面とベーンガイド１２０の円盤部分１７２の内側の端面との間にはウエーブワッシャー１７６（弾性部材）が挿入されている。このウエーブワッシャー１７６によって、ベーンガイド１２０はローター１０３の円盤部分１３０円形端面１３０ａに対して押しつけられている。したがって、当該円形端面１３０ａを直径方向に延びているベーン装着溝１３７の溝部分１３７ａに装着されているベーン１０４の連結板部分１４０が、ベーンガイド１２０によって溝部分１３７ａに押し付けられている。このように、ローター１０３およびベーン１０４が、ホルダー５に対してローター中心軸線方向に押し付けられて、それらのローター中心軸線の方向の位置が規定されている。よって、ステータープレート１０６の端面１０６ｃと、ローター側の円筒１３１〜１３３の先端面１３１ｃ〜１３３ｃとの間を微小隙間で非接触状態に保持できる。また、ローター側の円盤部分１３０の円形端面１３０ａと、ステーター側の円筒状部分１２１、１２２の先端面１２１ｃ、１２２ｃとの間を微小隙間で非接触状態に保持できる。
【００６８】
なお、回転時に、ベーンガイド１２０の外周面１２０ａからベーン１０４の櫛歯部分１４１、１４２が外れないようにするためには、図４（ｄ）に示すように、ベーン１０４の櫛歯部分１４１、１４２におけるベーンガイド１２０の外周面１２０ａに当接している内周側端面の幅寸法Ｗを、少なくとも、ローター回転中心１０３ａとステーター中心１０２ａの間の偏芯量Δの２倍にしておけばよい。
【００６９】
図５を参照してベーン式圧縮機１００の動作を説明する。モーター１０７によってローター１０３を回転すると、ローター１０３と一緒にベーン１０４がローター回転中心１０３ａ回りに回転する。ベーン１０４は、ローター１０３に対してその直径方向にスライド可能であり、ローター回転中心１０３ａに位置するベーンガイド１２０の外周面１２０ａによって案内されて、直径方向に往復スライド運動しながら回転する。この結果、第１段〜第６段の圧縮室１５１〜１５６が実質的にベーン１０４の各櫛歯部分１４１〜１４６によって密閉された状態でローター１０３と共に回転して、それらの容積は、ローター１０３が１８０度回転する毎に増加および減少を繰り返す。よって、各圧縮室１５１〜１５６において順次に流体が圧縮されて、最終段の圧縮室１５６から高圧縮比で圧縮された圧縮流体が吐出される。
【００７０】
本例のベーン式圧縮機１００では、ステーター側の円筒状部分の数、ローター側の円筒の数、および、ベーンの櫛歯部分の数を増やすことにより、同心状に容積圧縮室を多段に設けることができる。したがって、少ない部品点数で圧縮性能の高いベーン式圧縮機を簡単な構成で安価に製造できる。また、同心状に各段の圧縮室が配列されているので、これらの間を連通する連通路も簡単に形成することができる。したがって、ベーン式圧縮機１００は、到達圧力に優れた安価なドライ真空ポンプ等として用いることができる。
【００７１】
また、ベーン１０４の一対の櫛歯部分１４１、１４２の間にベーンガイド１２０が挟まれた状態となっているので、ベーン１０４を、遠心力を利用してベーンガイド１２０の内周面に押し付けて往復移動させる必要がない。また、ベーン１０４の重心がローターの回転中心に近い位置となり、ベーン１０４に作用する遠心力が小さくなる。よって、ベーン１０４とベーンガイド１２０の間の摩耗、摺動抵抗を大幅に抑制できる。特に、本例では、ベーンガイド１２０が、ステーター側に回転自在に支持されているので、一層効果的に、ベーンとベーンガイドの間の摩耗、摺動抵抗を低減できる。
【００７２】
また、ベーンガイド１２０によって案内されるベーン１０４の櫛歯部分１４１、１４２によって最終段の圧縮室１５６が形成されているので、スペースの利用効率が高く、多段化が容易である。
【００７３】
さらに、ローター１０３およびベーンガイド１２０は、ウエーブワッシャー１７６によって、その中心軸線の方向に沿ってステーター１０２のホルダー１０５の側に押し付けられている。したがって、ステーター１０２に対するローター１０３およびベーン１０４の中心軸線方向の位置が規定され、これらの軸線方向の相対位置を精度よく設定することができる。
【００７４】
（実施の形態４）
図６を参照して、本発明を適用した実施の形態４に係るベーン式圧縮機を説明する。本実施の形態に係るベーン式圧縮機１００Ａは、基本的に、実施の形態３に係るベーン式圧縮機１００と同様な構成であるので、ベーン式圧縮機１００の各部に対応する部位には同一の符号を付し、それらの説明は省略する。ベーン式圧縮機１００Ａは２つのベーン１０４Ａ、１０４Ｂを備えており、ベーン１０４Ａはベーン装着溝１３７Ａに摺動可能な状態で保持されており、ベーン１０４Ｂはベーン装着溝１３７Ｂに摺動可能な状態で保持されている。
【００７５】
すなわち、ベーン装着溝１３７Ａ、１３７Ｂは相互に直交する方向に延びており、それぞれ、ローター１０３の中心１０３ａを通る状態に形成されている。これらのベーン装着溝１３７Ａ、１３７Ｂのそれぞれは、ローター回転中心１０３ａを通って直径方向に直線状に延びる一定幅の溝であり、基本的には、前述のベーン装着溝１３７と同一である。したがって、ベーン装着溝１３７Ａ、１３７Ｂにおける溝部分１３７ａは、それらの中心において重なる状態に形成されている。
【００７６】
図７（ａ）〜（ｄ）を参照して、ベーン装着溝１３７Ａにスライド可能に装着されているベーン１０４Ａ、および、ベーン装着溝１３７Ｂにスライド可能に装着されているベーン１０４Ｂを説明する。これらの図に示すように、双方のベーン１０４Ａ、１０４Ｂは全体的に同一構成であり、基本的に実施の形態３のベーン式圧縮機１００におけるベーン１０４と同一構成である。
【００７７】
異なる点は、これらのベーン１０４Ａ、１０４Ｂを直交させた状態で、ベーン装着溝１３７Ａ、１３７Ｂに装着できるように、矩形の切欠き部１０４ａ、１０４ｂが形成されていることである。すなわち、一方のベーン１０４Ａには、その連結板部分１４０の長さ方向の中央部分において下側端面の側に矩形の切欠き部１０４ａが形成されており、他方のベーン１０４Ｂには、その連結板部分１４０の長さ方向の中央部分において上側端面の側から矩形の切欠き部１０４ｂが形成されている。
【００７８】
直交する状態に配置されている２つのベーン１０４Ａ、１０４Ｂの櫛歯部分１４１〜１４６によって、各円環状空間１２３、１２４、１２５の外周側空間１２３ａ、１２４ａ、１２５ａおよび内周側空間１２３ｂ、１２４ｂ、１２５ｂがそれぞれ４つの圧縮室に仕切られている。すなわち、図６（ａ）に示すように、最も外側の円環状空間１２５の外周側空間１２５ａは、ベーン１０４Ａの櫛歯部分１４６、１４５と、ベーン１０４Ｂの櫛歯部分１４６、１４５とによって、４つの第１段圧縮室１５１に仕切られている。円環状空間１２５の内周側空間１２５ｂは、ベーン１０４Ａの櫛歯部分１４６、１４５と、ベーン１０４Ｂの櫛歯部分１４６、１４５とによって、４つの第２段圧縮室１５２に仕切られている。
【００７９】
同様に、円環状空間１２４の外周側空間１２４ａは、一対の櫛歯部分１４４と一対の櫛歯部分１４３によって、４つの第３段圧縮室１５３に仕切られている。円環状空間１２４の内周側空間１２４ｂは、一対の櫛歯部分１４４と一対の櫛歯部分１４３によって、４つの第４段圧縮室１５４に仕切られている。円環状空間１２３の外周側空間１２３ａは、一対の櫛歯部分１４２と一対の櫛歯部分１４１によって、４つの第５段圧縮室１５５に仕切られており、その内周側空間１２３ｂは一対の櫛歯部分１４２と一対の櫛歯部分１４１によって、４つの第６段圧縮室１５６に仕切られている。
【００８０】
なお、吸入口１６１、連通口１６２〜１６６および吐出口１６７は、前述のベーン式圧縮機１００と同一位置に形成されている。
【００８１】
この構成のベーン式圧縮機１００Ａでは、モーター１０７によってローター１０３を回転すると、ローター１０３と一緒に一対のベーン１０４Ａ、１０４Ｂが直交状態のままローター回転中心１０３ａ回りに回転する。ベーン１０４Ａ、１０４Ｂは、それぞれ、ローター１０３に対して直交する直径方向にスライド可能なので、これらのベーン１０４Ａ、１０４Ｂは、ローター回転中心１０３ａに位置するベーンガイド１２０の外周面１２０ａによって案内されて、直径方向に往復スライド運動しながら回転する。
【００８２】
この結果、第１段〜第６段の圧縮室１５１〜１５６が実質的にベーン１０４Ａ、１０４Ｂの各櫛歯部分１４１〜１４６によって密閉された状態でローター１０３と共に回転して、それらの容積は、ローター１０３が１８０度回転する毎に増加および減少を繰り返す。よって、各圧縮室１５１〜１５６において順次に流体が圧縮されて、最終段の圧縮室１５６から高圧縮比で圧縮された圧縮流体が吐出される。ベーン式圧縮機１００Ａによっても、前述のベーン式圧縮機１００と同様な作用効果が得られる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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