(57)【要約】【課題】ロータとサイドブロックとの間の直接接触を避け、ロータの回転に伴う摩擦を低減し、気体圧縮機の動力効率と信頼性を向上させることのできる気体圧縮機を提供する。【解決手段】ロータ１０５は、その隣接するベーン溝１２間において、端面１０５ａ、１０５ｂが、その端面１０５ａ、１０５ｂ間の軸方向の距離をその回転方向側に向けて狭めつつ、傾斜されている。そのため、回転方向逆側境界線１０５ｅから端面１０５ｂ側に供給された冷凍機油は、ロータ１０５の回転に伴い、端面１０５ａ、１０５ｂの回転方向側境界線１０５ｄ付近において、油膜を形成するようになる。従って、ロータ１０５には、端面１０５ａからフロントサイドブロック２へ及び端面１０５ｂからリアサイドブロック３へ、動圧が発生するようになる。【選択図】        図１
2004308530.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ケースに内装されたシリンダと、
該シリンダが挟装されるフロントサイドブロック及びリアサイドブロックと、
該フロントサイドブロック及び該リアサイドブロックを貫通する回転軸により回転自在に支持され、前記シリンダ内に配設されたロータと、
該ロータの略半径方向に複数形成されたベーン溝と、
該ベーン溝内に出没自在に保持されるベーンとを備える気体圧縮機であって、
前記ロータは、
前記フロントサイドブロックと対面する第１の端面と、前記リアサイドブロックと対面する第２の端面とを有し、
前記複数のベーン溝の１つである第１のベーン溝と、該第１のベーン溝から前記ロータの回転方向に隣接する第２のベーン溝との間において、前記第１の端面及び前記第２の端面が、該第１の端面及び該第２の端面の間の軸方向の距離を該ロータの回転方向に向けて狭めつつ、傾斜されたことを特徴とする気体圧縮機。
【請求項２】
前記傾斜により、
前記第１の端面と前記フロントサイドブロック間の隙間及び前記第２の端面と前記リアサイドブロック間の隙間は前記第１のベーン溝と前記第２のベーン溝との間で前記回転方向に向けて拡大され、前記回転軸を中心として仮想された少なくとも一本の同心円に沿って測定された前記隙間の前記第２のベーン溝に属する端部の前記フロントサイドブロック又は前記リアサイドブロックとの間の距離と、前記隙間の前記第１のベーン溝に属する端部の前記フロントサイドブロック又は前記リアサイドブロックとの間の距離の比が、１．５以上４．５以下であることを特徴とする請求項１記載の気体圧縮機。
【請求項３】
前記第１の端面及び前記第２の端面の前記第１のベーン溝と前記第２のベーン溝とで仕切られた面は平面にて形成されたことを特徴とする請求項１又は請求項２記載の気体圧縮機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は気体圧縮機に係わり、特に、ロータとサイドブロックとの間の直接接触を避け、ロータの回転に伴う摩擦を低減し、気体圧縮機の動力効率と信頼性を向上させることのできる気体圧縮機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、空調システムにおいて冷媒ガスを圧縮する機器として、特許文献１に例示されるような気体圧縮機が知られている。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００３−４２０８４号公報
【０００４】
この気体圧縮機は、外部より回転動力を受けることで熱交換用のエバポレータで気化された冷媒ガスを加圧し、室外放熱用の凝縮器に送るようになっている。気体圧縮機の断面図を図３に、図３中のＡ−Ａ矢視線断面図を図４に示す。
【０００５】
図３、図４において、気体圧縮機５０は、一端を大きく開口したケース５２と、同じく一端を大きく開口したフロントヘッド９とを備えている。そして、これらのケース５２とフロントヘッド９とは互いの開口端が当接されており、内部と外気とを遮断する構造を有している。
【０００６】
また、フロントヘッド９には、外部に接続されたエバポレータ（図示略）からの低圧の冷媒ガスを吸入するための吸入ポート５１と、この吸入ポート５１に連通され、比較的大きな容積を有する吸入室１５とが形成されている。
【０００７】
さらに、気体圧縮機５０は、ケース５２とフロントヘッド９の内部に圧縮機本体１を有している。この圧縮機本体１は、フロントサイドブロック２、リアサイドブロック３、シリンダ４、ロータ５、回転軸６及び複数のベーン１３等で構成されている。
【０００８】
また、シリンダ４には、その内側に略楕円筒状の空間が形成されている。そして、この空間中央には、円柱状のロータ５が回転可能に配設されている。また、シリンダ４の両端部は、それぞれフロントサイドブロック２及びリアサイドブロック３により閉塞されるようになっている。
【０００９】
ロータ５には、その端面５ａ、５ｂ間（フロントサイドブロック２側の面を端面５ａ、リアサイドブロック３側の面を端面５ｂとする）を貫通する回転軸６が一体に設けられている。そして、この回転軸６は、フロントサイドブロック２、リアサイドブロック３のそれぞれに設けられた軸受孔７、８により回転可能に支持されている。さらに、回転軸６の回転軸先端側６ａは、軸受孔７から突出されており、さらにフロントヘッド９を貫通するように延長形成されている。
【００１０】
また、回転軸先端側６ａの外周にはシール室１０が設けられており、シール室１０内には図示しない回転軸シールが備えられている。そして、シール室１０には、気体圧縮機５０の運転時に軸受孔７と回転軸６との軸受隙間Ｇを介して、冷凍機油が供給されるようになっている。
【００１１】
なお、冷凍機油は、回転軸６のフロントサイドブロック２側を支える軸受孔７及びリアサイドブロック３側を支える軸受孔８において、動圧軸受としても作用する。すなわち、冷凍機油には、回転軸６の回転に伴う粘性摩擦によって圧力が発生される。そして、この圧力により、回転軸６と両軸受孔７、８との間で冷凍機油の油膜が形成され、この油膜により回転軸６は軸受孔７、８に非接触で回転したまま支えられる。
【００１２】
さらに、ロータ５の外周面５ｃには、略径方向にベーン溝１２が複数形成されている。そして、このベーン溝１２にはベーン１３が摺動可能に装着されている。また、このベーン１３は、ロータ５の回転時には遠心力と、サライ溝３１、３２に通ずるベーン溝１２底部の油圧とによりシリンダ４の内周面に付勢されるようになっている。
【００１３】
さらに、このシリンダ４の内側の空間は、フロントサイドブロック２、リアサイドブロック３、ロータ５及びベーン１３、１３・・により複数の小室に仕切られている。これらの小室は圧縮室１４、１４・・と称されており、ロータ５の回転により容積の大小変化を繰り返すようになっている。
【００１４】
そして、ロータ５が回転して圧縮室１４、１４・・の容積が変化すると、その容積変化により吸入ポート５１に通じる吸入室１５から低圧の冷媒ガスが、吸入通路４１を介して圧縮室１４に吸気され、圧縮室１４で圧縮されるようになっている。
【００１５】
図５にロータの部分拡大図を示す。なお、図５（ａ）は図４中のロータ部分を抜き出した図であり、図５（ｂ）は図５（ａ）中のＢ矢視線図（リアサイドブロックとともに示す）である。
図５において、ロータ５の端面５ｂとリアサイドブロック３との間及びロータ５の端面５ａとフロントサイドブロック２との間（図示略）には、隙間Ｈが形成されている。そして、この隙間Ｈは、ロータ５の端面５ａ、５ｂの全面にわたり形成されている（なお、図中隙間Ｈの部分だけロータ５等に比べ拡大して示してある）。
【００１６】
ここに、隙間Ｈは、ロータ５と両サイドブロック２、３との間の直接接触を避け、ロータ５の回転に伴う摩擦を低減するために設けられたものである。
そのため、隙間Ｈは、例えば、ロータ５と両サイドブロック２、３とが違う材質により構成された場合（例えば、一方が鉄で、もう一方がアルミニウムで構成された場合等）に、これらの熱膨張率の違いが生じても、ロータ５と両サイドブロック２、３とが直接接触しないような広さを有している。
【００１７】
また、隙間Ｈは、軸受孔７、８に設けられたわずかな隙間や両サイドブロック２、３等のわずかな寸法誤差により、回転軸６がシリンダ４の略楕円状開口部の軸方向に対して若干傾いて支持された場合でも、ロータ５と両サイドブロック２、３とが直接接触しないような広さを有している。
一方、隙間Ｈは、これが広過ぎて、圧縮室１４内の高圧の冷媒ガスが、低圧の圧縮室１４側等に漏れることがないような広さとなっている。そのため、この隙間Ｈは、例えば１０μｍ程度となっている。
【００１８】
さらに、シリンダ４の略楕円状開口部の最短径部付近には、吐出穴１６が形成されている。そして、この吐出穴１６は、シリンダ４の圧縮室１４と、シリンダ４の外周とケース５２の内面等により形成された吐出弁室４５とを連絡するようになっている。
【００１９】
そして、この吐出弁室４５には、リードバルブ１７等が取り付けられており、吐出穴１６を吐出弁室４５側から覆うようになっている。また、この吐出弁室４５は、リアサイドブロック３に設けられた吐出通路４４を介して、吐出室１９と連絡されている。そして、この吐出通路４４の吐出室１９側の出口には、油分離器１８が配設されている。
【００２０】
油分離器１８は、圧縮室１４から吐出された冷凍機油が溶け込んだ高圧の冷媒ガスから、冷凍機油を分離するようになっている。そして、冷凍機油が分離された冷媒ガスは、吐出ポート５４から外部の凝縮器（図示略）へ送られるようになっている。また、油分離器１８で分離された冷凍機油は、吐出室１９の底部に溜まって油溜まり２０を形成するようになっている。
【００２１】
一方、フロントサイドブロック２、リアサイドブロック３のロータ５に面する回転軸６の周囲には、それぞれベーン溝１２の底部に連通するサライ溝３１、３２が配設されている。また、回転軸６のリアサイドブロック３側の端部には、油溜まり３３が配設されている。
【００２２】
このとき、サライ溝３１には、油溜まり２０から油通路３８、３６、３７を介して、軸受孔７を経て冷凍機油が供給されるようになっている。また、サライ溝３２には、油溜まり２０から油通路３９を介して、軸受孔８を経て冷凍機油が供給されるようになっている。さらに、油溜まり３３にも、軸受孔８を経て冷凍機油が供給されるようになっている。
【００２３】
加えて、図示しないエンジンやモータ等の外部駆動源による動力は、Ｖベルト６５を介してプーリ６１に伝えられるようになっている。そして、このプーリ６１とフロントヘッド９間には、ベアリング６２が配設されている。
さらに、回転軸先端側６ａの右端には、アマチュア６３が固着されており、クラッチ用電磁コイル６４の励磁により、このアマチュア６３はプーリ６１の右端面に吸着若しくは離脱されるようになっている。また、アマチュア６３がプーリ６１の右端面に吸着されたとき、ロータ５はプーリ６１の回転に連れて回転するようになっている。
【００２４】
かかる構成において、圧縮室１４における圧縮行程について説明する。
圧縮室１４の容積が最小から最大となるまでの吸入過程では、吸入室１５内の低圧の冷媒ガスが、シリンダ４等の吸入通路４１とこれに連通するフロントサイドブロック２及びリアサイドブロック３の図示しない吸入口とを介して、シリンダ４の内側の圧縮室１４に吸入される。そして、圧縮室１４の容積が最大付近になると、圧縮室１４が吸入口から離れて密閉空間となり、圧縮室１４内に冷媒ガスが閉じ込められる。
【００２５】
このとき、ベーン１３は、ロータ５の回転に伴う遠心力と、サライ溝３１、３２に通ずるベーン溝１２底部の油圧とにより、ベーン溝１２から飛び出してシリンダ４の内壁に付勢される。そして、このベーン１３の飛び出しとともに、ベーン溝１２からは冷凍機油が飛び出してくる。その結果、この冷凍機油は、圧縮室１４側でベーン１３とシリンダ４の内壁との摺動面を潤滑するとともに、ロータ５の端面５ａ、５ｂと両サイドブロック２、３との摺動面を潤滑する。
【００２６】
次に、この密閉空間である圧縮室１４の容積が最大から最小に移行すると、その容積減少量に応じて圧縮室１４内の冷媒ガスが圧縮される。圧縮室１４の容積が最小付近になると、圧縮された冷媒ガスの圧力によって、シリンダ４の吐出穴１６を覆っていたリードバルブ１７が開かれる。
【００２７】
そして、圧縮室１４内の高圧の冷媒ガスは、吐出弁室４５に吐出される。この吐出弁室４５に吐出された高圧の冷媒ガスは、吐出通路４４を介して吐出室１９に至り、油分離器１８で冷凍機油が分離された後、外部の凝縮器へ送られる。
【００２８】
なお、気体圧縮機５０では、シリンダ４内の圧縮室１４に冷媒ガスを吸入する吸入口が２つありベーン１３が５枚あるため、ロータ５が１回転する間に、上記のような冷媒ガスの吸入及び圧縮が交互に５回ずつ、計１０回行われる。
一方、油分離器１８で分離された冷凍機油は、ロータ５の回転時の圧力差に従い、油溜まり２０から気体圧縮機５０の各部に圧送される。
【００２９】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、軸受孔７を経てサライ溝３１に供給された冷凍機油は減圧されており、この冷凍機油の圧力（圧力Ｐｖという）は、吐出室１９内の吐出圧Ｐｄより低く、吸入室１５の吸入圧Ｐｓより高い圧力となっている。また、これと同様に、軸受孔８を経てサライ溝３２及び油溜まり３３に供給された冷凍機油も減圧されており、サライ溝３１と同程度の圧力となっている。
【００３０】
ここに、冷媒ガスとしてＲ１３４ａを使用した場合における回転軸６に作用する力を算出してみると次のようになる。
まず、冬場等で気体圧縮機５０が低負荷のときを設計の基準時に定める。このときの回転軸６の各部位にかかる圧力は、例えば、吐出圧Ｐｄが０．６２（ＭＰａＧ）、吸入圧Ｐｓが０．２（ＭＰａＧ）、サライ溝３１、３１及び油溜まり３３の圧力Ｐｖが０．５４（ＭＰａＧ）である。
【００３１】
従って、回転軸６の各部位にかかる力は、これらの圧力に各部位の断面積を乗算することで求めることができる。すなわち、図３に示すように、フロントサイドブロック２側からリアサイドブロック３側への方向を正符号として、油溜まり３３にかかる力を−Ｆｒｓｈ、サライ溝３２にかかる力を−Ｆｒ、サライ溝３１にかかる力をＦｆ、吸入圧Ｐｓにより回転軸６の外周に配設された傾斜部６ｃにかけられる力をＦｄ、アマチュア６３がプーリ６１に吸着されたときのバネ荷重により回転軸６の右端面にかけられる力をＦｃと定義する。
【００３２】
このとき、回転軸６にかかる総合力ΣＦは、ΣＦ＝−Ｆｒｓｈ−Ｆｒ＋Ｆｆ＋Ｆｄ＋Ｆｃで算出できる。そのため、回転軸６にかかる総合力ΣＦができるだけ小さく抑えられるように、例えば、サライ溝３１に対するサライ溝３２の断面積比を１．３２に設計する。これにより、総合力ΣＦ（低負荷時）は、ほぼ０となる。
【００３３】
しかしながら、同様の演算を夏場等の高負荷時について行ってみると、このときの回転軸６の各部位にかかる圧力は、例えば、吐出圧Ｐｄが１．８（ＭＰａＧ）、吸入圧Ｐｓが０．２（ＭＰａＧ）、サライ溝３１、３２及び油溜まり３３の圧力Ｐｖが１．４８（ＭＰａＧ）となる。そして、前述の設計条件の下に同様に総合力ΣＦを算出してみると、総合力ΣＦ（高負荷時）は、−２７５（Ｎ）のように大きくなってしまう。そのため、この状態では、ロータ５がフロントサイドブロック２に押しつけられる一方で、リアサイドブロック３とロータ５の間の隙間が拡大される。
【００３４】
一方、この高負荷時の総合力ΣＦを小さくしようとすると、逆に低負荷時の総合力ΣＦが大きくなってしまい、ロータ５がリアサイドブロック３に押しつけられる一方で、フロントサイドブロック２とロータ５の間の隙間が拡大されてしまう。
【００３５】
このように、運転条件（低負荷時あるいは高負荷時）によっては、ロータ５がフロントサイドブロック２あるいはリアサイドブロック３に直接接触するおそれがある。そして、ロータ５と両サイドブロック２、３とが直接接触すると、これらの間に摩擦が発生し、気体圧縮機５０の動力効率を低下させるおそれがあった。また、この摩擦により、ロータ５と両サイドブロック２、３との間が摩耗し、気体圧縮機５０の信頼性を低下させるおそれがあった。
【００３６】
本発明はこのような従来の課題に鑑みてなされたものであり、ロータとサイドブロックとの間の直接接触を避け、ロータの回転に伴う摩擦を低減し、気体圧縮機の動力効率と信頼性を向上させることのできる気体圧縮機を提供することを目的とする。
【００３７】
【課題を解決するための手段】
このため本発明は、ケースに内装されたシリンダと、該シリンダが挟装されるフロントサイドブロック及びリアサイドブロックと、該フロントサイドブロック及び該リアサイドブロックを貫通する回転軸により回転自在に支持され、前記シリンダ内に配設されたロータと、該ロータの略半径方向に複数形成されたベーン溝と、該ベーン溝内に出没自在に保持されるベーンとを備える気体圧縮機であって、前記ロータは、前記フロントサイドブロックと対面する第１の端面と、前記リアサイドブロックと対面する第２の端面とを有し、前記複数のベーン溝の１つである第１のベーン溝と、該第１のベーン溝から前記ロータの回転方向に隣接する第２のベーン溝との間において、前記第１の端面及び前記第２の端面が、該第１の端面及び該第２の端面の間の軸方向の距離を該ロータの回転方向に向けて狭めつつ、傾斜されたことを特徴とする。
【００３８】
第１の端面及び第２の端面の間の軸方向の距離をロータの回転方向に向けて狭めつつ、傾斜させることで、ロータの回転により、フロントサイドブロックと第１の端面間、リアサイドブロックと第２の端面間に供給された冷凍機油が油膜を形成する。そのため、この油膜によるくさび作用により、ロータの軸方向に動圧が発生される。ここで、くさび作用とは、流体の粘性と壁面の運動を利用して、流体を強制的に末狭まりのくさび形の隙間に流入させることにより、流体の流入流量が流出流量よりも多くなり流体分子同士が押し合って圧力を発生させる現象をいう。
このことにより、ロータとフロントサイドブロック、リアサイドブロックとの間の直接接触を避けることができる。
【００３９】
また、本発明は、前記傾斜により、前記第１の端面と前記フロントサイドブロック間の隙間及び前記第２の端面と前記リアサイドブロック間の隙間は前記第１のベーン溝と前記第２のベーン溝との間で前記回転方向に向けて拡大され、前記回転軸を中心として仮想された少なくとも一本の同心円に沿って測定された前記隙間の前記第２のベーン溝に属する端部の前記フロントサイドブロック又は前記リアサイドブロックとの間の距離と、前記隙間の前記第１のベーン溝に属する端部の前記フロントサイドブロック又は前記リアサイドブロックとの間の距離の比が、１．５以上４．５以下であることを特徴とする。
【００４０】
この比が１．５よりも小さいと、第１の端面とフロントサイドブロックとの間及び第２の端面とリアサイドブロックとの間にロータの回転に伴って生じる、油膜によるくさび作用の効果が大きく低下し、必要な動圧力が得られなくなるおそれがある。
一方、この比が４．５よりも大きいと、第１の端面及び第２の端面がロータの軸方向に傾き過ぎて抵抗となり、第１の端面とフロントサイドブロックとの間及び第２の端面とリアサイドブロックとの間に油膜そのものが形成され難くなり、必要な動圧力が得られなくなるおそれがある。
【００４１】
このことにより、この比を１．５以上４．５以下とすることで、油膜によるくさび作用の効果を高め、かつ第１の端面とフロントサイドブロックとの間及び第２の端面とリアサイドブロックとの間に油膜を形成し易くすることができるので、ロータの回転に伴う動圧の負荷能力を効率良く発生させることができる。特に、この比を２．２とすることで動圧の負荷能力を最大にすることができる。
【００４２】
さらに、本発明は、前記第１の端面及び前記第２の端面の前記第１のベーン溝と前記第２のベーン溝とで仕切られた面は平面にて形成されたことを特徴とする。
【００４３】
このことにより、第１の端面及び第２の端面への傾斜の形成に伴う加工コストを下げることができる。
【００４４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について説明する。
本発明の第１実施形態である気体圧縮機に用いるロータの拡大図を図１に示す。なお、図１（ａ）は気体圧縮機からロータ部分を抜き出した図であり、図１（ｂ）は図１（ａ）中のＣ矢視線図（リアサイドブロックとともに示す）である。また、図５と同一要素のものについては同一符号を付して説明は省略する。
【００４５】
図１において、ロータ１０５は、その隣接するベーン溝１２（以下、ベーン溝１２Ａ、１２Ｂとする）間において、端面１０５ａ（フロントサイドブロック２側）、１０５ｂ（リアサイドブロック３側）が、その端面１０５ａ、１０５ｂ間の軸方向の距離をその回転方向側に向けて狭めつつ、傾斜されている。
【００４６】
具体的には、ロータ１０５の１つのベーン溝１２Ａの回転方向側の面１２ａと、ロータ１０５の端面１０５ｂとの境界を回転方向側境界線１０５ｄとする。また、ベーン溝１２Ａに対しその回転方向側に隣接するベーン溝１２Ｂの回転方向逆側の面１２ｂと、ロータ１０５の端面１０５ｂとの境界を回転方向逆側境界線１０５ｅとする。さらに、ロータ１０５の端面１０５ｂ上に、回転軸６を中心とした半径任意の円弧である同心円線１０５ｆを仮想する。
【００４７】
そして、この同心円線１０５ｆと回転方向側境界線１０５ｄとの交点を回転方向側交点１０５ｇとすると、この回転方向側交点１０５ｇとリアサイドブロック３との間には、任意の同心円線１０５ｆに対して、一定の隙間Ｈｏが設けられている。そのため、回転方向側境界線１０５ｄは、回転軸６の軸方向に対し垂直になっている。
【００４８】
また、これと同様に、同心円線１０５ｆと回転方向逆側境界線１０５ｅとの交点を回転方向逆側交点１０５ｈとすると、この回転方向逆側交点１０５ｈとリアサイドブロック３との間には、任意の同心円線１０５ｆに対して、一定の隙間Ｈｉが設けられている。そのため、回転方向逆側境界線１０５ｅは、回転軸６の軸方向に対し垂直になっている。
そして、この隙間Ｈｉは、隙間Ｈｏよりも広くなっている（隙間Ｈｉ＞隙間Ｈｏである）。
【００４９】
ここに、隙間Ｈｏは、従来のロータ５と両サイドブロック２、３との間の隙間Ｈと同様の役割を有している。すなわち、隙間Ｈｏは、ロータ１０５と両サイドブロック２、３とが違う材質により構成された場合や、回転軸６がシリンダ４の略楕円状開口部の軸方向に対して若干傾いて支持された場合でも、ロータ５と両サイドブロック２、３とが直接接触しないような広さを有している。また、隙間Ｈｏが広過ぎて、圧縮室１４内の高圧の冷媒ガスが低圧の圧縮室１４側等に漏れることがないような広さとなっている。
【００５０】
これに対し、隙間Ｈｉは、隙間Ｈｏの広さに対して、所定比率を有するような広さとなっている。この所定比率は、後述するように、ロータ１０５の回転により、ロータ１０５の端面１０５ａ、１０５ｂと両サイドブロック２、３との間に供給された冷凍機油が、端面１０５ａ、１０５ｂと両サイドブロック２、３との間で油膜を形成し、ロータ１０５の軸方向に十分な動圧を発生し得る比率となっている。
【００５１】
なお、図示しないがロータ１０５の端面１０５ａ側においても、その回転方向側交点１０５ｇとフロントサイドブロック２との間及び回転方向逆側交点１０５ｈとフロントサイドブロック２との間には、同様に一定の隙間Ｈｏ及び隙間Ｈｉがそれぞれ設けられている。
【００５２】
かかる構成において、ロータ１０５の回転に伴うベーン１３の飛び出しとともに、ベーン溝１２からは冷凍機油が出てくる。そして、この冷凍機油は、圧縮室１４側でベーン１３とシリンダ４の内壁との摺動面を潤滑するとともに、ロータ１０５の回転方向逆側境界線１０５ｅから端面１０５ａ、１０５ｂと両サイドブロック２、３との間に供給される。
【００５３】
このとき、回転方向逆側境界線１０５ｅから端面１０５ｂ側に供給された冷凍機油は、ロータ１０５の回転に伴い、その回転方向逆側の隙間Ｈｏが回転方向側の隙間Ｈｉよりも狭くなっているため、端面１０５ｂの回転方向側境界線１０５ｄ付近において、油膜を形成するようになる。
また、これと同様に、回転方向逆側境界線１０５ｅから端面１０５ａ側に供給された冷凍機油も、ロータ１０５の回転に伴い、その端面１０５ａの回転方向側境界線１０５ｄ付近において、油膜を形成するようになる。
【００５４】
すなわち、冷凍機油は、その粘性と、端面１０５ａとフロントサイドブロック２との間及び端面１０５ｂとリアサイドブロック３との間の運動により、強制的に、回転方向側境界線１０５ｄ側の末狭まりのくさび形の隙間に流入されるようになる。そのため、冷凍機油の流入流量が流出流量よりも多くなり、その流体分子同士が押し合って圧力を発生するようになる。
【００５５】
従って、ロータ１０５には、この油膜によるくさび作用により、端面１０５ａからフロントサイドブロック２へ及び端面１０５ｂからリアサイドブロック３へ、ロータ１０５を両サイドブロック２、３に接触させない向きに動圧が発生する。そのため、ロータ１０５は、そのロータ１０５の回転中、両サイドブロック２、３の中央付近に維持されるようになる。
【００５６】
ここで、ロータ１０５の回転方向側の隙間Ｈｉについて考察する。この隙間Ｈｉは、隙間Ｈｏに対して、数１に示す関係を有すると、ロータ１０５の回転に伴う動圧の負荷能力（すなわち、ロータ１０５を両サイドブロック２、３に接触させないような力）を効率良く発生できると推定される（「トライボロジー（第１版第３刷）  山本雄二他著  理工学社」参照）。
【００５７】
【数１】
１．５≦Ｈｉ／Ｈｏ≦４．５
【００５８】
すなわち、Ｈｉ／Ｈｏが１．５よりも小さいと、端面１０５ａとフロントサイドブロック２との間及び端面１０５ｂとリアサイドブロック３との間にロータ１０５の回転に伴って生じる、油膜によるくさび作用の効果が大きく低下し、必要な動圧力が得られなくなるおそれがある。
一方、Ｈｉ／Ｈｏが４．５よりも大きいと、端面１０５ａ、１０５ｂがロータ１０５の軸方向に傾き過ぎて抵抗となり、端面１０５ａとフロントサイドブロック２との間及び端面１０５ｂとリアサイドブロック３との間に油膜そのものが形成され難くなり、必要な動圧力が得られなくなるおそれがある。
【００５９】
そのため、Ｈｉ／Ｈｏを１．５以上４．５以下とすることで、油膜によるくさび作用の効果を高め、かつ端面１０５ａとフロントサイドブロック２との間及び端面１０５ｂとリアサイドブロック３との間に油膜を形成し易くすることができるので、ロータ１０５の回転に伴う動圧の負荷能力を効率良く発生させることができる。
【００６０】
従って、ロータ１０５の端面１０５ｂ上に形成される同心円線１０５ｆにおいて、少なくとも一本の同心円線１０５ｆに対して、数１の関係が成立していることが望ましい。
特に、回転軸６の傾きを考慮するならば、ロータ１０５の最外周に位置する同心円線１０５ｆ（すなわち、端面１０５ｂと外周面１０５ｃとの境界線である最外周境界線１０５ｉ）に対して、数１の関係が成立していることが望ましい。
【００６１】
さらに、上記の文献によれば、Ｈｉ／Ｈｏ＝２．２で、ロータ１０５の回転に伴う動圧の負荷能力を最大にできることが知られている。
従って、上記と同様に、少なくとも一本の同心円線１０５ｆに対して、Ｈｉ／Ｈｏ＝２．２が成立していることがより一層望ましい。
また、回転軸６の傾きを考慮するならば、ロータ１０５の最外周境界線１０５ｉに対して、Ｈｉ／Ｈｏ＝２．２が成立していることが望ましい。
【００６２】
以上により、隙間Ｈｉを隙間Ｈｏよりも広くすることで、ロータ１０５に軸方向の動圧が発生するので、ロータ１０５と両サイドブロック２、３との間の直接接触を避けることができる。
また、特に、Ｈｉ／Ｈｏを１．５以上４．５以下（特に望ましくは２．２）とすることで、ロータ１０５の回転に伴うくさび作用の効果を高め、かつ端面１０５ａとフロントサイドブロック２との間及び端面１０５ｂとリアサイドブロック３との間に油膜を形成し易くし、動圧の負荷能力を効率良く発生させることができる。
【００６３】
従って、ロータ１０５と両サイドブロック２、３との間の摩擦に伴う気体圧縮機５０の動力効率の低下を防ぐことができる。また、ロータ５と両サイドブロック２、３との間が摩耗することも防止できるので、気体圧縮機５０の信頼性を向上させることができる。
【００６４】
また、ロータ１０５の端面１０５ａ、１０５ｂの傾斜は、例えば、ロータ１０５にベーン溝１２を形成する際に、鋳造等により同時に加工される。従って、端面１０５ａ、１０５ｂの傾斜の形成に伴う加工コストを下げることができる。
【００６５】
次に、本発明の第２実施形態について説明する。
第１実施形態であるロータ１０５は、任意の同心円線１０５ｆに対して、一定の隙間Ｈｏ及び隙間Ｈｉが設けられていたが、本実施形態であるロータは、任意の同心円線２０５ｆに対して、Ｈｉ／Ｈｏが所定比率を維持するように隙間Ｈｏ及び隙間Ｈｉが設けられたものである。
【００６６】
本発明の第２実施形態である気体圧縮機に用いるロータの拡大図を図２に示す。なお、図２（ａ）は気体圧縮機からロータ部分を抜き出した図であり、図２（ｂ）は図２（ａ）中のＤ矢視線図（リアサイドブロックとともに示す）である。また、図１と同一要素のものについては同一符号を付して説明は省略する。
【００６７】
図２において、ロータ２０５は、第１実施形態と同様に、その隣接するベーン溝１２（以下、ベーン溝１２Ａ、１２Ｂとする）間において、端面２０５ａ、２０５ｂが、その端面２０５ａ、２０５ｂ間の軸方向の距離をその回転方向側に向けて狭めつつ、傾斜されている。ただし、以下の点が異なっている。
【００６８】
すなわち、第１実施形態と同様に、回転方向側境界線２０５ｄ、回転方向逆側境界線２０５ｅ、同心円線２０５ｆ、回転方向側交点２０５ｇ、回転方向逆側交点２０５ｈ、隙間Ｈｉ及び隙間Ｈｏを定義する。ただし、本実施形態においては、任意の同心円線２０５ｆに対して、Ｈｉ／Ｈｏが所定比率を維持されている。回転方向側交点２０５ｇ、回転方向逆側交点２０５ｈで仕切られる同心円線２０５ｆの距離は、円の中心に行くに従い短くなる。
【００６９】
そのため、Ｈｉ／Ｈｏを所定比率に維持しようとすると、円の中心に行くに従い、回転方向側交点２０５ｇから回転方向逆側交点２０５ｈまでの傾斜は急になる。従って、回転方向側境界線２０５ｄ及び回転方向逆側境界線２０５ｅは、回転軸６の軸方向に対し（Ｈｉ／Ｈｏの比率を維持するように）湾曲されている。
【００７０】
かかる構成において、第１実施形態と同様に、ロータ２０５の回転方向逆側境界線２０５ｅから端面２０５ａ、２０５ｂと両サイドブロック２、３との間に供給された冷凍機油は、端面２０５ａ、２０５ｂの回転方向側境界線２０５ｄ付近において、油膜を形成する。従って、この油膜によるくさび作用により、ロータ２０５は、そのロータ２０５の回転中、両サイドブロック２、３の中央付近に維持されるようになる。
【００７１】
ここで、ロータ２０５の隙間Ｈｉ、隙間Ｈｏについて、そのＨｉ／Ｈｏを考察する。この場合のＨｉ／Ｈｏは、第１実施形態で説明した通り、ロータ２０５の回転に伴うロータ１０５の回転に伴うくさび作用の効果を高め、かつ端面１０５ａとフロントサイドブロック２との間及び端面１０５ｂとリアサイドブロック３との間に油膜を形成し易くするために、任意の同心円線２０５ｆに対して、Ｈｉ／Ｈｏを１．５以上４．５以下（特に好ましくは２．２）とすることが望ましい。
【００７２】
これにより、ロータ２０５の端面２０５ａ、２０５ｂの全面にわたって動圧の負荷能力を効率良く発生することができ、さらにロータ２０５を両サイドブロック２、３に接触させ難くすることができる。
【００７３】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、ロータの第１の端面及び第２の端面が、その端面間の軸方向の距離をロータの回転方向に向けて狭めつつ、傾斜されるように構成したので、ロータの回転により、フロントサイドブロックと第１の端面間、リアサイドブロックと第２の端面間に供給された冷凍機油が油膜を形成し、この油膜によるくさび作用により、ロータの軸方向に動圧を発生させることができる。
【００７４】
このことにより、ロータとサイドブロックとの間の直接接触を避け、ロータの回転に伴う摩擦を低減し、気体圧縮機の動力効率と信頼性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態であるロータの拡大図
【図２】本発明の第２実施形態であるロータの拡大図
【図３】従来の気体圧縮機の断面図
【図４】図３中のＡ−Ａ矢視線断面図
【図５】従来のロータの拡大図
【符号の説明】
２  フロントサイドブロック
３  リアサイドブロック
４  シリンダ
５、１０５、２０５  ロータ
５ａ、５ｂ、１０５ａ、１０５ｂ、２０５ａ、２０５ｂ  端面
１０５ｄ、２０５ｄ  回転方向側境界線
１０５ｅ、２０５ｅ  回転方向逆側境界線
１０５ｆ、２０５ｆ  同心円線
１０５ｇ、２０５ｇ  回転方向側交点
１０５ｈ、２０５ｈ  回転方向逆側交点
６  回転軸
１２  ベーン溝
１３  ベーン
５０  気体圧縮機
【図１】
2004308530.tif 000003
【図２】
2004308530.tif 000004
【図３】
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【図４】
2004308530.tif 000006
【図５】
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