JP4459275B2 - コンプレッサ - Google Patents

Description

本発明は、シリンダ室内をロータと共に回転するベーンによってシリンダ室内に圧縮室を形成して冷媒の圧縮を行うコンプレッサに関する。

この種の従来のコンプレッサとしては、特許文献１に開示されたものがある。このコンプレッサは、ベーン式の圧縮機構部を有する。圧縮機構部は、ブロック内にシリンダ室が設けられ、このシリンダ室にロータが回転自在に配置されている。このロータには、その外周面に開口する複数のベーン溝が設けられ、各ベーン溝に突出・退出方向に移動自在にベーンが配置されている。各ベーンの底面側のベーン溝には、高圧供給通路が開口されている。

この従来例では、ベーンに油圧を作用させることによってベーンのチャタリングを防止している。しかし、圧縮開始時等のように油圧が所定以上に昇圧されない運転状況では、ベーンがチャタリングを起こすおそれがある。

又、他の従来例として特許文献２に開示されたものがある。この他の従来例は、オイルを昇圧するベーンポンプであり、ベーン溝にはロータに固定されたガイドピンが突設され、このガイドピンの外周にコイルスプリングが配置されている。

この他の従来例では、ベーンにはコイルスプリングのスプリング力が作用するため、油圧の昇圧状態に関わらずベーンのチャタリングを防止できると共に、コイルスプリングがガイドピンにガイドされつつ伸縮することによって、コイルスプリングの座屈時の噛み込みを防止している。
特開２００７−１００６０２号公報 実公平８−５３８号公報

しかしながら、前記した他の従来例では、ガイドピンがベーン溝の底面に固定させる必要があるが、この固定が以下の理由によって難しい。

つまり、ガイドピンはベーンとの干渉を回避するため、厳しい組み付け公差で固定する必要があるが、ベーン溝は深くて狭いため、このような構造のベーン溝の底面に組み付け公差の小さい条件でガイドピンを固定するのは、加工及び組み付けの点で困難を伴う。又、組み付け後にはガイドピンの位置・傾斜を検査する必要があるが、その検査自体もベーン溝が深く狭いことから困難を伴う。

そこで、本発明は、ガイドピンの組み付けに関わる加工作業、組み付け作業、検査が容易であるコンプレッサを提供することを目的とする。

上記目的を達成する請求項１の発明は、ブロック内にシリンダ室が設けられ、シリンダ室にロータが回転自在に設けられ、ロータにその外周面に開口する複数のベーン溝が設けられ、各ベーン溝に突出・退出方向に移動自在にベーンが配置され、各ベーンをベーン溝の突出方向に付勢するコイルスプリングが設けられたコンプレッサであって、ベーンには、コイルスプリングが外周に配置されるガイドピンが一体に設けられ、ロータには、ベーン溝に連通し、ガイドピンが逃げるガイドピン逃げ孔が設けられ、ガイドピンは、ベーンの最大突出位置でコイルスプリングの全長範囲をガイドできる長さであり、且つ、ガイドピンの径寸法をａ、コイルスプリングの内径寸法をｂ１、コイルスプリングの外径寸法をｂ２、コイルスプリングが収容される孔径寸法をｃとすると、（ｂ１−ａ）＜（ｃ−ｂ２）の関係を満たすよう設定されたことを特徴とする。

請求項２の発明は、請求項１に記載のコンプレッサであって、ガイドピンは、ベーンに圧入によって一体に設けられたことを特徴とする。

請求項１の発明によれば、ガイドピンを組み付けるための加工作業及び組み付け作業の内でベーン溝内で行う必要性がある作業は、厳しい位置精度を要求されないガイドピン逃げ孔を設ける作業のみであり、又、ガイドピンの組み付けに関する検査もガイドピンを一体固定したベーンをベーン溝に配置する前段階で行うことが可能である。以上より、ガイドピンの組み付けに関わる加工作業、組み付け作業、検査が容易である。
また、コイルスプリングの座屈時の噛み込みを確実に防止できる。
更に、コイルスプリングが座屈しても、コイルスプリングが収容された孔の内壁にコイルスプリングの外周が接触しないため、コイルスプリングのスムーズな伸縮が確保できる。

請求項２の発明によれば、請求項１に記載の発明の効果に加え、ベーンにガイドピンを位置精度良く、且つ、容易に固定できる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。

図１〜図５は本発明の一実施の形態を示し、図１は電動コンプレッサの断面図、図２は圧縮機構部の断面図、図３（ａ）はコイルスプリングの収縮状態を示す要部断面図、図３（ｂ）はコイルスプリングの最大伸張状態を示す要部断面図、図４（ａ）は図３（ａ）のＡ−Ａ線断面図、図４（ｂ）は図３（ｂ）のＢ−Ｂ線断面図、図５はコイルスプリングとその周囲の寸法関係を説明するための要部拡大図である。

図１に示すように、コンプレッサである電動コンプレッサ１は、ハウジング２を有する。このハウジング２は、ほぼ筒状のコンプレッサハウジング部材３と、このコンプレッサハウジング部材３の一方の開口側面に配置されたフロントハウジング部材４と、コンプレッサハウジング部材３の他方の開口側面に配置されたモータハウジング部材５とから構成されている。コンプレッサハウジング部材３、フロントハウジング部材４及びモータハウジング部材５は、共にアルミ合金製である。

圧縮機構部１０は、コンプレッサハウジング部材３内に収容されている。圧縮機構部１０は、シリンダブロック１１と、このシリンダブロック１１の両側面にそれぞれ配置されたフロントサイドブロック１２及びリアサイドブロック１３とを備えている。これらブロック１１，１２，１３間は、ボルト１０ａ（図２に示す）によって固定されていると共に、これらブロック１１，１２，１３内にシリンダ室１４が形成されている。シリンダブロック１１、両側のサイドブロック１２，１３は、各ハウジング部材３，４，５と同様にアルミ合金製である。

図２に詳しく示すように、シリンダ室１４内にはロータ１５が収容されている。このロータ１５の中心には回転軸１６が貫通され、ロータ１５と回転軸１６は固定されている。この回転軸１６は、フロントサイドブロック１２とリアサイドブロック１３に回転自在に支持されている。回転軸１６のリア側は、リアサイドブロック１３より外部に突出されている。

ロータ１５の外周側の等間隔位置には、外周面に開口するベーン溝１７が形成されている。この各ベーン溝１７に突出・退出自在にベーン１８がそれぞれ配置されている。各ベーン１８は、高圧冷媒の背圧とコイルスプリング１９のスプリング力によって突出方向に付勢されるよう構成されている。この詳しい構成については、下記に詳述する。各ベーン１８は、回転軸１６の回転時には、上記した突出方向の付勢力によってシリンダ室１４の内壁に当接しつつ移動する。この隣り合うベーン１８間によって、シリンダ室１４内には複数の圧縮室が形成される。各圧縮室は、ロータ１５の回転に応じてその容積を拡大し、冷媒を吸入する吸入行程と、容積を縮小し、吸入した冷媒を圧縮し、且つ、吐出する圧縮行程を繰り返す。

シリンダブロック１１等には、冷媒吸入経路２０の一部を構成する吸入室２０ａと、この吸入室２０ａとシリンダ室１４を連通する吸入口２０ｂが１８０度回転位置の２箇所に設けられている。シリンダブロック１１等には、冷媒吐出経路２１の一部を構成する吐出室２１ａと、この吐出室２１ａとシリンダ室１４間を連通する吐出口２１ｂが１８０度回転位置の２箇所に形成されている。

図１に戻り、モータ６は、モータハウジング部材５内に収容されている。モータ６は、回転軸２２に固定されたロータ２３と、モータハウジング部材５の内周面に固定されたステータ２４とを備えている。回転軸２２の両端部は、ボールベアリング部材２５ａ，２５ｂを介してモータハウジング部材５とリアサイドブロック１３にそれぞれ回転自在に支持されている。回転軸２２の一端側は圧縮機構部１０の回転軸１６に連結されている。ロータ２３の外周にはＳ極とＮ極が円周方向に交互に着磁されている。ステータ２４は、強磁性体のコア（図示せず）とこれに巻装されたコイル（図示せず）とから成る。このコイルには、インバータ等から成るモータ制御部２６より駆動電流が通電される。モータ制御部２６は、フロントハウジング部材４に搭載されている。

次に、ベーン１８の付勢手段の構成について詳述する。図３（ａ）、（ｂ）及び図４（ａ）、（ｂ）に詳しく示すように、ベーン１８の底面側には複数の圧入孔１８ａが形成されている。この各圧入孔１８ａにガイドピン３０が圧入されている。つまり、ベーン１８には、ガイドピン３０が圧入によって一体に設けられている。ガイドピン３０は、ベーン１８の最大突出位置（図３（ｂ）、図４（ｂ）の位置）でコイルスプリング１９の全長範囲をガイドできる長さに設定されている。

各ベーン溝１７の最底部には、高圧冷媒供給路３１が開口されており、この高圧冷媒供給路３１より供給される高圧冷媒がベーン１８の背圧として作用するようになっている。又、ロータ１５の各ベーン溝１７の底面側には、ガイドピン逃げ孔３２が開口されている。このガイドピン逃げ孔３２は、ベーン溝１７に開口する大径部３２ａと、この大径部３２ａに連続する小径部３２ｂとから構成されている。大径部３２ａと小径部３２ｂの境界段差によってスプリング受け面３２ｃが形成されている。

コイルスプリング１９は、ガイドピン３０の外周に配置され、且つ、その一端がベーン１８の底面に、他端がスプリング受け面３２ｃにそれぞれに支持されている。つまり、コイルスプリング１９は、ベーン溝１７とガイドピン逃げ孔３２の大径部３２ａに収容されている。

図５に示すように、ガイドピン３０の径寸法をａ、コイルスプリング１９の内径寸法をｂ１、コイルスプリング１９の外径寸法をｂ２、コイルスプリング１９が収容されるガイドピン逃げ孔３２の大径部３２ａの孔径寸法をｃとすると、（ｂ１−ａ）＜（ｃ−ｂ２）の関係を満たすよう設定されている。

上記構成において、モータ６が回転すると、回転軸２２の回転と一体になって圧縮機構部１０の回転軸１６が回転し、これによってロータ２３がシリンダ室１４を回転する。すると、ロータ２３の外周側に配置されたベーン１８がコイルスプリング１９のスプリング力を受けてシリンダ室１４の内壁に当接しつつ移動する。この隣り合うベーン１８間によって、シリンダ室１４内には容積変化を行う圧縮室が形成され、冷媒を圧縮する。冷媒の圧縮が進むと、ベーン溝１７の底部には高圧冷媒供給路３１より高圧冷媒が供給され、この高圧冷媒の背圧とコイルスプリング１９のスプリング力によってベーン１８が突出方向に付勢される。このように高圧冷媒の背圧が作用しない圧縮開始時にあっても、ベーン１８にはコイルスプリング１９のスプリング力が作用するため、チャッタリングを起こすことがない。

以上、説明したように、コイルスプリング１９をガイドするガイドピン３０をベーン１８に一体に設けたので、ガイドピン３０を組み付けるための加工作業及び組み付け作業の内でベーン溝１７内で行う必要性がある作業は、厳しい位置精度を要求されないガイドピン逃げ孔３２を設ける作業のみである。又、ガイドピン３０の組み付けに関する検査もガイドピン３０を一体固定したベーン１８をベーン溝１７に配置する前段階で行うことができる。以上より、ガイドピン３０の組み付けに関わる加工作業、組み付け作業、検査が容易である。

この実施形態では、ガイドピン３０は、ベーン１８の最大突出位置（図３（ｂ）、図４（ｂ）の位置）でコイルスプリング１９の全長範囲をガイドできる長さに設定されている。従って、コイルスプリング１９の座屈時の噛み込みを確実に防止できる。

この実施形態では、図５に示すように、ガイドピン３０の径寸法をａ、コイルスプリング１９の内径寸法をｂ１、コイルスプリング１９の外径寸法をｂ２、コイルスプリング１９が収容される大径部３２ａの径寸法をｃとすると、（ｂ１−ａ）＜（ｃ−ｂ２）の関係を満たすよう設定されている。従って、コイルスプリング１９が座屈しても、コイルスプリング１９が収容された大径部３２ａの内壁にコイルスプリング１９の外周が接触しないため、コイルスプリング１９のスムーズな伸縮が保障される。

この実施形態では、ガイドピン３０は、ベーン１８に圧入によって一体に設けられているので、ベーン１８にガイドピン３０を位置精度良く、且つ、容易に固定できる。尚、ガイドピン３０をベーン１８にネジ止め、接着止め等によって一体に設けても良く、又、ベーン１８とガイドピン３０を一体加工によって設けても良い。

本発明の一実施の形態を示し、電動コンプレッサの断面図である。 本発明の一実施の形態を示し、圧縮機構部の断面図である。 本発明の一実施の形態を示し、（ａ）はコイルスプリングの収縮状態を示す要部断面図、（ｂ）はコイルスプリングの最大伸張状態を示す要部断面図である。 本発明の一実施の形態を示し、（ａ）は図３（ａ）のＡ−Ａ線断面図、（ｂ）は図３（ｂ）のＢ−Ｂ線断面図である。 本発明の一実施の形態を示し、コイルスプリングとその周囲の寸法関係を説明するための要部拡大図である。

符号の説明

１ 電動コンプレッサ（コンプレッサ）
１１ シリンダブロック（ブロック）
１２ フロントサイドブロック（ブロック）
１３ リアサイドブロック（ブロック）
１４ シリンダ室
１５ ロータ
１７ ベーン溝
１８ ベーン
１９ コイルスプリング
３０ ガイドピン
３２ ガイドピン逃げ孔

Claims (2)

1. ブロック（１１，１２，１３）内にシリンダ室（１４）が設けられ、前記シリンダ室（１４）にロータ（１５）が回転自在に設けられ、前記ロータ（１５）にその外周面に開口する複数のベーン溝（１７）が設けられ、前記各ベーン溝（１７）に突出・退出方向に移動自在にベーン（１８）が配置され、前記各ベーン（１８）を前記ベーン溝（１７）の突出方向に付勢するコイルスプリング（１９）が設けられたコンプレッサ（１）であって、
   前記ベーン（１８）には、前記コイルスプリング（１９）が外周に配置されるガイドピン（３０）が一体に設けられ、前記ロータ（１５）には、前記ベーン溝（１７）に連通し、前記ガイドピン（３０）が逃げるガイドピン逃げ孔（３２）が設けられ、
   前記ガイドピン（３０）は、前記ベーン（１８）の最大突出位置で前記コイルスプリング（１９）の全長範囲をガイドできる長さであり、且つ、前記ガイドピン（３０）の径寸法をａ、前記コイルスプリング（１９）の内径寸法をｂ１、前記コイルスプリング（１９）の外径寸法をｂ２、前記コイルスプリング（１９）が収容される孔径寸法をｃとすると、（ｂ１−ａ）＜（ｃ−ｂ２）の関係を満たすよう設定されたことを特徴とするコンプレッサ（１）。
2. 請求項１に記載のコンプレッサ（１）であって、
   前記ガイドピン（３０）は、前記ベーン（１８）に圧入によって一体に設けられたことを特徴とするコンプレッサ（１）。

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