JPS60132086A - ベ−ン圧縮機 - 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】 技術分野 本発明は、ロータに保持された複数のベーンがシリンダ
内においてそのロータとともに回転させられることによ
り圧縮仕事を行うベーン圧縮機に関し、特に、複数のベ
ーンをシリンダの内周面に向かつて付勢する技術の改良
に関するものである。

従来技術 円柱状をなし、自身の軸心まわりに回転させられるロー
タと、そのロータに上記軸心に平行に形成された複数の
ベーン溝に摺動可能に嵌合された複数のベーンと、それ
らロータとベーンとを収容するシリンダとを含んで構成
されるベーン圧縮機が従来より提供されている。かかる
ベーン圧縮機において、上記複数のベーンは、それらの
先端縁がシリンダの内周面に摺接するように付勢されて
おり、これによりシリンダ内にロータの回転と共に容積
の変化する複数の空間（圧縮室）が形成され、この圧縮
室内に吸入側空間から冷媒ガス等の気体が吸入され、圧
縮されて、吐出側空間に吐出される。

ところで、上記複数のベーンをシリンダの内周面に摺接
する方向へ付勢するために、通常、ロータに形成された
ベーン溝の最深部（底部）と吐出側空間との間に導圧通
路を設け、吐出側空間内の圧力をベーン後端面に作用さ
せることが行われている。それゆえ、圧縮機の起動時に
は、ベーンが遠心力（スプリングが配設される場合には
ベーンの遠心力とスプリングの弾性力）によってシリン
ダの内周面に摺接し、それによって吐出側空間の圧力が
上昇させられれば、その圧力が速やかにベーンの後端面
に作用させられて、ベーンの先端縁がシリンダの内周面
に押し付けられ、運転開始当初から良好な圧縮仕事が行
われることとなる。しかし、圧縮機の起動時には、シリ
ンダ内の空間に潤滑油や液化した冷媒等が存在する場合
が多く、そのような状態で完全な圧縮仕事が行われると
液圧縮を引き起こし易く、負荷が異常に増大したり、異
常高圧が発生してベーン等の破壊を招く虞れがあったの
である。

このような液圧縮の発生を防止するために、ベーン溝と
吐出側空間とを連通ずる導圧通路にオリフィスを設け、
吐出側空間内の圧力が徐々にベーン後端面に作用させら
れるようにすることが考えられる。しかしながら、この
場合には、運転開始当初においてベーンの後端面に充分
な圧力が加えられるまでの間、ベーンがシリンダの内周
面に当接したり離間したりするチャクリング現象を起こ
し易く、振動や異音を発生してしまうのである。

しかも、そのチャタリング現象が生じている間は有効な
圧縮仕事が行われないため、吐出側空間内の圧力の上昇
が遅くなり、それゆえにベーンのチャタリング時間が一
層長くなるという悪循環を招くのである。

発明の目的 本発明は、このような事情に基づいて為されたものであ
り、その目的とするところは、ベーンのチャタリングを
できる限り防止しながら、運転開始当初の液圧縮を有効
に回避することができるベーン圧縮機を提供することに
ある。

発明の構成 本発明は、上記の目的を達成するために、前述のように
ロータと複数のベーンとシリンダとを含んで構成される
ベーン圧縮機において、当該圧縮機の吐出側空間から前
記複数のベーン溝に至る複数の導圧通路を、ベーン背圧
の吐出側空間内圧力とほぼ同じ圧力上昇を可能とする圧
力通路と、ベーン溝に向かう方向の流体の流れに抵抗を
与える抵抗付与手段を設けてベーン背圧の圧力上昇が吐
出側空間内圧力の圧力上昇よりも遅延するようにした絞
り通路とにて形成し、ロータの回転方向に隣接するベー
ン溝の少なくとも一方を絞り通路にて連結したことを特
徴とするものである。

発明の効果 上記のように、複数のベーン溝を吐出側空間に連通させ
る複数の導圧通路の一部のものに吐出側空間からベーン
溝に向かう方向の流体の流れに抵抗を与える手段（抵抗
付与手段）が設けられれば、当該圧縮機の運転開始当初
において、その抵抗付与手段が設けられた導圧通路を経
て吐出側空間に連通させられている一部のベーン溝にお
ける圧力上昇は、その抵抗付与手段で抵抗を与えられる
分だけ吐出側空間の圧力上昇に比べて遅くなる。また、
抵抗付与手段を有しない導圧通路を経て吐出側空間に連
通させられている別のベーン溝における圧力は、吐出側
空間の圧力上昇とともに速やかに上昇する。

したがって、圧力上昇が速いベーン溝に嵌合されている
ベーンは、ロータの回転に伴ってベーン自身に作用する
遠心力と吐出側空間から供給される圧力とによって、運
転開始当初からシリンダ内周面に充分な押付は力をもっ
て摺接させられ、有効な圧縮仕事を行うのに対し、圧力
上昇が遅いベーン溝に嵌合されているベーンは、吐出側
空間の圧力が定常圧力に達するまでの間は、そのベーン
自身に作用する遠心力に拘らずシリンダ内周面に完全に
追従することができない。したがって、シリンダ内周面
に追従しないベーンの両側の圧縮室が実質的に連通ずる
こととなり、吸入側空間および吐出側空間のいずれかに
連通する時間が長くなって、シリンダ内の空間に潤滑油
等の液体が存在していても、そのような液体をシリンダ
内周面に完全に追従するベーンによってシリンダ外へ排
除することができ、液圧縮の発生が有効に回避され得る
のである。

しかも、一部のベーンが有効な圧縮仕事を行わないため
、圧縮機全体としての吐出量が減少し、吐出室の圧力上
昇がすべてのベーンが有効に作用する場合に比較して緩
慢となり、これも液圧縮発生の防止に寄与する。

また、前記抵抗付与手段を経ることなく吐出側圧力が作
用させられるベーンは、当該圧縮機の運転開始当初から
シリンダ内周面に完全に追従させられて正規の圧縮仕事
を行うため、当該圧縮機の運転開始当初にすべてのベー
ンがチャクリングを起こすような状態にした場合に比較
すれば早い時期に吐出側空間の圧力が定常圧力に達する
。それに伴って抵抗付与手段を経て別のベーンに供給さ
れる圧力も充分に上昇するため、シリンダ内周面に完全
には追従しないでいたベーンも完全に追従するようにな
って、他のベーンとともに正規の圧縮仕事を行い得る状
態となる。したがって、液圧縮を回避しながらチャタリ
ングの発生を極力防止することでき、ベーン等の寿命が
延長され、かつ異音対策上も好都合なのである。

実施例 以下、本発明の一実施例を図面に基づいて詳細に説明す
る。

第１図および第２図は、本発明を自動車用空調装置の冷
媒ガス圧縮用ベーン圧縮機に適用した場合の一例を示す
ものである。第１図において１０はシリンダである。シ
リンダ１０の両端の開口は、フロントサイドプレート１
２およびリヤサイドプレート１４によってそれぞれ閉塞
されている。フロントサイドプレート１２の外側には、
フロントハウジング１６が配設されて吸入室１８を形成
しており、外部循環回路から帰還した冷媒ガスが図示し
ない圧縮機の入り口を経て吸入室１８に導かれ、さらに
シリンダ１０内に吸入されるようになっている。また、
シリンダ１０船よびフロント。

リヤ両サイドプレート１２．１４を内側に保持する状態
でリヤハウジング２２が設けられており、フロントハウ
ジング１６と結合されている。その結果、シリンダー０
の外側に吐出室２４が形成されており、また、リヤサイ
ドプレート１４の後ろ側にオイル分離室２６が形成され
ている。

吐出室２４にはシリンダーθ内で圧縮された冷媒ガスが
吐出され、これがリヤサイドプレート１４に形成された
連通孔２８を経てオイル分離室２６に導かれ、オイルフ
ィルタ３０を通過するときにその冷媒ガス中にミスト状
で存在するオイルが分離されて、オイル分離室２６の下
部に形成されたオイル溜り３２に貯溜される。一方、オ
イル分離後の冷媒ガスは図示しない圧縮機出口から外部
循環回路に送り出される。

シリンダー０は、第２図に示すように横断面が楕円形状
の内周面３４を備えており、その内側に円柱状のロータ
３６が配設されている。このロータ３６は、その外周面
３８がシリンダ内周面３４の短軸上の２位置（以下これ
らをロータトップ位置Ａ、Ｂと略称する）において実質
的に接触させられる状態で、自身の軸心まわりに回転さ
せられるものであり、このロータ３６によってシリンダ
１０内の空間は第一室４ｏと第二室４２とに仕切られて
いる。これら二つの室４０．４２のそれぞれの両端部に
は、互いに対をなす吸入孔４４および吐出孔４６が設け
られ、吸入孔４４が第２図に矢印で示すロータ３６の回
転方向において上流側の位置を占め、吐出孔４６が下流
側の位置を占めるようにされていて、それぞれ前記吸入
室１８および吐出室２４に連通させられている。そして
、双方の側の吐出孔４６にはそれぞれリード式の吐出弁
４８がリフト量規制部材５Ｏを介してボルト５２により
固定されている。

ロータ３６の両端面は、第１図から明らがなようにフロ
ントサイドプレート１２の内側面５４とリヤサイドプレ
ート１４の内側面５６とに実質的に密着させられて、上
記第一室４ｏと第二室４２との連通が阻止されており、
そのロータ３６の両端面からは軸５８および６０が同心
的に突出させ０ られている。軸５８はベアリング６２を介してリヤサイ
ドプレート１４によって回転可能に支持される一方、軸
６０はベアリング６４を介してフロントサイドプレート
１２によって回転可能に支持されるとともに軸封装置６
６によってシールされつつ吸入室１８の外部へ突出させ
られており、その突出端部において電磁クラッチを介し
て駆動源たるエンジンに接続されるようになっている。

ロータ３６には、第２図から明らかなように４本のベー
ン溝６Ｂ、６９，７０．７１がロータ外周面３８からそ
の軸心に向かって等角度間隔（９０度）で設けられてお
り、いずれのベーン溝もロータ３６の軸心に平行な方向
に形成され、かつ、ロータ３６の両端面に解放されてい
る。そして、それらベーン溝６８乃至７１には、それぞ
れへ−ン７２，７３，７４．７５がロータ３６の半径方
向に摺動可能に嵌合されている。ベーン７２乃至７５は
、自身が嵌合されているベーン溝６Ｂ乃至７１の溝深さ
寸法よりやや短い長さとされており、各ベーン７２乃至
７５の先端縁がロータ外周面３１ ８にほぼ一致するまで押し込まれた状態において、ベー
ン７２乃至７５の後端面とベーン溝６８乃至７１の最深
部（底面）との間にある程度の隙間が残されるようにな
っている。また、ベーン７２乃至７５は、いずれもロー
タ３６の軸方向の寸法に等しい寸法を有しており、ベー
ン両側端面が第１図に示すフロントサイドプレート１２
およびリヤサイドプレート１４の内側面５４および５６
に実質的に密着されられている。

一方、ベーン溝６８乃至７１の底面には、それぞれロー
タ３６の軸心に向って、導圧通路の一部を成す孔７６．
７７．７８．７９が穿設されており、それらの孔７６乃
至７９は、前記リヤサイドプレート１４に支持されてい
る軸５８の端面からロータ３６の軸心に沿って形成され
て導圧通路の一部を成す液通路８０に開口している。そ
して、その液通路８０は、軸５８の端面とリヤサイドプ
レート１４との間のこれもまた導圧）ｍ路の一部を成す
隙間８２．およびリヤサイドプレート１４に下方に向か
って形成された液通路８４を経て、前２ 記オイル分離室２６の下部に形成されたオイル溜り３２
に連通させられている。したがって、吐出側空間たるオ
イル分離室２６の圧力が、オイル溜り３２に貯溜される
オイル（潤滑油）もしくはオイルと冷媒ガスとの混合物
（以下、単にオイル等という）を媒体として、液通路８
４．隙間８２゜液通路８０．および孔７６乃至７９を経
て各ベーン溝６８乃至７１に供給され、この圧力がベー
ン７２乃至７５の後端面に作用させられること（これを
以下ベーン背圧という）により、それらの先端縁がシリ
ンダ１０の内周面３４に押し付けられる。すなわち、４
個の孔７６乃至７９が、それぞれ液通路８０．隙間８２
．および液通路８４と共に、各ベーン溝６８乃至７１と
オイル分離室２６とを連通させる複数個の導圧通路を形
成しているのである。

このようなベーン７２乃至７５の先端縁がシリンダ１０
の内周面３４に押し付けられることにより、シリンダ１
０内には４個の圧縮室が形成される。この圧縮室の容積
は、圧縮室がロータ３６の３ 回転に伴って前記第−室４０或いは第二室４２の中央部
に位置させられた時最大となり、ロータトップ位置Ａ或
いはＢにおいて最小となる。そして、各圧縮室はその容
積増大時において吸入孔４４に連通させられ、また、そ
の容積が一定量減少した後、吐出孔４６に連通させられ
るようになっている。

前記孔７６乃至７９のうち、絞り通路を形成する孔７６
およびその孔７６と対峙する孔７８の流路断面積は、圧
力通路を形成する孔７７およびその孔７７と対峙する孔
７９の流路断面積より小さくされており、オイル溜り３
２から供給されるオイル等の流れに抵抗を与えるように
なっている。

これにより、オイル溜り３２からベーン溝６８および７
０に供給される圧力の伝達は、ベーン溝６９および７１
に供給される圧力の伝達より遅くなる。すなわち、４個
のベーン溝６８乃至７１は、ロータ３６の円周方向にお
いて交互に配置されているベーン溝６８および７０とベ
ーン溝６９および７１との２群に分けられ、一方の群の
ベーン溝４ ６８および７０とオイル分離室２６とを連通する導圧通
路には、その通路の一部をなし、しかも、オイル分離室
２６からベーン溝６８および７Ｏに向かう方向のオイル
等（流体）の流れに抵抗を与える手段として、小径の孔
７６および７８が設けられているのである。

以上のように構成されたベーン圧縮機は、シリンダ１０
の室４０．４２内にオイルが溜っていない状態において
、空調装置のスイッチが投入された場合には、ベーン７
２，７４の後端面に作用させられる圧力が、適正背圧、
ずなわちベーン７２゜７４の先端縁をシリンダ内周面３
４に摺接させるために必要な圧力に達するまでの間は、
それらベーン７２．７４がシリンダ内周面３４に接した
り離れたりするチャタリング現象が生ずるものの、本圧
縮機においては、ベーン７３．７５の有効な圧縮仕事に
よるオイル分離室２６内の圧力上昇に伴って、ベーン７
２．７４のチャタリング現象が比較的早期に止まり、速
やかに定常運転状態に移行する。しかし、圧縮機が、比
較的長時間停止状５ 態に放置され、その圧縮機内にオイルが下がって、オイ
ル分離室２６の下部に形成されたオイル溜り３２は勿論
、吸入室１８や室４０．４２の下部にも溜った状態にお
いて空調装置のスイッチが投入されてロータ３６が回転
させられると、その回転初期において４枚のベーン７２
乃至７５はロータ３６の回転に伴う遠心力によって、各
先端縁がシリンダ内周面３４に摺接する向きに付勢され
る。

この状態で圧縮室を圧縮行程域に移行させてゆくと、圧
縮室内のオイル、液冷媒が圧縮室内に完全に封じ込みさ
れ、液圧縮が生起し、圧縮室内の圧力は異常高圧となる
。この時、ベーン溝６９，７１には充分な流量のオイル
等が吸い込まれ得るため、ベーン背面は、オイル分離室
内圧力と直ちに同圧となり、ベーン７３．７５の背圧が
、ベーン先端部を押圧する圧力に勝れば、ベーン先端縁
をシリンダ内周面３４に完全に摺接させるが、ベーン溝
６８．Ｔｏには、孔７６．７８の絞り作用によって充分
な流量のオイル等が供給されず、ベーン背圧はオイル分
離室内圧力に直ちに追従できな６ いため、ベーン７２，７４の後端面に付与される背圧が
、ベーン先端部を押圧する圧力に負け、該ベーン７２．
７４は後退し、ベーン先端縁はシリンダ内周面３４から
離れる。

したがって、異常高圧となっている圧縮室と、その室と
隣接する圧縮室とが連通し、圧縮室容積が拡大されると
ともに圧縮室が吸入孔４４または吐出孔４６のいずれか
一方に必ず連通し得ることとなり、異常高圧状態は直ち
に解消される。しかし、ベーン背圧の高い側のベーン７
３．７５先端縁は、シリンダ内周面に摺接した状態で移
行するため、そのベーンによって圧縮室４０．４２内に
溜っているオイルは速やかにシリンダ１０の外部へ排出
されるとともに、圧縮仕事を行って吐出室２４ならびに
オイル分離室２６の圧力が上昇し始める。

オイル分離室２６の圧力が上昇することにより、オイル
溜り３２に貯溜されているオイルが液通路８４、隙間８
２．液通路８０．および孔７６．７８を経てベーン溝６
８．７０に圧送され、ベーン７ ７２．７４の背圧も漸次高まり、最終的には、孔７７．
７９を介してそのオイル圧が作用させられているベーン
溝６９．７１内のベーン背圧と等しくなる。

なお、オイル溜り３２内のオイルには冷媒ガスが熔解し
ているのが普通であり、また、圧縮機の運転開始当初に
おいては液通路８０．８４等にも冷媒ガスが存在するこ
とが多いため、オイル溜り３２から液通路８４．８０等
に押し込まれるオイルが直接的にベーン７２乃至７５の
後端面に作用するとは限らず、そのオイルが冷媒ガスを
圧縮し、そのガスを介して各ベーン７２乃至７５の後端
面に作用する場合あるのである。

いずれにしても、圧縮機の運転開始当初において、液通
路８４．８０から孔７７．７９を経てベーンＴ３．’７
５の後端面に作用する圧力は、速やかにそれらベーン７
３．７５の先端縁をシリンダ内周面３４に完全に追従さ
せて有効な圧縮仕事を行わせるに足る圧力に達するが、
液通路８４．８０から孔７６．７８を経てベーン７２．
７４の後８ 端面に作用させられる圧力は、オイル等がその孔７６．
７８を流通する際に絞り作用（孔７７．７９よりも大き
な流通抵抗）を受けるため、前記ベーン７３．７５に付
与される背圧の圧力上昇よりも若干の遅れをもって上昇
する。したがって、圧縮仕事が行われてベーン先端面に
ベーン背圧より高い圧力が作用した場合には、ベーン７
２．７４が容易に後退し、各ベーン７２．７４の上流側
の圧縮室と下流側の圧縮室との連通が許容される状態と
なり、ベーン７３．７５によって仕切られる２つの空間
が吸入孔４４と吐出孔４６とのいずれか一方に必ず連通
し得ることとなるため、シリンダ１０内に潤滑油や液化
した冷媒等の液体が存在していても、それを圧縮室内に
完全に閉じ込めてしまうことがなく、背圧の高い側のベ
ーン７３゜７５がその液体を吸入孔４４または吐出孔４
６からシリンダ１０内へ押し出すことにより、起動時に
おける液圧縮が有効に回避される。そして、これにより
起動時における異常負荷の発生が防止され、ベーン等が
破壊される心配が解消されるので９ ある。

なお、圧縮機の運転開始当初においては、ベーン７２．
７４が有効な圧縮仕事を行わないため、圧縮機全体の吐
出容量が自動的に減少させられ、オイル分離室２６内の
圧力変化は、従来のすべてのベーンが有効な圧縮仕事を
行う圧縮機に比較してその圧力上昇が遅くなり、オイル
分離室２６内において一時的に発生する異常高圧が緩和
され、オイル分離室２６内の膨張にょろりャハウジング
２２の歪み、フロントサイドプレート１２との嵌合ずれ
の憂も無くなる利点がある。

以上詳述したように、本発明に係るベーン圧縮機によれ
ば、液圧縮を効果的に回避しながらチャタリングの発生
を極力防止し得て、ベーン等の寿命が長くなるとともに
異音対策上も好都合なのである。

なお、上述した実施例では、ベーン溝６８乃至７１がロ
ータ３６の外周面に等角度間隔で４本設けられているが
、２本、３本或いは５本以上設けてもよい。また、それ
らのベーン溝をロータ３６０ の半径方向に対して所定角度傾斜して設けた場合でも本
発明の利益は享受し得、さらに、ベーン溝を３群以上に
分け、それぞれに対応した導圧通路に異なる絞り効果を
与えることも可能である。

また、前記孔７６．７８と並列に別の流体通路を設け、
その流体通路の途上に、オイル溜り３２からベーン溝６
８．７０に向かう方向のオイルの流れは阻止するが、そ
れとは逆向き、すなわちベーン溝６８．７０からオイル
溜り３２に向かう方向の流れを許容する逆止弁を設ける
こともできる。

このような場合には、ベーン７２．７４がベーン溝６８
．７０に押し込まれるとき、ベーン溝６８゜７０内のオ
イルが孔７６、．７Ｂを経ることなく、充分大きな断面
積の別の通路を経てオイル溜り３２に戻されることとな
るため、ベーン７２．Ｌ４の押込みに伴う動力損失を小
さくすることができる。

また、前記実施例においては、１個ずつのベーン溝６８
および７０をそれぞれオイル分離室２６に連通させる導
圧通路としての孔７６および７８１ 自体の断面積が小さくされることにより抵抗付与手段と
されていたが、孔７６．７８の断面積は充分大きくし、
これらを液通路８０と平行に形成した別の液通路を経て
オイル分離室２６と連通させるとともに、この別の液通
路にオリフィスを設けて、それら液通路およびオリフィ
スを２つのベーン溝６８および７０に共通の導圧通路お
よび抵抗付与手段とすることも可能であり、その他、種
々の形態で導圧通路および抵抗付与手段を設けることが
可能である。

また、上記断面積の小さい孔やオリフィス等の絞りに代
えて減圧弁を抵抗付与手段として使用し、オイル分離室
２６の圧力が低い間はベーン溝６８゜７０にオイルを供
給しないようにすることもできる。

さらに、ベーン溝６８乃至７１と連通させるべき吐出側
空間としては、オイル分離室２６のみならず吐出室２４
等別の吐出側空間と連通させることもできる。ただし、
この場合には主として冷媒ガスがベーン７２乃至７５の
後端面に作用させら２ れることとなる。

その他、本発明の趣旨を逸脱しない限りにおいて、当業
者の知識に基づき、種々なる変更、改良。

組合わせ等を施した態様で本発明を実施し得ることは勿
論である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例であるベーン圧縮機の縦断面
図であり、かつ、第２図におけるＩ−１断面図である。 第２図は第１図おける■−■断面図である。 １０ニジリンダ ２６−オイル分離室　３６：ロータ ６Ｂ、６９，７０．７１：ベーン溝 ７２．７３，７４，７５；ベーン ？６，７７．７Ｂ、７９：孔 ８ｏ、ｓ４：液通路　８２：隙間 出願人　株式会社　豊田自動織機製作所３ ■−＋−７３

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 円柱状をなし、自身の軸心のまわりに回転させられるロ
   ータと、該ロータにその軸心に平行に形成された複数の
   ベーン溝に摺動可能に嵌合された複数のベーンと、該ロ
   ータと該ベーンとを収容し、内周面において該ベーンの
   先端縁と摺接するシリンダとを含むヘーン圧縮機におい
   て、 当該圧縮機の吐出側空間から前記複数のベーン溝に至る
   複数の導圧通路を、ベーン背圧の該吐出側空間内圧力と
   ほぼ同じ圧力上昇を可能とする圧力通路と、ベーン溝に
   向かう方向の流体の流れに抵抗を与える抵抗付与手段を
   設けて前記ベーン背圧の圧力上昇が吐出側空間内圧力の
   圧力上昇よりも遅延するようにした絞り通路とにて形成
   し、ロータの回転方向に隣接するベーン溝の少なくとも
   一方を絞り通路にて連結したことを特徴とするベーン圧
   縮機。