JP2003227484A - 気体圧縮機 - Google Patents
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Abstract
て回転するロータ150に、それぞれ径方向に延びる5
つのベーン溝54a、54b、54c、54d、54e
が形成され、各ベーン溝にベーン58が支持されてい
る。各隣接するベーン溝54の向きの角度間隔は異なっ
ており、順次に62°、72°、82°、82°、およ
び62°に設定され、これにより、ベーン溝に支持され
るベーン58の方向もその角度が不等間隔となってい
る。ベーン58が吐出口42を通過するタイミングが不
規則なものとなり、複数の圧縮室間での吐出の周期が不
等になるので、これに基づく振動の周期性が低下して基
本成分のピーク値が低減される。
Description
等に用いられるロータリベーン式の気体圧縮機の構造に
関する。
圧縮機は、コンプレッサケース内に配置した内周面が略
楕円形のシリンダ内に、複数のベーンを備えるロータを
回転可能に設け、その回転にしたがってベーンで仕切ら
れた空間が容積変化を繰り返す圧縮室を形成し、吸入口
から圧縮室へ吸入した冷媒ガスを圧縮して吐出口から吐
出するようになっている。
縦断面図、図9は図8におけるA−A部断面図である。
一端開口型のハウジング11とその開口側に取り付けら
れたフロントヘッド12によりコンプレッサケース10
が形成されている。ハウジング11内に、略楕円形状の
内周を有するシリンダ40がフロントサイドブロック2
0とリヤサイドブロック30に挟まれて配置され、複数
のベーンを備えるロータ50がシリンダ40内に回転可
能に設けられている。
フロントサイドブロック20を貫通して前端側がコンプ
レッサケース端壁のリップシール18から外方へ延び、
後端はリヤサイドブロック30に支持されている。回転
軸の前端にはプーリ24を有する電磁クラッチ25が取
り付けられ、図示しないエンジンのクランクプーリから
の回転駆動力を受けるようになっている。
ロータの回転軸51を中心にして周方向等間隔に、径方
向に延びる複数のベーン溝53が形成され、ベーン58
が摺動可能に装着されている。ベーン58はロータ50
の回転時に遠心力とベーン溝53の底部に加えられる油
圧により、シリンダ40の内周面へ付勢される。シリン
ダ40内はロータ50とベーン58により複数の小室に
仕切られ、ロータ50の回転にしたがって容積の大小変
化を繰り返す圧縮室48を形成している。
ック20の間には、冷媒ガス吸入ポート14を備えるフ
ロント側吸入室13が形成されている。フロントサイド
ブロック20にはフロント側吸入室13と圧縮室48を
連通させる吸入口22が開口している。
ック30の間には吐出室15が形成され、冷媒ガス吐出
ポート16を備えている。シリンダ40の短径部近傍は
外周部に吐出チャンバ44が切り欠かれて薄肉部とさ
れ、この薄肉部に吐出口42が開口されている。吐出口
42にはリードバルブ43が設けられている。吐出口4
2から吐出された冷媒ガスは、吐出チャンバ44からオ
イルセパレータ38を経て吐出室15へ吐出される。吸
入口22と吐出口42は、ロータの回転軸に関して対称
に、シリンダの周辺部にそった2個所に設けられてい
る。
ート14に流入する冷媒ガスは、フロント側吸入室13
から吸入口22を経て、圧縮室48へ吸入される。そし
て、圧縮室48で圧縮された後、吐出口42から吐出さ
れ、冷媒ガスは吐出室15を経て冷媒ガス吐出ポート1
6から外部へ供給される。
気体圧縮機では、従来、ロータ50を回転させた駆動状
態時に振動が発生し、これが気体圧縮機に接続された蒸
発器や凝縮器への配管を含めた周辺機器に伝播して異音
が生じる場合が多かった。図10は従来の気体圧縮機を
運転して測定した、当該気体圧縮機の振動加速度成分の
発生状態を示す生データである。図10において、横軸
は時間を表し1目盛りは10ms、縦軸は加速度を表し
1目盛りは20m/s2である。振動加速度測定にあた
っては、加速度センサを車両に近い位置となるように圧
縮機の車両への取り付け部分(図8の斜線で示す部分)
に固定し、気体圧縮機の回転軸方向の加速度成分を検出
するようにした。また、気体圧縮機の回転数は、エンジ
ンのアイドリング回転数が伝達された場合を想定して約
1190rpmとした。
で振幅およそ80m/s2の振動加速度が発生している
ことがわかるが、測定時の聴感上では、周波数約200
Hzの騒音として感じられる。その振動の原因を検討し
てみると、振動波形の周波数分析において、気体圧縮機
の基本圧縮(吐出)成分の振動にきわめて大きなピーク
が出現しており、これが周辺機器と共振して異音となっ
ていることが判明した。
体圧縮機では、吐出口が2個所あることによってロータ
の1回転に10回の圧縮冷媒の吐出があり、10×ロー
タ回転速度の振動が基本成分となっている。したがって
本発明は、上記の問題点に鑑み、ロータ回転時に大きな
ピークをもつ振動が微小時間間隔で等間隔に発生するの
を防止して、異音を生じさせないようにした気体圧縮機
を提供することを目的とする。
る振動の基本成分がロータ回転速度に整合比例している
ことから、この整合を崩せばピークの発生が抑えられる
ことに着目して、請求項1の本発明は、コンプレッサケ
ース内に配置した内周面が略楕円形のシリンダ内に、複
数のベーンをそれぞれ個別のベーン溝に支持したロータ
を回転可能に設けて、ベーンで仕切られた空間を圧縮室
とし、シリンダの側壁に形成された吐出口から、圧縮室
で圧縮された気体をシリンダ外部の吐出チャンバへ吐出
するようにした気体圧縮機において、ロータの外周面上
において、ベーン溝の開口が、周方向で不均等な間隔に
設定されているものとした。
ため、請求項2の発明は、とくに各ベーン溝の方向を不
均等な角度間隔としたものである。この際、請求項3の
ように、複数のベーン溝の中心線とロータの中心間の距
離を互いに一定とすることができる。
れぞれその中心線とロータの中心間の距離を互いに不均
等としたものである。この際、請求項5のように、複数
のベーン溝は、各ベーン溝の方向を等角度間隔とするこ
とができる。
5であって、各ベーン溝の方向を、隣接する少なくも3
個所の圧縮室の角度差がそれぞれ5°以上となるように
設定したものである。そして、請求項7の発明は、ベー
ン溝の方向の角度間隔を50°から120°の範囲に設
定するものである。
例により説明する。図1は第1の実施例にかかる、図9
に対応する断面におけるロータおよびベーンを示す図で
ある。シリンダ40内で回転軸51を中心として回転す
るロータ150は直径50mmで、その周面に開口して
それぞれ径方向に延びる5つのベーン溝54(54a、
54b、54c、54d、54e)が形成され、各ベー
ン溝にベーン58が支持されている。
54の向きの角度間隔は異なっており、ベーン溝54
a、54b間は62°、ベーン溝54b、54c間は7
2°、ベーン溝54c、54d間は82°、ベーン溝5
4d、54e間は82°、およびベーン溝54e、54
a間は62°に設定されている。したがって、ベーン溝
に支持されるベーン58の方向も同じく順次に62°、
72°、82°、82°および62°間隔となってい
る。なお、各ベーン溝54の中心線Bとロータ中心P間
の距離はD=7.2mmの一定値とした。その他の構成
は図8および図9に示したものと同じである。
150に支持される複数のベーン58の周方向間隔を、
等間隔ではなく、不均等なものとしたので、ベーン58
が吐出口42を通過するタイミングが不規則なものとな
る。すなわち、1つの圧縮室の吐出完了から次の圧縮室
の吐出完了までの時間間隔が、ベーン間隔の狭い2つの
圧縮室間では短く、ベーン間隔の広い2つの圧縮室間で
は長くなって、しかも隣接する圧縮室間ではすべてこの
時間間隔が異なる。このように、複数の圧縮室間での吐
出の周期が不等になるので、これに基づく振動の周期も
不規則となる。したがって、周期性が低下する結果、回
転に基づく基本成分におけるピーク値が低減されるか
ら、他の車両搭載機器等に伝播して発生する異音が防止
される。
方を62°、広い方を82°に設定したが、ベーン58
が5枚の場合においては50°から120°の範囲で適
宜に設定してよい。そして、ベーン間に形成されて隣接
する少なくも3個所の圧縮室の角度差がそれぞれ5°以
上であると、隣接の間隔を上記と異ならせても同じ効果
が得られる。すなわち、ロータ150においては、ベー
ン溝54a、54b間とベーン溝54b、54c間の差
が72°−62°=10°、ベーン溝54b、54c間
とベーン溝54c、54d間の差が82°−72°=1
0°、ベーン溝54d、54e間とベーン溝54e、5
4a間の差が82°−62°=20°となっている。
上とした他の例を示す。図2に示すロータ150Aは、
ベーン溝54a、54b間は82°、ベーン溝54b、
54c間は62°、ベーン溝54c、54d間は67
°、ベーン溝54d、54e間は62°、およびベーン
溝54e、54a間は87°に設定されている。したが
って、ベーン溝に支持されるベーン58の方向も同じく
順次に82°、62°、67°、62°および87°間
隔となっており、また隣接する圧縮室の角度差が全個所
において5°以上(20°、5°、5°、25°、5
°)となっている。その他は図1に示したものと同じで
ある。
4a、54b間は72°、ベーン溝54b、54c間は
72°、ベーン溝54c、54d間は72°、ベーン溝
54d、54e間は62°、およびベーン溝54e、5
4a間は82°に設定されている。したがって、ベーン
溝に支持されるベーン58の方向も同じく順次に72
°、72°、72°、62°および82°間隔となって
おり、また隣接する圧縮室の角度差が3個所において5
°以上(10°、20°、10°)となっている。その
他は図1に示したものと同じである。
4a、54b間は72°、ベーン溝54b、54c間は
72°、ベーン溝54c、54d間は72°、ベーン溝
54d、54e間は82°、およびベーン溝54e、5
4a間は62°に設定されている。したがって、ベーン
溝に支持されるベーン58の方向も同じく順次に72
°、72°、72°、82°および62°間隔となって
おり、また隣接する圧縮室の角度差が3個所において5
°以上(10°、20°、10°)となっている。その
他は図1に示したものと同じである。
ついて、圧縮された高圧冷媒ガスの圧力に重ねて、振動
加速度成分を測定した結果の生データである。図5にお
いて、横軸は時間を表し1目盛りは10ms、縦軸は加
速度と圧力を表し1目盛りはそれぞれ20m/s2及び
1.0MPaである。振動加速度測定にあたっては、加
速度センサを車両に近い位置となるように圧縮機の車両
への取り付け部分(図8の斜線で示す部分)に固定し、
気体圧縮機の回転軸方向の加速度成分を検出するように
した。
アイドリング回転数が伝達された場合を想定して約90
0rpmとした。図10における測定と比較して回転数
を約200rpm遅くした理由は、経験的に、より低速
で高圧の方が振動が発生し易いことが知られていること
と、等間隔の振動のピークの有無を、より見分け易くす
るためである。したがって、本データの横軸の全長は、
圧縮機のほぼ1回転に相当する。圧縮された高圧冷媒ガ
スの圧力測定は、圧縮室がほぼ最小容積となる図2に示
す位置に、小型の圧力センサをリアサイドブロック30
に配設して行った。したがって、2箇所ある吐出口のう
ちの片側のみの測定であるため、ロータ1回転でありな
がら5回の圧力変動となって検出されている。
時の低圧部分(約0.7MPaG)と約26ms時の低
圧部分(約0.7MPaG)とは、他の約38ms時、
約49ms時、約61ms時の低圧部分と比較して0.
3〜0.4MPa程度低くなっていることがわかる。こ
の理由は、約11ms時から約26ms時までの圧縮に
おける圧縮室と、約26ms時から約38ms時までの
圧縮における圧縮室の容積が、他の圧縮における圧縮室
容積よりも大きいためである。図2に示される本圧力測
定に使用した実施形態では、ベーン溝54eと54aに
支持された各ベーン58間の角度が87°、ベーン溝5
4aと54bに支持された各ベーン58間の角度が82
°であり、これら2つの圧縮室の容積は他の3つの圧縮
室の容積に比べて大きい。このことから、図5における
約11ms時には、ベーン溝54eに支持されたベーン
58が圧力測定位置の吐出穴部を通過し、約26ms時
には、ベーン溝54aに支持されたベーン58が圧力測
定位置の吐出穴部を通過していることが推定される。ベ
ーン58が吐出穴部通過直後の、次に吐出されようとす
る圧縮室の容積が大きいと、その容積比分だけまだ圧縮
が進んでいないため圧力が低く測定されるのである。
な角度間隔としてベーン58を支持することにより、個
々のベーン間に形成される圧縮室の容積が互いに異な
り、それに応じて各圧縮室に吸入される気体の容積も異
なる。しかしながら、ロータ1回転にて吸入される気体
の体積は、ベーン溝58が均等配置された従来のものと
変わりなく吐出量も変わらない。因みに、隣接するベー
ン溝54が角度間隔72°で構成される場合の圧縮室の
容積を1とすると、62°の場合は容積約0.88、6
7°の場合は約0.95、77°の場合は約1.05、
82°の場合は約1.09、87°の場合は約1.12
である。
まず、図10に示した従来のような、5msといった微
小時間間隔の規則的な振動加速度が発生していないこと
がわかる。但し、時間25ms付近で振幅約130m/
s2の大きなピークが発生し、次いでその約30ms後
の55ms付近で振幅約115m/s2の大きなピーク
が発生している。このロータの1回転あたりの大きな2
回のピークは、2回転目以降も継続して発生するものと
推定される。しかしながら、振幅が大きくても周波数と
しては約33Hzの低周波である。また、圧縮機回転数
を200rpm増速したとしても約40Hzの低周波で
ある。このような低周波の振動の場合は、車両との共振
周波数も低くなり、殆どの人が振動・騒音として感じ取
れない領域である。すなわち、実車両において人間が感
じ取れる振動・騒音が低減される。ロータ150B、ロ
ータ150Cも同様の振動低減効果を示す。
実施例では、ベーン溝55の方向を一定間隔とし、ベー
ン溝55の中心線Bとロータ中心間の距離Dを隣接する
ベーン溝間で異ならせたロータ250を備えている。す
なわち、5つのベーン溝55(55a、55b、55
c、55d、55e)の方向は互いに隣接する間で等角
度の72°ずつずれている。一方、ベーン溝55の中心
線Bとロータ中心P間の距離は、順次にベーン溝55a
ではDa=3mm、ベーン溝55bではDb=7.2m
m、ベーン溝55cではDc=10mm、ベーン溝55
dではDd=10mm、およびベーン溝55eではDe
=3mmに設定されている。これにより、ロータ250
の外周面上におけるベーン溝55の開口は、ベーン溝5
5の向きは等角度であるにもかかわらず、周方向で第1
の実施例と同様に不均等な間隔となる。
ーン58が吐出口42を通過する間隔が上記不均等な間
隔となるので、複数の圧縮室間での吐出の周期が不等に
なるので、これに基づく振動の周期も不規則となる。こ
のため、第1の実施例と同じく、異音が防止されるとい
う効果が得られる。なお、この場合も、ベーン溝55の
中心線Bとロータ中心P間の距離Da〜Deは例示した
ものに限定されず、ロータ250の外周面上におけるベ
ーン溝55の開口を不均等な間隔とするかぎり、任意に
設定してよい。
方向不等間隔と、第2の実施例のようなベーン溝中心線
とロータ中心間の不等距離とを組み合わせることもでき
る。図7はその一例を示し、ロータ350は、ベーン溝
56a、56b間は82°、ベーン溝56b、56c間
は62°、ベーン溝56c、56d間は67°、ベーン
溝56d、56e間は62°、およびベーン溝56e、
56a間は87°に設定されている。したがって、ベー
ン溝に支持されるベーン58の方向も同じく順次に82
°、62°、67°、62°および87°間隔となって
おり、また隣接する圧縮室の角度差が全個所において5
°以上(20°、5°、5°、25°、5°)となって
いる。
ロータ中心P間の距離は、順次にベーン溝56aではD
a=7.2mm、ベーン溝56bではDb=3mm、ベ
ーン溝56cではDc=10mm、ベーン溝56dでは
Dd=5mm、およびベーン溝56eではDe=10m
mに設定されている。これによっても、複数の圧縮室間
での吐出の周期が不等になるので、異音が防止されると
いう効果が得られる。
ン式の気体圧縮機において、複数のベーンを支持する各
ベーン溝の開口が、ロータの外周面上において周方向で
不均等な間隔に設定されているものとしたので、ベーン
が吐出口を通過するタイミングが不規則なものとなり、
吐出の周期が不等になるので、振動の周期性が低下し
て、異音の発生が防止される。
ためには、各ベーン溝の方向を不均等な角度間隔とする
ことにより、または、ベーン溝の中心線とロータの中心
間の距離を互いに不均等とすることにより、あるいはこ
れらの組み合わせにより、いずれもベーン溝の設定変更
のみで簡単に実現できる。
すロータおよびベーンの断面図である。
とベーンの断面図である。
ータとベーンの断面図である。
ータとベーンの断面図である。
果を示す図である。
すロータとベーンの断面図である。
2の実施例の組合せ例を示すロータとベーンの断面図で
ある。
である。
す図である。
0、350 ロータ 51 回転軸 53 ベーン溝 54a、54b、54c、54d、54e ベーン溝 55a、55b、55c、55d、55e ベーン溝 56a、56b、56c、56d、56e ベーン溝 58 ベーン
Claims (7)
- 【請求項1】 コンプレッサケース内に配置した内周面
が略楕円形のシリンダ内に、複数のベーンをそれぞれ個
別のベーン溝に支持したロータを回転可能に設けて、ベ
ーンで仕切られた空間を圧縮室とし、シリンダの側壁に
形成された吐出口から、圧縮室で圧縮された気体をシリ
ンダ外部の吐出チャンバへ吐出するようにした気体圧縮
機において、ロータの外周面上において、前記ベーン溝
の開口が、周方向で不均等な間隔に設定されていること
を特徴とする気体圧縮機。 - 【請求項2】 前記複数のベーン溝は、各ベーン溝の方
向を不均等な角度間隔としてい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】 前記複数のベーン溝は、それぞれその中
心線とロータの中心間の距離を互いに一定としているこ
とを特徴とする請求項2記載の気体圧縮機。 - 【請求項4】 前記複数のベーン溝は、それぞれその中
心線とロータの中心間の距離を互いに不均等としている
ことを特徴とする請求項1記載の気体圧縮機。 - 【請求項5】 前記複数のベーン溝は、各ベーン溝の方
向を等角度間隔としていることを特徴とする請求項4記
載の気体圧縮機。 - 【請求項6】 前記ベーン溝の数が5であって、各ベー
ン溝の方向は、隣接する少なくも3個所の圧縮室の角度
差がそれぞれ5°以上となるように設定されていること
を特徴とする請求項1から4のいずれか1に記載の気体
圧縮機。 - 【請求項7】 前記ベーン溝の方向の角度間隔が50°
から120°の範囲に設定されることを特徴とする請求
項6記載の気体圧縮機。
Priority Applications (6)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002319613A JP4061172B2 (ja) | 2001-11-30 | 2002-11-01 | 気体圧縮機 |
MYPI20024449A MY130774A (en) | 2001-11-30 | 2002-11-27 | Gas compressor |
DE60214318T DE60214318T2 (de) | 2001-11-30 | 2002-11-27 | Gaskompressor |
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