JP2006125362A

JP2006125362A - ベーンロータリー式圧縮機

Info

Publication number: JP2006125362A
Application number: JP2004317872A
Authority: JP
Inventors: Seiichiro Nakayama; 誠一郎仲山
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2004-11-01
Filing date: 2004-11-01
Publication date: 2006-05-18

Abstract

【課題】ベーンロータリー式圧縮機を始動したときのベーンチャタリング時間をより短くして騒音を抑制する。
【解決手段】ベーン背圧室１７と高圧室１４の油溜まり部を除く高圧流体の部分を連通する第１ガス供給通路２７内にベーンの最大伸張時のベーン背圧室１７より大きいガス溜まり空間２７ａを設ける構成とし、圧縮した時にベーン４の伸張時のベーン背圧室１７の圧力の低下を抑制することにより、ベーンチャタリングの時間短縮や圧縮機不良現象を回避することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、流体（以下ガス冷媒と呼ぶ）の圧縮、吐出を行う圧縮機に関するもので、特に自動車用空調装置などに用いられるベーンロータリー式圧縮機に関するものである。

従来、この種のベーンロータリー式圧縮機においては、ロータの回転に伴ってベーンがその先端をシリンダ内壁に接して回転摺動運転をするように、ベーン背部に高圧の油を圧力差により供給する構成が広く用いられている（例えば特許文献１参照）。

図８から図１０は、特許文献１に記載された従来のベーンロータリー式圧縮機を示すものである。この特許文献１に記載の圧縮機は、圧縮機の高低圧差がないか、または小さい場合に圧縮機を始動した場合でも、始動直後に生じるベーン背圧室内の圧力低下をガス供給通路からのガス冷媒の供給によって防止し、また定常運転時においてはガス供給通路を遮断することによって潤滑油をベーン背圧室へ供給するよう選択できるベーン背圧制御装置を備えている。

圧縮機停止後、ある時間が経過して高圧側と低圧側の圧力差が所定値になると、ばね３５は第２プランジャ３３を第２球座２９側に移動させる。この状態から圧縮機を始動した場合には、瞬時にガス状流体が第２ガス供給通路２８から第１ガス供給通路２７，供給通路１８を介してベーン背圧室１７に供給される。
特開平１１−１２５１９０号公報

しかしながら、上記従来のベーンロータリー式圧縮機では、圧縮機停止後の均圧起動直後にガス供給され、続いてオイル供給がなされるが、特に給油通路途中に潤滑油が充満している時に圧縮機を起動すると、潤滑油の水頭、粘性及び慣性による流れ始めの抵抗が大きいことなどのため、結果としてベーンの伸張没入の際生ずるベーン背圧室の容積変動に対し十分な潤滑油量が供給できない。

そのため、始動時にガスを供給してべーン背圧を上げてベーンを押し出すようにしているが、ガス供給開閉弁は瞬時に閉じるので、十分なガス量を供給できていないため、圧縮機始動時の回転数が低い場合にベーン背圧室の圧力低下を生じ、ベーンがシリンダ内壁から遊離し再び衝突するベーンのチャタリングが約０．５秒程度ではあるが発生するおそれがあるという問題点を有していた。

本発明は、年々厳しくなる室内騒音に対するユーザーからの高い品質要求に答えるため、更に均圧起動時のベーンチャタリング時間を短くするもので、クラッチの着脱時間の０．２秒程度以内にチャタリングを抑えることで、クラッチの着脱時にベーンチャタリング音がマスキングされて目立たないようにして、高い品質要求にあった圧縮機を提供することを目的とする。

前記従来の課題を解決するために、本発明のベーンロータリー圧縮機は、ベーン背圧室と、ガス供給通路との間にベーン最大伸張時のベーン背圧室より大きいガス溜まり空間を設けたものである。

かかる構成により始動時にガス供給をしてベーンの伸張時の圧力変化に対する背圧不足低下を抑えるようにしているが、ガス供給開閉弁は瞬時に閉じるので、ベーン伸張時のベーン背圧空間より大きなガス溜り空間があるので、ベーンが伸張してもベーン背圧室の圧力低下が抑制され、ベーンチャタリングが発生する背圧限界より低くならないため、ベーンチャタリングが速やかに納まる。したがって、少なくともクラッチの着脱時間の０．２秒程度以内に抑えることで、ユーザーの高い品質要求を満足することができる。

また、本発明のガス溜り空間とベーン背圧室との連通路は、後部側板の作動室側に設けられた油溝の上部に設けたものである。従来、連通路は油溝の下部にあり、停止時に潤滑油が油溝部に溜まって、連通路をふさぐこともあり、始動時のガス供給不足となることもある。したがって、連通路を油溝の上部に設けたことによって、十分なガス供給ができる。これによって、従来起動時にベーン背圧室に潤滑油が流入して起動時に短時間ではあるが発生したベーンチャタリングに対して、発生時間をより短縮できる。

本発明のベーンロータリー式圧縮機は、ベーン背圧室と、ガス通路との間にベーン伸張時のベーン背圧より大きいガス溜まり空間を設けたものである。

以上の構成作用により、始動時のベーンチャタリングが０．２秒程度以内の速やかな時間に収まることで、クラッチの着脱音にベーンチャタリング音がマスキングされ、ユーザーが起動時のチャタリング騒音を感じることがなくなる。したがって、騒音に対するユーザーの高い品質要求を満足することができる。

また、ガス溜まり空間は、後側板を製造するときに金型に一体的に造形することができ加工が不要でコストアップはなく、材料費を低下でき、コストダウン、軽量化が実現できる。

また、ガス溜り空間とベーン背圧室との連通路は、後部側板の作動室側に設けられた油溝上部に設けたことで、連通路の形成を加工で行っていたが、ガス溜まり空間部に設けているため、連通通路が短くてすみ加工時間が短縮できる。また、後部側板を造形するときに一体的に形成できれば加工を削減することも可能である。

本発明は、筒状内壁を有するシリンダと、このシリンダの内部に配設されるとともに、その外周の一部がシリンダ内壁と微小隙間を形成するロータと、このロータに設けられた複数のベーンスリット内に摺動自在に挿入されたベーンと、シリンダの両端を閉塞して内部に作動室を形成する前部側板及び後部側板と、下方部に油溜まり部を有する高圧ケースと、ベーンスロットとベーン端部とで形成されるベーン背圧室と高圧室の油溜まり部とを連通する給油通路と、この給油通路を連通遮断する給油開閉手段と、ベーン背圧室と油溜まり部を除く部分に連通するガス供給通路と、ガス供給通路内にガス供給通路を一体的に備えたガス開閉手段とを備え、ベーン背圧室とガス通路との間にベーンの最大伸張時のベーン背圧室より大きいガス溜まり空間を設けたものである。

かかる構成により、始動時にベーンが伸張してもベーン背圧室の圧力低下が抑制され、ベーンチャタリングが発生する背圧限界より低くならないため、ベーンチャタリングが速やかに納まる。

第２の発明は、ガス溜り空間とベーン背圧室との連通路は、後部側板の作動室側に設けられた油溝の上部に設けたことで、停止時に潤滑油が油溝部に溜まって、連通路をふさぐこともなく、始動時に十分なガス供給ができる。これによって、ベーンチャタリング時間を短縮できる。

従来のベーンロータリー式圧縮機は、始動時にベーンチャタリングを抑えるガス供給を行ってベーンチャタリングを抑えてはいたが、最近の高い品質要求を満足するため、約０．５秒程度であるが、始動時の特に低回転時に発生していた。しかしながら、本発明のベーンロータリー式圧縮機は、ガス供給通路を油溝部の上部より連通させたことで、潤滑油の流入を防ぐことができ、ベーン背圧を確保でき、シリンダ内壁から遊離し、再び衝突するベーンのチャタリングを約０．５秒程度ではあるが発生する圧縮機不良現象をクラッチの着脱時間の０．２秒程度に抑えることで、ベーンチャタリングが速やかに納まるり、ユーザーの高い品質要求を満足することができる。

（実施の形態１）
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。

図１から図３は、差圧給油方式のベーンロータリー式圧縮機の断面図で、圧縮機と給油装置の具体構成を示すものである。図において、１は円筒内壁を有するシリンダ、２はその外周の一部がシリンダ１内壁と微少隙間を形成するロータ、３はロータ２に設けられた複数のベーンスロット、４はベーンスロット４内に摺動自在に挿入された複数のベーン、５はロータ２と一体的に形成され回転自在に軸支される駆動軸、６及び７はそれぞれシリンダ１の両端を閉塞して内部に作動室８を形成する前部側板及び後部側板である。

９は低圧側の作動室８に連通する吸入口、１０は高圧側の作動室８に連通する吐出口、１１は吐出口に配設された吐出弁、１２は高圧通路１３に連通する高圧室１４を形成して圧縮された高圧流体中の潤滑油を分離捕捉するセパレータ１５を配設した高圧ケースである。１６は給油通路を連通遮断する給油開閉手段であるところの後部側板に配設されたベーン背圧付与装置本体で、高圧室１４下方の油溜り部の潤滑油をベーン背圧室１７に供給している。

１８は高圧室１４下方の油溜り部とベーン背圧室１７とを連通する給油通路、３９は後部側板７に設けられベーン背圧室１７と給油通路１８を連通遮断する油溝、１９は差圧による給油量を制限する通路、２０は給油通路１８途中に設けられた第１球座、２１は第１球座２０と遊離あるいは当接して給油通路１８を連通遮断する第１球体、２２は第１球座２０に第１球体２１と反対側で開口する第１プランジャ室、２３は第１プランジャ室２２内室に摺動自在に配設され第１球座２０側へ移動した時第１球体２１を第１球座２０から遊離される第１プランジャ、２４は第１プランジャ２３下端の第１上部プランジャ室２５と吐出弁直前の作動室８とを連通する第１圧力導入路である。

２７はその一端をベーン背圧室１７に連通する第１ガス供給通路、２７ａ（図１）は第１ガス供給通路２７途中にあるガス溜り空間で、２７ｂはガス溜まり空間２７ａと油溝３９とを連通する連通路である。２８はその一端を高圧室１４の上方部分に連通する第２ガス供給通路、２９は第１ガス供給通路２７と第２ガス供給通路２８の連通部に設けられた第２球座、３０は第２球座２９と遊離あるいは当接して第１ガス供給通路２７と第２ガス供給通路２８とを連通遮断する第２球体、３１は第２球体３０の動きを制限するストッパー、３３は第２プランジャ室３２内部に摺動自在に配設され第２球座２９側へ移動した時第２球体３０を第２球座２９から遊離される第２プランジャで、３５は第２プランジャ３
３下端の第２下部プランジャ室３４にあり第２プランジャ３３を介して第２球体３０を第２球座２９から遊離する向きに付勢するばね、３６は第２プランジャ３３の下端の第２下部プランジャ室３４と作動室８の中間圧部分に連通する第２圧力導入路である。

３７はベーン背圧室１７に連通する第１ガス供給通路２７途中に設けられた第３球座、３８は第１ガス供給通路２７内のガスの流れを一方向のみとするとともに第１ガス供給通路２７内の流れを連通遮断する第３球体である。

以上のように構成されたベーンロータリー式圧縮機について以下その動作を説明する。

図２において、エンジンなどの駆動源より動力伝達を受けて駆動軸５及びロータ２が時計方向に回転すると、これに伴い低圧流体が吸入口９より作動室８内に流入する。ロータ２の回転に伴い圧縮された高圧流体は吐出口１０より吐出弁１１を押し上げて高圧通路１３より高圧室１４内に流入し、セパレータ１５によって潤滑油が分離捕捉される。

一方、第１圧力導入路２４からは高圧流体の圧力に打ち勝って吐出弁１１を押し上げるだけの圧力を有する作動室８内の過圧縮ガスが第１上部プランジャ室２５へ供給されるので、第１プランジャ２３は第１球座２０側へ移動して第１球体２１を第１球座２０から遊離させる。

また、第２ガス供給通路２８は高圧室１４の上方部分に連通しているため、第２圧力導入路３６から第２下部プランジャ室３４に流入する作動室８の中間圧の圧力とばね３５の付勢力に打ち勝って図３に示す位置に第２プランジャ３３を保持する。すなわち、第２球体３０は第２球座３１に当接し第１ガス供給通路２７と第２ガス供給通路２８は遮断される。また、第１ガス供給通路２７に設けられた第３球体３８は第１ガス供給通路２７のベーン背圧室１７側の圧力が高いため第３球座３７に当接し第１ガス供給通路２７を遮断する。

したがって、ベーン背圧室１７へは高圧室１４下方の油溜り部に蓄えられた潤滑油が通路１９、給油通路１８から供給されてベーン４の押圧に供されロータ２と前部側板６及び後部側板７との隙間を通り作動室８内へ流入するのである。

圧縮機停止後、ある時間が経過して高圧側と低圧側の圧力差が所定値になると、ばね３５は第２プランジャ３３を第２球座２９側に移動させるため、この状態から圧縮機を始動した場合には瞬時にガス状流体が第２ガス供給通路２８から第１ガス供給通路２７，供給通路１８を介してベーン背圧室１７に供給される。

ベーン背圧室１７と第１ガス供給通路２７との間にあるガス溜まり空間２７ａの構成を詳しく説明する。図１に示すように後部側板７のガス通路をダイカスト鋳物にて一体に形成しておりその空間の容積は、ベーン背圧室の伸張時の最大容積よりも大きい容積を確保している。また、ベーン背圧室１７とガス溜り空間２７ａは、連通路２７ｂで貫通されている。

以上のように構成された圧縮機について、以下その動作と、作用を説明する。

ここでは、説明の便宜上，圧縮機５０が停止後あるいは時間が経過して高圧側と低圧側の圧力差がおおよそなくなった場合について説明する。

エンジン（図示せず）等の駆動源より駆動軸５に動力が伝達されると、ロータ２が回転し、これに伴ってベーン４も移動する。起動直後ガス供給が開始されるのは、図４に示す
ロータ２のクランク角度が２０度を過ぎた位置で、その後ロータ２が回転し、図５に示す位置でベーン４は最大伸張状態に達する。このときベーン背圧室１７の容積は最大となる。

図６は、上記構成において横軸にクランク角度、縦軸にべーン背圧をとり均圧起動直後からロータ２が回転するときのベーン背圧の変化を示したもである。図６のように第１ガス供給通路２７より吸入されたガス冷媒の圧力は、ガス供給開始されてから、ベーン背圧室１７の容積が増加するにつれ減少し、ベーン伸張時に最も低下する。本発明において、ガス溜り空間２７ａがあることで圧力空間に余裕を持たせることができ、ベーン最大伸張時に背圧限界を下回ることなく低下を極力抑えることができる。

以上のように本実施例によれば、ベーンロータリー式圧縮機として、圧縮機停止後高圧側と低圧側の圧力差がいかなる状態の時も、瞬時に高圧のガス状流体をベーン背圧室に供給するため、ベーンがシリンダ内壁から遊離し再び衝突する周知の不調現象や流体を圧縮しない圧縮不良現象が防止できるとともに、圧縮機の耐久性や効率を損なうことがない。

（実施の形態２）
図７は、本発明の第２の実施形態のベーンロータリー式圧縮機の後側板７のＢ−Ｂ断面図である。後側板７は、ベーン背圧室とガス供給通路２７との間にあり、ガス溜り空間２７ａが設けられている。ガス溜り空間２７ａとベーン背圧室１７との連通路２７ｂは油溝３９の上部位置に設定されている。

以上のように、本実施の形態において、均圧直前の状態において、油溝３９に溜まっている油は、油溝３９の上部位置に連通路２７ｂが設置されているためベーン背圧室１７に流入しにくく、粘性の高い潤滑油による圧縮不良を防止でき、十分なベーン背圧を確保できる。

以上のように、本発明にかかるベーンロータリー式圧縮機は、圧縮機停止後高圧側と低圧側の圧力差がいかなる状態の時も、瞬時に高圧のガス状流体をベーン背圧室に供給するため、ベーンがシリンダ内壁から遊離し再び衝突する周知の不調現象や流体を圧縮しない圧縮不良現象が防止できるとともに、圧縮機の耐久性や効率を損なうことがなく、自動車用に限らず家庭用や業務用の空調装置などの用途に適用できる。

本発明の実施の形態１におけるベーンロータリー式圧縮機の断面図図１のＡ−Ａ断面図本発明の実施の形態１におけるベーンロータリー式圧縮機の給油開閉手段の断面図本発明の実施の形態１におけるベーンロータリー式圧縮機のガス供給開始時の断面図本発明の実施の形態１におけるベーンロータリー式圧縮機のベーン最大伸張時の断面図本発明の実施の形態１におけるベーンロータリー式圧縮機のロータクランク角度とベーン背圧室圧力との特性図図１のＢ−Ｂ断面図従来の圧縮機の給油開閉手段の断面図従来のベーンロータリー式圧縮機の断面図従来のベーンロータリー式圧縮機の断面図

符号の説明

１シリンダ
２ロータ
３ベーンスロット
４ベーン
５駆動軸
６前部側板
７後部側板
１２高圧ケース
１７ベーン背圧室
１８給油通路
１９通路
２７第１ガス供給通路
２７ａガス溜まり空間
２７ｂ連通路

Claims

筒状内壁を有するシリンダと、このシリンダの内部に配設されるとともに、その外周の一部がシリンダ内壁と微小隙間を形成するロータと、このロータに設けられた複数のベーンスリット内に摺動自在に挿入されたベーンと、シリンダの両端を閉塞して内部に作動室を形成する前部側板及び後部側板と、下方部に油溜まり部を有する高圧ケースと、前記ベーンスリットとベーン端部とで形成されるベーン背圧室と前記油溜まり部とを連通する給油通路と、この給油通路を連通遮断する給油開閉手段と、前記ベーン背圧室と前記油溜まり部を除く高圧室に連通するガス供給通路と、前記ガス供給通路に備えたガス開閉手段とを具備し、前記ベーン背圧室と前記ガス供給通路との間に、前記ベーンの最大伸張時のベーン背圧室より大きいガス溜まり空間を設けたことを特徴とするベーンロータリー式圧縮機。
ガス溜り空間とベーン背圧室との連通路は、後部側板の作動室側に設けられた油溝の上部位置に設けたことを特徴とする請求項１記載のベーンロータリー式圧縮機。