JP2006132370A

JP2006132370A - ベーンロータリー式圧縮機

Info

Publication number: JP2006132370A
Application number: JP2004320224A
Authority: JP
Inventors: Nobuyuki Yamamoto; 信之山本
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2004-11-04
Filing date: 2004-11-04
Publication date: 2006-05-25

Abstract

【課題】従来のベーンロータリー式圧縮機では、始動時に停止時の状況によってはベーン背圧室の圧力不足が発生することがあり、数秒間ベーンチャタリング音が発生する問題点がある。
【解決手段】給油通路１８を連通遮断する給油開閉手段と、ガス供給通路２７を連通遮断するガス開閉手段とを備えたベーン背圧制御装置１６を有し、その給油通路１８とガス供給通路を各々独立してベーン背圧室１７へ連通する構成としたことにより、始動時にガス供給通路２７内の潤滑油によってガス供給が邪魔されることが無くなるので、速やかにベーン背圧室１７にガス圧力が加圧されて正常な圧縮状態となり、ベーンチャタリング音が短時間で収まる。
【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）。

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、また始動直後にガス供給通路を遮断し、潤滑油をベーン背圧室へ供給するよう切り替えてベーン背圧室内の圧力を油圧により十分確保できるベーン背圧制御装置を備えている。

図５は、特許文献１に記載された従来の圧縮機の始動直後のベーン背圧制御装置を示すものである。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バネ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、始動直後に閉まる。
特開平７−４５８７７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速やかに十分な潤滑油を供給できない。

そのため、始動時にガス冷媒を供給して速やかにべーン背圧を上げてベーンを押し出すようにしている。

しかしながら、従来のガス供給通路は、図５に示す通りガス開閉弁下流で給油通路と合流しているため、圧縮機停止時にガス開閉弁から油溝間に油が溜まっていることがある。特に停止後１〜２時間後は潤滑油の温度も下がり、かつ潤滑油に溶け込んでいたガス冷媒が抜けて潤滑油の粘性が増大している。このような状態で始動すると、ガス供給通路からガス冷媒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、ガス開閉弁から油溝間に溜まっている潤滑油に邪魔されてベーン背圧室に十分なガス量を供給できない。特にアイドリング時の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する圧縮不良が発生し、暫くして給油通路から潤滑油が油溝に供給されてベーン背圧が十分に確保されると正常な圧縮状態となる。その間はベーンがシリンダ内壁から遊離して再び衝突するベーンのチャタリング音が１〜２秒程度ではあるが発生するという問題点を有していた。

また、給油通路の油溝の連通口が油溝の下方に位置しているため、停止時に潤滑油が油溝の下方に溜まり連通口を塞ぐので、始動時にガス供給通路からガス冷媒を供給しても、
確実にベーン背圧室にガス圧が加圧されず、前述のベーンチャタリング音が発生す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応えるため、更に均圧起動時のベーンチャタリング時間を確実に短くして、ユーザーが音を気にしない高品質な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式圧縮機は、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、後部側板にベーン背圧室が連通遮断する油溝を有し、高圧室の油溜まり部と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、ベーン背圧室と高圧ケース内の油溜まり部を除く部分に連通するガス供給通路と、前記ガス供給通路内に設けられたガス開閉手段を具備し、給油通路とガス供給通路は各々独立して油溝へ連通する構成としたものである。

かかる構成により、圧縮機停止時にガス供給通路に潤滑油が溜まり難く、始動時に潤滑油によってガス供給が邪魔されることが無いので、速やかにベーン背圧室にガス圧力が加圧されて正常な圧縮状態とる。

また、ガス供給通路は油溝の上方部に連通し、給油通路はそれよりも下方の油溝へ連通する構成としているので、停止時に油溝内の潤滑油は油溝下方に溜まり、始動時に潤滑油がガス供給通路を塞ぐことが無いので、確実に且つ速やかにベーン背圧室にガス圧力が加圧されて正常な圧縮状態となる。

本発明のベーンロータリー式圧縮機は、始動時に速やかに正常な圧縮状態になるので、ベーンのチャタリング音が速やかに収まる。また、停止時に油溝の下方に潤滑油が溜まっていても確実にベーン背圧室にガス圧が加圧されてベーンチャタリング時間を短時間に抑えることができるので、ユーザーが起動音を気にしない高品質な圧縮機を提供することができる。

第１の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ベーンスリット内に摺動自在に挿入された複数のベーンと、ロータに設けられ回転自在に軸支される駆動軸と、シリンダの両端を閉塞して内部に複数の作動室を形成する前部側板及び後部側板と、ロータ外周とシリンダ内壁が近接している部分をはさんで個別の作動室に連通する吸入口及び吐出口と、この吐出口に設けられた吐出弁と、吐出口に連通し圧縮された高圧流体中の潤滑油を分離しかつその下方部に油溜まり部を含む高圧ケースと、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、後部側板にベーン背圧室が連通する油溝を有し、高圧室の油溜まり部と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、ベーン背圧室と高圧ケース内の油溜まり部を除く部分に連通するガス供給通路と、ガス供給通路内に設けられたガス開閉手段を具備し、給油通路とガス供給通路は各々独立して前記油溝へ連通している構成にしたものである。

これにより、始動時に速やかに正常な圧縮状態になるので、ベーンのチャタリング音を
短時間に抑えることができ、ユーザーが起動音を気にしない高品質な圧縮機を提供することができる。

第２の発明は、ガス供給通路を油溝の上方部に連通し、給油通路はそれよりも下方の油溝へ連通する構成としているので、停止時に油溝内の潤滑油は油溝下方に溜まるが、始動時に潤滑油がガス供給通路を塞ぐことが無いので、確実にベーン背圧室にガス圧力が加圧されて正常な圧縮状態となる。

これにより、始動時に確実に且つ速やかに正常な圧縮状態になるので、ベーンのチャタリング音を短時間に抑えることができ、ユーザーが起動音を気にしない高品質な圧縮機を提供することができる。

（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４は、差圧給油方式のベーンロータリー式圧縮機の具体構成を示すものである。同図において、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リット、４はベーンスリット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高圧ケースである。１６は後部側板に配設されたベーン背圧制御装置本体で、高圧ケース１２下方の油溜り部１４ａ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１４ａとベーン背圧室１７とを連通する給油通路、１５は後部側板７に設けられベーン背圧室１７と給油通路を連通遮断する油溝、１８ａは給油通路１８と油溝１５を連通するオイル側連通路、１９は差圧による給油量を制限する通路、２０は給油通路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側へ移動した時に第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上部の第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、２７はベーン背圧室１７に連通する第１ガス供給通路、２７ａはガス供給通路２７と油溝１５を連通するガス側連通路、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、３５は第２プランジャ３３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バネ、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、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。

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が図２において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。

圧縮機停止後ある時間が経過して始動した場合、図３に示すように高圧側と低圧側の圧力差が所定値以下になるとバネ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、ガス側連通路２７ａ、油溝１５を介してベーン背圧室１７に供給される。このガス供給通路は給油通路１８と独立して設けているので圧縮機の停止時にガス供給通路内には潤滑油が溜まり難いため、速やかにベーン背圧室１７にガス圧が加圧されて、ベーン４が押し出され正常な圧縮状態となる。

その後、始動直後に第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の中間圧の圧力とバネ３５の付勢力に打ち勝って図４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。

一方、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、潤滑油が高圧ケース１２下部に分離貯油される。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。

したがって、潤滑油は水頭、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、ガス供給より遅れて高圧ケース１２下方の油溜り部１４ａから通路１９、給油通路１８、オイル側連通路１８ａから油溝１５を介してベーン背圧室１７へ供給されて、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。

これによりベーン背圧室１７の潤滑油の油圧が十分確保され、ガス冷媒の吐出圧力が上昇してもベーン４をシリンダ１内壁に確実に押し出すことができ、正常な圧縮状態を保ちながら運転することができる。

以上のように本実施例によれば、始動時に速やかに正常な圧縮状態になるので、ベーン４のチャタリング音が速やかに収まり、ベーンチャタリング時間を０．２秒程度の短時間に抑えることができる。この短時間内であれば、始動時に同時に発生する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るので、ユーザーが起動音を気にしない高品質な圧縮機を提供することができる。

（実施の形態２）
本発明の第２の実施形態は第１の実施形態に加えて、ガス供給通路２７のガス側連通路２７ａを油溝１５の上方部に連通し、給油通路１８のオイル側連通路１８ａはそれよりも下方の油溝１５へ連通する構成としているので、停止時に油溝１５内の潤滑油は油溝１５
下方に溜まり、始動時に潤滑油がガス供給通路２７のガス側連通路２７ａを塞ぐことが無いので、確実に且つ速やかにベーン背圧室１７にガス圧力が加圧されて正常な圧縮状態となる。

これにより、始動時に確実に且つ速やかに正常な圧縮状態になるので、ベーン４のチャタリング音を短時間に抑えることができ、ユーザーが起動音を気にしない高品質な圧縮機を提供することができる。

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、始動時に速やかに正常な圧縮状態になるので、ベーンのチャタリング音が速やかに収まり短時間に抑えることができ、始動時に同時に発生する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るので、ユーザーが起動音を気にしない高品質な圧縮機を提供することができるもので、自動車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におけるベーンロータリー式圧縮機の始動直前のベーン背圧制御装置の断面図同、始動直後のベーン背圧制御装置の詳細図従来の圧縮機の始動直後のベーン背圧制御装置の断面図

符号の説明

１シリンダ
２ロータ
３ベーンスリット
４ベーン
５駆動軸
６前部側板
７後部側板
８作動室
９吸入口
１０吐出口
１１吐出弁
１２高圧ケース
１３高圧通路
１４高圧室
１４ａ油溜り部
１５油溝
１６ベーン背圧制御装置
１７ベーン背圧室
１８給油通路
１８ａオイル側連通路
２０第１球座
２１第１球体
２２プランジャ室
２３第１プランジャ
２４第１圧力導入路
２５第１上部プランジャ室
２７第１のガス供給通路
２７ａガス側連通路
２８第２のガス供給通路
２９第２球座
３０第２球体
３１ストッパー
３２第２プランジャ室
３３第２プランジャ
３４第２下部プランジャ室
３５バネ
３６第２圧力導入路
３７第３球座
３８第３球体

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、その外周の一部が前記シリンダの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ベーンスリット内に摺動自在に挿入されたベーンと、前記ロータに設けられ回転自在に軸支される駆動軸と、前記シリンダの両端を閉塞して内部に複数の作動室を形成する前部側板及び後部側板と、前記ロータの外周と前記シリンダの内壁とが近接している部分をはさんで個別の作動室に連通する吸入口及び吐出口と、この吐出口に設けられた吐出弁と、前記吐出口に連通し圧縮された高圧流体中の潤滑油を分離しかつその下方部に油溜まり部を含む高圧ケースと、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、前記後部側板に前記ベーン背圧室が連通遮断する油溝とを有し、前記油溜まり部と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高圧ケース内の油溜まり部を除く部分とに連通するガス供給通路と、前記ガス供給通路内に設けられたガス開閉手段とを具備し、前記給油通路と前記ガス供給通路とは各々独立して前記油溝へ連通していることを特徴とするベーンロータリー式圧縮機。
前記ガス供給通路は前記油溝の上方部に連通し、前記給油通路はそれよりも下方の油溝へ連通している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。