JP2006322414A

JP2006322414A - ロータリ型圧縮機用ベーン及びその製造方法

Info

Publication number: JP2006322414A
Application number: JP2005147493A
Authority: JP
Inventors: Osamu Akita; 修秋田; Hiroyuki Suzuki; 弘之鈴木; Hidetoshi Arahata; 英利荒畑
Original assignee: Valeo Thermal Systems Japan Corp
Current assignee: Valeo Thermal Systems Japan Corp
Priority date: 2005-05-20
Filing date: 2005-05-20
Publication date: 2006-11-30
Also published as: WO2006123502A1

Abstract

【課題】ベーンの作製にかかるコストを効果的に削減する。
【解決手段】ロータリ型圧縮機に用いられるベーン２１において、圧縮室を画成するシリンダの内周面に摺接する摺接面２３と側面２６との接辺、又はロータに形成されるベーン溝の内部に収納される収納面２４と側面２５，２６との接辺に、ランド部３０，３１，３２が存在している。
【選択図】図３

Description

本発明は、空調装置の一部を構成するロータリ型圧縮機に用いられるベーンに関し、特にその形状及び製造方法に関するものである。

冷凍サイクルにおいて冷媒を圧縮する機能を果たす圧縮機として、従来からロータリ型、若しくはベーン型と称される構造のものが採用されている（特許文献１参照）。このロータリ型圧縮機に用いられるベーンは、冷媒を圧縮する圧縮室を区画する重要な部材であり、その従来技術として、Ｆｅを主成分とする焼結体からなるベーンにおいて、Ｃ，Ｓｉ，Ｃｒ，Ｗ，Ｍｏ，Ｖ，Ｃｏ，Ｓを所定の組成比となるように混合するものが開示されている（特許文献２参照）。

また、ロータリ型圧縮機のベーンは、図６に示すように、原料粉末Ｉをダイ１０１及びパンチ１０３，１０４からなる金型によりプレスした後、焼結することにより、その素材品が作製される。そして、図７（ａ）に示すように、この素材品１００の上面１０５と側面１０６，１０７との接辺、及び下面１０８と側面１０６，１０７との接辺には、それぞれ平坦状のランド部１１０，１１１，１１２，１１３が形成された状態となっている。このランド部は、金型成型法においてパンチ１０３，１０４への負荷を減らすために必要不可欠なものであり、通常その幅が０．２０ｍｍ程度になるように設定されている。そして、この素材品１００を、図７（ｂ）に示す完成品１２０に加工する際には、素材品１００の側面１０６，１０７を、上記ランド部１１０，１１１，１１２，１１３が消失するまで、バレル等により０．２０ｍｍ以上を切削する研磨作業を行っていた。また、現在用いられているベーンの原材料としては、アルミや、上記特許文献２を例とするハイス等が主流となっている。
特開２００４−３６０６１９号公報特開平６−３３２００号公報

しかしながら、ベーンの原材料として用いられているアルミやハイスは高価なものであり、またベーンを素材品から完成品に加工する際の上記ランド部をなくすための研磨作業には、多くの労力とコストがかかり、この研磨作業が更なるコスト増加を招く要因の一つとなっていた。

そこで、本発明は、ベーンの作製にかかるコストを効果的に削減することを課題とするものである。

上記課題を解決するために、本発明は、ロータリ型圧縮機に用いられるベーンにおいて、圧縮室を画成するシリンダの内周面に摺接する摺接面と側面との接辺、又は前記摺接面とは反対側の面でありロータに形成されるベーン溝の内部に収納される収納面と側面との接辺に、ランド部が存在していることを特徴とするものである（請求項１）。

これにより、プレス及び焼結後の素材品を完成品に加工する際の研磨量を従来よりも少なくすることができるので、ベーンの製造にかかるコストを削減することができる。

また、上記請求項１記載の構成において、前記ランド部は、図３に示すように、前記摺接面２３とベーン２１の進行方向後方側の後側面２６との接辺２７、前記収納面２４と前記後側面２６との接辺２９、前記収納面２４とベーン２１の進行方向前方側の前側面２５との接辺２８に形成されていることが好ましい（請求項２）。

また、上記請求項１又は２記載の構成において、前記ランド部の幅は、０．０５ｍｍ以下であることが好ましい（請求項３）。

また、上記請求項１〜３のいずれかに記載の構成において、肉抜き部が形成されていてもよい（請求項４）。

これにより、安価な鉄系材料を使用した場合であっても、軽量化を達成することができる。

また、上記請求項４記載の構成において、前記肉抜き部にゴム又は樹脂材からなる栓部材が嵌挿されていてもよい（請求項５）。

これにより、ベーンのチャタリングによる騒音を低減させることができる。

また、本発明は、ロータリ型圧縮機用ベーンの製造方法において、ランド部が形成されるように、ベーンの原料粉末を圧縮し、焼結させる工程Ａ、前記工程Ａにより作製された素材品を、前記ランド部が残存するように研磨する工程Ｂを含んで構成されるものである（請求項６）。

これにより、ベーンの完成品にランド部を残存させることができ、従来よりも研磨量を少なくすることができので、効率的にコストを削減することができる。

また、上記請求項６記載の構成において、前記工程Ａにおいて形成されるランド部の幅が０．２０ｍｍであり、前記工程Ｂの研磨作業において切削されるランド部の幅が０．１５ｍｍ以上、０．２０ｍｍ未満であることが好ましい（請求項７）。

従来は、工程Ｂの研磨作業に相当する作業において、０．２０ｍｍ以上の研磨が行われていたが、本発明においては、最小０．１５ｍｍの研磨で足りることとなる。

以下、添付した図面を参照して本発明の実施形態を説明する。図１（ａ），（ｂ）に示すロータリ型圧縮機（以下、圧縮機と略記する）１は、車両用空調装置の一部を構成し、通常はクラッチ機構を介して走行用エンジン又は電動モータに連結され、冷凍サイクルにおいて蒸発器から流出した冷媒ガスを圧縮して凝縮器へ送り出す作用を奏するものである。

圧縮機１は、シリンダ２、フロントブロック３、リアブロック４、フロントサイドブロック５が組み付けられて構成されており、シリンダ２は、略楕円形のシリンダ空間７を有し、このシリンダ空間７内に、シリンダ空間７の内周面１０の一部と接する真円形のロータ９が配置されている。ロータ９は、図中矢印Ａの方向に回転し、このロータ９によりシリンダ空間７は２つのシリンダ空間７ａ，７ｂに区画されている。シリンダ２の内周面１０のロータ９と接する部分の近傍には、吸入口１２及び吐出口１３がそれぞれ２つずつ形成されている。吸入口１２は、２つのシリンダ空間７ａ，７ｂの入口部分に形成され、吐出口１３は、２つのシリンダ空間７ａ，７ｂの出口部分に形成されている。吐出口１３には吐出バルブ１４が設置されている。

ロータ９には、その中心部にシャフト１７が挿入される嵌合穴１９が形成されると共に、その中心から回転方向Ａ側に所定角度傾いて略放射方向に延びる５本のベーン溝２０が形成されている。これらのベーン溝２０には、それぞれ摺動可能にベーン２１が挿入されており、各ベーン２１は、ベーン溝２０の中心側端部に形成された背圧室２２内の圧力及びロータ９の遠心力により、その先端が内周面１０側へ突出して接触する。これにより、シリンダ空間７には複数の圧縮室２５が画成される。

シャフト１７は、ロータ９の嵌合穴１９に嵌挿され、フロントサイドブロック５とリアブロック４とに設けられたラジアルベアリング２７，２８により回転可能に支持され、シャフトシール２９より外部へ突出する先端部１７ａに、電磁クラッチ機構（図示せず）が連結されている。

フロントブロック３の内部には、高圧冷媒の通路とオイル分離機能を有する高圧室３２が形成され、この高圧室３２は外部機構へ高圧冷媒を吐出するための開口部と連通している。フロントサイドブロック５は、シリンダ２側が平坦面であり、中心にシャフト１７が挿通される挿通穴３４、その周囲に円弧状の背圧溝３５ａ，３５ｂが対称位置に２つ形成されている。この背圧溝３５ａ，３５には、フロントサイドブロック５に形成されたオイル供給孔を介してオイル溜まり３７から高圧のオイルが供給される。

リアブロック４のシリンダ２との間には吸入室４０が形成され、この吸入室４０は、逆止弁４１を介して外部機構と連通している。リアブロック４の中心部には、シャフト１７が挿入される挿入穴４３が形成され、その周囲に円弧状の背圧溝４５ａ，４５ｂが対称位置に２つ形成されている。この背圧溝４５ａ，４５ｂにも、ロータ９に形成された背圧室２２を介して流れ込んだオイルが充満している。

上記構成の圧縮機１において、ロータ９が回転すると、ベーン２１は内周面１０に沿って摺動し、圧縮室２５を吸入室１２から吐出室１３までその容積を縮小させながら移動させる。これにより、冷媒を圧送する機能が果たされる。

本実施例に係るベーン２１は、図２〜図４に示す構造を有するものである。図２（ａ），（ｂ）に示すように、ベーン２１は、シリンダ２の内周面１０と摺接する摺接面２３、ロータ９のベーン溝２０に収納される収納面２４、ベーン２１の進行方向（ロータ９の回転方向Ａ）前方側の前側面２５、ベーン２１の進行方向後方側の後側面２６を有して構成される。本実施例においては、摺接面２３は、前側面２５上端から後側面２６上端へ向けて徐々に下がるように傾斜したＲ形状であり、収納面２４は略真円の半円形状である。

そして、図３に示すように、摺接面２３と後側面２６との接辺２７において、ランド部３０が存在していると共に、収納面２４と前側面２５との接辺２８、及び収納面２４と後側面２６との接辺２９において、それぞれランド部３１，３２が存在している。

ベーン２１の完成品は、パンチによるプレス及び焼結により作製された素材品に、バレル研磨等を施すことにより作製される。上記ランド部３０，３１，３２は、このバレル研磨の際に、図４（ａ），（ｂ）に示すように、幅Ｄ1のランド部を有する素材面３５から、幅Ｄ2（Ｄ2＜Ｄ1）だけ研磨することにより、完成品に幅Ｄ3のランド部３０，３１（ランド部３２についても同様）が残るようにすることにより形成される（Ｄ1：素材のランド幅、Ｄ2：研磨幅、Ｄ3：完成品のランド幅）。具体的には、Ｄ1≒０．２０（ｍｍ），Ｄ2≒０．１５（ｍｍ），Ｄ3≒０．０５（ｍｍ）であることが好ましい。

上記構成により、素材品の研磨量を従来よりも少なくすることができるので、ベーン作製にかかるコストを効率的に削減することができる。

図５に示す本実施例に係るベーン５０は、上記ランド部の構成に加え、肉抜き部５１が形成されたものである。これにより、安価な鉄系材料を用いた場合であっても、十分に軽量化することができる。また、この肉抜き部５１に、ゴム又は樹脂からなる栓部材５２を嵌挿してもよい。これにより、チャタリングによる騒音を低減させることができる。

図１（ａ）は、本発明に係るベーンが用いられるロータリ型圧縮機の構造を示す側面断面図であり、図１（ｂ）は、同ロータリ型圧縮機の正面断面図である。図２（ａ）は、本発明に係るベーンの正面図であり、図２（ｂ）は、同ベーンの左側面図である。図３は、実施例１に係るベーンの接辺の構造を示す図である。図４は、実施例１に係るベーンのランド部の構造を示す図である。図５は、実施例２に係るベーンの構造を示す図である。図６は、ベーンの一般的な製造法を示す図である。図７（ａ）は、従来のベーンの素材品の接辺の構造を示す図であり、図７（ｂ）は、従来のベーンの完成品の接辺の構造を示す図である。

符号の説明

１ロータリ型圧縮機
２シリンダ
３フロントブロック
４リアブロック
５フロントサイドブロック
７シリンダ空間
９ロータ
１２吸入室
１３吐出室
１７シャフト
１８圧縮室
２０ベーン溝
２１，５０ベーン
２３摺接面
２４収納面
２５前接辺
２６後接辺
３０，３１，３２ランド部
５１肉抜き部
５２栓部材

Claims

ロータリ型圧縮機に用いられるベーンにおいて、
圧縮室を画成するシリンダの内周面に摺接する摺接面と側面との接辺、又はロータに形成されるベーン溝の内部に収納される収納面と側面との接辺に、ランド部が存在していることを特徴とするロータリ型圧縮機用ベーン。
前記ランド部は、前記摺接面とベーンの進行方向後方側の後側面との接辺、前記収納面と前記後側面との接辺、前記収納面とベーンの進行方向前方側の前側面との接辺に形成されていることを特徴とする請求項１記載のロータリ型圧縮機用ベーン。
前記ランド部の幅は、０．０５ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１又は２記載のロータリ型圧縮機用ベーン。
肉抜き部が形成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載のロータリ型圧縮機用ベーン。
前記肉抜き部にゴム又は樹脂材からなる栓部材が嵌挿されていることを特徴とする請求項４記載のロータリ型圧縮機用ベーン。
ランド部が形成されるように、ベーンの原料粉末を圧縮し、焼結させる工程Ａ、
前記工程Ａにより作製された素材品を、前記ランド部が残存するように研磨する工程Ｂ、
を含んで構成されるロータリ型圧縮機用ベーンの製造方法。
前記工程Ａにおいて形成されるランド部の幅が０．２０ｍｍであり、
前記工程Ｂの研磨作業において切削されるランド部の幅が０．１５ｍｍ以上、０．２０ｍｍ未満であることを特徴とする請求項６記載のロータリ型圧縮機用ベーンの製造方法。