JP2008088886A - ベーンロータリ型圧縮機 - Google Patents

Abstract

【課題】圧縮機の起動時及び高速運転時のロータ及びベーンと前後側板の側板との適正な微小隙間を確保し、接触を抑制することと、高信頼性・高耐久性・高性能化を図り低騒音・小型・軽量な商品性の高い圧縮機を提供すること。
【解決手段】ロータ２と駆動軸１０が軸方向前後に可動する機構を設けるものである。
【選択図】図１

Description

本発明は、自動車用空調装置等に用いられるベーンロータリ型圧縮機に関するものである。

従来の自動車空調用圧縮機に使用されているベーンロータリ型圧縮機として、図４及び図５に示したものが知られている。

ベーン１０１は、ロータ１０２に形成されたベーン溝内を出没するように組み込まれ、シリンダ１０３の内壁を摺動し、シリンダ１０３とロータ１０２とベーン１０１と前部側板１０４及び後部側板１０５により、作動空間を形成する。ロータ１０２と前部側板１０４またはロータ１０２と後部側板１０５の間には小隙間１０６，１０７が設定されている。

ロータ１０２と回転軸１１０とは、焼き嵌めによる圧入または摩擦圧接等の工法により結合されており、軸方向、径方向には動かない構造になっている。

エンジン（図示せず）からベルト（図示せず）を介して圧縮機に動力が伝達されロータ１０２が回転することにより、冷媒が吸入孔１０８からシリンダ１０３内の作動空間内へ吸入され、作動空間内で圧縮されて、シリンダ１０３に形成された吐出口１０９から吐出される。

また、前部側板の形状を、作動空間内の圧力が３ＭＰａ時に前部側板と後部側板の相互間隔が拡大する方向に１５μ以上変形する形状としたものもある（例えば、特許文献１参照）。
特開２００５−２８２５号公報

ところで、上述の圧縮機は車載用のため、小型化、軽量化及び高性能化への配慮が要求される。そこで、圧縮機の排気量を下げることによりダウンサイジングを図りつつ、冷房性能が損なわれることのないよう、排気量を下げた分、圧縮機運転中の回転数を引き上げて冷房性能を維持若しくは向上させることが考えられる。

このような小型軽量化の手法を取り入れると、必然的に圧縮機の許容最高回転数が上昇することとなる。

許容最高回転数が従来よりも高回転になるにことより、信頼性（耐久性）の面で以下に記述する課題が生じる。すなわち、従来の圧縮機よりも高回転で運転されるため、ロータと前部側板及び後部側板との間の摩擦による発熱量が増大し焼付きを生ずる等の不具合が想定される。

また、従来の構成では、圧縮機運転中に、前部側板１０４が三日月状に形成された作動空間内で圧縮された冷媒の圧力を局所的に偏荷重で受けるため、組立時には略均等に設定された、ロータ１０２と前部側板１０４の間の小隙間１０６が、三日月状に形成された作動空間内の相当部分でそれ以外の部分より拡大する。これに加えて、ロータ１０２の回転軸１１０の後部には大気より圧力の高い内圧がかかっていることから、ロータ１０２が前
部側板１０４側に押し付けられている。このような運転状態では、ロータ１０２が後部側板に対し傾斜して回転する。このため、ロータ１０２と後部側板１０５若しくは前部側板１０４との間の小隙間１０７若しくは１０６が不均一となり局所的に接触し偏摩耗を起こす場合がある。さらに、ロータ１０２はシリンダ１０３に対しても傾斜するため、ロータヘッド部の一部においてロータとシリンダとが接触し偏摩耗したり、ベーン１０１もシリンダ１０３内を傾斜して摺動したりする等の不具合が想定される。

また、特許文献１のように側板を変形させて隙間を確保する場合は、側板を軽量なものにすることが出来るが、側板が変形し易すく板厚も薄くなるので、圧縮機内部の作動音等が外部に響き易くなり圧縮機の騒音が大きくなる課題を有している。

本発明はこのような課題を解決するものであり、圧縮機の騒音が静かで信頼性・軽量・高性能等の商品性の高いベーンロータリ型圧縮機を提供するものである。

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型圧縮機は、ロータと回転駆動軸を別々の部品構成とし、ロータが軸方向へ前後自由に可動となる機構を設けたもので、回転駆動軸の前後部圧力差により、駆動軸が前部側板側へ移動すると同時に、ロータが前部側板に押し付けられないように、駆動軸とロータが軸方向に自由に動ける構造としている。

これによって、種々の外的要因や起動時のショック等によるロータの傾きや衝撃による変動、そして加工及び部品の寸法バラツキ等の累積ガタによるロータと側板との接触を抑制することができる。また、ベーンサイドと側板の隙間の一部分は窪みを設けないような構造することによって圧縮機の効率・性能を向上することができる。

本発明のベーンロータリ型圧縮機は、圧縮機の騒音が静かで、高信頼性・高耐久性・高速高性能で、商品性高いベーンロータリ型圧縮機を提供することができる。

第１の発明は、ロータと回転駆動軸を別体で構成とし、ロータが軸方向へ可動するようにしたことにより、圧縮機の大型化を招かず、ロータと前後側板との微小隙間が最適な隙間のまま、変化することなく高速化・高性能化、高信頼性・高耐久性を向上することができる。

第２の発明は、ロータ部が軸方向へ前後自由に可動となるようにキー溝を設けたもので、第一と同様な効果を奏することができる。

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。

（実施の形態１）
図１〜図２は、本発明第１の実施の形態におけるベーンロータリ型圧縮機を示すものである。

シリンダ３と、シリンダ３の円筒空間両側開口を閉塞する前部側板４及び後部側板５と、ロータ２とベーン１で圧縮部を形成している。ロータ２の直径は約５７．５ｍｍで、中央部で約５μｍ軸方向に突出するようテーパ−面状に形成されている。

ロータ２内面には、キー溝１１が設けてあり、駆動軸１０が、ロータ２内を軸方向前後に可動となる構造にしている。

以上のように構成されたベーンロータリ型圧縮機について、以下その動作、作用を説明する。

まず、圧縮機の起動する前には、ロータ２の駆動軸１０の後部に、大気圧より圧力の高い内圧が掛かっている。圧縮機を起動すると上述の起因で、駆動軸１０は、クラッチ方向へ動く。

しかし、ロータ２については、駆動軸１０と独立しているので、前部側板４とロータ２の間の微小隙間６と、後部側板５とロータ２の間の微小隙間７は変化せずロータ２における前面側端面２ａと前部側板４での偏った局部摩耗は解消され、信頼性・耐久性を向上することができる。

また、圧縮機がＯＦＦ時に坂道等を通過する場合については、ロータ２と駆動軸１０を軸方向前後に可動する機構を設けたことにより、ロータ２が自重により前部または後部側板４、５に干渉しチャタリング等によるフレッティング磨耗等が懸念されるが、ロータ２とシリンダ３の軸方向の隙間は、数十μｍ程度であるため、前部または後部側板４、５に干渉する力は小さく、ロータ２の端面には樹脂等のコーティングの実施しているので、そのような問題なく信頼性・耐久性が確保できる。

また、本発明の第１の実施の形態は、ロータ２と駆動軸１０の当接面に、キー溝１１が設定されているが、この形状が、図３に示すようなインボリュートスプライン１２のような形状のように、軸方向前後に可動する機構が設定しても、同様の効果を得ることが出来る。

本発明のベーンロータリ型圧縮機は、回転体であるロータの倒れにより、ロータとその両側に位置する側板との焼き付きを防止することが可能となるので、両側に側板が設置されその間にロータが存在する機械部品等の機構用途に適用できる。

本発明の実施の形態１におけるベーンロータリ型圧縮機の横断面図 同実施の形態１におけるベーンロータリ型圧縮機の縦断面図 別の実施の形態におけるベーンロータリ型圧縮機のロータの横断面図 従来例におけるベーンロータリ型圧縮機の横断面図 同ベーンロータリ型圧縮機の縦断面図

符号の説明

１ ベーン
２ ロータ
３ シリンダ
４ 前部側板
５ 後部側板
１０ 駆動軸
１１ キー溝
１２ インボリュートスプライン

Claims (2)

1. 内部に筒状の中空部を有するシリンダと、前記シリンダ内に外周面の少なくとも一部が前記シリンダの内壁面に近接して回転自在に配設される略円筒状のロータと、前記ロータを回転駆動する回転駆動軸と、前記シリンダの両端開口部を閉塞すると共に前記回転駆動軸を回転自在に支持する前部側板及び後部側板と、前記ロータの外周面から出没自在に前記ロータに組み込まれ、先端が前記シリンダ内壁面に当接し、前記シリンダと前記ロータの相互間に形成された作動空間を少なくとも吸入空間と吐出空間に仕切るベーンと、前記吸入空間に連通する吸入口及び前記吐出空間に連通する吐出口とを備えたベーンロータリ型圧縮機であって、前記ロータと前記回転駆動軸を別体で構成し、ロータが軸方向に可動となるようにしたことを特徴とするベーンロータリ型圧縮機。
2. キー溝機構によりロータが軸方向に可動となるようにしたことを特徴とする請求項１記載のベーンロータリ型圧縮機。

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