JP2009007937A - ロータリ型圧縮機 - Google Patents

Abstract

【課題】吐出口にベーン先端が掛かる時、ベーンの進行方向側と進行方向逆側すなわちベーンの前後に生ずる圧力差により発生するベーンの微小振動を抑制すること。
【解決手段】圧縮機運転時に閉じ込み区間をベーン４が通る時、それぞれのベーンスロット３にベーン背圧室２０と連通するベーン押えスロット２３を備え、ベーン押えスロット２３内にベーン押え２４を具備することにより、ベーン押え２４によりベーン４が押えられるため、ベーン４の微振動を抑制し圧縮機の振動・騒音を低減することができる。
【選択図】図２

Description

本発明は、気流体を圧縮するロータリ型圧縮機に関するもので、たとえば自動車用空調装置などに用いられる圧縮機に関するものである。

従来、この種のロータリ型圧縮機は、ロータの回転による遠心力を利用してベーン先端をシリンダの内周面に圧接しているが、それだけではベーン先端とシリンダ内周面とのシール性が不充分であるため、ベーンの背面に対し作動室内の圧力を作用させてベーンがロータから突出するように付勢している。また特有の課題として、ベーンのジャンピングによるベーン音が発生することが良く知られている。

ベーン音が発生するという課題とは、圧縮によるシリンダ内の圧力上昇に伴い、ベーン先端に掛かる負荷がベーン背圧より高くなることにより、ベーンがシリンダ内壁から微小に遊離し再びシリンダ内壁に衝突する（以降ベーンチャタリング現象と言う）時に生じる音のことであり、ベーンの背面に対し作動室内の圧力を作用させない閉じ込み区間を設けることにより、シリンダとロータとの間隙の減少に伴ってベーン背部のベーン背圧室の体積が減少することを用いてベーン背圧室を高圧力にすることで、克服されてきた（例えば、特許文献１参照）。

図５、図６は、特許文献１に記載された従来のロータリ型圧縮機を示すものである。

図５および図６に示すように、内部に筒状の中空部を有するシリンダ１０１と、外周部の少なくとも一部が前記シリンダ１０１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１０２がある。前記ロータには略放射状に３つのベーン溝１０３があり、前記ベーン溝１０３中でベーン１０４ａ、１０４ｂ、１０４ｃのように出没自在になるように挿入し構成している。

そして、ベーン背圧を高圧力にするために、略円弧状の溝１１９に高圧ケース１１３内の油溜り部１１３ａのオイルを導き、ベーン背圧室１２０ａ、１２０ｂの背圧を高圧力にし、シリンダ１０１の内壁に押接している。また圧縮工程の途中（溝１１９とベーン背圧室１２０Ｃが連通しなくなる点）からアキシャルシール点１１６（シリンダ１０１とロータ１０２の隙間が最も少ない場所）までを閉じ込み区間と呼び、ベーン背圧室１２０ｃはベーン背圧室１２０ａ、１２０ｂよりさらに高圧力で、ベーン１０４ｃをシリンダ１０１の内壁に押接している。
特開昭６１−２４１４８１号公報

しかしながら、前記従来の構成では、ベーンへの付勢はベーン背圧室からの背圧だけで、ベーンをシリンダに押しつけるだけのもので、吐出口近傍にベーン先端が掛かる時、ベーンの圧縮機回転進行方向側と逆側すなわちベーンの前後に圧力差を生じることにより、ベーンが微小振動していた。

ところで、近年の軽量化に伴い車両用エアコンの圧縮機のエンジンへの取付けは、取付け用のブラケットを介することなく、直接エンジンに取付けている。

従って、このような微小振動でも圧縮機の振動・騒音の原因になるようになってきた。

ここで、まず前記微小振動の発生メカニズムを図７にて説明する。

図７（ａ）で示されるようなベーン１０４の先端部が吐出口１１０にかかる手前の閉じ込み区間では、ベーン１０４の進行方向側の作動室内圧力Ｐ１と、ベーン１０４の進行反対側と一つ手前のベーン１０４の進行方向側とで挟まれる作動室内圧力Ｐ２と、ベーン背圧室の圧力Ｐ３との関係は、Ｐ３＞Ｐ１＞Ｐ２となり図中の矢印で示すようにＦ１の方向に力がかかっている。しかしながら図７（ｂ）で示されるようにベーン１０４の先端部が吐出口１１０にかかったとき、Ｐ３＞Ｐ１＝Ｐ２となり、図中に示すようにＦ２の方向にＰ３の力がかかるようになる。そのため、ベーンは圧縮機回転進行方向側に倒れ図７（ｃ）の状態となる。同図においてもＰ３＞Ｐ１＝Ｐ２であるため、Ｐ３により図中に示すようにＦ１の方向に力がかかるようになり、ベーンが倒れ、図７（ｄ）の状態となる。同図では図７（ｂ）と同様に、図中に示すようにＦ２の方向に力がかかるようになる。その後、図７（ｃ）の状態と図７（ｄ）の状態をＰ３の圧力が低下するまで繰り返される。そのためシリンダ１０１の吐出口１１０をベーン１０４が通過した後にベーンスロット１０３内でベーン１０４が微振動していた。

本発明は、前記従来の課題を解決するもので、シリンダ１０１の吐出口１１０部分をベーン１０４が通過した後に発生するベーン１０４の微振動を防止するロータリ型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、本発明のロータリ型圧縮機は、それぞれのベーンのベーンスロットの圧縮機回転進行側の円周側上部の前部側板側及び後部側板側にベーン押えスロットを設け、その中に球状のベーン押えを配備し、それぞれのベーンが閉じ込み区間を通過している時、ベーン背圧室とベーン押え背圧室が連通するように連通路を設けたものである。これによって、吐出口前後において、ベーンが前後方向に振れないようにすることになる。

本発明のベーンロータリ型圧縮機は、ベーンの微振動を抑制し圧縮機の振動・騒音を防止することができる。

第１の発明は、ベーンスロットにベーン押えスロットを設け、その中にベーン押えを具備し、ベーンが閉じ込み区間を通過している時、ベーン背圧室とベーン押え背圧室が連通するように連通路を設けることにより、ベーン押えによりベーン側面を押えられるため、ベーンがベーンスロット内で微小振動しないようになる。すなわち、吐出口をベーンが通過した後のベーンにかかる圧力変化によって生じるベーンの微振動を抑制することになり、圧縮機の振動・騒音を防止することができる。

第２の発明は、ベーンスロットのベーン進行側円周側上部に前部側板側及び後部側板側にそれぞれベーン押えスロットを設け、ベーン押えを球状にしたものである。これにより第１の発明と同じ効果を有することになる。

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は、本発明の第１の実施の形態におけるベーンロータリ型圧縮機の横断面図を示す
ものである。図２は、本発明の第１の実施の形態における圧縮機のシリンダ部の縦断面図を示すものである。

図１、図２において、筒状内壁を有するシリンダ１と、前記シリンダ１の内部に配設されその外周の一部が前記シリンダ１内壁と微小隙間を形成するロータ２と、前記ロータ２に配されたベーンスロット３内に摺動自在に挿入された複数のベーン４と、前記ロータ２と一体的に形成された回転自在に軸支持される駆動軸５と、シリンダ１の両端を閉塞して内部に圧縮機の作動室８を形成する前部側板６および後部側板７と、作動室８には吸入口９及び吐出口１０が連通し、吐出口１０に吐出弁１１が配設されている。吐出口１０と後部側板７の後面に取り付けられた高圧ケース１３内の高圧室とを連通するように後部側板７に形成された高圧通路１２である。

高圧ケース１３内の下部は貯油部１３ａを構成している。貯油部１３ａには、作動室で圧縮されたガス冷媒中にミスト状になって含まれる潤滑油が衝突式の油分離手段等（図示せず）により高圧ケース１３内で分離されて溜まるようになっている。高圧ケース１３の上部には圧縮された流体（ガス冷媒）を高圧ケース１３から空調装置のシステムサイクルに排出するガス排出口１４が形成されている。

ベーンスロット３と前部側板６及び後部側板７で仕切られたベーン４の背圧部の空間が背圧室２０を構成している。高圧ケース１３内の後部側板７にベーン背圧付与制御装置２６が設けられており、貯油部１３ａに溜まった潤滑油は、ベーン背圧付与制御装置２６内を通り、給油通路１８に連通している。

また、後部側板７には、ベーン背圧室２０と給油通路１８とを連通する円弧形状の第１の油溝１９が形成され、複数のベーン背圧室２０はこの第１の油溝１９を介して連通する。第１の油溝１９はロータ２の回転に伴って一回転する間に連通しない閉じ込み区間を設けている。

図３、図４に示すように、ベーンスロットの円周側上部でベーン４の圧縮機回転方向（図２の矢印方向）側に、前部及び後部側板側の２箇所にベーン押えスロット２３を形成し、ベーン押えスロット２３内を摺動自在に動く球状のベーン押え２４を挿入している。また、圧縮機運転時に閉じ込み区間をベーン４が通る時、ベーン背圧室２０とベーン押え背圧室２５と連通する第２の油溝２２を配置している。

以上のように構成された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。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（図２の矢印方向）すると、それに伴い低圧の気流体が吸入口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の気流体は吐出口１０より吐出弁１１を押し上げて高圧通路１２に吐出され、高圧ケース１３内に流入し、ガス排出口１４より圧縮機の外部システムサイクル中へ吐出される。

またこの時、高圧ケース１３の上部で分離された潤滑油は下部の貯油部１３ａに滴下し貯えられる。そして分離されて貯油部１３ａに貯まった潤滑油は、ベーン背圧付与制御装置２６にて制御され給油通路１８を介して第１の油溝１９を経てベーン背圧室２０に供給され、ベーン４をベーンスロット３より吐出させシリンダ内周に摺接摺動するように付勢している。吐出口１０近辺になるとベーン先端圧力がベーン背圧２０の圧力より大きくなるため、その圧力に打ち勝つように閉じ込み区間を設け、シリンダ内周に摺接摺動するようにしている。このようにして、ベーン先端の圧力に打ち勝って、ベーン４がシリンダ１内周面から離れないようにしている。

吐出口１０前後及び閉じ込み区間以外の領域では、遠心力による球状のベーン押え２４により、ベーン４はベーンスロット３内で押えられベーン４前後の圧力差による微振動はなくなる。またベーン押えが球状にしてあるためベーン４は、ベーンスロット３内で引っ掛かり動かなくなる等の不具合も発生せずスムーズに可動する。

閉じ込み区間では、吐出口１０前後では図３ａ、ｂに示すように、ベーン押え背圧室２５内の圧力Ｐ４は閉じ込み区間中のベーン背圧室２５と連通し、Ｐ４＝Ｐ３＞Ｐ１＝Ｐ２となり、ベーン４をベーン押え２４にて一定方向に押えることが可能となり、ベーン４にかかる圧力変化によって生じる微振動を低減し、圧縮機の振動、騒音を抑制することができる。

以上のように、本発明にかかるロータリ型圧縮機は、ベーンにかかる圧力変化による微振動抑制し、圧縮機の振動、騒音の低減が可能となるので、自動車用空調装置などの圧縮機やその他の各種圧縮機に有用である。

本発明の実施の形態１における圧縮機の横断面図 図１のＡ−Ａ縦断面図 本発明の実施の形態１における圧縮機のシリンダ吐出口部における縦断面図の拡大図 本発明の実施の形態１における圧縮機のロータの断面図 従来の圧縮機の横断面図 図５のＣ−Ｃ縦断面図 従来の圧縮機のシリンダ吐出口部における縦断面図の拡大図

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
８ 作動室
９ 吸入口
１０ 吐出口
１１ 吐出弁
１２ 高圧通路
１３ 高圧ケース
１３ａ 貯油部
１４ ガス排出口
１８ 給油通路
１９ 第１の油溝
２０ ベーン背圧室
２２ 第２の油溝
２３ ベーン押えスロット
２４ 球状のベーン押え
２５ ベーン押え背圧室
２６ ベーン背圧付与制御装置

Claims (2)

1. 内部に筒状の中空部を有するシリンダと、外周部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、前記ロータには略放射状に複数のベーンスロットを有し、前記ベーンスロット内に摺動自在に挿入さ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相互間に形成された圧縮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、前記シリンダの両端を閉塞し作動室を構成する前部側板および後部側板と、前記ベーンスロットと前記ベーンと前記前部及び後部側板とで形成されたベーン背圧室と、前記前部あるいは後部側板の少なくとも一方に調圧された流体を前記ベーン背圧室に導くようにし、複数ある前記ベーン背圧室それぞれが前記ロータの回転に伴って一回転する間に連通しない区間（以降閉じ込み区間と言う）を設けるようにした略円弧状の溝とを備えたロータリ型圧縮機において、前記ベーンスロットに圧縮機運転時に前記閉じ込み区間を前記ベーンが通る時に、前記ベーン背圧室と連通するようにベーン押えスロットを設け、前記ベーン押えスロットにベーン押えを設けたことを特徴とするロータリ型圧縮機。
2. 前記ベーンの圧縮機回転側で、かつ前記ベーンスロットの円周側上部の前記前部及び後部側板側の２箇所にベーン押えスロットを備え、前記ベーン押えを球状にしたことを特徴とする請求項１に記載のロータリ型圧縮機。

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