JP2009215893A - ベーンロータリ型圧縮機 - Google Patents

Abstract

【課題】軽量・小型・低コスト・高信頼性で商品性の高いベーンロータリ型圧縮機を提供する。
【解決手段】内部に筒状の中空部を有するシリンダ３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４と、前記ロータのベーン溝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５と、シリンダの両端を閉塞し圧縮室を構成する前部側板１および後部側板２と、前記吸入空間に連通する吸入孔１０及び前記吐出空間に連通する吐出孔１１を備えたベーンロータリ圧縮機であって、前記シリンダ内摺動部側にスリーブ６を構成したものであり、シリンダ３を軽量化する場合、摺動部は耐摩耗性の高い材料でスリーブ６を構成することができ、信頼性の高い圧縮機を提供することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、気流体の圧縮を行う圧縮機に関するもので、たとえば自動車空調装置など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。

従来この種のベーンロータリ型圧縮機は、図７〜図１０に示すように、シリンダ１０３の前後を前部側板１０１と後部側板１０２で閉塞し、かつ、シリンダ１０３内に回転するロータ１０４とロータ１０４のスリット内に挿入した数枚のベーン１０５とで圧縮部を構成している。またこの圧縮部の密閉手段として、シリンダ１０３内に設けられたＯリング溝１０６内に、Ｏリング１０７を挿入し、それぞれ前部側板１０１とシリンダ１０３、また後部側板１０２とシリンダ１０３をシールすることで、圧縮部を密閉している。なお、上記シリンダ１０３に設けられたＯリング溝１０６は、旋盤等によりシリンダ１０３に加工されている。

そして、この種のベーンロータリ型圧縮機のシリンダ１０３は鋳鉄製で構成され、また摺動相手材のベーン１０５はアルミ製で構成されている。

また最近では、軽量化仕様として、前述のシリンダ１０３をアルミ化する為、摺動相手であるアルミ製のベーン１０５の磨耗防止を目的として、先端部１０５ａに鉄系のメッキを施している（例えば、特許文献１参照）。
特開平６−３３８８４号公報

しかしながら、前記従来の構成では、シリンダをアルミ化する為、摺動相手のベーン先端にメッキを施す必要があり、そのため、コストが高くなる。また液圧縮等によりベーン先端圧力が上昇する場合、アルミ製のシリンダの磨耗が増加することもある。

またシリンダと一体に形成されているＯリング溝の内圧側の壁１０６ａは、前記の液圧縮等による急激なシリンダ圧圧力上昇等により、鉄より強度の低いアルミ材では、同一設定寸法では、破損することもある。またこの壁の肉厚を増加しようとすると、Ｏリング溝をさらに外側へ配設する必要があり、圧縮機が大型になってしまうことが懸念される。

また、前記従来の構成では、シリンダがアルミ製、ロータが鉄製である為、熱膨張差により、高温時にはロータと前部側板又は後部側板との隙間が増大、低温時にはロータと前部側板又は後部側板との隙間が減少することにより磨耗増加することもある。

本発明は、前記従来の課題を解決するものであり、低コストで小型の軽量化シリンダを成立させて、低コスト・軽量・高信頼性で商品性の高いベーンロータリ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型圧縮機は、シリンダ内摺動部側にスリーブを設けたものである。

これによって、シリンダを軽量材料、スリーブを高強度、耐摩耗性の高い材料で形成して、シリンダを軽量化しても、スリーブの存在によってシリンダの耐摩耗性が高くなる。
またコストの高いメッキ等の皮膜を使用しなくても良いので、低コストな商品を提供することができる。

また、本発明のベーンロータリ型圧縮機は、スリーブをロータと同一材料で形成したものである。

これによって、シリンダを軽量化した場合でも、圧縮室を構成するスリーブとロータが同一材料であるため、異種材料を使用した場合に発生する熱膨張差による隙間拡大または縮小することがなく、常に同一隙間になり適正隙間を確保することができる為、商品性の高い商品を提供することができる。

本発明は、軽量・小型・低コスト・高信頼性で商品性の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、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、前記ロータのベーン溝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、シリンダの両端を閉塞し圧縮室を構成する前部側板および後部側板と、前記吸入空間に連通する吸入孔及び前記吐出空間に連通する吐出孔を備えたベーンロータリ圧縮機であって、前記シリンダ内摺動部側にスリーブを構成したものであり、シリンダ内摺動部側にスリーブを構成することにより、シリンダが磨耗しにくくなり、信頼性および耐摩耗性の高い圧縮機を提供することができる。

第２の発明は、第１の発明のシリンダとスリーブを別部品で構成し、このシリンダとスリーブとでＯリング溝を構成することにより、耐摩耗性の高いシリンダ摺動部を形成すると同時にＯリングによるシール部品を形成することができ、Ｏリング溝の加工を廃止することができる為、加工コストが安くできる。

第３の発明は、第１または第２の発明のシリンダとスリーブを異種金属で形成したことにより、耐磨耗性が必要な摺動部には強度の高い材料でスリーブを、その他のシリンダ部分には軽量材料を使用することができ、軽量な商品を提供することができる。

第４の発明は、第３の発明のシリンダをアルミ、スリーブを鉄で形成したことにより、シリンダを軽量化することができる。

第５の発明は、第３の発明のシリンダを樹脂、スリーブをステンレスで形成したことにより、シリンダを軽量化することができる。

第６の発明は、第１〜第５の発明のスリーブをロータと同一材料で形成したことにより、圧縮室を構成するスリーブとロータが同一材料であるため、異種材料を使用した場合に発生する熱膨張差による隙間拡大または縮小することがなく、常に同一隙間になり適正隙間を確保することができる。

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縦断面図、図２は横断面図を示すものである。

図１、図２において、３は内部に筒状の中空部を有するシリンダ、４はその外周部の少なくとも一部がシリンダ３の内壁面に近接して回転自在に配設された略円筒状の鉄製ロータ４である。このロータ４は略放射状に複数のベーン溝を有し、ベーン溝内に摺動自在に挿入され、先端がシリンダ３内壁面に当接し、シリンダ３とロータ４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５を有する。そして、シリンダ３はその両端を閉塞し圧縮室を構成する前部側板１および後部側板２を備え、かつ、吸入空間９に連通する吸入孔１０及び吐出空間１３に連通する吐出孔１１を備えている。また、図３（ａ）（ｂ）はシリンダ３の正面および断面図、図４（ａ）（ｂ）はＯリング溝７の断面および拡大断面図である。

図３（ａ）（ｂ）に示すように、アルミ製のシリンダ３はその内周に鉄製のスリーブ６が圧入されている。また、図４に示すように、このシリンダ３とスリーブ６でＯリング溝７が構成している。そして、このＯリング溝７内Ｏリング１４を封入することで、前部側板１と後部側板２とで構成される圧縮部を密閉している。

なお、図中４ａはロータ４の駆動軸、８はシリンダヘッドカバー、８ａは吸入室、８ｂは吐出口、１２はリアケースである。

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

まず、上記ベーンロータリ型圧縮機に、液圧縮等による過大な圧力が発生し、ベーン先端に高い負荷がかかった場合、ベーン５先端と接触するスリーブ６は鉄である為、磨耗しにくい。またシリンダ３の大部分はアルミである為、軽量化することができる。

以上のように、本実施の形態においてシリンダ内摺動部にスリーブを構成することにより、ベーンからの過大な反力に対して、耐摩耗性の高いシリンダを確保することができ、耐久性を向上し、シリンダを軽量化することができる。

また、本実施の形態では、スリーブ６が鉄製の場合、シリンダ３がアルミ製であるが、シリンダは、マグネシウム、樹脂、チタン等の軽量材料であれば、同様の効果が期待できる。

（実施の形態２）
図５は本発明の第２の実施の形態におけるベーンロータリ型圧縮機の縦断面図、図６は横断面図を示すものである。

図５，図６において、シリンダ３はアルミ製、ロータ４は鉄製、シリンダ３内に圧入されたスリーブ６は鉄製で形成され、前部側板１と後部側板２でシリンダ３を閉塞して圧縮部を構成している。

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

まず、上記ベーンロータリ型圧縮機が、高温で運転された場合、ロータ４とスリーブ６が同一材料で構成されている為、同一に熱膨張する。この場合、ロータ４と前部側板１または後部側板２との隙間も、常温時と変化しない。逆に低温の場合も同一である。この為
ロータ４と前部側板１又は後部側板２との隙間が増大することによる圧縮冷媒の洩れだしによる効率低下、逆に隙間縮小によるロータ４と前部側板１又は後部側板２との隙間小による接触での磨耗増大等の性能、信頼性課題等がおこりにくい。

以上のように、本実施の形態においてシリンダ内摺動部のスリーブをロータと同一材料で構成することにより、熱膨張差による性能低下、磨耗増大による信頼性低下を防止しつつ、シリンダを軽量化することができる。

また、本実施の形態では、スリーブ６、ロータ４を鉄製とした場合であるが、他の材料のアルミ、マグネシウム、樹脂、チタン等の軽量材料であれば、同様の効果が期待できる。

以上のように、本発明にかかるベーンロータリ型圧縮機は、軽量・小型でロータ顎部の高強度で、低コスト・高信頼性で商品性の高いベーンロータリ型圧縮機を提供することが可能となり、自動車用エアコンのコンプレッサ等の用途にも適用できる。

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縦断面図 同実施の形態１におけるベーンロータリ型圧縮機の横断面図 （ａ）同実施の形態１におけるベーンロータリ型圧縮機のシリンダとスリーブの断面図（ｂ）同正面図 （ａ）同実施の形態１におけるベーンロータリ型圧縮機のシリンダとスリーブによって形成されたＯリング溝の断面図（ｂ）同Ｏリング装着時の拡大断面図 本発明の実施の形態２におけるベーンロータリ型圧縮機の縦断面図 同実施の形態２におけるベーンロータリ型圧縮機の横断面図 従来のベーンロータリ型圧縮機の縦断面図 同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シリンダの正面図 （ａ）同ベーンロータリ型圧縮機のシリンダに形成されたＯリング溝の断面図（ｂ）同Ｏリング装着時の拡大断面図

符号の説明

１ 前部側板
２ 後部側板
３ シリンダ
４ ロータ
４ａ 駆動軸
５ ベーン
６ スリーブ
７ Ｏリング溝
８ シリンダヘッドカバー
８ａ シリンダヘッドカバー吸入室
８ｂ シリンダヘッドカバー吐出室
９ 吸入空間
１０ 吸入孔
１１ 吐出孔
１３ 吐出空間
１４ Ｏリング

Claims (6)

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、前記ロータのベーン溝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、シリンダの両端を閉塞し圧縮室を構成する前部側板および後部側板と、前記吸入空間に連通する吸入孔及び前記吐出空間に連通する吐出孔を備えたベーンロータリ圧縮機であって、前記シリンダ内摺動部側にスリーブを構成したベーンロータリ型圧縮機。
2. シリンダとスリーブを別部品で構成し、これらシリンダとスリーブとでＯリング溝を構成したことを特徴とする請求項１に記載のベーンロータリ型圧縮機。
3. シリンダとスリーブを異種金属で形成したことを特徴とする請求項１または２に記載のベーンロータリ型圧縮機。
4. シリンダをアルミ、スリーブを鉄で形成したことを特徴とする請求項３に記載のベーンロータリ型圧縮機。
5. シリンダを樹脂、スリーブをステンレスで形成したことを特徴とする請求項３に記載のベーンロータリ型圧縮機。
6. スリーブとロータを同一材料で形成したことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のベーンロータリ型圧縮機。

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