JP2009221967A - コンプレッサ - Google Patents

Abstract

【課題】コイルスプリングの疲労破壊を防止できるコンプレッサを提供する。
【解決手段】シリンダ室にロータ１５が回転自在に設けられ、ロータ１５にその外周面に開口する複数のベーン溝１７が設けられ、各ベーン溝１７に突出・退出方向に移動自在にベーン１８が配置され、各ベーン溝１７にはガイドピン３０が設けられ、ガイドピン３０の外周に配置され、各ベーン１８をベーン溝１７の突出方向に付勢するコイルスプリング３１が設けられたコンプレッサ１であって、コイルスプリング３１は、伸縮方向の中央箇所に、互いに隣接するスプリング部が密着されたスプリング密着部３１ａを有する。
【選択図】図３

Description

本発明は、シリンダ室内をロータと共に回転するベーンによってシリンダ室内に圧縮室を形成して冷媒の圧縮を行うコンプレッサに関する。

この種の従来のコンプレッサとしては、特許文献１に開示されたものがある。このコンプレッサは、ベーン式の圧縮機構部を有する。圧縮機構部は、ブロック内にシリンダ室が設けられ、このシリンダ室にロータが回転自在に配置されている。このロータには、その外周面に開口する複数のベーン溝が設けられ、各ベーン溝に突出・退出方向に移動自在にベーンが配置されている。各ベーンの底面側のベーン溝には、高圧供給通路が開口されている。

この従来例では、ベーンに油圧を作用させることによってベーンのチャタリングを防止している。しかし、圧縮開始時等のように油圧が所定以上に昇圧されない運転状況では、ベーンがチャタリングを起こすおそれがある。

又、他の従来例として特許文献２に開示されたものがある。この他の従来例は、オイルを昇圧するベーンポンプであり、ベーン溝にはロータに固定されたガイドピンが突設され、このガイドピンの外周にコイルスプリングが配置されている。

この他の従来例では、ベーンにはコイルスプリングのスプリング力が作用するため、油圧の昇圧状態に関わらずベーンのチャタリングを防止できると共に、コイルスプリングがガイドピンにガイドされつつ伸縮することによって、コイルスプリングの座屈時の噛み込みを防止している。
特開２００７−１００６０２号公報 実公平８−５３８号公報

しかしながら、前記した他の従来例では、コイルスプリングが座屈すると、コイルスプリングの中央箇所のスプリング部の内周側がガイドピンに接触し摺動するため、コイルスプリングの中央箇所が摩耗する。また、コイルスプリングには伸縮によって応力が作用する。特に、コイルスプリングは、内周側に応力が集中するから、内周側の摩耗に伴って疲労破壊するおそれがある。

そこで、本発明は、コイルスプリングの疲労破壊を防止できるコンプレッサを提供することを目的とする。

上記目的を達成する請求項１の発明は、ブロック内にシリンダ室が設けられ、シリンダ室にロータが回転自在に設けられ、ロータにその外周面に開口する複数のベーン溝が設けられ、各ベーン溝に突出・退出方向に移動自在にベーンが配置され、各ベーン溝にはガイドピンが設けられ、ガイドピンの外周に配置され、各ベーンをベーン溝の突出方向に付勢するコイルスプリングが設けられたコンプレッサであって、コイルスプリングは、伸縮方向の中央箇所に、互いに隣接するスプリング部が密着されたスプリング密着部を有することを特徴とする。

請求項２の発明は、請求項１記載のコンプレッサであって、スプリング密着部の内径は、他のスプリング部より小さく設定されたことを特徴とする。

請求項１の発明によれば、コイルスプリングが座屈すると、コイルスプリングのスプリング密着部の内周側がガイドピンに接触し摺動するため、コイルスプリングのスプリング密着部が摩耗する。しかし、コイルスプリングのスプリング密着部はスプリング部同士が密着されているため、コイルスプリングの伸縮時に応力が作用しない。従って、コイルスプリングのスプリング密着部は摩耗するが、その箇所が疲労破壊することがない。

請求項２の発明によれば、請求項１の発明の効果に加え、コイルスプリングが座屈すると、内径の小さいスプリング密着部がガイドピンに確実に接触し、他の箇所が接触することがないため、コイルスプリングの疲労破壊を確実に防止できる。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

（一実施形態）
図１〜図３は本発明の一実施形態を示し、図１は電動コンプレッサの断面図、図２は圧縮機構部の断面図、図３（ａ）はコイルスプリングの収縮状態を示す要部断面図、図３（ｂ）はコイルスプリングの伸張状態を示す要部断面図である。

図１に示すように、コンプレッサである電動コンプレッサ１は、ハウジング２を有する。このハウジング２は、ほぼ筒状のコンプレッサハウジング部材３と、このコンプレッサハウジング部材３の一方の開口側面に配置されたフロントハウジング部材４と、コンプレッサハウジング部材３の他方の開口側面に配置されたモータハウジング部材５とから構成されている。コンプレッサハウジング部材３、フロントハウジング部材４及びモータハウジング部材５は、共にアルミ合金製である。

圧縮機構部１０は、コンプレッサハウジング部材３内に収容されている。圧縮機構部１０は、シリンダブロック１１と、このシリンダブロック１１の両側面にそれぞれ配置されたフロントサイドブロック１２及びリアサイドブロック１３とを備えている。これらブロック１１，１２，１３間は、ボルト１０ａ（図２に示す）によって固定されていると共に、これらブロック１１，１２，１３内にシリンダ室１４が形成されている。シリンダブロック１１、両側のサイドブロック１２，１３は、各ハウジング部材３，４，５と同様にアルミ合金製である。

図２に詳しく示すように、シリンダ室１４内にはロータ１５が収容されている。このロータ１５の中心には回転軸１６が貫通され、ロータ１５と回転軸１６は固定されている。この回転軸１６は、フロントサイドブロック１２とリアサイドブロック１３に回転自在に支持されている。回転軸１６のリア側は、リアサイドブロック１３より外部に突出されている。

ロータ１５の外周側の等間隔位置には、外周面に開口するベーン溝１７が形成されている。この各ベーン溝１７に突出・退出自在にベーン１８がそれぞれ配置されている。ベーン溝１７の底部には、高圧冷媒供給路（図示せず）が開口されている。各ベーン１８は、高圧冷媒の背圧とコイルスプリング３１のスプリング力によって突出方向に付勢されるよう構成されている。この詳しい構成については、下記に詳述する。各ベーン１８は、回転軸１６の回転時には、上記した突出方向の付勢力によってシリンダ室１４の内壁に当接しつつ移動する。この隣り合うベーン１８間によって、シリンダ室１４内には複数の圧縮室が形成される。各圧縮室は、ロータ１５の回転に応じてその容積を拡大し、冷媒を吸入する吸入行程と、容積を縮小し、吸入した冷媒を圧縮し、且つ、吐出する圧縮行程を繰り返す。

シリンダブロック１１等には、冷媒吸入経路２０の一部を構成する吸入室２０ａと、この吸入室２０ａとシリンダ室１４を連通する吸入口２０ｂが１８０度回転位置の２箇所に設けられている。シリンダブロック１１等には、冷媒吐出経路２１の一部を構成する吐出室２１ａと、この吐出室２１ａとシリンダ室１４間を連通する吐出口２１ｂが１８０度回転位置の２箇所に形成されている。

図１に戻り、モータ６は、モータハウジング部材５内に収容されている。モータ６は、回転軸２２に固定されたロータ２３と、モータハウジング部材５の内周面に固定されたステータ２４とを備えている。回転軸２２の両端部は、ボールベアリング部材２５ａ，２５ｂを介してモータハウジング部材５とリアサイドブロック１３にそれぞれ回転自在に支持されている。回転軸２２の一端側は圧縮機構部１０の回転軸１６に連結されている。ロータ２３の外周にはＳ極とＮ極が円周方向に交互に着磁されている。ステータ２４は、強磁性体のコア（図示せず）とこれに巻装されたコイル（図示せず）とから成る。このコイルには、インバータ等から成るモータ制御部（図示せず）より駆動電流が通電される。モータ制御部は、フロントハウジング部材４に搭載されている。

次に、ベーン１８の付勢手段の構成について詳述する。図３（ａ）、（ｂ）に詳しく示すように、ベーン溝１７の底面にはガイドピン３０が圧入され、ガイドピン３０がベーン溝１７に立設されている。

ベーン１８には、底面側に開口するスプリング逃げ溝１８ａが形成されている。このスプリング逃げ溝１８ａにガイドピン３０が入り込んでベーン１８の突出・退出方向の移動が可能になっている。

コイルスプリング３１は、ガイドピン３０の外周に配置され、且つ、その一端がベーン１８の底面に、他端がベーン溝１７の底面にそれぞれ支持されている。コイルスプリング３１は、伸縮方向の中央箇所に、互いに隣接するスプリング部が密着されたスプリング密着部３１ａを有する。スプリング密着部３１ａは、中央箇所の互いに隣接するスプリング部同士を巻線機の設定により密着させることによって構成できる。

上記構成において、モータ６が回転すると、回転軸２２の回転と一体になって圧縮機構部１０の回転軸１６が回転し、これによってロータ２３がシリンダ室１４を回転する。すると、ロータ２３の外周側に配置されたベーン１８がコイルスプリング３１のスプリング力を受けてシリンダ室１４の内壁に当接しつつ移動する。この隣り合うベーン１８間によって、シリンダ室１４内には容積変化を行う圧縮室が形成され、冷媒を圧縮する。冷媒の圧縮が進むと、ベーン溝１７の底部には高圧冷媒供給路（図示せず）より高圧冷媒が供給され、この高圧冷媒の背圧とコイルスプリング３１のスプリング力によってベーン１８が突出方向に付勢される。このように高圧冷媒の背圧が作用しない圧縮開始時にあっても、ベーン１８にはコイルスプリング３１のスプリング力が作用するため、チャタリングを起こすことがない。

また、圧縮機構部１０の駆動時には、ベーン１８の移動によってコイルスプリング３１が伸縮を繰り返す。図３（ｂ）に示すように、コイルスプリング３１が収縮時に座屈すると、コイルスプリング３１のスプリング密着部３１ａの内周側がガイドピン３０に接触し摺動するため、コイルスプリング３１のスプリング密着部３１ａが摩耗する。しかし、コイルスプリング３１のスプリング密着部３１ａは密着されているため、コイルスプリング３１の伸縮時に応力が作用しない。従って、コイルスプリング３１のスプリング密着部３１ａは摩耗するが、疲労破壊することがない。

（コイルスプリングの変形例）
図４（ａ）、（ｂ）はコイルスプリングの変形例を示し、図４（ａ）はコイルスプリングの収縮状態を示す要部断面図、図４（ｂ）はコイルスプリングの伸張状態を示す要部断面図である。

変形例に係るコイルスプリング３２は、前記実施形態のものと比較して、そのスプリング密着部３２ａの内径が他のスプリング部より小さく設定されている点が相違する。他の構成は、前記実施形態と同じである。

この変形例によれば、コイルスプリング３２が座屈すると、内径の小さいスプリング密着部３２ａがガイドピン３０に確実に接触し、他の箇所が接触することがないため、コイルスプリング３２の疲労破壊を確実に防止できる。

（その他）
前記実施形態及び前記変形例では、コイルスプリング３１，３２の中央箇所の一箇所のみにスプリング密着部３１ａ，３２ａを設けたが、複数箇所にスプリング密着部３１ａ，３２ａを設けても良い。

本発明の一実施形態を示し、電動コンプレッサの断面図である。 本発明の一実施形態を示し、圧縮機構部の断面図である。 本発明の一実施形態を示し、（ａ）はコイルスプリングの収縮状態を示す要部断面図、（ｂ）はコイルスプリングの伸張状態を示す要部断面図である。 （ａ）は変形例に係るコイルスプリングの収縮状態を示す要部断面図、（ｂ）は変形例に係るコイルスプリングの伸張状態を示す要部断面図である。

符号の説明

１ 電動コンプレッサ（コンプレッサ）
１１ シリンダブロック（ブロック）
１２ フロントサイドブロック（ブロック）
１３ リアサイドブロック（ブロック）
１４ シリンダ室
１５ ロータ
１７ ベーン溝
１８ ベーン
３０ ガイドピン
３１，３２ コイルスプリング
３１ａ３２ａ スプリング密着部

Claims (2)

1. ブロック（１１，１２，１３）内にシリンダ室（１４）が設けられ、前記シリンダ室（１４）にロータ（１５）が回転自在に設けられ、前記ロータ（１５）にその外周面に開口する複数のベーン溝（１７）が設けられ、前記各ベーン溝（１７）に突出・退出方向に移動自在にベーン（１８）が配置され、前記各ベーン溝（１７）にはガイドピン（３０）が設けられ、前記ガイドピン（３０）の外周に配置され、前記各ベーン（１８）を前記ベーン溝（１７）の突出方向に付勢するコイルスプリング（３１），（３２）が設けられたコンプレッサ（１）であって、
   前記コイルスプリング（３１），（３２）は、伸縮方向の中央箇所に、互いに隣接するスプリング部が密着されたスプリング密着部（３１ａ），（３２ａ）を有することを特徴とするコンプレッサ（１）。
2. 請求項１記載のコンプレッサ（１）であって、
   前記スプリング密着部（３２ａ）の内径は、他のスプリング部より小さく設定されたことを特徴とするコンプレッサ（１）。

Images