JP2009264350A - ベーンロータリ式圧縮機 - Google Patents

Abstract

【課題】ロータ高速運転時における軸受けの潤滑性能劣化の防止。
【解決手段】圧縮機構部により圧縮された高圧流体中の潤滑油を高圧室で分離しかつ前記高圧室下方部分に配設した貯油部と前記ベーンスロット６ａとを連通する給油通路を設けたベーンロータリ式圧縮機であって、後部側板３には給油通路１５に連なる円弧状の油溝１６を前記軸受け８を取り囲むように設け、かつ、ベーンスロット６ａを圧縮完了直前の所定の回転角度内で他のベーンスロットとの連通を防ぐ閉じ込み区間を備えた油溝１６とし、その閉じ込み区間に軸受け８とを連通する給油溝１７を設けた構成としたことにより、高速運転時でもオイルリッチな状態の潤滑油がベーンスロット６ａから給油溝１７を通じて軸受け８へ供給されることになり、軸受け部の潤滑状態が改善されて圧縮機の耐久性を向上することが可能となる。
【選択図】図２

Description

本発明は自動車用空調装置等に供されるベーンロータリ式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式圧縮機は、図４に示すようにシリンダ１０２前後を側板で挟んで圧縮部を構成し、その少なくとも一方の側板に弧状の溝１０３を設け、かつ複数あるベーン背圧室１０４それぞれがロータ１０５の回転に伴って一回転する間の圧縮工程で連通しない区間を設けるように弧状の溝１０３を形成して、圧縮工程時にベーン背圧室１０４に吐出圧力以上の背圧を発生させてベーン１０１をシリンダ１０２内壁面に常時押し付けて回転させている（例えば、特許文献１参照）。

それにより、ベーン１０１がシリンダ１０２壁面から微少に離れる際のチャタリングによる異音の発生を防止し、静粛性の向上、及びベーン１０１がシリンダ１０２壁面から微少に離れる際の圧縮漏れを低減し冷房性能を向上するようにしている。

また、吐出された、潤滑油を含んだ高圧流体（以下吐出ガス冷媒と呼ぶ）は、高圧室（従来例では吐出室と呼んでいる）内に形成した油分離部に衝突して、潤滑油が分離され、高圧室下部方向に形成された貯油部に蓄えられる。その蓄えられた潤滑油は、高圧室内圧力と略円弧状の油溝１０３（従来例では略円弧状の溝と呼んでいる）内圧力の差圧力により、ベーン背圧付与装置の入口部から潤滑油を吸い込んで、ベーン背圧付与装置内を介して給油通路（従来例では吐出内通路と呼んでいる）を経由し油溝及び、ベーンスロットに供給され、ベーン１０１がシリンダ１０２の筒状内壁に押し付けられる様に、圧力を付与し、かつ、ロータ１０５、ベーン１０１、前部側板、後部側板１０６及びロータ１０５を支持している軸受け１０７等の各摺動部の潤滑を行って耐久性の向上を図っている。
特開２００７−１９２０３５号公報

しかしながら、高速運転時には高圧室へ吐出される吐出ガス冷媒の流速が大きいため、高圧ケースに衝突して高圧室内部が噴流状態となっている。そのため、高圧室下部の貯油部に溜まっている殆どの潤滑油は吐出ガス冷媒に巻き上げられて、高圧室上部にある吐出ポートから吐出ガス冷媒と一緒に冷凍サイクル中に排出されてしまう。

高圧室内は吐出ガス冷媒中に潤滑油が混じってミスト状になっているので、ベーン背圧付与装置の入口部からミスト状の潤滑油を吸い込んで、ベーン背圧付与装置を介して給油通路を経由して略円弧状の溝１０３及び、ベーンスロット（従来例ではベーン背圧室と呼んでいる）に供給されている。

そのため、ベーンスロットへ供給されている潤滑油はガス冷媒が混じったミスト状の潤滑油となっており、各摺動部への潤滑油の供給量は希薄になっている。

さらに従来例のベーンロータリ式圧縮機は、図５に示すように油溝１０３と軸受け１０７とが連通していないので、潤滑油はロータ１０５と後部側板１０６との極めて小さい隙間（通常の設定で２０ミクロン程度）を圧力差で供給されているだけであり、また、軸受け部は袋小路になっているため圧力差も付き難く、軸受け１０７への供給は成り行き状態となっている。

さらに高速運転時は吐出温度も同時に高くなるので軸受け部の油膜が薄くなり、ロータ１０５の駆動軸１０８と軸受け１０７（ニードルベアリング）のコロに局部的に極圧が発生して金属接触状態となり、駆動軸１０８及び軸受け１０７との磨耗が進展して耐久性が劣化することが懸念される。

本発明は、前記従来の課題を解決するもので、ベーンロータリ式圧縮機が高速回転で運転されて貯油部の潤滑油が巻き上げられて殆ど残ってなくても、軸受けへの潤滑油供給量を増やすことにより潤滑性を高め、耐久性の優れたベーンロータリ式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、本発明のベーンロータリ式圧縮機は、後部側板に給油通路と連なる円弧状の油溝を軸受けを取り囲むように設け、かつ、ベーンスロットを圧縮完了直前の所定の回転角度内で他のベーンスロットとの連通を防ぐ閉じ込み区間を備えた油溝とし、その閉じ込み区間に軸受けとを連通する給油溝を設けたものである。

これによって、高速運転時でもミスト状の潤滑油を吸い込んで給油通路を介し、油溝からベーンスロットへ供給する。ロータの回転に伴いベーンスロットが閉じ込み区間に入るとベーンスロットとベーンで仕切られる空間（以下ベーン背圧室と呼ぶ）が圧縮完了まで縮小していくので、ベーンスロット内のミスト状の潤滑油は凝縮されつつベーン背圧室の圧力は上昇し、ベーンスロットが閉じ込み区間の給油溝にかかるとポンピング作用により軸受け部へ供給されるので、軸受け部の潤滑油はオイルリッチ状態となり、ロータの駆動軸部と軸受け（ニードルベアリング）のコロの潤滑状態も改善されて、駆動軸及び軸受けの磨耗の進展を防止することができる。

本発明のベーンロータリ式圧縮機は上述したように駆動軸及び軸受けの磨耗を防止することができるので、ベーンロータリ式圧縮機の耐久性を向上することができる。

また、駆動軸及び軸受けの磨耗も小さくなるので、ベーンロータリ式圧縮機の作動音の悪化も抑えることができる。

本発明は、筒状内壁を有するシリンダと、このシリンダの両端部を閉塞して内部に閉鎖した空間を形成する前部側板および後部側板と、この空間内に配設されかつ前記シリンダの筒状内壁、前記前部側板および後部側板とともに圧縮室を形成する回転自在なロータと、このロータに設けられたベーンスロット内に摺動可能に挿入された複数のベーンと、前記前部側板および後部側板にそれぞれ配設された軸受けと、前記軸受けに回転自在に軸支されて前記ロータと一体的かつ同心的に配置され動力を伝達する駆動軸とで圧縮機構部を構成するとともに、前記圧縮機構部により圧縮された高圧流体中の潤滑油を高圧室で分離しかつ前記高圧室下方部分に配設した貯油部と前記ベーンスロットとを連通する給油通路を設けたベーンロータリ式圧縮機であって、前記後部側板には前記給油通路に連なる円弧状の油溝を、前記軸受けを取り囲むように設け、かつ、ベーンスロットを圧縮完了直前の所定の回転角度内で他のベーンスロットとの連通を防ぐ閉じ込み区間を備えた油溝とし、その閉じ込み区間に軸受けとを連通する給油溝を設けたことにより、高速運転時でもミスト状の潤滑油を吸い込んで給油通路を介し、油溝からベーンスロットへ供給する。またロータの回転に伴いベーンスロットが閉じ込み区間に入るとベーン背圧室が圧縮完了まで縮小していくので、ベーンスロット内のミスト状の潤滑油は凝縮されつつベーン背圧室の圧力は上昇し、ベーンスロットが閉じ込み区間の給油溝に架かるとポンピング作用により軸受け部へ供給されるので、軸受け部の潤滑油はオイルリッチ状態となり、ロータの駆動軸
部と軸受けのコロの潤滑状態も改善され、駆動軸及び軸受けの磨耗を防止することができ、ベーンロータリ式圧縮機の耐久性を向上することができる。

また、駆動軸及び軸受けの磨耗も小さくなるので、ベーンロータリ式圧縮機の作動音の悪化も抑えることができる。

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および図２、図３は、それぞれ本発明の第１の実施の形態におけるベーンロータリ式圧縮機の縦断面図と横断面図、略円弧状の溝を形成している後部側板を示す図である。

図１、図２、図３において、このベーンロータリ式圧縮機は、筒状内壁を有するシリンダ１と、このシリンダ１の両端部を閉塞して内部に閉鎖した空間を形成する前部側板２および後部側板３と、この空間内に配設されかつ前記シリンダ１の筒状内壁、前部側板２および後部側板３とともに圧縮室４を形成する回転自在なロータ５と、このロータ５に設けられたベーンスロット６内に摺動可能に挿入された複数のベーン７と、前部側板２および後部側板３にそれぞれ配設された軸受け８に回転自在に軸支されてロータ５と一体的かつ同心的に配置され動力を伝達する駆動軸９とで圧縮機構部を構成するとともに、圧縮機構部により圧縮された高圧流体中の潤滑油を高圧室１０で分離しその下方部分に当該分離した潤滑油の油溜り部となる貯油部１１を設けて構成してある。なお、この発明では前記後部側板３は高圧室１０側に位置するものをいう。

前記高圧室１０を構成している高圧ケース１２の上部には吐出ガス冷媒を吐き出す吐出ポート１３が設けられている。また上記高圧ケース１２内にはベーン背圧付与装置１４が設けてある。

前記貯油部１１に貯まった潤滑油は前記ベーン背圧付与装置１４の入口部１４ａから吸い込まれ、ベーン背圧付与装置１４内を介して給油通路１５を経由して油溝１６へ供給される。そして図３に示すように前記後部側板３には給油通路１５の一部を構成する円弧状の油溝１６が軸受け８を取り囲むように設けてあり、かつ、ベーンスロット６ａを圧縮完了直前の所定の回転角度内で他のベーンスロット６ｂ及び６ｃとの連通を防ぐ閉じ込み区間を備えた油溝１６とし、図３に示すように閉じ込み区間に軸受け８とを連通する給油溝１７が設けてある。なお、上記ベーン背圧付与装置１４は入口部１４ａから油溝１６に至る経路にバルブを有し、圧縮機運転時はこのバルブを開いて貯油部１１の潤滑油を油溝１６経由でベーンスロット６へ供給することによりベーン７をシリンダ内壁に押しつけ、圧縮機停止時はバルブを閉じて貯油部１１の潤滑油がベーンスロット６に入らないようにすることにより、ベーンスロット６に潤滑油が入り込んで起動時の過大圧力によりベーン７が損傷するのを防止するものであり、本実施の形態ではこのベーン背圧付与装置１４を利用して油溝１６に潤滑油を供給する構成としているが、このベーン背圧付与装置１４は必ずしも必要ではなく、貯油部１１から直接給油通路１５が形成されていても良いものである。

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

まず、図示しない車両のエンジンよりベルト駆動され、ロータ５と一体的に形成された駆動軸９は前部側板２および後部側板３に設けられた軸受け８で支持され、図２の矢印方向へロータ５が回転することにより、圧縮室４の容積が変化し、潤滑油を含んだ冷媒を吸
入・圧縮・吐出する。

吐出された潤滑油を含んだ冷媒は、図１の矢印で示しているように高圧ケース１２に衝突することにより、潤滑油が分離され、吐出ガス冷媒は高圧ケース１２上部に設けられた吐出ポート１３から冷凍サイクル中へ吐き出され、一方潤滑油は高圧室１０下部方向に形成された貯油部１１に蓄えられる。

この貯油部１１に貯まった潤滑油はベーン背圧付与装置１４の入口部１４ａから吸い込まれ、ベーン背圧付与装置１４内を介して給油通路１５を経由して油溝１６へ供給される。

油溝１６はベーンスロット６と連通し、ベーン７がシリンダ１の筒状内壁に押し付けられる様に、ベーンスロット６から圧力を付与し、かつ、ロータ５、ベーン７、前部側板２及び後部側板３等の各摺動部の潤滑を行っている。

高速運転時には、高圧室１０へ吐出される吐出ガス冷媒の流速が大きいため、高圧ケース１２に衝突して高圧室１０内部が噴流状態となっている。そのため、高圧室１０下部の貯油部１１に溜まっている殆どの潤滑油は吐出ガス冷媒に巻き上げられて、吐出ポート１３から吐出ガス冷媒と一緒に冷凍サイクル中に排出されてしまう。

高圧室１０内は吐出ガス冷媒中に潤滑油が混じってミスト状になっているので、ベーン背圧付与装置１４の入口部１４ａからミスト状の潤滑油を吸い込んで、ベーン背圧付与装置１４内を介して給油通路１５を経由して油溝１６からベーンスロット６ａへ供給されている。

そのため、ベーンスロット６ａへ供給されている潤滑油はガス冷媒と混じったミスト状の潤滑油となっているが、ロータ５の回転に伴いベーンスロット６ａが閉じ込み区間に入るとベーン背圧室が圧縮完了まで縮小していくので、ベーンスロット６ａ内のミスト状の潤滑油は凝縮されつつベーン背圧室の圧力は上昇し、ベーンスロット６ａが閉じ込み区間の給油溝１７に架かるとポンピング作用により軸受け部へ供給されるので、軸受け部の潤滑油はオイルリッチ状態となり、ロータの駆動軸９と軸受け８のコロの潤滑状態も改善され、駆動軸９及び軸受け８の磨耗を防止することができ、ベーンロータリ式圧縮機の耐久性を向上することができる。

また、駆動軸９及び軸受け８の磨耗も小さくなるのでベーンロータリ式圧縮機の作動音の悪化も抑えることができる。

以上のように、本発明にかかるベーンロータリ式圧縮機は、高速運転時のように油溝の潤滑油が希薄になっても、駆動軸及び軸受けへオイルリッチ状態の潤滑油を供給することができるので、駆動軸及び軸受けの磨耗を防止することができ、ベーンロータリ式圧縮機の耐久性を向上することができる。また、駆動軸及び軸受けの磨耗も小さくなるので、ベーンロータリ式圧縮機の作動音の悪化も抑えることが可能となり、空調用以外の圧縮機等の用途にも、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式圧縮機の縦断面図 同ベーンロータリ式圧縮機の図１におけるＡ−Ａ断面図 同ベーンロータリ式圧縮機における油溝を形成している後部側板の正面図 従来のベーンロータリ式圧縮機における縦断面図 従来のベーンロータリ式圧縮機における油溝を形成している後部側板の正面図

符号の説明

１ シリンダ
２ 前部側板
３ 後部側板
４ 圧縮室
５ ロ一夕
６ ベーンスロット
７ ベーン
８ 軸受け
９ 駆動軸
１０ 高圧室
１１ 貯油部
１２ 高圧ケース
１３ 吐出ポート
１４ ベーン背圧付与装置
１５ 給油通路
１６ 油溝
１７ 給油溝

Claims (1)

1. 筒状内壁を有するシリンダと、このシリンダの両端部を閉塞して内部に閉鎖した空間を形成する前部側板および後部側板と、この空間内に配設されかつ前記シリンダの筒状内壁、前記前部側板および後部側板とともに圧縮室を形成する回転自在なロータと、このロータに設けられたベーンスロット内に摺動可能に挿入された複数のベーンと、前記前部側板および後部側板にそれぞれ配設された軸受けと、前記軸受けに回転自在に軸支されて前記ロータと一体的かつ同心的に配置され動力を伝達する駆動軸とで圧縮機構部を構成するとともに、前記圧縮機構部により圧縮された高圧流体中の潤滑油を高圧室で分離しかつ前記高圧室下方部分に配設した貯油部と前記ベーンスロットとを連通する給油通路を設けたベーンロータリ式圧縮機であって、前記後部側板には前記給油通路に連なる円弧状の油溝を、前記軸受けを取り囲むように設け、かつ、前記ベーンスロットを圧縮完了直前の所定の回転角度内で他のベーンスロットとの連通を防ぐ閉じ込み区間を備えた油溝とし、前記閉じ込み区間に前記軸受けとを連通する給油溝を設けたことを特徴とするベーンロータリ式圧縮機。