JP2010133346A - ロータリ型圧縮機 - Google Patents

Abstract

【課題】信頼性・商品性の高いロータリ型圧縮機を提供すること。
【解決手段】前部側板１と後部側板２とシリンダ３とを、ボルト１８により締結したロータリ型圧縮機であって、上記前部側板１と後部側板２のシリンダ３端面と接触しないシリンダ３内周の内側と相対する位置にコーティング膜１ａおよび２ａを設けた構成としてある。これにより、ボルト１８締結によるコーティング膜１ａ、２ａの座屈が起こらないので、初期に設定した前部側板１と後部側板２とロータ５との間のクリアランスを確保することが出来、圧縮機運転による摺動面の焼き付がおこりにくくなる。
【選択図】図３

Description

本発明は、自動車用空調装置等に用いられるロータリ型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、例えばベーンロータリ型圧縮機は、圧縮機内の摺動部に、複層乾潤滑被膜を用いている（例えば、特許文献１参照）。

図６〜１０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６は、従来のロータリ型圧縮機の横断面図、図７は縦断面図、図８、図９は前部側板および後部側版の正面図である。また、図１０（ａ）はボルト締結開始時の断面図、図１０（ｂ）はボルト締結後の断面図である。図６に示すように、従来の圧縮機はシリンダ３の両端が回転軸５ａによって軸支された前部側板１および後部側板２によって閉塞されて作動室を形成し、作動室には冷媒を吸入する吸入孔９および圧縮された冷媒を吐出する吐出孔１０を有する。前記シリンダ３内には、図７に示すように回転軸５ａを具備するロータ５に形成されたベーン溝１４内を出没するようにベーン１５が組み込まれ、回転軸５ａの回転とともにベーン１５によって冷媒が圧縮される。また作動室は、前部側板１とシリンダ３と後部側板２をボルト１８で締結し形成されている。その前部側板１または後部側板２、または両方に、図８および図９に示すように耐焼付け性を向上させることを目的として、複層乾性潤滑被膜（以下、コーティング膜と称す）１ａ、２ａを摺動面と同一平面上の全面に形成する表面処理を行なっている。

図１０（ａ）はボルト１８の締結開始時の様子を示しているが、各部の寸法は、摺動面となるロータ５と側板に形成されたコーティング１ａおよび２ａとの間に微小隙間を構成するように設定されている。

以上のように構成された圧縮機に、エンジン（図示せず）からベルト（図示せず）を介して動力が伝達され、回転軸５ａとともにロータ５が回転することにより、冷媒が吸入孔９からシリンダ３内の作動室内へ吸入、圧縮されて、シリンダ３に形成された吐出孔１０から吐出される。また、図６および図１０に示すように、シリンダ３にはシール用のＯリング溝１６が形成されており、Ｏリング溝１６内にはＯリング１９が封入されて気密を保持している。
特開平１０−２４６１９２号公報

しかしながら、上記従来の構成は、圧縮機の組立において、図１０に示すように膜厚ｆのコーティング膜１ａが形成されている前部側板１と、膜厚ｆのコーティング膜２ａが形成されている後部側板２と幅Ｌのシリンダ３をボルト１８により締結する場合に問題が発生する。ロータ５の幅Ｒは、前部側板１または後部側板２に接触しないようにシリンダ３の幅Ｌより小さい幅になっており、さらに前部側板１とロータ５の前側端面との隙間、後部側板２とロータ５の後部端面との隙間を理論上確保できるようにしてある。しかし、前述のように、コーティング膜が全面に形成してある前部側板１と後部側板２とシリンダ３とをボルト１８により締結すると、ボルト１８の軸力により、軸力を受ける部分（シリンダ３と接触する部分）のみ、樹脂であるコーティング膜１ａ、２ａが座屈して膜厚が減少してしまう（図１０（ｂ）のｆ´）。その為、理論上に設定していた微小隙間はコーティング膜１ａ、２ａがそれぞれ座屈した分減少し、必要微小隙間が確保できないもしくはロータ５と前部側板１、後部側板２が接触してしまう場合も出てくる。

このような状態で、圧縮機が起動すると、ロータ５と前部側板１または後部側板２とが接触し、異常摩耗あるいは焼き付きを起こす場合があった。特に、ロータ５および前後部側板１、２がアルミ材である場合には、焼き付きの影響は大きい。

本発明は、前記従来の課題を解決するもので、表面処理を適切な位置に施しコーティング膜を形成することで微小隙間（クリアランス）を確保して摺動面の焼き付きを防止し、耐高速性に優れた信頼性の高い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、筒状内壁を有するシリンダと、該シリンダの内部に配設されたロータと、前記ロータを軸支持するとともに前記シリンダを閉塞してシリンダ内に作動室を形成する前部側板および後部側板とを有するロータリ圧縮機であって、
前記前部側板または後部側板の、略シリンダ内周の内側に相対する位置に表面処理を施したものである。

これによって、圧縮部をボルトにより締結する際に、ボルト軸力を受ける部分に表面処理膜が無いため、軸力による座屈が発生しない。その為、ロータと前部または後部側板との隙間が減少することがなくなり、ロータと前部または後部側板とが接触することによる摺動面の異常摩耗あるいは焼き付きが起こりにくくなる。

本発明のロータリ型圧縮機は、圧縮部をボルトにより締結する際に、ボルト軸力を受ける部分に表面処理が無いため、軸力による座屈が発生しない。その為、ロータと前部または後部側板との隙間が減少することがなくなり、ロータと前部または後部側板とが接触することによる摺動面の異常摩耗あるいは焼き付きが起こりにくくなり、信頼性の向上を図ることができる。

第１の発明は、筒状内壁を有するシリンダと、該シリンダの内部に配設されたロータと、前記ロータを軸支持するとともに前記シリンダを閉塞してシリンダ内に作動室を形成する前部側板および後部側板とを有するロータリ型圧縮機であって、前記前部側板または後部側板の、略シリンダ内周の内側に相対する位置に表面処理を施したものである。これによって、前部側板およびシリンダ、後部側板をボルトにより締結する際に、ボルト軸力を受ける部分に表面処理が無いため、軸力による座屈が発生しない為、ロータと前部または後部側板との隙間が減少することがなくなり、ロータと前部または後部側板とが接触することによる異常摩耗あるいは焼き付きが起こりにくくなる。

第２の発明は、特に、第１の発明のロータリ型圧縮機において、シリンダの端面のうち、内周に隣接する端面に凹部を形成したものである。これによって、表面処理時にコーティング膜の多少の位置ずれが生じたとしても凹部によって吸収されるため、摺動面に対して確実に表面処理を行なうことができる。

第３の発明は、特に、第１または第２の発明のロータリ型圧縮機において、表面処理によるコーティング膜の膜厚が、前記シリンダ端面の凹部の凹深さより大きくならないようにしたことを特徴とするものである。これによって摺動面に対して確実に表面処理を行なうことができるとともに、ロータと前部または後部側板との隙間が減少することがなくなり、ロータと前部または後部側板と接触することによる摺動面の異常摩耗あるいは焼き付きが起こりにくくなる。

第４の発明は、筒状内壁を有するシリンダと、該シリンダの内部に配設されたロータと、前記ロータを軸支持するとともに前記シリンダを閉塞してシリンダ内に作動室を形成する前部側板および後部側板と、前記シリンダの端面のシリンダ内壁よりも外側にＯリング溝部とＯリングを設けたロータリ型圧縮機であって、
前記前部側板または後部側板の、Ｏリング溝部の内側に相対する位置に表面処理を施したものである。これによって、前部側板およびシリンダ、後部側板をボルトにより締結する際に、ボルト軸力を受ける部分に表面処理が無いため、軸力による座屈が発生しない。その為、ロータと前部または後部側板との隙間が減少することがなくなり、ロータと前部または後部側板と接触することによる摺動面の異常摩耗あるいは焼き付きが起こりにくくなる。また、Ｏリングを備えたことで作動室内の気密性を保つことができる。

第５の発明は、特に、第４の発明のロータリ型圧縮機において、シリンダのＯリング溝を形成する径方向内側の壁部の高さが、シリンダ端面を基準としたＯリング溝深さ以下であることを特徴としたことにより、Ｏリングによって作動室内の気密性を保つことができるとともに、ロータと前部または後部側板との隙間が減少することがなくなり、ロータと前部または後部側板とが接触することによる摺動面の異常摩耗あるいは焼き付きが起こりにくくなる。

第６の発明は、特に、第５の発明のベーン型圧縮機において、前記シリンダのＯリング溝を形成する径方向内側の壁部の高さと前記表面処理によるコーティング膜の膜厚との和が、前記Ｏリング溝深さ以下としたものである。これによって、圧縮部をボルトにより締結する際に、軸力による座屈が発生しない為、ロータと前部または後部側板との隙間が減少することがなくなり、ロータと前部または後部側板とが接触することによる摺動面の異常摩耗あるいは焼き付きが起こりにくくなるので、信頼性の向上を図ることができる。

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ロータリ型圧縮機の前部側板の正面図、図２は後部側板の正面図を示すものである。

本実施の形態におけるロータリ型圧縮機の横断面図および縦断面図は従来のロータリ型圧縮機のそれと同じであるので、圧縮機の全体構造についてはまず、図６および図７を用いて説明する。また、従来例と同じ部分については同じ符号を用いて説明する。

図６および図７に示すように、本実施の形態におけるロータリ型圧縮機はロータリ圧縮機の一種であるベーンロータリ型圧縮機であり、円筒空間を有するシリンダ３と、前記シリンダ３の円筒空間両側開口を閉塞する前部側板１及び後部側板２と、前記シリンダ３の上部に設けられた通路カバー８と、前記後部側板２に連続した高圧室カバー１２を具備している。前記高圧室カバー１２の内部は、高圧室となっており、前記後部側板２の連通穴６を介して前記通路カバー８の内部に形成された吐出室８ａと連通している。前記通路カバー８の一部には冷凍サイクル（図示せず）に連結される吸入口７が形成され、また前記高圧室カバー１２には、冷凍サイクル（図示せず）に連結される吐出口１３が形成されている。また、前記シリンダ３には、前記吸入口７とシリンダ３内部の円筒空間を連通する吸入孔９と、前記円筒空間と前記吐出室８を連通する吐出孔１０が設けられている。ロータ５は前記シリンダ３内部の円筒空間に設けられ、前記前部側板１と後部側板２にそれぞれ軸支された回転軸５ａと一体に形成されている。この回転軸５ａの前部側板１側は、軸封シール１１が設けられ、冷媒の漏れを防止している。

前記ロータ５は、図７に示す如くその外周の一部がシリンダ３内において吸入孔９と吐出孔１０の間で最も近接するように配置されている。この近接部をロータヘッド部と定義し、このロータヘッド部により、前記シリンダ３内の円筒空間を吸入側と吐出側に区分している。ここで、前記ロータヘッド部は、シリンダ３の内壁との間で狭小隙間（クリアランス）を維持しており、前記円筒空間の吸入側と吐出側は、通常この狭小隙間に形成されている潤滑油膜によって気密性を保って仕切られている。また、前記ロータ５は、接線と平行方向で且つ、所定角度毎にベーン溝１４が設けられ、この各ベーン溝１４には、先端が前記シリンダ３の内壁に接触するベーン１５が出没自在に設けられている。これら各ベーン１５のシリンダ３内壁への当接によりシリンダ３の円筒空間は、前部側板１と後部側板３とで作動室を形成している。

また図３は本実施の形態におけるロータリ型圧縮機のＥ−Ｅ断面図である。図３に示すようにシリンダ３の内壁より外側の端面には作動室の気密を確保する為の、Ｏリング溝１６およびＯリング１９が設けられている。このＯリング溝１６のシリンダ３の径方向内側には、Ｏリング溝１６を形成する壁部１７が設けられている。なお、Ｏリング溝１６の前記壁部１７のシリンダ径方向であるところの外径はφ７５．１ｍｍである。Ｏリング溝１６には、Ｏリング１９が挿入されており、Ｏリング１９は締結後、前部側板１の非コーティング面１ｂ（図１参照）とシリンダ３、および後部側板２の非コーティング面２ｂ（図２参照）とシリンダ３でシール面を形成している。さらに前記前部側板１とシリンダ３と後部側板２を、ボルト１８により締結している。

ここで、前記シリンダ３の幅Ｌが４０ｍｍ、前記Ｏリング溝を形成する壁部１７を含むシリンダ３内壁に接する部分の軸方向の幅Ｐが３９．９５ｍｍとなるように形成されている。前部側板１には図１に示すようにシリンダ３のＯリング溝１６壁部１７の外径であるφ７５．１ｍｍより若干小さいφ７５ｍｍの範囲に、膜厚ｆが１０μｍの樹脂コーティング膜１ａが、潤滑性向上を目的として形成されている。

同様に、前記後部側板２には図２示すようにシリンダ３のＯリング溝壁部１７の外径より若干小さいφ７５ｍｍの範囲に、膜厚ｆが１０μｍの樹脂コーティング膜２ａが形成されている。

図３に示すようにロータ５は焼き付がおきないよう、クリアランスを確保する為ロータ幅Ｒ＝３９ｍｍで形成されており、ロータ端面と前部側板１および後部側版２上の樹脂コーティング膜１ａ、２ａとの間にはそれぞれクリアランスが確保されている。

すなわち、コーティング膜１ａまたは２ａと壁部１７の壁高さｈとの和が、Ｏリング溝１６の溝深さｄ以下となっており、さらに、壁部１７の壁高さｈはＯリング溝１６の溝深さｄ以下である。

また、前部側板１とシリンダ３と後部側板２を、ボルト１８にて締結する際、締め付け長さはシリンダ幅である４０ｍｍとなっている。締め付け時、シリンダ端面と接触する前部及び後部側板の端面１ｂ，２ｂは、それぞれコーティングが施されていない。

以上のように構成されたロータリ型圧縮機において、前部側板１と後部側板２とシリンダ３とをボルト１８により締結した時、コーティング膜１ａ，２ａがシリンダ３端面と接触することは無い。この為、ボルト１８による軸力が働いたとしても、コーティング膜１ａ、２ａには座屈による変形が発生しない。すなわち、本実施の形態におけるロータリ圧縮機においては、組立て時のボルト締結後でも、初期に設定したクリアランスを確保することが出来る。

これによって、圧縮機を起動して前部側板１および後部板２とロータ５が摺動しても、適正なクリアランスが確保され、圧縮機運転による摺動面の焼き付がおこりにくくなる。また、上記のように摺動面での信頼性が向上することで、耐高速性も向上することとなる。

また、クリアランスが確保されることで、シリンダ３の吸入側と吐出側は、クリアランスに形成される潤滑油膜によって気密性が保たれたまま仕切られ、圧縮効率の低下を防ぐことができる。

なお、本実施の形態では、表面処理によるコーティング膜の範囲が、Ｏリング溝１６の壁部１７の外径内側と略同一としたが、図４のようにＯリング溝１６の外径まで処理をされていても同様の効果が期待できる。この場合においても、Ｏリングが圧縮変形することにより組立て時のボルト１８の締め付けによる座屈が生じることはなく、かつ、Ｏリングによる気密性を確保することが可能である。

さらに、図５のようにＯリングが無いタイプの場合でも、コーティング膜１ａ、２ａの膜厚をシリンダ３の端面に形成された凹部２０の凹深さｄ´よりも小さくし、さらにシリンダ３の内径以上かつ凹部２０の外径よりも内側の範囲で前部側板１および後部側板２にコーティング処理をすることにより、組立て時のボルト１８の締め付けにより座屈が生じることはなく、摺動面の焼き付きを防止することができる。

なお、上述の通り、Ｏリング溝１６がある場合にあってはシリンダ３の内壁からＯリング溝１６の外径まで、前記Ｏリング溝１６がない場合についてはシリンダ３の内壁からシリンダ端面に設けた凹部の外径までの範囲内にコーティング膜１ａ、２ａの端面があれば良く、表面処理工程において多少コーティング膜の位置のずれが生じたとしても上記凹部２０またはＯリング溝部１６によってそのずれが吸収されるため、摺動面の焼き付きを防止し、耐高速性能を向上することが可能である。

さらに、本実施の形態においてはベーンロータリ型圧縮機を例に説明したが、ロータと側板との摺動面を有する種々のロータリ型圧縮機に用いることが可能であることはいうまでもない。

以上のように、本発明にかかるロータリ型圧縮機は、ボルトにより締結することによる表面処理の座屈が無いため、ロータと前部または後部側板との隙間が減少することがなくなり、ロータと前部または後部側板と接触することによる異常摩耗あるいは焼き付きが起こりにくくなって信頼性が向上するため、空調機はもちろん種々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におけるロータリ型圧縮機の前部側板の正面図 同実施の形態１におけるロータリ圧縮機の後部側板の正面図 同実施の形態１におけるロータリ圧縮機のＥ−Ｅ断面図 同実施の形態１におけるロータリ圧縮機のＥ−Ｅ断面図 同実施の形態１におけるロータリ圧縮機のＥ−Ｅ断面図 従来及び実施の形態１における圧縮機の横断面図 同圧縮機の縦断面図 従来の圧縮機の前部側板の正面図 従来の圧縮機の後部側板の正面図 （ａ）従来の圧縮機のＥ−Ｅ断面図（締結前）（ｂ）同Ｅ−Ｅ断面図（締結後）

符号の説明

１ 前部側板
１ａ 前部側板のコーティング膜
１ｂ 前部側板の非コーティング面
２ 後部側板
２ａ 後部側板のコーティング膜
２ｂ 後部側板の非コーティング面
３ シリンダ
５ ロータ
５ａ ロータの駆同軸
６ 後部側板の連通穴
７ 吸入口
８ 通路カバー
８ａ 吐出室
９ 吸入孔
１０ 吐出孔
１１ 軸封シール
１２ 高圧室カバー
１３ 吐出口
１４ ベーン溝
１５ ベーン
１６ Ｏリング溝
１７ Ｏリング溝を形成する壁部
１８ ボルト
１９ Ｏリング
２０ 凹部
Ｌ シリンダ幅
Ｒ ロータ幅
ｄ Ｏリング溝の溝深さ
ｆ コーティング膜の膜厚
ｈ 壁部の壁高さ

Claims (6)

1. 筒状内壁を有するシリンダと、該シリンダの内部に配設されたロータと、前記ロータを軸支持するとともに前記シリンダを閉塞してシリンダ内に作動室を形成する前部側板および後部側板とを有するロータリ圧縮機であって、
   前記前部側板または後部側板の、略シリンダ内周の内側に相対する位置に表面処理を施したことを特徴とするロータリ型圧縮機。
2. 前記シリンダの端面のうち、内周に隣接する端面に凹部を形成したことを特徴とする請求項１記載のロータリ型圧縮機。
3. 前記表面処理によるコーティング膜の膜厚が、前記シリンダ端面の凹部の凹深さより大きくならないようにしたことを特徴とする請求項２記載のベーン型圧縮機。
4. 筒状内壁を有するシリンダと、該シリンダの内部に配設されたロータと、前記ロータを軸支持するとともに前記シリンダを閉塞してシリンダ内に作動室を形成する前部側板および後部側板と、前記シリンダの端面のシリンダ内壁よりも外側にＯリング溝部とＯリングを設けたロータリ型圧縮機であって、
   前記前部側板または後部側板の、Ｏリング溝部の内側に相対する位置に表面処理を施したことを特徴とするロータリ型圧縮機。
5. 前記シリンダのＯリング溝を形成する径方向内側の壁部の高さが、シリンダ端面を基準としたＯリング溝深さ以下であることを特徴とする請求項４記載のロータリ型圧縮機。
6. 前記シリンダのＯリング溝を形成する径方向内側の壁部の高さと前記表面処理によるコーティング膜の膜厚との和が、前記Ｏリング溝深さ以下であることを特徴とする請求項５記載のロータリ型圧縮機。