JP2010138744A - ベーンロータリ型圧縮機 - Google Patents

Abstract

【課題】低騒音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。
【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３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４のベーン溝４ｂ内に摺動自在に挿入され、先端が前記シリンダ３内壁面に当接し、前記シリンダ３と前記ロータ４相互間に形成された圧縮空間を少なくとも吸入空間１８と吐出空間１９に仕切るベーン５とを備え前記吸入空間１８に連通する吸入孔１０及び前記吐出空間１９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、前記ベーン５の後端部５ａにバネ６を設けたことで、圧縮機起動時のベーン出遅れを防止することができ、商品性の高い圧縮機を提供することができる。
【選択図】図２

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、この種の車両用ベーンロータリ圧縮機は、エンジンの駆動力によりベルトを介して電磁クラッチのプーリを回転させ、電磁クラッチのＯＮ／ＯＦＦにより圧縮運転をする。図７、図８は、特許文献１に記載された従来のベーンロータリ圧縮機を示すものである。図８に示すように、シリンダ５１と、ロータ５２と、ロータ５２内に構成されたベーン溝５３と、ベーン５４と、吸入口５５と、作動室５６、吐出口５７と、吐出弁５８等から構成されている。

電磁クラッチがＯＮするとロータ５２が回転し、リアケース６１より背圧付与装置６２を通じて、ガス又はオイルをベーン溝５３部へ供給する。これによりベーン溝５３部の圧力が上がりベーン５４がロータ５２のベーン溝５３より飛び出し、ベーン先端部がシリンダ内面５９に衝突する。その後ベーン５４の先端部はシリンダ内面５９に内接し、ロータ５２とともに回転することで作動室５６で冷媒が圧縮され、圧縮された冷媒が吐出口５７より吐出される（例えば、特許文献１参照）。
特開２００３−０９０２８６号公報

前記従来の構成では、ベーン溝５３部の背部に圧力を、リアケース６１より背圧付与装置６２を通じて、ガス又はオイルを供給することで保持する構造となっている。そのため、上記従来の構成の場合、圧縮機起動時に、ベーン溝５３部に、ガス又はオイルの供給遅れが発生し、ベーンが出遅れ、チャッタチングを起こすこともある。

本発明は、前記従来の課題を解決するものであり、チャッタリングを防止し、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、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、前記ベーンのベーン溝に入っている側（以下、ベーン後端部）にバネを設けたものである。

これによって、圧縮機起動時に、バネにより強制的にベーンを押し出すことができ、かつ、確実にベーンをシリンダに押し付けることができる為、ガス又はオイル供給遅れによるベーン出遅れが発生しなくなり、ベーンのチャッタリングが起こりにくく、商品性の高いベーンロータリ圧縮機を提供することが出来る。

本発明は、チャッタリングを防止し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、前記ベーンの後端部にバネを設けた構成としたことにより、ベーン出遅れが発生しにくくなり、チャッタリングを防止することができるため静粛で商品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の発明のバネをコイルバネとし、ベーン後端部及びロータの前記ベーン後端部に対向する位置に凹部を設け、該凹部に挿入したことにより、簡単な構成でバネを設置できるため、安価に構成することができる。

第３の発明は、第２の発明の凹部の入り口部をテーパー形状としたことにより、バネが伸縮するときに、バネにたわみが発生してもスムーズに穴に挿入されるため、ベーンの動きを妨げることがない。

第４の発明は、第１の発明のバネをガススプリングにし、ベーン後端部とロータの前記ベーン後端部に対向する位置の少なくとも一方に凹部を設け、該凹部に挿入したものである。本構成により、ガススプリングは一般的なコイルバネのように伸縮時にバネのたわみが発生しないため、バネがベーンの動きを妨げることがなく、確実にベーンを押し出すことができる。

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は同圧縮機の作動室の断面図、図３は図２におけるＡ−Ａ断面図を示すものである。

図１および図２に示すように、本発明のベーンロータリ型圧縮機において冷媒を圧縮する作動室８は、前部側板１および後部側板２によって固定されており、冷媒の吸入孔１０と圧縮冷媒の吐出孔１１を有する。さらに吐出孔１１は通路を介してリアケース１２に設けられた高圧ケース１３と連通している。また、リアケース１２内には圧縮冷媒から潤滑油を分離する分離装置（図示せず）および貯油室１７、背圧付与装置１４が設けられている。

図２に示すように、作動室８は内部に筒状の中空部を有するシリンダ３と、該シリンダ３内に設けられ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が構成されている。該ロータ４は略放射状に複数のベーン溝４ｂを有し、ベーン溝４ｂ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。作動室８の吸入側には吸入空間１８に連通する吸入孔１０が、吐出側には吐出空間１９に連通する吐出孔１１および吐出弁９が設けられている。

さらに、図１に示すようにリアケース１２には、後部側板２に固定され、高圧ケース１
３内の高圧ガス流体となった圧縮後の冷媒と、貯油室１７に溜まった潤滑油を適宜切り替えて給油通路から油溝１５に供給することでベーン溝４ｂに背圧を付与する背圧付与装置１４が設けられている。該背圧付与装置１４は、作動室８内の吸入空間１８あるいは吐出空間１９と、高圧ケース１３あるいは貯油室１７との圧力差によって球弁および球座からなる弁機構の連通および遮断動作を制御して、必要な背圧を付与することでベーン５が確実にロータ４に押し付けられるようにしている。

また、図２および図３に示すように、本実施の形態のベーンロータリ圧縮機のベーン後端部５ａには、コイルバネ６が設置されている。ベーン後端部５ａとロータ４の前記ベーン後端部５ａに対向する位置であるベーン溝４ｂ内には、コイルバネ６を保持する円筒状の穴（ベーン凹部５ｂ、ロータ凹部４ｃ）が開いた構成となっている。この為、コイルバネ６がベーン後端部５ａとベーン溝４ｂとの間に設置できる構成となっている。ここで、図２中のＢに示す位置においては、ベーン５が完全にベーン溝４ｂ内に収容されており、かつ、ベーン溝４ｂ内に設けられたコイルバネ６は力がかかって縮まっている状態である。したがって、圧縮機の起動前の状態においては、常にベーン５に対して反発力がかかっていることになる。

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。

電磁クラッチがオン状態となって圧縮機が起動すると、駆動軸４ａに連結されたロータ４が回転を開始して作動室内８内に冷媒が吸引され、冷媒の圧縮が行なわれる。

このとき、ベーン５は前述の通りベーン溝４ｂ内に設置されているコイルバネ６の反発力を受けているため、ロータ４の回転と同時にシリンダ３の内壁面方向に押し出される。同様に、３枚のベーン５のうち他のベーン５についても図２のＢの位置にくるとコイルバネ６により反発力を受けるため、回転と同時にシリンダ３の内壁方向に押し出される。

また、コイルバネ６の長さを、ベーン５が最も飛び出した位置にあっても縮んで反発力がかかった状態となる長さとすることで、常に強制的にベーン５を押し出すことができる。すなわち、背圧付与装置１４によってベーン溝４ｂに潤滑油または冷媒を供給する場合には圧縮機によって冷媒が圧縮されることによる圧力差が生じていることが必要となるが、本発明のコイルバネ６を用いた構成によると、その必要はなく強制的にベーン５を押し出す力が生じる。

また、ベーン５が図２に示すＢの位置から回転と同時にコイルバネ６による反発力によって押し出された後は、後部側板２に設けられ背圧付与装置１４と連通する連通孔１６、および後部側板２にＣ状に受けられた油溝１５を介してオイル若しくは冷媒が供給される。このため、ベーン５を着実にシリンダ３内の内壁面に押し付けることができるので、圧縮機の空回りによる能力低下やベーン５のチャッタリングによる騒音を防止することができる。

以上のように、本実施の形態のベーンロータリ型圧縮機は、起動時においても確実にベーン５を押し出すことが可能となり、ベーン出遅れが発生しにくくなり、背圧が不足してベーン５の挙動が不安定になりチャッタリングが起こることを防止できるため、静粛で商品性の高い圧縮機を提供することができる。

なお、本実施の形態において、コイルバネ６を均等に複数本配置することにより、ベーン５の挙動を安定させることが可能である。

また、コイルバネ６の長さをベーン後端部５ａからベーン溝４ｂの底までよりも長く設定することで、コイルバネ６がベーン凹部５ｂおよびロータ凹部４ｃから脱落することがない。

さらに、本実施の形態において、ベーン５に背圧を付与するために背圧付与装置１４を用いる構成としたが、本発明のようにバネの反発による押し出し力を利用することで該背圧付与装置１４が不要もしくは簡単な構成によって実現できる可能性がある。

（実施の形態２）
本実施の形態のベーンロータリ型圧縮機は、特に第１の実施の形態において、ベーン後端部５ａとベーン溝４ｂに設けた円筒状の穴（ベーン凹部５ｂ、ロータ凹部４ｃ）の入り口部をテーパー形状としたものである。第１の実施の形態と同様の部分については同様の符号を用い、説明を省略する。

図４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Ｃ−Ｃの断面図を示すものである。

図４に示すように、ベーン後端部５ａにはコイルバネ６が設置されている。ベーン後端部５ａとベーン溝４ｂ内には、コイルバネ６を保持するベーン凹部５ｂ、ロータ凹部４ｃが形成され、その入り口部は、テーパー形状となっている。

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。

圧縮機が起動時してロータ４が回転すると、図２のＢに示す位置にあるベーン５はベーン溝４ｂ内に設置されているコイルバネ６の反発力を受けているため、ロータ４の回転と同時にシリンダ３の内壁面方向に向かって強制的に押し出される。

また、ベーン５がＢの位置から回転と同時にコイルバネ６による反発力によって押し出された後は、背圧付与装置１４によって背圧が供給され、ベーン５を着実にシリンダ４内の内壁面に押し付けることができる。このため、圧縮機の空回りによる能力低下やベーン５のチャッタリングによる騒音を防止することができる。

さらに、本実施の形態ではベーン凹部５ｂ、ロータ凹部４ｃの入り口部をテーパー形状とすることで、図２のＤに示す位置にあるベーン５のようにコイルバネ６が縮小する過程において、バネ自身の反力によりコイルバネ６にたわみが発生しても、スムーズにベーン凹部５ｂおよびロータ凹部４ｃに挿入できるため、ベーン５を確実に押し出すことができるとともに、ベーン５にコイルバネ６が引っかかることがなく、ベーン溝４ｂ内を円滑に摺動することが可能となる。

（実施の形態３）
本実施の形態は、特に第１の実施の形態において、コイルバネ６をガススプリング７とするとしたものである。第１の実施の形態と同様の部分については同様の符号を用い、説明を省略する。

図１は本発明の第３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、図５は同作動室の断面図、図６はＡ´−Ａ´の断面図を示すものである。

図５および図６に示すように、ベーン５の後端部にはガススプリング７が設置されている。ベーン後端部５ａとベーン溝４ｂ内には、ガススプリング７を保持する円筒状の穴（
ベーン凹部５ｂ、ロータ凹部４ｃ）が開いた構成となっている。この為、ガススプリング７がベーン後端部５ａとベーン溝４ｂとの間に設置できる構成となっている。ここで、図５中のＢに示す位置においては、ベーン５が完全にベーン溝４ｂ内に収容されており、かつ、ベーン溝４ｂ内に設けられたガススプリング７は力がかかって縮まっている状態である。したがって、圧縮機の起動前の状態においては、常にベーン５に対して反発力がかかっていることになる。

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。

圧縮機が起動時してロータ４が回転すると、図５のＢに示す位置にあるベーン５はベーン溝４ｂ内に設置されているガススプリング７の反発力を受けているため、ロータ４の回転と同時にシリンダ３の内壁面方向に向かって強制的に押し出される。

また、ベーン５がＢの位置から回転と同時にガススプリング７による反発力によって押し出された後は、背圧付与装置１４によって背圧が供給され、ベーン５を着実にシリンダ４内の内壁面に押し付けることができる。このため、圧縮機の空回りによる能力低下やベーン５のチャッタリングによる騒音を防止することができる。

さらに、本実施の形態ではガススプリング７を設けたことで、一般的なコイルバネのようにバネがたわむことがないため、ベーン５はガススプリング７から反発力以外の影響を受けることがなく、ベーン溝４ｂ内を円滑に摺動することが可能となる。

なお、第１および第２の実施の形態においてはベーン側とロータ側の両方に凹部（ベーン凹部５ｂ、ロータ凹部４ｃ）を設ける構成としたが、ガススプリング７は上述のようにたわむことがないため、どちらか一方に設けることによってガススプリング７を固定することが可能である。

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、低騒音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圧縮機等の用途にも適用できる。

本発明の実施の形態１〜３におけるベーンロータリ型圧縮機の横断面図 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作動室断面図 同ベーンロータリ型圧縮機のＡ−Ａ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Ｃ−Ｃ断面図 本発明の実施の形態３におけるベーンロータリ型圧縮機の作動室断面図 同ベーンロータリ型圧縮機のＡ´−Ａ´断面図 従来の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縦断面図

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
４ｂ ベーン溝
５ｃ ロータ凹部
５ ベーン
５ａ ベーン後端部
５ｂ ベーン凹部
６ コイルバネ
７ ガススプリング
８ 作動室
９ 吐出弁
１０ 吸入孔
１１ 吐出孔
１２ リアケース
１３ 高圧ケース
１４ 背圧付与装置
１５ 油溝
１６ 連通孔
１７ 貯油室
１８ 吸入空間
１９ 吐出空間

Claims (4)

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、前記ベーンの後端部にバネを設けたベーンロータリ型圧縮機。
2. ベーン後端部及びロータの前記ベーン後端部に対向する位置に凹部を設け、該凹部にコイルバネを挿入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. 凹部の入り口部をテーパー形状としたことを特徴とする請求項２に記載のベーンロータリ型圧縮機。
4. ベーン後端部とロータの前記ベーン後端部に対向する位置の少なくとも一方に凹部を設け、該凹部にガススプリングを挿入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。