JP2016205211A - ベーンロータリー圧縮機 - Google Patents

Abstract

【課題】ベーン溝底側のベーンの端面にバネの収容部を形成しても、ロータが収容されるシリンダ室を閉塞するサイドブロックに対するベーンの摺動抵抗の増加を抑制する。
【解決手段】コイルスプリング２１の収容部９ｃを形成した基端面９ｂの両端部９ｄ，９ｄ間の部分に厚肉部９ｅを形成する。厚肉部９ｅは、ロータ７の回転方向Ｘにおいて収容部９ｃの直径よりも一回り大きい直径の円柱形状で、回転方向Ｘにおけるベーン９の前後両面９ｆ，９ｇから前後対称に膨出形成させる。また、ロータ７の回転方向Ｘにおけるベーン９の前後両面９ｆ，９ｇ間の厚さを、厚肉部９ｅよりも両端部９ｄ，９ｄにおいて薄く形成する。これにより、ロータ７の両側面７ｂ，７ｂにおいてベーン溝１９の開口に露出するベーン９の両端部９ｄ，９ｄを厚肉部９ｅよりも小さくし、フロントサイドブロック５ａやリアサイドブロック５ｂに摺接するベーン９の面積を小さくする。
【選択図】図４

Description

本発明は、車両用エアコン装置等に用いられるベーンロータリー圧縮機に関する。

従来より、車両用エアコン装置等に用いられるベーンロータリー圧縮機が知られている。このベーンロータリー圧縮機は、楕円形状のシリンダ室を有するシリンダブロックと、シリンダブロック両端のシリンダ室の開口をそれぞれ閉塞する一対のサイドブロックと、シリンダ室内に回転可能に配置されたロータと、ロータの回転に伴いシリンダ室の内周面を摺動するようにロータに保持された複数のベーンとを有している。

各ベーンは、ロータの回転方向に間隔をおいた複数の周面箇所からロータの径方向に対して傾斜した方向にそれぞれ形成されたベーン溝に収容されている。ベーン溝に収容されたベーンは、ベーン溝との間に介設されたコイルスプリングによって、ベーンの先端がロータの周面から外側に突出する方向に付勢されている。このコイルスプリングを収容するために、ベーンのベーン溝側の端面には、コイルスプリングよりも一回り大きい径の収容部が形成される。

特開２００９−１５６０８８号公報

上述したコイルスプリングは、耐久性と信頼性を確保するためにある程度の径を持たせる必要がある。そのため、コイルスプリングよりも一回り大きい径の収容部を形成するベーンのベーン溝底側の端面も、ある程度の寸法をロータの回転方向に持たせる必要がある。また、ベーンがベーン溝を出没方向に移動することから、ベーン溝にもベーンを移動可能に収容するのに十分な間隔を、ロータの回転方向に持たせる必要がある。

一方、ベーンがベーン溝内でガタ付くと、ベーン溝に対するベーンの移動に支障が生じる可能性があるので、ベーンには、上述したベーン溝底側の端面だけでなく、ロータの周面から出没するベーンの先端面までの全体に亘って、ベーン溝底側の端面と同じ寸法をロータの回転方向に持たせる必要が生じる。

その結果、ロータの回転軸方向における両端面のベーン溝開口に露出するベーンの両側面が、ロータの回転方向におけるベーン溝やベーンの寸法に対応する寸法を持つこととなる。これにより、シリンダブロック両端のシリンダ室開口を閉塞するサイドブロックに対するベーン側面の摺動抵抗が増加して、ロータの回転トルクが増えてしまう可能性がある。

本発明は前記事情に鑑みなされたもので、本発明の目的は、ベーンロータリー圧縮機のロータに形成したベーン溝に収容したベーンをベーン溝底のバネによりロータから突出する方向に付勢するのに当たり、ベーン溝底側のベーンの端面にバネの収容部を形成しても、ロータが収容されるシリンダ室を閉塞するサイドブロックに対するベーンの摺動抵抗の増加を抑制することができるベーンロータリー圧縮機を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明のベーンロータリー圧縮機は、
シリンダ室内で回転するロータの周面と該ロータの回転軸方向における両側面とに開口する前記ロータのベーン溝内で移動して前記周面から出没するベーンを、前記シリンダ室の前記回転軸方向における両側を閉塞する一対のサイドブロックと前記シリンダ室の内周面とに摺接させるベーンロータリー圧縮機において、
前記ロータの回転軸方向における該ロータの両側面に形成され、前記ベーンの前記回転軸方向の両端部が露出する前記ベーン溝の開口と、
前記ベーン溝の溝底と該溝底に対向する前記ベーンの基端面との間に介設され、前記ベーンを前記ロータの周面から突出する方向に付勢するバネと、
前記基端面における前記両端部間の箇所に形成され、前記バネの一部が収容される収容部とを有しており、
前記ベーンは、前記基端面に前記収容部が形成される前記両端部間の部分に、該両端部よりも前記ロータの回転方向における寸法が大きい厚肉部を有している、
ことを特徴とする。

本発明では、ベーンロータリー圧縮機のロータに形成したベーン溝に収容したベーンをベーン溝底のバネによりロータから突出する方向に付勢するのに当たり、ベーン溝底側のベーンの端面にバネの収容部を形成しても、ロータが収容されるシリンダ室を閉塞するサイドブロックに対するベーンの摺動抵抗の増加を抑制することができる。

本発明の一実施形態に係る組み付け検査方法が適用されるベーンロータリー圧縮機を内蔵した電動コンプレッサを示す模式図である。 図１に示すベーンロータリー圧縮機の斜視図である。 図２に示すベーンロータリー圧縮機の分解斜視図である。 図３のロータ及びベーンに本発明を適用した本発明の第１実施形態に係るベーン及びロータの概略構成を示す斜視図である。 図３のロータ及びベーンに本発明を適用した本発明の第２実施形態に係るベーン及びロータの概略構成を示す斜視図である。 図３のロータ及びベーンに本発明を適用した本発明の第３実施形態に係るベーン及びロータの概略構成を示す斜視図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。

図１は本発明が適用されるベーンロータリー圧縮機を内蔵した電動コンプレッサを示す模式図である。

図１に示す電動コンプレッサ１は、不図示の電動モータによって駆動されるベーンロータリー圧縮機（以下、「圧縮機」と略記する。）２を内蔵している。圧縮機２は、図２に示すように、円筒状のシリンダブロック３の両端にフロント５ａ及びリア５ｂの一対のサイドブロック５を取り付けて構成されている。シリンダブロック３の内部には、図３に示すように、楕円形のシリンダ室１３が偏心して形成されている。

また、圧縮機２は、シリンダブロック３のシリンダ室１３に回転方向Ｘに回転自在に収容されるロータ７と、ロータ７に形成されるベーン溝１９に出没自在に収容されるベーン９と、ロータ７に固定されて回転駆動力を伝達する駆動軸１１とを備えている。

シリンダブロック３のフロント側端面１５には、フロントサイドブロック５ａのシリンダ側の端面６ａが当接しており、シリンダブロック３のリア側端面１７には、リアサイドブロック５ｂのシリンダ側の端面６ｂが当接している。フロントサイドブロック５ａやリアサイドブロック５ｂは、不図示のネジ等を用いてシリンダブロック３に取り付け固定され、駆動軸１１の軸心を通るロータ７の回転軸方向Ｙにおけるシリンダ室１３の両側を閉塞する。

ロータ７は円柱状に形成されており、ロータ７の周面７ａにおける回転方向Ｘに間隔をおいた複数の箇所には、ロータ７の径方向に対して傾斜した方向にベーン溝１９がそれぞれ形成されている。各ベーン溝１９には、ベーン９と共にコイルスプリング２１（請求項中のバネに相当）が収容される。

コイルスプリング２１は、ベーン溝１９のベーン９をその先端面９ａがロータ７の周面７ａから突出する方向（突出方向）Ｚに付勢するもので、ベーン溝１９の溝底１９ａとベーン９の基端面９ｂとの間に介設される。そのために、ベーン９の基端面９ｂには、コイルスプリング２１の一端側が収容される収容部９ｃが形成される。

コイルスプリング２１によって突出方向Ｚに付勢されたベーン９は、ロータ７の回転に伴って、ロータ７の周面７ａから突出する先端９ａがシリンダ室１３の内周面１３ａに摺接する。また、回転軸方向Ｙにおけるロータ７の両側面７ｂ，７ｂにおいて、ベーン溝１９の開口に露出するベーン９の両端部９ｄ，９ｄは、フロントサイドブロック５ａやリアサイドブロック５ｂのシリンダ側の端面６ａ，６ｂに摺接する。

ところで、ベーン９の基端面９ｂに形成するコイルスプリング２１の収容部９ｃは、コイルスプリング２１よりも一回り大きい径でなければならない。そのため、収容部９ｃを基端面９ｂに形成すると、ロータ７の回転方向Ｘにおけるベーン９の厚さは、必然的に収容部９ｃの直径よりもさらに一回り大きい寸法となる。

ロータ７の回転方向Ｘにおけるベーン９の厚さが増すと、ベーン９の両端部９ｄ，９ｄとフロントサイドブロック５ａやリアサイドブロック５ｂとの摺接面積が増える。これにより、フロントサイドブロック５ａやリアサイドブロック５ｂに対するベーン９の摺動抵抗が増加し、ロータ７を回転させるために必要な回転トルクが高くなってしまう。

そこで、本発明では、ベーン９の両端部９ｄ，９ｄとフロントサイドブロック５ａやリアサイドブロック５ｂとの摺接面積が増えるのを抑制するように、ベーン９の形状に工夫を施すことにした。以下、本発明の実施形態に係るベーンロータリー圧縮機の要部について、図４乃至図６を参照して説明する。

まず、図４は本発明の第１実施形態に係るベーンロータリー圧縮機のロータ及びベーンの概略構成を示す斜視図である。図４に示す第１実施形態のベーン９は、コイルスプリング２１（図４では不図示）の収容部９ｃを形成した基端面９ｂの両端部９ｄ，９ｄ間の部分に厚肉部９ｅを形成している。

この厚肉部９ｅは、ロータ７の回転方向Ｘにおいて収容部９ｃの直径よりも一回り大きい直径の円柱形状を呈しており、ロータ７の回転方向Ｘにおけるベーン９の前後両面９ｆ，９ｇから前後対称に膨出している。

また、第１実施形態のベーン９は、ロータ７の回転方向Ｘにおける両端部９ｄ，９ｄの寸法を、厚肉部９ｅの寸法よりも小さく形成している。即ち、ベーン９は、ロータ７の回転方向Ｘにおけるベーン９の前後両面９ｆ，９ｇ間の厚さが、厚肉部９ｅよりも両端部９ｄ，９ｄにおいて薄くなるように形成されている。

そして、ベーン９は、突出方向Ｚにおける全体に亘って同一の断面形状を有している（但し、先端９ａを除く）。また、ロータ７のベーン溝１９は、突出方向Ｚにおいて、ベーン９の断面形状に対応する同一の断面形状を有している。即ち、ベーン溝１９は、ベーン９の厚肉部９ｅに対応する部分に円柱孔状の幅広部１９ｂを有している。

なお、図４では遠近法の関係でベーン９がロータ７のベーン溝１９よりも大きく図示されているが、実際には、ベーン９はベーン溝１９に収容可能な大きさで形成されている。

このように構成された第１実施形態のベーンロータリー圧縮機２では、ロータ７の回転方向Ｘにおける寸法が収容部９ｃよりも大きい厚肉部９ｄをベーン９の両端部９ｄ，９ｄ間に設けるのに当たり、ベーン９の両端部９ｄ，９ｄを厚肉部９ｅよりもロータ７の回転方向Ｘにおいて短い寸法で形成した。

このため、ロータ７の両側面７ｂ，７ｂにおいてベーン溝１９の開口に露出するベーン９の両端部９ｄ，９ｄが厚肉部９ｅよりも、ロータ７の回転方向Ｘにおいて小さい寸法となる。よって、シリンダ室１３の両側を閉塞するフロントサイドブロック５ａやリアサイドブロック５ｂのシリンダ側の端面６ａ，６ｂに摺接するベーン９の両端部９ｄ，９ｄの面積をできるだけ小さくすることができる。

したがって、ロータ７に形成したベーン溝１９に収容したベーン９をベーン溝１９の溝底１９ａとの間に介設したコイルスプリング２１により突出方向Ｚに付勢するのに当たり、ベーン溝１９の溝底１９ａに対向するベーン９の基端面９ｂにコイルスプリング２１の収容部９ｃを形成しても、ロータ７が収容されるシリンダ室１３を閉塞するフロントサイドブロック５ａやリアサイドブロック５ｂに対するベーン９の両端部９ｄ，９ｄの摺動抵抗の増加を抑制することができる。

また、厚肉部９ｅを円柱形状としてベーン溝１９に形成する幅広部１９ｂを円柱孔状とすることで、幅広部１９ｂをエンドミル等の汎用加工器具を用いた切削加工により容易に形成することができる。

なお、厚肉部９ｅの形状は、図５に示す本発明の第２実施形態に係るベーンロータリー圧縮機のベーン９のように、収容部９ｃよりも一回り大きい断面の四角柱形状であってもよい。その場合は、四角柱形状の厚肉部９ｅに対応して、ベーン溝１９の幅広部１９ｂも四角柱孔状とする。

あるいは、図６に示す本発明の第３実施形態に係るベーンロータリー圧縮機のベーン９のように、ベーン９とベーン溝１９との接触面積を減らすために、ベーン９の両端部９ｄ，９ｄから厚肉部９ｅに向かうにつれて、ロータ７の回転方向Ｘにおける位置が変化するテーパ面９ｈ，９ｉによって、ベーン９の前後両面９ｆ，９ｇを構成して肉厚部９ｅを形成するようにしてもよい。

その場合は、前後両面９ｆ，９ｇを構成するテーパ面９ｈ，９ｉにより形成した厚肉部９ｅに対応して、ベーン溝１９の両側壁をテーパ面１９ｃ，１９ｄでそれぞれ構成して幅広部１９ｂを形成する。

そして、上述した第２及び第３の各実施形態によっても、第１実施形態と同様に、ベーン９の基端面９ｂに収容部９ｃを形成しても、ロータ７の両側面７ｂ，７ｂにおいてベーン溝１９の開口に露出するベーン９の両端部９ｄ，９ｄが厚肉部９ｅよりも小さい寸法となる。このため、フロントサイドブロック５ａやリアサイドブロック５ｂに対するベーン９の両端部９ｄ，９ｄの摺動抵抗の増加を抑制することができる。

さらに、第３実施形態のベーンロータリー圧縮機２では、第２実施形態のベーンロータリー圧縮機２のように、ベーン９の厚肉部９ｅを四角柱形状とするのに比べて、ベーン９の前後両面９ｆ，９ｇとベーン溝１９の両側壁との接触面積が、二等辺三角形の直交する２辺分から斜辺のみの１辺分に減る。このため、ベーン９とベーン溝１９との摺動抵抗を第２実施形態のベーンロータリー圧縮機２よりも減らすことができる。

一方、第２実施形態のベーンロータリー圧縮機２では、第３実施形態のベーンロータリー圧縮機２のように、ベーン９やベーン溝１９にテーパ面９ｈ，９ｉやテーパ面１９ｃ，１９ｄを形成する手数が不要になるので、ベーン９やベーン溝１９を容易に加工することができる。

なお、上述した各実施形態では、ロータ７に形成するベーン溝１９やベーン溝１９から出没させるベーン９を３つとしたが、３つ以外の場合にも本発明は適用可能である。

また、上述した各実施形態では、ロータ７が不図示の電動モータによって回転駆動される電動コンプレッサ１を例に取って説明した。しかし、本発明は、ロータ７の周面に形成したベーン溝１９から出没するベーン９とベーン溝１９との間に介設されたバネによりベーン９をロータ７の周面７ａから突出する方向に付勢するベーンロータリー圧縮機であれば、ロータ７を例えばエンジン等の電動モータ以外のもので回転駆動するベーンロータリー圧縮機にも適用可能である。

本発明は、車両用エアコン装置等に用いられるベーンロータリー圧縮機において利用することができる。

１ 電動コンプレッサ
２ ベーンロータリー圧縮機
３ シリンダブロック
５ サイドブロック
５ａ フロントサイドブロック
５ｂ リアサイドブロック
６ａ フロントサイドブロックシリンダ側端面
６ｂ リアサイドブロックシリンダ側端面
７ ロータ
７ａ ロータ周面
７ｂ ロータ側面
９ ベーン
９ａ ベーン先端
９ｂ ベーン基端面
９ｃ 収容部
９ｄ ベーン端部
９ｅ 厚肉部
９ｆ ベーン前面
９ｇ ベーン後面
９ｈ，９ｉ，１９ｃ，１９ｄ テーパ面
１１ 駆動軸
１３ シリンダ室
１３ａ シリンダ室内周面
１５ シリンダブロックフロント側端面
１７ シリンダブロックリア側端面
１９ ベーン溝
１９ａ ベーン溝溝底
１９ｂ 幅広部
２１ コイルスプリング（バネ）
Ｘ ロータ回転方向
Ｙ ロータ回転軸方向
Ｚ ベーン突出方向

Claims (6)

1. シリンダ室（１３）内で回転するロータ（７）の周面（７ａ）と該ロータ（７）の回転軸方向（Ｙ）における両側面（７ｂ，７ｂ）とに開口する前記ロータ（７）のベーン溝（１９）内で移動して前記周面（７ａ）から出没するベーン（９）の先端（９ａ）と前記回転軸方向（Ｙ）における両端部（９ｄ，９ｄ）とを、前記シリンダ室（１３）の内周面（１３ａ）と前記回転軸方向（Ｙ）における前記シリンダ室（１３）の両側を閉塞する一対のサイドブロック（５ａ，５ｂ）とに摺接させるベーンロータリー圧縮機（２）において、
   前記ベーン溝（１９）の溝底（１９ａ）と該溝底（１９ａ）に対向する前記ベーン（９）の基端面（９ｂ）との間に介設され、前記ベーン（９）を前記周面（７ａ）から突出する方向（Ｚ）に付勢するバネ（２１）と、
   前記基端面（９ｂ）における前記両端部（９ｄ，９ｄ）間の箇所に形成され、前記バネ（２１）の一部が収容される収容部（９ｃ）とを有しており、
   前記ベーン（９）は、前記基端面（９ｂ）に前記収容部（９ｃ）が形成される前記両端部（９ｄ，９ｄ）間の部分に、該両端部（９ｄ，９ｄ）よりも前記ロータ（７）の回転方向（Ｘ）における寸法が大きい厚肉部（９ｅ）を有している、
   ことを特徴とするベーンロータリー圧縮機（２）。
2. 前記厚肉部（９ｅ）は、前記回転方向（Ｘ）における前記ベーン（９）の前後両面（９ｆ，９ｇ）に対称形状に膨出して形成されていることを特徴とする請求項１記載のベーンロータリー圧縮機（２）。
3. 前記ベーン（９）は、前記突出方向（Ｚ）における全体に亘って同一の断面形状を有しており、前記ベーン溝（１９）は前記突出方向（Ｚ）における全体に亘って、前記ベーン（９）の前記断面形状に対応する同一の断面形状を有していることを特徴とする請求項１又は２記載のベーンロータリー圧縮機（２）。
4. 前記収容部（９ｃ）は前記バネ（２１）に対応する断面円形の凹部で形成されており、前記厚肉部（９ｅ）は、前記収容部（９ｃ）よりも大径で前記バネ（２１）による付勢方向（Ｚ）に延在する円柱形状に形成されていることを特徴とする請求項１、２又は３記載のベーンロータリー圧縮機（２）。
5. 前記厚肉部（９ｅ）は、前記収容部（９ｃ）よりも大きい四角柱形状で前記バネ（２１）による付勢方向（Ｚ）に延在するように形成されていることを特徴とする請求項１、２又は３記載のベーンロータリー圧縮機（２）。
6. 前記回転方向（Ｘ）における前記ベーン（９）の前後両面（９ｆ，９ｇ）は、前記両端部（９ｄ，９ｄ）から前記厚肉部（９ｅ）に向かうにつれて前記回転方向（Ｘ）における位置が変化するテーパ面（９ｈ，９ｉ）を有していることを特徴とする請求項１、２又は３記載のベーンロータリー圧縮機（２）。

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