JP2779814B2

JP2779814B2 - 容積形圧縮機

Info

Publication number: JP2779814B2
Application number: JP63234060A
Authority: JP
Inventors: 守田中
Original assignee: Suzuki Motor Corp
Current assignee: Suzuki Motor Corp
Priority date: 1988-09-19
Filing date: 1988-09-19
Publication date: 1998-07-23
Anticipated expiration: 2013-07-23
Also published as: JPH0281976A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は容積形圧縮機に係り、とくに、カーエアコン
の圧縮機等に好適な容積形圧縮機に関する。

〔従来の技術〕

従来、カーエアコンに使用される容積形圧縮機として
は、下記のものがある。

往復式圧縮機。クランク軸に伝えられた回転運動
を、クランク軸にはめ込まれたコネクティングロッドに
よってピストンの往復運動に変え、吸入弁を通ってシリ
ンダに吸い込まれた冷媒蒸気を、ピストンによって吐出
弁を通って吐出させる構造。この往復式圧縮機にはクラ
ンク式の他、斜板式もある。

スクリュー式圧縮機。独特の歯形を有し，しかも大
きい全巻き角（200°〜325°）を備えた雄・雌２個のロ
ータがかみ合って回転し，この歯みぞのねじれによっ
て、気体が歯みぞ内で徐々に体積変化をうけて圧縮が行
われる構造。このスクリュー式圧縮機には複ロータ式の
他、単ロータ式もある。

ロータリー式圧縮機。シリンダ内に偏心してロータ
を設け、ロータの軸方向の多条のみぞの中にばねに付勢
され該軸に直交する方向に摺動可能なベーン（羽根）を
装入し，ロータの回転に伴いベーンが摺動し、該ベーン
先端がシリンダ内面に当接し、これによりシリンダ内の
気体が圧縮される構造。このロータリー式圧縮機にはベ
ーン形の他、シリンダ内に偏心して取付けられた回転ピ
ストンを有するローリングピストン形もある。

スクロール式圧縮機。鏡板部材とその側面に設置さ
れたうず巻形状のスクロールラップとから成るスクロー
ル部材を組み合わせ，相対的に両スクロール部材を旋回
運動させることで気体の圧縮を行わせる構造。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、上記従来例においては、いずれの場合
にあっても、摺動するシール面（上記のものではピス
トンとシリンダの摺動面、上記のものではベーン先端
が当接するシリンダ内面、上記のものではスクロール
ラップ相互の摺動面等、）或いは微小隙間を保ちながら
動くシール面（上記のものにあってはロータ同志は軸
端の同期歯車によって一定の小さい隙間を保ち、接触が
ないように回転する）が存在する。

このため、シール面での冷媒の漏れや、摩擦による機
械損失等が生じるという不都合、或いはシール面の精度
の維持が技術的に困難を伴うという不都合があった。

また、上記従来例においては、圧縮機の潤滑の為に、
冷媒に冷凍機油が混合されており、これが蒸発器内に入
り込みすぎると伝熱管の伝熱性能を阻害し、該蒸発器の
熱交換能力の低下やフラッシュガスの発生等を招くとい
う不都合を有していた。

更に、上記従来例では、冷媒の圧縮に使われる容積の
他に、ピストン，斜板，ロータ，ベーン等の可動部品の
動きを許容し得る大きな空間を必要とし、また、各部品
は剛体としての寸法を維持してシール性や耐圧性を確保
しなければならない為、十分な大きさを必要とする。か
かる理由により、外形寸法に対して圧縮に使われる容積
が小さくなり、これがため、十分な圧縮能力の確保を図
るには必然的に装置全体を大型化しなければならないと
いう不都合があった。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、かかる従来例の有する不都合を改善
し、とくに、カーエアコン等の冷房装置の圧縮機として
用いた場合に冷房能力の一層の向上を図り得る容積形圧
縮機を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明では、筒状部材と、この筒状部材の内部に該筒
状部材の長手方向に沿って配設された偏心ロータとを備
え、筒状部材の内面側に、偏心ロータを被包する密閉容
積部を形成するとともにこの密閉容積部を放射状に区画
して複数の圧縮容積部を形成する圧縮容積部形成手段を
装備し、圧縮容積部形成手段を、偏心ロータの回転を許
容するフィルム状部材により形成する、という構成を採
り、これによって前述した目的を達成しようとするもの
である。

〔第１実施例〕以下、本発明の第１実施例を第１図ないし第５図に基
づいて説明する。

この第１図の実施例は、筒状部材１としての、シェル
１の内部に該シェル１の長手方向に沿って配設された偏
心ロータ２とを備えている。

シェル１は、断面形が第２図に示すように二重のやや
厚肉の同心円からなる二重円筒状部材で構成され、第２
図に示すように内側円筒部1aと外側円筒部1bとの間に
は，相互間の空間を放射状に略８等分するリブ1c,1c,1
c,……が一体的に形成されている。また、内側円筒部1a
と外側円筒部1bとの間の空間は、シェル１の長手方向を
二分割する第１図に示す隔壁1dにより仕切られている。
そして、この内の一方の側の各空間により吸入路11,11,
……が形成され、他方の側の各空間により吹出路12,12,
……が形成されている。

シェル１の内側円筒部1aの内面側には、第３図に示す
ように円筒部3aと、その両端（第３図の上下端）に形成
された中空円板状のつば部3b,3bと、円筒部3aの外面か
ら外方に向かって両つば部3b,3b間に張設され且つ該両
つば部3b,3b間の空間を放射状に８分割する隔壁部3c,3c
……とから構成された圧縮容積部形成手段３が内装され
ている。

この圧縮容積部形成手段３は、円筒部3aの内面が偏心
ロータ２の外面に全体的に略接した状態で該ロータ２に
外嵌され、且つ、つば部3b,3b及び隔壁部3c,3c……の外
縁部（第３図太線参照）が前述したシェル１の内側円筒
部1aの内面に接着されている。このため、本実施例で
は、圧縮容積部形成手段３とシェル１の内側円筒部1aと
の間に密閉容積部が形成され、各隔壁部3c,3c……によ
り第２図に示すように圧縮容積部4a,4b,4c……,4hが形
成されている。

ここで、前記圧縮容積部形成手段３は、容易に変形す
る高強度のフィルム，例えば合成繊維を組み合わせて作
ったものによって形成されている。このため、偏心ロー
タ２が回転した場合に容易に変形して該偏心ロータ２の
回転を許容し得るようになっている。

偏心ロータ２は、該偏心ロータ２の回転軸を成すシャ
フト５に一体的に固着されている。このシャフト５は、
シェル１の両端に固着された円板部材から成るサイドプ
レート6,9（第４図参照）の中心部に形成された丸穴6a,
9aに挿入され軸支された状態となっている。このサイド
プレート6,9は、前述したシェル１に形成された吸入路1
1,吐出路12に一致する形状の穴6b,9bがその外縁近傍に
設けられている。

また、このサイドプレート6,9と圧縮容積部形成手段
３のつば部3b,3bとの間には、潤滑用の油が封入されて
おり、この油は偏心ロータ２と円筒部3aとの間にも入り
込み、偏心ロータ２の回転時に生じる摩擦が低減される
ようになっている。

また、これと異なり、シャフト５と偏心ロータ２との
間にベアリングを介装する構造も考えられる。

更に、サイドプレート6,9の外側には、有底円筒状の
蓋部材7,8が固定されている。これら蓋部材7,8は、中央
部に軸受部7a,8aが形成されており（第４図参照）、こ
の軸受部7a,8aにシャフト５が挿通された状態となって
いる。そして軸受部7a,8aがそれぞれサイドプレート6,9
の丸穴6a,9aに一致した状態で、蓋部材7,8がサイドプレ
ート6,9に固着されている。また、この蓋部材7,8にはそ
の側面部に第４図に示すように吸入口7b,吐出口8bが設
けられている。

前記シェル１の内側円筒部1aの内面には吸入路11,11
……に対応して第４図ないし第５図に示すようにリード
バルブ取付用の凹溝1g,1g……が形成され、吸入側リー
ドバルブ13が取付けられている。また、この吸入側リー
ドバルブ13の位置するシェル１の内側円筒部1aには、貫
孔1eが設けられ、吸入路11内に流入した気体が吸入側リ
ードバルブ13の開弁時にこの貫孔1eを介して圧縮容積部
4a,4b,……,4h内に流入するようになっている。

また、シェル１の内側円筒部1aの外面には、吸入側リ
ードバルブ13,13……に対応して、吐出側リードバルブ1
4,14……が取付けられている。また、この吐出側リード
バルブ14,14……が位置するシェル１の内側円筒部1aの
部分には貫孔1fが設けられ、これにより吐出側リードバ
ルブ14の開弁時に圧縮容積部4a,4b,……,4hから、吐出
路12,12……に向かって該貫孔1fを介して気体が吐出さ
れる構造となっている。

さらに、上述したシェル１と偏心ロータ２と圧縮容積
部形成手段３とは、図１に示されるように、その長手方
向の幅がほぼ同一に設定されており、サイドプレート6,
9により仕切られたシェル１の内部空間のほとんどは、
偏心ロータ２と圧縮容積部形成手段３の各圧縮容積部4
a,4b,4c……,4hとにより占有される。

次に、上記実施例の全体的な動作を説明する。

まず、図示しないモータ等の駆動手段により偏心ロー
タ２がシャフト５と一体的に第２図の時計回りに回転す
ると、偏心ロータ２の回転に伴い、圧縮容積部形成手段
３を構成するフィルムが変形する。この結果、何れかの
圧縮容積部，例えば圧縮容積部4aの容積が徐々に増大す
る。この容積の増大により当該圧縮容積部4a内が負圧と
なり、この負圧の大きさが一定の値に達すると吸入側リ
ードバルブ13が開弁し、吸入路11内にあるフロンガス等
の気体（以下「冷媒」という）が該圧縮容積部4a内に流
入し始める。この冷媒の圧縮容積部4a内への流出によ
り、吸入路11内に負圧が発生し、前と同様に、この吸入
路11内に蓋部材７とサイドプレート６とで囲まれた空間
にある冷媒が該吸入路11内に流入する。この冷媒の流入
は、圧縮容積部4aの内部がある一定の圧力となるまで続
く。圧縮容積部4aの内部が前記一定の圧力になると吸入
側リードバルブ13が閉弁する。その後ロータの回転によ
り、当該圧縮容積部4aの容積が減少し始め、段々減少し
て圧縮容積部4a内部の冷媒の圧力が吐出圧に達すると、
吐出側リードバルブ14が開弁して該冷媒が吐出路12を介
して蓋部材８とサイドプレート９とで囲まれた空間に吐
出される。

以上の吸入→圧縮→排気の行程が、偏心ロータ２の回
転に伴いすべての圧縮容積部4a,4b,……4hで順番に行わ
れる。

このようにして、冷媒の圧縮が行われ、最終的に、吐
出口8bから吐出される。

以上説明したように、本第１実施例によると、摺動す
るシール面がないので、冷媒に冷凍機油を混合させる必
要がなく、蒸発器の熱交換能力の低下を有効に防止する
ことが出来、これにより冷房能力の向上を図ることが出
来、摩擦や摩耗による損失がなく、漏れが生じないので
圧縮効率がよくなるという利点がある。また、フィルム
で圧縮容積部を形成することにより、シール性を損なわ
ずに大変形を許容し、多密化することで隣り合う圧縮室
の差圧を小さく出来るので部材の薄型化，軽量化を図る
ことが出来るという利点がある。更に、変形するフィル
ムを使用しているので、加工時、組立時の精度の管理が
容易に出来、精密な切削加工等を必要とせず、型で成型
できるのでコストを低減することが出来るという利点を
も有している。

また、シェル１と偏心ロータ２と圧縮容積部形成手段
３とを同一の幅に設定したことにより、サイドプレート
6,9により仕切られたシェル１の内部空間のほとんどが
偏心ロータ２と圧縮容積部形成手段３の各圧縮容積部4
a,4b,4c……,4hとにより占有されるため、各圧縮容積部
が偏心ロータ２により圧縮された場合に、各サイドプレ
ート6,9により当該圧縮容積部の変形による余剰空間へ
の逃げが阻まれ、効果的且つ効率良く圧縮することが可
能となる。さらに、余剰空間がないため、装置の小型化
をより効果的に図ることが可能となる。

〔第２実施例〕次に、第６図ないし第７図に基づいて本発明の第２実
施例を説明する。

ここで前述した第１実施例と同等の構成部材について
は同一の符号を用いるものとする。

この第２実施例は、前述した第１実施例の圧縮容積部
形成手段３に換えて、第６図に示す圧縮容積部形成手段
13が使用されている。

この圧縮容積部形成手段13は、全体的には、前述した
圧縮容積部形成手段３と同等に構成されている。即ち、
円筒部13aと，その両端（第６図の上下端）に外方
に向かって突設されたつば部13b,13bと、円筒部13aの外
面から外方に向かって架設され且つ該つば部13b,13b間
の空間を放射状に略４等分する隔壁部13c,13c,……とか
ら構成されている。この内、つば部13b,13b,と隔壁部13
c,13c,……とはいわゆる蛇腹状に形成されており、第６
図ないしに示すように補強部材13d,13eが略等間隔
で設けられている。

また、本第２実施例では、圧縮容積部形成手段13とシ
ェル１との接合部には接着に加えてピン15によるシール
が行われている（第７図，参照）。

このように構成しても、前述した第１実施例と同様の
作用・効果を得られる他、圧縮容積部形成手段13が蛇腹
状に形成され、補強部材13d,13eが設けられていること
から、圧縮容積部の変形が容易となり、しかも強度の向
上が図られるという利点がある。

尚、上記第1,第２実施例において、偏心ロータ２に接
する圧縮容積部形成手段３および13の円筒部3a,13a部分
若しくはシェル１に第８図に示す突出部16,17を設け、
これにより、トップクリアランスを小さくし、効率アッ
プを図ることも可能である。

次に上記第１実施例の変形例を第９図ないし第10図に
基づいて説明する。

この変形例は、偏心量を大きくする為に第９図に示す偏
心ロータ22を用いるものである。

この偏心ロータ22を用いた場合の行程容積Ｖを第10図
に示す原理図に基づき説明する。

この第10図において、点０′は偏心ロータの回転中心
を示し、点０は偏心ロータそのものの中心を示し、∠AO
B＝Δθは１つの圧縮容積部の最大容積時における隣接
する隔壁が成す角を示し、Ｒ₀は密閉容積部（シリンダ
部）の半径を示し、Ｒ₁は偏心ロータの半径を示す。

ロータの長さ（＝シリンダ幅）をＬとすると、１つの
圧縮容積部の容積Ｖ₁は、近似的に次のように表わすこ
とが出来る。

Ｖ₁＝（Δθ/2π）・π・｛（2R₀−Ｒ₁）²−Ｒ₁ ²｝・Ｌ＝２ΔθＲ₀（Ｒ₀−Ｒ₁）・Ｌ …… 従って、行程容積Ｖは、Ｖ＝（２π／Δθ）・Ｖ₁ ＝４πＲ₀・（Ｒ₀−Ｒ₁）・Ｌ …… となる。ここで、ロータ径Ｒ₁→０とすると、Ｖ＝Ｌ
・４πＲ₀ ²となり、行程容積は、シリンダ容積の４倍に
近づく。

以上説明したように、この変形例によると、幾何学的
な性質として、外形寸法に対して大きな行程容積を得る
ことが出来るという利点がある。

〔発明の効果〕

本発明は、以上のように構成され機能するので、これ
によると、摺動するシール面が存在しないので、冷媒に
冷凍機油に混合させる必要がなくなり、蒸発器の熱交換
能力の低下を有効に防止することが出来、摩擦や摩耗に
よる損失がなく、漏れがないので圧縮効率の向上を図る
ことが出来、これによりカーエアコン等の冷房装置の圧
縮機として用いた場合に冷房能力を一層向上せしめるこ
とが出来、多室化にシール面々積の増大を伴わないので
容易に多室化を図ることが出来、これにより隣接する圧
縮容積部相互間の差圧を小さくすることが出来、部材を
薄型化・軽量化することが出来、複数の圧縮容積部にお
いて同時に吸入，圧縮，吐出の各行程が進行するので駆
動トルクの変動をきわめて小さくすることが出来、変形
するフィルムを使っているので、加工時，組立時の精度
管理が容易となり、精密な切削加工等を必要とせず型で
成型できる為、コストの低減を図ることが出来るという
従来ない優れた容積形圧縮機を提供することができる。

また、筒状部材と偏心ロータと圧縮容積部形成手段と
を同一の幅に設定したことにより、サイドプレートによ
り仕切られた筒状部材の内部空間のほとんどが偏心ロー
タと圧縮容積部形成手段の各圧縮容積部とにより占有さ
れるため、各圧縮容積部が偏心ロータにより圧縮された
場合に、各サイドプレートにより当該圧縮容積部の変形
による余剰空間への逃げが阻まれ、効果的且つ効率良く
圧縮することが可能となる。さらに、余剰空間がないた
め、装置の小型化をより効果的に図ることが可能とな
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例の構成をしめす縦断面図、
第２図は第１図のII-II線に沿って見た断面の状態を示
す図、第３図は第１図の圧縮容積部形成手段を示す斜視
図、第４図は第１図の実施例の分解斜視図、第５図は第
４図の円Ａ部分を示す拡大した説明図、第６図ないし
は本発明の第２実施例の主要部の構成を示す説明図、
第７図は第６図の圧縮容積部形成手段とシェルとの接
合部を示す一部破断した拡大図、第７図は同図の矢
印Ｂ方向から見た状態を示す図、第８図は第１図，第６
図の実施例における圧縮容積部のトップクリアランスを
減少せしめる一手法を示す説明図、第９図は本発明の変
形例の主要部を構成する偏心ロータを示す図、第10図は
第９図の偏心ロータを用いた場合の行程容積を求めるた
めの原理図である。１……筒状部としてのシェル、２……偏心ロータ、3,13
……圧縮容積部形成手段。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】両端部にサイドプレートを備える筒状部材
と、この筒状部材の内部に該筒状部材の長手方向に沿っ
て配設された偏心ロータとを備え、前記筒状部材の内面側に、前記偏心ロータを被包する密
閉容積部を形成するとともにこの密閉容積部を放射状に
区画して複数の圧縮容積部を形成する圧縮容積部形成手
段を装備し、前記圧縮容積部形成手段を、前記偏心ロータの回転を許
容するフィルム状部材により形成すると共に、前記筒状部材と前記偏心ロータと前記圧縮容積部形成手
段とをその長手方向についてほぼ同一の幅に設定したこ
とを特徴とする容積形圧縮機。