JP2789630B2 - ベーン圧縮機 - Google Patents

ベーン圧縮機

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JP2789630B2
JP2789630B2 JP224489A JP224489A JP2789630B2 JP 2789630 B2 JP2789630 B2 JP 2789630B2 JP 224489 A JP224489 A JP 224489A JP 224489 A JP224489 A JP 224489A JP 2789630 B2 JP2789630 B2 JP 2789630B2
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pressure
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鈴木  茂
俊郎 藤井
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Toyota Industries Corp
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Toyoda Jidoshokki Seisakusho KK
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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、車両空調用に供して好適なベーン圧縮機に
関する。
[従来の技術] 従来、筒状のシリンダと、このシリンダの両開口端を
閉塞したフロント及びリアのサイドプレートと、シリン
ダ及び両サイドプレートにより形成されるロータ室に配
置され回転軸により回転するロータと、このロータに刻
設された複数条のベーン溝に沿って放射方向に出没可能
な複数個のベーンとを備え、シリンダはその内周面にロ
ータの外周面が最も近接するアキシャルシールのロータ
回転方向先行側と後行側とに冷媒ガスを吸入する吸入ポ
ートと圧縮された冷媒ガスを吐出する吐出ポートとをも
ち、リアサイドプレートの後側には吐出ポートから吐出
された冷媒ガス中の油を分離する油分離室を備えたベー
ン圧縮機が知られている。
この種のベーン圧縮機では、シリンダの内周面とベー
ンの先端とのシール性を確保するとともにチャタリング
を防止し、かつシリンダの摩耗を軽減するするため、ロ
ータのベーン溝に収納されたベーンに背圧を付与する構
造を備えている。例えば、実開昭58−104381号公報や特
開昭61−247887号公報に記載されたベーン圧縮機では、
油分離室から中間圧力の油をベーン溝の底部に供給する
中間圧溝と、油分離室から吐出圧力相当の油をベーン溝
の底部に供給する高圧穴とをサイドプレートのロータ当
接面に設けている。
[発明が解決しようとする課題] ところが、上記実開昭58−104381号公報や特開昭61−
247887号公報に記載されたベーン圧縮機においても未だ
満足できない点がある。
すなわち、上記実開昭58−104381号公報記載のベーン
圧縮機では、ベーンの先端が吐出ポートにさしかかる境
界点で中間圧溝と高圧穴との双方にベーン溝の底部が連
通するようにリアサイドプレートを設定しているが、ベ
ーンの先端が吐出ポートを経過してアキシャルシールに
存在する区間内ではベーン溝の底部が中間圧溝及び高圧
穴のいづれにも連通せず、ベーン溝の底部が密閉された
閉じこみ状態となる。
また、上記特開昭61−247887号公報記載のベーン圧縮
機では、ベーンの先端が吐出ポートにさしかかる境界点
及びベーンの先端がアキシャルシールの中点にさしかか
る境界点でベーン溝の底部が中間圧溝及び高圧穴のいづ
れにも連通せず、瞬間的であってもベーン溝の底部が密
閉された閉じこみ状態となる。
これらの閉じこみ状態では、アキシャルシールにおけ
るシリンダとベーンとの間隙の減少に伴なってベーン溝
の底部に体積減少を生じた場合、非圧縮体である油の回
避経路が存在しないため、ベーン溝の底部が必要以上に
高圧となる。したがって、ベーン溝に収納されたベーン
はシリンダに必要以上の高圧で押接し、シリンダの摩耗
を極度に早めてしまう。
本発明は、ベーン圧縮機のサイドプレートを改良する
ことにより、チャタリングの防止とともに、シリンダの
摩耗を軽減することを解決すべき技術課題とするもので
ある。
[課題を解決するための手段] 本発明は、上記課題解決のため、前記フロント及びリ
アのサイドプレートの少なくとも一方におけるロータ当
接面には、前記油分離室から中間圧力の油を前記ベーン
溝の底部に供給する中間圧溝と、該油分離室から吐出圧
力相当の油を該ベーン溝の底部に供給する高圧穴とを有
し、 該中間圧溝及び該高圧穴の開口位置は、前記ベーンの
先端が前記吐出ポートから前記アキシャルシールの中間
点までに存在する区間内では該ベーン溝の底部が該高圧
穴と連通し、その他の区間では該底部が該中間圧溝と連
通し、かつ前記両区間の境界点では該底部が該高圧穴及
び該中間圧溝の双方と連通するように設定するという新
規な構成を採用している。
[作用] ベーン溝の底部は、ベーンの先端が吐出ポートからア
キシャルシールの中間点までに存在する区間内では高圧
穴と連通し、その他の区間では中間圧溝と連通し、かつ
両区間の境界点では高圧穴及び中間圧溝の双方と連通す
る。このため、ロータの回転によるいづれの時点におい
てもベーン溝の底部に閉じこみ状態がない。
したがって、本発明のベーン圧縮機では、アキシャル
シールにおけるシリンダとベーンとの間隙の減少に伴な
ってベーン溝の底部に体積減少を生じる場合でも、該底
部内の圧力油は中間圧溝又は高圧穴を介した流動によっ
て緩衝するので、底部は吐出圧力以上の高圧になること
がない。このため、ベーンがシリンダに必要以上の高圧
で押接することなく、シリンダの摩耗は軽減される。
また、上記のように、ベーン溝の底部が常時中間圧溝
と高圧穴との双方又は一方に連通して適切な圧力を付与
されるため、ベーンは適切な背圧を付与される。このた
め、ベーンがシリンダの内周面に追従して安定的に摺動
回転し、シール性を確保するとともにチャタリングを防
止する。
[実施例] 以下、本発明を具体化した実施例を図面とともに説明
する。
第1図において、互いに結合されたフロントハウジン
グ11及びリヤハウジング12内には筒状のシリンダ2が収
納固定されており、このシリンダ2の両開口端がサイド
プレート31、32によって閉塞されることにより、その内
側に縦断面が楕円状のロータ室4が形成されている。
ロータ室4内には、円形断面のロータ41がシリンダ2
の楕円状内周面の短軸上でロータ41の外周面とシリンダ
2の内周面とが最も近接するアキシャルシール40を2箇
所に構成する状態で配置され(第2図及び第3図参
照)、このロータ41の両端面中央部から突出した回転軸
42が軸受13、14を介して両サイドプレート31、32に回転
自在に支承されている。
ロータ41には、第2図に示すように、5枚のベーン51
を摺動可能に嵌合する5条のベーン溝52が所要深さをも
って刻設され、このベーン溝52にはベーン51の基部に中
間圧力と吐出圧力との双方又は一方の油を供給してベー
ン51の先端をシリンダ2の内周面に圧接する円柱状に拡
大された底部521が形成されている。そして、隣合うベ
ーン51、ロータ41の外周面、シリンダ2の内周面及び両
サイドプレート31、32の内側面によって囲まれる気密な
5個の圧縮室45がロータ41の軸心に関して形成されてい
る。
シリンダ2には、二つの冷媒通路20が形成されてお
り、各冷媒通路20は複数の吸入ポート21で吸入途上の圧
縮室45と連通している。吸入ポート21はアキシャルシー
ル40のロータ回転方向先行側に位置している。また、シ
リンダ2の外周面には軸心に関して対称的な位置に、リ
ヤハウジング12の内周面、サイドプレート31、32の各側
面とともに二つの吐出室23が気密に形成されており、各
吐出室23は複数の吐出ポート22で圧縮された圧縮室45と
連通している。吐出ポート22はアキシャルシール40のロ
ータ回転方向後行側に位置している。
リアハウジング12の後部には、リアサイドプレート32
と協働して油分離室6が形成されている。
リアサイドプレート32のロータ当接面には、第3図及
び第5図に示すように、ロータ41の軸線方向から見て円
弧状をなす中間圧溝3aと小穴形の高圧穴3bとが刻設され
ている。
中間圧溝3a及び高圧穴3bの開口位置は、ベーン51先端
が吐出ポート22からアキシャルシール40の中間点40a
(ロータ室4の楕円とロータ41の円との接点)までに存
在する区間内では底部521が高圧穴3bと連通し、その他
の区間では底部521が中間圧溝3aと連通し、かつ前記両
区間の境界点では底部521が高圧穴3b及び中間圧溝3aの
双方と連通するよう設定している。高圧穴3bと中間圧溝
3aの双方に連通する区間を過度にとると、高圧穴3bから
中間圧溝3aへの油の流入が過剰になり中間圧溝3aの圧力
が高くなるため、双方への連通区間はベーン溝底部521
の直径の1/4以下が望ましい。
なお、中間圧溝3aはリアサイドプレート32の内周縁に
切り欠き形成した細溝3cにより互いに連通されている。
また、リアサイドプレート32には、第1図に示すよう
に、軸受14を囲む環状通路34と、この環状通路34と油分
離室6とを連通する油通路35とが形成されている。そし
て、中間圧溝3aには、油通路35及び環状通路34を介し、
軸受14の細隙で減圧された中間圧力の油が油分離室6か
ら供給される。また、高圧穴3bには、油通路35及び環状
通路34を介して吐出圧力相当の油が油分離室6から減圧
されることなく供給される。
なお、リアサイドプレート32には圧縮された冷媒ガス
を油分離室6へ送出する図示しない連通孔等が設けられ
ている。
フロントサイドプレート31のロータ当接面にも、第4
図に示すように、中間圧溝3dが刻設されている。この中
間圧溝3dは、リアサイドプレート32の中間圧溝3aと面対
称に設定されており、ベーン溝によって、中間圧溝3dに
は中間圧力の油が供給される。
なお、フロントサイドプレート31には、フロントハウ
ジング11とともに形成する吸入室7から冷媒ガスを圧縮
室45へ送出する通孔33等が設けられている。
このように構成された圧縮機は車両空調用に供されて
電磁クラッチにより作動される。そして、吸入口70から
吸入される冷媒ガスが、吸入室7、通孔33、冷媒通路20
を介して吸入ポート21から吸入途上の圧縮室45へ吸入さ
れる。ロータ41の回転に伴い、ベーン51、ロータ41の外
周面、シリンダ2の内周面及び両サイドプレート31、32
の内側面で形成される圧縮室45の容積が縮小され、これ
により圧縮された冷媒ガスは、複数の吐出ポート22から
吐出室23に吐出され、さらにサイドプレート32に形成さ
れた連通孔を経て、リヤハウジング12内に形成された油
分離室6に至り、ここでミスト状の油が分離された後、
リヤハウジング12に形成された送出口60から冷凍回路に
送り出される。
このような圧縮機の嫁働中、第5図に示すように、ロ
ータ51の回転によるいづれの時点においてもベーン溝52
の底部521に閉じこみ状態がない。
したがって、この実施例のベーン圧縮機では、アキシ
ャルシール40におけるシリンダ2とベーン51との間隙の
減少に伴なってベーン溝52の底部521に体積減少を生じ
る場合でも、底部521の圧力油は中間圧溝3a又は高圧穴3
bを介した流動によって緩衝するので、底部521は吐出圧
力以上の高圧になることがない。つまり、ベーン溝51が
中間圧溝3aから高圧穴3bに切替わるとき、油は中間圧溝
3aに押し戻されるが、底部521と中間圧溝3aとの連通面
積は減少しており、流出時に加わる抵抗が大きいため、
底部521の圧力は吐出圧力相当まで上昇する。この時点
で底部521が高圧穴3bと連通するため、底部521は吐出圧
力以上の高圧にならない。このため、ベーン51がシリン
ダ2に必要以上の高圧で押接することなく、シリンダ2
の摩耗は軽減される。特に、軽量化のためシリンダをAl
化した圧縮機ではこの効果が顕著に認められる。
また、上記のように底部521が常時中間圧溝3aと高圧
穴3bとの双方又は一方に連通して適切な圧力を付与され
るため、ベーン51は適切な背圧を付与される。つまり、
ベーン溝52の底部521が高圧穴3bから中間圧溝3aに切替
わるとき、ベーン51の先端は吸入行程にあり、高圧穴3b
から吐出圧力相当の油が底部521に供給される。このた
め、ベーンの飛び出しは滑らかであり、ベーン51がシリ
ンダ2の内周面に追従して安定的に摺動回転し、シール
性を確保するとともにチャタリングを防止する。
本発明の効果を確認するため、閉じこみ状態が存在す
る従来のベーン圧縮機と、閉じこみ状態の存在しない本
実施例に係るベーン圧縮機とで背圧を測定した。測定
は、一定の回転数3000rpm、吐出圧力Pd/吸入圧力Ps=12
/0.7(Kg/cm2)で行った。結果を第6図及び第7図に示
す。第6図は従来のベーン圧縮機によるものであり、圧
力のピークが14〜17(Kg/cm2)あり、シリンダを摩耗し
やすいことがわかる。第7図は本実施例の圧縮機による
ものである。この第7図によると、圧力のピークが吐出
圧力とほぼ同等であり、本発明が優れていることがわか
る。
なお、実施例のベーン圧縮機では、フロントサイドプ
レートとリアサイドプレートとの双方に本発明を採用し
たが、いづれか一方にのみ本発明を採用することも可能
である。
[発明の効果] 以上、詳細に説明したように、本発明は、ベーンの先
端が吐出ポートからアキシャルシールの中間点までに存
在する区間内ではベーンの底部は高圧穴と連通し、その
他の区間では底部は中間圧溝と連通し、かつ両区間の境
界点では底部は高圧穴及び中間圧溝の双方と連通するよ
うにフロント及びリアのサイドプレートの少なくとも一
方におけるロータ当接面を設定するという構成を採用し
たものであるから、シリンダの内周面とベーンの先端と
のシール性の確保及びチャタリングの防止に悪影響を及
ぼすことなく、シリンダの摩耗を有効に軽減することが
できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の実施例を示すベーン圧縮機の縦断面
図、第2図は第1図のA−A矢視断面図、第3図はリア
サイドプレートを分離して示すB−B矢視正面図、第4
図はフロントサイドプレートを分離して示すC−C矢視
正面図、第5図は要部を示す説明図、第6図は従来のベ
ーン圧縮機の背圧を示す線図、第7図は実施例のベーン
圧縮機の背圧を示す線図である。 2……シリンダ、21……吸入ポート 22……吐出ポート 31、32……サイドプレート 3a、3d……中間圧溝、3b……高圧穴 4……ロータ室、40……アキシャルシール 40a……アキシャルシールの中間点 41……ロータ、51……ベーン 52……ベーン溝、521……ベーン溝の底部 6……油分離室
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) F04C 2/30 - 2/352 F04C 18/30 - 18/352

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】筒状のシリンダと、該シリンダの両開口端
    を閉塞したフロント及びリアのサイドプレートと、該シ
    リンダ及び両サイドプレートにより形成されるロータ室
    に配置され回転軸により回転するロータと、該ロータに
    刻設された複数条のベーン溝に沿って放射方向に出没可
    能な複数個のベーンとを備え、前記シリンダはその内周
    面に該ロータの外周面が最も近接するアキシャルシール
    のロータ回転方向先行側と後行側とに冷媒ガスを吸入す
    る吸入ポートと圧縮された該冷媒ガスを吐出する吐出ポ
    ートとをもち、該リアサイドプレートの後側には該吐出
    ポートから吐出された該冷媒ガス中の油を分離する油分
    離室を備えたベーン圧縮機において、 前記フロント及びリアのサイドプレートの少なくとも一
    方におけるロータ当接面には、前記油分離室から中間圧
    力の油を前記ベーン溝の底部に供給する中間圧溝と、該
    油分離室から吐出圧力相当の油を該ベーン溝の底部に供
    給する高圧穴とを有し、 該中間圧溝及び該高圧穴の開口位置は、前記ベーンの先
    端が前記吐出ポートから前記アキシャルシールの中間点
    までに存在する区間内では該ベーン溝の底部が該高圧穴
    と連通し、その他の区間では該底部が該中間圧溝と連通
    し、かつ前記両区間の境界点では該底部が該高圧穴及び
    該中間圧溝の双方と連通するよう設定したことを特徴と
    するベーン圧縮機。
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JPH02185692A JPH02185692A (ja) 1990-07-20
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US10087934B2 (en) 2015-07-27 2018-10-02 Kabushiki Kaisha Toyota Jidoshokki Vane compressor
JP2017025918A (ja) 2015-07-27 2017-02-02 株式会社豊田自動織機 ベーン型圧縮機

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