JP3108018B2 - ロータリコンプレッサ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、始動時及びスライ
ドベーンが摺動するときの音の発生を低減し、耐久性を
向上させたロータリコンプレッサに関する。

【０００２】

【従来の技術】自動車用空気調和装置等に用いられる従
来のロータリーコンプレッサは、図３，４に示すよう
に、ケーシング１内に設けられたシリンダ２をフロント
サイドブロック４およびリヤサイドブロック５間に挟持
し、締め付けボルト（不図示）により締め付けている。

【０００３】シリンダ２のボア３内に収納されたロータ
部６は、ロータ本体７とスライドベーン８（以下ベー
ン）とを有し、楕円形に形成されたボア３の内周面３ａ
とコンタクトポイントで接触した状態で回転自在に設け
られている。ロータ本体７には、放射状に５本のベーン
溝９が形成され、このベーン溝９内にベーン８が摺動自
在に設けられている。

【０００４】図示しない駆動源によりシャフト１０を介
してロータ部６が回転されると、遠心力等によってベー
ン８がベーン溝９から突出し、ボア３の内周面３ａに沿
って摺動する。そして、ケーシング１の流入口１１から
流入した被圧縮流体である冷媒が、フロントサイドブロ
ック４に開設された吸入口１２を通って圧縮室Ｃ内に流
入される。ここに、圧縮室Ｃは、コンタクトポイント、
ボア３の内周面３ａ、サイドブロック４，５、ベーン８
あるいはベーン８相互間により区画形成されている。

【０００５】圧縮室Ｃは、ロータ部６の回転にともなっ
て容積変化し、内部に封止された冷媒は圧縮される。圧
縮された冷媒は、シリンダ２に開設された吐出口１３か
ら吐出バルブ１４に抗して吐出され、連通路１５よりオ
イルセパレータ１６に衝突した後に、流出口１７から外
部に流出する。

【０００６】前記ベーン溝９には、ポンプ（図示せず）
あるいは冷媒の圧力等を利用して潤滑油が導かれ、ベー
ン８とベーン溝９の側壁９ｂあるいはボア３の内周面３
ａとの間の潤滑が行なわれている。なお、圧送された潤
滑油によりベーン８はベーン溝９からボア３の内周面３
ａに向かうように適当な背面力も与えられる。

【０００７】図示した例では、潤滑油Ｏは、冷媒がオイ
ルセパレータ１６に衝突することにより気液分離され、
ケーシング１の底部とサイドブロック５とにより形成さ
れた潤滑油貯溜部１８に貯溜されることになるが、この
潤滑油Ｏは、潤滑油貯溜部１８の液面が冷媒の圧力によ
り加圧されるので、潤滑油通路１９あるいは２０を通っ
て軸受やメカニカルシール等（以下軸受等）２１あるい
はベーン背圧室２２に導かれ、軸受等２１やベーン８と
ベーン溝９との間、サイドブロック４，５とロータ部６
の側面との間等を潤滑することになる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】前述した従来のロータ
リコンプレッサは、図５に示すように、ベーン溝９の底
部９ａを断面円弧状としている（例えば、実開昭６２−
８４，６９０号公報参照）。これは、ベーン８からの力
による応力集中を回避し、ロータ本体７の強度低下を防
止するためである。つまり、ロータリコンプレッサが回
転すると、ベーン８はその遠心力等により突出された状
態でボア３の内周面３ａに沿って摺動し、圧縮室Ｃ内の
冷媒等を圧縮するが、このとき生じる圧縮力Ｆは、ベー
ン８を介してベーン溝９の幅を拡げるように作用する力
となる。仮にベーン溝９の底部９ａが断面矩形状であれ
ば、この力によりベーン溝９の底部９ａの角部に応力集
中が生じ、ロータ本体７の強度が低下することになる。
このため、ベーン溝９の底部９ａを円弧状とし、応力集
中を回避している。

【０００９】ところが、最近のロータリコンプレッサ
は、軽量化の要請が強く、ロータ本体７がアルミニウム
若しくはアルミニウム合金（以下アルミニウム合金等と
略称する）により形成されることがある。また、ベーン
８をロータ本体７と同種のアルミニウム合金等により構
成すると、焼き付きを起こす虞れがあるため、これを防
止するために、ベーン８は、ロータ本体７とは異種金属
とすることが好ましく、鉄製とされている。なお、この
鉄製とした理由は、ベーン８の耐久性を向上させるとい
う点も考慮したものでもある。

【００１０】このようなロータリコンプレッサが作動を
開始すると、ベーン８がロータ部６のベーン溝９より急
激に飛び出し、ボア３の内周面３ａと衝突した反動で、
ベーン８の下端８ａがベーン溝９の底部９ａと衝突する
ことがある。このような衝突があれば、ベーン溝９の底
部９ａは傷を受け易い。ベーン溝９の底部９ａに一旦傷
が付くと、ベーン８が圧縮するときに、前述した圧縮力
Ｆによりベーン溝９の幅を拡げる力が作用するので、こ
の傷の部分に応力が集中し、ロータ自体の強度が低下す
る。

【００１１】このため、ベーン８の下端８ａの角部に切
欠Ｋ（図中破線で示す）を設けたりあるいは面取り部Ｍ
を形成しているものがある（例えば、実開平３−１９，
４８３号公報参照）。しかし、ベーン８の下端８ａがベ
ーン溝９の底部９ａに衝突するときに、音が発生すると
いう問題がある。

【００１２】本発明は、このような従来技術の課題に鑑
みてなされたものであり、ベーン溝の底部にベーンの下
端が衝突しても衝突音や傷付きが生じない、耐久性のあ
るロータリコンプレッサを提供することを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、本発明は、両サイドブロックにより閉塞されたシリ
ンダと、当該シリンダのボア内に設けたロータ部と、当
該ロータ部に形成され、底部が断面円弧状に形成された
ベーン溝と、このベーン溝内に摺動自在に設けられたス
ライドベーンとを有し、前記ロータ部の回転に伴ってベ
ーン溝からスライドベーンを出没させ、シリンダのボア
内周面と両サイドブロック及びスライドベーンにより区
画形成された圧縮室内で圧縮された被圧縮流体を吐出口
から外部に吐出するようにしたロータリコンプレッサに
おいて、前記ロータ部の回転に伴う前記スライドベーン
の傾斜により当該スライドベーンが前記ベーン溝の側壁
と接触する下端部を円弧状とすると共に前記スライドベ
ーンの下端部は、曲率半径(Rv)の円弧状であり、前記ベ
ーン溝の底部は、曲率半径(Rs)の円弧状であって、Ｒv
≦Ｒsの関係を有することを特徴とする。

【００１４】このようにようにすれば、ロータ部の回転
に伴う前記スライドベーンの傾斜により当該スライドベ
ーンがベーン溝の側壁と接触するベーンの下端部を円弧
状としたので、ベーンがロータ部より突出した状態で、
冷媒を圧縮するとき、ベーンが傾斜し、下端部がベーン
溝の側壁を強い力で押圧しても、ベーン溝の側壁を、い
わゆるかじることはなく、摺動摩擦抵抗も増大せず、ベ
ーンはスムーズに動作することになり、コンプレッサの
耐久性が向上し、音や振動の発生も少なくなる。

【００１５】請求項２に係る発明は、前記ベーンの円弧
状下端部の曲率半径Ｒv が前記ベーン溝の底部の曲率半
径Ｒs と、Ｒv ≦Ｒs の関係を有することを特徴とす
る。

【００１６】このようにようにすれば、ベーンとベーン
溝との接触面積が大きくなるので、応力集中も生じにく
く、音の発生もなく、強度的にも優れたものとなる。

【００１７】

【００１８】

【００１９】

【実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面に基づ
いて説明する。図１は本発明の実施の形態に係るロータ
リコンプレッサの要部断面図、図２はベーン部分の拡大
断面図であり、図３〜５に示す部材と共通する部材には
同一符号を付し、説明を一部省略することがある。

【００２０】本実施の形態に係るロータリコンプレッサ
は、図３，４に示すように、エンジン等の駆動源により
回転されるシャフト１０にロータ部６が一体的に設けら
れており、このロータ部６を楕円形に形成されたシリン
ダ２のボア３内に回転自在に収納している。

【００２１】このロータ部６には、アルミニウム合金等
によりなるロータ本体７と、このロータ本体７に放射状
に形成された５本のベーン溝９内に設けられたベーン８
が設けられている。

【００２２】前記各ベーン溝９は、図１に示すように、
ベーン８の幅Ｗv より僅かに大きい幅Ｗs の平行な側壁
９ｂと、この側壁９ｂの幅Ｗs より大きな直径Ｄs （＝
２Ｒs ）を有する断面円弧状の底部９ａとから構成され
ている。

【００２３】また、ベーン８は、ロータ本体７と同質の
アルミニウム合金等により構成されているが、アルミ同
志の接触による焼き付きを防止するために、表面がロー
タ本体７とは異種の材料を用いてメッキされている。例
えば、メッキされる材料としては、例えば、リン酸ニッ
ケルあるいは硫酸ニッケル等が好適に使用されるが、場
合によっては、このメッキを施した上にさらにクロムメ
ッキを施しても良い。このようにすれば、ベーン８の摺
動性がより円滑になる。

【００２４】前記ベーン８は、先端部８ａがボアの内周
面に沿うように円弧状とされ、下端部８ｂがベーン溝９
の底部９ａの形状に沿うように円弧状とされている。こ
こにおいて、「ベーン８の下端部８ｂが底部９ａの形状
に沿う円弧状とされている」とは、ベーン８の下端部８
ｂがベーン溝９の底部９ａと同様に円弧状となっている
ことを意味するものであり、必ずしも円弧状の曲率半径
の大小までも問題とするものではない。

【００２５】ただし、このベーン８の円弧状下端部８ｂ
の曲率半径Ｒv は、ベーン溝９の円弧状底部９ａの曲率
半径Ｒs と等しいかあるいはやや小さいように構成され
ていることが好ましい。つまり、Ｒs ＜Ｒv とした場合
には、有効な接触面積が小さくなり、応力集中が生じや
すく、音の発生があり、強度的な効果が不十分になる場
合も考えられるので、Ｒs ≧Ｒv の関係とすることが好
ましい。特に、本実施の形態は、図２に示すように、ロ
ータ部６の回転に伴ってスライドベーン８が傾斜したと
き、当該スライドベーン８がベーン溝９の側壁９ｂと接
触する部分、つまりスライドベーン８の下端部８ｂを円
弧状としている。ベーン８の下端部８ｂが円弧状であれ
ば、ベーン溝９の側壁を、いわゆるかじることはなく、
ここでの摺動摩擦抵抗も増大せず、ベーン８はスムーズ
に動作し、コンプレッサの耐久性が向上し、音や振動が
発生することも少なくなる。

【００２６】次に、実施の形態の作用を説明する。図示
しない駆動源によりシャフト１０を介してロータ部６が
回転すれば、遠心力と、適当な背面力とによってベーン
８がベーン溝９から突出し、ボア３の内周面３ａに沿っ
て摺動し、当該ベーン８は、ボア３の最大直径の部分で
ベーン溝９から突出される突出量が最大となり、コンタ
クトポイントの部分で全体がベーン溝９内に没入する。

【００２７】なお、このベーン背圧は、ポンプを使用し
ない場合には、ケーシング１の底部とサイドブロック５
とで形成された潤滑油貯溜部１８に貯溜されている潤滑
油Ｏが吐出された冷媒により加圧されて、潤滑油通路１
９あるいは２０を通って軸受等２１あるいはベーン背圧
室２２に導かれることにより生じるものであり、これに
より軸受等２１やベーン８とベーン溝９との間等も潤滑
される。

【００２８】したがって、圧縮室Ｃは、ロータ部６の回
転にともなって容積変化することになり、ケーシング１
の流入口１１からフロントサイドブロック４に開設され
た吸入口１２を通って圧縮室Ｃ内に導入された冷媒等
は、圧縮され、その後、シリンダ２に開設された吐出口
１３から吐出バルブ１４に抗して吐出される。

【００２９】このロータリコンプレッサが、例えば、自
動車用空気調和装置のコンプレッサの場合には、駆動源
であるエンジンと電磁クラッチを介して連結され、自動
車走行中でも制御装置により電磁クラッチのオン−オフ
により駆動されるが、エンジンが高速回転しているとき
に電磁クラッチがオンすると、急激に高速回転されるこ
とになる。このような急激な高速回転とか、エアコンス
イッチやエバポレータのサーモスイッチの作動により始
動されるときには、ベーン８がロータ部６より飛び出
し、ボア３の内周面３ａと衝突し、この衝突の反動で急
激にベーン溝９内に戻り、ベーン８の下端８ａがベーン
溝９の底部９ａと衝突することがある。

【００３０】このような衝突があっても、本実施の形態
では、ベーン８の下端部８ｂの曲率半径Ｒv とベーン溝
９の底部９ａの曲率半径Ｒs が、Ｒv ≦Ｒs の関係とな
っているので、ベーン８の下端部８ｂとベーン溝９の底
部９ａの衝突時の接触面積はより大きくなり、ベーン溝
９の底部に傷を付けるまでには至らない。これは、ベー
ン８が鉄製で、ロータ本体７がアルミニウム合金製の場
合でも同様である。

【００３１】したがって、ベーン８が圧縮作用を行なう
ときに、圧縮力がベーン８を介してベーン溝９の幅を拡
げるような力として作用しても、ベーン溝９の底部に応
力集中が生じることはなく、強度が低下する虞れはな
い。

【００３２】また、前記Ｒv ≦Ｒs の関係であれば、ベ
ーン８がベーン溝９内を下降し、その下端部８ｂが、ベ
ーン溝９の底部９ａに到達したとき、ベーン８がベーン
溝９内に存在する潤滑油を押し退けるように機能するの
で、この潤滑油は、強制的にベーン８とベーン溝９との
隙間に押し出され、ベーン８摺動時の潤滑性も向上し、
ベーン８はよりスムーズに作動することになる。特に、
ベーンがロータ本体７より飛び出し、ボア３の内周面３
ａと衝突した反動で、ベーン８の下端８ｂがベーン溝９
の底部９ａに向かって下降するときも、前記潤滑油がク
ッションになり、より傷付きを防止することになる。

【００３３】さらに、前記ベーン８がロータ部６より突
出した状態で、冷媒を圧縮すると、この圧縮力によりベ
ーン８は、図２に多少誇張して示すように傾斜し、その
下端部８ｂが、ベーン溝９の側壁を強い力で押圧するこ
とになる。このとき、ベーン８の下端部８ｂが円弧状で
あれば、ベーン溝９の側壁を、いわゆるかじることはな
く、ここでの摺動摩擦抵抗も増大せず、ベーン８はスム
ーズに動作することになる。この結果、コンプレッサの
耐久性が向上し、音や振動が発生することも少なくな
る。

【００３４】自動車用空気調和装置の場合には、冷房サ
イクルを構成するエバポレータの温度により電磁クラッ
チがオンしてコンプレッサが作動され、エンジンが高速
回転しているときに電磁クラッチがオンし、コンプレッ
サが作動されることが多いが、このような場合に、前述
したようなベーン構造とすれば、音や振動の発生防止等
に極めて有効なものとなる。

【００３５】本発明は、上述した実施の形態のみに限定
されるものではなく、特許請求の範囲の範囲内で種々改
変することができる。例えば、前記ベーン８の上端部８
ａは、ボア３の内周面３ａに沿うような形状としている
が、これは、ベーン８の厚み（幅Ｗv ）が薄いものであ
るために、このような形状としたものである。

【００３６】

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、ベ
ーンがロータ部より突出した状態で、冷媒を圧縮すると
き、ベーンが傾斜し、下端部がベーン溝の側壁を強い力
で押圧しても、ベーンの下端部を円弧状としたので、ベ
ーン溝の側壁を、いわゆるかじることはなく、摺動抵抗
も増大せず、ベーンはスムーズに動作することになり、
コンプレッサの耐久性が向上し、音や振動の発生も少な
くなる。また、ベーン溝の底部形状に沿うようにベーン
の下端部を円弧状とし、ベーンの円弧状下端部の半径
が、ベーン溝の底部の半径と等しいか若しくはやや小さ
くしたので、ベーンがロータ部より突出した状態で、冷
媒を圧縮するとき、ベーンが傾斜し、下端部がベーン溝
の側壁を強い力で押圧しても、ベーン溝の側壁を、いわ
ゆるかじることはなく、摺動摩擦抵抗も増大せず、ベー
ンはスムーズに動作することになり、コンプレッサの耐
久性が向上し、音や振動の発生も少なくなる。しかも、
ベーンとベーン溝との接触面積が大きくなり、ベーンの
下端部がベーン溝の底部に衝突しても、ベーン溝には傷
が付かず、ベーン溝に応力集中は起こらず、衝突音の発
生もなく、ロータ本体の強度が低下することはない。ま
た、円弧と円弧との当接となるので、衝突時の音の発生
も少なく、耐久性と静粛性の優れたものとなる。

【００３７】

【００３８】

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施の形態を示す要部断面図であ
る。

【図２】 同実施の形態のベーン周辺の力関係を示す説
明図である。

【図３】 従来のロータリコンプレッサを示す断面図で
ある。

【図４】 図３の４−４線に沿う断面図である。

【図５】 同コンプレッサのベーン周辺の力関係を示す
説明図である。

【符号の説明】

２…シリンダ、 ３…ボア、３ａ…ボ
アの内周面、 ４…フロントサイドブロッ
ク、５…リヤサイドブロック、 ６…ロータ部、
７…ロータ本体、 ８…ベーン、８ｂ…
ベーンの下端部、 ９…ベーン溝、９ａ…ベー
ン溝の底部、 １７…吐出口、Ｃ…圧縮室、
Ｒ…ベーン下端部の半径、Ｒ…ベー
ン溝底部の半径。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平４−159484（ＪＰ，Ａ) 実開 平３−19483（ＪＰ，Ｕ) 特公 平１−56276（ＪＰ，Ｂ２) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F04C 18/30 - 18/352

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 両サイドブロック(4,5)により閉塞され
   たシリンダ(2)と、当該シリンダ(2)のボア(3)内に設け
   たロータ部(6)と、当該ロータ部(6)に形成され、底部(9
   a)が断面円弧状に形成されたベーン溝(9)と、このベー
   ン溝(9)内に摺動自在に設けられたスライドベーン(8)と
   を有し、前記ロータ部(6)の回転に伴ってベーン溝(9)か
   らスライドベーン(8)を出没させ、シリンダ(2)のボア内
   周面(3a)と両サイドブロック(4,5)及びスライドベーン
   (8)により区画形成された圧縮室(C)内で圧縮された被圧
   縮流体を吐出口(17)から外部に吐出するようにしたロー
   タリコンプレッサにおいて、 前記ロータ部(6)の回転に伴う前記スライドベーン(8)の
   傾斜により当該スライドベーン(8)が前記ベーン溝(9)の
   側壁と接触する下端部(8b)を円弧状とすると共にスライ
   ドベーン(8)の下端部(8b)は、曲率半径(Rv)の円弧状で
   あり、前記ベーン溝(9)の底部(9a)は、曲率半径(Rs)の
   円弧状であって、Ｒv≦Ｒsの関係を有することを特徴と
   するロータリコンプレッサ。