JP7207058B2 - ベーン型圧縮機 - Google Patents

Description

本明細書は、ベーン型圧縮機に関する。

特開２０１５－１７８８２０号公報に開示されているように、ベーン型圧縮機においては、シリンダ室を区画している区画壁（サイドブロック）に、背圧溝および背圧供給路（高圧供給路）が形成される。背圧溝および背圧供給路は、区画壁のうちのシリンダ室側の端面に開口している。

ロータの回転に伴い、吸入行程、圧縮行程および吐出行程へと遷移する。この間、たとえば、ベーン背圧室が背圧溝に対向してこれらが連通する状態と、ベーン背圧室が背圧溝に対向しない状態と、ベーン背圧室が背圧供給路のシリンダ室側の開口に対向してこれらが連通する状態とが形成される。これらの状態を適切に形成することにより、吸入行程、圧縮行程および吐出行程へと遷移する間、ベーン型圧縮機はベーンをシリンダ室の内周面に常に押し付けた状態で一連の圧縮を行なう。

特開２０１５－１７８８２０号公報

吸入行程の後期から圧縮行程ないし吐出行程に近づくにつれて、圧縮室内の圧力は増加する。この際、圧縮室内の圧力によってベーンが内周方向に押し込まれるのに対抗して、ベーンをシリンダ室の内周面に向けて押し出すのに必要なベーン背圧室の背圧も高くなる。一方で、吸入行程の初期には、圧縮室内の圧力は比較的低くなり、必要な背圧も低くなる。この間、ベーンの躍動（チャタリング）を防止することが望まれる。

チャタリング防止という目的に主として着目して、必要なベーン背圧が得られるように背圧溝および背圧供給路の大きさおよび形状等を設定した場合、必要なベーン背圧が低い区間において必要以上の背圧がベーン背圧室に供給されやすくなる。

本明細書は、必要以上の背圧がベーン背圧室に供給されることを抑制することにより、動力消費量の低減を図ることが可能なベーン型圧縮機を開示することを目的とする。

本開示に基づくベーン型圧縮機は、ハウジングと、軸孔を有し、上記ハウジングとともにシリンダ室を区画する区画壁と、上記軸孔に少なくとも一部が挿入された回転軸と、複数のベーン溝が形成され、上記シリンダ室内で上記回転軸と一体回転するロータと、各々の上記ベーン溝に各々が出没可能に設けられた複数のベーンと、を備え、上記シリンダ室内に、上記区画壁、上記ロータおよび複数の上記ベーンによって複数の圧縮室が形成され、上記圧縮室内で圧縮された冷媒を外部に吐出する吐出領域が、上記区画壁に対して上記シリンダ室とは反対側に形成され、各々の上記ベーンの底面と各々の上記ベーン溝との間がベーン背圧室とされ、上記区画壁には、上記区画壁のうちの上記シリンダ室側の端面に開口し、上記吐出領域内の潤滑油を上記ベーン背圧室に供給する背圧供給路が設けられ、上記区画壁の上記シリンダ室側の上記端面には、上記ベーン背圧室と対向して連通する背圧溝が形成され、上記ベーン背圧室と上記背圧溝とは、所定の対向面積を有して連通し、上記ロータの回転角の増加に対して、上記対向面積が増加する区間を増加区間とし、上記対向面積が減少する区間を減少区間とした場合、上記減少区間における上記ロータの回転角に対する上記対向面積の平均変化率の絶対値は、上記増加区間における上記ロータの回転角に対する上記対向面積の平均変化率の絶対値よりも小さい。

上記構成によれば、吐出行程時に必要なベーン背圧を得るために背圧供給穴から供給されるべき高圧が小さくて済むため、背圧供給穴から供給される背圧の値を小さい値とすることにより、結果として、圧縮行程の初期またはその付近の行程等、必要なベーン背圧が低い区間において必要以上の背圧がベーン背圧室に供給されることを効果的に抑制することが可能となる。

上記ベーン型圧縮機においては、上記背圧溝のうちの回転方向における先行側は、円周方向に沿って延びる第１外周縁部と、上記第１外周縁部の回転方向における先行側に連続し、上記第１外周縁部よりも小さな曲率半径を有して延びる第２外周縁部と、を含んでいてもよい。

上記構成によれば、上記減少区間における上記ロータの回転角に対する上記対向面積の平均変化率の絶対値は、上記増加区間における上記ロータの回転角に対する上記対向面積の平均変化率の絶対値よりも小さいという構成を容易に実現可能となる。

本明細書に開示されたベーン型圧縮機によれば、必要以上の背圧がベーン背圧室に供給されることを抑制することにより、動力消費量の低減を図ることが可能となる。

実施の形態におけるベーン型圧縮機１０を示す断面図である。 図１中のＩＩ－ＩＩ線に沿った矢視断面図である。 図１中のＩＩＩ－ＩＩＩ線に沿った矢視断面図である。 実施の形態におけるベーン型圧縮機１０に備えられる区画壁１５をその表面１５ｓの側から見た様子を示す図である。 実施の形態におけるベーン型圧縮機１０に備えられる背圧溝１５ａとベーン背圧室４１とを軸方向に沿って見た状態を示す図である。 比較例におけるベーン型圧縮機１０に備えられる背圧溝１５ａとベーン背圧室４１とを軸方向に沿って見た状態を示す図である。 ロータの回転角の変化に応じて、ベーン背圧室４１が背圧溝１５ａおよび背圧供給穴１５ｅに対向する面積がどのように推移するかを模式的に示したグラフである。

発明を実施するための形態について、以下、図面を参照しながら説明する。以下の説明において同一の部品および相当部品には同一の参照番号を付し、重複する説明は繰り返さない場合がある。

［実施の形態］
（ベーン型圧縮機１０）
図１～図５を参照して、実施の形態におけるベーン型圧縮機１０について説明する。図１は、ベーン型圧縮機１０を示す断面図である。図２は、図１中のＩＩ－ＩＩ線に沿った矢視断面図であり、図３は、図１中のＩＩＩ－ＩＩＩ線に沿った矢視断面図である。

ベーン型圧縮機１０はハウジング１１、区画壁１５（図１）、回転軸１６、ロータ１８および複数のベーン１９を備える。ハウジング１１は、リヤハウジング１２およびフロントハウジング１３を含む。リヤハウジング１２は周壁１２ａを有し（図２，図３）、フロントハウジング１３はシリンダ部１４および底壁部１３ｐ（図１）を有する。フロントハウジング１３は底壁部１３ｐがリヤハウジング１２の開口部を塞ぐようにリヤハウジング１２に固定される。

区画壁１５（リヤサイドプレートともいう）は略円盤状の形状を有し、リヤハウジング１２の周壁１２ａの内側に配置される（図１）。区画壁１５は軸方向（回転軸１６の軸心Ｏが延びる方向）に対して直交する表面１５ｓを有する。区画壁１５はシリンダ部１４の後端に固定され、シリンダ部１４とともにシリンダ室１４ｄを区画する。シリンダ室１４ｄは、区画壁１５の表面１５ｓと底壁部１３ｐの表面１３ｓ（図１）との間に位置する。

フロントハウジング１３は軸孔１３ｈを有し、区画壁１５は軸孔１５ｈを有し、回転軸１６の少なくとも一部が軸孔１３ｈ，１５ｈに挿入される。回転軸１６とフロントハウジング１３との間にはリップシール型の軸封装置１７ａが設けられる。ロータ１８は、シリンダ室１４ｄ内で回転軸１６と一体回転する。

図２および図３に示すように、シリンダ部１４の内周面１４ｃは楕円状の形状を有し、ロータ１８の外周面１８ｃは正円状の形状を有する。ロータ１８の外周面１８ｃには複数のベーン溝１８ａが形成される。各ベーン溝１８ａは、断面円形状の丸孔部と、断面矩形状を有し丸孔部から径方向外側に延在する径孔部とを含む。複数のベーン溝１８ａの各々には、複数のベーン１９の各々が出没可能に設けられる。各々のベーン１９の底面と各々のベーン溝１８ａとの間はベーン背圧室４１とされる。複数のベーン溝１８ａ（ベーン背圧室４１）の各々には後述する吐出領域３５（図１）内の潤滑油が供給される。

回転軸１６およびロータ１８が回転することに伴って、ベーン１９の先端はシリンダ部１４の内周面１４ｃに接触する。シリンダ室１４ｄ内には複数の圧縮室２１が形成される。ロータ１８の外周面１８ｃ、シリンダ部１４の内周面１４ｃ、複数のベーン１９、底壁部１３ｐの表面１３ｓ（図１）、および区画壁１５の表面１５ｓ（図１）により、複数の圧縮室２１が形成される。

図１および図２に示すように、リヤハウジング１２には吸入ポート２２が形成される。吸入ポート２２の内側には逆止弁（図示せず）が設けられる。シリンダ部１４には、凹部１４ａおよび一対の吸入孔２３（図２）が形成される。凹部１４ａは、シリンダ部１４の外周面の周方向における全周に亘って延在する。凹部１４ａおよびリヤハウジング１２の内周面により吸入空間２０が区画される。吸入行程の際、圧縮室２１と吸入空間２０とは吸入孔２３を介して連通する。

図１および図３に示すように、シリンダ部１４には、一対の凹部１４ｂ（図３）が形成される。一対の凹部１４ｂおよびリヤハウジング１２の内周面により、一対の吐出室３０が区画される。シリンダ部１４には一対の吐出口３１（図３）が形成される。吐出口３１は吐出弁３２によって開閉する。圧縮室２１で圧縮された冷媒ガスは、吐出弁３２を押し退け吐出口３１を経由して吐出室３０へ吐出される。

リヤハウジング１２には吐出ポート３４が形成される。区画壁１５に対してシリンダ室１４ｄとは反対側に、吐出領域３５が形成される。吐出領域３５内には油分離器３６が設けられる。区画壁１５には連通路３７が形成され、連通路３７は、吐出室３０と油分離器３６とを連通させる。油分離器３６は、冷媒ガス中に含まれる潤滑油を分離する。吐出室３０内の冷媒は、連通路３７および油分離器３６を通して吐出領域３５に吐出され、吐出ポート３４から外部に送られる。

区画壁１５には、油通路１５ｄ１、環状通路１５ｄ２、油通路１５ｄ３，１５ｄ４，１５ｄ５および一対の背圧供給穴１５ｅが形成される。油通路１５ｄ１、環状通路１５ｄ２、および油通路１５ｄ３，１５ｄ４，１５ｄ５は「背圧供給路」に相当する。背圧供給穴１５ｅは「背圧供給路のシリンダ室１４ｄ側の開口」に相当する。環状通路１５ｄ２は、軸孔１５ｈを取り囲むように形成され、油通路１５ｄ１は、吐出領域３５の底部と環状通路１５ｄ２とを連通させる。回転軸１６の後端は油通路１５ｄ４の内側に位置している。油通路１５ｄ３は、環状通路１５ｄ２と油通路１５ｄ４とを連通させる。油通路１５ｄ５は、環状通路１５ｄ２と背圧供給穴１５ｅ（背圧供給路のシリンダ室１４ｄ側の開口）とを連通させる。

（ベーン背圧室４１）
上述のとおり、各々のベーン１９の底面と各々のベーン溝１８ａとの間はベーン背圧室４１（図２，図３）とされる。ベーン１９は、圧縮室２１内の圧力、ベーン１９に作用する遠心力、シリンダ室１４ｄの内周面１４ｃから受ける反力、およびベーン背圧室４１内の圧力変化等により、ベーン溝１８ａに対して出没する。

（フロント側の背圧溝１３ａ）
フロントハウジング１３の底壁部１３ｐの表面１３ｓには、一対の背圧溝１３ａ（図１，図２）が形成されている。一対の背圧溝１３ａは、フロントハウジング１３のうちの軸孔１３ｈが形成されている部分を介して互いに連通している。一対の背圧溝１３ａは、軸孔１３ｈから離間した位置に形成されていてもよい。一対の背圧溝１３ａは、いずれもほぼ扇状の形状を有している。一対の背圧溝１３ａの間には非連続部分１３ａｃ（図２）が設けられる。周方向で見た場合、一対の背圧溝１３ａは非連続部分１３ａｃを介して相互に離間している。

図２は、図１中のＩＩ－ＩＩ線に沿った矢視断面図である。図１に示されるＩＩ－ＩＩ線の位置および矢視方向に基づけば軸孔１３ｈ、背圧溝１３ａおよび非連続部分１３ａｃは図２中には本来的には現れない。説明上の便宜のため、軸孔１３ｈ、背圧溝１３ａおよび非連続部分１３ａｃを図２中に図示している。

（リヤ側の背圧溝１５ａ）
図４は、区画壁１５をその表面１５ｓの側から見た様子を示す図である。区画壁１５のシリンダ室１４ｄを形成している表面１５ｓ（区画壁１５のシリンダ室１４ｄ側の端面）には、一対の背圧溝１５ａ（１５ａ１，１５ａ２）が形成されている。一対の背圧溝１５ａ（１５ａ１，１５ａ２）は、区画壁１５のうちの軸孔１５ｈが形成されている部分を介して互いに連通している。

一対の背圧溝１５ａは、軸孔１５ｈから離間した位置に形成されていてもよい。一対の背圧溝１５ａは、いずれもほぼ扇状の形状を有している。背圧溝１５ａは、回転軸１６を囲むように周方向に形成されている。一対の背圧溝１５ａの間には、非連続部分１５ａｃ（図３）が設けられる。周方向で見た場合、一対の背圧溝１５ａは、非連続部分１５ａｃを介して相互に離間している。非連続部分１５ａｃに、後述する背圧供給穴１５ｅが設けられる。

（背圧供給穴１５ｅ）
図４を参照して、区画壁１５には、一対の背圧供給穴１５ｅ（１５ｅ１，１５ｅ２）も設けられる。一対の背圧供給穴１５ｅの各々が、「上記背圧供給路のシリンダ室１４ｄ側の開口」である。一対の背圧供給穴１５ｅは、区画壁１５のシリンダ室１４ｄ側の端面（表面１５ｓ）に開口しており、油通路１５ｄ５を介して環状通路１５ｄ２（図１）に連通している。背圧供給穴１５ｅは、非連続部分１５ａｃ（図４）に設けられている。背圧供給穴１５ｅは、フロントハウジング１３の底壁部１３ｐに設けてもよい。

ベーン背圧室４１は、回転軸１６の回転により、背圧供給穴１５ｅと背圧溝１５ａに対して、各々、対向して連通する状態と対向せず非連通となる状態（もしくはほとんど連通しない状態）とを繰り返す。背圧供給穴１５ｅと背圧溝１５ａとは、同一のベーン背圧室４１に同時に対向しないように相互に離間して設けられていてもよいし、同一のベーン背圧室４１に同時に対向可能なような距離を相互間に有して設けられていてもよい。

背圧溝１３ａ，１５ａは、吸入行程および圧縮行程の初期から中期にかけてベーン背圧室４１と対向して連通する。非連続部分１３ａｃ，１５ａｃは、吐出行程に相当する位置にある。ベーン背圧室４１が非連続部分１３ａｃ，１５ａｃにのみ対向している状態ではベーン背圧室４１は背圧溝１３ａ，１５ａにほとんどあるいは全く連通しない。

（高圧ガス供給通路１５ｆ）
図１に示すように、区画壁１５の上部には高圧ガス供給通路１５ｆが形成されている。高圧ガス供給通路１５ｆは、吐出領域３５の上部（冷媒ガス雰囲気）と背圧溝１５ａとを連通する。高圧ガス供給通路１５ｆは、吐出領域３５側に位置する大径部１５ｇと、背圧溝１５ａ側に位置する小径部１５ｊとを有する。大径部１５ｇと小径部１５ｊとの間には弁孔が形成される。大径部１５ｇ内には、球状の弁体３３がこの弁孔を開閉可能なように収容される。弁体３３は、バネ３３ｓにより開弁方向に付勢されている。ベーン型圧縮機１０が起動された後、吐出領域３５の圧力が所定値以上になると弁体３３が高圧ガス供給通路１５ｆ（弁孔）を閉鎖する。

（背圧溝１５ａの詳細構造）
図５は、実施の形態におけるベーン型圧縮機１０に備えられる背圧溝１５ａとベーン背圧室４１とを回転軸１６の軸方向（回転軸１６の軸心Ｏが延びる方向）に沿って見た状態を示す図である。図５は換言すると、軸方向に対して直交する平面上にベーン背圧室４１、背圧溝１５ａおよび背圧供給穴１５ｅを投影して当該平面上でこれらを重ねて視た様子を示すものである。

図５に示すように、回転軸１６の回転に伴ってロータ１８（図５に図示せず）が回転し、ベーン背圧室４１も回転する。背圧溝１５ａとベーン背圧室４１とを軸方向に沿って見た場合には、ベーン背圧室４１が背圧溝１５ａに対向し始める際には、図５に示すようにベーン背圧室４１の外縁と背圧溝１５ａの外縁とが相互に接触した状態が形成される。この状態を形成しているベーン背圧室４１の外縁と背圧溝１５ａの外縁との接点は、対向開始点Ｐ１とされる。対向開始点Ｐ１と回転軸１６の中心位置（軸心Ｏの位置）とを結ぶ直線は第１直線Ｌ１とされる。

同様に、ベーン背圧室４１が背圧溝１５ａに対向し終える際にも、図５に示すようにベーン背圧室４１の外縁と背圧溝１５ａの外縁とが相互に接触した状態が形成される。この状態を形成しているベーン背圧室４１の外縁と背圧溝１５ａの外縁との接点は、対向終了点Ｐ２とされる。対向終了点Ｐ２と回転軸１６の中心位置（軸心Ｏの位置）とを結ぶ直線は第２直線Ｌ２とされる。

ベーン型圧縮機１０においては、第１直線Ｌ１と第２直線Ｌ２とがなす角度を二等分する直線を第３直線Ｌ３と規定した場合、背圧溝１５ａのうちの第３直線Ｌ３に対して回転軸１６の回転方向における先行側ＦＬの面積Ａ１は、背圧溝１５ａのうちの第３直線Ｌ３に対して回転方向における後行側ＲＲの面積Ａ２よりも小さい。当該構成は、たとえば背圧溝１５ａの形状を以下のように設定することによって実現可能である。

ベーン型圧縮機１０においては、背圧溝１５ａの外縁は、全体としてほぼ扇形状を有している。外縁のうちの周方向に沿って延びる部分（外縁のうちの径方向において比較的外側に位置する部分）は、回転方向における後行側の部分Ｓ２と、回転方向における先行側の部分Ｓ１とを有しており、後行側の部分Ｓ２は軸心Ｏを中心とする所定半径の円周方向に概ね沿って延在している。一方で先行側の部分Ｓ１は、上記所定半径に比べて小さい曲率半径を有して延在する部分（後述の第２外周縁部Ｔ２）を有している。当該先行側の部分Ｓ１（第２外周縁部Ｔ２）は、回転方向の後行側から先行側に向かうにつれて、軸心Ｏの位置に向かって接近するように比較的小さな曲率半径を有して延びている。

図５中の破線Ｄは、後述の比較例におけるベーン型圧縮機１０Ｚで採用されている背圧溝１５ａの外縁形状を比較のために図示している。本実施の形態のベーン型圧縮機１０においては、背圧溝１５ａの外縁の回転方向における先行側の部分Ｓ１（第２外周縁部Ｔ２）が、破線Ｄよりも径方向における内側で湾曲して延在している。背圧溝１５ａのうちの先行側ＦＬの外縁は、円周方向に沿って延びる第１外周縁部Ｔ１と、第１外周縁部Ｔ１の回転方向における先行側に連続し、第１外周縁部Ｔ１よりも小さな曲率半径を有して延びる第２外周縁部Ｔ２とを含んでいる。ベーン型圧縮機１０においては、当該構成によって面積Ａ１が面積Ａ２よりも小さいという関係が背圧溝１５ａに実現されている。

（ベーン型圧縮機１０の作用）
図２を参照して、ロータ１８がベーン１９とともに回転されると、圧縮室２１を形成している一対のベーン１９のうちの先行するベーン１９が、吸入孔２３の始端を通過する。吸入空間２０内の冷媒ガスは、吸入孔２３を通して圧縮室２１内に流入する。圧縮室２１を形成している一対のベーン１９のうちの後行するベーン１９が吸入孔２３を通過し終えると、この圧縮室２１では圧縮行程が始まり冷媒ガスが圧縮される。本実施の形態では、圧縮室２１を形成している一対のベーン１９のうちの後行するベーン１９が吸入孔２３を通過し終えてから、先行するベーン１９が吐出口３１を通過し始めるまでの間の行程を、圧縮行程とする。

先行するベーン１９が吐出口３１（図３）を通過することで吐出行程が開始される。圧縮された冷媒ガスは吐出弁３２を開き、吐出口３１を通して吐出室３０へ吐出される。吐出室３０へ吐出された冷媒ガスは連通路３７内を流れ、冷媒ガス中に含まれる油は油分離器３６によって分離される。冷媒ガス中に含まれる油（潤滑油）は吐出領域３５の底部に貯留され、冷媒ガスは吐出ポート３４を通して外部回路に送られる。

吐出領域３５（図１）の底部に貯留された吐出圧力（高圧）を有する潤滑油は、吐出領域３５の底部から、油通路１５ｄ１、環状通路１５ｄ２、油通路１５ｄ３，１５ｄ４、および軸孔１５ｈへと流れる。潤滑油はその後、軸孔１５ｈから背圧溝１５ａに供給される。ベーン型圧縮機１０の運転時には、このようにして潤滑油が、背圧溝１５ａを通してベーン背圧室４１に供給され、ベーン１９は突出する方向に付勢される。

また、吐出領域３５（図１）の底部に貯留された吐出圧力（高圧）を有する潤滑油は、吐出領域３５の底部から、油通路１５ｄ１、環状通路１５ｄ２および油通路１５ｄ５を通しても背圧供給穴１５ｅに供給される。潤滑油はその後、区画壁１５の表面１５ｓのうちの背圧供給穴１５ｅと背圧溝１５ａとの間のクリアランス（隙間）内を流れ、背圧溝１５ａを介してベーン背圧室４１の背圧が供給される。ベーン背圧室４１が背圧供給穴１５ｅに対向している状態では、背圧供給穴１５ｅ内の圧力がベーン背圧室４１に直接供給される。ベーン型圧縮機１０の運転時には、このようにしても潤滑油がベーン背圧室４１に供給され、ベーン１９は突出する方向に付勢される。

さらに、圧縮行程においては、高圧の圧縮室を形成している一対のベーン１９は、シリンダ部１４の内周面１４ｃからの応力を受けて径方向内側へ移動する。ベーン溝１８ａ内で移動するベーン１９の底面により、ベーン背圧室４１内の潤滑油に圧力が作用する。潤滑油はベーン背圧室４１から流出し、背圧溝１５ａ（および背圧溝１３ａ）を経由して、圧力の相対的に低いベーン背圧室４１（圧縮室（低圧））へ流入する。背圧溝１３ａ内の潤滑油は、軸孔１３ｈを通して軸封装置１７ａに供給される。このようにして背圧溝１３ａ，１５ａを介して、ベーン背圧室４１内の圧力は調整される。

ベーン型圧縮機１０が停止している状態では、吐出領域３５の圧力とベーン背圧室４１の圧力とが均衡している。弁体３３はバネ３３ｓにより付勢されており高圧ガス供給通路１５ｆを閉鎖していない。この状態でベーン型圧縮機１０が起動されると、吐出口３１から連通路３７を経て、吐出圧力相当の圧縮ガスが吐出領域３５に供給される。吐出圧力相当の圧縮ガスは、高圧ガス供給通路１５ｆおよび背圧溝１５ａを介してベーン背圧室４１に供給される。ベーン１９は、適正な背圧でシリンダ部１４の内周面１４ｃに圧接される。

これにより起動直後においてベーン１９の躍動（チャタリング）が防止され、圧縮動作、およびロータ１８とベーン１９との摺動面などの潤滑動作が適正に行なわれる。ベーン型圧縮機１０の起動後、所定時間が経過して吐出領域３５内の圧力が上昇し、弁体３３の前後に作用する差圧がバネ３３ｓの付勢力を超えると、弁体３３は高圧ガス供給通路１５ｆを閉鎖する。以後、上述の吸入行程、圧縮行程および吐出行程が繰り返されることとなる。

ベーン型圧縮機１０では、吸入行程、圧縮行程および吐出行程が繰り返される際、圧縮行程の初期またはその付近の行程において必要以上の背圧がベーン背圧室４１に供給されることを抑制可能である。このこと関して、ベーン型圧縮機１０と比較例におけるベーン型圧縮機１０Ｚ（図６）とを対比しながら説明する。

［比較例］
図６は、比較例におけるベーン型圧縮機１０Ｚに備えられる背圧溝１５ａとベーン背圧室４１とを回転軸１６の軸方向（回転軸１６の軸心Ｏが延びる方向）に沿って見た状態を示す図である。

比較例においては、面積Ａ１と面積Ａ２とは同一の値である。背圧溝１５ａとベーン背圧室４１とを軸方向に沿って見た場合、ベーン背圧室４１が背圧溝１５ａに対向し始める際には、ベーン背圧室４１の外縁と背圧溝１５ａの外縁との接点は対向開始点Ｐ１とされる。対向開始点Ｐ１と回転軸１６の中心位置（軸心Ｏの位置）とを結ぶ直線は第１直線Ｌ１とされる。

同様に、背圧溝１５ａとベーン背圧室４１とを軸方向に沿って見た場合、ベーン背圧室４１が背圧溝１５ａに対向し終える際には、ベーン背圧室４１と背圧溝１５ａとの接点は対向終了点Ｐ２とされる。対向終了点Ｐ２と回転軸１６の中心位置（軸心Ｏの位置）とを結ぶ直線は第２直線Ｌ２とされる。

第１直線Ｌ１と第２直線Ｌ２とがなす角度を二等分する直線を第３直線Ｌ３と規定した場合、背圧溝１５ａのうちの第３直線Ｌ３に対して回転軸１６の回転方向における先行側ＦＬの面積Ａ１と、背圧溝１５ａのうちの第３直線Ｌ３に対して回転方向における後行側ＲＲの面積Ａ２と同一である。背圧溝１５ａは第３直線Ｌ３に対して左右対称の形状を有している。

図７は、ロータの回転角の変化に応じて、ベーン背圧室４１が背圧溝１５ａ対向する面積（線ＥＸ，ＣＮ）とベーン背圧室４１が背圧供給穴１５ｅに対向する面積（線ＨＬ）とがどのように推移するかを模式的に示したグラフである。線ＥＸは、実施の形態に対応し、ロータの回転角に応じたベーン背圧室４１の背圧溝１５ａに対向する面積を示している。線ＣＮは、比較例に対応し、ロータの回転角に応じたベーン背圧室４１の背圧溝１５ａに対向する面積を示している。ここでは、実施の形態および比較例の双方において、ロータの回転角に応じたベーン背圧室４１の背圧供給穴１５ｅに対向する面積（線ＨＬ）は同じ（共通）としている。ロータ１８の回転角の増加に対して、ベーン背圧室４１の背圧溝１５ａに対向する面積が増加する区間を増加区間ＡＴと定義し、ベーン背圧室４１の背圧溝１５ａに対向する面積が一定となる区間を一定区間ＣＴと定義し、ベーン背圧室４１の背圧溝１５ａに対向する面積が減少する区間を減少区間ＤＴと定義する。

線ＥＸに示される本実施の形態においては、減少区間ＤＴにおけるロータ１８の回転角に対する対向面積の平均変化率の絶対値は、増加区間ＡＴにおけるロータ１８の回転角に対する対向面積の平均変化率の絶対値よりも小さい。ここで言う「減少区間ＤＴにおけるロータ１８の回転角に対する対向面積の平均変化率の絶対値」とは、ロータ１８の単位回転角ごとの対向面積（ベーン背圧室と背圧溝とが対向している面積）の変化率の絶対値を減少区間ＤＴについて平均値化することで得られる値である。ここで言う「増加区間ＡＴにおけるロータ１８の回転角に対する対向面積の平均変化率の絶対値」とは、ロータ１８の単位回転角ごとの対向面積の変化率の絶対値を増加区間ＡＴについて平均値化することで得られる値である。線ＣＮに示される比較例の場合には、減少区間ＤＴにおけるロータ１８の回転角に対する対向面積の平均変化率の絶対値と、増加区間ＡＴにおけるロータ１８の回転角に対する対向面積の平均変化率の絶対値とは同一である。

線ＥＸに示されるように、吸入行程の初期（回転角θａ）の時点またはその付近の時点でベーン背圧室４１は背圧溝１５ａに対向し始める。その後、増加区間ＡＴにおいてベーン背圧室４１の背圧溝１５ａに対向する面積は増加し、ベーン背圧室４１の全体が背圧溝１５ａに対向した時点で対向面積は増加しなくなり、吸入行程から圧縮行程へと遷移する（一定区間ＣＴ）。ベーン背圧室４１は背圧溝１５ａに対向し始めてからベーン背圧室４１の全体が背圧溝１５ａに対向するまでの間の区間が増加区間ＡＴとして定義される。

ベーン背圧室４１の先行側部分が背圧溝１５ａに対向しなくなり始めると（回転角θｂ）、ベーン背圧室４１の背圧溝１５ａに対向する面積は減少し（減少区間ＤＴ）、ベーン背圧室４１の全体が背圧溝１５ａに対向しなくなった時点（回転角θｃ）で対向面積は減少しなくなる。ベーン背圧室４１の先行側部分が背圧溝１５ａに対向しなくなり始めてからベーン背圧室４１の全体が背圧溝１５ａに対向しなくなるまでの間の区間が減少区間ＤＴとして定義される。回転角θｃの付近において、ベーン背圧室４１は背圧供給穴１５ｅに対向し、ベーン背圧室４１には高圧の背圧が供給され、これにより吐出行程における必要背圧を得ることが可能となる。

比較例の場合には、線ＣＮに示されるように、回転角θｄの時点でベーン背圧室４１の先行側部分が背圧溝１５ａに対向しなくなり始め、その後、ベーン背圧室４１の背圧溝１５ａに対向する面積は減少する。すなわち、線ＥＸに示される本実施の形態においては、減少区間ＤＴにおけるロータ１８の回転角に対する対向面積の平均変化率の絶対値は、増加区間ＡＴにおけるロータ１８の回転角に対する対向面積の平均変化率の絶対値よりも小さい。ベーン背圧室４１の先行側部分が背圧溝１５ａに対向しなくなり始めるタイミングは、実施の形態の方が、比較例よりも早い。

ベーン背圧室４１が背圧溝１５ａに対向している状態では、ベーン背圧室４１が背圧溝１５ａに連通している。一方で、ベーン背圧室４１が背圧溝１５ａに対向していない状態では、ベーン背圧室４１が背圧溝１５ａにほとんど連通していない。この状態でベーン背圧室４１に向かって背圧供給穴１５ｅから高圧が供給されると、高圧は背圧溝１５ａにほとんど供給されないため、ベーン背圧室４１内の圧力は上昇しやすい。この状態は、背圧供給穴１５ｅと背圧溝１５ａとが同一のベーン背圧室４１に同時に対向しないように相互に離間して設けられている場合と、背圧供給穴１５ｅと背圧溝１５ａとが同一のベーン背圧室４１に同時に対向可能なような距離を相互間に有して設けられている場合との、双方の場合において形成され得る。

実施の形態においては、ベーン背圧室４１の先行側部分が背圧溝１５ａに対向しなくなり始めるタイミングが、比較例の場合よりも早い。したがって、たとえば同一の高圧が背圧供給穴１５ｅからベーン背圧室４１に向かって供給された状態では、実施の形態の場合の方が、比較例の場合に比べてベーン背圧室４１内の圧力を上昇させやすい。換言すると、吐出行程時に必要なベーン背圧を得るために背圧供給穴１５ｅから供給されるべき高圧は、実施の形態の場合の方が比較例の場合に比べて小さくて済む。

冒頭で述べたとおり、チャタリング防止という目的に主として着目して背圧溝および背圧供給路の大きさおよび形状等を設定した場合、吐出行程とそれに続く吸入行程の初期との間で、必要なベーン背圧を得ることが可能になる。しかしながらこの場合、圧縮行程の初期またはその付近の行程等、必要なベーン背圧が低い区間において必要以上の背圧がベーン背圧室に供給されやすくなる。

実施の形態の場合には、吐出行程とそれに続く吸入行程の初期との間で、背圧供給穴１５ｅから供給されるべき高圧を比較例の場合に比べて小さくすることが可能である。背圧供給穴１５ｅから供給される高圧（背圧）が比較的小さい値であっても、上述のとおり、ベーン背圧室４１内の圧力を上昇させやすく必要背圧を得やすいためである。背圧供給穴１５ｅから供給される高圧（背圧）の値を小さい値とすることにより、結果として、圧縮行程の初期またはその付近の行程等、必要なベーン背圧が低い区間において必要以上の背圧がベーン背圧室に供給されることを効果的に抑制することが可能となる。動力消費量を低減することが可能となり、ベーン１９やシリンダ部１４などの各部材の耐用寿命が短くなることも抑制される。再圧縮量を小さくすることにより、たとえば冷房能力の向上を図ることも可能となる。

［他の実施の形態］
上述の実施の形態は、背圧溝１５ａ（特に背圧溝１５ａ２）に着目して説明したが、上述の実施の形態で開示した思想は、背圧溝１５ａ１にも適用可能であり、フロント側に設けられた一対の背圧溝１３ａの一方または双方にも適用可能である。

上述の実施の形態では、背圧溝１５ａに第２外周縁部Ｔ２を形成することにより、面積Ａ１が面積Ａ２よりも小さいという関係を実現している。このような構成に限定されず、背圧溝１５ａの先行側ＦＬの外縁のうち、内周側（内径側）の部分の形状をたとえば比較例の場合と異ならせることで、同様に面積Ａ１が面積Ａ２よりも小さいという関係を実現してもよい。背圧溝１５ａの任意の構成を比較例の場合と異ならせることで、面積Ａ１が面積Ａ２よりも小さいという関係を実現可能である。

上述の実施の形態では、ベーン型圧縮機１０が２つの背圧溝１５ａを有しており、回転軸１６が一回回転する間に、圧縮作業が２回行なわれる。このような構成に限定されず、上述の実施の形態で開示した思想は、回転軸１６が一回回転する間に、圧縮作業が１回行なわれる構成に適用可能であり、圧縮作業が２回以上行なわれる構成にも適用可能である。

フロントハウジング１３においては、底壁部１３ｐとシリンダ部１４とが一体に形成されているが、この構成に代えて、底壁部１３ｐをフロントサイドプレートとしてシリンダ部１４と別体に形成し、軸方向において間隔を空けて配置されたフロントサイドプレートと区画壁１５との間にシリンダ部１４を配置する構成としてもよい。

上述の実施の形態では、ベーン１９が吸入孔２３または吐出口３１を通過する位置関係によって各行程（吸入行程、圧縮行程および吐出行程）を区分けしているが、これに限らない。たとえば、吐出口３１の開閉のタイミングによって吐出行程を区分けしてもよい。

以上、実施の形態について説明したが、上記の開示内容はすべての点で例示であって制限的なものではない。本発明の技術的範囲は特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１０，１０Ｚ ベーン型圧縮機、１１ ハウジング、１２ リヤハウジング、１２ａ 周壁、１３ フロントハウジング、１３ａ，１５ａ，１５ａ２，１５ａ１ 背圧溝、１３ｈ，１５ｈ 軸孔、１３ｐ 底壁部、１３ｓ，１５ｓ 表面、１４ シリンダ部、１４ａ，１４ｂ 凹部、１４ｃ 内周面、１４ｄ シリンダ室、１５ 区画壁、１５ｄ１，１５ｄ３，１５ｄ４，１５ｄ５ 油通路、１５ｄ２ 環状通路、１５ｅ 背圧供給穴、１５ｆ 高圧ガス供給通路、１５ｇ 大径部、１５ｊ 小径部、１６ 回転軸、１７ａ 軸封装置、１８ ロータ、１８ａ ベーン溝、１８ｃ 外周面、１９ ベーン、２０ 吸入空間、２１ 圧縮室、２２ 吸入ポート、２３ 吸入孔、３０ 吐出室、３１ 吐出口、３２ 吐出弁、３３ 弁体、３３ｓ バネ、３４ 吐出ポート、３５ 吐出領域、３６ 油分離器、３７ 連通路、４１ ベーン背圧室、Ａ１，Ａ２ 面積、ＡＴ 増加区間、ＣＮ，ＥＸ，ＨＬ 線、ＣＴ 一定区間、Ｄ 破線、ＤＴ 減少区間、ＦＬ 先行側、Ｌ１ 第１直線、Ｌ２ 第２直線、Ｌ３ 第３直線、Ｏ 軸心、Ｐ１ 対向開始点、Ｐ２ 対向終了点、ＲＲ 後行側、Ｓ１，Ｓ２ 部分、Ｔ１ 第１外周縁部、Ｔ２ 第２外周縁部。

Claims (2)

1. ハウジングと、
   軸孔を有し、前記ハウジングとともにシリンダ室を区画する区画壁と、
   前記軸孔に少なくとも一部が挿入された回転軸と、
   複数のベーン溝が形成され、前記シリンダ室内で前記回転軸と一体回転するロータと、
   各々の前記ベーン溝に各々が出没可能に設けられた複数のベーンと、を備え、
   前記シリンダ室内に、前記区画壁、前記ロータおよび複数の前記ベーンによって複数の圧縮室が形成され、
   前記圧縮室内で圧縮された冷媒を外部に吐出する吐出領域が、前記区画壁に対して前記シリンダ室とは反対側に形成され、
   各々の前記ベーンの底面と各々の前記ベーン溝との間がベーン背圧室とされ、
   前記区画壁には、前記区画壁のうちの前記シリンダ室側の端面に開口し、前記吐出領域内の潤滑油を前記ベーン背圧室に供給する背圧供給路が設けられ、
   前記区画壁の前記シリンダ室側の前記端面には、前記ベーン背圧室と対向して連通する背圧溝が形成され、
   前記区画壁の前記シリンダ室側の前記端面には、前記背圧供給路の前記シリンダ室側の開口である、背圧供給穴が形成されており、
   前記背圧供給穴と前記背圧溝とは、相互に離間して設けられており、
   前記ベーン背圧室と前記背圧溝とは、所定の対向面積を有して連通し、
   前記ロータの回転角の増加に対して、前記対向面積が増加する区間を増加区間とし、前記対向面積が減少する区間を減少区間とした場合、
   前記減少区間における前記ロータの回転角に対する前記対向面積の平均変化率の絶対値は、前記増加区間における前記ロータの回転角に対する前記対向面積の平均変化率の絶対値よりも小さく、
   前記ベーン背圧室が前記背圧溝に対向している状態では、前記ベーン背圧室が前記背圧溝に連通し、
   前記ベーン背圧室が前記背圧溝に対向していない状態では、前記ベーン背圧室が前記背圧溝に連通しておらず、この状態で前記背圧供給穴から前記ベーン背圧室に向かって高圧が供給された場合に当該高圧が前記背圧溝に供給されないように構成されている、
   ベーン型圧縮機。
2. 前記背圧溝のうちの回転方向における先行側は、円周方向に沿って延びる第１外周縁部と、前記第１外周縁部の回転方向における先行側に連続し、前記第１外周縁部よりも小さな曲率半径を有して延びる第２外周縁部と、を含む、
   請求項１に記載のベーン型圧縮機。

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