JPH01106985A - 圧縮機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は圧縮機に関し、例えば自動車空調装置の冷媒圧
縮機として用いて有効である。

〔従来技術およびその問題点〕

従来、回転軸と垂直に円板形状の少なくとも２つの完全
な凹凸のサイクルを有するウェーブプレートを固定し、
このウェーブプレートと同一の軸方向厚さを有するハウ
ジングとサイドプレートと一定角度間隔にてシャフト回
りに設置したベーンと密閉空間を形成したものは、例え
ば液体ポンプとして特公昭６０−４５７８９号公報等で
知られていた。しかしながら、この従来のポンプでは、
波状カムとベーンノーズのシール性については、液密に
保つことのみしか考慮されておらず、これを気冷線等の
圧縮を行う圧縮機として用いた場合には、ベーンノーズ
におけるシールが不十分となる。かかるベーンノーズ部
のシール性向上のためには、バンケル型コンプレッサで
使用されるアペックスシールの利用が考えられる。しか
し、従来のアペックスシールの使用例ではシール方向全
長において接触角は一定であり、アペックスシールノー
ズＲ形状について特に限定する必要がなかった。それに
対し、ウェーブプレートを用いた圧縮機においては、シ
ール方向全長においてウェーブプレートの外周側と内周
側では接触角が連続的に異なり、接触線は曲線となる（
第１３図）。かつウェーブプレート回転角度によっても
異なるため（第１０．１１図）、アペックスシール全長
にわたり、カムと密接シールするためには、先端形状を
特定の曲面形状に限定する必要がある。

その点について以下第３図〜第６図に基づいて説明する
。

第３図は、ウェーブプレートの正面図を示す。

ここでウェーブプレート面上で外周側から内方に向う任
意の点をＸ、Ｙ、Ｚとする。そして、それぞれの点ｘ、
　ｙ、　　ｚにおける円周方向展開図を第４図〜第６図
に示す。この図より明らかであるが、ウェーブプレート
の波状部のストロークが等しいにもかかわらず、各点の
円周方向の長さは、外周側から内方に向う程度短くなる
。それゆえ、ウェーブプレートとベーンノーズの接触角
は、外周側から内側（Ｘ−＋Ｚ）にいく程大きくなるの
は、明らかである。

即ち、ウェーブプレートの外側、内側、中間においてシ
ャフト中心までの距離Ｒがそれぞれ異なる為、接触角δ
は連続的に変化し、接触線は曲線となる。よって通常の
アペックスシール先端形状では、該圧縮機の波状カムと
ベーンノーズを密接シールすることは不可能である。

〔発明が解決しようとする問題点〕

本発明は、上記点に鑑み案出されたもので、アペックス
シールの先端形状を特定形状に設定することにより、ウ
ェーブプレートとベーンノーズとの間を密接シールでき
るようにすることを目的とする。

〔構成および作動〕

上記目的を達成するために、本発明では、該アペックス
シール先端部の曲率半径をウェーブプレートを成形する
所定円筒の半径に一致したものとする。

〔実施例〕

以下、本発明圧縮機の一実施例を図に基づいて説明する
。

第１図中カバー１１１はアルミニウム合金でできており
、一端が開口するカップ形状をしている。

このカバー内にはポンプハウジング１１３が配設されて
いる。ポンプハウジング１１３は、内部にポンプ室２４
３を形成すべくシリンダ形状となっている。ポンプハウ
ジング１１３の前方側端面にはフロントエンドプレート
１２１が配設されており、ポンプハウジング１１３の後
方側端面にはリアエンドプレート１１５が配設されてい
る。

さらに、カバー１１１の開口端には、フロントハウジン
グ１２１が配設されている。このフロントハウジング１
２１もアルミニウム合金により形成されている。そして
、カバー１１１、リアエンドプレート１１５、ポンプハ
ウジング１１３、フロントエンドプレート１２１及びフ
ロントハウジング１３１は、スルーボルト２３５により
、一体に連結されている。フロントハウジング１３１と
カバー１１１との間には、０リング１７０が配設されて
おりこのＯリング１７０により、圧縮機全体として機密
が保持される。

リアエンドプレート１１５及びフロントエンドプレート
１２１には、軸受１４１が圧入されており、軸受１４１
により、シャフト１２５が回転自在に支持されている。

このシャフト１２５は、フロントハウジング１３１上に
配設される図示しない電磁クラッチを開始、・自動車走
行用エンジンの回転駆動力が伝達される。

シャフト１２５の外周にはウェーブプレートハブ部１４
５が一体的に配設されている。また、つェーブプレート
ハブ部１４５の外周には、波型に屈曲形成したウェーブ
プレート１４３が一体的に形成されている。従って、シ
ャフト１２５の回転と同時にウェーブプレート１４３は
ポンプ室２４３内を回転することとなる。

ウェーブプレート１４３の両側には、ベーン１５１が配
設されている。このベーン１５１はコ字形状をしており
、ベーン１５１はウェーブプレート１４３を挟持するよ
うになっている。即ち、ベーン１５１の内方側端面ばウ
ェーブプレート１４３外面に密着しつつウェーブプレー
ト１４３が回転することとなる。

ベーン１５１のうちウェーブプレート１４３と摺接する
ノーズ部１５１０には第７図、第８図に示すようにアペ
ックスシール３００が配設されている。アペックスシー
ル３００はウェーブプレート１４３との当接面３０１が
、後述する特殊形状よりなる円弧状となっており、ベー
ン１５１側の面には係合突起３０２が一体形成されてい
る。この係合突起３０２はベーンノーズ１５１０に形成
された保持溝１５１１内に摺動自在に収納される。

尚、係合突起３０２と保持溝１５１１との間には板バネ
３１０が介在し、この仮バネ３１０による弾性力により
アペックスシール３００はウェーブプレート１４３側に
押圧される。

次に、このアペックスシール３００の先端部３０１の形
状について説明する。

上述の第３図ないし第６図に示したように、ウェーブプ
レート１４３とベーンノーズ１５１０の接触角は、ウェ
ーブプレート１４３の外周側から内方（Ｘ−＋Ｚ）に向
う程大きくなっている。

ここで、ウェーブプレート１４３の屈曲形状は所定半径
Ｒの円筒１０００の包絡線にて成形されているため（第
９図図示）、この包絡線の外側、内側、またその中間点
における円筒１０００の接触角δについて注目する。そ
の為、ウェーブプレート１４３上にシャフト中心軸１２
５に対するある放射線に沿って円筒１０００を置くと円
筒とウェーブ面との接触角δは、 Ｓｐ　：ストローク θ　：放射線の角度 Ｒ：シャフト中心軸からの距離 で与えられる。

ここで、外側、内側、中間点においては、シャフト中心
までの距離Ｒがそれぞれ異なる為、接触角δは連続的に
変化することになる（第１１図、第１３図図示）。本例
では、この接触角δが連続的に変化することに対応させ
、アペックスシール３００の先端３０１の曲率半径ｒ′
は、上述したウェーブプレート１４３を形成する所定半
径ｒの円筒と同一の半径としている。この点につき、以
下に説明する。

もし、所定円筒の半径ｒより小なる半径ｒ′の先端形状
をもつアペックスシール３００を装着するとすれば、ア
ペックスシール３００とウェーブプレート１４３との接
触線りが第１２図に示すようにほぼ直線状となる。その
為、シール性を確保する為に板バネ３１０によりＬ方向
（第９図）に半径差（ｒ−ｒ’）に相当する分移動させ
る必要があり、その必要移動量：ΔＬは ΔＬ”ｘ　（ｒ　　ｒ’　）ｃｏｓδ である。

しかし、前述したように接触角δは外側、内側、中間点
においてそれぞれ異なり、その為、必要移動量ΔＬもウ
ェーブプレート１４３の外周側・中間・内周側でそれぞ
れ異なることになる。

しかしながら、アペックスシール３００の変移可能な移
動量は、変移量が最小なる内側の値によって規正される
ことになる。その為、中間点、外側では、アペックスシ
ール先端３０１とウェーブプレート１４３との間に隙間
が空いてしまうことになり、この部位でのシール性が確
保できない。

それに対し、本例のアペックスシール３００ではΔＬ＝
Ｏとなるように、アペックスシール先端部３０１の曲率
半径を、上述したウェーブプレート１４３を成形する所
定円筒の半径ｒと一致させている。即ち、本例ではウェ
ーブプレート１４３を成形する円筒の半径ｒと同一の先
端曲率をもつものにしている為、アペックスシール３０
０とウェーブプレート１４３との接触線りは第１３図に
示すように、上述した接触角δの変動に対応した曲線状
となる。その為、アペックスシール先端３゜１とウェー
ブプレート１４３との間には隙間が生じることなく、シ
ールが良好に保持される。尚、アペックスシール先端３
０１の曲率半径及びウェーブプレート１４３を成形する
所定円筒の半径ｒは、主に加工上の要因により決められ
る。

従って、アペックスシール先端３０１の曲率半径は、ウ
ェーブプレート１４３を成形する刃具の先端半径ｒと同
じ形状にすることにより、アペックスシールとウェーブ
プレートを連続的に接触させることができることになる
。

尚、ウェーブプレート１４３の材質は鋳鉄としており、
これに対しアペックスシール３００は摩耗側として働く
。従って、アペックスシール３００の材質はアルミニウ
ム、カーボン、樹脂（ポリイミド）などの耐熱性に優れ
たものとする。又、アペックスシール３００の組付は方
法は、第８図に示す様にアペックスシール３００の係合
突起３０２間の凹部３０３に板バネ３１０を入れ、その
状態でベーン１５１の保持溝１５１１内に挿入する。

ベーン１５１はフロントエンドプレート１２１及びリア
エンドプレート１１５に形成されたベーン１５１溝内を
往復摺動する。すなわち、ウェーブプレート１４３の屈
曲を受けてベーン１５１はポンプ室２４３内を往復摺動
することとなる。

従って、フロントエンドフレート１２１及びリアエンド
プレート１１５内面、ウェーブプレート１４３側面、ポ
ンプハウジング１１３内面により、区画形成されるポン
フ室２４３はその容積をウェーブプレート１４３の回転
に応じて増減させることとなる。

第２図に示すように、フロントエンドプレート１２１及
びリアエンドプレート１１５には、吐出口２２３が開口
している。この吐出口２２３はベーン溝２，４５開口位
置よりもウェーブプレート１４３の回転方向後側にベー
ン１５１に隣接して開口している。また、吐出口２２３
は、吐出弁２２５により開閉制御される。

したがって、フロントエンドプレート１２１とフロント
ハウジング１３１との間には、前部吐出室１３３が形成
される。またリアエンドプレート１１５とカバー１１１
との間にも後部吐出室１３５が形成される。そして、こ
れはポンプハウジング１１３と後部吐出室１３５とは吐
出連通通路１２３により連通ずる。吐出連通通路１２３
はポンプハウジング１１３、リアエンドプレート１１５
、フロントエンドプレート１２１内に形成すしている。

後部吐出室１３５はカバー１１１に形成された吐出通路
１５５と連通しており、さらに吐出通路１５５は吐出サ
ービスバルブ２１３に連通している。一方、吸入室２２
１は、ポンプハウジング１１３とカバー１１１との隙間
に形成されている。

即ち、吸入室２２１は、ポンプハウジング１１３外面・
カバ−１１１内面・フロントエンドプレート１２１側面
及びリアエンドプレート１１５側面により区画形成され
る。そして、この吸入室２２１は後部吐出室１３５を介
し、ポンプ室２４３と連通ずる。

後部吐出室１３５は、ポンプハウジング１１３の内、ベ
ーン溝２４５近傍に形成され、ベーン溝２４５よりウェ
ーブプレート１４３　、、）回転方向前方側に隣接して
開口している。

なお、吸入室２２１はカバーに形成された吸入通路１５
５に連通し、さらに吸入通路１５５は吸入サービスバル
ブ２１１に連通している。

シャフトシール２４１はフロントハウジング１３１内面
に配設され、シャフト１２５外面に沿って漏洩するオイ
ルをシールするものである。しかし、フロントハウジン
グ１３１内部には、前部吐出室１３３が形成されている
ため、このままではシャフトシール２４１に高い圧力が
加えられることになる。そこで、第２図に示すようにフ
ロントエンドプレート１２１およびフロントハウジング
１３１の一部を突出形成してその両面を合致させ、内部
に低圧室２５１を形成するようにする。なお、第２図で
は、フロントエンドプレート１２１および前部吐出室１
３３より突出形成された両部位の間に配設され、両部位
間のシールを行うガスケット２３１が図示されている。

この低圧室２５１はシャフト１２５外周を被い、またそ
の外周部では、フロントエンドプレート１２１に貫通形
成された低圧連通孔１．８０を介し、吸入室２２１と連
通している。そのため、吸入室２２１内の低圧連通孔１
８０を介し、低圧室２２１内に供給されることとなる。

従って、シャフトシール２４１の周りにはシャフトシー
ル２４１外周部の圧力は低圧となる。

次に、上記構成よりなる圧縮機の作動を説明する。

図示しない自動車走行用エンジンの駆動力が電磁クラッ
チを介してシャフト１２５に伝達されると、ウェーブプ
レート１４３はポンプハウジング１１３内で回転するこ
とになる。このウェーブプレート１４３の回転に応じて
ポンプ室２４３の容積が増減を繰り返し、容積が増加す
る吸入行程では、冷凍サイクルの図示しない蒸発器から
のガス状冷媒を吸入室２２１から吸入口１５３を経てポ
ンプ室２４３内に導入する。一方、容積が減少する圧縮
行程では、冷媒をポンプ室２４３内で所定圧まで昇圧し
た後、吐出口２２５、吐出室１３３゜１３５を経て、冷
凍サイクルの図示しない凝縮機側に吐出する。

ここで、本例ではウェーブプレート１４３に山部が２ケ
所形成され、またポンプハウジング１１３にはベーン１
５１が３枚配設されているので、ポンプハウジング１１
３内にはポンプ室２４３が６室形成されることになる。

そして、圧縮行程にある高圧のポンプ室２４３と吸入行
程にある低圧のポンプ室２４３とは、ベーン１５１によ
す分けられる。冷凍サイクルが定常運転しているときに
は、吸入冷媒圧力は１．５ｋｇ／ｃｎ程度であり、かつ
吐出冷媒圧力は１５ｋｇ／ｃ１ａ程度である為、ベーン
１５１の両側には大きな圧力差が生じることになる。特
に本例では、冷凍サイクルに用いられる圧縮機としてガ
ス状冷媒の圧縮を行う為、ベーン１５１とウェーブプレ
ート１４３との間のシールがより一層重要となる。

しかしながら、本例ではベーンノーズ部１５１０にアペ
ックスシール３００が配設され、かつアペックスシール
３００が板バネ３１０によりウェーブプレート１４３側
に常時押さえつけられているので、ベーン１５１とウェ
ーブプレート１４３との間のシールが良好に保たれる。

特に、本例ではアペックスシール３００先端の曲率半径
を、ウェーブプレート１４３を形成する際の包絡線の基
礎となる円筒１０００の半径ｒと同一としている為、ア
ペックスシール先端部３０１が、ウェーブプレート１４
３の内周側から外周側番こかけて半径方向の全長にわた
って、ウェーブプレート１４３面に接することとなり、
その結果、アペックスシール３００とウェーブプレート
１４３との間のシールがより確実となる。

尚、上述の例では第７図図示のように係合突起３０２が
ベーン１５１の保持溝１５１１に挿入される構造とした
が、第１４図に示すようにアペックスシール３００に保
持溝３０５を形成し、この保持溝３０５内に板バネ３１
０及びベーンノーズ部１５１１を挿入するようにしても
よい。

また本発明の圧縮機の用途は、自動車空調装置用の冷媒
圧縮機に限定されるものではない。気体及び液体の圧縮
機として広く利用可能である。その圧縮機も高圧とする
必要はない。単に、ポンプとして使用することも可能で
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明圧縮機の一実施例を示す断面図、第２図
は第１図の■−■矢視断面図、第３図はつ土−ブプレー
トの正面図、第４図は第３図の７点にお吐る展開図、第
５図は第３図のＹ点における展開図、第６図は第３図の
Ｘ点における展開図、第７図はアペックスシールとベー
ンとの組付状態を示す正面図、第６図はアペックスシー
ル部分を示す断面図、第９図はウェーブプレート形状を
示す説明図、第１０図及び第１１図はウェーブプレート
の接触角を示す説明図、第１２図、第１３図は、アペッ
クスシールの接触線を示す説明図、第１４図は本発明圧
縮機の他の例を示す断面図である。 １１１・・・カバー、１１３・・・ポンプハウジング。 １１５・・・リアエンドプレート、１２１・・・フロン
トエンドプレート、１２５・・・シャフト、１３１・・
・フロントハウジング、１３３・・・前部吐出室、１３
５・・・後部吐出室、１４３・・・ウェーブプレート、
１５１・・・ベーン、１５３・・・吸入口、２２３・・
・吐出口。 ３００・・・アペックスシール。 代理人弁理士　　岡　部　　　隆

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 　内部に円筒空間を有するポンプハウジングと、このポ
   ンプハウジング内に回転自在に配設され回転軸に対して
   垂直な面で波状に屈曲形成されたウェーブプレートと、
   このウェーブプレートの側面に摺接して前記ポンプハウ
   ジング及び前記ウェーブプレートと共にポンプ室を形成
   するベーンと、このベーンのうち前記ウェーブプレート
   と対向する部位に配設され、前記ベーンと前記ウェーブ
   プレートとの間のシールを行うアペックスシールとを備
   え、 前記ウェーブプレートは所定半径よりなる円筒の包絡線
   にて成形し、かつ、前記アペックスシールのうち前記ウ
   ェーブプレートと当接する部位は、曲率半径が前記所定
   半径と同様の半径よりなる円弧状に形成されたことを特
   徴とする圧縮機。