JPH0231240B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は可動翼型圧縮機に係り、特に車輌用空
調機に使用するに好適な可動翼型圧縮機に関す
る。

〔従来の技術〕

従来この種の車輛空調機用可動翼型圧縮機は第
１図及び第２図に示すような構造を有している。
即ち、円筒状のチヤンバ１２の内部に、カムリン
グ１４が固定され、このカムリング１４の内曲面
に囲まれた空洞部に円筒形のロータ１６が設けら
れている。このロータ１６の中心部は、駆動シヤ
フト１８に固定され、この駆動シヤフトの端部は
ニードルベアリング２０（第１図に示したものの
み）を介して図示されないサイドカバーに支持さ
れている。またロータ１６の周面には等間隔にベ
ーン溝２２が設けられ、このベーン溝２２にはベ
ーン２４が進退自在に挿入されている。

カムリング１４には吸気通路２６及び吸気孔２
８が設けられ、並びに吐出ポート３０が設けら
れ、この吐出ポート３０の外口部には吐出弁押え
３２が設けられている。符号３４は圧縮室でカム
リング１４内周面、ロータ１６外周面により形成
されている。

第１図に示したものはロータ１６とカムリング
１４との接点の数が２個ある２ローブタイプで、
第２図の如く３個あるものは３ローブタイプと呼
ばれている。他に前記接点の数が１個ある１ロー
ブタイプのものもあり、一般にｎ個の接点を持つ
たｎローブタイプ（ｎは自然数）が考えられる。

これら従来の可動翼型圧縮機は、特に複数ロー
ブタイプの場合、ベーン枚数をローブ数の整数倍
としている。例えば、第１図の如く２ローブに対
して４枚ベーンを備えている。これは、圧縮機を
作動させた場合、ベーン２４を介してあるいは直
接ロータ１６に働く各圧縮室内圧がロータ駆動シ
ヤフト１８に対して点対称となり軸受の荷重負担
が小さくて済み、ロータ１６の振れ回りによる騒
音も少ないという利点があるためである。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしその反面、第３図に示す２ローブ４枚ベ
ーンの場合の駆動トルク変動に見られるように、
駆動シヤフト１回転につき吸気圧縮を８回繰返す
ため、各ベーンの圧縮仕事による駆動トルク（図
中縦軸に示す）は鋭いピークを持つものとなり、
隣りのベーンの圧縮仕事による駆動トルクとオー
バーラツプする部分が小さくなつてしまう。この
ため駆動トルクの変動がかなり大きくなる。特に
ベーン枚数がローブ数の整数倍の時には駆動トル
ク変動位相の全く同じものが重なり合うことにな
り、全体としての駆動トルク変動は非常に大きな
ものとなるので、この駆動トルク変動による振動
が発生するという欠点が生じる。

なお第３図破線が１枚のベーンによる駆動トル
ク変動を示し、一点鎖線が他のベーンによる同位
相の駆動トルク変動を合成したもので、実線が４
枚のベーンによる駆動トルク変動を合成した全体
の駆動トルク変動を示している。尚、関連する従
来技術として米国特許第3917438号に記載された
ものがある。

本発明の目的は、駆動トルク変動の小さい上
に、ベーンの運動が滑らかな可動翼型圧縮機を提
供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

前記の目的を達成するため、本発明に係る可動
翼型圧縮機は、内曲面に囲まれてなる空洞部を設
けたカムリングと、カムリングの空洞部内に設け
られ空洞部の内壁面に複数個所で内筒外周を接触
させて回転する円筒形状のロータと、ロータ外周
に設けられた溝内に滑動自在に装着されたカムリ
ングの空洞部の内壁に端部を接触させて回転する
ベーンとを有し、カムリングの空洞部内壁面、ロ
ータ外周面、及びカムリング空洞部内壁面とロー
タ外周面との接触部で囲まれて形成されたそれぞ
れの圧縮室に、ロータ回転方向上流側接触部の近
くに吸気孔とロータ回転方向下流側接触部の近く
に吐出ポートとがそれぞれ設けられてなり、カム
リングの空洞部内壁の形状を、空洞部内壁とロー
タの外周面との接触点を結ぶ直線の直角二等分線
に関して非対称形状とし、その最大膨み部が吸気
孔近傍に形成されている可動翼型圧縮機におい
て、カムリングの空洞部内壁に形成する断面曲線
を、極座標表示で示しγ＝ｆ（θ）としたとき、
ｎ＝ロータとカムリングの接触点の数であるロー
プ数、Ｂ＝（最大膨み部とロータ中心との間の距
離γ−ロータ半径Ｒ）×１／２、Ａ＝Ｒ＋Ｂ／２
とし、最大膨み部角度θ′及びθをラジアンで表記
した場合、 ｆ（θ）＝Ａ−Bcos〔ｎ｛θ＋θ′（sin（ｎ
／２θ）／sin（π／２−ｎ／２θ′））²｝〕……(1) の形状とした構成である。

〔作用〕

カムリングの空洞部内壁面の形状がカムリング
とロータとの接点を結ぶ直線の垂直２等分線に関
して吸気孔側に寄つた所で最大径となるようにな
つているため、ロータに取付けられたベーンの圧
縮仕事による駆動トルク変動が低減すると共に、
駆動トルク変動による振動、及び騒音が著しく軽
減してベーンの運動が滑らかになる。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を図面に従つて説明す
る。

第４図は本発明に係る可動翼型圧縮機の一実施
例の要部を示す図である。

符号３６はロータを示し、符号３８はカムリン
グの内曲面を示している。この場合は、ロータ３
６とカムリング３８が２点に接する２ローダタイ
プの可動翼型圧縮機で、カムリング３８の形状は
２個の接点を結ぶ直線の垂直２等分線に関し非対
称形となつている。なお、比較のため図中破線は
従来例のカムリング３８の内曲面を示している。
特に、カムリング３８の最も膨んだ部分（カムリ
ング３８の断面線を極座標表示してｒ＝ｆ（θ）
と表わせば、ｒが最大となる部分）が吸気孔側へ
片寄つている。

第５図は本発明に係る可動翼型圧縮機の他の実
施例の要部を示す図である。

カムリング３８の内曲面にロータ３６が３点で
接するように設置されている。このカムリング３
８の内曲面は上記３接点の任意の２点間の垂直２
等分線に関して非対称となつており、カムリング
３８の最も膨んだ部分が吸気孔側に片寄つてい
る。図中破線は比較のため従来例のカムリングの
内曲面を示している。

以上両実施例ともカムリング３８の形状が非対
称で、カムリング３８の最も膨んだ部分が吸気孔
側へ片寄つているため、各圧縮室が最大容積とな
る位置も吸気孔側へずれている。従つて１枚のベ
ーンは図中角度αの間だけ圧縮仕事をすることに
なる。なお、従来例は図中破線で示すように角度
αの間だけ圧縮仕事をしていた。図から明らかな
ように、α′＞αであるため実施例の場合のほうが
駆動シヤフトの大きな回転角に亘つて圧縮仕事を
することになる。

このため、同容積の吸気を同吐出圧まで圧縮す
る場合、仕事量は同一であるから、この仕事を駆
動シヤフトの大きな回転角に亘つて行なつた方が
駆動トルクは平坦となり、駆動トルク変動のピー
クは緩やかとなる。

第６図は第４図に示した２ローブ４枚ベーンの
可動翼型圧縮機の駆動トルク変動を示したもので
ある。図中破線が１枚のベーンによる駆動トルク
変動、一点鎖線が他のベーンによる同位相の駆動
トルク変動を合成したもので、実線が４枚のベー
ンによる駆動トルク変動を合成した全体の駆動ト
ルク変動を示している。図から明らかなように第
３図に比較して駆動トルク変動のピークは緩やか
となり、その最大値は小さくなつている。また隣
りのベーンによる圧縮仕事の駆動トルク変動との
オーバーラツプ部分は大きくなつている。即ち、
第５図の実線で示される実施例の全体のトルク変
動は第３図の実線で示される従来例のそれと比較
して変動の程度が低減されていることが分る。

なお、上述のような最大容積の位置が吸気孔側
へずれたカムリング形状の一例として、極座標で
表示した場合、次のようなものが挙げられる。

ｒ＝ｆ（θ）＝Ａ−Bcos〔ｎ｛θ＋θ′（sin
（ｎ／２θ）／sin（π／２−ｎ／２θ′））²｝〕 ｎ＝ロータとカムリングの接触点の数であるロ
ープ数、Ｂ＝（最大膨み部とロータ中心との間の
距離γ−ロータ半径Ｒ）×１／２、Ａ＝Ｒ＋Ｂ／
２とし、最大膨み部角度θ′及びθはラジアンであ
る。

そして(1)式における曲線を時計回りに回転させ
た場合の関数形は(2)式となる。

f₂（θ）＝Ａ−Bcos｛ｎ（θ＋β）｝ ……(2) ここでθ＝０、2π／ｎで(1)式と一致し、θ＝
１／２×2π／ｎ−θ′で最大突び出し（最大膨み
部）とするためには、 θ＝０、2π／ｎでβ＝０ θ＝１／２×2π／ｎ−θ′でβ＝θ′ とすればよい。すなわち、 β（０）＝β（2π／ｎ）＝０ β（１／２×2π／ｎ−θ′）＝θ′］を満足する関
数
形β（θ）を求めればよい。

この条件を満足するβ（θ）として(3)式とした。

β（θ）＝θ′（sin（ｎ／２θ）／sin（π／２−ｎ
／２θ′））²……(3) (3)式において、 β（０）＝０ β（2π／ｎ）＝０ β（１／２・2π／ｎ−θ′）＝θ′ となり、前記条件を満足する。

また(3)式はθ＝2π／ｎ×ｉ（ｉ＝１…ｎ）にお
いて、 β（2π／ｎ×ｉ）＝０ さらに、θ＝１／２・2π／ｎ＋（2π／ｎ）×（ｉ
−１）−θ′−（ｉ−１−ｎ）において、 β（１／２・2π／ｎ＋（2π／ｎ）（ｉ−１） −θ′＝θ′ となり、(1)式のカムリング曲線の全周の全ての最
大突出し点を同一回転方向（吸気孔方向）にθ′の
角度ずらすことができることが証明される。した
がつて、空洞部内壁に形成される断面曲線は、単
一の関数によつて与えられ、その関数形は、滑ら
かに変化する周期関数であるところの正弦関数と
余弦関数とから形成されているため、断面曲線は
滑らかになり、駆動トルクを低減する際にベーン
の運動の滑らかさを確保できる。

本実施例によれば、カムリング３８の形状がカ
ムリング３８とロータ３６との接点を結ぶ直線の
垂直２等分線に関して吸気孔側に寄つた所で最大
径となるようになつているので、ロータ３６に取
付けられたベーンの圧縮仕事による駆動トルク変
動を低減させる効果がある。従つて、駆動トルク
変動による振動、及び騒音が著しく軽減する効果
がある。

なお、本発明は任意のローブ数、任意のベーン
枚数を有する可動翼型圧縮機に対して、駆動トル
ク変動の低減に有効であるが、特に、ベーン枚数
がローブ数の整数倍のものに適用すると、ロータ
に働く圧力のバランスを損わずに駆動トルク変動
の軽減を図れるという点で効果的である。

〔発明の効果〕

以上述べたように本発明によれば、カムリング
の空洞部内壁面の形状がカムリングの空洞部内壁
面とロータ外周面との接点を結ぶ直線の垂直２等
分線に関して吸気孔側に寄つた所で最大径となる
ようになつているので、ロータに取付けられたベ
ーンの圧縮仕事による駆動トルク変動が低減し、
駆動トルク変動による振動、及び騒音が著しく軽
減する効果がある。また、本発明によれば、カム
リングの空洞部内壁面の形状を連続した一つの閉
曲線を形成しているので、ロータの回転が滑らか
となる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の２ローブ４ベーンの可動翼型圧
縮機を示す断面図、第２図は従来の３ローブ６ベ
ーンの可動翼型圧縮機を示す断面図、第３図は第
１図に示した可動翼型圧縮機の駆動トルク変動を
示す線図、第４図は本発明に係る可動翼型圧縮機
の一実施例の要部を示す輪郭図、第５図は本発明
に係る可動翼型圧縮機の他の実施例の要部を示す
輪郭図、第６図は第４図に示した可動翼型圧縮機
の駆動トルク変動を示す線図である。 ３６……ロータ、３８……カムリング。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 内曲面に囲まれてなる空洞部を設けたカムリ
   ングと、該カムリングの空洞部内に設けられ前記
   空洞部の内壁面に複数個所で内筒外周を接触させ
   て回転する円筒形状のロータと、該ロータ外周に
   設けられた溝内に滑動自在に装着された前記カム
   リングの空洞部の内壁に端部を接触させて回転す
   るベーンとを有し、前記カムリングの空洞部内壁
   面、該ロータ外周面、及び該カムリング空洞部内
   壁面と該ロータ外周面との接触部で囲まれて形成
   されたそれぞれの圧縮室に、ロータ回転方向上流
   側接触部の近くに吸気孔とロータ回転方向下流側
   接触部の近くに吐出ポートとがそれぞれ設けられ
   てなり、前記カムリングの空洞部内壁の形状を、
   該空洞部内壁と前記ロータの外周面との接触点を
   結ぶ直線の直角二等分線に関して非対称形状と
   し、その最大膨み部が前記吸気孔近傍に形成され
   ている可動翼型圧縮機において、前記カムリング
   の空洞部内壁に形成する断面曲線を、極座標表示
   で示しγ＝ｆ（θ）としたとき、ｎ＝ロータとカ
   ムリングの接触点の数であるロープ数、Ｂ＝（最
   大膨み部とロータ中心との間の距離γ−ロータ半
   径Ｒ）×１／２、Ａ＝Ｒ＋Ｂ／２とし、最大膨み
   部角度θ′及びθをラジアンで表記した場合、 ｆ（θ）＝Ａ−Bcos〔ｎ｛θ＋θ′（sin（ｎ
   ／２θ）／sin（π／２−ｎ／２θ′））²｝〕 の形状としたことを特徴とする可動翼型圧縮機。 ２ 特許請求の範囲第１項記載の可動翼型圧縮機
   において、ベーンの枚数が、ロープ数の整数倍で
   あることを特徴とする可動翼型圧縮機。