JPH051671Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この考案は車両用空調装置に使用されるベーン
圧縮機に関するものである。

（従来の技術） 従来、車両用空調装置等に使用されるベーン圧
縮機として、第７図に示すように偶数枚のベーン
３３を有するロータ３２をシリンダ３１の楕円筒
状中空部内に収容したものがあるが、このベーン
圧縮機は、高圧側、低圧側の圧縮室３４Ａ，３４
Ｂがそれぞれシヤフト３５を中心に対称状にで
き、ロータ３２を特定の方向に移動させる圧力差
が生じないため、ベアリングのガタによるロータ
３２の動きは不規則となり、ロータ３２がシリン
ダ３１に接触する。このとき、シリンダ３１の内
周面及びロータ３２の外周面の面荒れを起こし易
く、特に、シリンダ３１、ロータ３２がAl材に
より形成されている場合に著しい。

これを解決するため、シリンダ３１とロータ３
２との間にベアリングのガタ分を見込んだクリア
ランスを取る方法や、第８図に示すようにロータ
３２の外周面に４フツ化エチレン樹脂等の耐摩耗
性被膜３６を形成したベーン圧縮機（実開昭58−
77185号公報）が提案されている。

（考案が解決しようとする問題点） ところが、前者では交差の最大クリアランスで
はトツプ位置T.P（ロータ３２がシリンダ３１中
空部の短径部分壁面に最も近接する位置）でのシ
ール性が不十分となり、高圧側の圧縮室から低圧
側の圧縮室へ高圧流体が漏洩し、圧縮効率が低下
するという問題点がある。

また、後者ではベーン溝３７後壁外周の耐摩耗
性被膜３６の外周エツジ３６ａがトツプ位置T.P
に接触した場合、耐摩耗性被膜３６がこの部分で
剥離し易いという問題点がある。

考案の構成 （問題点を解決するための手段） この考案は前記問題点を解決するため、シリン
ダの楕円筒状中空部内に、奇数枚のベーンを有し
ベアリングにより回転を許容されたロータを配設
し、シリンダの端面にはフロントサイドプレート
及びリヤサイドプレートを接合し、両サイドプレ
ート及びシリンダとロータとにより囲まれた一対
の空間にはそれぞれ吸入口及び吐出口を開口さ
せ、外部から前記ロータを回転駆動させることに
より吸入口から吸入した流体を圧縮駆動させて吐
出口から吐出させるようにしたベーン圧縮機にお
いて、ロータの外周面に４フツ化エチレン樹脂等
の耐摩耗性被膜を形成し、シリンダ中空部壁面に
おける短径部分にはロータが最も近接する円弧状
のトツプ位置を形成するとともに、ロータとトツ
プ位置とのクリアランスを前記ベアリングのガタ
より小さく設定し、トツプ位置の終端から吸入口
の始端までの距離を、ベーンのシリンダ中空部壁
面との接触部からベーン溝の後壁面までの距離よ
りも大きく設定するという手段を採用している。
ここで、トツプ位置の終端とはロータの回転方向
側端部を、吸入口の始端とはロータの反回転方向
側の端部を示し、ベーン溝の後壁面とはロータの
反回転方向側の壁面を示す。

（作用） この考案は前記手段を採用したため、次のよう
に作用する。

奇数枚のベーンにより圧縮作用が行われると、
各圧縮室における圧縮作用が同期しないため、シ
リンダの一方のトツプ位置側では圧縮室が高圧、
他方のトツプ位置側では圧縮室が低圧となり、ロ
ータはこの圧力差によつて低圧側に付勢されるこ
とになる。ここで、ベアリングにはガタがあり、
ロータとトツプ位置とのクリアランスはベアリン
グのガタより小さく設定されているため、ロータ
は低圧のトツプ位置側へ移動され、その外周面は
トツプ位置に接触することとなる。この時、高圧
側のトツプ位置では圧縮室を形成する一対のベー
ンのうち先行するベーン先端の接触部が吸入口の
始端を通過するまで高圧を維持するため、ロータ
とのクリアランスが保たれる。そして、先行する
ベーン先端の接触部が吸入口の始端を通過する
と、接触部からトツプ位置までの小室の圧力が急
激に低下することにより、ロータは反対側のトツ
プ位置の高圧力により逆方向へ移動され、トツプ
位置にはロータの外周面が接触する。この時、ト
ツプ位置の終端から吸入口の始端までの距離を、
ベーンのシリンダ中空部壁面との接触部からベー
ン溝の後壁面までの距離よりも大きく設定してあ
ることにより、ベーン溝の後壁面は既にトツプ位
置の終端を通過しており、外周エツジ（ベーン溝
と後壁面との結合縁）がシリンダ中空部壁面のト
ツプ位置と接触することが回避されるので、耐摩
耗性被膜の剥離が防止される。

また、ロータ外周面に耐摩耗性被膜を設けてい
るので、液圧縮が起こつて潤滑油膜が流されて
も、ロータの焼きつきが防止される。

（実施例） 以下、この考案を具体化した一実施例を第１〜
４図について説明すると、Al材よりなり、楕円
筒状中空部を有するシリンダ１の両端面には円板
状のフロントサイドプレート２及びリヤサイドプ
レート３が接合され、これらによつてロータ収容
用の楕円筒空間が形成されている。フロントサイ
ドプレート２の前面には吸入室５を有するフロン
トハウジング４が設けられ、吸入室５は吸入口６
及び吸入フランジ７を介して外部回路と連通され
ている。フロントハウジング４の後面にはフロン
トサイドプレート２及びリヤサイドプレート３並
びにシリンダ１の外周を囲繞するようにリヤハウ
ジング８が接合され、同リヤハウジング８の後側
には底部を油溜室１０とした油分離室９が形成さ
れ、同油分離室９は吐出口１１及び吐出フランジ
１２を介して外部回路と連通されている。

前記フロントサイドプレート２及びリヤサイド
プレート３の中心部には、ラジアルベアリング１
３，１３によりシヤフト１４が積極回転可能に貫
通されており、同シヤフト１４に固着されたAl
材よりなる円筒状のロータ１５が収容され、三日
月状をなす一対の室１６が形成されている。

また、シリンダ１のトツプ位置T.P（ロータ１
５がシリンダ１の中空部壁面における短径部に最
も近接する位置）の始端Ａから終端Ｂまでの曲率
半径r₂は、ロータ１５外周面の曲率半径r₁とほぼ
同一に形成され、トツプ位置T.Pとロータ位置５
とのクリアランスは前記ラジアルベアリング１３
のガタ分を見込まないロータの回転に必要な非接
触クリアランスh1のみとしている。

前記ロータ１５の外周面には４フツ化エチレン
樹脂よりなる耐摩耗性被膜１７が被覆され、シリ
ンダ１とロータ１５との接触によるロータ１５の
焼きつきを防止するようにしている。また、ロー
タ１５の円周上には全幅に渡つて奇数個（この実
施例では５個の場合を示す）のベーン溝１８が所
要深さをもつて形成され、各ベーン溝１８に摺動
可能に嵌合されたベーン１９は、その先端がシリ
ンダ１の内周面に当接することで前記三日月状の
一対の室１６をそれぞれ複数個の圧縮室２０に区
画形成している。

同圧縮室２０は前記フロントサイドプレート２
に貫設された連通孔２１、シリンダ１に貫設され
た吸入通路２２、及び吸入通路２２と圧縮室２０
を連通するように貫設された吸入口２３によつて
吸入室５と連通されている。第３図に示すよう
に、前記トツプ位置T.Pの終端Ｂとトツプ位置T.
Pの曲率半径より大なる曲率半径より成る部分に
形成される吸入口２３の始端Ｃとの距離Ｌは、ベ
ーン１９のシリンダ１との接触部Ｄからベーン溝
１８の後壁面１８ａまでの距離ｌよりも大きく形
成されている。

また、圧縮室２０はシリンダ１に貫設された吐
出口２４を介して同シリンダ１の外周面とリヤハ
ウジング８の内周面間に形成された吐出室２５と
連通され、さらに、同吐出室２５はリヤサイドプ
レート３に貫設された連通孔２６を介して油分離
室９と連通されている。なお、吐出口２４には吐
出弁２７及び弁押え２８が設けられている。

次に、上記のように構成されたベーン圧縮機に
ついてその作用を説明する。

第１図においてロータ１５がＰ矢印方向に回転
されると、各ベーン１９は先端がシリンダ１の内
周に摺接してロータ１５とともに回転し、上方の
トツプ位置T.P側では圧縮室２０が高圧、下方の
トツプ位置T.P側では圧縮室２０が低圧となる。
このとき、ラジアルベアリング１３にガタがある
ため、ロータ１５はこの圧力差によつて第３図に
示すように下方（低圧側）へ移動され、上方（高
圧側）のトツプ位置T.Pでは圧縮室２０を形成す
る先行するベーン１９先端の接触部Ｄが吸入口２
３の始端Ｃに達するまでクリアランスh1が保た
れ、下方のトツプ位置T.Pには耐摩耗性被膜１７
が外周エツジ１７ａ以外の円周部で接触される。
そして、ベーン１９の接触部Ｄが吸入口２３の始
端Ｃに達したとき、ベーン溝１８外周の耐摩耗性
被膜１７の外周エツジ１７ａはトツプ位置T.Pの
終端Ｂを通過している。また、下方のトツプ位置
T.Pでは耐摩耗性被膜１７が接触しているため、
圧縮行程にある圧縮室２０（第１図右側下部）の
高圧流体が低圧側の圧縮室２０（第１図左側下
部）内へ漏洩するのが低減される。

圧縮室２０を形成する一対のベーン１９のうち
先行するベーン１９が第４図に示すように吸入口
２３の始端Ｃを通過すると、ベーン１９の接触部
Ｄからトツプ位置T.Pの終端Ｂまでの小室Ｒ内の
高圧流体が、吸入口２３から低圧側の圧縮室２０
内へ流出し、同小室Ｒの圧力が急激に低下し、ロ
ータ１５は下方のトツプ位置T.P側の圧縮室２０
の高圧力により同図に示すように上方へ移動さ
れ、上方のトツプ位置T.Pに対し、耐摩耗性被膜
１７が外周エツジ１７ａ以外の円周部で接触され
る。

この圧縮室２０を形成する一対のベーン１９の
うち後続のベーン１９が吸入口２３を通過し終わ
ると、この圧縮室２０では圧縮行程が始まり、前
記先行するベーン１９が吐出口２４を通過した
後、吐出行程となり、圧縮された流体は圧力差に
より吐出弁２７を開き、圧縮室２０から吐出口２
４を通つて吐出室２５へ吐出される。そして、吐
出室２５へ吐出された流体は油分離室９を通り、
吐出口１１から吐出される。

さて、この実施例ではベーン１９を奇数枚にし
たので、各圧縮室２０に圧力差を生じさせて両ト
ツプ位置T.Pの一方を高圧側、他方を低圧側にで
き、このため、従来の偶数枚のベーンを有する圧
縮機のように高圧側、低圧側の圧縮室がシヤフト
を中心にそれぞれ対称状となり、ベアリングのガ
タが吸収される部分が不規則に変化するものと比
べて、ラジアルベアリング１３のガタが吸収され
る部分を規則的に回転変化させ、高圧側のトツプ
位置T.Pとロータ１５とのクリアランスを保たせ
ることができるとともに、他方のトツプ位置T.P
と耐摩耗性被膜１７とを外周エツジ１７ａ以外の
円周部で接触させることができる。

また、トツプ位置T.Pの終端Ｂとトツプ位置T.
Pの曲率半径より大なる曲率半径より成る部分に
形成される吸入口２３の始端Ｃとの距離Ｌを、ベ
ーン１９のシリンダ１との接触部Ｄからベーン溝
１８の後壁面１８ａまでの距離ｌよりも大きく形
成したので、外周エツジ１７ａをトツプ位置T.P
に引つ掛けることなく通過させて耐摩耗性被膜１
７の剥離を防止できるとともに、下方のトツプ位
置T.Pでは圧縮行程にある圧縮室２０から低圧側
の圧縮室２０内への高圧流体の漏洩を少なくする
ことができ、圧縮効率を向上することができる。

また、ロータ１５は低圧側のトツプ位置T.Pに
接触するが、ロータ１５の外周面には４フツ化エ
チレン樹脂よりなる耐摩耗性被膜１７が設けられ
ているので、ロータ１５は焼きつきを起こすこと
はなく、液圧縮が起こつて潤滑油膜が流されて
も、ロータ１５の焼きつきを防止できる。

さらに、シリンダ１とロータ１５とのクリアラ
ンスはラジアルベアリング１３のガタ分を見込む
必要がないので、前述したようにロータの回転に
必要な非接触クリアランスh1のみを取ればよく、
クリアランスを小さくすることができ、圧縮効率
を高めることができる。

なお、前記実施例では５枚のベーン１９を有す
るものについて述べたが、奇数枚（３，７……）
のベーン１９を有する圧縮機に実施してもよい。

また、ベーン１９は第５図に示すように左右対
称に形成してもよいし、第６図に示すようにロー
タ１５の回転方向Ｐの前半部に頂部を形成するな
ど、任意の形状に形成してもよい。

考案の効果 以上詳述したように、この考案によれば各圧縮
室に圧力差を生じさせて常に両トツプ位置の一方
を高圧側、他方を低圧側にし、ラジアルベアリン
グのガタを積極的に利用してロータを低圧側のト
ツプ位置方向に移動させ、高圧側のトツプ位置と
ロータとのクリアランスを保たせることができる
とともに、ベーンのシリンダ中空部壁面との接触
部が吸入口の始端を通過した際には、ベアリング
のガタによりロータが低圧側のトツプ位置方向へ
移動してもベーン溝の後壁面は既に該トツプ位置
を通過しており、該トツプ位置には前記外周エツ
ジ以外の円周部で接触させることができるため、
外周エツジをトツプ位置に引つ掛けることなく通
過させて耐摩耗性被膜の剥離を防止できるととも
に、低圧側のトツプ位置ではその両側の圧縮空間
での高圧流体の漏洩を少なくすることができ、圧
縮効率を高めることができる。

また、ロータがシリンダのトツプ位置周面に接
触しても、ロータの外周面には４フツ化エチレン
樹脂等よりなる耐摩耗性被膜が設けられているの
で、ロータは焼きつきを起こすことはなく、液圧
縮が起こつて潤滑油膜が流れても、ロータの焼き
つきを防止できる。

さらに、ロータとトツプ位置とのクリアランス
にはベアリングのガタ分を見込まない構成として
いるので、シリンダとロータとのクリアランスを
小さくして圧縮効率を向上できる優れた効果があ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの考案に係るベーン圧縮機の横断面
図、第２図は同じく中央部縦断面図、第３，４図
はシリンダのトツプ位置付近の部分断面図、第
５，６図はベーンの別例を示す側断面図、第７図
は従来のベーン圧縮機を示す横断面図、第８図は
従来のベーン圧縮機のロータを示す部分断面図で
ある。 １……シリンダ、２……フロントサイドプレー
ト、３……リヤサイドプレート、１５……ロー
タ、１７……耐摩耗性被膜、１７ａ……外周エツ
ジ、１８……ベーン溝、１８ａ……後壁面、１９
……ベーン、２３……吸入口、２４……吐出口、
Ａ，Ｃ……始端、Ｂ……終端、Ｄ……接触部、
Ｌ，ｌ……距離、Ｔ，Ｐ……トツプ位置。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. シリンダの楕円筒状中空部内に、奇数枚のベー
   ンを有しベアリングにより回転を許容されたロー
   タを配設し、シリンダの端面にはフロントサイド
   プレート及びリヤサイドプレートを接合し、両サ
   イドプレート及びシリンダとロータとにより囲ま
   れた一対の空間にはそれぞれ吸入口及び吐出口を
   開口させ、外部から前記ロータを回転駆動させる
   ことにより吸入口から吸入した流体を圧縮駆動さ
   せて吐出口から吐出させるようにしたベーン圧縮
   機において、ロータの外周面に４フツ化エチレン
   樹脂等の耐摩耗性被膜を形成し、シリンダ中空部
   壁面における短径部分にはロータが最も近接する
   円弧状のトツプ位置を形成するとともに、ロータ
   とトツプ位置とのクリアランスを前記ベアリング
   のガタより小さく設定し、トツプ位置の終端から
   吸入口の始端までの距離を、ベーンのシリンダ中
   空部壁面との接触部からベーン溝の後壁面までの
   距離よりも大きく設定したベーン圧縮機。