JPH1137072A - 気体圧縮機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ベーンの両側面に生ずる摩擦を低減させ動力
の低減や磨耗を防止し、かつ、ベーンの両側面のシール
性を向上させ、吐出ガスの温度上昇を防ぐ。 【解決手段】 ベーン１７は、ロータの軸方向に対向す
る一対の側面１７ｅ、１７ｆに、長さ方向に向けて潤滑
油を収納する溝からなる潤滑油収納部３１、３２を形成
した。このため、気体圧縮機の運転中には、潤滑油収納
部３１、３２に潤滑油が引き込まれて保持され、ベーン
１７の側面と圧縮室の側壁との間の隙間の潤滑状態が常
に良好になるので、ロータの回転に要する動力を減少で
き、ベーン１７の側面の磨耗を防止できる。また、その
潤滑油は、上記の隙間のシール性を向上させるため、圧
縮中の冷媒ガスの一部が、その隙間を介してベーン１７
の回転方向の後方側に漏れて再び圧縮されず、その結
果、圧縮室からの吐出ガスの温度上昇を防ぐ。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、冷凍機や空気調和
装置に用いられる気体圧縮機に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、ベーンロータリ式気体圧縮機の一
例として、図６に示すようなものが知られている。この
ベーンロータリ式気体圧縮機は、図６に示すように、軸
方向（図６の前後方向）の断面が楕円形状の内周面を有
する筒状のシリンダブロック１を有し、このシリンダブ
ロック１の両端面（図６の前後方向の端面）には、図８
に示すように２つのサイドブロック６、７が固着され、
シリンダブロック１とその２つのサイドブロック６、７
により圧縮室２が形成されている。この圧縮室２内に
は、ロータ３が回転自在に配置されている。ロータ３の
径方向には、図７に示すように、複数からなるベーン溝
（スリット）４が設けられ、この各ベーン溝４内の径方
向にベーン５が摺動自在に収納されている。ベーン５と
サイドブロック６とが接する面は、互いに凹凸のない平
面で構成され、両面間の隙間（クリアランス）８ａは数
１０μｍ程度になるようにに品質管理されている。同様
に、ベーン５とサイドブロック７とが接する面は、互い
に凹凸のない平面で構成され、両面間の隙間８ｂは数１
０μｍ程度になるようにに品質管理されている。圧縮室
２の吐出側は、図示しない吐出室と接続され、この吐出
室の底部に潤滑油が収容される油溜りが形成され、この
油溜りの潤滑油がベーン溝４の底部に供給されるように
構成されている。

【０００３】このような構成からなる気体圧縮機では、
ロータ３が回転すると、ベーン５は遠心力により圧縮室
２の内周面に押しつけられて摺動する。また、気体圧縮
機の運転中には、圧縮室２と吐出室との間では吐出室側
が高圧の圧力差が生ずるため、吐出室の底部に設けた油
溜りの潤滑油がベーン溝４の底部に供給される。このた
め、ベーン５は、ロータ３の回転による遠心力、および
ベーン溝４の底部に作用する圧力（ベーン背圧）により
圧縮室２の内周壁に密着しながら回転する。このような
ベーン５の作用により、ベーン５と圧縮室２の内周面で
形成される空間の容積が変化するので、この容積の変化
を利用して気体の吸込み、圧縮、吐出が行われる。さら
に、このような気体圧縮機の運転中には、圧縮室２に吸
入される冷媒ガス中に含まれる潤滑油と、油溜まりから
ベーン溝４に供給される潤滑油とが、上記の隙間８ａと
隙間８ｂに介在し、これらの潤滑油によりベーン５の摺
動抵抗を低減させている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の気体圧
縮機では、上記のようにベーン５が両サイドブロック
６、７とが接する面は、互いに凹凸のない平面で構成さ
れている。このため、圧縮室２の吸入圧力と吐出圧力と
の圧力差などの違いにより、ベーン溝４への潤滑油が供
給不足になった場合には、ベーン５と両サイドブロック
６、７とが接する面の隙間８ａ、８ｂに供給される潤滑
油が不足して潤滑不良が生じる。この結果、ロータ３を
駆動するための動力の増加、およびベーン５の摺動面の
磨耗の発生などの弊害が生ずる。さらに、潤滑油の供給
不足は、その隙間８ａ、８ｂのシール性（密着性）を低
下させると考えられる。このため、圧縮中の冷媒ガスの
一部が、その隙間８ａ、８ｂを介してベーン５の回転方
向の後方側に漏れ、この漏れた冷媒ガスを再び圧縮する
ために、圧縮室２から吐出される冷媒ガスの温度が上昇
するという弊害がある。

【０００５】そこで、本発明は、ベーンの両側面に生ず
る摩擦を低減させて動力の低減や磨耗の防止を図るとと
もに、ベーンの両側面のシール性を向上させ、吐出ガス
の温度上昇の防止を図るようにした気体圧縮機を提供す
ることを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】かかる目的を達成するた
めに、本発明は、圧縮室２と、この圧縮室２内に回転自
在に収容されたロータ３と、このロータ３の軸方向に形
成された複数のベーン溝４内に収容され、ロータ３の径
方向に摺動自在に保持された板状の複数のベーン１７
と、圧縮室２から吐出される気体を収容する吐出室２５
と、この吐出室２５の圧力が作用する油溜まり２７と、
吐出室２５と圧縮室２との圧力差により、油溜まり２７
の潤滑油を圧縮室２に供給するオイル供給手段とを具備
し、ベーン溝４内に保持される各ベーン１７は、ロータ
３の軸方向に対向する一対の側面１７ｅ、１７ｆに、こ
の側面の長さ方向に向けて潤滑油を収容する潤滑油収容
部３１、３２を形成させたものである。上記の潤滑油収
容部３１、３２は、ベーン１７の側面の長さ方向に向け
て形成される、少なくとも１つの溝（３１１、３１２
等）から構成する。上記の溝の断面形状は、方形、逆３
角形、または半円形のうちのいずれかである。

【０００７】このように本発明では、各ベーン１７は、
ロータ３の軸方向に対向する一対の側面１７ｅ、１７ｆ
に、この側面１７ｅ、１７ｆの長さ方向に向けて潤滑油
を収容する潤滑油収容部３１、３２を形成するようにし
た。このため、気体圧縮機の運転中には、潤滑油収容部
３１、３２に潤滑油が引き込まれ、この引き込まれた潤
滑油が潤滑油収容部３１、３２内に保持される。このた
め、ベーン１７の側面と圧縮室２の側壁との間の隙間の
潤滑状態が常に良好になるので、ロータ３の回転に要す
る動力を減少できる上に、ベーン１７の側面の磨耗を防
止できる。さらに、潤滑油収容部３１、３２に保持され
る潤滑油は、ベーン１７の側面と圧縮室２の側壁との間
の隙間のシール性を向上させる。このため、圧縮中の冷
媒ガスの一部が、その隙間を介してベーン１７の回転方
向の後方側に漏れるのを防止できるので、この漏れた冷
媒ガスが再び圧縮される弊害がなくなり、その結果、圧
縮室２から吐出される冷媒ガスの温度の上昇を防止でき
る。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図面を参照して詳細に説明する。図１は、本発明の
実施の形態の気体圧縮機の断面を表し、図２のＢ１−Ｂ
２線の断面である。図２は、図１のＡ１−Ａ２線から見
た図である。なお、図６と同一部材については、同一符
号を使用する。この気体圧縮機は、図１に示すように、
ケーシング１１内に気体圧縮部１０が収納され、ケーシ
ング１１の一端側の開口部にフロントヘッド１２が取り
付けられている。気体圧縮部１０は、軸方向の断面が楕
円形状の内周面を有する筒状のシリンダブロック１と、
その両端面に互いに平行に固着されたフロントサイドブ
ロック１４およびリアサイドブロック１５とにより構成
され、これらによって楕円筒状の圧縮室２が形成されて
いる。

【０００９】その圧縮室２の内部には、ロータ３が回転
自在に収容されている。ロータ３の径方向には、図２に
示すように、複数のベーン溝４が形成されている。この
各ベーン溝４内には、ベーン１７が摺動自在に保持され
ている。ロータ３の左右に一体のロータ軸３ａ、３ｂ
は、これらよりも若干径が大きくフロントサイドブロッ
ク１４、リアサイドブロック１５に形成された軸支承孔
１８ａ、１８ｂに、それぞれ回転自在に支持されてい
る。ロータ軸３ａの端部は、図示しない原動機に接続さ
れており、ロータ３が回転駆動されることで、５枚のベ
ーン１７が遠心力およびベーン背圧により圧縮室２の内
周壁に密着しながら回転して冷媒ガスを圧縮するように
構成されている。

【００１０】次に、ベーン１７の構成について、図３お
よび図４を参照して説明する。ベーン１７は、図３に示
すように、全体が板状からなり、ベーン溝４の摺動面と
対向する平坦な表裏面１７ｂ、１７ａと、ベーン溝４の
底部と対向する背面１７ｃと、圧縮室２の内壁に接する
湾曲状の前面１７ｄと、ベーン溝４の長さ方向（幅方
向）の開口部側に位置してフロントサイドブロック１
４、リアサイドブロック１５と対向する２つの側面１７
ｅ、１７ｆとを備えている。各ベーン１７の側面１７
ｅ、１７ｆの長さ方向には、図３および図４に示すよう
に、潤滑油を収容する潤滑油収容部３１、３２が形成さ
れている。この潤滑油収容部３１と潤滑油収容部２２と
は、図示のように、左右対称に形成するのが好ましい。

【００１１】潤滑油収容部３１は、ベーン１７の側面１
７ｅの長さ方向に並行に設けた２つの細い溝３１１、３
１２から形成される。この溝３１１と溝３１２とは、同
一の長さからなり、その断面は図４に示すように方形か
らなる。同様に、潤滑油収容部３２は、ベーン１７の側
面１７ｆの長さ方向に並行に設けた２つの細い溝３２
１、３２２から形成される。この溝３２１と溝３２２と
は、同一の長さからなり、その断面は図４に示すように
方形からなる。なお、溝３１１、３１２の断面形状は図
４に示すように方形としたが、これに代えて、図５
（Ａ）に示すように逆三角形の溝３１１ａ、３１２ａ、
または図５（Ｂ）に示すように半円形の溝３１１ｂ、３
１２ｂのようにしても良い。この点は、溝３２１、３２
２の断面形状についても同様である。

【００１２】ここで、各ベーン１７の側面１７ｅに形成
される潤滑油収容部３１は、潤滑油を収容でき、かつ気
体圧縮機の運転中に、ベーン１７の側面１７ｅとこの側
面１７ｅに接するフロントサイドブロック１４との間の
隙間の潤滑状態を常に良好に保つ機能を発揮できれば良
い。従って、このような機能を発揮できれば、潤滑油収
容部３１は２つの溝３１１、３１２から形成させる必要
はなく、少なく１つの溝から形成すれば良い。また、そ
の溝３１１、３１２は、その機能を発揮できるように、
その幅、長さ、深さ、および間隔などを決定すれば良
い。これらの点は、ベーン１７の側面１７ｆに形成され
る潤滑油収容部３２についても同様である。

【００１３】なお、潤滑油収容部３１と潤滑油収容部３
２とは、図３に示すように、ベーン１７の背面１７ｃ側
は除かれている。これは、背面側１７ｃは後述のベーン
背圧室２８ａ、２８ｄに面して潤滑油で満たされている
ので、特に必要がないからである。しかし、潤滑油収容
部３１と潤滑油収容部３２とは、背面１７ｃの近傍まで
延長して設けるようにしても良い。

【００１４】フロントヘッド１２には、図１に示すよう
に、吸入室２２が形成され、この吸入室２２には、図示
しないエバポレータから圧縮すべき冷媒ガスを吸引する
吸気口２３が形成されている。フロントサイドブロック
１４には、吸入室２２と圧縮室２とを連通する吸入口１
４ａが形成され、この吸入口１４ａの一部がシリンダブ
ロック１内に設けられた吸入路１ａの入口側と接続され
ている。その吸入路１ａの出口側は、リアサイドブロッ
ク１５に設けられ、圧縮室２と連通する吸入口１５ａに
接続されている。従って、吸気口２３に吸引された冷媒
ガス（吸入ガス）は、図示のように、吸入口１４ａから
圧縮室２に吸入される一方、吸入口１４ａ、吸入路１
ａ、および吸入口１５ａを経由して圧縮室２へ吸入され
る。

【００１５】シリンダブロック１には、図２に示すよう
に、吐出孔１ｂが形成されており、この吐出孔１ｂから
吐出された冷媒ガスは、リアサイドブロック１５の内部
に形成された図示しない通路を通って油分離器２４に至
り、油分離器２４で油と分離されるように構成されてい
る。気体圧縮部１０とケーシング１１との間には、吐出
室２５が形成されており、油分離器２４で分離された冷
媒ガスが、この吐出室２５に吐出される。吐出室２５の
上部のケーシング１１には、吐出口２６が形成され、吐
出室２５内の冷媒ガスは、この吐出口２６を経由して外
部へと吐出され、図示しないコンデンサに供給されるよ
うになっている。油分離器２４で分離された油は、吐出
室２５の底部に形成される油溜まり２７内に収容され
る。

【００１６】フロントサイドブロック１４の圧縮室２側
の中央には、扇型のベーン背圧室（サライ）２８ａが設
けられている。このベーン背圧室２８ａは、軸支承孔１
８ａ、フロントサイドブロック１４内に設けた油供給路
２９ｄ、シリンダブロック１内に設けた油供給路２９
ｃ、リアサイドブロック１５内に設けられた油供給路２
９ａ、２９ｂを経由して油溜まり２７に接続されてい
る。また、リアサイドブロック１５の圧縮室２側の中央
には、扇型のベーン背圧室２８ｂが設けられている。こ
のベーン背圧室２８ｂは、軸支承孔１８ｂ、リアサイド
ブロック１５内に設けられた油供給路２９ａを経由して
油溜まり２７に接続されている。

【００１７】次に、このように構成される実施の形態の
動作について説明する。いま、図示しない原動機によっ
てロータ３が回転駆動されると、吸入ガスが吸入口２３
から吸入室２２などを経由して圧縮室２へと吸い込ま
れ、ベーン１７によって圧縮されて吐出口１ｂから吐出
される。この吐出された吐出ガスは、油分離器２４で油
と分離され、吐出ガスのみが吐出室２５の吐出口２６か
ら外部へ吐出される。

【００１８】このような気体圧縮機の運転中には、吐出
室２５とベーン背圧室２８ａ、２８ｂとの間に、吐出室
２５側が高圧の圧力差が生じている。このため、吐出室
２５の油溜り２７の油（潤滑油）は、油供給路２９ａ、
油供給路２９ｂ、油供給路２９ｃ、油供給路２９ｄ、軸
支承孔１８ａ、およびベーン背圧室２８ａを経由してロ
ータ３のベーン溝４の底部に流れていく。また、これと
同時に、油溜まり２７の油は、油供給路２９ａ、軸支承
孔１８ｂ、およびベーン背圧室２８ｂを経由してベーン
溝４の底部に流れていく。このため、ベーン１７は、ロ
ータ３の回転による遠心力およびベーン溝４の底部に作
用する圧力（ベーン背圧）により圧縮室２の内周壁に密
着しながら回転する。

【００１９】ところで、各ベーン１７の側面１７ｅと側
面１７ｆには、側面１７ｅ、１７ｆの長さ方向に向けて
溝３１１、３１２からなる潤滑油収容部３１と、溝３２
１、３２２からなる潤滑油収容部３２とが形成されてい
る。したがって、気体圧縮機の運転中には、各ベーン１
７の溝３１１、３１２と溝３２１、３２２に、圧縮室２
内に吸入される冷媒ガス中の潤滑油や、油溜まり２７か
らベーン背圧室２８ａ、２８ｂに供給される潤滑油が引
き込まれ、この引き込まれた潤滑油が溝３１１、３１２
内と溝３２１、３２２内に保持される。このため、ベー
ン１７の側面１７ｅとフロントサイドブロック１４との
間の隙間と、ベーン１７の側面１７ｆとリアサイドブロ
ック１５との間の隙間の潤滑状態が常に良好になるの
で、ロータ３の回転に要する動力を減少できる上に、ベ
ーン１７の側面１７ｅ、１７ｆの磨耗を防止できる。さ
らに、上記の溝３１１、３１２内と溝３２１、３２２内
に保持される潤滑油は、ベーン１７の側面１７ｅとフロ
ントサイドブロック１４との間の隙間と、ベーン１７の
側面１７ｆとリアサイドブロック１５との間の隙間のシ
ール性を向上させる。このため、圧縮中の冷媒ガスの一
部が、その隙間を介してベーン１７の回転方向の後方側
に漏れるのを防止できるので、この漏れた冷媒ガスが再
び圧縮される弊害がなくなり、その結果、圧縮室２から
吐出される冷媒ガスの温度の上昇を防止できる。

【００２０】

【発明の効果】以上説明したように本発明の気体圧縮機
によれば、各ベーンは、ロータの軸方向に対向する一対
の側面に、この側面の長さ方向に向けて潤滑油を収容す
る潤滑油収容部を形成するようにした。このため、本発
明では、運転中に、潤滑油収容部に潤滑油が引き込ま
れ、この引き込まれた潤滑油が潤滑油収容部内に保持さ
れ、ベーンの側面と圧縮室の側壁との間の隙間の潤滑状
態が常に良好になるので、ロータの回転に要する動力を
減少できる上に、ベーンの側面の磨耗を防止できる。ま
た、本発明では、潤滑油収容部に保持される潤滑油は、
ベーンの側面と圧縮室の側壁との間の隙間のシール性を
向上させるので、圧縮中の冷媒ガスの一部が、その隙間
を介してベーンの回転方向の後方側に漏れるのを防止で
きる。このため、この漏れた冷媒ガスが再び圧縮される
弊害がなくなるので、圧縮室から吐出される冷媒ガスの
温度の上昇を防止できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態の気体圧縮機の全体構成の
断面を示し、図２のＢ１−Ｂ２線の断面図である。

【図２】同気体圧縮機を図１のＡ１−Ａ２線から見た図
である。

【図３】ベーンの構成を示す斜視図である。

【図４】図３のＣ−Ｃ線の断面図である。

【図５】ベーンの他の構成の一部を示す断面図である。

【図６】従来の気体圧縮機の構成を示す図である。

【図７】従来のロータとベーンの関係を示す斜視図であ
る。

【図８】図７の矢印Ａの方向から見た図である。

【符号の説明】 １ シリンダブロック ２ 圧縮室 ３ ロータ ４ ベーン溝 １４ フロントサイドブロック １５ リアサイドブロック １７ ベーン １７ａ 裏面 １７ｂ 表面 １７ｅ、１７ｆ 側面 ２５ 吐出室 ２７ 油溜まり ３１、３２ 潤滑油収容部 ３１１、３１２、３２１、３２２ 溝

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 神保 敬志 千葉県習志野市屋敷４丁目３番１号 セイ コー精機株式会社内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 圧縮室と、 この圧縮室内に回転自在に収容されたロータと、 このロータの径方向に形成された複数のベーン溝内に収
   容され、前記ロータの径方向に摺動自在に保持された板
   状の複数のベーンと、 前記圧縮室から吐出される気体を収容する吐出室と、 この吐出室の圧力が作用する油溜まりと、 前記吐出室と前記圧縮室との圧力差により、前記油溜ま
   りの潤滑油を前記圧縮室に供給するオイル供給手段とを
   具備し、 前記ベーン溝内に保持される各ベーンは、前記ロータの
   軸方向に対向する一対の側面に、この側面の長さ方向に
   向けて潤滑油を収容する潤滑油収容部を形成したことを
   特徴とする気体圧縮機。
2. 【請求項２】 前記潤滑油収容部は、前記ベーンの前記
   側面の長さ方向に向けて形成される、少なくとも１つの
   溝から構成することを特徴とする請求項１記載の気体圧
   縮機。
3. 【請求項３】 前記溝の断面形状は、方形、逆３角形、
   または半円形のうちのいずれかであることを特徴とする
   請求項２記載の気体圧縮機。