JPS5838394A

JPS5838394A - ベ−ン圧縮機

Info

Publication number: JPS5838394A
Application number: JP13651981A
Authority: JP
Inventors: Shozo Nakayama; 尚三中山; Mitsukane Inagaki; 稲垣　光金; Takashi Ban; 伴　孝志; Hiromitsu Ono; 裕光大野
Original assignee: Toyoda Jidoshokki Seisakusho KK; Toyoda Automatic Loom Works Ltd
Current assignee: Toyota Industries Corp
Priority date: 1981-08-31
Filing date: 1981-08-31
Publication date: 1983-03-05

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】この発明はベーン圧縮機に係り、特に異常＋：’５　Ｌ
−Ｅの発生と高圧気体の漏れとが共に防止されたものに
関する。

ベーン圧縮機の一種に、シリア・ダ内において偏心して
配置されたロータと、このロータを直径方向に貫通し、
且つその貫通方向に摺動可能に設けられたベーンと、ベ
ーン先端部に出入り可能に設けられてシリンダ内周面と
密に接触させられるチップシールとを備え、そのロータ
Δ：回転させられるとき、ベーンがともに回転させられ
て１．ロー２外周面とシリンダ内周面との間で気体の圧
縮を行なうものがある。と−ころでこのよりな圧縮機に
おいてば、潤滑油等液体が時によって圧縮室内に面って
、所謂液体圧縮の現象を引き起すことがある。

このような場合には圧縮室内の圧力は異常に尚、くなっ
てベーンの角度位置によってはベーンが破壊されること
がめった。

壕だ断かる圧縮機はその構造上ベーン両端間の長さとこ
れに対面するシリンダ内壁面間の距離（ロータの中・Ｕ
を捕るシリンダの内径）との差が回転するベーンの角度
位置に対応して僅かに変化するものであり、このためベ
ーン先端部に設けられ目、つシリンダ壁面に向けて付勢
されたチップシールがベーンの長手方向に出入りすせら
れて、その敞少な差を補償するようにされているが、こ
のチップシール乃至ベーンは圧縮室内の圧力か商捷る圧
縮行程末期においてその圧縮室内の圧力に負けてシリン
ダ壁面から離れる方向にはね上げられ、これによって高
圧気体漏れが生じたり、ｔｉｉｌ記付努力付努力て再び
矢されるチップシールとシリンダ４＋、ｙ而との衝突に
よる騒音が発生するなどの不共合を生じていた。

本発明はこのような事情を特上しとして為されたもので
あり、その目的とするところは異常１寄月の）ｄ生と高
圧気体ｔＡｌｉれという相反する現象を圧Ｊ（：ｉ行１
゛静）各段階に応じて確実に防止し７、且つチノフ”シ
ールのはね上がりに基づく騒音の発生を防止ｔ−１ける
ベーン圧縮機を提供することにある。

以ド、本発明の実施例を図面に基づいて詳しく１１シ１
１明する。

第１図において１０はシリンダであり、その一端側には
フロントサイドプレー１・１２を挾んでフロントハウジ
ング１４が、また他端側にはリヤハウジング１６が夫々
配置固定され、これらによ−。

て圧縮機の外殻が構成されている。シリンダ１０の上部
には吸入ポート１８が設けられており、外吸入された冷
媒ガスを収容する円弧状の吸入室２０に連通し、この吸
入室２０はシリンダ１０内へ開口して吸入された冷媒が
シリンダ１０内へと導入されるようになっている。一方
、シリンダ１０の側方には吐出室２２が形成されるとと
もに、この吐出室２２はシリンダ１０の壁を貫通する複
数個の吐出口２４によってシリンダ１０内に連Ｊ出し、
同シリンダ１０内で圧縮された冷媒ガスはこの吐出口２
４を通じて吐出室２２へと導かれる。吐出口２４の開口
部には吐出バルブ２６がボルト２８′で固定され、吐出
された冷媒の逆流が防止されている。吐出室２２はまた
、サイドプレート１２等を貫通する連通孔３゛０を経て
フロントハウジンク１４内に形成された空間３２に尋か
れ、更にフロントハウジング１４の壁を貫通する吐出ボ
ート３４から再び外部冷却回路へと送り出される。尚、
この空間３２の下側部分は第３図に示すように油分離室
３６とされ、冷媒中に霧状に分散フる潤滑油はここで分
離され且つ貯溜される。貯溜されたｌ閏滑油はサイドプ
レート１２を斜めに貫通して設けられた給油孔３８を通
じてシリンダ１０の内壁と同シリンダ１０内に配置され
たロータ４０の端面との間に供給されるようになってい
る。

ロータ４０は厚肉の円筒状部月で構成されるとともにシ
リンダ１０の中心線に対して第２図中左」１方に偏心し
た位置、即ち近接配置された前記吸入室２０と吐出口２
４とを遮断する位置に面心して配置されている。ロータ
４０の前後両端にバ一対のエンドプレート４２．４４が
配置固定され、このクチフロント１則のエンドプレート
ト４２は史に圧縮機の中心部を通るシャフト４６と一体
に形成されている。シャフト４６及びリヤ側のエンドプ
レート４４は夫々軸受４８．５０により支持され、これ
らロータ４０及び一対のエンドプレート４２４４がシャ
フト４６と一体的に回転させられるようになっている。

尚、シャフト４６及びエンドプレート４２．４４の中心
部にはロータ４０の中空部５２に連通する油孔５４．５
６が設けられ、前記給油孔３８を通じてシリンダ１０の
内壁部に供給された潤滑油が軸受け４８、シャフトシー
／ｌ１５８に送られた後油孔５４を経てロータ４０の中
空部５２へと送られるようになっている。ロータ４０の
中空部５２に送られた潤滑油はリヤ側のエンドプレート
４４の油孔５６から軸受け５０を経て吸入室２０へと送
られる。

さてロータ４０にはその回転中心を通り且つこれを直径
方向に貫通する同長の一対のベーン６０゜６２がその直
径方向に摺動可能に設けられている。

一対のベーン６０．６２は夫々第４図に示すようにコの
字形状を１戊し、その各凹状の部分において夫々の自由
な摺動を許容する状態で互に直角に交叉している。各ベ
ーン６０．６２にはその長手方向に延びる導孔６４がロ
ータ４ｏの中空部５２に連朋する状態で設けられるとと
もに、この導孔６４の先端部は各ベーンの先端部に形成
された摺動ｌ酢６６．６８に連通させられている。摺動
ｒ瀉６６゜６８にはチップシー／Ｌ’７０．７２が摺動
可能に挿入されている。チップシール７０．７２はシＩ
Ｊ　７り１０の内壁部に摺接して一対のベーン６ｏ、６
２によって区画される各圧縮室の気密を保持する作用を
為すもので、溝６６．６８内に完全に入り込んだ状態で
なおベーン６０．６２がら僅かに突出するような長さに
選定されるとともに、その先端部には円弧状の丸味が付
けられてシリンダ１゜７２を含むベーン６０．６２の長
さは圧縮行程の各段階において大々次のような関係とな
るように定められている。即ち、ロータ４ｏの中心ヲ通
るシリンダ１０の内径をＬｃとし、また第５図に示が？
＾’ｒ６６（６８’）の底に当るまで完全に押し込ま運
気れた状態におけるこの半径中心間の長さＬｏとの和で表
わされるベーン長をＬＩＩとし、更に圧縮機の正面断面
を示す第２図において、ロータ４０の回転中心及びロー
タ４０とシリンダ１０との接触部を通る直線をＰ、ロー
タ４０の回転中心を通ってこれに直交する直線をＱとし
てこれら直線Ｐ。

Ｑがシリンダ１０の内壁と交わる点を夫々Ｐ１゜Ｐ２　
　、　Ｑ＋　　、　Ｑ２とすれば、点Ｐｌ　　＋　Ｐ２
からロータ４０の回転方向とは逆方向（第２図中反時計
回り方向）に進んで点Ｑｌ　　、　Ｑ２に到るまでの範
囲（同図中区間Ａで示される範囲）においてｉｆ　Ｌｃ
＝Ｌｓであり、その他の範囲（同図中区間Ｂで示される
範囲）においてはＬｃ＞ＬＢとされている。点Ｐｌハ圧
縮行程の実質的終点、即ちベーン６０．６２の一端がこ
の位置に到ったときは同ベーンは以後冷媒の圧縮作用を
付なわない点であり、またＱｌはベーン・が圧縮行程の
末期に突入する点である。尚、ここでＬｃ＞ＬＢという
のはチップシーｚｌｚ７０．７２がべ一２ン６０，６２
の溝６６゜６８に完全に入り込んだ状態においてはシリ
ンダ１０内壁面とチップシー／Ｌ’７０．７２との曲に
所定鼠の隙間が生ずることを意味するものであり、Ｌｃ
　＝　Ｌｅとは斯かる隙間が実質的に生じず、摺動に必
要な隙間のみであることを穀味する。シリンダＩＯの内
壁部が従来のように真円ではなく、１−記のような関係
を滴定する形状に形成されているのである。

次に、上記のようにベーン長ＬＢ及びシリンダ１−＋　
ｉ季Ｌｃが定められた水圧縮機の作動について説明する
。

図示しない駆動装置によってシャフト４６が回転させら
れると、これに一体向に固定されたロータ４０、ロータ
４０に保持されたベーン６ｏ、６２がともに回転“さぜ
られる（第２図中時計回り方向）。これらベー７６０．
６２の回転によって外部冷却回路から帰環した冷媒が１
−１１記吸入ボート１８、吸入室２０を経てシリンダ１
０内に吸入される、シリンダ１０内に吸入された冷媒は
ベーン６０．６２の更なる回転によって同シリンタ１ｏ
内をベーン回転方向に送られ、その１尚程において圧稲
される。この様子を一方のべ一７６０を中心として以下
に具体的にｉ兄明すると、先ずベーン６０の一１１１１
１端が吸入室２０の端を通過したところでベーン６０と
６２とで画定されたシリンダ１０内空間は密閉状態とさ
れ、同空間内に尋人された冷媒がここに閉じ込められる
。このときベー７６０の先端のチップシー／Ｉ／７０は
前記へ区間内、即ちＬｃ＝Ｌｓの区間内にあって溝６６
に完全に入り込゛んだ状、嘘となっている。この状態で
ベーン６０が回転さぜられるとこのベーン６０とこれに
先行するベーン６２とで区画形成された圧縮室７４内の
冷媒は同圧縮室７４の体積の減少に応じて圧縮される。

ところで、この段階において圧縮室７４は吸入室２０或
いは吐出口２４のいずれにも連通ぜず密閉された状態に
あるから、この圧縮室７４内に潤滑油等液体がＭつたり
するときには前述した液体圧縮の現象を生じ、異常高圧
を発生させるおそれがあるが、上記装置直にＰいては圧
縮室７４を区画する目１１方側のベーン６２が前記Ｂ区
間、即ちＬｃ　）　ＬＢとなる区間内にあってこれを防
止する。

即ち、第２図中Ｂ区間内においてはチップシール７２は
ベーン６２の回転に伴う１卓・し・力やロータ４０の中
空部５２．ベーン６２を長手方向に自〈導孔６４（これ
らは吐出室２２に連通している）を経由して送られる吐
出圧等によって溝６８から外回へと突出するように付勢
されており、これによってシリンダ１０内壁面との接触
を保つ状態にめり、従って上記圧縮室７４内の圧力がそ
の［１“労力に打Ｉ吟つ高さになったときにはこの圧力
によ−）てチップシール７２か溝６８の内部に押戻式れ
、シリンダ１０内壁面との間に所定量の隙間を１［８成
する。それ故圧縮室７４に発生した歯顎はこの隙間から
ベーン６２に先行する圧縮室７６、さらに１１１′１冒
１２４を通って吐出室２２へと逃は込むことがｎＪ能と
なり、以て異常高圧の発生が回避されるのでのる。従っ
てこの隙間、即ちＬｃＬＬＢは圧力を逃がすに（２）当
な１１１イで選ばれる。このイ直はベーンの長さ、シリ
ンダ１０の径、圧縮磯の機種その他の事情に応じてＫ（
ヒするが０２〜０５ηｍｉの顛囲が好ｊ菌でりる。

ベーン６０．６２が更に引き続いて冷媒を圧縮しつつ回
転すれば、前方側のベーン６２が第２図中Ｑｌで示す位
置を通過してへ区間に入るに到る。

Ａ区間はＬＣ＝ＬＢであってチップシー／Ｌ／７２はベ
ーン６２の＠６８に完全にスリ込んだ状態にあり、従っ
てチップシール７２は以後圧縮室７４の圧力によっては
それ以上溝６８へと押し込まれ得ない。しかしながらベ
ーン６２がＡ区間に入ったときには、圧縮室７４後方側
のベーン６０は点Ｐ２で示す位置を通過してＢ区間へと
入っており、圧縮室７４に前記高圧が発生したときはこ
の圧力は後方側のベーン６０においてチップシール７０
を溝６６へと押し込み、これによってシリンダｌＯの内
壁面との間に生ずる隙間から今度はベーン・６０の後方
に形成される圧縮室へと逃がされ、以て前記と同様異常
高圧の発生が防止される。

次に、ベーン６０．６２が更に回転して圧縮室７４の後
方側のベーン６０が第２図中Ｑ１で示す位置に達したと
き、前方側のベーン６２はｐ、で示す位置に到る。Ｐｌ
はロータ４０がシリンダ１０の内壁に接してシリンダ内
空間の一側を閉鎖している位置であり、従って以後圧縮
室７４はこのロータ４０のシリンダ１０への接触部とベ
ーン６０とで区画されることになる。而してベーン６０
ばこの段階においてｆｉＡ区間内にあってその先端のチ
ップシー）ｖ７０は溝６６の底まで入り込んだ伏１謀に
あり、故に圧縮室７４の圧力をベー７６０において逃し
得ない。ところが１王＋１ｌｔｉｉ’！ｉ’ｉ７４はこ
のとき吐出口２４とすでに連通した状態にあるため、匝
権室７４内に目ＩＩ記したようなｌ閏滑油等のτ液体が
ｒｌ’ｌ？ることかあっても、この液体は吐出口２４か
ら旧出室２２へと押し出されて異常！Ｖ−６圧を発生さ
せる原因とはならない。と同時に斯かる区間内において
チップシール７０は前述のようにもはや押し戻される余
地がないから従来の装置のように同区１ｉ−ｉＩ、即ち
圧縮行程末期の重要な段階において圧縮室７４内の圧力
に負けてシリンダ１０壁から離れる方向に押し戻され、
これによ−）て正常な高圧気体を小がしたり、続くチッ
プシールの戻りに起因する振−動音を発生させたりする
ことがないのである。

この行程で圧縮された冷媒は吐出口２４を経て吐出室２
２に送られ、釘にフロントハウジング１４内の空間３２
を経由し−て吐出ボート３４から外一部冷却回路へと送
り出される。一方、吐出口？４の位置を通過したベーン
６０は吸入室２０部分を回転して冷媒をシリンダ１０内
に導き、更に前述１〜た圧縮行程を繰返す。　　′ このように、上記装置においては、液体圧縮による異常
高圧が発生するおそれのある圧縮行程前半の段階におい
てはその圧力をチップシール７０またば７２の押戻しに
よって前方或いは後続の圧縮室へと逃し、また圧縮行程
末期の重要な段階においてはチップシールを不動化して
圧縮圧力を確保するようにしたものであるため、異常高
圧矧基ツくベーンの破損、或いはチップシールのはね上
がりによる圧力湘れ、振動音の発生等が圧縮行程の各段
階に応じて適正に回避されるのである。また、上記Ｂ区
間内においてはシリンダ内壁とベーン先端間の隙間がチ
ップシールの突出によって補償′されるから同区間内に
おけるシリンク径の＝Ｊ法・δ理をそれほど積電に行な
う必要がなくなり、従って加工が容易になるメリットも
生ずる。

尚、上述のＢ区間、即ちＬｃ　）　ＬＢである区間内に
は常時相直交するベーンのうちのいずれカ一方は必ず位
置して異常高圧の発生を防止するように、９０度以上の
範囲でこれを定め゛ることか望ま（〜い。この場合には
いずれか一方、又は両方のベーンが同区間内に位置して
異常１ｊ”ｆｌ圧発生防止磯（］目をより確実に果すの
である。

−また、本発明はベーンが３枚以上でめる圧シイトｉに
も勿論適用可酢である。

史にベーン先端に設けられるチップシー／１／はベーン
の一端側にのみ設けることも可能であり、この場合にお
いても異常高圧の発生防止、ＩＧＩ圧オ（体回れの防止
のいずれの機能をも発揮し得る。

以上詳記したように、“本発明に係るベーン圧猫機ハ、
シリンダと該シリンダ内において該シリンダの中心線か
ら制心した軸心の１わりに回転さぜられるロータと、該
ロータを直径方向に目利して該直径方向に摺動可能に配
設されたベーンと、該ベーンの少なくとも一端にほぼ前
記ロータの直径方向に形成された溝に、摺動口■能にか
つ先端が該、ベーンの先端から突出して前記シリンダの
内面に摺接するように挿入されたチップシールと、前記
シリンダに設けられた吸入口及び吐出口とを備えたベー
ン圧縮機において、前記シリンダの前記ロータ軸を通る
内径を、前記ロータの外周面が該シリンダの内壁面に最
も近接している位置から該ロータの回転方向とけ逆の方
向に一定角度の範囲においては、該チップシールが許容
限度一杯まで前記溝内に押し込まれた状態の最小ベーン
長に実質的に等しくし、他の角Ｉｉ￥範囲においては、
該最小ベーン長より一定寸法だけ大きくしたことを特鍬
とするものである。

断る圧縮機は液体圧縮による異常高圧の発生を防止して
ベーンの破損を防止し、また圧縮行程末期においては圧
縮圧力を確保するとともに圧縮圧力によるチップシール
のはね上がりを回避して振動音の発生を防止するなど優
れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例でめるベーン圧縮機の軸方向断
面図、第２図は第１図におけるＩｔ　　ＩＩ　１＋ｔｉ
面図（ｆｔ↓しベーンのみ正面図で表わされている）、
第３図は同圧縮機の部分断面図、第４図に同圧イに１′
ｉ機のベーンを示す斜視図、第５図は同圧Ｍへ機におけ
るベーン先端部と７リンクとの接触部分を拡大して示す
要部正・面断面図である。１０ニジリンダ　　１８：吸入ボート２４：吐出口　４０°ロータ　４６：シャフト６０．６
２：ベーン　　６４：導孔６６．６８：摺動溝７０　　、　７２　　：　　チ　ッ　フ０シー　ルア４
　、７６　：圧縮室出頭人　　株式会社　豊田自動織機製作所手　続　補　
＋Ｅ　　書（自　発）１．　事件の表示　　　　　　（ｇ−ｙ、３（ｒ／ｆ’
昭和５６年８月３１日提出の特許顆２、発明の名称ベーン圧縮機３、補正をする者事ｐ＋＝との関係　　　特許出願人名　　称　　　（３２１）株式会社豊［１自動織機裂作
所４、代理人− ５、補正の対象（１）明細書の特許請求の範囲の欄Ｇ　補正の内容（１）　　別紙の通り特許請求の範囲を浦（「する。（２）　　明細書第１２頁第１６行の「圧力」を「Ｌ。記高圧」に補ＩＥする。（３）　　同　第１２頁第２０行の「好適である。」を
「好適であるが、０．０２〜１朋の範囲で実確可能であ
る。すなわち、この値があまり人き過ぎると、チップシ
ールのストロ−フカ大きくなり、追従性が悪くなるので
１酎以下におさえるのが望ましく、逆に小さ過ぎるとイ
イに体を逃がし得す十分な異常高圧防１ヒ効果がｔ５ら
れないのである。」に補正する。以　　　　　１゜別　　　　　　　　紙特許請求の範囲（１）　　シリンダと該シリンダ内において該シリンダ
の中心線から偏心した軸心のまわりに回転させられるロ
ータと、該ロータを直径方向に貫通して該直径方向に摺
動可能に配設されたベーンと、該ベーンの少なくとも一
端にほぼ前記ロータの直径方向ｔこ形成された溝に、摺
動可能にかつ先端が該ベーンの先端から突出して前記シ
リンダの内面に摺接するように挿入されたチップシール
と、前記シリンダに設けられた吸入口及び吐出口とを備
えたベーン圧縮機において、前記シリンダの前記ロータ
軸を通る内径を、前記ロータの外周面が該シリンダの内
壁面に最も〔接している位置から該ロータの回転方向と
は逆の方向に一定角度の範囲においては、該チップシー
ルが許容限度一杯まで前記溝内に押し込まれた状態の最
小ベーン長に実質的に等しくし、他の角度範囲において
は、該最小ベーン長より一定寸法だけ大きくしたことを
特電とするベーン圧縮機。（２）前記ベーンが互に直交して２枚配設されており、
前記シリンダ内径が最小ベーン長より大きくされる範囲
が、前記ロータの外周面が前記シリンダの内壁面に最も
近接している角度位置から該ロータの回転方向に９０度
以−ヒの角度範囲である特許請求の範囲第１項記載のベ
ーン圧縮機。（３）前記シリンダ内径が最小ベーン長さより大きくさ
れる量が０．０２〜１闘である特許請求の範囲第１項又
は第２項記載のベーン圧縮機。（４）前記溝に圧力伝達通路が連通させられており％該
圧力伝達通路から伝達される王力によって、前記チップ
シールが前記溝から突出する方向の付勢力を与えられて
いる特許請求の範囲袷１項、第２項、または第３項に記
載のベーン圧縮機。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）　　シリンダと該シリンダ内において該シリンダ
の中心線から偏心した軸心のまわりに回転さぜられるロ
ータと、該ロータを直径方向に貫通して該直径方向に摺
動可能に配設されたベーンと、該ベーンの少なくとも一
端にほぼ前記ロータの直径方向に形成された溝に、摺動
可能にかつ先端が該ベーンの先端から突出して前記シリ
ンダの内面に摺接するように挿入されたチップシールと
、前記シリンダに設けられた吸入口及び吐出口とを備え
たベーン圧縮機において、前記シリンダの前記ロータ軸
を捕る内径を、前記ロータの外周面が該シリンダの内壁
面に最も近接している位置から該ロータの回転方向とは
逆の方向に一定角度の範囲においては、該チップシール
が許容限度一杯まで前記溝内に押し込まれた状態の最小
ベーン長に実質的に等しくし、他の角度範囲においては
、該最小ベーン艮より一定寸法たけ大きくしたことを特
赦とするベーン圧縮機。
（２）前記ベーンが互に直交して２枚配設されており、
前記シリンダ内径が最小ベーン長より大きくされる範囲
が、前記ロ一りの外周面が１）ＩＩ記フシリンダ内壁面
に最も近接している角度位置から該ロータの回転方向に
９０度以」二の角度範囲である特許請求の範囲第１項記
載のベーン圧縮牛浅。
（３）　　前記シリンダ内径が最小ベーン侵さより人き
くされる量が０２〜０．５間である特許請求の範囲第１
項又は第２項記載のベーン圧縮機。
（４）前記溝に圧力伝達通路が連通させられており、該
圧力伝達通路から伝達される圧力によって、前記チップ
シールが前記溝から突出する方向の付勢力を与えられて
いる特許請求の範囲第１項１、＠２項、または第３項に
記載のへ一ン圧縮機。