JPS5882088A - ベ−ン形圧縮機 - 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】 本発明は自動車用空調装置等に使用されるベーン形圧縮
機に係り、特にフロント側プレート及びカムリングの吸
入ボートから圧縮室に至る間の圧力損失を低減するため
の手段を有したベーン形圧縮機に関する。

圧縮機においては、フロント側プレート及びカムリング
に設置された吸入ボートから圧縮室にガスを吸入するが
、従来は、吸入ボートの終了点角度を幾学的に決定され
る終了点と一致させていた。

そのため、吸入量に対する吸入口断面積を充分に大きく
とれず、吸入通路での圧力損失が生じ、圧縮機の体積効
率の低下および吐出ガス温度の上昇を招く問題があった
。

本発明の目的はフロント側プレート及びカムリ゛ングに
設置し九吸入ボートから圧縮室に至る吸入通路系におけ
る圧力損失を小さくすることにより、高体積効率のべ−
ｙ形圧縮機を提供することにある。

本発明はフロ〉ト儒プレート及びカムリングに設電され
た吸入ボートの吸入終了点角度を幾何学的に決定される
角度よりロータ回転方向に進角することによって、上記
吸入ボード断面積を拡大したことを特徴とする。

以下、本発明の実施例を図により説明する。

−１図は本発明の対象となるべ−ｙ形圧縮機の断面を示
すものである。同機はフロント側プレート１とリア側プ
レート２と、その間にボルト３により締結されたカムリ
ング４とで形成される室内に、進退可能な複数のベーン
ｌ有するロータ６が圧縮機中心部に設けられる駆動軸７
に固着されており回転自在に横架しである。駆動軸７は
リア側プレート２及びフロント側プレート１にニードル
ベアリング８で支持されている。また、前記フロント側
プレート１．リア側プレート２及びカムリング４は通し
ボルト９によってフロントカバー１０に固定され、さら
に、その周囲をチャンバ１１によって覆ってあり、フロ
ントカバー１０とチャンバ１１とは０リング１２で気密
を保つとと本に。

前記駆動軸７に結合さした回転子１３とフロントカバー
ｌＯに固定されたカバープレート１４とで軸シールを形
成している。

次に、同機における冷媒の流れを述べると、冷凍サイク
ルから圧縮機へ帰還した冷媒はフロントカバー１０に形
成された圧縮機吸入口１５より。

同カバーに形成された低圧室１６に流入する。同冷媒は
カムリング４とロータ６で形成される圧縮室１７（同図
は圧縮室のＩＩＫを示している）の数だけフリント側プ
レー）１に設けられた吸入ボート１８（カムリングに設
置した吸入口は図示せずンを通過して圧縮室１７に流入
する。同冷媒はロータ６の回転によって前記ロータ６に
組み込まれたベーン５の間で圧縮され、カムリング４に
設けられた吐出ボート１９及び吐出弁２０を経てチャン
バ１１内に吐出され、ここで油を分離し、同チャンバ１
１に設けられた圧縮機吐出口２１より冷凍サイクルへ流
出する。

第２図は本発明の実施例を示すもので、フロント側プレ
ート１のみを示しである。フロント側プレート１にはカ
ムリング４との締付は用ボルト穴２２が２個とフロント
側プレートｌ、カムリング４．９７１１プレート２をフ
ロントカバー１０に締結するための通しボルト９用のボ
ルト穴２３が４個設けられている。同図において、吸入
ボート１８の終了点角度θ１は通常ベーン間体積が最大
となる位置とするため幾何学的に決定されゐものである
。θ雪はロータ回転方向（第２図において時計方向）に
θ１よりθ漏−θ１だけ進角したものである。したがっ
て、上記吸入ボート１８の吸入終了点角度をロータ回転
方向に進角され、同吸入ボートの冷媒流入断面積を拡大
する仁とができるＯ第３図は吸入ボート１８の吸入終了
点角度をθｌ。

θ鵞とした時の圧縮機体積効率ηＶ及び吐出ガス温度Ｔ
ｄと圧縮機回転速度ＮＣの関係を示した実験曲線図であ
る。同図において、（（イ）で示されている曲線は吸入
終了点角度が０２（−で示されている曲線は吸入終了点
角度が０１にそれぞれ相当するものである。第３図より
、吸入終了点角度をθｌからθ３にすることによって体
積効率ηＶが向上し、かつ吐出ガス温度Ｔｄｔ−減少す
ることができる。この傾向はＮｃが大なる程強くなる。

上記第３図の実験結果は吸入ボートの吸入終了点角度を
ロータ回転方向に（θ冨−θ１〕だけ進角することによ
って、上記吸入ボートでの圧力損失の低減に大きく貢献
していることを裏付けるものである。

第４図は吸入ボートの吸入終了点角度を進角した場合と
進角しなｉ場での吸入行程から圧縮行程に移ｉする際の
インジケータ線図を示したものである。同図において％
Ｐ寞は進角しない場合の吸入ボート部の圧力、Ｐ　ｓは
進角した場合の吸入ボート部の圧力を示し謬、は吸入ボ
ートの吸入終了点角度全進角したことにより吸入ボート
断面積が拡太さ詐ることによる吸入ボート部での圧力損
失低減量である。また、ΔＰ２　　は吸入終了点角度を
進角し九ことにより、ベーンが下死点に達しても圧縮室
と吸入ボートが開口しているために生ずる圧力損失低減
量である。一般に、圧力損失が圧縮機体積効率及び吐出
ガス温度に及ぼす影響Ｉｆｉ（１）及び（２）、式で示
される。

ΔηＶ−ηＶ（−υ−−１）・・・・・・・・・・・・
・・・（１）３ ここで、ΔηＶは体積効率低下量、ηＶは圧縮機体積効
率、ｖｉ　　は上記吸入ボートを通過する冷媒ガスの比
体積、　ｖｓは圧縮機吸入口の冷媒ガスここに、Ｔｄは
圧縮機吐出ガス温度、ＴＳ　　は圧縮機吸入口での冷媒
ガス温度、　Ｐｄは吐出ガス圧力、Ｐｉ　　は吸入ボー
トを通過する冷媒ガス温度、ｋは断熱指数である。（１
）式より、ΔＰ！及びΔＰ２によりｖｌが小となるため
ΔηＶが小さくなる。

つまり、圧縮機体積効率が向上することになる。

また、（２）式より、ＴＳ及びＰ・ｄｔ−一定とすれば
、ΔＰｉ及びΔＰ２によ？　Ｐｉが大となりＴｄつまり
圧縮機の吐出ガス温度を減少することができる。

本実施例によｎば吸入ボートでの圧力損失が低減できる
ことから、圧縮機の体積効率が向上し。

かつ吐出ガス温度を減少する効果がある。

第５図は本発明の他の実施例を示すもので、第１図の１
−１断面に相当する吸入ボート部の拡大図である。同図
は吸入ボート１８がカムリング４に設置されている場合
のものである。圧縮機吸入口（図示せず）から流入した
冷媒は、フロント側プレート（図示せず）及びカムリン
グ４に設けられた吸入通路２４を経て、カムリング４に
設置された吸入ボート１８に流入し、吸入、圧縮されて
吐出ボート１９を通過してチャンバ（図示せず）に吐出
される。上記吸入ボート１８の吸入終了点角度は幾何学
的に決定されるＯｌ　よりロータ６の回転方向に進角さ
れておりθ意　となっている。したがって、上記吸入ボ
ート断面積を大きくすることが可能であり、かつ吸入ボ
ートのど部面積（吸入終了点角度においてカムリング４
とロータ６で作られる軸方向の面積）を拡大することが
できる。

本実施によれば吸入ボート面積及びのど部面積を拡大す
ることができるため、吸入ボート部での圧力損失を低減
する効果がある。

次に、吸込ボートの最終点角度とベーンの平均回転速度
との関係について述べる。

往復圧縮機では一般に、 ＳＡＩ）Ｉ ＭＳ−、・−后・ｉ　・・・・・・・・・・・・・・・
・・・　（８）ここに、ａｔ吸気ガスの音速 ＳＩピストンスピード Ａｐｌピストン面積 ＡＹ　を吸気ボート面積 ＣｍＳ嘗吸気ポート平均流量係数 で定義される吸気速度係数に対して体積効率Ｗｖは第６
図の如く示される。即ち、Ｍｓ＞０．６では体積効率Ｗ
ｖが着るしく低下する。こｎをベーン形圧縮機に適用し
てみる。カムリングプロフィルを便宜上ｒ−ａ−ｂｃＯ
８２θとすると、吸気ボート終了点角（Ｏ３）における
のど部の高さｈｓはｈｓ−ｒ（θり一ロータ半径 −（ａ−ｂｃＯ８２ｅ＊）　−Ｃｍ−ｂ）−ｂ（１−Ｃ
Ｏ８２θ鵞） 次に、カムリングの幅ｔＨとしたとき、冷媒がのど部を
通過する際ののど部の幅方向有効長さを＋Ｈとすると、
のど部の断面積Ｆｉ＋Ｈ−ｈｓ−壺Ｈ−ｂ（１−ＣＯ８
２θ２〕であり、これを吸気ボート断面積Ａｙとおく。

ピストンスピードはベーン形圧縮機の場合、ベーンの平
均速度であるから。

Ｓ−ａ・ω ピストン面積はベーン形圧縮機の場合、ベーンの最大飛
出高さとおくと、 ｐ−２ｂＨ よって、（１）式は である。

そこで、　ＣｍＣｍ５ａ、５とおいてηＶが低下しない
最大のＭｓである０、６となるωと０２との関係を示す
と第７図の如くである。即ち、吸込ポートの最終点の角
度θ雪を大とすればηＶが低下しないベーンの平均回転
速度の範囲が拡大することを示している。しかし、ベー
ンの枚数が少ない程幾何学的に決定されるボート終了点
角度θｌが小さくなるため、ηＶの低下を招来しないベ
ーンの平均回転速度の範囲が狭くなり、また、進角角度
θ２−θｓｔ−余り大きくすると圧縮機容量が低下する
。

次に進角角度θ８−θｌの実用上効果的な大きさおよび
鐘大範囲について述べる。

第６図は、進角角度０２−θｌρ大きさと、圧縮機の回
転数との関係を示した線図であり、縦軸に吸込ボートの
進角角度θ３−θｌをとり、横軸には圧縮機の１分当り
の回転数をとっている〇吸込ポートを進角させたときの
体積効率をηＶ％吸込ボートを進角させない（幾何学的
に定まる吸込ボートの終了点角度）ときの体積効率をη
ｖｏとし九場合、実線の一線は各回転数におけるηＶ／
ηｖ。

の比が最高となる進角角度０２−θｌＹｔ連ねたもの二
点線の曲ｌＩＮは、各回転数におけるηｖ／１）ｖｏが
１よりも大きくなる進角角度θ３−θｌの最大値を連ね
たものである。

一万、圧縮機のベーンの平均回転速度は適用する車種に
よって異なるが概ね６〜１０ｎＶＦ３が常用され、また
、最高回転速度は２５％／Ｓである。

これらの点を考慮すると、この発明による効果が表われ
るすなわち最高回転速度におけるηＶ／η司〉１となる
最大進角角度Ｏｍ−θｌの範囲は２７ｏ≧ｅｇ　　ｅｔ
　＞００トｌｋ？）、同様に、ηＶ／η■〉１となる最
良進角角度θｒ→１の範囲は、 ２００　≧θ、−０１〉Ｏｏとなる。

また、常用回転速度において、ηＶ／η■〉１となる最
大進角角度θ２−Ｏ１の範囲は、 １９０〜１２’≧θ２−９１　＞ＧＯであり、同様に１
ｖ／）ｖｏ　＞　１となる最良進角角度θ２−θ１の範
囲は、 １２°〜８０≧０２−０１＞Ｇｏとなる。

以上述べたように、本発明によればフロント側ら圧縮室
に至る吸入通路系における圧力損失を小さくすることが
できるので、圧縮機の性能向上及び吐出ガス温度の低減
ができるといった効果がある０

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の対象となるベーン形圧縮機の断面図、
第２図は本実施例を示す正面図、第３図及び第４図は実
験曲線図及びインジケータ線図、第５図は本発明の他の
実施例を示す第１図のｉ−■線断面に相当する拡大図、
第６図は体積効率と吸気速度係数との関係を示す実験曲
線図、第７図は吸入ボート終了点角と圧縮機のベーン平
均回転速度との関係を示す実験曲線図、第８図は吸込ボ
ート９進角角度とベー／の平均回転速度との関係を示す
実験曲線図である。 １・・・フロント側プレート、２・・・リア側プレート
、４・・・カムリング、５・・・ベーン、６・・・ロー
タ、１８オ　１　巴 才　２　色 才　　３［！１ 才　　ヰ　　囚 オ　！；　ｎ ７６　目 才ｑ　ＵＡ ぺ−〉の平均口＠漣ソ隻（う６） オδ口 Ｌｍ槓回転遷度（＝４） 手続補正書（自発） 昭和５６　年特許願第１５８８１９　　号２発明の名称
　　ベーン形圧縮機 ＆補正をする者 名　　ＰＩ：　　　　’５１０１株式会ｉト　　日　　
立　　装　　ｆ乍　　所代　表　ｒ　　三　　　１）　
勝　　茂本代　理　人 ＋＋’＋　　ｍ　　　〒ｌＯＱ東京都千代田区丸の内−
丁目５番１号株式会社日立製作所内　電話　４ｆ・：１
．４３５−４２２１＆補正の内容　　別紙のとお〕。 （１）本願明細書第５ページ第２０行「Ｐ鵞は進角しな
い場合のＪ　ｋ　ｒＰ＊は進角した場合の」に口する。 （２）　　同上第６ページ第１行［Ｐｌは進角し九場合
の」をｒＰｌは進角しない場合の」に訂正する。 ＋３）　　ｆｌ’ｌ上篤７ページ第１行ｒＶＩＪ’ｋ　
ｒＶｉ　Ｊに訂正する。 訂正する。 （５）同上第８ページ篤１２行「ここに、ａ１吸気ガス
の音速」ｔ−「ここに、ａ＠　　Ｓ吸気ガスの音速」に
訂正する。 （６）同上第９ページ第１７行［よって、（１）式は」
を「よって（３）式は」に訂正する。 （７）同上第９ページ第１８行ｒＭｓ＝（８）　　同上
第１０ページ第１行「ω」を「周速度」に訂正する。 （９）　　同上第１０ページ第４行、第８行「回転速度
」を・「周速度」に訂正する。 ａ・　同上第１０ページ第１２行「第６図は」を「第８
図は」に訂正する。 ａｌ）同上第１０ページ第１３行「回転数」を「周速度
」に訂正する。 α２　同上第１０ページ第１５行「１分当りの回転数」
を「ベーン平均周速度（ｍ／８Ｎに訂正する。 ａｌ　　同上第１０ページ第１９行および第１１ページ
第１行「各回転数」を「各周速度」に訂正する。 ａ４　　同上第１１ページ第４行、第６行、第８行。 第１４行「回転速度」ヲ「周速度」に訂正する。 １５　　同上第１１ページ第１６行「１Ｇ’〜１２°≧
＃鵞−＃ｓ＞０＠であり、」を［１９°〜１４＠≧０雪
−＃１）Ｑ’で６９、」に訂正する。 σσＱ　同上第１２ページ第１３行〜第１４．第１５行
「回転速度」を「周速度」に訂正する。 以上 手続補正書（方式） 事件の表示 昭和５６年特許願第　１５８８１９号 ２、補正をする者 シｌ　　ＩＴＩ　　　Ｚ５１０＋株式会社　日　立　製
　作　所代　表　と　　　三　　　１）　　勝　　　茂
３・代　理　人 ５・補正の内容　別紙のとおシ。 手続補正書（自発） １、事件の表示 昭和５６年特許願第　１５８８１９　　号３・補正をす
る者 ン、Ｐ１（Ｓ１０）ヰ゛４式会ｌ［日　　立　　製　　
イ乍　　所代　表　名　　三　　　Ｆｉｌ　　　勝　　
茂４、代　理　人 ６°補正の内容　別紙のとおシ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）　　ロニタの回転によって同ロータに組み込まれ
   た複数のベーンとカムリングと同カムリングの両側面ｔ
   −基ぐように設置さｎたリア側プレート及びフロント側
   プレートとの間で冷媒を圧縮するベーン形圧縮機におい
   て吸入ボートの終了点角度が幾何学的に決定さｎる終了
   点よりもロータの回転方向に進角されている吸入ホート
   ラ備え念ことを特徴とするペーｙ形゛圧縮機。