JPS5944513B2 - ベ−ン回転式圧縮機 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は特に自動車用空気調和機を構成するベーン回転
式圧縮機の改良に関するものである。

従来例の構成とその問題点 従来、この種のベーン回転式圧縮機は、周知の如く、回
転するロータ軸に偏心してシリンダを設け、ロータに嵌
装されロータとともに回るベーンにより気体を吸入、圧
縮する構造であり、これは回転中のベーンの先端のシリ
ンダへの接触により、気密を保持して圧縮機能を発揮す
るものである。

したがって、回転中は常時ベーン先端とシリンダとは接
触状態にあらしめる必要がある。

ところが回転するベーンが吸入圧力付近の低い圧力状態
にあるシリンダ内にある時はベーン先端に加わる圧力も
低く、ロータ内に押込まれる力は少ないが、吐出圧力付
近の高い圧力状態にあるシリンダ内σこくるとベーン先
端４こ高い吐出圧力を受け、ベーンはロータ内に押しも
どされ、ベーンが再び吸入圧力状態にあるシリンダ内に
入った時にベーン溝から飛び出し、シリンダに衝突して
ノイズを発生する。

これがいわゆるベーンのジャンピングによるベーンノイ
ズと称されるのは周知の通りである。

かかるベーンのジャンプは、ノイズの発生源であるばか
りでなく、ベーンジャンプ時の圧縮ガスの漏れによる効
率低下や、冷媒圧縮機においては著るしい吐出冷媒の温
度上昇をまねき、誠に不都合である。

従来、上記ベーンジャンピングの対策として、（ａ）
高い回転数で運転することによりベーンの遠心力でベ
ーンをシリンダに接触せしめる手段、（ｂ）吐出高圧ガ
スをベーン底部に導きベーンを押す手段、（ｃ） 高
圧潤滑油をベーン底に導きベーンを押す手段、（ａ）
ベーン底にばねあるいは伸縮自在の弾性体を入れ、こ
れらによりベーンを押す手段などの方法がとられている
が、手段（ａ）では特に自動車エンジンのアイドリング
時の如き低い回転数下ではベーンに働く遠心力が少なく
ベーンのジャンピングを防止できず、また手段（ｂ）あ
るいは（ｃ）の場合も前記手段（ａ）と同様に低い回転
数時には、ベーン先端が受ける圧力とベーン底部が受け
る圧力がほぼ等しくなり、同様にベーンに働く遠心力が
ある程度大きく働かない限りベーンのジャンピングが発
生する。

したがって、実用上越る低回転数下での運転はできない
。

さらに手段（ｄ）の場合、前者のばねを挿入すると、ば
ねの耐久性に難点があり、また後者のばね以外の弾性体
例えばゴム質による弾性体の場合においても伸縮量に問
題を有し、少ない伸縮量のベーンを大きな外周をもって
回転せしめる如き外形の大きくなる構造では自動車用冷
媒圧縮機には不向きで、比較的大きなベーン伸縮量の構
造による小型化された圧縮機に従来の弾性体をそのまま
用いることはできない。

発明の目的 本発明は上記従来の欠点を除去するもので、ベーン回転
式圧縮機の運転中においてジャンピングと称される現象
によって発生するベーンノイズを簡単かつ確実に防止す
ることを目的とするものである。

発明の構成 そのための構成として、本発明は円柱状のロータと、ロ
ータの直径方向に延出しかつ外周に開口した溝と、前記
溝内に摺動自在に挿入されたベーンと、前記ロータを収
納しかつ前記ベーン先端がその内壁に接して摺動するシ
リンダと、これらロータおよびベーンを収納した溝とシ
リンダの各側面を閉塞する前側壁および後側壁と、前記
シリンダに設けられた冷媒吸入口と冷媒吐出口によって
回転式圧縮機を構成し、さらに前記前側壁あるいは後側
壁の一方もしくは両側壁に前記ロータと同心的に形成さ
れ、かつ前記溝と連通したガス通路を設け、さらに前記
シリンダ内において圧縮された冷媒ガスを前記ガス通路
内へ導く導入通路を設け、さらに前記溝内に、前記ベー
ンを常時押出す方向に付勢し、かつ前記圧縮された冷媒
ガスを封入する弾性体を設け、この弾性体を内部が空胴
でありかつ溝の底部側もしくはベーンの底面側に開口し
た通気用開口部を具備するものである。

このような構成により、ベーンの回転運動に際して、ベ
ーン先端が吸入ガス域ならびにその付近に位置する場合
は、ベーン底に吐出ガス圧力もしくは吐出ガス圧力と吸
入ガス圧力の中間圧力（以下吐出中間圧力と称する）を
導入してベーンを押し、次にベーン先端が圧縮高圧域に
さしかかると、ベーン底に設けられた内部に空間を有す
る弾性体をベーンの侵入により圧縮し、弾性体内の空間
に導入された吐出ガスをベーン底により押圧し、この反
力をベーンを押す力として用いる。

すなわち、弾性体空間内に導入されている吐出中間圧力
をベーンの侵入運動によりさらに加圧し、ベーン先端が
受けている吐出中間圧力に打ちかつようにして、ベーン
のジャンピングを防止するものである。

実施例の説明 以下、本発明をその一実施例を示す図面を参考に説明す
る。

図において、１はロータ、２はベーン、３は前側壁、４
は後側壁、５はシリンダ、６は吸入口、７は吐出口、８
は吐出バルブ、９は吐出バルブ押え、１０はシリンダヘ
ッド、１１は吐出接続口をそれぞれ示している。

いまここでベーン回転式圧縮機の一般的作動状況につい
てまず説明する。

まずロータ１の矢印方向への回転に伴ない蒸発器（図示
せず）からの吸入ガスは吸入口６からシリンダ５内に入
り、ベーン２の回転によるシリンダ５内空間の拡大縮少
により吸入圧縮され、吐出ロアを経て吐出接続口１１に
至り、凝縮器（図示せず）へ排出されるものである。

１２はコロ軸受、１３は軸封装置である。

１４はベーン溝１９ζご挿入された中空弾性体で、内部
に空間２０ならびにベーン溝底１９への通気用開口部１
８を有する。

ここで、吐出ガスは、後側壁４に設けられた円周溝１７
ならびに縦穴１６、吐出ロアと前記縦穴１６をつなぐシ
リンダ横穴１５とにより、ベーン溝底１９に導入される
。

上記構成において、ロータ１ならびにベーン２の回転開
始とともに吐出ロア内の圧力は徐々に上昇しはじめる。

そして吐出ロア内の発生圧力は、横穴１５を経て縦穴１
６に至り、円周溝１７に印加され、第３図の矢印で示す
ごとくベーン底部１９に至り、ベーン２をロータ１の外
周方向すなわちシリンダ５の内面に押付ける。

第３図ａ、ｂはベーン２の先端が未だ吐出口γ付近に達
していない場合、すなわちシリンダ内の圧力が吸入圧力
もしくは中間圧カーこある場合を示し、ベーン底１９の
圧力がベーン先端部の圧力に比べて十分高く、ベーン２
はジャンピングを起すことなく運動している。

次に、ベーン２の先端が吐出口γ付近に近づくと、ベー
ン先端の受けるシリンダ５内圧力はかなり高くなり、ベ
ーン溝底１９に印加されている圧力に近づいてくるが、
さらにベーン２の回転が進むと、第４図ａ、ｂに示すご
とくベーン２はベーン溝底１９に下降近接するため、つ
いには中空弾性体１４に接触し、この中空弾性体１４が
有する空間２０に吐出ロアからの吐出中間圧力を封じこ
めたままベーン底によって通気用開口部１８が閉じられ
てしまう。

ベーン底により通気用開口部１８が閉じられたままさら
にベーン２の回転が進むと、ベーン２はさらにロータ１
の内側に向って侵入する。

すなわちベーン２はベーン溝底１９に向ってなお一層下
降近接し、弾性体１４を圧縮せしめる。

このとき、弾性体１４内の空間２０も圧縮されるため、
容積が減少し、空間２０内の吐出中間圧力は容積の減少
に見合って上昇する。

この上昇した圧力がベーン底に対して反力として加わり
、ベーン２をシリンダ５に向って押すことになる。

ベーン２の先端にはシリンダ５内の吐出ガス圧力すなわ
ち吐出口Ｔ内の圧力がかかつている一方、ベーン底には
上記吐出ロア内の圧力と空間２０の収縮による圧力が加
算されているため、ベーン２は確実にロータ１から押出
され、シリンダ５に密着する。

したがって、従来例（ａ）に比較し、十分低い回転数で
運転可能となり、また従来例（ｂ）に比較してベーン２
の低速回転時の不安定ベーンノイズが全くみられなくな
り、さらに従来例（ｃ）に比較すれば、従来例（ｂ）と
同様の低速回転時の不安定ベーンノイズが全くなくなる
ばかりでなく、潤滑油分離室あるいは潤滑油溜室ならび
に複雑な潤滑油送路も不要となり、構成がきわめて簡素
になる。

さらに従来例（ｄ）ｃこ比較すると本実施例は耐久性に
おいて格段の効果を有するのみならず、従来例（ｄ）に
おいては吐出ガス圧力が十分高くなった際にもベーンジ
ャンピングの発生がないよう、ばねあるいは弾性体の反
発力を強くする必要があって、特に自動車用冷房機の冷
媒圧縮機の如く使用実態が夏のみでなく春、秋をはじめ
とするほとんど年間を通じてエアコン使用する場合、夏
場の過剰負荷時の吐出ガス圧力に抗する弾性体の反発力
は、夏場以外ではベーン２やシリンダ５を著しく摩耗せ
しめるばかりでなく、無駄な動力消費を助長する。

しかしながら、本実施例は、吐出中間圧力を基本として
、さらにこの圧力を加圧してベーン押力として使用する
ため、クーラーシーズン以外におけるエアコンシーズン
時においては、その時期に対応した吐出圧力に追従した
ベーン押力でもって圧縮機を運転することができ、ベー
ン２やシリンダ５を必要以上に摩耗せしめることがない
ばかりでなく、無、駄な動力消費もなく、静粛にかつ効
率よく運転を継続することができる。

また弾性体１４を内部が空胴でありかつ溝の底部側もし
くはベーンの底面側に開口した通気用開口部１８を具備
する構成とすること番こより、ベーン２の摺動に連窓し
てガスの流入、封入作用を行い、ベーン２を常に適正の
状態で押圧することができる効果を有するものである。

なおで上記実施例においては弾性体１４の形状を内部を
空胴状にし、複数の開口部１８を設けた構成としたが、
第８図に示す如く大きな開口部１８を一つ設けた構成と
しても同様の作用効果が得られるものである。

発明の効果 本発明によれば、ガス通路と導入通路および弾性体の作
用により、吐出ガス圧力を利用してベーンを押出すため
、ベーンのジャンピング現象が防止でき、しかも弾性体
内に吐出ガスを封入するため、負荷状態に応じた圧力で
ベーンを押し、その結果、ベーンの異常摩耗も防止でき
る優れた効果を奏するものである。

【図面の簡単な説明】

１１図は本発明の一実施例におけるベーン回転式圧縮機
の正面断面図、第２図は第１−図のＡ−Ａ線による断面
図、第３図ａ、ｂはそれぞれ同圧縮機における弾性体の
ガス吸入状態を示す正面断面図および側面断面図、第４
図ａ、ｂはそれぞれ同弾性体のベーン押圧状態を示す正
面断面図および側面断面図、第５図は同弾性体の斜視図
、第６図は弾性体の他の実施例を示す斜視図である。 １・・・・・・ロータ、２・・・・・・ベーン、３・・
・・・・前側壁、４・・・・・・後側壁、５・・・・・
・シリンダ、６・・・・・・吸込口、７・・・・・・吐
出口、１４・・・・・・弾性体、１５・・・・・・横穴
（導入通路）、１６・・・・・・縦穴（導入通路）、１
７・・・・・・円周溝（ガス通路）、１８・・・・・・
通気用開口部、１９・・・・・・ベーン溝底。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 円柱状のロータと、ロータの直径方向に延出しかつ
   外周に開口した溝と、前記溝内に摺動自在に挿入された
   ベーンと、前記ロータを収納しかつ前記ベーンの先端が
   その内壁に接して摺動するシリンダと、これらロータお
   よびベーンを収納した溝とシリンダの各側面を閉塞する
   前側壁および後側壁と、前記シリンダに設けられた冷媒
   吸入口と冷媒吐出口によって回転式圧縮機を構成し、さ
   らに前記前側壁あるいは後側壁の一方もしくは両側壁ζ
   こ前記ロータと同心的に形成されかつ前記溝と連通した
   ガス通路を設け、さらＱこ前記シリンダ内において圧縮
   された冷媒ガスを前記ガス通路内へ導く導入通路を設け
   、さらに前記溝内に、前記ベーンを常時押出す方向に付
   勢しかつ前記圧縮された冷媒ガスを封入する弾性体を設
   けこの弾性体を、内部が空胴でありかつ溝の底部側もし
   くはベーンの底面側Ｏこ開口した通気用開口部を具備す
   る構成としたベーン回転式圧縮機。