JPS60192892A - ベ−ン型圧縮機 - 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】 〔技術分野〕 本発明はベーン型圧縮機に係シ、よシ詳しくは、圧縮機
の駆動トルクの脈動を低減し得る様なシリンダプロフィ
ルを備え特に自動車用クーラーサイクルに組み込んで使
用するに好適なベーン型圧縮機に関する。

〔従来技術〕

従来のこの種のベーン型圧縮機は、シリンダボアの形成
されたハウジングと、シリンダボア内に偏心配置された
ロータと、四−夕のガイドスロット内で摺動可能な摺動
ベーン等から構成されている。作動時にはベーンがシリ
ンダボアの内周に摺接して回転することにょシ冷媒の吸
入−圧縮を行なっているが、圧縮行程において駆動トル
クの変動が大きく自動車に装着した場合に振動・騒音の
発生源となっている。

この問題に対して近年種々の対策がなされている。その
第１の方法は実開昭５８−１０６５８０等で開示される
ように複数の作動領域をシリンダボア及びロータで構成
し、ベーンで作動領域を分割し、その位相をずらす多気
筒化であシ、第２の方法は、特開昭５８−７００８６で
開示されるようにシリンダプロフィルを変化させる方法
である。

しかるに、従来技術においては、第１の方法の場合には
吐出口や吐出弁を複数にするため部品点数が多くなると
いう欠点があり、第２の方法の場合にはベーン飛出量の
加速度変化が大きくベーンのシリンダボア内周に対する
追従性が悪くなるという欠点がある。さらに、第１・第
２の方法によっても駆動トルクの脈動が十分に小さくな
らない。

〔発明の目的〕

本発明は、駆動トルクの脈動が極めて小さく、部品点数
が少なく、シかもシリンダボアに対するベーンの追従性
に優れたベーン型圧縮機を提供することを目的とする。

〔発明の概要〕

本発明のベーン型圧縮機は、閉ループ状のシリンダプロ
フィルを有するシリンダボアを備えたハウジングと、前
記シリンダボアに微小クリアランスをもって内接するべ
くシリンダボア内に偏心配置されたロータと、前記ロー
タに円周方向９０’間隔で装着された４枚の摺動ベーン
、とを備えて成る。本発明の特徴に従えば、前記シリン
ダプロフィルは、いずれか任意のベーンの飛出量が最大
値（Ｄ）に達する時の該ベーンの回転角位置を基準とし
て回転角θを測定する場合のθ＝００の点（Ａ１）から
θ＝１８０°の点（Ａ４）の範囲内において、ロータ回
転方向に、順次、（１）ベーン飛出量が実質上最大値（
Ｄ）に保持される領域と、（ＩＩ）　ベーン飛出量が最
大値（Ｄ）から急激な割合で減少する領域と、０ｉｉ）
　ベーン飛出量が緩かな割合で減少してゼロとなる領域
、とで構成されておシ、前記領域（１１）と（１１Ｄと
の間の遷移点（Ａ５）はθ＝９０’（７）回転角位置に
配置されてｈる。

本発明によるシリンダプロフィルを有するべ一７型圧縮
機におけるベーンエ枚邑シに作用する駆動トルクは、ベ
ーンが領域（１）及び（１１）に位置する状態では、冷
媒の圧力上昇に伴ないほぼ直線的に上昇し、領域（１１
）と０１１）との間の遷移点で最大となシ、領域（ｌｉ
ｔ）内においてはベーン飛出量の減少につれほぼ直線的
に下降し、実質的に底辺を回転角１８０゜相当の時間と
する二等辺三角形となる。ベーン型圧縮機の合計駆動ト
ルクは位相の９０°ずれた２枚のベーンに作用する駆動
トルクの和であるから、非常に変動の少ないものとなる
。

ベー７ｌ枚当りに作用する駆動トルクが描く駆動トルク
／回転角カーブが出来るだけ前記二等辺三角形に近づく
様にするためには、ベーン１枚当シの駆動トルクはθ＝
ｏ’の回転角位置で実質上ゼロとなジ、θ＝９０°の位
置で最大となシ、θ＝１８０°の位置で実質上ゼロとな
ることが必要である。そこで、本発明の好ましい実施態
様においては、圧縮機の圧縮比が６であシ圧縮される流
体がカークーラーで一般的に使用される冷媒Ｒ−１２で
ある場合には、シリンダプロフィルの前記領域（１）　
、　（１１）　、およびａｌｌ）は、夫々、ロータ回転
角にしてｆ′！は４５°、４５°、および９０°の範囲
とし、かつ、前記遷移点（Ａ３）におけるベーン飛出量
は最大値（Ｄ）の約４０チの値とする。

シリンダプロフィルの前記領域の間の遷移部ならびに前
記領域と他の領域との遷移部に不連続点が存在する場合
には、それらの不連続点においてシリンダボア内周とベ
ーンとの間に衝撃力が作用し、騒音を発生する。そこで
、本発明の好適な実施態様においては、前記シリンダプ
ロフィルは、ベーン飛出量が一般式 （但し、Ｄはベーン最大飛出量、ｋｌおよびψは定数、
Ｄ′はｄ（θ）が最大値となる回転角位置においてｄ（
θ）＝Ｄを満足する値）で表される値となる様な滑かに
連続する曲線から構成し、前記一般式中、ｋ、およびψ
は、夫々、０．１　＜：　ｋ、　（０，２５、および、
２５°くψ〈４０°の範囲に選ぶ。

〔実施例〕

１、全体構成および作動の概要 第１図および第２図には本発明のベーン型圧縮機１０の
全体構成を示した。圧縮機１０の／％ウジングはシリン
ダ１２と前側板１４と後側板１６とで構成されておシ、
シリンダ１２には第３図を参照して後述する様なシリン
ダプロフィルを有するシリンダボア１８が形成されてい
る。前側板１４と後側板１６にはニードルベアリングの
様なころがシ軸受２０．２２を介してロータ２４が軸支
されておシ、図示しないプーリ等の回転力により回転駆
動される様になっている。ロータ２４の回転中心０は第
２図から良く判る様にシリンダ１２に対して下方に偏心
されておシ、ロータ２４の外周面が微小クリアランスを
もってシリンダボア１８に内接する様に力っている。ロ
ータ２４にはその中心０を通り直径方向に貫通する２つ
の直交するガイドスロットがシリンダ１２の全長にわた
って形成してあわ、これらのガイドスロットには互いに
直交した同一長さの２枚のベーン結合体２６゜２８が摺
動自在に精密嵌合されている。

第１図および第２図に示したベーン型圧縮機１０におい
ては、夫々のベーン結合体２６　、２８は中間部によっ
て互いに一体的に結合された２枚のベーｙ２６ａ　ｒ　
２６ｂ　；２８ａ　＊　２８ｂを有する。これらのベー
ン結合体２６．２８は第１図から明らかなように中央切
欠部を介して相対移動自在に互い違いに貫通している。

従って、この様な２枚のベーン結合体を備えたベーン圧
縮機は「スルーベーン型」と称されている。これらのベ
ーン結合体２６．２８によって合計４枚のベーン２６ａ
　、２６ｂ　、２８ａ　、２８ｂが構成されておシ、す
べてのベーンのシーリングエツジが同時にシリンダボア
内周面に摺接する様にシリンダプロフィルが決定される
。本明細書、特に特許請求の範囲においては、便宜上、
本発明のベーン型圧縮機は４枚のベーンを有するものと
して記載するが、これは圧縮機が「スルーベーン型」で
ある場合には２枚のベーン結合体２６．２８によって形
成される４枚のベーン２６ａ、２６ｂ　＊　２８ａ、２
８ｂを意味するものとする。しかしながら、本発明は「
スルーベーン型」圧縮機に限定されるものではなく、第
１１図に示した様な互いに独立した４枚のベーンを備え
たベーン型圧縮機も本発明の範囲に属するものである。

ハウジングの外周には前カバー３０と後カバー３２が嵌
合してあり、Ｉ・ウジングとの間に夫々吸込室３４と吐
出室３６を形成している。前カバー３０、前側板１４、
シリンダ１２、後側板１６、後カバー３２は５本の通し
ボルト３８によって互いに一体結合されている。前カバ
ー３０には吸込室３４に通ずる吸入口４０が設けてあシ
、前側板１４には吸込室３４を圧縮機の作動室４２に連
通ずる吸入ボート４４（第２図）が設けである。作動室
４２は回転ベーンによシ４つの可変容積室に区画される
。シｌノンダ１２の下部は第２図から判る様に切シ欠い
てあシ、前カバー３０との間に弁室４６が形成されてい
る。弁室４６と作動室４２はシリンダ１２に設けた吐出
ボート４８によシ連通しておシ、弁室４６と吐出室３６
は後側板１６に設けた吐出通路５０により連通している
。吐出ボート４８は弁ストッパ５２を介してボルト５４
によシ止着された吐出弁５６にょシ開閉される。

後カバー３２には吐出口５８が設けである。ロータ２４
と前カバー３０との間は軸封装置６ｏにょシ封止されて
いる。

本発明によるベーン型圧縮機の作動について以下説明す
る。第１図及び第２図においてロータ２４が図示しない
エンジン等の駆動力を受けて回転すると各ベーンはシリ
ンダ１２のボア１８の内周面に沿って矢印Ｎの方向に回
転する。この時、ロータ２４の外周面、各ベーン、シリ
ンダボア１８の内周面及び側板１４及び１６の両端面に
ょシ形成される各作動室４２の容積が増・加φ減少を繰
シ返すことによシ、図示しないクーラーユニットのエバ
ポレータから、前カバー３０の吸入口４０、吸込室３４
、前側板１４に形成された吸入ボート４４を経て作動室
に吸入された冷媒は圧縮昇圧されながら吐出ボート４８
、弁室４６、吐出通路５０、吐出室３６、吐出口５８を
経て図示しないクーラーユニットのコンデンサへと圧送
される０ ２、シリンダプロフィル 次に、第３図を参照して、シリンダボアのシリン７プロ
フイルを説明する。第３図には本発明にヨルシリンタフ
ロフィルと従来のスルーベーン型圧縮機のシリンダプロ
フィルを対比して示した。

同図において実線で示した曲線Ａが本発明のシリンダプ
ロフィルを表す。破線で示した曲線Ｂはスルーベーン型
圧縮機の従来公知のシリンダプロフィルを表ｆ、ｔべて
のベーンのシーリングエツジが常にシリンダボア内周に
摺接する様にするため、従来の曲線Ｂは、べ−／の飛出
量ｄが最大飛出量りに達する回転角位置をθ＝０６とし
て、角度θにおける飛出量ｄ（θ）が次式 ％式％ これに対し、本発明によるシリンダプロフィルＡは、Ａ
４点（θ＝０°）からＡ２点（θ＝４５°）の範囲でベ
ーン飛出量が実質上ベーン最大飛出量りとなる領域（１
）、Ａ２点（θ＝４５°）からベーン飛出惜ｙがベーン
最大飛出量りに対しほぼ４０チとなるＡ３点（θ＝９０
０）　の範囲でベーン飛出量が急激に減少する領域（１
１）、前記Ａ３点（θ＝９０’）　がらベーン飛出量が
０となるＡ４点（θ＝　１８０’）　の範囲でベーン飛
出量が緩かに減少する領域０ｉｌ）ｓ及び、前記（１）
（ＩＩＸＩＩＯの領域とはロータ中心０に対し１８０°
位相のずれた位置でのベーン飛出量が前記（＋　）（Ｉ
＋）０１０の領域におけるベーン飛出量を加えてベーン
最大飛出量りとなる領域（１ｖ）から構成され、これら
の領域が極めて滑らかに連続する曲線として形成されて
いる。

第３図で示した本発明の第１の実施例においては、同図
中Ａ１点をθ＝００としてθをロータ回転方向にとって
動径ｒ（の（ロータ中心０がらシリンダボアまでの距離
）が ｒ（の＝０．４５２Ｄ（１ｍθ＋０．１７５ｃｏｓ３（
θ−２７．５°））十ｉ＋・・　−（２） （但し、ｒｏはロータの半径） なる式で表わされるシリンダプロフィルとなっている。

３、本発明による駆動トルク脈動抑制原理ベーン型圧縮
機の駆動トルクは冷媒を圧縮・吐出する行程において決
定され、平均値〒（ｋｇｆ−ｍ）は吸入圧力Ｐｓ（ｋ１
７ｆ／ｍ２ａｂｓ　）、吐出圧力Ｐ。

（ｋｇｆ／ｍ”　ａｂｓ　）及びベーン型圧縮機の１回
転肖シの吸入容積Ｖ８（ｍ３／　ｒｅｖ　）　とから式
で表わされる（但し、ｋは断熱指数を示し、一般のカー
クーラで使用される冷媒Ｒ−１２においては１．１４で
ある）。

一方、べ一７１枚当シに作用する駆動トルクｔ（θ）は
、作動室を区切る各ベーンの前後にかかる差圧ΔＰ（１
）と、ベーンの飛出量ｄ（θ）、作動室の軸方向長さｔ
ｌ及びロータ半径ｒ。とによって決定されるもので、回
転角θに対して ｔ（θ）＝１・ΔＰ（６＋）・ｄ（θ）（ｒｏ十ｄ（θ
）／２）　−・・（４）式で表わすことができる。

本発明は、前記（４）式で表わされるベーン１枚当υに
作用する駆動トルクｔ（θ）の変動特性を操作し、９０
°位相のずれた２枚のベーンの駆動トルクｔ（θ）及び
ｔ（θ−９０°）の和を一定にし、ベーン型圧縮機の合
計駆動トルクＴの脈動を極めて小さくするものである。

　′ このため、本発明においては、第４図に示した様に、ベ
ーン１枚当シの駆動トルクｔ（θ）を底辺を回転角１８
０°とし頂点をベーン型圧縮機の平均駆動トルクＴとす
る２等辺三角形とすることにょシ、９０°位相のずれた
２枚のベーンに作用する駆動トルクを加えた合計駆動ト
ルクＴを一定とするという考え方のもとにシリンダプロ
フィルを決定する。

４、シリンダプロフィルの創成原理 本発明によるシリンダプロフィルの創成原理を、シリン
ダープロフィルを直交座標に表わした第５図で説明する
。

同図において、横軸Ｘは点Ａ、を基準とするベーンの回
転角θ、縦軸Ｙはロータ外周面からのベーンの飛出量、
即ちシリンダボアの動径ｒω）からロータ半径ｒ０を引
いたベーンの飛出ｆｄ（θ）を示している。同図におい
て、θ＝０はベーン飛出量ｄ（θ）が最大飛出量りとな
るＡ１点、θ＝１８０°は、前記ベーン飛出量ｄ（θ）
がＯとなるＡ４点とする。

４−１．理論的プロフィル 第５図に示したシリンダプロフィルににおいては、領域
（１）を、ベーン飛出量ｄ（θ）が最大飛出量りとなる
Ａ４点からＡ２点までとし、このＡ２点からθ＝９０°
のＡｓ点までを急激にベーン飛出量ｄ（θ）が減少する
領域（１１）とし、前記Ａ３点からベーン飛出量ｄ（θ
）がＯとなるＡ４点までの９０°の範囲を領域０１ｌ）
とする。Ａ４点からＡ４点までの領域（１ｖ）は、スル
ーベーン型圧縮機においてはこれら（１）（ＩＩ）（ｉ
ｉＯの領域と位相が１８０°ずれた各位置でのベーン飛
出量ｄ（θ）に領域（１）（Ｉ＋）（１＋Ｄにおけるベ
ーン飛出量ｄ（θ）を加えたものが最大飛出量り、！：
なる様に定められる。

４−２．最大トルク位置（Ａ３点）の決定一般的に、ベ
ーン型圧縮機においては、ベーン飛出ｉ：ｄ（θ）は、
圧縮行程・吐出行程において減少する。このため隣合う
２枚のベーン及びシリンダボア内周、四−夕外周で構成
される作動室内容積Ｖは、最大容積ｖ８から０まで減少
し、ベーン前方の作動室から１枚のベーンに加わる圧力
Ｐはベーン前方の作動室の内容積Ｖ及び最大容積Ｖｓ　
１　吸１．１４ 入圧力Ｐ８を用いて、ｐ＝ｐ、　（Ｖ８／Ｖ　）　とな
り、作動室内容積Ｖの減少に伴ない急激に上昇する。又
、この圧力Ｐは吐出圧力ＰｄＫ達した後は吐出弁５６が
開口し、常に吐出圧力Ｐｄとなる。

前記作動室内圧力Ｐの上昇の割合は前記ベーン飛出量ｄ
（θ）の減少の割合に比較して高いため、ベーン１枚当
シに作用する駆動トルクｔは前記作動室内圧力Ｐが吐出
圧力Ｐｄに達した位置において最大値を示す。

従って、各ベーンに作用する駆動トルクが第４図に示し
た回転角１８０°を底辺とする二等辺三角形を形成する
ためＫは、先ず、θ＝９０°のＡ５点における駆動トル
クが二等辺三角形の頂点となることが必要である。この
ためには、Ａ３点の位置において、作動室内圧力Ｐが吐
出圧力Ｐｄに達することが必要である。

４−３．領域（１）の決定 次に、駆動トルク／回転角の曲線が第４図の二等辺三角
形に近づくためには、θ＝０°の角位置におけるベーン
駆動トルクｔ　（ｏ）を出来る限シゼロに近づけなけれ
ばならない。このため、本発明では、ベーンが最大飛出
ＪＤを保つ領域（１）をＡ１点からＡ２点までの４５°
の範囲に定める。この様にすれば、前記ベーン１枚肖シ
に作用する駆動トルクの実質的な上昇開始点をθ＝０°
付近にできる。これは、２枚のベーンで囲まれる作動室
内容積の変化が２枚のベーン飛出ｆｆ１ｄ（のの差に比
例するために、ベーンが最大飛出量りの領域（＋）に達
しない内は実質的に作動室内容積の変化が少々いために
ベーン前後の作動室内圧力の差が小さいことによる。

４−４．Ａ、点におけるベーン飛出弁の決定次に、Ａ３
点において圧力Ｐが吐出圧力Ｐｄに達するためには、Ａ
４点におけるベーン飛出量ｄ（θ）は次の条件を満す必
要がある。

１．１４ 条件１　＃＝（８／／ｖ、） 条件２　Ｔ＝ｔ（、。） ｄ （但し、６：圧縮比（＝　／Ｐ）、Ｖｓ：最大容積。

ｖｄ：領域０１０で構成される容積、Ｔ：ベーン圧縮機
平均駆動トルク、ｔ（、。）：Ａ３に位置するベーンに
作用する駆動トルク） 条件１はθ＝９０°の時に吐出が始まるために必要であ
る。前記圧縮比を６＝６としたのは、カークーラー用コ
ンプレッサとして使用する場合の使用条件、頻度等によ
シ最も有効であると考えたからである。条件２は一枚の
ベーンの駆動トルクの最大値が合計駆動トルクの平均値
となるために必要なものである。

次に、前記条件１および２を満足するＡ３点のベーン飛
出量ｄ（、。）をめる。

一般にベーン型圧縮機においては、吸入容積は９０°の
位相差をもった２枚のベーンで囲まれる領域の容積が最
大値を示す位置に決定するので、第５図においてハツチ
ングで示したＡ５点からＡ６点までの領域が最大吸入容
積Ｖ　となる。このためｖ８を決定するＡ５点＋　Ａ６
点のＹ座標は同じ値を示す。

角度９０におけるＡ３点の座標を（９０，ａＤ）とおい
た場合には、角度−９０におけるＡ、１点の座標は（−
９０，（１−ａ）Ｄ）となる。何故ならば、スルーベン
タイプでは１８０°位相のずれた位置におけるベーン飛
出量の和はＤとなるからである。従って、直＋＠　Ａ、
’　Ａ、はａｌ） ｙ＝−ｘ＋Ｄ　・・・（５） ９０ なる式で表わすことができる。

又直線Ａ２　Ａ、は なる式で表わされる。

（６）式で示されるＡ２点、上の町なる位置に点Ａ６、
ｈ；　Ａ、上の（ｘｏ−９０）なる位置に点Ａ５をとる
と、の関係よシ となる。（７）１式をまとめると、 ｘｏ（２−ａ　）Ｄ＝９０Ｄ となって、点Ａ６のＸ座標が決まる。

吸入容積を決定するＶｓ　１　すなわち、第５図中・・
ツチングで示した面積は、台形１（ＯＩ　Ｘｏ−９０１
Ａ５１Ａ、）（７）面積と、長方形（０１ＡＩ　ＩＡ２
１４　ｓ　）の面積と、及び台形２（４５１Ａ２　ｒＡ
６　＋　Ｘ（１）　の和となる。

台形１０面積は、点Ａ５のＹ座標４ −ａ を用いて となる。又、 （長方形の面積）＝４５ＸＤ となる。よって、Ｖｓの面積は、 ｖ８＝（台形１）＋（長方形）＋（台形２）２（２−ａ
） となる。又、ｖｄの面積は３角形（９０１Ａ１１Ａ４）
であるから、 ｖａ　＝　ａＤ　Ｘ　９０　／　２ ＝４５ａＤ・・・（１０） となる。

さて、本圧縮機において、圧縮比ε（＝Ｐｄ／Ｐｓ）＝
６の場合においてトルク変動を最も小さくするための条
件１よシ 、　＝　（’ｖｓ７ｖｄ）　１・１４　＝６としてｖ８
／ｖｄを解けば、ｌｏｇ　（ｖ、　／ｖｄ）＝０．６８
２５８８−６°、・、７．、　＝　１０［１６８２５８
８°°。

＝４．８１４９１・・・　・・・　αηとなる。

（９）、００１０１式の関係よシ ｖ、／ｖ、１　＝　４．８１４９１　・・・＃４．８１
５以上から、Ａ３点において作動室内圧力Ｐが吐出圧力
Ｐ、に達し、従ってＡｓ点における駆動トルクｔ（ｙ。

）が最大となるためには、Ａ３点におけるベーン飛出量
はｄ（９゜）−０，４Ｄ、即ち最大飛出量りの約４０ｇ
６となる。

４−５．領域（ｉｉ）の決定 Ａ２（θ＝４５°）からＡ３（θ＝９０°）までの領域
（１１）においては、ベーン飛出量は最大値りからｄ（
ｓ、。）＝０．４Ｄまで減少させなければならない。従
って、この領域０のシリンダプロフィルはベーン飛出量
が第５図に示す様に急激な割合で減少する様に定める。

４−６．領域（ｉｉｉ）の決定 Ａ３点（θ＝９０’）からＡ４点（θ＝１８０’）まで
の領域（ｉｒ）では、第５図に示す様にベーン飛出量が
緩やかな一定の割合でゼロまで減少する様に定める。こ
の結果、ペー７１枚当シに作用する駆動トルクは最大値
からゼロまでほぼ直線的に減少する。

４−７゜ 以下、前記Ａ３点でのベーン飛出量をｄ（、。）＝０．
４Ｄに設定し、かつ、前記Ａ４点からＡ２点の範囲を４
５°に設定したことが前記条件１及び条件２−　を満足
することを説明する。

第５図に示したシリンダプロフィルによるベーン型圧縮
機の１作動基当シの吸入容積は同図中ハツチングを施し
たｖ８　の面積とみなすことができ、θ＝１°当シを１
としてこの面積を算出すればｖ８＝　８６．６　Ｄとな
る。またベーンがＡ３点に達した時のベーン前後の２つ
の作動室内容積は、低圧側ｖａ＝７６．５Ｄ１高圧側Ｖ
ｄ＝　１８．ＯＤとなる。吸入容積ｖ８が前記ｖｄにま
で圧縮されると、高圧側作動室内の圧力Ｐｄ′は Ｐｄ’＝（８６，６Ｄ／１８Ｄ）’・１４・Ｐ８＃６・
Ｐ８となって、圧縮比ε＝６と一致し、条件ｌ、　＝　
（Ｖｓ　７ｖｄ）１．１４を満足する。

次にＡ３点においてベーンに作用する駆動トルクｔ（９
０）は前記（４）式において、ｄ（θＫｒ。とみなしｔ
（９ｏ）　＝　ＬΔＰ（９０）　ｄ（９０）　ｒＯ・・
・（４）′となる。ΔＰ（、。）はＡ３点前稜の差圧で
あるので、ベーンの低圧側圧力Ｐａ＝　（８６，６Ｄ／
７６．５Ｄ　）’°１４・Ｐｓ＝　１．１５　ＰｓＮ及
び前述のＰｄ′＝６Ｐ８から、ΔＰ（、。）　＝　（６
−１，１５）　Ｐｓ＝４．８５　Ｐ８となシｔ（、。）
　＝　４．８５　Ｐ８ｘ　Ｏ，４Ｄ　ｘ　ｔ−ｒ。

＝　１．９４　Ｐ８Ｄ　１ｒｏ−（１２）と表わすこと
ができる。

一方、本ベーン型圧縮機の平均駆動トルクＴは（３）式
を変換して、 式で表わされるが、１回転当り吸入容積Ｖ、は、第５図
中ｖ８　領域における平均ベーン飛出量をＤとして Ｖ　＝２πｒＯＤｔ　・”　（１３） で表わされる。また、平均ベーン飛出量りはＤ＝８６．
６Ｄ／９０＝０．９６Ｄ である。

１．１４−１ の値を（１３）式に代入してＶ８をめ、ｖｓを（３）１
式に代入すると、 ・　２π ＝　１．９２　ＰｓＤｔｒ、　＝・（１４）となる。（
１４）式と（１２）式はほぼ等しいので、以上の結果よ
シ条件２〒＝ｔ（９゜）を満足することがわかる。

４−８０合成駆動トルク 本発明によるシリンダプロフィルを有するベーン型圧縮
機においては回転角９００位相のずれた２枚のベーンに
同時に駆動トルクが作用することから、駆動トルクの脈
動を極めて小さくできるのである。第４図には圧縮比ε
；６における１枚のベーンに作用する駆動トルクｔ（θ
）を破線で示し、合成した駆動トルクＴ（）を算出した
結果を実線で示した。同図において、バー２１枚当シに
作用する駆動トルクｔ（ｆ）が底辺を回転角θ＝１８０
°、頂点を平均駆動トルクＴとするｅまぼ２等辺三角形
を示し、これらを合成した駆動トルクＴ（＆）の脈動が
非常に小さくなることが判る。

５、実用的シリンダプロフィルの設計 以上、本発明によるシリンダプロフィルの創成原理と駆
動トルクの脈動が小さくなる原理について直交座標にモ
デル化して説明したが、実際のベーン型圧縮機のシリン
ダプロフィルにおいては、第５図中、Ａ１　＋　Ａ２　
＊　Ａ！ｌ　＊及びＡ４　等の不連続点が存在する場合
には、ベーンとシリンダ間に衝撃力が働らき、騒音発生
が著しいという不具合が生ずるために、これを防止する
よう、シリンダプロフィル全域を滑かに連続する曲線に
補正する必要がある。第６図は、第５図に示した直線群
から構成されるプロフィルＡ／をフーリエ級数展開して
得られた各次数成分を再び合成して得だシリンダプロフ
ィルを示し、同図中Ａ′の曲線は第１火成分と第３火成
分の合成によって得られた曲線でｓｂ、本発明のシリン
ダプロフィル創成原理によって決まる。

同図中、破線で示した直線群から構成されるシリンダプ
ロフィルＡ／を滑かに連続する曲線として表わすために
は、第１火成分、第３火成分を合成したＡ′の曲線で十
分であることがわかる。尚、第６図中一点鎖線で示した
Ｂの曲線はフーリエ級数展開して得られた１次数分のみ
を表わしたもので、これは（１）式で表わされる従来周
知のプロフィルと同一の曲線である。

以上の結果よ）、ベーン飛出量ｄ（）け、（但し、Ｄ：
ベーン最大飛出量、ｋｌ：第３火成分の振巾比、ψ：第
第３成成の位相差、Ｄ′”　ｄ（１９）が最大値となる
回転角においてｄ（ｆ９）　＝Ｄを満足する値） なる一般式で表わすことができる。

第７図は、前記（１５）式における第１火成分に対する
第３火成分の振巾比に４、位相差ψをパラメータとして
圧縮比６＝６におけるベーン型圧縮機の駆動トルクを算
出して得られたトルク脈動の全振巾ΔＴと、平均駆動ト
ルク〒の比を示したものである。

同図において、前記振巾比に、及び進み角φに関してそ
れぞれ最適値が異なるが、ベーン型圧縮機の駆動トルク
の脈動を従来プロフィル（第１火成分のみの形状）の捧
程度に低減するとすれば概ね帆１（ｋ、＜０．２５（７
）値としかつ一３５°＜−２０’の値とすればよいこと
がわかる。

本発明の第１の実施例では、計算上坂も駆動トルクの脈
動が小さくなる０点はに１＝０．１７５　。

ψ＝−２７．５°の点に位置するから、・・・（工６） 式によシ表わされるシリンダプロフィルを採用している
。この（１６）式は（２）式に対応している。この（１
６）式で表わされるプロフィルにおいては、θ＝１６．
７°で飛出量が最大値りとなり、θ＝１９６．７°でゼ
ロとなってローフ外径と一致する。

本発明によるシリンダプロフィルを有するベーン型圧縮
機の駆動トルクを圧縮比εをパラメータとして計算した
結果が第８図である。εの設定値６＝６の状態において
駆動トルクの脈動は最も小さく、圧縮比が！＝４．８及
び１０と設定値に陥れるに従がって、駆動トルクの変動
が少しずつ大きくなっている。しかしながら、第９図で
示す従来のシリンダプロフィルにおける駆動トルクの脈
動の計算価と比較して極めて小さな脈動となることが判
る。

第１０図は実際のクーラーサイクルに組み込んだ場合の
駆動トルクの脈動を、従来のベーン型圧縮機と比較した
ものである。本発明のシリンダプロフィルによれば極め
て駆動トルクの脈動が小さくなっていることが確認でき
る。

尚、この実施例のスルーベーン型圧縮機は、四−夕内に
組み込まれるベーンがロータの回転中心を頁頭しかつ両
先端をシリンダ内周面に摺接する構成となっていること
に加え、シリンダプロフィルを１次成分・３次成分の低
次の成分を合成した曲線としているため、ベーンに作用
するロータ中心方向加速度があまシ大きくならずベーン
離脱現象が発生しない。このため圧縮機の性能低下ある
いは、ベーンとライナ内周間での飛びはね現象によるチ
ャタリング音発生といった問題が全く無い極めて優れた
ベーン型圧縮機が得られる。

６、変形実施例 第１１図は本発明の第２実施例を示すもので、第２図と
共通する構成部制は同じ参照番号で示し、説明を省略す
る。

本発明の第１の実施例においては、ベーン型圧縮機の２
枚のベーン結合体がロータ中心を貫通して両先端がシリ
ンダ内周面に摺接するスルーベーン型の構成とし、駆動
トルクの脈動が圧縮比ε＝６で最も小さくなるようにシ
リンダプロフィルはフーリエ級数展開して得られる第１
次成分及び第３次成分の２つの正弦波を合成した滑らか
な曲線としたが、第１１図に示す第２の実施例では、独
立した４枚のベーン２６ａ〜２６ｄがロータのガイドス
ロット内からシリンダ内周面方向に飛出す構成となって
いる。シリンダプロフィルのうち、領域（１）（ＩＩ）
（１１０の３領域は第１の実施例同様、夫々、動径の大
なる領域、動径の急激に減少する領域及び動径が緩かに
減少する領域で、０ψの領域はほぼ一定の割合で動径が
増加する領域からなる。

また、本発明の第１の実施例では、駆動トルクの脈動が
最も小さくなるシリンダプロフィルを圧縮比εをｅ＝６
として示したが、これはカークーラー用コンプレッサと
して用いた場合に、使用状況及び使用頻度を鑑み最適で
あると判断したためであって、特にε＝６を限定するも
のではない。

さらに、第１の実施例では、ライナ形状を滑かに連続さ
せるため、フーリエ級数展開して得られる第１次成分及
び第３次成分のみの合成した曲線で表わしたがよシ高次
の成分を用いて曲線を決定しても同様の効果が得られる
ことはいうまでもない。

また、本発明においては、カークーラー用コンプレッサ
に用いることを前提にして冷媒ガスＲ−１２の断熱指数
ｋ　＝　１．１４としてシリンダプロフィルを決定した
が、空気用コンプレッサとして使用する場合には、ｋ＝
１．４とし使用状況に応じ圧縮比εを設定すればよい。

〔発明の効果〕

本発明のベーン型圧縮機は、各ベーンに作用する駆動ト
ルクが回転角１８００相当の時間を底辺とする二等辺三
角形に従って変動し、９０°の位相差をもった相隣る２
枚のベーンの合成トルクが合計駆動トルクの平均値に近
づく様なシリンダプロフィルを有するから、合計駆動ト
ルクの脈動を合理的にかつ極めて簡単な方法で抑制する
ことができる。従って、従来の様に多気筒化による部品
点数の増加、コストアップを伴うこと無く、静粛に作動
し自動車に装着するに適したベーン型圧縮様が得られる
。また、シリンダは単気筒であるので、ボアに対するベ
ーンの追従性に優れる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のベーン型圧縮機を示すもので第２図の
Ｉ−Ｉ矢視断面を示しており、第２図は第１図の■−■
矢視断面図、 第３図はシリンダボアのシリンダプロフィルを示し、 第４図は本発明の駆動トルク脈動抑制原理を示すグラフ
で、ベーンの回転角と駆動トルクの関係を示し、 第５図は本発明の原理に基くシリンダプロフィルを直交
座標に表わしたもので、横軸は回転角、縦軸はベーン飛
出量を表わし、 第６図は第５図同様のグラフで、従来のシリンダプロフ
ィルと、本発明の原理に基くシリンダプロフィルと、前
記プロフィルをフーリエ級数展開して得られるシリンダ
プロフィルとを対比して示したもの、 第７図は異なる振巾比における位相差とトルク脈動との
関係を示すグラフ、 第８図は本発明のベーン型圧縮機において異なる圧縮比
について回転角に対する合計駆動トルクの変動を示すグ
ラフ、 第９図は従来のベーン型圧縮機における第８図同様のグ
ラフ、 第１０図は実際のクーラーサイクルに組込んだ場合の駆
動トルクの脈動を本発明のベーン型圧縮機と従来のベー
ン型圧縮機について示したグラフ、第１１図は本発明の
第２実施例を示し、第２図同様の断面を示す。 １０・・・ベーン型圧縮機、１２・・・シリンダ、１４
・・・前側板、　１６・・・後側板、１８・・・シリン
ダボア、２０．２２・・・ころがシ軸受、２４・・・ロ
ータ、　２６．２８・・・ベーン結合体、２６ａ＋２６
ｂ＋２６ｃ、２６ｄ＋２８ａ、２８ｂ川ベーン、 ３０・・・前カバー、３２・・・後カバー、３４・・・
吸込室、　３６・・・吐出室、３８・・・通しボルト、
　４０・・・吸入口、４２・・・作動室、　４４・・・
吸入ポート、４６・・・弁室、　４８・・・吐出ボート
、５０・・・吐出通路、　５６・・・吐出弁、５８・・
・吐出口、 Ａ・・・本発明によるシリンダプロフィル、Ａ′・・・
理論的シリンダプロフィル。 劫１　図 喚２図 １コ −Ｊ 轄７図 駆 動 第８図 回転角θ 転９０ 回転角　θ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、閉ループ状のシリンダプロフィルを有するシリンダ
   ボアを備えたハウジングと、前記シリンダボアに微小ク
   リアランスをもって内接するべくシリンダボア内に偏心
   配置された四−夕と、前記ロータに円周方向９０’間隔
   で装着された４枚の摺動ベーン、とを備えたベーン型圧
   縮機において、前記シリンダプロフィルは、込ずれか任
   意のベーンの飛出量が最大値（Ｄ）に達する時の該ベー
   ンの回転角位置を基準として回転角θを測定する場合の
   θ＝　０’＋７）点（Ａ、）からｅ　＝　１ｇ　ｏ’ｏ
   Ａ　（Ａ４）の範囲内において、ロータ回転方向に、順
   次、（１ン　ベーン飛出量が実質上最大値（Ｄ）に保持
   される領域と、 （１１）ベーン飛出量が最大値（Ｄ）から急激な割合で
   減少する領域と、 （１１Ｄ　ベーン飛出量が緩かな割合で減少してゼロと
   なる領域、 とで構成し、 前記領域（１１）と（１１０との間の遷移点（Ａ３）は
   θ＝９０゜の回転角位置に配置したととを特徴とするベ
   ーン型圧縮機。 ２、特許請求の範囲第１項記載のベーン型圧縮機におい
   て、シリンダプロフィルの前記領域（１）。 （ＩＩ）　、およびＯｉＤは、夫々、ベーン回転角にし
   てほぼ４５°、４５°、および９０°の範囲とし、かつ
   、前記遷移点（Ａ５）におけるベーン飛出量は最大値（
   Ｄ）の約４０−の値としたことを特徴とするベーン型圧
   縮機。 ３、特許請求の範囲第２項記載のベーン型圧縮機におい
   て、前記シリンダプロフィルは、ベーン飛出量ｄ（θ）
   が一般式 ％式％） ）） （但し、Ｄはベーン最大飛出量、ｋｌおよびψは定数、
   Ｄ′はｄ（θ）が最大値となる回転角位置においてｄ（
   θ）＝Ｄを満足する値）で表される値となる様な滑かに
   連続する曲線から成シ、前記一般式中、ｋｌおよびψは
   、夫々、０．１くに１く０．２５、および、２５°くφ
   ＜４００ノ範囲に選ばれることを特徴とするベーン型圧
   縮機。