JPS6130158B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明はベーン型冷媒圧縮機に関するものであ
る。

［従来の技術］ 一般に、この種のベーン型冷媒圧縮機はロータ
を収容する筒形のハウジングの両端にそれぞれ側
板を結合して固定部材が形成され、両側の側板に
ロータの軸が貫通支持される。冷媒ガスは両側の
側板に設けた入口から吸入され、ハウジングの内
部で圧縮されてハウジングの周壁に設けた出口か
ら外部へ吐き出される。このような構成では、両
側の側板の熱変形は対称であるから、ハウジング
の異常な熱変形を避けることができる。しかし、
両側の側板のロータの軸支持部に軸封装置を設け
なければならず、これがベーン型冷媒圧縮機の全
長を大ならしめるだけでなく、ハウジングの外周
側に高圧室を設けるとなれば、外径も大きくな
り、搭載スペースが制限される車両にこのような
ベーン型冷媒圧縮機を搭載することは困難にな
る。

そこで、ハウジングの一端側に低圧室を、他端
側に高圧室をそれぞれ設け、低圧室側の側板にロ
ータの軸を貫通支持する構造がベーン型冷媒圧縮
機の小型化に有利である。しかし、この種のベー
ン型冷媒圧縮機ではハウジングおよび側板にアン
バランスな熱変形が生じ、ハウジングの内周面と
ロータの軸との平行性が失われる。これを防止す
るためには、従来の鋳鉄よりも線膨脹率の小さい
材料、例えばセラミツク材料によりハウジングお
よび両側の側板を構成すればよいが、構成部材の
すべてをセラミツク材料を使用することは製造単
価が高くなる。

［発明が解消しようとする問題点］ そこで、本発明の目的は固定部材の機械的強度
を維持しつつ必要とされる部分だけにセラミツク
材料を用い、これによりハウジングの熱変形によ
るベーンの片当りを防止し得るベーン型冷媒圧縮
機を提供することにある。

［問題を解決するための手段］ 上記目的を達成するために、本発明の構成はカ
ツプ状のケーシングの開口端部を閉鎖する端壁板
に吸入弁を備える低圧室を設ける一方、前記ケー
シングの内部に高圧室を区画し、ベーンを備える
ロータを収容する筒形のハウジングを前記高圧室
に配置し、前記端壁板に前記ロータの軸を支持し
たベーン型冷媒圧縮機において、前記ハウジング
をセラミツク製とし、前記ハウジングの一端に前
記端壁板に結合されて前記低圧室を区画する鉄製
側板を結合する一方、前記ハウジングの他端にセ
ラミツク製側板を結合したものである。

［作用］ ロータ４を収容するハウジング２４の一端側に
低圧室１１と接する鉄製側板２を結合するととも
に、他端側にハウジング２４の外周側を覆う高圧
室２１と接するセラミツク製側板３が結合される
から、低圧室１１に隣接する側板２により固定部
材の機械的強度が保たれるとともに、低温の低圧
室１１に隣接する鉄製側板２の熱膨脹による伸び
と、高温の高圧室２１に隣接するセラミツク製側
板３の熱膨脹による伸びがほぼ等しくなる。した
がつて、これらの側板２，３により両端部を閉鎖
される筒形のハウジング２４は、両端側をほぼ一
様に径外方へ押し拡げられることとなり、ハウジ
ング２４の内周面１５がロータ軸１０と平行に保
たれる。

ハウジング２４はこの内部周面が冷媒ガスに接
し、また外周面も全面が高圧室２１の高温冷媒ガ
スに接し、内外両面からほぼ一様に加熱されるの
で、この点でも内周面１５とロータの軸１０との
平行性が保たれ、ベーン１８の片当りが防止され
る。

［発明の実施例］ 本発明を実施例に基づいて説明する。第４図に
示すように、本発明によるベーン型冷媒圧縮機
は、内周面１５が断面楕円形をなすハウジング２
４の両端にそれぞれ側板２，３をボルト２５，２
３により結合し、ハウジング２４の内部に円筒形
のロータ４を収容し、ロータ４に周方向に間隔を
存して設けた径方向の溝２０にベーン１８を摺動
可能に嵌合支持して構成される。

ロータ４を回転駆動する軸１０が側板２の軸穴
３７に回転可能に支持され、かつ側板２のボス部
２ｂと軸１０のフランジ８との間に支持したスラ
スト軸受５と、ロータ４の右端面と側板３との間
に支持したスラスト軸受７とにより、軸方向に移
動しないように支持される。側板２とハウジング
２４とは組み立てに際して、予め位置決めピン１
４により結合される。このような圧縮機本体はカ
ツプ状のケーシング１６の内部に収容され、特に
側板２によりケーシング１６の開口端部が閉鎖さ
れ、内部に高圧室２１が区画される。高圧室２１
に冷媒出口導管１７が接続される。

ケーシング１６の開口端部には端壁板２７が嵌
合され、かつこの中心部に形成した円筒部３６に
側板２のボス部２ｃが嵌合され、両者はボルト２
６により結合される。軸１０の端部は円筒部３６
の内部に収容した軸封装置２８により密封され
る。端壁板２７の内部には低圧室１１が設けら
れ、これに吸入弁１２を有する冷媒入口導管１３
が結合される。軸封装置２８を潤滑するために、
ロータ４の軸受穴６はボス部２ｂの外周側通路３
９と側板２に設けた通路９とを経て円筒部３６へ
接続される。

第４図に示すように、ベーン１８を支持する溝
２０は軸受穴６で互いに接続されており、この軸
受穴６へ高圧室２１で分離された潤滑油が図示し
てない通路を経て戻されるようになつている。ハ
ウジング２４の内周面１５が断面円形のロータ４
と摺接する部分に隣接して一方側に吸込口３１
が、他方側に吐出口３２がそれぞれ設けられ、吸
込口３１はハウジング２４の軸方向に延びる通路
３１ａを経て低圧室１１と接続される。また、吐
出口３２は吐出弁３３を経て、ハウジング２４の
外側にカバー３４をもつて区画された軸方向の通
路３２ａを経て高圧室２１に接続される。アルミ
ニウムからなるベーン１８は、側板２と側板３と
の間の間隔とほぼ同寸の幅であり、かつ溝２０か
ら抜け出ないような長さの長方形の板から構成さ
れる。

本発明によれば、筒状のハウジング２４および
高圧室２１と隣接する側板３が鋳鉄に比べて線膨
脹率がはるかに小さいセラミツク材料をもつて構
成される。使用するセラミツク材料としては、ア
ルミナ系セラミツク（Al₂O₃）でもよいが、これ
は線膨脹率が40〜800℃の範囲で約７〜８×
10^-6／℃と比較的大きいので、線膨脹率より小さ
いジルコン系セラミツク（ZrO₂・SiO）が好まし
い。ジルコン系セラミツクは線膨脹率が40〜800
℃の範囲で４〜５×10^-6／℃、ビツカース硬さが
荷重500Kgで850Kg/mm²、曲げ強さが1700Kg/cm²、圧
縮強さが9000Kg/cm²、比重が3.5であるので、鋳鉄
に比べて線膨脹率が約３分の１、比重が約２分の
１となる。

次に、本発明によるベーン型冷媒圧縮機の作動
について説明する。第４図において、ロータ４が
矢印ｘ方向に回転駆動されると、相隣接する１対
のベーン１８により囲まれる作動室が吸込口３１
を通過する際に、容積の増大に伴つて、吸込口３
１から冷媒ガスが吸引され、後方のベーン１８が
吸引口３１を通過すると作動室の容積が逆に縮小
し、冷媒ガスが圧縮され、前方のベーン１８が吐
出口３２を通過すると、作動室の冷媒ガスが吐出
弁３３を押し開き、通路３２ａを経て高圧室２１
へ吐き出され、ここから出口導管１７を経て、公
知の冷房回路へ送り出される。

冷房回路では、入口導管１３から低圧室１１へ
入つた冷媒ガスの温度が０℃付近まで低くなつて
おり、圧縮機により圧縮されると、高圧室２１の
温度は100℃にもなる。したがつて、低圧室１１
に隣接する側板２が冷却される一方、高圧室２１
に隣接する側板３が加熱される。また、ハウジン
グ２４（第３図）の左端側の温度が低く、右端側
の温度が高くなる。

本発明によれば、ハウジング２４および片方の
側板３をそれぞれ線膨脹率の小さいセラミツク材
料、特にジルコン系セラミツク材料をもつて構成
したので、ハウジング２４の両端側の温度差が
100℃に達しても、寸法の変化量、特に内周面１
５が高圧室側ほど拡大するのを抑えることができ
る。また、側板３の熱変形を抑えることができ
る。

したがつて、ハウジングの内周面１５に対して
高圧室側ではベーン１８の先端が密接しないで、
逆に低圧室側で強く当接するのを防止することが
できできる。つまり、冷媒圧縮機の停止状態で
は、第１図に示すようにベーン１８の先端縁４１
はハウジングの内周面１５と平行に保たれている
のに対して、ハウジングが熱変形を生じると、第
２図に示すように内周面１５が円錘状に熱変形す
る結果、ベーン１８は角隅部Ａがハウジングの内
周面１５と側板２の内面２ａとの交差部分で点接
触することとなるが、このようなハウジングの熱
変形がハウジングにセラミツク材料を用いること
により抑えられるので、いわゆるベーン１８の片
当りによる油膜切れや焼付きを防止することがで
きる。

アルミニウムからなるベーン１８は局部的変形
がなく、遠心力によりロータ４から径外方へ押し
出され、内周面１５の低圧室側から高圧室側まで
ほぼ均一に摺接するから、優れたシール作用を発
揮し、高い圧縮効率が維持される。

また、セラミツク材料を用いたことは従来の鋳
鉄と同様の機械的強度を保ちながら、使用する部
分の重量が約３分の１になり軽量化に役立つ。

［発明の効果］ 本発明は上述のように、セラミツクからなるハ
ウジング２４の一端側に低温・低圧室と接触する
鉄製側板２を、他端側に高温・高圧室２１と接す
るセラミツク製側板３をそれぞれ結合したもので
あるから、次のような効果を奏する。

(a) 鉄製側板２とセラミツク製側板３の線膨脹率
が低圧室１１と高圧室２１との温度差による側
板２，３の伸びの差を解消し得るように、セラ
ミツク製側板３の熱膨脹を規制するセラミツク
材料の線膨脹率を選定することによつて、ハウ
ジング２４の異常な熱変形（内周面１５の一端
側が他端側よりも径外方に拡げられるような変
形）を抑えることができる。

(b) ハウジング２４はこの外周面が高温・高圧室
２１に接し、また内周面１５が冷媒ガスに接し
ているので、軸方向の温度分布はほぼ均一に保
たれ、これによつてもハウジング２４の異常な
変形を抑えることできる。

(c) したがつて、ハウジング２４の内周面１５が
軸１０と平行性を保たれ、ベーン１８の先端縁
が全幅で摺接るすこととなり、局部的な面圧の
上昇やこれによる油膜切れを回避することがで
き、摺動部の密封効果が向上し、高い圧縮効率
が得られる。

(d) ハウジング２４をセラミツク材料から構成し
たので、この内周面１５にはセラミツク特有の
気孔が備えられ、この気孔により潤滑油の油膜
が保持されるので、ベーン１８の摺動部の潤滑
が維持され、摺動部の摩擦振動や冷媒の流れに
基づく振動が緩和され、騒音の抑止に役立つ。

(e) セラミツクは上述の潤滑効果を備えるばかり
でなく、高温摩擦にも耐えるので、ベーン１８
の数を４枚に限らず、さらに多くすることがで
き、これにより吐出圧の脈動（ピーク圧）を平
滑にすることができ、圧縮機としての運転騒音
の低減に役立つ。

(f) 高圧室２１に接する側板３は低圧室１１に接
する側板２に比べて構成が簡単であり、また、
ハウジング２４も筒形のものであるから、セラ
ミツクによる成形が容易であり、側板２を含む
固定部材全体をセラミツクをもつて構成する場
合に比べて、使用するセラミツク材料量が少な
く、コストの低減に役立つ。

【図面の簡単な説明】

第１図はベーン型冷媒圧縮機におけるハウジン
グとベーンの関係を示す概略構成図、第２図は同
運転状態におけるハウジングとベーンの関係を示
す構成図、第３図は本発明に係るベーン型冷媒圧
縮機の縦断面図、第４図は第３図の線−によ
る横断面図である。 ２：鉄製側板、３：セラミツク製側板、４：ロ
ータ、１１：低圧室、１３：入口導管、１５：内
周面、１６：ケーシング、１７：出口導管、１
８：ベーン、２１：高圧室、２４：ハウジング、
３１：吸込口、３２：吐出口。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ カツプ状のケーシングの開口端部を閉鎖する
   端壁板に吸入弁を備える低圧室を設ける一方、前
   記ケーシングの内部に高圧室を区画し、 ベーンを備えるロータを収容する筒形のハウジ
   ングを前記高圧室に配置し、 前記端壁板に前記ロータの軸を支持したベーン
   型冷媒圧縮機において、 前記ハウジングをセラミツク製とし、 前記ハウジングの一端に前記端壁板に結合され
   て前記低圧室を区画する鉄製側板を結合する一
   方、前記ハウジングの他端にセラミツク製側板を
   結合したことを特徴とするベーン型冷媒圧縮機。