JPS63173879A - ベ−ン圧縮機 - 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】 発明の目的 （産業上の利用分野） 本発明は車両用空調装置、冷凍装置等に使用されるベー
ン圧縮機に関するものである。

（従来の技術） 従来、第８図及び第９図に示すようなベーン圧縮機が知
られている。この圧縮機においてはシリンダ３１の両端
開口部はフロント側板３２及びリヤ側板３３で封止され
ている。シリンダ３１内にはシャフト４２に一体形成さ
れたロータ３４が上記フロント側板３２及びリヤ側板３
３に軸受３５Ａ、３５Ｂを介して回転自在に支持されて
いる。ロータ３４には第８図に示すように軸方向にベー
ン溝３６が４条形成され、各ベーン溝３６はロータ３４
の内周方向に９０度毎に配置されている。

ベーン溝３６内には矩形板状の４枚のベーン３７Ａ、３
７Ｂ、３７Ｃ，３７Ｄが摺動自在に収容され、その先端
はシリンダ３１内周面に摺接している。そして、シリン
ダ３１．ロータ３４及び両側板３２及び３３とにより圧
縮室３８Ａ。

３８Ｂが上下に対称状にそれぞれ形成されている。

また、シリンダ３１の内周面には円周方向に略１８０度
離隔して冷媒の吸入通路３９Ａ、３９Ｂ。

吸入口４０Ａ、４０Ｂ及び吐出口４１Ａ、４１Ｂが設け
られている。そして冷媒は吸入口４０Ａ。

４０Ｂより吸入され、ロータ３４及びベーン３７Ａ〜３
７Ｄの回転によって上記圧縮室３８Ａ。

３８Ｂで圧縮され、次いで吐出口４１Ａ、４１Ｂから吐
出される。

このとき４枚のベーン３７Ａ〜３７Ｄの動きと冷媒の流
れをみると、ベーン３７Ａとその１８０度反回倒のベー
ン３７Ｃが各吐出口４１Ａ。

４１Ｂの開口部に近接して位置するとき、残りのベーン
３７Ｂ、３７Ｄは吸入行程の完了直前に各々位置してい
るため、２つの圧縮室３８Ａ。

３８Ｂにおける吸入及び圧縮行程は略同−タイミングで
行われる。

従って、圧縮室３８Ａにおいてはベーン３７Ａ〜３７Ｄ
により冷媒の圧力変化が発生し、この圧力変化がベーン
３７Ａ〜３７Ｄとロータ３４を介してシャフト４２に伝
達される。そして、第１０図りに示すようにシャフト４
２が９０度回転する毎に１回のピーク即ちシャフト４２
が１回転する毎に４回のピークが生じる。

一方、圧縮室３８Ｂ内でも圧縮室３８Ａと同じタイミン
グで圧力変化が生じ、圧縮室３８Ａと同様にシャフト４
２には第１０図Ｅに示すようなトルク変動が発生する。

これらのトルク変動は各位相が略同位相であるため、合
成されて第１Ｏ図Ｆとなってシャフト４２に作用する全
体のトルク変動は大きなものとなり、圧縮機の振動や騒
音が増大するという問題点があった。

そこで、このような問題点を解決するために、第６図に
示すようなベーン圧縮機が提案されている。即ち、シリ
ンダ３１内周面の形状は楕円が２つの短軸点を結ぶ直線
によって上下対称に２分割され、上下２つの半楕円が短
軸に対して長軸が直交しない傾斜状態に形成されている
。

この圧縮機は、冷媒が吸入通路３９Ａ、３９Ｂを通じて
吸入口４０Ａ、４０Ｂから吸入され、吐出口４１Ａ、４
１Ｂから吐出されるタイミングがずれてくる。そして、
一方の圧縮室３８Ａで発生するシャフト４２のトルク変
動は、第７図Ｇ及び１１に示ずようにシャフト４２の１
回転毎に上記位相とは少しずれた位相をもったき−りを
形成する。

この位相のずれは前記シリンダ３１内周面の上下各半楕
円の長軸線の傾斜角度に対応している。上記２つのトル
ク変動を合成することにより、第７図■に示すような全
体のトルク変動が形成される。

上記第７図■は、前記第１Ｏ図Ｆに比べて振幅が小さく
なり、かつ位相もずれるので、共振が起こりにくくなっ
て、前記ベーン圧縮機に比べ振動、騒音が低減される。

（発明が解決しようとする問題点） 前記第６図に示すような従来のベーン圧縮機においては
、２つの吸入通路３９Ａと３９Ｂのそれぞれの断面積が
同じに形成され、２つの吸入口４０Ａと４０Ｂのそれぞ
れの断面積も同じに形成されていたので、２つの圧縮室
３８Ａ、３８Ｂ内のそれぞれの圧力変動に基づくシャフ
ト４２のトルク変動の位相を大幅にずらすことはできず
、共振時のシャフト４２に加わるトルク変動を太き（低
減できない。

従って、第１１図に示すように特にシャフト４２の回転
数が４００Ｏｒｐｍ以上になるとシャフト４２のトルク
変動が大きくなり、ベーン圧縮機の振動と騒音をまだ十
分に低減できないという問題点があった。

発明の構成 （問題点を解決するための手段） 本発明は前記問題点を解決するため、複数の圧縮室と吸
入室を連通ずる複数の吸入通路のうち少なくとも１つの
吸入通路の断面積を、高速回転時に絞り作用の生じるよ
うに他の吸入通路の断面積よりも小さくするという構成
を採用している。

（作用） 上記構成を採用したことにより、一方の吸入通路から吸
入される冷媒の吸入量は、他方の吸入通路から吸入され
る冷媒の吸入量よりも少なくなり、その分だけ低い圧力
で圧縮が始まって、最大吐出圧に至るシャフトの回転角
が遅れるので、複数のシリンダ室の圧力変動に基づくシ
ャフトのトルク変動が互いにその位相と振幅を大幅に異
にし、共振時のシャフトに加わるトルク変動が大きく低
減される。

（実施例） 以下、本発明を具体化した一実施例を第１〜５図を用い
て説明する。

第１図及び第２図に示すように、シリンダ１の両端面に
はフロント側板４及びリヤ側板５が接合されている。同
フロント側板４の前面には吸入室８を有するフロントハ
ウジング９が設けられている。フロントハウジング９の
後面にはりャハウジング１０が接合され、その後部には
油分離室１１が形成されている。

前記フロント側板４及びリヤ側板５の中心部には、シャ
フト１２が支持されており、同シャフト１２に固着され
たアルミニウム系材料製のロータ１３がシリンダ１の上
部シリンダ室２及び下部シリンダ室３内に収容されてい
る。

前記ロータ１３の円周上には全幅に渡って複数個（この
実施例では５個の場合を示す）の鉄系材料製のベーン１
４Ａ〜１４Ｅを摺動可能に嵌合するベーン溝１５が所要
深さをもって形成され、内端部には背圧油を供給するた
めの図示しない背圧通路が形成されている。油分離室１
１の底部と連通されたこの背圧通路から潤滑油が供給さ
れ、ベーン１４Ａ〜１４Ｅを突出方向に付勢するように
している。

前記上部シリンダ室２及び下部シリンダ室３は前記ベー
ン１４Ａ〜１４Ｅによりそれぞれ複数の圧縮室１６に区
画形成され、同圧縮室１６はフロント側板４とシリンダ
１とに貫設された吸入通路１７Ａ、１７Ｂ及び吸入口１
８ＡＳ１８Ｂによって前記吸入室８と連通されている。

上記吸入通路１７Ａの断面積は通常の断面積とされ、吸
入通路１７Ｂの断面積は高速回転時に絞り作用が生ずる
ように、吸入通路１７Ａの断面積よりも小さく形成され
ている。吸入通路１７Ｂの断面積は、吸入通路１７Ａの
断面積の３０〜６０％がシャフト１２の共振を有効に抑
制する点から適当である。

また、圧縮室１６は吐出口１９Ａ、１９Ｂを介して、吐
出室２０と連通され、さらに、同吐出室２０は連通孔２
１を介して前記油分離室１１と連通されている。

そして、シリンダ１の内周面ば長楕円形状に形成され、
シリンダ１、ロータ１３、フロント側板４、リヤ側板５
で上記長楕円形状の２つの短軸点を結ぶ直線の上側に上
部シリンダ室２及び同じく下側に下部シリンダ室３が設
けられている。

次に、上記のように構成されたベーン圧縮機について、
その作用、効果を説明する。

第１図においてロータ１３が矢印方向に回転されると、
ベーン１４Ａは先端がシリンダ１の内周面に摺接してロ
ータ１３とともに回転し、圧縮室１６を形成する一対の
ベーン１４Ａ、１４Ｂのうち先行するベーン１４Ａが吸
入口１８Ａの始端を通過すると、吸入室８内の冷媒が吸
入通路１７Ａを通って吸入口１８Ａから圧縮室１６内に
流入する。そして、後続のベーン１４Ｂが吸入口１８Ａ
を通過し終わると、この圧縮室１６では圧縮行程が始ま
り、前記先行するベーン１４Ａが吐出口１９Ａを通過し
た後、吐出行程となり、圧縮された冷媒は圧縮室１６か
ら吐出口１９Ａを通って吐出室２０へ吐出される。そし
て、同吐出室２ｏへ吐出された冷媒は連通孔２１、油分
離室１１を通り、外部回路に吐出される。

一方、上記各行程と同時に、吸入口１８Ａと１８０度反
対何の吸入口１８Ｂから吐出口１９Ａと１８０度反対何
の吐出口１９Ｂまでの位置においては、圧縮室１６を形
成する一対のベーン１４Ｃ１１４Ｄのうち先行するベー
ン１４Ｄが吸入口１８Ｂの始端を通過し、吸入室８内の
冷媒が吸入通路１７ＢｆＣ通って吸入口１８Ｂから圧縮
室工６内に流入されている。そして、後続のベーン１４
Ｃが吸入口１８Ｂを通過し終わると、この圧縮室１６で
は圧縮行程が始まり、前記先行するベーン１４Ｄが吐出
口１９Ｂを通過した後、吐出行程となり、圧縮された冷
媒は圧縮室１６から吐出口１９Ｂを通って吐出室２０へ
吐出される。そして、前記と同様の経路で外部回路に吐
出される。

上記の場合において、吸入通路１７Ｂの断面積は吸入通
路１７Ａのそれよりも小さく形成されているので、両眼
入通路１７Ａ、１７Ｂからの冷媒の吸入量は第４図に示
すように、吸入通路１７Ｂの方が吸入通路１７Ａよりも
少なく、その差はロータ１３の回転数が増すにつれて、
大きくなる。

即ち、吸入通路１７Ｂにおいてはロータ１３の高速回転
時に絞り作用が奏せられる。

また、第４図において、ロータ１３の回転数がＮ、のと
き圧縮室１６内の圧力変化をみると、吸入通路１７Ｂか
らの冷媒の吸入流ｆｆ１（第４図においてＢとして示す
）が制限され、圧縮室１６内の冷媒の量は吸入通路１７
Ａからの流量（第４図においてＡとして示す）よりも吸
入通路１７Ｂからの方が少ないので、圧縮行程において
は第５図に示すように吸入通路１７Ｂの場合（第５図に
おいてＢとして示す）の方が吸入通路１７Ａの場合（第
５図においてＡとして示す）よりも低い圧力で圧縮が始
まる。

そして、第５図に示すように、吸入通路１７Ａの場合に
おける吐出圧が最大となるシャフト１２の回転角をθ、
としたとき、吸入通路１７Ｂの場合における同様の回転
角θ２が大きく遅れる。

この結果、第３図に示すように、ＡとＢのトルク変動が
振幅及び位相において著しく相違し、その合成されたシ
ャフト１２のトルク変動も第３図Ｃに示すように大きく
異なるので、シャフト１２が４０００ｒｐｎ＋以上とい
う高速回転時においてもシャフト１２は共振することが
非常に少なくなり、ベーン圧縮機の振動及び騒音が低減
される。

また、シャフト１２の低回転域においては、吸入通路１
７Ｂ（吸入通路１７Ａの断面積の３０〜６０％）の絞り
作用が少ないため、吸入通路１７Ａと１７Ｂのそれぞれ
の断面積が同じ場合と同等の性能が発揮される。

そして、本実施例のベーン圧縮機はクラッチ等の動力伝
達系に過大の伝達力が不要となるので、軽量化ができる
。

なお、本発明は上記実施例に限定されず、次のように具
体化することもできる。

即ち、吸入通路１７Ｂの断面積は吸入通路１７Ａのそれ
よりも小さく形成されておればよく、その形状は上記実
施例のような楕円形以外に、円形、その他年規則な曲線
からなる形状でもよい。

この場合においても、上記実施例と同様の作用・効果が
奏せられる。

発明の効果 本発明のベーン圧縮機は、シャフトの共振が極めて少な
くなり、冷房、冷凍能力を低下させることな（、振動や
騒音を低減させることができるとともに、クラッチ等の
動力伝達系に過大な伝達力が不要となり、それに伴って
軽量化が可能となるという優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示すベーン圧縮機の断面図
、第２図は同じくベーン圧縮機の中央部縦断面図、第３
図は同じくベーン圧縮機のシャフトのトルク変動を示す
グラフ、第４図はシャフトの回転数と冷媒の流量との関
係を示すグラフ、第５図はシャフトの回転角と吐出圧と
の関係を示すグラフ、第６図は従来のベーン圧縮機の断
面図、第７図は同じくベーン圧縮機のシャフトのトルク
変動を示すグラフ、第８図は別の従来例を示すベーン圧
縮機の断面図、第９図は同じ〈従来例を示すベーン圧縮
機の中央部縦断面図、第１０図は同じ〈従来例について
のシャフトのトルク変動を示すグラフ、第１１図は同じ
〈従来例についてのシャフトのトルクとシャフトの回転
数の関係を示すグラフである。 シリンダ１、シリンダ室２，３、フロント側板４、リヤ
側板５、ハウジング９，１０、ロータ１３、ベーン１４
Ａ〜１４Ｅ１ベーン溝１５、吸人通路１７Ａ、１７Ｂ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. １．楕円筒状をなすシリンダと、そのシリンダ内に密閉
   状のシリンダ室を形成するように、シリンダの両端面に
   取付けられたフロント及びリヤの側板と、その両側板に
   ロータ軸を軸支した状態でシリンダ室内に前記シリンダ
   内周とロータ外周とが複数箇所で摺接し、回転可能に収
   容され複数の圧縮室を形成しかつ複数個のベーン溝を有
   するロータと、先端において前記シリンダの内周面に摺
   接するとともに、両端においてフロント側板及びリヤ側
   板の内面にそれぞれ摺接するように、ロータの各ベーン
   溝内に出没可能に収容された複数個のベーンと前記シリ
   ンダ、フロント及びリヤの側板の外側に吸入室と吐出室
   とを形成するハウジングとを備えたベーン圧縮機におい
   て、前記複数の圧縮室と吸入室を連通する複数の吸入通
   路のうち少なくとも１つの吸入通路の断面積を、高速回
   転時に絞り作用の生じるように他の吸入通路の断面積よ
   りも小さくしたベーン圧縮機。
2. ２．少なくとも１つの吸入通路の断面積は、他の吸入通
   路の断面積の３０〜６０％である特許請求の範囲第１項
   に記載のベーン圧縮機。