JPS63173880A - 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９図及び第１０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４１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
３３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９図に示すように軸方向にベーン溝３
６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枚のべーンｓ７Ａ：　
　３７Ｂ、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
諦隔して冷媒の吸入口３９Ａ、３９Ｂ及び吐出口４０Ａ
、４０Ｂが設けられている。そして冷媒は吸入口３９Ａ
、３９Ｂより吸入され、ロータ３４及びベーン３７Ａ〜
３７Ｄ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４０Ａ、４０Ｂから吐出される。

このとき４枚のべーン３７Ａ〜３７Ｄの動きと冷媒の流
れをみると、ベーン３７Ａとその１８０度反対何のべー
ン３７Ｃが各吐出口４０Ａ。

４０Ｂの開口部に近接して位置するとき、残りのべーン
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４１に伝
達される。そして、第１１図Ｃに示すようにシャフト４
１が９０度回転する毎に１回のピーク即ちシャフト４０
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
１には第１１図り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１１図Ｅとなってシャフト４１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７図に
示すようなベーン圧縮機が提案されている（特開昭６１
−４９１８７号公報）。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、冷媒が吸入口３９Ａ、３９Ｂから吸入さ
れ、吐出口４０Ａ、４０Ｂ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
ャツ１−４１のトルク変動は第８図Ｇ及びＦに示すよう
にシャフト４１の１回転毎に上記位相とは少しずれた位
相をもったピークを形成する。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
８図Ｈに示すような全体のトルク変動が形成される。

従って、この形式のべーン圧縮機は、前記ベーン圧縮機
に比べて振動、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７図に示すような従来のべーン圧縮機においては
、ベーン３７Ａ、３７Ｂ、３７Ｃ１３７Ｄを滑らかに動
かすためにシリンダ３１とロータ３４が接触する°同心
円弧部の幅を最小限確保する必要があり、そうするとシ
リンダ３１の内周面の形状を決める上下の楕円の傾斜角
には限界があるので、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ツ）４１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
４１に加わるトルク変動が大きく低減できない。

従って、特にシャツ）４１の回転数が４０００ｒｐ１１
１以上になると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、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回転可能に収容され、ロータ外周面
とシリンダ内周面とが摺接して複数の圧縮室を形成し、
かつ複数個のべ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
複数個のべーンとを備えたベーン圧縮機において、少な
くとも１つの圧縮室が前記ロータとシリンダとの摺接点
である短軸点からベーンの最大突出位置までの前記シリ
ンダ内周面の第１形状と最大突出位置から次の短軸点ま
でのシリンダ内周面の第２形状とを異なる方程式上表さ
れる形状にし、ベーン最大突出位置を一方の短軸点側へ
ずらす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・・す、複数のシリンダ室
におけるシャフトのトルク変動が互いにその位相と振幅
を大幅に異にしているので、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。

また、短軸点付近の形状は、シリンダとロータが十分接
触するように形成されているので、ヘーンの動きは滑ら
かである。

（実施例） 以下、本発明を具体化した一実施例を第１〜４図を用い
て説明する。

第１図及び第３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
後面にはリヤハウジング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）の鉄系材料製のべーン１
４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１１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
１４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１４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ｌとに貫設
された吸入通路１７及び吸入口１８Ａ、１８Ｂによって
前記吸入室８と連通されている。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２１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、ロータ１３、フロント側板４、リ
ヤ側板５で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
おり、同上部シリンダ室２は左右対称で半楕円筒状のシ
リンダ内下部内周面形状６により構成され、下部シリン
ダ室３は左右非対称で変則楕円筒状のシリンダ内下部内
周面形状７により構成されている。

ここで、前記シリンダ内下部内周面形状６及びシリンダ
内下部内周面形状７の構成についてさらに詳細に説明す
る。

第２図に示すように、上部シリンダ室２を形成するシリ
ンダ内下部内周面形状６は、次式で表される楕円からな
り、左右対称である。

Ｒ＝　（（ａ＋　ｂ）　／　２〕　　　（（ｂ−ａ）　
／　２〕　ｃｏｓ２　θ 但し、Ｒは惰円の中心からシリンダ内周面までの距離、
ａは短軸の長さ、ｂは長軸の長さ、θは２つの短軸点を
結ぶ直線とＲのなす角度で変数である。

また、下部シリンダ室３を形成するシリンダ内下部内周
面形状７のうち短軸点から最大突出位置Ｍまでの第１形
状７ａは次式で表される曲線からなっている。

Ｒ＝　（（ａ＋　ｂ）　／　２〕　−（（ｂ　−ａ）　
／　２〕　ｃｏｓ（９０／α×２θ） 但し、αは２つの短軸点を結ぶ直線と最大突出位置Ｍの
なす角度で０〜９０度の間の任意の角度である。

そして、最大突出位置Ｍから次の短軸点までの第２形状
７ｂは次式で表される曲線からなっている。

Ｒ＝〔（ａ＋ｂ）／２〕　　　（（ｂ−ａ）／２〕ｃｏ
ｓ（９０／　（１８０−α）×２θ＋β〕但し、β＝１
８０　ｘ　（２−１８０／（１８０−α）〕従って、下
部シリンダ室３を形成するシリンダ内下部内周面形状７
は左右非対称で変則楕円筒状であるので、ベーン１４は
シリンダ内下部内周面を通る場合とシリンダ内下部内周
面を通る場合とでその軌跡が異なり、それぞれ位相がず
れることになる。

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、
各ベーン１４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
べーン１４のうち先行するベーン１４が吸入口１８Ａ、
１８Ｂの始端を通過すると、吸入口１８Ａ、１８Ｂから
吸入室８内の冷媒が圧縮室１６内矧流入する。

圧縮室１６を形成する一対のべーン１４のうち後続のべ
ーン１４が吸入口１８Ａ、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１４が吐出口１９Ａ、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１９Ａ
、１９Ｂを通って吐出室２０へ吐出される。そして、同
吐出室２０へ吐出された冷媒は連通孔２１、油分離室１
１を通り、外部回路に吐出される。

さて、本実施例では前記のように下部シリンダ室３を形
成するシリンダ内下部内周面形状７の形状を、短軸点か
ら最大突出位置Ｍまでの第１形状７ａと最大突出位置Ｍ
から次の短軸点までの第２形状７ｂとから構成したので
、最大突出位置Ｍにある圧縮室１６の容積がその他の部
分における圧縮室１６の容積より大きいので、最大突出
位置Ｍの圧縮室１６における最大吸入容積に至るタイミ
ングが早くなり、冷媒が吸入口１８Ａ、１８Ｂから吸入
され、吐出口１９Ａ、１９Ｂから吐出されるタイミング
が上部シリンダ室２と下部シリンダ室３における場合で
はずれてくる。

従って、第４図Ａ及びＢに示すようにベーン１枚当たり
のトルク変動に関し、上部シリンダ室２と下部シリンダ
室３のそれぞれの圧力変動に基づくシャフト１２のトル
ク変動の位相が大きくずれるとともに、振幅も大きくず
れる。よって、シャフト１２の全体のトルク変動はこれ
らを合成した第４図Ｃとなり、同様に位相と振幅の双方
が大きくずれる。

従って、シャフト１２が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。

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。

（１）前記最大突出位置Ｍは短軸点を挟んで上側及び下
側の両方にそれぞれ１つづつ設けられていてもよく、例
えば第５図に示すように上下に隣接して設けることもで
きる。この場合にはシリンダ内下部内周面形状６につい
てみると、短軸点から最大突出位置Ｍ＋　までの第１形
状６ａ＋　は次式で表される曲線からなっている。

Ｒ，＝　（（ａ＋ｂ）　／２〕　　　［（ｂ−ａ）　／
２：］　ｃ。

ｓ　　（９０／α１×２θ〕 そして、最大突出位置Ｍ１から次の短軸点までの第２形
状６ｂ＋　は次式で表される曲線からなつている。

Ｒ＝　（（ａ＋ｂ）　／２〕　−（（ｂ−ａ）　／２〕
　ｃｏｓ〔９０／　（１８０−αＩ）×２θ＋β〕但し
、β＝１８０　Ｘ　　（２−１８０／（１８０−α、）
〕一方、シリンダ内下部内周面形状７は前記実施例と同
様に第１形状７ａと第２形状７ｂとからなっている。

このように構成したことにより、上部シリンダ室２と下
部シリンダ室３のそれぞれの圧力変動に基づくトルク変
動に比べて位相と振幅が前記第７図に示すような従来例
に比べてさらにずれるため、シャフトの共振が抑制され
ベーン圧縮機の振動と騒音が低減される。なお、本則例
では第１形状６ａ及び第１形状７ａ並びに第２形状７ｂ
及び第２形状６ｂ＋を２つの短軸点を結ぶ線を中心にし
て上下対称に形成したが、上下非対称であっても同様の
作用・効果を奏する。

（２〕前記最大突出位ｉＭ、Ｍ、は、第６図に示すよう
に対角線上に２箇所設けられていてもよい。

その場合、シリンダ内下部内周面形状６についてみると
、第１形状６３ｚは前記別例（１）の第１形状６ａ＋　
と同様の式で表される曲線からなり、第２形状６ｂｚは
同じく前記別例（１）の第２形状６ｂ＋　と同様の式で
表される曲線からなっている。そして、シリンダ内下部
内周面形状７については前記実施例と同様である。

本則例においても、上記別例（１）と同様にシャフトの
共振が抑制され、同様の作用・効果が奏せられる。

発明の効果 本発明のべーン圧縮機は、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く、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シリンダ内周面形状を
示す模式図、第３図は同じくベーン圧縮機の中央部縦断
面図、第４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５図及び第６図は本発明の別例を
示すベーン圧縮機のシリンダ内周面形状を示す模式図、
第７図は従来のべーン圧縮機の断面図、第８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
９図は従来例を示すベーン圧縮機の断面図、第１０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
１１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、シリンダ内周面の第１形状６　ａ＋、　６　ａ
２．７　ａ、シリンダ内周面の第２形状６ｂ、・、６ｂ
、、７ｂ、ロータ１３、ベーン１４、ベーン溝１５゜

Claims (3)

【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回転可能に収
   容され、ロータ外周面とシリンダ内周面とが摺接して複
   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を備えたベーン
   圧縮機において、少なくとも１つの圧縮室が前記ロータ
   とシリンダとの摺接点である短軸点からベーンの最大突
   出位置までの前記シリンダ内周面の第１形状と最大突出
   位置から次の短軸点までのシリンダ内周面の第２形状と
   を異なる方程式で表される形状にし、ベーン最大突出位
   置を一方の短軸点側へずらしたベーン圧縮機。
2. ２．前記最大突出位置は短軸点を挟んで２箇所に設けら
   れている特許請求の範囲第１項に記載のべーン圧縮機。
3. ３．前記シリンダ内周面の第１形状はＲ＝〔（ａ＋ｂ）
   ／２〕−〔（ｂ−ａ）／２〕ｃｏｓ（９０／α×２θ）
   、第２形状はＲ＝〔（ａ＋ｂ）／２〕−〔（ｂ−ａ）／
   ２〕ｃｏｓ〔９０／（１８０−α）×２θ＋β〕但し、
   Ｒは楕円の中心からシリンダ内周面までの距離、ａは短
   軸の長さ、ｂは長軸の長さ、θは２つの短軸点を結ぶ直
   線とＲのなす角度、αは２つの短軸点を結ぶ直線と最大
   突出位置のなす角度、βはβ＝１８０×〔２−１８０／
   （１８０−α）〕なる式で表される特許請求の範囲第１
   項又は第２項に記載のベーン圧縮機。