JPS6323392B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、自動車用空調装置等に供されるベー
ン回転式冷媒圧縮機に関するものである。

従来の技術 周知のようにベーン回転式冷媒圧縮機において
は、ロータの回転にともなつてベーンがその先端
をシリンダ内壁に接して回転摺動するようにする
ため、圧縮室から高圧室内に吐出された冷媒ガス
中のオイルを高圧室内で分離し高圧室の圧力によ
つて吐出圧もしくは吐出圧に近い圧力のオイルを
ベーン底部に作用させる構造が多く用いられてい
る。

例えば特公昭49―26522号公報に示されるもの
においては、高圧ガスの圧力を受けて油溜り部の
オイルがベーン底部に供給されベーンに押圧作用
をなし、ベーンの摺動部分やロータと前後側壁と
の摺動部分などの潤滑と、同時にベーン底部の洩
れによる圧力低下を防止するシール作用をなし、
かつシリンダ内壁とロータとの微小隙間部分にお
いて高圧のオイルをベーン底部にとじこめてベー
ンの不調現象を防止する装置が記載されている。

また特開昭51―133811号公報に示されるものに
おいては、ベーン底部に高圧のオイルを供給する
通路途中にオイルの流れを間欠的に遮断する装置
を設けることによつてオイルの量を計量して、ベ
ーン底部にとじこめてベーンの不調現象を防止す
る装置が記載されている。

発明が解決しようとする問題点 しかしながら前者のような構成では、吸入行程
側にあるベーンがベーン先端圧力すなわちベーン
押し込み力F_aに比して著しく高いベーン底部圧
力すなわちベーン押し出し力F_bを受けるため、
ベーンのシリンダ内壁への圧力による押接力
（F_b−F_a）が過大となる。

すなわちF_a＝P₁S₁＋P₂S₂，F_b＝P_b（S₁＋S₂）
（P₁；ベーンの進み側圧縮室圧力，P₂；ベーンの
遅れ側圧縮室圧力，S₁；P₁が作用するベーンの
出没方向の投影面積、S₂；P₂が作用するベーン
の出没方向の投影面積、P_b；ベーン底部圧力）
であるから、圧縮室の吸入行程にあるベーンは
P_bとP₁，P₂の差が増大する程、言い換えると高
低圧差が増大する程大きな力でシリンダ内壁に押
しつけられ、特に吸入行程側においてベーン先端
およびシリンダ内壁の摩耗を生ずるという問題が
ある。

さらに微小隙間部分において、冷媒が溶け込ん
で粘度は低下しているものの、非圧縮性のオイル
をベーン底部に閉じ込めることにより、吐出圧力
や吐出穴通過直後形成される圧縮室内に冷媒ガス
およびオイルが閉じ込められて発生する圧力に打
ち勝つてベーンの不調現象を防止することができ
るが、ベーン底部の閉じ込みによつて発生する圧
力は吐出圧力によつて変化するオイル供給量の多
少により大きく変化するため、ベーン底部の圧力
コントロールが困難でベーンの押接力が過大にな
るという問題がある。

また後者の場合には、ベーン底部に供給するオ
イルの量を計量することによつて、ベーン底部の
閉じ込みによる発生圧力を前記従来例よりコント
ロールし易くしているが、吐出圧力によりオイル
供給量が変化する点では前記従来例と同様の問題
がある。

さらに、これら従来例においてはいずれの場合
にも、高圧室からベーン底部へ高圧のオイル（冷
媒を含む）を供給するため、圧縮室との圧力差に
よりオイルが圧縮室内に漏洩してしまい、吸入行
程にある圧縮室に流入したオイルは圧縮機体積効
率すなわち冷房能力の低下をひきおこし、また圧
縮行程にある圧縮室に流入したオイルは、圧縮室
内圧力上昇による圧縮機所要動力の増大をひきお
こすという問題点を有している。またかかる従来
の構成は、ベーン底部に高圧のオイルを供給する
ための通路の加工や高圧室内で冷媒ガスとオイル
とを分離するための装置およびベーン底部に供給
する高圧のオイルを計量し、圧縮機停止時には供
給を遮断して圧縮機の逆回転現象を防止するため
の装置が必要となるなどコスト増加の要因となる
欠点を有している。

本発明は上記問題点に鑑み、圧縮機冷房能力の
低下や所要動力増大を招くことなくベーンの不調
現象を防止し、ベーンのシリンダ内壁への押接力
を常に適正に保つてベーン先端およびシリンダの
摩耗を低減し、コストの安いベーン回転式冷媒圧
縮機を提供するものである。

問題点を解決するための手段 上記問題点を解決するために本発明のベーン回
転式冷媒圧縮機は、冷媒を吸入、圧縮する圧縮室
と、この圧縮室の移動方向における遅れ側の独立
したベーンスロツトの底部空間とを連通させるよ
うにベーンに設けられた通路を備え、この通路の
一端を、ベーンがシリンダ内壁とロータとの微小
隙間部分にさしかかる前から圧縮室とベーンスロ
ツトの底部空間との連通を遮断する位置に開口し
たものである。

作 用 本発明は上記構成により、ベーンスロツトの底
部空間に高圧のオイルを供給せずに、圧縮室内の
ガス（冷凍サイクルを循環するごくわずかのオイ
ルを含む）をベーンスロツトの底部空間に導入す
ることができる。これにより、連通時にはベーン
底部圧力P_bをP_b＝P₁とし、ベーンのシリンダ内
壁への押接力（F_b−F_a）をF_b−F_a＝（P₁−P₂）S₂
としてベーンの押接力を適正に保ち、ベーン先端
およびシリンダの摩耗を低減する。また遮断時に
はベーン底部の閉じ込みによるガス圧縮によつて
ベーン底部圧力を上昇させ、ベーンの吐出口通過
後の圧縮室の閉じ込みによる圧力上昇に対抗して
ベーンの不調現象を防止する。さらにベーン底部
には高圧室と連通する通路が全くないので、高圧
のオイル供給による圧縮機冷房能力の低下と所要
動力の増大が防止できる。

実施例 以下、本発明をその一実施例を示す添附図面の
第１図〜第３図を参考に説明する。同図におい
て、１は円筒内壁を有するシリンダで、その中心
は外部からの動力を伝達する駆動軸２に対して偏
心して位置している。このシリンダ１は前記駆動
軸２を回転自在に支持する２つの軸受３，３を設
けた前側板４と後側板５とで両端開口が閉塞さ
れ、前記シリンダ１、前側板４および後側板５は
相互に回動しないように連結固定されている。前
記シリンダ１の内壁、前側板４、および後側板５
で形成される空間内には、前記駆動軸２と一体的
に形成されたロータ６が軸方向の移動を拘束され
た状態で配設されている。しかもこのロータ６は
その中心が前記駆動軸２の中心と同心で、かつシ
リンダ１の内壁と上死点７で微小隙間を形成する
ごとく配設されている。８は前記ロータ６に複数
（本実施例では２本）設けられたベーンスロツト
で、前記駆動軸２の軸線に平行し、ロータ６の外
周面に開口している。９は前記ベーンスロツト８
に出没自在に挿入された板状のベーン９で、この
ベーン９には、第３図に示すごとくベーン底部９
ａよりベーン先端９ｂ近くまで延びる溝１０が
各々形成されている。この溝１０は、前記ロータ
６の回転によりベーン９が上死点７を過ぎたＡ位
置から上死点７の手前のＢ位置へくる間において
圧縮室１２とベーンスロツト底部空間１１を連通
し、そこからＡ位置まで前記圧縮室１２とベーン
スロツト底部空間１１の連通を遮断するように作
用する。１５は前記シリンダ１における上死点７
の高圧側の近傍でかつ圧縮室１２内のガスを抵抗
少なく排出できるようなロータ６とシリンダ１の
内壁との隙間が確保できる位置に設けられた吐出
穴で、シリンダヘツド１３の高圧ガス室１４に開
口している。１６は前記後側板５の低圧側の位置
において圧縮室１２ｂに開口した吸入穴、１７は
前記吐出穴１５に設けられた吐出弁である。

次に、上記構成からなる圧縮機の作動を第２図
により説明する。同図において、モータあるいは
エンジン等の動力伝達をうけて駆動軸２が回転す
ると、ロータ６が矢印方向に回転し、ベーン９は
遠心力と後述するベーン底部圧力とにより、シリ
ンダ内空間をロータ６の外周面とシリンダ１の内
壁で形成される複数の圧縮室１２ｂ，１２，１２
ａに分割する。各圧縮室１２ｂ，１２，１２ａは
同図の位置ではそれぞれ吸入行程、圧縮行程、吐
出行程にあるが、ロータ６の回転にともなう圧縮
室容積の増減により順次これらの行程を繰り返
す。すなわち、吸入行程にある圧縮室１２ｂは、
ロータ６の回転にともなつて容積は増加し、吸入
穴１６より低圧ガスが圧縮室１２ｂに吸入され
る。ロータ６の回転により圧縮室１２ｂと吸入穴
１６が遮断されると圧縮室１２ｂは圧縮行程に入
り吸入行程終了時の圧縮室容積と吐出穴１５と連
通する直前の圧縮室容積とによつて決まる圧縮機
固有の理論圧縮比まで圧縮され、さらにロータ６
が回転して圧縮室１２ｂと吐出穴１５が連通し圧
縮室１２ｂ内のガス圧が高圧ガス室１４内のガス
圧に打ち勝つて吐出弁１７を押し上げると圧縮室
１２ｂは吐出行程に入る。そしてベーン９が吐出
穴１５を通過直後密閉された圧縮室を形成した後
上死点７を通過すると再び吸入行程に入る。

上記吐出行程において、吐出弁１７を経て高圧
ガス室１４に吐出された吐出高圧ガスは、冷凍サ
イクルのコンデンサ（図示せず）へ送り出され
る。この間ベーンスロツト底部空間１１は、ベー
ン９が同図のＡ位置から矢印で示す回転方向にあ
るＢ位置までの間にあるときにはベーン９に設け
られた溝１０によりベーン９の進み側の圧縮室１
２と連通される。このためベーンスロツト底部空
間１１の圧力は、吸入ガス圧力から吐出高圧ガス
圧力まで吸入ガスの圧縮にともなつて変化する。
したがつて、ベーン９はベーン９前後の圧縮室の
圧力差に対応するベーン背部押力（P₁−P₂）S₂
をうける。またベーン９がＢ位置から矢印の方向
でＡ位置の間にあるときは、ベーン９に設けられ
た溝１０の先端部がロータ６の外周面より没入
し、ベーンスロツト底部空間１１はほぼ密閉され
た空間となる。そしてＢ位置より上死点７までは
ベーン９は縮小行程にあるため、ベーンスロツト
底部空間１１の容積は減少する。したがつてベー
ンスロツト底部空間１１の圧力はガス圧縮により
増加し、吐出穴１５を通過直後密閉された圧縮室
内に閉じ込められた冷媒ガスやオイルの圧力によ
るベーン押し込み力に打ち勝つことになり、ベー
ン９は確実にシリンダ１の内壁と接して回転摺動
する。ここでベーンスロツト底部空間１１の閉じ
込み開始位置は、上記密閉された圧縮室内圧力の
他、例えば自動車用空調装置における外気温が低
い場合の除湿暖房時などのように前述の圧縮機固
有の理論圧縮比以下の圧力条件すなわち圧縮行程
においてP₁＜P₂となる場合が存在する条件で運
転される場合には、これらの圧力条件を考慮して
決定することができる。また上死点７よりＡ位置
まではベーン９は伸張行程に入り、ベーン先端部
にかかる圧力も吸入ガス圧力まで減少する。この
ため、ベーンスロツト底部空間１１の内部の高圧
ガスは膨張し、ベーン９にかかる遠心力とともに
ベーン９をシリンダ１の内壁に押圧する作用をな
す。

したがつて、ベーン９に底部より先端近くまで
達する溝１０を設けてベーン底部に圧縮室の圧縮
ガス圧力を付与することにより、ベーン９の回転
摺動運動を確実に行なわしめるとともに、ベーン
先端部の圧縮ガス圧力の増加にともなつてベーン
底部圧力を増加させることができる。その結果、
ベーン９のシリンダ１の内壁への押接力を常に適
正に保つてベーン９の先端とシリンダ１の内壁の
摩耗を減少し、また吐出穴１５通過直後の密閉さ
れた圧縮室の圧力上昇も、ベーンスロツト底部空
間１１の閉じ込みによる圧力上昇でベーン９の不
調現象が防止できる。またベーン９に溝１０を設
けることは、ベーン材料としてよく用いられる焼
結材料を採用すれば、ごく簡単に成形できるから
安価に作成できる。

さらに、ベーンスロツト底部空間１１に供給す
る圧力は、このベーンスロツト８に挿入されたベ
ーン９が圧縮するガスであるから、圧縮機始動時
においても瞬時にしてベーン９をシリンダ１の内
壁に接触せしめ、早期に圧縮機の安定した運転が
できるという利点もある。

なお、上記実施例において、圧縮室とこの圧縮
室の遅れ側のベーンスロツト底部空間とをロータ
の回転により連通あるいは遮断する構造を、一端
がベーン底部９ａに達し、かつ他端がベーン先端
９ｂの手前までのびた溝１０としたが、第４図に
示すごとく、一端がベーン底部９ａに開口し、他
端がベーン先端９ｂの手前に開口した連通穴１８
としても同様の作用効果が得られる。なお、連通
穴１８とした場合には、溝１０とした場合に溝１
０内のガス圧力により生ずるベーン９とベーンス
ロツト８との一対の摺動面のうち溝１０と反対側
の摺動面へのベーン９の押しつけがないからベー
ン９の出没運動にとつてよりよい効果が得られ
る。また溝１０あるいは連通穴１８は複数であつ
ても前記同様の作用効果が得られることは明らか
である。

さらに、ベーンの構造を第３図，第４図に限ら
ず、第６図，第７図に示すようにベーンの底部９
ａからベーン先端９ｂに達する溝１０あるいは連
通穴１８としても同様の作用効果が得られる。こ
の場合、第５図に示すようにベーン回転式冷媒圧
縮機を構成する必要がある。すなわち、同図にお
いてＢ位置ではベーンスロツト底部空間１１が圧
縮室１２ａと連通しており、連通と遮断の境界は
上死点７となることから第６図，第７図の溝１０
または連通穴１８は、Ｂ位置においてベーンスロ
ツト底部空間１１と圧縮室１２ａがほぼ密閉され
た空間となるようにベーン先端９ｂに開口してい
る。これにより、ロータの回転にともなつてベー
ン９がＢ位置から上死点７まで回転摺動する間圧
縮室１２ａは密閉空間とはならず圧縮室１２ａ内
の冷媒ガスおよびオイルは溝１０およびベーンス
ロツト底部空間１１へ入るのでベーン９はシリン
ダ１の内壁から遊離することがない。したがつて
この場合でも前記圧縮機固有の理論圧縮比以上の
圧力条件での作動においては上記実施例とほとん
ど差がない。ここで第５図，第６図，第７図にお
いて第２図，第３図，第４図と同等の部分には同
一の番号を付して説明を省略する。

発明の効果 以上のように本発明におけるベーン回転式冷媒
圧縮機は、円筒内壁を有するシリンダと、この円
筒内壁に垂直に前記シリンダの両端部を閉塞する
前後側板と、前記シリンダ内に開口して圧縮され
た冷媒ガスを吐出する吐出穴と、前記シリンダの
円筒内壁と微小隙間を形成して配置され、かつ前
後側板に支持された駆動軸を有するロータと、こ
のロータに設けられたベーンスロツトと、前記ベ
ーンスロツト内に摺動可能に挿入されその底部に
独立した底部空間を形成する複数のベーンと、前
記シリンダと前記ロータと前記ベーンとによつて
形成される圧縮室とこの圧縮室の移動方向におけ
る遅れ側の前記ベーンスロツトの底部空間とを連
通させるように前記ベーンに設けられた連通制御
構造とを備え、前記連通制御構造は前記ベーンが
前記シリンダ内壁とロータとの微小隙間部分にさ
しかかる前から前記圧縮室とベーンスロツトの底
部空間との連通を遮断する構成としたもので、ベ
ーンスロツトの底部空間に圧縮室のガス圧を付与
することによりロータの回転にともなう圧縮室内
圧力の増大に応じてベーン底部の圧力を増大させ
ることができるので、ベーンは常時適正な押接力
でシリンダ内壁と接触摺動するから、ベーン先端
とシリンダの内壁の摩耗を減少できベーンの不調
現象の防止ができ、圧縮機の安定した運転と耐久
性の向上がはかれるとともにベーンスロツトの底
部空間への高圧のオイル供給による圧縮機の冷房
能力低下および所要動力増大を防止でき、また始
動時にも早期に安定した運転ができる。

さらに、ベーン底部圧力を付与するために別途
部品を設ける等して構成を複雑化することなく安
価に構成できるという利点を有するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施におけるベーン回転式
冷媒圧縮機の横断面図、第２図は第１図のＸ―Ｘ
線による要部拡大断面図、第３図は同ベーン回転
式冷媒圧縮機におけるベーンの斜視図、第４図は
本発明の他の実施例を示すベーンの斜視図、第５
図および第６図はそれぞれ本発明のさらに他の実
施例におけるベーン回転式冷媒圧縮機の要部拡大
断面図およびベーンの斜視図、第７図は本発明の
さらに他の実施例におけるベーンの斜視図であ
る。 １…シリンダ、２…駆動軸、４，５…側板、６
…ロータ、８…ベーンスロツト、９…ベーン、９
ａ…ベーン底部、９ｂ…ベーン先端、１０…溝、
１２…圧縮室、１８…連通穴。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 円筒内壁を有するシリンダと、この円筒内壁
   に垂直に前記シリンダの両端部を閉塞する前後側
   板と、前記シリンダ内に開口して圧縮された冷媒
   ガスを吐出する吐出穴と、前記シリンダの円筒内
   壁と微小隙間を形成して配置され、かつ前後側板
   に支持された駆動軸を有するロータと、このロー
   タに設けられた複数のベーンスロツトと、前記そ
   れぞれのベーンスロツト内に摺動可能に挿入され
   その底部に前記前後側板とで独立した底部空間を
   形成するベーンと、前記シリンダと前記ロータと
   前記ベーンとによつて形成される圧縮室とこの圧
   縮室の移動方向における遅れ側の前記ベーンスロ
   ツトの底部空間とを連通させるように前記ベーン
   に設けられた連通制御構造とを備え、前記連通制
   御構造を、一端が前記ベーンスロツトの底部空間
   と連通し、他端が前記ベーンが前記シリンダ内壁
   とロータとの微小隙間部分にさしかかる前から前
   記圧縮室とベーンスロツトの底部空間との連通を
   遮断する位置に開口する通路としたベーン回転式
   冷媒圧縮機。