JPS6331679B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は回転圧縮機に関し、例えば自動車用空
調装置の冷媒圧縮機に用いて有効である。

〔従来の技術及びその問題点〕

従来、自動車用空調装置の冷媒圧縮機として、
筒状のハウジング内にロータを回転自在に配設
し、このロータに形成されたベーン溝内にベーン
を摺動自在に保持し、ハウジング内面ロータ外面
及びベーン側面によつてシリンダ室を形成し、ロ
ータの回転に伴うシリンダ室容積変化により、冷
媒の吸入圧縮機吐出を行う回転圧縮機が知られて
いる。

このような回転圧縮機においては、ベーン先端
が常にハウジング内面と摺接することが望まれ
る。そして、従来の回転圧縮機では、ロータ回転
時にベーンに生じる遠心力によつてベーン先端と
ハウジング内面との間の接触が保持されるように
なつていた。すなわち、ロータは高速回転するた
め、ベーンは遠心力によりベーン溝より外方に飛
び出ようとする。そのためベーン先端は遠心力に
よつてハウジング内面に押しつけられ、そのこと
によりベーン先端とハウジングとの間の摺接が保
持されるようになつている。

ただ、ベーン先端とハウジング内面との間の摺
接を、遠心力のみによつて保持しようとしたので
は、圧縮機の低速回転時や圧縮機に高い圧縮能力
が必要とされる場合とで、ベーン先端とハウジン
グ内面との間のシールが不十分となる恐れがあ
る。

そこで、このような圧縮機ではベーン溝底部と
開口する部位に背圧空間を設け、この背圧空間内
の圧力によつてもベーンをハウジング内面側に押
さえつけるようにすることが提案されている。

このように背圧空間を設ければ、上述した遠心
力の作用に加えて、更に背圧空間内の圧力によつ
てベーンやハウジング内面側に押さえつけられる
ため、ベーン先端とハウジング内面との間のシー
ルは極めて良好に達成されることになる。

しかしながら、この背圧空間は定常運転時にお
いて、ベーン先端のシールを保つ上で、有効に作
用するのであるが、この背圧空間を形成すること
は、圧縮機の起動時においては、かえつて不具合
を生ずることが認められた。すなわち、このよう
に背圧空間を設けた圧縮機では、起動時に背圧空
間が密封状態となりやすく、そのためベーンが飛
び出ようとする時に密封状態の背圧空間の圧力が
低下して、ベーンがベーン溝から正常に飛び出な
くなるという状態が生ずる恐れがある。このよう
して、ベーンのベーン溝からの飛び出しが阻害さ
れれば、圧縮機の性能が発揮されなくなる。

そこで、本発明者等は、先にこの背圧空間と側
部ハウジングとを連通する連通手段を設けること
を先に提案した（特願昭55−11289号）。

〔発明が解決しようとする問題点〕

本発明は、本発明者等が先に提案した圧縮機の
改良に係るもので、背圧空間を有する回転圧縮機
において更に起動時においても、ベーンがベーン
溝より良好に飛び出るようにし、直ちに圧縮機能
が発揮できるようにすること、及び、定常運転時
においては背圧空間によるベーン押し付け作用に
より、ベーン先端のシールが良好に達成されるよ
うにすることを目的とする。

〔発明の構成及び作用〕

上記目的を達成するため、本発明では背圧空間
を形成したハウジング側板の外方に流体通路をな
す側部ハウジングを配設し、かつハウジング側板
にこの側部ハウジングと背圧空間とを連通する連
通手段を設ける。更に、本発明ではこの連通手段
を開閉する開閉手段を設け、シリンダ室の容積変
化に伴う高圧側、低圧側間の差圧を検出して差圧
が所定圧以下の時連通手段を開き、差圧が所定圧
以上のときには連通手段を閉じるようにする。

上記構成としたため、起動時のように圧縮機の
高圧側、低圧側間に大きな差圧が生じていない状
態では、開閉手段により連通手段が開かれること
となる。すなわち、背圧空間は連通手段を介して
流体通路をなす側部ハウジングに連通することに
なる。その結果、背圧空間は十分な容積のある側
部ハウジングに連通することとなつて、密封状態
となることはない。

従つて、起動時であつても、ベーンはロータの
回転とともに遠心力により滑らかにベーン溝より
飛び出、スムーズに圧縮を回転することができ
る。

しかも、本発明では圧縮開始後、圧縮機の高
圧、低圧間に所定圧以上の圧力差が生ずれば、開
閉手段によつて連通手段が閉じられることとなる
ため、連通手段を介して、側部ハウジング内の圧
力が直接背圧空間に導入されることはない。すな
わち、圧縮機の定常運転状態では、背圧空間は閉
じられ、この背圧空間内の圧力によつてベーンを
ハウジング内面側に押しつけることができる。す
なわち、圧縮機の定常運転状態にあつては、背圧
空間内に保持される圧力を極めて有効に活用し、
その圧力によりベーン先端とハウジング内面との
間のシールが良好に達成されることになる。

〔実施例〕

以下本発明を図に示す一実施例に基いて説明す
る。

第１〜第３図において、１は円筒状の内壁１ａ
を有するハウジング、２はこのハウジング１内に
偏心して配設された円筒状のロータで、回転軸３
を圧入固定し、回転軸３と一体に回転するように
なつている。また、ロータ２にはベーン溝２ａが
周方向に等間隔離れて４ケ所設けてあり、このベ
ーン溝２ａ内にはベーン４が摺動自在に挿入され
ている。

また、ハウジング１の側部にはハウジング側板
６，７がＯリング８，８を介して固定され、前記
回転軸３はこのハウジング側板６，７にベアリン
グ９，９を介して回転自在に支持されるようにな
つている。

そして、このハウジング側板６，７と、ハウジ
ング内壁１ａと、ロータ２と、相隣り合う２つの
ベーン４とによつてシリンダ室Ｒが形成される。
１０はハウジング１に形成された吐出口で、一端
がこのシリンダ室Ｒに開口し、他端側には吐出弁
１１を介して吐出室２３に連通している。１２は
吐出弁１１のストツパーである。

７ｂ，７ｃはハウジング側板６，７のうちリア
側のハウジング側板７（以下後部側板７という）
のシリンダ室Ｒ側面に背圧空間として形成された
第1.第２オイル溝で、それぞれベーン溝２ａの底
部２a′と対向する部位に形成されている。そし
て、第１オイル溝７ｂは吐出口１０を通過した後
でベーン４がベーン溝２ａの最も奥まで引込んだ
位置から、シリンダ室Ｒ容積が最大となつてベー
ン４がベーン溝２ａより最も飛び出す位置までの
部位、換言すればシリンダ室Ｒが容積増加してい
る部位のほぼ全長にわたつて形成されており、ま
た第２オイル溝７ｃはシリンダ室Ｒが容積減少し
ている部位のうち中間部の所定角度間に形成され
ている。

１４はフロント側の側部ハウジング（以下フロ
ントハウジングという）で、ハウジング側板６，
７のうちフロント側の側板６（以下前部側板６と
いう）により密着固定されている。そしてこのフ
ロントハウジングには吸入孔が開口しており、図
示しない蒸発器より送られた冷媒は吸入孔より一
旦このフロントハウジング１４の吸入室５内に導
入され、ついで前部側板６に設けられた吸入穴１
３よりシリンダ室Ｒ内に導入されるようになつて
いる。

１５はフロントハウジング１４と回転軸３との
間に配設された軸封装置で、潤滑油や冷媒が回転
軸３に沿つて外部へ流出するのを防止するもので
ある。

１６はリア側の側部ハウジング（以下リアハウ
ジング１６という）で、このリアハウジング１６
内には吐出冷媒より潤滑油を分離するオイルセパ
レータ１９が充填してある。

２０は後部側板７のリアハウジング１６側面に
ボルト２１によつて固定された押え板で、この押
え板２０にはリアハウジング１６下部の潤滑油溜
り部１６ｂと後部側板７の給油穴７ｄとを結ぶ給
油通路２０ａが形成されており、この給油通路２
０ａと給油穴７ｄとを介して油溜り部１６ｂ内の
潤滑油が差圧に基いて回転軸３端面に吸い上げら
れるようになつている。そして、この回転軸３端
面に供給された潤滑油は回転軸３外周よりハウジ
ング側板６，７とロータ２端面との間に流れ、軸
受９やロータ２端面の給油を行なう。

また、後部側板７には、第４、第５図に示すよ
うに、第１オイル溝７ｂと、リアハウジング１６
の吐出通路室１６ａとを連通する直径２mm程度の
連通孔７ｅが穿設されている。そして、この連通
孔７ｅのリアハウジング１６側の開口端には孔７
ｅを開閉する鉄製の開閉弁体１７が配設されてお
り更にこの開閉弁体１７を摺動自在に支持する弁
支持部１８が後部側板７に一体成形されている。
即ち、開閉弁体１７は弁支持部１８の摺動室２２
内に保持されており、開閉弁体１７が連通孔７ｅ
の開口端と対向したときには連通孔７ｅを閉じ、
連通孔７ｅの開口端から外れたときには、連通孔
７ｅが第１摺動室２２ａ及び弁支持部１８に形成
した小孔１８ａを介してリアハウジング１６の吐
出通路室１６ａと連通するようになつている。な
お小孔１８ａの直径は連通孔７ｅと同径で２mm程
度である。また、図中２４は開閉弁体１７を所定
の設定圧（例えば４〜５Kg／cm²）で第２摺動室２
２ｂ側（第５図中右方向）に押圧するスプリン
グ、図中２５は、このスプリング２４の設定圧の
調整を行なうと共に第３摺動室２２ｃを封止する
ねじ栓である。

そして、第２摺動室２２ｂ及び第３摺動室２２
ｃにはそれぞれ第１、第２導圧孔２７ａ，２７ｂ
を介してシリンダ室Ｒ内の圧力が導入されるよう
になつており、この導入された圧力間の差圧とス
プリング２４の設定圧に応じて開閉弁体１７が摺
動室２２内を摺動し、連通孔７ｅの開閉を行なう
ようになつている。第１導圧孔２７ａはシリンダ
室Ｒ内の圧力が最も高くなる位置、具体的にはロ
ータ２外周とハウジング内周１ａとが最も近接し
た位置１ｂから吐出孔１０側へ45゜程度離れた位
置に開口しており、また、第２導圧孔２７ａはシ
リンダ室Ｒの容積が減少し始めた位置、具体的に
は上記最近接位置１ｂから吐出口１０側へ130゜程
度離れた位置に開口している。従つて、第１導圧
孔２７ａと第２導圧孔２７ｂとは同一のシリンダ
室Ｒに同時に開口することがなく、同一圧力が第
２、第３摺動室２２ｂ，２２ｃに導入されること
はない。尤も、僅かな角度間であれば、第１、第
２導圧孔２７ａ，２７ｂが同一のシリンダ室Ｒに
開口することがあつても、第２、第３摺動室２２
ｂ，２２ｃ内圧力までが同圧となることはなく、
従つて差圧は良好に検出できる。また、第１、第
２導圧孔２７ａ，２７ｂの開口位置も上記位置に
限定されるべきでなく、シリンダ室Ｒと対向し両
導圧孔２７ａ，２７ｂ間に差圧が生じる位置であ
ればどこでもよい。

次に上記構成よりなる圧縮機の作動を説明す
る。

自動車エンジン等の図示しない駆動源より駆動
力を受け回転軸３が回転すると、この回転によつ
てロータ２およびベーン４が回転し、シリンダ室
Ｒが容積変動を行うことになる。そして、容積が
増加する位置では、図示しない冷凍サイクルより
一旦フロントハウジング１４内に導入された冷媒
が、その後吸入口１３よりシリンダ室Ｒに吸い込
まれる。そしてこの気冷媒はシリンダ室Ｒの回転
に伴つてその後吸入口１３と遮断され、次にシリ
ンダ室Ｒの容積が減少することによつて圧縮され
更にシリンダ室Ｒの容積が最も減少した状態で吐
出口１０と連絡し、吐出弁１１を介して吐出室２
３に吐出される。

そして、吐出室２３に吐出した気冷媒は後部側
板７に設けた吐出連通穴７ａを介してリアハウジ
ング１６の吐出通路室１６ａに流出し、次いでオ
イルセパレータ１９で潤滑油を分離除去した後、
図示しない吐出通路を通り冷凍サイクルの凝縮器
に吐出されることになる。

そして、この作動時においてベーン４は主に遠
心力によつてベーン溝２ａより飛び出してハウジ
ング内壁１ａと摺接するようになつているのであ
るが、特に本構成の圧縮機では後部側板７にベー
ン溝２ａ底部と連通するオイル溝７ｂ，７ｃが形
成されているので、ベーン４がベーン溝２ａより
飛び出そうとする吸入行程部では第１オイル溝７
ｂ内の圧力を受けてベーン４がより良好にハウジ
ング内面１ａ側に押し出されるようになつてい
る。同様にベーン４がベーン溝２ａ内に押し込め
られようとする圧縮行程部では、その行程途中で
第２オイル溝７ｃからベーン溝底部２a′内に潤滑
油が供給されるようになつているため、第２オイ
ル溝７ｃ通過後のベーン４はベーン溝２ａ内に充
填された潤滑油を圧縮しながらベーン溝２ａ内に
押し込められることになり、その反力によつてベ
ーン４先端とハウジング内面１ａとの面圧が充分
高くなるようになつている。

従つて本構成よりなる圧縮機では、オイル溝７
ｂ，７ｃを設けたことによつて吸入行程時、圧縮
行程時共にベーン４先端がハウジング内面１ａに
良好に押し付けられることになり、その結果ベー
ン４がベーン溝２ａ内で跳ねることがなくなつて
極めて静粛な運転ができるようになつている。

ただ、このような構成の圧縮機では起動時に第
１オイル溝７ｂが密封状態となり易く、その為ベ
ーン４が飛び出ようとする時に密封状態の第１オ
イル溝７ｂ、ベーン溝２ａ内の圧力が低下して、
ベーン４がベーン溝２ａから正常に飛び出ず、圧
縮機能が発揮されなくなるという問題がある。

しかしながら、上記構成よりなる圧縮機では、
起動時にはシリンダ室Ｒ間に圧力差が生じていな
いため、第１導圧孔２７ａより導入した第２摺動
室２２ｂ内圧力と第２導入孔２７ｂより導入した
第３摺動室２２ｃ内圧力との差圧がスプリング２
４によつて定められた所定圧力以下となり、従つ
て第５図のように開閉弁体１７は右方に押されて
いる。ゆえに後部側板７に設けられた第１オイル
溝７ｂは、連通孔７ｅ、第１摺動室２２ａおよび
小孔１８ａを介してリアハウジング１６の吐出通
路室１６ａと通じており、第１オイル溝７ｂが密
封されることがないようになつている。従つて、
ベーン４背後の圧力が低下することがなく、ベー
ン４はロータ２の回転と共に遠心力により滑らか
にベーン溝２ａより飛び出、スムーズに圧縮を開
始することができる。

また、圧縮開始後シリンダ室Ｒ間に圧力差が生
じて、第２摺動室２２ｂ内圧力と第３摺動室２２
ｃ内圧力との圧力差が所定圧力以上に増大する
と、スプリング２４の設定圧力に打ち勝つて開閉
弁体１７が左方に押され、第６図に示すように連
通孔７ｅと連通孔１８ａは開閉弁体１７により閉
鎖され、第１オイル溝７ｂは密封状態となる。こ
れにより、定常運転状態において吐出通路室１６
ａ内の高温高圧の冷媒が第１オイル溝７ｂ側へ洩
れ出ることもなく、圧縮機の効率を損うこともな
い。

また、圧縮機の回転が停止されると、シリンダ
室Ｒ間の差圧は比較的短時間で圧力平衡する為、
第２、第３摺動室２２ｂ，２２ｃ間の圧力差が所
定圧力以下となり、再び第５図のように開閉弁体
１７は右方へ押された状態となる。従つて、回転
停止後に再起動を行なつても、上記動作のように
スムーズに圧縮を開始することができる。

即ち、本発明では開閉弁体１７作動の信号とし
てシリンダ室Ｒ内の圧力を用いているため、例え
ば第８図のように作動信号として吐出通路室１６
ａ内圧力を用いた弁３０に比べ、圧力変動の応答
性がよく、再起動がスムーズに行なえるようにな
つている。

更に、圧縮機の回転が低回転になつた時や、冷
凍サイクルの運転上蒸発器内の蒸発圧力が上昇し
たり凝縮器内の凝縮圧力が低下したりした時で、
吸入冷媒圧力と吐出冷媒圧力との圧力差が小さく
なつた時には、第２導圧孔２７ｂより導入する圧
縮開始時のシリンダ室Ｒ内冷媒圧力と、第１導圧
孔２７ａより導入する圧縮終了時のシリンダ室Ｒ
内冷媒圧力との差が小さくなり、その結果、開閉
弁体１７はスプリング２４の設定圧によつて第５
図図示の如く連通孔７ｅを開くことになる。そし
て、その結果次のような効果を得ることができ
る。即ち、本例のような圧縮機では、連通孔７ｅ
を閉じた状態では第１オイル溝７ｂ内圧力が吐出
圧力より低くなつており、そのため、上記の如く
吸入吐出冷媒圧力間の差圧が小さくなつた運転状
態では第１オイル溝７ｂ内の圧力が低下してベー
ン４を充分に押し出すことが困難となる場合もあ
りうる。それに対し、上述の如く連通孔７ｅを開
けば第１オイル溝７ｂ内圧内より高圧の吐出圧が
ベーン４底部に加えられることになり、ベーン４
は確実にシリンダ内壁１ａに当接することにな
る。

なお、連通孔７ｅを常時開放しておかないのは
定常運転時に吐出圧がベーン底部に加えられて
は、ベーン４の押し出し圧力が過大となり、大き
な動力を必要とすることになるからである。

なお上述したのは本発明の望ましい状態である
が、本発明はこの一例に限定されるべきでなく、
他に種々の態様がある。

即ち、上述の例では、弁支持部１８を後部側板
７に一体として形成していたが、第７図に示すよ
うに別に形成された弁支持部１８を後部側板７に
配設するようにしてもよい。また、図示しないが
弁支持部１８を押え板２０と一体にして形成して
もよい。また、上述の例では鉄製の開閉弁体とし
ているが、アルミ製の開閉弁体でもよい。そして
開閉弁体の移動方向は後部側板７に平行に移動す
るように形成されているが、開閉弁体１７の移動
方向は後部側板７に垂直でもあるいは斜め方向に
移動しても同様の効果が得られる。

また、上述の例では連通孔７ｅおよび開閉弁機
構を後部側板７のリアハウジング１６側に形成す
るように示したが、これは勿論前部側板６に形成
するようにしてもよい。この場合は新たに前記側
板６に第１オイル溝７ｂと同様のオイル溝を設
け、フロントハウジング１４の吸入冷媒通路部分
とオイル溝とを連通するようにする。

更に、上述の実施例では摺動室２２内を摺動す
る弁機構をもつて説明にあたつたが、高低圧の圧
力差によつて連通孔を開閉する弁であるば、上記
構成の弁機構に限定される必要はない。

即ち、上記例以外にもダイヤフラムを用いた開
閉弁や電磁弁等を用いてもよい。

また、上述した実施例ではベーン４を４枚備え
た圧縮機を示したが、ベーン４の数は４枚以外で
あつてもよいことは勿論である。

以上説明したように本発明圧縮機ではハウジン
グ側板のシリンダ室側の面に、ベーン溝底部と連
通するオイル溝を設けると共に、ハウジング側板
にこのオイル溝と側部ハウジングの流体流通部分
とを連通する連通孔を設け、更に２個所のシリン
ダ室内の圧力差によつて連通孔を開閉する開閉弁
を設けるようにしたため、圧縮機の起動時特に圧
縮機停止後短時間で再起動させる時にオイル溝お
よびベーン溝が密封されてベーンがベーン溝より
飛びでなくなるといつたような現象の発生は完全
に防止することができ、その結果起動時より安定
した圧縮作動を確実に行なうことができるといつ
た優れた効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明圧縮機の一実施例を示す断面図
で、第２図の−矢視断面に沿う形状を示す。
第２図は第１図の−矢視断面図、第３図は第
２図の−矢視正面図、第４図は第２図の−
矢視正面図、第５図は第４図の−矢視断面
図、第６図は開閉弁体の作動状態を示す断面図、
第７図は本発明圧縮機の他の例の要部を示す断面
図、第８図は開閉弁の信号圧力に吐出通路室内圧
力を用いた例を示す断面図である。 １……ハウジング、２……ロータ、２ａ……ベ
ーン溝、４……ベーン、６，７……ハウジング側
板、７ｂ，７ｃ……オイル溝、７ｅ……連通孔、
１４，１６……側部ハウジング、１７……開閉弁
体。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 筒状のハウジングと、このハウジングの開口
   端を覆うべく配設されたハウジング側板と、前記
   ハウジング内に回転自在に配設されたロータと、
   このロータに形成されたベーン溝内に摺動自在に
   保持された複数のベーンとを備え、前記ハウジン
   グ、ハウジング側板、ロータ、およびベーンによ
   つて形成されるシリンダ室の容積変化によつて流
   体の圧縮を行なう回転圧縮機において、前記ハウ
   ジング側板の前記ロータ側の面であつて少くとも
   前記シリンダ室が容積増加する位置における前記
   ベーン溝底部と対向する部位に背圧空間を設ける
   と共に、この背圧空間を形成したハウジング側板
   の外方に流体通路をなす側部ハウジングを配設
   し、かつ前記ハウジング側板にこの側部ハウジン
   グと前記背圧空間とを連通する連通手段を設け、
   更に前記シリンダ室の容積変化に伴う高圧側−低
   圧側間の差圧を検出して差圧が所定圧以下のとき
   前記連通手段を開き、差圧が所定圧以上のときに
   は前記連通手段を閉じる開閉手段を設けたことを
   特徴とする回転圧縮機。