(57)【要約】【課題】ベーン型圧縮機において、新たな駆動回路の設計や別部品の追加を必要とすることなく、圧縮機構を構成する本来の部品のみでチャタリングノイズを低減する【解決手段】ベーン４が水平となる状態において、ロータ３の回転方向における吸入ポート１５の終端部が、ベーン４の先端の近傍に位置するようにすることで、ベーン４がほぼ水平となるようにロータ３を停止させ、ベーン４が自重によりベーン溝５の底部に向かって移動することを防ぐ。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハウジングと、カム面が形成され、前記ハウジングの一部を構成するシリンダ形成部と、前記シリンダ形成部の軸方向の両端を閉塞し、前記ハウジングの一部を構成する一対のサイドブロック形成部と、前記一対のサイドブロック形成部に回転自在に支持された駆動軸と、前記駆動軸に固装されて前記シリンダ形成部内に回転可能に収容されるロータと、前記ロータに形成された少なくとも１つのベーン溝と、前記ベーン溝に摺動自在に挿入され、先端が前記ベーン溝から出没して前記カム面を摺動するベーンとを備え、前記シリンダ形成部と前記一対のサイドブロック形成部とにより閉塞された空間に、前記ロータと前記ベーンによって圧縮室が形成され、前記圧縮室へ作動流体を吸入するための吸入ポートを備えたベーン型圧縮機において、
前記ベーンが水平となる状態において、前記ロータの回転方向における前記吸入ポートの終端部が、前記ベーンの先端の近傍に位置することを特徴とするベーン型圧縮機。
【請求項２】
前記ベーンは２枚であることを特徴とする請求項１記載のベーン型圧縮機。
【請求項３】
前記ベーン型圧縮機は、内周面が真円に形成された前記シリンダ形成部、及び、前記シリンダ形成部の軸方向の一端側を閉塞する第１のサイドブロック形成部が一体に形成された第１のハウジング部材と、前記シリンダ形成部の軸方向の他端側を閉塞する第２のサイドブロック形成部が形成された第２のハウジング部材とを組み合わせてハウジングが構成され、
前記一対のサイドブロック形成部は、前記第１のサイドブロック形成部と前記第２のサイドブロック形成部であることを特徴とする請求項１又は２記載のベーン型圧縮機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ベーン型圧縮機に関し、特に起動時等において発生するベーンの振動に伴うノイズ（チャタリングノイズ）を低減するために有用な構造を備えたベーン型圧縮機に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、ベーン型圧縮機は、両端が閉塞されると共にカム面が内周面に形成されたシリンダと、シリンダ内に回転可能に支持されたロータと、このロータの外周面から内部に向けて形成されたベーン溝と、このベーン溝に出没可能に収容されたベーンとを有し、ロータの回転による遠心力およびベーン溝の底部に設けられた背圧室からの背圧によってベーンをシリンダの内周面に接触支持させる構造となっている。
【０００３】
このような圧縮機においては、コンプレッサが停止して内部の圧力がバランスすると、前記遠心力と背圧が失われるため、上方に向いているベーンは、自重によりシリンダの内周面から離れ、ベーン溝の底部に向かって移動（落下）する。このため、この状態から圧縮機を起動させると、ベーンが遠心力で飛び出し、シリンダの内周面に衝突して衝突音を発生させる。しかも、ベーンがシリンダの内周面に当接して圧縮室を形成し、被圧縮流体を吸入、圧縮、吐出する一連の行程の開始が遅れるため、起動直後には十分な吐出圧が得られず、ベーンに対して十分な背圧力をかけることができなくなる。このため、ベーンがシリンダの内周面から離れ、再びシリンダの内周面に着地して衝突音（チャタリングノイズ）を発生させる状態が長く続きやすい。
【０００４】
そこで、従来においては、このようなチャタリングノイズを低減するため、特許文献１（特開２０１１−１３２８６７号公報）に示されるように、圧縮機の運転時における各背圧空間の体積の総和と、圧縮機の停止時における各背圧空間の体積の総和との差が小さくなる回転位置にロータを停止させる停止手段（ロータを回転駆動する電動モータを制御する駆動回路部やシリンダ室の内壁に埋設された磁石）を設け、停止時においてもベーンがシリンダの内周面に常時接触している運転時の状態と近い状態を形成することでチャタリングを防止するようにしたベーン型圧縮機が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１１−１３２８６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上述したベーン型圧縮器においては、停止手段として、ロータを回転駆動する電動モータを制御する駆動回路部や、シリンダの所定位置に埋設される磁石が必要となるので、圧縮機構を構成する本来の部品のみでチャタリングノイズを低減しているものではない。このため、駆動回路部の新たな開発や部品の追加が必要になるという不都合があった。
【０００７】
本発明は係る事情に鑑みてなされたものであり、新たな駆動回路の設計や別部品の追加を必要とすることなく、内燃機関等によってベルト駆動される圧縮機にも適合できるように、圧縮機構を構成する本来の部品のみでチャタリングノイズを低減することが可能なベーン型圧縮機を提供することを主たる課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を達成するために、本発明に係るベーン型圧縮機は、ハウジングと、カム面が形成され、前記ハウジングの一部を構成するシリンダ形成部と、前記シリンダ形成部の軸方向の両端を閉塞し、前記ハウジングの一部を構成する一対のサイドブロック形成部と、前記一対のサイドブロック形成部に回転自在に支持された駆動軸と、前記駆動軸に固装されて前記シリンダ形成部内に回転可能に収容されるロータと、前記ロータに形成された少なくとも１つのベーン溝と、前記ベーン溝に摺動自在に挿入され、先端が前記ベーン溝から出没して前記カム面を摺動するベーンとを備え、前記シリンダ形成部と前記一対のサイドブロック形成部とにより閉塞された空間に、前記ロータと前記ベーンによって圧縮室が形成され、前記圧縮室へ作動流体を吸入するための吸入ポートを備えるものであり、前記ベーンが水平となる状態において、前記ロータの回転方向における前記吸入ポートの終端部が、前記ベーンの先端の近傍に位置することを特徴としている。
【０００９】
圧縮機が圧縮行程中に停止する場合は、圧縮室の圧縮行程途中にある圧縮されたガスによりロータは逆回転するが、圧縮室が吸入ポートと連通し、ベーンの先端部が吸入ポートの終端を少し超えた位置で、ロータは停止する。また、圧縮されたガスの吐出が始まっている吐出行程中に圧縮機が停止する場合は、吐出したガスの分だけロータが逆回転する力が弱まり、ベーンの先端部が吸入ポートの終端の少し手前の位置で、ロータは停止する。したがって、ベーンの先端部が吸入ポートの終端近傍に位置する（吸入ポートの終端より少し始端側にずれた位置や吸入ポートの終端より始端側とは反対側に少しずれた位置にある）状態でベーンが水平となるようにすることで、ロータが停止した時には、ベーンは自重によってベーン溝の底部に向かって移動することがなくなり、ベーンをベーン溝から突出させた状態（ベーンの先端をシリンダの内周面と接触させた状態）で維持することが可能となる。
【００１０】
これにより、圧縮機起動時に遠心力でベーンが飛び出してシリンダの内周面に衝突したり、被圧縮流体を吸入、圧縮、吐出する一連の工程の開始時期が遅れるのを防止してベーンのチャタリングを低減することが可能となる。
【００１１】
上述した構成は、特に、１８０度位相が異なる位置にベーンが設けられている圧縮機に採用することが好ましく、例えば、ベーンが２枚であるベーン型圧縮機に採用することで、一方のベーンが水平位置にあれば、他方のベーンも水平位置となるため、いずれのベーンも圧縮機の停止時に、ベーンが自重によってベーン溝の底部に移動することがなくなり、ベーンをベーン溝から突出させた状態（ベーンの先端をシリンダの内周面と接触させた状態）とすることが可能となる。
【００１２】
なお、ベーン型圧縮機のハウジングを、内周面が真円に形成された前記シリンダ形成部、及び、前記シリンダ形成部の軸方向の一端側を閉塞する第１のサイドブロック形成部が一体に形成された第１のハウジング部材と、前記シリンダ形成部の軸方向の他端側を閉塞する第２のサイドブロック形成部が形成された第２のハウジング部材とを組み合わせて構成する場合は、前記一対のサイドブロック形成部は、前記第１のサイドブロック形成部と前記第２のサイドブロック形成部で構成するとよい。
【発明の効果】
【００１３】
以上述べたように、本発明によれば、ベーンが水平となる状態において、ロータの回転方向における吸入ポートの終端部をベーンの先端近傍に位置するようにしたので、圧縮機が停止する場合に、ロータが逆回転してベーンが吸入ポートの終端を少し超えて停止する位置とベーンが水平になる位置とをほぼ一致させることができ、ベーンが自重によってベーン溝の底部に移動することがなくなり、ベーンのベーン溝から突出させた状態（ベーンの先端をシリンダ形成部の内周面と接触させた状態）を維持することが可能となる。
【００１４】
したがって、圧縮機起動時にベーンが遠心力でシリンダの内周面に衝突して衝突音が発生する不都合がなくなると共に、被圧縮流体を吸入、圧縮、吐出する一連の行程の開始時期が遅れることでベーンがチャタリングノイズを発生させる状態が長く続く不都合もなくなり、新たな駆動回路の設計や別部品の追加を必要とすることなく、圧縮機構を構成する本来の部品のみでチャタリングノイズを低減することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】図１は、本発明にかかるベーン型圧縮機の全体構成を示す断面図である。
【図２】図２は、図１で示すベーン型圧縮機のＡ−Ａ線で切断した断面図であり、ベーンがオフセットした状態でロータに取り付けられ、ベーンの先端部が吸入ポートの終端より少し始端側にずれた位置にある状態を示す図である。
【図３】図３は、図１で示すベーン型圧縮機のＡ−Ａ線で切断した断面図であり、ベーンがオフセットした状態でロータに取り付けられ、ベーンの先端部が吸入ポートの終端より始端側とは反対側に少しずれた位置にある状態を示す図である。
【図４】図４（ａ）は、ベーンがオフセットを零にした状態で取り付けられている例を示す図であり、図４（ｂ）は、ベーンが図２とは逆側にオフセットした状態でロータに取り付けられている例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明のベーン型圧縮機について図面を参照しながら説明する。
【００１７】
図１において、冷媒を作動流体とする冷凍サイクルに適したベーン型圧縮機が示されている。このベーン型圧縮機１は、駆動軸２と、駆動軸２に固定されて当該駆動軸２の回動に伴い回転するロータ３と、このロータ３に取り付けられるベーン４と、駆動軸２を回転自在に支持すると共にロータ３及びベーン４を収容するハウジング９とを有して構成されている。なお、図１において、左側をフロント側、右側をリア側とする。
【００１８】
ハウジング９は、第１のハウジング部材１０と第２のハウジング部材２０との２つの部材を組み合わせて構成されているもので、第１のハウジング部材１０は、ロータ３を収納すると共にカム面１１が内周面に形成されたシリンダ形成部１２と、このシリンダ形成部１２の軸方向の一端側（リア側）を閉塞するように一体に形成された第１のサイドブロック形成部１３とから構成されている。シリンダ形成部１２の内周面（カム面１１）は、図２又は図３に示されるように、断面が真円に形成され、軸方向の長さが後述するロータ３の軸方向の長さにほぼ等しく形成されている。
【００１９】
第２のハウジング部材２０は、シリンダ形成部１２の軸方向の他端側（フロント側）の端面に当接してこの他端側を閉塞する第２のサイドブロック形成部２１と、この第２のサイドブロック形成部２１に一体に形成されて駆動軸２の軸方向に延設され、前記シリンダ形成部１２及び第１のサイドブロック形成部１３の外周面を包囲するように形成されたシェル形成部２２とを有して構成されている。
【００２０】
そして、これら第１のハウジング部材１０と第２のハウジング部材２０とは、ボルト等の連結具７を介して軸方向に締結され、第１のハウジング部材１０の第１のサイドブロック形成部１３と第２のハウジング部材２０のシェル形成部２２との間は、Ｏリング等のシール部材８が介在されて気密よくシールされている。
【００２１】
また、第２のハウジング部材２０には、第２のサイドブロック形成部２１からフロント側に延設されたボス部２３が一体に形成されている。このボス部２３には、駆動軸２に回転動力を伝えるプーリ（図示せず）が回転自在に外装され、このプーリから図示しない電磁クラッチを介して回転動力が駆動軸２に伝達されるようになっている。
【００２２】
前記駆動軸２は、第１のサイドブロック形成部１３と第２のサイドブロック形成部２１とにベアリング１４，２４を介して回転自在に支持されているもので、先端部が第２のハウジング部材２０のボス部２３内に突出し、ボス部２３との間に設けられたシール部材２５によって該ボス部２３との間が気密よくシールされている。
【００２３】
前記ロータ３は、断面が真円状に形成され、その軸中心に設けられた挿通孔３ａに前記駆動軸２が挿通され、互いの軸中心を一致させた状態で駆動軸２に固定されている。また、シリンダ形成部１２の軸中心Ｏ‘とロータ３（駆動軸２）の軸中心Ｏとは、ロータ３の外周面とシリンダ形成部１２の内周面（カム面１１）とが周方向の一箇所で当接するようにずらして設けられている（シリンダ形成部１２の内径とロータ３の外径との差の１／２だけずらして設けられている）。そして、シリンダ形成部１２と第１のサイドブロック形成部１３及び第２のサイドブロック形成部２１とにより閉塞された空間には、シリンダ形成部１２の内周面とロータ３の外周面との間に圧縮空間３０が画成されている。
【００２４】
なお、第２のハウジング部材２０には、作動流体（冷媒ガス）を外部から吸入する吸入口２６および外部へ吐出する吐出口２７が形成され、第１のハウジング部材１０のシリンダ形成部１２には、ロータ３の外周面がシリンダ形成部１２の内周面と当接する部位（ラジアルシール部４０）に対して、ロータ３の回転方向の前方側近傍に吸入口２６と連通する吸入ポート１５が形成され、また、ロータ３の回転方向の後方側直近に吐出口２７と連通する吐出ポート１６が形成されている。
【００２５】
前記ロータ３の外周面には、複数のベーン溝５が形成され、それぞれのベーン溝５には、ベーン４が摺動自在に挿入されている。ベーン溝５は、ロータ３の外周面のみならず第１のサイドブロック形成部１３及び第２のサイドブロック形成部２１と対峙する端面にも開口されており、底部には背圧室５ａが形成されている。このベーン溝５は、周方向に等間隔に複数形成されているもので、この例では、１８０度位相が異なる２箇所に互いに平行となるように形成されており、ベーン４を含む平面と、ベーン４と平行をなし駆動軸２の軸心Ｏを含む平面とが所定の距離αだけ離れた状態（オフセットαの状態）で形成されている。
【００２６】
ベーン４は、駆動軸２の軸方向に沿った幅が前記ロータ３の軸方向巾に等しく形成され、ベーン溝５への挿入方向（摺動方向）の長さは、ベーン溝５の同方向の長さに略等しく形成されている。このベーン４は、ベーン溝５の背圧室５ａに供給される背圧により、ベーン溝５から突出されて先端部がシリンダ形成部１２の内周面（カム面１１）に当接可能となっている。
【００２７】
したがって、前記圧縮空間３０は、ベーン溝５に摺動自在に挿入されたベーン４によって複数の圧縮室３１に仕切られ、それぞれの圧縮室３１の容積は、ロータ３の回転によって変化するようになっている。
【００２８】
吐出ポート１６と吐出口２７との間にはオイル分離器１７が配置されており、このオイル分離器１７によって作動流体から分離されたオイルは、第１のハウジング部材１０と第２のハウジング部材２０との間に形成されるオイル溜まり室１８に一時的に溜められる。そして、吐出圧が高くなると、オイル溜まり室１８から高圧の冷媒ガス又は高圧オイルが高圧導入通路１９を介してベアリング等の摺動部分や前記背圧室５ａに送り込まれ、その圧力により、ベーン４はシリンダ形成部１２の内周面（カム面１１）に安定して押し付けられ、安定した圧縮が確保されるようになっている。
【００２９】
なお、図２及び図３において、３５は、連結具７を螺合するねじ穴、３６は、第１のハウジング部材１０と第２のハウジング部材２０とを位置決めする位置決めピンを挿入するピン挿入孔、３７は、圧縮機を所定箇所に取り付けるための取付脚である。
そして、このような構成において、前記吸入ポート１５は、ロータ３の回転方向における終端部が、ベーン４が水平となる状態において、該ベーン４の先端の近傍に位置するようにレイアウトされている。そして、この吸入ポート１５の位置を基準として、吐出ポート１６やラジアルシール部４０等の相対位置が決定されている。
【００３０】
以上の構成において、圧縮機が駆動している状態から電磁クラッチが切れて駆動力の伝達が無くなると、圧縮室３１の圧縮行程途中にある圧縮されたガスによりロータ３が逆回転し、ベーン４の先端部が吸入ポート１５の終端を少し超えて圧縮室３１が吸入ポート１５に連通すると、圧縮室３１のガスが吸入ポート１５に解放されるので、ベーン４の先端部が吸入ポート１５の終端を少し超えた位置（吸入ポート１５の終端より少し始端側にずれた位置）で、ロータ３は停止する（図２に示す状態）。
また、圧縮されたガスの吐出が始まっている吐出行程中に圧縮機が停止する場合は、圧縮室３１から吐出したガスの分だけロータ３が逆回転する力が弱まるので、ベーン４の先端部が吸入ポート１５の終端の少し手前の位置（吸入ポート１５の終端より始端側とは反対側に少しずれた位置）で、ロータ３は停止する（図３に示す状態）。
このため、ベーン４の先端部が吸入ポート１５の終端近傍に位置した状態、即ち、２つのベーン４が水平となる状態でロータ３が停止することとなる。
【００３１】
したがって、ベーン４は自重によってベーン溝５の底部に移動することがなくなり、ベーン４はベーン溝５から突出させた状態（ベーン４の先端をシリンダ形成部１２の内周面（カム面１１）と接触させた状態）で停止することとなる。
この状態から圧縮機が起動すると、ベーン４はすでにベーン溝５から突出してシリンダ形成部１２の内周面（カム面１１）に接触した状態にあるため、遠心力でベーン４が飛び出しシリンダ形成部１２の内周面（カム面１１）に衝突して音を発生させる不都合がなくなり、また、被圧縮流体を吸入・圧縮・吐出する行程の開始がロータの回転と同時に行われて起動直後においても吐出圧をただちに高くしてベーン４に対して十分な背圧力をかけることが可能となる。このため、ベーン４がシリンダ形成部１２の内周面から離れ、再びシリンダ形成部１２の内周面に着地して衝突音（チャタリングノイズ）を発生させる状態が長く続く不都合がなくなる。
このように、上述した構成によれば、新たな駆動回路の設計や別部品の追加を必要とすることなく、圧縮機構を構成する本来の部品のみでチャタリングノイズを低減することが可能となる。
【００３２】
以上の構成は、ベーンが３枚以上である場合においても、いずれかのベーンが水平となる状態においてロータが停止する構成とすることで、チャタリングの発生を低減する効果を期待できるが、本構成は、特に、１８０度位相が異なる位置にベーン４が配設されるベーン型圧縮機に適しており、上述のようにベーンが２枚の場合には、全てのベーンが圧縮機の停止時に略水平となるので、最も効果的である。
【００３３】
また、２枚ベーンの構成においても、図２で示すように、ベーン溝５（ベーン４）がオフセットして設けられた場合のみならず、図４（a）で示すように、ベーン４を含む平面と、ベーン４と平行をなし駆動軸２の軸心Ｏを含む平面とを一致させる（オフセットを０にする）場合や、図４（b）に示すように、図２とは逆側にオフセットしている場合においても、ベーンが水平となる状態において、ロータの回転方向における吸入ポートの終端部が、ベーンの先端の近傍に位置するように吸入ポート１５の位置を設定し、この吸入ポート１５の位置を基準として、吐出ポート１６やラジアルシール部４０等の相対位置を設定すればよい。
【符号の説明】
【００３４】
１  ベーン型圧縮機
２  駆動軸
３  ロータ
４  ベーン
５  ベーン溝
９  ハウジング
１０  第１のハウジング部材
１１  カム面
１２  シリンダ形成部
１３  第１のサイドブロック形成部
１５  吸入ポート
２０  第２のハウジング部材
２１  第２のサイドブロック形成部
３１  圧縮室
【図１】
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【図２】
2014185545.tif 000004
【図３】
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【図４】
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