(57)【要約】  ベーンを安定に支持し、ベーンの先端部の摩耗を抑制し、回転軸部を小径で支持できることで軸受摺動損失を低減し、かつローター部の外径及び回転中心の精度を向上させるベーン型圧縮機を得る。  ブッシュ８が、ブッシュ中心８ａ周りを安定して回転するために、ベーン部６ａの内周面中心側の端部が、ブッシュ中心８ａよりも常に内側に位置するように構成した。
2013105130.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷媒を圧縮する圧縮要素が、
円筒状の内周面が形成されたシリンダーと、
該シリンダーの内部において、前記内周面の中心軸と所定の距離ずれた回転軸を中心に回転する円筒形状のローター部、及び、該ローター部に外部からの回転力を伝達する回転軸部を有したローターシャフトと、
前記シリンダーの前記内周面の一方の開口部を閉塞し、主軸受部によって前記回転軸部を支承するフレームと、
前記シリンダーの前記内周面の他方の開口部を閉塞し、主軸受部によって前記回転軸部を支承するシリンダーヘッドと、
前記ローター部に設けられ、前記ローター部内から突出する先端部が外側に凸となる円弧形状に形成された少なくとも１枚のベーンと、
を備えたベーン型圧縮機において、
前記ベーンの前記先端部の前記円弧形状の法線と、前記シリンダーの前記内周面の法線とが常にほぼ一致する状態で、前記ベーン、前記ローター部の外周部、及び前記シリンダーの前記内周面によって囲まれる空間で冷媒を圧縮するように前記ベーンを支持し、前記ベーンを前記ローター部に対して回転可能かつ移動可能に支持し、前記ベーンの前記先端部が前記シリンダーの前記内周面側に最大限移動した場合に、該先端部と該内周面との所定の間隙を有するように保持するベーン支持手段を備え、
前記ローターシャフトは、前記ローター部と前記回転軸部とが一体に形成されて構成され、
前記ベーンにおける前記シリンダーの前記内周面の中心である内周面中心の側の端面が、前記ベーンの前記ローター部に対する回転中心よりも常に前記ローター部の内側に位置する
ことを特徴とするベーン型圧縮機。
【請求項２】
前記ベーン支持手段は、
前記ローター部の外周部近傍に、前記ローター部の中心軸方向に垂直な断面が略円形となるように該中心軸方向に貫通したブッシュ保持部と、
該ブッシュ保持部の中に挿入される一対の略半円柱状物であり、前記ブッシュ保持部内で前記ベーンを挟持するブッシュと、
前記ベーンの前記内周面中心側の端面が、前記ローター部に接触しないように、前記ローター部において該ローター部の中心軸方向に貫通した第１ベーン逃がし部と、
によって構成され、
前記ベーンは、前記フレーム側かつ前記ローター部の中心側の端面近傍、及び、前記シリンダーヘッド側かつ前記ローター部の中心側の端面近傍に設けられた一対の部分リング形状のベーンアライナー部を有し、
前記フレーム及び前記シリンダーヘッドの前記シリンダー側の端面に、前記シリンダーの前記内周面と同心の凹部又は溝部が形成され、
前記ベーンアライナー部は、前記凹部又は前記溝部内に嵌入され、該凹部又は該溝部の外周面であるベーンアライナー軸受部で支承された
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】
前記ベーンの前記ローター部に対する回転中心と、前記ベーンの前記内周面中心側の端面との距離が最小となる前記ローター部の回転角度において、前記ベーンの前記内周面中心側の端部が、前記ブッシュの前記内周面中心側の端部よりも前記ローター部の内側に位置しないように構成された
ことを特徴とする請求項２記載のベーン型圧縮機。
【請求項４】
前記ベーンは、その前記内周面中心側の端面の少なくとも一部が、前記ベーンアライナー部の内径部よりも前記内周面中心側に位置するように構成された
ことを特徴とする請求項２又は請求項３記載のベーン型圧縮機。
【請求項５】
前記ローター部において、前記ベーンの前記内周面中心側に対応する前記ローター部内の前記回転軸部の外周線よりも内側の部分に形成され、前記第１ベーン逃がし部と連通する第２ベーン逃がし部を備え、
前記ベーンの前記内周面中心側の端面が、前記ローター部内の前記回転軸部の前記外周線よりも内側に位置する場合に、前記第２ベーン逃がし部に収容される
ことを特徴とする請求項４記載のベーン型圧縮機。
【請求項６】
前記第２ベーン逃がし部の前記ローター部の中心軸視における幅が、前記ブッシュ保持部の前記ローター部の側面側に形成された開口部の前記ローター部の中心軸視における幅と略同一、又は、該幅よりも小さい
ことを特徴とする請求項５記載のベーン型圧縮機。
【請求項７】
前記ベーンは、その前記内周面中心側の端面の一部が、前記ベーンアライナー部の内径部よりも前記内周面中心側に位置するように構成され、
前記第２ベーン逃がし部は、その前記ローター部の中心軸方向の幅が、前記ローター部のその中心軸方向の幅よりも小さくなるように形成された
ことを特徴とする請求項５又は請求項６記載のベーン型圧縮機。
【請求項８】
前記ベーンの前記先端部の前記円弧形状の曲率半径は、前記シリンダーの前記内周面の曲率半径と略同一である
ことを特徴とする請求項１〜請求項７のいずれか一項に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する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ローターシャフト（シリンダー内で回転運動する円柱形のローター部と、ローター部に回転力を伝達するシャフトとが一体化されたものをローターシャフトという）のローター部内に一箇所又は複数箇所形成されたベーン溝内にベーンが嵌入され、そのベーンの先端がシリンダーの内周面と当接しながら摺動する構成の一般的なベーン型圧縮機が提案されている（例えば、特許文献１参照）。【０００３】
また、ローターシャフトの内側を中空に構成しその中にベーンの固定軸を配し、ベーンはその固定軸に回転可能に取り付けられ、さらに、ローター部の外周部付近に半円棒形状の一対の挟持部材（ブッシュ）を介してベーンがローター部に対して回転自在に保持されているベーン型圧縮機が提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−２５２６７５号公報（第４頁、第１図）
【特許文献２】特開２０００−３５２３９０号公報（第６頁、第１図）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載の従来の一般的なベーン型圧縮機は、ベーン先端の曲率半径とシリンダーの内周面の曲率半径が大きく異なるため、シリンダーの内周面とベーン先端との間に油膜は形成されず、流体潤滑状態にはならずに境界潤滑状態となる。一般に潤滑状態による摩擦係数は、流体潤滑状態においては０．００１〜０．００５程度であるのに対し、境界潤滑状態においては非常に大きくなり、概ね０．０５以上となる。【０００６】
このため、従来の一般的なベーン型圧縮機の構成では、ベーン先端とシリンダーの内周面とが境界潤滑状態で摺動することによって摺動抵抗が大きくなり、機械損失の増大による圧縮機効率の大幅な低下が発生してしまうという問題点があった。それと同時に、ベーン先端及びシリンダーの内周面が摩耗しやすく、長期の寿命を確保することが困難であるという問題点もあった。【０００７】
そこで、上記の問題点を改善するものとして、ローター部の内部を中空にし、その中にベーンをシリンダーの内周面の中心にて回転可能に支持する固定軸を有し、かつ、ベーンがローター部に対し回転可能となるようにローター部の外周部近傍で狭持部材を介してベーンを保持する方法（例えば、上記特許文献２）が提案された。【０００８】
この構成によって、ベーンはシリンダー内周面の中心にて回転支持されることになる。これにより、ベーンの長手方向は常にシリンダー内周面の中心に向かうため、ベーン先端はシリンダーの内周面に沿うように回転することとなる。このため、ベーン先端とシリンダーの内周面との間に微小な隙間を保ち、非接触にして運転することが可能となり、ベーン先端での摺動による損失が発生せず、また、ベーン先端及びシリンダーの内周面が摩耗することのないベーン型圧縮機を得ることができる。【０００９】
しかしながら、特許文献２に記載された方法では、ローター部内部を中空に構成することにより、ローター部への回転力の付与、及び、ローター部の回転支持が難しくなる。また、特許文献２では、ローター部の両端面に端板を設けている。片側の端板は、回転軸からの動力を伝達する必要があるため円盤状であり、端板の中心に回転軸が接続される構成となっている。また、他側の端板は、ベーン固定軸及びベーン軸支持材の回転範囲と干渉しないように構成する必要があるため、中央部に穴の開いたリング状に構成する必要がある。このため、端板を回転支持する部分は、回転軸に比べて大径に構成する必要があり、軸受摺動損失が大きくなるという問題点があった。【００１０】
また、ローター部とシリンダーの内周面との間は、圧縮したガスが漏れないように狭い隙間を形成するため、ローター部の外径及び回転中心部は高い精度が必要とされる。しかし、ローター部と端板とは別々の部品で構成されるため、ローター部と端板との締結により発生する歪み、及び、ローター部と端板との同軸ズレ等、ローター部の外径及び回転中心部の精度を悪化させる要因となってしまうという問題点もあった。【００１１】
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、ベーンを安定に支持し、ベーンの先端部の摩耗を抑制し、回転軸部を小径で支持できることで軸受摺動損失を低減し、かつローター部の外径及び回転中心の精度を向上させるベーン型圧縮機を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明に係るベーン型圧縮機は、冷媒を圧縮する圧縮要素が、円筒状の内周面が形成されたシリンダーと、該シリンダーの内部において、前記内周面の中心軸と所定の距離ずれた回転軸を中心に回転する円筒形状のローター部、及び、該ローター部に外部からの回転力を伝達する回転軸部を有したローターシャフトと、前記シリンダーの前記内周面の一方の開口部を閉塞し、主軸受部によって前記回転軸部を支承するフレームと、前記シリンダーの前記内周面の他方の開口部を閉塞し、主軸受部によって前記回転軸部を支承するシリンダーヘッドと、前記ローター部に設けられ、前記ローター部内から突出する先端部が外側に凸となる円弧形状に形成された少なくとも１枚のベーンと、を備えたベーン型圧縮機において、前記ベーンの前記先端部の前記円弧形状の法線と、前記シリンダーの前記内周面の法線とが常にほぼ一致する状態で、前記ベーン、前記ローター部の外周部、及び前記シリンダーの前記内周面によって囲まれる空間で冷媒を圧縮するように前記ベーンを支持し、前記ベーンを前記ローター部に対して回転可能かつ移動可能に支持し、前記ベーンの前記先端部が前記シリンダーの前記内周面側に最大限移動した場合に、該先端部と該内周面との所定の間隙を有するように保持するベーン支持手段を備え、前記ローターシャフトは、前記ローター部と前記回転軸部とが一体に形成されて構成され、前記ベーンにおける前記シリンダーの前記内周面の中心である内周面中心の側の端面が、前記ベーンの前記ローター部に対する回転中心よりも常に前記ローター部の内側に位置するものである。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、ベーンの先端部とシリンダーの内周面との間に所定の適正な間隙を設けることによって、先端部からの冷媒の漏れを抑制しつつ、機械損失の増大による圧縮機効率の低下を抑制し、かつ、先端部の摩耗を抑制できる。また、ベーンの先端部の円弧形状及びシリンダーの内周面の法線が常にほぼ一致するように圧縮動作を行うために必要なベーンがシリンダーの内周面の中心を回転中心として回転運動する機構を、ローター部と回転軸部とを一体にした構成で実現できるため、回転軸部を小径で支持できることで軸受摺動損失を低減し、かつローター部の外径及び回転中心の精度を向上させることができ、ローター部とシリンダーの内周面との間を狭い隙間で形成して漏れ損失を低減することが可能となる。そして、ベーンにおけるシリンダーの内周面の中心である内周面中心の側の端面が、ベーンのローター部に対する回転中心よりも常にローター部の内側に位置するようにしているので、ベーンがその回転中心を安定して回転することが可能となり、ベーンを常に安定し支持することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施の形態１に係るベーン型圧縮機２００の縦断面図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係るベーン型圧縮機２００の圧縮要素１０１の分解斜視図である。
【図３】本発明の実施の形態１に係るベーン型圧縮機２００の第１ベーン５及び第２ベーン６の平面図及び正面図である。
【図４】本発明の実施の形態１に係るベーン型圧縮機２００において図１のＩ−Ｉ断面図である。
【図５】本発明の実施の形態１に係るベーン型圧縮機２００の圧縮動作を示す図である。
【図６】本発明の実施の形態１に係るベーン型圧縮機２００のベーンアライナー部５ｃ、６ｃの回転動作を示す図１におけるＪ−Ｊ断面図である。
【図７】本発明の実施の形態１に係るベーン型圧縮機２００の第１ベーン５のベーン部５ａ周りの要部断面図である。
【図８】本発明の実施の形態１に係るベーン型圧縮機２００のベーン部６ａ周りの構成及び挙動を示す図である。
【図９】本発明の実施の形態２に係るベーン型圧縮機２００の第１ベーン５及び第２ベーン６の平面図及び正面図である。
【図１０】本発明の実施の形態２に係るベーン型圧縮機２００の第１ベーン５及び第２ベーン６の別形態の平面図及び正面図である。
【図１１】本発明の実施の形態３に係るベーン型圧縮機２００の第１ベーン５及び第２ベーン６の平面図である。
【図１２】本発明の実施の形態３に係るベーン型圧縮機２００の圧縮動作を示す図である。
【図１３】本発明の実施の形態４に係るベーン型圧縮機２００における「角度０°」における図１のＩ−Ｉ断面図である。
【図１４】本発明の実施の形態４に係るベーン型圧縮機２００において、図１３の状態から回転が進んだ状態における第１ベーン５のベーン部５ａ周りの要部断面図である。
【図１５】本発明の実施の形態４に係るベーン型圧縮機２００のローターシャフト４の平面図及び縦断面図である。
【図１６】本発明の実施の形態４に係るベーン型圧縮機２００のローターシャフト４の別形態の縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
実施の形態１．
（ベーン型圧縮機２００の構造）
図１は、本発明の実施の形態１に係るベーン型圧縮機２００の縦断面図であり、図２は、同ベーン型圧縮機２００の圧縮要素１０１の分解斜視図であり、そして、図３は、同ベーン型圧縮機２００の第１ベーン５及び第２ベーン６の平面図及び正面図である。このうち、図１において、実線で示す矢印はガス（冷媒）の流れ、そして、破線で示す矢印は冷凍機油２５の流れを示している。以下、図１〜図３を参照しながら、ベーン型圧縮機２００の構造ついて説明する。
【００１６】
本実施の形態に係るベーン型圧縮機２００は、外形を形成する密閉容器１０３、その密閉容器１０３内に収納された圧縮要素１０１、その圧縮要素１０１の上部に位置し、圧縮要素１０１を駆動する電動要素１０２、及び、密閉容器１０３内の底部に設けられ、冷凍機油２５を貯溜する油溜め１０４によって構成されている。
【００１７】
密閉容器１０３は、ベーン型圧縮機２００の外形を形成するものであり、その内部に、圧縮要素１０１及び電動要素１０２を収納し、冷媒及び冷凍機油を密閉するものである。密閉容器１０３の側面には、冷媒を密閉容器１０３内部に吸入する吸入管２６が設置され、密閉容器１０３の上面には、圧縮された冷媒を外部に吐出するための吐出管２４が設置されている。
【００１８】
圧縮要素１０１は、吸入管２６から密閉容器１０３内に吸入された冷媒を圧縮するものであり、シリンダー１、フレーム２、シリンダーヘッド３、ローターシャフト４、第１ベーン５、第２ベーン６、及び、ブッシュ７、８によって構成されている。
【００１９】
シリンダー１は、全体形状が略円筒状で、軸方向に円筒状の円の中心とは偏心した位置が中心となるように略円形状の貫通部１ｆが形成されている。また、その貫通部１ｆの内周面であるシリンダー内周面１ｂの一部に、貫通部１ｆの中心から外側に向かってＲ形状に抉られた切欠き部１ｃが設けられ、その切欠き部１ｃには吸入ポート１ａが開口している。この吸入ポート１ａは、吸入管２６に連通しており、この吸入ポート１ａから貫通部１ｆ内に冷媒が吸入されることになる。また、後述する最近接点３２を挟んで吸入ポート１ａと反対側に位置し、その最近接点３２の近傍、かつ、後述するフレーム２に面した側に吐出ポート１ｄが切り欠いて設けられている（図２参照）。また、シリンダー１の外周部には軸方向に貫通し、貫通部１ｆの中心と対称となる位置に２つの油戻し穴１ｅが設けられている。
【００２０】
フレーム２は、縦断面形状が略Ｔ字状で、シリンダー１に接する部分が略円板形状であり、シリンダー１の貫通部１ｆの一方の開口部（図２における上側）を閉塞するものである。また、フレーム２の中央部は円筒形状になっており、この円筒形状部は中空であり、ここに主軸受部２ｃが形成されている。また、フレーム２のシリンダー１側の端面、かつ、主軸受部２ｃ部分には、外周面がシリンダー内周面１ｂと同心円の凹部２ａが形成されている。この凹部２ａに、後述する第１ベーン５のベーンアライナー部５ｃ、及び、第２ベーン６のベーンアライナー部６ｃが嵌入される。このとき、ベーンアライナー部５ｃ、６ｃは、凹部２ａの外周面であるベーンアライナー軸受部２ｂで支承される。また、フレーム２において、シリンダー１に設けた吐出ポート１ｄと連通し、軸方向に貫通した吐出ポート２ｄが設けられており、この吐出ポート２ｄのシリンダー１と反対側の開口部には、吐出弁２７及びその吐出弁２７の開度を規制するための吐出弁押え２８が取り付けられている。
【００２１】
シリンダーヘッド３は、縦断面形状が略Ｔ字状で、シリンダー１に接する部分が略円板形状であり、シリンダー１の貫通部１ｆの他方の開口部（図２では下側）を閉塞するものである。また、シリンダーヘッド３の中央部は円筒形状になっており、この円筒形状は中空であり、ここに主軸受部３ｃが形成されている。また、シリンダーヘッド３のシリンダー１側の端面、かつ、主軸受部３ｃ部分には、外周面がシリンダー内周面１ｂと同心円の凹部３ａが形成されている。この凹部３ａに、後述する第１ベーン５のベーンアライナー部５ｄ、及び、第２ベーン６のベーンアライナー部６ｄが嵌入される。このとき、ベーンアライナー部５ｄ、６ｄは、凹部３ａの外周面であるベーンアライナー軸受部３ｂで支承される。
【００２２】
ローターシャフト４は、シリンダー１内でシリンダー１の貫通部１ｆの中心軸とは偏心した中心軸上に回転運動を行う略円筒形状のローター部４ａ、そのローター部４ａの上面である円の中心からその上面の垂直上向きに延設された回転軸部４ｂ、及び、ローター部４ａの下面である円の中心からその下面の垂直下向きに延設された回転軸部４ｃが一体となった構造となっている。この回転軸部４ｂは、フレーム２の主軸受部２ｃに挿通して支承され、回転軸部４ｃは、シリンダーヘッド３の主軸受部３ｃに挿通して支承されている。ローター部４ａには、円筒形状のローター部４ａの軸方向に対する垂直方向の断面が略円形でその軸方向に貫通してブッシュ保持部４ｄ、４ｅ及びベーン逃がし部４ｆ、４ｇが形成されている。ブッシュ保持部４ｄ、４ｅは、それぞれ、ローター部４ａの中心に対して対称となる位置に形成されており、ブッシュ保持部４ｄ、４ｅの外側方向にそれぞれ、ベーン逃がし部４ｆ、４ｇが形成されている。すなわち、ローター部４ａ、ブッシュ保持部４ｄ、４ｅ、及び、ベーン逃がし部４ｆ、４ｇの中心は略直線状に並ぶように形成されている。また、ブッシュ保持部４ｄとベーン逃がし部４ｆとは連通しており、ブッシュ保持部４ｅとベーン逃がし部４ｇとは連通している。また、ベーン逃がし部４ｆ、４ｇの軸方向端部は、フレーム２の凹部２ａ及びシリンダーヘッド３の凹部３ａに連通している。また、ローターシャフト４の回転軸部４ｃの下端部には、例えば、特開２００９−６２８２０号公報に記載されているようなローターシャフト４の遠心力を利用した油ポンプ３１が設けられている。この油ポンプ３１は、ローターシャフト４の回転軸部４ｃの下端の軸中央部に設けられ、回転軸部４ｃの下端からローター部４ａ及び回転軸部４ｂの内部にかけて上方向に延在する給油路４ｈと連通している。また、回転軸部４ｂには、給油路４ｈと凹部２ａとを連通させる給油路４ｉ、そして、回転軸部４ｃには、給油路４ｈと凹部３ａとを連通させる給油路４ｊが設けられている。さらに、回転軸部４ｂの主軸受部２ｃの上方の位置には、密閉容器１０３内部空間に連通させる排油穴４ｋが設けられている。
【００２３】
第１ベーン５は、略四角形の板形状の部材であるベーン部５ａ、このベーン部５ａのフレーム２側、かつ、回転軸部４ｂ側の上端面に設けられた円弧形状、すなわち部分リング形状のベーンアライナー部５ｃ、及び、ベーン部５ａのシリンダーヘッド３側、かつ、回転軸部４ｃ側の下端面に設けられた円弧形状、すなわち部分リング形状のベーンアライナー部５ｄによって構成されている。また、ベーン部５ａのシリンダー内周面１ｂ側の端面であるベーン先端部５ｂは、外側に凸の円弧形状に形成され、その円弧形状の曲率半径は、シリンダー内周面１ｂの曲率半径と略同一となるように形成されている。また、第１ベーン５は、図３で示されるように、ベーン部５ａの長さ方向及びベーン先端部５ｂの円弧の法線方向が、ベーンアライナー部５ｃ、５ｄの円弧の中心を通るように形成されている。
【００２４】
第２ベーン６は、略四角形の板形状の部材であるベーン部６ａ、このベーン部６ａのフレーム２側、かつ、回転軸部４ｂ側の上端面に設けられた円弧形状、すなわち部分リング形状のベーンアライナー部６ｃ、及び、ベーン部６ａのシリンダーヘッド３側、かつ、回転軸部４ｃ側の下端面に設けられた円弧形状、すなわち部分リング形状のベーンアライナー部６ｄによって構成されている。また、ベーン部６ａのシリンダー内周面１ｂ側の端面であるベーン先端部６ｂは、外側に凸の円弧形状に形成され、その円弧形状の曲率半径は、シリンダー内周面１ｂの曲率半径と略同一となるように形成されている。また、第２ベーン６は、図３で示されるように、ベーン部６ａの長さ方向及びベーン先端部６ｂの円弧の法線方向が、ベーンアライナー部６ｃ、６ｄの円弧の中心を通るように形成されている。
【００２５】
ブッシュ７、８は、それぞれ略半円柱状に形成された一対の物体で構成されている。ブッシュ７は、ローターシャフト４のブッシュ保持部４ｄに嵌入され、その一対のブッシュ７の内側に板形状のベーン部５ａが挟持される。このときベーン部５ａは、ローター部４ａに対して回転自在、かつ、その長さ方向に移動可能に保持される。ブッシュ８は、ローターシャフト４のブッシュ保持部４ｅに嵌入され、その一対のブッシュ８の内側に板形状のベーン部６ａが挟持される。このときベーン部６ａは、ローター部４ａに対して回転自在、かつ、その長さ方向に移動可能に保持される。
【００２６】
なお、ブッシュ保持部４ｄ、４ｅ、ベーン逃がし部４ｆ、４ｇ、ブッシュ７、８、及びベーンアライナー軸受部２ｂ、３ｂは、本発明の「ベーン支持手段」に相当する。
【００２７】
電動要素１０２は、例えば、ブラシレスＤＣモーターで構成され、図１で示されるように、密閉容器１０３の内周に固定される固定子２１、及び、その固定子２１の内側に配置され、永久磁石によって形成された回転子２２によって構成されている。固定子２１は、密閉容器１０３の上面に固定されたガラス端子２３から電力が供給され、この電力によって回転子２２が回転駆動する。また、この回転子２２には、前述のローターシャフト４の回転軸部４ｂが挿通して固定されており、回転子２２が回転することによって、その回転力が回転軸部４ｂに伝達し、ローターシャフト４全体が回転駆動することになる。
【００２８】
（ベーン型圧縮機２００の圧縮動作）
図４は、本発明の実施の形態１に係るベーン型圧縮機２００において図１のＩ−Ｉ断面図であり、図５は、同ベーン型圧縮機２００の圧縮動作を示す図である。以下、図４及び図５を参照しながら、ベーン型圧縮機２００の圧縮動作について説明する。
【００２９】
この図５においては、ローターシャフト４のローター部４ａが、シリンダー内周面１ｂの一箇所（最近接点３２）において最近接している状態が示されている。ここで、ベーンアライナー軸受部２ｂ、３ｂの半径をｒａ（後述する図６参照）、そして、シリンダー内周面１ｂの半径をｒｃ（図４参照）とした場合、第１ベーン５のベーンアライナー部５ｃ、５ｄの外周側とベーン先端部５ｂとの間の距離ｒｖ（図３参照）は、下記の式（１）で表される。
【００３０】
ｒｖ＝ｒｃ−ｒａ−δ                                                    （１）
【００３１】
ここで、δはベーン先端部５ｂとシリンダー内周面１ｂとの間の隙間を表すものであり、式（１）のようにｒｖを設定することで、第１ベーン５のベーン先端部５ｂはシリンダー内周面１ｂに接触することなく、回転することとなる。ここで、δが極力小さくなるようにｒｖを設定すると、ベーン先端部５ｂからの冷媒の漏れが極力少なくなる。また、式（１）の関係は、第２ベーン６においても同様で、第２ベーン６のベーン先端部６ｂとシリンダー内周面１ｂとの間は狭い隙間を保ちつつ、第２ベーン６は回転することとなる。
【００３２】
以上の構成によって、シリンダー内周面１ｂと近接する最近接点３２、第１ベーン５のベーン先端部５ｂ、及び、第２ベーン６のベーン先端部６ｂによって、シリンダー１の貫通部１ｆ内に、３つの空間（吸入室９、中間室１０及び圧縮室１１）が形成される。吸入室９には、切欠き部１ｃの吸入ポート１ａを介して、吸入管２６から吸入されてくる冷媒が入り込む。この切欠き部１ｃは、図４（このローターシャフト４の回転角の位置を９０°とする）で示されるように、最近接点３２の近傍から、第１ベーン５のベーン先端部５ｂとシリンダー内周面１ｂとの近接点Ａの範囲まで形成されている。圧縮室１１は、シリンダー１の吐出ポート１ｄを介して、冷媒の吐出時以外は吐出弁２７によって閉塞されるフレーム２に設けた吐出ポート２ｄに連通している。したがって、中間室１０は、回転角度９０°までは吸入ポート１ａと連通するが、その後、吸入ポート１ａ及び吐出ポート１ｄのいずれとも連通しない回転角度範囲において形成される空間であり、その後、吐出ポート１ｄと連通して、圧縮室１１となる。また、図４において、ブッシュ中心７ａ、８ａは、それぞれ、ブッシュ７、８の回転中心であり、ベーン部５ａ、６ａの回転中心でもある。
【００３３】
次に、ベーン型圧縮機２００のローターシャフト４の回転動作について説明する。
ローターシャフト４の回転軸部４ｂが電動要素１０２の回転子２２からの回転力を受け、ローター部４ａは、シリンダー１の貫通部１ｆ内で回転する。このローター部４ａの回転に伴い、ローター部４ａのブッシュ保持部４ｄ、４ｅは、ローターシャフト４の中心を中心とする円の円周上を移動する。そして、ブッシュ保持部４ｄ、４ｅ内にそれぞれ保持されている一対のブッシュ７、８、並びに、その一対のブッシュ７、８それぞれの間に回転可能に挟持されている第１ベーン５のベーン部５ａ、及び、第２ベーン６のベーン部６ａもローター部４ａの回転と共に回転する。第１ベーン５及び第２ベーン６は、ローター部４ａの回転による遠心力を受け、ベーンアライナー部５ｃ、６ｃ及びベーンアライナー部５ｄ、６ｄは、ベーンアライナー軸受部２ｂ、３ｂにそれぞれ押し付けられて摺動しながら、ベーンアライナー軸受部２ｂ、３ｂの中心を回転中心として回転する。ここで、ベーンアライナー軸受部２ｂ、３ｂとシリンダー内周面１ｂとは同心であるため、第１ベーン５及び第２ベーン６はシリンダー内周面１ｂの中心を回転中心として回転することになる。そうすると、第１ベーン５のベーン部５ａ、及び、第２ベーン６のベーン部６ａの長さ方向がシリンダー内周面１ｂの中心を通るように、ブッシュ７、８が、それぞれブッシュ保持部４ｄ、４ｅ内で、ブッシュ中心７ａ、８ａを回転中心として回転することになる。すなわち、ベーン先端部５ｂ、６ｂの円弧形状及びシリンダー内周面１ｂの法線が常にほぼ一致する状態で、ローター部４ａが回転することになる。
【００３４】
以上の動作において、ブッシュ７及び第１ベーン５のベーン部５ａの側面は、互いに摺動を行い、ブッシュ８及び第２ベーン６のベーン部６ａの側面も、互いに摺動を行う。また、ローターシャフト４のブッシュ保持部４ｄ及びブッシュ７は、互いに摺動を行い、ローターシャフト４のブッシュ保持部４ｅ及びブッシュ８も、互いに摺動を行う。
【００３５】
次に、図５を参照しながら、吸入室９、中間室１０及び圧縮室１１の容積が変化する様子を説明する。なお、図５においては簡単のため、吸入ポート１ａ、切欠き部１ｃ及び吐出ポート１ｄの図示を略し、吸入ポート１ａ及び吐出ポート１ｄを矢印でそれぞれ吸入及び吐出として示している。まず、ローターシャフト４の回転に伴い、吸入管２６を経由して低圧のガス冷媒が吸入ポート１ａから流入する。ここで、図５における回転角度を、ローターシャフト４のローター部４ａとシリンダー内周面１ｂとが最近接している最近接点３２と、ベーン部５ａとシリンダー内周面１ｂとが相対する一箇所とが一致するときを、「角度０°」と定義する。図５では、「角度０°」、「角度４５°」、「角度９０°」及び「角度１３５°」の場合におけるベーン部５ａ及びベーン部６ａの位置、並びに、それぞれの場合における吸入室９、中間室１０及び圧縮室１１の状態を示している。また、図５の「角度０°」の図においては、ローターシャフト４の回転方向（図５では時計方向）を矢印で示している。ただし、他の角度の図においては、ローターシャフト４の回転方向を示す矢印は略している。なお、「角度１８０°」以降の状態を示していないのは、「角度１８０°」になると、「角度０°」において、第１ベーン５と第２ベーン６が入れ替わった状態と同じになり、それ以降は「角度０°」から「角度１３５°」までと同じ圧縮動作を示すためである。
【００３６】
図５における「角度０°」では、最近接点３２と第２ベーン６のベーン部６ａとで仕切られた右側の空間は中間室１０であり、切欠き部１ｃを介して吸入ポート１ａと連通しており、ガス冷媒を吸入する。最近接点３２と第２ベーン６のベーン部６ａとで仕切られた左側の空間は吐出ポート１ｄに連通した圧縮室１１となる。
【００３７】
図５における「角度４５°」では、第１ベーン５のベーン部５ａと最近接点３２とで仕切られた空間は吸入室９となる。第１ベーン５のベーン部５ａと第２ベーン６のベーン部６ａとで仕切られた中間室１０は、切欠き部１ｃを介して吸入ポート１ａと連通しており、中間室１０の容積は「角度０°」のときより大きくなるので、ガス冷媒の吸入が継続される。また、第２ベーン６のベーン部６ａと最近接点３２とで仕切られた空間は圧縮室１１であり、圧縮室１１の容積は「角度０°」のときより小さくなり、ガス冷媒は圧縮されて徐々にその圧力が高くなる。
【００３８】
図５における「角度９０°」では、第１ベーン５のベーン先端部５ｂがシリンダー内周面１ｂ上の近接点Ａと重なるので、中間室１０は吸入ポート１ａと連通しなくなる。これによって、中間室１０へのガス冷媒の吸入は終了する。また、この状態で、中間室１０の容積は略最大となる。圧縮室１１の容積は「角度４５°」のときよりさらに小さくなり、ガス冷媒の圧力は上昇する。吸入室９の容積は「角度４５°」のときより大きくなり、切欠き部１ｃを介して吸入ポート１ａと連通して、ガス冷媒が吸入される。
【００３９】
図５における「角度１３５°」では、中間室１０の容積は「角度９０°」のときより小さくなり、冷媒の圧力は上昇する。また、圧縮室１１の容積も「角度９０°」のときより小さくなり、冷媒の圧力は上昇する。吸入室９の容積は「角度９０°」のときより大きくなるので、ガス冷媒の吸入が継続される。
【００４０】
その後、第２ベーン６のベーン部６ａが吐出ポート１ｄに近づくが、圧縮室１１内のガス冷媒の圧力が、冷凍サイクルの高圧（吐出弁２７を開くのに必要な圧力も含む）を上回ると、吐出弁２７が開く。そして、圧縮室１１内のガス冷媒は、吐出ポート１ｄ及び吐出ポート２ｄを通って、図１で示されるように、密閉容器１０３内に吐出される。密閉容器１０３内に吐出されたガス冷媒は、電動要素１０２を通過して、密閉容器１０３の上部に固定された吐出管２４を通って、外部（冷凍サイクルの高圧側）に吐出される。したがって、密閉容器１０３内の圧力は高圧である吐出圧力となる。
【００４１】
また、第２ベーン６のベーン部６ａが吐出ポート１ｄを通過すると、圧縮室１１には高圧のガス冷媒が若干残る（ロスとなる）。そして、「角度１８０°」（図示せず）で圧縮室１１が消滅したとき、この高圧のガス冷媒は吸入室９において低圧のガス冷媒に変化する。なお、「角度１８０°」において、吸入室９が中間室１０に移行し、中間室１０が圧縮室１１に移行して、以後、上記の圧縮動作を繰り返すことになる。
【００４２】
このように、ローターシャフト４のローター部４ａの回転によって、吸入室９は徐々に容積が大きくなり、ガス冷媒の吸入を継続する。以後、吸入室９は中間室１０に移行するが、途中まで（吸入室９と中間室１０とを仕切るベーン部（ベーン部５ａ又はベーン部６ａ）が近接点Ａと相対するまで）徐々に容積が大きくなり、さらにガス冷媒の吸入が継続される。その途中において、中間室１０の容積は最大となり、吸入ポート１ａに連通しなくなるので、ここでガス冷媒の吸入が終了する。以後、中間室１０の容積は徐々に小さくなり、ガス冷媒を圧縮することになる。その後、中間室１０は圧縮室１１に移行して、ガス冷媒の圧縮が継続される。所定の圧力まで圧縮されたガス冷媒は、吐出ポート１ｄ及び吐出ポート２ｄを通って吐出弁２７を押し上げて、密閉容器１０３内に吐出される。
【００４３】
図６は、本発明の実施の形態１に係るベーン型圧縮機２００のベーンアライナー部５ｃ、６ｃの回転動作を示す図１におけるＪ−Ｊ断面図である。
図６の「角度０°」の図においては、ベーンアライナー部５ｃ、６ｃの回転方向（図６では時計方向）を矢印で示している。ただし、他の角度の図においては、ベーンアライナー部５ｃ、６ｃの回転方向を示す矢印は略している。ローターシャフト４の回転により、第１ベーン５のベーン部５ａ及び第２ベーン６のベーン部６ａがシリンダー内周面１ｂの中心を回転中心として回転する。これによって、ベーンアライナー部５ｃ、６ｃは、図６で示されるように、凹部２ａ内を、ベーンアライナー軸受部２ｂに支持されてシリンダー内周面１ｂの中心を回転中心として回転する。また、同様に、ベーンアライナー部５ｄ、６ｄは、凹部３ａ内を、ベーンアライナー軸受部３ｂに支持されてシリンダー内周面１ｂの中心を回転中心として回転する。
【００４４】
（冷凍機油２５の挙動）
以上の動作において、図１で示されるように、ローターシャフト４の回転によって、油ポンプ３１により油溜め１０４から冷凍機油２５が吸い上げられ、給油路４ｈに送り出される。この給油路４ｈに送り出された冷凍機油２５は、給油路４ｉを通ってフレーム２の凹部２ａに、かつ、給油路４ｊを通ってシリンダーヘッド３の凹部３ａに送り出される。凹部２ａ、３ａに送り出された冷凍機油２５は、ベーンアライナー軸受部２ｂ、３ｂを潤滑すると共に、凹部２ａ、３ａと連通したベーン逃がし部４ｆ、４ｇに供給される。ここで、密閉容器１０３内の圧力は高圧である吐出圧力になっているため、凹部２ａ、３ａ及びベーン逃がし部４ｆ、４ｇ内の圧力も吐出圧力となる。また、凹部２ａ、３ａに送り出された冷凍機油２５の一部は、フレーム２の主軸受部２ｃ及びシリンダーヘッド３の主軸受部３ｃに供給され潤滑する。
【００４５】
図７は、本発明の実施の形態１に係るベーン型圧縮機２００の第１ベーン５のベーン部５ａ周りの要部断面図である。
図７で示されるように、実線の矢印は冷凍機油２５の流れを示している。ベーン逃がし部４ｆ内の圧力は吐出圧力であり、吸入室９及び中間室１０内の圧力よりも高いため、冷凍機油２５は、ベーン部５ａの側面とブッシュ７と間の摺動部を潤滑しながら、圧力差及び遠心力によって吸入室９及び中間室１０に送り出される。また、冷凍機油２５は、ブッシュ７とローターシャフト４のブッシュ保持部４ｄとの間の摺動部を潤滑しながら、圧力差及び遠心力によって吸入室９及び中間室１０に送り出される。また、中間室１０に送り出された冷凍機油２５の一部は、ベーン先端部５ｂとシリンダー内周面１ｂとの間の隙間をシールしながら吸入室９に流入する。
【００４６】
また、上記では、第１ベーン５のベーン部５ａで仕切られる空間が吸入室９及び中間室１０である場合について示したが、ローターシャフト４の回転が進んで、第１ベーン５のベーン部５ａで仕切られる空間が中間室１０及び圧縮室１１である場合でも同様である。すなわち、圧縮室１１内の圧力がベーン逃がし部４ｆの圧力と同じ吐出圧力に達した場合でも、遠心力によって、冷凍機油２５は、圧縮室１１に向かって送り出されることになる。
なお、以上の動作は第１ベーン５に対して示したが、第２ベーン６においても同様である。
【００４７】
また、図１で示されるように、主軸受部２ｃに供給された冷凍機油２５は、主軸受部２ｃと回転軸部４ｂとの隙間を通って、フレーム２の上方の空間に吐き出された後、シリンダー１の外周部に設けた油戻し穴１ｅを通って、油溜め１０４に戻される。また、主軸受部３ｃに供給された冷凍機油２５は、主軸受部３ｃと回転軸部４ｃとの隙間を通って、油溜め１０４に戻される。また、ベーン逃がし部４ｆ、４ｇを介して吸入室９、中間室１０及び圧縮室１１に送り出された冷凍機油２５も、最終的にガス冷媒と共に吐出ポート２ｄからフレーム２の上方の空間に吐出された後、シリンダー１の外周部に形成された油戻し穴１ｅを通って、油溜め１０４に戻される。また、油ポンプ３１により給油路４ｈに送り出された冷凍機油２５のうち、余剰な冷凍機油２５は、ローターシャフト４の上方の排油穴４ｋから、フレーム２の上方の空間に吐き出された後、シリンダー１の外周部に形成された油戻し穴１ｅを通って、油溜め１０４に戻される。
【００４８】
（ベーン部５ａ、６ａ及びブッシュ７、８の構成及び挙動）
図８は、本発明の実施の形態１に係るベーン型圧縮機２００のベーン部６ａ周りの構成及び挙動を示す図である。この図８において、「角度０°」の状態における第２ベーン６のベーン部６ａを保持するブッシュ８に作用する荷重が示されている。このうち、図８（ａ）は、本実施の形態に係るベーン型圧縮機２００のベーン部６ａ周りの構造を示す図であり、図８（ｂ）は、ベーン部６ａのシリンダー内周面１ｂの中心（以下、単に「内周面中心」という）側の端部が、ブッシュ中心８ａよりも外側に位置する場合を示している。
【００４９】
まず、図８（ａ）を参照しながら、本実施の形態における第２ベーン６の第２ベーン６の挙動について説明する。
図８（ａ）で示されるように、第２ベーン６のベーン部６ａには、矢印４１で示されるように、圧縮室１１と中間室１０との差圧による荷重（圧縮室１１から中間室１０へ向かう方向）が作用するこの矢印４１で示される荷重によって、ベーン部６ａは図８（ａ）において反時計回りに回転しようとするので、右側のブッシュ８の内周面中心と逆側の摺動面、及びベーン部６ａのブッシュ中心８ａより外側の右側側面が接触するので、矢印４２で示される方向（ブッシュ８がブッシュ中心８ａ周りに反時計回りに回る方向）にブッシュ８に荷重が作用する。また、左側のブッシュ８の内周面中心側の摺動面、及びベーン部６ａのブッシュ中心８ａより内側の左側側面が接触するので、矢印４３で示される方向（ブッシュ８がブッシュ中心８ａ周りに反時計回りに回る方向）にブッシュ８に荷重が作用する。ここで、ブッシュ８には、矢印４２で示される荷重によってブッシュ中心８ａ周りにモーメント４４が作用し、矢印４３で示される荷重によってブッシュ中心８ａ周りにモーメント４５が作用する。これによって、ブッシュ８は、ブッシュ中心８ａ周りを安定して回転することが可能となる。
【００５０】
次に、図８（ｂ）を参照しながら、ベーン部６ａの内周面中心側の端部が、ブッシュ中心８ａよりも外側に位置する場合のベーン部６ａの挙動について説明する。
図８（ｂ）においても、第２ベーン６のベーン部６ａには、矢印４１で示されるように、圧縮室１１と中間室１０との差圧による荷重（圧縮室１１から中間室１０へ向かう方向）が作用する。この矢印４１で示される荷重によって、ベーン部６ａは図８（ｂ）において反時計回りに回転しようとするので、右側のブッシュ８の内周面中心と逆側の摺動面、及びベーン部６ａのブッシュ中心８ａより外側の右側側面が接触するので、矢印４２で示される方向（ブッシュ８がブッシュ中心８ａ周りに反時計回りに回る方向）にブッシュ８に荷重が作用する。また、左側のブッシュ８の内周面中心と逆側の摺動面、及びベーン部６ａのブッシュ中心８ａより外側の左側側面が接触するので、矢印４３で示される方向（ブッシュ８がブッシュ中心８ａ周りに時計回りに回る方向）にブッシュ８に荷重が作用する。ここで、ブッシュ８において、矢印４２で示される荷重によってブッシュ中心８ａ周りに作用するモーメント４４は反時計回りに作用する。しかし、矢印４３で示される荷重によってブッシュ中心８ａ周りに作用するモーメント４５は時計回りに作用するので、ブッシュ８は、ブッシュ中心８ａ周りに安定して回転し難くなる。
【００５１】
したがって、ブッシュ８が、ブッシュ中心８ａ周りを安定して回転するためには、図８（ａ）で示されるように、ベーン部６ａの内周面中心側の端部が、ブッシュ中心８ａよりも常に内側に位置するように構成する必要がある。ここで、図８の場合（「角度０°」の状態）にベーン部６ａの内周面中心側の端部がブッシュ中心８ａに最も近づくので、この状態において、ベーン部６ａの内径中心側の端部が、ブッシュ中心８ａよりも内側に位置するように構成すればよい。
【００５２】
また、図８において、第２ベーン６のベーン部６ａ及びブッシュ８の構成及び挙動について説明したが、第１ベーン５のベーン部５ａ及びブッシュ７についても同様であり、ベーン部５ａの内周面中心側の端部が、ブッシュ中心７ａよりも常に内側に位置するように構成する必要がある。
【００５３】
なお、図８（ａ）で示されるように、第２ベーン６のベーン部６ａの内周面中心側の端部がブッシュ８の内周面中心側の端部よりも内側に突き出ないように構成しているが、これに限定されるものではなく、ベーン部６ａの内周面中心側の端部をブッシュ８の内周面中心側の端部より内側に突き出すように構成してもよいのは言うまでもない。ただし、ベーン型圧縮機２００の小径化を図るために、ローター部４ａの外径を小さくしようとする場合、なるべくブッシュ中心８ａと第２ベーン６のベーン部６ａの内周面中心側の端部との間の距離を短くすることが望ましい。したがって、図８（ａ）で示されるように、「角度０°」の状態の位置で第２ベーン６のベーン部６ａのに内周面中心側の端部がブッシュ８の内周面中心側の端部よりも内側に突き出ないように構成した方が、よりローター部４ａの外径を小さくすることが可能で、ベーン型圧縮機２００の小径化を図ることが可能となる。
【００５４】
（実施の形態１の効果）
以上の構成のように、上記の式（１）の関係を有するように、ベーン先端部５ｂ、６ｂとシリンダー内周面１ｂとの間に所定の適正な隙間δを設けることによって、ベーン先端部５ｂ、６ｂからの冷媒の漏れを抑制しつつ、機械損失の増大による圧縮機効率の低下を抑制し、かつ、ベーン先端部５ｂ、６ｂの摩耗を抑制できる。
【００５５】
また、第１ベーン５のベーン先端部５ｂ及び第２ベーン６のベーン先端部６ｂの円弧形状の曲率半径を、シリンダー内周面１ｂの曲率半径と略同一となるように形成したので、ベーン先端部５ｂ、６ｂとシリンダー内周面１ｂとの間において流体潤滑状態を形成することができ、摺動抵抗を抑制し、機械損失を低減することができる。
【００５６】
また、ベーン先端部５ｂ、６ｂの円弧形状及びシリンダー内周面１ｂの法線が常にほぼ一致するように圧縮動作を行うために必要なベーン（第１ベーン５、第２ベーン６）がシリンダー内周面１ｂの中心を回転中心として回転運動する機構を、ローター部４ａと回転軸部４ｂ、４ｃとを一体にした構成で実現できる。このため、回転軸部４ｂ、４ｃを小径で支持できることで軸受摺動損失を低減し、かつローター部４ａの外径及び回転中心の精度を向上させることができ、ローター部４ａとシリンダー内周面１ｂとの間を狭い隙間で形成して漏れ損失を低減することが可能となる。
【００５７】
また、ベーン部５ａ、６ａの内周面中心側の端部が、それぞれブッシュ中心７ａ、８ａよりも常に内側に位置するように構成しているので、ブッシュ７、８は、それぞれブッシュ中心７ａ、８ａ周りを安定して回転することが可能となり、ベーン部５ａ、６ａを常に安定に支持することが可能となる。また、このとき、ベーン部５ａ、６ａの内周面中心側の端部が、それぞれブッシュ中心７ａ、８ａに最も近づくローター部４ａの回転角度において、ベーン部５ａ、６ａの内周面中心側の端部が、それぞれブッシュ７、８の内周面中心側の端部よりも内側に突き出ないように構成することによって、ローター部４ａの外径を小さくすることができ、ベーン型圧縮機２００の小型化を図ることができる。
【００５８】
なお、本実施の形態において、ローターシャフト４のローター部４ａに設置されるベーンとして第１ベーン５及び第２ベーン６の２枚としているが、これに限定されるものではなく、１枚又は３枚以上のベーンが設置される構成としてもよい。
【００５９】
また、図４、図７及び図８で示されるように、ベーン逃がし部４ｆ、４ｇの断面を略円形状としているが、これに限定されるものではなく、ベーン部５ａ、６ａがそれぞれ、ベーン逃がし部４ｆ、４ｇの内周面に接触しなければ、任意の形状（例えば、長穴形状又は矩形状等）にしてもよい。
【００６０】
また、図１で示されるように、フレーム２及びシリンダーヘッド３に、それぞれの外周面であるベーンアライナー軸受部２ｂ、３ｂがシリンダー内周面１ｂと同心円の凹部２ａ、３ａが形成される構成としているがこれに限定されるものではない。すなわち、ベーンアライナー軸受部２ｂ、３ｂがシリンダー内周面１ｂと同心円であり、かつ、ベーンアライナー部５ｃ、６ｃ、５ｄ及び６ｄが嵌入できるのであれば任意の形状としてもよく、例えば、ベーンアライナー部５ｃ、６ｃ、５ｄ及び６ｄが嵌入できるようなリング状の溝で形成するものとしてもよい。
【００６１】
実施の形態２．
本実施の形態に係るベーン型圧縮機２００について、実施の形態１に係るベーン型圧縮機２００と相違する点を中心に説明する。
【００６２】
（第１ベーン５及び第２ベーン６の構造）
図９は、本発明の実施の形態２に係るベーン型圧縮機２００の第１ベーン５及び第２ベーン６の平面図及び正面図である。
図９で示されるように、第１ベーン５のベーン部５ａ及び第２ベーン６のベーン部６ａの内周面中心側の端部を、それぞれベーンアライナー部５ｃ、５ｄ及びベーンアライナー部６ｃ、６ｄの内径部よりも内周面中心側に突き出るように構成している。これによって、実施の形態１の場合と比較して、ベーン部５ａ、６ａの内周面中心側の端部を、さらに内周面中心側に延在させることが可能となるので、実施の形態１の場合よりも、ローター部４ａの外形をより小さくすることができ、ベーン型圧縮機２００の小型化を図ることが可能となる。
【００６３】
図１０は、本発明の実施の形態２に係るベーン型圧縮機２００の第１ベーン５及び第２ベーン６の別形態の平面図及び正面図である。
図１０で示されるように、第１ベーン５のベーン部５ａ及び第２ベーン６のベーン部６ａの内周面中心側の端部の面の一部から、それぞれベーンアライナー部５ｃ、５ｄ及びベーンアライナー部６ｃ、６ｄの内径部よりも内周面中心側に突き出るようにベーン内側突出部５ｅ、６ｅが形成されている。このような構成とすることによって、ベーン部５ａ、６ａの内周面中心側の端部が、ローター部４ａの回転中に、それぞれブッシュ中心７ａ、８ａよりも内側に突き出ない状態となったとしても、ベーン内側突出部５ｅ、６ｅは、それぞれブッシュ中心７ａ、８ａよりも常に内側になるように構成している。これによって、ブッシュ７、８は、それぞれブッシュ中心７ａ、８ａ周りを安定して回転することが可能となり、ベーン部５ａ、６ａを常に安定に支持することが可能となり、図９に示す場合と同等の効果が得られる。
【００６４】
（実施の形態２の効果）
以上の構成によって、実施の形態１の場合よりも、ローター部４ａの外形をより小さくすることができ、ベーン型圧縮機２００の小型化を図ることが可能となる。
【００６５】
実施の形態３．
本実施の形態に係るベーン型圧縮機２００について、実施の形態１に係るベーン型圧縮機２００と相違する点を中心に説明する。
【００６６】
（ベーン型圧縮機２００の構造）
図１１は、本発明の実施の形態３に係るベーン型圧縮機２００の第１ベーン５及び第２ベーン６の平面図であり、図１２は、同ベーン型圧縮機２００の圧縮動作を示す図である。
図１１で示されるように、Ｂは、ベーン部５ａ、６ａの長さ方向を示す線であり、Ｃは、ベーン先端部５ｂ、６ｂの円弧形状の法線である。したがって、ベーンアライナー部５ｃ、５ｄ、６ｃ、６ｄに対して、ベーン部５ａ、６ａは、Ｂの方向に傾いて取り付けられている。また、ベーン先端部５ｂ、６ｂの円弧の法線Ｃは、線Ｂに対して傾いており、ベーンアライナー部５ｃ、５ｄ、６ｃ、６ｄを形成する円弧の中心を通るように形成されている。
【００６７】
また、本実施の形態においては、ローター部４ａ及びブッシュ保持部４ｄ、４ｅの中心は略直線状に並ぶように形成されているが、図１２の「角度０°」の図で示されるように、ベーン逃がし部４ｆは、その直線の右寄りに、ベーン逃がし部４ｇは、その直線の左寄りに形成されている。
【００６８】
（ベーン型圧縮機２００の圧縮動作）
以上のような構成においても、図５に示す実施の形態１と同様に、ベーン先端部５ｂ、６ｂの円弧形状及びシリンダー内周面１ｂの法線が常にほぼ一致する状態で圧縮動作を行うことができ、ベーン先端部５ｂ、６ｂとシリンダー内周面１ｂとは常に微小な隙間を保ちつつ、非接触で回転することが可能である。また、図１２の「角度０°」における第２ベーン６のベーン部６ａの内周面中心側の端部は、実施の形態１と同様に、ブッシュ８内のブッシュ中心８ａよりも内側に突き出しており、ブッシュ８はブッシュ中心８ａ周りに安定して回転することができ、ベーンを常に安定に支持することが可能となる。
【００６９】
（実施の形態３の効果）
本実施の形態においても、ベーン先端部５ｂ、６ｂの円弧形状及びシリンダー内周面１ｂの法線が常にほぼ一致する状態で圧縮動作を行うことができ、実施の形態１と同様の効果を得ることができる。
【００７０】
実施の形態４．
本実施の形態に係るベーン型圧縮機２００について、実施の形態２に係るベーン型圧縮機２００と相違する点を中心に説明する。
【００７１】
（ベーン型圧縮機２００の構造）
図１３は、本発明の実施の形態４に係るベーン型圧縮機２００における「角度０°」における図１のＩ−Ｉ断面図である。なお、図１３においては、吸入ポート１ａ、切欠き部１ｃ及び吐出ポート１ｄは略している。
【００７２】
図１３で示されるように、第１ベーン５のベーン部５ａ及び第２ベーン６のベーン部６ａの内周面中心側の端部が内側に延在し、ローター部４ａが「角度０°」の状態で、ベーン部５ａ、６ａの内周面中心側の端部が、ローター部４ａ内において、回転軸部４ｂ、４ｃの外周線よりも内側（ローターシャフト４の中心側）まで突き出した構成をなしている。これに対応して、ベーン逃がし部４ｆ、４ｇから、ローター部４ａの中心側に向かって回転軸部４ｂ、４ｃの外周線よりも内側に、それぞれ第２ベーン逃がし部４ｌ、４ｍが形成されている。ここで、第２ベーン逃がし部４ｌ、４ｍのローター部４ａの中心軸に垂直な断面は矩形状である。ここで、周方向幅ａは、第２ベーン逃がし部４ｌ、４ｍのローター部４ａの中心軸方向から見た場合の幅を示し、周方向最小幅ｂは、ブッシュ保持部４ｄ、４ｆのローター部４ａの側面部における開口部の、ローターシャフト４の中心軸方向から見た場合の幅を示す。この周方向幅ａは、周方向最小幅ｂと略同一となるように形成されている。
【００７３】
図１４は、本発明の実施の形態４に係るベーン型圧縮機２００において、図１３の状態から回転が進んだ状態における第１ベーン５のベーン部５ａ周りの要部断面図である。
図１４で示される角度βは、ローター部４ａの中心とブッシュ中心７ａとを結ぶ直線と、シリンダー内周面１ｂの中心へ向かう第１ベーン５のベーン部５ａの長さ方向とのなす角度である。
【００７４】
図１４（ａ）は、図１３の「角度０°」の状態から少しローター部４ａが回転した状態を示しており、角度βは、ローター部４ａの回転が進むにつれて徐々に増加する。図１４（ｂ）は、図１４（ａ）の状態からさらにローター部４ａが回転した状態を示しており、ベーン部５ａの内周面中心側の端部は第２ベーン逃がし部４ｌの側面（ローターシャフト４の中心とブッシュ中心７ａとを結ぶ直線と略平行な面）に近づくが、第２ベーン逃がし部４ｌの底面（ローターシャフト４の中心とブッシュ中心７ａとを結ぶ直線と略垂直な面）からは遠ざかる。また、この状態では、角度βがさらに大きくなるが、ベーン部５ａの内周面中心側の端部の回転側の角部は第２ベーン逃がし部４ｌから離れてベーン逃がし部４ｆ内に位置している。また、図１４で示されるように、ベーン逃がし部４ｆの周方向幅（ベーン逃がし部４ｆのローター部４ａの中心軸方向から見た場合の幅）は、第２ベーン逃がし部４ｌの周方向幅ａよりも十分広くとっているので、ベーン部５ａがローター部４ａに接触することはない。図１４（ｃ）は、ローター部４ａの回転角度が「角度９０°」の状態より少し進んだ状態を示しており、ベーン部５ａの長さ方向と、ローターシャフト４の中心とシリンダー内周面１ｂの中心とを結ぶ直線との角度が９０°となる状態であり、この状態で、角度βは最大となる。この状態においては、ベーン部５ａの内周面中心側の端部は、ベーン逃がし部４ｆ内に位置するため、ローター部４ａには接触しない。
【００７５】
なお、図１４で示される第１ベーン５のベーン部５ａについての動作態様は、第２ベーン６のベーン部６ａについても同様である。
【００７６】
図１５は、本発明の実施の形態４に係るベーン型圧縮機２００のローターシャフト４の平面図及び縦断面図である。このうち、図１５（ａ）は、ローターシャフト４の平面図であり、図１５（ｂ）は、ローターシャフト４の縦断面図である。
【００７７】
ブッシュ保持部４ｄ、４ｅ及びベーン逃がし部４ｆ、４ｇは、図１５で示される矢印Ｄで示されるように、ローターシャフト４の中心軸方向からの加工によって形成される。これに対して、第２ベーン逃がし部４ｌ、４ｍは、それぞれベーン逃がし部４ｆ、４ｇから、ローター部４ａの中心軸に向かって回転軸部４ｂ、４ｃの外周線より内側に形成されているため、図１５で示される矢印Ｅで示されるように、ローター部４ａの側面からの加工となる。このとき、本実施の形態にいては、第２ベーン逃がし部４ｌ、４ｍの周方向幅ａを、ブッシュ保持部４ｄ、４ｅの周方向最小幅ｂと略同一となるように構成しているため、第２ベーン逃がし部４ｌ、４ｍの加工は容易である。
【００７８】
なお、ベーン部５ａ、６ａの内周面中心側の端部が第２ベーン逃がし部４ｌ、４ｍの側面と接触しなければ、第２ベーン逃がし部４ｌ、４ｍの周方向幅ａは、ブッシュ保持部４ｄ、４ｅの周方向最小幅ｂより小さくしてもよい。
【００７９】
（実施の形態４の効果）
以上の構成のようなローター部４ａに第２ベーン逃がし部４ｌ、４ｍを、ベーン部５ａ、６ａの内周面中心側の端部が、回転軸部４ｂ、４ｃの軸径よりも内側に突き出るような場合であっても、ベーン部５ａ、６ａがローター部４ａに接触することなく回転することが可能なように形成すれば、ベーン部５ａ、６ａの内周面中心側の端部を、さらに内周面中心側に延在させることが可能となるので、実施の形態１の場合よりも、ローター部４ａの外形をより小さくすることができ、ベーン型圧縮機２００の小型化を図ることが可能となる。
【００８０】
また、第２ベーン逃がし部４ｌ、４ｍの周方向幅ａを、ブッシュ保持部４ｄ、４ｅの周方向最小幅ｂと略同一又は小さくなるように構成しているため、第２ベーン逃がし部４ｌ、４ｍの加工を容易にすることができる。
【００８１】
なお、図１５で示されるローターシャフト４は、第２ベーン逃がし部４ｌ、４ｍを、ローター部４ａの軸方向の幅全域にわたって形成しているものとしているが、これに限定されるものではない。すなわち、図１６で示される本実施の形態のベーン型圧縮機２００のローターシャフト４の別形態のように、第２ベーン逃がし部４ｌ、４ｍの軸方向の幅を、ローター部４ａの軸方向の幅よりも小さく（図１６においては、第２ベーン逃がし部４ｌ、４ｍは、ローター部４ａの軸方向両端の一部を除いて形成されている）なるように形成するものとしてもよい。この場合、第１ベーン５及び第２ベーン６は、実施の形態２の図１０で示される第１ベーン５及び第２ベーン６を適用するものとすればよい。このとき、ベーン部５ａのベーン内側突出部５ｅの内周面中心側の端面は、第２ベーン逃がし部４ｌに収容され、ベーン部６ａのベーン内側突出部６ｅの内周面中心側の端面は、第２ベーン逃がし部４ｍに収容されることになる。
【００８２】
以上のような構成によって、第２ベーン逃がし部４ｌ、４ｍをローター部４ａの軸方向の幅全域にわたって形成しなくてよいので、ローター部４ａ及び回転軸部４ｂ、並びに、ローター部４ａ及び回転軸部４ｃの接続面積を減少させることなく、軸剛性を高くできる効果がある。これによって、図１５で示されるローターシャフト４よりも軸強度が高く、軸の撓みが少ない信頼性の高いベーン型圧縮機２００を得ることができる。
【００８３】
また、実施の形態１〜実施の形態４において、ローターシャフト４の遠心力を利用した油ポンプ３１について説明したが、油ポンプ３１の形態はいずれでもよく、例えば、特開２００９−６２８２０号公報に記載の容積形ポンプを油ポンプ３１として用いてもよい。
【符号の説明】
【００８４】
１  シリンダー、１ａ  吸入ポート、１ｂ  シリンダー内周面、１ｃ  切欠き部、１ｄ  吐出ポート、１ｅ  油戻し穴、１ｆ  貫通部、２  フレーム、２ａ  凹部、２ｂ  ベーンアライナー軸受部、２ｃ  主軸受部、２ｄ  吐出ポート、２ｆ、２ｇ  ストッパー、３  シリンダーヘッド、３ａ  凹部、３ｂ  ベーンアライナー軸受部、３ｃ  主軸受部、３ｆ、３ｇ  ストッパー、４  ローターシャフト、４ａ  ローター部、４ｂ、４ｃ  回転軸部、４ｄ、４ｅ  ブッシュ保持部、４ｆ、４ｇ  ベーン逃がし部、４ｈ〜４ｊ  給油路、４ｋ  排油穴、４ｌ、４ｍ  第２ベーン逃がし部、５  第１ベーン、５ａ  ベーン部、５ｂ  ベーン先端部、５ｃ、５ｄ  ベーンアライナー部、５ｅ、６ｅ  ベーン内側突出部、６  第２ベーン、６ａ  ベーン部、６ｂ  ベーン先端部、６ｃ、６ｄ  ベーンアライナー部、７  ブッシュ、７ａ  ブッシュ中心、８  ブッシュ、８ａ  ブッシュ中心、９  吸入室、１０  中間室、１１  圧縮室、２１  固定子、２２  回転子、２３  ガラス端子、２４  吐出管、２５  冷凍機油、２６  吸入管、２７  吐出弁、２８  吐出弁押え、３１  油ポンプ、３２  最近接点、４１〜４３  矢印、４４、４５  モーメント、１０１  圧縮要素、１０２  電動要素、１０３  密閉容器、１０４  油溜め、２００  ベーン型圧縮機。
【図１】
2013105130.tif 000003
【図２】
2013105130.tif 000004
【図３】
2013105130.tif 000005
【図４】
2013105130.tif 000006
【図５】
2013105130.tif 000007
【図６】
2013105130.tif 000008
【図７】
2013105130.tif 000009
【図８】
2013105130.tif 000010
【図９】
2013105130.tif 000011
【図１０】
2013105130.tif 000012
【図１１】
2013105130.tif 000013
【図１２】
2013105130.tif 000014
【図１３】
2013105130.tif 000015
【図１４】
2013105130.tif 000016
【図１５】
2013105130.tif 000017
【図１６】
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【手続補正書】
【提出日】平成26年4月24日(2014.4.24)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１２】
本発明に係るベーン型圧縮機は、冷媒を圧縮する圧縮要素が、円筒状の内周面が形成されたシリンダーと、該シリンダーの内部において、前記内周面の中心軸と所定の距離ずれた回転軸を中心に回転する円筒形状のローター部、及び、該ローター部に外部からの回転力を伝達する回転軸部を有したローターシャフトと、前記シリンダーの前記内周面の一方の開口部を閉塞し、主軸受部によって前記回転軸部を支承するフレームと、前記シリンダーの前記内周面の他方の開口部を閉塞し、主軸受部によって前記回転軸部を支承するシリンダーヘッドと、前記ローター部に設けられ、前記ローター部内から突出する先端部が外側に凸となる円弧形状に形成された少なくとも１枚のベーンと、を備えたベーン型圧縮機において、前記ベーンの前記先端部の前記円弧形状の法線と、前記シリンダーの前記内周面の法線とが常にほぼ一致する状態で、前記ベーン、前記ローター部の外周部、及び前記シリンダーの前記内周面によって囲まれる空間で冷媒を圧縮するように前記ベーンを支持し、前記ベーンを前記ローター部に対して回転可能かつ略遠心方向に移動可能に支持し、前記ベーンの前記先端部が前記シリンダーの前記内周面側に最大限移動した場合に、該先端部と該内周面との所定の間隙を有するように保持するベーン支持手段を備え、前記ベーン支持手段は、前記ローター部の外周部近傍に、前記ローター部の中心軸方向に垂直な断面が略円形となるように該中心軸方向に貫通したブッシュ保持部と、該ブッシュ保持部の中に挿入される一対の略半円柱状物であり、前記ブッシュ保持部内で前記ベーンを挟持するブッシュと、前記ベーンの前記内周面中心側の端面が、前記ローター部に接触しないように、前記ローター部において該ローター部の中心軸方向に貫通した第１ベーン逃がし部と、によって構成され、前記ベーンは、前記フレーム側かつ前記ローター部の中心側の端面近傍、及び、前記シリンダーヘッド側かつ前記ローター部の中心側の端面近傍に設けられた一対の部分リング形状のベーンアライナー部を有し、前記フレーム及び前記シリンダーヘッドの前記シリンダー側の端面に、前記シリンダーの前記内周面と同心の凹部又は溝部が形成され、前記ベーンアライナー部は、前記凹部又は前記溝部内に嵌入され、該凹部又は該溝部の外周面であるベーンアライナー軸受部で支承され、前記ローターシャフトは、前記ローター部と前記回転軸部とが一体に形成されて構成され、前記ベーンにおける前記シリンダーの前記内周面の中心である内周面中心側の端面が、前記ベーンの前記ローター部に対する回転中心よりも常に前記ローター部の内側に位置するものである。
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷媒を圧縮する圧縮要素が、
円筒状の内周面が形成されたシリンダーと、
該シリンダーの内部において、前記内周面の中心軸と所定の距離ずれた回転軸を中心に回転する円筒形状のローター部、及び、該ローター部に外部からの回転力を伝達する回転軸部を有したローターシャフトと、
前記シリンダーの前記内周面の一方の開口部を閉塞し、主軸受部によって前記回転軸部を支承するフレームと、
前記シリンダーの前記内周面の他方の開口部を閉塞し、主軸受部によって前記回転軸部を支承するシリンダーヘッドと、
前記ローター部に設けられ、前記ローター部内から突出する先端部が外側に凸となる円弧形状に形成された少なくとも１枚のベーンと、
を備えたベーン型圧縮機において、
前記ベーンの前記先端部の前記円弧形状の法線と、前記シリンダーの前記内周面の法線とが常にほぼ一致する状態で、前記ベーン、前記ローター部の外周部、及び前記シリンダーの前記内周面によって囲まれる空間で冷媒を圧縮するように前記ベーンを支持し、前記ベーンを前記ローター部に対して回転可能かつ略遠心方向に移動可能に支持し、前記ベーンの前記先端部が前記シリンダーの前記内周面側に最大限移動した場合に、該先端部と該内周面との所定の間隙を有するように保持するベーン支持手段を備え、
前記ベーン支持手段は、
前記ローター部の外周部近傍に、前記ローター部の中心軸方向に垂直な断面が略円形となるように該中心軸方向に貫通したブッシュ保持部と、
該ブッシュ保持部の中に挿入される一対の略半円柱状物であり、前記ブッシュ保持部内で前記ベーンを挟持するブッシュと、
前記ベーンの前記内周面中心側の端面が、前記ローター部に接触しないように、前記ローター部において該ローター部の中心軸方向に貫通した第１ベーン逃がし部と、
によって構成され、
前記ベーンは、前記フレーム側かつ前記ローター部の中心側の端面近傍、及び、前記シリンダーヘッド側かつ前記ローター部の中心側の端面近傍に設けられた一対の部分リング形状のベーンアライナー部を有し、
前記フレーム及び前記シリンダーヘッドの前記シリンダー側の端面に、前記シリンダーの前記内周面と同心の凹部又は溝部が形成され、
前記ベーンアライナー部は、前記凹部又は前記溝部内に嵌入され、該凹部又は該溝部の外周面であるベーンアライナー軸受部で支承され、
前記ローターシャフトは、前記ローター部と前記回転軸部とが一体に形成されて構成され、
前記ベーンにおける前記シリンダーの前記内周面の中心である内周面中心側の端面が、前記ベーンの前記ローター部に対する回転中心よりも常に前記ローター部の内側に位置する
ことを特徴とするベーン型圧縮機。
【請求項２】
前記ベーンの前記ローター部に対する回転中心と、前記ベーンの前記内周面中心側の端面との距離が最小となる前記ローター部の回転角度において、前記ベーンの前記内周面中心側の端部が、前記ブッシュの前記内周面中心側の端部よりも前記ローター部の内側に位置しないように構成された
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】
前記ベーンは、その前記内周面中心側の端面の少なくとも一部が、前記ベーンアライナー部の内径部よりも前記内周面中心側に位置するように構成された
ことを特徴とする請求項１又は請求項２記載のベーン型圧縮機。
【請求項４】
前記ローター部において、前記ベーンの前記内周面中心側に対応する前記ローター部内の前記回転軸部の外周線よりも内側の部分に形成され、前記第１ベーン逃がし部と連通する第２ベーン逃がし部を備え、
前記ベーンの前記内周面中心側の端面が、前記ローター部内の前記回転軸部の前記外周線よりも内側に位置する場合に、前記第２ベーン逃がし部に収容される
ことを特徴とする請求項３記載のベーン型圧縮機。
【請求項５】
前記第２ベーン逃がし部の前記ローター部の中心軸視における幅が、前記ブッシュ保持部の前記ローター部の側面側に形成された開口部の前記ローター部の中心軸視における幅と略同一、又は、該幅よりも小さい
ことを特徴とする請求項４記載のベーン型圧縮機。
【請求項６】
前記ベーンは、その前記内周面中心側の端面の一部が、前記ベーンアライナー部の内径部よりも前記内周面中心側に位置するように構成され、
前記第２ベーン逃がし部は、その前記ローター部の中心軸方向の幅が、前記ローター部のその中心軸方向の幅よりも小さくなるように形成された
ことを特徴とする請求項４又は請求項５記載のベーン型圧縮機。
【請求項７】
前記ベーンの前記先端部の前記円弧形状の曲率半径は、前記シリンダーの前記内周面の曲率半径と略同一である
ことを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれか一項に記載のベーン型圧縮機。
【国際調査報告】
2013105130.tif 000019
2013105130.tif 000020
2013105130.tif 000021