(57)【要約】【課題】ベーンロータリー式圧縮機において、起動時に発生するベーンの不調現象や圧縮不全を防止する。【解決手段】前部側板３及び後部側板４の少なくとも一方に形成され、高圧ケース５下方の油溜り部から導かれる潤滑油をベーン背圧室１０に供給する給油溝１９と、シリンダ２内の高圧ガス状流体をベーン９がアキシャルシール点２ｄを通過した直後にベーン背圧室１０に供給する高圧供給通路１１とを、これらがベーン背圧室１０を介して連通しない様に離間させる。これにより起動時の高圧側と低圧側の圧力差がいかなる状態であろうと、アキシャルシール点２ｄを通過する度に、シリンダ内の高圧ガス状流体がベーン背圧室１０に供給され、吸入工程で伸張すべきベーン９が確実に加圧され押し出されて、ベーンチャタリング現象や、ベーン突出不良による圧縮不全を防ぐことができ、また高圧ガス状流体が給油溝に混入しないので圧縮機の効率低下を防止できる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体を吸入・圧縮・吐出する圧縮機構と、前記圧縮機構はシリンダと常時その外周面の一部がシリンダ内壁とアキシャルシール点において最小隙間を形成する如く配置されたロータと、前記ロータに形成されたベーンスロットと、前記ベーンスロット内に出没可能なベーンと、前記ロータを回転自在に支持しかつシリンダの両端部を閉塞して内部に圧縮空間を形成する前部側板と後部側板とで構成され、前記ベーンスロットと前記ベーン後端の間に形成されるベーン背圧室へ圧縮機構で圧縮された流体をシリンダ内から、前記ベーンの先端部がアキシャルシール点を通過した直後に供給する高圧供給通路と、前部側板及び後部側板の少なくとも一方に前記ベーン背圧室とロータの回転により連通する給油溝とを備え、この高圧供給通路と前記給油溝とは前記ベーン背圧室を介して同時に連通しないように離間して形成されたことを特徴とする圧縮機。
【請求項２】
前記給油溝は少なくとも２箇所以上のベーン背圧室と常時連通することを特徴とする請求項１に記載の圧縮機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はベーンロータリー式圧縮機に関し、特にその起動性に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ベーンロータリー式圧縮機として、特許文献１、特許文献２に記載の圧縮機が公知となっている。かかる従来のベーンロータリー式圧縮機においてはロータの回転に伴ってベーンが常時その先端をシリンダ内壁に接して回転摺動運動をするようベーン後端に高圧の潤滑油を圧力差により供給してベーンを押し出し、冷媒ガス等の流体を吸入・圧縮・吐出を行う構造となっている。
【０００３】
カーエアコン用圧縮機の運転状態は、車の低速運転状態、高速運転状態、急加減速状態、また車が長時間放置等をした後に、起動される運転状態など様々である。
【０００４】
そのため、様々な運転状態下でのベーン背部圧力を制御するため、起動直後に生じるベーン背圧室内の圧力低下をガス供給通路からの高圧ガス状流体の供給によって防止し、また、定常運転時においてはガス供給通路を遮断し、高圧の潤滑油をベーン背圧室へ供給するよう選択切り替えできるベーン背圧付与装置を備えている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
また、ベーンの起動性をさらに改善するために特開２００１−１６５０７８号公報に記載の圧縮機が提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【０００６】
特許文献２に記載のベーンロータリー式圧縮機を図７及び図８に示す。圧縮機１０１は円筒内壁を有するシリンダ１０２と、シリンダ１０２の前後の開口を閉塞する前部側板１０３、後部側板１０４および前記後部側板１０４と併設された高圧ケース１０５より構成されている。
【０００７】
シリンダ１０２の内部には、略円柱状のロータ１０６が、その外周の一部をシリンダ１０２の内壁とアキシャルシール点において最小隙間を形成するようにシリンダ１０２の軸心から偏心して回転自在に収容されている。ロータ１０６には、一体的に形成された駆動軸１０７が設けられ、この駆動軸１０７は、前部側板１０３及び後部側板１０４に軸支されている。ロータ１０６にはベーンスロット１０８がロータ１０６の接線方向に掘り下げて、等間隔（所定角度毎）に複数設けられている。ベーン１０９はベーンスロット１０８内に出没自在に設けられ、ベーンスロット１０８とベーン１０９の後端と前部側板１０３及び後部側板１０４に囲まれてベーン背圧室１１０が形成されている。ベーン１０９の背部圧力を制御するベーン背圧付与装置１１１が設けられ、ガス供給通路内の第２球体１１２（本願ではガス通路開閉手段と呼ぶ）を介してベーン背圧室１１０と吐出弁近傍の作動室１１３（本願では吐出空間と呼ぶ）とを連通するように、ガス通路１１４を配設したものである。
【０００８】
この構成によれば、吐出弁近傍の作動室１１３内の高圧ガス状流体は圧縮機の停止後急激に低圧流体の圧力まで低下するため、ガス通路１１４とベーン背圧室１１０は均圧状態となり、第２球体１１２は開いている。
【０００９】
そのため、圧縮機の起動時には高圧側と低圧側の流体の圧力差がいかなる場合においても吐出弁近傍の作動室１１３の高圧ガス状流体をガス通路１１４から第１ガス供給通路１１５及び第２ガス供給通路１１６を介してベーン背圧室１１０へ供給するため、ベーン１
０９がシリンダ１０２の内壁から遊離し、再び衝突するベーンチャタリング現象や、ベーンの突出不良による圧縮不全が防止されている。
【特許文献１】特公平７−４５８７７号公報
【特許文献２】特開２００１−１６５０７８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、上述した従来の構成では、圧縮機停止後１〜２時間経過してベーン背圧室１１０に溜まっている潤滑油の温度も下がり、潤滑油に溶け込んでいた流体（冷媒）が抜けて潤滑油の粘度が増大しているような状態で圧縮機を起動すると、第２球体１１２は高圧ガス状流体で加圧されて瞬時に閉まるので、ベーン背圧室１１０に高圧ガス状流体が十分供給されないことが稀に発生する。この場合、ベーン背圧室１１０にベーン１０９を伸張させるに必要な圧力を供給できず、ベーン１０９がシリンダ１０２内壁から遊離し再び衝突するベーンチャタリング現象やベーンの突出不良による圧縮不全が稀に生ずるという課題を有していた。
【００１１】
また、ベーン背圧室１１０と吐出弁近傍の作動室１１３とを連通するガス通路１１４と第１ガス供給通路１１５を合わせた容積が大きくなるため、定常の運転状態でガス通路１１４と第１ガス供給通路１１５に溜まっている圧縮された高圧ガス状流体が吐出工程終了後、次の工程の作動室（圧縮空間）へ戻り再膨張して圧縮損失を生じ、圧縮機の効率を著しく損なうという課題があった。
【００１２】
本発明はこのような従来の課題を解決するものであり、圧縮機停止時の高圧側と低圧側の流体の圧力差がいかなる場合においても、また、ベーン背圧室の潤滑油の粘度が増大する圧縮機停止後１〜２時間後（季節に応じ変動する）に圧縮機を起動してもベーン背圧室に高圧ガス状流体を確実に供給し、ベーンがシリンダ内壁から遊離し再び衝突するベーンチャタリング現象や、ベーンの突出不良による圧縮不全が起こらず、かつ効率が低下しない圧縮機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記課題を解決するために、ベーンスロットと前記ベーン後端で形成されるベーン背圧室へ圧縮機構で圧縮された流体（冷媒ガス）をシリンダ内から、ベーンがアキシャルシール点を通過した直後に供給する高圧供給通路と、前部側板及び後部側板の少なくとも一方にベーン背圧室とロータの回転により連通する給油溝とを備え、この高圧供給通路と給油溝とがベーン背圧室を介して同時に連通しないように離間して形成されたものである。
【００１４】
かかる構成により、停止時の圧縮機の高圧側と低圧側の圧力差がいかなる状態であろうと、また、ベーン背圧室の潤滑油の粘度が増大する圧縮機停止後１〜２時間後に圧縮機を起動しても、ベーン先端部がアキシャルシール点を通過した直後のベーン背圧室が高圧供給通路と連通する度に、圧縮されたシリンダ内の吐出空間の高圧ガス状流体がベーン背圧室に供給されるので、吸入工程の伸張しようとしているベーン後端に高圧ガスによる圧力が加圧されてベーンが押し出される。このため、ベーンがシリンダ内壁から遊離し再び衝突するベーンチャタリング現象や、ベーンの突出不良による圧縮不全を確実に防ぐことができる。
【００１５】
また、もしこの高圧供給通路と給油溝がベーン背圧室を介して連通すると、運転時において吐出空間の高圧ガス状流体が給油溝に一部混入してベーン背圧が上昇し、圧縮機の所要馬力が大きくなるがことが懸念される。
【００１６】
しかしながら、この高圧供給通路と給油溝とがベーン背圧室を介して同時に連通しない
ように離間しているので、給油溝に吐出空間の高圧ガス状流体が混入しない。そのため所要馬力が大きくならず効率低下を防止できる。
【００１７】
さらに給油溝は常時２箇所以上のベーン背圧室と連通するように形成したので、１枚のベーンが没入する際にその他のベーンは伸張する関係になるので、給油溝に連通している複数のベーン背圧室の容積変動は小さくなり、ベーン背圧室の圧力も過大になることが無い。そのため、圧縮機の所要馬力が大きくならず効率低下を防止できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
【００１９】
（実施の形態１）
図１乃至図３において、圧縮機１は、円筒内壁を有するシリンダ２と、シリンダ２の前後の開口を閉塞する前部側板３、後部側板４および前記後部側板４と併設された高圧ケース５より構成されている。
【００２０】
シリンダ２の内部には、略円柱状のロータ６が、その外周の一部をシリンダ２の内壁とアキシャルシール点２ｄにおいて最小隙間を形成するようにシリンダ２の軸心から偏心して回転自在に収容されている。ロータ６には、一体的に形成された駆動軸７が設けられ、この駆動軸７は、前部側板３及び後部側板４に軸支されている。ロータ６にはベーン溝８がロータ６の接線方向に掘り下げて、等間隔（所定角度毎）に複数設けられている。ベーン９はベーン溝８内に出没自在に設けられ、ベーン溝８とベーン９の後端と前部側板３及び後部側板４に囲まれたベーン背圧室１０の空間を形成している。また、ベーン背圧室１０と前記シリンダ２内の吐出空間２ｃとをベーン９の先端部がアキシャルシール点２ｄを通過した直後に連通する高圧供給通路１１を備えている。
【００２１】
高圧供給通路１１は後部側板４の吐出空間２ｃに直径３ｍｍの孔を開け、アキシャルシール点２ｄを通過した直後のベーン背圧室１０に連通するように直径３ｍｍの孔を開けて形成している。
【００２２】
ここで、ロータ６が時計方向に回転すると、ベーン９はシリンダ２内壁を摺動し、シリンダ２内空間に、吸入空間２ａ、圧縮空間２ｂ、吐出空間２ｃを形成する。吸入孔１２がシリンダ２に設けられ、一端は吸入空間２ａに開口し、他端は圧縮機１の吸入口１３に連通している。また、吐出孔１４がシリンダ２に設けられ、吐出空間２ｃに開口し、吐出バルブ１５が設けられている。この吐出孔１４と吐出バルブ１５は、シリンダ２に２つ並設されている。高圧通路カバー１６がシリンダ２の上部に設けられ、吐出空間２ｃは、吐出孔１４を介してこの高圧通路カバー１６の高圧通路１７に連通している。後部側板４には連通路１８が設けられ、これにより高圧通路１７と高圧室ケース５とが連通している。
【００２３】
また、後部側板４には、シリンダ２内空間に面して、圧縮空間２ｂ、吐出空間２ｃに延びる給油溝１９、また、この給油溝１９に連通する給油通路２０ｂが設けられている。
【００２４】
この高圧供給通路１１と給油溝１９はベーン背圧室１０を介して同時に連通しないように離間して形成されている。具体的に説明すると、高圧供給通路１１はベーンスロット８の回転方向前側の前端縁がアキシャルシール点にあるときを起点として、ロータ回転角度が１０度でベーン背圧室１０と連通し３１度で閉じる。一方給油溝１９はベーン背圧室１０と１８７度で連通し２９６度で閉じる形状としている。したがってロータ回転角度が３１度から１８７度の間は高圧供給通路１１と給油溝１９はベーン背圧室１０を介して連通しない。
【００２５】
高圧ケース５の上方空間５ａには高圧ガス状流体が吐出され、その上端には冷凍サイクルの配管（図示せず）が接続されるガス排出孔２１が設けられ、高圧ケース５の下部には潤滑油が貯まる油溜り部５ｂが設けられている。高圧ケース５内下部には給油通路入口２０ａにストレーナ２２が配設され、潤滑油に混じっている異物を除去する。
【００２６】
また、ベーン背圧付与装置５０は高圧ケース５内に配置されて後部側板４に固定され、高圧ケース５の高圧ガス状流体と油溜り部５ｂに溜まった潤滑油を適宜切り替えて給油通路入口２０ａより給油溝１９へ供給する。
【００２７】
このベーン背圧付与装置５０は、図４に示すように、ガス通路開閉手段５０Ａと、油路開閉手段５０Ｂとを具備している。
【００２８】
ガス通路開閉手段５０Ａは、一端が高圧ケース５内に開口したガス供給通路入口部５０ａと、一端がガス供給通路入口部５０ａに連通した第１ガス供給通路５０ｂと、上下動する第１プランジャ５０ｃ、第１プランジャ５０ｃの上下動により開閉する第１球弁５０ｄ及び第１弁座５０ｅ、第１プランジャ５０ｃの上下動作を調節する第１バイアスばね５０ｆ、第１プランジャ５０ｃを収納した第１プランジャ室５０ｇとからなる弁機構と、弁機構の開動作により第１ガス供給通路５０ｂと連通する第２ガス供給通路５０ｈと、第２ガス供給通路５０ｈと給油通路２０ｂとの連通を制御する第２球弁５０ｉ、第２弁座５０ｊからなる弁機構と、一端が第１プランジャ室５０ｇに開口し、他端が後部側板４に形成され、シリンダ２内に開口したガス導入路５０ｋより構成されている。ここで、ガス導入路５０ｋは、シリンダ２内において、ロータ６の回転に伴い、前部側板３と後部側板４およびベーン９で形成される空間であって、吸入圧力と同等若しくは吸入圧力よりより若干高い圧力となる部位に開口している。また、第２球弁５０ｉは第２ガス供給通路５０ｈと給油通路２０ｂの差圧によって連通又は遮断を行う。
【００２９】
また、油路開閉手段５０Ｂは、給油溝１９内の圧力を取り入れる回路と、油溜り部５ｂ内の圧力を取り入れる回路と、これら両回路からの圧力の差圧によって作動する弁機構とより構成され、具体的には、一端が図３に示す如くシリンダ２内空間の吐出空間２ｃに極小面積で開口し、他端が第２プランジャ室５０ｌに連通した高圧導入路５０ｍと、第２プランジャ室５０ｌ内を上下動するように収納された第２プランジャ５０ｎと、第２プランジャ室５０ｌに収納され、第２プランジャ５０ｎの上下動作を調節する第２バイアスばね５０ｏと、第２プランジャ５０ｎの上下動により開閉動作を行う第３球弁５０ｐ、第３弁座５０ｑからなる弁機構と、第２プランジャ５０ｎにおける動作調節用の第２バイアスばね５０ｏの付勢力を考慮して第３球弁５０ｐを常時第３弁座５０ｑへ押圧する如く付勢する第３バイアスばね５０ｒと、一端が油溜り部５ｂに連通し、他端が第３球弁５０ｐ、第３弁座５０ｑに連通した給油通路入口２０ａと、第３球弁５０ｐ、第３弁座５０ｑを介して給油通路２０ｂに連通する導入路５０ｓとより構成されている。
【００３０】
したがって、第３球弁５０ｐ、第３弁座５０ｑが開状態であれば、油溜り部５ｂに貯まった潤滑油はストレーナ２２を通り、給油通路入口２０ａで潤滑油流量を絞られて、油路開閉手段５０Ｂへ供給され、給油通路２０ｂを介して給油溝１９内へ供給される。
【００３１】
以上のように構成された圧縮機について、以下その動作、作用を説明する。
【００３２】
ここでは、説明の便宜上、停止後１〜２時間経過して均圧する前の、ガス通路開閉手段５０Ａが開く直前に起動した圧縮機１の運転状態の様子について説明する。
【００３３】
上記構成において、エンジン（図示せず）等の駆動源より駆動軸７に動力が伝達される
と、ロータ６が回転し、これに伴ってベーン９も移動する。その結果、吸入孔１２から吸入された流体（ガス冷媒）は、ベーン９、前部側板３、後部側板４によって形成される吸入空間２ａへ流入し、圧縮空間２ｂから吐出空間２ｃへ移動し、圧縮された高圧ガス状流体となって吐出孔１４から吐出される。
【００３４】
ガス通路開閉手段５０Ａは閉まっているので、高圧ガス状流体は給油溝１９へは供給されないが、吐出空間２ｃの高圧ガス状流体が、高圧供給通路１１を通って、ベーン先端部がアキシャルシール点２ｄを通過した直後のベーン背圧室１０へ供給されるので、ベーン９は確実に押し出されシリンダ２内周面に当接して遊離することなく回転する。
【００３５】
一方、油路開閉手段５０Ｂにおいて、プランジャ５０ｎは、高圧導入路５０ｍを介して供給されたシリンダ２内吐出空間２ｃの圧力と、給油通路入口２０ａを介して供給された油溜り部５ｂの圧力の差圧に委ねて動作している。この場合は、吐出空間２ｃの圧力が油溜り部５ｂの圧力より上回っているため、第３球弁５０ｐ、第３弁座５０ｑは開放状態にある。
【００３６】
したがって、ベーン背圧室１０へは、油溜り部５ｂの潤滑油がストレーナー２２、給油通路入口２０ａ、油路開閉手段５０Ｂ、給油通路２０ｂ、給油溝１９を介して供給され始め、これによってベーン９は、ベーン背圧室１０より突出する方向に付勢される。
【００３７】
しかしながら、油路開閉手段５０Ｂからの給油は圧縮機の起動時の高圧側と低圧側の圧力差が小さく、かつ潤滑油の水頭、粘性および慣性による流れはじめの抵抗が大きいので、供給遅れを生じるが、前述したように、吐出空間２ｃの高圧ガス状流体が、高圧供給通路１１を通って、ベーン先端部がアキシャルシール点２ｄを通過した直後のベーン背圧室１０へ供給されるので、ベーン９を確実に押し出してシリンダ２内周面に当接して遊離することなく回転する。
【００３８】
また、この高圧供給通路１１と給油溝１９はベーン背圧室１０を介して同時に連通しないように離間して形成されているので、圧縮機の運転時にシリンダ２内の吐出空間２ｃの高圧ガス状流体の一部が給油溝に混入しないので、ベーン背圧室の圧力が上昇することがない。
【００３９】
以上のように本実施形態によれば、ベーン９がシリンダ２内壁から遊離し再び衝突するベーンチャタリング現象や、ベーンの突出不良による圧縮不全を確実に防ぐことができる。
【００４０】
また、圧縮機の所要馬力が大きくならず効率低下を防止できる。
【００４１】
（実施の形態２）
本発明の第２の実施形態においては、給油溝１９は少なくとも２箇所以上のベーン背圧室１０と常時連通するように形成したものである。
【００４２】
図５，図６に高圧供給通路１１と給油溝１９を示す。高圧供給通路１１と給油溝１９の形状を具体的に説明すると、高圧供給通路１１はベーンスロット８の回転方向前側の前端縁がアキシャルシール点にあるときを起点として、ロータ回転角度が１０度でベーン背圧室１０と連通し３１度で閉じる。一方給油溝１９はベーン背圧室１０と５２度で連通し２９６度で閉じる形状としている。したがってロータ回転角度が３１度から５２度の間は高圧供給通路１１と給油溝１９はベーン背圧室１０を介して連通しない。
【００４３】
ここで、吐出空間２ｃの回転方向後ろ側に有るベーン９が没入工程にある時に圧縮空間
２ｂの回転方向後ろ側にあるベーン９は伸張するので、給油溝１９及びこれに連通している２箇所のベーン背圧室１０の総和容積の変動は小さくなり、ベーン背圧室１０の圧力は過大になることが無い。
【００４４】
以上のように第２の実施形態によれば、ベーン９後端に加わる圧力も過大にならない。そのため、圧縮機の所要馬力が大きくならず効率低下を防止できる。
【００４５】
なお、上記実施形態においては、シリンダが真円状のベーンロータリー式圧縮機で説明したが、シリンダが楕円状でも、吸入口及び吐出口が各々複数ある形式でもよいし、ベーンは何枚あってもよい。
【産業上の利用可能性】
【００４６】
以上のように、本発明にかかる圧縮機は、停止時の圧縮機の高圧側と低圧側の圧力差がいかなる状態であろうと、圧縮機の運転時にはベーン先端部がアキシャルシール点を通過した直後のベーン背圧室が高圧供給通路と連通する度に、圧縮されたシリンダ内の吐出空間の高圧ガス状流体がベーン背圧室に供給され、吸入工程の伸張しようとしているベーン後端が確実に加圧されてベーンが押し出されるもので、ベーンロータリー式圧縮機には広く応用され得るものである。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明の実施の形態１における圧縮機の縦断面図
【図２】本発明の実施の形態１における圧縮機の図１のＡ−Ａ断面図
【図３】本発明の実施の形態１における同圧縮機の後部側板の正面図
【図４】本発明の実施の形態１における同圧縮機の背圧付与装置の断面図
【図５】本発明の実施の形態２における圧縮機の縦断面図
【図６】本発明の実施の形態２における同圧縮機の後部側板の正面図
【図７】従来例の圧縮機の縦断面図
【図８】従来例の圧縮機の側断面図
【符号の説明】
【００４８】
１  圧縮機
２  シリンダ
２ｃ  吐出空間
２ｄ  アキシャルシール点
３  前部側板
４  後部側板
５  高圧室ケース
６  ロータ
７  駆動軸
８  ベーン溝
９  ベーン
１０  ベーン背圧室
１１  高圧供給通路
１９  給油溝
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2006112298.tif 000007
【図６】
2006112298.tif 000008
【図７】
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【図８】
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