(57)【要約】【課題】圧縮機運転中、特に高負荷時に、ロータと前部側板間での偏摩耗や、ロータ円筒部とシリンダ間での偏摩耗を抑制して信頼性の高いベーンロータリ圧縮機を提供する。【解決手段】前部側板の形状を、作動空間内の圧力が３ＭＰａ時に前部側板と後部側板の相互間隔が拡大する方向に１５μｍ以上変形する形状としたことで、高負荷時にロータと前部側板の間の小隙間が拡大され、ロータと前部側板が局所的に接触するのを緩和することで、ロータと前部側板の間の摩擦による発熱量や偏摩耗、ロータ円筒部とシリンダ間の偏摩耗を抑制できる。【選択図】図１
2006152809.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に筒状の中空部を有するシリンダと、前記シリンダ内に外周面の少なくとも一部が前記シリンダの内壁面に近接して回転自在に配設される略円筒状のロータと、前記ロータを回転駆動する回転駆動軸と、前記シリンダの両端開口部を閉塞すると共に前記回転駆動軸を回転自在に支持する前部側板及び後部側板と、前記ロータの外周面から出没自在に前記ロータに組み込まれ、先端が前記シリンダ内壁面に当接し、前記シリンダと前記ロータの相互間に形成された作動空間を少なくとも吸入空間と吐出空間に仕切るベーンと、前記吸入空間に連通する吸入孔及び前記吐出空間に連通する吐出孔とを備え、前記前部側板及び前記後部側板の少なくとも一方の形状を、前記作動空間内の圧力が３ＭＰａのときに前記前部側板と前記後部側板の相互間隔が前記回転駆動軸の根元部分で１５μｍ以上拡大するものとしたことを特徴とするベーンロータリ型圧縮機。
【請求項２】
前記前部側板の前記回転駆動軸を回転自在に担持するボス部から放射状に前記前部側板の外側に設置される補強リブの数量割合が、前記ロータと面する部分の外側より前記作動室に面する部分の外側で多くなっていることを特徴とする請求項１記載のベーンロータリ型圧縮機。
【請求項３】
前記前部側板の前記回転駆動軸を回転自在に担持するボス部から放射状に前記前部側板の外側に設置される補強リブの高さが、前記ロータと面する部分の外側より前記作動室に面する部分の外側で高くなっていることを特徴とする請求項１記載のベーンロータリ型圧縮機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車用空調装置等に用いられるベーンロータリ型圧縮機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の自動車空調用圧縮機に使用されているベーンロータリ型圧縮機として、図８及び図９に示したものが知られている（たとえば、特許文献１参照）。
【０００３】
図８及び図９において、ベーン１は、ロータ２に形成されたベーン溝内を出没するように組み込まれ、シリンダ３の内壁を摺動し、シリンダ３とロータ２とベーン１と前部側板４及び後部側板５により、作動空間を形成する。ロータ２と前部側板４またはロータ２と後部側板５の間には小隙間６，７が設定されている。
【０００４】
エンジン（図示せず）からベルト（図示せず）を介して圧縮機に動力が伝達されロータ２が回転することにより、冷媒が吸入孔８からシリンダ３内の作動空間内へ吸入され、作動空間内で圧縮されて、シリンダ３に形成された吐出孔９から吐出される。
【特許文献１】特開２００４−２５１２１０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、上述の圧縮機は車載用のため、小型化、軽量化及び高性能化への配慮が要求される。そこで、圧縮機の排気量を下げることによりダウンサイジングを図りつつ、冷房性能が損なわれることのないよう、排気量を下げた分、圧縮機運転中の回転数を引き上げて冷房性能を維持若しくは向上させることが考えられる。
【０００６】
このような小型軽量化の手法を取り入れると、必然的に圧縮機の許容最高回転数が上昇することとなる。許容最高回転数が従来よりも高回転になるにことより、耐久性等の信頼性の面で以下に記述する課題が生じる。
【０００７】
すなわち、従来の圧縮機よりも高回転で運転されるため、ロータと前部側板及び後部側板との間の摩擦による発熱量が増大し焼付きを生ずる等の不具合が想定される。
【０００８】
また、従来の構成では、圧縮機運転中に、前部側板４が三日月状に形成された作動空間内で圧縮された冷媒の圧力を局所的に偏荷重で受けるため、組立時には略均等に設定された、ロータ２と前部側板４の間の小隙間６が、三日月状に形成された作動空間内の相当部分でそれ以外の部分より拡大する。これに加えて、ロータ２後部には大気より圧力の高い内圧がかかっていることから、ロータ２が前部側板４側に押し付けられている。このような運転状態では、ロータ２が後部側板に対し傾斜して回転する。このため、ロータ２と後部側板５若しくは前部側板４との間の小隙間７若しくは６が不均一となり局所的に接触し偏摩耗を起こす場合がある。さらに、ロータ２はシリンダ３に対しても傾斜するため、アキシャルシール線上の一部においてロータとシリンダとが接触し偏摩耗したり、ベーン１もシリンダ３内を傾斜して摺動したりする等の不具合が想定される。
【０００９】
本発明はこのような課題を解決するものであり、信頼性、軽量、低コスト、及び高性能等の商品性の高いベーンロータリ型圧縮機を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために、本発明の請求項１に記載のベーンロータリ型圧縮機は、前部側板及び後部側板の少なくとも一方の形状を、作動空間内の圧力が３ＭＰａのときに前部側板と後部側板の相互間隔がロータの回転駆動軸の根元部分で１５μｍ以上拡大するものとしたことを特徴としている。ここで、このような形状について、前部側板を例に説明すると、後述の「発明の実施をするための最良の形態」で説明するように、この形状には前部側板の厚さや外側面に形成される補強リブの設置割合やリブ高さが含まれる。そして、これらを単独で若しくは複合的に調整することにより、作動空間内の圧力が３ＭＰａのときに前部側板と後部側板の相互間隔がロータの回転駆動軸の根元部分で１５μｍ以上拡大する形状となっていればよい。
【発明の効果】
【００１１】
上記構成により、圧縮機運転中、特に高回転で運転中は作動室内の圧力も上昇するため、前部側板と後部側板の相互間隔が拡大する。その結果、ロータと前部側板又は後部側板の間の摩擦による発熱量が減少する。また、該小隙間が拡大する結果、ロータと前部側板、後部側板、シリンダ内周面との間に生ずる偏摩耗を抑制できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
第１の発明のベーンロータリ型圧縮機は、内部に筒状の中空部を有するシリンダと、前記シリンダ内に外周面の少なくとも一部が前記シリンダの内壁面に近接して回転自在に配設される略円筒状のロータと、前記ロータを回転駆動する回転駆動軸と、前記シリンダの両端開口部を閉塞すると共に前記回転駆動軸を回転自在に支持する前部側板及び後部側板と、前記ロータの外周面から出没自在に前記ロータに組み込まれ、先端が前記シリンダ内壁面に当接し、前記シリンダと前記ロータの相互間に形成された作動空間を少なくとも吸入空間と吐出空間に仕切るベーンと、前記吸入空間に連通する吸入孔及び前記吐出空間に連通する吐出孔とを備え、前記前部側板及び前記後部側板の少なくとも一方の形状を、前記作動空間内の圧力が３ＭＰａのときに前記前部側板と前記後部側板の相互間隔が前記回転駆動軸の根元部分で１５μｍ以上拡大するものとしたことを特徴とするもので、圧縮機運転中、特に高回転で運転中は作動室内の圧力も上昇するため、前部側板と後部側板の相互間隔が拡大し、その結果、ロータと前部側板又は後部側板の間の摩擦による発熱量が減少するとともに、ロータと前部側板、後部側板、シリンダ内周面との間に生ずる偏摩耗を抑制でき、信頼性が向上する。
【００１３】
第２の発明のベーンロータリ型圧縮機は、第１の発明の加えて、前部側板の回転駆動軸を回転自在に担持するボス部から放射状に前部側板の外側に設置される補強リブの数量割合が、ロータと面する部分の外側より作動室に面する部分の外側で多くなっていることを特徴とするもので、異常な摩耗が抑制できる。
【００１４】
第３の発明のベーンロータリ型圧縮機は、前部側板の回転駆動軸を回転自在に担持するボス部から放射状に前部側板の外側に設置される補強リブの高さが、ロータと面する部分の外側より作動室に面する部分の外側で高くなっていることを特徴とするもので、異常な摩耗が抑制できる。
【００１５】
以下本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００１６】
（実施の形態１）
図１〜図７は、本発明を適用したベーンロータリ型圧縮機を示している。図示した圧縮機は、円筒空間を有するシリンダ３と、シリンダ３の円筒空間両側開口を閉塞する前部側板４及び後部側板５と、シリンダ３の上部に設けられた通路カバーと、後部側板５と連続したカップ状の高圧室カバーを具備している。シリンダ３の一部には冷凍サイクル（図示せず）に連結される吸入口が形成され、また通路カバーには、冷凍サイクル（図示せず）
に連通される吐出室が形成されている。
【００１７】
また、図２に示したように、シリンダ３には、吸入口とシリンダ３内部の円筒空間を連通する吸入孔８と、円筒空間と吐出室を連通する吐出孔９が設けられている。２はシリンダ３内部の円筒空間に設けられたロータで、前部側板４と後部側板５にそれぞれ軸支された回転駆動軸２が一体に設けられている。ロータ２は、図２に示す如くシリンダ３内において吸入孔８と吐出孔９の間で最も近接するように配置されている。この近接部をロータヘッド部と定義し、このロータヘッド部により、シリンダ３内の円筒空間を吸入側と吐出側に区分している。ここで、ロータヘッド部は、シリンダ３の内壁との間で狭小隙間を維持しており、円筒空間の吸入側と吐出側は、通常この狭小隙間に形成されている潤滑油膜によって気密性を保って仕切られている。
【００１８】
また、ロータ２は、接線と平行方向で且つ、所定角度毎にベーン溝が設けられ、この各ベーン溝には、先端がシリンダ３の内壁に接触するベーン１が出没自在に設けられている。これら各ベーン１のシリンダ内壁への当接によりシリンダ３の円筒空間は、前部側板４と後部側板５とで吸入空間と、吐出空間と、この両者の間に位置する中間空間の複数の空間に仕切られる。
【００１９】
なお、図１において、前部側板４とベーン１側面及び後部側板５とベーン１側面には、間隔を設けて記載しているが、ベーン１の幅は、ロータ２の軸方向における幅と同等に設定され、前述の如くシリンダ３の円筒空間を複数の空間に仕切っている。
【００２０】
上記構成において、エンジン（図示せず）から無端ベルト（図示せず）を介して回転軸が駆動されると、これに伴ってロータ２が回転する。その結果、遠心力及びベーン溝内の潤滑油圧力によってベーン１がシリンダ３内壁と当接し、シリンダ３の円筒空間を複数の空間に仕切る。この回転に伴い、吸入孔８からシリンダ３内の吸入空間に吸入された冷媒は、回転が進むにつれて中間空間である密閉空間に閉じこめられ、さらに回転が進むことによって吐出空間である密封空間内で圧縮され、さらに回転が進むことによって吐出孔９から吐出室へ吐出される。
【００２１】
この吐出室の冷媒は、さらに後部側板５の連通路を通過し、高圧カバー内の高圧室に流入し、ここで、冷媒と混合している潤滑油が分離され、冷媒は吐出口から冷凍サイクル中へ流れ、また分離された潤滑油は、高圧室底部に貯まる。
【００２２】
ここで、ロータ２が回転する時の様子について、もう少し詳しく説明する。
【００２３】
図１及び図３に示すように、前部側板４は、その厚みが三日月状に形成された作動空間に面する相当部分でそれ以外の部分より厚くなっており、作動空間内の圧力が３ＭＰａ時に前部側板４と後部側板５の相互間隔が１５μｍ以上拡大する方向に変形するようになっている。
【００２４】
圧縮機運転中、前部側板が三日月状に形成された作動空間内で圧縮された冷媒の内圧を局所的に偏荷重として受けても、組立時には略均等に設定された、ロータ２と前部側板４の間の小隙間６若しくは小隙間７が、ほぼ均等に拡大されるため、ロータ２と前部側板４が局所的に接触しにくくなり、ロータ２と前部側板４の間での異常摩耗や、ロータ２円筒部とシリンダ３間の隙間が局所的に縮小することもなくなる。このため、ロータ２円筒部とシリンダ３間での異常摩耗（偏摩耗）が抑制できる。
【００２５】
（実施の形態２）
図４及び図５は、前部側板４の外側に形成される補強リブについて、前部側板の回転駆
動軸を支持しているボス部より放射状に設置された補強リブ４ａの設置割合（数）をロータ当接部より作動空間該当部で多くしたもので、実施の形態１と同様、異常な摩耗が抑制できる。
【００２６】
補強リブ以外の構成は、図１〜図３に示した実施の形態１と同様であるので、その説明は省略する。
【００２７】
（実施の形態３）
図６及び図７は、前部側板４の中心部より放射状に設置された補強リブ４ａの設置割合は略同等で、前部側板４の作動空間該当部の補強リブの高さを、ロータ当接部の補強リブの高さより高くしたものもので、実施の形態１と同様、異常な摩耗が抑制できる。
【００２８】
補強リブ以外の構成は、図１〜図３に示した実施の形態１と同様であるので、その説明は省略する。
【００２９】
なお、上述の実施の形態では、円筒状のシリンダ内に円柱状のロータを配置した構造のベーンロータリ圧縮機を例に説明したが、本発明は、断面が楕円形の筒状内壁を有するシリンダ内に円柱状のロータを配置しシリンダ内に２つの作動室を有するタイプのベーンロータリ圧縮機にも適用可能である。
【００３０】
また、上述した前部側板４と後部側板５の相互間隔の拡大は作動空間内の圧力が３Ｍｐａのとき上限値を４０μｍとすることが好ましい。４０μｍを超えると作動室内で吹き抜けが顕著となり圧縮機の効率が大幅に低下するからである。
【００３１】
（実施例）
以下に、本発明を適用した圧縮機及び従来の圧縮機の作動室に３ＭＰａの圧力を掛けた状態で、前部側板がどの程度変形するかを測定した結果を表１に示す。
【００３２】
測定は前部側板のボス部先端の変位量を周方向に等間隔の角度位置８箇所で行った。測定値（変形量）として示すものは、８箇所の平均値である。
【００３３】
なお、表中の実施例１〜３は、上述の実施の形態１で説明した圧縮機を３台用意しそれぞれについて変形量を測定したので、それぞれの個体を意味している。
【００３４】
【表１】
2006152809.tif 000003
【００３５】
表１から理解されるように、従来の圧縮機（比較例）では、前部側板の変形量が１０．２μｍであるのに対し、本発明を適用した実施例においてはいずれも前部側板の変形量が１５μｍを超えるものとなっている。
【００３６】
このように前部側板の変形歪量を大きくすることにより、ロータと前部側板間の摩擦による発熱量や偏摩耗、ロータと後部側板間の偏摩耗、ロータとシリンダ内周壁間の偏摩耗
を抑制することができた。
【産業上の利用可能性】
【００３７】
以上のように、本発明にかかる圧縮機は、自動車用空調装置に用いられる圧縮機として利用可能であり、従来の圧縮機よりも小型軽量の圧縮機を提供することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の実施の形態１におけるベーンロータリ型圧縮機の断面図
【図２】図１のＡ−Ａ面図
【図３】本発明の実施の形態１におけるベーンロータリ型圧縮機の前部側板側から見た図
【図４】本発明の実施の形態２におけるベーンロータリ型圧縮機の断面図
【図５】本発明の実施の形態２におけるベーンロータリ型圧縮機の前部側板側から見た図
【図６】本発明の実施の形態３におけるベーンロータリ型圧縮機の断面図
【図７】本発明の実施の形態３におけるベーンロータリ型圧縮機の前部側板側から見た図
【図８】従来の圧縮機の断面図
【図９】図７のＥ−Ｅ断面図
【符号の説明】
【００３９】
１  ベーン
２  ロ−タ
３  シリンダ
４  前部側板
４ａ  補強リブ
５  後部側板
６  小隙間
７  小隙間
８  吸入孔
９  吐出孔
【図１】
2006152809.tif 000004
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2006152809.tif 000009
【図７】
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【図８】
2006152809.tif 000011
【図９】
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