(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ほぼ円筒状で、軸方向の両端が開口しているシリンダと、前記シリンダの一方の開口部を閉塞するシリンダヘッドと、前記シリンダの他方の開口部を閉塞するフレームと、前記シリンダ内で前記シリンダの中心軸線に対して偏心した中心軸線にて回転運動する円柱形のロータ部および前記ロータ部の中心軸線上に設けられ前記ロータ部に回転力を伝達する回転軸部とを有するロータシャフトと、板状の形状を有しその長手方向が前記ロータ部のほぼ径方向となるように前記ロータ部に配置されるとともに前記ロータ部円周方向に回動自在かつロータ部のほぼ径方向に移動可能に前記ロータ部に保持されたベーンと、とを有し、前記ベーンにて前記ロータ部の外周面と前記シリンダの内周面とで形成される空間を仕切ることで圧縮室を形成するベーン型圧縮機において、
前記ベーンに、前記ベーンの長手方向と前記シリンダの内周面の法線方向とがほぼ一致するように規制し前記ロータ部の回転運動によって前記回転軸部の周囲を回るベーンアライナを備え、
前記回転軸部に前記ベーンアライナと前記回転軸部とが接触しないように逃がし部を設けたことを特徴とするベーン型圧縮機。
【請求項２】
前記シリンダヘッドと前記フレームは前記シリンダ端面側にシリンダ内径と同心の凹部を有するとともに、前記ベーンアライナは前記凹部の内径とほぼ同じ径のリング形状あるいは円弧形状の外形を有し、前記ベーンアライナが前記凹部に嵌入されることによって前記ベーンアライナは前記シリンダヘッドまたは前記フレームに保持されることを特徴とする請求項１に記載のベーン型圧縮機。
【請求項３】
前記逃がし部は前記回転軸部に設けられた径の細い細径部にて構成されたことを特徴とする請求項１または２に記載のベーン型圧縮機。
【請求項４】
前記シリンダヘッドの凹部は、略円筒状の内周面と前記内周面の軸方向の一方を閉塞する平面とで構成され、前記平面に前記内周面に沿ってリング状溝が設けられるとともに、前記シリンダヘッドの凹部に嵌入される前記ベーンアライナに前記リング状溝に嵌入する係止部が設けられたことを特徴とする請求項２に記載のベーン型圧縮機。
【請求項５】
前記フレームの凹部は、略円筒状の内周面と前記内周面の軸方向の一方を閉塞する平面とで構成され、前記平面に前記内周面に沿ってリング状溝が設けられるとともに、前記フレームの凹部に嵌入される前記ベーンアライナに前記リング状溝に嵌入する係止部が設けられたことを特徴とする請求項２または４に記載のベーン型圧縮機。
【請求項６】
冷媒に、標準沸点が−４５℃以上の冷媒を用いたことを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載のベーン型圧縮機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ベーン型圧縮機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、地球温暖化防止対策のため、地球温暖化係数（Ｇｌｏｂａｌ  Ｗａｒｍｉｎｇ  Ｐｏｔｅｎｔｉａｌ、以下ＧＷＰという）の低い冷媒の使用が検討されている。しかしながら、低ＧＷＰ冷媒は従来の冷媒より動作圧力が低い冷媒が多く、冷凍サイクル内の冷媒循環量が多く必要となる。冷凍サイクルの循環量を制御する圧縮機としては大きな押しのけ量が必要となり、圧縮要素部分の大型化が必須であった。これに対して、低ＧＷＰ冷媒の使用が進んでいるカーエアコンなどでは動作圧力が低い冷媒を使用し省スペースを実現できるベーンロータリ圧縮機が使用されている。
【０００３】
従来のベーン型圧縮機は、シリンダの円筒状内部空間すなわちシリンダ室に設けられたロータシャフト（シリンダ内で回転運動する円柱形のロータ部と、ロータ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シャフトという）と、ロータシャフトのロータ部内に一箇所または複数箇所形成されたベーン溝と、そのベーン溝内に嵌入されたベーンを備え、シリンダとロータ部とベーンによって形成された圧縮室に冷媒を吸入し、ロータシャフトの回転とベーンの摺動ととともに、圧縮室の容積を変化させ、冷媒の圧縮を行っている。そのとき、ベーンの先端がシリンダ内周面と当接しながら摺動する（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
また、別の例として、ロータシャフトの内部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、更に、ロータ部の外径付近に半円棒形状の一対の挟持部材を介してベーンがロータ部に対して回転自在に保持されているベーン型圧縮機も提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【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】
【０００６】
例えば、特許文献１のような一般的なベーン型圧縮機は、ベーンがロータ部からシリンダ室の内周面すなわちシリンダ内周面に押し出される方向がロータ部のベーン溝により規制され、ベーンはロータ部の外周面に対して常に同じ傾きとなるように保持されている。ロータシャフトの回転に伴い、ベーンとシリンダ内周面の成す角度は変化するものは、全周に亘ってベーン先端がシリンダ内周面に当接するために、ベーンの先端のＲをシリンダ内周面のＲに比べて小さく構成する必要があった。
【０００７】
しかしながら、ベーン先端がシリンダ内周面と当接しながら摺動するものにおいては、Ｒの大きく異なるシリンダ内周面とベーン先端が摺動するため、二つの部品（シリンダ、ベーン）間に油膜を形成しその油膜を介して摺動する流体潤滑の状態にはならず、境界潤滑状態となる。一般に潤滑状態による摩擦係数は、流体潤滑では０．００１〜０．００５程度なのに対し、境界潤滑状態では概ね０．０５以上と非常に大きくなる。
【０００８】
したがって、ベーン先端とシリンダ内周面が境界潤滑状態で摺動することにより摺動抵抗が大きく、機械損失の増大による圧縮機効率の大巾な低下が発生するとともに、同時にベーン先端及びシリンダ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課題があった。
【０００９】
その改善する形態として、特許文献２のように、中空のロータ部の中に、ベーンをシリンダの円筒状内部空間すなわちシリンダ室の中心軸線にて回転可能に支持する固定軸を備え、且つベーンがロータ部とともに回転可能となるようにロータ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がある。
【００１０】
この構成では、ベーンはシリンダ室の中心軸線にて回転支持されているので、ベーンがロータ部からシリンダ内周面に押し出される方向は常にシリンダ内周面の法線方向となるとともに、ベーン先端部がシリンダ内周面に沿うように移動する。すなわち、ベーンがシリンダ室の中心軸線を中心に回転することにより、ベーンはロータ部からシリンダ内周面の法線方向に押し出される構成となる。そのため、シリンダ内周面のＲとベーン先端のＲをほぼ一致させ、ベーン先端とシリンダ内周面を非接触に構成することができる。例え、ベーン先端とシリンダ内周面とが接触する場合でも十分な油膜による流体潤滑状態とすることができる。それにより、従来のベーン型圧縮機の課題であるベーン先端部の摺動状態を改善することが可能となる。
【００１１】
しかし、ロータ部を中空にした構成では、ロータ部への回転力の付与やロータ部の回転支持が難しくなる。中空のロータ部の両端面に端板を設け、一方の端板の中心にはロータ部を回転させるための回転力を伝達するシャフトすなわち回転軸を接続し回転軸を中心に回転支持されるとともに、もう一方の端板は中央部に穴を設けたリング状に形成し、ベーン固定軸やベーン軸支持材の回転範囲と端板を回転支持する部分とが干渉しないよう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、摺動損失が大きくなるという課題があった。すなわち、損失が大きく大型化するという課題があった。
【００１２】
また、ベーン型圧縮機をより大きな冷凍能力の空調機などに使用していくためには、圧縮室容積の増加すなわち圧縮要素の押しのけ量増加が必要である。特に、空調機を大型化させないため、圧縮機を大型化させずに押しのけ量を増加させる必要がある。また、従来からある空調機であっても、圧縮機の押しのけ量が大きければ回転数を低く抑え騒音や効率などの改善を行うこともできる。そこで、圧縮要素すなわちシリンダの外形を大きくすることなく圧縮要素の押しのけ量を増加させるために、ロータ部の外径を小さくしシリンダ室の中心軸線に対するロータシャフトの中心軸線の偏心量を大きくしていく必要がある。しかしながら、従来のベーン型圧縮機の構成では、シリンダ室の中心軸線に対するロータシャフトの中心軸線の偏心量を大きくするとロータ部の中空空間内にベーン固定軸を配置できなくなる。あるいは、シリンダ室の中心軸線を含むようにロータ部の中空空間を大きくすると、ロータ部の外周部と中空空間を隔てる肉厚がなくなりロータ部を形成できなくなる、という寸法上の課題があった。すなわち、より大きな空調機に搭載するために、シリンダ室の中心軸線に対するロータシャフトの中心軸線の偏心量を大きくし圧縮室の容積拡大を行うことは容易にできないという課題があった。
【００１３】
この発明は、上記のよう課題を解決するためになされたもので、板状の形状を有しその長手方向をロータ部のほぼ径方向となるようにロータ部に配置されるとともにロータ部円周方向に回動自在かつロータ部のほぼ径方向に移動可能にロータ部に保持されたベーンがロータ部の外周面とシリンダの内周面とで形成される空間を仕切り圧縮室を形成するとともに、そのベーンがベーンの長手方向とシリンダの内周面の法線方向とをほぼ一致させた状態でシリンダ内をシリンダの円周方向に移動する圧縮機において、シリンダ室の中心軸線に対するロータシャフトの中心軸線の偏心量を大きくし圧縮室の容積拡大された大容量の圧縮機を得ることが目的である。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
この発明に係るベーン型圧縮機は、ほぼ円筒状で、軸方向の両端が開口しているシリンダと、シリンダの一方の開口部を閉塞するシリンダヘッドと、シリンダの他方の開口部を閉塞するフレームと、シリンダ内でシリンダの中心軸線と偏心した中心軸線にて回転運動する円柱形のロータ部及びロータ部の中心軸線に設けられロータ部に回転力を伝達する回転軸部を有するロータシャフトと、板状の形状を有しその長手方向がロータ部のほぼ径方向となるようにロータ部に配置されるとともにロータ部円周方向に回動自在かつロータ部のほぼ径方向に移動可能にロータ部に保持されたベーンと、ベーンにてロータ部の外周面とシリンダの内周面とで形成される空間を仕切ることで圧縮室を形成するベーン型圧縮機において、
ベーンに、ベーンの長手方向とシリンダの内周面の法線方向とがほぼ一致するように規制しロータ部の回転運動によって回転軸部の周囲を回るベーンアライナを備え、回転軸部にベーンアライナと回転軸部とを接触させない逃がし部を設けたことを特徴とするベーン型圧縮機。
【発明の効果】
【００１５】
この発明に係るベーン型圧縮機は、ベーンの長手方向とシリンダの内周面の法線方向とがほぼ一致するように規制しロータ部の回転運動によって回転軸部の周囲を回るベーンアライナをベーンに備え、ベーンアライナが回転軸部に接触することないよう回転軸部に逃がし部を設けたので、シリンダ室の中心軸線に対するロータシャフトの中心軸線の偏心量を大きくし圧縮室の容積拡大された大容量の圧縮機を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】この発明の実施の形態１に係るベーン型圧縮機の縦断面図である。
【図２】この発明の実施の形態１に係るベーン型圧縮機の圧縮要素の分解斜視図である。
【図３】この発明の実施の形態１に係るベーン型圧縮機の圧縮要素の横断面図である。
【図４】この発明の実施の形態１に係るベーン型圧縮機の圧縮動作の説明図である。
【図５】この発明の実施の形態１に係るベーン型圧縮機のロータシャフト細径部の作用を説明する説明図である。
【図６】この発明の実施の形態１に係るベーン型圧縮機の圧縮要素構成部品の寸法比較の説明図である。
【図７】この発明の実施の形態２に係るベーン型圧縮機の縦断面図である。
【図８】この発明の実施の形態２に係るベーン型圧縮機のベーンアライナの斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
実施の形態１．
図１は実施の形態１を示す図で、ベーン型圧縮機の縦断面図である。図１を参照しながら、ベーン型圧縮機（密閉型）について説明する。但し、本実施の形態は、圧縮要素に特徴があり、ベーン型圧縮機（密閉型）は、一例である。本実施の形態は、密閉型に限定されるものではなく、エンジン駆動や開放型容器等の、他の構成のものにも適用される。また、本実施例においては、ベーンが２枚の場合を示しているが、１枚や３枚以上でもよい。
【００１８】
本実施の形態に示す圧縮機は、主に冷凍や空調用途として冷媒を圧縮・循環させる用途に用いられる。特にベーンが２枚以上の構成においては、シリンダの大きさに対して循環する冷媒の体積流量が大きいため、比較的大きな冷媒流量が必要とされる低圧冷媒用として好適である。冷媒の種類としては、標準沸点が−４５℃以上となる、Ｒ６００ａ（イソブタン）、Ｒ６００（ブタン）、Ｒ２９０（プロパン）、Ｒ１３４ａ、Ｒ１５２ａ、Ｒ１６１、Ｒ４０７Ｃ、Ｒ１２３４ｙｆ、Ｒ１２３４ｚｅ等の冷媒に適している。
【００１９】
図１に示すベーン型圧縮機（密閉型）１００は、密閉容器１０３内に、圧縮要素１０１と、この圧縮要素１０１を駆動する電動要素１０２とが収納されている。圧縮要素１０１は、密閉容器１０３の下部に位置し、密閉容器１０３内の底部に貯留する冷凍機油（図示せず）を圧縮要素１０１内の給油機構（図示せず）により圧縮要素１０１に導き、圧縮要素１０１の各摺動部が潤滑される。
【００２０】
圧縮要素１０１を駆動する電動要素１０２は、例えば、ブラシレスＤＣモータで構成される。電動要素１０２は、密閉容器１０３の内周に固定される固定子１１と、固定子１１の内側に配設され、永久磁石を有する回転子１２を備える。
【００２１】
固定子１１は、固定子鉄心、絶縁部材、コイルから構成され、コイルにはリード線１５が接続されている。リード線１５は密閉容器１０３に溶接により固定されたガラス端子１３と接続されており、ガラス端子１３から電力が供給される。ガラス端子１３にはリード線１５を介して固定子１１のコイルに電力を供給する外部電源が接続される。コイルは、固定子鉄心に複数設けられたティースにポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）やポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）などで構成された絶縁部材を介して回転軸方向に巻き付けられている。このような構成によって、外部電源がコイルに通電すると、コイルが磁束を発生し、固定子鉄心上に複数の磁極を生成する。
なお、固定子鉄心は、薄板電磁鋼板を打抜いた鉄心シートを積層することで形成され、密閉容器１０３に焼嵌めによって固定されている。
【００２２】
回転子１２は、固定子１１と同様に薄板電磁鋼板を打抜いた鉄心シートを積層し構成された回転子鉄心と、回転子鉄心の外周側表面付近に磁石挿入孔が設けられている。その磁石挿入孔にはフェライト磁石や希土類磁石などの永久磁石が挿入され、回転子１２上の磁極を形成する。
なお、永久磁石はフェライト磁石や希土類磁石などを単一使用しても、フェライト磁石と希土類磁石を混在使用しても構わない。また、磁石挿入孔は回転子鉄心の外周側表面付近と説明したが、永久磁石の磁力調整のため回転子鉄心の外周側表面から所定の距離を設けた回転子鉄心の内周側に設けても構わない。また、回転子鉄心に磁石挿入孔を設けず回転子鉄心の外周表面に貼り付けても構わない。
なお、回転子鉄心の中心には、ロータシャフト４の回転軸部４ｂが焼き嵌め等により締結されている。
【００２３】
以上のような構成によって、電動要素１０２は、回転子１２の永久磁石が作る磁束と固定子１１のコイルが作る磁束との作用によって、回転子１２を回転させ、回転力をロータシャフト４へ伝達し、ロータシャフト４を介して圧縮要素１０１へ伝達する。
【００２４】
なお、電動要素１０２は、ブラシレスＤＣモータを一例として説明したが、回転子１２に永久磁石を使わない、例えば、誘導電動機であっても構わない。誘導電動機の固定子の構成については、ブラシレスＤＣモータとほぼ同じであるが、回転子は永久磁石の代わりに二次コイルが設けられており、固定子側のコイルが回転子側の二次コイルに磁束を誘導して回転力を発生させ、回転子１２を回転させる。
【００２５】
圧縮要素１０１は、吸入管（図示せず）から低圧の冷媒を圧縮室に吸入して圧縮し、圧縮された冷媒は、密閉容器１０３内に吐出され、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１４から外部（冷凍サイクルの高圧側）に吐出される。なお、密閉容器１０３内が高圧となる高圧タイプにて説明したが、ベーン型圧縮機２００は、密閉容器１０３内が高圧となる高圧タイプであっても、密閉容器１０３内が低圧となる低圧タイプであっても構わない。
【００２６】
本実施の形態は、圧縮要素１０１に特徴があるので、以下、圧縮要素１０１について詳細に説明する。図１においても、圧縮要素１０１を構成する各部品に符号を付しているが、図２の分解斜視図の方が解りやすいので、主に図２を参照しながら、補足として図１および図３にて説明する。図２は実施の形態１を示す図で、ベーン型圧縮機の圧縮要素１０１の分解斜視図である。図３は図１のＺ−Ｚ’面にて切断した圧縮要素１０１の横断面図（上面図）である。図３の（）内の符号は上面の部品に隠れた部品の符号である。
【００２７】
図２に示すように、圧縮要素１０１は以下に示す要素を有する。
（１）シリンダ１：全体形状がほぼ円筒状で、軸方向の両端部が開口した内部空間すなわちシリンダ室１ａを有する。また、シリンダ室１ａの内周面１ｂには吸入ポート１ｃが開口されており、吸入ポート１ｃは密閉容器１０３の外部の冷媒回路と接続される吸入管と接続される。同様に、内周面１ｂには後述する吐出ポート２ｃにつながる吐出流路１ｄが設けられており、吐出ポート２ｃとシリンダ室１ａとを連通させる；
（２）フレーム２：断面がほぼＴ字状で、シリンダ１に接する部分がほぼ円板状であり、シリンダ１の一方の開口部（図２では上側）を閉塞する。フレーム２のシリンダ１側端面には、シリンダ室１ａの中心軸線と同心で、かつシリンダ室１ａの内径より小さい内径のほぼ円筒状の凹部２ａ（図１にのみ図示）が設けられている。凹部２ａはシリンダ室１ａ側に開口しており、後述するベーンアライナ部５ｂ、６ｂが嵌入し、凹部２ａの内周面に押圧される。また、シリンダ１に接する側と反対側にはほぼ円筒状の軸受部２ｂが設けられ、軸受部２ｂの内部空間は凹部２ａに連通している。後述するロータシャフト４の回転軸部４ｂが挿入され回転可能に保持する。なお、軸受部２ｂの中心軸線は、シリンダ室１ａの中心軸線に対して偏心した位置に設けられており、シリンダ室１ａの中心軸線に対してロータシャフト４の回転軸部４ｂは偏心した中心軸線上で回転運動を行う。また、フレーム２には、シリンダ１側端面から軸受部２ｂ側に連通する吐出ポート２ｃが設けられている；
（３）シリンダヘッド３：断面がほぼＴ字状で、シリンダ１に接する部分がほぼ円板状であり、シリンダ１の開口部のうちフレーム２にて閉塞される側と反対側の開口部（図２では下側）を閉塞する。シリンダヘッド３のシリンダ１側端面には、シリンダ１の中心軸線と同心で、かつシリンダ室１ａの内径より小さい内径の円筒状の凹部３ａが設けられている。凹部３ａは、シリンダ室１ａ側に開口しており、後述するベーンアライナ部５ｃ、６ｃが嵌入し、凹部２ａの内周面に押圧される。また、シリンダ１と接する側と反対側にはほぼ円筒状の軸受部３ｂが設けられており、軸受部３ｂの内部空間は凹部３ａに連通しており、後述するロータシャフト４の回転軸部４ｃが挿入され回転可能に保持する。なお、軸受部３ｂの中心軸線は、シリンダ室１ａの中心軸線に対して偏心した位置に設けられており、シリンダ室１ａの中心軸線に対してロータシャフト４の回転軸部４ｃは偏心した中心軸線上で回転運動を行う；
（４）ロータシャフト４：シリンダ１内でシリンダ室１ａのとは偏心した中心軸線上で回転運動を行うロータ部４ａ、及びロータ部４ａの中心軸線の上下に設けられた回転軸部４ｂ，４ｃが一体となった構造である。ロータ部４ａには、ロータ部４ａの軸方向に垂直な断面がほぼ円形でロータ部４ａの軸方向に貫通するブッシュ保持部４ｄ、４ｅ及びベーン逃がし部４ｆ、４ｇが設けられている。ブッシュ保持部４ｄはロータ部４ａの外周側に設けられ、ベーン逃がし部４ｆはブッシュ保持部４ｄのロータ部４ａの中心軸線側にブッシュ保持部４ｄと径方向に連通するように設けられている。同様に、ブッシュ保持部４ｅはロータ部４ａの外周側に設けられ、ベーン逃がし部４ｇはブッシュ保持部４ｅのロータ部４ａの中心軸線側にブッシュ保持部４ｅと径方向に連通するように設けられている。なお、ブッシュ保持部４ｄ、４ｅはロータ部４ａの外周面４ｋに開口されている。また、ロータシャフト４の回転軸部４ｂには、後述するベーンアライナ部５ｂ、６ｂと軸方向にて重なる位置、すなわち、ベーンアライナ部５、６ｂが周囲を周回する箇所にベーンアライナ部の逃がし部が設けられている。この例で、逃がし部は回転軸部より径を細くした細径部４ｈにて形成されている。同様に、ロータシャフト４の回転軸部４ｃにも、後述するベーンアライナ部５ｃ、６ｃと軸方向にて重なる位置、すなわち、ベーンアライナ部５ｃ、６ｃが周囲を周回する箇所にベーンアライナ部の逃がし部が設けられている。この例で、逃がし部は回転軸部より径を細くした細径部４ｊ（図１にのみ図示）にて形成されている；
（５）ベーン５、６：ベーンは少なくとも１個以上ロータ部４ａに設けられており、ここでは第１のベーン５と第２のベーン６の２個設けられた例にて説明する。ベーン５は、ほぼ直方体形状の板状のベーン部５ａと、ベーン部５ａの端面に設けられた部分リング形状すなわち円弧形状のベーンアライナ部５ｂ、５ｃから構成されている。ベーン部５ａは、板状の長手方向がロータ部４ａの径方向となるようにロータ部４ａに取り付けられた状態で、ロータ部４ａの中心側と反対側であるシリンダ内周面１ｂ側のベーン先端部５ｄと、ロータ部４ａの中心軸線側のベーン背面部５ｅと、ロータ部４ａの軸方向、フレーム２側の側面部５ｆと、ロータ部４ａの軸方向、シリンダヘッド３側の側面部５ｇと、ロータ部４ａの円周方向の側面部５ｈ、５ｊとで構成されている。ベーン部５ａの軸方向の側面部５ｆのベーン背面部５ｅ側にはベーンアライナ部５ｂが設けられている。同様にベーン部５ａの軸方向の側面部５ｇのベーン背面部５ｅ側にはベーンアライナ部５ｃが設けられている。なお、ベーン部５ａはベーンアライナ部５ｂ、５ｃのほぼ中央部で、かつ、ベーン部５ａの長手方向がベーンアライナ部５ｂ、５ｃの円弧形状の外周面と直交する方向すなわち法線方向となり、ベーン先端部５ｄがベーンアライナ部５ｂ、５ｃの円弧の中心と反対方向すなわち外側に向けられ設けられる。同様に、ベーン６は、ほぼ四角形形状で板状のベーン部６ａと、ベーン部６ａの端面に設けられた部分リング形状すなわち円弧形状のベーンアライナ部６ｂ、６ｃから構成されている。ベーン部６ａは、板状の長手方向がロータ部４ａの径方向となるようにロータ部４ａに取り付けられた状態で、ロータ部４ａの中心側と反対側であるシリンダ内周面１ｂ側のベーン先端部６ｄと、ロータ部４ａの中心軸線側のベーン背面部６ｅと、ロータ部４ａの軸方向、フレーム２側の側面部６ｆと、ロータ部４ａの軸方向、シリンダヘッド３側の側面部６ｇと、ロータ部４ａの円周方向の側面部６ｈ、６ｊとで構成されている。ベーン部６ａの軸方向の側面部６ｆのベーン背面部６ｅ側にはベーンアライナ部６ｂが設けられている。同様にベーン部６ａの軸方向の側面部６ｇのベーン背面部６ｅ側にはベーンアライナ部６ｃが設けられている。なお、ベーン部６ａはベーンアライナ部６ｂ、６ｃのほぼ中央部で、かつ、ベーン部６ａの長手方向がベーンアライナ部６ｂ、６ｃの円弧形状の外周面と直交する方向すなわち法線方向となり、ベーン先端部６ｄがベーンアライナ部６ｂ、６ｃの円弧の中心と反対方向すなわち外側に向けられ設けられる。ベーンアライナ部５ｂ、５ｃ、６ｂ、６ｃの外径すなわちロータ部４ａの中心軸線側からベーンアライナ部５ｂ、５ｃ、６ｂ、６ｃのベーン先端部５ｄ、６ｄ側の面までの半径は、フレーム２やシリンダヘッド３に形成された凹部２ａ、３ａの内径とほぼ同じの半径にて構成され、ベーンアライナ部５ｂ、６ｂは凹部２ａに、ベーンアライナ部５ｃ、６ｃは凹部３ａに回動可能に嵌入される。また、ベーンアライナ部５ｂ、５ｃ、６ｂ、６ｃの内径側はロータシャフト４に最近接する回転位相において、回転軸部４ｂ，４ｃの外径よりも内側となり、細径部４ｈ、４ｊには接触しないように構成される。なお、ベーンアライナ部５ｂ、５ｃ、６ｂ、６ｃの軸方向の寸法すなわち高さはロータシャフト４の細径部４ｈ、４ｊの軸方向の寸法すなわち高さと同じである。また、ベーン部５ａ、６ａのシリンダ内周面１ｂ側に位置するベーン先端部５ｄ、６ｄは外側に円弧形状に形成され、その円弧形状の半径はシリンダ内周面１ｂの半径とほぼ同等に構成されている。なお、ベーンが１個で構成される場合のベーンアライナ部は、凹部２ａ、３ａの内径とほぼ同じの半径のリング形状であっても構わない；
（６）ブッシュ７、８：本実施例ではベーン５，６に対し各１対使用されており、第１のベーン５に対応する第１のブッシュを７、第２のベーン６に対応する第２のブッシュを８とする。ほぼ半円柱状であり一対で構成され、ロータ部４ａのブッシュ保持部４ｄ、４ｅに、ほぼ半円柱状の一対のブッシュ７、８は嵌入される。嵌入された一対のブッシュ７に挟持されるようにベーン５のベーン部５ａが保持される。同様に、嵌入された一対のブッシュ８に挟持されるようにベーン６のベーン部６ａが保持される。さらに、ベーン部５ａはブッシュ保持部４ｄからベーン逃がし部４ｆに移動することにより、ロータ部４ａのほぼ径方向に移動される。同様に、ベーン部６ａはブッシュ保持部４ｅからベーン逃がし部４ｇに移動することにより、ロータ部４ａのほぼ径方向に移動される。すなわち、ブッシュ７、８の内側にベーン５，６の夫々のベーン部５ａ，６ａがロータ部４ａに対してロータ部４ａの円周方向に回動自在かつロータ部４ａのほぼ径方向に移動可能に保持される。なお、ブッシュ保持部４ｄ、４ｅ及びベーン逃がし部４ｆ、４ｇに挿入され保持されるベーン５、６のベーン部５ａ、６ａはロータ部４ａのブッシュ保持部４ｄ、４ｅに設けられたロータ部外周面４ｋの開口部からシリンダ内周面１ｂに向かってベーン先端部５ｄ、６ｄが移動し、シリンダ内周面１ｂとロータ部外周面４ｋで形成される空間をベーン部５ａ、６ａの長手方向にて仕切り、シリンダ内に複数の作動室すなわち吸入室あるいは圧縮室を形成する；
【００２８】
次に動作について説明する。ロータシャフト４の回転軸部４ｂが電動要素１０２等（エンジン駆動の場合は、エンジン）の駆動部からの回転動力を受け、ロータ部４ａは、シリンダ１内で回転運動する。ロータ部４ａの回転運動に伴い、ロータ部４ａの外周付近に配置されたブッシュ保持部４ｄ、４ｅは、ロータシャフト４を中心軸線とした円周上を周回する。ブッシュ保持部４ｄ、４ｅにはそれぞれ一対のブッシュ７、８が保持され、そのブッシュ７、８間にベーン５，６のベーン部５ａ、６ａがそれぞれロータ部４ａの円周方向に回動可能に保持されている。すなわち、ブッシュ保持部４ｄ、４ｅとブッシュ７、８によって、ロータ部４ａのベーン５、６の保持部が構成され、ベーン５、６はロータ部４ａの保持部とともにロータ部４ａの円周方向に移動しロータシャフト４の周囲を周回する。
【００２９】
一方、ベーン５、６のベーン部５ａ、６ａは、ロータ部４ａの保持部にロータ部４ａのほぼ径方向にも移動可能に保持されている。それに対して、ベーン部５ａ、６ａの軸方向に設けられたベーンアライナ部５ｂ、５ｃ、６ｂ、６ｃは、フレーム２及びシリンダヘッド３のシリンダ１と接する側に形成された凹部２ａ、３ａに回転可能に嵌入され、ベーン５，６のロータ部４ａの径方向への移動を規制している。ロータ部４ａが回転すると、ロータ部４ａの回転に伴う遠心力や、ベーン背面部５ｅ、６ｅ側とベーン先端部５ｄ、６ｄ側との圧力差、具体的には凹部２ａ、３ａとロータ部４ａとで形成される空間に進入する冷媒の圧力とシリンダ内周面１ｂとロータ部外周面４ｋとで形成される空間内の冷媒圧力の圧力差によって、ロータ部４ａの保持部をシリンダ内周面１ｂに向かって径方向に移動する。このとき、ベーンアライナ部５ｂ、５ｃ、６ｂ、６ｃは、その外周面すなわちベーン先端部５ｄ、６ｄ側の側面が凹部２ａ、３ａの内周面２ｄ、３ｄに押圧され、ベーン５、６がシリンダ内周面１ｂ側に移動する量を制限する。このベーンアライナ部５ｂ、５ｃ、６ｂ、６ｃと凹部２ａ、３ａによって、ベーン５、６は、必要以上にシリンダ内周面１ｂ側に移動してシリンダ内周面１ｂと接触することなく、ベーン先端部５ｄ、６ｄとシリンダ内周面１ｂとの間に微小な隙間を形成することができる。
【００３０】
次に、ロータ部４ａが回転すると、ベーン５、６とともにベーン５、６に設けられたベーンアライナ部５ｂ、５ｃ、６ｂ、６ｃも凹部２ａ、３ａの内周面２ｄ、３ｄに押圧された状態で凹部２ａ、３ａの円周方向に移動する。ベーン５、６のベーン部５ａ、６ａは、その長手方向がベーンアライナ部５ｂ、５ｃ、６ｂ、６ｃの円弧形状の外周面と直交する方向すなわち法線方向となり、ベーン先端部５ｄ、６ｄがベーンアライナ部５ｂ、５ｃ、６ｂ、６ｃの円弧の中心と反対側すなわち外側に向けられ設けられている。したがって、ベーンアライナ部５ｂ、５ｃ、６ｂ、６ｃが凹部２ａ、３ａの内周面２ｄ、３ｄに押圧された状態ではベーン部５ａ、６ａの長手方向は凹部２ａ、３ａの径方向すなわちシリンダ室１ａの径方向を向いている。そして、ベーン部５ａ、６ａの長手方向にてシリンダ内周面１ｂとロータ部外周面４ｋで形成される空間を仕切り圧縮室と吸入室を形成する。
一方、ロータ部４ａの中心軸線Ｃとシリンダ室１ａの中心軸線Ｂとは偏心した位置に設けられているので、ロータ部４ａの径方向とシリンダ室１ａの径方向、すなわちロータ部外周面４ｋの法線方向とシリンダ内周面１ｂの法線方向は異なる。ベーン部５ａ、６ａがロータ部４ａの保持部を移動してシリンダ内周面１ｂとロータ部外周面４ｋで形成される空間を仕切る場合、ベーン部５ａ、６ａの長手方向はロータ部４ａの径方向に移動することになり、ベーンアライナ部５ｂ、５ｃ、６ｂ、６ｃと凹部２ａ、３ａの内周面２ｄ、３ｄが規制しようとするシリンダ室１ａの径方向に干渉することになる。それに対して、ロータ部４ａにてベーン部５ａ、６ａを保持しているブッシュ７、８がブッシュ保持部４ｄ、４ｅ内で回動してベーン部５ａ、６ａの長手方向をロータ部４ａの保持部を移動する方向からシリンダ内周面１ｂの法線方向に変える。これによって、ベーン部５ａ、６ａがロータ部４ａの保持部を移動する方向とシリンダ内周面１ｂとロータ部外周面４ｋで形成される空間を仕切るベーン部５ａ、６ａの長手方向とが干渉することはなくなる。
これによって、ベーン５、６は、ベーン部５ａ、６ａの長手方向がシリンダ内周面１ｂの法線方向とほぼ一致する状態にてシリンダ内周面１ｂとロータ部外周面４ｋで形成される空間を仕切り、シリンダ室１ａ内をシリンダ室１ａの円周方向に移動することができる。
【００３１】
一方、凹部２ａ、３ａ内には、シリンダ室１ａの中心軸線Ｂとは偏心した位置に回転軸部４ｂ、４ｃが配置されている。しかし、ベーンアライナ部５ｂ、５ｃ、６ｂ、６ｃは円弧形状すなわち回転の中心側を空間とする形状に構成としているので、ベーンアライナ部５ｂ、５ｃ、６ｂ、６ｃは、回転軸部４ｂ、４ｃに接触することなく、その周囲を回転するように構成されている。
【００３２】
なお、ベーン先端部５ｄ、６ｄをシリンダ内周面１ｂに沿ってスムーズに移動させるためにも、凹部２ａ、３ａの内周面はシリンダ内周面１ｂと同心の円筒状に構成するとともに、ベーンアライナ部５ｂ、５ｃ、６ｂ、６ｃも凹部２ａ、３ａの内周面と同じ径の円弧形状とし、凹部２ａ、３ａの内周面すなわちシリンダ室１ａの中心軸線Ｂの同心の円周上を移動できるようにしている。
【００３３】
なお、ベーンアライナ部５ｂ、５ｃ、６ｂ、６ｃは凹部２ａ、３ａの内周面に押圧されて回転方向に摺動する。しかしながら、回転軸部４ｂ、４ｃすなわちロータ部４ａの回転の中心軸線Ｃとシリンダ室１ａの中心軸線Ｂとは偏心した位置あることから、ベーンが複数ある場合は、ロータ部４ａの保持部に常に同じ方向を向きすなわちベーン同士が周方向において等間隔に保持されず、ベーン同士が周方向に近づいたり遠のいたりする。したがって、例えば、ベーンが２枚の場合、ベーンアライナ部を凹部の半周の円弧とすると、ロータ部４ａの回転にともない、ベーンアライナ部同士が周方向にて衝突し、ベーン部がシリンダ内周面１ｂの法線方向を向かず、ベーン先端部５ｄ、６ｄをシリンダ内周面１ｂに沿って、移動できない。そこで、ベーンアライナ部同士が衝突しない周方向の長さとしている。例えば、本願のようなベーンが２枚の場合は、凹部２ａ、３ａの内周面の半周より短く設けてある。なお、ベーンアライナ部をどれだけ短くするかは偏心量によって決まる。
一方、ベーンが凹部２ａ、３ａの内周面に押圧されて、押し出されるロータ部外周面４ｋから押し出される量と方向を規制していることに対し、ベーンアライナ部５ｂ、５ｃ、６ｂ、６ｃが短くなりすぎると、その力をベーンアライナ部全体に分散させることができず、破損する。すなわち、ベーンアライナ部全体５ｂ、５ｃ、６ｂ、６ｃに押圧する力を分散させるためにも、できるだけ広い面積で力を受けることが望ましく、ベーンアライナ部を周方向にできるだけ長くし、さらにベーンアライナ部全体が凹部２ａ、３ａの内周面に当接するように構成する。これにより、ベーンアライナ部が押圧する力を分散させながら、ベーンが押し出される量と方向を規制されるとともに、複数のベーンが干渉することなく、凹部２ａ、３ａの内周面に押圧して回転方向に摺動することができる。なお、ベーンアライナ部が凹部２ａ、３ａの内周面に広く当接することによって、そこに供給される潤滑油の油膜の形成も良好となる。
以上のブッシュ保持部４ｄ、４ｅ、ブッシュ７、８、ベーンアライナ部５ｂ、５ｃ、６ｂ、６ｃ、フレーム２の凹部２ａ、シリンダヘッド３の凹部３ａの構成により、ベーン部５ａ、６ａの長手方向がシリンダ内周面１ｂの法線方向すなわちシリンダ内周面１ｂからシリンダの中心軸線の方向に向きが規制されシリンダ内周面１ｂとロータ部外周面４ｋで形成される空間を仕切ると同時に、ベーン先端部５ｄ，６ｄはシリンダ内周面１ｂと数μｍ程度の微小な隙間を形成しながら、シリンダ内周面１ｂと接触せずにシリンダ内周面１ｂに沿って移動する。なお、この微小な隙間は密閉容器１０３の底部から圧縮要素１０１に供給される冷凍機油によってシールされる。
なお、凹部２ａ、３ａの内径はロータの外径より小径であるが、その凹部２ａ、３ａの内径の範囲にはロータシャフト４の中心軸線を含む。
【００３４】
ロータシャフト４の回転軸部４ｂ、４ｃは、図３のようにシリンダ１のシリンダ室１ａの中心軸線Ｂとは偏心した中心軸線Ｃ上に配置されているので、ロータ部４ａは、ロータ部外周面４ｋとシリンダ内周面１ｂとが最近接する最近接部分Ａを有するようにシリンダ室１ａ内に配置され、シリンダ室１ａの中心軸線Ｂとは偏心した中心軸線Ｃ上で回転する。なお、最近接部分Ａでは、ロータ部外周面４ｋとシリンダ内周面１ｂの間には微小な隙間が形成され、ロータ部外周面４ｋとシリンダ内周面１ｂは接触せずに回転している。微小な隙間は圧縮要素１０１に供給される冷凍機油によってシールされている。
【００３５】
図４はベーン型圧縮機の圧縮要素１０１の上面図で圧縮動作を示す。図４を参照しながら、ロータシャフト４の回転に伴いシリンダ１内に、ロータ部４ａ及び２枚のベーン部５ａ、６ａにより形成される空間（圧縮室あるいは吸入室）が容積変化する様子を説明する。先ず、図４において、ロータシャフト４のロータ部４ａとシリンダ内周面１ｂとの最近接部分Ａに、第１のベーン先端部５ｄがかかる位相を、「角度０°」と定義する。そして、「角度０°」の状態からロータ部４ａが反時計回りに回転した角度を、それぞれ、「角度０°」、「角度４５°」、「角度９０°」、「角度１３５°」、「角度１８０°」、「角度２２５°」、「角度２７０°」、「角度３１５°」として、図４ではベーン５、６の位置を示す。なお、図４の「角度０°」の図に示す矢印Ｄは、ロータシャフト４の回転方向（図４では反時計方向）であり、他の「角度４５°」〜「角度３１５°」の図では、ロータシャフト４の回転方向を示す矢印は省略している。同様に、シリンダ室１ａの中心軸線Ｂ、中心軸線Ｂとは偏心した位置の回転軸部４ｂ、４ｃの中心軸線Ｃについても、「角度０°」の図に示し、「角度４５°」〜「角度３１５°」の図では、記号は省略している。
そして、ロータシャフト４の回転にともない、シリンダ１内では「角度０°」の状態から「角度３１５°」の状態まで順に変化し、「角度３１５°」の状態のあとは、再び「角度０°」の状態に戻る。また、破線の矢印は、ベーン５、６がロータ部外周面４ｋからシリンダ内周面１ｂに向かって押されている方向を示している。
【００３６】
ロータシャフト４のロータ部外周面４ｋとシリンダ内周面１ｂとが最近接している最近接部分Ａ（上死点）の近傍からロータ部４ａの回転方向すなわち反時計回り方向に所定の距離離れた位置（例えば、約４５°回転した位置）に吸入ポート１ｃが設けられている。
【００３７】
また、ロータシャフト４のロータ部４ａとシリンダ内周面１ｂとが最近接している最近接部分Ａの近傍からロータ部４ａの反回転方向すなわち時計回り方向に所定の距離離れた位置（例えば、約４５°回転した位置）に吐出流路１ｄおよび吐出ポート２ｃが設けられている。したがって、吸入ポート１ｃと吐出流路１ｄおよび吐出ポート２ｃとは最近接部分Ａを挟んだ位置に備えられている。
【００３８】
図４の「角度０°」及び「角度１８０°」のときは、シリンダ１内すなわちシリンダ室１ａ内にベーン５および６によって仕切られた内部空間が２箇所形成される。「角度０°」の場合、左側の空間すなわち最近接部分Ａからみてロータ部４ａの回転方向側（反時計回り方向側）の空間２０２は吸入工程の途中であり、回転とともに容積が拡大し、シリンダ１に形成された吸入ポート１ｃより低圧の冷媒ガスを吸入する。右側の空間すなわち最近接部分Ａからみてロータ部４ａの反回転方向側（時計回り方向側）の空間２０１は圧縮工程の途中であり、回転とともに容積が縮小し、空間内の冷媒ガスを圧縮する。なお、空間２０１は吐出ポート２ｃと連通しているが、吐出ポート２ｃに設けられた吐出弁（図示せず）によって閉鎖されており、容積の縮小とともに圧縮し続けられる。空間２０１内の冷媒ガスの圧力が所定の圧力（密閉容器内の圧力）に達すると、吐出弁が開き、空間２０１内の冷媒ガスは吐出ポート２ｃを介して空間２０１から密閉容器１０３内に吐出される。すなわち、吐出工程となる。なお、空間２０２のような吸入工程中の空間を吸入室と呼ばれ、空間２０１のような圧縮工程中の空間を圧縮室と呼ばれる。「角度１８０°」の場合も、同様に、最近接部分Ａからみてロータ部４ａの回転方向側の空間２０３は吸入工程の途中、最近接部分Ａからみてロータ部４ａの反回転方向側の空間２０２は圧縮工程の途中である。空間２０２にも吐出ポート２ｃが連通しているが吐出弁によって閉鎖されており、空間２０２内が所定の圧力に達すると、吐出弁が開き、空間２０２内の冷媒ガスを吐出する動作は同じである。
【００３９】
図４の「角度４５°」及び「角度２２５°」では、シリンダ１内に空間が３箇所形成される。それらを最近接部分Ａ（上死点）から反時計回りに説明する。「角度４５°」の場合、最近接部分Ａ（上死点）からベーン５までの空間２０３は新たに形成された吸入室であるが、吸入ポート１ｃとはまだ連通していない空間である。さらに反時計回りに進んで、ベーン５からベーン６に挟まれた空間２０２は吸入ポート１ｃと連通している吸入室となる。そして、ベーン６から最近接部分Ａ（上死点）までの空間２０１は圧縮工程途中の圧縮室となる。「角度２２５°」の場合も同様に、最近接部分Ａ（上死点）からベーン６までの空間２０４は新たに形成された吸入室であり、ベーン６からベーン５に挟まれた空間２０３は吸入ポート１ｃと連通している吸入室である。そして、ベーン５から最近接部分Ａ（上死点）までの空間２０２は圧縮工程途中の圧縮室である。
【００４０】
図４の「角度９０°」及び「角度２７０°」でも、シリンダ１内に空間が３箇所形成される。それらを最近接部分Ａ（上死点）から反時計回りに説明する。「角度９０°」の場合、最近接部分Ａ（上死点）からベーン５までの空間２０３は吸入室である。ベーン５からベーン６に挟まれた空間２０２はこの位相のときに最大容積となり、吸入工程が完了して吸入ポート１ｃとは連通しなくなる。これ以降、空間２０２は吸入室から圧縮室に変わり、内部の冷媒ガスを圧縮する圧縮工程となる。なお、吸入ポート１ｃは空間２０３と連通し、空間２０３に冷媒ガスが吸入開始される。また、ベーン６から最近接部分Ａ（上死点）までの空間２０１は圧縮工程あるいは空間２０１内の冷媒ガスが所定の圧力（密閉容器内の圧力）まで達し冷媒ガスを空間２０１から密閉容器１０３内に排出する吐出工程となる空間である。「角度２７０°」の場合も同様に、最近接部分Ａ（上死点）からベーン６までの空間２０４は吸入室であり、ベーン６からベーン５に挟まれた空間２０３は吸入工程が完了し、圧縮工程を開始する。すなわち、吸入室から圧縮室に変わり、冷媒ガスを圧縮開始する。そして、ベーン５から最近接部分Ａ（上死点）までの空間２０２は圧縮工程あるいは吐出工程にある空間である。
【００４１】
図４の「角度１３５°」及び「角度３１５°」でも、シリンダ１内に空間が３箇所形成される。それらを最近接部分Ａ（上死点）から反時計回りに説明する。「角度１３５°」の場合、最近接部分Ａ（上死点）からベーン５までの空間２０３は吸入室である。ベーン５からベーン６に挟まれた空間２０２は圧縮工程の途中であり内部は中間圧の空間となる。また、ベーン６から最近接部分Ａ（上死点）までの空間２０１は吐出工程途中の空間である。「角度３１５°」の場合も同様に、最近接部分Ａ（上死点）からベーン６までの空間２０４は吸入室であり、ベーン６からベーン５に挟まれた空間２０３は圧縮工程の途中の空間である。そして、ベーン５から最近接部分Ａ（上死点）までの空間２０４は吐出工程途中の空間である。
【００４２】
上記工程を経て、「角度１８０°」の場合のベーン６から最近接部分Ａ（上死点）までの空間２０１及び「角度０°」のベーン５から最近接部分Ａ（上死点）までの空間２０２は消滅する。
【００４３】
このように、ロータシャフト４の回転により、シリンダ室１ａ内では最近接部分Ａ（上死点）からロータ部４ａの回転方向すなわち反時計回り方向側に形成され吸入ポート１ｃと連通する空間はロータ部４ａの回転とともに徐々に容積が大きくなり、吸入ポート１ｃから冷媒を吸入する。その空間からベーンを挟んでロータ部４ａの回転方向、反時計回り方向に隣接する空間は徐々に容積が小さくなり、中の冷媒が圧縮される。そして、所定の圧力まで圧縮された冷媒は、フレーム２に設けられた吐出ポート２ｃから密閉容器１０３内に吐出される。
【００４４】
以上のように、圧縮要素１０１では、シリンダ室１ａ内でロータ部４ａが回転することによって、最近接部分Ａ（上死点）とベーンあるいは２つのベーンに挟まれた空間は徐々に容積を変化させ、吸入ポート１ｃからその空間に冷媒を吸入し、吸入した冷媒を圧縮し、そして、所定の圧力になると吐出ポート２ｃから密閉容器１０３内に吐出される動作を繰り返し行う。
【００４５】
一方、「角度０°」から「角度３１５°」までの一周の間、ベーンアライナ部５ｂ、５ｃ、６ｂ、６ｃが凹部２ａ、３ａの内周面２ｄ、３ｄに押圧されるとともにブッシュ７、８がブッシュ保持部４ｄ、４ｅ内で回動することによって、ベーン５、６は、破線の矢印の方向で示すベーン部５ａ、６ａの長手方向とシリンダ内周面１ｂの法線方向とがほぼ一致した状態にてシリンダ内周面１ｂとロータ部外周面４ｋで形成される空間を仕切り、シリンダ室１ａ内をシリンダ室１ａの円周方向に移動する。
【００４６】
このような構成と動作を行うベーン型圧縮機において、より大きな空調機に適用していくためには、外形を大きくすることなく圧縮室の容積を増加すなわち圧縮要素の押しのけ量を増加させていく必要がある。また、従来からの空調機であっても、外形を大きくすることなく圧縮要素の押しのけ量を増加させることができれば、圧縮機を低回転にて使用でき、騒音や効率の改善につながる。しかしながら、ベーン型圧縮機において、圧縮要素の押しのけ量を増加させる場合には、制約が多く、容易にはできない。
【００４７】
ベーン型圧縮機において、圧縮要素の押しのけ量を増加しようとした場合の課題と、その解決策ついて、説明を行う。図５は、ベーン５、６と、ロータシャフト４の回転軸部４ｂ，４ｃと、ロータシャフト４のロータ部４ａの外周と、の位置関係と、ロータシャフト４の回転軸部４ｂ，４ｃに設けた細径部４ｈ、４ｊの作用を説明するものであり、図５（ａ）は、従来どおりのベーン型圧縮機（ロータシャフト４の回転軸部４ｂ，４ｃに細径部を形成しない構成）の圧縮要素の構成を示す上面図である。図５（ｂ）（ｃ）は、図５（ａ）に対し、押しのけ量を増加させるため、シリンダ室１ａの中心軸線に対するロータシャフト４の中心軸線の偏心量を仮に大きくした場合の構成と課題を説明する図である。図５（ｄ）は、偏心量を大きくした場合の課題を解決した構成を説明する図である。
【００４８】
ベーン型圧縮機の圧縮要素１０１は、図５（ａ）において、ベーンアライナ部５ｂ、５ｃ、６ｂ、６ｃはフレーム２の凹部２ａとシリンダヘッド３の凹部３ａに嵌入されている。しかし、この凹部２ａ、３ａの一部でもシリンダ内周面１ｂおよびロータ部外周面４ｋで形成される空間の軸方向に配置されると、この空間と凹部２ａ、３ａとが連通するようになり、この空間にベーン５，６によって形成される吸入室および圧縮室は、凹部２ａ、３ａを介して連通する状態になる。そのため、圧縮ができない状態になる。凹部２ａ、３ａがシリンダ内周面１ｂおよびロータ部外周面４ｋで形成される空間と連通しないようにするためには、凹部２ａ、３ａの内周面２ｄ、３ｄがロータ部外周面４ｋより回転軸部４ｂ、４ｃ側に設けられるように設計する必要がある。したがって、凹部２ａ、３ａに嵌入されるベーンアライナ部５ｂ、５ｃ、６ｂ、６ｃもまた回転軸の軸方向においてロータ部外周面４ｋより回転軸部４ｂ、４ｃ側に配置される。
【００４９】
一方、ロータ部４ａが回転軸部４ｂ、４ｃの回転力によってシリンダ室１ａ内で回転運動を行うと、ロータ部４ａに保持されたベーン５，６もシリンダ室１ａ内をロータ部４ａの回転方向すなわちシリンダ室１ａの円周方向に移動する。ベーン５，６に設けられたベーンアライナ部５ｂ、５ｃ、６ｂ、６ｃもベーン５，６の移動とともに凹部２ａ、３ａ内を凹部２ａ、３ａの内周面２ｄ、３ｄに沿って凹部２ａ、３ａの円周方向に移動する。凹部２ａ、３ａ内には、凹部２ａ、３ａの中心軸線すなわちシリンダ室１ａの中心軸線から偏心した位置に回転軸部４ｂ、４ｃが配置されており、この回転軸部４ｂ、４ｃの回転にともなって、ベーンアライナ部５ｂ、５ｃ、６ｂ、６ｃは回転軸４ｂ、４ｃの周囲を周回している。回転軸部４ｂ、４ｃはシリンダ室１ａの中心軸線に対して偏心した位置に配置されているので、同じくシリンダ室１ａの中心軸線に対して偏心した位置に中心軸線が配置されたロータ部４ａは、シリンダ内周面１ｂとロータ部外周面４ｋとが最近接する最近接部分Ａを有する。同様に、凹部２ａ、３ａの中心軸線に対して偏心した位置に配置された凹部２ａ、３ａ内の回転軸も、凹部２ａ、３ａの内周面２ｄ、３ｄと回転軸部４ｂ、４ｃの外周面とが最近接する最近接部分を有する。そのため、回転軸部４ｂ、４ｃの周囲を周回するベーンアライナ部５ｂ、５ｃ、６ｂ、６ｃは、凹部２ａ、３ａの内周面２ｄ、３ｄと回転軸部４ｂ、４ｃの外周面との隙間を通過する必要があり、凹部２ａ、３ａの内径を小さくしすぎると、ベーンアライナ部５ｂ、５ｃ、６ｂ、６ｃがその隙間を通過することができなくなる。よって、凹部２ａ、３ａの内径は、凹部２ａ、３ａと回転軸部４ｂ、４ｃとが最近接する部分の隙間をベーンアライナ部５ｂ、５ｃ、６ｂ、６ｃが通過できる程度の大きさに設計する必要がある。
【００５０】
なお、凹部２ａ、３ａの内周面２ｄ、３ｄと回転軸部４ｂ、４ｃの外周面との隙間の間隔は、ベーンアライナ部５ｂ、５ｃ、６ｂ、６ｃの径方向の肉厚よりやや広めに設定されているが、ベーンアライナ部５ｂ、５ｃ、６ｂ、６ｃの径方向の肉厚はベーン５，６が冷媒の差圧によって押圧されるときの応力に対し破損しない程度の強度にて設定されることで構わないので、本願のように低圧冷媒であれば、６ｍｍ程度であれば問題ない。
【００５１】
一方、シリンダ内周面１ｂおよびロータ部外周面４ｋをベーン部５ａ、６ａにて仕切り吸入室および圧縮室を形成する圧縮要素において、圧縮要素の押しのけ量を増加させるためには、ロータ部４ａの外径を小さくしシリンダ室１ａの中心軸線に対するロータシャフト４の中心軸線の偏心量を大きくする設計方法が一般的である。
しかし、図５（ｂ）に示すように、ロータ部４ａの外径を小さくしシリンダ室１ａの中心軸線に対するロータシャフト４の中心軸線の偏心量を大きくすると、ベーン部がロータ部４ａの保持部を径方向にロータ部外周面４ｋからシリンダ内周面１ｂ側へ向かって最大に移動した位置すなわちベーン部がロータ部４ａ内からシリンダ室１ａにほぼ全て現われる（ベーン部の角度が角度１８０°の位置、図５（ｂ）ではベーン部６ａの位置）では、凹部２ａ、３ａの内周面２ｄ、３ｄが回転軸の軸方向においてロータ部外周面４ｋよりシリンダ内周面１ｂ側にあり、凹部２ａ、３ａとシリンダ内周面１ｂおよびロータ部外周面４ｋで形成される空間とが連通する状態となり、吸入室と圧縮室が形成できなくなる。
そこで、図５（ｃ）に示すように、図５（ｂ）の状態から凹部２ａ、３ａの内径とベーンアライナ部５ｂ、５ｃ、６ｂ、６ｃの外径を小さくすることで、凹部２ａ、３ａとシリンダ内周面１ｂとロータ部外周面４ｋとの間の空間の連通状態は無くなるが、ベーン部がロータ部４ａの保持部を径方向にロータ部外周面４ｋからロータ部４ａの中心軸線側へ向かって最大に移動した位置すなわちベーン部がロータ部４ａ内にほぼ全て収納される位置（ベーン部の角度が角度０°の位置、図５（ｃ）ではベーン部５ａの位置）、すなわち凹部２ａ、３ａと回転軸部４ｂ、４ｃとが最近接する部分にて、ベーンアライナ部５ｂ、５ｃ、６ｂ、６ｃの移動する軌道が回転軸部４ｂ、４ｃと交わり、ベーンアライナ部５ｂ、５ｃ、６ｂ、６ｃが凹部２ａ、３ａの内周面２ｄ、３ｄと回転軸部４ｂ、４ｃの外周面の隙間を通過することができなくなる。
したがって、ロータ部４ａの外径を小さくしシリンダ室１ａの中心軸線に対するロータシャフト４の中心軸線の偏心量を大きくするためには、ロータ部４ａの外径と凹部２ａ、３ａの内径と回転軸の偏心量を調整が必要となり、調整は容易ではない。
【００５２】
図５（ｃ）の状態の解決方法として、図示しないが、回転軸部４ｂ、４ｃ全体を細径化し凹部２ａ、３ａの内周面２ｄ、３ｄと回転軸部４ｂ、４ｃの外周面の隙間を拡大する方法が考えられるが、材料などの変更なしに回転軸部４ｂ、４ｃを細径化すると、ロータ部４ａが受ける圧力による荷重に対し、回転軸部を支持するフレーム２やシリンダヘッド３の軸受部２ｂ、３ｂと回転軸部４ｂ、４ｃに十分な負荷能力が確保できず、軸受部２ｂ、３ｂと回転軸部４ｂ、４ｃとが破損する。
軸受部２ｂ、３ｂの負荷を軽減するため軸方向に大きくする方法もあるが圧縮機の高さ方向に大きくする必要があり、圧縮機を大型化させずに押しのけ量を増加させることとは相反する。
よって、回転軸部４ｂ、４ｃ全体を細径化することは難しい。
【００５３】
そこで、本願ではロータシャフト４の回転軸部４ｂ、４ｃがベーンアライナ部５ｂ、５ｃ、６ｂ、６ｃと干渉する部分に逃がし部を設けて課題の解決を図った。ここでは、具体的な逃がし部として、凹部２ａ、３ａ内の回転軸部４ｂ、４ｃに細径部４ｈ、４ｊを設けた例にて説明をする。図５（ｄ）はその例を説明する図である。なお、図５（ｄ）は、図１〜４にて説明してきた構成を同じものである。
図５（ｄ）は、（ａ）〜（ｃ）と同様に、ベーン５、６のベーン部５ａ、６ａはロータ部４ａの保持部にロータ部４ａの円周方向に回動自在かつロータ部４ａのほぼ径方向に移動可能に保持され、ベーンアライナ部５ｂ、５ｃ、６ｂ、６ｃはフレーム２の凹部２ａとシリンダヘッド３の凹部３ａに嵌入され、ロータ部４ａの回転運動とともにロータ部の円周方向に移動する。ロータ部４ａには、フレーム２の軸受部２ｂを通り凹部２ａを貫通してロータ部の回転軸上に設けられた回転軸部４ｂと、シリンダヘッド３の軸受部３ｂを通り凹部３ａを貫通してロータ部の回転軸上に設けられた回転軸部４ｃが備えられ、ベーンアライナ部５ｂ、５ｃ、６ｂ、６ｃはこの回転軸部４ｂ、４ｃの周囲を凹部２ａ、３ａの内周面に沿って移動するので、凹部２ａ、３ａの内周面２ｄ、３ｄと回転軸部４ｂ、４ｃの外周面の隙間を通過することができず、回転軸部４ｂ、４ｃと干渉するが、凹部２ａ、３ａ内の回転軸部の径を、軸受部２ｂ、３ｂと摺動する回転軸部の径より細くすることにより、凹部２ａ、３ａの内周面２ｄ、３ｄと回転軸部４ｂ、４ｃの外周面の隙間を径方向に広げる。これにより、その隙間をベーンアライナ部５ｂ、５ｃ、６ｂ、６ｃが通過できるようになる。凹部２ａ、３ａ内の回転軸部は、軸受部２ｂ、３ｂと摺動しロータシャフト４にかかる負荷を支持していないので、細径化しても強度上、問題はない。一方、軸受部２ｂ、３ｂおよび軸受部２ｂ、３ｂと摺動している回転軸部は、従来と、その回転軸部の径やロータシャフト４を支持している位置は変わらないので、軸受の負荷は変わらない。よって、その強度も従来のままである。
【００５４】
なお、凹部２ａ、３ａ内の回転軸部４ｂ、４ｃに設ける細径部４ｈ、４ｊはベーンアライナ部５ｂ、５ｃ、６ｂ、６ｃを通過させるため、ベーンアライナ部５ｂ、５ｃ、６ｂ、６ｃと軸方向の寸法はほぼ同じである。
また、細径部４ｈ、４ｊはロータ部４ａと軸受２ｂ、３ｂにて受けている回転軸部との間に設けられるので、外部から荷重がかけられるロータ部４ａを支えるため、軸受部はロータ部４ａにできるだけ近い方が強度上都合良く、細径部４ｈ、４ｊも軸方向にはできるだけ短く配置されたほうが良い。さらに、細径化してはりの強度が下がる分、短い方が強度も良くなり、都合が良い。したがって、ベーンアライナ部もベーン部と軸方向に直結した位置に配置されることによって、細径部４ｈ、４ｊがロータ部４ａの軸方向の近傍に設けれ、軸受部をできるだけロータ部４ａの近傍に配置できる。
【００５５】
このような構成において、まず、フレーム２の凹部２ａの内径とシリンダヘッド３の凹部３ａの内径を小さくすることにより、ベーン部がロータ部４ａ内からシリンダ室１ａにほぼ全て現われる位置（ベーン部が角度１８０°の位置、図５（ｄ）では６ａの位置）では、凹部２ａ、３ａの内周面２ｄ、３ｄが回転軸の軸方向においてロータ部外周面４ｋより回転軸側にあり、凹部２ａ、３ａがシリンダ内周面１ｂおよびロータ部外周面４ｋで形成される空間と連通しない適正な位置が確保される。
そして、この凹部２ａ、３ａの内径にて、ベーン部がロータ部４ａ内にほぼ全て収納される位置（ベーン部が角度０°の位置、図５（ｄ）では５ａの位置）、すなわち凹部２ａ、３ａの内周面２ｄ、３ｄと回転軸部４ｂ、４ｃの外周面とが最近接する最近接部分では、ベーンアライナ部は軸方向にて回転軸部４ｂ、４ｃの外周面より中心軸線側にあるが、細径部４ｈ、４ｊにより凹部２ａ、３ａの内周面２ｄ、３ｄと回転軸部４ｂ、４ｃの外周面すなわち細径部４ｈ、４ｊの外周面との隙間をベーンアライナ部が通過できるように広げられ、回転軸部４ｂ、４ｃに接触することはない構成となる。すなわち、ロータ部４ａの回転運動にともないベーン５，６がシリンダ室１ａ内をシリンダ室１ａの円周方向に移動すると、そのベーン５，６に設けられたベーンアライナ部も凹部２ａ、３ａ内を凹部２ａ、３ａの円周方向に移動し、凹部２ａ、３ａの内周面２ｄ、３ｄと回転軸部４ｂ、４ｃの外周面が最近接する隙間を、回転軸部４ｂ、４ｃの外周面より中心軸線側を、回転軸部４ｂ、４ｃの外周面すなわち細径部４ｈ、４ｊの外周面に接触することなく通過することができる。
以上により、シリンダ室１ａの中心軸線に対するロータシャフト４の中心軸線の偏心量を増大させるため、フレーム２の凹部２ａの内径とシリンダヘッド３の凹部３ａの内径を小さくしても、凹部２ａ、３ａの内周面２ｄ、３ｄと回転軸部４ｂ、４ｃの外周面が最近接する部分の回転軸部４ｂ、４ｃにベーンアライナ部５ｂ、５ｃ、６ｂ、６ｃを逃がすための逃がし部を設けたので、ベーンアライナ部５ｂ、５ｃ、６ｂ、６ｃが回転軸部４ｂ、４ｃの周囲を周回しても凹部２ａ、３ａの内周面２ｄ、３ｄと回転軸部４ｂ、４ｃの外周面が最近接部分を通過することができ、ロータ部４ａに保持されたベーン５、６はロータ部４ａの回転運動によってシリンダ室１ａの中心軸線を中心とした円周上を移動することができる。
【００５６】
以上のような構成により、シリンダ室１ａの中心軸線に対するロータシャフト４の中心軸線の偏心量を増大させることが可能となり、シリンダ１を大型化することなく押しのけ量の大きな圧縮機を構成できるようになる。
【００５７】
例えば、図６のように、シリンダ室１ａの内径をａ、ロータ部４ａの外径をｂ、フレーム２の凹部２ａの内径およびシリンダヘッド３の凹部３ａの内径をｃ、回転軸部４ｂおよび４ｃの外径をｄ、ロータシャフト４の細径部４ｈおよび４ｊの外径をｅとしたとき、シリンダ１の内径を変えることなく、シリンダ室１ａの中心軸線に対するロータシャフト４の中心軸線の偏心量を約２５％増加させるためには、ロータ部４ａの外径ｂを偏心量増加前の約９５．２％、凹部２ａの内径および凹部３ａの内径ｃを偏心量増加前の約９０．３％に縮小させる必要があるが、回転軸部４ｂおよび４ｃの外径ｄに対して約６２．５％の外径ｅの細径部４ｈおよび４ｊを設け、シリンダ室１ａに対するロータシャフト４の位置をロータ部外周面４ｋとシリンダ内周面１ｂとが最近接する最近接部分Ａの方向すなわち偏心方向に移動することにより構成できる。すなわち、シリンダの大きさを大型化することなく押しのけ量の大きな圧縮機を構成できる。
なお、シリンダ室１ａの内径ａに対する各部品の比率は、シリンダ室１ａの内径ａに対して、偏心量増加前ではロータ部４ａの外径ｂが約８４％、凹部２ａ、３ａの内径が約６２％に構成されている場合、本実施の形態による偏心量増加を行うとロータ部４ａの外径ｂは約８０％、凹部２ａ、３ａの内径は約５６％にて構成でき、シリンダの大きさを変えることなく押しのけ量を約２２％大きくした圧縮機が構成できる。
なお、細径部４ｈおよび４ｊの外径をｅは、材料の強度と、ベーンアライナ部の径方向の肉厚によるが、ベーンアライナ部の径方向の肉厚は、凹部の内周面に押圧されたときベーンアライナ部が破損あるいは変形しない程度の強度によって決められている。押圧する力はシリンダ室内の冷媒圧力と密閉容器内の冷媒圧力の差圧によるものであり、本願のような低圧冷媒を使用するときには、ベーンアライナ部をできるだけ薄くすることもできるので、さらに、偏心量増加も期待できる。
【００５８】
なお、ここではベーンアライナ部５ｂ、５ｃ、６ｂ、６ｃが凹部２ａ、３ａの回転軸部４ｂ、４ｃと接触する例で説明したが、このような構成を行った場合、ベーン部５ａ、５ｂの軸方向に設けられベーン部５ａ、５ｂとともにロータ部４ａの円周方向を移動するものは、回転軸部４ｂ、４ｃにその軌道が交わり回転軸部４ｂ、４ｃと接触する。したがって、回転軸部４ｂ、４ｃに設けられた逃がし部が逃がすものは、ベーンアライナ部５ｂ、５ｃ、６ｂ、６ｃとは限らず、ベーン部５ａ、５ｂの軸方向に設けられたものが回転軸部４ｂ、４ｃと接触させないようにするための逃がし部である。
【００５９】
また、ロータシャフト４の回転軸部４ｂ、４ｃの軸受部２ｂ、３ｂとの摺動部ではない部分の径を小さくして細径部４ｈ、４ｊを形成したので、軸受部２ｂ、３ｂにおける負荷能力を損なうことなく信頼性の高い圧縮機を得ることができる。
【００６０】
更に、フレーム２及びシリンダヘッド３の端面に構成された凹部２ａ、３ａの内径とこれと嵌合するベーンアライナ部５ｂ、５ｃ、６ｂ、６ｃの外径とは、ほぼ同等の半径であり、両者は十分な冷凍機油を保持した流体潤滑状態で摺動することができるので、摩擦抵抗が小さく、機械損失の少ない高効率で信頼性の高い圧縮機を得ることができる。
【００６１】
また、ベーン部の先端５ｄ、６ｄは、シリンダ内周面１ｂとほぼ同等の半径とすることにより、微小な隙間を形成して非接触となり、両者の間の摺動による損失は発生せず、また、両者の隙間からのガスの漏れも最小限にすることができので、効率の高い圧縮機を得ることができる。
【００６２】
また、ロータシャフト４のロータ部４ａと回転軸部４ｂ，４ｃが一体で構成されているため、端板を取り付ける必要がなく、部品点数が少なくなると同時に端板取り付けに伴う同軸の悪化や歪みの問題が発生せず、高精度にロータシャフトを構成することができるという効果がある。
【００６３】
以上により、ベーン型圧縮機において、簡単な構成の変更にて、外形を大きくすることなく圧縮要素の押しのけ量を増加させることができるので、同じ大きさの圧縮機でありながらより大きな冷凍能力の空調機に搭載し使用することができるようになる。これによって、空調機の冷凍能力が大きくなっても空調機を大型化させずに冷凍能力が大きな空調機を構成できるようになる。
また、従来からの空調機においても、同じ大きさながら圧縮要素の押しのけ量が大きな圧縮機を搭載できるようになるので、圧縮機の回転数を低く抑えた運転を行い騒音や効率の改善を行うことができる。
【００６４】
なお、回転軸部４ｂ、４ｃの逃がし部は、回転軸部４ｂ、４ｃの軸方向に直角方向の断面において回転軸部４ｂ、４ｃと同心の円柱形状で説明したが、必ずしも、円柱状である必要はない。例えば、ベーン５、６が配置されている方向の細径部は回転軸部４ｂ、４ｃより細径化されているが、ベーン５、６が配置されている方向と直角方向の細径部は回転軸部４ｂ、４ｃとほぼ同じ径とした、回転軸の軸方向に直角方向の断面において、中心が回転軸部４ｂ、４ｃと同心の楕円形であっても構わない。これにより、無駄な細径部４ｈ、４ｊを形成する必要はなく、ロータシャフト４の細径部における強度もより強いものが形成できる。
また、回転軸の軸方向に直角方向の断面において、円形や楕円形ではなく、ベーン５、６が配置されている方向の細径部を切欠いた構成であっても構わない。これでもロータシャフト４の細径部の強度もより強いものが形成できる。
【００６５】
実施の形態２．
実施の形態１では、ベーン５、６がロータ部４ａの回転に伴う遠心力やベーンアライナ部５ｂ、５ｃ、６ｂ、６ｃ側とベーン先端部５ｄ、６ｄ側との圧力差にて径方向すなわちロータ部外周面４ｋからシリンダ内周面１ｂに向かって押し出され、シリンダ内周面１ｂとロータ部外周面４ｋで形成される空間を仕切り、シリンダ１内に吸入室あるいは圧縮室を形成するような構成であった。しかしながら、圧縮機の起動時や低回転時のベーンアライナ部側とベーン先端部側の圧力差が小さいときや、吸入室から液冷媒が進入し、液圧縮により圧縮室内の圧力が急上昇したときなどは、ベーン５、６をロータ部外周面４ｋから押し出す力よりもベーン５、６をロータ部４ａの中心方向に押し戻す力の方が大きくなり、ベーン５、６はロータ部４ａの中心方向に移動しようとする。このとき、ベーンアライナ部５ｂ、５ｃ、６ｂ、６ｃは、転覆すなわちフレーム２の凹部２ａの内周面２ｄおよびシリンダヘッド３の凹部３ａの内周面３ｄから離れ、ベーンアライナ部５ｂ、５ｃ、６ｂ、６ｃとローラシャフト４とが接触し、損傷あるいは破損するという課題がある。また、ベーンアライナ部５ｂ、５ｃ、６ｂ、６ｃがフレーム２の凹部２ａの内周面２ｄおよびシリンダヘッド３の凹部３ａの内周面３ｄから離れ、ベーンアライナ部５ｂ、５ｃ、６ｂ、６ｃが凹部２ａ、３ａ内を自由に摺動すると、ベーンアライナ部５ｂ、５ｃ、６ｂ、６ｃへの冷凍機油の供給が不十分となり、摺動するベーンアライナ部５ｂ、５ｃ、６ｂ、６ｃ、凹部２ａ、３ａ、ロータ部４ａが磨耗あるいは損傷する。そこで、ベーンアライナ部５ｂ、５ｃ、６ｂ、６ｃが凹部２ａの内周面２ｄおよび凹部３ａの内周面３ｄから離れ転覆することを防止するため、凹部２ａ、３ａの内周面２ｄ、３ｄに対してベーン５、６の径方向への移動を規制するストッパをベーンアライナ部５ｂ、５ｃ、６ｂ、６ｃに設けた。この発明について実施の形態２にて説明する。
【００６６】
図７は、実施の形態２を示す図で、ベーン型圧縮機の縦断面図であり、図８は、図７のストッパを設けたベーン５、６の斜視図である。ベーン５、６は同一形状の部品であるため、図８ではベーン５の符号にて示し、ベーン６の場合の符号は（）内に示す。実施の形態１と同一符号の部分は、実施の形態１と同一あるいは同様の部品であって、同様の機能を果たす部分である。
【００６７】
フレーム２には、シリンダ１側端面にシリンダ室１ａの中心軸線と同心で、かつシリンダ室１ａの内径より小さい内径のほぼ円筒状の凹部２ａが設けられ、ベーンアライナ部５ｂ、６ｂが嵌入されている。同様に、シリンダヘッド３にも、シリンダ１側端面にシリンダ１の中心軸線と同心で、かつシリンダ室１ａの内径より小さい内径の円筒状の凹部３ａが設けられ、ベーンアライナ部５ｃ、６ｃが嵌入されている。
【００６８】
なお、凹部２ａ、３ａは、軸方向の一方がシリンダ室１ａ側に開口し、もう一方は平面にて閉塞されている。すなわち、凹部２ａ、３ａは、円筒状の側面すなわち内周面２ｄ、３ｄと軸方向の一方を閉塞する円形状の平面２ｅ、３ｅによって構成される。その平面２ｅ、３ｅには内周面２ｄ、３ｄに沿ってリング状の溝２ｆ、３ｆが設けられている。
【００６９】
一方、ベーン５、６はベーン部５ａ、６ａとベーンアライナ部５ｂ、５ｃ、６ｂ、６ｃから構成されている。ほぼ四角形状のベーン部５ａは、シリンダ内周面１ｂ側のベーン先端部５ｄと、その反対側であるロータ部４ａの中心軸線側のベーン背面部５ｅと、ロータ部４ａの軸方向、フレーム２側の側面部５ｆと、ロータ部４ａの軸方向、シリンダヘッド３側の側面部５ｇと、ロータ部４ａの円周方向の側面部５ｈ、５ｊとで構成されている。ベーン部５ａの軸方向の側面部５ｆのベーン背面部５ｅ側にはベーンアライナ部５ｂが設けられている。さらに、そのベーンアライナ部５ｂのフレーム２側すなわちベーン部５ａと反対側には、ベーンアライナ部５ｂよりも径方向にて薄肉でありベーンアライナ部５ｂとほぼ同心に形成され、軸方向に延出された部分リング形状すなわち円弧形状のストッパ部５ｋが設けられている。同様にベーン部５ａの軸方向の側面部５ｇのベーン背面部５ｅ側にはベーンアライナ部５ｃが設けられ、そのベーンアライナ部５ｃのシリンダヘッド３側すなわちベーン部５ａと反対側には、ベーンアライナ部５ｃよりも径方向にて薄肉でありベーンアライナ部５ｃとほぼ同心に形成され、軸方向に延出された部分リング形状すなわち円弧形状のストッパ部５ｐが設けられている。なお、ストッパ部５ｋ、５ｐは、回転軸部４ｂ、４ｃとの干渉を防止するため、ベーンアライナ部５ｂ、５ｃの外周側すなわちベーン先端部５ｄ側に設けられている。
【００７０】
同様に、ベーン部６ａは、シリンダ内周面１ｂ側のベーン先端部６ｄと、その反対側であるロータ部４ａの中心軸線側のベーン背面部６ｅと、ロータ部４ａの軸方向、フレーム２側の側面部６ｆと、ロータ部４ａの軸方向、シリンダヘッド３側の側面部６ｇと、ロータ部４ａの円周方向の側面部６ｈ、６ｊとで構成されている。ベーン部６ａのフレーム２側側面部６ｆのベーン背面部６ｅ側にはベーンアライナ部６ｂが設けられ、そのベーンアライナ部６ｂのフレーム２側すなわちベーン部５ａと反対側には、ベーンアライナ部６ｂよりも径方向にて薄肉でありベーンアライナ部６ｂとほぼ同心に形成され、軸方向に延出された部分リング形状のストッパ部６ｋが設けられている。同様にベーン部６ａのシリンダヘッド３側側面部６ｇのベーン背面部６ｅ側にはベーンアライナ部６ｃが設けられ、そのベーンアライナ部６ｃのシリンダヘッド３側すなわちベーン部６ａと反対側には、ベーンアライナ部６ｃよりも径方向にて薄肉でありベーンアライナ部６ｃとほぼ同心に形成され、軸方向に延出された部分リング形状のストッパ部６ｐが設けられている。なお、ストッパ部６ｋ、６ｐは、回転軸部４ｂ、４ｃとの干渉を防止するため、ベーンアライナ部６ｂ、６ｃの外周側すなわちベーン先端部６ｄ側に設けられている。
【００７１】
ベーンアライナ部５ｂ、５ｃ、６ｂ、６ｃに設けられたストッパ部５ｋ、５ｐ、６ｋ、６ｐは凹部２ａ、３ａのリング状溝２ｆ、３ｆに嵌入され、圧縮要素１０１が構成される。これにより、ベーン５、６の径方向の移動が規制される。
なお、リング状溝２ｆ、３ｆとストッパ部５ｋ、５ｐ、６ｋ、６ｐは、軸方向にて、回転軸部４ｂ、４ｃの外周側に位置する。偏心量をできるだけ大きくしようとしたとき、最近接部でベーンアライナ部５ｂ、５ｃ、６ｂ、６ｃを細径部４ｈ、４ｊにぎりぎりまで押し込んだ構造としたいので、ロータ部４ａの回転とともにベーン５、６が移動したとき、ストッパ部５ｋ、５ｐ、６ｋ、６ｐと回転軸部４ｂ、４ｃとの干渉を防止するため、ストッパ部５ｋ、５ｐ、６ｋ、６ｐはベーンアライナ部５ｂ、５ｃ、６ｂ、６ｃより径方向にて薄肉形状とするとともに、ベーンアライナ部５ｂ、５ｃ、６ｂ、６ｃの外周側すなわちベーン先端部５ｄ、６ｄ側に設けられている。
【００７２】
なお、ベーンアライナ部に設けたストッパ部は、フレーム側、シリンダヘッド側の両側に該部分を設けたが、どちらか片方だけでもよい。
また、ストッパ部はベーンアライナ部の外周側すなわちベーン先端部側に設けられているが、図７、８のようにストッパ部とベーンアライナ部の外周面が連続的につながっている配置でなくても良い。すなわち、ストッパ部がベーンアライナ部の外周側より若干内周側、例えばストッパ部の肉厚程度内周側に設けられても構わない。
また、凹部２ａ、３ａの内周面２ｄ、３ｄとリング状溝２ｆ、３ｆの側面とが連続的につながっている配置でなくても良い。すなわち、リング状溝２ｆ、３ｆの側面が凹部２ａ、３ａの内周面２ｄ、３ｄより若干内周側、例えばストッパ部の肉厚程度内周側に設けられても構わない。
また、リング状溝２ｆ、３ｆの幅はストッパ部５ｋ、５ｐ、６ｋ、６ｐの肉厚より広くても構わない。例えばストッパ部の肉厚程度、リング状溝２ｆ、３ｆの幅を広く設けても構わない。ベーン５、６の径方向へ移動を許すが、この程度の径方向の移動動作では、ベーンアライナ部５ｂ、５ｃ、６ｂ、６ｃの転覆は生じない。
【００７３】
次に動作について説明する。ロータシャフト４が駆動部から回転動力を受け、ロータ部４ａがシリンダ１内で回転し、その回転にともなって、ロータ部４ａのブッシュ保持部４ｄ、４ｅのブッシュ７、８間に保持されたベーン５、６もシリンダ室１ａを中心軸線とした円周上を移動する。
【００７４】
ベーン５、６は、ロータ部４ａの回転に伴う遠心力やベーンアライナ部５ｂ、５ｃ、６ｂ、６ｃ側とベーン先端部５ｄ、６ｄ側との圧力差によって、径方向すなわちロータ部外周面４ｋからシリンダ内周面１ｂに向かって押し出す力を受けている。ベーンアライナ部側の凹部２ａ、３ａとロータ４ａによって形成される空間には軸受部２ｂ、３ｂの隙間などから密閉容器１０３内の高圧冷媒が進入する一方、ベーン先端部５ｄ、６ｄ側のロータ部外周面４ｋとシリンダ内周面１ｂとの間の空間は低圧冷媒を吸入するので、ベーンアライナ部５ｂ、５ｃ、６ｂ、６ｃ側とベーン先端部５ｄ、６ｄ側との圧力差がベーン５、６をロータ部外周面４ｋから押し出す力になる。これらの力によって、ベーン５、６は、径方向すなわちロータ部外周面４ｋからシリンダ内周面１ｂに向かって押し出されるが、そのとき、ベーンアライナ部５ｂ、５ｃ、６ｂ、６ｃは、その外周面すなわちロータシャフト４と反対側の側面が凹部２ａ、３ａの内周面２ｄ、３ｄに押圧され、その状態以上、ベーン５、６が径方向すなわちロータ部外周面４ｋからシリンダ内周面１ｂに向かって押し出されないように規制している。
【００７５】
一方、圧縮機の起動時や低回転時は、ロータ部４ａの回転に伴う遠心力は弱く、密閉容器内の圧力もそれほど高くないため、ベーンアライナ部側の凹部２ａ、３ａとロータ４ａによって形成される空間とベーン先端部５ｄ、６ｄ側のロータ部外周面４ｋとシリンダ内周面１ｂとの間の空間との圧力差も小さい。また、吸入室から液冷媒が進入した場合、液圧縮により圧縮室内の圧力が急上昇する。このような場合、ベーン５、６をロータ部外周面４ｋから押し出す力よりもベーン５、６をロータ部４ａの中心方向に押し戻す力の方が大きくなり、ベーン５、６はロータ部４ａの中心方向に移動しようとする。このままでは、ベーンアライナ部５ｂ、５ｃ、６ｂ、６ｃは転覆しベーン５、６が破損するが、凹部２ａ、３ａのリング状溝２ｆ、３ｆとベーンアライナ部に設けたストッパ部５ｋ、５ｐ、６ｋ、６ｐとの嵌入により、ベーン５、６のロータ部４ａの中心方向への移動が規制されている。すなわち、ベーン５、６をロータ部４ａの中心方向に押し戻す力が働いても、リング状溝２ｆ、３ｆとストッパ部５ｋ、５ｐ、６ｋ、６ｐによって、ベーン５、６が中心方向押し戻されることはなく、転覆することもない。一方、ベーン５、６のロータ部４ａの回転方向における摺動は、従来と同じであり圧縮動作は変わらない。
【００７６】
また、リング状溝２ｆ、３ｆとストッパ部５ｋ、５ｐ、６ｋ、６ｐは、軸方向にて、回転軸部４ｂ、４ｃの外周側に位置するが、ベーンアライナ部５ｂ、５ｃ、６ｂ、６ｃより径方向にて薄肉形状とするとともに、ベーンアライナ部５ｂ、５ｃ、６ｂ、６ｃの外周側すなわちベーン先端部５ｄ、６ｄ側に設けられていることから、回転軸部４ｂ、４ｃとの干渉を防止し、シリンダ室１ａの中心軸線に対するロータシャフト４の中心軸線の偏心量を増大を容易にできるようにしている。
【００７７】
以上のように、フレーム２およびシリンダヘッド３の凹部２ａ、３ａのリング状溝２ｆ、３ｆとベーンアライナ部５ｂ、５ｃ、６ｂ、６ｃのストッパ部５ｋ、５ｐ、６ｋ、６ｐとを嵌合させベーン５、６の径方向の移動を規制するように構成したので、圧縮機の起動時や低回転時、吸入室から液冷媒が進入した場合などの過渡運転状態等で、ベーン５、６がロータ部外周面４ｋからシリンダ内周面１ｂに向かって押し出される力が低下しても、ベーン５、６が転覆し、ベーンアライナ部５ｂ、５ｃ、６ｂ、６ｃがロータシャフト４に接触し、ベーンアライナ部５ｂ、５ｃ、６ｂ、６ｃおよびロータシャフト４が損傷あるいは破損することを防止することができる。
【００７８】
また、ベーン５、６が転覆すなわちベーンアライナ部５ｂ、５ｃ、６ｂ、６ｃが凹部２ａの内周面２ｄおよび凹部３ａの内周面３ｄから離れることを防止できるので、両者は冷凍機油を十分に保持した流体潤滑状態で摺動することができ、摩擦抵抗が小さく、機械損失の少ない高効率で信頼性の高い圧縮機を得ることができる。
【００７９】
以上により、圧縮要素の押しのけ量を増加させ、圧縮機の回転数を低く抑えた運転の比率や起動の頻度が増えても、ベーンが転覆することがない信頼性の高い圧縮機を得ることができ、空調機の騒音や効率の改善を行うことができる。
また、吸入室から液冷媒が進入した場合でも、ベーンが転覆することがないので、より信頼性の高い圧縮機を得ることができる。
【符号の説明】
【００８０】
１  シリンダ、１ａ  シリンダ室、１ｂ  シリンダ内周面、１ｃ  吸入ポート、１ｄ  吐出流路、２  フレーム、２ａ  凹部、２ｂ  軸受部、２ｃ  吐出ポート、２ｄ  内周面、２ｅ  円形平面、２ｆ  リング状溝、３  シリンダヘッド、３ａ  凹部、３ｂ  軸受部、３ｄ  内周面、３ｅ  円形平面、３ｆ  リング状溝、４  ロータシャフト、４ａ  ロータ部、４ｂ  回転軸部、４ｃ  回転軸部、４ｄ  ブッシュ保持部、４ｅ  ブッシュ保持部、４ｆ  ベーン逃がし部、４ｇ  ベーン逃がし部、４ｈ  細径部、４ｊ  細径部、４ｋ  ロータ部外周面、５  第１のベーン、５ａ  ベーン部、５ｂ  ベーンアライナ部、５ｃ  ベーンアライナ部、５ｄ  ベーン先端部、５ｅ  ベーン背面部、５ｆ  側面部、５ｇ  側面部、５ｈ  側面部、５ｊ  側面部、６  第２のベーン、６ａ  ベーン部、６ｂ  ベーンアライナ部、６ｃ  ベーンアライナ部、６ｄ  ベーン先端部、６ｅ  ベーン背面部、６ｆ  側面部、６ｇ  側面部、６ｈ  側面部、６ｊ  側面部、７  ブッシュ、８  ブッシュ、１１  固定子、１２  回転子、１３  ガラス端子、１４  吐出管、１５  リード線、１００  圧縮機、１０１  圧縮要素、１０２  電動要素、１０３  密閉容器。
【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】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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