(57)【要約】【課題】小型小容量圧縮機の使用限界最高回転数をより高速回転化し、大容量の圧縮機性能に代替すること。【解決手段】ロータ２の溝部に高強度なスペーサ５にすることによりロータ顎部の強度を上げたものである。また、ロータ顎部にＬ型スペーサを入れたものである。またロータの複数のベーン溝部を一体化し、ロータの材料構成を複数の材料で構成したものである。これによって、ロータ顎部の強度が強くなり、使用限界最高回転数をより高速化でき、大容量の圧縮機の性能に代えることができ、車両メーカの要求である小型・軽量化が可能となる。【選択図】図２
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【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、外周部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、前記ロータには略放射状に複数のベーン溝を有し、前記ベーン溝内に摺動自在に挿入され、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相互間に形成された圧縮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、シリンダの両端を閉塞し圧縮室を構成する前部側板および後部側板と、前記吸入空間に連通する吸入口及び前記吐出空間に連通する吐出口を備えたベーンロータリ圧縮機において、前記ベーン溝部分をスペーサ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】
前記ロータのベーン溝外側（ロータ顎部）にＬ型スペーサ設けたことを特徴とする請求項１に記載のベーンロータリ型圧縮機。
【請求項３】
前記ロータの前記複数のベーン溝部を一体化し、前記ロータの材料構成を複数材料の構成としたことを特徴とする請求項１または２に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、気流体の圧縮を行う圧縮機に関するもので、たとえば自動車空調装置など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、この種のベーンロータリ型圧縮機ロータシャフトは、金属塊でクロムモリブデン鋼の一般的材料ＳＣＭ４１５を使用している（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
図７、図８は、従来のベーンロータリ型圧縮機の横断面図、縦断面図であり、ロータ１０２とシャフト１０６から構成され全体が一体化されている。
【０００４】
また近年は車両メーカから小型化・軽量化を強く要求され、ロータを軽量化した例として、中空のロータシャフトにした例もある（例えば特許文献２参照）。
【０００５】
図９に示すように、中空ロータシャフトはロータ１１０、シャフト１１０ａ、シャフト１１０ｂから構成されている。
【特許文献１】特開平７−１３３７７６号公報
【特許文献２】特開２００５−１７１９５０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
車両メーカからの小型化・軽量化の要求があり、１つの方法として小容量圧縮機の使用限界最高回転数をより高速回転化して圧縮機の性能を上げ大容量の圧縮機に対応する手段がある。図６で説明すると、図６はＦＥＭ解析結果を示すもので、圧縮機を高速回転させるとロータ顎部に応力集中が係り、ロータ顎部の強度が課題になることを示している。
【０００７】
本発明は、課題を解決するもので、従来の圧縮機よりも１．３倍以上の高速回転仕様で信頼性、耐久性を確保でき、小型・軽量で商品性の高い小型大容量のベーンロータリ圧縮機を安く提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記従来の課題を解決するために、本発明のロータリ型圧縮機は、ロータのベーン溝にロータ材料（たとえばＳＣＭ４１５）より高強度な材料のベーン溝形状のスペーサを入れたものである。
【０００９】
これによって、ロータ顎部が高強度になり圧縮機の高速化が図れ、小型圧縮機で大容量化となる。
【００１０】
また、顎部にロータの材料より高強度なＬ型スペーサ（Ｌ型くさび）を設けたものである。これによって、同様な効果を奏することとなる。
【００１１】
また、複数あるベーン溝部を高強度な材料で一体化し、溝部以外はアルミ材料、樹脂材料としたものである。これによって、同様な効果を奏することができ、軽量化も可能となる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明のベーンロータリ型圧縮機は、近年車両メーカより要求される小型・軽量で高信
頼性・高耐久性の商品性の高いベーンロータリ型圧縮機を安価に提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
第１の発明は、ロータのベーン溝にロータ材料（たとえばＳＣＭ４１５）より高強度な材料のスペーサをベーン溝に入れることにより、ロータ顎部が高強度になり圧縮機の高速化が図れ、小型圧縮機で大容量化することができる。
【００１４】
第２の発明は、ロ−タの顎部に高強度な材料のＬ型スペーサを設けることにより、第１の発明と同様な効果を奏することができる。
【００１５】
第３の発明は、ロータの複数のベーン溝部を一体化し、ロータの材料構成を２つ以上にしたものである。強度を要するベーン溝部を一体化し高強度な材料ＳＣＭ材を使い、強度が不要な部分にはアルミ材料または樹脂材料等を使いロータ全体材料の重量を軽量化できる。また、このように軽量化及び複合構成することにより回転速度も上がり性能効率も向上することなる。
【００１６】
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。
【００１７】
（実施の形態１）
図１は、本発明の第１の実施の形態におけるベーンロータリ型圧縮機の横断面図を示すもので、図２は図１のＡ−Ａ断面図を示すものである。
【００１８】
図１、図２において、円筒内壁を有するシリンダ１内に、略円筒状のロータ２がその外周の一部がシリンダ１の内壁と微小隙間を形成して収容配置されると共に回転自在に支持されている。ロータ２には複数（図示した実施形態では３つ）のベーン溝３が周方向に等間隔に設けられており、ベーン溝３内には摺動自在にベーン４がそれぞれ挿入されている。ベーン溝３は、スペーサ５に挿入されロータ２の材料より高強度な材料にし、図２のようにロータ２に圧入または溶着、接着等により固着させている。ロータ２には駆動軸６が一体的に結合されており、駆動軸６を回転させることでロータ２が回転する。シリンダ１の前後の両端面はそれぞれ前部側板７と後部側板８が接合されて閉鎖され、シリンダ１の内部に冷媒ガスの圧縮を行う作動室９が形成されている。
【００１９】
また、ベーン溝３と前部側板７及び後部側板８で仕切られたベーン４背部の空間がベーン背圧部１８として構成している。
【００２０】
作動室９には吸入口１１及び吐出口１２に吐出弁１３が配設されている。高圧ケース１４内の下部は貯油部１４ａを構成している。貯油部１４ａには、作動室９で圧縮されたガス冷媒中にミスト状になって含まれる潤滑油が衝突式の油分離手段により分離された潤滑油が溜まるようになっている。高圧ケース１４の上部には圧縮された流体（冷媒ガス）を高圧ケース１４から空調装置のシステムサイクルに排出するガス排出口１６が形成されている。後部側板８の高圧ケース１４上部にベーン背圧付与装置１５が設けられており、ベーン背圧付与装置１５には圧縮機取り付け静止時の潤滑油面と略垂直となるように潤滑油供給口１７を設けている。
【００２１】
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。
【００２２】
エンジンなどの駆動源より動力伝達を受けて駆動軸６及びロータ２が、図２において時計方向に回転すると、それに伴い吸入口１１より気流体が作動室９に流入し圧縮される。この時ロータ顎部には図６のように応力が加わっている。圧縮機の最高許容回転数が高く
なればなるほど顎部に係る応力集中が大きくなり顎部破損の危険性がある。本発明では、ロータ２はアルミ材料にし、スペーサ５は図６のようにＦＥＭ分析により材料仕様を決めた材料（たとえばＳＣＭ材）である。これによって、圧縮機の最高許容回転数がより高回転でロータ顎部に係る応力集中が大きくなってもスペーサ５材質を選定し破損しないような材料にすれば、圧縮機の最高許容回転数をより高速回転化することができ、小型圧縮機で大容量化することになる。
【００２３】
圧縮された気流体は、吐出口１２吐出弁１３を押し上げて高圧ケース１４内に流入し、ガス排出口１６より圧縮機の外部（空調装置のシステムサイクル中）へ排出される。
【００２４】
また、圧縮された気流体には潤滑油が混入しているため、高圧ケース１４の上部でその潤滑油の一部が分離され貯油部１４ａに滴下し貯えられる。貯油部１４ａに溜まった潤滑油は、潤滑油供給口１７より流入し、背圧付与装置１５内を通りベーン背圧部１８に供給され、ベーン４をシリンダ１の内壁に衝突し押し付ける。また、ベーン背圧部１８に供給された潤滑油の一部は、小隙間から潤滑油部位に供給される。
【００２５】
（実施の形態２）
図３は、本発明の第２の実施の形態におけるベーンロータリ型圧縮機の縦断面図を示すもので、図４はＬ型スペーサ１９の図面である。本発明も実施形態１と同様ＦＥＭ解析を行いＬ型スペーサ１９の形状・材質の仕様を決めたもので、本発明では幅５ｍｍ、厚み３ｍｍとし図３のようにロータ顎部に埋め込めこんだものであり、実施形態１と同様の効果を得ることができる。
【００２６】
（実施の形態３）
図５は、本発明の第３の実施の形態におけるベーンロータリ型圧縮機の縦断面図を示すものである。ロータ２を複数のベーン溝部を一体化した部分２ａと他の部分２ｂで構成したものである。２ａの部分の材料はＦＥＭ解析により高強度な材料（たとえばＳＣＭ系材料）にし、２ｂの部分をアルミ材料とか樹脂材料にしたものである。これによって、実施形態１または２同様の効果の圧縮機の最高許容回転数を高くでき、小型圧縮機で大容量化することができる。
【産業上の利用可能性】
【００２７】
以上のように、本発明にかかるベーンロータリ型圧縮機、軽量・小型でロータ顎部の高強度で、低コスト・高信頼性で商品性の高いベーンロータリ型圧縮機を提供することが可能となるので、自動車用エアコンのコンプレッサ等の用途にも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【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横断面図
【図２】図１のＡ−Ａ断面図
【図３】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縦断面図
【図４】Ｌ型スペーサの図
【図５】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縦断面図
【図６】ＦＭＥ解析図（解析条件；液圧縮条件）
【図７】従来のベーンロータリ型圧縮機の横断面図
【図８】図７のＢ-Ｂ断面図
【図９】従来の中空シャフトを示す図
【符号の説明】
【００２９】
１  シリンダ
２  ロータ
３  ベーン溝
４  ベーン
５  スペーサ
６  駆動軸
７  前部側板
８  後部側板
９  作動室
１１  吸入口
１２  吐出口
１３  吐出弁
１４  高圧ケース
１４ａ  貯油部
１５  ベーン背圧付与装置
１６  ガス排出口
１７  潤滑油供給口
１８  ベーン背圧部
１９  Ｌ型スペーサ
【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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【図９】
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