(57)【要約】【課題】圧縮機起動時のロータと側板の接触を防止し、異常な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ものである。【解決手段】吸入孔からの吸入流体を圧縮し、吐出孔から吐出する圧縮機構を具備したベーンロータリ型圧縮機において、前記圧縮機構を構成する前部側板に、前記ロータの回転軸中心と同心とする所定の半径でかつ、前記ロータの軸方向に窪む逃がし空間を設けたことにより、圧縮機起動時のロータと側板の接触を防止し、異常な摩耗が抑制できる。【選択図】  図１
2005002825.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸入孔からの吸入流体を圧縮し、吐出孔から吐出する圧縮機構を具備したベーンロータリ型圧縮機において、前記圧縮機構を構成する前部側板に、前記ロータの回転軸中心と同心とする所定の半径でかつ、前記ロータの軸方向に窪む逃がし空間を設けたベーンロータリ型圧縮機。
【請求項２】
前記ロータの前部側板側端面には、その端面から前部側板方向に張り出しかつ、前記前部側板との微小隙間を確保する確保手段が設けられ、さらに前記確保手段が前記逃がし空間に遊合するようにした請求項１記載のベーンロータリ型圧縮機。
【請求項３】
前記確保手段は、前記ロータ端面を、外周側から中心方向に向かって徐々に軸方向幅が大きくなるように形成することにより構成された請求項２記載のベーンロータリ型圧縮機。
【請求項４】
前記前部側板に、前記回転軸中心と同心に配置され、かつロータ端面と前部側板で形成される微小隙間を前記ロータの径方向に区画するシールリングを設け、前記逃がし空間を前記シールリング内領域に形成した請求項１乃至請求項３いずれかに記載のベーンロータリ型圧縮機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
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。
【０００２】
【従来の技術】
従来の自動車用空調装置に使用されているベーンロータリ型圧縮機として、特許文献１が知られている。
【０００３】
図７及び図８において、ベーン３４は、回転軸３５ａを具備するロータ３５に形成されたベーン溝３６内を出没するように組み込まれ、シリンダ３３の内壁を摺動し、シリンダ３３とロータ３５とベーン３４と前部側板３１及び後部側板３２により、作動空間３３ａを形成する。ロータ３５と前部側板３１またはロータ３５と後部側板３２の間には微小隙間４０、４１が設定されている。
【０００４】
ロータ３５の両端面は、組立時に微小隙間４０、４１が安定して確保できるようにロータ３５の外周から内周に向けて回転軸３５ａと同心で軸方向へ５μｍ程度突出するように膨らみ面３９ａ、３９ｂ（以下、端面と称す）に形成されている。
【０００５】
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、回転軸３５ａとともにロータ３５が回転することにより、冷媒が吸入孔３７からシリンダ３３内の作動空間３３ａ内へ吸入され、作動空間３３ａ内で圧縮されて、シリンダ３３に形成された吐出孔３８から吐出される。
【０００６】
【特許文献１】
特開２００１−２２１１７９号公報（図１参照）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の構成は、圧縮機起動前において、ロータ３５の前部側板３１側（回転軸３５ａ先端）に大気圧が作用し、後部側板３２側には作動空間３３ａ内に所定の圧力が残存している関係から、矢印Ｘで示す如くロータ３５が前部側板３１側に押し付けられている。
【０００８】
したがって、この状態で圧縮機が起動すると、ロータ３５の回転に伴ってベーン３４もシリンダ３３内を摺動するが、ロータ３５の前部側板３１側の端面３９ａも前部側板３１側に押し付けられた状態で起動される。その結果、ロータ３５の端面３９ａの中心寄りの部分と前部側板３１の間で、局部的に異常摩耗あるいは焼き付きを起こす場合があった。
【０００９】
通常、前部側板３１、後部側板３２は、ロータ３５の材質に比較して硬度が低い材料が選定されている。したがって、前部側板３１は、前述の差圧でロータ３５の端面３９ａと圧接する状況となっても、幾分かは撓み、これによって摩耗も緩和されるが、前記異常摩耗あるいは焼き付きを解消するには至らなかった。
【００１０】
また、耐久性の関係などで、前部側板３１あるいは後部側板３２を、構造的に改良してその剛性を増す、あるいは前記前部側板３１、後部側板３２の材料として、前記ロータ３５と同等の硬度の材料が選択された場合においては、ロータ３５の端面３９ａと前部側板３１の間で益々局部的に焼き付きが生じ易くなってしまうものであった。
【００１１】
本発明はこのような従来の課題を解決するものであり、信頼性・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。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
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、吸入孔からの吸入流体を圧縮し、吐出孔から吐出する圧縮機構を具備したベーンロータリ型圧縮機において、前記圧縮機構を構成する前部側板に、前記ロータの回転軸中心と同心とする所定の半径でかつ、前記ロータの軸方向に窪む逃がし空間を設けたものである。
【００１３】
かかる構成とすることにより、前記ロータ端面と前部側板との局部的な加圧接触面が少なくなり、圧縮機の起動時における前部側板とロータ端面との異常摩擦が緩和される。
【００１４】
また、本発明は、請求項１記載の構成において、前記ロータの前部側板側端面には、その端面から前部側板方向に張り出しかつ、前記前部側板との微小隙間を確保する確保手段が設けられ、さらに前記確保手段が前記逃がし空間に遊合するようにしたものである。
【００１５】
また、本発明は、前記確保手段を、前記ロータ端面を外周側から中心方向に向かって徐々に軸方向幅が大きくなるように形成することにより構成したものである。
【００１６】
さらに、本発明は、前記前部側板に、前記回転軸中心と同心に配置され、かつロータ端面と前部側板で形成される微小隙間を前記ロータの径方向に区画するシールリングを設け、前記逃がし空間を前記シールリング内領域に形成したものである。
【００１７】
【発明の実施の形態】
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。
【００１８】
（実施の形態１）
図１乃至図３において、１は圧縮機で、円筒空間を有するシリンダ２と、前記シリンダ２の円筒空間両側開口を閉塞する前部側板３及び後部側板４と、前記シリンダ２の上部に設けられた通路カバー５と、前記後部側板４に連続した高圧室カバー６を具備している。前記高圧室カバー６の内部は、高圧室６ａとなっており、前記後部側板４の連通穴４ａを介して前記通路カバー５の内部に形成された吐出室８と連通している。前記通路カバー５の一部には冷凍サイクル（図示せず）に連結される吸入口７が形成され、また前記高圧室カバー６には、冷凍サイクル（図示せず）に連結される吐出口１８が形成されている。また、前記シリンダ２には、前記吸入口７とシリンダ２内部の円筒空間を連通する吸入孔９と、前記円筒空間と前記吐出室８を連通する吐出孔１０が設けられている。１１は前記シリンダ２内部の円筒空間に設けられたロータで、前記前部側板３と後部側板４にそれぞれ軸支された回転軸１２が一体に設けられている。この回転軸１２の前部側板３側は、軸封シール１２ａが設けられ、冷媒の漏れを防止している。前記ロータ１１は、図２に示す如くその外周の一部がシリンダ２内において吸入孔９と吐出孔１０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１３と定義し、このロータヘッド部１３により、前記シリンダ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、前記ロータヘッド部１３は、シリンダ３の内壁との間で狭小隙間を維持しており、前記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。また、前記ロータ１１は、接線と平行方向で且つ、所定角度毎にベーン溝１４が設けられ、この各ベーン溝１４には、先端が前記シリンダ３の内壁に接触するベーン１５が出没自在に設けられている。これら各ベーン１５のシリンダ２内壁への当接によりシリンダ２の円筒空間は、前部側板３と後部側板４とで吸入空間２ａと、吐出空間２ｃと、この両者の間に位置する中間空間２ｂの複数の空間に仕切られる。なお、図１において、前部側板３とベーン１５側面及び後部側板４とベーン１５側面には、間隔を設けて記載しているが、前記ベーン１５の幅は、前記ロータ１１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２の円筒空間を複数の空間に仕切っている。
【００１９】
ここで、前記前部側板３と後部側板４は、ＡＤＣ１２（アルミダイキャスト）からなり、ロータ１１は、前記ＡＤＣ１２よりも硬いＳＣＭ４１５（クロモリ鋼）からなっている。そして、前記ロータ１１の軸方向における前後端面には、通常前部側板３と後部側板４との間にそれぞれ５μｍ程度の微小隙間１６ａ・１６ｂを形成するための工夫が成されており、具体的には、前記ロータ１１の軸方向における前後端面を、ロータ１１の外周から中心に向けて徐々にそのロータ１１の軸方向幅が大きくなるように膨らみを設けた立体面１１ａ・１１ｂ（以下、端面と称す）に形成されている。この端面１１ａ・１１ｂと前部側板３、後部側板４との当接により、前記微小隙間１６ａ・１６ｂが確保される。このロータ１１は、本発明のために開発されたものでなく、既存のものであり、前記端面１１ａ・１１ｂは、直径約５７．５ｍｍで中央部で約５μｍ軸方向に突出するようテーパ面状に形成されている。
つまり、ロータ１１の外周から徐々に膨らむような面に加工されている。
【００２０】
また、前記前部側板３の軸受け穴３ｂの周辺には、この軸受け穴３ａと同軸で直径が約４７ｍｍの円形凹部からなる逃がし空間１７が設けられており、その軸方向深さは、約１４μｍに形成され、前記ロータ１１及びシリンダ２との組込状態において、前記ロータ１１の前面側端面１１ａの中央部分がこの逃がし空間１７内に嵌り込む深さとなっている。この逃がし空間１７の形成に当たっては、ロータ１１よりも硬度が小さい（柔らかい）前部側板３での加工となるため、加工作業も容易である。また、前記ロータ１１は、基本的に軸方向の動きがない設計になっているが、実際は、加工寸法の誤差などの関係で微動するもので、前記ロータ１１の前面側端面１１ａの突出部分の逃がし空間１７内への嵌り込みは、前記ロータ１１の軸方向に微動があっても、前面側端面１１ａの中心部が前記逃がし空間１７の底部１７ａに当たることはないように設定されている。
【００２１】
一方、前記ロータ１１の後面側端面１１ｂは、端面における中心部分が後部側板４と当接し、所定の微小隙間１６ｂを形成している。
【００２２】
上記構成において、エンジン（図示せず）からベルト（図示せず）を介して回転軸１２が駆動されると、これに伴ってロータ１１が図２の矢印Ｚ方向に回転する。その結果、遠心力及びベーン溝１４内の潤滑油圧力によってベーン１５がシリンダ２内壁と当接し、シリンダ２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９からシリンダ２内の吸入空間２ａに吸入された冷媒は、回転が進むにつれて中間空間２ｂ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２ｃで圧縮され、さらに回転が進むことによって吐出孔１０から吐出室８へ吐出される。
この吐出室８の冷媒は、さらに後部側板４の連通穴４ａを通過し、高圧カバー６内の高圧室６ａ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１８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６ａの底部に溜まる。
【００２３】
ここで、起動時におけるロータ１１の回転状況についてもう少し詳しく説明する。
【００２４】
図１及び図３に示すように、前部側板３には逃がし空間１７が設けられており、この逃がし空間１７内には、前記ロータ１１の前面側端面１１ａの中央部分が嵌り込んでいるため、起動時におけるロータ１１の前部端面における前部側板３との局部的な加圧部分がなくなり、その結果、局部の異常摩耗が抑制できる。
【００２５】
一方、前記ロータ１１における後面側端面１１ｂでは、その中央部分が後部側板４に当接した状態にあるが、シリンダ２内圧力と大気圧の差圧によって、起動時ロータ１１が図１の矢印Ｙで示すように前部側板３側に押圧されていることから、過剰な圧力が後部側板４側へ作用しない。したがって、後部側板４とロータ１１間における局部的な異常摩耗の発生も抑制されている。
【００２６】
次に、組み立て時における芯出しの調整不具合、あるいは液圧縮などに起因して、ロータ１１とシリンダ２の軸芯にずれが生じ、ロータ１１が若干中心軸から傾いた場合について説明する。
【００２７】
図４において、上述の起因で中心軸が傾き、ロータ１１が径方向に傾斜すると、前部側板３側では、ロータ１１の前面側端面１１ａが、前部側板３に当接するように作用する。しかし、ロータ１１の軸方向に微動が生じても、ロータ１１の前面側端面１１ａが逃がし空間１７の底部に当接しないよう、ロータ１１の微動寸法が設定されているため、前記ロータ１１における前面側端面１１ａと前部側板３での偏った局部摩耗は解消される。
【００２８】
一方、ロータ１１の後面側端面１１ｂは、後部側板４と偏って微小隙間１６ｂが形成されようとする。しかし、ロータ１１の後面側端面１１ｂの中央部が前記ロータ１１の傾きを規制するため、ロータ１１の後面側端面１１ｂと後部側板４の偏った当たりが阻止、もしくは規制される。したがって、特に、ロータ１１の後面側端面１１ｂにおける局部的な摩耗も抑制され、圧縮機の信頼性が確保できる。
【００２９】
なお、図４において、図１乃至図３と同じ構成要件（部品）については、同じ符号を付している。
【００３０】
（実施の形態２）
図５及び図６は、前部側板３ａ内面に、ロータ１１、回転軸１２と同軸になるようシールリング２０を設けた圧縮機１ａの構成を示すもので、前記シールリング２０は、具体的には、図６に示す如く、後端が前部側板３に設けた環状の溝２１内に嵌合され、先端は前記ロータ１１の前面側端面１１ａに圧接している。これにより、前部側板３とロータ１１の前面側端面１１ａとのシール性が向上し、微小隙間１６ａを介して吐出空間２ｃ、中間空間２ｂから吸入空間２ａへの冷媒漏れを防止し、冷媒漏れによる効率の低下を防止し、性能を確保している。２３は前記前部側板３におけるシールリング２０内部の領域に設けた逃がし空間で、直径、深さとも先の実施の形態１と同様に設定されたものとなっている。
【００３１】
かかる構成においても、シールリング２０には柔軟性があるものの、起動時シリンダ２内の圧力と大気圧の差圧の大きさ、あるいはシールリング２０の疲労によっては、ロータ１１の前面側端面１１ａが前部側板３ａに当接する。
【００３２】
その場合においても、逃がし空間１７によってロータ１１の前面側端面１１ａの中央部と前部側板３の部分的な加圧接触がなくなり、圧縮機の起動時におけるロータ１１と前部側板３の焼き付き、あるいは異常摩耗が緩和される。
【００３３】
なお、図５及び図６において、先の実施の形態１と同じ構成要件（部品）については、同じ符号を付して説明を省略する。
【００３４】
【発明の効果】
上記実施の形態から明らかなように、本発明のベーンロータリ型圧縮機は、前記圧縮機構を構成する前部側板に、前記ロータの回転軸中心と同心とする所定の半径でかつ、前記ロータの軸方向に窪む逃がし空間を設けたもので、圧縮機起動時におけるロータと前部側板との局部的な加圧部分がなくなり、局部の異常摩耗が抑制できる。
【００３５】
また、前記ロータの前部側板側端面に、前記前部側板との微小隙間を確保する確保手段を設け、この確保手段を前記逃がし空間に遊合することにより、前記ロータが軸方向に傾斜した状況であっても、確保手段と逃がし空間の局部的な加圧接触がなく、前部側板とロータの局部的な異常摩耗が防止できる。
【図面の簡単な説明】
【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】同実施の形態１におけるベーンロータリ型圧縮機の縦断面図
【図３】同実施の形態１におけるベーンロータリ型圧縮機の前部側板の内面側構造を示す正面図
【図４】同実施の形態１におけるロータが傾斜した場合の内部構造を示すベーンロータリ型圧縮機の横断面図
【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横断面図
【図６】同実施の形態２におけるベーンロータリ型圧縮機の前部側板の内面側構造を示す正面図
【図７】従来例におけるベーンロータリ型圧縮機の横断面図
【図８】同ベーンロータリ型圧縮機の横断面図
【符号の説明】
１  圧縮機
１ａ  圧縮機
２  シリンダ
３  前部側板
３ａ  前部側板
４  後部側板
７  吸入口
９  吸入孔
１０  吐出孔
１１  ロータ
１１ａ  端面
１１ｂ  端面
１２  回転軸
１４  ベーン溝
１５  ベーン
１６ａ  微小隙間
１６ｂ  微小隙間
１７  逃がし空間
１８  吐出口
２０  シールリング
２３  逃がし空間
【図１】
2005002825.tif 000003
【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】
2005002825.tif 000009
【図８】
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