(57)【要約】【課題】アキシャルシール点付近での、ベーン背圧の上昇を防止すること。【解決手段】筒状内壁を有するシリンダ１と、シリンダ１の内部に配設され、外周の一部がシリンダ１内壁と小隙間を形成したロータ２と、該ロータ２に設けられた複数のベーン溝３内に摺動自在に挿入されシリンダ１内壁と摺動するベーン４と、シリンダ１の両端を閉塞し作動室５を構成する前部側板６および後部側板７と、前部側板６あるいは後部側板７の少なくとも一方に前記ベーン溝３に連通する略円弧状の溝１０を設け、前記略円弧状の溝１０は一つのベーン背圧室８が他のベーン背圧室８との連通を防ぐ閉じ込み区間９を設けたベーンロータリ圧縮機において、吐出口１４からアキシャルシール点１２の区間でベーン溝３と連通する圧力逃がし空間２１を形成することで、ベーン背圧室８の圧力の上昇を防止する。【選択図】図１
2007309281.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、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、前記シリンダの両端を閉塞し作動室を構成する前部側板および後部側板と、前記ベーン溝と前記ベーンと前記前部及び後部側板とで形成されたベーン背圧室と、前記前部側板あるいは前記後部側板の少なくとも一方に調圧された流体を前記ベーン背圧室に導くようにし、複数ある前記ベーン背圧室それぞれが前記ロータの回転に伴って一回転する間に連通しない区間（以降閉じ込み区間と言う）を設けるようにした略円弧状の溝とを備えたベーンロータリ型圧縮機において、前記閉じ込み区間に圧力逃がし空間を備え、前記圧力逃がし空間は前記ベーン背圧室、又は前記ベーン溝と連通することを特徴とするベーンロータリ型圧縮機。
【請求項２】
前記圧力逃がし空間は、吐出口から前記ロータと前記シリンダの近接点（以降アキシャルシール点と言う）の区間において、前記ベーン溝と連通する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】
前記略円弧状の溝は、前記閉じ込み区間の終了点を前記アキシャルシール点までとして、前記ベーン溝と前記ベーンが前記アキシャルシール点に到達するまで前記ベーン溝と連通しない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、自動車空調用などに用いられるベーンロータリ型圧縮機の好適なベーン背圧制御構造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は、ロータの回転による遠心力を利用してベーン先端をシリンダの内周面に圧接しているが、それだけではベーン先端とシリンダ内周面とのシール性が不充分であるため、ベーンの背面に対し作動室内の圧力を作用させてベーンがロータから突出するように付勢している。また、特有の課題としてベーンのジャンピングによるベーン音が発生することが良く知られている。
【０００３】
また、この種のベーンロータリ型圧縮機のベーン音が発生するという課題とは、圧縮によるシリンダ内の圧力上昇に伴い、ベーン先端に掛かる負荷がベーン背圧より高くなることにより、ベーンがシリンダ内壁から微小に遊離し、再びシリンダ内壁に衝突する（以降ベーンチャタリング現象と言う）時に生じる音のことである。前記ベーン音の課題は、ベーンの背面に対し作動室内の圧力を作用させない閉じ込み区間を設けることにより、シリンダとロータとの間隙の減少に伴ってベーン背部のベーン背圧室の体積が減少することを用いてベーン背圧室を高圧力にすることで、基本的には克服されてきた（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
図４および図５は、特許文献１に記載された従来のベーンロータリ型圧縮機を示すものである。内部に筒状の中空部を有するシリンダ１０１と、外周部の少なくとも一部が前記シリンダ１０１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１０２がある。前記ロータには略放射状に３つのベーン溝１０３があり、前記ベーン溝１０３中にはベーン１０４ａ、１０４ｂ、１０４ｃ、が出没自在になるように挿入し構成している。
【０００５】
そしてベーン背圧を高圧力にするために、略円弧状の溝１０６に高圧ケース１０８内の油溜り部１０９のオイルを導き、ベーン背圧室１０５ａ、１０５ｂの背圧を高圧力にし、シリンダ１０１の内壁に押接している。また圧縮工程の途中からアキシャルシール点１０７まで閉じ込み区間として、ベーン背圧室１０５ｃをベーン背圧室１０５ａ、１０５ｂよりさらに高圧力でベーン１０４ｃをシリンダ１０１の内壁に押接している
【特許文献１】特開昭６１−２４１４８１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、前記従来の構成では、吐出口からアキシャルシール点の区間が閉じ込み区間となっているので、ベーン背圧が高圧となり過ぎる。そのため、ベーンを過度にシリンダ内壁に押接させ、ベーン先端部およびシリンダ内壁の摩耗増と、圧縮機の動力損失を引き起こす結果となり、圧縮機の信頼性や効率が悪くなるという課題を有していた。
【０００７】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、吐出口からアキシャルシール点の区間で、ベーン背圧が高圧になり過ぎることを防ぐことにより、ベーン先端部およびシリンダ内壁の摩耗増と、圧縮機の動力損失を改善し、信頼性と性能を向上させたベーンロータリ型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】
【０００８】
前記従来の課題を解決するために、本発明のベーンロータリ型圧縮機は、閉じ込み区間
でベーン背圧室またはベーン溝と連通する圧力逃がし空間を備えたものである。
【０００９】
これによって、閉じ込み区間にてベーン背圧室と圧力逃がし空間が連通することにより、ベーン背圧室内の圧力を圧力逃がし空間に逃がすことで、ベーン背圧が高圧になり過ぎることを防ぎ、ベーン先端部およびシリンダ内壁の摩耗増と、圧縮機の動力損失を改善し信頼性と性能を向上することとなる。
【００１０】
また、本発明のベーンロータリ型圧縮機は、前記圧力逃がし空間を吐出口からアキシャルシール点までの区間でベーン溝と連通するようにしたものである。
【００１１】
これによって、圧力逃がし空間によるベーン背圧の抑制をベーン背圧が高圧となる区間のみで行うことができる。また、圧力逃がし空間をベーン背圧室と直接連通させず、ベーン溝を通じて連通させることにより、ベーン背圧の急変を防止し、ベーンの挙動を安定させることとなる。
【００１２】
また、本発明のベーンロータリ型圧縮機は、アキシャルシール点にベーンとベーン溝が到達するまで、略円弧状の溝とベーン溝が連通しないように形成したものである。
【００１３】
これによって、閉じ込み区間において、ベーン背圧室がベーン溝を通じて圧力逃がし空間と略円弧状の溝の両方に連通されることにより、ベーン背圧が必要以上に低下するのを防ぎ、ベーン背圧を安定させることとなる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明のベーンロータリ型圧縮機は、吐出口からアキシャルシール点の区間で、ベーン背圧が高圧になり過ぎることを防ぐことにより、ベーン先端部およびシリンダ内壁の摩耗増と、圧縮機の動力損失を改善し、信頼性と性能を向上することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
第１の発明は、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作動室を構成する前部側板および後部側板と、ベーン溝とベーンと前部及び後部側板とで形成されたベーン背圧室と、前記前部側板あるいは前記後部側板の少なくとも一方に調圧された流体を前記ベーン背圧室に導くようにし、複数あるベーン背圧室それぞれがロータの回転に伴って一回転する間に連通しない閉じ込み区間を設けるようにした略円弧状の溝とを備えたベーンロータリ型圧縮機において、前記閉じ込み区間に圧力逃がし空間を前記ベーン背圧室、又は前記ベーン溝と連通するように備えることにより、ベーン背圧を圧力逃がし空間に逃がすことで、ベーン背圧が高圧になり過ぎることを防ぐこととなり、ベーン先端部およびシリンダ内壁の摩耗増と、圧縮機の動力損失を改善し信頼性と性能を向上することができる。
【００１６】
第２の発明は、特に、第１の発明の圧力逃がし空間を、吐出口からアキシャルシール点までの区間でベーン溝と連通することにより、ベーン背圧の抑制をベーン背圧が高圧となる区間でのみ行うこととなり、適正な範囲で摩耗と動力損失を改善することができる。また、圧力逃がし空間をベーン背圧室と直接連通せず、ベーン溝と連通することにより、ベーン溝の空間はベーンとロータと後部側板とで形成される微小空間であるので、ベーン背圧はベーン溝の微小空間を通じて圧力逃がし空間に連通することとなり、ベーン背圧の急変を防止し、ベーンの挙動を安定させることができる。
【００１７】
第３の発明は、特に、第１、第２の発明の略円弧状の溝を、アキシャルシール点にベーンとベーン溝が到達するまで、略円弧状の溝とベーン溝が連通しないように形成することにより、閉じ込み区間において、ベーン背圧室がベーン溝を通じて圧力逃がし空間と略円弧状の溝の両方と連通することにより、ベーン背圧が必要以上に低下するのを防ぐこととなり、ベーン背圧を安定させることができる。
【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および図２、図３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縦断面図と横断面図、略円弧状の溝と圧力逃がし空間が形成された後部側板を示すものである。
【００２０】
図１および図２、図３において、内部に筒状の中空部を有するシリンダ１と、外周部の少なくとも一部が前記シリンダ１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２と、前記ロータ２には略放射状に複数のベーン溝３を有し、前記ベーン溝３内に摺動自在に挿入され先端が前記シリンダ１内壁面に当接し前記シリンダ１と前記ロータ２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４と、シリンダ１の両端を閉塞し作動室５を構成する前部側板６および後部側板７と、前記ベーン溝３と前記ベーン４と前記前部側板６及び前記後部側板７とで形成されたベーン背圧室８と、前記前部側板６あるいは前記後部側板７の少なくとも一方に調圧された流体を前記ベーン背圧室８に導くようにし、複数ある前記ベーン背圧室８それぞれが前記ロータ２の回転に伴って一回転する間に連通しない閉じ込み区間９を設けるようにした略円弧状の溝１０と、前記ロータ２と一体的に構成されて回転自在に軸支される駆動軸１１と、前記ロータ２外周とシリンダ１内壁とが近接しているアキシャルシール点１２をはさんで前記作動室５に連通する吸入口１３及び吐出口１４と、前記吐出口１４の出口側に設けられた吐出弁１５と、前記吐出口１４より連通して圧縮された高圧流体中の潤滑油を分離する油分離部１６と、前記油分離部１６とその下方部に油溜り部１７を有する高圧ケース１８と、前記ベーン背圧室８と前記油溜り部１７とを連通する給油通路１９と、前記給油通路１９を圧縮機運転時は連通し、圧縮機停止時は遮断する給油通路開閉手段であるベーン背圧付与装置２０を備えたベーンロータリ型圧縮機で、前記閉じ込み区間９に圧力逃がし空間２１を前記吐出口１４から前記アキシャルシール点１２までの区間で前記ベーン溝３と連通するように備え、前記閉じ込み区間９の終了点を前記アキシャルシール点１２までとして、前記ベーン溝３と前記略円弧状の溝１０が連通しないように、前記略円弧状の溝１０を形成している。
【００２１】
以上のように構成されたベーンロータリ型圧縮機について、以下その動作、作用を説明する。
【００２２】
まず、図示しない車両のエンジンよりベルト駆動され、ロータ２と一体的に形成された駆動軸１１は前部側板６および後部側板７に軸支持され、ロータ２が回転することにより、作動室５の容積が変化し、潤滑油を含んだ冷媒を吸入・圧縮し、吐出口１４より吐出される。
【００２３】
吐出された、潤滑油を含んだ冷媒は、高圧ケース１８内に形成した油分離部１６で、潤滑油が分離され、高圧ケース１８下部方向に形成された油溜り部１７に蓄えられる。
【００２４】
その蓄えられた潤滑油は、高圧ケース１８内圧力とシリンダ１内圧力の差圧力により、ベーン背圧付与装置２０と後部側板７の給油通路１９を通り、略円弧状の溝１０に供給さ
れ、ベーン背圧室８を高圧力にし、ベーン４をシリンダ１の内壁に押し付ける。また、ロータ２、ベーン４、前部側板６および後部側板７等の各摺動部の潤滑を行う。ロータ２が回転しベーン４が閉じ込み区間９に入ることにより、ベーン背圧室８内の圧力はさらに高圧となる。
【００２５】
吐出口１４からアキシャルシール点１２までの区間で、ベーン背圧室８と圧力逃がし空間２１が連通することにより、ベーン背圧の上昇を防ぐ。また、ベーン背圧室８と圧力逃がし空間２１が、ベーン溝３を通じて連通することにより、ベーン背圧が急激に低下することを防ぐ。
【００２６】
閉じ込み区間９内では、ベーン背圧室８は圧力逃がし空間２１とのみ連通し、アキシャルシール点１２にベーン４が到達すると、ベーン背圧室８と圧力逃がし空間２１との連通は切れて、ベーン背圧室８は略円弧状の溝１０と連通することとなる。
【００２７】
前記機構を、各部品共に所定の寸法にて作製し作動させた場合の、作動室５内及びベーン背圧室８内の圧力変化例を以下に示すと、圧縮工程が始まる前の圧力は、それぞれ吸入圧力と高圧ケース１８内圧力に相当するため、１．５ｋｇ／ｃｍ２と３０ｋｇ／ｃｍ２程度となる。その後、作動室５内圧力は圧縮されるため上昇し、ベーン背圧室８内圧力も、閉じ込み区間に入ることにより圧縮され上昇する。ベーン４が吐出口１４に位置するときには、作動室５内圧力は、４０ｋｇ／ｃｍ２程となり、ベーン背圧室８内圧力は、圧力逃がし空間がない場合は、５０ｋｇ／ｃｍ２程となる。作動室５内圧力に対してベーン４がジャンピングを起こさないようにベーン４をシリンダ１内壁に押し付けるために必要なベーン背圧室８内圧力は、ベーン４に掛かる力の分力により０．８倍程度以上の圧力が必要であるので、上記吐出口１４に位置するときのベーン背圧室８の圧力は３２ｋｇ／ｃｍ２以上でよいとなるため、１８ｋｇ／ｃｍ２の圧力が必要圧力より高すぎることとなり、この過圧の分だけ、シリンダ１の内壁とベーン４の先端は摩耗が増し、動力損失を起こしていたことになる。そのため、圧力逃がし空間は、この１８ｋｇ／ｃｍ２を逃がすのに十分かつ、必要以上に逃がさない程度の体積を保有することが最適と言える。
【００２８】
また、前記機構の圧力逃がし空間は、前部側板６または後部側板７に溝を加工するのみで形成できるため、安価に作ることができる。
【産業上の利用可能性】
【００２９】
以上のように、本発明にかかるベーンロータリ型圧縮機は、ベーン先端部およびシリンダ内壁の摩耗増と、圧縮機の動力損失を改善し、信頼性と性能の向上が可能となるので、空調用以外の圧縮機等の用途にも、適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【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縦断面図（図２のＡ−Ａ断面図）
【図２】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３】本発明の実施の形態１における給油通路を形成している後部側板図
【図４】従来のベーンロータリ型圧縮機の横断面図（図５のＡ−Ａ断面図）
【図５】従来のベーンロータリ型圧縮機の縦断面図
【符号の説明】
【００３１】
１    シリンダ
２    ロ一夕
３    ベーン溝
４    ベーン
５    作動室
６    前部側板
７    後部側板
８    ベーン背圧室
９    閉じ込み区間
１０  略円弧状の溝
１１  駆動軸
１２  アキシャルシール点
１３  吸入口
１４  吐出口
１５  吐出弁
１６  油分離部
１７  油溜り部
１８  高圧ケース
１９  給油通路
２０  ベーン背圧付与装置
２１  圧力逃がし空間
【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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