(57)【要約】      （修正有）【課題】ベーン先端部をシリンダ内周面に非接触として高性能を確保し、且つ、密閉容器を小型化することが可能なベーン型圧縮機を提供する。【解決手段】円筒状で、軸方向の両端が開口しているシリンダ１と、シリンダ１の軸方向の両端を閉塞するシリンダヘッド３及びフレーム２と、シリンダ１内で回転するシャフト部と、シリンダ１の内周面の中心から偏芯して回転するロータと、シリンダ１の内周面の中心周りに回転可能且つシリンダ１の径方向に移動可能にロータに支持されたベーン部４ｃとを有するベーン型圧縮機であって、ベーン部４ｃがシャフト部と一体的に回転するように構成され、シャフト部の回転力がベーン部４ｃを介してロータを回転させるようになっており、ロータの回転中心がシャフト部の回転中心に対して偏芯して配置され、且つ、シャフト部の回転中心とシリンダ１の内周面の中心とが一致している。【選択図】図１
2016205132.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒状で、軸方向の両端が開口しているシリンダと、前記シリンダの軸方向の両端を閉塞するシリンダヘッド及びフレームと、前記シリンダ内で回転運動するシャフト部と、前記シリンダの内周面の中心から偏芯して回転するロータと、前記シリンダの内周面の中心周りに回転可能且つ前記シリンダの径方向に移動可能に前記ロータに支持されたベーン部とを有するベーン型圧縮機であって、
前記ベーン部が前記シャフト部と一体的に回転するように構成され、前記シャフト部の回転力が前記ベーン部を介して前記ロータを回転させるようになっており、
前記ロータの回転中心が前記シャフト部の回転中心に対して偏芯して配置され、且つ、前記シャフト部の回転中心と前記シリンダの内周面の中心とが一致している
ことを特徴とするベーン型圧縮機。
【請求項２】
前記ロータが、その中心軸を中心として回転するように前記ロータの姿勢を制御する姿勢制御手段を有し、
前記姿勢制御手段は、
前記ロータの前記フレーム側の端部及び前記ロータの前記シリンダヘッド側の端部で構成された円弧形状のロータアライナ部と、
前記フレーム及び前記シリンダヘッドのそれぞれの前記シリンダ側の端面に設けられ、前記ロータアライナ部を周方向に摺動可能に嵌入保持し、内周面が前記シリンダの内周面に対して偏芯した凹部とを備えた
ことを特徴とする請求項１記載のベーン型圧縮機。
【請求項３】
前記ロータは円環形状に構成され、前記シリンダ内に位置するロータ部と、前記ロータ部の前記フレーム側及び前記シリンダヘッド側のそれぞれに設けられた前記ロータアライナ部とを有し、前記ロータアライナ部は、前記ロータ部の肉厚よりも薄く、且つ、前記ロータ部の回転中心側に寄せて配置されている
ことを特徴とする請求項２記載のベーン型圧縮機。
【請求項４】
前記ベーン部と前記シャフト部とを有するベーンシャフトを備えた
ことを特徴とする請求項１〜請求項３の何れか一項に記載のベーン型圧縮機。
【請求項５】
前記ロータは、軸方向に貫通する円筒形状のブッシュ保持部を有し、前記ブッシュ保持部には、一対の半円柱形状のブッシュが回転自在に嵌入され、前記一対のブッシュに前記ベーン部が挟まれて前記ベーン部が摺動可能に支持されていることで、前記ベーン部が前記シリンダの内周面の中心周りに回転可能且つ前記シリンダの径方向に移動可能に前記ロータに支持されている
ことを特徴とする請求項１〜請求項４の何れか一項に記載のベーン型圧縮機。
【請求項６】
前記シリンダ内に、前記ベーン部と同心回転する独立ベーンを備えた
ことを特徴とする請求項１〜請求項５の何れか一項に記載のベーン型圧縮機。
【請求項７】
前記独立ベーンは、独立ベーン部と、前記独立ベーン部の回転中心側に設けられた中空円柱形状の回転支持部とを備え、前記回転支持部内に前記シャフト部が回転可能に挿通されている
ことを特徴とする請求項６記載のベーン型圧縮機。
【請求項８】
前記独立ベーンは、独立ベーン部と、前記独立ベーン部を支持する円弧形状の一対の回転支持部とを備え、
前記フレーム及び前記シリンダヘッドは、それぞれの前記シリンダ側の端面に、前記回転支持部を周方向に摺動可能に嵌入保持し、内周面が前記シリンダの内周面に対して偏芯した凹部を備えた
ことを特徴とする請求項６記載のベーン型圧縮機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ベーン型圧縮機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、「略円筒状で、軸方向の両端が開口しているシリンダと、前記シリンダの両端を閉塞するシリンダヘッド及びフレームと、前記シリンダ内で回転運動する円柱形のロータ部及び前記ロータ部に回転力を伝達するシャフト部を有するロータシャフトと、前記ロータ部内に設置され、先端部が外側に円弧形状に形成される複数のベーンを有するベーン型圧縮機において、前記複数のベーンの前記先端部の前記円弧状の法線と、前記シリンダの内周面の法線とが常にほぼ一致する状態で圧縮動作を行うように、前記複数のベーンが常に前記シリンダの内周面の法線方向、又は前記シリンダの内周面の法線方向に対し一定の傾きを持つように保持され、更に、前記ロータ部内で前記複数のベーンが、前記ロータ部に対して回転可能且つ移動可能に支持されており、前記シリンダヘッド及び前記フレームの前記シリンダ側端面に、前記シリンダ内径と同心の凹部又はリング状の溝で構成された回転支持部を形成し、前記回転支持部内に、部分リング形状の端面に板状の突起又は溝を有する一対のベーンアライナ部を嵌入し、前記板状の突起又は溝を前記複数のベーンに設けられた溝又は突起に嵌入した」ベーン型圧縮機がある（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
この特許文献１では、ベーンが、シリンダの内周面の中心周りに回転可能且つシリンダの径方向に移動可能にロータに支持されることで、ベーン先端部の円弧状の法線とシリンダ内周面の法線とが常にほぼ一致するように圧縮動作を行う。これにより、ベーン先端部の摺動状態の改善を図り、ベーン先端部とシリンダ内周面とが非接触で動作可能となっている。このようにベーン先端部とシリンダ内周面とが非接触で動作することで、ベーン先端部での摺動損失を発生しない高性能な圧縮機を実現可能である。
【０００４】
特許文献１の構成を含む一般的なベーン型圧縮機は、ロータ部の外周面の一部がシリンダ内周面と微小隙間を介して近接するよう配置され、ロータシャフトの回転中心とシリンダの内周面の中心とが偏芯する配置である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】国際公開第２０１２／０２３４２６号（第６頁〜第８頁、図２）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に示されるようなベーン型圧縮機は、ベーン先端部での摺動損失を発生しないという面で高性能である。しかしながら、シャフトの回転中心とシリンダ内周面の中心とが偏芯して配置される構成であるため、以下の課題がある。すなわち、シャフト回転中心を基準として考えると、シリンダ内周面の偏芯側とは反対側のシリンダ径方向厚さ（以下、シリンダ肉厚という）は、シリンダ内周面の偏芯側に比べて厚くなり、シリンダ肉厚に周方向で偏りができる。
【０００７】
そして、あるシリンダ内容積に対して必要なシリンダ肉厚は、強度的な観点からある程度、決まっている。このため、シリンダ内周面の偏芯側とは反対側のシリンダ肉厚は、その決まった肉厚に設定すればよいが、シリンダ内周面の偏芯側のシリンダ肉厚は、偏芯分だけ厚くなる。つまり、シャフトの回転中心（モータ回転中心）とシリンダ内周面の中心とを偏芯して配置する構成とすると、シリンダ外周の大径化を招き、シリンダ外周を大径化した分だけ、密閉容器も大径化する課題がある。
【０００８】
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、ベーン先端部をシリンダ内周面に非接触として高性能を確保し、且つ、密閉容器を小型化することが可能なベーン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】
【０００９】
本発明に係るベーン型圧縮機は、円筒状で、軸方向の両端が開口しているシリンダと、シリンダの軸方向の両端を閉塞するシリンダヘッド及びフレームと、シリンダ内で回転運動するシャフト部と、シリンダの内周面の中心から偏芯して回転するロータと、シリンダの内周面の中心周りに回転可能且つシリンダの径方向に移動可能にロータに支持されたベーン部とを有するベーン型圧縮機であって、ベーン部がシャフト部と一体的に回転するように構成され、シャフト部の回転力がベーン部を介してロータを回転させるようになっており、ロータの回転中心がシャフト部の回転中心に対して偏芯して配置され、且つ、シャフト部の回転中心とシリンダの内周面の中心とが一致しているものである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、ベーン先端部をシリンダ内周面に非接触として高性能を確保し、且つ、密閉容器を小型化することが可能な効率の高いベーン型圧縮機を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施の形態１を示す図で、ベーン型圧縮機２００の縦断面図である。
【図２】本発明の実施の形態１を示す図で、ベーン型圧縮機２００の圧縮要素１０１の分解斜視図である。
【図３】本発明の実施の形態１を示す図で、ベーンシャフト４、独立ベーン５の配置を示す図である。
【図４】本発明の実施の形態１を示す図で、図５における回転角度９０°の状態における図１のＩ−Ｉ線に沿った断面図である。
【図５】本発明の実施の形態１を示す図で、ベーン型圧縮機２００の圧縮動作を示す図１のＩ−Ｉ線に沿った断面図である。
【図６】本発明の実施の形態１を示す図で、図４におけるベーン部４ｃまわりの要部断面図である。
【図７】本発明の実施の形態２を示す図で、ベーン型圧縮機２００の圧縮要素１０１の分解斜視図である。
【図８】本発明の実施の形態３を示す図で、回転角度９０°の状態における断面図である。
【図９】本発明の実施の形態３を示す図で、（ａ）は独立ベーン５の平面図、（ｂ）は独立ベーン５の正面図である。
【図１０】本発明の実施の形態１〜３に係るベーン型圧縮機２００の変形例を示す図で、ベーンシャフト４、独立ベーン５の配置を示す図である。
【図１１】本発明の実施の形態１〜３に係るベーン型圧縮機２００の変形例を示す図で、変形例のベーン型圧縮機を、回転角度９０°の状態における図１のＩ−Ｉ線と同じ位置の線で切断した断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１を示す図で、ベーン型圧縮機２００の縦断面図である。図１において、実線で示す矢印はガス（冷媒）の流れ、破線で示す矢印は冷凍機油２５の流れを示している。図２は、本発明の実施の形態１を示す図で、ベーン型圧縮機２００の圧縮要素１０１の分解斜視図である。図３は、本発明の実施の形態１を示す図で、ベーンシャフト４と独立ベーン５の配置を示す図である。図３（ａ）は、ベーンシャフト４、独立ベーン５の正面図、図３（ｂ）は図３（ａ）のＩ−Ｉ断面図、図３（ｃ）は図３（ａ）のＩＩ−ＩＩ断面図である。図４は、本発明の実施の形態１を示す図で、後述する図５における回転角度９０°の状態における図１のＩ−Ｉ線に沿った断面図である。図１〜図４を参照しながら、ベーン型圧縮機２００について説明する。なお、図１〜図４及び後述の図において、同一の符号を付したものは、同一の又はこれに相当するものであり、これは明細書の全文において共通している。更に、明細書全文に表れている構成要素の形態は、あくまで例示であってこれらの記載に限定されるものではない。
【００１３】
ベーン型圧縮機２００は、密閉容器１０３と、密閉容器１０３内に収納された圧縮要素１０１と、圧縮要素１０１の上部に位置し圧縮要素１０１を駆動する電動要素１０２と、密閉容器１０３内の底部に設けられ、冷凍機油２５を貯溜する油溜め１０４とを備えている。
【００１４】
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２１と、固定子２１の内側に配設され、永久磁石を使用する回転子２２とを備える。固定子２１には、密閉容器１０３の上面に溶接により固定されたガラス端子２３から電力が供給される。密閉容器１０３の側面には吸入管２６、上面には吐出管２４が取り付けられている。
【００１５】
図１、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。なお、本実施の形態では、ベーン枚数２枚の場合について示している。
（１）シリンダ１：シリンダ１は、全体形状が略円筒状で、軸方向の両端部が開口している。また、シリンダ内周面１ａの一部に、軸方向に貫通し外側に抉られた切欠き部１ｈが設けられ、切欠き部１ｈに吸入管２６と連通した吸入ポート１ｃが開口している。また、後述する最近接点３２（図４に図示）を挟んで吸入ポート１ｃとは反対側の内周面１ａに、後述するフレーム２の吐出ポート２ｄと連通する吐出連通流路１ｄが設けられている。また、シリンダ１の外周部には軸方向に貫通した油戻し穴１ｅが設けられている。
【００１６】
（２）フレーム２：フレーム２は断面が略Ｔ字状で、シリンダ１に接する部分が略円板状であり、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、凹部２ａ（図１に図示）が形成されている。凹部２ａは、内周面がシリンダ内周面１ａに対して偏芯した偏芯円で形成されている。この凹部２ａ内に、後述する第１のロータ６Ａのロータアライナ部６ｃ、第２のロータ７Ａのロータアライナ部７ｃが周方向に摺動自在に嵌入され、ロータアライナ部６ｃ、７ｃが凹部２ａの内周面であるロータアライナ軸受部２ｂ（図１に図示）で支承される。また、フレーム２の中央部は円筒状の中空であり、ここに主軸受部２ｃが設けられている。なお、凹部２ａは、平面視リング状の凹部でもよいし、円柱状の凹部でもよい。どちらにせよ、凹部２ａの径方向外側の内周面がシリンダ内周面１ａに対して偏芯した偏芯円で形成されている。
【００１７】
また、フレーム２は、シリンダ１の吐出連通流路１ｄと連通する位置に吐出ポート２ｄを備え、吐出ポート２ｄの出口部には、吐出弁（図示せず）及び吐出弁２ｅの開度を規制するための第１の吐出弁押え（図示せず）が取り付けられている。
【００１８】
（３）シリンダヘッド３：シリンダヘッド３は断面が略Ｔ字状で、シリンダ１に接する部分が略円板状であり、シリンダ１の他方の開口部（図１、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、凹部３ａが形成されている。図２には、凹部３ａが平面視リング状の凹部である例を示しているが、円柱状の凹部としてもよい。そして、凹部３ａの径方向外側の内周面３ｂがシリンダ内周面１ａに対して偏芯した偏芯円で形成されている。この凹部３ａ内に、後述する第１のロータ６Ａのロータアライナ部６ｄ、第２のロータ７Ａのロータアライナ部７ｄが周方向に摺動自在に嵌入され、ロータアライナ部６ｄ、７ｄが凹部３ａの径方向外側の内周面３ｂであるロータアライナ軸受部３ｂで支承される。また、シリンダヘッド３の中央部は円筒状の中空であり、ここに主軸受部３ｃが設けられている。
【００１９】
（４）ベーンシャフト４：ベーンシャフト４は、シャフト部４ａｂと、シャフト部４ａｂの外周面に設けられたベーン部４ｃとが一体となった構造を有する。シャフト部４ａｂの回転中心４ｉはシリンダ内周面１ａの中心１ｆと一致しており、シャフト部４ａｂの回転により、ベーン部４ｃがシャフト部４ａｂと一体となってシリンダ１内を回転運動する。以下では、シャフト部４ａｂにおいてベーン部４ｃを境として上側を上側シャフト部４ａ、下側を下側シャフト部４ｂと言うことがある。ベーンシャフト４は、上側シャフト部４ａ、下側シャフト部４ｂがそれぞれフレーム２の主軸受部２ｃ、シリンダヘッド３の主軸受部３ｃで支承される。また、ベーン部４ｃは略四角形の板状の部材で構成され、シリンダ内周面１ａ側に位置するベーン先端部４ｄ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１ａの半径とほぼ同等の半径で構成される。
【００２０】
また、ベーンシャフト４の下端部には例えば特開２００９−２６４１７５号公報に記載されているようなベーンシャフト４の遠心力を利用した油ポンプ３１（図１に図示）が設けられている。油ポンプ３１はベーンシャフト４の軸中央部に設けられ軸方向に延在する給油路４ｅと連通しており、給油路４ｅと凹部２ａとの間には給油路４ｇが設けられ、給油路４ｅと凹部３ａとの間には給油路４ｆが設けられている。また、シャフト部４ａｂの主軸受部２ｃの上方の位置に排油穴４ｈ（図１に図示）が設けられている。
【００２１】
（５）独立ベーン５：独立ベーン５は、略四角形の板状の部材で構成されたベーン部５ａと、ベーン部５ａの回転中心５ｃ（シャフト部４ａｂの回転中心４ｉと同じ）（図３に図示）側の端面に設けられた中空円柱形状の回転支持部５ｄとから構成され、ベーン部４ｃと同心回転する。回転支持部５ｄ内に下側シャフト部４ｂが回転可能に挿通されている。ベーン部５ａは、シリンダ内周面１ａ側に位置するベーン先端部５ｂが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１ａの半径とほぼ同等の半径で構成されている。ここで、ベーン部５ａのベーン長さ方向及びベーン先端部５ｂの円弧形状の法線方向は、ベーンシャフト４のシャフト部４ａｂの中心を通るように形成されている。
【００２２】
（６）ロータ６は、全体として円環形状に構成され、その中心軸（回転中心６ｉ（図４に図示））を中心としてシリンダ１の内周面１ａの中心１ｆから偏芯して回転するように、姿勢制御手段によって姿勢が制御される。姿勢制御手段は、後述のロータアライナ部６ｃ、７ｃ、６ｄ、７ｄと凹部２ａ、３ａとに相当する。そして、ロータ６は、円環を軸方向に半割した形状の第１のロータ６Ａと第２のロータ７Ａとを備えている。
【００２３】
（６．１）第１のロータ６Ａ：第１のロータ６Ａは、シリンダ１内に位置する平面視略円弧形状のロータ部６ｊと、フレーム２の凹部２ａに嵌入されるロータアライナ部６ｃと、シリンダヘッド３の凹部３ａに嵌入されるロータアライナ部６ｄとを有する。なお、ロータ部６ｊの外周面とロータアライナ部６ｃ、６ｄの外周面とは同一の外周面６ａで形成されている。また、第１のロータ６Ａの周方向の両端面６ｅ、６ｆ全体は円弧状のブッシュ保持面となっており、後述の第２のロータ７Ａのブッシュ保持面と共にブッシュ保持部８Ａ、８Ｂ（図２（ｂ）に図示）を形成している。
【００２４】
（６．２）第２のロータ７Ａ：第２のロータ７Ａは、シリンダ１内に位置する平面視略円弧形状のロータ部７ｊと、フレーム２の凹部２ａに嵌入されるロータアライナ部７ｃと、シリンダヘッド３の凹部３ａに嵌入されるロータアライナ部７ｄとを備えている。なお、ロータ部７ｊの外周面とロータアライナ部７ｃ、７ｄの外周面とは同一の外周面７ａで形成されている。また、第２のロータ７Ａの周方向の両端面７ｅ、７ｆ全体は円弧状のブッシュ保持面となっており、前述の第１のロータ６Ａのブッシュ保持面と共にブッシュ保持部８Ａ、８Ｂ（図２（ｂ）に図示）を形成している。また、ブッシュ保持部８Ａとブッシュ保持部８Ｂとはシャフト部４ａｂを挟んでほぼ対称の位置に配置されている。ブッシュ保持部８Ａとベーン逃し面６ｇ、７ｇとは連通し、また、ブッシュ保持部８Ｂとベーン逃し面６ｈ、７ｈとは連通している。
【００２５】
（７）ブッシュ８：ブッシュ８は、円柱を軸方向に半割した略半円柱状を有し、一対で構成される。ブッシュ８は二つ設けられており、一方がブッシュ保持部８Ａに回転自在に嵌入され、他方がブッシュ保持部８Ｂに回転自在に嵌入される。そして、ブッシュ保持部８Ａに嵌入されたブッシュ８の内側に、板状のベーン部４ｃが第１のロータ６Ａ及び第２のロータ７Ａに対して回転自在且つ略法線方向に移動可能に保持される。また、ブッシュ保持部８Ｂに嵌入されたブッシュ８の内側に、板状のベーン部５ａが第１のロータ６Ａ及び第２のロータ７Ａに対して回転自在且つ略法線方向に移動可能に保持される。なお、８ａはブッシュ中心で、ブッシュ８の回転中心である。
【００２６】
次に、本実施の形態１のベーン型圧縮機２００の圧縮動作について以下に示す。図４において、ロータ６とシリンダ内周面１ａとは一箇所（最近接点３２）において最近接している。
【００２７】
ここで、シリンダ内周面１ａの半径をｒｃ（図４参照）、ベーンシャフト４の回転中心４ｉとベーン先端部４ｄとの距離をｒｖ（図３（ａ）参照）、独立ベーン５の回転中心５ｃとベーン先端部５ｂとの距離をｒｖ（図３（ａ）参照）とすると、ｒｖは下記の式（１）を満たすように設定されている。
【００２８】
ｒｖ＝ｒｃ−δ      ・・・ （１）
【００２９】
δはベーン先端部４ｄ、５ｂとシリンダ内周面１ａ間の隙間であり、式（１）のようにｒｖを設定することで、ベーン先端部４ｄ、５ｂはシリンダ内周面１ａに接触することなく、回転することとなる。ここで、δが極力小さくなるようにｒｖを設定し、ベーン先端部４ｄ、５ｂからのガスの漏れを極力少なくしている。
【００３０】
以上のように、ベーン部４ｃとシリンダ内周面１ａ、ベーン部５ａとシリンダ内周面１ａがそれぞれ狭い隙間を保ち、ベーン部４ｃ及びベーン部５ａがシリンダ１内を仕切る。これにより、シリンダ１内には３つの空間（吸入室９、中間室１０、圧縮室１１）が形成される（図４に図示）。吸入室９には、切欠き部１ｈを介して吸入ポート１ｃが開口している。切欠き部１ｈは、図４（回転角度９０°）において最近接点３２の近傍から、ベーン先端部４ｄとシリンダ内周面１ａとが相対する点Ｂの範囲まで設けられている。
【００３１】
次に、本実施の形態１のベーン型圧縮機２００の回転動作について説明する。ここでは、ベーンシャフト４が時計周りに回転するものとして説明する。ベーンシャフト４の上側シャフト部４ａが電動要素１０２の駆動部からの回転動力を受け、ベーン部４ｃがシリンダ１内で回転する。ベーン部４ｃの回転に伴い、その回転動力が、ブッシュ保持部８Ａに嵌合されたブッシュ８を介して第２のロータ７Ａに伝達される。そして、第２のロータ７Ａに伝達された回転動力が、ブッシュ保持部８Ｂに嵌合されたブッシュ８及び独立ベーン５を介して第１のロータ６Ａに伝達される。
【００３２】
ロータ６は、回転による遠心力を受け、ロータアライナ部６ｃ、６ｄ、７ｃ、７ｄがロータアライナ軸受部２ｂ、３ｂに押し付けられて摺動しながら、ロータアライナ軸受部２ｂ、３ｂの中心周り（図４のロータ６の回転中心６ｉ周り）に回転する。そして、ベーン部４ｃ、５ａはシャフト部４ａｂ（上側シャフト部４ａと下側シャフト部４ｂ）の中心周り（図４の回転中心４ｉ周り）に回転する。ここで、シャフト部４ａｂとシリンダ内周面１ａとは同心であるため、ベーン部４ｃ、５ａはシリンダ内周面１ａの中心周り（図４の中心１ｆ周り）に回転することになる。そうすると、ベーン部４ｃ、５ａの径方向（図４の左右方向）の延長線が、常にシリンダ中心（シリンダ内周面１ａの中心１ｆ、シリンダ外周面の中心１ｇ）に向かうように、二つのブッシュ８が、ブッシュ保持部８Ａ、８Ｂ内でそれぞれのブッシュ中心８ａ周りに回転することになる。
【００３３】
以上の動作において、ブッシュ保持部８Ａに嵌入されたブッシュ８とベーン部４ｃの側面とは互いに摺動する。また、ブッシュ保持部８Ｂに嵌入されたブッシュ８とベーン部５ａの側面とも互いに摺動することになる。そして、ブッシュ保持部８Ａに嵌入されたブッシュ８の外周面と、ブッシュ保持部８Ａを構成する第１のロータ６Ａの端面６ｅ及び第２のロータ７Ａの端面７ｅとは互いに摺動する。また、ブッシュ保持部８Ｂに嵌入されたブッシュ８の外周面とブッシュ保持部８Ｂを構成する第１のロータ６Ａの端面６ｆ及び第２のロータ７Ａの端面７ｆとも互いに摺動することになる。
【００３４】
図５は、本発明の実施の形態１を示す図で、ベーン型圧縮機２００の圧縮動作を示す図で、図１のＩ−Ｉ線に沿った断面図である。図５を参照しながら、吸入室９、中間室１０及び圧縮室１１の容積が変化する様子を説明する。なお、図５には、吸入、吐出、流入が行われる方向及び位置を白抜き矢印で示している。
【００３５】
まず、ベーンシャフト４の回転に伴い、吸入管２６から低圧のガスが吸入ポート１ｃに流入する。ここで、図５における回転角度を、ロータ６とシリンダ内周面１ａとが最近接している最近接点３２と、ベーンシャフト４のベーン部４ｃとシリンダ内周面１ａとが相対する一箇所とが一致するときを、「角度０°」と定義する。図５では、「角度０°」、「角度９０°」、「角度１８０°」、「角度２７０°」での、ベーン部４ｃ、５ａの位置と、そのときの吸入室９、中間室１０及び圧縮室１１の状態を示している。また、図５の「角度０°」の図にはベーンシャフト４の回転方向（図５では時計方向）を矢印で示しているが、他の図では矢印は省略している。
【００３６】
図５における「角度０°」では、最近接点３２とベーン部４ｃとで仕切られた右側の空間は吸入室９で、吸入室９は切欠き部１ｈを介して吸入ポート１ｃと連通しており、ガスを吸入する。最近接点３２とベーン部４ｃとで仕切られた左側の空間は吐出ポート２ｄ（図１に図示）に連通した圧縮室１１となっている。
【００３７】
図５における「角度９０°」では、ベーン部４ｃのベーン先端部４ｄがシリンダ内周面１ａ上の点Ｂに重なるので、吸入室９が吸入ポート１ｃと連通しなくなる。これにより、ガスの吸入は終了し、吸入室９が中間室１０となる。また、この状態で、中間室１０の容積は略最大となる。また、この状態ではベーン部４ｃを境として中間室１０と反対側には新たに吸入室９が生成され、ベーンシャフト４の回転に伴い、吸入室９の容積は増加し、吸入を続ける。また、圧縮室１１の容積は「角度０°」のときより更に小さくなるので、圧縮室１１内のガスは圧縮される。
【００３８】
このように、ベーンシャフト４の回転に伴い圧縮室１１の容積は低減し続けるため、ガスは圧縮され、徐々にその圧力が高くなる。そして、圧縮室１１内の圧力が冷凍サイクルの高圧を上回ると、吐出弁（図示せず）が開き、圧縮室１１内のガスは、吐出ポート２ｄから密閉容器１０３内に吐出される。ここで、密閉容器１０３内に吐出されたガスは、電動要素１０２を通過して密閉容器１０３の上部に固定（溶接）された吐出管２４から外部（冷凍サイクルの高圧側）に吐出される（図１に実線で図示）。したがって、密閉容器１０３内の圧力は高圧である吐出圧力となる。なお、図５においては、「角度０°」において、圧縮室１１内の圧力が高圧を上回った場合を示している。
【００３９】
図５における「角度１８０°」では、吸入室９が中間室１０に移行し、中間室１０が圧縮室１１に移行して、以降、「角度０°」のベーン部４ｃとベーン部５ａ、ロータ６とロータ７を入れ替えた状態で圧縮動作を繰り返す。
【００４０】
以上の動作において、ベーンシャフト４の回転により油ポンプ３１が駆動し、図１に破線で示すように、油ポンプ３１により油溜め１０４から冷凍機油２５が吸い上げられ、給油路４ｅに送り出される。給油路４ｅに送り出された冷凍機油２５は、給油路４ｆを通ってシリンダヘッド３の凹部３ａ、給油路４ｇを通ってフレーム２の凹部２ａに送り出される。
【００４１】
凹部２ａ、３ａに送り出された冷凍機油２５は、ロータアライナ軸受部２ｂ、３ｂを潤滑する。また、凹部２ａ、３ａに連通する空間であって、且つ、ロータ内周面６ｂとロータ内周面７ｂとで囲まれたロータ内側空間に冷凍機油２５が供給される。ここで、密閉容器１０３内の圧力は高圧である吐出圧力になっているため、凹部２ａ、３ａ内の圧力と、ロータ内側空間内の圧力も吐出圧力となる。また、凹部２ａ、３ａに送り出された冷凍機油２５の一部は、フレーム２の主軸受部２ｃ及びシリンダヘッド３の主軸受部３ｃに供給される。
【００４２】
図６は、本発明の実施の形態１を示す図で、図４におけるベーン部４ｃまわりの要部断面図である。図中、実線で示す矢印は冷凍機油２５の流れを示している。
ロータ内側空間の圧力は上述したように吐出圧力であり、吸入室９、中間室１０の圧力より高い。このため、冷凍機油２５は、ベーン部４ｃの側面とブッシュ８との間の摺動部を潤滑しながら、圧力差及び遠心力によって吸入室９及び中間室１０に送り出される。また、冷凍機油２５は、ブッシュ８とブッシュ保持部８Ａを形成する第１のロータ６Ａの端面６ｅ及び第２のロータ７Ａの端面７ｅとの間の摺動部を潤滑しながら、圧力差及び遠心力によって吸入室９及び中間室１０に送り出される。また、中間室１０に送り出された冷凍機油２５の一部はベーン先端部４ｄとシリンダ内周面１ａとの間の隙間をシールしながら吸入室９に流入する。
【００４３】
また、上記では、ベーン部４ｃで仕切られる空間が吸入室９と中間室１０である場合について示したが、回転が進んで、ベーン部４ｃで仕切られる空間が中間室１０と圧縮室１１となる場合でも同様である。また、圧縮室１１内の圧力がロータ内側空間の圧力と同じ吐出圧力に達した場合でも、遠心力によって、冷凍機油２５は圧縮室１１に向かって送り出されることになる。なお、以上の動作はベーン部４ｃに対して示したが、ベーン部５ａにおいても同様の動作を行う。
【００４４】
以上において、図１に示すように、主軸受部２ｃに供給された冷凍機油２５は主軸受部２ｃの隙間を通ってフレーム２の上方の空間に吐出された後、シリンダ１の外周部に設けた油戻し穴１ｅより、油溜め１０４に戻される。また、主軸受部３ｃに供給された冷凍機油２５は主軸受部３ｃの隙間を通って油溜め１０４に戻される。また、ロータ内側空間を介して吸入室９、中間室１０及び圧縮室１１に送り出された冷凍機油２５も、最終的にガスと共に、吐出ポート２ｄからフレーム２の上方の空間に吐出される。そして、フレーム２の上方の空間に吐出された冷凍機油２５は、シリンダ１の外周部に設けた油戻し穴１ｅより、油溜め１０４に戻される。また、油ポンプ３１により給油路４ｅに送り出された冷凍機油２５のうち、余剰な冷凍機油２５はベーンシャフト４の上方の排油穴４ｈから、フレーム２の上方の空間に吐出された後、シリンダ１の外周部に設けた油戻し穴１ｅより、油溜め１０４に戻される。
【００４５】
本実施の形態１は、以上に示したような構成とするが、例えば特許文献１に記載されているようなシャフトの回転中心とシリンダ内周面の中心とが偏芯した構成のベーン型圧縮機との違いについて、以下に説明する。
【００４６】
特許文献１に記載されているような構成の場合に、上述したように、シリンダ肉厚が周方向で不均一となる理由は、シリンダ内周面の中心が、シャフトの回転中心（密閉容器の中心）に対して偏芯しているためである。つまり、シリンダはその外周面が密閉容器に固定されるため、シリンダの中心は密閉容器の中心に一致し、構造的なバランスの観点で、密閉容器の中心にシャフトの中心が位置するようにシャフトが配置される。そして、特許文献１では、シャフトとロータとが一体となっており、且つ、両者は同軸で構成されている。
【００４７】
ベーン先端部とシリンダ内周面とが非接触で動作可能なベーン型圧縮機では、圧縮室が縮小する動作を実現するにあたり、シリンダ内周面の中心がロータの回転中心から偏芯した構造とする前提がある。ロータは、上述したようにシャフトと同軸で一体に形成されているため、結局、シリンダ内周面の中心を、ロータの回転中心（シャフト中心）から偏芯した構造とせざるを得ない。そして、シャフトの回転中心を基準としてシリンダ内周面が偏芯する方向側（つまり、肉厚が薄くなる側）のシリンダ肉厚は、少なくとも必要強度が得られる肉厚に設定すればよいが、偏芯する方向とは反対側のシリンダ肉厚（つまり、肉厚が厚くなる側）は、必要強度を得られる肉厚よりも偏芯分、厚くする必要が生じる。よって、シリンダ外周の大径化を招き、シリンダ外周を大径化するその分だけ密閉容器も大径化してしまうのである。
【００４８】
これに対し、本実施の形態１では、ロータ６の回転中心６ｉとベーンシャフト４の回転中心４ｉとを偏芯させると共に、ベーンシャフト４の回転中心４ｉとシリンダ内周面１ａの中心１ｆとが一致する構造とした。このため、シリンダ肉厚を周方向全体に亘って必要強度を得られる肉厚に均一に設定することができる。よって、ベーンシャフト４の回転中心４ｉとシリンダ内周面１ａの中心１ｆとが偏芯する従来構造と偏芯しない本実施の形態１の構造とでシリンダ内容積を同じとしたとき、本実施の形態１の構造の方が、シリンダ外周を小径化することができる。その結果、密閉容器１０３を小型化することができる。
【００４９】
ここで、シリンダ１内に設けたベーン部４ｃ、５ａが摺動軽減の観点で常にシリンダ内周面１ａの中心１ｆに向く構造を実現しつつ、ベーンシャフト４の回転中心４ｉとシリンダ内周面１ａの中心１ｆとが一致する構造とするにあたり、本実施の形態１で採用した構造について整理する。
【００５０】
本実施の形態１では、まず、シャフト部４ａｂとロータ６とを別体とした。そして、シャフト部４ａｂとベーン部４ｃとが一体的に回転する構造とした。更に、ベーン部４ｃを、シリンダ１の内周面１ａの中心１ｆ周りに回転可能且つシリンダ１の径方向に移動可能にロータ６に支持させると共に、シャフト部４ａｂの回転をまずはベーン部４ｃに伝達し、ベーン部４ｃを介してロータ部６ｊ、７ｊ及びベーン部５ａを回転させる構造とした。このため、ロータ６の回転中心６ｉをベーンシャフト４の回転中心４ｉから偏芯した構造とすることができる。
【００５１】
以上説明したように、本実施の形態１では、ロータ６の回転中心６ｉとベーンシャフト４の回転中心４ｉとを偏芯させると共に、ベーンシャフト４の回転中心４ｉとシリンダ内周面１ａの中心１ｆとが一致する構造とした。これにより、シリンダ肉厚を均一化することができ、同じシリンダ内容積に対して従来構造に比べてシリンダ外周を小型化することができ、その分だけ密閉容器１０３を小型化することが可能である。
【００５２】
また、更に、本実施の形態１では、シリンダ１の内周面１ａの中心１ｆ周りに回転可能且つシリンダ１の径方向に移動可能にベーン部４ｃ、５ａがロータ６に支持されているので、ベーン先端部４ｄ、５ｂがシリンダ内周面１ａと非接触で動作する。よって、特許文献１と同様にして摺動損失の極めて少ない高効率のベーン型圧縮機を得ることができる。
【００５３】
実施の形態２．
図７は、本発明の実施の形態２を示す図で、ベーン型圧縮機２００の圧縮要素１０１の分解斜視図である。本実施の形態２について、実施の形態１と異なる構成のみを説明する。
【００５４】
本実施の形態２では、ロータアライナ部６ｃ、６ｄを第１のロータ６Ａのロータ部６ｊの肉厚よりも薄い円弧状凸部で構成し、ロータ部６ｊの上下端面のそれぞれにおいて回転中心側に寄せて配置している。そして、ロータアライナ部６ｃ、６ｄの外周面は、ロータ部６ｊの外周面６ａと不連続な面となっている。また、ロータアライナ部７ｃ、７ｄを第２のロータ７Ａのロータ部７ｊの肉厚よりも薄い円弧状凸部で構成し、ロータ部７ｊの上下端面のそれぞれにおいて回転中心側に寄せて配置している。そして、ロータアライナ部７ｃ、７ｄの外周面は、ロータ部７ｊの外周面７ａと不連続な面となっている。
【００５５】
このように構成された本実施の形態２は、実施の形態１と同様の効果が得られると共に、以下の効果が得られる。すなわち、実施の形態１に比べてロータアライナ部６ｃ、６ｄ、７ｃ、７ｄを小径化できるため、ロータアライナ軸受部２ｂ、３ｂでの周速を小さくすることで軸受損失を低減することができる。
【００５６】
実施の形態３．
図８は、本発明の実施の形態３を示す図で、回転角度９０°の状態における断面図である。図９は、本発明の実施の形態３を示す図で、（ａ）は独立ベーン５の平面図、（ｂ）は独立ベーン５の正面図である。本実施の形態３について、実施の形態１と異なる構成のみを説明する。
【００５７】
本実施の形態３では、独立ベーン５を特許文献１に記載のベーンと同様の構成とする。すなわち、独立ベーン５は、略四角形の板状のベーン部５ａと、円弧形状の一対の回転支持部５ｅ、５ｆとを備えた構成とする。回転支持部５ｅ、５ｆはベーン部５ａの上下端面にそれぞれ固定される。ベーン部５ａのベーン長さ方向（図８の左右方向）及びベーン先端部５ｂの円弧の法線方向は、回転支持部５ｅ、５ｆを形成する円弧の中心を通るように形成されている。また、回転支持部５ｅ、５ｆを形成する円弧の中心がシャフト部４ａｂの中心軸を通るように形成されている。
【００５８】
そして、フレーム２のシリンダ１側端面には、回転支持部５ｅが周方向に摺動可能に嵌入される凹部を有し、また、シリンダヘッド３のシリンダ１側端面には、回転支持部５ｆを周方向に移動可能に保持する凹部を有している。
【００５９】
そして、ベーンシャフト４のシャフト部４ａｂが回転すると、ベーン部４ｃは、シリンダ１内で回転し、その回転に伴い、独立ベーン５が回転する。独立ベーン５は、ベーン部５ａの先端の円弧の法線が常にシリンダ内周面１ａの法線と一致するようにベーン部５ａの向きが規制された状態で回転する。
【００６０】
このように構成された本実施の形態３は、実施の形態１と同様の効果が得られると共に、以下の効果が得られる。すなわち、実施の形態１の回転支持部５ｄに比べて回転支持部５ｅ、５ｆの軸径を大径化することができる。このため、回転支持部５ｄの周速を大きくすることができ、それ故、回転支持部５ｅ、５ｆの軸受部で油膜を形成しやすくなり、流体潤滑を促進することができる。このため、実施の形態１の構成において、回転支持部５ｄでの流体潤滑が成立しない場合において、実施の形態３の構成では、軸受損失を低減し、軸受の信頼性を向上することができる。
【００６１】
なお、本発明のベーン型圧縮機は、上記各図に示した構造に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で例えば以下のように種々変形実施可能である。
【００６２】
（変形例１）
図１０は、本発明の実施の形態１〜３に係るベーン型圧縮機２００の変形例を示す図で、ベーンシャフト４、独立ベーン５の配置を示す図である。図１０（ａ）は、ベーンシャフト４、独立ベーン５の正面図、図１０（ｂ）は図１０（ａ）のＩ−Ｉ断面図、図１０（ｃ）は図１０（ａ）のＩＩ−ＩＩ断面図である。
実施の形態１〜３では、シャフト部４ａｂとベーン部４ｃとの接合部を円柱形状で構成したが、この形状に限られたものではなく、任意の形状を採用できる。例えば、図１０に示すように、シャフト部４ａｂとベーン部４ｃとの接合部を例えば略矩形状としてもよい。そして、略矩形状に構成した接合部を、図３の円柱形状とした場合に比べて大型とすることで、接合部の剛性を確保することができる。
【００６３】
（変形例２）
実施の形態１〜３においては、ベーン部４ｃとシャフト部４ａｂとが一体で構成される場合について示したが、ベーン部４ｃとシャフト部４ａｂとを別体で構成し、両者を互いに一体的に組み立てた構成としてもよい。要は、ベーン部４ｃとシャフト部４ａｂとが一体的に回転する構成であればよく、この構成であれば、同様の効果が得られる。
【００６４】
（変形例３）
図１１は、本発明の実施の形態１〜３に係るベーン型圧縮機２００の変形例を示す図で、変形例のベーン型圧縮機を、回転角度９０°の状態における図１のＩ−Ｉ線と同じ位置の線で切断した断面図である。
また、実施の形態１〜３においては、ベーン枚数が２枚の場合について示したが、図１１に示すようにベーン枚数が１枚の構成であっても、あるいは、ベーン枚数が３枚以上の構成であっても、同様の効果が得られる。
【００６５】
（変形例４）
また、実施の形態１〜３においては、ベーンシャフト４の遠心力を利用した油ポンプ３１について示したが、油ポンプ３１の形態は何れでもよく、例えば特開２００９−６２８２号公報に記載の容積形ポンプを油ポンプ３１として用いてもよい。
【符号の説明】
【００６６】
１  シリンダ、１ａ  シリンダ内周面、１ｃ  吸入ポート、１ｄ  吐出連通流路、１ｅ  油戻し穴、１ｆ  シリンダ内周面の中心、１ｇ  シリンダ外周面の中心、１ｈ  切欠き部、２  フレーム、２ａ  凹部、２ｂ  ロータアライナ軸受部、２ｃ  主軸受部、２ｄ  吐出ポート、２ｅ  吐出弁、３  シリンダヘッド、３ａ  凹部、３ｂ  内周面（ロータアライナ軸受部）、３ｃ  主軸受部、４  ベーンシャフト、４ａ  上側シャフト部、４ａｂ  シャフト部、４ｂ  下側シャフト部、４ｃ  ベーン部、４ｄ  ベーン先端部、４ｅ  給油路、４ｆ  給油路、４ｇ  給油路、４ｈ  排油穴、４ｉ  ベーンシャフトの回転中心、５  独立ベーン、５ａ  ベーン部（独立ベーン部）、５ｂ  ベーン先端部、５ｃ  独立ベーンの回転中心、５ｄ  回転支持部、５ｅ  回転支持部、５ｆ  回転支持部、６  ロータ、６Ａ  第１のロータ、６ａ  外周面、６ｂ  ロータ内周面、６ｃ  ロータアライナ部、６ｄ  ロータアライナ部、６ｅ  第１のロータの周方向の端面、６ｆ  第１のロータの周方向の端面、６ｇ  ベーン逃し面、６ｈ  ベーン逃し面、６ｉ  ロータの回転中心、６ｊ  ロータ部、７  ロータ、７Ａ  第２のロータ、７ａ  外周面、７ｂ  ロータ内周面、７ｃ  ロータアライナ部、７ｄ  ロータアライナ部、７ｅ  第２のロータの周方向の端面、７ｆ  第２のロータの端面、７ｇ  ベーン逃し面、７ｈ  ベーン逃し面、７ｊ  ロータ部、８  ブッシュ、８Ａ  ブッシュ保持部、８Ｂ  ブッシュ保持部、９  吸入室、１０  中間室、１１  圧縮室、２１  固定子、２２  回転子、２３  ガラス端子、２４  吐出管、２５  冷凍機油、２６  吸入管、３１  油ポンプ、３２  最近接点、１０１  圧縮要素、１０２  電動要素、１０３  密閉容器、１０４  油溜め、２００  ベーン型圧縮機。
【図１】
2016205132.tif 000003
【図２】
2016205132.tif 000004
【図３】
2016205132.tif 000005
【図４】
2016205132.tif 000006
【図５】
2016205132.tif 000007
【図６】
2016205132.tif 000008
【図７】
2016205132.tif 000009
【図８】
2016205132.tif 000010
【図９】
2016205132.tif 000011
【図１０】
2016205132.tif 000012
【図１１】
2016205132.tif 000013