JPH03217683A - スルーベーン型圧縮機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、例えば自動車の空調装置に用いる冷媒圧縮機
として有効なスルーベーン型圧縮機に関する。

［従来の技術コ 一般にスルーベーン型圧縮機は、ハウジングの内面と、
このハウジングの両端を覆うサイドプレートの内面と、
このハウジングに収容されてシャフトと一体に回転する
ロータの外周およびこのロータに形成されたベーン溝に
径方向へ摺動自在に取り付けられたベーンの側面とで作
動室を形成し、その作動室の容積変化に応じて冷媒の吸
入，圧縮，吐出を行なうようになっている。

このような圧縮機では、圧縮工程における高圧冷媒が圧
縮工程中の作動室より他の作動室へ洩れるのを防止して
圧縮機の冷房性能を確保するため、上記作動室を形成す
る上記各部品の寸法は数十ミクロンの公差で厳しく管理
する必要かあり、これら上記作動室に臨む面は研磨加工
によって仕上げられている。

また、上記ロータに設けられるベーン溝もベーンとのク
リアランスを厳しく管理するため高精度に研磨加工され
ている。

従来のベーン溝について、第６図ないし第８図に示すロ
ータにもとづき説明する。

第６図はシャフト＆ロータの全体を示す図であり、第７
図は第６図のシャフト＆ロータからリアシャフト１０６
を外した状態の図である。

シャフト１０５と一体に形成されたロータ１０３には、
周方向に等間隔を存して４条のべ一ン溝１０２・・・が
形成されている。これらベーン溝１０２・・・は上記ロ
ータ１０３の軸方向一端面、つまり上記リアンヤフト１
０６が連結される側の端面が開放され、かつ互いに十文
字形に連通されている（第５図参照）゛。

また、これらベーン溝１０２・・・のフロント側の軸方
向他端面はロータ１０３のフロント側小径ボス部１０７
て閉塞されている。

これらベーン溝１０２・・・にはベーン１０１が径方向
に摺動自在に嵌挿される。

このため、ベーン溝１０２の軸方向長さρはベーン１０
１の軸方向長さしとの関係で寸法公差を厳しく規定する
必要があり、また、ベーン溝１０２のラジアル方向寸法
、すなわちベーン溝の幅Ｗはベーン１０１の幅との関係
で寸法を高精度に規定する必要がある。したがってベー
ン溝１０２は、第７図に示すリアシャフト１０６を外し
た状態で、各端面１１１および側面１１２（それぞれ第
８図に詳しく示す）がそれぞれ研削で仕上げられている
。

一方、これらベーン溝１０２に摺動自在に配設されるベ
ーン１０１は、軸方向端部の稜１０１ａが冷媒のシール
長を確保するためほほ面取りなしの直角に近い形状に加
工されている。

これに対し、上記ベーン溝１０２における上記軸方向端
面１１１および側面１１２部が交わる角部は、上記ベー
ン１０１が干渉せずに自在に摺動するためにできるだけ
直角にする必要がある。

しかしながら実際は、前述の様にベーン溝１０２の内面
は研磨加工であり、製造上研磨用砥石の摩耗や欠けによ
り角部の寸法管理か困難であり、製造コストの上昇をき
たす。

このため従来は、研磨工程の前に上記角部に第８図に示
すような、凹形状の逃げ加工１１３を形成している。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、ベーン溝１０２の角部に上記凹形状の逃
げ部１１３を設けると、このベーン溝１０２にベーン１
０１を組付けて圧縮機を運転した場合、第８図に示すよ
うな隙間１０９が形成され、圧縮冷媒の洩れを増大させ
、圧縮機の性能を低下させる要因の一つとなっていた。

また、上紀凹形状の逃げ部１１３は格別な加工か必要で
あり、かつベーン溝１０２に対する対称度を悪化させる
原因になり、したがってこれの寸法管理が圧縮機の性能
を安定させるために必要となるので、手間を要する不具
合もある。

本発明は上記の事情にもとづきなされたもので、凹形逃
げ部の加工を廃止することができ、研磨加工か容易で製
造の手間を要さず、ベーンとベーン溝との隙間が高精度
に管理されて圧縮機の性能向上か可能となるスルーヘー
ン型圧縮機を提供しようとするものである。

［課題を解決するための手段］ 本発明は、ローターの小径ボス部に例えばリング部材な
どのような閉塞部材を取り付け、この閉塞部材でベーン
溝の端部を閉塞するようにし、これによりこの閉塞部材
でベーン溝の端面を構成したことを特徴とする。

［作用］ 本発明によれば、ベーン溝を加工する際、その研磨によ
る仕上げ加工前の切削加工時に、べ−ン溝の軸方向寸法
を所定の寸法ｇより僅かに（例えば０．５〜１　ｍｍ程
度）大きく加工しておき、その後上記ベーン溝の側面の
みを研削加工により必要幅寸法Ｗに仕上げる。この時ヘ
ーン溝の軸方向端面は研削加工を実施しない。次にロー
タのフロント側小径ボス部にリング部材などのような閉
塞部材を取り付け、この閉塞部材てベーン溝の軸方向端
部を閉塞する。これによりベーン溝の軸方向端面は閉塞
部材の側面で構成されることになる。

この閉塞部材の側面は予め研磨加工しておくことができ
るからベーン溝の軸方向長さを所定の寸法ｐに設定する
ことかできる。

このようなベーン溝は、予め研磨された側面と、上記閉
塞部材により構成された端面とで形成されるのてベーン
溝の角部は直角となる。

したかって、ベーン溝の角部寸法を管理する必要かなく
、砥石の磨耗による寸法変化を考慮する必要はない。

また、ベーンはベーン溝角部との干渉を考慮する必要が
ないから、端面の稜に面取りを施す必要がなく、ベーン
のンール長を長く設定することもてき、しかもベーン溝
とベーンとの隙間を少なくでき、圧縮機内で作動室から
の冷媒漏れを低減でき、性能か向上する。

［実施例］ 以下本発明について、第１図ないし第５図に示す一実施
例にもとづいて説明する。

まず、スルーベーン型圧縮機の全体の構造を、第４図お
よび第５図にもとづき説明する。

図中５は駆動シャフトであり、３はこのシャフト５と一
体に形成されたロータである、上記ンヤフト＆ロータ３
はクロム鋼（ＳＣｒ９）よりなり、その熱膨張率は１２
Ｘ１０−６程度である。ロータ３にはベーン溝２がその
一端側面よりその幅方向全長に亘って十字形に形成され
ている。（第５図図示） ■はこのベーン溝２に摺動自在に配設されるベーンであ
り略コ字形状をしており、中央部１ａの肉厚はベーン本
体部１ｂの肉厚より薄くなっている。なお、ベーン１は
高珪素アルミニウム合金よりなり、その熱膨張率は１８
Ｘ１０−６程度である。

また、ベーン１の先端部ＩＣは多少薄肉となるテパ形状
となっている。

６は上記ロータ３の一端側端面を覆うリアシャフトであ
り、図示を省略したボルトを介してロタ３に結合されて
いる。

ベーン１の軸方向長さしは、第１図および第２図に示す
ように、常温（２０℃程度）ではロータ３の軸方向長さ
！より０．０５市程度小さくなっている。そして、具体
的には、ベーン１の軸方向長さしは例えば３５＋＋＋ｕ
程度であり、上述したロタ３とベーン１との熱膨張率差
に基づき、ロータ３およびベーン１の温度が共に１２０
℃程度になった時に、ベーン１の軸方向長さしとロータ
３の軸方向長さΩとが一致し、さらに温度が上昇した時
には、ベーン１の軸方向長さしがロータ３の軸方向長さ
ｇより大きくなるように設定されている。

なお、ベーン溝２については後で詳しく説明する。

８はロータ３を収納するハウジングであり、金属例えば
鋳鉄（Ｆ　Ｃ）よりなり、略円筒状をした内面８ａを有
する。このハウジング内面８ａとロタ３の外面とベーン
１とにより作動室Ｒを形成する。

９はハウジング８に形成された吐出孔であり、１０はこ
の吐出孔を覆う吐出弁、１１はこの吐出弁１０のカバー
である。これら吐出弁１０とカバ１１はビス１２により
ハウジング８に固着されている。

１３は吐出弁１０を覆う吐出室ｌ１ウジングであり、弾
性リング１４を介してハウジング８にボルト１５によっ
て固定される。

１６はハウジング８の一端側端而にＯリング１７を介し
て配設されるリア側のサイドプレートであり、ハウジン
グ８と同種金属である鋳鉄（Ｆ　Ｃ）よりなる。このサ
イドプレート１６には、吐出室１３ａと連通ずる吐出通
路１８および作動室Ｒと対向する位置に開孔するスラッ
ジングポト１９が開孔されている。また、サイドプレー
ト１６にはベアリング３８か圧入されており、このベア
リング３８により前記リアシャフト６を回転自在に支持
する。

なお、２２は吐出室ハウジング１３とサイドプレート１
６の吐出通路１８周囲との間をシールするＯリングであ
る。

２０はサイドプレート１６にガスケット２１を介して配
設されたオイルセバレー夕であり、前記吐出通路１８を
介して吐出室１３ａに連通する。

このオイルセバレータ２０内にはスラッジングハルブ２
３が配設され、このバルブ２３はスプリング２４と共に
バルブ押え２５によりビス２６でサイドプレート１６に
固定されている。

このスラッノングバルブ２３は作動室Ｒ内の圧力がオイ
ルセパレータ２０内の圧力よりも、スプリング２４の設
定力以上高くなった時に開き、作動室Ｒ内か異常高圧と
なるのを防止するものである。

そして、バルブ押え２５には給油通路２７か形成されて
おり、この通路２７は給油バルブ２８を介してオイルセ
バレータ２ｏの下面に連通している。したがって、オイ
ルセパレータ２ｏ下方部に溜った潤滑油はその圧カ差に
よって給油通路２７側へ押し上げられ、，給油通路２７
よリロータ３の一端面へ供給される。

なお、２９はオイルフィルタ、３ｏはオイル逆止弁であ
る ３１はオイルセパレータ２ｏに０リング３２を介して、
ボルト３３によって取付けられた吐出パイプである。３
４はこの吐出パイプ３１を封止する盲栓、４９はパイプ
３１に取付けられた吐出チャージングーバルブである。

吐出室１３ａよりオイルセバレータ２０に吐出サレた冷
媒は、オイルセバレータ２０内で潤滑曲を分離した後、
上記吐出パイプ３１より吐出される。

３５はハウジング８の他端側端面にＯリング３６を介し
て取付けられたフロント側サイドプレートであり、ハウ
ジング８と同種金属である鋳鉄（Ｆ　Ｃ）よりなる。そ
して、このサイドプレート３５内にはベアリング３７か
打ち込まれ、このベアリング３７により前記シャフト５
を回転自在に支持する。

このサイドプレート３５には後述する吸入室と作動室Ｒ
とを結ぶ吸入孔５６が開孔されている。

３９はサイドプレート３５にガスケット４０を介して取
付けられたフロントハウジングであり、内部に吸入室４
１および貯油室４２を形成している。フロントハウジン
グ３９の外周部にはボス部４３が形成されており、この
ボス部４３には図示しない電磁クラッチが取付けられる
。

４４はフロントハウジング３９にＯリング４５を介して
、ボルト４６で取付けられる吸入パイプ、４７はこのパ
イプ４４の途中に設けられた吸入チャージングバルブ、
４８はこのバイブ４４を封止する盲栓である。

５０はシャフト５とフロントハウジング３９との間のシ
ール行なうシャフトシールで、シャフト５と一体回転す
るカーボンリング５１と、ハウジング３９にＯリング５
２を介して固定された固定リング５３とよりなる。

上記フロントハウジング３９と、ガスヶット４０、サイ
ドプレート３５、ハウジング８、サイドプレート１６、
ガスケット２１およびオイルセパレータ２０は、通しボ
ルト５５によって一体的に連結される。

しかして、ベーン溝２について、第１図ないし第３図に
もとづき説明する。

第１図はシャフト＆ロータの全体を示す図であり、第２
図は第１図のシャフト＆ロータからリアシャフト６を外
した状態の図である。

ロータ３に形成されたベーン溝２は、先に説明した通り
ベーン１の軸方向長さしとの関係で、厳密に軸方向長さ
が規制されなければならず、本実施例ては、ベーン溝２
をロータ３のリア側端部からフロント側小径ボス部７に
掛かるまで形成することにより所定の軸方向長さｇより
若干、例えば０．５〜１　ｗ程度長く加工してある。

この場合、ベーン溝２の側面６２のみを研削加工し、こ
れによりベーン溝２の幅を必要幅寸法Ｗに仕上げてあり
、このベーン溝２の上記小径ボス部７に掛かる軸方向端
面６３は研磨加工していない。

そして、上記ロータ３のフロント側小径ボス部７には、
閉塞部材としてのリング部材６０か圧人などの手段で固
定されている。このリング部材６０はロータ３と同種の
クロム鋼（Ｓ　Ｃ　ｒ　９）などからなり、上記ベーン
溝２の上記小径ボス部７に掛かる軸方向端面６３を覆い
、このリング部材６０の端面６１が実質的にベーン溝２
の端面をなしている。

このリング部材６０の端面６１は予め研磨加工されてお
り、上記ロータ３のフロント側小径ボス部７に嵌め込ま
れてベーン溝２に臨まされた場合に、このリング部材６
０の端而６１によってべ一ン溝２の軸方向長さｇが定ま
るようになっている。

このような構成による実施例の圧縮機について、作動を
説明する。

図示しない電磁クラッチを介して自動車走行用エンジン
の回転力がシャフト５に伝達されるとシャフト５はハウ
ジング８内で回転する。この回転に伴ない、作動室Ｒが
容積膨張する領域では冷凍サイクルのエバポレータから
吸入室４１内に導入された冷媒を吸入孔５６を介して作
動室Ｒ内に吸入する。吸入された冷媒は作動室Ｒの容積
減少に伴って圧縮され、吐出弁９より吐出室１３ａに吐
出され、次いでオイルセバレータ２０内で潤滑油を分離
した後、吐出バイプ３１から冷凍サイクルのコンデンサ
側へ吐出される。

起動時なと、作動室内に冷媒か液化した状態で溜ってい
る場合には、そのまま回転させると作動室Ｒ内の圧力か
異常に高くなってしまう。しかしながら、本実施例の圧
縮機は作動室Ｒ内か異常高圧となった時には、スラツジ
ングノくルブ２３かスラッジングポート１９を開くため
、液冷媒はスラッジングポート１９よりオイルセバレー
タ２０側へ逃され、作動室Ｒ内の圧力異常上昇、および
それに伴うベーン１の損傷が防止される。

しかも本実施例の圧縮機では、ベーン１の軸方向長さを
特別の値に定めており、低温作動時ではベーン１の軸方
向長さＬがロータ３の長さ、つまりベーン溝２の軸方向
長さｇより小さく、高温作動時のみベーン１の軸方向長
さがロータの軸方向長さｇより大きくなる。そのため、
低温作動時てはロータ３の端面がサイドプレー｝３５．
１６と当接してロータ３の軸方向の変位を防止する。そ
して、高温作動時のみベーン１の端部かサイドプレー｝
１６．３５と当接する。したがって、高温作動時にロー
タ３とサイドプレート１６．３５との金属同士が直結接
触することがなく、ロータ３とサイドプレート１６．３
５とのかじりつきが防止される。

また、本実施例では、オイルセバレータ２０下方部に溜
った潤滑油が吸入通路２７よりリアシャフト６の端面に
給油され、その潤滑油は次いて圧力差によりロータ外面
からベアリング３７側へ導かれる。このため、ベアリン
グ３７，３８、ロータ３とハウジング８との間、および
シャフトシール５０の各部位へ確実に給油がなされる。

そして、本実施例によれば、ロータ３のフロント側小径
ボス部７に圧入されたリング部材６０の端面６１かベー
ン溝２のフロント側端面を形成しているので、ベーン溝
２の軸方向長さｐが高精度に定まり、かつ加工、製造が
容易である。

すなわち、ベーン溝２を加工する際、予めロータ３にベ
ーン溝の所定の寸法ｇよりも僅かに長く、例えば０．５
〜１　ｍｍ程度長い溝を加工し、このべ−ン溝２の側面
６２のみを研削加工して必要幅寸法Ｗに仕上げる。

この時、ベーン溝２の軸方向端面は研削加工を実施しな
い。

次に、ロータ３のフロント側小径ボス部７にリング部材
６０を取り付け、このリング部材６０の端部でベーン溝
２の軸方向端部を覆う。これによリベーン溝２の軸方向
端面か実質的にこのリング部材６０の端面６１て構成さ
れることになる。

このような構成であれば、リング部材６０の端面６１は
予め研磨加工しておくことができるからべ−ン溝２の軸
方向所定は、リング部材６０の取り付け位置を設定する
ことで規制することができる。

そして、このベーン溝２は予め研磨された側面６２と上
記リング部材６０の端面６１により構成された端面とで
角部か形成されるので、この角部は直角となる。

したがって、ベーン溝２の角部寸法を管理する必要がな
く、砥石の磨耗による寸法変化を考慮する必要もない。

また、ベーン１はベーン溝２の角部との干渉を考慮する
必要がないから、端而の稜に面取りを施す必要がなく、
ベーン１のシール長を長く設定することができ、圧縮機
内で作動室Ｒからの冷媒漏れを低減でき、圧縮性能が向
上する。

本発明者等か、従来のような凹形状の逃げ部のある圧縮
機と、上記実施例のようなベーン溝２を形成した圧縮機
とを比較して実験、検討を行なったところ、圧縮機の回
転数約１００Ｏｒｐｍで、本実施例のものが圧縮機の性
能を表わす体積効率で２〜３％の向上か認められた。

なお、上述の実施例では、ロータ３、ハウジング８、サ
イトプレート１６および３５を鉄製とし、ベーン１をア
ルミニウム合金としたが、上記以外の金属材料を用いて
も良いことは勿論である。即ち、ロータ３、ハウジング
８、サイドプレート１６および３５を同種金属とし、ベ
ーン１をそれよりも熱膨張率の大きい金属材料とした場
合であればどのような材料を用いてもよく、さらには金
属材料に代えて炭素繊維樹脂やセラミック等他の材料を
用いてもよい。

また、上記実施例の場合、リング部材６０をロタ３のフ
ロント側小径ボス部７に圧入によって固定したか、リン
グ部材６０はロータ３にねじ止めにより固定してもよい
。

さらに、実施例においてリング部材６０の材質をロータ
３と同様の鋼としたが、ロータ３か鋼、フロントサイド
プレート３５がアルミ材の場合、リング部材６０をアル
ミ材または樹脂製にしてもよい。このような材料の組み
合わせにすると、圧縮機運転中に機内の温度が上昇した
場合、リング部材６０が熱膨張によりサイドプレート３
５と同様に熱膨張し、フロント側小径ボス部７の隙間が
拡大することを防止させることか可能になる。

そしてまた、上記実施例の場合、ベーン溝２の端部を閉
塞する部材としてフロント側小径ボス部７に圧入された
リング部材６０を用いたか、このような閉塞部材は必ず
リング形状に限らず、ベーン溝２の端部を閉塞するプロ
・ソク部材であってもよい。

［発明の効果コ 以上説明したように本発明によれば、ロータに取り付け
た閉塞部材てベーン溝の軸方向端部を閉塞してこの閉塞
部材の端面てベーン溝の軸方向端面を構成したので、ベ
ーン溝の角部に格別な凹形逃げ部を加工する必要かなく
なり、したかって面倒な凹形逃げ部の加工を廃止するこ
とかでき、またベーン溝の内面の研磨加工が容易になっ
て製造手間か省ける。そして、ベーンとベーン溝との隙
間を高精度に管理することができ、作動室からの冷媒漏
れを低減できるので圧縮機の性能を向上させることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第５図は本発明の一実施例を示すもので、
第１図はシャフト＆ロータの全体を示す側面図、第２図
はシャフト＆ロータからリアシャフトを外した状態の断
面図、第３図は第１図中■部の拡大図、第４図は圧縮機
の全体を示す断面図、第５図は断面図、第６図ないし第
８図は従来の構成を示すもので、第６図はシャフト＆ロ
ータの全体を示す側面図、第７図はンヤフト＆ロータか
らリアシャフトを外した状態の断面図、第８図は第６図
中■部の拡大図である。 １・・・ベーン、２・・・ベーン溝、３・・ロータ、５
・・シャフト、６・・・リアシャフト、７・・・ボス部
、８・・・ハウジング、１６、３５・・・サイドプレー
ト、６０・・・リング部材、６１・・・リング部材の端
面、６２・・・ベーン溝の側面、６３・・・ベーン溝の
端面。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 駆動力を受けて回転するシャフトと、シャフトと一体に
   回転し軸方向の一端側から他端側に亘るベーン溝を形成
   した円筒状ロータと、このロータの上記ベーン溝内に摺
   動自在に配設されたベーンと、前記ロータを収納しこの
   ロータの外周および上記ベーンとの間で作動室を形成す
   るハウジングと、このハウジングの端面を覆うサイドプ
   レートとを具備したスルーベーン型圧縮機において、上
   記ローターの端部に上記ベーン溝の軸方向端部を閉塞す
   る閉塞部材を取り付け、この閉塞部材でベーン溝の軸方
   向端面を形成したことを特徴とするスルーベーン型圧縮
   機。