JPH0350914B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は車両空調用として好適なベーン圧縮機
におけるベーン背圧制御構造に関するものであ
る。

円筒形又は楕円筒形のシリンダ及び該シリンダ
の両端に接合されるフロント及びリヤの両側板に
て囲まれた空間内を、複数のベーンを備えたロー
タを偏心回転せしめることにより冷媒の圧縮を行
うベーン圧縮機においては、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
に圧接させているが、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圧縮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。

このようなベーンの背圧制御構造として、本願
出願人は第５図ａに示すようにロータ１４の端面
に接触する側板に対し同図の破線で示すように高
圧溝４１を設けて、該高圧溝４１に吐出室側の圧
力を作用させるとともに、ベーン１６の先端がシ
リンダ１とロータ１４との最接近位置（以下トツ
プ位置Ｔという）から若干進んだ吸入行程極く初
期の実線位置にあるときベーン溝１５底部の背圧
室１５ａが高圧溝４１と連通してベーン１６が吐
出圧により押し出され、ベーン１６が第５図ａの
鎖線で示す吸入行程初期の位置に移動されると、
背圧室１５ａが高圧溝４１から離れるようにした
ものを提案している。（実願昭56−194137号参照） ところが、上記ベーンの背圧制御構造は、ベー
ン１６が圧縮動作を行ないながら吐出完了位置Ａ
に移動する過程で、ベーン背圧室１５ａが独立し
た閉じ込み状態にあつてベーン１６が吐出圧より
も高い圧力によりシリンダ１の内周面へ押圧さ
れ、ベーン１６が前記吐出完了位置Ａからトツプ
位置Ｔを経て第５図ａの実線で示す位置へ移動さ
れるまでの間においても、前述した閉じ込み状態
が続くので、吸入動作も圧縮動作も行なわれない
区間Ａ−Ｔでベーン１６の先端をシリンダ１の内
周面へ過度に圧接させ、動力損失を招くという欠
陥があつた。

又、本願出願人は前記実願昭56−194137号にお
いて第５図ｂに示すようにベーンの背圧制御構造
として、ロータ１４の端面に接触する側板に対
し、中間圧溝４２を設けて、該中間圧溝４２に圧
縮室１７の圧力を作用させ、ベーン１６の先端が
吸入行程初期から圧縮行程初期まで移動する期間
中、ベーン背圧室１５ａへ吸入圧と吐出圧の中間
圧を作用させてベーン１６をシリンダ内周面へ圧
接するようにしていた。

ところが、上記ベーンの背圧制御構造は、圧縮
室１７が吐出室側と連通する以前に後続ベーン１
６′の背圧室１５ａが中間圧溝４２から離れて該
背圧室１５ａが閉じ込み状態となるためベーン背
圧が高くなり、従つて液圧縮を起こしてもベーン
１６が浮き上がりくく、ロータ割れ等を発生させ
るという欠陥があつた。

本発明は上記従来技術に存する欠陥を解消する
ために成されたものであつて、その第１の目的は
ベーンがほぼ吐出完了位置からトツプ位置を経て
吸入行程初期の所定位置まで移動するときの所要
動力を軽減することができるベーン圧縮機のベー
ン背圧制御構造を提供することにある。

又、本発明の第２の目的は前述した第１の目的
に加えて減圧縮を起こしたときの関連部品の破損
を防止することができるベーン圧縮機のベーン背
圧制御構造を提供することにある。

以下、本発明を具体化した一実施例を第１図〜
第４図について説明すると、図面中１は円筒形の
シリンダを示し、同シリンダ１の端面にはシリン
ダ外径よりも大径の円板状のフロント側板２及び
リヤ側板３が接合され、これらによつてロータ収
容用の円筒形空間が形成されている。４はフロン
ト側板２の前面に配置された吸入室５を有するフ
ロントハウジングであり、同吸入室５は吸入孔６
を介して外部回路と連通されている。７はフロン
ト側板２及びリヤ側板３の外周を囲繞するように
配置されかつフロントハウジング４に接合された
リヤハウジングであり、その後側には底部を油溜
室８としかつ上部には吐出ガス中の油を分離する
油分離材９を有する油分離室１０が形成され、同
油分離室１０は吐出孔１１を介して外部回路と連
通されている。

前記フロント側板２及びリヤ側板３の中心から
適当量偏心した位置には、駆動軸１２が貫通さ
れ、フロント及びリヤのラジアルベアリング１３
にて回転可能にかつ軸線方向の微動可能に支持さ
れており、同駆動軸１２に固着（一体形成するこ
とも可）されたロータ１４が前記シリンダ１内に
その外周面の一部をシリンダ内周面の上部と接す
るように偏心して収容されている。ロータ１４の
円周上には全幅にわたつて複数個（図では４個の
場合を示す）のベーン溝１５が所要深さをもつて
形成され、各ベーン溝１５に摺動可能に嵌合され
たベーン１６はその先端がシリンダ１の内壁面に
当接することで空間を４つの圧縮室１７に区画形
成している。圧縮室１７は前記フロント側板２に
貫設された吸入孔１８を介して吸入室５と連通さ
れ、また圧縮室１７はシリンダ１に貫設された吐
出口１９を介して同シリンダ１の外周面とリヤハ
ウジング７の内周面間に形成された吐出室２０と
連通され、さらに同吐出室２０は前記油分離材９
と対向するようにリヤ側板３に貫設された連通孔
２１を介して油分離室１０と連通されている。な
お、２２は吐出口１９に設けられた吐出弁、２３
はその弁押えである。

前記リヤ側板３の後面には駆動軸１２の後端面
を覆うカバー２４が僅かな間〓をおいて固定さ
れ、密閉状のリヤベアリング室２５が形成されて
いる。又、リヤ側板３の前面つまりロータ端面と
の摺動面には第２図に示すように圧縮行程終了付
近の圧縮室１７に近接して高圧溝２６が形成され
ており、該高圧溝２６はリヤ側板３に形成した給
油通路２７によつて油溜室８と連通されている。
この高圧溝２６は第４図ａに示すように複数のベ
ーン１６のうち１つのベーン１６′の先端が吐出
完了位置Ａに移動されたとき背圧室１５ａと連通
を開始し、第４図ｂに示すようにベーン１６′の
先端がトツプ位置Ｔを経て吸入行程初期の位置Ｂ
へ移動されたとき、背圧室１５ａとの連通が解除
されるように、所定位置に円弧状に形成されてい
る。

同じく前記リヤ側板３の前面には、第２図に示
すように半円弧状の中間圧溝２８が形成されてい
る。この中間圧溝２８は第４図ｃに示すようにベ
ーン１６′の先端が吸入行程初期の位置Ｃへ移動
されたとき背圧室１５ａと連通を開始し、第４図
ｄに示すようにベーン１６′と該ベーン１６′より
も先行するベーン１６とにより形成される圧縮室
１７が吐出口１９と連通されたとき、後続のベー
ン１６′の背圧室１５ａが中間圧溝２８から離間
するように形成されている。該中間圧溝２８はリ
ヤ側板３の前面に刻設した連通溝２９によりリヤ
ベアリング室２５と連通されている。さらに、リ
ヤ側板３の前面には前記リヤベアリング室２５と
圧縮室１７とを連通する導圧孔３０が形成されて
いる。

次に、前記のように構成したベーン圧縮機につ
いてその作用を説明する。

ロータ１４及びベーン１６が駆動軸１２により
第２図の矢印方向に回転され圧縮機が運転されて
いる状態において、吸入孔６から吸入室５へ流入
した冷媒ガスは吸入孔１８→圧縮室１７→吐出口
１９→吐出室２０→連通孔２１→油分離室１０の
順に流れ、吐出孔１１から外部へ圧送される。

今、前記ベーン１６′の先端が吐出完了位置Ａ
にあつて、その背圧室１５ａが高圧溝２６の始端
と対応した第４図ａに示す状態を起点として作用
を説明すると、前記ベーン１６′が吐出完了位置
Ａからトツプ位置Ｔを経て第４図ｂに示すように
吸入行程初期の位置Ｂへ移動されるまでの間は、
背圧室１５ａが高圧溝２６と連通されてベーン１
６′が吐出室２０の吐出圧及び遠心力によつてシ
リンダ１の内周面へ圧接され、又ベーン溝１５内
への油の供給も及なわれベーン１６′が潤滑作用
を受ける。

ベーン１６′が吸入行程初期の位置Ｂから離れ
て第４図ｃに示すように位置Ｃへ移動されるまで
の間は、背圧室１５ａが瞬間的に高圧溝２６及び
中間圧溝２８と連通しない状態となり、その後ベ
ーン１６′が前記位置Ｃを通過してからは背圧室
１５ａが中間圧溝２８と連通され、該背圧室１５
ａには圧縮途中の圧縮室１７内の一部のガスが導
圧孔３０→リヤベアリング室２５→リヤベアリン
グ１３→連通溝２９→中間圧溝２８の順に圧入さ
れる。なお、上記Ｂ位置とＣ位置を一致させて、
高圧溝から中間圧溝への切換えを瞬間的に行なう
ようにしてもよい。このため、ベーン１６′は圧
縮室１７の圧力（吸入圧と吐出圧の中間圧）及び
遠心力によつて押し出され、ベーン先端の動力損
失が軽減される。又、ベーン１６′の突出により
背圧室１５ａは膨張し、この結果背圧室１５ａ内
のガス流れが促進され、リヤベアリング１３の潤
滑が行なわれる。

さらに、ベーン１６′が回転して吸入孔１８を
通過すると、該ベーン１６′と先行するベーン１
６とにより形成される圧縮室１７により圧縮動作
が開始される。この圧縮室１７の移動にともなつ
て吸入されたガスが圧縮されていくが、圧縮行程
の初期及び中間においてはベーン１６′の背圧室
１５ａは中間圧溝２８と連通されており、圧縮行
程の終期に入つて先行するベーン１６が第４図ｄ
に示すように吐出完了位置Ａより若干進行した位
置へ移動され、かつベーン１６′が位置Ｄへ移動
されて圧縮室１７が吐出口１９と連通されると、
ベーン１６′の背圧室１５ａが中間圧溝２８から
離れ、その後背圧室１５ａに閉じ込められたガス
が圧縮されて昇圧することにより、ベーン１６′
先端に作用する圧縮室圧力に対抗する。

ベーン１６′の先端が第４図ａに示すように吐
出完了位置Ａに移動されると、背圧室１５ａが再
び高圧溝２６と連通され、背圧室１５ａ内に閉じ
込められていたガス（吐出圧よりも高い）が高圧
溝２６に放出され、背面圧が吐出圧まで低下する
ため、ベーン１６′先端の面圧が下がり、動力損
失が軽減される。なお、ベーン背面圧の閉じ込み
ガスが流出された瞬間、高圧溝内の圧力は一時的
に上昇するが、ローターサイドの〓間からの漏れ
や、ベーン先端がトツプ位置を通過した後に背圧
室容積が増大することにより、すぐに圧力は吐出
圧に復帰し、油分離室から油は供給されつづけ
る。

ベーン１６′の背圧室１５ａが高圧溝２６と連
通している状態において、ベーン１６′の背面に
は吐出圧が作用し、一方ベーン１６′の先端面に
おいては、シール線より前方では吐出圧よりやや
高い圧力が作用し、後方では吐出圧より低い圧力
が作用し、平均圧力としては吐出圧よりも若干低
い圧力が作用しているので、ベーン１６′がシリ
ンダ１の内周面から浮き上がることはないが、も
し浮き上がつたとしても吐出は完了しているた
め、性能、動力に悪影響を及ぼすことはない。

ところで、圧縮室１７が吐出口１９に連通して
いない状態で、例えば第４図ｄのベーン１６′と
後続のベーン１６との間の圧縮室１７で液圧縮が
起こると、後続のベーン１６の背圧室１５ａは中
間圧溝２８に通じており、背圧室１５ａでの閉じ
込みが始まつていないため、液圧縮によつてベー
ン１６先端に作用する力が大きくなるとベーン１
６が浮上し、圧縮室１７の圧力が解放される。な
お、液圧縮にともなう高圧は中間圧溝２８へ入つ
てしまうが、途中の流路抵抗により圧縮室１７よ
りは若干低めのため、ベーン１６が浮上する。し
かし、背圧室１５ａが中間圧溝２８から離れて閉
じ込みが開始されるとすぐ昇圧される。

又、圧縮室１７が吐出口１９に連通している状
態、例えば第４図ｄのベーン１６′と先行するベ
ーン１６との間の圧縮室１７で液圧縮が起こる
と、ベーン１６′は背圧室１５ａで閉じ込みが始
まつており浮き上がらないが、圧縮室１７の圧力
が吐出口１９を介して吐出室２０へ逃げ、圧縮室
１７が異常高圧になることはない。

なお、本発明は次のような実施例で具体化する
ことも可能である。

(1) 前記実施例では圧縮室１７の先行ベーン１６
が吐出口１９を完全に通過して吐出完了位置Ａ
から若干進んだところで、後続ベーン１６′の
背圧室１５ａが中間圧溝２８から離れるように
したが、この時期を先行するベーン１６の先端
が吐出口１９を若干通過したところにするこ
と。

(2) 前記実施例では円筒形のシリンダ１を使用し
たベーン圧縮機について述べたが、楕円筒形の
シリンダの使用したベーン圧縮機に具体化する
こと。

(3) 前記実施例では高圧溝２６及び中間圧溝２８
をリヤ側板３に形成したが、これをフロント側
板２又は両側板２，３に設けること。

異常前述したように、本願発明はベーンの先端
がほぼ吐出完了位置からトツプ位置を経て吸入行
程初期の位置へ移動される間、ベーンの背圧室１
５ａに吐出圧を作用させるための高圧溝２６を設
けたので、吸入動作や圧縮動作も行なわれない吐
出完了位置Ａからトツプ位置Ｔまでの期間中に背
圧室の圧力を吐出圧よりも高い閉じ込み圧から開
放することができ、従つてベーンの先端をシリン
ダの内周面に無理に圧接させなくても済み、動力
損失を軽減し、ベーン等の摩耗を少なくすること
ができる。

ベーンが吸入行程初期から圧縮室が吐出口と連
通されたときの該圧縮室を形成する後続のベーン
と対応する位置まで移動する期間中、ベーン背圧
室１５ａと連通する中間圧溝２８を設けたので、
液圧縮時における圧縮室の異常高圧をなくしてロ
ータ破損等の事故を防止することができる。

しかも、中間圧溝を圧縮室に対してベアリング
室を介して連通しているので、吸入行程から圧縮
行程にかけてベーンが突出して背圧室が膨張した
ときのガスの流れによつて、ベアリングの潤滑を
良好に行うことができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す第２図におけ
るＹ−Ｙ線の縦断面図、第２図は第１図のＸ−Ｘ
線の断面図、第３図はリヤ側板のみの正面図、第
４図ａ〜ｄはそれぞれ圧縮動作の行程を示す正面
図、第５図ａ，ｂは従来の背圧制御構造を示す正
面図である。 シリンダ１、リヤ側板３、ロータ１４、ベーン
溝１５、背圧室１５ａ、ベーン１６、圧縮室１
７、高圧溝２６、中間圧溝２８、吐出完了位置
Ａ、トツプ位置Ｔ、位置Ｂ，Ｃ，Ｄ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 円筒形若しくは楕円筒形のシリンダと、同シ
   リンダ端面に接合されたフロント及びリヤの側板
   とにより密閉された空間内に、前記両側板に回転
   可能に支持された駆動軸に固定したロータを収容
   し、前記ロータの外周面にはその全幅にわたつて
   ベーン溝を形成し、同ベーン溝には前記シリンダ
   の内周面、フロント及びリヤの側板と摺接するベ
   ーンを出没可能に収容してガスの圧縮作用を行う
   ようにしたベーン圧縮機において、前記側板のロ
   ータ摺接面に対し吐出室側と連通する高圧溝を設
   け、前記ベーンがほぼ吐出完了位置から吸入行程
   初期まで移動する期間中、前記高圧溝とベーンの
   背圧室とが連通されるように該高圧溝の形成範囲
   を設定し、同じく前記側板のロータ摺接面に対し
   圧縮室とベアリング室を介して連通する中間圧溝
   を設け、ベーンが吸入行程初期の状態から、吐出
   口に連通された圧縮室を形成する後続のベーンの
   位置まで移動する期間中、前記中間圧溝とベーン
   の背圧室とが連通されるように該中間圧溝の形成
   範囲を設定したことを特徴とするベーン圧縮機に
   おけるベーン背圧制御構造。 ２ 圧縮室を形成する２枚のベーンのうち先行す
   るベーンが吐出完了位置を通過した直後の状態に
   おいて、後続のベーンの背圧室が中間圧溝から離
   れるように該中間圧溝の形成範囲が設定されてい
   る特許請求の範囲第１項記載のベーン圧縮機にお
   けるベーン背圧制御構造。