JPH0456156B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 《産業上の利用分野》 この発明は、カークーラやその他の比較的小型
の冷凍装置に用いられるロータリーベーン型の気
体圧縮機に係り、特に、高速運転時、ベーンのチ
ヤタリング防止機構をキヤンセルして、消費動力
の低減、並びに、ベーンの耐久性を向上させるよ
うにした気体圧縮機に関する。

《従来技術》 一般に、ロータリーベーン型気体圧縮機は、第
５図、第６図に示す如く、内周略楕円筒状のシリ
ンダ１と、このシリンダ１の両側に取付けられる
フロント及びリアサイドブロツク２，３によつて
構成されるシリンダ室内に、その径方向に進退可
能なベーン４，４…を有するロータ５を回転自在
に横架してなる圧縮機本体６と、該圧縮機本体６
を収容するとともに、そのリアサイドブロツク３
の後部に空間部７を形成し、この空間部７に前記
シリンダ室の吐出ポートから吐出されたガスの圧
力下にある潤滑油８を貯油する一端開口形のケー
シング９を備えている。

そして、フロントヘツド１０の吸気口１１より
シリンダ１の吸気ポート１ａを通じてシリンダ室
内に入つたガスは、ロータ５の回転に伴う各ベー
ン４の進退動作により、各作業位置毎に圧縮され
て高圧ガスとなり、吐出ポート１ｂ及び油分離器
１２を通じて空間部７に入り込み、ケーシング９
の吐出口１３より外部に供給されるようになつて
いる。

以上のようなロータリーベーン型の気体圧縮機
にあつては、前記シリンダ室からのガスの吐出圧
力によつて、潤滑油８は、リア及びフロントサイ
ドブロツク２，３及びシリンダ１に形成された油
流通経路１４，１５，１６を通じてロータ軸５ａ
の軸受部等に供給され、潤滑作用を行なう。

更に、一部の潤滑油はフロント軸及びリア軸の
間隙により減圧され、連絡孔１７，１８を経由し
て、ロータ５内に形成された図示しないスリツト
に供給され、ベーン４の背圧として利用されてい
る。

そして、この油圧とロータ５の回転に伴う遠心
力の相乗効果によつて、シリンダ室内壁に対する
ベーンの接触を得るようになつており、各ベーン
は全て同一の圧力によつて押し上げられる力が働
くようになつている。

しかしながら、ロータ５が回転して圧縮された
ガスを吐出ポート１ｂより吐出した後において
も、前記シリンダ１、ロータ５及びベーン４によ
つて区切られる空間があるため、この空間のガス
中に例えばオイルミストが混入したり、液化した
冷媒が混在する場合には、その液を圧縮するため
に高圧が発生し、このためにベーン４が前記潤滑
油の背圧に対して、瞬時にロータ５内に没入し、
次いでシリンダ１の内壁面に突出する作用が行な
われる。

この際突出時には、シリンダ内壁面との衝突音
が発生し、チヤタリングの原因となつている。

先に出願人は、ベーンの突出量に応じた背圧を
加えるとともに、吐出ポート近傍で一時的に高い
圧力が加わる部分に対応して高圧力の背圧を加え
るように工夫した気体圧縮機を出願している（実
開昭58−104381号公報参照）。

このものは、第５図に示すように、両サイドブ
ロツク２，３の軸受部外周において、前記ロータ
５との接触端面に、軸受部を中心に180度対称位
置に扇状に拡開する一対のさらい１９，２０を穿
設し、また前記吐出ポート１ｂと相対する位置に
は、高圧の油流通経路１４に連通する一対の小孔
２１を開設し、ここを通過するベーン４の底部に
対面させたものである。

この構成によれば、扇状のさらいに１９，２０
によりベーンの突出量分布に応じて適切な背圧を
加えることができ、またチヤタリング現象が起こ
る部分においては、高圧の潤滑油が小孔２１を通
じてベーン背面に作用するために、ベーンを押し
下げる力と拮抗し、その結果チヤタリング現象を
生ずることがなくなる。

しかしながら、この構成では、気体圧縮機の低
速運転時において、チヤタリング防止に非常に有
効であるが、高速運転時には、ベーンに加わる遠
心力が増大するため、かえつて、ベーン摺動トル
クが大きくなり、消費動力が増大するとともに、
ベーン先端の摩耗が激しくなり、ベーンの耐久性
が著しく低下するという欠点が指摘されていた。

《発明が解決しようとする問題点》 この発明は、上述の事情に鑑みてなされたもの
で、本発明が解決しようとする問題点は、気体圧
縮機の低速運転時において、有効なチヤタリング
防止機構を高速運転時にキヤンセルして、消費動
力を軽減するとともに、ベーンの耐久性を向上さ
せることにある。

《問題点を解決するための手段》 上記問題点を解決するために、本発明は、内周
略楕円筒状をなすシリンダと、このシリンダの両
側に取付けられる両サイドブロツクとによつて構
成されるシリンダ室内に、径方向に進退自在な複
数のベーンを有するロータを回転自在に横架して
なる圧縮機本体と、この圧縮機本体におけるリア
サイドブロツクの後部に空間部を形成し、この空
間部内に吐出圧力下にある潤滑油を貯油し、か
つ、前記ロータのロータ軸先端を回転自在に保持
する密閉ケーシングを備え、吐出圧により前記潤
滑油を圧縮機本体の各部に供給するとともに、両
サイドブロツクのロータ側端面に、フロント、リ
ア側さらい及び小孔を設け、前記さらい及び小孔
を各々潤滑油の中圧及び高圧の連絡経路に連通さ
せ、通常は前記さらいから一定の油圧をベーンに
加えるとともに、前記小孔より高圧の油圧をロー
タの一定角度範囲のみ加えるようにして、シリン
ダ室の内壁に対するベーンの接触圧力を得るよう
にした気体圧縮機において、 前記ロータの端面とフロントサイドブロツクと
の間に圧縮機の運転速度に応じて、回転駆動され
る制御プレートが、ロータ軸に支持され、かつ、
このプレートの軸受部にフロント側さらいが設け
られ、高速運転時、制御プレートが回転して、フ
ロント側さらい位置が移動して、ロータの一定角
度範囲において、ベーン底部に供給される高圧の
潤滑油をフロント側さらいに逃がすことにより、
油圧力を減圧するようにしたことを特徴とする。

《作用》 前記構成によれば、気体圧縮機の低速運転時に
は、ベーン先端が超高圧となる区間（吐出ポート
直後からシリンダ短径部）において、ベーンの底
部は高圧油が供給されているか、あるいは高圧油
が閉じ込められているため、ベーン先端がシリン
ダ内壁から離れることがなく、ベーンチヤタリン
グ現象が確実に防止できる。

そして、気体圧縮機の高速運転時には、制御プ
レートが回転駆動されて、それにつれてプレート
に形成したさらいの位置も移動し、ベーン底部に
供給されている高圧油がこのさらい側に逃げよう
とするため、高速運転時、ベーンのあらゆる角度
位置において、ベーン底部には常に減圧された中
圧油が供給されるため、ベーンの摺動トルクが軽
減され、かつベーン先端の耐摩耗性も向上する。

《実施例》 以下、本発明の一実施例を図面を用いて詳細に
説明する。

ただし、本実施例において、従来と同一箇所に
は同一符号を用い、新規の部分についてのみ異な
る符号を用いて説明する。

第１図は本発明を容量可変型の気体圧縮機に適
用した実施例を示す側断面図、第２図並びに第３
図は同気体圧縮機の低速運転時、高速運転時をそ
れぞれ示す断面図、第４図は気体圧縮機に使用す
る制御プレートの駆動機構の構成図である。

第１図において、フロントサイドブロツク２と
ロータ５との間には、制御プレート２２が設置さ
れており、ロータ軸５ａに嵌め込まれ、回転可能
に支持されている。

そして、この制御プレート２２の周縁には、バ
イパス用凹部２３が180度対向状に設けられてい
るとともに、ロータ軸５ａの軸受部にはこれも
180度対向して、扇状に拡開形成されたフロント
側さらい２４が形成されている。

この気体圧縮機において、リアサイドブロツク
３、シリンダ１及びフロントサイドブロツク２に
は、従来と同様に潤滑油８を連絡する高圧の連絡
孔１４，１５，１６が各々形成されているととも
に、連絡孔１４から直接、小孔２１に高圧油が供
給され、またこれら高圧油を減圧させた中圧油
が、連絡孔１７を経由してリアサイドブロツク３
のリア側さらい１９に供給され、同様に制御プレ
ート２２に形成されたフロント側さらい２４に供
給されている。

次に、高圧油を供給する小孔２１と中圧油を供
給するさらい１９，２４の位置関係について説明
する。

上記小孔２１は、吐出ポート１ｂよりも、ロー
タ５の回転方向と反対方向に若干ずれた位置に設
けられ、ベーン４の先端が、吐出ポート１ｂを通
過した直後には、ベーン４の底部と小孔２１とが
連通しないようになつている。

更に、リアサイドブロツク３に設けられるリア
側さらい１９の面形状は、ロータ軸５ａの軸受部
を中心に180度対称位置に形成された扇形に拡開
する一対のもので、頂度、一対の小孔２１の中央
にそれぞれ位置する。

加えて、このリア側さらい１９の端末は、シリ
ンダ室の短径部よりロータ５の回転する方向に若
干ずれた位置に設定され、ベーン４が短径部を通
過した初めてベーン４の底部がリア側さらい１９
と連通し、ベーン４に中圧がかかるようになつて
いる（第２，３図参照）。

次いで、制御プレート２２に形成されるフロン
ト側さらい２４の面形状は、第２図、第３図に実
線で示すように、これもロータ軸５ａの軸受部を
中心に180度対称位置に一対の扇状に拡開形成さ
れたものである。

次に、本発明に係る気体圧縮機の低速運転時、
高速運転時における動作について説明する。

すなわち、第２図は本願気体圧縮機の低速運転
時を示すもので、第２図中実線で示す制御プレー
トのフロント側さらい２４と図中破線で示すリア
サイドブロツク３のリア側さらい１９との面形状
はほぼ対応しており、ベーン４の底部がこの区間
を通過するときはベーン４の底部に中圧油が供給
され、また小孔２１を通過して、さらい１９，２
４に至るまでの区間、すなわちベーン４が吐出ポ
ート１ｂを通過した後、シリンダ室の短径部に到
達するまでの区間において、ベーン４の底部に高
圧油が取り込まれるため、ベーン４の先端に超高
圧がかかつたとしても、ベーンの先端がシリンダ
内壁面から離れることはなく、ベーンチヤタリン
グ現象が確実に防止できる。

次に、本願気体圧縮機の高速運転時には、後述
する制御プレート２２の駆動機構が動作して、制
御プレート２２が矢印方向に回転し、それにつれ
て制御プレート２２に形成したフロント側さらい
２４の位置も第３図に示す位置に来るため、ベー
ン４の底部がロータ５のどのような回転角度位置
にあつても、ベーン４の底部はリア側さらい１９
かあるいはフロント側さらい２４かの何れかに連
通することになり、常に、中圧油がベーン４の底
部にかかることになり、ベーン４の底部に高圧油
が閉じ込められるようなことがない。

換言すれば、このように気体圧縮機が高速運転
時にあるときは、ロータ５の高速回転によりベー
ン４の遠心力が非常に増大するため、ベーン４の
底部の油圧力を本願は減圧するようにしている。

従つて、ベーン４の先端に過度の摺動トルクが
加わることなく、またベーン４先端のに摩耗を可
及的に抑えることができ、消費動力の低減、ベー
ン４の寿命を長持ちさせることができる。

なお、この実施例ではチヤタリング防止機構と
して、ベーン４の先端に超高圧が加わる区間にお
いて、ベーン４の底部に高圧油を閉じ込むように
したが、小孔２１の位置をロータ５の回転方向に
ずらして、ベーン４の先端に超高圧が加わる区間
において、ベーン４の底部と小孔２１とを連通さ
せて、ベーン４の底部に高圧油を供給するように
してもよい。

更に、制御プレート２２に上述したようにバイ
パス用凹部２３が設けられており、第２図で示す
低速運転時には、このバイパス用凹部は、吸気ポ
ート１ａと連通して、吸入室側からシリンダ室内
への吸気を行なうが、高速運転時には、制御プレ
ート２２が図中矢印方向に回転し、それにつれて
バイパス用凹部２３も移動して、フロントサイド
ブロツク２に形成された図示しないバイパス孔を
通じてシリンダ室内の冷媒ガスが吸入室側にバイ
パスされるため、特に高速運転時には圧縮作業室
の容量を非常に小さなものとし、このように運転
状況に応じて圧縮作業室の容量を可変にして、過
冷房を防ぎ、かつ消費動力の軽減を図るようにし
たものであり、この実施例では制御プレート２２
をベーン４の背圧調整用のプレート並びに、容量
制御用のプレートとして、双方を兼用したもので
あるが、単にベーン４の背圧調整だけに使用して
もよい。

次に、参考までに上記制御プレート２２の駆動
機構について第４図を基に簡単に説明する。

すなわち、シリンダ２５が、フロントヘツド１
０にその先端２５ａを吸入室内に臨ませて、圧縮
機の軸と直交する方向に進退自在に配設され、ま
たこのシリンダ２５の後端２５ｂは外部に臨んで
いる。

なお、上記シリンダ２５内にスプリング２６が
内挿され、このスプリング２６はシリンダ２５を
常時吸入室側に付勢するように適度のバネ圧を備
えている。

一方、制御プレート２２の面上に駆動ピン２７
が立設され、この駆動ピン２７はフロントサイド
ブロツク２に弓状に開設されたカム溝２８を貫通
して吸入室側にその先端２７ａが臨んでいる。

そして、この駆動ピン２７の先端２７ａはシリ
ンダ２５の先端２５ａに設けた係合部２９内に嵌
挿されている。

従つて、スプリング２６のバネ圧と、吸入室の
吸入圧との差圧により、シリンダ２５は進退動作
を行なう。

そして、この進退動作に伴い係合部２９内に嵌
挿された駆動ピン２７は制御プレート２２の軸心
廻りに回転し、よつて制御プレート２２が所要角
度回転する。

《効果》 以上、実施例により詳細に説明したように、本
発明に係る気体圧縮機にあつては、上述の如く構
成することによつて、気体圧縮機の低速運転時、
ベーン先端に超高圧が加わる部分において、ベー
ンの底部に高圧油を供給するか、または高圧油を
閉じ込めることにより、吐出ポート近傍における
チヤタリング現象を確実に防止できるとともに、
気体圧縮機の高速運転時には、制御プレートを回
転させて、ロータの如何なる回転角度にあつて
も、ベーンの底部がフロント側かあるいはリア側
さらいに常に連通し、常時中圧油がベーン底部に
加わることになり、ベーン底部に高圧油が供給さ
れたり、高圧油が閉じ込められたりするベーンチ
ヤタリング防止機構をキヤンセルしたものである
から、気体圧縮機の高速運転時、ベーンの摺動ト
ルクを抑えることができ、消費動力を著しく軽減
することができるとともに、ベーンの摩耗も防止
することができるため、ベーンの製品寿命を長期
化する等の利点がある。

更に、本願に係る気体圧縮機は、ロータの両端
面に設けられるさらい位置を変化させて、ベーン
の背圧調整を行なうというものであり、簡単な構
成であるとともに、特にシリンダ室内の圧縮作業
室容量を可変にさせる容量制御をも兼用したもの
であるから、より一層気体圧縮機の消費動力が低
減されるため、本願は実用的価値が高いものであ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る気体圧縮機を示す側断面
図、第２図、第３図は第１図中Ａ−Ａ線断面図で
あり、それぞれ低速運転時、高速運転時の状態を
示す、第４図は同気体圧縮機に使用する制御プレ
ートの駆動機構を示す構成図、第５図は従来の気
体圧縮機の側断面図、第６図は従来のリアサイド
ブロツクを示す平面図である。 １…シリンダ、２…フロントサイドブロツク、
３…リアサイドブロツク、４…ベーン、５…ロー
タ、６…圧縮機本体、８…潤滑油、１４，１５，
１６…油流通経路、１７，１８…連絡孔、１９…
リア側さらい、２１…小孔、２２…制御プレー
ト、２４…フロント側さらい。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 内周略楕円筒状をなすシリンダと、このシリ
   ンダの両側に取付けられる両サイドブロツクとに
   よつて構成されるシリンダ室内に、径方向に進退
   自在な複数のベーンを有するロータを回転自在に
   横架してなる圧縮機本体と、この圧縮機本体にお
   けるリアサイドブロツクの後部に空間部を形成
   し、この空間部内に吐出圧力下にある潤滑油を貯
   油し、かつ、前記ロータのロータ軸先端を回転自
   在に保持する密閉ケーシングを備え、吐出圧によ
   り前記潤滑油を圧縮機本体の各部に供給するとと
   もに、両サイドブロツクのロータ側端面に、フロ
   ント、リア側さらい及び小孔を設け、前記さらい
   及び小孔を各々潤滑油の中圧及び高圧の連絡経路
   に連通させ、通常は前記さらいから一定の油圧を
   ベーンに加えるとともに、前記小孔より高圧の油
   圧をロータの一定角度範囲のみ加えるようにし
   て、シリンダ室の内壁に対するベーンの接触圧力
   を得るようにした気体圧縮機において、 前記ロータの端面とフロントサイドブロツクと
   の間に圧縮機の運転速度に応じて、回転駆動され
   る制御プレートが、ロータ軸に支持され、かつ、
   このプレートの軸受部にフロント側さらいが設け
   られ、高速運転時、制御プレートが回転して、フ
   ロント側さらい位置が移動して、ロータの一定角
   度範囲において、ベーン底部に供給される高圧の
   潤滑油をフロント側さらいに逃がすことにより、
   油圧力を減圧するようにしたことを特徴とする気
   体圧縮機。