JPH0564492U - ロータリーコンプレッサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 ロータの回転角度によってスライドベーンの
背圧を多段に調節し、ロータを回転させるための動力を
必要最小限にし、スライドベーン又はシリンダ内周面の
磨耗を抑制し、コンプレッサの騒音や振動を防止する。 【構成】 一対のサイドプレート４，５により挟持した
シリンダ３を密閉ケース１，２内に設け、ロータ７のベ
ーン溝内にスライドベーンを設け、シリンダとロータと
の間に形成された圧縮室内に吸入口１２から被圧縮流体
を導いて、ロータの回転により圧縮した被圧縮流体を吐
出口から吐出する。ベーン溝のスライドベーンの背面に
吐出側圧力を導く高圧導入通路１７をサイドプレート５
に形成すると共に、これを吸入口１２に逃す排圧通路１
８をサイドプレート４に形成した。ロータの所定回転角
度内でスライドベーンの背面に連続して連通するように
サイドプレート４に排圧溝１９，２０を排圧通路に連通
して形成する。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、ロータリーコンプレッサに関し、特に所要動力の低減を行ったもの である。

【０００２】

【従来の技術】

自動車用空気調和装置等に用いられる従来のロータリーコンプレッサは、図５ および図６に示すように、フロントケース１およびリアケース２からなるケーシ ング内に、シリンダ３をフロントサイドプレート４およびリヤサイドプレート５ 間に挟持し、締め付けボルト（不図示）により締め付けている。

【０００３】 シリンダ３のボア内に収納されたロータ部６は、ロータ本体７とスライドベー ン８とを有し、楕円形に形成されたボアの内周面３ａとコンタクトポイントで接 触した状態で回転自在に設けられている。ロータ本体７には、放射状に５本のベ ーン溝９が形成され、このベーン溝９内にスライドベーン８が摺動自在に設けら れている。

【０００４】 ロータ部６が回転すれば、遠心力等によってスライドベーン８がベーン溝９か ら突出し、スライドベーン８、コンタクトポイントあるいはスライドベーン相互 間とボアの内周面３ａとにより区画形成された圧縮室が容積変化し、内部に封止 された冷媒が圧縮されるようになっている。

【０００５】 つまり、図示しない駆動源により電磁クラッチ１０等を介してシャフト１１が 回転駆動すると、このシャフトに一体的に形成されているロータ部６が回転する 。この回転によりベーン溝９からスライドベーン８が突出し、ボアの内周面３ａ に沿って摺動し、フロントケース１の流入口１２から流入した冷媒がフロントサ イドプレート４に開設された吸入口１３を通って圧縮室内に流入し、圧縮された 後に、シリンダ３に開設された吐出口から吐出バルブに抗して連通路に吐出して （何れも図示せず）、流出口１４から外部に流出する。

【０００６】

【考案が解決しようとする課題】

ところで、スライドベーン８がボアの内周面３ａに沿って円滑に摺動し、吸入 および圧縮の仕事を行うために、ベーン溝９からスライドベーン８を押し出す方 向に適当な背面力を与える必要がある。

【０００７】 従来では、リヤサイドプレート５に吐出側の圧力を導入する背圧用通路１５を 形成すると共に、フロントサイドプレートとロータ本体との接触部に背圧用溝１ ６及びリヤサイドプレートとロータ本体との接触部に背圧用溝１６´を形成し、 この背圧用通路１５から直接背圧用溝１６´に、あるいは背圧用通路１５からメ タルベアリングの隙間を介して背圧用溝１６及び１６´に、吐出側の圧力をその ままの状態、あるいは減圧した状態でスライドベーン８の背面に導いていた。

【０００８】 この背面力Ｆ_V は、シリンダ内の圧力によるスライドベーン８の押し戻し力を Ｆ₁ 、スライドベーン８の回転による遠心力およびその慣性力をＦ₂ としたとき に、 Ｆ_V ＞Ｆ₁ −Ｆ₂ …（１） の関係が成立するように設定する必要がある。

【０００９】 このとき、図７に示すように、スライドベーンの背面の面積をＳ_V 、コンタク トポイントから圧縮室側の面積をＳ_D 、コンタクトポイントから吸入室側の面積 をＳ_S 、圧縮室内の圧力をＰ_D 、吸入室内の圧力をＰ_S とすると、Ｆ₁ ＝Ｐ_S × Ｓ_S ＋Ｐ_D ×Ｓ_D 、Ｆ_V ＝Ｐ_V ×Ｓ_V であるから、（１）式は、 Ｐ_V ×Ｓ_D ＞（Ｐ_S ×Ｓ_S ＋Ｐ_D ×Ｓ_D ）−Ｆ₂ …（２） となり、したがって、スライドベーンの背面に加える圧力Ｐ_V は、 Ｐ_V ＞（Ｐ_S ×Ｓ_S ＋Ｐ_D ×Ｓ_D −Ｆ₂ ）／Ｓ_V …（３） にて表される。ここで、Ｐ_S ，Ｓ_S ，Ｐ_D ，Ｓ_D はロータの回転域によって変動 するため背圧Ｐ_V もロータの回転域によって変動することになる。

【００１０】 この様子を図８に示したが、従来では、スライドベーンの背圧として、Ｆ₁ − Ｆ₂ の最大値（Ｆ₁ −Ｆ₂ ）_MAX より大きい一定の圧力Ｆ_V を加えていたため、 この背圧が余計な仕事（図８に斜線にて示す）を行うこととなっていた。

【００１１】 例えば、図８に示すように、スライドベーンが吸入行程にある場合は、シリン ダ内の圧力によるスライドベーンの押し戻し力Ｆ₁ は小さいので必要最小限の背 圧も小さくて良いが、従来のコンプレッサではロータ本体の回転域に拘らず一定 の背圧を加えているために、スライドベーンとシリンダ内周面との間に生じる摩 擦力が大きくなり、これによって、ロータを回転させるために必要な動力、例え ば自動車用空気調和装置であればエンジン負荷が大きくなる。

【００１２】 また、スライドベーンとシリンダ内周面との摩擦力が大きいと、スライドベー ンあるいはシリンダ内周面の磨耗が促進され、コンプレッサの耐久性が低下する という問題もある。

【００１３】 さらに、スライドベーンがシリンダ内周面を不必要に押圧することによってコ ンプレッサに異音や振動が発生する。

【００１４】 本考案は、このような従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、ロータ の回転角度によってスライドベーンの背圧を多段に調節し、ロータを回転させる ための動力を必要最小限にし、スライドベーンあるいはシリンダ内周面の磨耗を 抑制し、さらに、コンプレッサの騒音や振動を防止することを目的とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】

上記目的を達成するための本考案は、一対のサイドプレート（４，５）により 挟持したシリンダ（３）を密閉ケース（１，２）内に設け、前記シリンダのボア 内に設けたロータ（７）のベーン溝（９）内に、当該ベーン溝から出没し前記ボ アの内周面（３ａ）に沿って摺動し得るスライドベーン（８）を設け、前記シリ ンダとロータとの間に形成された圧縮室内に吸入口（１２）から被圧縮流体を導 いて、前記ロータの回転にともない圧縮した被圧縮流体を吐出口（１４）から吐 出してなるロータリーコンプレッサにおいて、前記ベーン溝（９）のスライドベ ーン（８）の背面に吐出側圧力を導く高圧導入通路（１７）を前記サイドプレー ト（５）に形成すると共に、この導入された吐出側圧力を前記吸入口（１２）に 逃す排圧通路（１８）を前記サイドプレート（４）に形成したことを特徴とする ロータリーコンプレッサである。

【００１６】 このとき、ロータ（７）の所定回転角度内で前記スライドベーン（８）の背面 に連続して連通するように前記サイドプレート（４）に排圧溝（１９，２０）を 形成し、前記排圧通路（１７）をこの排圧溝（１９，２０）に連通して設けると 共に、前記ロータの回転角度に応じて前記高圧導入通路から導かれた圧力を多段 階に前記吸入口に逃すように、前記排圧通路と排圧溝を複数設けることが好まし い。

【００１７】

【作用】

ロータリーコンプレッサにおいては、シリンダ（３）内に発生する圧力による スライドベーン（８）の押戻し力（Ｆ₁ ）とスライドベーンの遠心力およびその 慣性力（Ｆ₂ ）との差より大きい背面力（Ｆ_V ）をスライドベーンに与える必要 があるが、シリンダ（３）内に発生する圧力によるスライドベーンの押戻し力（ Ｆ₁ ）はスライドベーンの行程、すなわちロータ（７）の回転角度によって変動 する。

【００１８】 したがって、本考案においては、スライドベーンの押戻し力が小さい吸入行程 では、高圧導入通路（１７）によってスライドベーンの背面に導いた高圧を排圧 溝（１９，２０）および排圧通路（１８）を介して吸入口（１２）側に逃し、一 方、スライドベーンが圧縮行程になると排圧溝および排圧通路から吸入口に逃す 圧力を抑制してスライドベーンの背面に高圧を作用させている。

【００１９】 このように、スライドベーンの円滑な作動に必要な最小限の背圧をロータの回 転角度に応じて多段階に調節することにより、ロータを回転させるための動力が 必要最小限となり、またスライドベーンあるいはシリンダ内周面の磨耗が抑制さ れ、さらに、コンプレッサの騒音や振動を防止することができる。

【００２０】

【実施例】

以下、本考案の一実施例を図面に基づいて説明する。

【００２１】 図１は本考案の一実施例に係るロータリーコンプレッサの全体を示す断面図、 図２（Ａ）は図１のＡ−Ａ線に沿う断面図、図２（Ｂ）は図２（Ａ）のＢ−Ｂ線 に沿う断面図、図２（Ｃ）は図２（Ａ）のＣ−Ｃ線に沿う断面図、図３は同実施 例のロータ回転角度θに対する背面力Ｆを示すグラフ、図４は図３の各領域に対 応したロータ回転角度を示す要部断面図である。

【００２２】 本実施例に係るロータリーコンプレッサは、図１に示すように、フロントケー ス１およびリアケース２からなるケーシング内に、シリンダ３をフロントサイド プレート４およびリヤサイドプレート５間に挟持し、締め付けボルト２１により 締め付けている。

【００２３】 シリンダ３のボア内に収納されたロータ部６は、シャフト１１に一体的に形成 されており、このシャフト１１は軸受２２，２３によりフロントサイドプレート およびロヤサイドプレートに支持されている。ロータ部６は、ロータ本体７とス ライドベーン８とを有し、楕円形に形成されたボアの内周面３ａとコンタクトポ イントで接触した状態で回転自在に設けられている。ロータ本体７には、放射状 に５本のベーン溝９が形成され、このベーン溝９内にスライドベーン８が摺動自 在に設けられている。そして、ロータ部６が回転すれば、遠心力等によってスラ イドベーン８がベーン溝９から突出し、スライドベーン８、コンタクトポイント あるいはスライドベーン相互間とボアの内周面３ａとにより区画形成された圧縮 室が容積変化し、内部に封止された冷媒が圧縮されるようになっている。

【００２４】 つまり、図示しない駆動源により電磁クラッチ１０等を介してシャフト１１が 回転駆動すると、このシャフト１１に一体的に形成されているロータ部６が回転 する。この回転によりベーン溝９からスライドベーン８が突出し、ボアの内周面 ３ａに沿って摺動し、フロントケース１の流入口１２から流入した冷媒がフロン トサイドプレート４に開設された吸入口１３を通って圧縮室内に流入し、圧縮さ れた後に、シリンダ３に開設された吐出口から吐出バルブに抗して連通路に吐出 して（何れも図示せず）、流出口１４から外部に流出する。

【００２５】 本実施例に係るリヤサイドプレート５には、スライドベーン８の背面に吐出側 の高圧を導くための導入溝２４が形成されており、ロータ本体７の回転角度に拘 らず軸受２３の隙間を介して高圧冷媒がこの導入溝２４内に常時導かれるように なっている。

【００２６】 一方、フロントサイドプレート４には、図１および図２（Ａ）に点線で示した ように、スライドベーン８の背面に位置するように所定の深さを有する排圧溝１ ９，２０が形成されており、さらに、これらそれぞれの排圧溝１９，２０には吸 入口１２と連通する排圧通路１８が開設されている。本実施例では、一行程の間 にスライドベーンの背面に作用する背圧が３段階に変化するように２種類の排圧 溝１９，２０を形成しており、フロントサイドプレートには都合４つの排圧溝を 形成している。本実施例のように一行程の間に背圧を３段階に変化させる場合の 排圧溝の設定位置は以下のようになる。

【００２７】 まず、排圧溝１９は、図４（Ａ）に示す吸入行程からθ₁ だけ回転した位置か ら始まり、吸入行程から圧縮行程に移行するθ₂ まで形成する。このとき、排圧 溝１９に連通する排圧通路１８の内径ｄ₁ は図２（Ｂ）に示すように比較的大き く形成しておき、高圧導入通路１７から導かれた高圧を即座に吸入口１２側に逃 すようにしておく。これによりスライドベーン８の背面に作用する排圧は、図３ に示すようにＰ_B となって、必要最小限の背圧とすることができる。

【００２８】 つぎに排圧溝２０は、図４（Ｃ）に示す吸入行程から圧縮行程に移行するθ₂ の回転位置から始まり、図４（Ｄ）に示す圧縮行程がほぼ終了する回転位置θ₃ まで形成する。このとき、排圧溝２０に連通する排圧通路１８は、図２（Ｃ）に 示すように排圧溝１９に連通する排圧通路１８よりも小径ｄ₂ に形成しておく。 これにより、高圧導入通路１７から導かれた高圧をある程度吸入口１２側に逃す ことができ、スライドベーン８の背面に作用する背圧Ｐ_C を図３に示すように背 圧Ｐ_B と高圧Ｐ_V との中間の圧力にすることができる。

【００２９】 次に作用を説明する。

【００３０】 ロータリーコンプレッサにおいては、シリンダ３内に発生する圧力によるスラ イドベーン８の押戻し力Ｆ₁ とスライドベーンの遠心力およびその慣性力Ｆ₂ と の差より大きい背面力Ｆ_V をスライドベーンに与える必要があるが、上述したよ うに、シリンダ３内に発生する圧力によるスライドベーンの押戻し力Ｆ₁ はスラ イドベーンの行程、すなわちロータ７の回転角度によって変動する。

【００３１】 したがって、本実施例に係るコンプレッサにおいては、スライドベーンの押戻 し力Ｆ₁ が小さい吸入行程では、高圧導入通路１７によってスライドベーンの背 面に導いた高圧を排圧溝１９，２０および排圧通路１８を介して吸入口１２側に 逃し、一方、スライドベーンが圧縮行程になると排圧溝１９，２０および排圧通 路１８から吸入口１２に逃す圧力を抑制してスライドベーンの背面に高圧を作用 させている。

【００３２】 すなわち、図４（Ａ）に示すロータ回転角度においては、高圧導入通路１７か ら導かれた高圧は、そのままスライドベーン８の背面に作用して当該スライドベ ーン８をシリンダ３の内周面に押し付けようとする（図３の（Ａ）領域）。この 状態から、ロータ７がθ₁ だけ回転すると、高圧導入通路１７から導かれた高圧 は排圧溝１９および大径に形成された排圧通路１８を介して吸入口１２側に逃げ 、その結果、スライドベーンの背面に作用する背圧は減少する（図３の（Ｂ）領 域）。さらにロータ７が回転して図４（Ｃ）の状態になると、ベーン溝９と排圧 溝１９および排圧通路１８との連通状態はなくなるものの、今度は排圧溝２０お よび排圧通路１８と連通する。この排圧通路１８の内径ｄ₂ は上述した排圧溝１ ９に連通する排圧通路１８の内径ｄ₁ より小さく形成されているため、高圧導入 通路１７から導かれた高圧が排圧溝２０および排圧通路１８を介して吸入口１２ 側に逃げる場合に、スライドベーンの背面に作用する背圧の減少は図３の（Ｂ） 領域に比べて少なくなる（図３の（Ｃ）領域）。さらに、ロータ７が回転して、 図４（Ｄ）に示すようにベーン溝９と排圧溝２０との連通状態がなくなると、再 びスライドベーン８の背面に高圧が作用することになる。

【００３３】 このように、本実施例では、スライドベーン８の円滑な作動に必要な最小限の 背圧をロータ７の回転角度に応じて多段階に調節することにより、ロータ７を回 転させるための動力が必要最小限となり、またスライドベーン８あるいはシリン ダ内周面３ａの磨耗が抑制され、さらに、コンプレッサの騒音や振動を防止する ことができる。

【００３４】

【考案の効果】

以上述べたように本考案によれば、ベーン溝のスライドベーンの背面に吐出側 圧力を導く高圧導入通路をサイドプレートに形成すると共に、この導入された吐 出側圧力を吸入口に逃す排圧通路をサイドプレートに形成し、ロータの所定回転 角度内でスライドベーンの背面に連続して連通するようにサイドプレートに排圧 溝を形成し、排圧通路をこの排圧溝に連通して設けると共に、ロータの回転角度 に応じて高圧導入通路から導かれた圧力を多段階に吸入口に逃すように、排圧通 路と排圧溝を複数設けたので、スライドベーンの円滑な作動に必要な最小限の背 圧をロータの回転角度に応じて多段階に調節することにより、ロータを回転させ るための動力が必要最小限となる。

【００３５】 また、スライドベーンあるいはシリンダ内周面の磨耗が抑制され、さらに、コ ンプレッサの騒音や振動を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本考案の一実施例に係るロータリーコ
ンプレッサの全体を示す断面図である。

【図２】図２（Ａ）は、図１のＡ−Ａ線に沿う断面図、
図２（Ｂ）は図２（Ａ）のＢ−Ｂ線に沿う断面図、図２
（Ｃ）は図２（Ａ）のＣ−Ｃ線に沿う断面図である。

【図３】図３は、同実施例のロータ回転角度に対する背
面力を示すグラフである。

【図４】図４（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）（Ｄ）は、図３の各領
域に対応したロータ回転角度を示す要部断面図である。

【図５】図５は、従来のロータリーコンプレッサを示す
断面図である。

【図６】図６は、図５のＤ−Ｄ線に沿う断面図である。

【図７】図７は、スライドベーンに加わる外力を示す要
部断面図である。

【図８】図８は、従来のロータリーコンプレッサにおけ
るロータ回転角度に対する背面力を示すグラフである。

【符号の説明】

１…フロントケース（シェル） ２…リヤケース（シ
ェル） ３…シリンダ ３ａ…ボアの内周面 ４…フロントサイドプレート ５…リヤサイドプレ
ート ７…ロータ ８…スライドベーン ９…ベーン溝 １２…吸入口 １４
…吐出口 １７…高圧導入通路 １８…排圧通路 １９，２
０…排圧溝

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】一対のサイドプレート（４，５）により挟
   持したシリンダ（３）を密閉ケース（１，２）内に設
   け、前記シリンダのボア内に設けたロータ（７）のベー
   ン溝（９）内に、当該ベーン溝から出没し前記ボアの内
   周面（３ａ）に沿って摺動し得るスライドベーン（８）
   を設け、前記シリンダとロータとの間に形成された圧縮
   室内に吸入口（１２）から被圧縮流体を導いて、前記ロ
   ータの回転にともない圧縮した被圧縮流体を吐出口（１
   ４）から吐出してなるロータリーコンプレッサにおい
   て、 前記ベーン溝（９）のスライドベーン（８）の背面に吐
   出側圧力を導く高圧導入通路（１７）を前記サイドプレ
   ート（５）に形成すると共に、この導入された吐出側圧
   力を前記吸入口（１２）に逃す排圧通路（１８）を前記
   サイドプレート（４）に形成したことを特徴とするロー
   タリーコンプレッサ。
2. 【請求項２】前記ロータ（７）の所定回転角度内で前記
   スライドベーン（８）の背面に連続して連通するように
   前記サイドプレート（４）に排圧溝（１９，２０）を形
   成し、前記排圧通路（１７）をこの排圧溝（１９，２
   ０）に連通して設けると共に、前記ロータの回転角度に
   応じて前記高圧導入通路から導かれた圧力を多段階に前
   記吸入口に逃すように、前記排圧通路と排圧溝を複数設
   けたことを特徴とする請求項１記載のロータリーコンプ
   レッサ。