JPH10252673A - 気体圧縮機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 使用経過に伴うベーンの両側面の磨耗防止を
図るようにした気体圧縮機の提供。 【解決手段】 ロータ３の軸方向に複数のスリット４が
設け、このスリット４内に摺動自在にベーン１７を収納
する。ベーン１７の２つの側面１７ｅ、１７ｆは、ベー
ン１７の回転方向かつベーン１７の中心側に向けて徐々
に傾斜させている。このため、その各側面１７ｅ、１７
ｆと対向するシリンダ室の側壁とにより挟まれた２つの
空間は、クサビ形となる。気体圧縮機の運転中は、シリ
ンダ室の潤滑油は、その２つの空間に引きずり込まれて
圧縮され、圧力の大きな油膜が形成される。この油膜の
ため、ベーン１７が中央に寄せられるので、ベーン１７
の側面１７ｅ、１７ｆが対向するシリンダ室の側壁に接
触せず、磨耗による弊害を防止できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、冷凍機や空気調和装置
に用いられる気体圧縮機に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の気体圧縮機としては、図８に示す
ようなものが知られている。この気体圧縮機は、図８に
示すように、軸方向（図８の前後方向）の断面が楕円形
状の内周面を有する筒状のシリンダブロック１により形
成されるシリンダ室２内に、ロータ３が回転自在に配置
されている。ロータ３の軸方向には、図９に示すよう
に、多条のスリット４が設けられ、この各スリット４内
の径方向にベーン５が摺動自在に収納されている。シリ
ンダブロック１の両端面には、図１０に示すように、互
いに平行にサイドブロック６とサイドブロック７とが固
着され、図８に示すようなシリンダ室２が形成されてい
る。また、ベーン５は、図１１に示すように全体が板状
からなり、スリット４の長さ方向（幅方向）の開口部側
に位置する両側面５ａ、５ｂは、表裏面に対して垂直に
形成されている。

【０００３】このような構成からなる気体圧縮機では、
ロータ３が回転すると、ベーン５は遠心力などによりシ
リンダ室２の内周面に押しつけられて摺動する。このた
め、ベーン５とシリンダ室２の内周面で形成される空間
の容積が変化するので、この容積の変化を利用して気体
の吸込み、圧縮、吐出が行われる。このような気体圧縮
機の運転中には、冷媒ガス中に含まれる潤滑油と、サイ
ドブロック６、７側からスリット４の底部に対して供給
される潤滑油とが、シリンダ室２内に存在する。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、気体圧縮機
の運転中には、ロータ３の各スリット４内に摺動自在に
収納されている各ベーン５は、スリット４の長さ方向に
機械的拘束力を受けておらず、各ベーン５の側面５ａと
サイドブロック６との間、および各ベーン５の側面５ｂ
とサイドブロック７との間には、それぞれクリアランス
（隙間）があって潤滑油による油膜が存在する。しか
し、その油膜による圧力は弱いため、ベーン５の側面５
ａまた側面５ｂのいずれか一方が、対向するサイドブロ
ック６またはサイドブロック７に接触状態になる。この
ため、気体圧縮機の使用の経過に伴って、各ベーン５の
両側面５ａ、５ｂおよびサイドブロック６、７の各ベー
ン５毎の摺動面が磨耗するという弊害が考えられる。

【０００５】そこで、本発明は、使用経過に伴うベーン
の両側面の磨耗を防止できるようにした気体圧縮機を提
供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】かかる目的を達成するた
めに、本発明は、板状の複数のベーン１７と、この複数
のベーン１７を、軸方向に設けた複数のスリット４内に
径方向に摺動自在に保持するロータ３と、このロータ３
を回転自在に収容し、ロータ３の回転に伴うベーン１７
の回転運動の容積変化により気体を圧縮するシリンダ室
２とを備え、ロータ３の軸方向に対向する各ベーン１７
の一対の側面１７ｅ、１７ｆ間の長さは、ベーン１７の
回転方向の後方に位置するベーン１７の裏面１７ａ側の
長さよりも、ベーン１７の回転方向の前方に位置するベ
ーン１７の表面１７ｂ側の長さを短く構成した。そし
て、ロータ３の軸方向に対向する各ベーン１７の一対の
側面１７ｅ、１７ｆ間の長さは、ベーン１７の裏面１７
ａ側の長さを最大とするとともに、ベーン１７の表面１
７ｂ側の長さを最小とし、かつ、ベーン１７の表裏面間
ではベーン１７の厚さ方向に向けて徐々に減少するよう
に構成するのが好ましい。

【０００７】一方、本発明は、上記のように把握するこ
ともできるが、次のように把握することも可能である。
すなわち、本発明は、板状の複数のベーン１７と、この
複数のベーン１７を、軸方向に設けた複数のスリット４
内に径方向に摺動自在に保持するロータ３と、このロー
タ３を回転自在に収容し、ロータ３の回転に伴うベーン
１７の回転運動の容積変化により気体を圧縮するシリン
ダ室２とを備えた気体圧縮機において、スリット４内に
保持される各ベーン１７は、ロータ３の軸方向に対向す
る一対の側面１７ｅ、１７ｆの少なくとも一部を、ベー
ン１７の回転方向に狭まる方向のテーパ形状に形成し
た。

【０００８】このように本発明では、ロータ３の軸方向
に対向する各ベーン１７の一対の側面１７ｅ、１７ｆ間
の長さは、ベーン１７の回転方向の後方に位置するベー
ン１７の裏面１７ａ側の長さよりも、ベーン１７の回転
方向の前方に位置するベーン１７の表面１７ｂ側の長さ
を短く構成した。より具体的には、図４に示すように、
ロータ３のスリット４内に保持される各ベーン１７は、
ロータ３の軸方向に対向する一対の側面１７ｅ、１７ｆ
を、ベーン１７の回転方向に狭まる方向のテーパ形状に
形成させている。このため、ベーン１７の一対の側面１
７ｅ、１７ｆと、この各側面１７ｅ、１７ｆがシリンダ
室２内の対向する各側壁との間でクサビ形の２つの空間
１９、２０が形成される。このため、本発明では、運転
中に、シリンダ室２内にある潤滑油は、粘性のためにそ
の先細りのクサビ形の空間１９と空間２０に引きずり込
まれて圧縮されるので潤滑油中に大きな圧力が生じて油
膜が形成される。この油膜のため、ベーン１７の側面１
７ｅと側面１７ｆには、ベーン１７を中央に寄せる力が
働くので、ベーン１７の側面１７ｅ、１７ｆが対向する
フロントサイドブロック１４やリアサイドブロック１５
に接触せず、磨耗による弊害を防止できる。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図１ないし図７を参照して詳細に説明する。図１
は、本発明の実施の形態の気体圧縮機の断面を表し、図
２のＢ１−Ｂ２線の断面である。図２は、図１のＡ１−
Ａ２線から見た図である。なお、図８と同一部材につい
ては、同一符号を使用している。この気体圧縮機は、図
１に示すように、気体圧縮部１０と、これを包囲するケ
ーシング１１と、フロントヘッド１２を備えている。ケ
ーシング１１は、一端側が開口しており、この開口部を
封止するようにフロントヘッド１２が取り付けられてい
る。気体圧縮部１０は、軸方向の断面が楕円形状の内周
面を有する筒状のシリンダブロック１と、その両端面に
互いに平行に固着されたフロントサイドブロック１４お
よびリアサイドブロック１５とにより構成され、これら
によって楕円筒状のシリンダ室２が形成されている。

【００１０】そのシリンダ室２の内部には、図２に示す
ように、スリット４に摺動自在に保持された５枚のベー
ン１７を有するロータ３が収容されている。ベーン１７
を摺動自在に保持する各スリット４は、図３に示すよう
に、ロータ３の軸方向に設けられている。ロータ３の左
右に一体のロータ軸３ａ、３ｂは、これらよりも若干径
が大きくフロントサイドブロック１４、リアサイドブロ
ック１５に形成された軸支承孔１８ａ、１８ｂに、それ
ぞれ回転自在に支持されている。ロータ軸３ａの端部
は、図示しない原動機に接続されており、ロータ３が回
転駆動されることで、５枚のベーン１７が遠心力および
ベーン背圧によりシリンダ室２の内周壁に密着しながら
回転して冷媒ガスを圧縮するように構成されている。

【００１１】次に、ベーン１７の構成について、図４〜
図６を参照して説明する。ベーン１７は、図５に示すよ
うに、全体が板状からなり、スリット４の摺動面と対向
する平坦な表裏面１７ｂ、１７ａと、スリット４の底部
と対向する背面１７ｃと、シリンダ室２の内壁に接する
湾曲状の前面１７ｄと、スリット４の長さ方向（幅方
向）の開口部側に位置してフロントサイドブロック１
４、リアサイドブロック１５と対向する２つの側面１７
ｅ、１７ｆとを備えている。そして、各ベーン１７の側
面１７ｅ、１７ｆは、図４〜図６に示すように、ベーン
１７の回転方向であってベーン１７の中心側に向けて、
所定の傾きにより直線的に傾斜する傾斜面（テーパ面）
からなる。各ベーン１７の側面１７ｅの傾斜と、その側
面１７ｆの傾斜とは、図６に示すように、左右対称とす
るのが好ましい。各ベーン１７の構成は、上記のように
把握できる他に、次のように把握することも可能であ
る。すなわち、各ベーン１７は、図６に示すように、そ
の一対の側面１７ｅ、１７ｆ間の長さＬが、ベーン１７
の裏面１７ａ側の長さを最大（Ｌｍａｘ）とするととも
に、ベーン１７の表面１７ｂ側の長さを最小（Ｌｍｉ
ｎ）とし、かつ、ベーン１７の表裏面間ではベーン１７
の厚さ方向に向けて徐々に減少するように構成した。

【００１２】ここで、各ベーン１７の対向する一対の側
面１７ｅ、１７ｆは、ベーン１７の回転方向であってベ
ーン１７の中心に向けて徐々に傾斜させて、図４に示す
ような左右対称の空間１９、２０を形成させ、気体圧縮
機の運転中に、その空間１９、２０により後述のように
クサビ効果を生じさせ、このクサビ効果により各ベーン
１７が中央に寄せられるものであれば良い。このため、
ベーン１７に代えて、図７に示すように構成するベーン
３１であってもよい。すなわち、このベーン３１は、対
向する２つの側面３１ｅ、３１ｆを、図示のようにベー
ン３１の回転方向であってベーン３１の中心に向けて内
側に湾曲させたものである。この場合にも、その側面３
１ｅと側面３１ｆの形状は、左右対称とするのが好まし
い。

【００１３】フロントヘッド１２には、吸入室２２が形
成され、この吸入室２２には、図示しないエバポレータ
から圧縮すべき冷媒ガスを吸引する吸気口２３が形成さ
れている。フロントサイドブロック１４には、吸入室２
２とシリンダ室２とを連通する吸入口１４ａが形成さ
れ、この吸入口１４ａの一部がシリンダブロック１内に
設けられた吸入路１ａの入口側と接続されている。その
吸入路１ａの出口側は、リアサイドブロック１５に設け
られ、シリンダ室２と連通する吸入口１５ａに接続され
ている。従って、吸気口２３に吸引された冷媒ガス（吸
入ガス）は、図示のように、吸入口１４ａからシリンダ
室２に吸入される一方、吸入口１４ａ、吸入路１ａ、お
よび吸入口１５ａを経由してシリンダ室２へ吸入され
る。

【００１４】シリンダブロック１には、図２に示すよう
に、吐出孔１ｂが形成されており、この吐出孔１ｂから
吐出された冷媒ガスは、リアサイドブロック１５の内部
に形成された図示しない通路を通って油分離器２４に至
り、油分離器２４で油と分離されるように構成されてい
る。気体圧縮部１０とケーシング１１との間には、吐出
室２５が形成されており、油分離器２４で分離された冷
媒ガスが、この吐出室２５に吐出される。吐出室２５の
上部のケーシング１１には、吐出口２６が形成され、吐
出室２５内の冷媒ガスは、この吐出口２６を経由して外
部へと吐出され、図示しないコンデンサに供給されるよ
うになっている。油分離器２４で分離された油は、吐出
室２５の底部に形成される油溜まり２７内に収容され
る。

【００１５】フロントサイドブロック１４のシリンダ室
２側の中央には、扇型のベーン背圧室（サライ）２８ａ
が設けられている。このベーン背圧室２８ａは、軸支承
孔１８ａ、フロントサイドブロック１４内に設けた油供
給路２９ｄ、シリンダブロック１内に設けた油供給路２
９ｃ、リアサイドブロック１５内に設けられた油供給路
２９ａ、２９ｂを経由して油溜まり２７に接続されてい
る。また、リアサイドブロック１５のシリンダ室２側の
中央には、扇型のベーン背圧室２８ｂが設けられてい
る。このベーン背圧室２８ｂは、軸支承孔１８ｂ、リア
サイドブロック１５内に設けられた油供給路２９ａを経
由して油溜まり２７に接続されている。

【００１６】次に、このように構成される実施の形態の
動作について説明する。いま、図示しない原動機によっ
てロータ３が回転駆動されると、吸入ガスが吸入口２３
から吸入室２２などを経由してシリンダ室２へと吸い込
まれ、ベーン１７によって圧縮されて吐出口１ｂから吐
出される。この吐出された吐出ガスは、油分離器２４で
油と分離され、吐出ガスのみが吐出室２５の吐出口２６
から外部へ吐出される。

【００１７】このような気体圧縮機の運転中には、吐出
室２５とベーン背圧室２８ａ、２８ｂとの間に、吐出室
２５側が高圧の圧力差が生じている。このため、吐出室
２５の油溜り２７の油（潤滑油）は、油供給路２９ａ、
油供給路２９ｂ、油供給路２９ｃ、油供給路２９ｄ、軸
支承孔１８ａ、およびベーン背圧室２８ａを経由してロ
ータ３のスリット４の底部に流れていく。また、これと
同時に、油溜まり２７の油は、油供給路２９ａ、軸支承
孔１８ｂ、およびベーン背圧室２８ｂを経由してスリッ
ト４の底部に流れていく。このため、ベーン１７は、ロ
ータ３の回転による遠心力およびスリット４の底部に作
用する圧力（ベーン背圧）によりシリンダ室２の内周壁
に密着しながら回転する。

【００１８】ところで、ロータ３の複数のスリット４内
に摺動自在に収納される各ベーン１７の側面１７ｅと側
面１７ｆとは、図４〜図６に示すように、ベーン１７の
回転方向であってベーン１７の中心側に向けて、所定の
傾きで直線的に傾斜させ、その両傾斜を左右対称に形成
させている。このため、ベーン１７の側面１７ｅとフロ
ントサイドブロック１４に挟まれる空間１９と、その側
面１７ｆとリアサイドブロック１５とにより挟まれる空
間２０とは、その各開口面積がベーン１７の回転方向に
向けて徐々に拡大する先細りのクサビ形になり、しかも
その空間１９と空間２０とは左右対称である。

【００１９】従って、気体圧縮機の運転中には、シリン
ダ室２内の潤滑油は、粘性のためにその先細りのクサビ
形の空間１９と空間２０に引きずり込まれて圧縮される
ので潤滑油の中に大きな圧力が生じて油膜が形成され
る。この圧力の大きな油膜のため、ベーン１７の側面１
７ｅと側面１７ｆには、ベーン１７を中央に寄せる力が
働き、この２つの力はバランスしている。このため、気
体圧縮機の運転中は、ベーン１７がロータ３のスリット
４の長さ方向の中央に寄せられるので、ベーン１７の側
面１７ｅ、１７ｆが対向するフロントサイドブロック１
４やリアサイドブロック１５に接触せず、この接触によ
る磨耗を防止できる。

【００２０】なお、上記の実施の形態では、ベーン１７
の各側面１７ｅ、１７ｆの全体を傾斜させるようにした
が、その一部または部分的に傾斜面を設けるようにして
も良い。

【００２１】

【発明の効果】以上説明したように本発明の気体圧縮機
によれば、ロータの軸方向に対向するベーンの各側面
と、シリンダ室の側壁との間で、クサビ形の空間が形成
され、クサビ作用によりその両空間に圧力が大きな油膜
ができるようにした。このため、その油膜によりベーン
を中央に寄せる力が働くので、ベーンの軸方向に対向す
る両側面がシリンダ室内の側壁に接触し、磨耗するのを
防止できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態の気体圧縮機の全体構成の
断面を示し、図２のＢ１−Ｂ２線の断面図である。

【図２】同気体圧縮機を図１のＡ１−Ａ２線から見た図
である。

【図３】ロータとベーンとの関係を示す斜視図である。

【図４】図３の矢印Ａの方向から見た図である。

【図５】ベーンの構成を示す斜視図である。

【図６】図５のＣ−Ｃ線の断面図である。

【図７】ベーンの他の構成を示す断面図である。

【図８】従来の気体圧縮機の構成を示す図である。

【図９】従来のロータとベーンの関係を示す斜視図であ
る。

【図１０】図９の矢印Ａの方向から見た図である。

【図１１】従来のベーンの構成を示す斜視図である。

【符号の説明】

１ シリンダブロック ２ シリンダ室 ３ ロータ ４ スリット １７、３１ ベーン １７ａ 裏面 １７ｂ 表面 １７ｅ、１７ｆ、３１ｅ、３１ｆ 側面

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 板状の複数のベーンと、 この複数のベーンを、軸方向に設けた複数のスリット内
   に径方向に摺動自在に保持するロータと、 このロータを回転自在に収容し、ロータの回転に伴う前
   記ベーンの回転運動の容積変化により気体を圧縮するシ
   リンダ室とを備え、 前記ロータの軸方向に対向する前記各ベーンの一対の側
   面間の長さは、前記ベーンの回転方向の後方に位置する
   前記ベーンの裏面側の長さよりも、前記ベーンの回転方
   向の前方に位置する前記ベーンの表面側の長さを短く構
   成したことを特徴とする気体圧縮機。
2. 【請求項２】 前記ロータの軸方向に対向する前記各ベ
   ーンの一対の側面間の長さは、前記ベーンの裏面側の長
   さを最大とするとともに、前記ベーンの表面側の長さを
   最小とし、かつ、前記ベーンの表裏面間では前記ベーン
   の厚さ方向に向けて徐々に減少するように構成したこと
   を特徴とする請求項１記載の気体圧縮機。
3. 【請求項３】 板状の複数のベーンと、 この複数のベーンを、軸方向に設けた複数のスリット内
   に径方向に摺動自在に保持するロータと、 このロータを回転自在に収容し、ロータの回転に伴う前
   記ベーンの回転運動の容積変化により気体を圧縮するシ
   リンダ室とを備えた気体圧縮機において、 前記スリット内に保持される各ベーンは、前記ロータの
   軸方向に対向する一対の側面の少なくとも一部を、前記
   ベーンの回転方向に狭まる方向のテーパ形状に形成した
   ことを特徴とする気体圧縮機。