JPS5934496A - ベ−ン型コンプレツサ - 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】 本発明は回転圧縮機に関し、特に自動車用空調装置の冷
媒圧縮機に用いて有効である。

従来より回転圧縮機を冷媒圧縮用に用いることは通常行
なわれているが、従来の圧縮機ではライナーサイド部に
は鋳鉄等の鉄系の材料が用いられ（１） これ等と摺接するベーンはアルシル等のアルミニウム合
金が用いられていた。

しかしながらこのベーンを用いた圧縮機では高速、高負
荷運転などにより圧縮機が高温になるまで運転するとラ
イナ一部およびライナー勺イド部を構成する鉄系材料の
熱膨張係数に比べてベーンを構成するアルミニウム合金
材料の熱膨張係数が大きいためにライナ一部等とベーン
との膨張差が大きくなる。従って両省間のクリアランス
を大きく設定しなければならす、圧縮効率の点で問題が
あった。一方、クリアランスを小さくすると、高速、高
負荷運転でベーンの温度が１５０℃程度ないしそれ以」
二になった場合、ベーンがライナ一部やライナーサイド
部にロックしてしまう。

本発明は上記点に鑑みて案出されたもので、ベーン材料
としてライナ一部やライナーサイド部と同程度の熱膨張
係数の材料を用いることにより、両省間のクリアランス
を小さく設定できるようにすることを目的とする。

そのため、本発明はベーン材料として熱膨張係（２） 数が自由に設定できる炭素繊維強化アルミニウム材を用
いるものとする。

炭素繊維強化アルミニウム、は高温強度が大きく摺動特
性に優れ、また熱膨張係数は例えば炭素繊維含有率５０
　ｖｏ１％の７．０　ｘ　１０−６／°ｃから炭素繊維
含有率２０　ｖｏ１％の１０．０ｘｌＯ−６／’ｃのよ
うな範囲にわたっている。そこで、圧縮機のベーン祠と
して使用する場合には鉄の熱膨張係数（１２Ｘ１０−６
／’Ｃ）と同一乃至近似している炭素繊維強化アルミニ
ウムを用いれば低温の運転スタート時から高温に至るま
で、ベーンとライナ一部等とのクリアランスを最小限に
維持することができ、すぐれた体積効率を得られる。し
かも、高速・高負荷時ベーンの温度が上昇してもクリア
ランスが減少して焼きつく等のトラブルも防止でき、ま
た炭素繊維強化アルミニウムの優れた摺動特性と相って
対焼きつき性を大幅に改善することができる。

以下本発明圧縮機の一実施例を図に基づいで説明する。

（３） 第１図はスルーベーン型の冷媒圧縮機で、円形の鋳鉄製
本体１内にはこれに偏心して円形の鋳鉄製ロータ２が回
転可能に接地される。本体１とロータ２との間には断面
積が連続的に変化する圧縮室３が形成され、圧縮室３容
積が増加する部分に対応する本体１の部分には冷媒を図
示しないエバポし・−２側より吸入する吸入口１１が開
口している。また圧縮室３容積が最も減少した部分に対
応する本体１の部分には冷媒を図示しないコンデンサ側
へ吐出する吐出口１２が形成されている。

ロータ２にはこれを直径方向に貫通し、かつ互に直交す
る案内溝２１．２２が形成され、該案内溝２１．２２の
夫々にはスルーベーン３ａ、３ｂが摺動自在に挿入され
ている。従って前記ライナ一部１３はこのスルーベーン
３ａ、３ｂの両端カ常に摺動できるよう特殊なプロフィ
ールとなっている。また、スルーベーン３ａ、３ｂは圧
縮室３の両側壁をなすライナーサイド部１４の間隙とほ
ぼ同じ幅に成形されている。そして本例では、ベーン３
ａ、３ｂ材料として、鉄と熱膨張係数の近（４） 似している（８ｘｌＯ’、／’ｃ）炭素繊維強化アルミ
ニウム（炭素繊維含有率４０ｖｏ１％）を用いている。

尚、このベーン３ａ、３ｂは次のような工程で製作され
る。

炭素繊維をベーンの匂材となる大きさ、厚さで直角方向
に重ね合わセ、それを固定して容器に入れ、その容器と
とオートクレーブ（圧力容器）に入れ、窒素中で約６０
０°Ｃに加熱後、その容器に融点より１０〜２０℃高い
温度の溶融アルミニウムを流し込み２０〜３００ｋｇ／
ｃＪの圧力をかけて炭素繊維に溶融アルミニウムを含浸
させた後急冷して容器の中の炭素繊維強化アルミニウム
を取り出しその後研摩工程、仕上工程を経てベーンに製
作される。

なお本発明に用いたベーン組成、物性値をアルシルと比
較したものを表に示す。

以下余白 （５） （６） 次に」１記構成圧縮機の作用について説明する。

ロータ２が図示しない電磁クラッチを介して自動車走行
用エンジンの駆動力を受け、図中反時計方向に回転する
と、ベーン３ａ、３ｂはロータ２に伴なわれ、かつロー
タ２に対しその径方向に摺動しつつ回転する。ベーン３
ａ、３ｂにより区画されて形成される圧縮室３の容積が
増大することにより吸入口１１より冷媒を吸入し、次に
容積が縮小されて圧縮された冷媒は吐出口１２よりコン
デンサ側へ吐出される。

このような圧縮作用により、吐出冷媒はかなりの高温に
なる。（最大］５０°Ｃ程度）また、ベーン３ａ、３ｂ
とライナ一部１３との摺動摩擦等により圧縮機自体も発
熱する。その為、鋳鉄製本体１は膨張によりライナ一部
１３の径が広がり、またライナーサイド部１４間の幅も
熱膨張によって広がる。一方、上述した如く、圧縮効率
を上げるためには、ベーン３ａ、３ｂとライナ一部１３
およびライナーサイド部１４とのクリアランスを温度変
化にかかわらず最小限に保つ必要がある。

（７） しかしながら、本発明では、ベーン３ａ、３ｂの材料を
鉄と近似した熱膨張係数をもつ炭素繊維強化アルミニウ
ムとしているので、ベー、ン３ａ。

３ｂとライナ一部１３およびライナーサイド部１４との
クリアランスを、従来のアルミニウム合金のベーンの場
合に比して特に低温時に小さく維持することができ、従
って設計寸法でのクリアランスを従来よりもつめること
ができる。

特に本例のベーン３ａ、３ｂ材料は研摩工程、仕上工程
を経てベーン３ａ、３ｂ表面が極めて滑らかになってお
り、対焼入研摩鋼との摩擦係数が小さく摺動性にも優れ
、摺動抵抗も大幅に減少しているので両次性能も向上す
る。

スルーベーン型の圧縮機についての発明者等の実験によ
れば、本発明のベーン（鉄とほぼ同一の熱膨張率係数を
もつ炭素繊維強化アルミニウム）を用いた場合には、従
来のアルシル合金のベーンを用いたものの体積効率が７
５〜８０％であるのに対し８０〜８５％に改善すること
ができた。また、従来１７０℃程度でクリアランスが０
になり（８） 焼きつきに至っていたのに対し、焼きつき温度を３００
°Ｃ以上まで改善することができた。さらに、ベーンが
回転往復運動する際にライナーサイド部をたたく騒音（
特に高周波域）を減少さ−Ｕた。

尚、本発明による炭素繊維強化アルミニウム製ベーンは
スルーベーン型の圧縮機に限らず第２図に示す可動翼ベ
ーン圧縮機のベーンとしても有効に使用できる。

この圧縮機ではロータ２には放射状に有底の溝２３．２
４，２５．２６が形成され、それぞれにベーン３ｃ、３
ｄ、３ｅ、３ｆが摺動可能に挿置しである。図において
他の符号は第１図の圧縮機と同一符号によって示された
部材乃至部分を示す。

なお各ベーンの底面と溝の底面との間の空間４１゜４．
２．４３．４４には作動時に流体通路３の圧縮流体が導
入されるようになっており、この圧力でベーンの先端を
ライナ一部１３に押し付けられる。

この形式の圧縮機でも、本発明によるベーンを用いれば
、ライナーサイド部１４とベーン間のクリアランスを最
小に保持できるのは上述の実施例（９） と同じである。

同じ（、本発明に係るベーン３ａ、３ｂは、ベーンが圧
縮機本体によって摺動支持され、その先端がロータ外周
と摺接する。いわゆるロタスコタイプの回転圧縮機にも
使用できる。

また上述の実施例では本発明圧縮機を自動車用空調装置
の冷媒圧縮機として用いたが、本発明圧縮機の用途はこ
の一例に限られないのは勿論で、他の冷媒圧縮にも使用
でき、更には、エアポンプ真空ポンプ等の用途にも使用
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明圧縮機の一実施例を示す断面図、第２図
は本発明圧縮機の他の実施例を示す断面図である。 １・・・圧縮機本体、２・・・ロータ、３ａ、３ｂ・・
・ベーン。 代理人弁理士　岡　部　　　隆 （１０）

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）筒状のライナ一部を有する鉄系材ｉｌ製の圧縮機
   本体と、この圧縮機本体のライナ一部内に回転自在に支
   持されたロータと、このロータと前記ライナ一部との間
   を仕切るベーンとを備え、このベーンを炭素繊維強化ア
   ルミニウムで形成したベーン型コンプレッサ。
2. （２）前記ベーンは長繊維の形態とした炭素繊維で強化
   したアルミニウム製としたことを特徴とする特許請求の
   範囲第１項記載のベーン型コンプレッサ。