JPS5944517B2 - ベ−ン回転式圧縮機 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は自動車空調機等に用いられるベーン回転式圧縮
機の改良に関する。

更に詳しくは、ベーン回転式圧縮機の回転時に、ベーン
溝底部への潤滑油供給を連続ならしめシリンダ内壁への
ベーンの追従性を良くし圧縮効率を高め、また、停止時
には、潤滑油がシリンダ内へ流入するのをなくし再運転
時にみられる液圧縮を防止すると共に、圧縮機停止直後
にみられる逆転をも防止するものである。

従来この種の回転式圧縮機では、ベーンをシリンダ壁に
押接せしめる力として吐出側に発生する高圧圧力により
潤滑油を加圧しベーン溝底に導入し、この高圧潤滑油に
よりベーンを押す一方、ロータ両側、ベーン先端等の潤
滑の用をなさしめている。

しかし、この構造においては、圧縮機が一度停止される
と、吐出側に残存する高圧圧力により、潤滑油はベーン
溝底に流れ続け、ベーンとベーン溝の隙間から一部潤滑
油はシリンダ内に入る。

一定時間を経過すると前述の残存圧力も膨張弁を経て、
あるいは圧縮機内部の隙間を経て低圧側と均衡し潤滑油
のシリンダ内への流入は止まるのであるが、たとえ少量
の潤滑油と言えども圧縮機が再び回転された特徴しい油
圧縮現象を招きベーンの破損、あるいは、バルブの変形
等大きなトラブルの発生原因となっている。

このような圧縮機停止時の潤滑油の流入によるへい害の
他に、この方式の圧縮機は停止直後残存する高圧圧力の
ベーン底への印加力により逆転を行なう。

停止時の圧縮機の逆転は高圧ガスの低圧側への逆流が生
じるばかりでなく多量の潤滑油がシリンダ内もしくは吸
入管内に戻る。

圧縮機再起動時の悪影響は前述の通りである。

なおベーン溝底に高圧潤滑油を導入する方式における油
圧縮の常置は上述の通りであるが高圧吐出ガスをベーン
溝底に導入する方式では特に圧縮機停止時の圧縮機逆転
による吐出ガスの低圧吸入側への逆流が大きな問題であ
る。

すなわち、逆流高圧ガスにより吸入ガスが過熱され再運
転時の吐出ガス温度の上昇を招く。

このような油圧縮あるいは逆転を防止する方法として （１）電縮機吸入側に逆流防止弁を設は圧縮機停止時の
高圧ガスの逆流を直接防止することにより油の流入と逆
転をなくす象知の方法。

（２）ロータ軸端にロータと同期回転する油路開閉部材
による油路しゃ新作用で油の流入と逆転をなくす方法、
例えば特開昭５１−１３３８１１号公報に示された方法
。

などがある。

前者は吸入ガスの通路抵抗が増え圧縮機の性能低下を招
く。

後者はロータ回転数の増加に伴ない油路の通路抵抗が増
しベーン溝底への潤滑油の供給が減少し圧縮機の耐久性
が低下する。

また後者は圧縮機停止直後、その圧力差により潤滑油が
ベーン溝底に流入するのを防止する構造は、実施例のよ
うなロータと同期回転する円板により油路を閉じる場合
は、油路のシール構造が円板と相手部材との金属平面間
のみでの接触シールであるため、潤滑油の流入防止策と
して不十分で一定の圧力差に下がるまで潤滑油の逆流、
圧縮機の逆転が生じ前述の諸弊害がある程度生じるなど
の欠点を有している。

本発明は圧縮機の回転時さ停止時とにおいて著るしい圧
力変化がみられる吐出弁前後の圧力差に着目し、この圧
力差で往復運動するプランジャーの作動により移動する
球状物体を潤滑油路に設け、この球状物体が潤滑油路を
圧縮機の回転時には開は停止時には閉じるプランジャー
弁機構を設けることにより上記欠点を解消するものであ
る。

そのための構成として、本発明は、円筒壁を有するシリ
ンダと、このシリンダに偏心して位置し複数のベーン溝
に摺動自在に挿入されかつ先端が前記シリンダの円筒壁
に内接するベーンと、前記シリンダの円筒壁に内接する
ベーンと、前記シリンダと、前記ロータおｊび前記ベー
ン両側から閉塞する側壁とからなり、前記ベーン溝の底
部空間と吐出高圧域にある潤滑油溜とを連通ずる油路を
設けるとともに、前記油路の上流側には球状物を配置し
、前記プランジャーの往復移動により前記球状物を移動
して前記油路を開閉するプランジャー弁機構を設け、前
記プランジャー弁機構の前記油路の開閉は主として吐出
弁通過前の吐出圧力と吐出弁通過後の吐出圧力との差圧
を利用して前記プランジャーを往復移動させて行ない、
吐出弁通、過熱圧力が吐出弁通過圧力より犬なる時前記
プランジャー弁機構が前記油路を開き、吐出弁通過前圧
力が吐出弁通過後圧力より小または等しい時、前記プラ
ンジャー弁機構が前記通路を閉じるように、吐出弁通過
前の圧力をプランジャー穴の底部に導く圧力通路を設け
たものである。

以下に本発明の一実施例について図面を参考に説明する
。

第１図はベーン回転式圧縮機のロータ軸方向の断面、第
２図は第１図におけるＡ −Ａ断面を示す。

図において、１はロータ、２はシリンダ、３は前側壁、
４は後側壁、５はベーン、６はシリンダ２に設けられた
冷媒吸入口、７は吐出口、８は吐出弁、９はシリンダヘ
ッド、１０は油分離室、１１は油分離室１０からの冷媒
出口、１２はコロ軸受、１３は軸封装置であり以上によ
りベーン回転式圧縮機の基礎構造が形成されている。

１４はロータ１に設けられたベーン溝で、１５はベーン
溝１４に高圧の潤滑油１６を供給する円周溝で、後側壁
４に設けられている。

１７は吐出弁通過圧力の取出口で、後側壁４に形成され
ている。

１８は取出口１１の圧力を伝える圧力通路、１９は円周
溝１５へ潤滑油１６を送り込む油路で、後述のプランジ
ャー弁機構の下流に位置し、２０は同上の油路で、後述
のプランジャー弁機構の上流に位置し他端を油分離室１
０内の潤滑油１６の油面下に開口する。

２１はプランジャー穴、２２はその上部に突出部を有し
たプランジャー、２３は油路１９と油路２０を連絡する
油路であり、プランジャー２２の突出部２２ａを囲み、
油路２３の上流にはその下端が円錐形状をなしている油
路２４が形成され、その中には油路２３を塞ぐことので
きる大きさの鋼球２５が遊飛状態で挿入され、プランジ
ャー２２の上下移動により鋼球２５は通路２３を開閉す
る。

圧力通路１８の他端はプランジャー穴２１の下端に開口
している。

第２図に示す矢印Ｂ方向にロータ１が回転を始めると冷
凍機油を含んだ冷媒ガスは冷媒吸入口６を通してシリン
ダ内２Ｇに吸入され、ベーン５、ロータ１の回転により
圧縮され吐出ロアに達し、吐出弁８を押し開は油分離室
１０に至り、ここで比重差により冷凍機油は冷媒ガスか
ら分離され潤滑油１６として油分離室１０の底部に溜め
られる一方、冷媒ガスは冷媒出口１１を経て冷凍サイク
ル中へ送出される。

以上のような冷媒ガスの流れにおいて吐出弁８を境にし
ての圧力に着目すると、吐出弁前の圧力すなわち、圧力
通路１８、プランジャー穴２１に発生した圧力と吐出弁
通過後の圧力とは少くとも吐出弁８を押し開き可能な差
圧が発生しており吐出弁圧力が高い。

すなわち、プランジャー２２を境にして油分離室１０に
通じている油路２３の圧力と圧力通路１８が開口してい
るプランジャー穴２１側とはプランジャー２２１側の圧
力が高い。

プランジャー２２とプランジャー穴２１とは非常に高精
度の遊合隙間で組合わされており、前述の圧力差により
プランジャー２２は土方に移動しプランジャー２２の突
出端部で鋼球２５が押し上げられ油分離室１０と油路１
９とは連通し高圧の潤滑油１６は圧力差でベーン溝１４
に供給され、ベーン５はシリンダ２の内壁に押接される
。

次に圧縮機停止時の作動を説明する。

圧縮機への動力伝達機構（図示なし）が断たれる吐出弁
８は直ちに閉じる。

その結果、冷媒出口１１側の圧力は、周知のように冷媒
サイクルの高圧側に連結されているため、油分離室１０
と同圧力となる。

そしてその冷媒出口１１側の圧力は減圧器（図示せず）
を介して冷凍サイクルの低圧側と平衡しようと減圧する
が、その均衡する速度は遅く吐出ロア内の圧力が速く減
圧する。

すなわち、圧縮機２７内およびベーン溝１４内の冷媒ガ
スや冷凍機油はロータ１と前側壁３、後側壁４との隙間
、ベーン５とシリンダ内壁あるいはベーン１と前側壁３
、後側壁４との隙間、ロータ１とシリンダ２の頂部隙間
等から低圧側へ洩れ吐出弁前後の圧力差は逆転する。

すなわち、圧力通路１８に通じるプランジャー穴２１の
圧力は油分離室１０に通じる油路２３の圧力より低くな
りプランジャー２２の受ける力は圧縮機回転時とは逆の
方向となってプランジャー２２は下降する。

同様に、鋼球２５は油路２３と油路２４の圧力差で油路
２３側へ下降し、油路２３の開口端を押圧し油路２３と
油路２４との連通を断ち、残留吐出圧力により加圧状態
になる潤滑油１６のベーン溝１４ならびにシリンダ内２
６への流入を止める。

この時、油路２４の油路２３に接する側は油路２３と同
心の円錐形状をなしているので、鋼球２５の静止位置は
一定で確実に油路２３の開口端は塞がれる。

このような高圧側の残存圧力は時間の経過と共に冷凍サ
イクルを構成す゛る膨張弁（図示せず）を通して均衡化
され圧縮機内圧力は等しくなる。

以上のように本発明の、回転式圧縮機は、ベーン溝の底
部空間と吐出高圧の潤滑油間とを連通ずる油路を設け、
この油路の上流側には球状物を配置し下流側には前記球
状物と分離したプランジャーを配置し、このシランジャ
ーの往復移動により前記球状物を移動せしめて該油路を
開閉するプランジャー弁機構を設け、このプランジャー
弁機構の前記油路の開閉は主として吐出弁通過前の吐出
圧力と吐出弁通過後の吐出圧力との差圧を利用して前記
プランジャーを往復移動せしめて行ない、吐出弁通過前
圧力が吐出弁通過後圧力より大なる時、前記プランジャ
ー弁機構は前記油路を開せしめ、吐出弁通過前圧力が吐
出弁通過後圧力より小または等しい時前記プランジャー
弁機構は前記通路を閉せしめてなる構造を特徴とするも
ので、圧縮機回転中は吐出弁前後の差圧発生により油路
が常に開状態となりベーン溝の底部への潤滑油の供給が
圧縮機回転速度に影響されることなく連続して行なえ、
しかも、油路を開閉する弁体が球状物であるため潤滑油
の通路抵抗が少なく充分な潤滑油供給が行なえるのでベ
ーンを常にシリンダ内壁に押接せしめることができ、ベ
ーンの往復回転運動時に生じるいわゆるジャンピング作
用がなくベーンの摩耗が少ない。

また、圧縮ガスもれの少ない圧縮効率の良い回転式圧縮
機ができる。

更に本発明において特に効果のある第１の点は、油路を
開閉する弁体が球状物であるため、潤滑油の通路抵抗が
少なく弁体の開度を小さく設定しておくことができるの
で圧縮機停止直後、吐出弁前後の圧力差が逆転しプラン
ジャーが弁体を離れた時、弁体は迅速に油路を塞ぐこと
ができる。

また第２の点は、前述のように弁体の開度を小さく設定
できるので、圧縮機起動初期の吐出弁前後の差圧が低く
プランジャーによる油路の開方向への弁体の移動距離が
少ない段階でも油路は開状態になり圧縮機起動初期のベ
ーン溝への潤滑油供給が早く、起動初期に生じやすいい
わゆるベーンのジャンピングを早期に防止できる。

更に第３の特徴ある効果は、圧縮機停止直後、弁体が残
留吐出圧力と圧縮機停止前の潤滑油の流れを利用して油
路を塞ぐ時、弁体が球状物であり、かつ、プランジャー
と別体であるため弁体は潤滑油の流れに追従しやすく油
路を瞬時に塞ぐ。

油路閉塞部の弁体と相手部材との接触状態が線接触に近
い状態になり油路閉塞気密度が高く、圧縮機停止時の油
路からの冷媒ガス、潤滑油のシリンダ内、ベーン溝の底
部、あるいは低圧側への流入を防ぐなどである。

これらの効果により圧縮機の逆転、あるいは停止・再起
動時に付随して発生していた前述の従来欠点のない回転
式圧縮機を実現することができる。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明の一実施例におけるベーン回転式圧縮機
の断面図、第２図は第１図に示すＡ−Ａでの断面図であ
る。 １・・・・・田−タ、２・・・・・・シリンダ、５・・
・・・・ベーン、８・・・・・・吐出弁、１８・・・・
・・吐出弁圧力を導く圧力通路、１９，２０，２３，２
４・・・・・・吐出弁後の圧力を導く油路、１６・・・
・・・潤滑油、２１・・・・・・プランジャー穴、２２
・・・・・・プランジャー、２２ａ・・・・・・吐出部
、２５・・・・・・鋼球。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 円筒壁を有しかつ冷媒吸入口を有するシリンダと、
   このシリンダに偏心して位置し複数のベーン溝を有する
   ロータと、前記各ベーン溝に摺動自在に挿入されかつ先
   端が前記シリンダの円筒壁に内接するベーンと、前記シ
   リンダと、前記ロータおよび前記ベーンを両側から閉塞
   する側壁とからなり、前記ベーン溝の底部空間と吐出高
   圧域にある潤滑油溜とを連通ずる油路を設けるとともに
   、前記油路の上流側には球状物を配置し下流側には前記
   球状物と分離したプランジャーを配置し、前記プランジ
   ャーの往復移動により前記球状物を移動して前記油路を
   開閉するプランジャー弁機構を設け、前記プランジャー
   弁機構の前記油路の開閉は吐出弁通過前の吐出圧力と吐
   出弁通過後の吐出圧力との差圧を利用して前記プランジ
   ャーを往復移動させて行ない、吐出弁通過前圧力が吐出
   弁通過圧力より大なる時前記プランジャー弁機構が前記
   油路を開き、吐出弁通過前圧力が吐出弁通過後圧力より
   小または等しい時、前記プランジャー弁機構が前記油路
   を閉じるように、吐出弁通過前の圧力をプランジャー穴
   の底部に導く圧力通過を設け、さらに前記潤滑油溜に冷
   媒出口を設け、前記冷媒吸入口と冷媒出口間に冷凍サイ
   クルを接続して閉回路を形成したベーン回転式圧縮機。