JPS603494A - ベ−ン圧縮機 - 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】 技術分野 本発明はベーン圧縮機に関するものであり、特に、その
吐出脈動と負荷トルク変動との低減に関するものである
。

従来技術 ベーン圧縮機の一種に、外周面か円筒面であるロータか
シリンダの内周面に複数箇所において実質上接触させら
れて、そのシリンダ内の空間か複数に区切られるととも
に、そのロータに複数のヘーンが等角度間隔に設けられ
る形式のものがある。

吸入孔と吐出孔とはロータとシリンダとの接触箇所の両
側に設けられるのであり、また、ベーンは上記シリンダ
内空間の区切り数の整数倍の数で設けられることか多い
。

この種のベーン圧縮機においては、複数箇所の吐出孔か
ら同時期に吐出が行われる。例えば、シリンダ内周面が
楕円形とされ、ロータ外周面と２箇所において接触する
タイプのベーン圧縮機においては、ベーンは４枚設けら
れるのが普通であり、この場合には２箇所の吐出孔にお
いて吐出が行われるのであって、この場合には４気筒の
往復型圧縮機に相当するトルク変動および吐出脈動が発
注する。

これらトルク変動ならびに吐出脈動は、駆動源の小形化
、耐久性の向上ならびに運転騒音の低減の観点からして
てきる限り小さくすることが望ましい。そのため、従来
から種々の対策が講しられている。例えば、特開昭５８
．−１３１８．５号公報や特開昭５７’−２１０１９６
号公報等には、シリンダとロータとを３箇所で接触させ
るとともに３箇所に吐出孔を設け、かつ、ロータに５枚
のベーンを設けた圧縮機が記載されている。このように
すれば３箇所の吐出孔からの吐出時期がずれ、トルク変
動および吐出脈動が小さくなって１５気筒の往復型圧縮
機に相当するものとなる。しかし、反面、構造が複雑と
なるとともに動力か増大し、かつ、体積効率か低下する
ことを避は得ない。

また、実開昭５７−１４４２８７号公報には、複数のベ
ーンを不等角度間隔に設けることによって複数箇所の吐
出孔からの吐出時期をずらすことが記載されている。こ
れは吐出脈動やトルク変動を小さく抑える点からすれば
有効なものであるが、反面、複数の圧縮室（相隣接する
２枚のベーン間の空間）の中に体積効率の悪い圧縮室か
生じ易い。

例えば、ある圧縮室の容積が最大になる以前にその圧縮
室を区画する２枚のベーンのうら後行のベーンが吸入孔
から外れたり、あるいはある圧縮室の容積が減少し始め
ても後行のベーンが吸入孔を通過しきらなくて気体の逆
流が生したりする傾向があって、複数の圧縮室間におけ
る体積効率の調整が難しい欠点がある。　１ また、実開昭５’ｌ−３２０９３号公報には、シリンダ
の内周面を吸入孔に近い側の部分において吐出孔に近い
側の部分より大きく膨らませることが記載されている。

このようにすれば吸入行程をロータの比較的小さい回転
角度範囲で終了させ、圧縮および吐出行程を大きい回転
角度範囲で行うことができるため、トルク変動を小さく
することかできる。しかし、複数箇所の吐出孔において
同時に吐出が行われることに変わりがないため、吐出脈
動を低減する上では大きな効果を期待することができな
い。

発明の目的 本発明は上記のような事情を背景として為されたもので
あり、その目的とするところは、構造の複雑化、動力損
失の増大および体積効率の低下をできる限り回避しつつ
トルク変動および吐出脈動を低減させ得るベーン圧縮機
を提供することにある。

発明の構成 本発明の要旨とするところは、外周面が円筒面であるロ
ータがシリンダの内周面に複数箇所において実質上接触
させられることによりシリンダ内の空間が複数に区切ら
れるとともに、複数の接触箇所の両側にそれぞれ吸入孔
および吐出孔が設けられ、かつ、ロータに上記空間の区
切り数の整数倍のベーンが等角度間隔に設けられる形式
のベーン圧縮機において、ロータ外周面とシリンダ内周
面との接触箇所および前記吐出孔の形成位置をロータ中
心に関して不等角度間隔としたことにある。

発明の効果 上記のように構成すれば複数箇所の吐出孔からの吐出時
期にずれが生じ、例えば、ロータとシリンダとの接触箇
所が２箇所でベーンが４枚である場合には、トルク変動
および吐出脈動か８気筒の往復型圧縮機のそれらに近い
ものとなる。

しかも、ロータとシリンダとの接触箇所の数とベーンの
枚数との関係は通常のベーン圧縮機と異なるところがな
いため、構造が複５′（Ｌとなったり、動力損失が増大
したりすることがない。また、複数のベーンは等角度間
隔に設げられるものであるため、ベーンが不等角度間隔
に設けられる場合のように各ベーンと各吸入孔および吐
出孔との相対的な関係位置が各ベーンごとに異なるとい
うことがなく、各吸入孔および吐出孔の形成位置および
大きさを最適に設定することが可能でありＵ体積効率の
低下をも回避することかできる。

実施例 以下、本発明の幾つかの実施例を図面に基ついて詳細に
説明する。

２第１図および第２図は本発明を空調装置の冷媒ガス圧
縮用ベーン圧縮機に適用した場合の一例を示すものであ
り、第１図において１０はシリンダである。シリンダ１
０の両端開口はフロントサイドプレート１２およびリャ
ザイドプレート１４によってそれぞれ閉塞されている。

フロン１−サイドプレート１２の側にはフロントハウジ
ング１６が配設されて吸入室１８を形成しており、外部
循環回路から帰還した冷媒ガスが圧縮機入口２０を経て
吸入室１８に導かれ、さらにシリンダ１０内に吸入され
るようになっている。また、シリンダ１０およびフロン
ト、リヤ両ザイドプレ−１１２゜１４を内側に保持する
状態てリヤハウジング２２が設けられており、フロント
ハウシング１６と結合されている。その結果、シリンダ
１０の外側に吐出室２４が形成され、また、リャサ・イ
ドプレート１４の後ろ側にオイル分離室２６が形成され
Ｃいる。吐出室２４にはシリンダ１０内で圧縮された冷
媒ガスが吐出され、これかり−トザイドプレート１４に
形成された連通孔２８を経てオイル分離室２６に導かれ
、オイルフィルタ３０を通過する際にその冷媒ガス中に
ミスト状て存在するオイルが分離されてオイル分離室２
６の下部に貯溜される。一方、オイル分離後の冷媒ガス
は圧縮機出口３２から外部循環回路に送り出される。

シリンダ１０は第２図に示すように楕円形に近い断面形
状の内周面３４を備えており、その内側に円柱状のロー
タ３６が配設されている。このロータ３６には４本のベ
ーン溝３８か９０度の等角度間隔に設りられており、そ
れぞれのベーン溝３　’１８にベーン４０が摺動可能に
嵌合されている。前述のりャサイドプレート１４にはこ
のベーン溝３８の底部へのオイルの流入ならびに流出を
許容する図示しない油通路が形成され、この油通路に前
記オイル分離室２６のオイルか吐出圧力によって供給さ
れるようになっており、それによってベーン４０はシリ
ンダ内周面３４に摺接しつつロータ３６と共に回転し得
るようになっている。

上記ロータ３６の外周面４２ば、シリンダ内周面３４に
２箇所において実質上接触させられている。ここにおい
て実質上の接触とは実際に接触さゼられる場合のみなら
ず、厳密には接触させられていないが冷媒ガスのシール
を行うに十分な程度に近接させられている場合をも含む
ものとする。

ロータ外周面４２とシリンダ内周面３４との接触位置は
第２図においてＡ、Ｂて示されている位置であるが、こ
れらを便宜上、ロータトップ位置と略称することとする
。これらロータトップ位置Δ。

Ｂはロータ３６の一直径上には位置していない。

すなわち、ロータトップ位置Ａからロータ３６０〕回転
方向である時計回りに測った場合のロータトップ位置Ｂ
までの角度αは１８０度より小さく、反時計回りに測っ
た場合の角度は１８０度より大きくなっているのである
。

上記のようにシリンダ内周面３４とロータ外周面４２と
が２箇所において実質」二接１９１；させられることに
よってシリンダ１０内の空間は第−室４４と第二室４６
とに区切られている。そして、これら２室４４．４６の
各々の両端部に吸入孔４８および吐出孔５０と吸入孔５
２および吐出孔５４とが設けられている。前述のように
ロータトップ位置ＡからロータＩ・ツブ位置Ｂまでのロ
ータの回転角度αは、ロータトップ位置Ｂからロータト
ップ位置Ａまでの回転角度βより小さくされ゛（いるた
めに、それに対応して吸入孔４８および吐出孔５０も吸
入孔５２および吐出孔５４より狭い角度範囲に開口さゼ
られており、圧縮室、ずなわぢ、ロータトップ位置Ａま
たはＢとベーン４０とに挟まれた空間もしくは隣接する
２枚のベーン４０の間に挟まれた空間の容積が増大する
間は必ず吸入孔４８または５２かこれらの空間に連通し
、かつ、これらの空間の容積が減少する過程でばこれら
の空間と吸入孔４８および５２との連通が必ずベーン４
０によって断たれるようになっている。

また、ロータトップ位置Ａ、Ｂが不等角度間隔とされる
ことによって第−室４４ば第二室４６より小さくなって
いるが、ロータ内周面３４の第−室４４を画定する部分
は吸入孔４８例の部分において吐出孔５０側の部分より
外側へ膨らんだ形状とされており、これによって第二室
４６との容積差が可及的に小さくされるとともに、吸入
はロータ３６の可及的に小さい回転角度範囲で行い、吐
出はできる限り大きい回転角度範囲で行うようにされて
いる。このようにすれば、トルク変動が小さくなり、か
つ、吐出脈動の増大が回避される。

ずなわぢ、吐出量が同じであるとすれば吐出行程におけ
るロータの回転角度か大きいはと吐出は緩やかに行われ
るのであり、したがって、過圧縮の程度、すなわちシリ
ンダ１０内の圧力が吐出室２４内の圧力より高くなる程
度を低くすることができるのである。

上記吐出孔５０および５４には、それぞれり−ド式の吐
出弁５６がリフト量規制部材５８を介してボルト６０に
より固定されている。

前記ロータ３６の両端面からは第１図に示すように軸６
２および６４が同心的に突出させられており、軸６２は
ラジアルベアリング６６を介してフロントサイドプレー
ト１２によって回転可能に支持されるとともに、軸封装
置６８によってシールされつつフロントハウジング１６
の外部へ突出させられている。一方、軸６４はラジアル
ベアリング６Ｇを介してリャザイドプレ−１，Ｉ４によ
って回転可能に支承されており、ごの軸６４とラジアル
・＼アリフグ６Ｇとの端部はキャップ７０によって覆わ
れている。また、ロータ３Ｇとベーン４０との両端面ば
フロントおよびリヤの両サイドプレート１２および１４
に実質」二接触させられて、冷媒ガスの漏れか防止させ
られている。

以上のように構成されたベーン圧縮機におい−Ｃ１軸６
２に回転動力か加えられ、ロータ３６および　１ベーン
４０が回転させられれば、冷媒ガスが吸入孔４８および
５２からシリンダ１０内へ吸入され、吐出孔５０および
５４から吐出室２４へ吐出される。この場合、ロータト
ップ位置Ａ、Ｂが不等角度間隔とされているためにベー
ン４０が等角度間隔に配設されているにもかかわらず、
吐出孔５０と５４とにおける吐出時期にずれが生ずる。

すなわち、第２図から明らかなように、吐出孔５４側に
おいては吐出孔５０側より遅れて吐出か行われるのであ
る。勿論、吸入孔におりる吸入時期にもずれが生ずる。

吸入孔５２においてば吸入孔４８におけるよりも早く吸
入が開始されるが、吸入終了時期は逆に遅れるのである
。

この状態を概念的に示したのが第３図である。

第３図において実線で示されているのか第−室４４にお
ける圧力変動であり、一点鎖線で示されているのか第二
室４６例の圧力変動である。このように吸入および吐出
の時期がずれることによってロータ３６を回転させるた
めに要するトルクの変動が小さくなる。すなわち、ロー
タ３６の負荷トルクが最大となるのは冷媒カスの圧力と
それを受げるベーン４０の面積の積が最大となったとき
であるが、これが最大となる時期が第−室４４側と第二
室４６側とにおいてずれてくるため、ロータ３６の最大
負荷トルクが小さくなるのである。また、第３図から明
らかなように、第二室４６側において吐出が完了したと
きには第−室４４　（１１Ｊ　ニおいてすでにある程度
圧縮か進行しているため、ロータ３６の最小負荷トルク
は逆に通當の圧縮機におけるより大きくなるのであり、
このように最大負荷トルクか小さくなり、最小負荷トル
クが大きくなれば、両者の差であるトルク変動幅は勿論
小さくなるのである。

上記のように吐出孔５−０と吐出孔５４とにおける吐出
時期かずれるために、両畦出孔５０．５４からの吐出冷
媒ガスが合流したものである圧縮機出口３２における吐
出脈動は第４図に実線で示すように、ロータ３６の１回
転について２つのピークが現れるものとなり、それたけ
８気筒の往復型圧縮機に近いものとなる。同図には比較
のためにロータトップ位置か等角度間隔である従来のヘ
ーン圧縮機における吐出脈動が破線で示されているが、
これの圧力変動幅ΔＰ１に比較して本実施例の圧縮機に
おける圧力変動幅ΔＰ２は相当小さくなっているのであ
る。

上記実施例においてはシリンダ内周面３４の横断面形状
が非対称形とされていたが、これば必ずしも不可欠なこ
とではない。例えば、第５図に示すようにシリンダ内周
面８０の断面形状は従来の圧縮機と同様に楕円形のまま
とし、ロータ８２の直径を二点鎖線で示す通常のロータ
の直径より僅かに小さくして、その中心を楕円の長軸に
沿って移動させることにより、その外周面８４をシリン
ダ内周面８０に接触させることによってロータトップ位
置ＡとＢとを不等角度間隔とすることも可能である。も
っとも、この場合は第−室８６と第二室８８との容積が
異なり、また、ベーン９０の突出量が第二室８８側にお
いて特に大きくなるため、ロータトップ位置Ａ、Ｂの角
度間隔の差はそれほど大きくすることができない。前記
実施例はこの不具合を回避するためにシリンダ内周面３
４の断面形状を非対称形にしたものなのである。

また、第６図に示すように、ロータ９２の中心は移動さ
せることなく、シリンダ内周面９４を、二点鎖線で示さ
れている楕円形のリング９６をロータ中心よりやや右側
の位置において僅かに押し潰した形とすることによって
もロータトップ位置Ａ、Ｂを不等角度間隔とすることも
可能である。

なお、付言すれば、本発明はシリンダ内周面とロータ外
周面とが２箇所において接触するタイプのベーン圧縮機
に適用して最も有効なものであるが、両者が３箇所以上
において接触する圧縮機に適用することも勿論可能であ
る。この場合、へ−ンの数はロータトップ位置によって
区切られるシリンダ内空間の区切り数の２倍以上設ける
のか普通であるが、簡易な圧縮機においてはベーンの数
をシリンダ内空間の区切り数と同じにすること、例えば
両者をいずれも３　（［／、Ｊあるいは４個とすること
も可能である。

その他、いちいち例示はしないか、本発明の趣旨を逸脱
することなく、当業者の知識に基づいて　３種々の変形
、改良を施した態様で本発明を実施し得ることは勿論で
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例である冷媒ガス圧縮用ベーン
圧縮機の正面断面図であり、第２図は第１図における■
−■断面図である。第３図および第４図は第１図および
第２図に示した圧縮機の利点を説明するためのグラフで
ある。第５図および第６図はそれぞれの本発明の別の実
施例を概念的に示す図である。 ＩＯ＝シリンダ　■８：吸入室 ２０：圧縮機人口　２４：吐出室 ３２：圧縮機出口　３４．９４二内周面３６．８２，９
２：ロータ ４０．９０：ベーン　４２，８４：外周面４４．８６：
第−室　４６．８８：第二室４Ｂ、５２：吸入孔　５０
，５４：吐出孔８０ニジリンダ内周面 ｒζ５°２任１ 第３肚：： ：（ハ４１−：’：：

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）外周面が円筒面であるロータかシリンダの内周面
   に複数箇所において実質上接触させられることにより該
   シリンダ内の空間が複数に区切られるとともに、該接触
   箇所の両側に吸入孔および吐出孔が設けられ、かつ、前
   記ロータに前記空間の区切り数の整数倍のヘーンか等角
   度間隔に設けられて成るベーン圧縮機において、 前記ロータ外周面とシリンダ内周面との接触箇所および
   前記吐出孔の形成位置をロータ中心に関して不等角度間
   隔としたことを特徴とするベーン圧縮機。
2. （２）前記シリンダ内周面の断面形状が、軸対称形状か
   ら、該シリンダ内周面と前記ロータ外周面との接触箇所
   が不等角度間隔にされているにもかかわらず前記複数に
   区切られた空間同士の容積差が可及的に小さくなる側へ
   変形させられている特許請求の範囲第１項記載のベーン
   圧縮機。
3. （３）前記シリンダ内周面の断面形状が、前記ロータ外
   周面とシリンダ内周面との接触箇所の相隣接する少なく
   とも１組のものの間において、前記吸入孔に近い側の部
   分が前記吐出孔に近い側の部分に比較して半径方向外側
   へより多く膨らんだ形状とされている特許請求の範囲第
   １項または第２項記載のベーン圧縮機。