JP3019538B2 - ベーン型圧縮機 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば自動車の空調装
置に用いる冷媒圧縮機として有効なベーン型圧縮機に関
する。

【０００２】

【従来の技術】自動車の空調装置用の冷媒圧縮機とし
て、従来から偏心ロータに形成されたベーン溝にベーン
を摺動自在に取付けたベーン型圧縮機が使用されてい
る。この種のベーン型圧縮機は、主ハウジングと、この
主ハウジングの両端を覆うフロント側およびリア側のサ
イドプレートと、この主ハウジングに収容されてシャフ
トにより回転駆動される上記偏心ロータ、およびこの偏
心ロータに取着された上記ベ―ンとで囲まれた空間によ
って圧縮室を形成し、この圧縮室が容積変化することに
より冷媒の吸入，圧縮，吐出を行なうようになってい
る。

【０００３】このような圧縮機では、長期間停止すると
圧縮機内の冷媒が液化し、この圧縮機を再起動した場合
には液圧縮が起こり、ベーン等を破損する心配がある。

【０００４】すなわち、圧縮機を長期間停止すると、エ
バポレータと圧縮機の周囲温度差により圧縮機内の冷媒
が液化し、圧縮室および吸入孔を介してこの圧縮室に連
通しているフロントハウジング内の冷媒が満配になる。

【０００５】圧縮室に液状冷媒が多量に溜まると、圧縮
機を起動した場合、この液状冷媒は非圧縮性であるため
圧縮室で圧縮することができず、したがって圧縮室の圧
力が異常に高くなってしまう。このため、ベーンに過剰
な圧力が加わり、ベーンの破損を招く。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】従来においては、圧縮
室とオイル分離室との間に液状冷媒の逃し弁を設け、圧
縮室内の圧力が異常に上昇した場合にこの逃し弁を通じ
て圧縮室内の液状冷媒をオイル分離室へ逃がす構造が採
用されている。

【０００７】しかしながら、圧縮室だけに液状冷媒が溜
まっている場合は、この逃し弁を通じて液状冷媒を放出
することにより異常圧力の上昇をある程度まで防止する
ことは不可能でないが、圧縮室およびフロントハウジン
グの両室に亘って液状冷媒が溜まっている場合は、液状
冷媒の貯溜量が多いため、これを排除するには逃し弁の
開口面積のみでは不足し、圧力上昇を避けることができ
ない欠点がある。

【０００８】本発明はこのような事情にもとづきなされ
たもので、その目的とするところは、フロントハウジン
グ内に溜まる液状冷媒が圧縮室に流れ込むのを防止し、
液圧縮の発生を防止してベ―ンの損傷を防止することが
できるべーン型圧縮機を提供しようとするものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するため、主ハウジングと、この主ハウジング内で回転
される偏心ロータと、この偏心ロータに設置されたベー
ンと、これら主ハウジングおよび偏心ロータならびにベ
ーンとで囲まれ上記偏心ロータの回転により容積変化す
る圧縮室と、上記主ハウジングと連結されたフロントハ
ウジング内に形成された吸入室と、上記主ハウジングと
フロントハウジングを区画するフロントプレートに形成
され上記吸入室の冷媒を圧縮室に導く吸入孔と、上記圧
縮室で加圧された冷媒を送り出す吐出孔と、上記圧縮室
内が異常圧力に上昇したときに圧縮室内の液状冷媒を逃
がす逃がし弁と、を備えたベーン型圧縮機において、上
記吸入室内に位置して上記吸入孔の前方に区画壁を形成
し、この区画壁の上端に上記吸入孔の実質的な開口部を
設け、この開口部は吸入室の上部位置に開口しているこ
とを特徴とする。

【００１０】

【作用】本発明によれば、圧縮室の吸入孔の実質的な開
口部はフロントハウジングに形成されている吸入室の上
部に開口しているから、吸入室内に溜まっている液状冷
媒が圧縮室に流入するのが阻止され、圧縮機を起動した
場合は、圧縮室内の液状冷媒のみを加圧するので、圧力
上昇が抑止され、かつ速やかに圧力が逃されるので異常
圧力の上昇を回避することができる。

【００１１】

【実施例】以下本発明について、図面に示す一実施例に
もとづいて説明する。

【００１２】図１ないし図６はスルーベーン型圧縮機の
全体の構造を示し、１は主ハウジングである。この主ハ
ウジング１は例えば鋳鉄（ＦＣ）よりなり、図２に示す
ように、若干いびつな形の円筒状をした内面２を有す
る。

【００１３】この主ハウジング１の前端部はフロントプ
レート３により閉塞されており、このフロントプレート
３にはフロントハウジング４が連結されている。これら
フロントプレート３とフロントハウジング４の間には吸
入室５が形成されている。主ハウジング１の後端部はリ
アプレート６により閉塞されており、このリアプレート
６にはリアハウジング７が連結されている。これらリア
プレート６とリアハウジング７の間にはオイル分離室８
が形成されている。

【００１４】上記フロントハウジング４と、フロントプ
レ―ト３、主ハウジング１、リアプレ―ト７およびリア
ハウジング７は、通しボルト９によって一体的に連結さ
れている。

【００１５】１０はロータであり、一端に駆動シャフト
１１および他端に支持シャフト１２を一体に有してい
る。

【００１６】このロータ１０は主ハウジング１内に偏心
して配置されており、上記両端の駆動シャフト１１およ
び支持シャフト１２が、前記フロントプレート３および
リアプレート６に取着した軸受１３、１４により回転自
在に支持されている。駆動シャフト１１は、フロントハ
ウジング５を貫通して外部に導出されており、この外部
端部が自動車のエンジンにより回転駆動されるようにな
っている。なお、駆動シャフト１１とフロントハウジン
グ５は、シャフトシール１５により液密が保たれてい
る。

【００１７】ロータ１０には、図２に示すように、十字
形のベーン溝１６が形成されている。放射方向に伸びる
各ベーン溝１６には、それぞれベーン１７…が収容され
ている。これらベ―ン１７は高珪素アルミニウム合金な
どからなり、ベーン溝１６に径方向へ摺動自在にして収
容されている。

【００１８】主ハウジング１の内面２と、フロントプレ
―ト３、リアプレ―ト７、ロータ１０および各ベ−ン１
７…により囲まれた空間は圧縮室１８…を構成し、上記
ロータ１０の回転に伴ってこれら圧縮室１８…は容積が
変化する。この圧縮室１８…の容積が増大する領域は吸
入行程となり、また圧縮室１８…の容積が縮小する領域
は圧縮行程およびこれに続いて吐出行程となる。

【００１９】主ハウジング１の側壁には、上記圧縮室１
８が吐出行程となる位置に対向して吐出室ハウジング２
０が取付けられている。この吐出室ハウジング２０には
吐出室２１が形成されている。そして、主ハウジング１
の側壁には、吐出行程に位置する圧縮室１８と吐出室２
１を連通する吐出孔２２が開口されており、この吐出孔
２２は逆止弁構造の吐出弁２３により開閉されるように
なっている。

【００２０】上記吐出室ハウジング２０は、リアプレー
ト６に形成した吐出通路２４を介して前記リアハウジン
グ７に形成したオイル分離室８に導通している。

【００２１】また、リアハウジング７には、オイル分離
室８内の冷媒を送り出す吐出パイプ２５が連結されてい
る。

【００２２】また、上記リアプレート６には、圧縮室１
８が圧縮行程にある場合にこの圧縮室１８の圧をオイル
分離室８に逃すための逃し弁（スラッジングバルブ）２
６が形成されている。逃し弁２６の構造は図３に示され
ており、上記リアプレート６に形成した逃しポ―ト２７
をボール弁２８により開閉するようになっており、この
ボール弁２８はスプリング２９で押している。よって、
圧縮室１８内の圧力が所定以上の異常圧力になった場合
に、ボール弁２８が逃しポ―ト２７を開き、圧縮室１８
内の冷媒を直接オイル分離室８に逃す作用を奏する。な
お、２９ａはスプリング２９の押圧力を調節する調節ボ
ルトである。

【００２３】フロントプレート３には、圧縮室１８が吸
入行程にある場合に対向する吸入孔３０が形成されてお
り、この吸入孔３０はフロントハウジング４に形成した
吸入室５に通じている。この吸入室５は吸入パイプ３１
を介して、図示しないエバポレータに連結されている。

【００２４】上記フロントプレート３には、吸入孔３０
が吸入室５に臨む開口に対向して区画壁３２が形成され
ている。この区画壁３２は図４および図５に詳細に示さ
れており、この区画壁３２が吸入孔３０の入口と吸入室
５を区画しているが、区画壁３２の上端部においては吸
入室５に臨む開口部３３が形成されており、この開口部
３３が実質的に吸入孔３０の入口となっている。この開
口部３３は、図４および図５に示す通り、吸入室５内に
おいて、比較的高い位置に開口されている。この開口部
３３の開口面積は吸入孔３０の開口面積以上とし、区画
壁３２によって吸入孔３０の開口面積を絞らないように
してある。

【００２５】なお、図１では開口部３３の位置が実際よ
りも低い位置に示されている。

【００２６】また、この区画壁３２に対向してフロント
ハウジング４の内面には案内壁３５が突出されている。
これら区画壁３２と案内壁３５は、吸入室５内で気液分
離壁を構成する。つまり、吸入パイプ３１を介して冷媒
が吸入室５に導入された場合、冷媒がこれら区画壁３２
および案内壁３５に衝突し、冷媒の液体成分を吸入室５
の下部、底部に分離するとともに気体成分を吸入室５の
上部位置に区分する作用を奏する。

【００２７】なお、フロントプレート３の吸入孔３０の
位置は、図４に示す通り、中心よりも右側に設置されて
いるのに対し、吸入パイプ３１は同図の左側に設置され
ており、吸入パイプ３１から導入された冷媒が直接吸入
孔３０の入口としての開口部３３に流れ込まないように
なっている。

【００２８】そしてまた、上記区画壁３２の下部には圧
縮室１８と吸入室５の下部を連通させるオイル戻し孔３
６が形成されている。このオイル戻し孔３６は直径２mm
程度の孔により形成され、このオイル戻し孔３６により
吸入室５内の底部に溜まるオイルを圧縮室１８に供給
し、気化冷媒にオイル成分を混合するようになってい
る。

【００２９】このような構成による実施例のベーン型圧
縮機について、作用を説明する。

【００３０】図示しない電磁クラッチを介して自動車走
行用エンジンの回転力が駆動シャフト１１に伝達される
とロータ１０は主ハウジング１内で回転する。この回転
に伴ない、圧縮室１８が容積を拡張する領域では冷凍サ
イクルのエバポレータから吸入室５内に導入された冷媒
が吸入孔３０を介して圧縮室１８内に吸入する。

【００３１】吸入された冷媒は圧縮室１８の容積減少に
伴って圧縮され、吐出孔２２より吐出弁２３を押し開い
て吐出室２１に吐出される。

【００３２】この冷媒は、冷媒通路２４からオイル分離
室８に送られ、このオイル分離室８で潤滑油を分離した
後、吐出パイプ２５より冷凍サイクルのコンデンサ側へ
吐出される。

【００３３】ところで、圧縮機を停止した場合は、エバ
ポレータと圧縮機の周囲温度が異なるため吸入室５およ
び圧縮室１８内の冷媒が液化する。

【００３４】圧縮機の停止期間が短い場合は液化する冷
媒の量が少ないので、圧縮機を再起動した時、圧縮室１
８内の液化冷媒が圧縮された気体冷媒とともに吐出室２
１へ吐出される。または、圧縮室１８内の液化冷媒が圧
縮てこの圧力が逃し弁２６の作動圧力以上に達すると、
逃し弁２６のボール弁２８が逃しポ―ト２７を開き、よ
って圧縮室１８内の冷媒を直接オイル分離室８に逃すの
で、圧縮室１８の異常圧力上昇、つまり液圧縮を防止す
ることができる。

【００３５】ところが、圧縮機の停止期間が長い場合
は、液化冷媒の量が多くなり、主ハウジング１内の圧縮
室１８およびフロントハウジング４の吸入室５内が満液
状態に達する。この状態で、圧縮機を再起動すると、圧
縮室１８内の液化冷媒が圧縮されて液圧縮を発生し、ベ
−ンの損傷を招く。

【００３６】つまり従来の場合、図６に模式的に示す通
り、液状冷媒が圧縮室１８および吸入室５に亘って満杯
になっていると、これら両室１８および５の液状冷媒を
全て排除するのには逃し弁２６の逃しポ―ト２７の通路
面積が小さすぎ、また開弁遅れも生じるなどのために排
除に要する時間が長く掛かり、この間に異常圧力上昇が
発生することがあった。

【００３７】この状態を図８の特性により説明すると、
ａ点でエンジンと圧縮機を繋ぐクラッチが接続されたと
すると、起動後１〜２回転はクラッチが完全に繋がらず
にクラッチの伝達トルク以上の抵抗があるので液圧縮の
圧力上昇は比較的低いが、ｂ点で示すように、起動後３
〜５回転になるとクラッチが完全に繋がってクラッチの
伝達トルクが完全にロータ１０に伝わるようになって異
常圧力のピーク値Ｐが発生する。すなわち、従来の場合
は、異常圧力のピーク値Ｐは起動から１００〜１５０ms
時間に発生し、その圧力は３５０〜４００kg／cm² にも
達するものであり、このためベーン１６の損傷を生じる
場合がある。

【００３８】これに対し、本発明の場合は、圧縮機が長
期に亘り停止することにより液化冷媒が圧縮室１８およ
びフロントハウジング４の吸入室５内で満液状態に達し
たとしても、図７に模式的に示す通り、吸入孔３０の実
質的な開口部３３が吸入室５内で上部位置に開口されて
いるので、この開口部３３よりも低い位置にある液化冷
媒は区画壁３３により圧縮室１８へ流れ込むのが阻止さ
れる。

【００３９】このため、圧縮室１８は全部の液化冷媒を
液圧縮しなくてもよくなり、圧縮室１８内の液化冷媒の
みを排除すればよい。圧縮室１８だけの液化冷媒を排除
するのであれば、吐出孔２２から排除するとともに逃し
弁２６を通じても排出することができるので、圧力の異
常上昇が防止される。

【００４０】この状態を図９の特性により説明すると、
ａ点でエンジンと圧縮機を繋ぐクラッチが接続されたと
すると、起動後１〜２回転はクラッチが完全に繋がらず
にクラッチの伝達トルク以上の抵抗があるので液圧縮の
圧力上昇は比較的低い。しかし、本実施例の場合は、排
除する液化冷媒に量が少ないので起動後の１〜２回転は
の回転で液化冷媒を圧送することができる。よって、ｂ
点でクラッチが完全に繋がったことによりクラッチの伝
達トルクが全部ロータ１０に加わったとしても、この時
点では液化冷媒は残留していないので、異常圧力上昇は
発生しない。

【００４１】この間に発生する圧力にピーク値Ｐは、ｂ
点に至る以前であり、すなわち、本実施例の場合は、圧
力のピーク値Ｐが起動から３０〜５０ms時間内に、１５
０〜２００kg／cm² のレベルにとどまり、このためベー
ン１６の損傷を防止することができる。

【００４２】なお、吸入孔３０の開口部３３よりも低い
位置にある吸入室５内に残った液化冷媒は、区画壁３２
の下部に形成したオイル戻し孔３６を通じて吸入室５か
ら圧縮室１８へ徐々に供給し、気化冷媒と一緒に吐出側
に排除される。

【００４３】通常の運転状態では、吸入パイプ３１を介
して冷媒が吸入室５に導入された場合、冷媒は吸入室５
内において旋回されて区画壁３２および案内壁３５に衝
突し、この衝突により気液分離が促進される。つまり、
冷媒がこれら区画壁３２および案内壁３５に衝突する
と、液体成分が吸入室５の下部に溜まり、気体成分は吸
入室５の上部位置に至る。

【００４４】しかし、このまま吸入室５内に液化冷媒、
特に冷媒ガスに混合して各運動部分を潤滑およびシール
するために供給している潤滑オイルが吸入室５内に溜ま
ると、各運動部分の潤滑が不能になり、各部のシール性
が低下し、冷媒の吐出温度が上昇する心配がある。

【００４５】特に、低速高負荷のような運転状態では潤
滑オイルが、区画壁３２および案内壁３５の気液分離作
用により、吸入室５内に溜まり易くなる。

【００４６】しかしながら、本実施例では、区画壁３２
の下部にオイル戻し孔３６を形成したから、吸入室５内
に溜まるオイルは、このオイル戻し孔３６を通じて圧縮
室１８へ供給され、冷媒ガスに混合されて各運動部へ供
給される。したがって、潤滑が円滑になされ、各部のシ
ール性が向上し、冷媒の吐出温度の上昇を防止すること
ができる。

【００４７】図９では、吐出圧力Ｐd と吐出温度Ｔd の
関係を、構造別に測定した結果を示す。

【００４８】従来の場合Ａは、区画壁３２が無いので吸
入室５内にオイルが滞留することはなく、吐出温度の上
昇は少ない。

【００４９】これに対し、区画壁３２を設けてオイル戻
し孔３６を形成しない場合Ｂは、吸入室５内にオイルが
溜まるので吐出温度の上昇が著しい。

【００５０】しかし、区画壁３２にオイル戻し孔３６を
形成した本実施例の場合Ｃは、吸入室５内のオイルがオ
イル戻し孔３６により圧縮室１８へ供給されるため吐出
温度の上昇を防止することができる。

【００５１】なお、本発明は上記実施例に制約されるも
のではない。

【００５２】例えば、案内壁３５は必ずしも必要とする
ものではなく、これを省略してもよい。

【００５３】また、区画壁３２はフロントプレート３に
一体に形成することに限らず、別体構造、またはフロン
トハウジング４に形成してもよい。

【００５４】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、圧
縮室の吸入孔の実質的な開口部が吸入室の上部に開口し
ているから、吸入室内に溜まっている液状冷媒が圧縮室
に流入するのが阻止され、圧縮機を起動した場合に、圧
縮室内の液状冷媒のみを排除すればよいので、圧縮室の
圧力上昇が抑止される。このため液圧縮、すなわち異常
圧力上昇が防止され、ベ−ンの破損などを防止すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示しスルーベ−ン型圧縮機
の縦断面図。

【図２】同実施例の側断面図。

【図３】図１におけるIII −III 線の断面図。

【図４】フロントプレートの側面図。

【図５】フロントプレートの断面図。

【図６】従来の構造を模式的に示す図。

【図７】本実施例の構造を模式的に示す図。

【図８】従来の場合の時間と発生圧の関係を示す特性
図。

【図９】本実施例の場合の時間と発生圧の関係を示す特
性図。

【図１０】吐出圧力と吐出温度の関係を示す特性図。

【符号の説明】

１…主ハウジング、３…フロントプレート、４…フロン
トハウジング、５…吸入室、６…リアプレート、７…リ
アハウジング、８…オイル分離室、１０…ロータ、１１
…駆動シャフト、１６…ベ―ン溝、１７…ベーン、１８
…圧縮室、２０…吐出室、２２…吐出孔、２３…吐出
弁、２６…逃し弁、３０…吸入孔、３１…吸入パイプ、
３２…区画壁、３３…開口部、３５…案内壁、３６…オ
イル戻し孔。

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】主ハウジングと、この主ハウジング内で回
   転される偏心ロータと、この偏心ロータに設置されたベ
   ーンと、これら主ハウジングおよび偏心ロータならびに
   ベーンとで囲まれ上記偏心ロータの回転により容積変化
   する圧縮室と、上記主ハウジングと連結されたフロント
   ハウジング内に形成された吸入室と、上記主ハウジング
   とフロントハウジングを区画するフロントプレートに形
   成され上記吸入室の冷媒を圧縮室に導く吸入孔と、上記
   圧縮室で加圧された冷媒を送り出す吐出孔と、上記圧縮
   室内が異常圧力に上昇したときに圧縮室内の液状冷媒を
   逃がす逃がし弁と、を備えたベーン型圧縮機において、 上記吸入室内に位置して上記吸入孔の前方に区画壁を形
   成し、この区画壁の上端に上記吸入孔の実質的な開口部
   を設け、この開口部は吸入室の上部位置に開口している
   ことを特徴とするベーン型圧縮機。
2. 【請求項２】上記区画壁の下部には圧縮室と吸入室の下
   部とを連通するオイル戻し孔を形成したことを特徴とす
   る請求項１に記載のベーン型圧縮機。