JP5774134B2 - ベーン型圧縮機 - Google Patents

Description

本発明は、ベーン型圧縮機に関する。

従来、ロータシャフト（シリンダ内で回転運動する円柱形のロータ部と、ロータ部に回転力を伝達するシャフトと、が一体化されたもの）のロータ部内に一箇所又は複数箇所形成されたベーン溝内にベーンが嵌入され、そのベーンの先端がシリンダ内周面と当接しながら摺動し、吐出行程の終わりに近い位相角度の大きい位置に吐出ポートをシリンダの内周面に径方向に設けた一般的なベーン型圧縮機が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

また、吐出ポートを過ぎて狭い空間に残った吐出ガスが過度に圧縮されることによる損失を低減するため、上記吐出ポート（以下、第１の吐出ポートと称する）よりも位相角度が大きく（つまり、第１の吐出ポートよりもベーンの回転方向の下流側であり、圧縮行程の下流側となる位置に）、第１の吐出ポートと近接した位置に補助的な吐出ポートをシリンダの内周面に径方向に設けた構成のベーン型圧縮機が提案されている（例えば、特許文献２参照）。

特開２００７−３０９２８１号公報（段落［００２０］、図１） 特開２００８−０１４２２７号公報（要約、図３）

特許文献１に示されるようなベーン型圧縮機においては、吐出行程の終わり近くに吐出ポートを設けているが、吐出行程の終わり近くでは、圧縮室の流れ方向の断面積（以降、流路面積と称する）が狭いため、吐出ポートに流入する前に冷媒の流速が速くなることで圧力損失が大きくなってしまうという課題があった。

また、特許文献２で示されるようなベーン型圧縮機においては２つの吐出ポートを設けているが、補助的な吐出ポートを第１の吐出ポートよりも位相角度の大きい位置に設けているだけなので、第１の吐出ポート位置における流路面積は大きくとることができない。このため、特許文献２で示されるようなベーン型圧縮機においても、第１の吐出ポートに流入する前の冷媒の流速を遅くすることはできず、圧力損失が大きくなってしまうという課題があった。

本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、吐出行程における圧力損失を低減することが可能な効率の高いベーン型圧縮機を提供することを目的とする。

本発明に係るベーン型圧縮機は、内周面が円筒状で両端が開口した穴を有するシリンダと、前記穴の一方の開口を塞ぐシリンダヘッドと、前記穴の他方の開口を塞ぐフレームと、前記シリンダの内部において前記内周面の中心軸とずれた回転軸を中心に回転運動する円柱形のロータ部と、前記ロータ部に回転力を伝達する回転軸部と、前記ロータ部内に設置され、前記シリンダの内周面の中心周りに回転するように保持され、前記シリンダと前記ロータ部間に形成された圧縮空間を少なくとも吸入空間と吐出空間に仕切るベーンと、を備えたベーン型圧縮機において、前記フレーム及び前記シリンダヘッドの前記シリンダ側端面に、外周面が前記シリンダの前記内周面と同心となる凹部またはリング状の溝が形成され、前記外周面に沿って摺動自在に回転し、前記ベーンの先端部と前記シリンダの内周面との間に隙間を保つように、前記ベーンに対して相対回転不能かつ相対移動不能に前記ベーンと一体に取り付けられ、あるいは前記ベーンと一体で形成されて前記ベーンを支持する部分リング形状のベーンアライナを備え、前記圧縮空間に連通し、前記圧縮空間で圧縮されたガスを吐出する第１の吐出ポートと、前記第１の吐出ポートよりも圧縮行程の上流側となる位置に、前記圧縮空間に連通する第２の吐出ポートを設け、該第２の吐出ポートにおける前記圧縮空間側の開口部の幅が前記ベーンの幅以下となっているものである。

本発明に係るベーン型圧縮機は、第２の吐出ポートを第１の吐出ポートよりも位相角度の小さい位置に設けたので、第２の吐出ポートの位置における流路面積を大きくとることができるため、第２の吐出ポートに流入する前の流速を遅くすることができ、圧力損失を小さくすることが可能となる。また、本発明に係るベーン型圧縮機は、第２の吐出ポートの周方向の幅をベーンの先端部の幅以下としたため、ベーンが第２の吐出ポートを通過する場合でも、高圧側の圧縮室から低圧側の圧縮室へのガスの漏れを少ない状態に保つことができる。以上から、本発明によれば、高圧側の圧縮室から低圧側の圧縮室への漏れ損失を増加させることなく、吐出行程における圧力損失を小さくすることができるため、効率の高いベーン型圧縮機を提供することが可能となる。

本発明の実施の形態１に係るベーン型圧縮機を示す縦断面図である。 本発明の実施の形態１に係るベーン型圧縮機の圧縮要素を示す分解斜視図である。 本発明の実施の形態１に係る圧縮要素のベーンを示す図面である。 図１のＩ−Ｉ線に沿った断面図である。 図２及び図４における矢視Ａ図である。 本発明の実施の形態１に係る圧縮要素の圧縮動作を示す説明図であり、図１のＩ−Ｉ線に沿った断面図である。 本発明の実施の形態１に係るベーンアライナの回転動作を説明するための説明図であり、図１のＩＩ−ＩＩ線に沿った断面図である。 本発明の実施の形態１に係るベーン部のベーン近傍を示す要部拡大図である。 ベーンが第２の吐出ポートを通過するときのガスの挙動を説明するための説明図である。 本実施の形態１に係るベーン型圧縮機の第２の吐出ポートの別の一例を示す説明図である。 本実施の形態１に係るベーン型圧縮機の第１の吐出ポートの別の一例を示す説明図である。 本発明の実施の形態１に係る圧縮要素のベーンのさらに別の一例を示す平面図である。 図１２に示す圧縮要素の圧縮動作を示す説明図（断面図）である。 本実施の形態２に係るベーン型圧縮機の圧縮要素を示す断面図である。 本発明の実施の形態２に係る圧縮要素の圧縮動作を示す説明図であり、図１のＩ−Ｉ線に沿った断面図である。 本実施の形態３に係るベーン型圧縮機の圧縮要素を示す断面図である。 図１６のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った断面図である。 本発明の実施の形態１〜実施の形態３に係るベーン型圧縮機のベーン及びベーンアライナの別の接続例を示す斜視図である。

以下、下記の各実施の形態において、本発明に係るベーン型圧縮機の一例について説明する。

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係るベーン型圧縮機を示す縦断面図である。図２は、このベーン型圧縮機の圧縮要素を示す分解斜視図である。図３は、この圧縮要素のベーンを示す図面であり、図３（ａ）がベーンの平面図、図３（ｂ）がベーンの正面図を示している。図４は、図１のＩ−Ｉ線に沿った断面図である。また、図５は、図２及び図４における矢視Ａ図である。なお、図１において、実線で示す矢印はガス（冷媒）の流れ、破線で示す矢印は冷凍機油２５の流れを示している。また、図４は、図６で後述するようにロータシャフト４のロータ部４ａの回転角度が９０°の状態を示している。以下、これら図１〜図５を参照しながら、本実施の形態１に係るベーン型圧縮機２００について説明する。

ベーン型圧縮機２００は、密閉容器１０３内に、圧縮要素１０１と、この圧縮要素１０１を駆動する電動要素１０２とが収納されている。圧縮要素１０１は、密閉容器１０３の下部に配置されている。電動要素１０２は、密閉容器１０３の上部（より詳しくは、圧縮要素１０１の上方）に配置されている。また、密閉容器１０３内の底部には、冷凍機油２５を貯溜する油溜め１０４が設けられている。また、密閉容器１０３の側面には吸入管２６、上面には吐出管２４が取り付けられている。

圧縮要素１０１を駆動する電動要素１０２は、例えば、ブラシレスＤＣモータで構成される。電動要素１０２は、密閉容器１０３の内周に固定された固定子２１と、固定子２１の内側に配設され、永久磁石を使用した回転子２２とを備える。密閉容器１０３に溶接等で固定されたガラス端子２３を介して固定子２１のコイルに電力が供給されると、固定子２１に発生した磁界によって回転子２２の永久磁石に駆動力が付与され、回転子２２が回転する。

圧縮要素１０１は、吸入管２６から低圧のガス冷媒を圧縮室に吸入して圧縮し、圧縮した冷媒を密閉容器１０３内に吐出するものである。密閉容器１０３内に吐出されたこの冷媒は、電動要素１０２を通過して密閉容器１０３の上部に固定（溶接）された吐出管２４から外部（冷凍サイクルの高圧側）に吐出される。この圧縮要素１０１は、以下に示す要素を有する。なお、本実施の形態１に係るベーン型圧縮機２００は、ベーン枚数が２枚（第１のベーン部５、第２のベーン部６）のものについて示している。

（１）シリンダ１：全体形状が略円筒状で、中心軸方向の両端部が開口している。つまり、シリンダ１は、内周面が円筒状で両端が開口した穴を有している。また、略円筒状に形成されたシリンダ内周面１ｂ（上記穴の内周面）の一部には、中心軸方向に貫通し、外側に抉られた（外周側に凸形状となった）切欠き部１ｃが設けられている。そして、切欠き部１ｃには、外周面からシリンダ内周面１ｂにかけて、吸入ポート１ａが開口している。また、後述する最近接点３２を挟んで吸入ポート１ａと反対側となる位置には、第１の吐出ポート１ｄが形成されている。この第１の吐出ポート１ｄは、最近接点３２（図４に図示）の近傍に形成され、後述するフレーム２に面した側に形成されている（図２、図４参照）。

また、第１の吐出ポート１ｄよりも最近接点３２から離れた位置のシリンダ内周面１ｂに、径方向に貫通する第２の吐出ポート１ｅが設けられている。つまり、第２の吐出ポート１ｅは、第１の吐出ポート１ｄよりも位相角度の小さい位置（換言すると、第１の吐出ポート１ｄよりもベーン回転方向の上流側であり、圧縮行程の上流側となる位置）に設けられている。第２の吐出ポート１ｅの径方向長さが短くなるように、第２の吐出ポート１ｅの出口部は大きく抉られている。この切欠き部分は、後述するフレーム２、シリンダヘッド３及び密閉容器１０３に囲まれて吐出空間４１（図４に図示）を形成している。本実施の形態１では、第２の吐出ポート１ｅは、軸方向に沿って設けられた（つまり位相角度が略同等の位置に設けられた）２つの冷媒流路で構成されている。これら各冷媒流路の断面形状（つまり、シリンダ内周面１ｂ側の開口部形状）は長穴状となっている。ここで、第２の吐出ポート１ｅの周方向の幅は、後述する第１のベーン部５のベーン５ａ及び第２のベーン部６のベーン６ａの先端部の幅よりも小さくなっている。これら第２の吐出ポート１ｅの出口部には、第２の吐出弁４４、及び第２の吐出弁４４の開度を規制するための第２の吐出弁押え４５が取付けられている。また、シリンダ１の外周部には軸方向に貫通した油戻し穴１ｆが設けられている。

（２）フレーム２：略円板状部材の上部に円筒状部材が設けられたものであり、縦断面が略Ｔ字形状となっている。略円板状部材は、シリンダ１の穴の一方の開口（図２では上側）を閉塞する（塞ぐ）ものである。この略円板状部材のシリンダ１側端面（図２では下面）には、シリンダ１のシリンダ内周面１ｂと同心である有底円筒形状の凹部２ａが形成されている。凹部２ａには後述する第１のベーン部５のベーンアライナ５ｃ及び第２のベーン部６のベーンアライナ６ｃが挿入され、凹部２ａの外周面であるベーンアライナ軸受部２ｂで支承（回転及び摺動自在に支持）される。また、フレーム２は、略円板状部材のシリンダ１側端面から略円筒状部材を貫通するように、貫通孔が形成されている。この貫通孔には、主軸受部２ｃが設けられている。主軸受部２ｃは、後述するロータシャフト４の回転軸部４ｂを支承するものである。また、フレーム２には、第１の吐出ポート１ｄと連通する第１の吐出ポート２ｄが形成されている。また、略円板状部材のシリンダ１と反対側の面には、第１の吐出ポート２ｄの開口部を覆う第１の吐出弁４２（図２のみに図示）、及び第１の吐出弁４２の開度を規制するための第１の吐出弁押え４３（図２のみに図示）が取り付けられている。さらに、フレーム２には、吐出空間４１に連通した連通路２ｅが軸方向に貫通して設けられている。
なお、凹部２ａは、シリンダ内周面１ｂと同心となる外周面（ベーンアライナ軸受部２ｂ）を有していればよく、有底円筒形状に限定されるものではない。例えば、凹部２ａを、シリンダ内周面１ｂと同心となる外周面（ベーンアライナ軸受部２ｂ）を有するリング状の溝に形成してもよい。

（３）シリンダヘッド３：略円板状部材の下部に円筒状部材が設けられたものであり、縦断面が略Ｔ字形状となっている。略円板状部材は、シリンダ１の穴の他方の開口（図２では下側）を閉塞する（塞ぐ）ものである。この略円板状部材のシリンダ１側端面（図２では上面）には、シリンダ１のシリンダ内周面１ｂと同心である有底円筒形状の凹部３ａが形成されている。凹部３ａには、後述する第１のベーン部５のベーンアライナ５ｄ及び第２のベーン部６のベーンアライナ６ｄが挿入され、凹部３ａの外周面であるベーンアライナ軸受部３ｂで支承される。また、シリンダヘッド３は、略円板状部材のシリンダ１側端面から略円筒状部材を貫通するように、貫通孔が形成されている。この貫通孔には、主軸受部３ｃが設けられている。主軸受部３ｃは、後述するロータシャフト４の回転軸部４ｃを支承するものである。
なお、凹部３ａは、シリンダ内周面１ｂと同心となる外周面（ベーンアライナ軸受部２ｂ）を有していればよく、有底円筒形状に限定されるものではない。例えば、凹部３ａを、シリンダ内周面１ｂと同心となる外周面（ベーンアライナ軸受部２ｂ）を有するリング状の溝に形成してもよい。

（４）ロータシャフト４：シリンダ１内でシリンダ１（より詳しくはシリンダ内周面１ｂ）の中心軸とは偏心した（ずれた）中心軸で回転運動を行う略円筒形状のロータ部４ａ、ロータ部４ａと同心となるようにロータ部４ａの上部に設けられた回転軸部４ｂ、及び、ロータ部４ａと同心となるようにロータ部４ａの下部に設けられた回転軸部４ｃを備えている。これらロータ部４ａ、回転軸部４ｂ及び回転軸部４ｃは、一体構造で形成されている。回転軸部４ｂ及び回転軸部４ｃは、上述のように、主軸受部２ｃ及び主軸受部３ｃに支承されるものである。また、ロータ部４ａには、軸方向に貫通する複数の略円筒状（断面が略円形）の貫通孔（ブッシュ保持部４ｄ，４ｅ及びベーン逃がし部４ｆ，４ｇ）が形成されている。これら貫通孔のうち、ブッシュ保持部４ｄとベーン逃がし部４ｆとが側面部において連通しており、ブッシュ保持部４ｅとベーン逃がし部４ｇとが側面部において連通している。また、ブッシュ保持部４ｄ及びブッシュ保持部４ｅは、その側面部がロータ部４ａの外周部側に開口している。また、ベーン逃がし部４ｆ及びベーン逃がし部４ｇの軸方向端部はフレーム２の凹部２ａ及びシリンダヘッド３の凹部３ａと連通している。また、ブッシュ保持部４ｄとブッシュ保持部４ｅ、ベーン逃がし部４ｆとベーン逃がし部４ｇとは、ロータ部４ａの回転軸に対してほぼ対称の位置に配置されている（図４参照）。

また、ロータシャフト４の下端部には、例えば特開２００９−２６４１７５号公報に記載されているような油ポンプ３１（図１にのみ図示）が設けられている。この油ポンプ３１は、ロータシャフト４の遠心力を利用して油溜め１０４内の冷凍機油２５を吸引するものである。この油ポンプ３１はロータシャフト４の軸中央部に設けられ軸方向に延在する給油路４ｈと連通しており、給油路４ｈと凹部２ａ間には給油路４ｉ、給油路４ｈと凹部３ａ間には給油路４ｊが設けられている。また、回転軸部４ｂの主軸受部３ｃの上方の位置に排油穴４ｋ（図１にのみ図示）が設けられている。

（５）第１のベーン部５：ベーン５ａ、ベーンアライナ５ｃ及びベーンアライナ５ｄが一体形成されて構成されている。ベーン５ａは、側面視略四角形の板状部材であり、シリンダ１のシリンダ内周面１ｂ側に位置するベーン先端部５ｂ（ロータ部４ａから突出する側の先端部）は、平面視において外側に凸となる円弧形状に形成されている。このベーン先端部５ｂの円弧形状の半径は、シリンダ１のシリンダ内周面１ｂの半径とほぼ同等の半径で構成されている。また、ベーン５ａのベーン先端部５ｂと反対側の端部（以下、内周側端部と称する）近傍には、上面（フレーム２との対向面）に、ベーン５ａを支持する部分リング形状（リング形状の一部分の形状、円弧形状）のベーンアライナ５ｃが設けられている。同様に、ベーン５ａの内周側端部近傍には、下面（シリンダヘッド３との対向面）に、ベーン５ａを支持する部分リング形状のベーンアライナ５ｄが設けられている。ここで、ベーン５ａ、ベーンアライナ５ｃ及びベーンアライナ５ｄは、ベーン５ａのベーン長手方向及びベーン先端部５ｂの円弧の法線方向がベーンアライナ５ｃ，５ｄを形成する円弧形状部の中心を通るように形成されている。

（６）第２のベーン部６：ベーン６ａ、ベーンアライナ６ｃ及びベーンアライナ６ｄが一体形成されて構成されている。ベーン６ａは、側面視略四角形の板状部材であり、シリンダ１のシリンダ内周面１ｂ側に位置するベーン先端部６ｂ（ロータ部４ａから突出する側の先端部）は、平面視において外側に凸となる円弧形状に形成されている。このベーン先端部６ｂの円弧形状の半径は、シリンダ１のシリンダ内周面１ｂの半径とほぼ同等の半径で構成されている。また、ベーン６ａのベーン先端部６ｂの内周側端部近傍には、上面（フレーム２との対向面）に、ベーン５ａを支持する部分リング形状のベーンアライナ６ｃが設けられている。同様に、ベーン６ａの内周側端部近傍には、下面（シリンダヘッド３との対向面）に、ベーン５ａを支持する部分リング形状のベーンアライナ６ｄが設けられている。ここで、ベーン６ａ、ベーンアライナ６ｃ及びベーンアライナ６ｄは、ベーン６ａのベーン長手方向及びベーン先端部６ｂの円弧の法線方向がベーンアライナ６ｃ，６ｄを形成する円弧形状部の中心を通るように形成されている。

（７）ブッシュ７，８：略半円柱状の部材を一対として構成される。ブッシュ７は、第１のベーン部５のベーン５ａを挟持した状態で、ロータ部４ａのブッシュ保持部４ｄに回転自在に挿入される。また、ブッシュ８は、第２のベーン部６のベーン６ａを挟持した状態で、ロータ部４ａのブッシュ保持部４ｅに回転自在に挿入される。つまり、第１のベーン部５のベーン５ａがブッシュ７の間を摺動することにより、第１のベーン部５はロータ部４ａに対して略遠心方向（シリンダ１のシリンダ内周面１ｂの中心に対して遠心方向）に移動（スライド）することができる。また、ブッシュ７がロータ部４ａのブッシュ保持部４ｄ内で回転することにより、第１のベーン部５は揺動することができる（回転可能となる）。同様に、第２のベーン部６のベーン６ａがブッシュ８の間を摺動することにより、第２のベーン部６はロータ部４ａに対して略遠心方向に移動（スライド）することができる。また、ブッシュ８がロータ部４ａのブッシュ保持部４ｅ内で回転することにより、第２のベーン部６は揺動することができる（回転可能となる）。なお、図４に示す７ａ，８ａはブッシュ中心で、それぞれブッシュ７，８の回転中心である。

ここで、ベーンアライナ５ｃ，５ｄ，６ｃ，６ｄ、凹部２ａ，３ａのベーンアライナ軸受部２ｂ，３ｂ、ブッシュ保持部４ｄ，４ｅ、及びブッシュ７，８が、本発明におけるベーン角度調整手段に相当する。

（動作説明）
続いて、本実施の形態１に係るベーン型圧縮機２００の動作について説明する。

図４に示すように、ロータシャフト４のロータ部４ａとシリンダ１のシリンダ内周面１ｂは一箇所（図４に示す最近接点３２）において最近接している。
ここで、ベーンアライナ軸受部２ｂ，３ｂの半径をｒ_ａ （後述する図７参照）、シリンダ内周面１ｂの半径をｒ_ｃ （図４参照）としたとき、第１のベーン部５のベーンアライナ５ｃ，５ｄの外周面側とベーン先端部５ｂ間の距離ｒ_ｖ （図３参照）は、下式（１）のように設定している。
ｒ_ｖ ＝ｒ_ｃ −ｒ_ａ −δ…（１）

δはベーン先端部５ｂとシリンダ内周面１ｂ間の隙間であり、式（１）のようにｒ_ｖ を設定することで、第１のベーン部５はシリンダ内周面１ｂに接触することなく、回転することとなる。ここで、δが極力小さくなるようにｒ_ｖ を設定し、ベーン先端部５ｂからの冷媒の漏れを極力少なくしている。なお、式（１）の関係は、第２のベーン部６においても同様で、第２のベーン部６のベーン先端部６ｂとシリンダ内周面１ｂ間は狭い隙間を保ちつつ、第２のベーン部６は回転することとなる。

以上のように、第１のベーン部５とシリンダ内周面１ｂ、第２のベーン部６とシリンダ内周面１ｂとがそれぞれ狭い隙間を保つことにより、シリンダ１内には３つの空間（吸入室９、中間室１０、圧縮室１１）が形成される（図４に図示）。吸入室９には、切欠き部１ｃを介して、冷凍サイクルの低圧側に連通する吸入ポート１ａが開口している。切欠き部１ｃは、図４（回転角度９０°）において、最近接点３２の近傍から、第１のベーン部５のベーン先端部５ｂとシリンダ内周面１ｂが相対する点Ｂの範囲まで設けられている。

まず、本実施の形態１に係るベーン型圧縮機２００の回転動作について説明する。
ロータシャフト４の回転軸部４ｂが駆動部である電動要素１０２からの回転動力を受けると、ロータ部４ａは、シリンダ１内で回転する。ロータ部４ａの回転に伴い、ロータ部４ａの外周付近に配置されたブッシュ保持部４ｄ，４ｅは、ロータシャフト４を回転軸（中心軸）とした円周上を移動する。そして、ブッシュ保持部４ｄ，４ｅ内に保持されている一対のブッシュ７，８、及びその一対のブッシュ７，８の間に摺動可能に保持されている第１のベーン部５のベーン５ａ及び第２のベーン部６のベーン６ａもロータ部４ａとともに回転する。

第１のベーン部５及び第２のベーン部６は、回転による遠心力を受け、ベーンアライナ５ｃ，６ｃ及びベーンアライナ５ｄ，６ｄがベーンアライナ軸受部２ｂ，３ｂにそれぞれ押付けられて摺動しながら、ベーンアライナ軸受部２ｂ，３ｂの中心軸まわりに回転する。ここで、上述のように、ベーンアライナ軸受部２ｂ，３ｂとシリンダ内周面１ｂとは同心である。このため、第１のベーン部５及び第２のベーン部６はシリンダ内周面１ｂの中心まわりに回転することになる。そうすると、第１のベーン部５のベーン５ａ及び第２のベーン部６のベーン６ａの長手方向がシリンダ中心に向かうように、ブッシュ７，８がブッシュ保持部４ｄ，４ｅ内で、ブッシュ中心７ａ，８ａまわりに回転することになる。

以上の動作において、回転に伴って、ブッシュ７と第１のベーン部５のベーン５ａの側面、及び、ブッシュ８と第２のベーン部６のベーン６ａの側面は互いに摺動を行う。また、ロータシャフト４のブッシュ保持部４ｄとブッシュ７、ブッシュ保持部４ｅとブッシュ８も互いに摺動することになる。

図６は、本発明の実施の形態１に係る圧縮要素の圧縮動作を示す説明図である。この図６は、図１のＩ−Ｉ線に沿った断面図である。以下、この図６を参照しながら、ロータ部４ａ（ロータシャフト４）の回転に伴い吸入室９、中間室１０及び圧縮室１１の容積が変化する様子を説明する。先ず、ロータシャフト４の回転に伴い、吸入管２６から低圧の冷媒が吸入ポート１ａに流入する。ここで、各空間（吸入室９、中間室１０、圧縮室１１）の容積変化を説明するにあたり、ロータ部４ａ（ロータシャフト４）の回転角度を次のように定義する。まず、第１のベーン部５とシリンダ１のシリンダ内周面１ｂとの摺動箇所（接触箇所）が最近接点３２と一致する状態を、「角度０°」と定義する。図６では、「角度０°」、「角度４５°」、「角度９０°」、「角度１３５°」の状態において、第１のベーン部５及び第２のベーン部６の位置と、そのときの吸入室９、中間室１０及び圧縮室１１の状態を示している。

なお、図６の「角度０°」の図に示す矢印は、ロータシャフト４の回転方向（図６では時計方向）である。但し、他の図では、ロータシャフト４の回転方向を示す矢印は省略している。また、図６において「角度１８０°」以降の状態を示していないのは、「角度１８０°」になると、「角度０°」において第１のベーン部５と第２のベーン部６が入れ替わった状態と同じになり、以降は「角度０°」から「角度１３５°」までと同じ圧縮動作となるためである。

図６における「角度０°」では、最近接点３２と第２のベーン部６で仕切られた右側の空間は中間室１０で、切欠き部１ｃを介して吸入ポート１ａと連通しており、ガス（冷媒）を吸入する。最近接点３２と第２のベーン部６で仕切られた左側の空間は、第１の吐出ポート１ｄ及び第２の吐出ポート１ｅに連通した圧縮室１１となる。

図６における「角度４５°」では、第１のベーン部５と最近接点３２で仕切られた空間は、切欠き部１ｃを介して吸入ポート１ａと連通している吸入室９となる。また、第１のベーン部５と第２のベーン部６で仕切られた空間は中間室１０となる。この状態では、吸入室９及び中間室１０が、切欠き部１ｃを介して吸入ポート１ａと連通している。中間室１０の容積は「角度０°」のときより大きくなるので、ガスの吸入を続ける。また、第２のベーン部６と最近接点３２で仕切られた空間は圧縮室１１で、圧縮室１１の容積は「角度０°」のときより小さくなり、冷媒は圧縮され徐々にその圧力が高くなる。

ここで、圧縮室１１内の圧力が冷凍サイクルの高圧を上回ると、第１の吐出弁４２及び第２の吐出弁４４が開き、圧縮室１１内のガスは、第１の吐出ポート１ｄから第１の吐出ポート２ｄを通って密閉容器１０３内に吐出されるとともに、第２の吐出ポート１ｅからも吐出空間４１及び連通路２ｅを通って密閉容器１０３内に吐出される。密閉容器１０３内に吐出されたガスは、電動要素１０２を通過して密閉容器１０３の上部に固定（溶接）された吐出管２４から外部（冷凍サイクルの高圧側）に吐出される（図１に実線で図示）。したがって、密閉容器１０３内の圧力は高圧である吐出圧力となる。なお、図６においては、「角度４５°」において、圧縮室１１内の圧力が高圧を上回った場合を示している。

図６における「角度９０°」では、第１のベーン部５のベーン先端部５ｂがシリンダ１のシリンダ内周面１ｂ上の点Ｂと重なるので、中間室１０は吸入ポート１ａと連通しなくなる。これにより、中間室１０でのガスの吸入は終了する。また、この状態で、中間室１０の容積は略最大となる。吸入室９の容積は「角度４５°」のときより大きくなり、吸入を続ける。圧縮室１１の容積は「角度４５°」のときより更に小さくなるので、圧縮室１１内のガスは、第１の吐出ポート１ｄから第１の吐出ポート２ｄを通って密閉容器１０３内に吐出されるとともに、第２の吐出ポート１ｅからも吐出空間４１及び連通路２ｅを通って密閉容器１０３内に吐出される。

図６における「角度１３５°」では、中間室１０の容積は「角度９０°」ときより小さくなり、ガスの圧力は上昇する。また、吸入室９の容積は「角度９０°」のときより大きくなり、吸入を続ける。ここで、第２のベーン部６のベーン６ａは、第２の吐出ポート１ｅを通過しており、第２の吐出ポート１ｅは中間室１０に開口するため、第２の吐出弁４４は圧力差によって閉じる。一方、第１の吐出ポート１ｄは圧縮室１１に開口したままなので、第１の吐出弁４２は開いている。圧縮室１１の容積は「角度９０°」のときより更に小さくなるので、圧縮室１１内のガスは、第１の吐出ポート１ｄから第１の吐出ポート２ｄを通って密閉容器１０３内に吐出されることとなる。

その後、第２のベーン部６が第１の吐出ポート１ｄを通過すると、圧縮室１１には高圧の冷媒が若干残る（ロスとなる）。そして、「角度１８０°」（図示せず）で、圧縮室１１が消滅したとき、この高圧の冷媒は吸入室９にて低圧の冷媒に変化する。なお、「角度１８０°」では吸入室９が中間室１０に移行し、中間室１０が圧縮室１１に移行して、以降圧縮動作を繰り返す。

このように、ロータ部４ａ（ロータシャフト４）の回転により、吸入室９は徐々に容積が大きくなり、ガスの吸入を続ける。以後中間室１０に移行するが、途中まで容積が徐々に大きくなり、更にガスの吸入を続ける。途中で、中間室１０の容積は最大となり、吸入ポート１ａに連通しなくなるので、ここでガスの吸入を終了する。以後、中間室１０の容積は徐々に小さくなり、ガスを圧縮する。その後、中間室１０は圧縮室１１に移行して、ガスの圧縮を続ける。所定の圧力まで圧縮されたガスは、第１の吐出ポート１ｄ及び第１の吐出ポート２ｄを通って第１の吐出弁４２を押し上げて、密閉容器１０３内に吐出されるとともに、第２の吐出ポート１ｅからも、第２の吐出弁４４を押し上げて吐出空間４１及び連通路２ｅを通って密閉容器１０３内に吐出される。その後、第２のベーン部６のベーン６ａが第２の吐出ポート１ｅを通過すると、第２の吐出弁４４は閉じ、圧縮室１１内の圧縮されたガスは第１の吐出ポート１ｄ及び第１の吐出ポート２ｄからのみ密閉容器１０３内に吐出されることになる。

図７は、本発明の実施の形態１に係るベーンアライナの回転動作を説明するための説明図であり、図１のＩＩ−ＩＩ線に沿った断面図である。なお、図７では、ベーンアライナ５ｃ，６ｃの回転動作を示している。また、図７の「角度０°」の図に示す矢印は、ベーンアライナ５ｃ，６ｃの回転方向（図７では時計方向）である。但し、他の図では、ベーンアライナ５ｃ，６ｃの回転方向を示す矢印は省略している。

ロータシャフト４の回転によって、第１のベーン部５のベーン５ａ及び第２のベーン部６のベーン６ａがシリンダ１の中心軸周りに回転する（図６参照）。これにより、ベーンアライナ５ｃ，６ｃは、図７に示すように、ベーンアライナ軸受部２ｂに支持されて、凹部２ａ内をシリンダ内周面１ｂの中心軸周りに回転する。なお、この動作は凹部３ａ内をベーンアライナ軸受部２ｂに支持されて回転するベーンアライナ５ｄ，６ｄについても同様である。

上記の冷媒圧縮動作においてロータシャフト４が回転することにより、図１に破線矢印で示すように、油ポンプ３１によって油溜め１０４から冷凍機油２５が吸い上げられ、給油路４ｈに送り出される。給油路４ｈに送り出された冷凍機油２５は、給油路４ｉを通ってフレーム２の凹部２ａ、給油路４ｊを通ってシリンダヘッド３の凹部３ａに送り出される。

凹部２ａ，３ａに送り出された冷凍機油２５は、ベーンアライナ軸受部２ｂ，３ｂを潤滑するとともに、その一部は凹部２ａ，３ａと連通したベーン逃がし部４ｆ，４ｇに供給される。ここで、密閉容器１０３内の圧力は高圧である吐出圧力になっているため、凹部２ａ，３ａ及びベーン逃がし部４ｆ，４ｇ内の圧力も吐出圧力となる。また、凹部２ａ，３ａに送り出された冷凍機油２５の一部は、フレーム２の主軸受部２ｃ及びシリンダヘッド３の主軸受部３ｃに供給される。

ベーン逃がし部４ｆ，４ｇに送り出された冷凍機油２５は、次のように流れることとなる。

図８は、本発明の実施の形態１に係るベーン部のベーン近傍を示す要部拡大図である。なお、図８は、図４における第１のベーン部５のベーン５ａ近傍を示す要部拡大図となっており、図中に実線で示す矢印は冷凍機油２５の流れを示している。

上述のようにベーン逃がし部４ｆの圧力は吐出圧力であり、吸入室９及び中間室１０の圧力より高いため、冷凍機油２５は、ベーン５ａの側面とブッシュ７間の摺動部を潤滑しながら、圧力差及び遠心力によって吸入室９及び中間室１０に送り出される。また、冷凍機油２５は、ブッシュ７とロータシャフト４のブッシュ保持部４ｄ間の摺動部を潤滑しながら、圧力差及び遠心力によって吸入室９及び中間室１０に送り出される。また、中間室１０に送り出された冷凍機油２５の一部は、ベーン先端部５ｂとシリンダ１のシリンダ内周面１ｂ間の隙間をシールしながら吸入室９に流入する。

なお、図８では、第１のベーン部５で仕切られる空間が吸入室９と中間室１０である場合について示したが、回転が進んで、第１のベーン部５で仕切られる空間が中間室１０と圧縮室１１となる場合でも同様である。また、圧縮室１１内の圧力がベーン逃がし部４ｆの圧力と同じ吐出圧力に達した場合でも、遠心力によって、冷凍機油２５は圧縮室１１に向かって送り出されることになる。なお、以上の動作は第１のベーン部５に対して示したが、第２のベーン部６においても同様の動作を行う。

上記の給油動作において、図１に示すように、主軸受部２ｃに供給された冷凍機油２５は主軸受部２ｃの隙間を通ってフレーム２の上方の空間に吐き出された後、シリンダ１の外周部に設けた油戻し穴１ｆより、油溜め１０４に戻される。また、主軸受部３ｃに供給された冷凍機油２５は主軸受部３ｃの隙間を通って油溜め１０４に戻される。また、ベーン逃がし部４ｆ，４ｇを介して吸入室９、中間室１０及び圧縮室１１に送り出された冷凍機油２５も、最終的にガスとともに第１の吐出ポート２ｄ及び連通路２ｅからフレーム２の上方の空間に吐き出された後、シリンダ１の外周部に設けた油戻し穴１ｆより、油溜め１０４に戻される。また、油ポンプ３１により給油路４ｈに送り出された冷凍機油２５のうち、余剰な冷凍機油２５はロータシャフト４の上方の排油穴４ｋから、フレーム２の上方の空間に吐き出された後、シリンダ１の外周部に設けた油戻し穴１ｆより、油溜め１０４に戻される。

本実施の形態１では以上に示したような動作を行うが、本実施の形態１に係るベーン型圧縮機２００の効果が容易に理解できるように、圧縮室１１からガスを吐出する動作について、本実施の形態１に係るベーン型圧縮機２００と吐出ポートとして第１の吐出ポート１ｄのみしか備えていない一般的なベーン型圧縮機（例えば特許文献１に記載されているようなベーン型圧縮機）とを比較しながら説明する。

まず、圧縮室１１からガスを吐出する動作について、図６を用いて、吐出ポートとして第１の吐出ポート１ｄのみしか備えていない一般的なベーン型圧縮機（以下、本実施の形態１とは異なる構成の公知のベーン型圧縮機を単に一般的なベーン型圧縮機と称する）から説明する。図６からわかるように、第１の吐出ポート１ｄの位置における圧縮室１１の流路幅（径方向の長さ）は極めて小さくなっており、流路面積も僅かである。そうすると、圧縮室１１内のガスは、第１の吐出ポート１ｄに流入する前に流速が速くなり、第１の吐出ポート１ｄの大きさに関わらず、圧力損失が大きくなってしまう。

一方、本実施の形態１に係るベーン型圧縮機２００においては、第２の吐出ポート１ｅは、第１の吐出ポート１ｄよりも位相角度の小さい位置に設けられているので、第２の吐出ポート１ｅの位置における圧縮室１１の流路幅（流路面積）は大きくなっている。このため、圧縮室１１内のガスが第２の吐出ポート１ｅに流入する前の流速も遅くなるので、圧力損失を小さくすることができる。なお、第２のベーン部６が第２の吐出ポート１ｅを通過すると、図６の「角度１３５°」で示すように、圧縮室１１に開口する吐出ポートは第１の吐出ポート１ｄのみとなる。しかしながら、この時点では、圧縮室１１から吐出するガスの流量もかなり減少しているので、圧縮室１１内のガスが第１の吐出ポート１ｄに流入する際の流速は大きくなく圧力損失も少ない。

以上のように、第１の吐出ポート１ｄよりも位相角度の小さい位置に第２の吐出ポート１ｅを配することによって、一般的なベーン型圧縮機よりも吐出損失を小さくすることができる。

つぎに、圧縮室１１からガスを吐出する動作において、第２のベーン部６が第２の吐出ポート１ｅを通過するときのガスの挙動について説明する。

図９は、ベーンが第２の吐出ポートを通過するときのガスの挙動を説明するための説明図である。この図９は、第２のベーン部６のベーン先端部６ｂが第２の吐出ポート１ｅの位置にあるときの第２のベーン部６のベーン６ａまわりの要部断面図である。より詳しくは、図９（ａ）は、ベーン先端部６ｂの形状が本実施の形態１で示した形状（ベーン先端部６ｂの円弧形状の半径がシリンダ内周面１ｂの半径とほぼ同等の半径）となっている場合を示している。また、図９（ｂ）は、ベーン先端部６ｂの形状が一般的なベーン型圧縮機（例えば特許文献１や特許文献２に記載されているベーン型圧縮機のように、ベーンがロータ部に形成されたベーン溝に摺動自在に設けられているもの）の形状となっている場合を示している。

図９（ａ）に示すように、本実施の形態１に係るベーン型圧縮機２００は、第２のベーン部６のベーン先端部６ｂの円弧形状の半径がシリンダ内周面１ｂの半径とほぼ同等の半径となっている。このため、第２のベーン部６のベーン先端部６ｂとシリンダ内周面１ｂとの間の隙間は、ベーン先端部６ｂの幅全体にわたって微小隙間δとなっている（式（１）参照）。一方、第２の吐出ポート１ｅ（より詳しくはシリンダ内周面１ｂに形成された開口部）の周方向の幅は第２のベーン部６のベーン先端部６ｂの幅よりも小さくなっている。このため、第２のベーン部６が第２の吐出ポート１ｅを通過する場合でも、ベーン先端部６ｂとシリンダ内周面１ｂとの間の隙間はδのままである。したがって、ベーン先端部６ｂとシリンダ内周面１ｂ間の隙間を通って圧縮室１１から中間室１０へ漏れるガスの量を極めて少なく抑えることができる。

一方、図９（ｂ）に示すように、ベーン先端部６ｂの形状が一般的なベーン型圧縮機の形状となっている場合、第２のベーン部６のベーン先端部６ｂの円弧形状の半径は、シリンダ内周面１ｂの半径よりもかなり小さく構成されている。このため、ベーン先端部６ｂとシリンダ内周面１ｂとの隙間は、ベーン先端部６ｂとシリンダ内周面１ｂ間の接触位置５１（シリンダ内周面１ｂの吐出ポート１ｅが設けられていない軸方向の箇所とベーン先端部６ｂとの接触位置）から離れるにしたがって大きくなる。このため、第２の吐出ポート１ｅ（より詳しくはシリンダ内周面１ｂに形成された開口部）の周方向の幅を第２のベーン部６のベーン先端部６ｂの幅より小さく形成しても、図に破線で示すように、第２の吐出ポート１ｅを介して、圧縮室１１から中間室１０への漏れ経路ができる。したがって、ベーン先端部６ｂとシリンダ内周面１ｂ間の隙間を通って圧縮室１１から中間室１０へ漏れるガスの量が増大することになる。

上記のベーン先端部６ｂとシリンダ内周面１ｂ間の隙間を通って圧縮室１１から中間室１０へ漏れるガスの量の差は、以下の理由によって生じるものである。つまり、特許文献１や特許文献２に記載されているような一般的なベーン型圧縮機の場合、ベーン先端部６ｂ（及び５ｂ）を構成する円弧形状の半径をシリンダ内周面１ｂの半径よりも小さく構成せざるを得ない。これは、特許文献１や特許文献２に記載されているような一般的なベーン型圧縮機においてはロータ部４ａの中心とシリンダ内周面１ｂの中心が偏心しており、ベーンがロータ４４ａの中心を回転軸として回転しているためである。つまり、ベーン先端部６ｂ（及び５ｂ）の円弧形状部分とシリンダ内周面１ｂが常に摺動するためには、ベーン先端部６ｂ（及び５ｂ）の円弧形状の半径をシリンダ内周面１ｂの半径より小さくする必要があるためである。一方、本実施の形態１に係るベーン型圧縮機２００においては、第１のベーン部５及び第２のベーン部６がシリンダ内周面１ｂの中心を回転軸として回転するように構成しているので（換言すると、ベーン先端部５ｂ，６ｂの円弧形状の法線とシリンダ内周面１ｂの法線が常に略一致して圧縮動作を行うことができるので）、ベーン先端部６ｂ（及び５ｂ）の円弧形状の半径とシリンダ内周面１ｂの半径を同等または同等近くに設定することができる。

以上、本実施の形態１に係るベーン型圧縮機２００においては、第１のベーン部５及び第２のベーン部６が第２の吐出ポート１ｅを通過する際のガス漏れが増大することなく、圧力損失を低減することが可能なので、損失の極めて少ない高効率のベーン型圧縮機２００を得ることができる。

なお、本実施の形態１においては、第２の吐出ポート１ｅ（より詳しくはシリンダ内周面１ｂに形成された開口部）の周方向の幅を第１のベーン部５のベーン先端部５ｂの幅及び第２のベーン部６のベーン先端部６ｂの幅よりも小さく形成したが、第２の吐出ポート１ｅ（より詳しくはシリンダ内周面１ｂに形成された開口部）の周方向の幅は、第１のベーン部５のベーン先端部５ｂの幅及び第２のベーン部６のベーン先端部６ｂの幅と同等までは大きくすることが可能である。

また、本実施の形態１では第１の吐出ポート１ｄの断面積と第２の吐出ポート１ｅの断面積との関係について特に言及しなかったが、例えば次のように構成してもよい。つまり、第２の吐出ポート１ｅに位置する圧縮室１１の流路面積は、第１の吐出ポート１ｄに位置する圧縮室１１の流路面積よりも大きいので、圧力損失を効果的に低減するためにはできるだけ第２の吐出ポート１ｅから吐出する流量を多くした方がよく、このためには第２の吐出ポート１ｅの断面積は第１の吐出ポート１ｄの断面積よりも大きくするとよい。

また、本実施の形態１では第２の吐出ポート１ｅを２つの冷媒流路で構成したが、これはあくまでも一例であり、第２の吐出ポート１ｅの構成は上記の構成に限定されるものではない。
図１０は、本実施の形態１に係るベーン型圧縮機の第２の吐出ポートの別の一例を示す説明図である。この図１０は、図２及び図４における矢視Ａ図である。
例えば図１０に示すように、第２の吐出ポート１ｅを１つの冷媒流路で構成してもよい。また、第２の吐出ポート１ｅを３つ以上の冷媒流路で構成しても勿論よい。また、第２の吐出ポート１ｅの断面形状（第２の吐出ポート１ｅが複数の冷媒流路で形成されている場合は、各冷媒流路の断面形状）も長穴状に限定されるものではなく、周方向の幅が第１のベーン部５のベーン先端部５ｂの幅及び第２のベーン部６のベーン先端部６ｂの幅以下であれば任意の形状でよい。

また、圧縮室１１から第２の吐出ポートに流入したガスの流出先も上記の構成に限定されるものではない。例えば、第２の吐出ポート１ｅをシリンダ１の外周側に貫通しない構成とし、フレーム２及びシリンダヘッド３のうちの少なくとも一方に第２の吐出ポート１ｅと連通する貫通孔を形成し、この貫通孔から密閉容器１０３内へ、圧縮室１１から第２の吐出ポートに流入したガスを流出させてもよい。この場合、この貫通孔の出口部に第２の吐出弁４４及び第２の吐出弁押え４５が設けられることとなる。このような構成でも上記と同様の動作で同様の効果が得られる。

また、第１の吐出ポートの構成も上記の構成に限定されるものではない。
図１１は、本実施の形態１に係るベーン型圧縮機の第１の吐出ポートの別の一例を示す説明図である。この図１１は、図１のＩ−Ｉ線に沿った断面図であり、図６における回転角度９０°の状態を示している。
図１１では、第１の吐出ポート１ｄを第２の吐出ポート１ｅと同様、シリンダ内周面１ｂに径方向に貫通した構成としている。このため、第１の吐出ポート１ｄの出口部に第１の吐出弁４２及び第１の吐出弁押え４３が取付けられている。このような構成でも上記と同様の動作で同様の効果が得られる。

また例えば、上述した第１のベーン部５及び第２のベーン部６においては、ベーン５ａ，６ａのベーン長手方向とベーン先端部５ｂ，６ｂの円弧の法線方向とが略同一方向となっていた。これに限らず、第１のベーン部５及び第２のベーン部６を例えば図１２のように構成してもよい。

図１２は、本発明の実施の形態１に係る圧縮要素のベーンのさらに別の一例を示す平面図である。
図１２において、Ｃは、ベーン５ａ，６ａのベーン長手方向を示している。また、Ｄは、ベーン先端部５ｂ，６ｂの円弧の法線方向を示している。つまり、ベーン５ａ，６ａは、ベーンアライナ５ｃ，５ｄ，６ｃ，６ｄに対して、Ｃの方向に傾けて設けられている。また、ベーン先端部５ｂ，６ｂの円弧の法線Ｄは、ベーン長手方向Ｃに対して傾いており、ベーンアライナ５ｃ，５ｄ，６ｃ，６ｄを形成する円弧形状部の中心を通るように形成されている。

図１２に示す構成においても、図１３に示すように、ベーン先端部５ｂ，６ｂの円弧とシリンダ１のシリンダ内周面１ｂの法線は回転中常に一致する状態で圧縮動作を行なうことが可能であるため、上記と同様の効果が得られる。また、ベーン先端部５ｂ，６ｂの円弧長さ（つまり、ベーン先端部５ｂ，６ｂの幅）を長くすることが可能となり、第２の吐出ポート１ｅの断面積及び圧縮室１１側の開口部の周方向の幅をより大きくできるという効果も得られる。

実施の形態２．
実施の形態１では、第１の吐出ポート１ｄよりも位相角度の小さい位置に形成した吐出ポートが１つ（第２の吐出ポート１ｅ）のみのベーン型圧縮機２００について説明した。これに限らず、第１の吐出ポート１ｄよりも位相角度の小さい位置に複数の第２の吐出ポートを形成しても勿論よい。なお、本実施の形態２で特に記述しない項目については実施の形態１と同様とし、同一の機能や構成については同一の符号を用いて述べることとする。

図１４は、本実施の形態２に係るベーン型圧縮機の圧縮要素を示す断面図である。この図１４は、図１のＩ−Ｉ線に沿った断面図であり、図６における回転角度９０°の状態を示している。
図１４に示すように、本実施の形態２に係るベーン型圧縮機２００は、２つの第２の吐出ポート（第２の吐出ポート１ｅ，第２の吐出ポート１ｇ）を備えている。つまり、本実施の形態２に係るベーン型圧縮機２００は、実施の形態１で示したベーン型圧縮機２００の構成に、第２の吐出ポート１ｇを加えたものとなっている。この第２の吐出ポート１ｇは第２の吐出ポート１ｅよりも位相角度の小さい位置に径方向に貫通して設けられており、第２の吐出ポート１ｇの周方向の幅は第１のベーン部５のベーン先端部５ｂの幅及び第２のベーン部６のベーン先端部６ｂの幅よりも小さくなっている。また、第２の吐出ポート１ｇの出口部には、第３の吐出弁４６及び第３の吐出弁４６の開度を規制するための第３の吐出弁押え４７が取付けられている。本実施の形態２においては、第２の吐出ポート１ｇを第２の吐出ポート１ｅよりも位相角度の小さい位置に設けたので、第２の吐出ポート１ｇの位置における圧縮室１１の流路幅（流路面積）は第２の吐出ポート１ｅの位置における圧縮室１１の流路幅（流路面積）よりもさらに大きくなっている。

図１５は、本発明の実施の形態２に係る圧縮要素の圧縮動作を示す説明図であり、図１のＩ−Ｉ線に沿った断面図である。以下、この図１５を参照しながら、圧縮室１１からのガスの吐出動作を説明する。

図１５における「角度４５°」において、圧縮室１１内の圧力が冷凍サイクルの高圧を上回ると、第１の吐出弁４２、第２の吐出弁４４及び第３の吐出弁４６が開く。そして、圧縮室１１内のガスは、第１の吐出ポート１ｄ、第２の吐出ポート１ｅ及び第２の吐出ポート１ｇから吐出空間４１へ流出し、さらに連通路２ｅを通って密閉容器１０３内に吐出される。なお、図１５においては、「角度４５°」において、圧縮室１１内の圧力が高圧を上回った場合を示している。

図１５における「角度９０°」では、第２のベーン部６は、第２の吐出ポート１ｇを通過しており、第２の吐出ポート１ｇは中間室１０に開口するため、第３の吐出弁４６は圧力差によって閉じる。一方、第１の吐出ポート１ｄ及び第２の吐出ポート１ｅは圧縮室１１に開口しているので、第１の吐出ポート１ｄ及び第２の吐出ポート１ｅから圧縮室１１内のガスが吐出される。

図１５における「角度１３５°」では、第２のベーン部６は、第２の吐出ポート１ｅを通過しており、第２の吐出ポート１ｅは中間室１０に開口するため、第２の吐出弁４４は圧力差によって閉じる。一方、第１の吐出ポート１ｄは圧縮室１１に開口しているので、第１の吐出ポート１ｄから圧縮室１１内のガスが吐出される。

以上、本実施の形態２のように構成されたベーン型圧縮機２００においては、第２の吐出ポート１ｇの位置における圧縮室１１の流路面積は第２の吐出ポート１ｅの位置における圧縮室１１の流路面積よりも大きいので、圧縮室１１内のガスが第２の吐出ポート１ｇに流入する前の流速は実施の形態１よりも遅くなる。このため、圧力損失をより小さくすることができる。なお、第２のベーン部６が第２の吐出ポート１ｇを通過すると、図１５の「角度９０°」で示すように、圧縮室１１に開口する吐出ポートは第１の吐出ポート１ｄと第２の吐出ポート１ｅになるが、この時点では、圧縮室１１から吐出するガス流量もある程度減少しているので、圧縮室１１内のガスが第２の吐出ポート１ｅに流入する際の流速を実施の形態１よりもより遅くでき、圧力損失もより少なくできる。

なお、実施の形態２では第１の吐出ポート１ｄ、第２の吐出ポート１ｅ及び第２の吐出ポート１ｅの断面積について特に言及しなかったが、例えば次のように構成してもよい。つまり、第２の吐出ポート１ｇに位置する圧縮室１１の流路面積は、第２の吐出ポート１ｅに位置する圧縮室１１の流路面積よりも大きく、第２の吐出ポート１ｅに位置する圧縮室１１の流路面積は、第１の吐出ポート１ｄに位置する圧縮室１１の流路面積よりも大きい。このため、圧力損失を効果的に低減するためには、断面積の小さい方から第１の吐出ポート１ｄ、第２の吐出ポート１ｅ、第２の吐出ポート１ｇとするのがよい。つまり、圧力損失を効果的に低減するためには、位相角度の小さい吐出ポートほど、断面積を大きくするとよい。

また、本実施の形態２では位相角度が異なる第２の吐出ポートを２つ（第２の吐出ポート１ｅ，第２の吐出ポート１ｇ）備えたベーン型圧縮機２００について説明したが、それぞれ位相角度が異なる第２の吐出ポートを３つ以上備えても勿論よい。この場合、圧力損失を効果的に低減するためには、位相角度の小さい吐出ポートほど、断面積を大きくするとよい。

実施の形態３．
実施の形態１及び実施の形態２では、第２の吐出ポートの圧縮室１１側開口部がシリンダ内周面１ｂに開口していた。これに限らず、第２の吐出ポートの圧縮室１１側開口部が次のような位置に開口していてもよい。なお、本実施の形態３において、特に記述しない項目については実施の形態１又は実施の形態２と同様とし、同一の機能や構成については同一の符号を用いて述べることとする。

図１６は、本実施の形態３に係るベーン型圧縮機の圧縮要素を示す断面図である。この図１６は、図１のＩ−Ｉ線に沿った断面図であり、図６における回転角度９０°の状態を示している。また、図１７は、図１６のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った断面図である。
以下、これら図１６及び図１７を用いて、本実施の形態３に係るベーン型圧縮機２００について説明する。

図１６及び図１７に示すように、本実施の形態３に係るベーン型圧縮機２００においては、第２の吐出ポート２ｆが、フレーム２に軸方向に貫通して設けられており、周方向の幅は第１のベーン部５のベーン５ａ及び第２のベーン部６のベーン６ａの幅よりも小さくなっている。そして、第２の吐出ポート２ｆの出口部には、第２の吐出弁４４及び第２の吐出弁押え４５が取付けられている。

本実施の形態３に係るベーン型圧縮機２００の圧縮室１１からガスが吐出する動作は、実施の形態１と同様である。また、第１のベーン部５または第２のベーン部６が第２の吐出ポート２ｆを通過するときのガスの挙動は次のようになる。
図１７に示すように、第２の吐出ポート２ｆの周方向の幅はベーン６ａの幅よりも小さくなっているので、第２のベーン部６が第２の吐出ポート２ｆの位置にあるとき、第２の吐出ポート２ｆを介しての圧縮室１１から中間室１０へのガスの漏れは、ベーン６ａの端面とフレーム２の端面でシールされる。このため、実施の形態１と同様、圧縮室１１から中間室１０への漏れを極めて少なく抑えることができる。

以上から、本実施の形態３のように構成されたベーン型圧縮機２００においては、実施の形態１及び実施の形態２と同様に、第１のベーン部５及び第２のベーン部６が第２の吐出ポート２ｆを通過する際の漏れが増大することなく、圧力損失を低減することが可能なので、損失の極めて少ない高効率のベーン型圧縮機２００を得ることができる。

また、本実施の形態３に係るベーン型圧縮機２００は、第２の吐出ポート２ｆをフレーム２に形成したので（つまり、第２の吐出ポート２ｆの圧縮室１１側の開口部がフレーム２に開口しているので）、次のような効果を得ることもできる。つまり、実施の形態１及び実施の形態２では、第２の吐出ポート（第２の吐出ポート１ｅや第２の吐出ポート１ｇ）の圧縮室１１側の開口部がシリンダ内周面１ｂに開口していたので、ベーン先端部５ｂ，６ｂの円弧形状の半径とシリンダ内周面１ｂの半径を同等に設定する必要がある。このため、第１のベーン部５、第２のベーン部６をシリンダ内周面１ｂの中心まわりに回転するように（換言すると、ベーン先端部５ｂ，６ｂの円弧形状の法線とシリンダ内周面１ｂの法線が常に略一致して圧縮動作を行うように）、ベーン角度調整手段を設ける必要があった。しかしながら、本実施の形態３では、図１７から明らかなように、第２の吐出ポート２ｆを介する圧縮室１１から中間室１０へのガスの漏れは第１のベーン部５及び第２のベーン部６の端面とフレーム２間でシールされるため、特許文献１に記載されているような一般的なベーン型圧縮機にも適用可能である。

なお、本実施の形態３では、第２の吐出ポート２ｆをフレーム２に設けたが、シリンダヘッド３に設けてもよく、フレーム２とシリンダヘッド３の両方に設けてもよい。

また、本実施の形態３においては、第２の吐出ポート２ｆ（より詳しくは圧縮室１１側の開口部）の周方向の幅を第１のベーン部５のベーン５ａの幅及び第２のベーン部６のベーン６ａの幅よりも小さく形成したが、第２の吐出ポート２ｆ（より詳しくは圧縮室１１側の開口部）の周方向の幅は、第１のベーン部５のベーン５ａの幅及び第２のベーン部６のベーン６ａの幅と同等までは大きくすることが可能である。

また、実施の形態３においても、実施の形態２と同様、第２の吐出ポートを２つ設けてもよく、第２の吐出ポートを３つ以上設けても勿論よい。

以上、上記の実施の形態１〜実施の形態３では、ベーン枚数が２枚の場合について示したが、ベーン枚数が１枚の場合でも３枚以上の場合でも同様の構成であり、同様の効果が得られる。ベーン枚数が１枚の場合、ベーンアライナを、部分リング形状ではなく、リング形状に形成してもよい。

また、上記の実施の形態１〜実施の形態３ではロータシャフト４の遠心力を利用した油ポンプ３１について示したが、油ポンプの形態はいずれでもよく、例えば特開２００９−６２８２０号公報に記載の容積形ポンプを油ポンプ３１として用いてもよい。

また、上記の実施の形態１〜実施の形態３で説明したベーン角度調整手段は一例であり、ベーン角度調整手段はこの構成に限定されるものではない。公知のベーン角度調整手段を用いて本発明を実施することも可能であり、例えば特開２０００−３５２３９０号公報に記載のベーン型圧縮機のように、ロータ部の内部を中空にし、その中にベーンをシリンダの内周面の中心にて回転可能に支持する固定軸を配置し、ベーンがロータ部に対して揺動可能となるようにロータ部の外周部近傍でブッシュを介してベーンを保持する構成としてもよい。このようなベーン角度調整手段においても、ベーンはシリンダの内周面の中心まわりに回転することになるので、ベーン先端部の円弧形状の半径とシリンダ内周面の半径を同等に設定することができ、実施の形態１及び実施の形態２に示した動作と同様の動作で、同様の効果が得られる。

また、上記の実施の形態２及び実施の形態３では、複数の第２の吐出ポートを設ける際に全ての第２の吐出ポートを同一部材に形成したが、第２の吐出ポートの形成位置はこれに限定されるものではない。例えば第２の吐出ポートの一部を、その圧縮室１１側の開口部がシリンダ内周面１ｂに開口するものとしてもよい（例えば、実施の形態２の構成）。そして、残りの第２の吐出ポートを、その圧縮室１１側の開口部がフレーム２及びシリンダヘッド３のうちの少なくとも一方に開口するものとしてもよい。

また、上記の実施の形態１〜実施の形態３では、ベーン５ａとベーンアライナ５ｃ，５ｄとを一体で形成し、ベーン６ａとベーンアライナ６ｃ，６ｄとを一体で形成した。しかしながら、ベーン５ａ，６ａの長手方向とベーンアライナ５ｃ，５ｄ，６ｃ，６ｆの外周面の法線とが一定の角度を保てる構成となっていれば、これらを別体で形成しても勿論よい。例えば図１８に示すように、ベーン５ａ，６ａに相当するベーン１０５と、ベーンアライナ５ｃ，５ｄ，６ｃ，６ｄに相当するベーンアライナ１０６とを別々に形成すればよい。そして、ベーン１０５の凸部１０５ａをベーンアライナ１０６の凹部１０６ａに挿入し、ベーン１０５とベーンアライナ１０６とを一体に取り付けてもよい。このとき、ベーンアライナ１０６に対してベーン１０５がその長手方向に摺動自在となるように両者を接続してもよい。

１ シリンダ、１ａ 吸入ポート、１ｂ シリンダ内周面、１ｃ 切欠き部、１ｄ 第１の吐出ポート、１ｅ 第２の吐出ポート、１ｆ 油戻し穴、１ｇ 第２の吐出ポート、２ フレーム、２ａ 凹部、２ｂ ベーンアライナ軸受部、２ｃ 主軸受部、２ｄ 第１の吐出ポート、２ｅ 連通路、２ｆ 第２の吐出ポート、３ シリンダヘッド、３ａ 凹部、３ｂ ベーンアライナ軸受部、３ｃ 主軸受部、４ ロータシャフト、４ａ ロータ部、４ｂ 回転軸部、４ｃ 回転軸部、４ｄ ブッシュ保持部、４ｅ ブッシュ保持部、４ｆ ベーン逃がし部、４ｇ ベーン逃がし部、４ｈ 給油路、４ｉ 給油路、４ｊ 給油路、４ｋ 排油穴、５ 第１のベーン部、５ａ ベーン、５ｂ ベーン先端部、５ｃ ベーンアライナ、５ｄ ベーンアライナ、６ 第２のベーン部、６ａ ベーン、６ｂ ベーン先端部、６ｃ ベーンアライナ、６ｄ ベーンアライナ、７ ブッシュ、７ａ ブッシュ中心、８ ブッシュ、８ａ ブッシュ中心、９ 吸入室、１０ 中間室、１１ 圧縮室、２１ 固定子、２２ 回転子、２３ ガラス端子、２４ 吐出管、２５ 冷凍機油、２６ 吸入管、３１ 油ポンプ、３２ 最近接点、４１ 吐出空間、４２ 第１の吐出弁、４３ 第１の吐出弁押え、４４ 第２の吐出弁、４５ 第２の吐出弁押え、４６ 第３の吐出弁、４７ 第３の吐出弁押え、５１ 接触位置、１０１ 圧縮要素、１０２ 電動要素、１０３ 密閉容器、１０４ 油溜め、１０５ ベーン、１０５ａ 凸部、１０６ ベーンアライナ、１０６ａ 凹部、２００ ベーン型圧縮機。

Claims (10)

1. 内周面が円筒状で両端が開口した穴を有するシリンダと、
   前記穴の一方の開口を塞ぐシリンダヘッドと、
   前記穴の他方の開口を塞ぐフレームと、
   前記シリンダの内部において前記内周面の中心軸とずれた回転軸を中心に回転運動する円柱形のロータ部と、
   前記ロータ部に回転力を伝達する回転軸部と、
   前記ロータ部内に設置され、前記シリンダの内周面の中心周りに回転するように保持され、前記シリンダと前記ロータ部間に形成された圧縮空間を少なくとも吸入空間と吐出空間に仕切るベーンと、
   を備えたベーン型圧縮機において、
   前記フレーム及び前記シリンダヘッドの前記シリンダ側端面に、外周面が前記シリンダの前記内周面と同心となる凹部またはリング状の溝が形成され、
   前記外周面に沿って摺動自在に回転し、前記ベーンの先端部と前記シリンダの内周面との間に隙間を保つように、前記ベーンに対して相対回転不能かつ相対移動不能に前記ベーンと一体に取り付けられ、あるいは前記ベーンと一体で形成されて前記ベーンを支持する部分リング形状のベーンアライナを備え、
   前記圧縮空間に連通し、前記圧縮空間で圧縮されたガスを吐出する第１の吐出ポートと、前記第１の吐出ポートよりも圧縮行程の上流側となる位置に、前記圧縮空間に連通する第２の吐出ポートを設け、
   該第２の吐出ポートにおける前記圧縮空間側の開口部の幅が前記ベーンの幅以下となっていることを特徴とするベーン型圧縮機。
2. 前記第２の吐出ポートは前記シリンダの前記内周面に開口して設けられ、
   該第２の吐出ポートにおける前記圧縮空間側の開口部は、周方向の幅が前記ベーンの先端部の幅以下となっていることを特徴とする請求項１に記載のベーン型圧縮機。
3. 前記第２の吐出ポートは前記フレーム及び前記シリンダヘッドのうちの少なくとも一方に開口して設けられ、
   該第２の吐出ポートにおける前記圧縮空間側の開口部は、周方向の幅が前記ベーンの幅以下となっていることを特徴とする請求項１に記載のベーン型圧縮機。
4. 前記第２の吐出ポートは、位相角度が異なる複数の位置に設けられていることを特徴とする請求項２又は請求項３に記載のベーン型圧縮機。
5. 前記第２の吐出ポートは、前記フレーム及び前記シリンダヘッドのうちの少なくとも一方と前記シリンダの内周面とに、位相角度が異なる位置に開口して設けられ、
   前記シリンダの前記内周面に開口部を有する前記第２の吐出ポートの当該開口部は、周方向の幅が前記ベーンの先端部の幅以下となっており、
   前記フレーム及び前記シリンダヘッドのうちの少なくとも一方に開口部を有する前記第２の吐出ポートの当該開口部は、周方向の幅が前記ベーンの幅以下となっていることを特徴とする請求項１に記載のベーン型圧縮機。
6. 前記第２の吐出ポートの断面積が、前記第１の吐出ポートの断面積よりも大きいことを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか一項に記載のベーン型圧縮機。
7. 前記第１の吐出ポート及び前記第２の吐出ポートのそれぞれは、位相角度が小さい位置で前記圧縮空間に連通するものほど断面積が大きくなっていることを特徴とする請求項４に記載のベーン型圧縮機。
8. 前記ベーンの先端部は外側に円弧形状に形成され、前記円弧形状の半径は、前記シリンダの前記内周面の半径とほぼ同等であることを特徴とする請求項１〜請求項７のいずれか一項に記載のベーン型圧縮機。
9. 前記ベーンは、前記ロータ部に対して回転可能且つスライド可能に支持されることを特徴とする請求項１〜請求項８のいずれか一項に記載のベーン型圧縮機。
10. 前記ロータ部には、軸方向に貫通する略円筒形状のブッシュ保持部が形成され、前記ブッシュ保持部には、一対の略半円柱形状のブッシュが挿入され、前記ベーンは前記ブッシュに挟まれて支持されることにより、前記ロータ部に対して回転可能且つスライド可能に支持されることを特徴とする請求項９に記載のベーン型圧縮機。

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