JP5831619B1 - 気体圧縮機 - Google Patents

Abstract

【課題】圧縮工程の後期や吐出工程におけるベーンの背圧空間の一時的な減圧によるベーンのチャタリング発生を防止する。【解決手段】中間圧供給溝６７との連通を終えたベーン溝７５の背圧空間７７は、次に、高圧供給溝６９のうちロータ２３の回転方向Ｘにおける上流側の第１供給部６９ａに連通し、第１供給部６９ａからの高圧の供給を受ける。その後、この背圧空間７７は、回転方向Ｘの下流側の第２供給部６９ｂに連通先を移行し、第２供給部６９ｂからの高圧の供給を受ける。そして、背圧空間７７の連通先が第１供給部６９ａと第２供給部６９ｂとの間隔６９ｃとなるときに、ベーン２５が摺接するシリンダ室３３の内周面３３ｄを、ロータ２３の回転に伴うベーン２５の突出ストロークの減少率が小さい領域（ｃ）とし、間隔６９ｃと連通しているときに背圧空間７７の圧力が一時的に増加するのを防ぐ。【選択図】図７

Description

本発明は、所謂、ベーンロータリー型の気体圧縮機に関する。

特許文献１に示すように、従来より気体圧縮機は種々提案されている。

図９は、従来の気体圧縮機内に配置される圧縮ブロックを示している。

この圧縮ブロックは、シリンダブロック１００と、シリンダブロック１００の左右に配置される一対のサイドブロック１０１とを有する。シリンダブロック１００と一対のサイドブロック１０１の内部には、シリンダ室１０５が形成されている。シリンダブロック１００には、吸入口１１０と２つの吐出口１０８が設けられている。

シリンダ室１０５には、ロータ１０２が回転自在に配置されている。ロータ１０２には、間隔を置いて複数のベーン溝１０６が形成されている。各ベーン溝１０６には、ロータ１０２の外周面より出没自在にベーン１０３が配置されている。ベーン溝１０６のベーン１０３より背面側には、背圧空間１０７（１０７Ａ、１０７Ｂ、１０７Ｃ）が形成されている。背圧空間１０７は、ロータ１０２の両側面に開口している。

各サイドブロック１０１のシリンダ室１０５側の壁面には、背圧空間１０７の回転軌跡上に中間圧供給溝１１３と高圧供給溝１１４が形成されている。中間圧供給溝１１３には、吸入した冷媒よりも高く、吐出した冷媒よりも低い圧力である中間圧が供給される。高圧供給溝１１４には、吐出した冷媒と同等の圧力である高圧が供給される。

シリンダ室１０５には、２つのベーン１０３に囲まれて圧縮室１０５ａ，１０５ｂ，１０５ｃが形成される。ロータ１０２の回転時には、圧縮室１０５ａ，１０５ｂ，１０５ｃは、吸入工程と圧縮工程と吐出工程を行い、この一連の工程を繰り返す。

吸入工程では、圧縮室１０５ａ，１０５ｂ，１０５ｃの容積が徐々に大きくなって吸入口１１０より冷媒を吸入する。圧縮工程では、圧縮室１０５ａ，１０５ｂ，１０５ｃの容積が徐々に小さくなって冷媒を圧縮する。吐出工程では、圧縮室１０５ａ，１０５ｂ，１０５ｃの容積が徐々に小さくなるとともに冷媒圧が所定圧以上になると、開閉弁１０９が開いて冷媒を吐出口１０８より吐出する。

このような一連の工程において、各ベーン１０３には、圧縮室１０５ａ，１０５ｂ，１０５ｃの冷媒圧力が各ベーン１０３をベーン溝１０６へ収納する方向（以下「収納方向」）に押圧するが、背圧空間１０７に作用する背圧によって各ベーン１０３の先端がシリンダ室１０５の内壁を摺動し、圧縮室１０５ａ，１０５ｂ，１０５ｃが冷媒を確実に圧縮することができるようになっている。

ここで、収納方向の圧力が小さい吸入工程や圧縮工程の初期では、中間圧供給溝１１３からの中間圧を背圧として作用させる。また、ベーン１０３の収納方向への圧力が大きい圧縮工程の後期や吐出工程では、高圧供給溝１１４からの高圧を背圧として作用させる。このように、ベーン１０３に作用させる背圧をベーン１０３の収納方向への圧力に応じて変更することによって、ベーン１０３の摺動抵抗を極力小さくし低燃費化を図っている。

特開２０１３−１９４５４９号公報

ところで、前記従来例では、背圧空間１０７が中間圧供給溝１１３から高圧供給溝１１４に連通状態を移行する際に、先行する回転下流の背圧空間１０７が高圧供給溝１１４に既に連通している。このため、追従する回転上流の背圧空間１０７が高圧供給溝１１４への連通状態に移行し終えると、２つの背圧空間１０７が同時に高圧供給溝１１４に連通する状態となる。

このとき、圧力が中間圧である回転上流の背圧空間１０７と高圧供給溝１１４を介して連通した回転下流の背圧空間１０７の圧力が、図１０のＰに示すように、高圧よりも一時的に低下する。回転下流側のベーン１０３には、圧縮工程の後期や吐出工程の圧縮室１０５の冷媒の圧力がベーン１０３の収納方向に作用しているため、ベーン１０３がベーン溝１０６に一時的に収納されてチャタリングが発生する可能性がある。

本発明は前記事情に鑑みなされたもので、本発明の目的は、例えば、圧縮工程の後期や吐出工程におけるベーンの背圧空間の一時的な減圧によるベーンのチャタリング発生を防止する等の目的で工夫を施すのに当たり、気体圧縮機としての動作性能を維持することにある。

上記目的を達成するために、請求項１に記載した本発明の気体圧縮機は、
冷媒が圧縮されるシリンダ室を内部に有する筒状のシリンダブロックと、
前記シリンダブロックの側部に取り付けられ、該側部における前記シリンダ室の開口を封止するサイドブロックと、
前記シリンダ室内で回転し、前記シリンダ室の内周面に対向する外周面に開口する複数のベーン溝を回転方向に間隔をおいて複数有するロータと、
前記各ベーン溝にそれぞれ収納されて前記外周面から出没し、前記シリンダ室の内周面に摺接して該内周面と前記ロータの外周面との間を複数の圧縮室に仕切る複数のベーンと、
前記サイドブロックの少なくとも一方に形成され、吸入工程から圧縮工程にかけての前記圧縮室を仕切る前記ベーンを収容した前記ベーン溝の溝底の背圧空間に連通して、吸入工程から圧縮工程にかけての前記圧縮室の冷媒圧力より大きい中間圧を前記背圧空間に供給する中間圧供給部と、
前記サイドブロックの少なくとも一方に形成され、圧縮工程から吐出工程にかけての前記圧縮室を仕切る前記ベーンを収容した前記ベーン溝の前記背圧空間に、前記中間圧供給部との連通を終えた後に連通して、圧縮工程から吐出工程にかけての前記圧縮室の冷媒圧力及び前記中間圧より大きい高圧を前記背圧空間に供給する高圧供給部とを備えており、
前記高圧供給部は、前記回転方向に間隔をおいて配置された複数の互いに独立した供給部に分割されており、
前記間隔は、前記ベーン溝に対する前記ベーンの突出ストロークの減少率が所定のしきい値以下となる前記ロータの回転位置において、前記背圧空間と連通する位置に配置されている、
ことを特徴とする。

また、請求項２に記載した本発明の気体圧縮機は、請求項１に記載した本発明の気体圧縮機において、
前記シリンダ室の内周面は、
（ａ）前記内周面に摺接する前記ベーンの前記ベーン溝からの突出ストロークが、前記ロータの前記回転方向への回転に伴い増加する領域、
（ｂ）前記内周面に摺接する前記ベーンの前記ベーン溝からの突出ストロークが、前記ロータの前記回転方向への回転に伴い減少する領域、
（ｃ）前記内周面に摺接する前記ベーンの前記ベーン溝からの突出ストロークが、前記ロータの前記回転方向への回転に伴い減少し、その減少率が、前記（ｂ）の領域よりも小さい領域、
（ｄ）前記内周面に摺接する前記ベーンの前記ベーン溝からの突出ストロークが、前記ロータの前記回転方向への回転に伴い減少し、その減少率が、前記（ｃ）の領域よりも大きくかつ前記（ｂ）の領域よりも小さい領域、
が、前記回転方向（Ｘ）において順次連続するように形成されており、
前記間隔は、前記内周面の前記（ｃ）の領域を前記ベーンが摺接しているときに、該ベーンを収容した前記ベーン溝の前記背圧空間と連通する位置に配置されている、
ことを特徴とする。

本発明によれば、中間圧供給部との連通を終えたベーン溝の背圧空間が、ロータの回転方向における高圧供給部の最上流側に位置する供給部に連通し、その供給部から高圧が供給される。その後、背圧空間は、この供給部との連通を終えて、回転方向下流側に隣り合う次の供給部と連通するようになる。

そして、ロータの回転方向において隣り合う高圧供給部の上流側の供給部から下流側の供給部に背圧空間の連通先が移行する際に、背圧空間は常に、上流側の供給部と下流側の供給部との少なくとも一方に連通する状態を維持する。

しかも、背圧空間の連通先が高圧供給部の上流側の供給部から下流側の供給部に移行する際に両供給部間の間隔を背圧空間が跨ぐときには、この間隔と重なる分だけ背圧空間の各供給部に対する連通断面積が減少し、あるいは、背圧空間の各供給部に対する連通が遮断される。

このとき、ロータの回転に伴いベーンがベーン溝の背圧空間側に没入し背圧空間の体積が減少すると、減少した体積分だけ背圧空間内の高圧を上流側や下流側の供給部に退避させる効率が下がり、あるいは、背圧空間内の高圧を上流側や下流側の供給部に退避させることができなくなる。すると、圧縮工程の後期や吐出工程において背圧空間の圧力が一時的に上昇し、シリンダ室の内周面に対するベーンの押し付け力が必要以上に増えて、両者間の摺動抵抗が増大してしまう可能性がある。

これに対し、本発明では、ベーン溝の背圧空間が両供給部間の間隔と連通するときに、シリンダ室の内周面のうち、ベーン溝に対するベーンの突出ストロークの減少率が所定のしきい値以下となる部分を、ベーンが摺動する。このため、背圧空間が両供給部間の間隔と連通するときの背圧空間の体積の減少率は、所定のしきい値以下の減少率でベーンの突出ストロークが減少する範囲内の程度に抑制される。

したがって、ベーン溝の背圧空間が高圧供給部の両供給部間の間隔と連通するときの背圧空間の一時的な圧力上昇の発生を低く抑え、あるいは防止して、圧縮工程の後期や吐出工程におけるベーンの背圧空間の一時的な増圧によりシリンダ室の内周面に対するベーンの摺動抵抗が増えるのを防止することができる。これにより、ロータの回転に必要な動力が増えるのを防ぎ、気体圧縮機としての動作性能を維持することができる。

本発明の一実施形態に係るベーンロータリー式の気体圧縮機の全体構成を示す断面図である。 図１の気体圧縮機のＡ−Ａ矢視図である。 図１の気体圧縮機のＢ−Ｂ矢視図である。 図３に示す圧縮ブロックの要部を拡大して示す説明図である。 図３の高圧供給溝の第１供給部と第２供給部とをベーン溝の背圧空間がどちらにも連通しない間隔に離して配置した場合の仮想例を示す説明図である。 図５の圧縮室の圧力及びベーン溝のベーンの背圧空間の圧力のロータの回転角度に応じた変化を示すグラフである。 図３の高圧供給溝の第１供給部と第２供給部とベーン溝の背圧空間との連通断面積を示す説明図である。 図３の圧縮室の圧力及びベーン溝のベーンの背圧空間の圧力のロータの回転角度に応じた変化を示すグラフである。 従来の気体圧縮機の圧縮ブロックの内部を示す説明図である。 図９の圧縮室の圧力及びベーン溝のベーンの背圧空間の圧力のロータの回転角度に応じた変化を示すグラフである。

以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。

図１に示すように、本発明の一実施形態に係る気体圧縮機１は、略円筒状のハウジング２と、ハウジング２内に収容される圧縮部３と、圧縮部３に駆動力を伝達するモータ部４と、ハウジング２に固定され、モータ部４の駆動を制御するインバータ部５とを備えている。

ハウジング２は、図示しない吸入ポートが形成されるフロントヘッド７と、開口をフロントヘッド７に閉塞される有底筒状のリアケース９とからなっている。

リアケース９の内壁１３には圧縮部３が固定されている。圧縮部３は、ハウジング２内を区画するようにして一方側に吸入室１１が形成され、他方側に吐出室１５とが形成されている。また、リアケース９の外周には、吐出室１５と冷凍サイクルとを連通する図示しない吐出ポートが形成されている。また、吐出室１５の下方には、圧縮部３の潤滑性を保つための油Ｏが貯留する油溜まり１７が形成されている。

圧縮部３は、シリンダ室３３を形成する圧縮ブロック１９と、圧縮ブロック１９に固定される油分離器２１と、シリンダ室３３内に回転自在に収容されるロータ２３と、ロータ２３から出没してシリンダ室３３を仕切るベーン２５（図３参照）と、ロータ２３と一体に固定されて駆動力を伝達する駆動軸２７とを備えている。

圧縮ブロック１９は、シリンダブロック２９と、一対のサイドブロック３１と、シリンダブロック２９の内周に形成されるシリンダ室３３とからなっている。

図３に示すようにシリンダブロック２９は、内部に歪んだ楕円形状のシリンダ室３３を有している。このシリンダ室３３の開口は、シリンダブロック２９の両端を一対のサイドブロック３１によって狭持することにより閉塞される。

図３、図４に示すようにロータ２３は、１箇所がシリンダ室３３の内壁に接するように配置され、シリンダ室３３の中心（重心）よりずれた位置を回転中心にして配置されており、ロータ２３の外周面に開口するベーン溝７５と、ベーン２５の背面側の背圧空間７７とを備えている。

シリンダ室３３は、ロータ２３の複数のベーン溝７５から出没する複数のベーン２５によって、ロータ２３の回転方向Ｘに複数に仕切られる。これにより、シリンダ室３３の内周面３３ｄとロータ２３の外周面２３ａとの間に複数の圧縮室３３ａ，３３ｂ，３３ｃが形成される。

また、シリンダブロック２９は、シリンダ室３３内に冷媒を吸入する吸入孔３９と、シリンダ室３３内で圧縮した冷媒を吐出する吐出孔３５と、吐出孔３５を開閉する開閉弁３７と、サイドブロック３１の油供給路と連通するシリンダ側油供給路４１とを備えている。

図１に示すように、一対のサイドブロック３１は、フロントサイドブロック３１ａとリアサイドブロック３１ｂとからなっており、リアサイドブロック３１ｂには油分離器２１が固定されている。

フロントサイドブロック３１ａは、シリンダブロック２９に当接するフロント側端面４３と、吸入孔３９と連通し、吸入室１１から冷媒を吸入する図示しない吸入孔と、駆動軸２７を回転自在に支持するフロント側軸受４７と、シリンダ側油供給路４１と連通するフロント側油供給路４９とを備えている。

フロント側端面４３には、圧力供給溝が設けられており、圧力供給溝は、吸入した冷媒よりも高く、吐出する冷媒の圧力よりも低い中間の圧力（中間圧）を背圧空間７７へ供給する中間圧供給溝５１と、リアサイドブロック３１ｂ側の高圧供給溝６９に対向する位置に設けられる高圧供給溝５３とを備えている。

また、フロント側軸受４７には、環状のフロント側環状溝５５が形成されており、フロント側油供給路４９の一端側に連通して設けられている。なお、フロント側油供給路４９の他端側は、シリンダ側油供給路４１と連通している。

図２に示すように、リアサイドブロック３１ｂは、シリンダブロック２９に当接するリア側端面５７と、吐出室１５の下方に貯留する油Ｏを吸入する油供給穴５９と、駆動軸２７を回転自在に支持するリア側軸受６３と、シリンダ側油供給路４１と連通するリア側油供給路５９ｂとを備えている。

リア側端面５７は、シリンダ室３３内で圧縮した冷媒を吐出する吐出穴６１と、吸入した冷媒の圧力（吸入圧）よりも高く、吐出した冷媒の圧力（吐出圧）よりも低い中間圧の油を背圧空間７７へ供給する中間圧供給溝６７（請求項中の中間圧供給部に相当）と、吐出した冷媒の圧力（吐出圧）である高圧の油を背圧空間７７へ供給する高圧供給溝６９（請求項中の高圧供給部に相当）とを備えている。

高圧供給溝６９は、ロータ２３の回転方向Ｘにおいて、互いに独立した第１供給部６９ａ及び第２供給部６９ｂに分割されている。本実施形態では、ロータ２３の回転方向Ｘにおいて、第１供給部６９ａ及び第２供給部６９ｂ間に、ベーン溝７５の背圧空間７７以上の寸法の間隔６９ｃが設けられている。

また、第１供給部６９ａ及び第２供給部６９ｂには、高圧供給通路７１ａ，７１ｂがそれぞれ開口しており、各高圧供給通路７１ａ，７１ｂは、一端側がリア側環状溝７３に連通し、他端側が第１供給部６９ａ及び第２供給部６９ｂにそれぞれ連通している。

なお、高圧供給溝６９に対向するフロントサイドブロック３１ａの高圧供給溝５３も、第１供給部６９ａ及び第２供給部６９ｂと同様の２つの供給部（図示せず）に分割されている。

ロータ２３に形成された背圧空間７７（図３、図４参照）は、ロータ２３が回転することにより、圧縮前半位置では、中間圧供給溝５１，６７と連通し、圧縮後半位置では、高圧供給溝５３，６９と連通する。

図４に示す状態では、ロータ２３の回転により吸入工程から圧縮工程にかけて移動した圧縮室３３ｂと、ロータ２３の回転方向Ｘにおける圧縮室３３ｂの下流側に位置し圧縮工程から吐出工程にかけて移動した圧縮室３３ａとを仕切るベーン２５Ｂのベーン溝７５の背圧空間７７Ｂが、高圧供給溝６９の第１供給部６９ａと連通している。そして、背圧空間７７Ｂは、ロータ２３の回転方向Ｘにおける第１供給部６９ａと第２供給部６９ｂとの間隔６９ｃにこれから連通する。

この状態では、ロータ２３の回転方向Ｘにおけるベーン２５Ｂの下流側を先行するベーン２５Ａのベーン溝７５の背圧空間７７Ａは、第２供給部６９ａとの連通を既に終えて、回転方向Ｘの下流側に位置する中間圧供給部６７と連通し始めている。

そして、第１供給部６９ａと第２供給部６９ｂとはいずれも、ロータ２３の回転方向Ｘにおいて、先行するベーン２５Ａの背圧空間７７Ａとベーン２５Ａに追従する次のベーン２５Ｂの背圧空間７７Ｂとが、同時に連通することがない形状に形成されている。この関係は、ロータ２３の回転方向Ｘにおいて前後するベーン２５Ｂ，２５Ｃの背圧空間７７Ｂ，７７Ｃや、ベーン２５Ｃ，２５Ａの背圧空間７７Ｃ，７７Ａにも該当する。

なお、ロータ２３の回転方向Ｘにおける中間圧供給溝６７と第１供給部６９ａとの距離や第２供給部６９ｂと中間圧供給溝６７との距離は、第１供給部６９ａ及び第２供給部６９ｂ間の間隔６９ｃと同じく、ロータ２３の回転方向Ｘにおける背圧空間７７の幅よりも幅広に設定されている。

図１に示すように、油供給穴５９は、リア側油供給路５９ａと連通して形成されており、リア側油供給路５９ａから分岐してリア側油供給路５９ｂが形成されている。このリア側油供給路５９ｂは、シリンダ側油供給路４１に連通している。

リア側軸受６３には、環状のリア側環状溝７３が形成されており、リア側連通路６５と連通している。リア側連通路６５は、一端側がリア側環状溝７３と連通し、他端側が高圧供給溝６９に開口している。

油分離器２１は、リアサイドブロック３１ｂに固定され、シリンダ室３３内で圧縮された冷媒が油分離器２１に流入し、冷媒と油Ｏとを分離させている。

駆動軸２７は、一方側をロータ２３に固定されるとともに、各サイドブロック３１ａ，３１ｂの軸受４７，６３によって回転自在に支持されている。また、駆動軸２７の他方側には、モータ部４が固定されている。

モータ部４は、リアケース９の内壁１３に固定されるステータ７９と、ステータ７９の内周側に回転自在に配置され、磁力によって回転するモータロータ８１とを備えている。磁力によってモータロータ８１が回転することで、圧縮部３へ回転駆動力を伝達している。

ここで、ロータ２３の回転方向Ｘにおける高圧供給溝６９の第１供給部６９ａと第２供給部６９ｂとの間隔６９ｃの位置について説明する。まず、背圧空間７７の連通先が第１供給部６９ａから第２供給部６９ｂに移行する際には、ロータ２３の回転方向Ｘにおいて背圧空間７７よりも幅広の間隔６９ｃのみと背圧空間７７が連通する状態が発生する。

この状態で、ロータ２３の回転方向Ｘへの回転に伴いベーン溝７５に対するベーン２５の突出ストロークが減ると、背圧空間７７の体積が減少する。このとき、背圧空間７７は、第１供給部６９ａと第２供給部６９ｂとのどちらとも連通していないので、これらに体積が減少した分の高圧を退避させることができない。

そこで、シリンダ室３３の内周面３３ｄにおける図５の（Ａ）の範囲で示す領域、即ち、ロータ２３の回転方向Ｘへの回転に伴いベーン２５のベーン溝７５に対する突出ストロークが一定以上の率で減少する領域をベーン２５が摺接しているときに、背圧空間７７が連通する位置に間隔６９ｃが配置されている場合を仮定する。

この場合は、背圧空間７７が第１供給部６９ａ及び第２供給部６９ｂから遮断された状態で背圧空間７７の体積が、ベーン２５の突出ストロークの減少率に応じた率で減少し、図６のＰ１に示すように、背圧空間７７の圧力が一時的に上昇する。

このような背圧空間７７の圧力上昇が生じると、シリンダ室３３の内周面３３ｄからベーン溝７５に没入する方向の力を受けているベーン２５が、上昇した背圧空間７７の圧力でベーン溝７５から突出しようとする。すると、シリンダ室３３の内周面３３ｄに対するベーン２５の押し付け力が必要以上に増えて、ベーン２５とシリンダ室３３の内周面３３ｄとの摺動抵抗が増大してしまう可能性がある。

このため、本実施形態の気体圧縮機１では、シリンダ室３３の内周面３３ｄにおける、ロータ２３の回転方向Ｘへの回転に伴うベーン２５のベーン溝７５に対する突出ストロークの減少率が、上述した一定の率よりも低い所定のしきい値以下の減少率となる、突出ストロークの減少率が小さい領域を、ベーン２５が摺接するときに、背圧空間７７がレンツする位置に、間隔６９ｃを配置するようにした。

具体的には、本実施形態では、シリンダ室３３の内周面３３ｄが、図７に示すように、
（ａ）シリンダ室３３の内周面３３ｄに摺接するベーン２５のベーン溝７５からの突出ストロークが、ロータ２３の回転方向Ｘへの回転に伴い増加する領域、
（ｂ）シリンダ室３３の内周面３３ｄに摺接するベーン２５のベーン溝７５からの突出ストロークが、ロータ２３の回転方向Ｘへの回転に伴い減少する領域、
（ｃ）シリンダ室３３の内周面３３ｄに摺接するベーン２３のベーン溝７５からの突出ストロークが、ロータ２３の回転方向Ｘへの回転に伴い減少し、その減少率が、（ｂ）の領域よりも小さい領域、
（ｄ）シリンダ室３３の内周面３３ｄに摺接するベーン２５のベーン溝７５からの突出ストロークが、ロータ２３の回転方向Ｘへの回転に伴い減少し、その減少率が、（ｃ）の領域よりも大きくかつ（ｂ）の領域よりも小さい領域、
の４つが、ロータ２３の回転方向Ｘにおいて順次連続するように形成されている。

そこで、ロータ２３の回転方向Ｘへの回転に伴うベーン２５の突出ストロークの減少率が最も低い（ｃ）の領域にベーン２５が摺接しているときに、背圧空間７７が連通する位置に間隔６９ｃを配置している。

次に、気体圧縮機１の動作について説明する。

まず、図１に示すインバータ部５の制御によって、モータ部４のステータ７９に巻き掛けられたコイルに電流が流れる。コイルに電流が流れることにより磁力が発生し、ステータ７９の内周に配置されたモータロータ８１が回転する。

モータロータ８１が回転することにより、一端側にモータロータ８１が固定された駆動軸２７が回転し、他端側の駆動軸２７に固定されたロータ２３も回転する。

ロータ２３の回転とともに、吸入室１１に冷媒が流入し、吸入室１１からフロントサイドブロック３１ａの吸入孔（不図示）を介してシリンダ室３３へ冷媒が吸入される（吸入工程）。シリンダ室３３へ吸入した冷媒は、複数のベーン２５によってシリンダ室３３内に圧縮室３３ａ，３３ｂ，３３ｃが形成され、ロータ２３が回転することによって圧縮室３３ａ，３３ｂ，３３ｃ内の冷媒を圧縮している（圧縮工程）。

シリンダ室３３内で圧縮された冷媒は、開閉弁３７を押し開けて吐出孔３５から吐出し（吐出工程）、吐出穴６１から油分離器２１を介して吐出室１５へ吐出される。また、吐出穴６１から吐出した冷媒は、油分離器２１によって冷媒と油Ｏとに分離され、冷媒は、図示しない吐出ポートから図示しない冷凍サイクルに吐出し、油Ｏは、吐出室１５の下方に貯留される。

吐出室１５の下方に貯留した油は、リアサイドブロック３１ｂの油供給穴５９からリア側油供給路５９ａを通りリア側軸受６３へ供給される。

リア側軸受６３へ供給された高圧の油は、駆動軸２７との間で絞られることによって、吸入した冷媒の圧力（吸入圧）よりも高く、吐出した冷媒の圧力（吐出圧）よりも低い中間圧となり、中間圧となった油Ｏは駆動軸２７とリアサイドブロック３１ｂとの間の隙間を通って中間圧供給溝６７へ供給される。

中間圧供給溝６７へ供給された中間圧の油Ｏは、図３に示すように、冷媒の吸入工程から圧縮工程の範囲にかけて、背圧空間７７に中間圧を供給し、ベーン溝７５からベーン２５が突出するようにベーン２５の背面に中間圧を供給している。

また、リア側軸受６３へ供給された高圧の油Ｏは、リア側連通路６５を介してリア側端面５７に開口する高圧供給通路７１ａ，７１ｂから高圧供給溝６９の第１供給部６９ａ及び第２供給部６９ｂへ供給される。

第１供給部６９ａ及び第２供給部６９ｂへ供給された高圧の油Ｏは、図３に示すように、冷媒の圧縮工程から吐出工程の範囲にかけて、背圧空間７７に高圧を供給し、ベーン溝７５からベーン２５が突出するようにベーン２５の背面に高圧を供給している。また、第１供給部６９ａ及び第２供給部６９ｂは、背圧空間７７を介してフロントサイドブロック３１ａ側の高圧供給溝５３の対応する不図示の各供給部と連通し、高圧供給溝５３の各供給部からも背圧空間７７へ高圧が供給されている。

また、高圧の油Ｏは、油供給穴５９からリア側油供給路５９ａに流入し、リア側油供給路５９ａから分岐してリア側油供給路５９ｂを通り、シリンダ側油供給路４１を介してフロント側油供給路４９からフロント側軸受４７へ供給される。

フロント側軸受４７に供給された高圧の油Ｏは、駆動軸２７との間で絞られることで中間圧となり、中間圧となった油Ｏは駆動軸２７とフロントサイドブロック３１ａとの間の隙間を通って中間圧供給溝５１へ供給される。

フロントサイドブロック３１ａ及びリアサイドブロック３１ｂの高圧供給溝５３，６９から供給された高圧の油Ｏは、ロータ２３の回転後半位置においてロータ２３の背圧空間７７へ供給され、ベーン溝７５からベーン２５を突出させる背圧を付与している。

本実施形態の気体圧縮機１によれば、中間圧供給溝６７との連通を終えたベーン溝７５の背圧空間７７が高圧供給溝６９の第１供給部６９ａに連通し、第１供給部６９ａから高圧が供給される。

その後、この背圧空間７７は、回転方向Ｘの上流側に位置する次のベーン溝７５の背圧空間７７が第１供給部６９ａに連通するよりも前に第１供給部６９ａとの連通を終えて、第１供給部６９ａとは独立した回転方向Ｘの下流側に位置する第２供給部６９ｂと連通して再び高圧が供給されるようになる。

このため、中間圧供給溝６７との連通を終えた背圧空間７７が高圧供給溝６９の第１供給部６９ａに連通する時点で、その背圧空間７７の回転方向Ｘにおける下流側に隣り合う先行の背圧空間７７は、第１供給部６９ａに同時に連通することがない。

２つの背圧空間７７が第１供給部６９ａに同時に連通しないようにすることで、先行する背圧空間７７の圧力が、追従する次の背圧空間７７の高圧に上がる前の中間圧により一時的に高圧から下げられるのを防ぐことができる。これにより、圧縮工程の前期におけるベーン２５の背圧空間７７の一時的な減圧によりベーン２５がシリンダ室３３の内周面３３ｄに対して接離を繰り返すチャタリングの発生を防止することができる。

また、背圧空間７７は、回転方向Ｘの上流側に位置する次のベーン溝７５の背圧空間７７が第２供給部６９ｂに連通するよりも前に第２供給部６９ｂとの連通を終える。このため、高圧供給溝６９の第１供給部６９ａとの連通を終えた背圧空間７７が高圧供給溝６９の第２供給部６９ｂに連通する時点で、その背圧空間７７の回転方向Ｘにおける下流側に隣り合う先行の背圧空間７７は、第２供給部６９ｂに同時に連通することがない。

２つの背圧空間７７が第２供給部６９ｂに同時に連通しないようにすることで、図１０のグラフ中のＰで示したように、先行する背圧空間７７の圧力が、追従する次の背圧空間７７の中間圧から高圧に上がる途中の圧力により一時的に高圧から下げられるのを、図８のグラフに示すように防ぐことができる。これにより、圧縮工程の後期や吐出工程におけるベーン２５の背圧空間７７の一時的な減圧によりベーン２５がシリンダ室３３の内周面３３ｄに対して接離を繰り返すチャタリングの発生を防止することができる。

さらに、本実施形態の気体圧縮機１によれば、背圧空間７７の連通先が第１供給部６９ａと第２供給部６９ｂとの間隔６９ｃとなるときに、その背圧空間７７のベーン溝７５に収容されたベーン２５が、ロータ２３の回転方向Ｘへの回転に伴うベーン２５の突出ストロークの減少率が最も低い（ｃ）の領域に摺接するように、第１供給部６９ａと第２供給部６９ｂとの間隔６９ｃを位置させた。

このため、背圧空間７７が第１供給部６９ａ及び第２供給部６９ｂ間の間隔６９ｃと連通するときに、ベーン２５の突出ストロークは図８の丸い枠で囲んだ部分のように殆ど減少せず、背圧空間７７の体積も殆ど減少しない。このため、図８に示すように、背圧空間７７が間隔６９ｃと連通するときに背圧空間７７の一時的な圧力増加は発生しない。

よって、図６のグラフ中のＰ１に示したように、背圧空間７７の連通先が第１供給部６９ａと第２供給部６９ｂとの間隔６９ｃとなる際に、背圧空間７７内の高圧の退避経路がなくなり背圧空間７７の圧力が一時的に上昇するのを、図８のグラフに示すように防ぐことができる。

これにより、背圧空間７７の一時的な圧力上昇でシリンダ室３３の内周面３３ｄに対するベーン２５の押し付け力が必要以上に増えて、両者間の摺動抵抗が増大してしまうことが防止される。したがって、圧縮工程の後期や吐出工程における背圧空間７７の一時的な増圧によりシリンダ室３３の内周面３３ｄに対するベーン２５の摺動抵抗が増えてロータ２３の回転に必要な動力が増えるのを防止し、気体圧縮機１としての動作性能を維持することができる。

なお、高圧供給溝６９の第２供給部６９ｂは、ロータ２３の回転方向Ｘにおいて隣り合う２つの背圧空間７７が同時に連通することがない範囲で、回転方向Ｘにおいてできるだけ大きい寸法の形状とすることが望ましい。そうすることにより、第１供給部６９ａとの連通により中間圧から高圧に向けて圧力を増加させた背圧空間７７を、圧縮室３３ａ，３３ｂ，３３ｃの圧縮工程の早い段階から第２供給部６９ｂに連通させて高圧に安定させることができる。

これにより、圧縮室３３ａ，３３ｂ，３３ｃの吐出工程を早い段階で開始させることができ、吐出孔３５の開閉弁３７を早い段階で開弁させて、圧縮室３３ａ，３３ｂ，３３ｃ内の高圧冷媒を効率よく十分に吐出させ、冷媒圧縮効率の向上を図ることができる。

また、本実施形態では、第１供給部６９ａと第２供給部６９ｂとをいずれも、ロータ２３の回転方向Ｘにおいて隣り合うベーン２５Ａ，２５Ｂ（２５Ｂ，２５Ｃ、２５Ｃ，２５Ａ）の背圧空間７７Ａ，７７Ｂ（７７Ｂ，７７Ｃ、７７Ｃ，７７Ａ）が同時に連通しない形状とした。しかし、第１供給部６９ａと第２供給部６９ｂとの一方又は両方を、回転方向Ｘにおいて隣り合う２つのベーン２５Ａ，２５Ｂ（２５Ｂ，２５Ｃ、２５Ｃ，２５Ａ）の背圧空間７７Ａ，７７Ｂ（７７Ｂ，７７Ｃ、７７Ｃ，７７Ａ）が同時に連通しない形状に形成するか否かは、任意である。

さらに、第１供給部６９ａと第２供給部６９ｂとの間隔６９ｃは、ロータ２３の回転方向Ｘにおいて背圧空間７７より小さい寸法であってもよい。その場合にも、背圧空間７７の連通先が高圧供給部６９の第１供給部６９ａから第２供給部６９ｂに移行する際に背圧空間７７が間隔６９ｃを跨ぐときには、この間隔６９ｃと重なる分だけ背圧空間７７の各供給部６９ａ，６９ｂに対する連通断面積が減少する。

このとき、ロータ２３の回転に伴いベーン２５がベーン溝７５の背圧空間７７側に没入し背圧空間７７の体積が減少すると、減少した体積分だけ背圧空間７７内の高圧を第１供給部６９ａや第２供給部６９ｂに退避させる効率が下がる。すると、圧縮工程の後期や吐出工程において背圧空間７７の圧力が一時的に上昇し、ベーン２５がシリンダ室３３の内周面３３ｄを押圧する力が必要以上に増えて、ベーン２５とシリンダ室３３の内周面３３ｄとの摺動抵抗が増大してしまうする可能性がある。

しかし、ロータ２３の回転方向Ｘへの回転に伴うベーン２５の突出ストロークの減少率が最も低い（ｃ）の領域にベーン２５が摺接しているときに、背圧空間７７が連通する位置に間隔６９ｃを配置することで、背圧空間７７内の高圧の退避効率が下がって背圧空間７７の圧力が一時的に上昇するのを防ぐことができる。よって、圧縮工程の後期や吐出工程における背圧空間７７の一時的な増圧によりシリンダ室３３の内周面３３ｄに対するベーン２５の摺動抵抗が増えてロータ２３の回転に必要な動力が増えるのを防止し、気体圧縮機１としての動作性能を維持することができる。

なお、背圧空間７７が間隔６９ｃと連通するときにベーン２５が摺接するシリンダ室３３の内周面３３ｄの領域を、ベーン２５のベーン溝７５に対する突出ストロークの減少率を目安に決定する際には、背圧空間７７の圧力の一時的増加に対する許容範囲に応じて、ベーン溝７５に対するベーン２５の突出ストロークの減少率の許容範囲の上限値を決定する。

そして、決定した上限値を所定のしきい値とし、シリンダ室３３の内周面３３ｄにおける、ベーン２５の突出ストロークの減少率がこのしきい値以下となるような領域にベーン２５が摺接するときに背圧空間７７が連通するように、間隔６９ｃを配置すれば良い。

そうすることで、背圧空間７７が第１供給部６９ａと第２供給部６９ｂとの間隔６９ｃと連通しているときのベーン２５の突出ストロークの減少による背圧空間７７の一時的な増圧を許容範囲内に収めることができる。よって、圧縮工程の後期や吐出工程における背圧空間７７の一時的な増圧によりシリンダ室３３の内周面３３ｄに対するベーン２５の摺動抵抗が増えてロータ２３の回転に必要な動力が増えるのを防止し、気体圧縮機１としての動作性能を維持することができる。

また、本実施形態では、高圧供給溝６９が回転方向Ｘにおいて２つの互いに独立した第１供給部６９ａ及び第２供給部６９ｂに分割されているものとした。しかし、高圧供給溝６９が回転方向Ｘにおいて３つ以上の供給部に分割されている場合にも、本発明は適用可能である。その場合、回転方向Ｘにおいて隣り合う２つの供給部の間隔とシリンダ室の内周面との相対位置に、本発明の関係が適用されることになる。

さらに、本実施形態では、ベーン２５の背圧空間７７が上流側のベーン２５の背圧空間７７と同じ供給部に連通するのを防止するために、高圧供給溝６９を回転方向Ｘにおいて第１供給部６９ａと第２供給部６９ｂとに分割する場合を例に取って説明した。しかし、本発明は、何らかの事情で高圧供給溝６９を回転方向Ｘにおいて複数に分割する気体圧縮機に広く適用可能である。

１ 気体圧縮機
２ ハウジング
３ 圧縮部
４ モータ部
５ インバータ部
７ フロントヘッド
９ リアケース
１１ 吸入室
１３ 内壁
１５，１０８ 吐出室
１９ 圧縮ブロック
２１ 油分離器
２３，１０２ ロータ
２３ａ 外周面
２５（２５Ａ，２５Ｂ，２５Ｃ），１０３ ベーン
２７ 駆動軸
２９，１００ シリンダブロック
３１，１０１ サイドブロック
３１ａ フロントサイドブロック
３１ｂ リアサイドブロック
３３，１０５ シリンダ室
３３ａ，３３ｂ，３３ｃ，１０５ａ，１０５ｂ，１０５ｃ 圧縮室
３３ｄ 内周面
３５ 吐出孔
３７，１０９ 開閉弁
３９ 吸入孔
４１ シリンダ側油供給路
４３ フロント側端面
４７ フロント側軸受
４９ フロント側油供給路
５１，１１３ 中間圧供給溝
５３，１１４ 高圧供給溝
５５ フロント側環状溝
５７ リア側端面
５９ 油供給穴
５９ａ リア側油供給路
５９ｂ リア側油供給路
６１ 吐出穴
６３ リア側軸受
６５ リア側連通路
６７ 中間圧供給溝（中間圧供給部）
６９ 高圧供給溝（高圧供給部）
６９ａ 第１供給部（供給部）
６９ｂ 第２供給部（供給部）
６９ｃ 間隔
７１ａ，７１ｂ 高圧供給通路
７３ リア側環状溝
７５，１０６ ベーン溝
７７（７７Ａ，７７Ｂ，７７Ｃ），１０７ 背圧空間
７９ ステータ
８１ モータロータ
１１０ 吸入口
Ｏ 油
Ｘ 回転方向

Claims (2)

1. 冷媒が圧縮されるシリンダ室（３３）を内部に有する筒状のシリンダブロック（２９）と、
   前記シリンダブロック（２９）の側部に取り付けられ、該側部における前記シリンダ室（３３）の開口を封止するサイドブロック（３１ａ，３１ｂ）と、
   前記シリンダ室（３３）内で回転し、前記シリンダ室（３３）の内周面（３３ｄ）に対向する外周面（２３ａ）に開口する複数のベーン溝（７５）を回転方向（Ｘ）に間隔をおいて複数有するロータ（２３）と、
   前記各ベーン溝（７５）にそれぞれ収納されて前記外周面（２３ａ）から出没し、前記シリンダ室（３３）の内周面（３３ｄ）に摺接して該内周面（３３ｄ）と前記ロータ（２３）の外周面（２３ａ）との間を複数の圧縮室（３３ａ，３３ｂ，３３ｃ）に仕切る複数のベーン（２５）と、
   前記サイドブロック（３１ａ，３１ｂ）の少なくとも一方に形成され、吸入工程から圧縮工程にかけての前記圧縮室（３３ａ，３３ｂ，３３ｃ）を仕切る前記ベーン（２５）を収容した前記ベーン溝（７５）の溝底の背圧空間（７７）に連通して、吸入工程から圧縮工程にかけての前記圧縮室（３３ａ，３３ｂ，３３ｃ）の冷媒圧力より大きい中間圧を前記背圧空間（７７）に供給する中間圧供給部（６７）と、
   前記サイドブロック（３１ａ，３１ｂ）の少なくとも一方に形成され、圧縮工程から吐出工程にかけての前記圧縮室（３３ａ，３３ｂ，３３ｃ）を仕切る前記ベーン（２５）を収容した前記ベーン溝（７５）の前記背圧空間（７７）に、前記中間圧供給部（６７）との連通を終えた後に連通して、圧縮工程から吐出工程にかけての前記圧縮室（３３ａ，３３ｂ，３３ｃ）の冷媒圧力及び前記中間圧より大きい高圧を前記背圧空間（７７）に供給する高圧供給部（６９）とを備えており、
   前記高圧供給部（６９）は、前記回転方向（Ｘ）に間隔（６９ｃ）をおいて配置された複数の互いに独立した供給部（６９ａ，６９ｂ）に分割されており、
   前記間隔（６９ｃ）は、前記ベーン溝（７５）に対する前記ベーン（２５）の突出ストロークの減少率が所定のしきい値以下となる前記ロータ（２３）の回転位置において、前記背圧空間（７７）と連通する位置に配置されている、
   ことを特徴とする気体圧縮機（１）。
2. 前記シリンダ室（３３）の内周面（３３ｄ）は、
   （ａ）前記内周面（３３ｄ）に摺接する前記ベーン（２５）の前記ベーン溝（７５）からの突出ストロークが、前記ロータ（２３）の前記回転方向（Ｘ）への回転に伴い増加する領域（３３ｅ）、
   （ｂ）前記内周面（３３ｄ）に摺接する前記ベーン（２５）の前記ベーン溝（７５）からの突出ストロークが、前記ロータ（２３）の前記回転方向（Ｘ）への回転に伴い減少する領域（３３ｆ）、
   （ｃ）前記内周面（３３ｄ）に摺接する前記ベーン（２５）の前記ベーン溝（７５）からの突出ストロークが、前記ロータ（２３）の前記回転方向（Ｘ）への回転に伴い減少し、その減少率が、前記（ｂ）の領域よりも小さい領域（３３ｇ）、及び、
   （ｄ）前記内周面（３３ｄ）に摺接する前記ベーン（２５）の前記ベーン溝（７５）からの突出ストロークが、前記ロータ（２３）の前記回転方向（Ｘ）への回転に伴い減少し、その減少率が、前記（ｃ）の領域よりも大きくかつ前記（ｂ）の領域よりも小さい領域（３３ｆ）、
   が、前記回転方向（Ｘ）において順次連続するように形成されており、
   前記間隔（６９ｃ）は、前記内周面（３３ｄ）の前記（ｃ）の領域（３３ｇ）を前記ベーン（２５）が摺接しているときに、該ベーン（２５）を収容した前記ベーン溝（７５）の前記背圧空間（７７）と連通する位置に配置されている、
   ことを特徴とする請求項１記載の気体圧縮機（１）。

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