特許 5890292 ベーン型圧縮機

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5890292

(24)【登録日】2016年2月26日

(45)【発行日】2016年3月22日

(54)【発明の名称】ベーン型圧縮機

(51)【国際特許分類】

   F04C 18/344 20060101AFI20160308BHJP

   F04C 27/00 20060101ALI20160308BHJP

【ＦＩ】

   F04C18/344 361C

   F04C27/00 311

【請求項の数】4

【全頁数】8

(21)【出願番号】特願2012-225908(P2012-225908)

(22)【出願日】2012年10月11日

(65)【公開番号】特開2014-77402(P2014-77402A)

(43)【公開日】2014年5月1日

【審査請求日】2014年10月17日

(73)【特許権者】

【識別番号】000004765

【氏名又は名称】カルソニックカンセイ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100083806

【弁理士】

【氏名又は名称】三好 秀和

(74)【代理人】

【識別番号】100100712

【弁理士】

【氏名又は名称】岩▲崎▼ 幸邦

(74)【代理人】

【識別番号】100101247

【弁理士】

【氏名又は名称】高橋 俊一

(74)【代理人】

【識別番号】100095500

【弁理士】

【氏名又は名称】伊藤 正和

(74)【代理人】

【識別番号】100098327

【弁理士】

【氏名又は名称】高松 俊雄

(72)【発明者】

【氏名】金子 士津真

(72)【発明者】

【氏名】島口 博匡

【審査官】 佐藤 秀之

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００９−２２１９６７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−２５００６３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−２０９７０２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開平０４−１０９４９０（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 実開平０３−１２２２８６（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 実開昭６２−００８４４３（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開２００６−０４４５６１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００３−１４８５３１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２００９／００８７３３４（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ０４Ｃ １８／３４４

Ｆ０４Ｃ ２７／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

円筒状のハウジング（２）と、前記ハウジング（２）内に収容される圧縮機構（３）と、を備えるベーン型圧縮機（１）であって、
前記圧縮機構（３）は、内部に楕円形状のシリンダ室（２５）を有するシリンダブロック（７）と、シリンダ室（２５）内に回転自在に配置されるロータ（１３）と、ロータ（１３）に形成されるベーン溝（３１）に出没自在に収容されるベーン（１１）と、ベーン溝（３１）に収容されて前記ベーン（１１）を突出する方向に付勢するコイルスプリング（３７）と、前記コイルスプリング（３７）の内周に配置されるガイドピン（１７）と、からなり、
前記ガイドピン（１７）の挿入端（２０）近傍の前記コイルスプリング（３７）を密着巻部（４４）としたことを特徴とするベーン型圧縮機（１）。

【請求項2】

請求項１記載のベーン型圧縮機（１）であって、
前記コイルスプリング（３７）に形成される密着巻部（４４）の一部を他の密着巻部（４４）よりも縮径した縮径部（５０）を設けたことを特徴とするベーン型圧縮機（１）。

【請求項3】

請求項１または請求項２に記載のベーン型圧縮機（１）であって、
前記コイルスプリング（３７）の伸縮方向における端面が、前記コイルスプリング（３７）の伸縮方向に対して直交していることを特徴とするベーン型圧縮機（１）。

【請求項4】

円筒状のハウジング（２）と、前記ハウジング（２）内に収容される圧縮機構（３）と、を備えるベーン型圧縮機（１）であって、
前記圧縮機構（３）は、内部に楕円形状のシリンダ室（２５）を有するシリンダブロック（７）と、シリンダ室（２５）内に回転自在に配置されるロータ（１３）と、ロータ（１３）に形成されるベーン溝（３１）に出没自在に収容されるベーン（１１）と、ベーン溝（３１）に収容されて前記ベーン（１１）を突出する方向に付勢するコイルスプリング（３７）と、前記コイルスプリング（３７）の内周に配置されるガイドピン（１７）と、からなり、
前記ガイドピン（１７）と前記コイルスプリング（３７）との摺動速度が最も早い箇所に密着巻部（４４）を設けることを特徴とするベーン型圧縮機（１）。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ベーン型圧縮機に関するものである。

【背景技術】

【0002】

特許文献１に示すように、一般的なベーン型圧縮機は、ベーン溝が形成されるロータと、ベーン溝に出没自在に配置されるベーンとを有している。ロータが回転することによって、ベーンがベーン溝から飛び出してベーン型圧縮機の内壁に当接し、ロータが回転することによって冷媒を圧縮している。また、ベーンをベーン溝から飛び出させるために圧縮した冷媒の一部をベーンの底部である背圧室に供給し、冷媒がベーンの底部を押圧することによりベーンをベーン溝から飛び出させていた。

【0003】

しかし、圧縮機の起動直後では、圧縮した冷媒を背圧室に十分に供給することができず、ロータが回転することによって生じる遠心力だけではベーンをベーン溝から飛び出させることができないという問題があった。

【0004】

そこで、特許文献２に示すように、ロータベーン溝内にコイルスプリングを配置し、遠心力に加えて、コイルスプリングによってベーンをベーン溝から押し出す方向に付勢するということが提案されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２００７−１００６０２号公報

【特許文献2】実公平８−５３８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかしながら、特許文献２に示すような従来の圧縮機では、圧縮機が動作することでベーンがベーン溝内で傾くことがあり、コイルスプリングの座屈を防止するガイドピンがコイルスプリングの内周に摺接し、特にガイドピンの先端部付近のコイルスプリングが破損するという課題があった。

【0007】

そこで、本発明は、コイルスプリングの破損を防止することのできるベーン型圧縮機の提供を目的としている。

【課題を解決するための手段】

【0008】

上記の課題を解決するために本発明は、円筒状のハウジング２と、前記ハウジング２内に収容される圧縮機構３と、を備えるベーン型圧縮機１であって、前記圧縮機構３は、内部に楕円形状のシリンダ室２５を有するシリンダブロック７と、シリンダ室２５内に回転自在に配置されるロータ１３と、ロータ１３に形成されるベーン溝３１に出没自在に収容されるベーン１１と、ベーン溝３１に収容されて前記ベーン１１を突出する方向に付勢するコイルスプリング３７と、前記コイルスプリング３７の内周に配置されるガイドピン１７と、からなり、前記ガイドピン１７の挿入端２０近傍の前記コイルスプリング３７を密着巻部４４としたことを特徴とする。

【0009】

また、前記コイルスプリング３７に形成される密着巻部４４の一部を他の密着巻部４４よりも縮径した縮径部５０を設けたことを特徴とする。

【0010】

さらに、前記コイルスプリング３７の伸縮方向における端面が、前記コイルスプリング３７の伸縮方向に対して直交していることを特徴とする。

【0011】

また、上記の課題を解決するために、円筒状のハウジング２と、前記ハウジング２内に収容される圧縮機構３と、を備えるベーン型圧縮機１であって、前記圧縮機構３は、内部に楕円形状のシリンダ室２５を有するシリンダブロック７と、シリンダ室２５内に回転自在に配置されるロータ１３と、ロータ１３に形成されるベーン溝３１に出没自在に収容されるベーン１１と、ベーン溝３１に収容されて前記ベーン１１を突出する方向に付勢するコイルスプリング３７と、前記コイルスプリング３７の内周に配置されるガイドピン１７と、からなり、前記ガイドピン１７と前記コイルスプリング３７との摺動速度が最も早い箇所に密着巻部４４を設けることを特徴とする。

【発明の効果】

【0012】

本発明は、ガイドピン１７の挿入端２０近傍のコイルスプリング３７を密着巻部４４としたことにより、コイルスプリング３７の内周がガイドピン１７の挿入端２０によって摩耗してしまっても、密着巻部４４は剪断応力が発生しないので、密着巻部４４の破損を防止することができる。

【0013】

また、密着巻部４４に縮径部５０を設けることにより、縮径部５０が積極的にガイドピン１７と摺接するため、コイルスプリング３７の内周とガイドピン１７とが接触することを防止することができる。

【0014】

さらに、コイルスプリング３７の端部を加工することにより、コイルスプリング３７をベーン１１の後端部２９に垂直に取り付けることができ、ガイドピン１７との干渉を減らすことができるため、コイルスプリング３７内周の摩耗量を減らすことができる。

【0015】

ガイドピン１７とコイルスプリング３７との摺動速度が最も早い箇所に密着巻部４４を設けたことにより、上記効果と同様の効果を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】本発明のベーン型圧縮機の全体断面図。

【図2】本発明のコイルスプリング収縮時を示す圧縮機構の拡大断面図。

【図3】本発明のコイルスプリング伸長時を示す圧縮機構の拡大断面図。

【図4】（ａ）本発明のコイルスプリング収縮時を示す正面図、（ｂ）本発明のコイルスプリング伸長時を示す正面図。

【発明を実施するための形態】

【0017】

以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。

【0018】

図１に示すように、ベーン型圧縮機１は、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機構３と、圧縮機構３に駆動力を伝達する電動モータ部４と、電動モータ部４を制御するインバータ部５と、を備えている。

【0019】

円筒状のハウジング２は、インバータ部５を収容するフロントハウジング２ａと、圧縮機構３を収容するミドルハウジング２ｂと、電動モータ部４を収容するリアハウジング２ｃと、から構成されている。フロントハウジング２ａとミドルハウジング２ｂ間は、図示しないボルト等によって連結されている。また、ミドルハウジング２ｂとリアハウジング２ｃ間もボルト等によって連結されている。

【0020】

フロントハウジング２ａに収容されているインバータ部５は、後述する電動モータ部４の駆動を制御している。

【0021】

ミドルハウジング２ｂに収容される圧縮機構３は、内部に楕円形状を有するシリンダブロック７と、シリンダブロック７を狭持するように配置されるサイドブロック９と、シリンダブロック７の内側に回転自在に配置されるのロータ１３と、ロータ１３と一体に形成される駆動軸１５と、複数枚配置される板状のベーン１１と、ベーン１１の後端部２９側に配置されるコイルスプリング３７と、コイルスプリング３７の座屈を規制するガイドピン１７と、を備えている。

【0022】

シリンダブロック７の内側にはシリンダ室２５が形成されており、このシリンダ室２５内にロータ１３が回転自在に配置されている。このロータ１３の中心には、駆動軸１５が一体に連結されるとともに、駆動軸１５の一端にはモータ軸２３が連結されている。また、シリンダブロック７の両端部をサイドブロック９（フロントサイドブロック９ａ及びリアサイドブロック９ｂ）によって狭持することで、シリンダ室２５が密閉される。

【0023】

図２または図３に示すように、シリンダ室２５内に配置されるロータ１３にはベーン溝３１が設けられており、後述するベーン１１が出没自在に収容されている。また、ベーン溝３１には、ベーン１１に突出圧力を付与するベーン背圧室３３が形成されている。さらに、ベーン溝３１の底部には、逃げ孔３５が形成されており、後述するガイドピン１７の一端が出没する。

【0024】

ベーン溝３１に収容されるベーン１１は、板状に形成されており、先端部２７がシリンダブロック７の内壁３９に沿って摺接することでシリンダ室２５内で冷媒を圧縮している。また、ベーン１１の後端部２９には、ガイドピン圧入部４１とコイルスプリング当接凹部４３と、が形成されている。このコイルスプリング当接凹部４３は、ベーン１１の後端部から凹設して設けられており、コイルスプリング３７一端部がコイルスプリング当接凹部４３の底部に当接するとともに、コイルスプリング３７の外径よりも大きく設けられている。コイルスプリング当接凹部４３の底部には、後述するガイドピン１７と同径の凹部が形成されてガイドピン１７の圧入端１８が圧入されるガイドピン圧入部４１が形成されている。

【0025】

コイルスプリング３７は、スプリング間が一定のピッチに形成されるコイル部４５と、スプリング間のピッチが密着して形成される密着巻部４４と、が形成されている。密着巻部４４は、図４に示すように、コイル部４５と同じ外径に形成される密着コイル部４７と、端部に向けて拡径するテーパ部４９と、が形成されている。また、密着コイル部４７の一部には、他の密着コイル部４７よりも縮径された縮径部５０が設けられている。

【0026】

この縮径部５０の内径は、ガイドピン１７の外径とほぼ同径に形成されて、縮径部５０の内径とガイドピン１７の外周とで摺接している。なお、密着巻部４４は、ガイドピン１７とコイルスプリング３７との摺動速度が最も早い箇所に設けている。さらに、コイルスプリング３７の両端部は、コイルスプリング３７の長さ方向に対して、直交する方向、または垂直方向に加工している。

【0027】

コイルスプリング３７の内周に配置されてコイルスプリング３７を座屈を防止するガイドピン１７は、一端側をガイドピン圧入部４１に圧入する圧入端１８と、他端側で逃げ孔３５内を出没する挿入端２０と、が構成されている。

【0028】

リアハウジング２ｃに収容される電動モータ部４は、コアにコイルを巻線した固定子１９と、磁性材料によって形成されたモータロータ２１と、駆動軸１５と連結されているモータ軸２３と、を備えている。

【0029】

固定子１９は、リアハウジング２ｃの内周に沿って複数個配置されている。モータロータ２１は、モータ軸２３に圧入して連結されている。また、モータ軸２３の一端側が駆動軸１５に連結されている。

【0030】

次に、本実施例のベーン型圧縮機１の動作について説明する。

【0031】

まず、インバータ部５によって、電動モータ部４の駆動制御を行う。インバータ部５からの制御によって、固定子１９に電流が流れることにより固定子１９の周囲に磁力が発生し、この磁力によってモータロータ２１が回転する。このモータロータ２１が回転することにより、モータロータに連結されたモータ軸２３が回転するとともに、モータ軸２３に連結されている駆動軸１５が回転する。

【0032】

駆動軸１５が回転することにより、駆動軸１５と一体に形成されたロータ１３が回転し、ロータ１３に形成されたベーン溝３１からベーン１１が遠心力とコイルスプリング３７の付勢力によってベーン１１が飛び出す。すなわち、図２に示すコイルスプリング３７が収縮した状態から図３に示すコイルスプリング３７が伸長した状態となる。

【0033】

ベーン１１がベーン溝３１から飛び出すことにより、ベーン１１に圧入されたガイドピン１７がコイルスプリング３７の内周を移動するが、コイルスプリング３７の密着巻部４４に設けた縮径部５０が、積極的にガイドピン１７と摺接するため、ガイドピン１７が傾くことを防止するとともに、ガイドピン１７の先端部、つまり挿入端２０付近のコイルスプリング３７の破損を防いでいる。

【0034】

遠心力とコイルスプリング３７の付勢力によってベーン溝３１から飛び出したベーン１１の先端部２７とシリンダブロック７の内壁３９との間で冷媒を圧縮し、図示しない吐出室へ圧縮した冷媒を吐出する。

【0035】

このように、ガイドピン１７の挿入端２０近傍のコイルスプリング３７を密着巻部４４としたことにより、コイルスプリング３７の内周がガイドピン１７の挿入端２０によって摩耗してしまっても、密着巻部４４は剪断応力が発生しないので、密着巻部４４の破損を防止することができる。

【0036】

また、密着巻部４４に縮径部５０を設けることにより、縮径部５０が積極的にガイドピン１７と摺接するため、コイルスプリング３７の内周とガイドピン１７とが接触することを防止することができる。

【0037】

さらに、コイルスプリング３７の端部を加工することにより、コイルスプリング３７をベーン１１の後端部２９に垂直に取り付けることができ、ガイドピン１７との干渉を減らすことができるため、コイルスプリング３７の内周の摩耗量を減らすことができる。

【0038】

ガイドピン１７とコイルスプリング３７との摺動速度が最も早い箇所に密着巻部４４を設けたことにより、上記効果と同様の効果を得ることができる。

【0039】

なお、本実施例のコイルスプリング３７では、テーパ部４９とコイル部４５が連続して密着巻きとなっているが、必ずしも連続してテーパ部４９とコイル部４５を密着巻きとしなくてもよい。

【産業上の利用可能性】

【0040】

本発明は、ベーン型圧縮機に利用することができる。

【符号の説明】

【0041】

１ ベーン型圧縮機
２ ハウジング
３ 圧縮機構
１１ ベーン
１３ ロータ
１７ ガイドピン
２０ 挿入端
２５ シリンダ室
３１ ベーン溝
３７ コイルスプリング
４４ 密着巻部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】