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JP2008025350A - Vane rotary compressor - Google Patents

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Publication number
JP2008025350A
JP2008025350A JP2006195259A JP2006195259A JP2008025350A JP 2008025350 A JP2008025350 A JP 2008025350A JP 2006195259 A JP2006195259 A JP 2006195259A JP 2006195259 A JP2006195259 A JP 2006195259A JP 2008025350 A JP2008025350 A JP 2008025350A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
vane
cylinder
side plate
compressor
rotor
Prior art date
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Pending
Application number
JP2006195259A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yoshihiro Isono
芳博 磯野
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
Application filed by Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority to JP2006195259A priority Critical patent/JP2008025350A/en
Publication of JP2008025350A publication Critical patent/JP2008025350A/en
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a vane rotary type compressor for securing high-rotating-speed reliability by increasing the allowable rotating speed of the compressor to maintain or improve cooling performance, resulting in a smaller size, a lighter weight and high performance as recently required for an automobile air conditioning compressor. <P>SOLUTION: The trapezoidal shape of a vane is optimized to reduce a contact area between the end face of a vane side and each of a front side plate and a rear side plate and reduce contact resistance, thereby suppressing heating due to contact and abnormal wear. Even when the vane jumps out of a vane groove, the friction resistance of the vane side is reduced and the back pressure loss of the vane is also reduced. The vane is therefore smoothly started/operated. Reducing the contact resistance of the vane side increases the pushing force of the vane on a cylinder to prevent noises including vane chattering and improving performance/efficiency. This effectively increases the strength of the vane. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、自動車用空調装置等に用いられるベーンロータリ型圧縮機に関するものである。   The present invention relates to a vane rotary type compressor used for an air conditioner for automobiles and the like.

図1及び図2は、ベーンロータリ型圧縮機を示すものである。図1及び図2に示すように、ベーン13は、ロータ10に形成されたベーン溝12内を出没するように組み込まれ、シリンダ1の内壁を摺動し、シリンダ1とロータ10とベーン13と前部側板2及び後部側板3により、作動空間7を形成している。   1 and 2 show a vane rotary type compressor. As shown in FIG. 1 and FIG. 2, the vane 13 is assembled so as to protrude and retract in the vane groove 12 formed in the rotor 10, slides on the inner wall of the cylinder 1, and the cylinder 1, the rotor 10, and the vane 13 A working space 7 is formed by the front side plate 2 and the rear side plate 3.

エンジン(図示せず)からベルト(図示せず)を介して圧縮機に動力が伝達されロータ10が回転することにより、冷媒が吸入口8からシリンダ1内の作動空間7へ吸入され、作動空間7で圧縮されて、シリンダ1に形成された吐出口9から吐出される。   Power is transmitted from the engine (not shown) to the compressor via a belt (not shown), and the rotor 10 rotates, whereby the refrigerant is sucked into the working space 7 in the cylinder 1 from the suction port 8 and the working space. 7 is discharged from a discharge port 9 formed in the cylinder 1.

この種のベーンロータリ型圧縮機は、焼き付き対応として、ロータ10の外周面に樹脂系コーティングを施したものや、前部側板2と後部側板3をADC12(アルミダイキャスト)にしロータ10を、前記ADC12よりも硬いSCM415(クロムモリブデン鋼)としているものもある(例えば、特許文献1参照)。   This type of vane rotary type compressor has a resin coating applied to the outer peripheral surface of the rotor 10 as a countermeasure for seizure, or the front side plate 2 and the rear side plate 3 are made into ADCs 12 (aluminum die-casting). Some of them are SCM415 (chrome molybdenum steel) harder than the ADC 12 (see, for example, Patent Document 1).

また、近年このような自動車用空調装置に用いられる圧縮機には、小型・軽量・高効率を強く要求されている。特に、小型・軽量化への要求は強いために、圧縮機の排気量を下げることによりダウンサイジングを図りつつ、冷房性能が損なわれることのないよう、圧縮機運転中の回転数を引き上げて冷房性能を維持若しくは向上させている。従って、高回転数での信頼性確保が必要となってきている。
特開2005−2825号公報
In recent years, a compressor used in such an air conditioner for automobiles is strongly required to be small, light and highly efficient. In particular, because there is a strong demand for downsizing and weight reduction, downsizing is achieved by reducing the displacement of the compressor, and cooling is performed by increasing the number of revolutions during compressor operation so that the cooling performance is not impaired. Maintains or improves performance. Therefore, it is necessary to ensure reliability at a high rotational speed.
JP 2005-2825 A

しかしながら、前記従来の構成では、圧縮機の許容回転より圧縮機が高速回転で運転された場合、摺動部の接触による発熱温度が高くなり、ロータ、前部及び後部側板、ベーンなどの部材が膨張し、前部側板とロータ等の微小隙間が確保できず焼き付きが発生する等の不具合を生ずる。また許容回転数以上になると言うことは、圧縮機の負荷が大きくなると言う事で、ベーン厚みの強度等の設計的課題を有する可能性が想定される。   However, in the conventional configuration, when the compressor is operated at a higher speed than the allowable rotation of the compressor, the heat generation temperature due to the contact of the sliding portion is increased, and the members such as the rotor, the front and rear side plates, and the vane are provided. It expands, resulting in problems such as the occurrence of seizure because a minute gap between the front side plate and the rotor cannot be secured. In addition, the fact that the rotation speed exceeds the allowable number of rotations means that the load on the compressor increases, and it is assumed that there is a possibility of having a design problem such as the strength of the vane thickness.

本発明は、このような課題を解決するものであり、従来の許容回転より1.2〜1.5倍の高速回転で運転しても高信頼性・高耐久性を確保し、小型・軽量・高性能なベーンロータリ圧縮機を提供するものである。   The present invention solves such problems, and ensures high reliability and durability even when operated at a high speed 1.2 to 1.5 times that of the conventional allowable rotation, and is small and lightweight.・ Provide high-performance vane rotary compressors.

上記課題を解決するために、ベーンの形状を多角形にしたものである。これによって、ベーンサイド端面と前部側板及び後部側板との接触面積が減少し、接触抵抗が減るため、接触による発熱、異常摩耗等が抑制できる。また、ベーンのベーン溝からの飛び出しに対しても、ベーンサイドの摩擦抵抗が少なくなり、またベーンの背圧ロスも少なくなる。そのためベーンがスムーズな起動・作動になる。また、ベーンサイドの接触抵抗が減少することは、ベーンがシリンダを押す力が増すことになり、ベーンチャタリング等の騒音防止を図り、性能・効率も向上することが可能となる。また、ベーンの強度UPにも効果を奏することができる。   In order to solve the above problems, the shape of the vane is a polygon. As a result, the contact area between the vane side end face and the front side plate and the rear side plate is reduced and the contact resistance is reduced, so that heat generation due to contact, abnormal wear, and the like can be suppressed. Further, the vane side frictional resistance is reduced and the vane back pressure loss is reduced even when the vane jumps out of the vane groove. Therefore, the vane starts and operates smoothly. In addition, a decrease in the contact resistance on the vane side increases the force with which the vane pushes the cylinder, thereby preventing noise such as vane chattering and improving performance and efficiency. In addition, the vane strength can be increased.

本発明のベーンロータリ型圧縮機は、従来の圧縮機許容回転数より1.2〜1.5倍程度の高速回転しても高信頼性を確保することができる。従って、近年要求される小型・軽量な圧縮機として高性能で商品性の高い商品を提供することができる。   The vane rotary type compressor of the present invention can ensure high reliability even if it rotates at a high speed of about 1.2 to 1.5 times the allowable rotational speed of the conventional compressor. Therefore, it is possible to provide a high-performance and highly-commercial product as a compact and lightweight compressor that has been required in recent years.

本発明は、従来のベーン形状を長方形より多角形の形状、特に台形の形状にすることにより、前部側板及び後部側板との接触抵抗を減らすことになり、接触による発熱が減少すると共に、ベーンの背圧も増し、ベーン作動がスムーズになりベーン騒音の改善すると共にベーンの強度UPを図ることができる。その結果、従来の圧縮機許容回転数をあげることができ、圧縮機に要求される小型化・軽量化等に答えられる商品を提供することができる。   The present invention reduces the contact resistance between the front side plate and the rear side plate by changing the conventional vane shape from a rectangular shape to a polygonal shape, particularly a trapezoidal shape. The back pressure also increases, the vane operation becomes smooth, the vane noise can be improved, and the strength of the vane can be increased. As a result, it is possible to increase the conventional compressor permissible rotational speed, and it is possible to provide a product that can respond to the reduction in size and weight required for the compressor.

以下本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

(実施の形態1)
図1は、本発明の第1の実施の形態におけるベーンロータリ型圧縮機の横断面図、図2は図1のA−A断面図、図3はベーンの形状図である。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a cross-sectional view of a vane rotary type compressor according to a first embodiment of the present invention, FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line AA of FIG. 1, and FIG.

図1、図2において、円筒内壁を有するシリンダ1内に、略円柱状のロータ10がその外周の一部がシリンダ1の内壁と微少隙間を形成するように回転自在に収容されている。ロータ10には、複数のベーン溝12が等間隔に設けられ、それぞれのベーン溝12内にベーン13が出没自在に挿入されている。ロータ10は、回転軸11と一体的に形成され、回転軸11が回転駆動されることにより回転する。シリンダ1の両端開口部は、前部側板2及び後部側板3により閉塞され、ベーン13先端が前記シリンダ1の内壁に当接し、シリンダ1内部に作動室7が形成される。   1 and 2, a substantially columnar rotor 10 is rotatably accommodated in a cylinder 1 having a cylindrical inner wall so that a part of the outer periphery forms a minute gap with the inner wall of the cylinder 1. In the rotor 10, a plurality of vane grooves 12 are provided at equal intervals, and vanes 13 are inserted into the vane grooves 12 so as to be able to appear and retract. The rotor 10 is formed integrally with the rotating shaft 11 and rotates when the rotating shaft 11 is rotationally driven. Both end openings of the cylinder 1 are closed by the front side plate 2 and the rear side plate 3, the tip of the vane 13 abuts against the inner wall of the cylinder 1, and the working chamber 7 is formed inside the cylinder 1.

作動室7は、吸入口8及び吐出口9に連通している。吐出口9は、高圧通路4に連通し、吐出口9と高圧通路4との間には吐出弁19が配設されている。後部側板3には、高圧ケース5が取り付けられており、高圧ケース5内には、高圧室20、分離室15及び貯油室17が形成されている。高圧室20の上部の導入孔14により、高圧室20と分離室15を連通している。   The working chamber 7 communicates with the suction port 8 and the discharge port 9. The discharge port 9 communicates with the high pressure passage 4, and a discharge valve 19 is disposed between the discharge port 9 and the high pressure passage 4. A high pressure case 5 is attached to the rear side plate 3, and a high pressure chamber 20, a separation chamber 15, and an oil storage chamber 17 are formed in the high pressure case 5. The high-pressure chamber 20 and the separation chamber 15 are communicated with each other through the introduction hole 14 at the top of the high-pressure chamber 20.

また、分離室15下部には、排出孔16を設け、分離室15と貯油室17を連通している。分離室15では、圧縮された高圧流体に含まれる潤滑油が遠心分離される。貯油室17に貯められた潤滑油は、給油路18を介して圧縮機構を構成するロータ10、ベーン13、シリンダ1内壁等に供給され、各部を潤滑すると共に、ベーン背部に供給され、そのベーン背部の圧力によりベーン13をロータ10の外側へ押し出す働きをする。貯油室17内上部と分離室15との間に、これら相互間の流体移動を許容する再導入孔21を設けることにより、貯油室17上部に貯まった冷媒ガス等の気体流を分離室15に移動させ、分離室15内の油面を、貯油室17の油面に対して、鉛直方向に同等か、少し下方向になるように作用させている。   Further, a discharge hole 16 is provided in the lower part of the separation chamber 15, and the separation chamber 15 and the oil storage chamber 17 are communicated. In the separation chamber 15, the lubricating oil contained in the compressed high pressure fluid is centrifuged. The lubricating oil stored in the oil storage chamber 17 is supplied to the rotor 10, the vane 13, the inner wall of the cylinder 1 and the like constituting the compression mechanism via the oil supply passage 18, lubricates each part, and is supplied to the back of the vane. The vane 13 is pushed out of the rotor 10 by the pressure of the back portion. By providing a reintroduction hole 21 that allows fluid movement between the upper part in the oil storage chamber 17 and the separation chamber 15, a gas flow such as a refrigerant gas stored in the upper part of the oil storage chamber 17 is supplied to the separation chamber 15. The oil level in the separation chamber 15 is moved so as to be equal to or slightly downward in the vertical direction with respect to the oil level in the oil storage chamber 17.

エンジンなどの駆動源より動力伝達を受けて回転軸11及びロータ10が、図2において時計方向(Z方向)に回転すると、これに伴い低圧流体(冷媒)が吸入口8より作動室7内に流入する。ロータ10の回転に伴い圧縮された高圧流体は吐出口9より吐出弁19を押し上げて高圧通路4に吐出され、高圧室20内に流入する。   When the rotating shaft 11 and the rotor 10 are rotated in the clockwise direction (Z direction) in FIG. 2 in response to power transmission from a driving source such as an engine, a low-pressure fluid (refrigerant) enters the working chamber 7 from the suction port 8. Inflow. The high pressure fluid compressed with the rotation of the rotor 10 pushes up the discharge valve 19 from the discharge port 9 and is discharged into the high pressure passage 4 and flows into the high pressure chamber 20.

ベーン13の形状については、従来の長方形ベーンの幅寸法をロータの幅寸法より小さ
くしている。発明のベーン寸法は、ベーンの底辺寸法(ベーン背圧側)をバラツキを含めロータ寸法と同じとし、ベーン上部寸法(シリンダ当接側)を従来のベーンの寸法と同じにして、図3のような台形形状としている。しかし、圧縮機の排気量・許容回転数等によっては、ベーンの形状が図3の形状でなく多角形の形状にするとベーンの左右のぐらつきを無くすことができる効果がある。
About the shape of the vane 13, the width dimension of the conventional rectangular vane is made smaller than the width dimension of a rotor. In the vane dimensions of the invention, the bottom dimension of the vane (vane back pressure side) is the same as the rotor dimension including variation, and the upper dimension of the vane (cylinder contact side) is the same as the dimension of the conventional vane, as shown in FIG. It has a trapezoidal shape. However, depending on the displacement of the compressor, the allowable number of revolutions, etc., if the vane has a polygonal shape instead of the shape shown in FIG.

以上のように構成されたベーンロータリ型圧縮機について、以下その動作、作用を説明する。   About the vane rotary type compressor comprised as mentioned above, the operation | movement and an effect | action are demonstrated below.

まず、図示しない車両のエンジンよりベルト駆動され、ロータ10と一体的に形成された回転軸11は前部側板2および後部側板3に軸支持され、ロータ10が回転することにより、作動室7の容積が変化し、潤滑油を含んだ冷媒を吸入・圧縮・吐出される。吐出された潤滑油を含んだ冷媒は、高圧室20内に形成した分離室15で、潤滑油が分離され貯油室17に貯蓄される。   First, a rotating shaft 11 that is driven by a belt from a vehicle engine (not shown) and is integrally formed with the rotor 10 is axially supported by the front side plate 2 and the rear side plate 3, and when the rotor 10 rotates, The volume changes, and the refrigerant containing lubricating oil is sucked, compressed, and discharged. The refrigerant containing the discharged lubricating oil is separated in the separation chamber 15 formed in the high-pressure chamber 20 and stored in the oil storage chamber 17.

以上のように、本実施の形態においては、ベーン13の形状を従来の長方形ベーンの幅寸法をロータの幅寸法Lより小さくしているのに対して、本発明では、ベーンの底辺寸法L1(ベーン背圧側)をロータ寸法と同等とし、ベーン上辺寸法L2(シリンダ当接側)をL≧L1>L2となる台形にしている。   As described above, in the present embodiment, the width of the conventional rectangular vane is made smaller than the width L of the rotor in the shape of the vane 13, whereas in the present invention, the bottom dimension L1 ( The vane back pressure side) is made equal to the rotor dimension, and the vane upper side dimension L2 (cylinder contact side) is trapezoidal so that L ≧ L1> L2.

これによって、従来の長方形ベーンでは、ベーンのサイド全面積と前部側板2または後部側板3と接触しているのに対し、本発明の台形ベーンは、ベーン底面との線接触となり、接触抵抗が減りベーンの発熱・異常摩耗を抑制し、耐久性・信頼性の向上及びベーンの強度UPにも効果を奏することができる。   Thus, in the conventional rectangular vane, the entire side area of the vane and the front side plate 2 or the rear side plate 3 are in contact with each other, but the trapezoidal vane of the present invention is in line contact with the bottom surface of the vane, and the contact resistance is low. Reduced heat generation and abnormal wear of the vanes can be suppressed, and the durability and reliability can be improved and the vane strength can be increased.

また、ベーン底部寸法を従来のベーン寸法より若干大きくしているので、ベーン13がシリンダ1内壁を押す力は大きくなり、ベーンチャタリング等の騒音低下を図ると共に、性能・効率も向上することできる。   In addition, since the vane bottom dimension is slightly larger than the conventional vane dimension, the force with which the vane 13 pushes the inner wall of the cylinder 1 is increased, so that noise such as vane chattering can be reduced and performance and efficiency can be improved.

以上のように、本発明にかかるベーンロータリ型圧縮機は、高速回転化・信頼性の向上・性能の向上が可能となるので、油圧ポンプ、水圧ポンプ等の用途にも適用できる   As described above, the vane rotary type compressor according to the present invention can be applied to applications such as a hydraulic pump and a hydraulic pump, because high-speed rotation, improved reliability, and improved performance are possible.

本発明の実施の形態1におけるベーンロータリ型圧縮機の横断面図1 is a cross-sectional view of a vane rotary compressor according to Embodiment 1 of the present invention. 図1のA−A断面図AA sectional view of FIG. 本発明の実施の形態1におけるベーンの形状を示す図The figure which shows the shape of the vane in Embodiment 1 of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1 シリンダ
2 前部側板
3 後部側板
4 高圧通路
5 高圧ケース
6 吸入口
7 作動空間
8 吸入口
9 吐出口
10 ロータ
11 回転軸
12 ベーン溝
13 ベーン
14 導入孔
15 分離室
16 排出孔
17 貯油室
18 給油路
19 吐出弁
20 高圧室
21 再導入孔
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Cylinder 2 Front side plate 3 Rear side plate 4 High pressure passage 5 High pressure case 6 Suction port 7 Working space 8 Suction port 9 Discharge port 10 Rotor 11 Rotating shaft 12 Vane groove 13 Vane 14 Introduction hole 15 Separation chamber 16 Discharge hole 17 Oil storage chamber 18 Oil supply passage 19 Discharge valve 20 High pressure chamber 21 Reintroduction hole

Claims (2)

内部に筒状の中空部を有するシリンダと、外周部の少なくとも一部が前記シリンダの内壁面に近接して回転自在に配設される略円筒状のロータと、前記ロータには略放射状に複数のベーン溝を有し、前記ベーン溝内に出没自在に組み込まれ、先端が前記シリンダ内壁面に当接し、前記シリンダと前記ロータ相互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、シリンダの両端を閉塞し圧縮室を構成する前部側板および後部側板と、前記吸入空間に連通する吸入口及び前記吐出空間に連通する吐出口を備えたベーンロータリ型圧縮機において、前記ベーンの形状を多角形にしたことを特徴としたベーンロータリ型圧縮機。 A cylinder having a cylindrical hollow portion therein, a substantially cylindrical rotor in which at least a part of the outer peripheral portion is rotatably disposed close to the inner wall surface of the cylinder, and a plurality of the rotor in a substantially radial manner The vane groove is incorporated into the vane groove so as to be freely retractable, the tip abuts against the inner wall surface of the cylinder, and the compression space formed between the cylinder and the rotor is divided into at least a suction space and a discharge space. In a vane rotary type compressor comprising a vane, a front side plate and a rear side plate constituting a compression chamber by closing both ends of a cylinder, a suction port communicating with the suction space, and a discharge port communicating with the discharge space, A vane rotary compressor characterized in that the shape of the vane is a polygon. 前記ベーンの形状を台形とした請求項1に記載のベーンロータリ型圧縮機。 The vane rotary compressor according to claim 1, wherein the shape of the vane is a trapezoid.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2382382A4 (en) * 2008-12-23 2012-09-26 David S Darrow PALLET MOTORS WITH MOBILE ROTORS, AND MOTOR SYSTEMS COMPRISING THE SAME

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