JP5777733B2 - 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する構成の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、ロータシャフトの内側を中空に構成しその中にベーンの固定軸を配し、ベーンはその固定軸に回転可能に取り付けられ、更に、ロータ部の外周部付近に半円柱形状の一対の挟持部材（以下、ブッシュという）を介してベーンがロータ部に対して回転自在（揺動自在）に保持されているベーン型圧縮機も提案されている（例えば、特許文献２参照）。

特開平１０−２５２６７５号公報（要約、図１） 特開２０００−３５２３９０号公報（要約、図１）

従来の一般的なベーン型圧縮機（例えば、上記特許文献１）は、ベーンの方向がロータシャフトのロータ部内に形成されたベーン溝により規制されているため、ベーンはロータ部に対して常に同じ傾きとなるように保持される。このため、ロータシャフトの回転に伴い、ベーンとシリンダ内周面の成す角度が変化する。したがって、シリンダ内周面の全周に亘ってベーン先端が当接するためには、ベーン先端の円弧の半径をシリンダ内周面の半径に比べて小さく構成する必要があった。

つまり、従来の一般的なベーン型圧縮機においてシリンダ内周面の全周に亘ってベーン先端を当接させる場合、半径の大きく異なるシリンダ内周面とベーン先端とが摺動することとなる。このため、二つの部品（シリンダ、ベーン）間の潤滑状態は、両者の間に油膜を形成しその油膜を介して摺動する流体潤滑の状態にはならず、境界潤滑状態となってしまう。一般に、潤滑状態による摩擦係数は、流体潤滑では０．００１〜０．００５程度なのに対し、境界潤滑状態では非常に大きくなり、概ね０．０５以上となる。

したがって、従来の一般的なベーン型圧縮機の構成では、ベーンの先端とシリンダの内周面が境界潤滑状態で摺動することにより摺動抵抗が大きくなり、機械損失の増大による圧縮機効率の大幅な低下が発生してしまうという課題があった。また、従来の一般的なベーン型圧縮機の構成では、ベーンの先端及びシリンダ内周面が摩耗しやすく、長期の寿命を確保することが困難であるという課題があった。

そこで、上記の課題を解決するために提案されたものの１つとして、特許文献２に記載の従来のベーン型圧縮機がある。特許文献２に記載の従来のベーン型圧縮機のような構成にすることにより、ベーンはシリンダ内周面の中心にて回転支持されることとなるため、ベーンの長手方向は常にシリンダ内周面の法線方向となる。つまり、ベーンの長手方向は常にシリンダ内周面の中心に向かうため、ベーン先端はシリンダの内周面に沿うように回転することとなる。このため、ベーン先端とシリンダの内周面間に微小な隙間を保ち、非接触にして運転することが可能となり、ベーン先端での摺動による損失が発生せず、またベーン先端及びシリンダの内周面が摩耗することの無い、ベーン型圧縮機を得ることができる。

しかしながら、特許文献２に記載の従来のベーン型圧縮機は、ロータシャフトの内部を中空に構成する必要があるため、ロータ部への回転力の付与やロータ部の回転支持が難しくなってしまう。より詳しくは、上記特許文献２に記載の従来のベーン型圧縮機は、ロータ部の両端面に端板（回転基盤２ａ、回転保持部材２ｂ）を設けている。そして、片側の端板（回転基盤２ａ）は、回転軸からの動力を伝達する必要があるため円盤状であり、端板の中心に回転軸が接続される構成となっている。また、他側の端板（回転保持部材２ｂ）は、ベーン固定軸（固定軸１ｂ）やベーン軸支持材（軸支部材１ａ）の回転範囲と干渉しないように構成する必要があるため、中央部に穴の開いたリング状に構成する必要がある。このため、ロータ部と共に回転する端板を回転支持する部分は、回転軸（回転軸２ｃ）に比べて大径に構成する必要があり、軸受摺動損失が大きくなるという課題があった。

また、ロータ部とシリンダ内周面との間には圧縮したガス（ガス状冷媒）が漏れないように狭い隙間を形成するため、ロータ部の外径や回転中心には高い精度が必要とされる。しかしながら、上記特許文献２に記載の従来のベーン型圧縮機は、ロータ部と端板が別々の部品で構成されるため、ロータ部と端板との締結により発生する歪みやロータ部と端板の同軸ズレ等により、ロータ部の外径や回転中心の精度を悪化させてしまうという課題があった。

また、特許文献２に記載の従来のベーン型圧縮機は、理論的にはベーン先端とシリンダ内周面との間に微小な隙間を保ち、非接触にして運転することが可能となっている。しかしながら、特許文献２では、ベーン先端部の半径とシリンダ内周面の半径との関係を規定していないため、ベーンやシリンダの加工公差等によっては、ベーン先端部の幅方向端部とシリンダ内周面とが接触してしまう場合がある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、回転軸の軸受摺動損失を低減し、且つロータ部とシリンダ内周面間を狭い隙間で形成して漏れ損失を低減するために、ベーン先端部の円弧とシリンダ内周面の法線が常にほぼ一致するように圧縮動作を行なうために必要な機構（ベーンがシリンダの中心周りに回転運動する機構）を、ロータ部の外径や回転中心精度悪化をもたらすロータ部の端板を用いず、ロータ部と回転軸を一体に構成することで実現できる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、略円筒状で、軸方向の両端が開口しているシリンダと、前記シリンダの軸方向の両端を閉塞するシリンダヘッド及びフレームと、前記シリンダ内で回転運動する円柱形のロータ部及び前記ロータ部に回転力を伝達するシャフト部を有するロータシャフトと、前記ロータ部内に設置された複数のベーン部を有する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の端面に、外周面が前記シリンダの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、前記ベーン部を支持するベーンアライナ部を設け、前記ベーンアライナ部は、外周面が円弧形状の部分リング形状であり、前記ベーン部のそれぞれは、自らの前記ベーンアライナ部の周方向端部が前記ロータ部の１回転中に他の前記ベーンアライナ部の周方向端部と前記軸方向に重なり、前記軸方向に重なり合う前記ベーンアライナ部の周方向端部どうしが前記溝内で前記シリンダの中心軸の方向にずれて配置されることによって互いに干渉しないように設けられているものである。

本発明に係るベーン型圧縮機は、フレーム及びシリンダヘッドのシリンダ側の端面に、外周面がシリンダの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ており、また、凹部またはリング状の溝の外周面に沿って摺動自在に回転し、ベーン部を支持するベーンアライナ部を備えている。このため、ベーン部の先端の円弧とシリンダ内周面の法線が常にほぼ一致するように圧縮動作を行なうために必要な機構（ベーン部がシリンダの中心周りに回転運動する機構）を、ロータ部とシャフト部（回転軸）を一体にした構成で実現できる。また、本発明に係るベーン型圧縮機においては、複数のベーン部のそれぞれは、自らのベーンアライナ部の周方向端部がロータ部の１回転中に他のベーンアライナ部の周方向端部と軸方向に重なり、軸方向に重なり合うベーンアライナ部の周方向端部どうしが溝内でシリンダの中心軸の方向にずれて配置されることによって干渉しないように設けられている。このため、ベーンアライナ部の円弧角度を大きくすることもできる。
したがって、回転軸を小径で支持できることで軸受摺動損失を低減し、且つロータ部の外径や回転中心の精度が向上することでロータ部とシリンダ内周面間を狭い隙間で形成して漏れ損失を低減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に係る圧縮要素の第１のベーン及び第２のベーンを示す図面である。 本発明の実施の形態１に係る圧縮要素のブッシュを示す斜視図である。 ベーン部先端及びシリンダ内周面近傍を示す要部拡大図（平面図）である。 本発明の実施の形態１に係る圧縮要素の断面図であり、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部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に係るベーンのベーン部近傍を示す要部拡大図である。 本発明の実施の形態１に係る圧縮要素の別の一例を説明するための説明図である。 本発明の実施の形態１に係る圧縮要素のさらに別の一例を説明するための説明図である。 図１１に示す圧縮要素の圧縮動作を示す説明図（断面図）である。 本発明の実施の形態２に係るベーン型圧縮機の圧縮要素のベーンを示す図面である。 本発明の実施の形態２に係る圧縮要素のベーンの別の一例を示す図面である。 本発明の実施の形態２に係る圧縮要素の別の一例を示す分解斜視図である。 本発明の実施の形態３に係るベーン型圧縮機の圧縮要素のベーンを示す図面である。

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、この圧縮要素の第１のベーン及び第２のベーンを示す図面であり、図３（ａ）が第１のベーン及び第２のベーンの平面図、図３（ｂ）が第１のベーン及び第２のベーンの正面図を示している。図４は、この圧縮要素のブッシュを示す斜視図である。図５は、この圧縮要素のベーン部先端及びシリンダ内周面近傍を示す要部拡大図（平面図）である。なお、図１において、実線の矢印はガス（冷媒）の流れを示しており、破線の矢印は冷凍機油２５の流れを示している。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５、第２のベーン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。また、略円筒状に形成されたシリンダ内周面１ｂ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、吐出ポート１ｄが形成されている。この吐出ポート１ｄは、最近接点３２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６参照）。また、外周部には軸方向（シリンダ内周面１ｂの中心軸に沿った方向）に貫通した油戻し穴１ｅが形成されている。

（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の一方の開口部（図２では上側）を閉塞するものである。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５のベーンアライナ部５ｃ及び第２のベーン６のベーンアライナ部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、吐出ポート１ｄと連通する吐出ポート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、吐出ポート２ｄの開口部を覆う吐出弁２７（図２のみに図示）、及び吐出弁２７の開度を規制するための吐出弁押え２８（図２のみに図示）が取り付けられている。なお、凹部２ａは、シリンダ内周面１ｂと同心の溝部（リング状溝）として形成してもよい。

（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の他方の開口部（図２では下側）を閉塞するものである。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５のベーンアライナ部５ｄ及び第２のベーン６のベーンアライナ部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と同心の溝部（リング状溝）として形成してもよい。

（４）ロータシャフト４：シリンダ１内でシリンダ１の中心軸とは偏心し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（後述する図６も参照）。

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２ｃ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５：ベーン部５ａ、ベーンアライナ部５ｃ及びベーンアライナ部５ｄが一体形成されて構成されている。ベーン部５ａは、側面視略四角形の板状部材であり、シリンダ内周面１ｂの中心軸方向においてシリンダ１と略同寸法となっている。このベーン部５ａは、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）が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（図５参照）。また、ベーン部５ａのベーン先端部５ｂと反対側の端部（以下、内周側端部という）近傍には、上面（フレーム２との対向面）に、接続部５ｅを介してベーン部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）のベーンアライナ部５ｃが設けられている。同様に、ベーン部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、接続部５ｆを介してベーン部５ａを支持する部分リング形状のベーンアライナ部５ｄが設けられている。ここで、ベーン部５ａ、ベーンアライナ部５ｃ及びベーンアライナ部５ｄは、ベーン部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部５ｃ，５ｄを形成する円弧の中心を通るように形成されている。なお、ベーン部５ａ、ベーンアライナ部５ｃ及びベーンアライナ部５ｄを別体で形成した後、ベーンアライナ部５ｃ及びベーンアライナ部５ｄをベーン部５ａに一体に取り付けてもよい。

また、第１のベーン５のベーンアライナ部５ｃは、その周方向端部５ｇが後述する第２のベーン６のベーンアライナ部６ｃの周方向端部６ｇと１回転中で互いに接触しないように、フレーム２の凹部２ａ内に設けられている（図１、図３参照）。詳しくは、ベーン部５ａとベーンアライナ部５ｃとを接続する接続部５ｅの長さが、後述のベーン部６ａとベーンアライナ部６ｃとを接続する接続部６ｅの長さと異なっている（接続部６ｅよりも長くなっている）。そして、第１のベーン５のベーンアライナ部５ｃと第２のベーン６のベーンアライナ部６ｃとは（より詳しくは、ベーンアライナ部５ｃの周方向端部５ｇ近傍とベーンアライナ部６ｃの周方向端部６ｇ近傍とが）、シリンダ内周面１ｂの中心軸方向に隙間を介して重なるように、フレーム２の凹部２ａ内に設けられている。同様に、第１のベーン５のベーンアライナ部５ｄは、その周方向端部５ｈが後述する第２のベーン６のベーンアライナ部６ｄの周方向端部６ｈと１回転中で互いに接触しないように、シリンダヘッド３の凹部３ａ内に設けられている（図１、図３参照）。詳しくは、ベーン部５ａとベーンアライナ部５ｄとを接続する接続部５ｆの長さが、後述のベーン部６ａとベーンアライナ部６ｄとを接続する接続部６ｆの長さと異なっている（接続部６ｆよりも長くなっている）。そして、第１のベーン５のベーンアライナ部５ｄと第２のベーン６のベーンアライナ部６ｄとは（より詳しくは、ベーンアライナ部５ｄの周方向端部５ｈ近傍とベーンアライナ部６ｄの周方向端部６ｈ近傍とが）、シリンダ内周面１ｂの中心軸方向に隙間を介して重なるように、シリンダヘッド３の凹部３ａ内に設けられている。

（６）第２のベーン６：ベーン部６ａ、ベーンアライナ部６ｃ及びベーンアライナ部６ｄが一体形成されて構成されている。ベーン部６ａは、側面視略四角形の板状部材であり、シリンダ内周面１ｂの中心軸方向においてシリンダ１と略同寸法となっている。このベーン部６ａは、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）が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（図５参照）。また、ベーン部６ａのベーン先端部６ｂと反対側の端部（以下、内周側端部という）近傍には、上面（フレーム２との対向面）に、接続部６ｅを介してベーン部６ａを支持する部分リング形状のベーンアライナ部６ｃが設けられている。同様に、ベーン部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、接続部６ｆを介してベーン部６ａを支持する部分リング形状のベーンアライナ部６ｄが設けられている。ここで、ベーン部６ａ、ベーンアライナ部６ｃ及びベーンアライナ部６ｄは、ベーン部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部６ｃ，６ｄを形成する円弧の中心を通るように形成されている。なお、ベーン部６ａ、ベーンアライナ部６ｃ及びベーンアライナ部６ｄを別体で形成した後、ベーンアライナ部６ｃ及びベーンアライナ部６ｄをベーン部６ａに一体に取り付けてもよい。

また、上述のように、第２のベーン６のベーンアライナ部６ｃは、その周方向端部６ｇが第１のベーン５のベーンアライナ部５ｃの周方向端部５ｇと１回転中で互いに接触しないように、フレーム２の凹部２ａ内に設けられている（図１、図３参照）。詳しくは、ベーン部６ａとベーンアライナ部６ｃとを接続する接続部６ｅの長さが、ベーン部５ａとベーンアライナ部５ｃとを接続する接続部５ｅの長さよりも短くなっている。そして、第１のベーン５のベーンアライナ部５ｃと第２のベーン６のベーンアライナ部６ｃとは（より詳しくは、ベーンアライナ部５ｃの周方向端部５ｇ近傍とベーンアライナ部６ｃの周方向端部６ｇ近傍とが）、シリンダ内周面１ｂの中心軸方向に隙間を介して重なるように、フレーム２の凹部２ａ内に設けられている。同様に、第２のベーン６のベーンアライナ部６ｄは、その周方向端部６ｈが第１のベーン５のベーンアライナ部５ｄの周方向端部５ｈと１回転中で互いに接触しないように、シリンダヘッド３の凹部３ａ内に設けられている（図１、図３参照）。詳しくは、ベーン部６ａとベーンアライナ部６ｄとを接続する接続部６ｆの長さが、ベーン部５ａとベーンアライナ部５ｄとを接続する接続部５ｆの長よりも短くなっている。そして、第１のベーン５のベーンアライナ部５ｄと第２のベーン６のベーンアライナ部６ｄとは（より詳しくは、ベーンアライナ部５ｄの周方向端部５ｈ近傍とベーンアライナ部６ｄの周方向端部６ｈ近傍とが）、シリンダ内周面１ｂの中心軸方向に隙間を介して重なるように、シリンダヘッド３の凹部３ａ内に設けられている。

（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５のベーン部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６のベーン部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５のベーン部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５はロータ部４ａに対して回転可能かつ移動（スライド）可能に支持される。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５は揺動することができる。同様に、第２のベーン６のベーン部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６はロータ部４ａに対して回転可能かつ移動（スライド）可能に支持される。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６は揺動することができる。

また、本実施の形態１に係るブッシュ７は、ブッシュ円弧部７ｂ（ブッシュ７の円弧状の外周部）のシリンダ内周面１ｂ側の端部が平坦に切り欠かれ、ブッシュ切欠き面７ｃが形成されている。またブッシュ円弧部７ｂのシリンダ内周面１ｂと反対側の端部も平坦に切り欠かれ、ブッシュ切欠き面７ｄが形成されている。ブッシュ切欠き面７ｃを形成することにより、ロータ部４ａの外径を小さくしても、ブッシュ７がブッシュ保持部４ｄ内を回転した際にブッシュ７がロータ部４ａの外周から突出することを防止できる（つまり、ブッシュ７がシリンダ内周面１ｂに接触することを防止できる）。同様に、本実施の形態１に係るブッシュ８は、ブッシュ円弧部８ｂ（ブッシュ８の円弧状の外周部）のシリンダ内周面１ｂ側の端部が平坦に切り欠かれ、ブッシュ切欠き面８ｃが形成されている。またブッシュ円弧部８ｂのシリンダ内周面１ｂと反対側の端部も平坦に切り欠かれ、ブッシュ切欠き面８ｄが形成されている。ブッシュ切欠き面８ｃを形成することにより、ロータ部４ａの外径を小さくしても、ブッシュ８がブッシュ保持部４ｄ内を回転した際にブッシュ８がロータ部４ａの外周から突出することを防止できる（つまり、ブッシュ８がシリンダ内周面１ｂに接触することを防止できる）。

ここで、ベーンアライナ部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６は、本発明の実施の形態１に係る圧縮要素の断面図である。この図は、図１のＩ−Ｉ線に沿った断面図であり、図７で後述するようにロータ部４ａ（ロータシャフト４）の回転角度が９０°の状態を示している。

図６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６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８参照）、シリンダ内周面１ｂの半径をｒ_ｃ （図６参照）としたとき、第１のベーン５のベーンアライナ部５ｃ，５ｄの外周面側とベーン先端部５ｂ間の距離Ｘ_ｖ （図３参照）は、下式（１）のように設定している。
（数１）
Ｘ_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間の最小隙間であり（図５参照）、式（１）のようにＸ_ｖ を設定することで、第１のベーン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Ｘ_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６においても同様で、第２のベーン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６は回転することとなる。

なお、ベーン先端部５ｂとシリンダ内周面１ｂ間の最小隙間δは、ベーン先端部５ｂ，６ｂの幅方向の略中心部とシリンダ内周面１ｂ間の隙間を想定している。このため、シリンダ内周面１ｂやベーン先端部５ｂ，６ｂの加工公差等によっては、ベーン先端部５ｂ，６ｂの半径ｒ_ｖ （図５参照）がシリンダ内周面１ｂの半径ｒ_ｃ よりも大きくなる場合もある。このような場合、ベーン先端部５ｂ，６ｂの幅方向端部がシリンダ内周面１ｂに接触してしまうことが懸念される。このため、ベーン先端部５ｂ，６ｂの半径ｒ_ｖ （図５参照）とシリンダ内周面１ｂの半径ｒ_ｃ との関係が下式（２）を満たすように、シリンダ１、第１のベーン５及び第２のベーン６を設計している。
（数２）
ｒ_ｖ ≦ｒ_ｃ …（２）

さらに、ｒ_ｖ をｒ_ｃ よりも小さくし過ぎると、ベーン先端部５ｂ，６ｂの幅方向端部とシリンダ内周面１ｂ間の隙間δ_ｍ （図５参照）が大きくなるため、漏れ損失が増加する問題がある。そのため、δ_ｍ とδとが式（３）を満たすように、シリンダ１、第１のベーン５及び第２のベーン６を設計するのが望ましい（図５参照）。
（数３）
δ_ｍ ≦２δ…（３）

式（３）を満たすためには、ベーン先端部５ｂ，６ｂの幅をｔ_ｖ （図５参照）、α＝ｒ_ｖ ／ｒ_ｃ 、β＝ｔ_ｖ ／２ｒ_ｃ 、δ^＊ ＝δ／ｒ_ｃ としたとき、下式（４）の寸法関係を満たすように、シリンダ１、第１のベーン５及び第２のベーン６を設計すればよい。
（数４）
（−１＋（１−β^２ ）＋α（１−（１−（β／α）^２ ）^０．５ ））≧δ^＊ …（４）

なお、式（２）、式（３）の寸法関係は、本実施の形態１に係るベーン型圧縮機に係らず、ベーン先端とシリンダ内周面に一定の隙間を保ちながら動作する全てのベーン型圧縮機（例えば、特許文献２参照）にも適用可能である。

以上のように、第１のベーン５とシリンダ内周面１ｂ、第２のベーン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。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。圧縮室１１は、シリンダ１に設けた吐出ポート１ｄを介して、フレーム２に形成された吐出ポート２ｄと連通している。吐出ポート２ｄは、吐出時以外は吐出弁２７で閉塞されている。なお、切欠き部１ｃは、図６（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５のベーン先端部５ｂとシリンダ内周面１ｂが相対する点Ａの範囲まで設けられている。

したがって、中間室１０は、回転角度９０°までは吸入ポート１ａと連通するが、その後、吸入ポート１ａ及び吐出ポート１ｄのいずれとも連通しない回転角度範囲が有り、その後、吐出ポート１ｄと連通する。なお、図４及び図６に示す７ａ，８ａはブッシュ７，８のブッシュ中心で、それぞれブッシュ７，８の回転中心である。

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内に保持されている一対のブッシュ７及びその一対のブッシュ７の間に摺動可能に保持されている第１のベーン５のベーン部５ａもロータ部４ａとともに回転する。同様に、ブッシュ保持部４ｅ内に保持されている一対のブッシュ８、及びその一対のブッシュ８の間に摺動可能に保持されている第２のベーン６のベーン部６ａもロータ部４ａとともに回転する。

第１のベーン５及び第２のベーン６は、回転による遠心力を受け、ベーンアライナ部５ｃ，６ｃ及びベーンアライナ部５ｄ，６ｄがベーンアライナ軸受部２ｂ，３ｂにそれぞれ押し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５及び第２のベーン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５のベーン部５ａ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５のベーン部５ａの側面、及び、ブッシュ８と第２のベーン６のベーン部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７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７は、図１のＩ−Ｉ線に沿った断面図である。以下、この図７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。なお、図７では簡単のため、吸入ポート１ａ、切欠き部１ｃ及び吐出ポート１ｄを省略し、吸入ポート１ａ、吐出ポート１ｄをそれぞれ矢印で「吸入」、「吐出」として示している。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７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５及び第２のベーン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７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７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７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５と第２のベーン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７における「角度０°」では、最近接点３２と第２のベーン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６で仕切られた左側の空間は、吐出ポート１ｄに連通した圧縮室１１となる。

図７における「角度４５°」では、第１のベーン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５と第２のベーン６で仕切られた空間は中間室１０となる。この状態では、中間室１０は、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。

図７における「角度９０°」では、第１のベーン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Ａ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。圧縮室１１の容積は「角度４５°」のときより更に小さくなり、冷媒の圧力は上昇する。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。

図７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、冷媒の圧力は上昇する。また、圧縮室１１の容積も「角度９０°」のときより小さくなり、冷媒の圧力は上昇する。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。

その後、第２のベーン６が吐出ポート１ｄに近づくにつれて、圧縮室１１の圧力が上昇していく。そして、冷凍サイクルの高圧（吐出弁２７を開くのに必要な圧力も含む）を圧縮室１１の圧力が上回ると、吐出弁２７が開き、圧縮室１１の冷媒は、吐出ポート１ｄ及び吐出ポート２ｄを通って、密閉容器１０３内に吐出される（図１参照）。密閉容器１０３内に吐出された冷媒は、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。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。

第２のベーン６が吐出ポート１ｄを通過すると、圧縮室１１に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、吐出ポート１ｄ及び吐出ポート２ｄを通って吐出弁２７を押し上げて、密閉容器１０３内に吐出される。

図８は、本発明の実施の形態１に係るベーンアライナ部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８では、ベーンアライナ部５ｃ，６ｃの回転動作を示している。また、図８の「角度０°」の図に示す矢印は、ベーンアライナ部５ｃ，６ｃの回転方向（図８では時計方向）である。但し、他の図では、ベーンアライナ部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５のベーン部５ａ及び第２のベーン６のベーン部６ａがシリンダ１の中心軸周りに回転する（図７）。これにより、ベーンアライナ部５ｃ，６ｃは、図８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部５ｄ，６ｄについても同様である。

続いて、上記の冷媒圧縮動作中における給油動作について説明する。
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９は、本発明の実施の形態１に係るベーンのベーン部近傍を示す要部拡大図である。なお、図９は、図６における第１のベーン５のベーン部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、ベーン部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９では、第１のベーン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５に対して示したが、第２のベーン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１ｅ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、最終的に冷媒とともに吐出ポート２ｄ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１ｅ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１ｅより、油溜め１０４に戻される。

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、ベーン部５ａ，６ａをロータ部４ａに回転可能且つ移動可能に支持し、ベーンアライナ部５ｃ，６ｃをフレーム２の凹部２ａ内で回転自在に支持し、ベーンアライナ部５ｄ，６ｄをシリンダヘッド３の凹部３ａ内で回転自在に支持している。このため、ベーン先端部５ｂ及びベーン先端部６ｂの円弧とシリンダ内周面１ｂの法線が常にほぼ一致するように圧縮動作を行なうために必要な機構（第１のベーン５及び第２のベーン６がシリンダ１の中心周りに回転運動する機構）を、ロータ部４ａと回転軸部４ｂ，４ｃを一体にしたロータシャフト４で実現できる。

また、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５のベーンアライナ部５ｃと第２のベーン６のベーンアライナ部６ｃとが凹部２ａ内において高さ方向に隙間を介して重なるような位置関係に配置され、第１のベーン５のベーンアライナ部５ｄと第２のベーン６のベーンアライナ部６ｄとが凹部３ａ内において高さ方向に隙間を介して重なるような位置関係に配置されている。つまり、１回転中において、第１のベーン５のベーンアライナ部５ｃの周方向端部５ｇと第２のベーン６のベーンアライナ部６ｃの周方向端部６ｇとが、干渉（接触）しないように設けられている。同様に、１回転中において、第１のベーン５のベーンアライナ部５ｄの周方向端部５ｈと第２のベーン６のベーンアライナ部６ｄの周方向端部６ｈとが、干渉（接触）しないように設けられている。このため、ベーンアライナ部５ｃ，５ｄ，６ｃ，６ｄの円弧角度を大きくとることができ、ベーンアライナ部の部分軸受としての信頼性を向上する効果が得られる。

このため、本実施の形態１に係るベーン型圧縮機２００は、回転軸部４ｂ，４ｃを小径の主軸受部２ｃ，３ｃで支持できることで軸受摺動損失を低減し、且つ、ロータ部４ａの外径や回転中心の精度を向上することができる。したがって、本実施の形態１に係るベーン型圧縮機２００は、ロータ部４ａとシリンダ内周面１ｂ間を狭い隙間で形成して漏れ損失を低減することが可能となるので、高効率のベーン型圧縮機２００を得ることができる。

なお、上記ではベーン枚数が２枚の場合のベーン型圧縮機２００について説明したが、ベーン枚数が３枚以上であっても本発明を実施することができる。
図１０は、本発明の実施の形態１に係る圧縮要素の別の一例を説明するための説明図である。この図１０は、図１０（ａ）が第１のベーン５、第２のベーン６及び第３のベーン１０７の平面図、図１０（ｂ）が第１のベーン５、第２のベーン６及び第３のベーン１０７の正面図を示している。

第３のベーン１０７は、第１のベーン５及び第２のベーン６と同様の構成要素を備えている。つまり、第３のベーン１０７におけるベーン部１０７ａの内周側端部近傍には、上面（フレーム２との対向面）に、接続部１０７ｅを介して部分リング形状のベーンアライナ部１０７ｃが設けられている。同様に、ベーン部１０７ａ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、接続部１０７ｆを介して部分リング形状のベーンアライナ部１０７ｄが設けられている。

これら第１のベーン５、第２のベーン６及び第３のベーン１０７においては、第１のベーン５の接続部５ｅ、第２のベーン６の接続部６ｅ及び第３のベーン１０７の接続部１０７ｅの長さが、それぞれ異なっている。このため、第１のベーン５のベーンアライナ部５ｃ、第２のベーン６のベーンアライナ部６ｃ及び第３のベーン１０７のベーンアライナ部１０７ｃを、フレーム２の凹部２ａ内に隙間を介して重なるように配置できる。つまり、１回転中において、第１のベーン５のベーンアライナ部５ｃの周方向端部５ｇ、第２のベーン６のベーンアライナ部６ｃの周方向端部６ｇ及び第３のベーン１０７のベーンアライナ部１０７ｃの周方向端部１０７ｇが互いに干渉（接触）しないようにすることができる。また、これら第１のベーン５、第２のベーン６及び第３のベーン１０７においては、第１のベーン５の接続部５ｆ、第２のベーン６の接続部６ｆ及び第３のベーン１０７の接続部１０７ｆの長さが、それぞれ異なっている。このため、第１のベーン５のベーンアライナ部５ｄ、第２のベーン６のベーンアライナ部６ｄ及び第３のベーン１０７のベーンアライナ部１０７ｄを、シリンダヘッド３の凹部３ａ内に隙間を介して重なるように配置できる。つまり、１回転中において、第１のベーン５のベーンアライナ部５ｄの周方向端部５ｈ、第２のベーン６のベーンアライナ部６ｄの周方向端部６ｈ及び第３のベーン１０７のベーンアライナ部１０７ｄの周方向端部１０７ｈが互いに干渉（接触）しないようにすることができる。

このようにベーン枚数を３枚以上とした場合においても、各ベーンのベーンアライナ部が隙間を介して重なるように凹部２ａ，３ａ内に配置できるので、各ベーンアライナ部の円弧角度を大きくとることができ、ベーンアライナ部の部分軸受としての信頼性を向上することができる。

また、上記では、第１のベーン５及び第２のベーン６は、ベーン部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５及び第２のベーン６を例えば以下のように構成してもよい。

図１１は、本発明の実施の形態１に係る圧縮要素のさらに別の一例を説明するための説明図である。この図１１は、図１のＩＩ−ＩＩ線に沿った断面図である。
図１１において、Ｂは、ベーン部５ａ，６ａのベーン長手方向を示している。また、Ｃ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、ベーン部５ａ，６ａは、ベーンアライナ部５ｃ，５ｄ，６ｃ，６ｄに対して、Ｂ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Ｃは、ベーン長手方向Ｂに対して傾いており、ベーンアライナ部５ｃ，５ｄ，６ｃ，６ｄを形成する円弧の中心を通るように形成されている。

図１１に示す構成においても、図１２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。また、ベーン先端部５ｂ，６ｂの円弧の法線Ｃをベーン長手方向Ｂに対して傾けることにより、ベーン先端部５ｂ，６ｂの円弧長さを長くすることが可能となり、シール長さが増加する。このため、ベーン先端部５ｂ，６ｂでの漏れ損失をより低減することも可能となる。

実施の形態２．
各ベーンにおいて、自らのベーンアライナ部の周方向端部が他のベーンのベーンアライナ部の周方向端部と干渉（接触）しないようにする場合、実施の形態１で示したベーンの形状に限らず、例えば下記のように各ベーンを構成してもよい。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１３は、本発明の実施の形態２に係るベーン型圧縮機の圧縮要素のベーンを示す図面である。この図１３は、図１３（ａ）が第１のベーン５の平面図及び正面図を示しており、図１３（ｂ）が第２のベーン６の平面図及び正面図を示している。

図１３（ａ）に示すように、第１のベーン５のベーンアライナ部５ｃ，５ｄは、高さ方向（シリンダ内周面１ｂの中心軸方向）に沿って円弧角度が異なるように、段付形状となっている。同様に、図１３（ｂ）に示すように、第２のベーン６のベーンアライナ部６ｃ，６ｄも、高さ方向（シリンダ内周面１ｂの中心軸方向）に沿って円弧角度が異なるように、段付形状となっている。そして、フレーム２の凹部２ａ内に配置される第１のベーン５のベーンアライナ部５ｃと第２のベーン６のベーンアライナ部６ｃは、最も円弧角度が大きくなる箇所が高さ方向（シリンダ内周面１ｂの中心軸方向）において異なっている。また、シリンダヘッド３の凹部３ａ内に配置される第１のベーン５のベーンアライナ部５ｄと第２のベーン６のベーンアライナ部６ｄは、最も円弧角度が大きくなる箇所が高さ方向（シリンダ内周面１ｂの中心軸方向）において異なっている。

このため、ベーンアライナ部５ｃの最も円弧角度が大きくなる箇所とベーンアライナ部６ｃの最も円弧角度が大きくなる箇所とが隙間を介して重なるようにフレーム２の凹部２ａ内に配置することにより、１回転中において、第１のベーン５のベーンアライナ部５ｃの周方向端部５ｇと第２のベーン６のベーンアライナ部６ｃの周方向端部６ｇとが干渉することを防止できる。また、ベーンアライナ部５ｄの最も円弧角度が大きくなる箇所とベーンアライナ部６ｄの最も円弧角度が大きくなる箇所とが隙間を介して重なるようにシリンダヘッド３の凹部３ａ内に配置することにより、１回転中において、第１のベーン５のベーンアライナ部５ｄの周方向端部５ｈと第２のベーン６のベーンアライナ部６ｄの周方向端部６ｈとが干渉することを防止できる。なお、ベーンアライナ部５ｃの最も円弧角度が大きくなる箇所以外の箇所とベーンアライナ部６ｃの最も円弧角度が大きくなる箇所以外の箇所とは、中心軸方向に重ならない配置となっている。同様にして、ベーンアライナ部５ｄの最も円弧角度が大きくなる箇所以外の箇所とベーンアライナ部６ｄの最も円弧角度が大きくなる箇所以外の箇所とは、中心軸方向に重ならない配置となっている。

さらに、本実施の形態２においては、図１３（ａ）に示すように、第１のベーン５は、ベーンアライナ部５ｃとベーンアライナ部５ｄとがベーン部５ａに対して対称形状となっている。また、図１３（ｂ）に示すように、第２のベーン６は、ベーンアライナ部６ｃとベーンアライナ部６ｄとがベーン部６ａに対して対称形状となっている。

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においても、ベーンアライナ部５ｃ，５ｄ，６ｃ，６ｄの円弧角度を大きくとることができ、ベーンアライナ部の部分軸受としての信頼性を向上する効果が得られる。

また、本実施の形態２では、ベーンアライナ部５ｃ，５ｄ，６ｃ，６ｄを段付き形状としているため、実施の形態１に比べて、ベーンアライナ部５ｃ，５ｄ，６ｃ，６ｄの軸受面積（ベーンアライナ軸受部２ｂ，３ｂとの接触面積）を大きくとれる。このため、ベーンアライナ部５ｃ，５ｄ，６ｃ，６ｄに作用する面圧を低減でき、部分軸受としての信頼性をより向上することができる。さらに、ベーンアライナ部５ｃ，５ｄ，６ｃ，６ｄの高さ方向の幅を広範囲で大きくとれるため、剛性が改善され、強度的な信頼性を向上することもできる。

さらに、本実施の形態２では、ベーンアライナ部５ｃ及びベーンアライナ部５ｄをベーン部５ａに対して対称形状とし、ベーンアライナ部６ｃ及びベーンアライナ部６ｄをベーン部６ａに対して対称形状としている。このため、ベーンアライナ部５ｃにかかる荷重とベーンアライナ部５ｄにかかる荷重を互いにキャンセルでき、ベーン部５ａを中心とした縦方向の回転モーメントが生じるのを抑制できるので、ベーン部５ａの上下端面がフレーム２やシリンダヘッド３の端面に角で接触するのを防ぐ効果が得られる。同様に、ベーンアライナ部６ｃにかかる荷重とベーンアライナ部６ｄにかかる荷重を互いにキャンセルでき、ベーン部６ａを中心とした縦方向の回転モーメントが生じるのを抑制できるので、ベーン部６ａの上下端面がフレーム２やシリンダヘッド３の端面に角で接触するのを防ぐ効果が得られる。

なお、本実施の形態２では、ベーンアライナ部５ｃ，５ｄ，６ｃ，６ｄを段付形状とすることにより、高さ方向（シリンダ内周面１ｂの中心軸方向）に沿ってベーンアライナ部５ｃ，５ｄ，６ｃ，６ｄの円弧角度が異なるようにした。これに限らず、例えば図１４のようにベーンアライナ部５ｃ，５ｄ，６ｃ，６ｄを形成し、高さ方向（シリンダ内周面１ｂの中心軸方向）に沿ってベーンアライナ部５ｃ，５ｄ，６ｃ，６ｄの円弧角度が異なるようにしてもよい。

図１４は、本発明の実施の形態２に係る圧縮要素のベーンの別の一例を示す図面である。この図１４は、図１４（ａ）が第１のベーン５の平面図及び正面図を示しており、図１４（ｂ）が第２のベーン６の平面図及び正面図を示している。
図１４に示すように、ベーンアライナ部５ｃ，５ｄ，６ｃ，６ｄは、高さ方向（シリンダ内周面１ｂの中心軸方向）に沿って円弧角度が異なるように、その周方向端部が直線的又は曲線的に傾斜した形状となっている。このようにベーンアライナ部５ｃ，５ｄ，６ｃ，６ｄを形成しても、上記（図１３）と同様の効果を得ることができる。

また、本実施の形態２においても、実施の形態１の図１１及び図１２で説明したように、ベーン部５ａ，６ａのベーン長手方向をベーン先端部５ｂ，６ｂの円弧の法線に対して傾けた構成としてもよい。

また、本実施の形態２ではベーン枚数が２枚の場合のベーン型圧縮機２００について説明したが、実施の形態１と同様に、図１５のようにベーン枚数が３枚以上であっても、同様の構成であり、同様の効果が得られる。

実施の形態３．
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のベーンを示す図である。この図１６は、図１６（ａ）が第１のベーン５、第２のベーン６、第３のベーン１０７、第４のベーン１０８の平面図を示しており、図１４（ｂ）が第１のベーン５、第２のベーン６、第３のベーン１０７、第４のベーン１０８の斜視図を示している。なお、本実施の形態３で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に示すように、４枚のベーンのうち、中心軸に対して対称に配置されたベーン同士（つまり、第１のベーン５と第３のベーン１０７の組み合わせ、あるいは、第２のベーン６と第４のベーン１０８の組み合わせ）の互いのベーンアライナ部を同じ高さに配置し、ベーンアライナ部６ｃ、１０８ｃをベーンアライナ部５ｃ、１０７ｃよりもシリンダ１から離して配置した。また、ベーンアライナ部６ｃ、１０８ｃの円弧角度がベーンアライナ部５ｃ、１０７ｃの円弧角度よりも大きくなる構成とした。

さらに、本実施の形態３においては、第１のベーン５は、ベーンアライナ部５ｃとベーンアライナ部５ｄとがベーン部５ａに対して対称形状となっている。第２のベーン６は、ベーンアライナ部６ｃとベーンアライナ部６ｄとがベーン部６ａに対して対称形状となっている。第３のベーン１０７は、ベーンアライナ部１０７ｃとベーンアライナ部１０７ｄとがベーン部１０７ａに対して対称形状となっている。第４のベーン１０８は、ベーンアライナ部１０８ｃとベーンアライナ部１０８ｄとがベーン部１０８ａに対して対称形状となっている。

このように、ベーン枚数が４枚以上かつ複数枚である場合、中心軸に対して対称に配置されたベーン同士のベーンアライナ部の高さを同じにすることで、ベーンアライナ部の重なり数をベーン枚数の半分にしても、円弧角度を大きくとることができる。このため、ベーンアライナ部の部分軸受としての信頼性を向上し、かつ、ベーンアライナ部を重なり構造にすることによる高さの増加分を小さくする効果が得られる。

また、第１のベーン５のベーンアライナ部５ｃ，５ｄの周方向端面５ｇ，５ｈと第３のベーン１０７のベーンアライナ部１０７ｃ，１０７ｄの周方向端面１０７ｇ，１０７ｈは、１回転中で第２のベーン６の接続部６ｅ，６ｆならびに第４のベーン１０８の接続部１０８ｅ，１０８ｆと干渉しない構成としなければならない。
これに対して、第２のベーン６のベーンアライナ部６ｃ，６ｄと第４のベーン１０８のベーンアライナ部１０８ｃ，１０８ｄは、１回転中で互いに周方向端部が干渉しない構成とすればよい。
このため、第２のベーン６と第４のベーン１０８のベーンアライナ部の円弧角度を、第１のベーン５と第３のベーン１０７のベーンアライナ部の円弧角度よりも大きくとることができ、その分だけ軸受長さ（すなわち、ベーンアライナ部の高さ）を小さくとることができる。

なお、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。

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 吐出ポート、１ｅ 油戻し穴、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 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、５ａ ベーン部、５ｂ ベーン先端部、５ｃ ベーンアライナ部、５ｄ ベーンアライナ部、５ｅ 接続部、５ｆ 接続部、５ｇ 周方向端部、５ｈ 周方向端部、６ 第２のベーン、６ａ ベーン部、６ｂ ベーン先端部、６ｃ ベーンアライナ部、６ｄ ベーンアライナ部、６ｅ 接続部、６ｆ 接続部、６ｇ 周方向端部、６ｈ 周方向端部、７ ブッシュ、７ａ ブッシュ中心、７ｂ ブッシュ円弧部、７ｃ ブッシュ切欠き面、７ｄ ブッシュ切欠き面、８ ブッシュ、８ａ ブッシュ中心、８ｂ ブッシュ円弧部、８ｃ ブッシュ切欠き面、８ｄ ブッシュ切欠き面、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、２７ 吐出弁、２８ 吐出弁押え、３１ 油ポンプ、３２ 最近接点、１０１ 圧縮要素、１０２ 電動要素、１０３ 密閉容器、１０４ 油溜め、１０７ 第３のベーン、１０７ａ ベーン部、１０７ｂ ベーン先端部、１０７ｃ ベーンアライナ部、１０７ｄ ベーンアライナ部、１０７ｅ 接続部、１０７ｆ 接続部、１０７ｇ 周方向端部、１０７ｈ 周方向端部、１０８ 第４のベーン、１０８ａ ベーン部、１０８ｂ ベーン先端部、１０８ｃ ベーンアライナ部、１０８ｄ ベーンアライナ部、１０８ｅ 接続部、１０８ｆ 接続部、１０８ｇ 周方向端部、１０８ｈ 周方向端部、１０９ ブッシュ、２００ ベーン型圧縮機。

Claims (12)

1. 略円筒状で、軸方向の両端が開口しているシリンダと、
   前記シリンダの軸方向の両端を閉塞するシリンダヘッド及びフレームと、
   前記シリンダ内で回転運動する円柱形のロータ部及び前記ロータ部に回転力を伝達するシャフト部を有するロータシャフトと、
   前記ロータ部内に設置された複数のベーン部を有する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の端面に、外周面が前記シリンダの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、前記ベーン部を支持するベーンアライナ部を設け、
   前記ベーンアライナ部は、外周面が円弧形状の部分リング形状であり、
   前記ベーン部のそれぞれは、自らの前記ベーンアライナ部の周方向端部が前記ロータ部の１回転中に他の前記ベーンアライナ部の周方向端部と前記軸方向に重なり、前記軸方向に重なり合う前記ベーンアライナ部の周方向端部どうしが前記溝内で前記シリンダの中心軸の方向にずれて配置されることによって互いに干渉しないように設けられていることを特徴とするベーン型圧縮機。
2. 前記ベーン部のそれぞれは、互いのベーンアライナ部が前記中心軸の方向に隙間を介して重なるように前記凹部に挿入され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. 前記ベーンアライナ部は、前記中心軸の方向に沿って円弧角度が異なるように、段付形状となっており、
   前記ベーン部のそれぞれは、同一の前記凹部に挿入される前記ベーンアライナ部の最も円弧角度が大きい箇所が前記中心軸の方向で異なっており、これら最も円弧角度が大きい箇所が前記中心軸の方向に隙間を介して重なるように前記凹部に挿入され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. 前記ベーンアライナ部は、前記中心軸の方向に沿って円弧角度が異なるように、その周方向端部が直線的又は曲線的に傾斜する形状となっており、
   前記ベーン部のそれぞれは、自らの前記ベーンアライナ部の周方向端部が他の前記ベーンアライナ部の周方向端部と干渉しないように設けられ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。
5. 前記ベーン部の枚数が４枚以上の偶数枚であり、前記中心軸に対して対称に配置された前記ベーン部の前記ベーンアライナ部を同じ高さに配置したことを特徴とする請求項２に記載のベーン型圧縮機。
6. 前記シリンダに対して最も離して配置した前記ベーンアライナ部の円弧角度が、それ以外の前記ベーンアライナ部の円弧角度よりも大きいことを特徴とする請求項５に記載のベーン型圧縮機。
7. 同一の前記ベーン部に設けられている前記ベーンアライナ部は、前記フレームとの対向面に設けられている前記ベーンアライナ部と前記シリンダヘッドとの対向面に設けられている前記ベーンアライナ部とが、前記ベーン部に対して対称形状となっていることを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれか一項に記載のベーン型圧縮機。
8. 前記ベーン部の先端部と前記シリンダの前記内周面との間に常に隙間が形成されるように前記ベーン部を保持するものであり、前記ベーン部の前記先端部の半径をｒ_ｖ、前記シリンダの前記内周面の半径をｒ_ｃとしたとき、
   ｒ_ｖ≦ｒ_ｃ
   の寸法関係を満たす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. 前記ベーン部の前記先端部の幅をｔ_ｖ、前記ベーン部の前記先端部と前記シリンダの前記内周面との間の最小隙間をδ、α＝ｒ_ｖ／ｒ_ｃ、β＝ｔ_ｖ／２ｒ_ｃ、δ^＊＝δ／ｒ_ｃとしたとき、
   （−１＋（１−β^２）＋α（１−（１−（β／α）^２）^０．５））≧δ^＊
   の寸法関係を満たすことを特徴とする請求項８に記載のベーン型圧縮機。
10. 前記ベーンアライナ部は、前記ベーン部と一体に取り付けられ、あるいは前記ベーン部と一体で形成されたことを特徴とする請求項１〜請求項９のいずれか一項に記載のベーン型圧縮機。
11. 前記ベーン部は、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１０のいずれか一項に記載のベーン型圧縮機。
12. 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、前記ベーン部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１１に記載のベーン型圧縮機。

Images