(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
しかしながら、特許文献1のベーン型圧縮機では、リアハウジング内に形成される吐出室の容積確保には限界があり、吐出脈動の悪化が懸念される。また、吐出室の容積を大きくしようとすると、リアハウジングを大きくしなければならず、ベーン型圧縮機全体の小型化が実現できない。また、リアハウジングにおいて吐出室と貯油室とが別々に設けられており、吐出室及び貯油室それぞれの容積を確保するためにも、リアハウジングの小型化は困難であり、ベーン型圧縮機全体の寸法を大きくせざるを得ない。
【0006】
この発明はこのような問題を解決するためになされたもので、吐出室の容積を大きくして吐出脈動を低減させるとともに、機器全体を小型化させることができるベーン型圧縮機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0007】
上記の課題を解決するために、この発明に係るベーン型圧縮機は、内部にシリンダ室が形成されたハウジングと、ハウジングに回転可能に支持される駆動軸と、駆動軸に一体的に取り付けられるロータと、ロータの外周に出没可能に設けられ、かつシリンダ室の内周面に接触するベーンと、ベーンとロータとにより、シリンダ室内に形成された圧縮室と、圧縮室に連通する吸入室と、圧縮室に連通し、かつ潤滑油を貯留する貯油空間を有する吐出室とを備え、吐出室は、駆動軸の軸方向にシリンダ室
内に形成された圧縮室を挟んで両側に所定の大きさの空間を備え、両空間を貯油空間として構成すべく、空間は相互に連通する。
このように、吐出室が貯油室としての機能も兼ね、また駆動軸の軸方向においてハウジングの両側に吐出室が設けられることにより、ベーン型圧縮機自体の寸法は大きくしないまま、吐出室の容積を確保することができる。
【0008】
また、この発明に係るベーン型圧縮機
のハウジングは、シリンダ室が形成されるフロントハウジングと、フロントハウジングに接続されるリアサイドプレートと、フロントハウジング及びリアサイドプレートの外周部分を覆うシェルとを有し、吸入室は、フロントハウジングの外周部分とシェルの内周面との間に形成されてもよい。
【0009】
また、この発明に係るベーン型圧縮機は、
駆動軸とハウジングとの間を封止する封止部材を備え、ハウジングには、貯油空間から封止部材に給油するための封止部材給油路が形成されてもよい。
またさらに、この発明に係るベーン型圧縮機は、駆動軸とハウジングとの間において駆動軸を回転可能に支持する軸受を備え、ハウジングには、貯油空間から軸受に給油するための軸受給油路が形成されることもできる。
【0010】
さらに、吸入室と吐出室とを連通させる連通孔がハウジングに形成され、連通孔には逆止弁が設けられ、逆止弁は、吐出室の圧力が吸入室の圧力よりも一定圧以上高くなった場合に開状態になるように構成されていてもよい。
【0011】
さらにまた、ベーンには駆動軸の軸方向において両端側より前記貯油空間の潤滑油が背圧として供給されてもよい
。
【発明の効果】
【0012】
この発明によれば、ベーン型圧縮機において、吐出室の容積を大きくして吐出脈動を低減させるとともに、機器全体を小型化させることができる。
【図面の簡単な説明】
【0013】
【
図1】この発明の実施の形態1に係るベーン型圧縮機の断面図である。
【
図2】
図1に記載のベーン型圧縮機をH−Hに沿って切った断面図であり、シリンダ室内の様子を模式的に示す図である。
【
図3】
図1に記載のベーン型圧縮機をI−Iに沿って切った断面図であり、吸入室及び吐出室の様子を模式的に示す図である。
【
図4】この発明の実施の形態2に係るベーン型圧縮機の断面図である。
【
図5】
図4に記載のベーン型圧縮機をI’−I’に沿って切った断面図であり、吸入室及び吐出室の様子を模式的に示す図である。
【
図6】この発明の実施の形態3に係るベーン型圧縮機の断面図である。
【
図7】
図6に記載のベーン型圧縮機をI”−I”に沿って切った断面図であり、吸入室及び吐出室の様子を模式的に示す図である。
【
図8】この発明の実施の形態4に係るベーン型圧縮機の吸入室及び吐出室の様子を模式的に示す断面図である。
【
図9】この発明の実施の形態5に係るベーン型圧縮機の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0014】
以下、この発明の実施の形態について添付図面に基づいて説明する。
実施の形態1.
本実施の形態1に係るベーン型圧縮機101について、
図1〜3を参照して説明する。
図1に示すように、ベーン型圧縮機101のハウジング1(又は外郭および区画部材)はフロントハウジング3、リアサイドプレート5及びシェル7の3部材で構成されている。シェル7は一方が開口した略円筒形状をしており、内部に略円盤形状のリアサイドプレート5が嵌入される。また、フロントハウジング3は円盤形状を挟んで左右に大小2つの円筒形状を有する構成となっており、リアサイドプレート5に隣接して、シェル7に嵌入されている。すなわち、フロントハウジング3及びリアサイドプレート5の外周はシェル7に覆われている。また、フロントハウジング3とリアサイドプレート5とはボルト45(
図2参照)によって互いに固定して接続される。
以下、ベーン型圧縮機101において、フロントハウジング3が設けられている側を前方とし、リアサイドプレート5が設けられている側を後方とする。また、フロントハウジング3によって形成される部分はハウジング1の前方部分を構成し、リアサイドプレート5によって形成される部分及びリアサイドプレート5よりも後方に形成される部分はハウジング1の後方部分を構成する。
【0015】
図1及び
図2を参照すると、フロントハウジング3には、略円柱形状のシリンダ室13が後方に向かって凹状に刳り貫かれるように形成されている。すなわち、フロントハウジング3は、シリンダ室13の一端面及び内周面を形成している。また、
図2に示すようにシリンダ室13の軸中心はフロントハウジング3の軸中心Oに対して偏心している。さらに、フロントハウジング3には駆動軸9がフロント側軸受21を介して回転可能に支持される。駆動軸9はフロントハウジング3を貫通しつつ前方に向かって突出し、その先端には電磁クラッチやプーリ等(図示せず)が固定され、車両のエンジン(図示せず)からの駆動力が伝達されるようになっている。ここで、前方に突出した駆動軸9を囲むように、略円筒形状のリップシール保持部3bがフロントハウジング3の前方に向かって突出して形成されている。リップシール保持部3bと駆動軸9との間にはリップシール保持空間34が形成される。また、リップシール保持空間34、すなわち駆動軸9とフロントハウジング3との間はリップシール19によって封止されている。
なお、フロント側軸受21は軸受を構成する。また、リップシール19は封止部材を構成する。またここで、以下の説明において駆動軸9の延びる方向を方向Xとする。
【0016】
図2に示すように、駆動軸9はフロントハウジング3の中心Oを回転中心とするように配設される。駆動軸9には円柱状のロータ25が一体的に取り付けられ、ロータ25はシリンダ室13に回転可能に設けられる。そして、ロータ25はシリンダ室13に対して偏心しており、ロータ25の一部はシリンダ室13の内周面と接している。また、ロータ25の外周面には2個のベーン溝25aが形成されている。ベーン溝25aはそれぞれロータ25の回転中心Oを中心として互いに点対称の位置に配置される。各ベーン溝25aにはそれぞれベーン27が出没可能に収納されている。すなわち、ベーン27はロータ25の外周にベーン溝25aを介して出没可能に設けられる。また、各ベーン27と各ベーン溝25aとの間は背圧室29とされる。ここで、ベーン27は、背圧室29から潤滑油が背圧として供給されることにより、シリンダ室13の内周面に接触する。そして、2枚のベーン27とロータ25の外周面とによって、シリンダ室13内には2個の圧縮室31が形成される。また、フロントハウジング3には、シリンダ室13の内周面において吸入ポート15aが形成され、吸入ポート15aは吸入行程にある圧縮室31と連通するようになっている。さらに、フロントハウジング3の外周面には、シェル7との間に吐出空間33が形成されており、吐出空間33は吐出ポート33aを介して吐出行程にある圧縮室31と連通する。また、フロントハウジング3には、シリンダ室13の下部を方向Xに沿って延びる吐出室接続路11の一部11bが形成されている。
【0017】
次にシェル7の構造について、
図1を参照して説明する。
シェル7の上部には、前方寄りに吸入口7cが、後方寄りに吐出口7bが形成されている。また、シェル7の外周面には3個の取付足7aが形成されており、1つはシェル7の上部に、2つはシェル7の下部にそれぞれ配設されている。ベーン型圧縮機101は取付足7aを介して車両のエンジン(図示せず)等に取り付けられる。但し、取付足7aの数及び配置はこれに限定されない。
【0018】
図3は、ベーン型圧縮機101をI−Iに沿って切った断面図であり、吸入室及び吐出室の様子を模式的に示している。ここで、
図1及び
図3を参照すると、フロントハウジング3とシェル7との間には吸入室15及びフロント側吐出室17bが形成されている。吸入室15とフロント側吐出室17bとは、フロントハウジング3に形成された仕切部3cによって分離され、それぞれ互いに隣接する略半月形状をしている。フロント側吐出室17bは潤滑油を貯留するフロント側貯油空間22bを底部に有する。また、吸入室15は吸入口7cを介して外部に連通するとともに、前述の吸入ポート15aを介してシリンダ室13の冷媒吸入側に連通する。ここで、吸入室15がシリンダ室13の冷媒吸入側に連通する、とは、冷媒の吸入行程にある状態の圧縮室31に吸入ポート15aを介して吸入室15が連通していることをいう。
【0019】
次にリアサイドプレート5の構造について
図1を用いて説明する。
シリンダ室13はリアサイドプレート5を蓋にして閉鎖されているため、リアサイドプレート5はシリンダ室13の後方の一端面を構成する。リアサイドプレート5の上部には、冷媒と潤滑油とを分離するセパレータ41が形成されている。また、リアサイドプレート5には吐出孔33bが形成され、吐出孔33bはフロントハウジング3側の吐出空間33とセパレータ41との間に連通するように設けられている。また、駆動軸9がリア側軸受23を介してリアサイドプレート5によって回転可能に支持されている。さらに、リアサイドプレート5の下部には吐出室接続路11の一部11aが形成されている。リアサイドプレート5の吐出室接続路11aとフロントハウジング3の吐出室接続路11bとは、リアサイドプレート5とフロントハウジング3とを組み合わせた際に、ベーン型圧縮機101全体としての一つの吐出室接続路11を構成する。
【0020】
リアサイドプレート5とシェル7との間にはリア側吐出室17aが形成される。リア側吐出室17aは吐出口7bを介して外部に連通するとともに、前述の吐出空間33を介してシリンダ室13の冷媒吐出側に連通している。ここで、リア側吐出室17aがシリンダ室13の冷媒吐出側に連通する、とは、冷媒の吐出行程にある状態の圧縮室31に吐出空間33を介してリア側吐出室17aが連通していることをいう。また、リア側吐出室17aは潤滑油を貯留するリア側貯油空間22aを底部に有する。フロント側吐出室17bとリア側吐出室17aとは、吐出室接続路11によって相互に連通する。吐出室接続路11を介して、潤滑油はフロント側貯油空間22bとリア側貯油空間22aとの間を流通可能である。よって、フロント側貯油空間22bとリア側貯油空間22aとは全体で貯油空間22を構成する。また、フロント側吐出室17bとリア側吐出室17aとは全体で吐出室17を構成する。すなわち、吐出室17は、方向Xにシリンダ室13を挟んで両側に所定の大きさの2つの空間であるフロント側吐出室17b及びリア側吐出室17aを備えている。
【0021】
また、リアサイドプレート5には、リア側貯油空間22aとベーン27の背圧室29とを連通させるリア側背圧経路36が形成されている。そのため、リア側貯油空間22aの潤滑油はベーン27の背圧室29に流入し、ベーン溝25a内のベーン27を径方向外側に向かって押圧するように、ベーン27に背圧をかけることができる。
【0022】
以上より、貯油空間22が吐出室17の底部に形成されることにより、吐出室17内の空間を潤滑油の貯留のために使用でき、吐出室17は貯油室としても機能する。従って、吐出室17とは別に貯油室を設ける必要がなく、ベーン型圧縮機101全体を小型化することができる。
また、吐出室17はハウジング1の後方部分だけでなく前方部分のフロントハウジング3にも形成されているため、その分、吐出室17の容積を大きくとることができ、吐出脈動を低減することができる。
さらにまた、シリンダ室13及び吸入室15の下部において、貯油空間22が方向Xに沿ってハウジング1の前方から後方にわたって設けられるように吐出室17が形成されている。そのため、ハウジング1の下部に貯留された潤滑油によるダンパー効果によって、ベーン型圧縮機101の振動が低減される。
【0023】
また、ハウジング1は、フロントハウジング3、リアサイドプレート5及びのシェル7の3部材で構成され、フロントハウジング3及びリアサイドプレート5の外周はシェル7に覆われている。ここで、従来のベーン型圧縮機ではシェル7に該当する構成がないため、フロントハウジングに形成された吸入室の容積確保が困難であり、吸入脈動の悪化が懸念されていた。これに対し、本実施の形態におけるベーン型圧縮機101の吸入室15は、フロントハウジング3の外周部分とシェル7の内周面との間に形成されることができる。すなわち、吸入室15の容積はより大きく確保されることが可能となり、吸入脈動の悪化が防止される。さらに、シェル7がフロントハウジング3及びリアサイドプレート5の外周を覆っていることにより、フロントハウジング3及びリアサイドプレート5の外周部分を適度に肉抜きすることで、ベーン型圧縮機101をより軽量化することができる。
【0024】
以下、本発明の実施の形態2〜5について
図4〜9に基づいて説明するが、実施の形態1と同一の符号が付された構成については、
図1〜3に示されるベーン型圧縮機101と同様の構成であるので、詳細な説明は省略する。
【0025】
実施の形態2.
この発明の実施の形態2に係るベーン型圧縮機102について、
図4及び
図5を用いて説明する。
図4に示すように、ベーン型圧縮機102には、フロントハウジング3’において、リップシール19に潤滑油を供給するための封止部給油路26が形成される。この封止部給油路26は、リップシール保持部3b’によって画定されているリップシール保持空間34と、フロント側貯油空間22bとを連通させるように構成される。ここで、
図4及び
図5に示すように、フロントハウジング3’における仕切部3c’の下部にはフロント側吐出室17b’内に下方に向かって突出しつつ延びる給油路形成柱3a’が形成される。封止部給油路26は給油路形成柱3a’を貫通するように形成されている。また、封止部給油路26は、給油路形成柱3a’において、フロント側貯油空間22bとリップシール保持空間34との間を略くの字状に延びている。なお、実施の形態1と同様に、フロントハウジング3’とリアサイドプレート5とシェル7とはハウジング1’を構成する。また、ハウジング1’前方に設けられたフロント側吐出室17b’と、ハウジング1’後方に設けられたリア側吐出室17a’とは全体で吐出室17’を構成している。
【0026】
以上より、フロント側貯油空間22bとリップシール保持空間34とを連通させる封止部給油路26が形成されることによって、フロント側貯油空間22bからリップシール19に対する潤滑油の供給が可能となる。これにより、駆動軸9とリップシール19との間の潤滑性が向上し、リップシールの摩耗が防止される。
なお、本実施の形態における封止部給油路26は給油路形成柱3a’内を略くの字状に延びているが、これに限定されず、例えば直線状に延びていてもよい。
【0027】
実施の形態3.
次に、この発明の実施の形態3に係るベーン型圧縮機103について、
図6及び
図7を用いて説明する。
図6に示すように、ベーン型圧縮機103には、フロント側貯油空間22b側から上方に直線状に延び、フロント側軸受21に向かってフロントハウジング3”を貫通する軸受給油路24が形成される。このため、
図6及び
図7を参照すると、実施の形態2と同様に、フロントハウジング3”には、仕切部3c’の下部においてフロント側吐出室17b”内に突出しつつ上下方向に延びる給油路形成柱3a”が形成される。そして、軸受給油路24は給油路形成柱3a”内に形成されている。なお、実施の形態1及び2と同様に、フロントハウジング3”とリアサイドプレート5とシェル7とはハウジング1”を構成する。また、ハウジング1”前方に設けられたフロント側吐出室17b”と、ハウジング1”後方に設けられたリア側吐出室17a”とは全体で吐出室17”を構成している。
【0028】
以上より、フロントハウジング3”に軸受給油路24が形成されることによって、フロント側貯油空間22bからフロント側軸受21に対する潤滑油の供給が可能となる。そのため、駆動軸9とフロント側軸受21との間の潤滑性が向上し、駆動軸9やフロント側軸受21の摩耗や焼き付きが防止される。
【0029】
実施の形態4.
次に、この発明の実施の形態4に係るベーン型圧縮機104について、
図8を用いて説明する。
図8に示すように、ベーン型圧縮機104のフロントハウジング403における仕切部403cには、吸入室15とフロント側吐出室17bとを連通させる連通孔48が形成される。また、この連通孔48には逆止弁28が設けられている。逆止弁28は、フロント側吐出室17bの圧力が吸入室15の圧力よりも一定圧以上高くなった場合に開状態になって、フロント側吐出室17bと吸入室15とを連通させるように構成されている。
なお、実施の形態1〜3と同様に、フロントハウジング403とリアサイドプレート5とシェル7とはハウジング401を構成する。
【0030】
以上より、仕切部403cに逆止弁28が設けられることにより、回転数が上昇したり冷媒流量が増大した場合の高圧縮時や、ベーン型圧縮機104の異常発生時に、フロント側吐出室17bの圧力が吸入室15の圧力よりも過大になった場合、フロント側吐出室17bと吸入室15とをバイパスさせることができる。すなわち、逆止弁28は、ベーン型圧縮機104の異常時における安全装置として機能する。
【0031】
実施の形態5.
次に、この発明の実施の形態5に係るベーン型圧縮機105について、
図9を用いて説明する。
図9に示すように、ベーン型圧縮機105のフロントハウジング503には、フロント側貯油空間22bとベーン27の背圧室29とを連通させるフロント側背圧経路32が形成されている。フロント側背圧経路32が形成されることによって、フロント側貯油空間22bの高圧の潤滑油は、フロント側背圧経路32を介してベーン27の背圧室29に流入する。このため、ベーン27にはシリンダ室13の後方からのみならず前方からも背圧室29へ潤滑油が背圧として供給されることになる。すなわち、ベーン27には、方向Xにおいて両端側より、フロント側貯油空間22bの潤滑油が背圧として供給される。
なお、実施の形態1〜4と同様に、フロントハウジング503とリアサイドプレート5とシェル7とはハウジング501を構成する。
【0032】
ここで、ベーンに後方からのみ潤滑油を供給する構成となっている従来のベーン型圧縮機の場合は、後方から供給される潤滑油の圧力により、後方から前方にかけてベーンに傾きが生じる。そのため、従来のベーン型圧縮機において、ベーンの後方の先端のみがシリンダ室の内周面に接触して、ベーンの前方の先端とシリンダ室13の内周面との間には隙間が生じてしまう。これに対し、本実施の形態に係るベーン型圧縮機105では、前方および後方から背圧を供給することにより、ベーン27に対して前後から均等に圧力をかけて支持するため、ベーン27の先端は前後にわたって均一にシリンダ室13の内周面に接触することができる。
【0033】
なお、実施の形態1〜5に係るベーン型圧縮機101〜105のシリンダ室13は、方向Xから見て真円形状をしているが、これに限定されず、方向Xから見て楕円形状となるシリンダ室を用いてもよい。
また、実施の形態1に係るベーン型圧縮機101の構成に対して実施の形態2〜5に係る構成を適宜組み合わせて使用してもよい。