(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
【背景技術】
【0002】
特許文献1に従来のベーン型圧縮機(以下、圧縮機という。)が開示されている。この圧縮機は、ハウジングと、駆動軸と、ロータと、複数個のベーンとを備えている。ハウジングには、吸入室、吐出室及びシリンダ室が形成されている。駆動軸は、ハウジングに回転軸心周りで回転可能に設けられている。ロータは、シリンダ室内で駆動軸と同期回転可能に設けられている。ロータには、複数個のベーン溝が形成されている。各ベーンは、各ベーン溝に各々出没可能に設けられている。
【0003】
ハウジングは、フロントハウジング、リヤハウジング、シリンダブロック、フロントサイドプレート、リヤサイドプレート及びエンドフレームを有している。シリンダブロックは、フロントサイドプレートの後面である第1面と、リヤサイドプレートの前面である第2面との間にシリンダ室を形成している。シリンダ室と吐出室とをリヤサイドプレートが区画している。
【0004】
圧縮室は、シリンダ室の内面、ロータの外面、第1面、第2面及び各ベーンによって形成されている。各ベーン溝と各ベーンとの間は、第1面と第2面とで区画される背圧室とされている。吐出室と各背圧室との間には、吐出室内の潤滑油を各背圧室に供給可能な背圧供給手段が設けられている。
【0005】
リヤサイドプレートには、駆動軸を軸支する軸孔が形成されている。背圧供給手段は、上流路と、下流路と、回転路とを有する。上流路は、リヤサイドプレートに形成されている。そして、上流路は、吐出室から延びて軸孔内に開いている。具体的には、上流路は、リヤサイドプレートとエンドフレームとの間に形成される供給室内に開いている。下流路は、リヤサイドプレートに形成されている。この下流路は、圧縮行程中の各背圧室と連通するようになっている。また、回転路は駆動軸に形成されている。この回転路は、駆動軸の回転方向の位相によって上流路と下流路とを間欠的に連通するようになっている。
【0006】
この圧縮機では、吐出室内に存在する高圧の潤滑油が上流路を経て回転路に至る。そして、駆動軸の位相によって回転路が下流路と連通すれば、回転路内の高圧の潤滑油が下流路を経て各背圧室に供給される。また、駆動軸の位相によって回転路が下流路と非連通となれば、回転路内の高圧の潤滑油は下流路を経て各背圧室に供給され難い。
【0007】
このため、圧縮行程の間、高圧の潤滑油が間欠的に各背圧室に供給され、各ベーンがシリンダ室の内面に間欠的に押し付けられる。このため、背圧室への潤滑油の供給量を調整できるとともに、各ベーンの押し付け力を低減できることから、動力低減を実現できる。また、駆動軸の回転が停止され、吐出室と各背圧室とが非連通となれば、冷媒ガス等が吐出室から吸入室に逆流することを防止できる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0009】
しかし、上記従来の圧縮機では、背圧供給手段が駆動軸を経由するため、駆動軸と軸孔との間にある隙間により、潤滑油が下流路からシリンダ室内に漏れるおそれがある。このため、圧縮機の作動中には、吐出室内の高圧の潤滑油が背圧室以外に無駄に漏れて動力損失を生じるおそれがある。また、圧縮機の停止中には、背圧供給手段が非連通となって冷媒ガス等の逆流を防止しているにもかかわらず、冷媒ガス等が吐出室から駆動軸と軸孔との間の隙間を介してシリンダ室や吸入室、さらには圧縮機外の蒸発器に逆流するおそれがある。
【0010】
本発明は、上記従来の実情に鑑みてなされたものであって、動力損失を生じ難く、かつ冷媒ガス等の逆流を生じ難いベーン型圧縮機を提供することを解決すべき課題としている。
【課題を解決するための手段】
【0011】
本発明の圧縮機は、吸入室、吐出室及びシリンダ室が形成されたハウジングと、
前記ハウジングに回転軸心周りで回転可能に設けられた駆動軸と、
前記シリンダ室内で前記駆動軸と同期回転可能に設けられ、複数個のベーン溝が形成されたロータと、
前記各ベーン溝に各々出没可能に設けられるベーンとを備え、
前記ハウジングは、第1区画壁及び第2区画壁を有し、前記第1区画壁の後面である第1面と前記第2区画壁の前面である第2面との間に前記シリンダ室が形成され、前記シリンダ室と前記吐出室とを前記第2区画壁が区画し、
前記シリンダ室の内面、前記ロータの外面、前記第1面、前記第2面及び前記各ベーンによって圧縮室が形成され、
前記各ベーン溝と前記各ベーンとの間は、前記第1面と前記第2面とで区画される背圧室とされ、
前記吐出室と前記各背圧室との間には、前記吐出室内の潤滑油を前記各背圧室に供給可能な背圧供給手段が設けられ、
前記第2区画壁には、前記駆動軸を軸支する軸孔が形成され、
前記背圧供給手段は、前記第2区画壁に形成され、前記吐出室から延びて前記軸孔内に開く上流路と、前記第2区画壁に形成され、圧縮行程中の前記各背圧室と連通する下流路と、前記駆動軸に形成され、前記駆動軸の回転方向の位相によって前記上流路と前記下流路とを間欠的に連通する回転路とを有するベーン型圧縮機であって、
前記下流路は、
前記駆動軸と同軸の環状溝として形成されることにより前記軸孔内に開いて前記回転路と連通するダンパ室と、前記ダンパ室から延びて前記第2面に開く排出孔とからなり、
前記上流路及び前記ダンパ室は前記駆動軸の周面に対向して開口し、
前記回転路は、前記駆動軸の周面に溝状に形成されて前記上流路と前記ダンパ室とを連通し、
前記ダンパ室は、前記駆動軸の軸方向において、前記上流路の開口より前記第2面側で開口し、
前記軸孔と前記駆動軸との間には、
前記上流路、前記回転路及び前記ダンパ室と
、前記第2面とを封止するシールリングが設けられていることを特徴とする。
【0012】
本発明の圧縮機では、軸孔と駆動軸との間において、
上流路、回転路及びダンパ室と
、第2面とを封止するシールリングが設けられているため、ダンパ室からシリンダ室への潤滑油の漏れを防止することができる。このため、圧縮機の作動中、吐出室内の高圧の潤滑油が背圧室以外に無駄に供給され難く、動力損失を低減できる。
【0013】
また、この圧縮機では、駆動軸を停止させた状態において、回転路が上流路と下流路とを連通させている場合がある。この場合、吐出室と上流路とを連通する回転路内の潤滑油の圧力によって駆動軸が僅かに回転すれば、つまり冷媒ガス等の逆流を僅かに生じれば、上流路と下流路とが非連通となる。このため、駆動軸のそれ以上の回転は防止され、冷媒ガス等のそれ以上の逆流も防止されるはずである。ここで、ダンパ室からシリンダ室への潤滑油の漏れが存在すると、冷媒ガス等の逆流が継続されてしまう。本発明の圧縮機では、ダンパ室からシリンダ室への潤滑油の漏れを防止できることから、冷媒ガス等の逆流をより確実に防止できる。
【0014】
したがって、本発明の圧縮機によれば、動力損失を生じ難く、かつ冷媒ガス等の逆流を生じ難くすることができる。
【0015】
シールリングは、軸孔と駆動軸との間に設けられればよい。このため、第2区画壁に環状溝を凹設し、その環状溝にシールリングを嵌合してもよい。しかし、駆動軸に環状溝を凹設し、シールリングをその環状溝に嵌合することが好ましい。この場合、第2区画壁に環状溝を凹設するよりも、加工作業に要する手間を要しない。また、駆動軸に凹設した環状溝にシールリングを嵌合すれば、組み付けも容易である。
【0016】
軸孔には、軸孔に軸支される駆動軸の外周面との摩擦力を低減する摺動層が形成されていることが好ましい。この摺動層は、めっき、コーティング等によって形成可能である。この場合、滑り軸受を省略し、部品点数の削減、軽量化を実現できる。
【0017】
上流路及びダンパ室は駆動軸の周面に対向して開口していることが好ましい。また、回転路は、駆動軸の周面に溝状に形成されて上流路とダンパ室とを連通することが好ましい。この場合、駆動軸の周面を介して背圧供給手段が形成されているため、駆動軸の後端面を介して背圧供給手段が形成されている場合に比べ、駆動軸や第2区画壁の加工箇所が少なくなり、加工が容易である。
【0018】
ダンパ室は、駆動軸の軸方向において、上流路の開口より第2面側で開口することが好ましい。この場合、冷媒ガス等が駆動軸と軸孔との間の隙間を介してシリンダ室へ逆流することを確実に防止する。
【発明の効果】
【0019】
本発明の圧縮機によれば、動力損失を生じ難く、かつ冷媒ガス等の逆流を生じ難くすることができる。
【発明を実施するための形態】
【0021】
以下、本発明を具体化した実施例を図面を参照しつつ説明する。
【0022】
実施例のベーン型圧縮機は、
図1に示すように、フロントハウジング1と、リヤサイドプレート3と、リヤハウジング5とを備えている。フロントハウジング1、リヤサイドプレート3及びリヤハウジング5がハウジングに相当する。
【0023】
フロントハウジング1は、筒状のシリンダ形成部7aと、シリンダ形成部7aの前端でシリンダ形成部7aと一体に設けられた第1区画壁2とを有している。シリンダ形成部7a内には、シリンダ室7が後方から前方に向けて凹設されている。シリンダ室7は、
図2及び
図3に示すように、駆動軸8の回転軸心Oに直交する断面が楕円形状である柱状をなしている。
図1に示すように、第1区画壁2には前方に突出するボス1aが形成されている。ボス1a内には駆動軸8の前部を挿通させる軸孔2bが形成されている。第1区画壁2の後面が回転軸心Oと直交する第1面2aとされている。
【0024】
また、シリンダ形成部7aの外周面には環状の吸入室9が凹設されている。吸入室9は、
図2に示すように、2個の吸入ポート9cによってシリンダ室7に連通している。
【0025】
図1に示すように、リヤサイドプレート3は、フロントハウジング1のシリンダ形成部7aの後端と当接する第2区画壁3aと、膨出部3bとを有している。第2区画壁3aの前面が回転軸心Oと直交する第2面4aとされている。第2区画壁3aには、駆動軸8の後端部8aを収納する軸孔4bが前方から後方に向けて凹設されている。
【0026】
リヤハウジング5は、フロントハウジング1のシリンダ形成部7aとリヤサイドプレート3とを収容している。リヤハウジング5には取付足5aが形成されている。取付足5aは、車両の図示しないエンジン等に取り付けられる。リヤハウジング5とリヤサイドプレート3との間には吐出室10が形成されている。第2区画壁3aがシリンダ室7と吐出室10とを区画している。
【0027】
リヤハウジング5には、吸入室9を外部に開く流入口9aと、吐出室10の上部を外部に開く流出口10aとが形成されている。シリンダ形成部7aの外周面には、吸入室9の前後にOリング13a、13bが装着されている。Oリング13aは吸入室9の前方でリヤハウジング5とフロントハウジング1との間を封止している。Oリング13bは吸入室9の後方でリヤハウジング5とフロントハウジング1との間を封止している。また、第2区画壁3aの外周面にはOリング13cが装着されている。Oリング13cは第2区画壁3aとリヤハウジング5との間を封止している。
【0028】
フロントハウジング1の軸孔2b内には、軸封装置11及び滑り軸受12aを介して、駆動軸8が回転軸心O周りで回転可能に設けられている。第1区画壁2には、吸入室9と軸封装置11とを連通させる連通路9bが形成されている。
【0029】
図2及び
図3に示すように、駆動軸8にはロータ15が圧入されている。ロータ15は、回転軸心Oに直交する断面が円形状である柱状をなしており、シリンダ室7内で駆動軸8と同期回転可能に設けられている。ロータ15の外周面には、5個のベーン溝15aが回転軸心Oに向かってやや傾斜しながら凹設されている。ベーン溝15aは、ベーン17に対向するように延在する平行な2面を有する断面矩形状の矩形部15bと、矩形部15bに繋がるように矩形部15bより駆動軸8に近い位置に形成される断面円形状の丸穴部15cとを有する。各ベーン溝15aには各ベーン17が出没可能に収納されている。各ベーン17の底面と各ベーン溝15aとの間は背圧室15dとされている。
【0030】
隣り合う2枚のベーン17、ロータ15の外周面、シリンダ室7の内周面、第1面2a及び第2面4aによって5個の圧縮室19が形成されている。吸入行程にある圧縮室19と吸入室9とは、吸入ポート9cによって連通するようになっている。
【0031】
図3に示すように、フロントハウジング1のシリンダ形成部7aとリヤハウジング5との間には2個の吐出空間10bが形成されている。吐出行程にある圧縮室19と各吐出空間10bとは、各吐出ポート10cによって連通するようになっている。各吐出空間10b内には、吐出ポート10cを閉鎖する吐出弁10dと、吐出弁10dのリフト量を規制するリテーナ10eとが設けられている。
【0032】
図1及び
図4に示すように、リヤサイドプレート3の中央には、一定の厚みを持って吐出室10側に膨出する膨出部3bが形成されている。膨出部3b内には上下に円柱状に延びる油分離室21が形成されている。油分離室21の上端には2段の円筒状に形成された分離筒21aが圧入されている。分離筒21aの上端は、吐出室10の上部に連通し、流出口10aに対面している。油分離室21には、分離筒21aの下部と対面する円筒状の案内面21bが形成されている。
【0033】
各吐出空間10bと油分離室21とは、それぞれ吐出孔10fによって連通している。各吐出孔10fから吐出される冷媒ガスは案内面21aを周回するようになっている。油分離室21は下端の連通孔21cによって吐出室10と連通している。これら油分離室21、吐出孔10f、分離筒21a、案内面21b及び連通孔21cによって遠心分離式のセパレータ20が構成されている。
【0034】
図
4に示すように、第2区画壁3aには、吐出室10の下端から延びて軸孔4b内に開く上流路4cが形成されている。上流路4cは、第2区画壁3aの下端から上方の駆動軸8に向って延びている。上流路4cの上端は駆動軸8の周面と対向しており、上流路4cの下端は吐出室10に連通している。
【0035】
駆動軸8の後端部8aには、その外周面上に後方から前方に回転軸心Oに沿って延びる回転路8bが形成されている。回転路8bは、駆動軸8の周面に溝状に形成され、上流路4cと後述するダンパ室4eとを連通している。また、駆動軸8には、回転路8bよりも前方に環状溝8cが凹設されている。
【0036】
第2区画壁3aには、圧縮行程中の各背圧室15dと連通する下流路4dが形成されている。下流路4dは、軸孔4b内に開いて回転路8bと連通するダンパ室4eと、ダンパ室4eから回転軸心Oに沿って前方に延びて第2面4aに開く2本の排出孔4fとからなる。ダンパ室4eは駆動軸8と同軸の環状溝として形成されている。これにより、潤滑油がダンパ室4eを介して各背圧室15dに均等に供給される。両排出孔4fは、駆動軸8の回転軸心Oに対して対称をなしている。
【0037】
また、第2区画壁3aの第2面4aには、回転軸心O周りで円弧形状をなす2個の排油溝4gが凹設されている。両排油溝4gも、駆動軸8の回転軸心Oに対して対称をなしている。各排油溝4gは、ロータ15の回転により、吸入行程等にある背圧室15dと連通するようになっている。
【0038】
駆動軸8の回転方向の位相によって、回転路8bは上流路4cと下流路4dとを間欠的に連通又は非連通にする。これら上流路4c、下流路4d及び回転路8bは、吐出室10内の潤滑油を各背圧室15dの供給可能な背圧供給手段を構成している
。軸孔4bには、軸孔4bに軸支される駆動軸8の外周面との摩擦力を低減する摺動
層が形成されている。摺動
層はスズめっきによって形成されている。
【0039】
駆動軸8に形成された環状溝8cにはシールリング23が嵌合されている。シールリング23は、PTFEによって形成されている。このシールリング23は、軸孔4bと駆動軸8との間において、ダンパ室4dと第2面4aとを封止する。
【0040】
図示はしないが、流出口10aは配管によって凝縮器に接続され、凝縮器は配管によって膨張弁に接続され、膨張弁は配管によって蒸発器に接続され、蒸発器は配管によって流入口9aに接続されている。凝縮器、膨張弁及び蒸発器が外部の冷凍回路を構成している。実施例のベーン型圧縮機を含む冷凍回路は車両用空調装置を構成している。
【0041】
実施例のベーン型圧縮機では、エンジン等によって駆動軸8が駆動されると、ロータ15が駆動軸8と同期回転し、各圧縮室19が容積変化を生じる。このため、蒸発器を経た冷媒ガスは、流入口9aから吸入室9に吸入され、吸入ポート9cを経て各圧縮室19に吸入される。そして、各圧縮室19で圧縮された冷媒ガスは吐出ポート10cを経て各吐出空間10bに吐出され、各吐出孔10fからセパレータ20の案内面21aに向けて吐出される。このため、冷媒ガスから潤滑油が遠心分離される。分離された潤滑油は油分離室21内から連通孔21cを経て吐出室10内に貯留される。潤滑油が分離された冷媒ガスは流出口10aから凝縮器に向けて吐出される。
【0042】
この間、駆動軸8の回転方向の位相により、回転路8bと上流路4cとが非連通となれば、吐出室10内の高圧の潤滑油は、各背圧室15bに供給されない。
【0043】
一方、駆動軸8の回転方向の位相により、回転路8bと上流路4cとが連通すれば、吐出室10内の高圧の潤滑油は、上流路4c、回転路8b、ダンパ室4e、両排出孔4fを経て、各背圧室15bに供給される。
【0044】
実施例の圧縮機では、軸孔4bと駆動軸8との間において、
上流路4c、回転路8b及びダンパ室4eと
、第2面4aとを封止するシールリング23が設けられているため、ダンパ室4eからシリンダ室7への潤滑油の漏れを防止することができる。このため、圧縮機の作動中、吐出室10内の高圧の潤滑油が各背圧室15d以外に無駄に供給され難く、動力損失を低減できる。
【0045】
また、この圧縮機では、駆動軸8を停止させた状態において、駆動軸8の回転方向の位相により、回転路8bと上流路4cとが非連通とされて、吐出室10からシリンダ室7への冷媒ガス等の逆流を防止できる。また、これに加え、シールリング23によりダンパ室4eとシリンダ室7とを封止して、ダンパ室4eから軸孔4bと駆動軸8との隙間を介したシリンダ室7への冷媒ガス等の漏れを防止できる。これらのため、吐出室10からシリンダ室7への高圧の冷媒ガス等の逆流を確実に防止できる。
【0046】
このため、圧縮機が再起動される時に、シリンダ室7内で液冷媒を生じることを防止できる。また、冷媒ガスがシリンダ室7からさらに吸入室や冷凍回路の吸入側に逆流して蒸発器を加熱し、冷房効率の低下を生じるのを防止できる。
【0047】
したがって、この圧縮機によれば、動力損失を生じ難く、かつ冷媒ガス等の逆流を生じ難くすることができる。
【0048】
また、この圧縮機によれば、シールリング23を設けることにより、冷媒ガスや潤滑油の漏れを防止することができるため、上流路4c、回転路8b、ダンパ室4eの設計の自由度を向上させることができる。特に、回転路8bを駆動軸8の周面に設けた場合、回転路8bが駆動軸8内を通るように設ける場合に比べて、冷媒ガスや潤滑油が漏れやすくなるが、シールリング23によりその漏れを防止できるため、このような構成を採用することができる。また、ダンパ室4eを従来より大きい開口としたり、よりシリンダ室7に漏れやすくなるシリンダ室7に近い側に上流路4cを形成することも可能となる。
【0049】
また、シールリング23は、駆動軸8に凹設された環状溝8cに嵌合されているため、第2区画壁3aに別途に環状溝を凹設するよりも、加工作業に要する手間を要しない。また、シールリング23は、駆動軸8に凹設した環状溝8cに嵌合すればよいので、組み付けも容易である。
【0050】
さらに、摺動
層は、めっきによって形成可能であるから、滑り軸受を省略し、部品点数の削減、軽量化を実現できる。
【0051】
また、この圧縮機では、上流路4cが駆動軸8の周面に対向して開口するとともに、回転路8bが駆動軸8の周面に形成され、駆動軸8の周面に対向して開口したダンパ室4eに連通している。すなわち、駆動軸8の後端面を介さず、駆動軸8の周面を介して背圧供給手段が形成されている。この構成では、駆動軸8やリヤサイドプレート3の加工箇所が少なくなり、加工が容易である。
【0052】
以上において、本発明を実施例に即して説明したが、本発明は上記実施例に制限されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更して適用できることはいうまでもない。
【0053】
例えば、実施例の回転路8bは駆動軸8に一つのみ凹設されているが、回転路8bは駆動軸8に複数にわたって凹設されてもよい。
【0054】
また、本発明の圧縮機において、上流路は、駆動軸の後端に供給室を設け、その供給室まで延びる流路であってもよく、駆動軸の周面まで延びる流路であってもよい。また、回転路は、駆動軸に貫設する軸孔であってもよく、駆動軸の周面に凹設する軸溝であってもよい。さらに、ダンパ室は、駆動軸を周回するように環状に凹設してもよく、駆動軸の回りで部分的に凹設してもよい。
【0055】
また、本発明の圧縮機では、軸孔と駆動軸の外周面との間に滑り軸受を設けてもよい。また、摺動層をコーティングによって形成してもよい。
【0056】
さらに、本発明の圧縮機では、ハウジングをフロントハウジング、シリンダブロック、リヤハウジング、フロントサイドプレート、リヤサイドプレート等で構成してもよく、これらの一部を一体化させて構成してもよい。
【0057】
シールリングは、軸孔と駆動軸との間に設けられればよい。このため、第2区画壁に環状溝を凹設し、その環状溝にシールリングを嵌合してもよい。