(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】
本発明は、吸入室内の冷媒が、連通通路を通して軸封装置に向かってより流れやすくすることが可能な構成を備えた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】
【0006】
本発明に基づくベーン型圧縮機は、吸入ポートを有し、シリンダ室が内側に形成されたハウジングと、上記ハウジング内に配置され、回転軸心の周りに回転可能に設けられたシャフトと、上記ハウジングと上記シャフトとの間に設けられた軸封装置と、複数の溝を有し、上記シリンダ室内で上記シャフトと一体回転するロータと、複数の上記溝の各々の内側に設けられたベーンと、を備え、上記ハウジングは、筒状の形状を有し、内側に上記シリンダ室を形成するシリンダ室形成部と、上記シャフトが挿入される第1軸孔を有し、上記シリンダ室の軸方向における一方側の内面を形成する第1壁部と、上記シャフトが挿入される第2軸孔を有し、上記シリンダ室の軸方向における他方側の内面を形成する第2壁部と、を含み、上記シリンダ室内に、上記ロータの外周面、上記ベーン、上記第1壁部および上記第2壁部によって圧縮室が区画され、上記吸入ポートと上記圧縮室とを連通する吸入通路が設けられ、上記シリンダ室形成部には、上記吸入通路と上記シリンダ室とを連通させる第1吸入口および第2吸入口が周方向において互いに離れた位置に設けられ、
上記軸封装置は、上記第1軸孔と上記シャフトとの間に設けられ、上記第1壁部には、上記吸入通路と上記第1軸孔とを連通させ、上記吸入ポートからの冷媒を上記軸封装置に供給するための第1連通通路および第2連通通路が貫設され、上記第1吸入口と上記第2吸入口の少なくとも一方は、上記吸入通路の途中に開口し、上記第1連通通路は、上記第2吸入口よりも上記吸入ポートに近い側で開口するように位置し、上記第2連通通路は、上記第1吸入口よりも上記吸入ポートから遠い側で開口するように位置している。
【0007】
上記ベーン型圧縮機において好ましくは、上記吸入通路は、上記シリンダ室形成部の周囲を取り囲む環状の形状を有する吸入室を含む。
【0008】
上記ベーン型圧縮機において好ましくは、上記第2連通通路の上記第1軸孔とは反対側の端部は、重力方向において、上記第1連通通路の上記第1軸孔とは反対側の端部よりも高い位置に設けられている。
【0009】
上記ベーン型圧縮機において好ましくは、上記第1連通通路の平均流路断面積は、上記第2連通通路の平均流路断面積に対して、0.9倍以上1.1倍以下である。
【0010】
上記ベーン型圧縮機において好ましくは、上記第1連通通路および上記第2連通通路のうちの少なくとも一方は、複数の貫通孔から構成されている。
【0011】
上記ベーン型圧縮機において好ましくは、上記第1連通通路は、第1貫通孔と、上記第1貫通孔よりも大きな平均流路断面積を有する第2貫通孔と、から構成され、上記第2貫通孔は、上記第1貫通孔よりも上記第2吸入口に近い側で開口している。
【発明の効果】
【0012】
上記構成によれば、第1連通通路の端部と第2連通通路の端部との間に差圧が発生しやすくなり、吸入室内の冷媒を、軸封装置に向かってより流れやすくすることが可能となる。
【発明を実施するための形態】
【0014】
実施の形態について、以下、図面を参照しながら説明する。同一の部品および相当部品には同一の参照番号を付し、重複する説明は繰り返さない場合がある。
【0015】
(ベーン型圧縮機10)
図1は、実施の形態におけるベーン型圧縮機10を示す断面図である。
図2は、
図1中のII−II線に沿った矢視断面図である。
図3は、
図1中のIII−III線に沿った矢視断面図である。
【0016】
図1を主として参照して、ベーン型圧縮機10は、ハウジング11、シャフト15、軸封装置17、ロータ18、複数のベーン19を備える。ハウジング11は、吸入ポート11aおよび吐出ポート11eを有し、シリンダ室11bを内側に形成する。本実施の形態のハウジング11は、その構成要素として、フロントハウジング12、リヤハウジング13、サイドプレート14を含んでいる。
【0017】
(フロントハウジング12)
フロントハウジング12は、シリンダ室形成部12aおよび区画壁12b(第1壁部)を有する。シリンダ室形成部12aは、筒状の形状を有し、内側にシリンダ室11bを形成する。シリンダ室形成部12a内のシリンダ室11bは、後方から前方に向けて凹設される。シャフト15の回転軸心16に対して直交する方向において、シリンダ室11bは、楕円形の断面形状を有する(
図2,
図3)。
【0018】
シリンダ室形成部12aの外周面には、凹部12f(
図1)が形成される。凹部12fは、シリンダ室形成部12aの周方向の全周に亘って環状に延在する。凹部12fおよびリヤハウジング13の内周面により、吸入室12rが区画される。シリンダ室形成部12aの外側に設けられた吸入室12rは、吸入ポート11aに連通する。本実施の形態の吸入室12rは、シリンダ室形成部12aの周囲を取り囲む環状の形状を有している(
図2)。
【0019】
図2に示すように、シリンダ室形成部12aには、第1吸入口22、第2吸入口23が設けられる。第1吸入口22、第2吸入口23は、周方向において互いに離れた位置に設けられ、吸入室12rとシリンダ室11bとを連通させる。第1吸入口22、第2吸入口23は、たとえば、吸入ポート11aから吸入室12rを介して第1吸入口22、第2吸入口23に至る冷媒ガスの経路の長さがそれぞれ同じ長さとなる位置に配置される。吸入室12r、第1吸入口22、第2吸入口23が、吸入ポート11aと後述する圧縮室とを連通する吸入通路である。
【0020】
フロントハウジング12の区画壁12bは、シリンダ室形成部12aの前側に位置し、シリンダ室形成部12aと一体に設けられる。区画壁12bは、シリンダ室11bの軸方向における一方側の内面11cを形成する。区画壁12bには、シャフト15が挿入される第1軸孔12hが設けられる。詳細は後述するが、区画壁12bには、第1連通通路24および第2連通通路25も設けられる。
【0021】
(リヤハウジング13、サイドプレート14)
リヤハウジング13は、フロントハウジング12のシリンダ室形成部12aとサイドプレート14とを収容する。リヤハウジング13とサイドプレート14との間には、吐出領域35が形成される。サイドプレート14は、シリンダ室11bと吐出領域35とを区画している。
【0022】
リヤハウジング13には、吸入ポート11a、吐出ポート11eが形成される。吸入ポート11aは、吸入室12rを外部に連通させ、吐出ポート11eは、吐出領域35を外部に連通させる。吸入室12r、吸入ポート11a、シリンダ室11bは、径方向において重なる位置に配置される。吸入行程中のシリンダ室11b(圧縮室21)と吸入室12rとは、それぞれ第1吸入口22、第2吸入口23(
図2)を介して連通する。
【0023】
サイドプレート14(第2壁部)は、フロントハウジング12のシリンダ室形成部12aの後端面に接合される。サイドプレート14は、シリンダ室11bの軸方向における他方側の内面11dを形成する。サイドプレート14には、シャフト15が挿入される第2軸孔14hが設けられる。
【0024】
(シャフト15、軸封装置17)
シャフト15は、ハウジング11内においてシリンダ室11bを貫通するように配置され、回転軸心16の周りに回転可能に設けられる。本実施の形態においては、フロントハウジング12(区画壁12b)に設けられた第1軸孔12hの内周面と、サイドプレート14に設けられた第2軸孔14hの内周面とによって、シャフト15が回転可能に支持される。
【0025】
軸封装置17は、ハウジング11(区画壁12b)に設けられた第1軸孔12hとシャフト15の外周面との間に設けられる。軸封装置17は、シャフト15の外周面に沿って冷媒ガスが漏れ出ることを防止する。
【0026】
上述のとおり、フロントハウジング12の区画壁12bには、第1連通通路24、第2連通通路25が貫設される。第1連通通路24、第2連通通路25は、吸入室12rと第1軸孔12h(具体的には、第1軸孔12hのうち、軸封装置17よりも後ろ側に位置する部分12k)とを連通させる。吸入ポート11aからの冷媒は、吸入室12r、第1連通通路24、第2連通通路25を通して軸封装置17に供給される(詳細は後述する)。
【0027】
(ロータ18、ベーン19)
ロータ18は、シリンダ室11b内に配置される。ロータ18は、シャフト15に止着されており、シャフト15と一体回転することができる。ロータ18の外周面には、複数の溝18a(
図2,
図3)が形成される。ベーン19は、複数の溝18aの各々の内側に設けられる。各溝18aには、潤滑油が供給される。
【0028】
ベーン19の先端は、ロータ18の回転によってシリンダ室11bの内周面に接触する。シリンダ室11bの中に、圧縮室21が形成される。圧縮室21は、ロータ18の外周面と、シリンダ室形成部12aの内壁と、隣り合う2つのベーン19と、区画壁12b(内面11c)と、サイドプレート14(内面11d)とにより区画される。
【0029】
図1および
図3に示すように、フロントハウジング12のシリンダ室形成部12aとリヤハウジング13との間には、吐出空間30が形成される。吐出空間30は、吸入室12rよりもサイドプレート14に近い側に位置する(
図1)。吸入室12rおよび吐出空間30は、径方向におけるシリンダ室形成部12aとリヤハウジング13との間に位置し、軸方向に並んで配置される。
【0030】
シリンダ室形成部12aには、吐出弁32(
図3)により開閉される吐出口31が設けられる。吐出行程にある圧縮室21と吐出空間30とは、吐出口31を通して連通する。圧縮室21で圧縮された冷媒ガスは、吐出弁32を押し退けて吐出口31を通して吐出空間30へ吐出される。
【0031】
リヤハウジング13(
図1)の後側には、サイドプレート14によって吐出領域35が区画形成される。吐出領域35内には、油分離器36が設けられる。油分離器36は、ケース36a、油分離筒36b、油通路36cを有する。サイドプレート14およびケース36aには、吐出空間30とケース36a内とを連通する連通路37(
図1,
図3)が形成される。サイドプレート14には、吐出領域35に貯留された潤滑油を溝18aに導くための油供給通路14dが形成される。
【0032】
(第1連通通路24、第2連通通路25)
図4は、吸入ポート11a、吸入室12r、第1連通通路24、第2連通通路25、第1軸孔12hを模式的に示す斜視図である。
図5は、冷媒の流れる様子を示す斜視図である。
【0033】
図1、
図2、
図4を参照して、上述のとおり、フロントハウジング12のシリンダ室形成部12aには、第1吸入口22、第2吸入口23が設けられる。第1吸入口22、第2吸入口23は、周方向において互いに離れた位置に設けられ(
図2,
図4)、吸入室12rとシリンダ室11bとを連通させている。シャフト15が駆動されると、ロータ18がシャフト15と一体回転し、ロータ18およびベーン19の動作によって、圧縮室21の容積が変化する。冷媒は、吸入ポート11aから吸入室12rに吸入され、シリンダ室形成部12aの外周面に沿って2方向に分岐して、第1吸入口22、第2吸入口23を経て圧縮室21に吸入される。第1吸入口22は、吸入通路(吸入室12r)の途中で開口し、第2吸入口23も、吸入通路(吸入室12r)の途中で開口している(
図5中の矢印DR,DR1,DR2参照)。
【0034】
一方、フロントハウジング12の区画壁12bに設けられた第1連通通路24、第2連通通路25は、吸入室12rと第1軸孔12h(具体的には、第1軸孔12hのうち、軸封装置17よりも後ろ側に位置する部分12k)とを連通させる。吸入ポート11aからの冷媒の一部は、吸入室12r、第1連通通路24、第2連通通路25、第1軸孔12h(部分12k)を通して軸封装置17に供給される(
図5中の矢印AR1,AR2参照)。第1連通通路24は、第1吸入口22よりも吸入ポート11aに近い側で開口しており、第2連通通路25は、第2吸入口23よりも吸入ポート11aから遠い側で開口している。以下、これらの位置関係について詳述する。
【0035】
(第1平面22s、第2平面23s)
図2を参照して、ここで、第1平面22sおよび第2平面23sを描くとする。第1平面22sは、シャフト15の回転軸心16の位置を起点として、回転軸心16の位置から第1吸入口22の周方向における中心位置22pを含むように延在する二次元平面の形状を有する(
図2中では、第1平面22sが一点鎖線を用いて描かれている)。第1吸入口22の周方向における中心位置22pとは、回転軸心16に対して直交する方向の断面で第1吸入口22を見た場合に、第1吸入口22の径方向の外側に位置する開口部分の、周方向において中心に位置する部分である。
【0036】
一方、第2平面23sは、シャフト15の回転軸心16の位置を起点として、回転軸心16の位置から第2吸入口23の周方向における中心位置23pを含むように延在する二次元平面の形状を有する(
図2中では、第2平面23sが二点鎖線を用いて描かれている)。第2吸入口23の周方向における中心位置23pとは、回転軸心16に対して直交する方向の断面で第2吸入口23を見た場合に、第2吸入口23の径方向の外側に位置する開口部分の、周方向において中心に位置する部分である。
【0037】
吸入室12r内の空間を、空間12r1と空間12r2との2つに分けたとする。空間12r1とは、吸入室12rのうち、第1平面22sおよび第2平面23sから見て吸入ポート11aに近い側に位置する空間である。空間12r2とは、吸入室12rのうち、第1平面22sおよび第2平面23sから見て吸入ポート11aから遠い側に位置する空間である。
【0038】
図2および
図4を参照して、本実施の形態においては、第1連通通路24の第1軸孔12hとは反対側の端部24aは、空間12r1に開口するように位置しており、第2連通通路25の第1軸孔12hとは反対側の端部25aは、空間12r2に開口するように位置している。
【0039】
第1連通通路24の端部24aが空間12r1に開口しているとは、回転軸心16に対して直交する方向の断面で第1連通通路24の端部24aを見た場合に、端部24aの開口(開口面積)のうちの半分よりも多くの部分が、空間12r1内に位置していることを意味する。換言すると、回転軸心16に対して直交する方向の断面で第1連通通路24の端部24aを見た場合に、端部24aの開口(開口面積)のうちの半分よりも多くの部分が、第1平面22s、第2平面23sよりも吸入ポート11aに近い側に位置していることを意味する。
【0040】
第2連通通路25の端部25aが空間12r2に開口しているとは、回転軸心16に対して直交する方向の断面で第2連通通路25の端部25aを見た場合に、端部25aの開口(開口面積)のうちの半分よりも多くの部分が、空間12r2内に位置していることを意味する。換言すると、回転軸心16に対して直交する方向の断面で第2連通通路25の端部25aを見た場合に、端部25aの開口(開口面積)のうちの半分よりも多くの部分が、第1平面22s、第2平面23sよりも吸入ポート11aから遠い側に位置していることを意味する。
【0041】
(作用および効果)
本実施の形態のベーン型圧縮機10(
図1)においては、吸入室12r、吸入ポート11a、シリンダ室11bが、径方向において重なる位置に配置されるため、ベーン型圧縮機10をシャフト15の軸方向において小型化することができる。
【0042】
フロントハウジング12の区画壁12bは、シリンダ室形成部12aと一体に設けられるため、区画壁12bとシリンダ室形成部12aとを別部品として構成する場合に比べて部品点数を少なくすることができる。
【0043】
本実施の形態のベーン型圧縮機10においては、第1連通通路24、第2連通通路25によって、吸入室12rと、軸封装置17が設けられている場所(具体的には、第1軸孔12hのうち、軸封装置17よりも後ろ側に位置する部分12k)とを連通させている。吸入室12r内の冷媒の一部は、第1連通通路24、第2連通通路25を通して軸封装置17に供給される。軸封装置17を冷却することができ、シャフト15と軸封装置17との間の摺動部分の潤滑を良くすることが可能となる。
【0044】
上述のとおり、第1連通通路24の端部24aは、空間12r1に開口するように位置しており、第2連通通路25の端部25aは、空間12r2に開口するように位置している。
図5を参照して、空間12r1内を流れる冷媒の流れは、空間12r2内を流れる冷媒の流れよりも早い。換言すると、吸入ポート11aと第1吸入口22との間の冷媒の流れや、吸入ポート11aと第2吸入口23との間の冷媒の流れは、吸入ポート11aに近い分だけ、空間12r2内を流れる冷媒の流れに比べて早い。
【0045】
したがって、空間12r1内の圧力は、空間12r2内の圧力に比べて低くなる。第1連通通路24の端部24aは、空間12r1に開口するように位置し、第2連通通路25の端部25aは、空間12r2に開口するように位置している。第1連通通路24の端部24aと第2連通通路25の端部25aとの間には、差圧が発生しやすくなる。
【0046】
第1連通通路24の端部24aは圧力が相対的に低く、第2連通通路25の端部25aは圧力が相対的に高くなりやすい。冷媒は、第2連通通路25の端部25aから第1連通通路24の端部24aへと流れやすくなる。すなわち、吸入室12r内の冷媒を、軸封装置17に向かってより流れやすくすることが可能となる。
【0047】
好ましくは、第2連通通路25の第1軸孔12hとは反対側の端部25aは、重力方向において、第1連通通路24の第1軸孔12hとは反対側の端部24aよりも高い位置に設けられているとよい。吸入室12r内の冷媒を、軸封装置17に向かってより流れやすくすることが可能となる。あるいは、同様の効果を得るために、第1連通通路24の平均流路断面積と第2連通通路25の平均流路断面積とは等しいことが望ましく、第1連通通路24の平均流路断面積が、第2連通通路25の平均流路断面積に対して、0.9倍以上1.1倍以下としてもよい。第1連通通路24、第2連通通路25の径に差があると、小径の側が絞りとなって圧力損失が発生しやすくなるが、第1連通通路24、第2連通通路25の径(平均流路断面積)をほぼ等しくすれば、圧力損失の発生を抑制することができる。
【0048】
本実施の形態の吸入室12r(
図2)は、シリンダ室形成部12aの周囲を取り囲む環状の形状を有している。吸入室12rがシリンダ室形成部12aの周囲を取り囲む環状の形状を有していない場合に比べると、ベーン型圧縮機10は、吸入室12rの容積を可能な限り確保することができる。なお、第1吸入口22(
図2)および第2吸入口23(
図2)によって吸入室12rとシリンダ室11bとを連通させることが可能であれば、吸入室12rは、必ずしも、シリンダ室形成部12aの周囲を取り囲む環状の形状を有していなくてもよい。
図5を参照して、たとえば、空間12r2は、領域12r3において周方向に分断されていてもよい。
【0049】
図6は、第1連通通路24および第2連通通路25の他の構成を示す斜視図である。第1連通通路24は、複数の貫通孔241,242から構成されている。第2連通通路25も、複数の貫通孔251,252から構成されている。すなわち、第1連通通路24および第2連通通路25のうちの少なくとも一方は、複数の貫通孔から構成されていても構わない。当該構成によっても、上記と同様の作用および効果を得ることができる。
【0050】
図6に示すように、第1連通通路24が、貫通孔241(第1貫通孔)と、貫通孔241よりも小さな平均流路断面積を有する貫通孔242(第2貫通孔)とから構成される場合には、貫通孔241は、貫通孔242よりも第2吸入口23に近い側で開口していることが好ましい。
図6中の矢印は、冷媒の流れる方向を示している。当該構成によれば、軸封装置17を通過することで加熱された冷媒ガスは、大径の貫通孔241を通過した後、吸入室12r内を再循環せずに、第2吸入口23から圧縮室内へと吸入されやすくなる。すなわち、
図6中の矢印AR3に示すように、大径の貫通孔241が第2吸入口23の近くにあることにより、貫通孔241からの流れが強く、冷媒ガスは第2吸入口23に入りやすくなり、加熱された冷媒ガスが再び軸封装置17の冷却に用いられることを抑制可能となる。
【0051】
以上、実施の形態について説明したが、上記の開示内容はすべての点で例示であって制限的なものではない。本発明の技術的範囲は特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。