(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
前記背圧供給路の前記開口は、前記区画壁の前記シリンダ室側の端面上に形成された溝部と、前記溝部よりも小さな開口面積を有し前記溝部に対して前記吐出領域側に設けられた細孔部と、を有する、
請求項1に記載のベーン型圧縮機。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
特許文献1に開示されたベーン型圧縮機においては、区画壁(サイドブロック)に形成された軸孔と背圧溝(サライ溝)とが相互に連続するように、径方向に並んで一体的に設けられている。軸孔と背圧溝とが相互に連なるように一体化されているため、軸孔(軸受)に供給された潤滑油はそのまま背圧溝に流れ込む。当該構成の場合、たとえば吸入行程から圧縮行程の初期までの間の区間など、必要背圧が低い区間において必要以上の背圧がベーン背圧室に供給される可能性がある。
【0006】
本明細書は、必要以上の背圧がベーン背圧室に供給されることを抑制することにより、動力消費量の低減を図ることが可能なベーン型圧縮機を開示することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本開示に基づくベーン型圧縮機は、シリンダ部を有するハウジングと、軸孔を有し、上記シリンダ部とともにシリンダ室を区画する区画壁と、上記軸孔内に少なくとも一部が挿入された回転軸と、上記シリンダ室内で上記回転軸と一体回転可能に設けられ、複数のベーン溝が形成されたロータと、各々の上記ベーン溝に各々が出没可能に設けられた複数のベーンと、を備え、上記シリンダ室内に、上記区画壁、上記ロータおよび複数の上記ベーンによって複数の圧縮室が形成され、上記圧縮室内で圧縮された冷媒を外部に吐出する吐出領域が、上記区画壁に対して上記シリンダ室とは反対側に形成され、各々の上記ベーンの底面と各々の上記ベーン溝との間がベーン背圧室とされ、上記区画壁には、上記区画壁のうちの上記シリンダ室側の端面に開口し、上記吐出領域内に貯留された潤滑油を上記ベーン背圧室に供給可能な背圧供給路が設けられ、上記区画壁の上記シリンダ室側の上記端面には、2つ以上の上記ベーン背圧室と対向し連通する背圧溝が、上記軸孔から離間した位置に形成され、上記ベーン背圧室は、上記回転軸の回転により、上記背圧供給路の上記シリンダ室側の開口と上記背圧溝とに対して、各々、対向して連通する状態と対向せず非連通となる状態とを繰り返し、上記背圧供給路の上記開口と上記背圧溝とは、同一の上記ベーン背圧室に同時に対向しないように相互に離間して設けられている。
【0008】
上記構成を備えたベーン型圧縮機によれば、背圧溝が軸孔から離間した位置に形成されているとともに、背圧供給路の開口と背圧溝とは、同一のベーン背圧室に同時に対向しないように相互に離間して設けられているため、必要以上の背圧がベーン背圧室に供給されることを抑制でき、動力消費量の低減を図ることが可能である。
【0009】
上記ベーン型圧縮機においては、上記背圧供給路の上記開口は、上記区画壁の上記シリンダ室側の端面上に形成された溝部と、上記溝部よりも小さな開口面積を有し上記溝部に対して上記吐出領域側に設けられた細孔部と、を有していてもよい。
【0010】
上記構成が採用されることで、背圧供給路の開口がベーン背圧室に連通する区間が調整されてもよい。
【0011】
上記ベーン型圧縮機においては、上記背圧供給路の上記開口は複数設けられており、複数の上記開口は、周方向において相互に並んで形成されていてもよい。
【0012】
上記構成が採用されることで、背圧供給路の開口がベーン背圧室に連通する区間が調整されてもよい。
【発明の効果】
【0013】
上記構成を備えたベーン型圧縮機によれば、必要以上の背圧がベーン背圧室に供給されることを抑制でき、動力消費量の低減を図ることが可能である。
【発明を実施するための形態】
【0015】
発明を実施するための形態について、以下、図面を参照しながら説明する。以下の説明において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。
【0016】
[実施の形態1]
(ベーン型圧縮機10)
図1〜
図5を参照して、実施の形態1におけるベーン型圧縮機10について説明する。
図1は、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り、
図3は、
図1中のIII−III線に沿った矢視断面図である。
【0017】
ベーン型圧縮機10は、ハウジング11、区画壁15(
図1)、回転軸16、ロータ18、および複数のベーン19を備える。ハウジング11は、リヤハウジング12、およびフロントハウジング13を含む。リヤハウジング12は、周壁12aを有し(
図2,
図3)、フロントハウジング13は、シリンダ部14および底壁部13p(
図1)を有する。シリンダ部14は底壁部13pと一体に形成される。シリンダ部14は筒状に形成され、リヤハウジング12の周壁12aの内側に配置される。フロントハウジング13は底壁部13pがリヤハウジング12の開口部を塞ぐようにリヤハウジング12に固定される。
【0018】
区画壁15(リヤサイドプレートともいう)は略円盤状の形状を有し、リヤハウジング12の周壁12aの内側に配置される(
図1)。区画壁15は軸方向(回転軸16の軸心Oが延びる方向)に対して直交する表面15sを有する。区画壁15がシリンダ部14の後端に固定されることにより、区画壁15はシリンダ部14とともにシリンダ室14dを区画する。シリンダ室14dは、区画壁15の表面15sと底壁部13pの表面13s(
図1)との間に位置する。
【0019】
フロントハウジング13は軸孔13hを有し、区画壁15は軸孔15hを有し、回転軸16は軸孔13h,15hに挿入される。回転軸16は、区画壁15に形成された軸孔15hを通り抜けるように軸孔15hに挿通されていてもよいし、回転軸16の少なくとも一部が軸孔15h内に位置するように軸孔15hに挿入されていてもよい。フロントハウジング13および区画壁15は、回転軸16を回転可能に支持する。回転軸16とフロントハウジング13との間にはリップシール型の軸封装置17aが設けられる。回転軸16はシリンダ室14dを貫通するように配置される。ロータ18は、シリンダ室14d内で回転軸16と一体回転可能に設けられる。ロータ18の前端面は底壁部13pの表面13sと対向し、ロータ18の後端面は区画壁15の表面15sと対向する。
【0020】
図2および
図3に示すように、シリンダ部14の内周面14cは楕円状の形状を有し、ロータ18の外周面18cは正円状の形状を有する。ロータ18の外周面18cには複数のベーン溝18aが形成される。複数のベーン溝18aの各々には、複数のベーン19の各々が出没可能に設けられる。各々のベーン19の底面と各々のベーン溝18aとの間はベーン背圧室41とされる。複数のベーン溝18a(ベーン背圧室41)の各々には後述する吐出領域35(
図1)内の潤滑油が供給される。
【0021】
回転軸16およびロータ18が回転することに伴って、ベーン19の先端はシリンダ部14の内周面14cに接触する。シリンダ室14d内には複数の圧縮室21が形成される。ロータ18の外周面18c、シリンダ部14の内周面14c、複数のベーン19、底壁部13pの表面13s(
図1)、および、区画壁15の表面15s(
図1)により、複数の圧縮室21が形成される。
【0022】
図1および
図2に示すように、リヤハウジング12には吸入ポート22が形成される。吸入ポート22の内側には逆止弁(図示せず)が設けられる。シリンダ部14には、凹部14aおよび一対の吸入孔23(
図2)が形成される。凹部14aは、シリンダ部14の外周面の周方向における全周に亘って延在する。凹部14aおよびリヤハウジング12の内周面により、吸入空間20が区画される。吸入行程の際、圧縮室21と吸入空間20とは、吸入孔23を介して連通する。
【0023】
図1および
図3に示すように、シリンダ部14には、一対の凹部14b(
図3)が形成される。一対の凹部14bは、回転軸16を挟んで互いに反対側に位置する。一対の凹部14bおよびリヤハウジング12の内周面により、一対の吐出室30が区画される。シリンダ部14には、一対の吐出口31(
図3)が形成される。吐出口31は、吐出弁32によって開閉する。
【0024】
圧縮室21で圧縮された冷媒ガスは、吐出弁32を押し退け吐出口31を経由して吐出室30へ吐出される。吐出室30は、吸入空間20よりも後方側に位置し、吸入空間20と吐出室30とは、軸方向において互いに異なる位置に形成される。吸入空間20は、吐出室30よりも底壁部13pの近く位置し、吐出室30は、吸入空間20よりも区画壁15の近く位置する。
【0025】
リヤハウジング12には吐出ポート34が形成される。区画壁15に対してシリンダ室14dとは反対側に、吐出領域35が形成される。吐出領域35内には油分離器36が設けられる。区画壁15には連通路37が形成され、連通路37は、吐出室30と油分離器36とを連通させる。油分離器36は、冷媒ガス中に含まれる潤滑油を分離する。吐出室30内の冷媒は、連通路37および油分離器36を通して吐出領域35に吐出され、吐出ポート34から外部に送られる。
【0026】
区画壁15には、油通路15d1、環状通路15d2、および、油通路15d3,15d4,15d5、および一対の背圧供給穴15eが形成される。油通路15d1、環状通路15d2、および、油通路15d3,15d4,15d5は「背圧供給路」に相当し、背圧供給穴15eは「背圧供給路のシリンダ室14d側の開口」に相当する。環状通路15d2は、軸孔15hを取り囲むように形成され、油通路15d1は、吐出領域35の底部と環状通路15d2とを連通させる。回転軸16の後端は油通路15d4の内側に位置している。油通路15d3は、環状通路15d2と油通路15d4とを連通させる。油通路15d5は、環状通路15d2と背圧供給穴15e(背圧供給路のシリンダ室14d側の開口)とを連通させる。
【0027】
(ベーン背圧室41)
上述のとおり、各々のベーン19の底面と各々のベーン溝18aとの間はベーン背圧室41(
図2,
図3)とされる。ベーン19は、ベーン背圧室41内の圧力変化によって、ベーン溝18aに対して出没する。
【0028】
(フロント側の背圧溝13a)
フロントハウジング13の底壁部13pの表面13sには、一対の背圧溝13a(
図1,
図2)が軸孔13hから離間した位置に形成される。一対の背圧溝13aは、いずれも円弧状に延びており、互いに独立している。一対の背圧溝13aの間には非連続部分13ac(
図2)が設けられる。一対の背圧溝13aは、非連続部分13acを介して周方向において相互に離間している。
【0029】
図2は、
図1中のII−II線に沿った矢視断面図である。
図1に示されるII−II線の位置および矢視方向に基づけば、背圧溝13aおよび非連続部分13acは、
図2中には本来的には現れない。説明上の便宜のため、背圧溝13aおよび非連続部分13acを
図2中に図示している。
【0030】
(リヤ側の背圧溝15a)
図4は、区画壁15をその表面15sの側から見た様子を示す図である。区画壁15のシリンダ室14dを形成している表面15s(区画壁15のシリンダ室14d側の端面)には、一対の背圧溝15a(15a1,15a2)が軸孔15hから離間した位置に形成される。一対の背圧溝15aは、いずれも円弧状に延びている。一対の背圧溝15aの間には、非連続部分15ac(
図3)が設けられる。一対の背圧溝15aは、非連続部分15acを介して周方向において相互に離間している。非連続部分15acに、後述する背圧供給穴15eが設けられる。
【0031】
(背圧供給穴15e)
図4を参照して、区画壁15には、一対の背圧供給穴15e(15e1,15e2)も設けられる。一対の背圧供給穴15eの各々が、「上記背圧供給路のシリンダ室14d側の開口」である。一対の背圧供給穴15eは、区画壁15のシリンダ室14d側の端面(表面15s)に開口しており、油通路15d5を介して環状通路15d2(
図1)に連通している。背圧供給穴15eは、非連続部分15ac(
図4)に設けられている。
【0032】
ベーン背圧室51は、回転軸16の回転により、背圧供給穴15e(上記背圧供給路のシリンダ室14d側の開口)と背圧溝15aに対して、各々、対向して連通する状態と対向せず非連通となる状態とを繰り返す。本実施の形態においては、背圧供給穴15e(上記背圧供給路のシリンダ室14d側の開口)と背圧溝15aとが、同一のベーン背圧室41に同時に対向しないように相互に離間して設けられている。背圧溝13a,15aは、圧縮行程の初期から中期にかけてベーン背圧室41と連通する。非連続部分13ac,15acは、吐出行程に相当する位置にある。ベーン背圧室41が非連続部分13ac,15acにのみ対向している状態では、ベーン背圧室41は背圧溝13a,15aに連通しない。背圧溝13a,15aの周方向長さは、周方向において相互に隣り合う2つのベーン背圧室41が1つの背圧溝13aおよび1つの背圧溝15aを介して互いに連通可能なような値に設定されている(
図2)。
【0033】
(高圧ガス供給通路15f)
図1に示すように、区画壁15の上部には高圧ガス供給通路15fが形成されている。高圧ガス供給通路15fは、吐出領域35の上部(冷媒ガス雰囲気)と背圧溝15aとを連通する。高圧ガス供給通路15fは、吐出領域35側に位置する大径部15gと、背圧溝15a側に位置する小径部15jとを有する。大径部15gと小径部15jとの間には弁孔が形成される。大径部15g内には、球状の弁体33がこの弁孔を開閉可能なように収容される。弁体33は、バネ33sにより開弁方向に付勢されている。ベーン型圧縮機10が起動された後、吐出領域35の圧力が所定値以上になると弁体33が高圧ガス供給通路15f(弁孔)を閉鎖する。
【0034】
(ベーン型圧縮機10の作用)
図2を参照して、ロータ18がベーン19とともに回転されると、圧縮室21を形成している一対のベーン19のうちの先行するベーン19が、吸入孔23の始端を通過する。吸入空間20内の冷媒ガスは、吸入孔23を通して圧縮室21内に流入する。圧縮室21を形成している一対のベーン19のうちの後行するベーン19が吸入孔23を通過し終えると、この圧縮室21では圧縮行程が始まり冷媒ガスが圧縮される。
【0035】
先行するベーン19が吐出口31(
図3)を通過することで吐出行程が開始される。圧縮された冷媒ガスは吐出弁32を開き、吐出口31を通して吐出室30へ吐出される。吐出室30へ吐出された冷媒ガスは連通路37内を流れ、冷媒ガス中に含まれる油は油分離器36によって分離される。冷媒ガス中に含まれる油(潤滑油)は吐出領域35の底部に貯留され、冷媒ガスは吐出ポート34を通して外部回路に送られる。
【0036】
ベーン型圧縮機10が停止している状態では吐出領域35の圧力とベーン背圧室41の圧力とが均衡している。弁体33はバネ33sにより付勢されており高圧ガス供給通路15fを閉鎖していない。この状態でベーン型圧縮機10が起動されると、吐出口31から連通路37を経て、吐出圧力相当の圧縮ガスが吐出領域35に供給される。吐出圧力相当の圧縮ガスは、高圧ガス供給通路15fおよび背圧溝15aを介してベーン背圧室41に供給される。ベーン19は、適正な背圧でシリンダ部14の内周面14cに圧接される。起動直後においてベーン19の躍動(チャタリング)が防止され、圧縮動作、およびロータ18とベーン19との摺動面などの潤滑動作が適正に行なわれる。ベーン型圧縮機10の起動後、所定時間が経過して吐出領域35内の圧力が上昇し、弁体33の前後に作用する差圧がバネ33sの付勢力を超えると、弁体33は高圧ガス供給通路15fを閉鎖する。
【0037】
図5は、ベーン型圧縮機10における圧力の流れを示す図である。吐出領域35(
図1)の底部に貯留された吐出圧力(高圧)を有する潤滑油は、吐出領域35の底部から、油通路15d1、環状通路15d2、油通路15d3,15d4、および軸孔15hへと流れる。潤滑油はその後、軸孔15hから、区画壁15の表面15sのうちの軸孔15hと背圧溝15aとの間のクリアランス(隙間)内を流れ、背圧溝15aに供給される。吐出領域35の底部に貯留された吐出圧力(高圧)を有する潤滑油は、これらの通路を通過することで減圧された状態で、背圧溝15aに供給される。ベーン型圧縮機10の運転時には、このようにして減圧された潤滑油が、背圧溝15aを通してベーン背圧室41に供給され、ベーン19は突出する方向に付勢される。
【0038】
また、吐出領域35(
図1)の底部に貯留された吐出圧力(高圧)を有する潤滑油は、吐出領域35の底部から、油通路15d1、環状通路15d2および油通路15d5を通して、高圧の状態をほぼ維持したまま背圧供給穴15eに供給される。潤滑油はその後、区画壁15の表面15sのうちの背圧供給穴15eと背圧溝15aとの間のクリアランス(隙間)内を流れ、背圧溝15aに供給される。吐出領域35の底部に貯留された吐出圧力(高圧)を有する潤滑油は、区画壁15の表面15sのうちの背圧供給穴15eと背圧溝15aとの間のクリアランス(隙間)内を流れる際に減圧され、減圧された状態で、背圧溝15aに供給される。ベーン型圧縮機10の運転時には、このようにして減圧された潤滑油が、背圧溝15aを通してベーン背圧室41に供給され、ベーン19は突出する方向に付勢される。
【0039】
圧縮行程においては、高圧の圧縮室を形成しているベーン19は、シリンダ部14の内周面14cからの応力を受けて径方向内側へ移動する。ベーン溝18a内で移動するベーン19の底面により、ベーン背圧室41内の潤滑油に圧力が作用する。潤滑油はベーン背圧室41から流出し、背圧溝15a(および背圧溝13a)を経由して、圧力の相対的に低いベーン背圧室41(圧縮室(低圧))へ流入する。背圧溝13a内の潤滑油は、底壁部13pの表面13sのうちの背圧溝13aと軸孔13hとの間のクリアランス(隙間)内を流れ、軸封装置17aに供給される。このようにして背圧溝13a,15aを介して、ベーン背圧室41内の圧力は適切に調整されることができる。
【0040】
上述のとおり本実施の形態においては、背圧供給穴15e(上記背圧供給路のシリンダ室14d側の開口)と背圧溝15aとが、同一のベーン背圧室41に同時に対向しないように相互に離間して設けられている。すなわち、背圧溝15aとベーン背圧室41との連通状態が解消された後に、背圧供給穴15eとベーン背圧室41との連通状態が形成される。背圧供給穴15eとベーン背圧室41との連通状態が解消された後に、背圧溝15aとベーン背圧室41との連通状態が形成される。
【0041】
ベーン型圧縮機10においては、1つのベーン背圧室41が、背圧溝15aと背圧供給穴15eとの両方に同時に連通することはなく、背圧溝15aに背圧供給穴15eからの高圧が直接的に供給されることはない。背圧溝15a(および背圧溝13a)に背圧供給穴15eからの高圧が直接的には供給されないため、背圧溝15a(および背圧溝13a)の圧力が必要以上に上昇することがなく、必要以上の背圧がベーン背圧室41に供給されることは抑制されている。したがってベーン型圧縮機10によれば、動力消費量の低減が図られており、ベーン19やシリンダ部14などの各部材の耐用寿命が短くなることも抑制される。
【0042】
[比較例]
図6は、比較例におけるベーン型圧縮機10Zに備えられる区画壁15を、その表面15sの側から見た様子を示す図であり、実施の形態1の
図4に対応している。ベーン型圧縮機10Zにおいては、一対の背圧溝15a(15a1,15a2)が、区画壁15のうちの軸孔15hが形成されている部分を介して互いに連通している。背圧供給穴15eと背圧溝15aとは、同一のベーン背圧室41に同時に対向可能なように設けられている。
【0043】
図7は、ベーン型圧縮機10Zにおける圧力の流れを示す図である。比較例の場合には、軸孔15hが背圧溝15aに直接的に連通しているため、軸孔15hから背圧溝15aを介してベーン背圧室41に供給される潤滑油の圧力は、実施の形態1の場合に比べて高くなる。また、背圧供給穴15eと背圧溝15aとが同時に連通する区間があるため、背圧供給穴15eから背圧溝15aを介してベーン背圧室41に供給される潤滑油の圧力も、実施の形態1の場合に比べて高くなる。当該構成の場合、実施の形態1の場合とは異なり、たとえば吸入行程から圧縮行程の初期までの間の区間など、必要背圧が低い区間において必要以上の背圧がベーン背圧室に供給される可能性がある。
【0044】
[実施の形態2]
図8は、実施の形態2におけるベーン型圧縮機10Mに備えられる区画壁15を、その表面15sの側から見た様子を示す図であり、実施の形態1の
図4に対応している。
【0045】
実施の形態2のベーン型圧縮機10Mにおいては、一対の背圧供給穴15e(15e1,15e2)(上記背圧供給路のシリンダ室14d側の開口)のいずれもが、溝部15egおよび細孔部15ehを有している。溝部15egは、区画壁15のシリンダ室14d側の端面(表面15s)上に形成されている。細孔部15ehは、溝部15egよりも小さな開口面積を有し、溝部15egの内側に形成される。細孔部15ehは、溝部15egに対して吐出領域35側に設けられている。
【0046】
当該構成が採用されることにより、背圧供給穴15eがベーン背圧室41に連通する区間が調整されてもよい。たとえば、ベーン背圧室41が背圧溝15aにも背圧供給穴15eにも連通していない状態では、ベーン19の移動によって変化するベーン背圧室41の体積(体積変化量)が大きくなる。本実施の形態の構成が採用されることにより背圧供給穴15eがベーン背圧室41に連通可能な区間を長くすることで、このような体積変化が生じることを抑制してもよい。
【0047】
[実施の形態3]
図9は、実施の形態3におけるベーン型圧縮機10Nに備えられる区画壁15を、その表面15sの側から見た様子を示す図であり、実施の形態1の
図4に対応している。
【0048】
実施の形態3のベーン型圧縮機10Nにおいては、区画壁15に、第1の背圧供給穴15e(15e1)と第2の背圧供給穴15k(15k1)とが、上記背圧供給路の複数の開口として設けられており、第1の背圧供給穴15e(15e1)と第2の背圧供給穴15k(15k1)とは、周方向において相互に並んで形成されている。また、区画壁15には、第1の背圧供給穴15e(15e2)と第2の背圧供給穴15k(15k2)とが上記背圧供給路の複数の開口として設けられており、第1の背圧供給穴15e(15e2)と第2の背圧供給穴15k(15k2)とは、周方向において相互に並んで形成されている。これらの構成が採用されることにより、背圧供給穴(15e,15k)がベーン背圧室41に連通する区間が調整されてもよい。実施の形態2の場合と同様に、ベーン背圧室41に生じ得る体積変化を抑制することが可能となる。
【0049】
[他の実施の形態]
上述の各実施の形態においては、2つの吐出口31が回転軸16に対して互いに反対側に位置するように設けられており、これに合わせて、背圧溝15aや背圧供給穴15eも2つずつ設けられている。背圧溝15aや背圧供給穴15e(上記背圧供給路の開口)の配置数は、吐出口31の数に合わせて1つであってもよいし、3以上であってもよい。
【0050】
フロントハウジング13においては、底壁部13pとシリンダ部14とが一体に形成されているが、この構成に代えて、底壁部13pをフロントサイドプレートとしてシリンダ部14と別体に形成し、軸方向において間隔を空けて配置されたフロントサイドプレートと区画壁15との間にシリンダ部14を配置する構成としてもよい。
【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。