CN102844571A - 叶片型压缩机 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种叶片型压缩机，该叶片型压缩机具有：缸体；气缸室，其具有椭圆形内壁；转子，其在外周面上形成有叶片槽；转子的驱动源；叶片，其容纳在叶片槽内。利用在叶片槽内的背压空间内产生的背压，使叶片从叶片槽突出并使叶片的顶端与气缸室的内壁相接触，并且转子在驱动源带动下旋转。压缩机还具有停止机构，该停止机构使转子停止在运转时的背压空间的体积的总和与停止时的背压空间的体积的总和之间的差值成为最小的规定旋转位置上。采用上述压缩机，叶片、转子等不需要特别地加工，不需要设置额外构件，就能够防止振动。

Description

叶片型压缩机

技术领域

本发明涉及一种叶片型压缩机。

背景技术

叶片型压缩机具有：缸体、转子和多个叶片，该缸体形成有具有椭圆形内壁的气缸室；该转子以能够旋转的方式被支承于气缸室内，接受驱动力而被旋转；该叶片分别容纳在形成在转子外周面上的多个叶片槽内。在转子旋转时，利用在叶片槽内的背压空间内产生的背压使叶片突出并且使叶片的顶端在气缸室的内壁上滑动，同时叶片在叶片槽内进行往复运动。

在运转时，由于在叶片槽的背压空间内产生有由压缩制冷剂形成的背压，因此叶片从叶片槽突出，同时叶片的顶端在气缸室的内壁上滑动，背压空间的体积大致保持恒定。

另外，在停止时，因压缩机内的压力均匀，所以使叶片突出的背压不再作用于叶片上。因此，当持续停止状态时，垂直向上的叶片会因自重一边将叶片槽内的制冷剂、润滑油经由叶片槽内壁与叶片间的间隙挤出，一边在叶片槽内下降。因此，若持续停止状态，则背压空间的体积逐渐减小。若从该状态启动压缩机，则叶片因转子旋转产生的离心力欲从叶片槽内突出，但是背压空间的体积小，另外，由于制冷剂、润滑油通过叶片槽内壁与叶片间的间隙进入到背压空间内的量较少，因此即使转子旋转产生的离心力起到使叶片突出的力的作用，叶片也无法充分突出。因此，背压空间成为负压并且叶片难以突出，叶片的顶端无法突出至气缸室的内壁面。其结果，叶片和气缸室的内壁反复进行分离和撞击而产生噪音（振动）。

在下述专利文献1中记载有防止振动的压缩机。在该压缩机中，在叶片槽的底部设有支承板，在支承板上固定有销。在销上套有对叶片向突出方向施力的螺旋弹簧。其结果，即使在压缩机的停止状态下，叶片也不向叶片槽内下降。当启动压缩机时，由于叶片利用螺旋弹簧的施加力从叶片槽突出并且其顶端在气缸室的内壁上滑动，因此可以防止振动。

专利文献1：日本实公平8—538号公报

但是，在上述专利文献1中所公开的压缩机中，必须使用作为额外构件的螺旋弹簧。另外，因使用螺旋弹簧，所以增加了组装工序且提高了成本。而且，为了安装螺旋弹簧，叶片的加工也变的复杂。

发明内容

本发明的目的在于提供一种叶片型压缩机，其不需要特别加工叶片、转子等，也不需要设置额外的构件，就可以使压缩机运转时的背压空间的体积的总和与压缩机停止时的背压空间的体积的总和之间的差值变小，从而防止振动。

本发明的特征在于提供一种压缩机，该压缩机具有：缸体；气缸室，其具有形成在上述缸体的内部上的椭圆形内壁；转子，其以能够旋转的方式被支承在上述气缸室内，并在外周面上形成有多个叶片槽；驱动源，其用于使上述转子旋转；以及多个叶片，其分别容纳在上述叶片槽内，该压缩机中，利用在上述叶片槽内的背压空间内产生的背压，使上述叶片从上述叶片槽突出并且使上述叶片的顶端与上述气缸室的上述内壁相接触，并且上述转子在上述驱动源带动下旋转，上述压缩机还具有停止机构，该停止机构使上述转子停止在规定的旋转位置上，借此减少运转时上述背压空间的体积总和与停止时上述背压空间的体积总和之间的差值。

根据上述特征，停止机构能够使转子停止在规定的旋转位置上，并借助于此减少压缩机运转时各背压空间的体积总和与压缩机停止时各背压空间的体积总和之间的差值。其结果，不需要特别地加工叶片槽、叶片、转子等，也不需要设置额外的构件，就能够防止振动。

在此，优选上述驱动源是检测上述转子的旋转位置并且旋转驱动上述转子的电动马达，优选上述停止机构是为了使上述转子停止在上述规定旋转位置上而控制上述电动马达的驱动电路。

或者，优选上述停止机构由离合器、多个转子侧磁体和多个缸体内磁体构成，该离合器设在上述转子与上述驱动源之间；该转子侧磁体在上述转子上等间隔地埋设在周向上；该缸体内磁体埋设在上述气缸室的内壁上，优选上述停止机构切断上述离合器，并利用在多个上述转子侧磁体和上述缸体侧磁体之间的排斥力及吸引力，使上述转子停止在上述规定的旋转位置上。

另外，将压缩机搭载在车辆上时，优选将上述气缸室的椭圆长轴沿水平方向配置。如此一来，能够进一步减小压缩机运转时的背压空间的体积的总和与停止时的背压空间的体积的总和之间的差值。

附图说明

图1是第1实施方式的叶片型压缩机1的整体剖视图。

图2是上述第1实施方式中的缸体6的放大剖视图。

图3是表示上述第1实施方式的压缩机运转时及停止时的转子旋转角度与背压空间14的体积变化之间的关系的图表。

图4的（a）是第2实施方式的缸体6的放大剖视图，（b）是第3实施方式的缸体6的放大剖视图。

图5的（a）是表示上述第2实施方式的压缩机运转时及停止时的转子旋转角度与背压空间14的体积变化之间的关系的图表，（b）是表示上述第3实施方式的压缩机运转时及停止时的转子旋转角度与背压空间14的体积变化之间的关系的图表。

图6是第4实施方式的缸体6的放大剖视图。

具体实施方式

以下，参照附图说明叶片型压缩机的实施方式。

第1实施方式

如图1所示，第1实施方式的叶片型压缩机1具有缸体6、转子7和多个叶片8。在缸体6中形成有气缸室12，其具有椭圆形内壁。转子7以能够旋转的方式被支承在气缸室12内，在来自马达（驱动源）3的驱动力的作用下转子7旋转。叶片8分别容纳在转子7的外周面形成的多个叶片槽13内。当转子7旋转时，叶片槽13内的背压空间14内产生背压使叶片8突出，同时叶片8的顶端在气缸室12的内壁上滑动，并且叶片8在叶片槽13内进行往复运动。本实施方式的压缩机1具有停止机构，该停止机构使转子7停止在运转时的背压空间14的体积的总和与停止时的背压空间14的体积的总和之间的差值变小的旋转位置上。特别是，在以下说明的实施方式中，停止机构使转子7停止在上述差值最小的旋转位置上。以下将追加详细地说明背压空间14。

进而，在本实施方式中，作为驱动源的马达（电动马达）3在检测旋转位置的同时驱动旋转转子7；作为停止机构的驱动电路18控制马达3，使转子7停止在压缩机1运转时的背压空间14的体积总和与停止时的背压空间14的体积总和之间的差值变小的旋转位置。

以下，详细地说明压缩机1。

如图1所示，在压缩机1中，在圆筒状的壳体5内容纳有压缩部2、马达（驱动源：电动马达）3、变换器4。壳体5由容纳变换器4的前部壳5a、容纳压缩部2的中部壳5b和容纳马达3的后部壳5c构成。前部壳5a、中部壳5b及后部壳5c借助于螺栓等相互组合，在壳体5的内部形成有密闭空间。

中部壳5b内的压缩部2具有圆筒状的缸体6、以及设在缸体6两侧的一对旁侧部件9和圆柱状的转子7。在缸体6的内部形成有气缸室12，该气缸室12具有椭圆状的平滑的内壁面11。气缸室12的两侧被一对旁侧部件9堵塞。在气缸室12的中心配置转子7。另外，连接在马达3的转子轴17上的旋转轴10贯穿气缸室12。转子7被支承在旋转轴10上，在马达3的旋转驱动力的作用下，借助于旋转轴10使转子7在气缸室12内旋转。

如图2所示，在转子7的外周面上，在周向上等间隔地形成有3个叶片槽13。叶片槽13是从转子7的外周面朝向内部形成的。叶片槽13由叶片可动部13b和截面为圆形的压力导入部13c构成，该叶片可动部13b以叶片8能够往复移动的方式容纳板状的叶片8；该压力导入部13c连通于该叶片可动部13b。压力导入部13c与旁侧部件9的制冷剂通路相连通。沿转子7的旋转轴10形成该叶片可动部13b及压力导入部13c。另外，在叶片槽13的底部13a与叶片8的后端8b之间，形成有背压空间14，制冷剂和润滑油同时供给到该背压空间中。背压空间14的体积随叶片8的往复运动而变化。

在由转子7的旋转产生的离心力和由供给至压力导入部13c及叶片可动部13b（即，背压空间14）中的制冷剂及润滑油产生的压力的作用下，叶片8从叶片槽13突出。就叶片8而言，叶片8的顶端8a在气缸室12的内壁面11上滑动，同时叶片8在叶片槽内进行往复运动。当转子7在马达3的旋转驱动力的作用下旋转时，利用由气缸室12的内壁面11与叶片8划分出来的压缩室内的容积变化来压缩制冷剂。

马达3是电动马达，如图1所示，具有多个线圈16、马达转子15和转子轴17，该线圈16沿后部壳5c的内周面配置；该马达转子15利用线圈16产生的磁场旋转；该转子轴17固定于马达转子15的中心。转子轴17与马达转子15一起旋转。利用轴承19a、19b，以转子轴17能够旋转的方式，将转子轴17的两端支承于配置在后部壳5c与旁侧部件9之间及马达3与旁侧部件9之间的隔壁上。转子轴17与上述的旋转轴10相连接，马达3的驱动力从转子轴17经由旋转轴10传递至转子7。

另外，本实施方式的马达3是能够检测马达转子15的旋转角度的所谓的带传感器的电动马达。马达转子15的旋转角度利用未图示的传感器检测出来，检测结果传递至驱动电路18。另外，传感器例如通过检测组装在马达转子15上的磁体的位置来检测马达转子15的旋转角度。

另外，为了使转子7停止在规定的旋转位置（即，压缩机1运转时的背压空间14的体积的总和与停止时的背压空间14的体积的总和之间的差值较小的旋转位置）上，与旋转轴10连接的转子轴17在规定的旋转角度停止。因此，驱动电路18基于检出的转子马达15的旋转角度，控制转子轴17使其停止在规定的旋转角度上。

变换器4由容纳在前部壳5a内的驱动电路构成，基于检出的马达转子15旋转角度，控制流向线圈16的电流。

接着，参照图3，说明压缩机1运转时及停止时的背压空间14的体积变化。

图3的图表表示当第1实施方式中的压缩部2具有3片叶片8（参照图2）时，背压空间14的体积总和的变化。横轴表示转子7的旋转角度，纵轴表示背压空间14的体积的总和（3个背压空间14的体积的总和）。

曲线A表示压缩机1运转时背压空间14的体积总和的变化，曲线B表示停止时背压空间14的体积总和的变化。在以曲线A表示的运转状态中，由于全部的叶片8的顶端8a与气缸室12的内壁面11相接触，因此相对于转子7的旋转角度而言，背压空间14的体积总和的变化较少，表现大致恒定的值。

另外，在以曲线B表示的停止状态中，根据转子7停止的旋转角度不同，背压空间14的体积总和大幅变化。当转子7停止在以曲线B上的点Q表示的旋转角度（大致40°、大致150°、大致260°…）时，1个叶片8会停止在垂直朝上的位置，因此该叶片8由于自重向叶片槽13内下降。其结果，该朝上的叶片8的背压空间14的体积减少、因此背压空间14的体积总和也随之减小（与运转时的体积的总和之间的差值较大[成为最大]）。另外，转子7停止在在以曲线B上的点P表示的旋转角度（大致90°、大致210°、大致320°…）时，叶片8停止在因自重下降的距离较小的位置上（参照图2）。因此，背压空间14的体积总和较大（与运转时的体积的总和之间的差值较小[成为最小]）。

根据该曲线A及曲线B可知，当压缩机1停止时，根据转子7的旋转角度（旋转位置）的不同，背压空间14的体积总和会发生有较大的变化。当压缩机1停止时，通过将转子7的停止位置设定在规定角度上，能够抑制背压空间14的体积总和的减少。

因此，在本实施方式中，为了使转子7停止在以曲线A表示的背压空间14的体积的总和与以曲线B表示的背压空间14的体积的总和之间的差值较小的旋转角度上，驱动电路18控制马达3的旋转角度。

接着，说明本实施方式的压缩机1的动作。

压缩机1通过驱动电路18向马达3的线圈16供给电流，使转子轴17与马达转子15一起旋转。当转子轴17被旋转时，借助于连接在转子轴17一端上的旋转轴10，使转子7旋转，同时制冷剂得到压缩。压缩了的制冷剂穿过中部壳5b的内部与后部壳5c内的马达3从排出口21被向外部排出。

当压缩机1停止时，基于检测出的马达转子15的旋转角度，驱动电路18控制马达3而使转子7停止在上述规定的旋转位置（压缩机1运转时的背压空间14的体积的总和与停止时的背压空间14的体积的总和之间的差值较小的旋转位置）上。即，如图2所示，转子7停止在叶片8因自重下降的距离较少的旋转位置上。

这样，通过使转子7停止在叶片8在叶片槽13内下降的距离较少的位置上，就能使运转时的背压空间14的体积总和与停止时的背压空间14的体积总和之间的差值较小。即，本发明不需要特别地加工叶片槽13、叶片8、转子7等，也不需要设置额外的构件，就能够防止启动时的振动。

另外，在本实施方式中，马达3是带传感器的电动马达，但是也可以是无传感器马达。在无传感器马达的情况下，转子轴17与驱动轴10以规定安装角度连接（即，固定马达转子15与转子7之间的旋转位置关系），由此根据流动在马达转子15中的电流推测转子7的旋转角度。基于该推测结果，使转子7停止在上述规定的旋转位置上即可。另外，在该情况下，也利用驱动电路18控制马达转子15的旋转。

另外，本实施方式的压缩机1搭载在车辆上，搭载在车辆后的状态如图2所示，气缸室12的椭圆长轴方向与水平方向正交（椭圆长轴沿垂直方向配置）。

第2实施方式

接着，参照图4的（a）及图5的（a）说明第2实施方式的叶片型压缩机。另外，关于与上述的第1实施方式中的结构相同或同等的构成部分，标注相同附图标记省略重复的说明。

如图4的（a）所示，在压缩部2的缸体56中设有5片叶片8。当车载压缩机1时，配置使气缸室12的椭圆长轴方向与垂直方向正交（椭圆长轴沿水平方向配置）。

与第1实施方式相同，基于检测出的马达转子15的旋转角度，驱动电路18控制马达3使转子7停止在上述规定的旋转位置（压缩机1运转时的背压空间14的体积的总和与停止时的背压空间14的体积总和之间的差值较小的旋转位置）上。

图5的（a）的图表表示当第2实施方式中的压缩部2具有5片叶片8（参照图4的（a））时，背压空间14的体积的总和的变化。与图3的图表相同，横轴表示转子7的旋转角度，纵轴表示背压空间14的体积总和（5个背压空间14的体积总和）。

曲线B上的点Q表示当压缩机1停止时的转子7的旋转角度，当旋转角度为Q时，背压空间14的体积总和较小（与运转时的体积的总和之间的差值较大[成为最大]）。点P是表示当压缩机1停止时的转子7的旋转角度，当旋转角度为P时背压空间14的体积的总和较大（与运转时的体积的总和之间的差值较小[成为最小]）。

因此，通过转子7停止在压缩机1运转时的背压空间14的体积的总和与停止时的背压空间14的体积的总和之间的差值较小的旋转角度上，能够防止启动时的振动。在本实施方式中，由于配置使气缸室12的椭圆长轴方向与垂直方向正交（椭圆长轴沿水平方向配置），所以转子7的规定的旋转位置如图4的（a）所示，为叶片8因自重下降的距离较少的旋转位置。

另外，由于仅借助驱动电路18就可以控制使转子7停止在上述规定的角度上，因此不需要特别地加工叶片槽13、叶片8、转子7等，同时也不需要设置额外的构件，就能够使运转时背压空间14的体积总和与停止时背压空间14的体积总和之间的差值变小，从而防止启动时的振动。

第3实施方式

接着，参照图4的（b）及图5的（b）说明第3实施方式的叶片型压缩机。另外，关于与上述的第1实施方式中的结构相同或同等的结构，标注相同附图标记省略重复说明。

如图4的（b）所示，在压缩部2的缸体66中，设有3片叶片8。当车载压缩机1时，配置使气缸室12的椭圆长轴方向与垂直方向正交（椭圆长轴沿水平方向配置）。

与第1实施方式相同，基于检测出的马达转子15的旋转角度，驱动电路18控制马达3使转子7停止在上述规定的旋转位置（压缩机1运转时的背压空间14的体积总和与停止时的背压空间14的体积总和之间的差值较小的旋转位置）上。

图5的（b）的图表表示当第3实施方式中的压缩部2具有3片叶片8（参照图4的（b））时，背压空间14的体积总和的变化。与图3的图表相同，横轴表示转子7的旋转角度，纵轴表示背压空间14的体积总和（3个背压空间14的体积总和）。

曲线B上的点Q表示当压缩机1停止时转子7的旋转角度，当旋转角度为Q时，背压空间14的体积总和较小（与运转时的体积的总和之间的差值较大[成为最大]）。点P是表示当压缩机1停止时的转子7的旋转角度，当旋转角度为P时背压空间14的体积总和较大（与运转时的体积总和之间的差值较小[成为最小]）。在本实施方式中，在以点P表示的转子7的旋转角度中，压缩机1运转时背压空间14的体积总和，与停止时的背压空间14的体积总和之间的差值为零。即，在压缩机1运转时与停止时，背压空间14的体积的总和没有变化。

因此，通过转子7停止在压缩机1运转时的背压空间14的体积总和与停止时的背压空间14的体积总和之间的差值较小的旋转角度上，能够防止启动时的振动。在本实施方式中，由于配置使气缸室12的椭圆长轴方向与垂直方向正交（椭圆长轴方向沿水平方向配置的方式），所以转子7的规定旋转位置如图4的（b）所示，为叶片8因自重下降的距离较少的旋转位置。

另外，由于仅借助于驱动电路18便可以控制转子7使其停止在上述规定的角度上，因此不需要特别地加工叶片槽13、叶片8、转子7等，就能使运转时背压空间14的体积总和与停止时背压空间14的体积总和之间的差值变小，所以不需要设置额外的构件，就能够防止启动时的振动。

第4实施方式

接着，参照图6说明第4实施方式的叶片型压缩机。另外，关于与上述第1实施方式中的结构相同或同等的结构，标注相同附图标记省略重复说明。

在本实施方式中，缸体76的气缸室12内的转子7借助于离合器，与内燃发动机（驱动源）相连接。离合器，例如，设在图1中的构件20的位置上，取代图1的马达3，安装有借助于皮带接受来自发动机的驱动力的皮带轮等。

停止机构由N、S极的转子侧磁体77、78和N、S极的缸体侧磁体79、80构成，该N、S极的转子侧磁体77、78在转子7上等间隔地埋设在周向上；该N、S极缸体侧磁体79、80埋设在气缸室12的内壁上。若在压缩机停止时切断离合器，则发动机与转子7断开，在转子侧磁体77、78与缸体侧磁体79、80之间作用的排斥力及吸引力的作用下，转子7停止在上述规定的旋转位置（压缩机运转时的背压空间14的体积总和与停止时背压空间14的体积总和之间的差值较小的旋转位置）上。

采用本实施方式，由发动机（驱动源）产生的转子7的旋转驱动力经由离合器传递至转子7。当压缩机停止时，利用转子侧磁体77、78及缸体侧磁体79、80，使转子7停止在上述规定的旋转位置上。因此，运转时的背压空间14的体积总和与停止时背压空间14的体积总和之间的差值能够变小，从而防止振动。

另外，除了向转子7及气缸室12的内壁埋设磁体77～80以外，不需要特别地加工叶片槽13、叶片8、转子7等，所以不需要设置额外的构件，就能够使运转时背压空间14的体积总和与停止时的背压空间14的体积总和之间的差值变小，从而防止启动时的振动。

另外，本发明的缸体12，因其形状使朝上的叶片8因自重下降的距离变小，因此在横置型（气缸室12的椭圆长轴沿水平方向配置）的叶片型压缩机中是优选的。

Claims (4)

1.一种叶片型压缩机，其中，该叶片型压缩机具有：

缸体；

气缸室，其具有在上述缸体的内部形成的椭圆形内壁；

转子，其以能旋转的方式被支承在上述气缸室内，并在外周面上形成有多个叶片槽；

驱动源，其用于使上述转子旋转；以及

多个叶片，其分别容纳在上述叶片槽内，

在该叶片型压缩机中，利用在上述叶片槽内的背压空间内产生的背压，使上述叶片从上述叶片槽突出并使上述叶片的顶端与上述气缸室的上述内壁相接触，并且上述转子在上述驱动源带动下旋转，

上述压缩机还具有停止机构，该停止机构使上述转子停止在规定的旋转位置上，借此减少运转时上述背压空间的体积总和与停止时上述背压空间的体积总和之间的差值。

2.根据权利要求1所述的叶片型压缩机，其中，

上述驱动源是检测上述转子的旋转位置并且旋转驱动上述转子的电动马达，

上述停止机构是控制上述电动马达而使上述转子停止在上述规定的旋转位置的驱动电路。

3.根据权利要求1所述的叶片型压缩机，其中，上述停止机构包括：

离合器，其设置在上述转子与上述驱动源之间；

多个转子侧磁体，其等间隔地沿周向埋设于上述转子上；

多个缸体内磁体，其埋设于上述气缸室的内壁上，

上述停止机构切断上述离合器，并利用多个上述转子侧磁体和上述缸体侧磁体之间排斥力及吸引力，使上述转子停止在上述规定的旋转位置上。

4.根据权利要求1～3中任一项所述的叶片型压缩机，其中，

将上述叶片型压缩机搭载在车辆上时，上述气缸室的椭圆长轴沿水平方向配置。

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