CN104895787A - 气体压缩机 - Google Patents

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Abstract

一种气体压缩机具有高压供给孔(35)，其用于在所述压缩室内的制冷剂气体压缩行程的结束阶段，将排出压的冷冻机油(R)供给到叶片槽；高压供给孔(35)通过打孔加工形成在前侧块(14)上，并且具有小径部(35a)和大径部(35b)沿着高压供给孔(35)的长度方向一体设置的结构，该小径部(35a)具有小直径并且形成在所供给的冷冻机油(R)的流动方向的上游侧，该大径部(35b)具有比小径部(35a)大的直径并且形成在小径部(35a)的下游侧。

Description

气体压缩机
技术领域
本发明涉及一种例如在搭载于车辆等处的空调装置中所设置的气体压缩机。
背景技术
例如，在汽车等车辆中设置有用于对车厢内的温度进行调节的空调装置。这样的空调装置具有用于使制冷剂(冷却介质)循环的环(loop)状的制冷剂循环系统，该制冷剂循环系统中依次设置有蒸发器、气体压缩机、冷凝器、膨胀阀。所述空调装置的气体压缩机用于对由蒸发器蒸发的气态制冷剂进行压缩以形成高压的制冷剂气体，并将其送出至冷凝器。
作为这样的气体压缩机，如下的旋叶式气体压缩机为公众所知：在具有大致椭圆状的内周面的气缸内以旋转自如的方式轴支承有具有多个叶片的转子，叶片的顶端部与气缸的内周面滑动接触，并且以伸出收纳自如的方式设置于转子。
旋叶式气体压缩机具备压缩机本体，该压缩机本体具有：转子，能够与旋转轴一体旋转；气缸，具有从转子外周面的外侧包围该转子的轮廓形状的内周面；多个叶片，设置成从转子外周面向气缸内周面伸出自如；以及两个侧块，封堵转子以及气缸的两端，并以能够旋转的方式轴支承着旋转轴的两侧。
该气体压缩机通过沿着转子的旋转方向相邻的两个叶片，使形成在转子外周面与气缸内周面之间的压缩室的容积随着转子的旋转而减少，由此，对导入到压缩室的低压的制冷剂气体进行压缩，并将经过压缩的高压的制冷剂气体排出到排出室。从排出到排出室的高压(以下称为“排出压”)的制冷剂气体中分离出混入在该制冷剂气体中的油分之后将其排出到外部，被分离出来的油留滞在排出室内的底部。
留滞在排出室内的底部的油(冷冻机油等)受到排出到排出室的高压的制冷剂气体的压力，经由形成在两个侧块内侧的气缸等处的油路、疏通槽等而供给到叶片槽中，并作为使叶片的顶端侧从叶片槽中伸出的背压而发挥功能。此外，从排出室经由油路、疏通槽等供给到叶片槽中的油会在形成于轴承和旋转轴的外周面之间的狭小间隙通过，因此受到压力损失，从而形成压力低于排出室内的排出压环境的压力、即中压。
但是，在压缩行程的结束阶段，由于压缩室内的压力变得高于所述中压，因此，高于中压的压力作用在叶片伸出侧的顶端。因此，当叶片的背压保持中压不变时，压缩室内的压力会超过中压的背压和伴随叶片的旋转而产生的离心力，有时会发生颤动(在叶片顶端与气缸内周面之间反复出现分隔和碰撞的现象)。
因此，例如在日本特开2002-327692号公报记载的气体压缩机中设置成：在压缩行程的结束阶段，当压缩室内部的压力升高时，通过高压供给孔向叶片槽供给比所述中压更高的排出压的油。
在日本特开2002-327692号公报的气体压缩机中，通过排出到排出室的制冷剂气体的排出压，将留滞在排出室内底部的油通过形成在一侧的侧块上的高压供给孔供应给叶片槽。由此防止发生颤动。
当通过所述高压供给孔供给到叶片槽的油量多于必要量时，由于留滞在排出室中的油的必要量变多，因此，封入于气体压缩机中的油量将增加，并变成使重量增加、成本上升的原因。因此，需要将形成在侧块上的高压供给孔的直径设置成小直径，以使油供给量不会变得过多。
发明内容
发明所要解决的技术问题
然而，在对由铝合金等构成的侧块的规定位置进行深孔加工以形成小直径的孔(高压供给孔)时，由于需要较高的加工技术，因此，加工性变差、成本变高。
因此，本发明的目的在于提供一种气体压缩机，其能够以良好的加工性形成高压供给孔，从而能够抑制加工成本。
用于解决技术问题的方案
为了解决所述技术问题，本发明的气体压缩机具备压缩机本体，该压缩机本体具有：转子，与旋转轴一体旋转，并呈大致圆柱状；气缸，具有从所述转子的外周面的外侧包围所述转子的轮廓形状的内周面；多个板状的叶片，设置成以能够滑动的方式插入于形成在所述转子上的叶片槽，并受到来自于所述叶片槽的背压以使顶端侧能够抵接于所述气缸的内周面；以及两个侧块，分别封堵所述转子以及所述气缸的两端；所述压缩机本体的内部形成有多个由所述转子的外周面、所述气缸的内周面、所述两个侧块的各内侧的面以及所述叶片分隔而成的压缩室，对供给到所述压缩室的介质进行压缩，并将已压缩的高压的介质排出，利用油分离器从所述排出的高压介质中将混入的油分离出来，并将分离出来的油作为所述背压而利用。所述气体压缩机具有：油供给路，其用于在所述压缩室内的介质的压缩行程中，将规定压的所述油供给到所述叶片槽；以及高压供给孔，其用于在所述压缩室内的介质的压缩行程的结束阶段，将压力高于所述规定压的油供给到所述叶片槽；所述高压供给孔通过打孔加工形成在至少一侧的所述侧块上，并且具有小径部和大径部沿着所述高压供给孔的长度方向一体设置的结构，该小径部具有小直径并且形成在所供给的油的流动方向的上游侧，该大径部具有比所述小径部大的直径并且形成在所述小径部的油的流动方向下游侧。
发明的效果
在本发明所涉及的气体压缩机中，用于将高压的油供给到叶片槽的高压供给孔有小径部和大径部沿着高压供给孔的长度方向一体设置的结构，该小径部具有小直径并且形成在所供给的油的流动方向的上游侧，该大径部具有比所述小径部大的直径并且形成在小径部的油的流动方向的下游侧。
由此，如以往的高压供给孔那样，在对全长进行深孔加工以形成小径孔的情况下加工性差，而在本发明中，由于能够缩短占据高压供给孔全长的小径部的长度，由此，能够提高打孔时的加工性，并能够降低加工成本。
附图说明
图1是示出本发明的实施方式所涉及的气体压缩机(旋叶式气体压缩机)的概略剖面图。
图2是图1的A-A线剖面图。
图3是示出前侧块的高压供给孔附近的概略剖面图。
图4是示出前侧块的内表面侧的图。
图5是图3的B-B线剖面图。
图6是示出在压缩行程的结束阶段，高压供给孔与叶片槽相连通的状态的概略剖面图。
具体实施方式
下面，根据图示的实施方式对本发明进行说明。图1是示出本发明的实施方式所涉及的作为气体压缩机的旋叶式气体压缩机(以下称为“压缩机”)的概略剖面图。
(压缩机1的整体结构)
图示的压缩机1例如作为利用冷却介质的汽化热来进行冷却的空调系统的一部分而构成，其与作为该空调系统的其他构成要素的冷凝器、膨胀阀、蒸发器等(均省略图示)一起设置在冷却介质的循环路径上。此外，作为这样的空调系统，例如可举例出用于对车辆(汽车等)的车厢内的温度进行调节的空调装置。
压缩机1对作为从空调系统的蒸发器导入的气体状冷却介质的制冷剂气体进行压缩，并将该经过压缩的制冷剂气体供给到空调系统的冷凝器。冷凝器使压缩的制冷剂气体液化，并作为高压下为液状的制冷剂送出到膨胀阀。然后，高压下为液状的制冷剂在膨胀阀中低压化，并被送出到蒸发器。低压的液状制冷剂在蒸发器中从周围的空气中吸热而汽化，通过与该汽化热进行的热交换来冷却蒸发器周围的空气。
如图1所示，压缩机1具备：本体壳体2，其呈一端侧(图1的左侧)呈开口，另一端侧被封堵的大致圆筒状；前缸盖3，其用于封堵该本体壳体2的一端侧的开口；压缩机本体5，其收纳在由本体壳体2和前缸盖3构成的壳体4内；以及电磁离合器6，其用于将来自作为驱动源的车辆(汽车)发动机(未图示)的驱动力传递到压缩机本体5。
前缸盖3形成为封堵本体壳体2的开口端面的盖状，并通过螺栓紧固固定在本体壳体2的一端侧的开口端部周围。在前缸盖3上具有吸入口7，该吸入口7用于从空调系统的蒸发器(未图示)吸入低压的制冷剂气体；在本体壳体2上具有排出口(未图示)，该排出口用于将通过压缩机本体5压缩的高压的制冷剂气体排出到空调系统的冷凝器(未图示)。
如图2所示，压缩机本体5具备：转子11，其与旋转轴10一体旋转，并呈大致圆柱状；气缸12，其具有从该转子11的外周面11a的外侧包围该转子11的、呈大致椭圆形状的内周面12a；多个(图中为5个)板状的叶片13，其设置成从转子11的外周面11a向气缸12的内周面12a伸出自如；以及两个侧块(前侧块14、后侧块15(参照图1))，其以封堵转子11以及气缸12的两个端面的方式被固定。图2是图1的A-A线剖面图。此外，在图2中省略了压缩机本体5的外周面侧的本体壳体2。
在前缸盖3与前侧块14之间形成有吸入室16，在后侧块15侧的本体壳体2内形成有排出室17。后侧块15的外侧端面设置有油分离器18，并使其位于排出室17内。此外，在图1中，关于设置在排出室17内的油分离器18，示出了其外观而非其剖面形状。
前侧块14的外表面侧通过多个螺栓紧固固定在前缸盖3的开口端部周围的内周面上。另一方面，后侧块15的外周面嵌合在本体壳体2的内周面上。这样，收纳在壳体4内的压缩机本体5以前侧块14侧通过螺栓紧固固定在前缸盖3上、后侧块15侧嵌合在本体壳体2的内周面上的方式被保持。
电磁离合器6设置在前缸盖3的外表面侧，发动机的旋转驱动力借助传动带(未图示)传递到带轮19。旋转轴10的一端侧(图1的左侧)嵌合在电磁离合器6的电枢(armature)20的中心贯通孔。此外，旋转轴10以能够旋转的方式轴支承在前侧块14和后侧块15的中心贯通孔。
而且，在压缩机1(压缩机本体5)运转时，通过设置在带轮19内侧的电磁铁21的励磁，电枢20吸附在带轮19的侧表面，由此，将借助传动带(未图示)传递到带轮19上的发动机的驱动力经由电枢20传递到旋转轴10(转子11)。
(压缩机本体5的结构、动作)
如图2所示，在气缸12的内周面12a、转子11的外周面11a以及两个侧块14、15(参照图1)之间的空间中形成有由等间距设置的5个叶片13分隔而成的多个压缩室22a、22b。
各叶片13以能够滑动的方式设置在形成于转子11内的叶片槽23内，并基于供给到叶片槽23的底部23a的冷冻机油所带来的背压，从转子11的外周面11a朝外侧方向伸出。此外，在图2中，在气缸12的内周面12a与转子11的外周面11a之间的上部侧的空间中形成有压缩室22a，在下部侧的空间中形成有压缩室22b。
气缸12具有包围转子11的外周面11a的外侧的、剖面轮廓呈大致椭圆形状的内周面12a。各压缩室22a、22b在与转子11的旋转相伴的制冷剂气体的吸入行程以及压缩行程中，分别反复进行容积的增大以及减小。此外，本实施方式的压缩机1(压缩机本体5)在转子11旋转一周的期间中，执行两次吸入行程和压缩行程。
气缸12设置有用于将制冷剂气体G1吸入至各压缩室22a、22b的各吸入孔(未图示)，以及用于在各压缩室22a、22b压缩的制冷剂气体G2排出的各排出孔24a、24b。
具体而言，在压缩室22a、22b的容积增加的过程中，通过形成在气缸12上的吸入孔将从吸入室16供给的低压的制冷剂气体G1吸入至压缩室22a、22b内；在容积减少的过程中，对封闭在压缩室22a、22b内的制冷剂气体进行压缩。由此，制冷剂气体变为高温、高压。然后，通过各排出孔24a、24b该高温、高压的制冷剂气体G2排出到由气缸12、壳体2以及两个侧块14、15包围并划分形成的空间、即排出腔25a、25b中。
各排出腔25a、25b中设置有用于阻止制冷剂气体朝压缩室22a、22b侧逆流的排出阀26，以及用于阻止排出阀26过度变形(弯曲)的阀支架27。从排出孔24a、24b排出到排出腔25a、25b的高温、高压的制冷剂气体G2从形成在后侧块15上的排出口28a、28b导入至设置于排出室17内的油分离器18中。
油分离器18是利用离心力将混在制冷剂气体G2中的冷冻机油(从形成在转子11的叶片槽23泄漏到压缩室22a、22b中的叶片背压用油等)从制冷剂气体中分离出来的部件。详细构成为：当高压的制冷剂气体G2从压缩室22a、22b朝各排出孔24a、24b排出并通过排出腔25a、25b、排出口28a、28b等导入至油分离器18内时，制冷剂气体沿着油分离器18的筒状的内周面以螺旋状的方式回旋，以将混在制冷剂气体中的冷冻机油离心分离。
然后，如图1所示，在油分离器18内从制冷剂气体G2中分离出来的冷冻机油R留滞在排出室17的底部，分离出冷冻机油后的高压(排出压)的制冷剂气体G2从排出室17通过排出口排出到外部的冷凝器中。
留滞在排出室17底部的冷冻机油R利用由排出到排出室17的排出压的制冷剂气体G2所带来的高压环境，通过形成在后侧块15上的油路29a以及作为背压供给用凹部的疏通槽30供给到叶片槽23的底部23a，并成为使叶片13朝外侧伸出的背压。
同样地，留滞在排出室17底部的冷冻机油R利用排出到排出室17的高压的制冷剂气体的高压环境，通过形成在后侧块15上的油路29a、29b、形成在气缸12上的油路31、形成在前侧块14上的油路32以及作为背压供给用凹部的疏通槽33供给到叶片槽23的底部23a，并成为使叶片13朝外侧伸出的背压。
由于经由疏通槽30、33供给到叶片槽23的冷冻机油R在形成于两个侧块14、15的轴孔内周面36(参照图1)与旋转轴10的外周面之间的狭小间隙中通过，因此受到压力损失，变为压力低于排出室17内的排出压力环境的中压
而且，本实施方式的压缩机1为了将压力高于所述中压的冷冻机油R供给到叶片槽23的底部23a，如图1、3、4所示，环状的油槽34以及后述的高压供给孔35以与前侧块14的油路32相连通的方式形成在前侧块14上。
如图4、5所示，环状的油槽34形成在能够旋转的方式插通旋转轴10的轴孔内周面36并且沿着轴孔内周面36的圆周方向形成。高压供给孔35的一端侧与油槽34相连通，另一端侧在前侧块14的转子11侧的端面开口。此外，图4是示出前侧块14的内表面侧(压缩机本体5一侧)的图，图5是图3的B-B线剖面图。
如图6所示，高压供给孔35形成为在压缩行程的结束阶段与叶片槽23的底部23a相连通(关于高压供给孔35在下文中详述)。
由此，留滞在排出室17底部的冷冻机油R在压缩行程的结束阶段利用排出到排出室17的排出压的制冷剂气体的高压环境，通过形成在后侧块15上的油路29a、29b、形成在气缸12上的油路31、形成在前侧块14上的油路32、油槽34以及高压供给孔35，作为叶片背压供给到叶片槽23的底部23a。
此时的叶片背压在供给路径中的压力损失小，因此，叶片背压与排出到排出室17的制冷剂气体的排出压处于相同的程度。由此防止发生颤动。
接下来，对形成在前侧块14上的高压供给孔35的详细结构进行说明。
如图3所示，高压供给孔35是连通到环状的油槽34的小径部35a与顶端侧在前侧块14的转子11侧的端面开口的大径部35b沿着同轴一体地形成的结构。小径部35a设置在冷冻机油R的流动方向的上游侧，大径部35b设置在冷冻机油R的流动方向的下游侧。另外，如图3、5所示，小径部35a的冷冻机油R的流动方向的上游侧向油槽34开口，油槽34的沿径方向的槽宽度形成为大于小径部35a的直径。
小径部35a的直径为例如是0.5～1.0mm程度的小直径，并形成为与以往整体为均等小直径的高压供给孔的直径大致相同。大径部35b的直径为例如是1.5～2.0mm程度，并形成为比小径部35a的直径大2～3倍程度的大直径。小径部35a的沿长度方向的长度比大径部35b的沿长度方向的长度短很多，为大径部35b的1/3～1/5程度的长度。
在通过打孔加工形成高压供给孔35时，使用钻头从前侧块14的转子11侧的端面形成大径部35b，之后，使用比大径部35b用的钻头直径小的钻头形成小径部35a，由此，如图3所示，得到小径部35a与大径部35b沿着同轴一体形成的高压供给孔35。
大径部35b的深孔加工比小直径的深孔加工容易。而且，由于小径部35a的长度相对于高压供给孔35整体而言较短，因此，能够提高小径部35a打孔加工时的加工性，并能够降低加工成本。
另外，本实施方式的高压供给孔35在冷冻机油R的流动方向的上游侧形成有直径较小的小径部35a，因此，该小径部35a作为节流孔(restriction)而发挥功能，能够抑制从油槽34侧供给到小径部35a的冷冻机油R的流量。进一步，形成于该小径部35a下游侧的大径部35b的开口端在压缩行程的结束阶段与叶片槽23的底部23a相连通，从而向叶片槽23的底部23a供给冷冻机油R。
这样，即使大径部35b的直径较大，但由于在小径部35a处冷冻机油R的流量被抑制，因此，供给到叶片槽23的底部23a的冷冻机油R的量不会变得过多。由此抑制封入到压缩机1中的油量。
进一步，本实施方式的高压供给孔35在冷冻机油R的流动方向的上游侧形成有直径较小的小径部35a，小径部35a的冷冻机油R的流动方向的上游侧向环状的油槽34开口。因此，在从油路32侧供给到油槽34的冷冻机油R中，即使混入有加工碎屑、磨损粉等的异物，与直径大于小径部35a的大径部向油槽34侧开口的情况相比，这些异物难以从小径部35a的油槽34侧的开口进入到内部。因此，能够抑制例如异物堵塞在高压供给孔35的小径部35a内的故障。
另外，在压缩行程的结束阶段，一旦叶片13与气缸内周面滑动并朝缩回方向移动，则叶片槽23内的容积变小，由此，叶片槽23的内部(底部23a)虽然成为高压，但是，由于在高压供给孔35的叶片槽侧形成有大径部35b，因此通过将大径部35b的容积相加到叶片槽容积中来降低体积变化，从而作为用于抑制背压变得过大的阻尼器而发挥功能。
此外，在所述实施方式中，在前侧块14上形成了高压供给孔35，但是，即便是在后侧块15一侧形成高压供给孔的结构、或者在前侧块14和后侧块15两侧形成高压供给孔的结构，也同样能够应用本发明。

Claims (3)

1.一种气体压缩机，具备压缩机本体，该压缩机本体具有：
转子，与旋转轴一体旋转，并呈大致圆柱状；
气缸，具有从该转子的外周面的外侧包围转子的轮廓形状的内周面；
多个板状的叶片，设置成以能够滑动的方式插入于形成在所述转子上的叶片槽，并受到来自于所述叶片槽的背压以使顶端侧能够抵接于所述气缸的内周面；以及
两个侧块，分别封堵所述转子以及所述气缸的两端；
所述压缩机本体的内部形成有多个由所述转子的外周面、所述气缸的内周面、所述两个侧块的各内侧的面以及所述叶片分隔而成的压缩室，对供给到所述压缩室的介质进行压缩，并将已压缩的高压介质排出，
利用油分离器从排出的所述高压介质中将混入的油分离出来，并将分离出来的油作为所述背压而利用，
其特征在于，所述气体压缩机具有：
油供给路，其用于在所述压缩室内的介质的压缩行程中，将规定压的所述油供给到所述叶片槽；以及
高压供给孔，其用于在所述压缩室内的介质的压缩行程的结束阶段，将压力高于所述规定压的油供给到所述叶片槽；
所述高压供给孔通过打孔加工形成在至少一侧的所述侧块上，并且具有小径部和大径部沿着所述高压供给孔的长度方向一体设置的结构，该小径部具有小直径并且形成在所供给的油的流动方向的上游侧，该大径部具有比所述小径部大的直径并且形成在所述小径部的油的流动方向的下游侧。
2.根据权利要求1所述的气体压缩机，其特征在于，
在所述至少一侧的侧块的、旋转可能地插通有所述旋转轴的轴孔内周面沿着其圆周方向形成有用于供给压力高于所述规定压的油的环状的油槽；
所述小径部的油的流动方向的上游侧向所述油槽开口。
3.根据权利要求1或2所述的气体压缩机，其特征在于，
所述小径部与所述大径部沿着同轴一体地形成。
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