CN110318999A - 压缩机 - Google Patents

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CN110318999A
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山本真也
榊原健吾
并木谦
小林裕之
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Toyoda Automatic Loom Works Ltd
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Abstract

本发明提供一种压缩机。压缩机具有在轴向上相对向的2个转子和与两转子抵接的叶片。叶片随着两转子的旋转而在轴向移动,且被叶片槽限制成不旋转。压缩机具有随着转子的旋转而进行流体的吸入和压缩的压缩室、以及切换成使两压缩室连通的连通状态和两压缩室不连通的非连通状态的连通机构。

Description

压缩机
技术领域
本发明涉及压缩机。
背景技术
日本特开昭51-97006号公报记载了如下的压缩机:该压缩机具有旋转轴、随着旋转轴的旋转而旋转的转子、随着转子的旋转而在旋转轴的轴向移动的叶片、以及压缩室。在该压缩机中,通过转子旋转,流体被吸入压缩室或流体在压缩室被压缩。在该文献中提到了,在与2个转子相对应地设置的2个压缩室中独立地进行流体的吸入和压缩。
在随着转子的旋转而一边叶片在旋转轴的轴向移动一边在2个压缩室进行流体的吸入和压缩的上述压缩机中,尚有改善的余地。
发明内容
本发明的目的在于提供能够采用2个压缩室高效地压缩流体压缩机。
为了解决上述课题,根据本发明的第一方案,提供一种压缩机,具有:旋转轴;具有环状的第1转子面并随着所述旋转轴的旋转而旋转的第1转子;在所述旋转轴的轴向上与所述第1转子相对向的第2转子,该第2转子随着所述旋转轴的旋转而旋转并具有环状的第2转子面;第1筒部,该第1筒部具有在所述旋转轴的径向上与所述第1转子的外周面相对向的第1内周面并收容所述第1转子;第2筒部,该第2筒部具有在所述径向上与所述第2转子的外周面相对向的第2内周面并收容所述第2转子;壁部,该壁部配置于所述两转子之间,具有在所述轴向上与所述第1转子面相对向的第1壁面、以及在所述轴向上与所述第2转子面相对向的第2壁面;叶片,该叶片在插入于在所述壁部形成的叶片槽的状态下与所述两转子面抵接,随着所述两转子的旋转而在所述轴向移动;由所述第1转子面、所述第1壁面和所述第1内周面形成的第1压缩室,该第1压缩室随着所述第1转子的旋转,由所述叶片而产生容积变化来进行流体的吸入和压缩;由所述第2转子面、所述第2壁面和所述第2内周面形成的第2压缩室,该第2压缩室随着所述第2转子的旋转,由所述叶片而产生容积变化来进行流体的吸入和压缩;以及连通机构,该连通机构切换成所述第1压缩室和所述第2压缩室连通的连通状态、以及所述第1压缩室和所述第2压缩室不连通的非连通状态。
附图说明
图1是表示压缩机的概要的剖视图。
图2是主要构成的分解立体图。
图3是从图2的相反侧观察的主要构成的分解立体图。
图4是图1的局部放大图。
图5是两转子、叶片和后缸的剖视图。
图6是图5的6-6线剖视图。
图7是局部剖切了两缸的状态的主要构成的仰视图。
图8是非连通状态下的图4的8-8线剖视图。
图9是连通状态下的图4的8-8线剖视图。
图10A是表示两转子及其周边的剖视图。
图10B是表示图10A的状态下的两转子和叶片的样子的展开图。
图11A是表示两转子及其周边的剖视图。
图11B是表示图11A的状态下的两转子和叶片的样子的展开图。
图12是表示第1实施方式的容积变化的曲线图。
图13是示意地表示第2实施方式的压缩机的概要的剖视图。
图14是用于说明第2实施方式的连通机构的剖视图。
图15是表示两转子和叶片的样子的展开图。
图16是表示两转子和叶片的样子的展开图。
图17A是表示第2实施方式的容积变化等的曲线图。
图17B是表示开关部的状态的时序图。
图17C是表示连通机构的状态的时序图。
图18是表示连通机构的其它例的示意图。
图19是表示连通机构的其它例的示意图。
具体实施方式
(第1实施方式)
以下,采用图1~图12,对压缩机的第1实施方式进行说明。第1实施方式的压缩机搭载于车辆来使用。压缩机用于车辆用空调装置。作为压缩机的压缩对象的流体是包括油的制冷剂。图1和图4表示旋转轴12和两转子60、80的侧视图。
如图1所示,压缩机10具有壳体11、旋转轴12、电动马达13、变换器(inverter)14、前缸40、后缸50、作为第1转子的前转子60、以及作为第2转子的后转子80。壳体11整体为筒状,具有吸入来自外部的吸入流体的吸入口11a和排出流体的排出口11b。旋转轴12、电动马达13、变换器14、两缸40、50和两转子60、80收容于壳体11内。
壳体11具有前壳体21、后壳体22和变换器罩23。前壳体21为有底筒状,朝向后壳体22开口。吸入口11a在前壳体21的侧壁部设置于开口端部与底部之间的位置。吸入口11a的位置是任意的。后壳体22为有底筒状,朝向前壳体21开口。排出口11b设置于后壳体22的底部的侧面。排出口11b的位置是任意的。
前壳体21和后壳体22在它们的开口部彼此面对的状态下被单元化。变换器罩23配置于与后壳体22侧的相反侧的前壳体21的底部。变换器罩23在与壳体21的底部对接的状态下固定于前壳体21。
在变换器罩23内收容着变换器14。变换器14驱动电动马达13。旋转轴12在能旋转的状态下支承于壳体11。在前壳体21的底部设置着从底部突出的环状的第1轴承保持部31。在第1轴承保持部31的径向内侧,设置着将旋转轴12的第1端部能旋转地支承的第1向心轴承32。在后壳体22的底部设置着从底部突出的环状的第2轴承保持部33。在第2轴承保持部33的径向内侧同样设置着第2向心轴承34。第2向心轴承34将旋转轴12的与第1端部相反侧的第2端部能旋转地支承。旋转轴12的轴向Z与壳体11的轴向一致。
如图1~图4所示,前缸40收容前转子60。前缸40为形成得比后壳体22小一圈的有底筒状。前缸40朝向后壳体22的底部开口。前缸40具有前缸底部41和从前缸底部41朝向后壳体22延伸的前缸侧壁部42。前缸侧壁部42是第1筒部,进入后壳体22的内侧。
如图3和图4所示,前缸40具有作为第1内周面的前缸内周面43。前缸内周面43是在轴向Z延伸的圆筒面。前缸40还具有直径比前缸内周面43扩大了的前扩径面44。前扩径面44设置于前缸侧壁部42的顶端部(开口端部)。在前缸内周面43与前扩径面44之间形成前台阶面45。
在前缸侧壁部42设置着向旋转轴12的径向外侧伸出的鼓出部46。鼓出部46设置于前缸侧壁部42的基端、即前缸底部41附近。前壳体21和后壳体22在夹着鼓出部46的状态下被单元化。两壳体21、22限制前缸40在轴向Z的位置偏移。
如图4所示,前缸底部41在轴向Z为台阶状。前缸底部41具有配置于中央侧的第1底部41a、以及配置于第1底部41a的径向外侧且比第1底部41a靠后壳体22的第2底部41b。在第1底部41a形成着能供旋转轴12插通的前插通孔41c。旋转轴12插通于前插通孔41c。
如图1所示,前壳体21和前缸底部41形成马达室A1,在马达室A1中收容着电动马达13。电动马达13通过从变换器14被供给驱动电力而使旋转轴12向箭头M所示的方向旋转。吸入口11a设置于形成马达室A1的前壳体21。因此,从吸入口11a吸入的吸入流体被导入马达室A1。也就是说,在马达室A1内存在吸入流体。
在压缩机10内,在轴向Z依次排列着变换器14、电动马达13和两转子60、80。这些各零部件的位置是任意的,也可以将变换器14配置于电动马达13的径向外侧。
如图2~图4所示,后缸50为朝向后壳体22的底部开口的有底筒状。后缸50形成得比前缸40小一圈并被收容于后壳体22内。后缸50在后缸50的开口端与后壳体22的底部对接的状态下嵌合于前缸40。
后缸50具有构成后缸50的底部的中间壁部51、以及从中间壁部51朝向后壳体22在轴向Z延伸的后缸侧壁部55。后缸侧壁部55与第2筒部相对应,中间壁部51与壁部相对应。
如图4所示,中间壁部51以壁厚方向与轴向Z一致的方式配置。因此,中间壁部51具有与轴向Z正交的第1壁面52和第2壁面53。中间壁部51为环状,嵌合于前缸40。在中间壁部51形成着在轴向Z贯通的壁部贯通孔54。壁部贯通孔54是直径比旋转轴12大的贯通孔。旋转轴12插通于壁部贯通孔54。
后缸侧壁部55为在轴向Z延伸的圆筒状,具有作为第2内周面的后缸内周面56和后缸外周面57。后缸内周面56是直径比前缸内周面43小的圆筒面。因此,后缸内周面56配置于前缸内周面43的径向内侧。后缸外周面57是直径不同的多个圆筒面由此为台阶状。后缸外周面57具有第1部分表面57a、直径比第1部分表面57a扩大了的第2部分表面57b、以及直径比第2部分表面57b扩大了的第3部分表面57c。
第1部分表面57a与前缸内周面43抵接。第2部分表面57b与前扩径面44抵接。第3部分表面57c与前缸侧壁部42的外周面在同一面。形成于两部分表面57a、57b之间的第1后台阶面58与前台阶面45抵接,形成于两部分表面57b、57c之间的第2后台阶面59与前缸40的开口端抵接。
如图4所示,前缸底部41、前缸内周面43和第1壁面52形成收容前转子60的前收容室A2。前收容室A2整体为圆柱状。后壳体22的内侧底面、后缸内周面56和第2壁面53形成收容后转子80的后收容室A3。后收容室A3整体为圆柱状。
后缸内周面56的直径比前缸内周面43的直径小,所以,后收容室A3比前收容室A2小,后收容室A3的体积比前收容室A2的体积小。两收容室A2、A3由中间壁部51分隔。两转子60、80在它们之间配置中间壁部51并分别配置成在轴向Z相对向。
旋转轴12和两转子60、80具有同一轴。也就是说,压缩机10具有轴心运动而非偏心运动的结构。两转子60、80的周向与旋转轴12的周向一致,两转子60、80的径向与旋转轴12的径向R一致,两转子60、80的轴向与旋转轴12的轴向Z一致。因此,旋转轴12的周向、径向R和轴向Z可以适当地另称为两转子60、80的周向、径向和轴向。
如图2~图5所示,前转子60为环状,具有能供旋转轴12插通的前贯通孔61。前贯通孔61的直径与旋转轴12相同。前转子60在旋转轴12插通于前贯通孔61的状态下安装于旋转轴12。
前转子60随着旋转轴12的旋转而旋转。也就是说,前转子60与旋转轴12一体地旋转。前转子60与旋转轴12一体旋转的构成是任意的,例如有前转子60固定于旋转轴12的构成、前转子60卡合于旋转轴12的外周的构成等。
前转子60的外周面即前转子外周面62为与旋转轴12同轴的圆筒面,前转子外周面62的直径与前缸内周面43相同。也可以在前转子外周面62与前缸内周面43之间存在若干间隙。
前转子60具有与第1壁面52相对向的作为第1转子面的前转子面70。前转子面70为环状。前转子面70具有与轴向Z正交的第1前平坦面71和第2前平坦面72、以及连接两前平坦面71、72的作为一对第1弯曲面的前弯曲面73。第1和第2前平坦面71、72分别与第1和第2平坦面相对应。
如图5所示,两前平坦面71、72在轴向Z上错开。第2前平坦面72配置于比第1前平坦面71靠近第1壁面52。第2前平坦面72与第1壁面52抵接。另外,两前平坦面71、72在前转子60的周向上分离,错开180°。两前平坦面71、72为扇状。在以后的说明中,将两转子60、80的周向位置称为角度位置。
一对前弯曲面73分别为扇状。如图3所示,一对前弯曲面73在与轴向Z和两前平坦面71、72的排列方向正交的方向相对向。两前弯曲面73为同一形状。一对前弯曲面73分别将两前平坦面71、72连接。一对前弯曲面73中的一方连接两前平坦面71、72在周向上的一端部彼此,另一方连接两前平坦面71、72在周向上的另一端部彼此。
如图3所示,将前弯曲面73和第1前平坦面71的边界部分的角度位置设为第1角度位置θ1,将前弯曲面73和第2前平坦面72的边界部分的角度位置设为第2角度位置θ2。在图3中,用虚线示出了各角度位置θ1、θ2,但事实上边界部分是平滑地连续的。
前弯曲面73是根据前转子60的角度位置而在轴向Z位移的弯曲面。前弯曲面73在轴向Z弯曲成,随着从第1角度位置θ1朝向第2角度位置θ2而逐渐接近第1壁面52。因此,如图6所示,在中途位置剖切前弯曲面73的情况下,前弯曲面73在轴向Z上位于两前平坦面71、72之间且从第1壁面52离开的位置。前弯曲面73,不限于第1角度位置θ1和第2角度位置θ2而以在周向上相互离开的任意的2个角度位置之间逐渐接近或远离第1壁面52的方式在轴向Z弯曲。
如图7所示,前弯曲面73具有在轴向Z弯曲成朝向第1壁面52为凹的前凹面73a、以及在轴向Z弯曲成朝向第1壁面52为凸的前凸面73b。前凹面73a配置于比第2前平坦面72靠近第1前平坦面71,前凸面73b配置于比第1前平坦面71靠近第2前平坦面72。前凹面73a与前凸面73b相连。前弯曲面73是具有拐点的弯曲面。前凸面73b所占的角度范围可以与前凹面73a所占的角度范围相同也可以不同。另外,拐点的位置是任意的。
如图2~图5所示,后转子80为环状,具有能供旋转轴12插通的后贯通孔81。后贯通孔81的直径与旋转轴12相同。后转子80在后贯通孔81中插通旋转轴12且与前转子60卡合。后述前转子60和后转子80的卡合。后转子80随着旋转轴12的旋转而旋转。也就是说,后转子80与旋转轴12一体地旋转。用于后转子80与旋转轴12一体旋转的构成是任意的,例如有后转子80固定于旋转轴12的构成、后转子80卡合于旋转轴12的外周的构成。
如图4~图6所示,后转子80形成得比前转子60小。后转子80的直径比前转子60的直径小。后转子80的外周面即后转子外周面82为直径比前转子外周面62小的圆筒面。后转子外周面82的直径与后缸内周面56相同。也可以在后转子外周面82与后缸内周面56之间存在若干间隙。
如图2和图4所示,后转子80具有与第2壁面53相对向的作为第2转子面的后转子面90。后转子面90为环状。后转子面90具有与轴向Z正交的第1后平坦面91和第2后平坦面92、以及连接两后平坦面91、92的作为一对第2弯曲面的后弯曲面93。
如图5所示,两后平坦面91、92在轴向Z上错开。第2后平坦面92配置于比第1后平坦面91靠近第2壁面53。第2后平坦面92与第2壁面53抵接。两后平坦面91、92在后转子80的周向上分离,错开180°。两后平坦面91、92为扇状。
一对后弯曲面93分别为扇状。一对后弯曲面93在与轴向Z和两后平坦面91、92的排列方向正交的方向相对向。一对后弯曲面93中的一方连接两后平坦面91、92在周向上的一端部彼此,另一方连接两后平坦面91、92在周向上的另一端部彼此。
两转子面70、90分别配置成在其间配置中间壁部51并在轴向Z上相对向。两转子面70、90的分离距离不管两转子面70、90的角度位置、周向位置如何,都是一定的。如图5所示,第1前平坦面71和第2后平坦面92在轴向Z上相对向,第2前平坦面72和第1后平坦面91在轴向Z上相对向。两前平坦面71、72之间在轴向Z上的偏移量与两后平坦面91、92之间的偏移量相同。将两前平坦面71、72之间在轴向Z上的偏移量和两后平坦面91、92之间的偏移量称为偏移量L1。
如图4、图6、图7所示,前弯曲面73的弯曲情形与后弯曲面93的弯曲情形相同。也就是说,前弯曲面73和后弯曲面93以分离距离不根据其角度位置而变动的方式向相同方向分别弯曲。由此,两转子面70、90的分离距离在哪个角度位置都是一定的。两转子面70、90除了直径不同这一点之外,为同一形状。第1后平坦面91、第2后平坦面92、后弯曲面93的形状与第1前平坦面71、第2前平坦面72、前弯曲面73相同,所以,省略详细的说明。
如图2~图5所示,压缩机10具有叶片100和供叶片100插入的叶片槽110。叶片100通过与两转子60、80抵接而随着两转子60、80的旋转在轴向Z移动。叶片100以使叶片100的表面与旋转轴12的周向正交的方式配置于两转子60、80之间、即两转子面70、90之间。叶片100为在与轴向Z正交的方向具有厚度的板状。
叶片100具有第1叶片端部101和第2叶片端部102作为轴向Z的两端部。第1叶片端部101与前转子面70抵接,第2叶片端部102与后转子面90抵接。两叶片端部101、102的形状是任意的,可以弯曲成朝向两转子面70、90为凸。
如图2~图4所示,叶片槽110形成于后缸50。叶片槽110跨及中间壁部51和后缸侧壁部55双方地形成。叶片槽110是在径向R贯通后缸50而得的缝隙。叶片槽110的径向R的两端部开口。叶片槽110贯通中间壁部51。叶片槽110在轴向Z上的两端部中的前转子60侧的端部开口。叶片槽110的两侧面与叶片100的两表面中的相对应的表面相对向。叶片槽110的宽度、即叶片槽110的两侧面之间的距离与叶片100的厚度相同或比其稍宽。
如图4和图7所示,叶片槽110在轴向Z上从中间壁部51延伸至后缸侧壁部55的中途。叶片槽110也存在于后转子80的径向外侧。叶片槽110在轴向Z上的长度与叶片100在轴向Z上的长度相同或比其长。通过将叶片100插入叶片槽110来限制叶片100向周向的移动。另一方面,允许叶片100沿着叶片槽110在轴向Z移动。
根据该构成,在两转子60、80旋转时,叶片100一边在两转子面70、90上滑动一边在轴向Z移动。由此,叶片100的第1叶片端部101进入前收容室A2或第2叶片端部102进入后收容室A3。另一方面,叶片100通过与叶片槽110的两侧面抵接从而向周向的移动被限制。因此,即使两转子60、80旋转,叶片100也不会旋转。
叶片槽110设为能跨及两收容室A2、A3地配置叶片100且即使两转子60、80旋转也会限制叶片100的旋转。叶片100的移动距离是两前平坦面71、72之间(或两后平坦面91、92之间)在轴向Z上的位移量(偏移量L1)。叶片100在两转子60、80的旋转中,与两转子面70、90持续地抵接。也就是说,叶片100相对于两转子面70、90不是间断地抵接,不是定期地反复进行分离和抵接。
如图6所示,两弯曲面73、93可以在与两叶片端部101、102抵接的范围内,随着从径向R的外侧朝向内侧而稍稍凹陷。在此情况下,两叶片端部101、102使与两弯曲面73、93的抵接部位在周向上稍稍错开,并且从两弯曲面73、93的内周端直至外周端地进行抵接。不限于此,两弯曲面73、93也可以以不产生同一角度位置处的沿着径向R的位移的方式在与轴向Z正交的方向上笔直地延伸。也就是说,两弯曲面73、93的分离距离只要在同一半径的角度位置处是一定的即可,可以沿着径向R稍稍变动,也可以是一定的。
如图4所示,在前收容室A2,由前转子60(前转子面70)、前缸内周面43和第1壁面52形成前压缩室A4。
在后收容室A3,由后转子80(后转子面90)、后缸内周面56和第2壁面53形成后压缩室A5。在两压缩室A4、A5,随着旋转轴12的旋转,由叶片100周期性地产生容积变化来进行流体的吸入/压缩。也就是说,叶片100使得在两压缩室A4、A5产生容积变化。关于这一点,后述。
前转子60形成得比后转子80大,所以,前压缩室A4比后压缩室A5大。也就是说,前压缩室A4的最大容积比后压缩室A5的最大容积大。
如图2和图3所示,在前转子60形成将马达室A1内的吸入流体导入前压缩室A4的导入端口111。导入端口111为在径向R上长的椭圆状。导入端口111的形状不限于此,是任意的。
导入端口111在轴向Z贯通前转子60。导入端口111配置于前转子60的外周端部附近。导入端口111配置于如下位置:在前压缩室A4的容积变大的相位处与前压缩室A4相连通而在前压缩室A4的容积变小的相位处不与前压缩室A4相连通。
导入端口111设置于第2前平坦面72与前弯曲面73的边界附近、具体地说是靠近第2前平坦面72的前弯曲面73的周向端部附近。而且,导入端口111形成于相对于第2前平坦面72位于旋转方向相反侧的前弯曲面73。
如图2和图3所示,在前缸40形成与导入端口111相连通的连通孔112。连通孔112设置于与导入端口111相对应的位置。从轴向Z观察,连通孔112形成于与前转子60旋转了的情况下的导入端口111的轨迹重叠的位置。连通孔112在旋转轴12的周向延伸,4个连通孔112在周向上相互分离。由此,即使导入端口111的位置随着前转子60的旋转而变动,也易于维持导入端口111与连通孔112的连通。
在后转子80形成用于排出在后压缩室A5被压缩了的压缩流体的排出端口113。排出端口113在轴向Z贯通后转子80。排出端口113形成得比导入端口111小。排出端口113为圆形。排出端口113的形状不限于此,是任意的。
排出端口113配置于如下位置:在后压缩室A5的容积变小的相位处与后压缩室A5相连通而在后压缩室A5的容积变大的相位处不与后压缩室A5相连通。排出端口113设置于第2后平坦面92与后弯曲面93的边界附近、具体地说是靠近第2后平坦面92的后弯曲面93的周向端部。而且,排出端口113形成于相对于第2后平坦面92位于旋转方向侧的后弯曲面93。
从轴向Z观察,导入端口111,以通过两转子60、80的中心且在两平坦面71、72的排列方向延伸的中心线为基准而配置在排出端口113的相同侧而并非排出端口113的相反侧。导入端口111和排出端口113的位置是任意的。可以设置堵住排出端口113并基于规定压力的施加而使排出端口113开放的排出阀。排出阀并非必需的。
如图1所示,压缩机10具有供从排出端口113排出的压缩流体流入的排出室A6、以及连接排出室A6和排出口11b的排出流路114。排出室A6由后缸50和后壳体22形成。排出室A6配置于排出端口113与后壳体22之间。从轴向Z观察,排出室A6以与伴随于后转子80的旋转的排出端口113的轨迹重叠的方式形成为环状。由此,能够抑制根据后转子80的角度位置而排出端口113与排出室A6不连通的事态。根据该构成,从排出端口113排出的流体经由排出室A6和排出流路114而从排出口11b排出。
压缩机10具有切换为两压缩室A4、A5连通的连通状态和两压缩室A4、A5不连通的非连通状态的连通机构120。以下,对连通机构120的详细构成进行说明。
如图2~图4所示,连通机构120具有设置于前转子60的作为第1凸台(boss)部的前凸台部121、作为第1卡合部的前旋转阀(回转阀)122、设置于后转子80的作为第2凸台部的后凸台部123、以及作为第2卡合部的后旋转阀124。在旋转轴12旋转时,两凸台部121、123也旋转。
前凸台部121从前转子面70朝向后转子80突出。前凸台部121比第2前平坦面72朝向后转子面90突出。前凸台部121由设置于前转子面70的内周端部的圆筒构成。旋转轴12插通于前凸台部121。前凸台部121的外径与壁部贯通孔54的直径大致相同。前凸台部121以能滑动的状态从第1壁面52嵌合于壁部贯通孔54。前凸台部121具有圆环状的前凸台顶端面121a。
如图3所示,前旋转阀122从前凸台顶端面121a朝向后转子80突出。2个前旋转阀122设置于在周向上分离的位置。两前旋转阀122为扇状。两前旋转阀122的内周面与前凸台部121的内周面处于同一面且两前旋转阀122的内周面与旋转轴12的外周面抵接。两前旋转阀122的外周面与前凸台部121的外周面处于同一面。
如图2和图4所示,后凸台部123从后转子面90朝向前转子60突出。后凸台部123比第2后平坦面92朝向前转子面70突出。后凸台部123由设置于后转子面90的内周端部的圆筒构成。旋转轴12插通于后凸台部123。后凸台部123的外径与壁部贯通孔54的直径大致相同。后凸台部123以能滑动的状态从第2壁面53嵌合于壁部贯通孔54。后凸台部123具有圆环状的后凸台顶端面123a。
后旋转阀124从后凸台顶端面123a朝向前转子60突出。后旋转阀124由具有弯曲的内周面和外周面的柱状体构成。后旋转阀124的内周面,与后凸台部123的内周面处于同一面且与旋转轴12的外周面抵接。后旋转阀124的外周面与两前旋转阀122的外周面处于同一面。后旋转阀124在周向上的长度与两前旋转阀122在周向上的分离距离相同。
如图8和图9所示,后旋转阀124在周向上卡合于2个前旋转阀122。后旋转阀124由2个前旋转阀122从周向夹持,从而嵌合于两旋转阀122之间。通过嵌合两旋转阀122、124来规定两转子60、80在周向上的相对位置。
由两前旋转阀122和后旋转阀124形成1个扇状的连结阀125。连结阀125配置于壁部贯通孔54内。两旋转阀122、124在壁部贯通孔54内相互卡合。连结阀125并非封闭的环状而是扇状。因此,在壁部贯通孔54内形成能进行流体的移动的开放空间126。开放空间126形成于旋转轴12与作为壁部贯通孔54的内周面的壁部内周面54a之间。开放空间126由连结阀125的周向的两端面、旋转轴12的外周面和壁部内周面54a形成。
连结阀125具有直径与壁部贯通孔54的直径相同的阀外周面125a。阀外周面125a由两旋转阀122、124的外周面构成。两旋转阀122、124的外周面处于同一面,所以,阀外周面125a为连续的1个周面。阀外周面125a与壁部贯通孔54的壁部内周面54a抵接。壁部内周面54a也是形成为环状的中间壁部51的内周面。
前旋转阀122的高度与后旋转阀124的高度相同。旋转阀122、124的高度是指旋转阀122、124的突出尺寸,是自凸台顶端面121a、123a起的在轴向Z上的长度。如图4和图5所示,前旋转阀122的顶端面122a与后凸台顶端面123a抵接,后旋转阀124的顶端面124a与前凸台顶端面121a抵接。由此,规定了两转子60、80在轴向Z上的相对位置。
在后凸台顶端面123a,另外于后旋转阀124地设置着突起127。突起127设置于以旋转轴12为中心而与后旋转阀124对称的位置。突起127的内周面与旋转轴12抵接。由此,突起127与后旋转阀124一起夹持着旋转轴12。因此,限制了后转子80向与轴向Z正交的方向的位置偏移。
突起127的外径比壁部贯通孔54的直径小。因此,在突起127与壁部内周面54a之间存在间隙。连通机构120具有使两压缩室A4、A5连通的连通流路130。连通流路130具有前侧开口部131、后侧开口部132和连通槽133。
如图8所示,前侧开口部131和后侧开口部132形成于中间壁部51。两开口部131、132在两转子60、80的周向上分离。前侧开口部131和后侧开口部132配置于叶片100的两侧。前侧开口部131形成于位于与两转子60、80的旋转方向相反侧的叶片100的一面上,后侧开口部132形成于位于两转子60、80的旋转方向侧的叶片100的另一面上。两开口部131、132与叶片槽110相连通。
如图2所示,前侧开口部131朝向前压缩室A4和壁部贯通孔54开口。前侧开口部131形成于中间壁部51中的第1壁面52和壁部内周面54a双方。前侧开口部131构成为使前压缩室A4的流体流入壁部贯通孔54。
如图3所示,前侧开口部131并未形成于第2壁面53。也就是说,前侧开口部131在轴向Z上不贯通中间壁部51,不直接连通前压缩室A4和后压缩室A5。
后侧开口部132朝向后压缩室A5和壁部贯通孔54开口。后侧开口部132形成于中间壁部51中的第2壁面53和壁部内周面54a双方。后侧开口部132构成为使后压缩室A5的流体流入壁部贯通孔54。另一方面,后侧开口部132并未形成于第1壁面52。也就是说,后侧开口部132在轴向Z上不贯通中间壁部51,不直接连通前压缩室A4和后压缩室A5。
如图8所示,前侧开口部131为半U字状,在径向R延伸。后侧开口部132为与前侧开口部131对称的半U字状。两开口部131、132的形状不限于此,是任意的。叶片100分隔前侧开口部131和后侧开口部132。叶片100限制流体从前侧开口部131直接流向后侧开口部132。
连通槽133是壁部内周面54a的向径向外侧凹陷的部分。连通槽133以绕过叶片100的方式配置于壁部内周面54a中的前侧开口部131与后侧开口部132之间。连通槽133在壁部内周面54a的周向延伸。连通槽133与后侧开口部132相连通并与开放空间126相连通。壁部内周面54a的周向与两转子60、80的周向一致。因此,壁部内周面54a的周向也可以称为两转子60、80的周向。
另一方面,连通槽133不与前侧开口部131直接连通。连通槽133和前侧开口部131在壁部内周面54a的周向上分离。因此,流体不从前侧开口部131直接流入连通槽133。在壁部内周面54a中的连通槽133与前侧开口部131之间不形成连通槽133而存在无槽面54aa。
根据该构成,流体不从前侧开口部131直接流入连通槽133。因此,流体从前侧开口部131流入径向内侧的壁部贯通孔54,经由壁部贯通孔54内(无槽面54aa的径向内侧)而流入了连通槽133后,流向后侧开口部132。
图8示出了连结阀125配置于前侧开口部131的径向内侧的情况。在此情况下,连结阀125堵住前侧开口部131的径向内侧的开口部分。由此,限制流体从前侧开口部131朝向连通槽133的流入。因此,两压缩室A4、A5成为不连通的非连通状态。在此,连结阀125堵住前侧开口部131的位置、即前侧开口部131中的径向内侧位置与“封闭位置”相对应。
尤其是,在连结阀125相对于无槽面54aa配置于径向内侧的情况下,连结阀125的阀外周面125a与无槽面54aa抵接。由此,连结阀125配置于前侧开口部131与连通槽133之间。因此,限制流体从前侧开口部131朝向连通槽133的泄漏。
图9示出了连结阀125相对于前侧开口部131在两转子60、80的周向移动了的情况。在此情况下,连结阀125并未堵住前侧开口部131的径向内侧的开口部分。另外,连结阀125并未配置于无槽面54aa的径向内侧,所以,难以阻碍流体从前侧开口部131流入壁部贯通孔54而流入连通槽133。由此,允许流体经由开放空间126而从前侧开口部131朝向连通槽133的流入。因此,前压缩室A4的流体通过前侧开口部131→开放空间126→连通槽133→后侧开口部132而向后压缩室A5移动。因此,成为两压缩室A4、A5连通的连通状态。
连结阀125相对于前侧开口部131的径向内侧的开口部分错开的位置、即连结阀125并未堵住前侧开口部131的位置与“开放位置”相对应。连结阀125设置于连通流路130上,根据两转子60、80的角度位置而移动到开放连通流路130的开放位置和堵住连通流路130的封闭位置。连通机构120根据两转子60、80的旋转位置而切换到经由开放空间126而连通流路130相连的连通状态和由连结阀125截断连通流路130的非连通状态。
即使阀外周面125a与无槽面54aa抵接,只要开放空间126以跨及叶片100的径向内侧区域的方式配置于两开口部131、132的径向内侧区域,就能允许液体经由叶片100的内侧区域而在前侧开口部131与后侧开口部132之间移动。
在该构成中,由阀外周面125a在周向上的长度(连结阀125所占的角度范围)来规定两转子60、80旋转的1个周期中前压缩室A4和后压缩室A5的连通期间。另外,由连结阀125的角度位置来规定两转子60、80旋转的1个周期中两压缩室A4、A5连通的正时。因此,只要调整连结阀125的角度位置、阀外周面125a在周向上的长度,就能调整两压缩室A4、A5连通的正时、连通期间。
如图8和图9所示,叶片100的径向内侧的端面即内侧端面103与两凸台部121、123的外周面和阀外周面125a抵接。两凸台部121、123的外周面处于同一面,两凸台部121、123的外周面与阀外周面125a处于同一面,两旋转阀122、124的外周面处于同一面。叶片100的内侧端面103是以与两凸台部121、123的外周面和阀外周面125a相同的曲率弯曲的凹面。由此,叶片100的内侧端面103与两凸台部121、123的外周面和阀外周面125a面接触。
叶片100的径向外侧的端面即外侧端面104与后缸50的第1部分表面57a处于同一面。叶片100的外侧端面104与前缸40的前缸内周面43抵接。叶片100由两凸台部121、123的外周面及阀外周面125a和前缸内周面43从径向R夹持。由此,能够抑制叶片100在径向R的位置偏移。另外,能够抑制流体从叶片100(内侧端面103)与两凸台部121、123的外周面及阀外周面125a之间的边界部分、或叶片100(外侧端面104)与前缸内周面43之间的边界部分泄漏。
接下来,采用图10和图11,对导入端口111、排出端口113及两开口部131、132的位置关系和压缩室A4、A5进行详细说明。
图10B是表示图10A所示的状态下的两转子60、80和叶片100的展开图,图11B是表示图11A所示的状态下的两转子60、80和叶片100的展开图。图10B和图11B示意地示出设置于中间壁部51的两开口部131、132和开放空间126。两开口部131、132经由开放空间126而相连的状态与两压缩室A4、A5连通的状态相对应。
如图10A和图10B所示,在叶片100与第2前平坦面72和第1后平坦面91抵接的状况下,叶片100不进入前收容室A2。在此情况下,前压缩室A4为1个,吸入流体被填充到前压缩室A4,前压缩室A4成为最大容积。
另一方面,叶片100的一部分进入后收容室A3,所以,在后收容室A3内、在叶片100的两侧形成2个后压缩室A5(第1后压缩室A5a和第2后压缩室A5b)。第1后压缩室A5a和第2后压缩室A5b由第2后平坦面92与第2壁面53抵接的部位和叶片100分隔且在周向邻接。
第1后压缩室A5a与后侧开口部132相连通而不与排出端口113相连通。第2后压缩室A5b与排出端口113相连通而不与后侧开口部132相连通。叶片100以使得止后侧开口部132和排出端口113不直接连通的方式分隔与后侧开口部132相连通的第1后压缩室A5a和与排出端口113相连通的第2后压缩室A5b。
然后,在由电动马达13使旋转轴12旋转时,两转子60、80旋转。于是,叶片100在轴向Z(在图10B中为左右方向)移动,叶片100的一部分进入前收容室A2内。由此,如图11B所示,在叶片100的两侧形成2个前压缩室A4(第1前压缩室A4a和第2前压缩室A4b)。第1前压缩室A4a和第2前压缩室A4b由第2前平坦面72与第1壁面52抵接的部位和叶片100分隔且在周向邻接。
第1前压缩室A4a与导入端口111相连通而不与前侧开口部131相连通。第2前压缩室A4b与前侧开口部131相连通而不与导入端口111相连通。叶片100以使得导入端口111和前侧开口部131不直接连通的方式分隔与导入端口111相连通的第1前压缩室A4a和与前侧开口部131相连通的第2前压缩室A4b。
在该状态下使两转子60、80旋转时,两压缩室A4、A5的容积变化。在第1前压缩室A4a,容积增加,从导入端口111吸入吸入流体;而在第2前压缩室A4b,容积减少,吸入流体被压缩。同样地,在第2后压缩室A5b,容积减少,流体被压缩。另一方面,在第1后压缩室A5a,空间自身变大,但连通机构120为非连通状态,所以,流体不流入第1后压缩室A5a。
然后,如图11A和图11B所示,在叶片100通过了第1前平坦面71和第2后平坦面92后,两压缩室A4、A5(第2前压缩室A4b和第1后压缩室A5a)连通。由此,比在第2前压缩室A4b被压缩了的吸入流体高压的中间压流体被导入第1后压缩室A5a。也就是说,连通流路130使第2前压缩室A4b和第1后压缩室A5a连通。
然后,在两转子60、80旋转到叶片100与第2前平坦面72和第1后平坦面91抵接的位置时,第2前压缩室A4b内的中间压流体都被导入第1后压缩室A5a内,两压缩室A4、A5成为非连通。另一方面,被导入的中间压流体在下一次的两转子60、80的旋转时作为第2后压缩室A5b的流体而被压缩,然后从排出端口113排出。在此情况下,中间压流体在第2后压缩室A5b被进一步压缩,所以,从排出端口113排出比中间压流体高压的压缩流体。
通过使两转子60、80旋转,在两压缩室A4、A5反复进行以720°(两转子60、80的旋转两圈)为1个周期的吸入和压缩的循环动作。在此,进行在前压缩室A4被压缩了的中间压流体在后压缩室A5再度被压缩的两级压缩。
虽然将两前压缩室A4a、A4b区别地进行了说明,但若着眼于前压缩室A4中进行以720°为1个周期的循环动作这一点,则第1前压缩室A4a是相位为0°~360°的前压缩室A4,第2前压缩室A4b是相位为360°~720°的前压缩室A4。也就是说,由前转子面70、第1壁面52和前缸内周面43形成的空间由叶片100分隔成相位为0°~360°的前压缩室A4和相位为360°~720°的前压缩室A4。换言之,叶片100在将上述空间分隔成吸入流体的第1室和排出流体的第2室的状态下,随着两转子60、80的旋转而使第1室和第2室产生容积变化(使第1室的容积增加而使第2室的容积减少)。第1后压缩室A5a和第2后压缩室A5b也与上述同样。
连通流路130是使相位为360°~720°(压缩阶段)的前压缩室A4和相位为0°~360°(吸入阶段)的后压缩室A5连通的流路。连通机构120使相位为360°~720°的前压缩室A4和相位为0°~360°的后压缩室A5连通或非连通。
接下来,采用图12,对两压缩室A4、A5的容积变化进行说明。图12中,虚线表示前压缩室A4的容积变化,单点划线表示后压缩室A5的容积变化,实线表示两压缩室A4、A5合起来的实质的容积变化、即压缩机10整体的容积变化。两压缩室A4、A5的容积变化伴有相位差。关于相位差,两转子面70、90以它们的分离距离一定的方式在轴向Z弯曲且由1个叶片100实现两压缩室A4、A5的容积变化。另外,相位差在前压缩室A4的压缩阶段的后半通过两压缩室A4、A5连通来实现。
如图12所示,后压缩室A5的容积变化与前压缩室A4的容积变化相比,相位提前。压缩机10构成为,在前压缩室A4的吸入流体的压缩动作的后半阶段,两压缩室A4、A5连通,开始中间压流体向后压缩室A5的吸入,后压缩室A5的容积增加。因此,如图12的实线所示,压缩机10整体的容积变化成为连接了前压缩室A4的容积变化和后压缩室A5的容积变化的曲线图。
以上,根据第1实施方式,起到以下的效果。
(1-1)压缩机10具有随着旋转轴12的旋转而旋转的转子60、80、以及收容转子60、80的缸侧壁部42、55。缸侧壁部42、55分别具有在径向R上与转子60、80的转子外周面62、82相对向的缸内周面43、56。转子60、80具有环状的转子面70、90。压缩机10具有中间壁部51,该中间壁部51配置于两转子60、80之间且具有在轴向Z上与转子面70、90相对向的壁面52、53。另外,压缩机10具有在插入于在中间壁部51形成的叶片槽110的状态下与两转子面70、90抵接的叶片100。叶片100随着两转子60、80的旋转而在轴向Z移动。
在该构成中,压缩机10具有压缩室A4、A5。在压缩室A4、A5,随着转子60、80的旋转,由叶片100产生容积变化,进行流体的吸入和压缩。前压缩室A4由前转子面70、第1壁面52和前缸内周面43形成。后压缩室A5由后转子面90、第2壁面53和后缸内周面56形成。压缩机10具有连通机构120,该连通机构120切换成使两压缩室A4、A5连通的连通状态和两压缩室A4、A5不连通的非连通状态。
根据该构成,通过使两转子60、80旋转,一边叶片100在轴向Z移动,一边在两压缩室A4、A5进行流体的吸入和压缩。另外,能够由连通机构120使两压缩室A4、A5连通或使之非连通。由此,能够使在前压缩室A4被压缩了的流体流入后压缩室A5而再度进行压缩。
(1-2)叶片100通过插入叶片槽110来限制两转子60、80向周向的移动。由此,限制叶片100随着两转子60、80的旋转而旋转。因此,能够抑制由叶片100旋转而对叶片100赋予离心力等问题。由此,能够抑制对叶片100赋予过度的力。
(1-3)在中间壁部51形成直径比旋转轴12大的壁部贯通孔54。连通机构120具有经由旋转轴12与壁部贯通孔54的壁部内周面54a之间而使两压缩室A4、A5连通的连通流路130、以及根据两转子60、80的角度位置而移动到开放位置和封闭位置来开关连通流路130的连结阀125。
根据该构成,连结阀125随着两转子60、80的旋转而移动到开放位置和封闭位置,从而能够根据两转子60、80的角度位置而使连通流路130成为连通状态或非连通状态。
连通流路130经由旋转轴12与壁部内周面54a之间而连通。因此,与以绕过中间壁部51的方式在两转子60、80的径向外侧设置连通流路的构成相比,能够抑制压缩机10向径向R的大型化。
(1-4)连通流路130具有向壁部内周面54a的径向外侧凹陷的连通槽133、前侧开口部131和后侧开口部132。前侧开口部131形成于中间壁部51,向前压缩室A4和壁部贯通孔54开口。后侧开口部132形成于中间壁部51中与前侧开口部131不同的周向的位置,向后压缩室A5和壁部贯通孔54开口。
连结阀125配置于壁部贯通孔54内,为扇状。因此,在壁部贯通孔54内形成与连通槽133相连通的开放空间126。另外,连结阀125的阀外周面125a与壁部内周面54a抵接。连通槽133与两开口部131、132的任一方的开口部(后侧开口部132)相连通,而与另一方的开口部(前侧开口部131)分离。
在该构成中,在连结阀125配置于封闭位置时,连结阀125配置于前侧开口部131中的向壁部贯通孔54开口的开口部分的径向内侧,所以,由阀外周面125a堵住该开口部分。另一方面,在连结阀125配置于开放位置时,连结阀125配置于在两转子60、80的周向相对于前侧开口部131的上述开口部分错开的位置,所以,允许经由开放空间126的两压缩室A4、A5之间的流体的移动。
根据该构成,通过使两转子60、80旋转,两压缩室A4、A5之间自然而然地切换到连通状态和非连通状态。由此,能够在两转子60、80的1次旋转中使两压缩室A4、A5连通或非连通。
根据该构成,通过调整阀外周面125a在周向上的长度,能够调整使两压缩室A4、A5连通的期间。另外,通过调整连结阀125的角度位置,能够调整两压缩室A4、A5连通的正时。由此,能够容易且自由地进行两压缩室A4、A5的连通/非连通的调整。
(1-5)连通机构120具有从转子60、80的内周端部向相互接近的方向突出的筒状的凸台部121、123、以及从凸台部121、123的顶端面即凸台顶端面121a、123a向相互接近的方向突出的作为卡合部的旋转阀122、124。两旋转阀122、124在两转子60、80的周向(两转子60、80的旋转方向)相互卡合。连结阀125由两旋转阀122、124构成,阀外周面125a由两旋转阀122、124的外周面构成。
根据该构成,两转子60、80通过两旋转阀122、124而相互卡合,该两旋转阀122、124构成切换成连通状态和非连通状态的连结阀125。由此,规定两转子60、80在周向上的相对位置。因此,能够抑制两转子60、80在周向的位置偏移。
两旋转阀122、124在周向上卡合,所以,在两转子60、80旋转的情况下,由于两旋转阀122、124的卡合,两转子60、80在周向上的相对位置难以变动。另外,经由两旋转阀122、124的卡合部位,两转子60、80中的一方的旋转力被传递到另一方,所以,会提高两转子60、80的旋转的同步性。
(1-6)叶片100具有第1叶片端部101和第2叶片端部102作为轴向Z的两端部。叶片端部101、102与转子面70、90抵接。前转子面70具有根据其角度位置而在轴向Z位移的前弯曲面73。后转子面90具有根据其角度位置而在轴向Z位移的后弯曲面93。前弯曲面73和后弯曲面93隔着中间壁部51而在轴向Z相向。前弯曲面73和后弯曲面93在轴向Z分别弯曲成,不管其角度位置如何,分离距离是一定的。
根据该构成,在两转子60、80旋转时,叶片100一边在两转子面70、90上移动一边在轴向Z移动。由此,无需另外设置用于使叶片100移动的构成,从而构成简单化。关于“不管两弯曲面73、93的角度位置如何两弯曲面73、93的分离距离都是一定的”,只要在两叶片端部101、102与两弯曲面73、93抵接的状态下两转子60、80能够旋转即可,包括稍许的误差。
(1-7)叶片端部101、102不间断而持续地与转子面70、90抵接。也就是说,叶片端部101、102相对于转子面70、90滑动。根据该构成,难以产生叶片端部101、102碰到转子面70、90时的声音。因此,会提高静音性。
(1-8)前转子面70具有配置于在轴向Z上相互错开的位置的两前平坦面71、72。第2前平坦面72与第1壁面52抵接。前弯曲面73连接两前平坦面71、72。后转子面90具有配置于在轴向Z上相互错开的位置的两后平坦面91、92。第2后平坦面92与第2壁面53抵接。后弯曲面93连接两后平坦面91、92。第1前平坦面71和第2后平坦面92相对向,第2前平坦面72和第1后平坦面91相对向。
根据该构成,通过第2前平坦面72和第1壁面52的抵接,来限制进行吸入的一侧的前压缩室A4(第1前压缩室A4a)和进行压缩的一侧的前压缩室A4(第2前压缩室A4b)的连通。由此,能够抑制流体的泄漏,提高效率。另外,与第2前平坦面72相对应地在与第2前平坦面72相对向的位置配置着第1后平坦面91。因此,第1后平坦面91和第2前平坦面72的分离距离是一定的,难以对叶片100的移动产生障碍,难以在叶片100与两转子面70、90之间产生间隙。对后压缩室A5也是同样。
(1-9)压缩机10具有收容着旋转轴12的壳体11、以及将旋转轴12的两端部以能旋转的状态支承于壳体11的2个向心轴承32、34。
根据该构成,旋转轴12的两端部由向心轴承32、34能旋转地支承。因此,与仅旋转轴12的一端部由向心轴承支承的涡旋压缩机相比,能够稳定地支承旋转轴12。由此,能够应对高速旋转。
(1-10)压缩机10具有由叶片100分隔的第1前压缩室A4a和第2前压缩室A4b作为前压缩室A4,并具有由叶片100分隔的第1后压缩室A5a和第2后压缩室A5b作为后压缩室A5。
第1前压缩室A4a构成为,容积随着前转子60的旋转而增加,从而吸入吸入流体。第2前压缩室A4b构成为,容积随着前转子60的旋转而减少。第1后压缩室A5a构成为容积随着后转子80的旋转而增加。第2后压缩室A5b构成为,容积随着后转子80的旋转而减少,并排出流体。
在该构成中,连通机构120切换成第2前压缩室A4b和第1后压缩室A5a连通的连通状态、以及两压缩室A4b、A5a并未连通的非连通状态。由此,能够将在第2前压缩室A4b被压缩了的中间压流体供给到吸入阶段的第1后压缩室A5a,从而能够在第2后压缩室A5b进一步压缩。
(第2实施方式)
第2实施方式的吸入和压缩的循环动作与第1实施方式不同。以下,对不同的方面进行详细说明。
如图13所示,压缩机10构成为,不仅向前压缩室A4,也向后压缩室A5吸入吸入流体。压缩机10具有向后压缩室A5导入吸入流体的后侧吸入流路141、以及开关后侧吸入流路141的开关部142。后侧吸入流路141连通马达室A1和后压缩室A5。后侧吸入流路141形成于壳体11内并贯通前缸40和后缸50。后侧吸入流路141与后压缩室A5中的和后侧开口部132相连通的第1后压缩室A5a相连通。
开关部142设置于后侧吸入流路141上,切换成关闭后侧吸入流路141的关状态和打开后侧吸入流路141的开状态。关状态是指限制了马达室A1的吸入流体经由后侧吸入流路141而流入后压缩室A5的状态。开状态是指允许马达室A1的吸入流体经由后侧吸入流路141而流入后压缩室A5的状态。由开关部142开始或停止流体向后压缩室A5的吸入。开关部14的构成是任意的,例如有第1实施方式那样的采用了旋转阀的构成、采用了电磁阀的构成。
接下来,对第2实施方式的连通机构150进行说明。
如图14所示,第2实施方式的连通机构150具有2个前旋转阀151和2个后旋转阀152。2个前旋转阀151配置于在周向上分离且相对向的位置。
2个后旋转阀152也配置于在周向上分离且在与两前旋转阀151的相对向方向正交的方向相对向的位置。两后旋转阀152为具有弯曲的内周面和外周面的柱状。两后旋转阀152配置于2个前旋转阀151之间。
后旋转阀152在周向上卡合于2个前旋转阀151。两旋转阀151、152相互从周向夹持。两转子60、80通过两旋转阀151、152啮合而被规定彼此在周向上的相对位置。
前旋转阀151和后旋转阀152形成1个封闭环状的连结阀153。连结阀153配置于壁部贯通孔54内。两旋转阀151、152在壁部贯通孔54内卡合。连结阀153具有与壁部内周面54a抵接的阀外周面153a。连通机构150具有使两压缩室A4、A5连通的连通流路160。连通流路160具有前侧开口部161、后侧开口部162和连通槽163。
前侧开口部161和后侧开口部162形成于中间壁部51。两开口部161、162在两转子60、80的周向上分离。在此,前侧开口部161配置于叶片100的旁边。前侧开口部161形成于叶片100在周向上的一面上、即位于与两转子60、80的旋转方向相反侧的叶片100的面上。前侧开口部161与叶片槽110相连通。后侧开口部162相对于前侧开口部161错开180°。开口部161、162的各位置相对于旋转轴12的中心轴为点对称。
与第1实施方式同样地,前侧开口部161形成于中间壁部51中的第1壁面52而并未形成于第2壁面53。后侧开口部162形成于中间壁部51中的第2壁面53而并未形成于第1壁面52。也就是说,两开口部161、162在轴向Z上不贯通中间壁部51,不直接连通前压缩室A4和后压缩室A5。
连通槽163在壁部内周面54a的周向延伸并与两开口部161、162双方相连通。连通槽163以绕过叶片100且连接两开口部161、162的方式遍及壁部内周面54a的半周地形成。根据该构成,前压缩室A4的流体经由前侧开口部161→连通槽163→后侧开口部162而流入后压缩室A5。
接下来,采用图15和图16,对两开口部161、162的位置和压缩室A4、A5的关系进行详细说明。
如上述那样,后侧开口部162的位置和前侧开口部161的位置错开180°。在图15所示的状态下,后侧开口部162由第2后平坦面92堵住。因此,两压缩室A4、A5不连通。然后,在两转子60、80旋转时,第2前压缩室A4b和第1后压缩室A5a经由连通流路160而连通。然后,如图16所示,在第2后平坦面92通过了叶片100时,第2前压缩室A4b和第2后压缩室A5b经由连通流路160而连通。然后,在后侧开口部162再度由第2后平坦面92堵住时,两压缩室A4、A5成为非连通。
连通机构150(连通流路160)是使相位为360°~720°的前压缩室A4和相位为180°~540°的后压缩室A5连通的流路。连通机构150使容积减少的阶段的前压缩室A4和容积从增加切换到减少的阶段的后压缩室A5连通。
然后,在两转子60、80旋转到叶片100与第2前平坦面72和第1后平坦面91抵接的位置时,第2前压缩室A4b内的压缩流体都经由后压缩室A5而从排出端口113排出。另外,被吸入了第1前压缩室A4a的吸入流体在下一次的两转子60、80的旋转时作为第2前压缩室A4b的流体而被加压输送或压缩。
以上,在两压缩室A4、A5反复进行以转子60、80的2周量(720°)为1个周期的循环动作。由此,进行流体的吸入和流体的加压输送或压缩。后侧吸入流路141与第1后压缩室A5a相连通。开关部142在后压缩室A5的相位从0°至特定相位为止的整个期间为开状态。由此,吸入流体被吸入后压缩室A5。特定相位为例如360°以下。特定相位后述。
采用图17,对在第2实施方式的两压缩室A4、A5进行的吸入/压缩的一系列的循环动作进行说明。
如图17A所示,压缩机10构成为,通过前压缩室A4的容积变化和后收容室A3的容积变化而产生相位差。另外,压缩机10构成为,后压缩室A5的容积变化相对于前压缩室A4的容积变化而成为相位滞后。关于相位差,两转子面70、90以它们的分离距离一定的方式在轴向Z弯曲且由1个叶片100实现两压缩室A4、A5的容积变化。另外,相位差通过从后压缩室A5的相位为0°直至特定相位为止吸入吸入流体来实现。
如图17A和图17B所示,在压缩机10中,在开始流体向前压缩室A4的吸入(以下,称为前压缩室A4的吸入动作)后,开关部142成为开状态,开始流体向后压缩室A5的吸入(以下,称为后压缩室A5的吸入动作)。由此,在两压缩室A4、A5进行流体的吸入。然后,在先开始流体的吸入的前压缩室A4结束流体的吸入时,开始前压缩室A4的容积减少。
在此,如图17A和图17C所示,连通机构120构成为,在前压缩室A4的吸入结束了的正时(360°)成为开状态。由此,两压缩室A4、A5连通。因此,随着前压缩室A4的容积减少,前压缩室A4的吸入流体经由连通机构120而被加压输送到后压缩室A5(以下,称为前压缩室A4的加压输送动作)。在该阶段,持续后压缩室A5的吸入动作。
也就是说,在两压缩室A4、A5连通的状态下,进行前压缩室A4的加压输送动作和后压缩室A5的吸入动作。在该状态下,从前压缩室A4和后侧吸入流路141双方将吸入流体吸入后压缩室A5。由此,即使在前压缩室A4的吸入动作结束后,综合了两压缩室A4、A5的实质的容积、即压缩机10整体的容积持续增加。
然后,如图17A和图17B所示,开关部142在与压缩机10整体的容积为最大的正时相对应的特定相位成为关状态。由此,后压缩室A5的吸入动作结束,在后压缩室A5开始收容于后压缩室A5的流体的压缩(以下,称为后压缩室A5的压缩动作)。同样地,在前压缩室A4也进行流体的压缩(以下,称为前压缩室A4的压缩动作)。在此情况下,两压缩室A4、A5连通。
也就是说,压缩机10构成为,在两压缩室A4、A5连通的状态下在两压缩室A4、A5进行压缩动作。在以后的说明中,将两压缩室A4、A5连通的状态下的两压缩室A4、A5的压缩动作称为并行压缩动作。然后,在后压缩室A5的压缩动作期间结束前压缩室A4的压缩动作。如图17A和图17C所示,与前压缩室A4的压缩动作的结束同步地,连通机构120成为非连通状态。在前压缩室A4的压缩动作结束后,仅持续进行后压缩室A5的压缩动作,通过结束压缩动作来结束压缩机10中的吸入/压缩的1个循环。
也就是说,第2实施方式的压缩机10所进行的循环动作按照如下顺序进行:
(A)在两压缩室A4、A5不连通的状态下进行前压缩室A4的吸入动作而不进行后压缩室A5的吸入动作的前吸入动作、
(B)进行流体向两压缩室A4、A5的吸入动作的并行吸入动作、
(C)在两压缩室A4、A5连通的状态下进行前压缩室A4的加压输送动作和后压缩室A5的吸入动作的连通中间动作、
(D)并行压缩动作、
(E)在两压缩室A4、A5不连通的状态下进行后压缩室A5的压缩动作而不进行前压缩室A4的压缩动作的后压缩动作。
接下来,对第2实施方式的作用进行说明。
如图17A的实线所示,吸入流体被吸入容积变化的相位相互不同的两压缩室A4、A5。因此,两压缩室A4、A5合起来的实质的容积(压缩机10的排出容量)比前压缩室A4单独吸入的情况要大。详细地说,通过在前压缩室A4的容积成为最大后、后压缩室A5的容积也增加,压缩机10整体的容积增加。
然后,进行连通中间动作→并行压缩动作→后压缩动作。由此,两压缩室A4、A5的实质的容积顺畅地减少。因此,1个循环的实质的容积变化并非图12所示的两级压缩方式那样产生2个波峰的波形而是仅有1个波峰的顺畅的波形。也就是说,在1个循环中,容积难以局部变小。另外,如图17A的双点划线所示,被吸入到两压缩室A4、A5的吸入流体的压力顺畅地提高。
以上,根据第2实施方式,起到以下的效果。
(2-1)压缩机10构成为,吸入流体被吸入容积变化的相位错开的两压缩室A4、A5双方。压缩机10进行包括并行吸入动作和并行压缩动作在内的循环动作。详细地说,压缩机10构成为,按顺序进行前吸入动作→并行吸入动作→连通中间动作→并行压缩动作→后压缩动作。并行压缩动作是指在两压缩室A4、A5由连通机构150连通的状态下的两压缩室A4、A5中的压缩动作。
根据该构成,如图17A的实线所示,能够使1次循环动作中的压缩机10整体的容积变化顺畅。由此,能够抑制容积局部变小的事态,由此能够抑制过压缩的产生。
上述各实施方式可以如下改变。上述各实施方式和以下的各其它例在技术上不矛盾的范围内可以相互组合。
后转子80的直径可以比前转子60的大。
两转子60、80可以直径不同,但不限于此,也可以直径相同。也就是说,两压缩室A4、A5的容积可以相同。
也可以省略两前平坦面71、72和两后平坦面91、92。也就是说,转子面70、90整体可以是弯曲面。
第1叶片端部101和前转子面70不限于在从内周端直至外周端都抵接的构成,也可以是在一部分的径向范围内抵接的构成。另外,第1叶片端部101和前转子面70不限于在整周都抵接的构成,也可以是在一部分的角度范围内抵接的构成。第2叶片端部102和后转子面90也是同样。
叶片100的数量是任意的,例如也可以是多个。另外,叶片100的周向位置是任意的。
叶片100和叶片槽110的形状只要允许叶片100在轴向Z上的移动而限制在周向上的移动,则不限于各实施方式而是任意的。例如,叶片也可以是扇状。
另外,叶片也可以是以预定部位为中心如振子(摆)那样在轴向Z移动的构成。也就是说,叶片不限于直线运动,也可以是通过旋转运动而在轴向Z移动的构成。
两缸40、50的具体形状是任意的。例如,也可以省略鼓出部46。另外,两缸40、50是分体的,但也可以一体形成。
同样地,两壳体21、22的具体形状也是任意的。
也可以省略两缸40、50。在此情况下,壳体11的内周面形成两压缩室A4、A5即可。在该构成中,壳体11与“第1筒部”和“第2筒部”相对应。
也可以省略电动马达13和变换器14。也就是说,电动马达13和变换器14并非压缩机10所必需的。
两转子60、80可以是与旋转轴12一体旋转地分别固定于旋转轴12,也可以是仅任一方一体旋转地安装于旋转轴12而另一方以能相对于旋转轴12旋转的状态安装于旋转轴12。在此情况下也同样地,由于两旋转阀122、124在周向上卡合,所以,随着两转子60、80中的一方转子的旋转,另一方转子也旋转。
两凸台部121、123的外周面也可以不处于同一面而成为台阶状。在此情况下,叶片100的内侧端面103不形成间隙地同样形成为台阶状即可。
如图18和图19所示,连通机构200也可以绕过中间壁部51地形成。例如,连通机构200也可以经由形成于两缸侧壁部42、55的连通流路201而连通两压缩室A4、A5。连通流路201具有形成于前缸内周面43中与第2前压缩室A4b相对应的部分的前侧开口部、以及形成于后缸内周面56中与第1后压缩室A5a相对应的部分的后侧开口部,连接两开口部彼此。在此情况下,连通机构200以如下方式进行切换成:在前压缩室A4的相位为0°~360°时成为非连通状态而在前压缩室A4的相位为360°~720°时成为连通状态。
在此情况下,也可以省略两凸台部121、123和两旋转阀122、124。也就是说,两转子60、80抵接或卡合并非必需的。
在该构成中,缩小壁部贯通孔54的直径并使壁部内周面54a和旋转轴12抵接或接近即可。另外,可以使叶片100的内侧端面103与旋转轴12直接抵接。
在第2实施方式中也可以构成为,代替连通中间动作,进行在两压缩室A4、A5为非连通的状况下进行前压缩室A4的压缩动作和后压缩室A5的吸入动作的非连通中间动作。
两旋转阀122、124只要在周向上卡合,则其具体的卡合方式是任意的,例如可以是设置2个后旋转阀124并将前旋转阀122配置于两后旋转阀124之间而卡合的构成。
两开口部131、132只要在周向上相互分离,则其具体的位置是任意的。
连通槽133也可以与前侧开口部131相连通而相对于后侧开口部132分离。在此情况下,后侧开口部132向壁部贯通孔54的开口部分由阀外周面125a开放或堵住,从而切换成连通状态/非连通状态。
在第2实施方式中,也可以在并行吸入动作中连通两压缩室A4、A5。
也可以省略开关部142。
在第2实施方式中,也可以在后压缩室A5的吸入动作开始后开始前压缩室A4的吸入动作。在此情况下,可以在后压缩室A5的压缩动作结束后结束前压缩室A4的压缩动作。
在第2实施方式中,也可以省略并行吸入动作。在此情况下,以进行并行压缩动作的方式对进行两压缩室A4、A5的吸入动作的期间进行调整即可。
压缩机10也可以用于空调装置以外。例如,压缩机10也可以用于对搭载于燃料电池车辆的燃料电池供给压缩空气。
压缩机10的搭载对象不限于车辆,是任意的。
压缩机10的压缩对象的流体不限于包括油在内的制冷剂,是任意的。

Claims (6)

1.一种压缩机,具有:
旋转轴;
第1转子,具有环状的第1转子面,并随着所述旋转轴的旋转而旋转;
第2转子,在所述旋转轴的轴向上与所述第1转子相对向,随着所述旋转轴的旋转而旋转,并具有环状的第2转子面;
第1筒部,具有在所述旋转轴的径向上与所述第1转子的外周面相对向的第1内周面,并收容所述第1转子;
第2筒部,具有在所述径向上与所述第2转子的外周面相对向的第2内周面,并收容所述第2转子;
壁部,配置于所述两转子之间,具有在所述轴向上与所述第1转子面相对向的第1壁面、以及在所述轴向上与所述第2转子面相对向的第2壁面;
叶片,在插入于在所述壁部形成的叶片槽的状态下与所述两转子面抵接,随着所述两转子的旋转而在所述轴向移动;
第1压缩室,由所述第1转子面、所述第1壁面和所述第1内周面形成,该第1压缩室随着所述第1转子的旋转,由所述叶片而产生容积变化来进行流体的吸入和压缩;
第2压缩室,由所述第2转子面、所述第2壁面和所述第2内周面形成,该第2压缩室随着所述第2转子的旋转,由所述叶片而产生容积变化来进行流体的吸入和压缩;以及
连通机构,切换成所述第1压缩室和所述第2压缩室连通的连通状态、以及所述第1压缩室和所述第2压缩室不连通的非连通状态。
2.如权利要求1所述的压缩机,
在所述壁部形成有在所述轴向贯通的壁部贯通孔;
所述壁部贯通孔的径向的尺寸比所述旋转轴的径向的尺寸大;
所述连通机构具有:
连通流路,使所述第1压缩室和所述第2压缩室经由所述旋转轴与所述壁部贯通孔的内周面之间连通;以及
阀,根据所述两转子的角度位置而移动到开放所述连通流路的开放位置和堵住所述连通流路的封闭位置。
3.如权利要求2所述的压缩机,
所述连通流路具有:
从所述壁部贯通孔的内周面向所述旋转轴的径向外侧凹陷的连通槽、
形成于所述壁部并朝向所述第1压缩室和所述壁部贯通孔开口的第1开口部、以及
形成于所述壁部中的与所述第1开口部不同的周向的位置并朝向所述第2压缩室和所述壁部贯通孔开口的第2开口部;
所述阀为扇状并配置于所述壁部贯通孔内;
所述阀具有与所述壁部贯通孔的内周面抵接的阀外周面;
所述连通槽与所述两开口部中的任一方的开口部相连通而与另一方的开口部分离;
在所述阀配置于所述封闭位置的情况下,所述阀配置于所述另一方的开口部中的向所述壁部贯通孔开口的开口部分的径向内侧,所以,由所述阀外周面堵住该开口部分;
在所述阀配置于所述开放位置的情况下,所述阀配置于相对于所述开口部分在周向错开的位置,所以,允许流体经由形成于所述壁部贯通孔内且与所述连通槽相连通的开放空间而从所述第1压缩室向所述第2压缩室移动。
4.如权利要求3所述的压缩机,
所述连通机构具有:
从所述第1转子面的内周端部朝向所述第2转子突出的筒状的第1凸台部、以及
从所述第2转子面的内周端部朝向所述第1转子突出的筒状的第2凸台部;
所述阀由从所述第1凸台部的顶端面朝向所述第2转子突出的第1卡合部、以及从所述第2凸台部的顶端面朝向所述第1转子突出并在周向上与所述第1卡合部卡合的第2卡合部构成;
所述阀外周面由所述两卡合部的外周面构成。
5.如权利要求1~4中任一项所述的压缩机,
所述叶片具有第1叶片端部和第2叶片端部作为所述轴向的两端部;
所述第1叶片端部所抵接的所述第1转子面具有根据其角度位置而在所述轴向位移的第1弯曲面;
所述第2叶片端部所抵接的所述第2转子面具有根据其角度位置而在所述轴向位移的第2弯曲面;
所述第1弯曲面和所述第2弯曲面彼此在所述轴向上相对向,并分别在所述轴向上弯曲成不管其角度位置如何、分离距离都是一定的。
6.如权利要求5所述的压缩机,
第1转子面具有:
第1平坦面,设置于在轴向上与第1壁面分离的位置,与轴向正交;以及
第2平坦面,设置于在周向上与第1平坦面分离的位置,与轴向正交,并与第1壁面抵接;
第1弯曲面连接第1平坦面和第2平坦面,并且,弯曲成随着从第1平坦面朝向第2平坦面而逐渐接近第1壁面。
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