JP2004190510A - Gas compressor - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明はカーエアコンシステム等に用いられるベーンロータリー型の気体圧縮機に関し、特に、定常運転時における適正なベーン背圧を確保しつつ、圧縮機の起動直後から効率よく冷媒ガスの圧縮動作を行なうことができるベーンロータリー型気体圧縮機に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、この種のベーンロータリー型気体圧縮機においては、その定常運転時にベーン先端がシリンダ内面から離間することを防止するために、ベーンの底部空間、すなわち当該ベーンが摺動可能に装着されているロータのベーン溝底部に適正な圧力のオイルを背圧オイルとして供給している。この背圧オイルの適正な圧力は、ベーンが吸入行程から圧縮行程にある区間では、冷媒ガスの吸入圧力と圧縮し吐出される冷媒ガスの吐出圧力との中間圧であり、またベーンが吐出行程にある区間では、冷媒ガスの吐出圧力に相当する高圧である。これらの区間の圧力を総称してベーン背圧と呼ぶ。
【0003】
ところで、圧縮機の定常運転時と起動時とでは必要とされるベーン背圧の適正値が異なる。ベーン背圧の適正値を定常運転時に合せて低めに設定すると、起動時のベーン背圧が不足し、ベーンの飛び出し性が悪くなり、圧縮行程から吐出行程の区間においてベーン先端が瞬間的にベーン溝内に沈んで飛び上がりシリンダ内周面に衝突する現象、いわゆる起動チャタリングの問題が生じることがある。
【0004】
このような圧縮機の定常運転時と起動時に必要とされるベーン背圧の相違の問題を解決するために、従来は、起動時と定常運転時とでベーン溝底部に供給されるベーン背圧を変化させるものとしている。(例えば、特許文献1参照。)。
【0005】
しかしながら、特許文献1に記載の従来の気体圧縮機によると、その定常運転時には問題がないものの、圧縮機の起動直後に以下のような問題を引き起こすことが考えられる。
【0006】
すなわち、この従来の気体圧縮機にあっては、起動時にベーンが飛び出すためにはベーン溝底部に微弱ながらもベーン背圧が供給されることが前提となる。かかる微弱なベーン背圧は、ロータ軸と一体にロータが回転を開始した後に発生する遠心力によって、ベーンの先端がロータの外周面より僅かでも突出して冷媒ガスを圧縮し吐出するという動作が行なわれない限り、発生し得ない。このため、たとえば、圧縮機を車両のエアコンシステムに取り付けた直後のように、ロータのベーン溝内に全てのベーンが埋没した状態で圧縮機を起動した場合には、圧縮機内のオイルに冷媒がまだ溶け込んでおらずオイルの粘度が高いため、ベーンに作用する遠心力がベーンとベーン溝との間の油膜の抵抗になかなか打ち勝てない。従って、ベーンの先端がロータの外周面から僅かでも突出するまでに時間がかかり、ベーン背圧の発生にさらなる時間を要し、圧縮機の起動直後から効率よく冷媒ガスの圧縮動作を行なうことができず、冷房の立ち上がりが悪い場合がある。
【0007】
また、従来の気体圧縮機によると、これを車両のエアコンシステムに取り付け後、繰り返し何度も運転を行なった後でも、取り付け直後と同様に、ベーン背圧の発生までに多大な時間を要し、圧縮機の起動直後から効率よく冷媒ガスの圧縮動作を行なうことができず、冷房の立ち上がりが悪い場合もある。この場合というのは、車両の放置状態によって圧縮機の吸入側の圧力が吐出側の圧力よりも高くなる場合である。例えば、車両のボンネット部には日射を受けているのに車室部分は日陰になって放置されているような状態で、ボンネット内にあるエアコンシステムのコンデンサが高温にさらされ、車室側にあるエバポレ−タがコンデンサよりも低温となる場合である。この場合は、圧縮機の取り付け直後と比べれば冷媒がオイルにある程度溶けているために、ベーンとベーン溝との間の油膜の抵抗は小さいが、ベーンの先端に加わる圧力に遠心力がなかなか打ち勝てず、ベーンの先端がロータの外周面より僅かでも突出するまでに時間がかかるのである。
【0008】
【特許文献1】
特開2001−271772号公報
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記問題点を解決するためになされたもので、その目的とするところは、定常運転時における適正なベーン背圧を確保しつつ、圧縮機の起動直後から効率よく冷媒ガスの圧縮動作を行なうことのできる気体圧縮機を提供することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、端面にサイドブロックを取り付けたシリンダと、上記シリンダの内側にロータ軸を介して回転可能に設置されたロータと、上記ロータの外周面に形成されたベーン溝に装着され、かつ、該ロータの外周面から上記シリンダの内周面に向かって出没するベーンと、上記シリンダ、サイドブロック、ロータおよびベーンにより仕切られたシリンダ内側の小室からなるとともに、上記ロータの回転により容積の大小変化を繰り返し、この容積変化により冷媒ガスを吸入し圧縮して吐出する圧縮室と、上記圧縮室から吐出される冷媒ガスの圧力が作用するオイル溜りと、上記ロータ軸のリア側端面を含む壁面で形成されるリア背圧空間と、上記リア背圧空間に連通し、かつ、上記ベーンが吸入行程から圧縮工程の区間で上記ベーン溝底部が連通するサライ溝と、上記オイル溜りに一端が開口し、他端が上記ベーン溝底部と上記サライ溝の連通を遮断された後の該ベーン溝底部に開口する高圧オイル供給路と、上記オイル溜りに入口が開口し、出口は上記リア背圧空間側に連通する背圧オイル供給路と、上記背圧オイル供給路の途中に設けられ、上記オイル溜りの圧力と上記リア背圧空間の圧力との差が所定値以下のときに開となり、その差が所定値を超えたときに閉となる背圧開閉弁と、上記背圧オイル供給路の途中であって上記背圧開閉弁より下流側に配置されるとともに、上記ロータ軸の回転により上記背圧オイル供給路内のオイルを流動させるネジ溝ポンプとを備えてなることを特徴とするものである。
【0011】
本発明では、圧縮機の停止時は、オイル溜りとリア背圧空間の圧力差が殆どないため、背圧オイル供給路の背圧開閉弁が開となり、背圧オイル供給路を介しオイル溜りとリア背圧空間が連通する。圧縮機の起動直後は、ネジ溝ポンプのポンプ作用により、オイル溜りのオイルがリア背圧空間に導かれ、リア背圧空間からサライ溝を経由して積極的にベーン溝底部にオイルが供給される。これにより、ベーンがベーン溝から飛び出し、冷媒ガスの正常な圧縮が開始される。そうすると、オイル溜りの圧力がリア背圧空間よりも高くなり、それまで開いていた背圧開閉弁が閉じる。その後の圧縮機の定常運転においては、サライ溝と背圧オイル供給路が非連通となり、過剰なベーン背圧がベーンに作用せず、ベーン背圧として適正な中間圧が保たれ、余分な動力を必要とすることはない。
【0012】
本発明においては、上記ネジ溝ポンプを上記ロータ軸の内周側に設けることができる。この構造の場合、上記ネジ溝ポンプについては、▲1▼上記ロータ軸の内周に設けられた円筒内面と、該円筒内面の内側で該円筒内面と所定の隙間を隔てて設けられた右ネジ形状の雄ネジとからなる構成、または、▲2▼上記ロータ軸の内周に設けられた左ネジ形状の雌ネジと、該雌ネジの内側で該雌ネジと所定の隙間を隔てて設けられた円筒表面とからなる構成を採用することができる。
【0013】
本発明においては、上記ネジ溝ポンプを上記ロータ軸の外周側に設けることができる。この構造の場合、上記ネジ溝ポンプについては、▲1▼上記ロータ軸の外周に設けられた円筒表面と、該円筒表面の外側で該円筒表面と所定の間隔を隔てて設けられた左ネジ形状の雌ネジとからなる構成、または、▲2▼上記ロータ軸の外周に設けられた右ネジ形状の雄ネジと、該雄ネジの外側で該雄ネジと所定の間隔を隔てて設けられた円筒内面とからなる構成を採用することができる。
【0014】
本発明においては、上記圧縮室で圧縮された冷媒ガスを吐出するシリンダ吐出孔と、該シリンダ吐出孔を圧縮機の運転時に開閉する吐出弁を設け、この吐出弁は、圧縮機の停止時に上記シリンダ吐出孔を開とする構成を採用することができる。
【0015】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る気体圧縮機の実施形態について図1ないし図7を基に詳細に説明する。
【0016】
図1に示した本実施形態の気体圧縮機は、一端開口型コンプレッサケース1内に圧縮機構部2を収納し、かつ、該コンプレッサケース1の開口端にフロントヘッド3を取り付けてなる、いわゆるシェル構造を採用している。
【0017】
圧縮機構部2は内周略楕円状のシリンダ4を有し、シリンダ4の両端面にはサイドブロック5、6が取り付けられ、また、シリンダ4の内側にはロータ軸7を介して断面円形のロータ8が回転可能に設置されている。
【0018】
ロータ軸7はロータ8の軸心に一体に設けられ、かつ、フロント側およびリア側サイドブロック5、6の軸受9、10を介して支持されている。この両サイドブロック5、6の軸受9、10はそれぞれのサイドブロック5、6の表裏面を貫通する孔形状となっている。
【0019】
ロータ軸7のフロント側端部7Fは、フロント側サイドブロック5の軸受9からフロントヘッド3のボス部11を貫通して外部へ突出している。また、フロントヘッド3のボス部11外周にはベアリング12を介してプーリ13が回転可能に取り付けられており、このプーリ13の端面側に電磁式のクラッチ14が設けられている。このクラッチ14のオン動作によりプーリ13とロータ軸7が連結され、該プーリ13と一体にロータ軸7が回転する。プーリ13は図示しないベルト等を介してエンジン側プーリに連結され、かつ、エンジンの動力により回転する。
【0020】
図2に示したように、ロータ8の外周面にはスリット状のベーン溝15が5つ切り込み形成され、これらのベーン溝15にはそれぞれ1枚ずつベーン16が摺動可能に装着されている。この5枚のベーン16はロータ8の外周面からシリンダ4の内周面に向かって半径方向に出没可能に設けられている。
【0021】
シリンダ4の内側はシリンダ4内壁、サイドブロック5、6内面、ロータ8外周面およびベーン16先端側の両側面により複数の小室に仕切られており、この仕切り形成された各小室が圧縮室17である。この圧縮室17は、ロータ8が図中矢印Rの方向へ回転することにより容積の大小変化を繰り返し、この容積変化により冷媒ガスの吸入・圧縮・吐出を行なう構造となっている。
【0022】
すなわち、圧縮室17の容積変化が生じると、その容積増加時に、吸入室18内の低圧冷媒ガスが、フロント側サイドブロック5の吸入口5aやシリンダ4の吸入通路19と連通するようにリア側サイドブロック6の端面に掘られた吸入口(図示省略)を介して圧縮室17へ吸入される。そして、圧縮室17の容積が減少し始めると、その容積減少効果により圧縮室17内の冷媒ガスが圧縮され始める。その後、圧縮された冷媒ガスの圧力がシリンダ4外部空間の吐出チャンバ23側の圧力よりも高くなると、シリンダ4楕円短径部付近に位置するシリンダ吐出孔21の吐出弁22が開く。
【0023】
上記のように吐出弁22が開くと、圧縮室17内の高圧冷媒ガスがシリンダ吐出孔21からシリンダ4外部空間の吐出チャンバ23側へ流出する。ベーン16が吐出孔21を通過すると同時に、吐出弁22を挟んだ次の圧縮室17と吐出チャンバ23との圧力差が逆転し吐出弁22が閉じる。
【0024】
吐出チャンバ23側へ流出した高圧冷媒ガスは、図1に示したように、リア側サイドブロック6に取り付けられている油分離器24を経て吐出室25へ吐出される。また、吐出チャンバ23内に吐出した高圧冷媒ガス中には、圧縮機本体摺動部の潤滑や隙間部のシールのためのオイルがミストの状態で含まれている。この高圧冷媒ガス中のオイル成分は油分離器24の分離フィルタ26で分離捕獲され、かつ、吐出室25底部のオイル溜り27に滴下し貯留される。
【0025】
吐出室25底部のオイル溜り27には吐出室25の高圧、すなわち圧縮室17から吐出室25内に吐出した高圧冷媒ガスの圧力Pd(以下、吐出圧力という。)が作用している。
【0026】
油分離器24とリア側サイドブロック6との間には、リア背圧空間28が圧縮機構部2の回転軸中心部に設けられ、また、油分離器24には背圧オイル供給路29と背圧開閉弁30が設けられている。
【0027】
リア背圧空間28は、油分離器24およびリア側サイドブロック6の一部とロータ軸7のリア側端面(一端面)7Rを含む壁面で形成されている。
【0028】
背圧オイル供給路29の直径は2〜3mmであり、この背圧オイル供給路29の入口はオイル溜り27に開口し、背圧オイル供給路29の出口はリア背圧空間28に連通している。
【0029】
背圧開閉弁30は、背圧オイル供給路29の入口直後に設置され、内面円筒状の弁室31−1と、内面円錐状のシール面31−2と、弁体として機能する鋼球32と、圧縮バネ33を具備する構造となっている。
【0030】
弁室31−1は、背圧オイル供給路29の入口に設けられ、該背圧供給路29の内径を拡大して形成されている。
【0031】
シール面31−2は、弁室31−1の奥に続けて設けられ、弁室31−1側が大径の90°テーパ状に形成されている。
【0032】
鋼球32は、弁室31−1の内径よりも僅かに小さい直径で弁室31−1内を自在に移動可能であり、シール面31−2に密着することが可能なように設けられている。この鋼球32がシール面31−2に密着していると、背圧開閉弁30は閉となり、背圧オイル供給路29は閉鎖される。この鋼球32がシール面31−2から離れると、背圧開閉弁30は開となり、背圧オイル供給路29は開放される。また、この鋼球32には、背圧オイル供給路29の入口側からオイル溜り27の圧力、すなわち吐出圧力Pdが作用すると同時に、シール面31−2の底側からリア背圧空間28の圧力も作用する。
【0033】
圧縮バネ33は、その一端がシール面31−2の底から鋼球32に当接し、かつ該鋼球32を常時シール面31−2から引き離す方向に付勢するように設けられている。
【0034】
オイル溜り27の圧力(吐出圧力Pd)がリア背圧空間28の圧力より高くても、その差が所定値以下である場合には、圧縮バネ33のバネ力で鋼球32はシール面31−2から引き離される。これにより、背圧開閉弁30は開となり、背圧オイル供給路29は開放状態に設定される。オイル溜り27の圧力(吐出圧力Pd)がリア背圧空間28の圧力より高く、かつ、その差が所定値を超える場合には、その差圧力により鋼球32は圧縮バネ33のバネ力に抗してシール面31−2側に移動し、該シール面31−2に鋼球32が密着する。これにより、背圧開閉弁30は閉となり、背圧オイル供給路29は閉鎖状態に設定される。
【0035】
特に、本実施形態の気体圧縮機では、定常運転時における適正なベーン背圧が吐出圧力Pdの約55〜70%であるため、オイル溜り27の圧力(吐出圧力Pd)がリア背圧空間28の圧力よりも0.3〜0.5MPa以上高くなると、鋼球32がシール面31−2に密着して背圧オイル供給路29を閉とするように、圧縮バネ33のバネ力が設定されている。このバネ力設定は冷媒ガスとしてR134aを用いた場合の例であるが、使用する冷媒ガスの種類により上記圧縮バネ33のバネ力設定は異なる。たとえば、冷媒ガスとしてR22やR407Cを用いる場合は、定常運転時の吐出圧力PdがR134a使用時に比べ30〜50%高い。従って、オイル溜り27の圧力(吐出圧力Pd)がリア背圧空間28の圧力よりも0.5〜0.9MPa以上高くなると、鋼球32がシール面31−2に密着して背圧オイル供給路29を閉とするように、圧縮バネ33のバネ力が設定される。
【0036】
尚、本実施形態の背圧開閉弁30を所望の圧力差で開閉させるための手段としては、バネ力の設定のみならず、弁室31−1の内径と鋼球32の外径との間で形成される隙間を適宜選択することでも可能である。仮に、バネ力を一定として弁室31−1の内径と鋼球32の外径との隙間を広げると、開閉動作に要する圧力差が大きくなって背圧開閉弁30は閉じにくくなり、隙間を狭めると開閉動作に要する圧力差は小さくなって閉じ易くなる。
【0037】
リア側サイドブロック6のシリンダ対向面には軸受10の周囲にサライ溝34が形成されている。このサライ溝34(以下、リア側サライ溝という。)は、冷媒ガスの吸入行程から圧縮行程の時期にベーン溝15底部がその側面から対向し連通するように形成されている。
【0038】
さらに、このリア側サライ溝34は、リア側サイドブロック6の連通孔35を介してリア背圧空間28にも連通するように構成されている。
【0039】
したがって、背圧開閉弁30が開いて背圧オイル供給路29が開放状態に設定されている場合は、背圧オイル供給路29、リア背圧空間28および連通孔35を介してオイル溜り27とリア側サライ溝34が連通する。
【0040】
本実施形態の気体圧縮機は、内面楕円形状のシリンダ4の中心に真円のロータ8を配置し、三日月型のシリンダ室を180°対向する位置に2つ形成しているため、双方のシリンダ室で冷媒ガスの吸入・圧縮・吐出という一連の動作を行なうことが可能となっている。この構造との関係から、リア側サライ溝34はロータ軸7を介して180°対向する位置にそれぞれ1つずつ合計2つ設けている。これと同様に、図2に示した通り、前述した吸入通路19、吸入口20、シリンダ吐出孔21、吐出弁22、吐出チャンバ23等もそれぞれ2つずつ設けられている。
【0041】
さらに、本実施形態の気体圧縮機は、ロータ8にベーン16を5枚配設しているため、ロータ8が1回転する間に一方の三日月型シリンダ室内でベーンに仕切られた圧縮室が5回形成される。従って、ロータ8が1回転する間に、一方の三日月型シリンダ室で冷媒ガスの吸入・圧縮・吐出という一連の動作が5回行われ、双方のシリンダ室で都合10回行われる。そして、ベーン枚数の5枚というのは奇数であるため、双方のシリンダ室における吸入・圧縮・吐出の動作は位相が反対で交互に行われる。
【0042】
リア側サライ溝34とオイル溜り27は、さらにリア側サイドブロック6のオイル供給孔36と軸受10のクリアランスを介して連通している。この連通ルートではオイル溜り27のオイルが軸受10のクリアランス通過時に減圧され、この減圧オイルがリア側サライ溝34に供給される。この減圧オイルの圧力は冷媒ガスの吸入圧力と吐出圧力の中間圧である。
【0043】
フロント側サイドブロック5のシリンダ対向面にもサライ溝37が形成されている。このフロント側サライ溝37は、リア側サライ溝34と同様、冷媒ガスの吸入行程から圧縮行程の時期にベーン溝15底部がその側面から対向し連通するように形成される。
【0044】
また、このフロント側サライ溝37は、フロント側サイドブロック5の軸受9のクリアランスと、フロント側サイドブロック5、シリンダ4およびリア側サイドブロック6のオイル供給孔36、36、36を通じてオイル溜り27に連通している。この連通ルートでも、オイル溜り27のオイルが軸受9のクリアランス通過時に減圧され、この減圧オイルがフロント側サライ溝37に供給される。なお、フロント側サライ溝37もリア側サライ溝34と同様の理由から2つ形成されている。また、この減圧オイルの圧力も冷媒ガスの吸入圧力と吐出圧力の中間圧である。
【0045】
リア側サイドブロック6には高圧オイル供給路38が設けられている。高圧オイル供給路38の一端は、リア側サイドブロック6の軸受10内面を一部刳り貫いてなる環状溝39を介して同リア側サイドブロック6のオイル供給孔36に連通し、かつ、該オイル供給孔36を介してオイル溜り27側に開口する構造となっている。また、この高圧オイル供給路38の他端は、ベーン溝15底部とサライ溝34、37との連通を遮断された後の該ベーン溝15底部に開口する構造となっている。
【0046】
つまり、本実施形態の気体圧縮機においては、ベーン溝15底部とサライ溝34、37との連通が遮断された後に、高圧オイル供給路38の他端にベーン溝15底部がその側面方向から連通し、かつ、オイル溜り27に存在する吐出圧力Pd相当の高圧オイルが、リア側サイドブロック6のオイル供給孔36、環状溝39および高圧オイル供給路38を介しベーン背圧としてベーン溝15底部に直接圧送される。すなわち、本実施形態の気体圧縮機においては、定常運転状態での吸入・圧縮行程にあるベーン16のベーン溝15底部には、吐出圧力と吸入圧力との中間圧力がベーン背圧として作用し、吐出行程にあるベーン16のベーン溝15底部には、吐出圧力がベーン背圧として作用するようになっている。ベーン溝15底部とサライ溝34、37との連通が遮断される前に、高圧オイル供給路38の他端がベーン溝15底部と連通してしまうと、吸入・圧縮行程にあるベーン16のベーン背圧が、高圧オイル供給路38からの吐出圧力の影響により高くなってしまう。そのため、ベーン16の先端部がシリンダ4の楕円内周面に押し付けられる荷重が大きくなり、摺動抵抗が増加して動力が増大し、車両の燃費に悪影響してしまう。
【0047】
ロータ8の5つのベーン溝15底部空間と、両サイドブロック5、6にそれぞれ2つずつ設けた合計4つのサライ溝34、37と、リア側サイドブロック6のリア背圧空間28とはリア側サイドブロック6の連通孔35により一つの空間として互いに連通する構造となる。この互いに連通する一つの空間全体を単に背圧空間と称する。この背圧空間の合計容積は、5枚のベーン16が全てシリンダ4の楕円内周面に当接した状態のときに形成される、5つのベーン溝15底部空間容積の合計値の約2倍となっている。背圧空間の合計容積をこのようにした理由は、圧縮機定常運転中のベーン16の出入りに伴うベーン溝15底部のオイル、すなわち背圧オイルの脈動の周囲への伝達を緩和させるために大きくしたいことと、オイル溜り27のオイル量が少なくなり過ぎないように小さくしたいこととの、程よいバランスを考慮したためである。
【0048】
背圧オイル供給路29の途中にはネジ溝ポンプ40が設けられ、このネジ溝ポンプ40は背圧開閉弁30より下流側に配置されている。特に、本実施形態では背圧オイル供給路29の出口直前にネジ溝ポンプ40を設置した。
【0049】
ネジ溝ポンプ40は、ロータ軸7の内周側に設けるか、あるいは、ロータ軸7の外周側に設けることができる。
【0050】
図1の気体圧縮機では、ロータ軸7の内周側にネジ溝ポンプ40を設けた例が示されており、その図1におけるネジ溝ポンプ40を含む周辺部の詳細を図3に示した。図4は、ロータ軸7の内周側にネジ溝ポンプ40を設けた例の他の実施形態について、図3同様に詳細を示した図である。
【0051】
図5の気体圧縮機では、ロータ軸7の外周側にネジ溝ポンプ40を設けた例が示されており、その図5におけるネジ溝ポンプ40を含む周辺部の詳細を図6に示した。図7は、ロータ軸7の外周側にネジ溝ポンプ40を設けた例の他の実施形態について、図6同様に詳細を示した図である。
【0052】
<図1(図3)に示すネジ溝ポンプ40の構造説明>
同図のネジ溝ポンプ40は、ロータ軸7のリア側端部7Rを円筒状に形成するとともに、そのロータ軸リア円筒部41の円筒内部に該円筒内面42と所定の隙間を隔てて右ネジ形状の雄ネジ43を設けたものである。
【0053】
ここで、上記雄ネジ43の構造については、油分離器24のうちロータ軸リア側端面7Rの中心部と対向する部位を、ロータ軸リア円筒部41の円筒内部に向かって棒状に突出形成するとともに、この棒状突出部44に右ネジのネジ溝を形成してなる構造を採用した。
【0054】
要するに、同図のネジ溝ポンプ40は、ロータ軸7の内周に設けられた円筒内面、すなわちロータ軸リア円筒部41の円筒内面42と、この円筒内面42の内側で該円筒内面と所定の隙間を隔てて設けられた右ネジ形状の雄ネジ43とからなる構造であって、そのロータ軸7内周の円筒内面42が回転するタイプである。
【0055】
同図のネジ溝ポンプ40を採用する気体圧縮機において、前述の背圧オイル供給路29は、上記油分離器24の棒状突出部44の中心部を通り抜けて該棒状突出部44の先端面側からロータ軸リア円筒部41の内側奥部に入り、そこから同図のネジ溝ポンプ40の雄ネジ43と円筒内面42の間を通って、該ロータ軸リア円筒部41の円筒入口側からリア背圧空間28に連通する構造とした。したがって、同気体圧縮機では、ロータ軸リア円筒部41の円筒入口付近が背圧オイル供給路29の出口となり、その出口の直前に同図のネジ溝ポンプ40が配置される構造となっている。
【0056】
<図4に示すネジ溝ポンプの構造説明>
同図のネジ溝ポンプ40は、上記ロータ軸7のリア側端部7Rを円筒状に形成し、そのロータ軸リア円筒部41の円筒内面42に左ネジ形状の雌ネジ45を設けるとともに、この雌ネジ45の内側に該雌ネジと所定の隙間を隔てて円筒表面46を設けたものである。
【0057】
ここで、上記の如く雌ネジ45と所定の隙間を隔てて設けられる円筒表面46については、油分離器24のうちロータ軸リア側端面7Rの中心部と対向する部位を、ロータ軸リア円筒部41の円筒内部に向かって棒状に突出形成するとともに、この棒状突出部44の外周を円筒表面形状に形成してなる構造を採用するものとした。
【0058】
要するに、同図のネジ溝ポンプ40は、ロータ軸7の内周(ロータ軸リア円筒部41の円筒内面42)に設けた左ネジ形状の雌ネジ45と、この雌ネジ45の内側で該雌ネジと所定の隙間を隔てて設けられた円筒表面46(棒状突出部47の外周面)とからなる構造であって、そのロータ軸7内周の雌ネジ45が回転するタイプである。
【0059】
同図のネジ溝ポンプ40を採用する気体圧縮機において、前述の背圧オイル供給路29は、上記油分離器24の棒状突出部44の中心部を通り抜けて該棒状突出部44の先端面側からロータ軸リア円筒部41の内側奥部に入り、そこから同図のネジ溝ポンプ40の雌ネジ45と円筒表面46の間を通って、該ロータ軸リア円筒部41の円筒入口側からリア背圧空間28に連通する構造とした。したがって、この場合も、ロータ軸リア円筒部41の円筒入口付近が背圧オイル供給路29の出口となり、その出口の直前に同図のネジ溝ポンプ40が配置される構造となっている。
【0060】
<図5(図6)に示すネジ溝ポンプ40の構造説明>
同図のネジ溝ポンプ40は、ロータ軸リア側端面7Rの中心部をこれと対向する油分離器24側に棒状に突出させ、この棒状突出部47の外周面を円筒表面状に形成するとともに、その円筒表面48の外側に所定の隙間を隔てて左ネジ形状の雌ネジ45を設けたものである。
【0061】
ここで、上記雌ネジ45の構造については、上記棒状突出部47が挿入される孔49を油分離器24側に穿設するとともに、その孔49の内面に左ネジのネジ溝を形成してなる構造を採用した。
【0062】
要するに、同図のネジ溝ポンプ40は、ロータ軸7の外周に設けられた円筒表面48(棒状突出部47の外周面)と、その円筒表面48の外側で該円筒表面と所定の間隔を隔てて設けられた左の雌ネジ45とからなる構造であって、そのロータ軸7外周の円筒表面が回転するタイプである。
【0063】
同図のネジ溝ポンプ40を採用する気体圧縮機においては、前述の背圧オイル供給路29は、油分離器24の孔49の奥底部側から該孔49内に入り、そこから更にネジ溝ポンプ40の雌ネジ45と円筒表面48の間を通り抜けて、該孔49の入口側からリア背圧空間28に連通する構造とした。したがって、この場合は、上記孔49の入口付近が背圧オイル供給路29の出口であって、その出口の直前に同図のネジ溝ポンプ40が配置される構造となっている。
【0064】
<図7に示すネジ溝ポンプの構造説明>
同図のネジ溝ポンプ40は、ロータ軸リア側端面7Rの中心部をこれと対向する油分離器24側に棒状に突出させ、この棒状突出部47の外周面に右ネジ形状の雄ネジ43を形成するとともに、その雄ネジ43の外側に該雄ネジと所定の隙間を隔てて円筒内面50を設けたものである。
【0065】
ここで、上記のように雄ネジ43と所定の隙間を隔てて設けられる円筒内面50の構造については、上記棒状突出部47が挿入される孔49を油分離器24側に穿設するとともに、その孔49の内面を円筒内面状に形成してなる構造を採用した。
【0066】
要するに、同図のネジ溝ポンプ40は、ロータ軸7の外周に設けられた右の雄ネジ43と、該雄ネジ43の外側で該雄ネジと所定の間隔を隔てて設けられた円筒内面50とからなる構造であって、そのロータ軸7外周の雄ネジ43が回転するタイプである。
【0067】
同図のネジ溝ポンプ40を採用する気体圧縮機においては、前述の背圧オイル供給路29は、油分離器24の孔49の奥底部側から該孔49内に入り、そこから更にネジ溝ポンプ40の雄ネジ43と円筒内面50の間を通り抜けて、該孔49の入口側からリア背圧空間28に連通する構造とした。したがって、この場合も上記孔49の入口付近が背圧オイル供給路29の出口であって、その出口の直前に同図のネジ溝ポンプ40が配置される構造となっている。
【0068】
<上記各ネジ溝ポンプに共通の構造説明>
雄ネジ43や雌ネジ45の条数は1条に限らず、複数条でもよい。1条の場合、雄ネジ43や雌ネジ45のネジ山の頂点には軸方向に1〜2mm程度の幅の円筒面を形成させる。条数を増やすことによりこの円筒面の幅を小さくできる。
【0069】
雄ネジ43のネジ山の頂点と相隔てられた円筒面42又は50との所定の隙間G1、および、雌ネジ45のネジ山の頂点と相隔てられた円筒表面46又は48との所定の隙間G1は、使用するオイルの動粘度が高ければ広くでき、動粘度が低ければ狭くする必要がある。本実施形態のようなベーンロータリータイプの気体圧縮機においては、他のタイプの気体圧縮機に比べてオイルの動粘度が高い(40℃で90cSt以上、100℃で18cSt以上)ため、隙間G1は0.1〜1.0mm程度の幅の隙間でよい。
【0070】
雄ネジ43や雌ネジ45の断面形状は、ネジ溝の壁面が90°もしくは90°に近い矩形が好ましい。仮に、壁面が60°の勾配をもつような三角形断面の一般的なネジを用いた場合には、オイルを流動させる力が回転軸方向だけでなく半径方向にも強く作用することとなり、回転駆動力を増加させる要因となる可能性がある。
【0071】
<図1(図3)と図5(図6)に示すネジ溝ポンプ40の動作説明>
これらの図におけるネジ溝ポンプ40は、いずれもネジは回転することなく、ロータ軸7の回転により円筒面が回転して、背圧オイル供給路29内のオイルをリア背圧空間28の方向へ流動させる。すなわち、圧縮機の起動によりロータ軸7が回転を開始すると、ネジ溝ポンプ40において、回転しない雄ネジ43または雌ネジ45のネジ山の頂点と所定の隙間G1を隔てた回転する円筒内面42または円筒表面48との間に介在しているオイルに、ロータ軸7と同じ回転方向の粘性流が生じる。この回転するオイルの粘性流が雄ネジ43または雌ネジ45のネジ溝内のオイルに粘性摩擦で伝えられ、そのネジ溝内のオイルも引きずられるように回転しようとする。そして、ネジ溝内のオイルが回転すると、この回転するオイルが回転していないネジ溝の壁面に衝突し、オイルの流れの方向がネジ溝の壁面に沿ってリア背圧空間28側に向かうように変換される。
【0072】
上記のようにしてオイルの流れの方向がリア背圧空間28側に向かうため、ネジ溝ポンプ40上流側の背圧オイル供給路29からネジ溝ポンプ40側へオイルが吸い込まれ、かつ、該ネジ溝ポンプ40からその下流側のリア背圧空間28へオイルが続々と連続的に送出される。このため、オイルはさらにリア背圧空間28から連通孔35を介してサライ溝34に供給される。
【0073】
上記のようにしてサライ溝34にも続々とオイルが供給されるため、オイルはサライ溝34からベーン溝15底部に入ろうとする。そして、オイルがベーン溝15底部に入ると同時にベーン16がベーン溝15から飛び出し、冷媒ガスの吸入・圧縮・吐出が開始される。
【0074】
上記のように動作説明すると、ロータ軸7が回転してからベーン16が飛び出すまでにかなりの時間がかかるように感じられるが、ロータ軸7の回転開始からベーン16の飛び出し動作までは瞬時に行なわれる。これは、リア背圧空間28やサライ溝34およびベーン溝15底部には、ロータ軸7の回転開始前から既にオイルが存在している。オイルは非圧縮性流体であるため、ネジ溝ポンプ40からオイルの送出が開始されると同時に、この送出されたオイルが下流側のベーン溝15底部のオイルを押し出すように作用するためである。
【0075】
上記の如く冷媒ガスの吸入・圧縮・吐出が開始されると、その吐出圧力によりオイル溜り27の上部空間の吐出室25が徐々に高圧となる。この高圧がオイル溜り27のオイルに作用し、オイル溜り27から背圧オイル供給路29へさらにオイルが送出されるとともに、オイル溜り27からリア側サイドブロック6のオイル供給孔36を介してリア側サイドブロックの軸受10へのオイル供給が開始される。また、リア側サイドブロック6、シリンダ4およびフロント側サイドブロック5のオイル供給孔36を通じてオイル溜り27からフロント側サイドブロックの軸受9へのオイル供給も開始される。
【0076】
冷媒ガスの吸入・圧縮・吐出が何度か繰り返されると、吐出室25がさらに高圧となり、オイル溜り27のオイルにもその高圧が作用する。そして、オイル溜り27のオイルの圧力がリア背圧空間28の圧力よりも0.3〜0.5MPa以上高くなると、背圧オイル供給路29の背圧開閉弁30が作動する。つまり、圧縮バネ33が収縮し、鋼球32がシール面31−2に密着する。これにより、背圧開閉弁30が閉となり、背圧オイル供給路29が閉鎖される。そうすると、ベーン溝15底部にはフロントおよびリア側サイドブロック5、6の軸受9、10のクリアランスを介して減圧された中間圧のオイルが供給され、この気体圧縮機は定常状態の運転に入る。
【0077】
<図4と図7に示すネジ溝ポンプの動作説明>
これらの図におけるネジ溝ポンプ40は、いずれもロータ軸7の回転によりネジが回転し、ネジ山の頂点と相隔てられた円筒面は回転しないで、背圧オイル供給路29内のオイルをリア背圧空間28の方向へ流動させる。すなわち、圧縮機の起動によりロータ軸7が回転を開始すると、ネジ溝ポンプ40において、雄ネジ43または雌ネジ45のネジ溝内のオイルも回転する。しかし、このネジ溝内のオイルの回転は、ネジ山の頂点と所定の隙間G1を隔てた円筒表面46または円筒内面50との間に介在している回転しないオイルの粘性摩擦抵抗により抑制される。このようにネジ溝内のオイルの回転が抑制されることにより、ネジ溝内のオイルにおいて該ネジ溝の壁面に沿ったリア背圧空間28側への流動が生じる。
【0078】
上記のようにしてオイルの流れの方向がリア背圧空間28側に向かうため、ネジ溝ポンプ40上流側の背圧オイル供給路29からネジ溝ポンプ40側へオイルが吸い込まれ、該ネジ溝ポンプ40からその下流側のリア背圧空間28へオイルが続々と連続的に送出される。この後の動作は前述した図1(図3)と図5(図6)に示すネジ溝ポンプ40と同様である。
【0079】
ところで、前述した図1(図3)と図5(図6)のネジ溝ポンプ40、並びに図4と図7のネジ溝ポンプにおいて、そのポンプ内部でオイルが流動する共通の理由は以下の通りである。すなわち、ネジ溝ポンプ内のオイルが回転側と固定側とに分けられ、互いの接触部分で粘性摩擦抵抗が働き、オイル自身はロータ軸7の回転速度よりも遅く回転することにより、ネジ山の壁面に沿って流動するというものである。
【0080】
従って、図1(図3)と図5(図6)のネジ溝ポンプ40、並びに図4と図7のネジ溝ポンプにポンプとしての機能上の差は殆どない。しかしながら、図1(図3)と図5(図6)に示されるような、ネジが回転せずにネジ山の頂点と相隔てられた凹凸のない円筒面が回転するタイプのネジ溝ポンプの場合には、回転体の円周方向の重量バランスが均等に保てるために、重量バランスの僅かな狂いによる回転時の振動や騒音を生じることがない。これに対して図4と図7に示されるような、ネジが回転するタイプのネジ溝ポンプの場合には、ネジを形成させる際に円周方向の重量バランスを均等に保つことが困難であるため、気体圧縮機に用いるネジ溝ポンプとしては、ネジが回転せずに円筒面が回転するタイプの方がより好ましい。
【0081】
尚、上記のネジ溝ポンプの例では、一方がネジで他方が円筒面の場合について示したが、回転側、非回転側の双方にネジを構成させるタイプでも良い。
【0082】
<圧縮機起動直後からさらに効率よくネジ溝ポンプを動作させる構造の説明>
圧縮機起動時にネジ溝ポンプ40のポンプ作用を効率よく引き出すには、オイル溜り27にオイルをできるだけ多く貯留させておいた方がよい。圧縮機をエアコンシステムに取り付けた直後は、圧縮機出荷時にオイル溜りにオイルが封入されているため、ネジ溝ポンプ40は効率よく作用する。しかし、圧縮機の運転が繰り返し行なわれた後は、圧縮機停止後に、オイル溜り27のオイルが軸受9、10へのオイル供給孔36を通じて低圧の吸入室18側へ移行するため、オイル溜り27にオイルが貯留されない状態が起こり得る。
【0083】
ところで、従来、オイルが吸入室18側へ送出されている状態で圧縮機を再起動したときのオイル圧縮による起動トルクの増大や、それに伴う起動騒音の増大を抑制することが技術的課題とされ、その対策として次のような手段が提案、実施されている。例えば、▲1▼吸入室18に連通するフロントヘッド3の吸入ポート3−1に逆止弁を設ける、または、▲2▼軸受9、10へのオイル供給孔36の入口に開閉弁を設けるなどである。これらの手段により、圧縮機停止後にもオイルが吸入室18側へ送出されないようにし、オイル溜り27に十分に貯留されるようにしている。
【0084】
本発明における気体圧縮機において、ネジ溝ポンプ40を効率よく作用させるために、オイル溜り27にオイルを貯留させておく手段として、上記▲1▼または▲2▼の手段を併用することも有効ではある。しかし、より好ましい手段としては、図2に示した通り、圧縮機停止時に吐出弁22がシリンダ吐出孔21を完全に塞がないように、そのシリンダ吐出孔21の吐出弁側開口端と吐出弁22との間に微小な隙間G2を設ける方法がある。この場合、吐出弁22が板厚0.15〜0.3mmのリードバルブであるときは、この微小な隙間G2は0.1〜0.5mm程度とし、圧縮機運転時のシリンダ吐出孔21を開閉可能な構成とする。
【0085】
上記のような構成を採用すると、圧縮機停止直後は、リードバルブタイプの吐出弁22の弾性力でシリンダ吐出孔21が開となり、これによりシリンダ吐出孔21から高圧冷媒ガスが吸入室18側へ移行するため、吐出室25底部のオイル溜り27に高圧が作用しなくなる。したがって、前述の▲1▼や▲2▼の手段のように逆止弁や開閉弁等の機構を設けることなく、圧縮機停止後にもオイル溜り27にオイルを十分貯留させておくことができるため、次回の圧縮機起動直後からネジ溝ポンプ40を効率よく作用させることができる。また、圧縮機停止時にシリンダ吐出孔21との間に隙間を有するリードバルブは、運転時におけるシリンダ吐出孔21を閉じようとするときに衝突する速度が、圧縮機停止時にシリンダ吐出孔21との間に隙間をもたないリードバルブよりも遅いため、騒音低減を図ることもできる。
【0086】
<背圧開閉弁等の他の構成>
背圧開閉弁30に関する他の構成としては、鋼球32に代えて、たとえばシール面31−2が90°のテーパ面となっている円柱状の弁体を用いてもよい。またシール面31−2はテーパ面であれば90°以外のものも適用することができる。
【0087】
背圧オイル供給路29と背圧開閉弁30は、油分離器24側でなく、リア側サイドブロック6に組み込み形成してもよい。
【0088】
【発明の効果】
本発明に係る気体圧縮機によると、ロータ軸の回転により背圧オイル供給路内のオイルを流動させるネジ溝ポンプを備える構成を採用したため、定常運転時のベーン背圧を適正に維持しつつ、以下の効果を有する。
【0089】
(1)圧縮機の起動によるロータ軸の回転開始と同時に、ネジ溝ポンプのポンプ作用によりベーン溝底部にオイルが供給されてベーンが飛び出すため、圧縮機起動直後から直ぐに正常な冷媒ガスの圧縮動作を開始することが可能となる。正常な圧縮動作が開始されると、直ちに背圧開閉弁が閉じてネジ溝ポンプによるベーン溝底部へのオイル供給が停止するため、圧縮機の定常運転時に過剰なベーン背圧が生ぜず、動力の上昇を防止することができる。したがって、車両の低燃費を維持したまま冷房の立ち上がりが早くなる。
【0090】
(2)上記のようなネジ溝ポンプのポンプ作用によりベーン溝底部にオイルが供給されることで、圧縮機の定常運転時とは別個独立に、圧縮機起動時のベーン背圧を十分に確保することが可能となり、圧縮機起動時のチャタリングの発生を防止することができ、車室内に伝わる騒音が低減される。
【0091】
(3)圧縮機起動の際に冷媒ガスをリア背圧空間に供給しないので、潤滑に対する悪影響がなくなり、圧縮機の耐久性が向上する。
【0092】
(4)圧縮機起動時のベーン飛び出しの際に、ベーンに加わる遠心力を必要としないため、ベーンのさらなる軽量化が図れ、ベーン溝のオフセット量の設計自由度が広がる。
【0093】
(5)圧縮機起動時のベーン飛び出しの際に、ベーン溝内のオイルの粘性抵抗の影響を殆ど受けなくなるため、より一層高粘度のオイルを使用することが可能となり、油膜によるシール部分の漏れ(内部リーク)を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態である気体圧縮機の断面図。
【図2】図1のII‐II線断面図。
【図3】図1の気体圧縮機に採用されているネジ溝ポンプとその周辺部の拡大図。
【図4】図1の気体圧縮機に採用されているネジ溝ポンプの変形例とその周辺部の説明図。
【図5】本発明の他の実施形態である気体圧縮機の断面図。
【図6】図5の気体圧縮機に採用されているネジ溝ポンプとその周辺部の拡大図。
【図7】図5の気体圧縮機に採用されているネジ溝ポンプの変形例とその周辺部の説明図。
【符号の説明】
1 コンプレッサケース
2 圧縮機構部
3 フロントヘッド
3−1 吸入ポート
4 シリンダ
5 フロント側サイドブロック
5a 吸入口
6 リア側サイドブロック
7 ロータ軸
7F ロータ軸フロント側端部
7R ロータ軸リア側端面
8 ロータ
9、10 軸受
11 ボス部
12 ベアリング
13 プーリ
14 クラッチ
15 ベーン溝
16 ベーン
17 圧縮室
18 吸入室
19 吸入通路
20 吸入口
21 シリンダ吐出孔
22 吐出弁
23 吐出チャンバ
24 油分離器
25 吐出室
26 分離フィルタ
27 オイル溜り
28 リア背圧空間
29 背圧オイル供給路
30 背圧開閉弁
31−1 弁室、
31−2 シール面
32 鋼球
33 圧縮バネ
34 リア側サライ溝
35 連通孔
36 オイル供給孔
37 フロント側サライ溝
38 高圧オイル供給路
39 環状溝
40 ネジ溝ポンプ
41 ロータ軸リア円筒部
42 ロータ軸リア円筒部の円筒内面
43 雄ネジ
44 油分離器の棒状突出部
45 雌ネジ
46 油分離器の棒状突出部の外周面(円筒表面)
47 ロータ軸の棒状突出部
48 ロータ軸の棒状突出部の外周面(円筒表面)
49 孔
50 孔の内面(円筒内面)
G1、G2 隙間[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a vane rotary type gas compressor used in a car air-conditioning system and the like, and particularly, performs a refrigerant gas compression operation efficiently immediately after the compressor is started, while securing an appropriate vane back pressure during a steady operation. To a vane rotary type gas compressor.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, in this type of vane rotary type gas compressor, the bottom space of the vane, that is, the vane is slidably mounted in order to prevent the tip of the vane from separating from the inner surface of the cylinder during the steady operation. Oil at an appropriate pressure is supplied to the bottom of the vane groove of the rotor as back pressure oil. The appropriate pressure of the back pressure oil is an intermediate pressure between the suction pressure of the refrigerant gas and the discharge pressure of the compressed and discharged refrigerant gas in a section where the vane is in the compression stroke from the suction stroke. Is high pressure corresponding to the discharge pressure of the refrigerant gas. The pressures in these sections are collectively called vane back pressure.
[0003]
Incidentally, the required appropriate value of the vane back pressure differs between the steady operation and the startup of the compressor. If the appropriate value of the back pressure of the vane is set to a low value in accordance with the steady operation, the back pressure of the vane at the time of start-up is insufficient, and the vane popping property is deteriorated. A phenomenon of so-called start-up chattering may occur, in which a phenomenon occurs in which the gasket sinks into the groove and jumps up to collide with the inner peripheral surface of the cylinder.
[0004]
Conventionally, in order to solve the problem of the difference between the vane back pressure required at the time of the steady operation and the start of the compressor, the vane back pressure supplied to the bottom of the vane groove at the time of the start and the steady operation is conventionally known. Is to be changed. (For example, refer to Patent Document 1).
[0005]
However, according to the conventional gas compressor described in
[0006]
That is, in this conventional gas compressor, it is assumed that the vane back pressure is supplied to the bottom of the vane groove, though slightly, in order for the vane to fly out at the time of startup. Due to the weak vane back pressure, the centrifugal force generated after the rotor starts rotating integrally with the rotor shaft causes the tip of the vane to project even slightly from the outer peripheral surface of the rotor to compress and discharge the refrigerant gas. Unless it is not possible. Therefore, for example, when the compressor is started in a state where all the vanes are buried in the vane grooves of the rotor, such as immediately after the compressor is attached to the air conditioning system of the vehicle, the refrigerant in the compressor is filled with the refrigerant. Since the oil has not yet been dissolved and the viscosity of the oil is high, the centrifugal force acting on the vane cannot easily overcome the resistance of the oil film between the vane and the vane groove. Therefore, it takes time for the tip of the vane to protrude even slightly from the outer peripheral surface of the rotor, and it takes more time to generate the back pressure of the vane, so that the refrigerant gas can be efficiently compressed immediately after the compressor is started. In some cases, the start of cooling may be poor.
[0007]
Also, according to the conventional gas compressor, it takes a lot of time to generate the back pressure of the vane, even after it has been installed in the vehicle air-conditioning system and has been operated repeatedly and repeatedly, just like immediately after installation. In some cases, the compression operation of the refrigerant gas cannot be performed efficiently immediately after the compressor is started, and the start-up of cooling may be poor. In this case, the pressure on the suction side of the compressor becomes higher than the pressure on the discharge side depending on the state of the vehicle being left unattended. For example, the hood of a vehicle is exposed to sunlight but the cabin is left in the shade, and the condenser of the air conditioning system inside the hood is exposed to high temperatures, This is the case when a certain evaporator has a lower temperature than the condenser. In this case, the resistance of the oil film between the vane and the vane groove is small because the refrigerant is dissolved in the oil to some extent compared to immediately after the compressor is installed, but the centrifugal force can easily overcome the pressure applied to the tip of the vane. Instead, it takes time for the tip of the vane to protrude even slightly from the outer peripheral surface of the rotor.
[0008]
[Patent Document 1]
JP 2001-271772 A
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention has been made in order to solve the above-mentioned problems, and an object thereof is to ensure a proper vane back pressure at the time of steady operation and efficiently perform a refrigerant gas compression operation immediately after the compressor is started. To provide a gas compressor capable of performing the following.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the present invention provides a cylinder having a side block attached to an end face, a rotor rotatably installed through a rotor shaft inside the cylinder, and an outer peripheral surface of the rotor. A vane mounted in the vane groove, and protruding and retracting from the outer peripheral surface of the rotor toward the inner peripheral surface of the cylinder, and the cylinder, the side block, the rotor and the small chamber inside the cylinder partitioned by the vane, A compression chamber for sucking, compressing and discharging the refrigerant gas by the rotation of the rotor, and an oil reservoir on which the pressure of the refrigerant gas discharged from the compression chamber acts; A rear back pressure space formed by a wall surface including a rear side end surface of the air passage communicates with the rear back pressure space, and the vane starts a compression process from a suction stroke. A high pressure oil that opens at one end into the oil reservoir and at the other end at the bottom of the vane groove after the communication between the bottom of the vane groove and the saray groove is interrupted at the other end; A supply path and an inlet are opened to the oil reservoir, and an outlet is provided in the middle of the back pressure oil supply path communicating with the rear back pressure space side and the back pressure oil supply path. A back pressure on-off valve that opens when the difference from the pressure in the rear back pressure space is equal to or less than a predetermined value and closes when the difference exceeds a predetermined value, And a thread groove pump disposed downstream of the back pressure on-off valve and flowing oil in the back pressure oil supply path by rotation of the rotor shaft.
[0011]
According to the present invention, when the compressor is stopped, there is almost no pressure difference between the oil reservoir and the rear back pressure space. Therefore, the back pressure on-off valve of the back pressure oil supply passage is opened, and the oil reservoir and the oil reservoir are connected via the back pressure oil supply passage. The rear back pressure space communicates. Immediately after the compressor is started, the oil in the oil sump is guided to the rear back pressure space by the pump action of the thread groove pump, and oil is actively supplied from the rear back pressure space to the bottom of the vane groove via the sali groove. You. As a result, the vane jumps out of the vane groove, and normal compression of the refrigerant gas is started. Then, the pressure of the oil sump becomes higher than that of the rear back pressure space, and the back pressure opening / closing valve which has been opened up to that time is closed. In the subsequent steady-state operation of the compressor, the sali-groove and the back pressure oil supply path are not communicated with each other, so that the excess vane back pressure does not act on the vanes, the appropriate intermediate pressure is maintained as the vane back pressure, and the extra power Never need.
[0012]
In the present invention, the thread groove pump can be provided on the inner peripheral side of the rotor shaft. In the case of this structure, regarding the thread groove pump, (1) a cylindrical inner surface provided on the inner periphery of the rotor shaft, and a right-hand screw provided inside the cylindrical inner surface with a predetermined gap from the cylindrical inner surface. Or (2) a left-handed female screw provided on the inner periphery of the rotor shaft, and a predetermined gap between the female screw and the female screw inside the female screw. And a cylindrical surface.
[0013]
In the present invention, the thread groove pump can be provided on the outer peripheral side of the rotor shaft. In the case of this structure, regarding the thread groove pump, (1) a cylindrical surface provided on the outer periphery of the rotor shaft, and a left-hand thread shape provided at a predetermined distance from the cylindrical surface outside the cylindrical surface. Or (2) a right-handed male screw provided on the outer periphery of the rotor shaft, and a cylinder provided outside the male screw at a predetermined distance from the male screw. A configuration including an inner surface can be employed.
[0014]
In the present invention, a cylinder discharge hole for discharging the refrigerant gas compressed in the compression chamber, and a discharge valve for opening and closing the cylinder discharge hole during operation of the compressor, the discharge valve is provided when the compressor is stopped. A configuration in which the cylinder discharge hole is opened can be adopted.
[0015]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of a gas compressor according to the present invention will be described in detail with reference to FIGS.
[0016]
The gas compressor according to the present embodiment shown in FIG. 1 has a compression mechanism 2 housed in a
[0017]
The compression mechanism 2 has a
[0018]
The
[0019]
The
[0020]
As shown in FIG. 2, five slit-shaped
[0021]
The inside of the
[0022]
That is, when the volume of the
[0023]
When the
[0024]
The high-pressure refrigerant gas flowing out to the
[0025]
A high pressure of the
[0026]
A rear
[0027]
The rear
[0028]
The back pressure
[0029]
The back pressure on-off
[0030]
The valve chamber 31-1 is provided at the inlet of the back pressure
[0031]
The seal surface 31-2 is provided continuously to the back of the valve chamber 31-1, and the valve chamber 31-1 side is formed in a large-diameter 90 ° tapered shape.
[0032]
The
[0033]
The
[0034]
Even if the pressure of the oil reservoir 27 (discharge pressure Pd) is higher than the pressure of the rear
[0035]
In particular, in the gas compressor of the present embodiment, since the appropriate vane back pressure during steady operation is about 55 to 70% of the discharge pressure Pd, the pressure of the oil sump 27 (discharge pressure Pd) is reduced to the rear
[0036]
As means for opening and closing the back pressure on-off
[0037]
On the cylinder-facing surface of the
[0038]
Further, the rear
[0039]
Therefore, when the back pressure on-off
[0040]
In the gas compressor according to the present embodiment, a perfect
[0041]
Further, in the gas compressor of the present embodiment, since five
[0042]
The
[0043]
A
[0044]
The front side sali-
[0045]
The high pressure
[0046]
That is, in the gas compressor of the present embodiment, after the communication between the bottom of the
[0047]
The bottom space of the five
[0048]
A
[0049]
The
[0050]
In the gas compressor of FIG. 1, an example is shown in which a
[0051]
5 shows an example in which a
[0052]
<Structure description of
The
[0053]
Here, regarding the structure of the
[0054]
In short, the
[0055]
In the gas compressor employing the
[0056]
<Description of the structure of the thread groove pump shown in FIG. 4>
The
[0057]
Here, as for the
[0058]
In short, the
[0059]
In the gas compressor employing the
[0060]
<Structure description of
The
[0061]
Here, regarding the structure of the
[0062]
In short, the
[0063]
In the gas compressor employing the
[0064]
<Description of the structure of the thread groove pump shown in FIG. 7>
The
[0065]
Here, regarding the structure of the cylindrical
[0066]
In short, the
[0067]
In the gas compressor employing the
[0068]
<Structural description common to the above thread groove pumps>
The number of threads of the
[0069]
A predetermined gap G1 between the apex of the thread of the
[0070]
The cross-sectional shape of the
[0071]
<Operation description of
In each of the thread groove pumps 40 in these figures, the screw is not rotated, and the cylindrical surface is rotated by the rotation of the
[0072]
As described above, the oil flows in the direction of the rear
[0073]
As described above, the oil is supplied to the sali-
[0074]
When the operation is described as above, it seems that it takes a considerable time from the rotation of the
[0075]
When the suction, compression, and discharge of the refrigerant gas are started as described above, the discharge pressure of the
[0076]
When the suction, compression, and discharge of the refrigerant gas are repeated several times, the pressure in the
[0077]
<Description of the operation of the thread groove pump shown in FIGS. 4 and 7>
In each of the screw groove pumps 40 in these figures, the screw is rotated by the rotation of the
[0078]
As described above, the direction of the oil flow is directed to the rear
[0079]
By the way, in the
[0080]
Accordingly, there is almost no difference between the
[0081]
In the above-described example of the thread groove pump, a case where one is a screw and the other is a cylindrical surface is shown, but a type in which a screw is formed on both the rotating side and the non-rotating side may be used.
[0082]
<Description of the structure to operate the thread groove pump more efficiently immediately after the compressor is started>
In order to efficiently draw out the pumping action of the
[0083]
By the way, conventionally, it is a technical problem to suppress an increase in the starting torque due to the oil compression when the compressor is restarted in a state in which the oil is being delivered to the
[0084]
In the gas compressor according to the present invention, in order to make the
[0085]
With the above configuration, immediately after the compressor is stopped, the
[0086]
<Other configurations such as back pressure on-off valve>
As another configuration of the back pressure on-off
[0087]
The back pressure
[0088]
【The invention's effect】
According to the gas compressor according to the present invention, since the configuration provided with the thread groove pump that allows the oil in the back pressure oil supply path to flow by the rotation of the rotor shaft is employed, while appropriately maintaining the vane back pressure during steady operation, It has the following effects.
[0089]
(1) At the same time as the rotation of the rotor shaft is started by the start of the compressor, oil is supplied to the bottom of the vane groove by the pump action of the thread groove pump and the vane jumps out. Therefore, the normal compression operation of the refrigerant gas immediately after the start of the compressor. Can be started. When the normal compression operation starts, the back pressure on / off valve closes immediately and the oil supply to the bottom of the vane groove by the thread groove pump stops, so that no excessive vane back pressure is generated during the steady operation of the compressor, Can be prevented from rising. Therefore, the start-up of the cooling is quickened while maintaining the low fuel consumption of the vehicle.
[0090]
(2) By supplying oil to the bottom of the vane groove by the pump action of the thread groove pump as described above, a sufficient back pressure of the vane at the time of starting the compressor is ensured independently of the normal operation of the compressor. And the occurrence of chattering at the time of starting the compressor can be prevented, and the noise transmitted to the passenger compartment can be reduced.
[0091]
(3) Since the refrigerant gas is not supplied to the rear back pressure space when the compressor is started, there is no adverse effect on lubrication, and the durability of the compressor is improved.
[0092]
(4) Since the centrifugal force applied to the vane is not required when the vane pops out at the time of starting the compressor, the vane can be further reduced in weight, and the degree of freedom in designing the offset amount of the vane groove is increased.
[0093]
(5) When the vane jumps out when the compressor is started, it is hardly affected by the viscous resistance of the oil in the vane groove, so that it is possible to use a higher-viscosity oil, and the seal film leaks due to the oil film. (Internal leak) can be reduced.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view of a gas compressor according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a sectional view taken along line II-II of FIG.
FIG. 3 is an enlarged view of a thread groove pump employed in the gas compressor of FIG. 1 and a peripheral portion thereof;
FIG. 4 is an explanatory view of a modified example of the thread groove pump employed in the gas compressor of FIG. 1 and its peripheral portion.
FIG. 5 is a sectional view of a gas compressor according to another embodiment of the present invention.
FIG. 6 is an enlarged view of a screw groove pump employed in the gas compressor of FIG. 5 and a peripheral portion thereof;
FIG. 7 is an explanatory view of a modified example of the thread groove pump employed in the gas compressor of FIG. 5 and its peripheral portion.
[Explanation of symbols]
1 Compressor case
2 Compression mechanism
3 Front head
3-1 Suction port
4 cylinder
5 Front side block
5a Inlet
6 Rear side block
7 Rotor shaft
7F Front end of rotor shaft
7R Rotor shaft rear end face
8 rotor
9, 10 Bearing
11 Boss
12 Bearing
13 Pulley
14 clutch
15 Vane Groove
16 Vane
17 Compression chamber
18 Inhalation chamber
19 Inhalation passage
20 inlet
21 Cylinder discharge hole
22 Discharge valve
23 Discharge chamber
24 Oil separator
25 Discharge chamber
26 Separation filter
27 Oil pool
28 Rear back pressure space
29 Back pressure oil supply path
30 back pressure on-off valve
31-1 valve room,
31-2 Seal surface
32 steel ball
33 Compression spring
34 Rear side groove
35 Communication hole
36 Oil supply hole
37 Front side salary groove
38 High pressure oil supply path
39 annular groove
40 thread groove pump
41 Rotor shaft rear cylinder
42 Inner surface of cylinder of rotor shaft rear cylinder
43 Male screw
44 Bar-shaped protrusion of oil separator
45 female screw
46 Outer peripheral surface (cylindrical surface) of rod-shaped protrusion of oil separator
47 Rod-shaped protrusion of rotor shaft
48 Peripheral surface of cylindrical protrusion of rotor shaft (cylindrical surface)
49 holes
Inner surface of 50 holes (inner surface of cylinder)
G1, G2 gap
Claims (8)
上記シリンダの内側にロータ軸を介して回転可能に設置されたロータと、
上記ロータの外周面に形成されたベーン溝に装着され、かつ、該ロータの外周面から上記シリンダの内周面に向かって出没するベーンと、
上記シリンダ、サイドブロック、ロータおよびベーンにより仕切られたシリンダ内側の小室からなるとともに、上記ロータの回転により容積の大小変化を繰り返し、この容積変化により冷媒ガスを吸入し圧縮して吐出する圧縮室と、
上記圧縮室から吐出される冷媒ガスの圧力が作用するオイル溜りと、
上記ロータ軸のリア側端面を含む壁面で形成されるリア背圧空間と、
上記リア背圧空間に連通し、かつ、上記ベーンが吸入行程から圧縮工程の区間で上記ベーン溝底部が連通するサライ溝と、
上記オイル溜りに一端が開口し、他端が上記ベーン溝底部と上記サライ溝の連通を遮断された後の該ベーン溝底部に開口する高圧オイル供給路と、
上記オイル溜りに入口が開口し、出口は上記リア背圧空間側に連通する背圧オイル供給路と、
上記背圧オイル供給路の途中に設けられ、上記オイル溜りの圧力と上記リア背圧空間の圧力との差が所定値以下のときに開となり、その差が所定値を超えたときに閉となる背圧開閉弁と、
上記背圧オイル供給路の途中であって上記背圧開閉弁より下流側に配置されるとともに、上記ロータ軸の回転により上記背圧オイル供給路内のオイルを流動させるネジ溝ポンプとを備えてなること
を特徴とする気体圧縮機。A cylinder with a side block attached to the end face,
A rotor rotatably installed via a rotor shaft inside the cylinder,
A vane mounted in a vane groove formed on an outer peripheral surface of the rotor, and protruding and retracting from an outer peripheral surface of the rotor toward an inner peripheral surface of the cylinder;
The cylinder, a side block, a rotor and a small chamber inside the cylinder partitioned by a vane, and the rotation of the rotor repeatedly changes the size of the volume, and the compression chamber that sucks, compresses, and discharges the refrigerant gas by the volume change. ,
An oil reservoir in which the pressure of the refrigerant gas discharged from the compression chamber acts,
A rear back pressure space formed by a wall surface including a rear end surface of the rotor shaft,
A sali groove communicating with the rear back pressure space, and the vane communicating with a bottom of the vane groove in a section of a compression process from a suction stroke;
A high-pressure oil supply path that opens at one end of the oil reservoir and opens at the bottom of the vane groove after communication with the bottom of the vane groove and the saray groove is interrupted at the other end;
An inlet is open to the oil reservoir, and an outlet is a back pressure oil supply passage communicating with the rear back pressure space side,
It is provided in the middle of the back pressure oil supply path, opens when the difference between the pressure of the oil reservoir and the pressure of the rear back pressure space is equal to or less than a predetermined value, and closes when the difference exceeds a predetermined value. Back pressure on-off valve
A screw groove pump that is disposed in the middle of the back pressure oil supply path and downstream of the back pressure on-off valve and that causes oil in the back pressure oil supply path to flow by rotation of the rotor shaft. A gas compressor, comprising:
上記吐出弁は圧縮機の停止時に上記シリンダ吐出孔を開とすることを特徴とする請求項1に記載の気体圧縮機。A cylinder discharge hole that discharges the refrigerant gas compressed in the compression chamber, and a discharge valve that opens and closes the cylinder discharge hole during operation of the compressor is provided.
The gas compressor according to claim 1, wherein the discharge valve opens the cylinder discharge hole when the compressor is stopped.
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-
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- 2002-12-09 JP JP2002356524A patent/JP2004190510A/en not_active Withdrawn
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