JP2005002901A - Gas compressor - Google Patents
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- F04C29/02—Lubrication; Lubricant separation
- F04C29/026—Lubricant separation
Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、気体圧縮機に関し、例えば、自動車のエアコンシステムで冷媒ガスを圧縮する気体圧縮機に関する。
【0002】
【従来の技術】
図8は、従来のベーンロータリー型の気体圧縮機99の軸線方向断面図である。気体圧縮機99は、低圧の気体を吸入して高圧の気体を吐出する装置であり、例えば自動車のエアコンシステムで冷媒ガスを圧縮するのに使用される。
気体圧縮機99は大きく分けて、自動車エンジンなどから回転駆動力を得る駆動力伝達部50、圧縮前の気体を吸入する吸入口16、回転駆動力により吸入した気体を圧縮するロータ9、圧縮された高圧の気体が吐出される吐出室18、吐出室18内の高圧気体をエアコンの熱交換機に送出する吐出口19から構成されている。
【0003】
ロータ9は、ロータ軸10を備えており、吐出室18側に形成された軸受部6aと、駆動力伝達部50側に形成された軸受部5aにより回転自在に軸支されている。
吐出室18の底部にはオイル溜まり30が形成されており、吐出室18内の圧力が作用したオイルが貯留されている。
【0004】
オイル溜まり30から軸受部6a、軸受部5aにかけて、それぞれオイル通路106、オイル通路105が形成されており、吐出室18で加圧されたオイルが軸受部6a、軸受部5aに供給されるようになっている。
軸受部6a、軸受部5aに供給されたオイルは、潤滑油として作用する他、ロータ9に出没自在に配設されたベーンをシリンダ内壁に押圧するための油圧を供給する。
【0005】
ところで、このように構成された気体圧縮機では、軸受部6aに供給されたオイルが軸受部6aを伝わり、ロータ軸10の吐出室18側端部に達するため、このオイルの油圧によりロータ軸10に駆動力伝達部50側へ向かう方向の圧力が生じる。
気体圧縮機99では、このようにしてロータ軸10に生じたスラスト加重の不均衡を解消するため、ロータ軸10の駆動力伝達部50に板バネ56を設け、ロータ軸10に吐出室18側に向かう力を作用させてている。
【0006】
一般にロータ軸の一方の端部が大気側に露出する開放型と呼ばれる気体圧縮機では、気体圧縮機内の圧力と大気圧との差により、ロータ軸にスラスト加重のアンバランスが生じるため、これをバランスさせる機構が設けられている。
このような、ベーンロータリー型の気体圧縮機に関する発明としては、次の気体圧縮機がある。
【0007】
【特許文献1】特開2002−174190
【0008】
この発明は、ロータのスラスト加重のアンバランスを低減するために、ロータにおいて、油圧が作用する面積と油圧の値を適切な値に設定するものである。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、近年、例えばCO2を冷媒ガスに使用するなど、吐出室18内の圧力を高める傾向にあり、板バネ56の弾性力では適切にロータ軸10に掛かるスラスト加重のアンバランスを解消するのは困難になってきた。
ロータ軸10に掛かるスラスト加重のバランスがとれず、ロータ軸10が駆動力伝達部50側に押圧されると、ロータ9の回転に際して生じる摩擦が増大したり、圧縮気体に漏れが生じたりなどして、気体圧縮機の効率が低下したり、耐用年数が低下したりすることなどが考えられる。
【0010】
そこで、本発明の目的は、ロータ軸に加わるスラスト加重の不均衡を是正することにより、効率が高く、耐用年数の長い気体圧縮機を提供することである。
【0011】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前記目的を達成するために、本発明は、圧縮する気体を吸気する吸気口と、圧縮気体を吐出する吐出口が形成されたシリンダと、前記シリンダに対して固定された軸受と、前記軸受によって回転自在に軸支され、一端に前記圧縮気体の圧力を用いて加圧した油圧が作用し、他端に大気圧が作用するロータ軸と、前記ロータ軸の軸線と同軸に、前記ロータ軸に形成されたフランジ状の突起部と、前記ロータ軸に固定され、前記シリンダに格納されたロータと、前記ロータに出没自在に形成され、前記シリンダの内周面と前記ロータの外周面との間に形成された空間を区画して圧縮室を形成するベーンと、前記シリンダから吐出された圧縮気体により加圧された油を貯留する油貯留室と、前記突起部に前記油貯留室に貯留された油の油圧を作用させて、前記大気圧が作用している他端側から前記油圧が作用している一端側へ向かう方向の力を前記ロータ軸に作用させる力作用手段と、を具備したことを特徴とする気体圧縮機を提供する(第1の構成)。
ここで、第1の構成の前記力作用手段は、前記突起部の前記他端側の端面に作用する油圧を前記一端側の端面に作用する油圧よりも大きくすることにより、前記ロータ軸に前記他端側から前記一端側へ向かう方向の力を作用させるように構成することができる(第2の構成)。
また、第1の構成、又は第2の構成の前記突起部の周囲には、所定の間隙を隔てて円筒状の内周面が形成されており、前記他端側の端面に作用する油圧が前記間隙で減圧されて前記一端側の端面に作用するように構成することができる(第3の構成)。
更に、第1の構成、第2の構成、又は第3の構成の前記突起部、及び前記突起部と前記ロータ軸の接合部の少なくとも一方には、前記ロータ軸の軸線方向に油通路が設けられており、前記他端側の端面に作用する油圧が前記油通路で減圧されて前記一端側の端面に作用するように構成することもできる(第4の構成)。
第1の構成から第4の構成までの各構成の前記力作用手段は、前記軸受に形成され、前記軸受に潤滑油圧供給するように構成することができる(第5の構成)。
第1の構成から第5の構成までの各構成の前記ロータ軸に対して、前記一端側から前記他端側に作用する力の合力の大きさと、前記他端側から前記一端側に作用する力の合力の大きさが等しくなるように構成することができる(第6の構成)。
【0012】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施の形態について、図を参照して詳細に説明する。
(1)実施形態の概要
外部から回転駆動力を得る開放型の気体圧縮機では、ロータ軸の一端が気体圧縮機内部に位置し、他端が大気に露出しているため、気体圧縮機内の圧力と大気圧の圧力差により、ロータ軸にスラスト方向(軸方向)の加重の偏りが生じる。
本実施の形態では、このスラスト加重の偏りを是正するために、圧縮した気体の圧力を用いて、ロータ軸に大気圧側から圧縮機内圧側に作用する力を加える。
圧縮気体の圧力が増大すると、それにつれてロータ軸に大気圧側から圧縮機内圧側に作用する力も増大するので、高圧領域でも効果的にロータ軸に作用する力のアンバランスを緩和することができ、気体を高圧に圧縮することができる。
【0013】
図3(a)は、このような力を発生させる機構を示した図であり、ロータ軸10の圧縮機内圧側の端部を示している。
ロータ軸10の端部には、円環状に円環部35が形成されている。円環部35の端面S3には、圧縮気体により加圧された油圧P3が作用している。
一方、端面S3に対向する端面S2には、軸受部6aを通過することにより減圧された油圧P2が作用している。
円環部35の端面S3に高圧の油圧P3が作用することにより、ロータ軸10に圧縮機内圧側に向かう力を作用させることができる。
【0014】
(2)実施形態の詳細
図1は、本実施の形態に係る気体圧縮機95の軸線方向断面図を示した図である。図8(従来例)と重複する構成要素は同じ符号で示すものとする。
気体圧縮機95は、一端が閉塞し、他端がフロントヘッド2により密閉された円筒状のケーシング1に、気体圧縮機本体3が格納されて構成されている。
ケーシング1の開口端側には、圧縮する気体を吸入する吸入口16が形成されており、閉塞された側には吐出口19が形成されている。
気体は、吸入口16から吸入されて気体圧縮機本体3で圧縮された後、吐出口19から吐出される。
【0015】
気体圧縮機本体3は、ロータ9を格納したシリンダ7と、シリンダ7の吸入口16側の端面を閉塞するフロントサイドブロック5、及びシリンダ7の吐出口19側端面を閉塞するリアサイドブロック6から構成されている。
フロントサイドブロック5には、気体を吸入する吸入口が形成され、リアサイドブロック6には、圧縮した気体を吐出する吐出口が設けられている。
フロントサイドブロック5とリアサイドブロック6のラジアル方向中央には、ロータ9に形成されたロータ軸10を回転自在に軸支するための軸受部5a、軸受部6aが設けられている。
【0016】
ここで、図2を用いて気体圧縮機本体3の構成について説明する。
図2は、図1のA−A断面を駆動力伝達部50側から見たところを示した断面図である。
気体圧縮機本体3は、ケーシング1の内周にシリンダ7が格納されており、更にシリンダ7の内周側にロータ9が格納されて構成されている。
【0017】
ロータ9には、複数のベーン13が略径方向に出没自在に配設されている。そして、シリンダ7の内周、ロータ9の外周、及び図1で示したフロントサイドブロック5とリアサイドブロック6の端面で囲まれた空間をベーン13で仕切ることにより、シリンダ室8が形成されている。
シリンダ7は、略楕円形の断面を有しており、ロータ9が回転すると、ベーン13の先端がシリンダ7の内周面に沿って摺動し、シリンダ室8の体積が機械的に変化する。
【0018】
気体圧縮機本体3は、シリンダ室8の体積がおおよそ最大となるときまでに圧縮する気体をシリンダ7に吸引し、シリンダ室8の体積が最小となるときまでにシリンダ室8内の気体を吐出することにより気体を機械的に圧縮する。
ベーン溝4の底部には、後述するサライ26a、26bなどから供給されたオイルで満たされた背圧室4aが設けられており、ロータ9が回転する際に、ベーン13をシリンダ7内周面に押圧するようになっている。
また、シリンダ室8から高圧の気体を排出する際に、高圧穴27から高圧のオイルを背圧室4aに供給し、ベーン13の先端での気体漏れを防いでいる。
【0019】
図1に戻り、ケーシング1内の吐出口19側の空間には、気体圧縮機本体3によって圧縮された高圧の気体が吐出される吐出室18が形成されており、吐出室18の下部には、吐出室18内の圧縮気体により加圧されたオイル溜まり30が形成されている。
オイル溜まり30から軸受部5a、軸受部6aにかけてはオイル通路105、オイル通路106が形成されており、加圧されたオイルが軸受部5a、軸受部6aに供給されるようになっている。
【0020】
軸受部5a、軸受部6aに供給されたオイルは、これら軸受部で潤滑油として作用する他、リアサイドブロック6に形成されたサライ26a、26b、及びフロントサイドブロック5に形成されたサライ25a、25bを介して、ロータ9の背圧室4a(図2)に背圧を供給する。
【0021】
サライ26a、26bは、リアサイドブロック6の端面に凹設された扇形の窪みであり、互いに軸対称の形状を有している。
サライ26aには、軸受部6aで減圧された(オイルは軸受部6aの内周面とロータ軸10の外周面の間の間隙を通過することにより減圧される)中間圧のオイルが満たされており、サライ26bには、ロータ軸10の端部に形成されたオイル通路107、及びサライ通路109を経て減圧された中間圧のオイルが満たされている。
サライ26a、26bは、ロータ9の背圧室4aの端面に連通して、背圧室にこれら中間圧の油圧を供給する。
【0022】
サライ25a、25bの構成は、サライ26a、26bと同様であるので説明を省略する。
サライ25aには、軸受部5aで減圧された中間圧のオイルで満たされており、サライ25bには、中間圧のオイルがサライ通路110を介して供給される。
【0023】
ロータ軸10の吸入口16側先端には、ロータ9を回転させる回転駆動力を得るための駆動力伝達部50が形成されている。
駆動力伝達部50は、電磁クラッチを構成しており、マグネット54と、プーリ52を備えたプーリ部から構成されている。
プーリ52には自動車エンジンなどと連動した駆動ベルトが装着され、エンジンなどの回転駆動力が伝達するようになっている。
【0024】
気体圧縮機95が稼動している間、プーリ部はマグネット54により気体圧縮機本体3の方向に吸引される。
プーリ部には、板バネ56が配設されており、マグネット54の吸引に伴って、ロータ軸10を気体圧縮機本体3側に押圧するようになっている。
この板バネ56の弾性力が、気体圧縮機95内部の圧力がロータ軸10を押し出す力に対抗することにより、ロータ軸10に生じたスラスト加重の偏りを軽減する。また、この板バネ56はゴムなどの弾性体でもよい。
【0025】
ロータ軸10の気体圧縮機本体3側端部には、ロータ軸10からラジアル方向に張り出したフランジ形状を有する突起部である円環部35が形成されている。
円環部35の駆動力伝達部50側の端面は、オイル通路106を輸送されてきた高圧のオイルに接し、駆動力伝達部50から吐出室18に向かう方向の油圧が作用するようになっている。
【0026】
次に、図3(a)を用いて円環部35について詳細に説明する。
円環部35の駆動力伝達部50側端面(面積をS3とし、端面S3と記すことにする)には、オイル溜まり30から輸送された高圧のオイルが作用し、高圧の油圧P3が作用する。
この結果、円環部35には、駆動力伝達部50から吐出室18に向かう方向にP3×S3の力が作用する。
【0027】
オイル通路107には、オイル通路106から軸受部6aを経て輸送されたオイルが満たされている。このオイルは軸受部6aの間隙を経ることにより減圧されて中間圧となった油圧P2をロータ軸10に作用させる。
円環部35のオイル通路107側の端面(面積をS2とし、端面S2と記すことにする)には、吐出室18から駆動力伝達部50に向かう方向にP2×S2の力が作用している。
この結果、円環部35(即ちロータ軸10)には、次の式(1)で表されるこれらの合力が吐出室18から駆動力伝達部50に向かう方向に作用する。
【0028】
【数1】P2×S2−P3×S3(ただし、P2<P3)…(1)
【0029】
一方、図3(b)に示したように円環部35が存在しなかった場合(従来の気体圧縮機59の場合)、ロータ軸10には次の式(2)で表される力が、吐出室18から駆動力伝達部50に向かう方向に作用する。
【0030】
【数2】P2×(S2−S3)…(2)
【0031】
ここで、式(1)で表される力と、式(2)で表される力の大きさの大小関係を調べるために、式(2)から式(1)を減算すると次の式(3)が得られる。
【0032】
【数3】(P3−P2)×S3(>0)…(3)
【0033】
減算の結果が正となるので、式(1)で表される力の大きさは、式(2)で表される力の大きさよりも小さいことがわかる。
このように、円環部35を設けることにより、ロータ軸10に対して作用する、吐出室18から駆動力伝達部50に向かう方向の力の大きさを減じることができる。
これは、円環部35の端面S3と端面S2での油圧の圧力差による効果である。
このように、円環部35は、その周囲の外周面と共に力作用手段を構成している。
【0034】
図4は、ロータ軸10の軸線方向に作用する力(スラスト加重)をバランスさせる(平衡させる)ための条件を説明するための図である。
各サライは、背圧室4aなどを介して連通しており、形状も相似形であるため、サライ25a、25b、及びサライ26a、26bでロータ9に作用する圧力Psは相殺して0になる。
図に示したように、ロータ軸10に作用する軸線方向の圧力で駆動力伝達部50から吐出室18へ向かう方向のものは、端面S1に作用するP1と、円環部35の端面S3に作用するP3である。更に、この方向には、駆動力伝達部50の電磁クラッチによる力FCLが作用している。
【0035】
一方、吐出室18から駆動力伝達部50へ向かう方向の圧力は円環部35の端面S2に作用するP2である。
このため、次の式(4)が満たされる場合に、ロータ軸10に作用する軸線方向の力は均衡する。
【0036】
【数4】P2×S2−(P3×S3+P1×S1+FCL)=0…(4)
【0037】
ロータ軸10が軸線方向に垂直な端面を更に有する場合は、その端面の面積と作用する圧力を乗算し、圧力の方向に応じて符号を設定して式(4)に挿入すればよい。
また、サライ25a、25b、及びサライ26a、26bに作用する力が均衡しない場合は、同様にこれらを式(4)に含めればよい。
【0038】
式(4)を満たすように気体圧縮機95を設計することにより、ロータ9に掛かる軸線方向のスラスト加重を均衡させることができる。
その結果、スラスト加重の偏りによる圧縮気体のリークを防ぐことができ、気体圧縮機95の耐久性を向上させることができる。
また、ロータ9に作用するスラスト加重が駆動力伝達部50の方向に偏ると、フロントサイドブロック5とロータ9の接触面で大きな摩擦が生じるが、スラスト加重の偏りを均衡させることにより、この摩擦力を低減し、気体圧縮機95の効率を高めることができる。
【0039】
なお、ロータ軸10と円環部35を一体ものとして形成してもよいし、あるいは、リング状の円環部35と円筒状のロータ軸10を別部材として構成してもよい。
また、別部材として構成する場合、円環部35にロータ軸10を挿入して溶接、かしめなどの固着方法により、円環部35をロータ軸10に固定する。
更に、この場合に、円環部35とロータ軸10の挿入部分に間隙を設けてオイルが流通するように構成してもよい。この間隙によりオイルが適度に減圧される。
また、円環部35の端面に貫通孔を明け、この貫通孔を通過することによりオイルが減圧されるように構成してもよい。
【0040】
図5(a)、(b)は、円環部35の構成の変形例を示した図である。
このうち、図5(a)は軸線方向断面図を表しており、図5(b)は、正面図を表している。
この例では、リング形状の円環部35aの中心穴にロータ軸10aを挿入して固定してある。
【0041】
円環部35aとロータ軸10aは、例えば、スポット溶接61やかしめ、レーザ溶接、その他の固着方法により固定されている。
そして、円環部35aとロータ軸10aの接合部分には、全周に渡り(スポット溶接61の部分を除く)間隙62が形成されている。
間隙62は、オイルが通過することができ、油通路を形成している。
【0042】
円環部35の内周側には内周に沿って凹部が形成されており、この凹部に対応するリアサイドブロック6側にも略相似の凹部が形成されている。
円環部35側の凹部とリアサイドブロック6側の凹部が対向することにより小室60が形成される。
小室60には、オイル通路106を輸送されてきたオイルが満たされる。
【0043】
小室60に満たされたオイルは、間隙62を通過してオイル通路107に達する。オイル通路107に達したオイルは、間隙62を通過することにより減圧されている。
【0044】
本変形例では、円環部35aとロータ軸10aの間に減圧用の間隙62を設けており、間隙62の設計値を適当に調節することにより、最適の減圧を行うことができる。
また、小室60にオイルが蓄えられるため、軸受部6a全体に効率よくオイルを供給することができ、オイル潤滑作用を有効に利用することかできる。
【0045】
図6は、円環部35aの変形例を説明するための図である。
円環部35aの外周面には、全周に沿って溝65が形成されており、溝65には、リップシール66が配設されている。
リップシール66は、例えば、ゴム、樹脂、金属などの弾性を有した素材から構成されたリング状部材である。リップシール66の内周側は溝65の底部に密着しており、外周側はリアサイドブロック6の内周面に押圧されている。
【0046】
このように構成することにより、円環部35aの外周を伝わってオイル通路107にオイルが遺漏することを防止することができる。
このため、円環部35aの外周を伝わることなく間隙62からオイル通路107にオイルを供給することができ、間隙62のラジアル方向の幅やスラスト方向の長さ、あるいは間隙62の内周面の面粗さなどを適当に設定することにより、オイル通路107内の油圧をより正確に制御することができる。
【0047】
図7は、本実施の形態の変形例である気体圧縮機96を示した図である。
先に説明した気体圧縮機95では、円環部35がリアサイドブロック6側に形成されていたが、本変形例の気体圧縮機96では、円環部35bをフロントサイドブロック5側に形成する。
図7では、気体圧縮機95に対応する構成要素を図1と同じ符号で示してある。
【0048】
円環部35bは、ロータ軸10のうち、フロントサイドブロック5に対応する部分に形成されている。
円環部35bの、駆動力伝達部50側の端面には、オイル通路105を輸送されてきた高圧のオイルが蓄えられる圧力小室70が形成されており、圧力小室70内の油圧により、円環部35bが吐出室18側に押圧されるようになっている。
【0049】
円環部35bの吐出室18側の端面は、サライ25a、25bの底面の一部を構成しており、円環部35bの側面を通って減圧されたオイルが蓄えられる。
このように、フロントサイドブロック5側に円環部35bを設けても、本実施の形態と同様にロータ軸10を駆動力伝達部50から吐出口19へ向かう方向に押圧する力を発生させることができる。
【0050】
本変形例では、フロントサイドブロック5側に円環部35bを設けたが、リアサイドブロック6側に円環部35を設け、更にフロントサイドブロック5側に円環部35bを設けることにより、ロータ軸10を吐出口19の方向へ押圧する力を強めることができる。
【0051】
以上説明した本実施の形態、及び各変形例により、以下のような効果を得ることができる。
(1)外部から動力を受け取る開放型の気体圧縮機でロータ軸10に生じるスラスト加重の偏りを低減することができる。
(2)ロータ軸10のスラスト加重の偏りを圧縮した気体の圧力を用いて緩和することができる。
(3)吐出室18内の圧縮気体の圧力が高くなるほど、スラスト加重の偏りを是正する力も圧縮気体の圧力に伴って大きくなる。故に、圧縮気体の圧力が高い領域でも効果的にスラスト加重の偏りを是正することができ、圧縮気体の圧力を大きくすることができる。
そのため、例えば、CO2などの高圧に圧縮する必要がある冷媒ガスを圧縮することができる。
(4)式(4)を満たすように気体圧縮機95を設計することにより、ロータ軸10に作用するスラスト加重の偏りを解消することができる。
(5)スラスト加重の偏りを低減することにより、気体圧縮機95の効率を高めることができ、また、気体圧縮機95の部品の摩耗を低減することができる。
【0052】
以上、本実施の形態と変形例について説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、各請求項に記載した範囲において各種の変形を行うことが可能である。
例えば、説明した実施形態では、油圧を作用させる円環状の部材をフロントサイドブロック5、及びリアサイドブロック6の少なくとも一方に設けたが、油圧を作用させる部材の箇所はこれらに限定せず、ロータ軸10の他の箇所に形成してもよい。
【0053】
【発明の効果】
本発明によれば、ロータのスラスト加重の偏りを改善した気体圧縮機を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本実施の形態に係る気体圧縮機の軸線方向断面図を示した図である。
【図2】本実施の形態の気体圧縮機の軸線に垂直な方向の構成を示した断面図である。
【図3】円環部を説明するための図である。
【図4】スラスト加重をバランスさせるための条件を説明するための図である。
【図5】円環部の変形例を説明するための図である。
【図6】円環部の変形例を説明するための図である。
【図7】気体圧縮機の変形例を説明するための図である。
【図8】従来の気体圧縮機の軸線方向断面図を示した図である。
【符号の説明】
1 ケーシング
2 フロントヘッド
3 気体圧縮機本体
4 ベーン溝
5 フロントサイドブロック
5a 軸受部
6 リアサイドブロック
6a 軸受部
8 シリンダ室
9 ロータ
10 ロータ軸
13 ベーン
16 吸入口
18 吐出室
19 吐出口
30 オイル溜まり
35 円環部
50 駆動力伝達部
54 マグネット
56 板バネ
105 オイル通路
106 オイル通路
107 オイル通路[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a gas compressor, for example, a gas compressor that compresses refrigerant gas in an air conditioner system of an automobile.
[0002]
[Prior art]
FIG. 8 is an axial sectional view of a conventional vane rotary type gas compressor 99. The gas compressor 99 is a device that sucks low-pressure gas and discharges high-pressure gas. For example, the gas compressor 99 is used to compress refrigerant gas in an air conditioner system of an automobile.
The gas compressor 99 is roughly divided into a driving
[0003]
The
An
[0004]
An
The oil supplied to the
[0005]
By the way, in the gas compressor configured as described above, the oil supplied to the
In the gas compressor 99, in order to eliminate the thrust load imbalance generated in the
[0006]
In general, in a gas compressor called an open type in which one end of the rotor shaft is exposed to the atmosphere side, a thrust load imbalance occurs on the rotor shaft due to the difference between the pressure in the gas compressor and the atmospheric pressure. A mechanism for balancing is provided.
As an invention relating to such a vane rotary type gas compressor, there is the following gas compressor.
[0007]
[Patent Document 1] Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 2002-174190
[0008]
In the present invention, in order to reduce the thrust imbalance of the rotor, the area where the hydraulic pressure acts on the rotor and the value of the hydraulic pressure are set to appropriate values.
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
However, in recent years, for example, the pressure in the
If the thrust load applied to the
[0010]
Accordingly, an object of the present invention is to provide a gas compressor having high efficiency and a long service life by correcting an imbalance in thrust load applied to the rotor shaft.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the present invention provides an intake port for sucking compressed gas, a cylinder in which a discharge port for discharging compressed gas is formed, and a bearing fixed to the cylinder. , A rotor shaft that is rotatably supported by the bearing, has a hydraulic pressure pressurized at one end using the pressure of the compressed gas, and an atmospheric pressure at the other end, and is coaxial with the axis of the rotor shaft, A flange-shaped protrusion formed on the rotor shaft, a rotor fixed to the rotor shaft and housed in the cylinder, an inner peripheral surface of the cylinder and an outer periphery of the rotor A vane that divides a space formed between the surface and forms a compression chamber, an oil storage chamber that stores oil pressurized by compressed gas discharged from the cylinder, and the oil storage in the protrusion. Oil stored in the chamber Force acting means for acting on the rotor shaft a force in a direction from the other end side where the atmospheric pressure acts to one end side where the hydraulic pressure acts. A gas compressor is provided (first configuration).
Here, the force application means of the first configuration is configured such that the hydraulic pressure acting on the end face on the other end side of the protrusion is larger than the hydraulic pressure acting on the end face on the one end side, so that the rotor shaft It can comprise so that the force of the direction which goes to the said one end side may be applied from the other end side (2nd structure).
In addition, a cylindrical inner peripheral surface is formed around the protruding portion of the first configuration or the second configuration with a predetermined gap therebetween, and the hydraulic pressure acting on the end surface on the other end side is formed. The pressure can be reduced in the gap so as to act on the end surface on the one end side (third configuration).
Furthermore, an oil passage is provided in the axial direction of the rotor shaft in at least one of the projections of the first configuration, the second configuration, or the third configuration, and the joints between the projections and the rotor shaft. The oil pressure acting on the end face on the other end side can be reduced in pressure in the oil passage and act on the end face on the one end side (fourth structure).
The force acting means of each configuration from the first configuration to the fourth configuration can be configured to be formed in the bearing and supply lubricating oil pressure to the bearing (fifth configuration).
For the rotor shaft of each configuration from the first configuration to the fifth configuration, the magnitude of the resultant force acting from the one end side to the other end side and the other end side acting on the one end side The resultant force can be configured to be equal in magnitude (sixth configuration).
[0012]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the invention will be described in detail with reference to the drawings.
(1) Outline of Embodiment In an open type gas compressor that obtains rotational driving force from the outside, one end of the rotor shaft is located inside the gas compressor and the other end is exposed to the atmosphere. Due to the pressure difference between the pressure and the atmospheric pressure, the rotor shaft is biased in the thrust direction (axial direction).
In this embodiment, in order to correct this bias of thrust load, a force acting from the atmospheric pressure side to the compressor internal pressure side is applied to the rotor shaft using the pressure of the compressed gas.
As the pressure of the compressed gas increases, the force acting on the rotor shaft from the atmospheric pressure side to the compressor internal pressure side also increases accordingly, so that the unbalance of the force acting on the rotor shaft can be effectively reduced even in the high pressure region, The gas can be compressed to a high pressure.
[0013]
FIG. 3A is a view showing a mechanism for generating such a force, and shows an end portion of the
An
On the other hand, the hydraulic pressure P2 reduced in pressure by passing through the
When the high pressure oil pressure P3 acts on the end surface S3 of the
[0014]
(2) Details of Embodiment FIG. 1 is a diagram showing an axial sectional view of a gas compressor 95 according to the present embodiment. The same components as those in FIG. 8 (conventional example) are denoted by the same reference numerals.
The gas compressor 95 is configured by storing the
A
The gas is sucked from the
[0015]
The
The front side block 5 is provided with a suction port for sucking gas, and the
At the center in the radial direction of the front side block 5 and the
[0016]
Here, the structure of the gas compressor
FIG. 2 is a cross-sectional view showing the AA cross section of FIG. 1 as viewed from the driving
The
[0017]
A plurality of
The cylinder 7 has a substantially elliptical cross section, and when the
[0018]
The gas compressor
A back pressure chamber 4a filled with oil supplied from
Further, when high-pressure gas is discharged from the
[0019]
Returning to FIG. 1, a
An
[0020]
The oil supplied to the bearing portion 5a and the bearing
[0021]
The
The
The
[0022]
Since the configurations of the
The
[0023]
A driving
The driving
The
[0024]
While the gas compressor 95 is operating, the pulley portion is attracted in the direction of the
A
The elastic force of the
[0025]
At the end of the
The end surface of the
[0026]
Next, the
The high pressure oil transported from the
As a result, a force of P3 × S3 acts on the
[0027]
The
A force of P2 × S2 acts in the direction from the
As a result, the resultant force expressed by the following expression (1) acts on the annular portion 35 (that is, the rotor shaft 10) in the direction from the
[0028]
## EQU1 ## P2 * S2-P3 * S3 (where P2 <P3) (1)
[0029]
On the other hand, when the
[0030]
## EQU2 ## P2 × (S2-S3) (2)
[0031]
Here, in order to examine the magnitude relationship between the force represented by Equation (1) and the magnitude of the force represented by Equation (2), subtracting Equation (1) from Equation (2) yields the following equation ( 3) is obtained.
[0032]
(P3−P2) × S3 (> 0) (3)
[0033]
Since the result of the subtraction is positive, it can be seen that the magnitude of the force represented by Expression (1) is smaller than the magnitude of the force represented by Expression (2).
In this way, by providing the
This is an effect due to the pressure difference between the hydraulic pressures at the end surface S3 and the end surface S2 of the
In this way, the
[0034]
FIG. 4 is a diagram for explaining conditions for balancing (equilibrium) the force (thrust load) acting in the axial direction of the
Since each salai communicates with the back pressure chamber 4a and the like and has a similar shape, the pressure Ps acting on the
As shown in the figure, the axial pressure acting on the
[0035]
On the other hand, the pressure in the direction from the
For this reason, the axial force acting on the
[0036]
## EQU4 ## P2 * S2- (P3 * S3 + P1 * S1 + FCL) = 0 (4)
[0037]
When the
Further, if the forces acting on the
[0038]
By designing the gas compressor 95 to satisfy the equation (4), the axial thrust load applied to the
As a result, it is possible to prevent the compressed gas from leaking due to the thrust load bias, and the durability of the gas compressor 95 can be improved.
In addition, when the thrust load acting on the
[0039]
The
In the case of constituting as another member, the
Further, in this case, a configuration may be adopted in which oil is circulated by providing a gap between the
Alternatively, a through hole may be formed in the end surface of the
[0040]
FIGS. 5A and 5B are diagrams showing a modified example of the configuration of the
Among these, Fig.5 (a) represents the axial direction sectional drawing, FIG.5 (b) represents the front view.
In this example, the
[0041]
The
A
The
[0042]
A recess is formed along the inner periphery of the
The
The
[0043]
The oil filled in the
[0044]
In the present modification, a
Further, since the oil is stored in the
[0045]
FIG. 6 is a diagram for explaining a modification of the
A
The
[0046]
With this configuration, it is possible to prevent oil from leaking into the
For this reason, oil can be supplied from the
[0047]
FIG. 7 is a view showing a
In the gas compressor 95 described above, the
In FIG. 7, the component corresponding to the gas compressor 95 is shown with the same code | symbol as FIG.
[0048]
The annular portion 35 b is formed in a portion of the
A pressure chamber 70 in which high-pressure oil that has been transported through the
[0049]
The end surface on the
As described above, even when the annular portion 35b is provided on the front side block 5 side, a force for pressing the
[0050]
In this modification, the annular portion 35b is provided on the front side block 5 side. However, by providing the
[0051]
The following effects can be obtained by the present embodiment and the modifications described above.
(1) Thrust load bias generated in the
(2) Thrust load bias of the
(3) As the pressure of the compressed gas in the
Therefore, for example, refrigerant gas that needs to be compressed to a high pressure such as
(4) By designing the gas compressor 95 so as to satisfy the expression (4), it is possible to eliminate the thrust load bias acting on the
(5) By reducing the bias of the thrust load, the efficiency of the gas compressor 95 can be increased, and wear of components of the gas compressor 95 can be reduced.
[0052]
While the present embodiment and modifications have been described above, the present invention is not limited to these, and various modifications can be made within the scope described in each claim.
For example, in the embodiment described above, an annular member that applies hydraulic pressure is provided on at least one of the front side block 5 and the
[0053]
【The invention's effect】
ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the gas compressor which improved the bias of the thrust load of a rotor can be provided.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view in the axial direction of a gas compressor according to an embodiment.
FIG. 2 is a cross-sectional view showing a configuration in a direction perpendicular to the axis of the gas compressor of the present embodiment.
FIG. 3 is a diagram for explaining an annular portion.
FIG. 4 is a diagram for explaining conditions for balancing thrust load.
FIG. 5 is a diagram for explaining a modification of the annular portion.
FIG. 6 is a diagram for explaining a modification of the annular portion.
FIG. 7 is a view for explaining a modification of the gas compressor.
FIG. 8 is a view showing an axial sectional view of a conventional gas compressor.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (6)
前記シリンダに対して固定された軸受と、
前記軸受によって回転自在に軸支され、一端に前記圧縮気体の圧力を用いて加圧した油圧が作用し、他端に大気圧が作用するロータ軸と、
前記ロータ軸の軸線と同軸に、前記ロータ軸に形成されたフランジ状の突起部と、
前記ロータ軸に固定され、前記シリンダに格納されたロータと、
前記ロータに出没自在に形成され、前記シリンダの内周面と前記ロータの外周面との間に形成された空間を区画して圧縮室を形成するベーンと、
前記シリンダから吐出された圧縮気体により加圧された油を貯留する油貯留室と、
前記突起部に前記油貯留室に貯留された油の油圧を作用させて、前記大気圧が作用している他端側から前記油圧が作用している一端側へ向かう方向の力を前記ロータ軸に作用させる力作用手段と、
を具備したことを特徴とする気体圧縮機。An intake port for sucking in the gas to be compressed, a cylinder formed with a discharge port for discharging the compressed gas, and
A bearing fixed to the cylinder;
A rotor shaft that is rotatably supported by the bearing, a hydraulic pressure that is pressurized using the pressure of the compressed gas acts on one end, and an atmospheric pressure acts on the other end;
A flange-shaped protrusion formed on the rotor shaft, coaxially with the axis of the rotor shaft;
A rotor fixed to the rotor shaft and stored in the cylinder;
A vane that is formed so as to freely protrude and retract in the rotor, and that defines a space formed between an inner peripheral surface of the cylinder and an outer peripheral surface of the rotor, and forms a compression chamber;
An oil storage chamber for storing oil pressurized by compressed gas discharged from the cylinder;
The oil pressure stored in the oil storage chamber is applied to the protruding portion, and the force in the direction from the other end side where the atmospheric pressure is applied toward the one end side where the hydraulic pressure is applied is applied to the rotor shaft. Force acting means to act on,
A gas compressor characterized by comprising:
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2003167648A JP4257642B2 (en) | 2003-06-12 | 2003-06-12 | Gas compressor |
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Publication Number | Publication Date |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2009228527A (en) * | 2008-03-21 | 2009-10-08 | Calsonic Kansei Corp | Motor-driven compressor |
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