JP2005337115A - 圧縮機本体及びその圧縮機本体を備えた気体圧縮機 - Google Patents

Abstract

【課題】ベーンの先端部が回転方向後側に倒れ込むことを防止し、ベーンの突出入動作の動作効率の向上を図ることが可能な圧縮機本体及びその圧縮機本体を備えた気体圧縮機を提供する。
【解決手段】 本発明に係る圧縮機本体は、シリンダ内に収納されるロータ５と、ロータ３０に形成されたロータスリット溝２２に収納されてロータ５の回転による遠心力及びロータスリット溝２２の下部に形成された背圧空間２５からのベーン背圧に応じてロータスリット溝２２から突出入可能に設置されるベーン３０と、シリンダ内に冷媒ガスを導通するための吸入口を有してシリンダの前端部を封止するフロントサイドブロックと、シリンダとロータ５とベーン３０とで形成される圧縮室によって圧縮された冷媒ガスを排出するための排出口を有してシリンダの後端部を封止するリヤサイドブロックとを備えている。ベーン３０の下端部は、面取り加工されてロータ５の回転方向を臨む傾斜平面３１が形成されている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、シリンダ内に収納されるロータと、ロータの回転による遠心力及びベーン背圧に応じてロータから突出入可能に設けられるベーンと、シリンダの前端部を封止するフロントサイドブロックと、シリンダの後端部を封止するリヤサイドブロックとを備える圧縮機本体およびその圧縮機本体を備える気体圧縮機に関する。

従来より、図１３に示すような気体圧縮機が知られている。気体圧縮機１は、フロントサイドブロック２、リヤサイドブロック３、シリンダ４、ロータ５およびロータ５に備えられたベーン６を有しており、シリンダ４、ロータ５、ベーン６に囲まれて形成された複数の圧縮室７が形成されている。

フロントサイドブロック２には、後述する吸入室８に導入された冷媒ガスＲを吸入行程において圧縮室７へ導入する吸入口（図示せず）が形成されている。また、シリンダ４には、冷媒ガスＲの吐出行程において圧縮された冷媒ガスＲが圧縮室７から吐出される吐出口（図示せず）が形成され、この吐出口には吐出弁（図示せず）が設けられている。

リヤサイドブロック３には、シリンダ４の吐出弁から吐出された冷媒ガスＲの流路となる排出口が形成され、さらにこのリヤサイドブロック３の外側には、排出口から排出された冷媒ガスＲの混入冷凍機油Ｌを冷媒ガスＲから分離するための分離機金網９を備えたサイクロンブロック１０が取り付けられている。

フロントヘッド１１とフロントサイドブロック２との間には、フロントサイドブロック２の吸入口に通じ、圧縮室７に対して冷媒ガスＲの上流側となる吸入室８が形成されている。フロントヘッド１１には、気体圧縮機１の外部すなわち空調システムのエバポレータから冷媒ガスＲが供給される吸入ポート１２が形成され、ケース１３には気体圧縮機１の外部すなわち空調システムのコンデンサに、圧縮されて高温・高圧となった冷媒ガスＲを吐出する吐出ポート１４が形成されている。

フロントサイドブロック２、リヤサイドブロック３、シリンダ４、ロータ５、シャフト１５は圧縮機本体１６を構成し、圧縮機本体１６とサイクロンブロック１０とは、フロントヘッド１１およびケース１３によって覆われている。

ロータ５には、図示しない電動機から、動力伝達ベルト１７、動力伝達機構１８、およびフロントサイドブロック２とリヤサイドブロック３とに軸支されたシャフト５を介して回転力が与えられる。動力伝達機構１８は、動力伝達ベルト１７が巻き掛けられ、ラジアルベアリングを介してフロントヘッド１１に支持されたプーリ２０、およびシャフト１５とプーリ２０とを連結する連結板２１を備えている。

ロータ５には、図１４に示すように、ロータスリット溝２２が等間隔に設けられており、ロータスリット溝２２の最下部には、排出側の圧力が導入されてベーン６底部を押圧するベーン背圧用の背圧空間２５が形成されている。ベーン６は、ロータ５幅と同幅を呈する板状体であって、ロータスリット溝２２に収納された状態で、シリンダ４内に収納される。ベーン６は、ロータ５の回転による遠心力とベーン背圧とによりロータ５周面より突出し、シリンダ４内壁を摺動する。ロータ５の回転に伴って、一対のベーン６とシリンダ４内壁とロータ５周面とにより形成される圧縮室７の容積が減少し、圧縮室１内の冷媒ガスＲが圧縮される（例えば、特許文献１参照。）。
特開平９−７２２９０号公報（段落０００２〜段落００１１）

しかしながら、ロータ５の回転時には、図１５に示すように、圧縮室７内の圧力及びベーン先端部６ａにおける摺接抵抗の影響によって、ベーン６に対して摺接方向と逆側方向（図１５における矢印Ａ）に向かう圧力が加えられ、ベーン先端部６ａが摺接方向と逆側方向に倒れやすくなる。このため、ベーン６を収納するロータスリット溝２２の回転方向後端部２４がロータ５より突出したベーン６を支持する構造となっている。

このように、突出したベーン６が倒れこみ、ロータスリット溝２２の後端部２４にベーン６の背面６ｂが当接することによって、ロータスリット溝２２の後端部２４及びベーン背面６ｂの摩耗促進、ベーン６の突出入動作の動作効率の低下等が発生するおそれがあるという問題があった。

本発明は上記問題に鑑みてなされたものであり、ベーンの先端部が回転方向後側に倒れ込むことを防止し、ベーンの突出入動作の動作効率の向上を図ることが可能な圧縮機本体及びその圧縮機本体を備えた気体圧縮機を提供することを課題とする。

上記課題を解決するために、本発明に係る圧縮機本体は、シリンダ内に収納されるロータと、該ロータに形成されたロータスリット溝に収納されて前記ロータの回転による遠心力及び前記ロータスリット溝の下部に形成された背圧空間からのベーン背圧に応じて前記ロータスリット溝から突出入可能に設置されるベーンと、前記シリンダ内に冷媒ガスを導通するための吸入口を有して前記シリンダの前端部を封止するフロントサイドブロックと、前記シリンダと前記ロータと前記ベーンとで形成される圧縮室によって圧縮された冷媒ガスを排出するための排出口を有して前記シリンダの後端部を封止するリヤサイドブロックとを備える圧縮機本体であって、前記ベーンの下端部が面取り加工されて前記ロータの回転方向を臨む傾斜平面が形成されていることを特徴とする。

また、前記ベーンの下端部が前記ロータの回転方向を臨む緩やかな曲面で形成されていてもよく、さらに、前記ベーンの下端部であって前記ロータの回転方向側側面に前記ベーンの肉厚が薄肉となる段付き部が形成されていてもよい。この段付き部は、前記ロータの幅方向に沿って前記ベーンの下端部に複数箇所形成されていてもよい。

また、前記背圧空間が前記ベーン下端部の前記ロータの回転方向側側面前方まで延設され、前記背圧空間の内壁面と前記ベーンの前記回転方向側側面との間に間隙が形成されていてもよい。

さらに、上述した圧縮機本体を備えた気体圧縮機も本発明に含まれる。

このように、本発明に係る発明によれば、ベーン下部にロータの回転方向と逆方向の圧力が加えられ、ベーン先端部に摺動抵抗が生じてもベーンが倒れにくくなってロータスリット溝の後面全体にベーンの圧力が分散されるので、ロータスリット溝の後端部だけにベーン背面が当接して圧力が加えられることを防止することができる。ベーンが倒れにくくなってロータスリット溝の後面全体にベーンの圧力が分散されるので、ロータスリット溝の後端部及びベーン背面の摩耗を抑制し、ベーンの突出入動作の動作効率の向上を図ることが可能となる。

以下、本発明に係る気体圧縮機について、図面を用いて説明を行う。

図１〜図１２は、本発明に係る気体圧縮機におけるロータ及びベーンを示した図である。なお、ロータ、ベーン以外の気体圧縮機の構成は、「背景技術」欄で図１３〜図１５を用いて説明した従来の気体圧縮機と構成が同一であるため、以下の実施例１〜実施例６においてはその詳細な説明を省略し、同一構造部分には同一符号を付すものとする。

図１、図２は、実施例１に係る気体圧縮機のロータ５及びベーン３０を示した図である。

ベーン３０は、ロータ５の回転方向側（図１矢印Ｂ方向）の下端部が面取り加工されており、この面取平面がロータ５の回転方向を臨むようして傾斜された底面３１を形成している。このようにして構成されたベーン３０をロータ５のロータスリット溝２２に収納し、ロータ５を回転駆動させると、底面３１が傾斜されているので、ベーン背圧による圧力がベーン下部３０ｃをロータスリット溝２２の後面２６側に押しつける。このため、ベーン下部３０ｃにロータ５の回転方向と逆方向の圧力が加えられ、ベーン先端部３０ａに摺動抵抗が生じてもベーン３０が倒れにくくなってロータスリット溝２２の後面２６全体にベーン３０の圧力が分散されるので、ロータスリット溝２２の後端部２４だけにベーン背面３０ｂが当接して圧力が加えられることを防止することができる

図３、図４は、実施例２に係る気体圧縮機のロータ５及びベーン４０を示した図である。

ベーン４０は、ロータ５の回転方向（矢印Ｂ方向）前側の下端が面取り加工されている点で実施例１と同様であるが、実施例２では、面取平面４１がベーン４０の肉厚中心に対してロータ５の回転方向前側の下端部だけに形成されている点で相異する。

ベーン４０には、ベーン４０の肉厚中心よりロータ回転方向前側の下端部にのみ、ロータ６の回転方向を臨むようして傾斜された面取平面４１が形成されており、肉厚中心のロータ回転方向後側の底面４２は、ベーン４０の幅方向に水平な平面によって構成されている。このようにして構成されたベーン４０をロータ５のロータスリット溝２２に収納し、ロータ５を回転駆動させると、面取平面４１がロータ５の回転方向を臨むようにして傾斜されているので、ベーン背圧による圧力がベーン下部４１ｃをロータスリット溝２２の後面２６側に押しつける。このため、ベーン下部４１ｃにロータ５の回転方向と逆方向の圧力が加えられ、ベーン先端部４１ａに摺動抵抗が生じてもベーン４０が倒れにくくなってロータスリット溝２２の後面２６全体にベーン４０の圧力が分散されるので、ロータスリット溝２２の後端部２４だけにベーン背面４０ｂが当接して圧力が加えられることを防止することができる。

図５、図６は、実施例３に係る気体圧縮機のロータ５及びベーン５０を示した図である。

ベーン５０は、ロータ５の回転方向（矢印Ｂ方向）前側の下端部が緩やかな曲面５１に加工され、ベーン５０のロータ回転方向前側の側面５０ｄからロータの回転方向後側の下鋭角端部５０ｅへ繋がる連続面が形成される点で実施例１及び実施例２と相異する。

ベーン５０のロータ回転方向前側の下端部は、緩やかな曲面５１に加工され、ベーン５０には、ロータ回転方向前側の側面５０ｄからロータの回転方向後側の下鋭角端部５０ｅへ繋がる連続曲面が形成されている。連続曲面５１は、ベーン５０のロータ回転方向前側の下端部が曲面状に形成されているので、ロータ５の回転方向を臨んでいる。ベーン５０をロータ５のロータスリット溝２２に収納し、ロータ５を回転駆動させると、ベーン背圧による圧力が連続曲面５１に加えられてベーン下部５０ｃをロータスリット溝２２の後面２６側に押しつける。このため、ベーン下部５０ｃにロータ５の回転方向と逆方向の圧力が加えられ、ベーン先端部５０ａに摺動抵抗が生じてもベーン５０が倒れにくくなってロータスリット溝２２の後面２６全体にベーン５０の圧力が分散されるので、ロータスリット溝２２の後端部２４だけにベーン背面５０ｂが当接して圧力が加えられることを防止することができる。

図７、図８は、実施例４に係る気体圧縮機のロータ５及びベーン６０を示した図である。

ベーン６０は、ロータ５の回転方向（矢印Ｂ方向）前側の下端部にロータの幅方向（ベーンの長尺方向）に延設された段付き部６１が形成されている点で実施例１乃至実施例３と相異する。

ベーン６０のロータ回転方向前側の下端部には、図７（ａ）に示すように、ベーンの肉厚が薄肉となるようにして加工された段付き部６１が形成されており、図７（ｂ）に示すように、段付き部６１はロータ５の幅方向（ベーンの長尺方向）に延設されている。ベーン６０をロータ５のロータスリット溝２２に収納し、ロータ５を回転駆動させると、ベーン背圧が段付き部６１に入り込み、段付き部６１の起立面６１ａに圧力を加えるので、ベーン下部６０ｃがロータスリット溝２２の後面２６側に押しつけられる。このため、ベーン下部６０ｃにロータの回転方向と逆方向の圧力が加えられ、ベーン先端部６０ａに摺動抵抗が生じてもベーン６０が倒れにくくなってロータスリット溝２２の後面２６全体にベーン６０の圧力が分散されるので、ロータスリット溝２２の後端部２４だけにベーン背面６０ｂが当接して圧力が加えられることを防止することができる。

図９、図１０は、実施例５に係る気体圧縮機のロータ５及びベーン７０を示した図である。

ベーン７０は、ロータ５の回転方向（矢印Ｂ方向）前側の下端部にロータの幅方向（ベーンの長尺方向）に延設された段付き部が形成されている点で実施例４と共通するが、この段付き部がロータの幅方向に対して部分的に形成されている点で実施例４と相異する。

ベーン７０のロータ回転方向前側の下端部には、ベーン７０の肉厚が薄肉となるように加工された段付き部７１（７１ａ、７１ｂ、７１ｃ）が、ロータ５の幅方向（ベーンの長尺方向）に複数箇所設けられている。図９（ａ）、（ｂ）に示すベーンには、３カ所の段付き部７１ａ、７１ｂ、７１ｃが形成されているが、必ずしも３カ所に限定されるものではなく、また、段付き部７１の設置幅（ロータの幅方向の長さ）も全て同一ではなくある必要はなく、異なる幅のものを複数設けてもよい。

ベーン７０をロータ５のロータスリット溝２２に収納し、ロータ５を回転駆動させると、ベーン背圧が段付き部７１に入り込み、段付き部７１（７１ａ、７１ｂ、７１ｃ）の起立面７２（７２ａ、７２ｂ、７２ｃ）に圧力が加えられるので、段付き部７１が形成されたベーン下部７０ｃはロータスリット溝２２の後面２６側に押しつけられる。このため、ベーン下部７０ｃにロータ５の回転方向と逆方向の圧力が加えられ、ベーン先端部７０ａに摺動抵抗が生じてもベーン５が倒れにくくなってロータスリット溝２２の後面２６全体にベーン５の圧力が分散されるので、ロータスリット溝２２の後端部２４だけにベーン背面７０ｂが当接して圧力が加えられることを防止することができる。

図１１、図１２は、実施例６に係る気体圧縮機のロータ８０及びベーン６を示した図である。

実施例１〜実施例５に係る発明は、ベーンの下端部形状に特徴を有する発明であったが、実施例６に係る発明は、ベーンの下端部の形状は従来のベーンと同様であるが、ベーンを収納するロータスリット溝の下部に形成される背圧空間の形状が従来のものと相異する点に特徴がある。

ロータスリット溝８１の下部には、ベーン下部６ｃにベーン背圧による圧力を加えるための背圧空間８２が形成されており、従来の背圧空間２５は図１〜図１０に示すように、ベーンの肉厚よりも幅広の略円状断面を呈する筒状孔により形成されている。ベーン６は、従来の背圧空間に底面だけが露呈した状態となっているので、ベーン背圧はベーン底面に加えられてベーンは上方に押し上げる。

一方、本実施例に係るロータ８０の背圧空間８２は、図１１、１２に示すように、ロータ８０の回転方向前側の空間がベーン６の下端部前側に延長されており、背面空間８２の前側壁面８２ａとベーン６の下端部６ｃ前側との間に隙間（間隙）８５が形成されている。

ベーン６をロータ８０のロータスリット溝８１に収納し、ロータ８０を回転駆動させると、ベーン背圧がベーン６の下端部６ｃ前側の隙間８５に入り込んでベーン下端６ｃに圧力を加えるので、ベーン下部６ｃがロータスリット溝８０の後面８３側に押しつけられる。このため、ベーン下部６ｃにロータ８０の回転方向と逆方向の圧力が加えられ、ベーン先端部６ａに摺動抵抗が生じてもベーン６が容易に倒れにくくなってロータスリット溝８０の後面８３全体にベーン６の圧力が分散されるので、ロータスリット溝８０の後端部８４だけにベーン背面６ｂの圧力が加えられることを防止することができる。

以上説明したように、本発明に係る気体圧縮機によれば、ベーン下部にロータの回転方向と逆方向の圧力が加えられ、ベーン先端部に摺動抵抗が生じてもベーンが倒れにくくなってロータスリット溝の後面全体にベーンの圧力が分散されるので、ロータスリット溝の後端部だけにベーン背面の圧力が加えられて後端部及びベーン背面が顕著に摩耗してしまうことを防止することができる。さらに、ベーンが倒れにくくなってロータスリット溝の後面全体にベーンの圧力が分散されるので、ベーンの突出入動作が円滑に行われ、ベーンの動作効率の向上を図ることが可能となる。

実施例１に係る気体圧縮機のロータ及びベーンの一部を示した斜視図である。 実施例１に係る気体圧縮機のロータ及びベーンの一部を示した断面図である。 実施例２に係る気体圧縮機のロータ及びベーンの一部を示した斜視図である。 実施例２に係る気体圧縮機のロータ及びベーンの一部を示した断面図である。 実施例３に係る気体圧縮機のロータ及びベーンの一部を示した斜視図である。 実施例３に係る気体圧縮機のロータ及びベーンの一部を示した断面図である。 実施例４に係る気体圧縮機のロータ及びベーンの一部を示した斜視図である。 実施例４に係る気体圧縮機のロータ及びベーンの一部を示した断面図である。 実施例５に係る気体圧縮機のロータ及びベーンの一部を示した斜視図である。 実施例５に係る気体圧縮機のロータ及びベーンの一部を示した断面図である。 実施例６に係る気体圧縮機のロータ及びベーンの一部を示した斜視図である。 実施例６に係る気体圧縮機のロータ及びベーンの一部を示した断面図である。 気体圧縮機を示した断面図である。 従来の気体圧縮機のロータ及びベーンの一部を示した断面図である。 従来の気体圧縮機のロータ及びベーンの一部を示した斜視図である。

符号の説明

１ 気体圧縮機
２ フロントサイドブロック
３ リヤサイドブロック
４ シリンダ
５、８０ ロータ
６、３０、４０、５０、６０、７０ ベーン
６ｃ、３０ｃ、４０ｃ、５０ｃ、６０ｃ、７０ｃ ベーン下端部
２２、８１ スリット
２５、８２ 背圧空間
３１ 底面（傾斜平面）
４１ 面取平面（傾斜平面）
５１ 曲面
６１、７１ 段付き部
８２ａ 前側壁面（背圧空間の内壁面）
８５ 隙間（間隙）

Claims (6)

1. シリンダ内に収納されるロータと、該ロータに形成されたロータスリット溝に収納されて前記ロータの回転による遠心力及び前記ロータスリット溝の下部に形成された背圧空間からのベーン背圧に応じて前記ロータスリット溝から突出入可能に設置されるベーンと、前記シリンダ内に冷媒ガスを導通するための吸入口を有して前記シリンダの前端部を封止するフロントサイドブロックと、前記シリンダと前記ロータと前記ベーンとで形成される圧縮室によって圧縮された冷媒ガスを排出するための排出口を有して前記シリンダの後端部を封止するリヤサイドブロックとを備える圧縮機本体であって、
   前記ベーンの下端部が面取り加工されて前記ロータの回転方向を臨む傾斜平面が形成されていることを特徴とする圧縮機本体。
2. シリンダ内に収納されるロータと、該ロータに形成されたロータスリット溝に収納されて前記ロータの回転による遠心力及び前記ロータスリット溝の下部に形成された背圧空間からのベーン背圧に応じて前記ロータスリット溝から突出入可能に設置されるベーンと、前記シリンダ内に冷媒ガスを導通するための吸入口を有して前記シリンダの前端部を封止するフロントサイドブロックと、前記シリンダと前記ロータと前記ベーンとで形成される圧縮室によって圧縮された冷媒ガスを排出するための排出口を有して前記シリンダの後端部を封止するリヤサイドブロックとを備える圧縮機本体であって、
   前記ベーンの下端部が前記ロータの回転方向を臨む緩やかな曲面で形成されていることを特徴とする圧縮機本体。
3. シリンダ内に収納されるロータと、該ロータに形成されたロータスリット溝に収納されて前記ロータの回転による遠心力及び前記ロータスリット溝の下部に形成された背圧空間からのベーン背圧に応じて前記ロータスリット溝から突出入可能に設置されるベーンと、前記シリンダ内に冷媒ガスを導通するための吸入口を有して前記シリンダの前端部を封止するフロントサイドブロックと、前記シリンダと前記ロータと前記ベーンとで形成される圧縮室によって圧縮された冷媒ガスを排出するための排出口を有して前記シリンダの後端部を封止するリヤサイドブロックとを備える圧縮機本体であって、
   前記ベーンの下端部であって前記ロータの回転方向側側面に前記ベーンの肉厚が薄肉となる段付き部が形成されていることを特徴とする圧縮機本体。
4. 前記段付き部は、前記ロータの幅方向に沿って前記ベーンの下端部に複数箇所形成されていることを特徴とする請求項３に記載の圧縮機本体。
5. シリンダ内に収納されるロータと、該ロータに形成されたロータスリット溝に収納されて前記ロータの回転による遠心力及び前記ロータスリット溝の下部に形成された背圧空間からのベーン背圧に応じて前記ロータスリット溝から突出入可能に設置されるベーンと、前記シリンダ内に冷媒ガスを導通するための吸入口を有して前記シリンダの前端部を封止するフロントサイドブロックと、前記シリンダと前記ロータと前記ベーンとで形成される圧縮室によって圧縮された冷媒ガスを排出するための排出口を有して前記シリンダの後端部を封止するリヤサイドブロックとを備える圧縮機本体であって、
   前記背圧空間が前記ベーン下端部の前記ロータの回転方向側側面前方まで延設され、前記背圧空間の内壁面と前記ベーンの前記回転方向側側面との間に間隙が形成されていることを特徴とする圧縮機本体。
6. 請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載された圧縮機本体を備えたことを特徴とする気体圧縮機。

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