JP2008169778A - 圧縮機 - Google Patents

Abstract

【課題】吐出弁を配設するために生じていた吐出側のデッドボリュームを小さくし、動力効率のより高い圧縮機を得る。
【解決手段】リアサイドブロック５に開口部１２を形成して、圧縮室６ａの一部を吐出穴１３として露出させ、圧縮室６ａの一部である吐出穴１３をリードバルブ１４で直接開閉する構造にしたため、吐出穴１３としてはデッドボリュームがゼロとなる。このため、従来のようにデッドボリューム内に高圧媒体が閉じ込められることが無くなり、再膨張損失が発生せず、リード１５の閉じ込み遅れによって過圧縮損失が生じることもなく、動力効率の向上を図ることができる。また、リードバルブ１４自体は従来方式で用いられていたのものをそのまま採用できる上、構造的にもより簡素化されるため、製造コストの面でも有利となる。
【選択図】図５

Description

本発明は、シリンダ内でベーンを出没自在に有するロータを回転させ、容積を変化させて媒体を吸入して吐出するロータリベーン型の圧縮機に関する。

図１０を参照して、従来の圧縮機を説明する。３１はシリンダの一部、３２はロータの一部を示している。シリンダ３１は楕円内面を有する筒形状で、その両側の側面が図示せぬ一対のサイドブロックにより塞がれている。シリンダ３１の内部にロータ３２がＲ方向へ回転可能な状態で収納されている。ロータ３２には、略半径方向にベーン３４が出没自在に設けられている。各ベーン３４はロータ３２の回転に伴い、その先端がシリンダ３１の内面に摺接する。

ロータ３２の外面とシリンダ３１の内面との間に形成されるシリンダ室３３は、ベーン３４によって複数の圧縮室３３ａに分割されている。圧縮室３３ａの容積はロータ３２の回転に伴って拡縮する。そして、この圧縮室３３ａの容積が増加し始める角度位置から圧縮室３３ａ内への媒体の吸入が開始され、容積が減少し始める角度位置に達すると吸入が終了して圧縮が開始され、圧縮した媒体が吐出されるようになっている。

圧縮された媒体が吐出される位置には、シリンダ３１を貫通する吐出穴３５が形成されており、この吐出穴３５によって圧縮室３３ａと高圧室３６とが連通されている。高圧室３６は媒体の吐出ポートに連通している。

そして、吐出穴３５と高圧室３６との間にはリードバルブ（吐出弁）３７が設けられている。リードバルブ３７は、薄肉金属片製のリード３８と、肉厚金属片製のバルブサポート３９とを備えている。バルブサポート３９の先端は反っており、リード３８はバルブサポート３９に沿うまでの範囲で弾性変形して吐出穴３５を開閉する（例えば、特許文献１参照）。
特開２００４−１５６５７１号公報

しかしながら、上記従来の技術にあっては、強度維持のために吐出穴３５周辺は一定の肉厚が必要で、吐出穴３５の長さを短くできず、また、吐出抵抗低減のためには吐出穴３５の径をあまり小さくできないため、吐出穴３５の部分には必然的に所謂デッドボリュームが存在することになる。

したがって、圧縮行程初期で未だ高圧になっていない圧縮室３３ａが吐出穴３５に連通すると、吐出穴３５内に残るデッドボリュームの高圧媒体が連通した圧縮室３３ａに逆流して再膨張損失を生じ、またリード３８の閉じ込み遅れによって過圧縮損失を生じることで、動力効率の低下を招いてしまうという問題があった。

その対策として、吐出穴３５内にボール体を収納してデッドボリュームを小さくする例（前記特許文献１参照）もあるが、吐出穴周辺の構造が複雑になり、部品点数が増大するとともに製造の手間がかかり、製造コストの点で不利である。

そこで、本発明は、吐出弁を配設するために生じていた吐出側のデッドボリュームを小さくし、動力効率のより高い圧縮機を得ることを目的とする。

請求項１記載の発明にあっては、筒状のシリンダ（２）と、シリンダ（２）内に回転可能に設けられるロータ（３）と、シリンダ（２）の両側の側面に結合される一対のサイドブロック（４，５）と、ロータ（３）の外面からシリンダ（２）の内面に向かって出没可能に設けられた複数のベーン（８）と、を備え、シリンダ（２）とロータ（３）との間のシリンダ室（６）をベーン（８）で複数に区切ることで、ロータ（３）の回転により容積の大小変化を繰り返して媒体を吸入して吐出する圧縮室（６ａ）が形成された圧縮機であって、前記サイドブロック（４，５）の少なくとも一方に、シリンダ（２）の側面を露出させ且つ圧縮室（６ａ）の一部を吐出穴（１３）として露出させる開口部（１２）が形成され、該開口部（１２）内に、基部がシリンダ（２）の側面に固定され且つ先端が弾性変形により吐出穴（１３）を開閉する吐出弁（１４）が設けられることを特徴とする。

請求項２記載の発明にあっては、吐出弁（１４）が、ロータ（３）の径方向に対して吐出弁（１４）の先端側をロータ（３）の回転方向（Ｒ）側へ斜めに傾斜させた状態で設けられていることを特徴とする。

請求項１記載の発明によれば、サイドブロックに開口部を形成することで圧縮室の一部を吐出穴として露出させ、圧縮室の一部である吐出穴を吐出弁で直接開閉する構造としたため、吐出穴としてはデッドボリュームがほぼゼロとなり、圧縮機としての体積効率及び動力効率の向上を図ることができる。また、吐出弁自体は従来方式で用いられていたのものをそのまま採用できる上、構造的にもより簡素化されるため、製造コストの面でも有利となる。

請求項２記載の発明によれば、吐出弁がロータの径方向に対してロータの回転方向へ斜めに傾斜しているため、吐出穴内においてベーンは吐出弁に対して基端側から先端側へ向けて接触することになり、ベーンと吐出弁との引っ掛かりを防止して、ロータをより円滑に回転させることができる。

以下、本発明の好適な実施形態について、図面を参照しながら説明する。図１は、本実施形態にかかる圧縮機を示す概略図、図２は、図１中矢視ＤＡ方向から見た圧縮機の主要構造部の側面図、図３は、図５中矢示ＳＡ−ＳＡ線に沿う圧縮機の主要構造部の断面図、図４は、フロントサイドブロックを示す側面図、図５は、シリンダ及びロータを示す側面図、図６は、リアサイドブロックを示す側面図、図７は、開口部内で露出した吐出穴を示す拡大図、図８は、リードバルブを示す拡大断面図、図９は、開口部にリードバルブを取付ける状態を示す分解斜視図、図１０は、従来技術に係る吐出穴周辺構造を示す断面図である。

本実施形態に係る圧縮機は、例えば自動車の空調システム等で使用されるベーンロータリ型の圧縮機であって、図１に示すように、ハウジング１を備えるとともに、当該ハウジング１の内部の主要構造部が、シリンダ２、ロータ３、フロントサイドブロック４、リアサイドブロック５等から構成されている。なお、以下の説明においては、圧縮機の媒体（冷媒ガス）の圧縮に関する構造だけを説明し、オイル貯留等に関する構造は省略する。

図５に示すように、シリンダ２は内面が楕円形状の筒形状をしている。そのシリンダ２の内部には、シリンダ２の最小内径と等しい径を有する真円形状のロータ３が収納されている。ロータ３はロータ軸７により所定の回転方向Ｒへ回転可能とされている。

ロータ３には、ほぼロータ半径方向に沿うベーン溝３ａが５箇所形成されており、各ベーン溝３ａ内にベーン８が収納されている。各ベーン８は例えばベーン溝３ａ内から加圧されてシリンダ２側（径方向外側）に押圧され、各ベーン８の先端は、ロータ３の回転に伴って、シリンダ２の内面に摺接するようになっている。

楕円状の内面を有するシリンダ２の中心に真円のロータ３を配置することで、ロータ３の外面とシリンダ２の内面との間には、ロータ軸７を中心とする１８０°対向する位置に、三日月型のシリンダ室６がそれぞれ形成される。これら二つの三日月形のシリンダ室６は、ロータ３に設けられたベーン８によって複数の圧縮室６ａに区画される。

このロータ３の回転に伴って、二つのシリンダ室６毎に圧縮室６ａの容積が拡縮し、吸入および吐出が行われるようになっている。すなわち、圧縮室６ａの容積が増加し始める角度位置から圧縮室６ａ内への媒体の吸入が開始され、容積が減少し始める角度位置に達すると吸入が終わって圧縮が始まり、圧縮された媒体が吐出される。

圧縮室６ａの容積が増加し始める角度位置のフロントサイドブロック４には、吸入穴９が形成されている。上述したように、吸入および吐出は、シリンダ室６毎に行われるため、吸入穴９は、シリンダ室６毎に相互に１８０度対向する位置に形成される。これら吸入穴９の一端は、空調システムの媒体吸入ポート（図示せず）に接続され、他端はシリンダ２に形成した吸入通路１０（図３参照）に接続される。また、この吸入穴９は吸入通路１０に接続されるだけでなく、フロントサイドブロック４の中心側に延設され、シリンダ室６と連通している。リアサイドブロック５側には吸入通路１０に対応する位置に連通部１１が凹設されている。この連通部１１もフロントサイドブロック４の中心側に延設され、シリンダ室６に連通している。したがって、吸入穴９に供給された媒体は、フロントサイドブロック４側では吸入穴９からシリンダ室６内へ直接吸入されると共に、吸入通路１０を介してリアサイドブロック５側に回り込み、リアサイドブロック５側において連通部１１を介してシリンダ室６内に媒体を吸入することができる。

シリンダ室６において吸入穴９とは反対側の端部となる圧縮行程終了位置には、リアサイドブロック５に略三角形の開口部１２が形成されている。開口部１２は媒体吐出入ポート（図示せず）に接続されている。略三角形の開口部１２はその頂部付近をシリンダ２の圧縮行程終了位置に合致させている。したがって、開口部１２内には、シリンダ２の側面が露出すると共に、圧縮室６ａの圧縮行程終了位置の一部が吐出穴１３として露出している。

開口部１２内には、吐出弁としてのリードバルブ１４が取付けられている。リードバルブ１４は、薄肉金属片としてのリード１５と、肉厚金属片としてのバルブサポート１６とから構成された公知のものである。リード１５とバルブサポート１６とは重ねた状態で、それらの基部がボルト１７によってシリンダ２の側面に固定されている。バルブサポート１６の先端は反っており、リード１５の弾性変形量を規制している。リードバルブ１４は半径方向に対してロータ３の回転方向Ｒへ角度θ（図２参照）だけ傾斜した状態で取付けられている。

リード１５は、圧縮室６ａ内の媒体が所定以上の圧力になることによって弾性変形して吐出穴１３から持ち上がり、吐出穴１３が開放される。そして、圧縮室６ａ内の圧力が低下するとリード１５はその弾性力によって速やかに形状復帰して吐出穴１３を塞ぎ、これにより圧縮媒体の逆流が防止される。リード１５の吐出穴１３を塞ぐ裏面には、耐摩耗性を高める樹脂材料である四フッ化エチレン樹脂によるコーティングが施されている。なお、耐摩耗性材料のコーティングに代えて、リード１５全体を耐摩耗性材料自体で形成しても良い。

以上説明したように、本実施形態の圧縮機によれば、ロータ３が１回転する間に、複数の区画された圧縮室６ａで媒体の吸入、圧縮、および吐出という一連の動作を行い、吸入穴９から吸入した媒体を連続して吐出穴１３側より吐出することができる。

特に、この実施形態では、リアサイドブロック５に開口部１２を形成して、圧縮室６ａの一部を吐出穴１３として露出させ、圧縮室６ａの一部である吐出穴１３をリードバルブ１４で直接開閉する構造にしたため、吐出穴１３としてはデッドボリュームがゼロとなるため、デッドボリューム部分からの再膨張損失が発生せず、またリード１５の閉じ込み遅れによって過圧縮損失が生じることもなく、動力効率の向上を図ることができる。そして、リードバルブ１４は従来方式で用いられていたのものをそのまま採用できる上、構造的にもより簡素化されるため、製造コストの面でも有利となる。

さらに、リードバルブ１４がロータ３の半径方向に対してロータ３の回転方向Ｒへ斜めに傾斜しているため、吐出穴１３内において、ベーン８がリード１５に対して擦れても、その擦れがリード１５の基端側から先端側へ向けたものになるため、ベーン８とリード１５との引っ掛かりが抑制され、ロータ３のより円滑な回転を維持することができる。

加えて、リード１５の裏面に耐摩耗性材料のコーティングが施されているため、リード１５の裏面に対してベーン８やロータ３が接触しても、リード１５の摩耗を阻止して、リード１５の部品としての寿命を延ばすことができる。

以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。

本実施形態にかかる圧縮機を示す概略図。 図１中矢視ＤＡ方向から見た圧縮機の主要構造部の側面図。 図５中矢示ＳＡ−ＳＡ線に沿う圧縮機の主要構造部の断面図。 フロントサイドブロックを示す側面図。 シリンダ及びロータを示す側面図。 リアサイドブロックを示す側面図。 開口部内で露出した吐出穴を示す拡大図。 リードバルブを示す拡大断面図。 開口部にリードバルブを取付ける状態を示す分解斜視図。 従来技術に係る吐出穴周辺構造を示す断面図。

符号の説明

２ シリンダ
３ ロータ
４ フロントサイドブロック
５ リアサイドブロック
６ シリンダ室
６ａ 圧縮室
８ ベーン
１２ 開口部
１３ 吐出穴
１４ リードバルブ（吐出弁）
Ｒ ロータの回転方向
θ リードバルブの傾斜角度

Claims (2)

1. 筒状のシリンダ（２）と、
   シリンダ（２）内に回転可能に設けられるロータ（３）と、
   シリンダ（２）の両側の側面に結合される一対のサイドブロック（４，５）と、
   ロータ（３）の外面からシリンダ（２）の内面に向かって出没可能に設けられた複数のベーン（８）と、を備え、
   シリンダ（２）とロータ（３）との間のシリンダ室（６）をベーン（８）で複数に区切ることで、ロータ（３）の回転により容積の大小変化を繰り返して媒体を吸入して吐出する圧縮室（６ａ）が形成された圧縮機であって、
   前記サイドブロック（４，５）の少なくとも一方に、シリンダ（２）の側面を露出させ且つ圧縮室（６ａ）の一部を吐出穴（１３）として露出させる開口部（１２）が形成され、
   該開口部（１２）内に、基部がシリンダ（２）の側面に固定され且つ先端が弾性変形により吐出穴（１３）を開閉する吐出弁（１４）が設けられることを特徴とする圧縮機。
2. 吐出弁（１４）が、ロータ（３）の径方向に対して吐出弁（１４）の先端側をロータ（３）の回転方向（Ｒ）側へ斜めに傾斜させた状態で設けられていることを特徴とする請求項１記載の圧縮機。

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