JP2013142351A - Vane type compressor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ベーン型圧縮機に関する。 The present invention relates to a vane type compressor.
従来、ロータシャフト(シリンダ内で回転運動する円柱形のロータ部と、ロータ部に回転力を伝達するシャフトと、が一体化されたもの)のロータ部内に一箇所又は複数箇所形成されたベーン溝内にベーンが嵌入され、そのベーンの先端がシリンダ内周面と当接しながら摺動する構成の一般的なベーン型圧縮機が提案されている(例えば、特許文献1参照)。 Conventionally, a vane groove formed in one or a plurality of locations in a rotor portion of a rotor shaft (integrated with a cylindrical rotor portion that rotates in a cylinder and a shaft that transmits rotational force to the rotor portion) There has been proposed a general vane type compressor having a configuration in which a vane is inserted therein and the tip of the vane slides while contacting the inner peripheral surface of the cylinder (see, for example, Patent Document 1).
また、ロータシャフトの内側を中空に構成しその中にベーンの固定軸を配し、ベーンはその固定軸に回転可能に取り付けられ、更に、ロータ部の外周部付近に半円柱形状の一対の挟持部材(以下、ブッシュという)を介してベーンがロータ部に対して回転自在(揺動自在)に保持されているベーン型圧縮機も提案されている(例えば、特許文献2参照)。 In addition, the inner side of the rotor shaft is hollow and a vane fixed shaft is disposed therein. The vane is rotatably attached to the fixed shaft, and a pair of semi-cylindrical clamps are provided near the outer periphery of the rotor portion. There has also been proposed a vane type compressor in which a vane is held rotatably (swingable) with respect to a rotor portion via a member (hereinafter referred to as a bush) (see, for example, Patent Document 2).
従来の一般的なベーン型圧縮機(例えば、上記特許文献1)は、ベーンの方向がロータシャフトのロータ部内に形成されたベーン溝により規制されているため、ベーンはロータ部に対して常に同じ傾きとなるように保持される。このため、ロータシャフトの回転に伴い、ベーンとシリンダ内周面の成す角度が変化する。したがって、シリンダ内周面の全周に亘ってベーン先端が当接するためには、ベーン先端の円弧の半径をシリンダ内周面の半径に比べて小さく構成する必要があった。
In a conventional general vane type compressor (for example,
つまり、従来の一般的なベーン型圧縮機においてシリンダ内周面の全周に亘ってベーン先端を当接させる場合、半径の大きく異なるシリンダ内周面とベーン先端とが摺動することとなる。このため、二つの部品(シリンダ、ベーン)間の潤滑状態は、両者の間に油膜を形成しその油膜を介して摺動する流体潤滑の状態にはならず、境界潤滑状態となってしまう。一般に、潤滑状態による摩擦係数は、流体潤滑では0.001〜0.005程度なのに対し、境界潤滑状態では非常に大きくなり、概ね0.05以上となる。 That is, when the vane tip is brought into contact with the entire circumference of the cylinder inner circumferential surface in a conventional general vane type compressor, the cylinder inner circumferential surface and the vane tip having different radii slide. For this reason, the lubrication state between the two parts (cylinder, vane) is not a fluid lubrication state in which an oil film is formed between the two parts and slides through the oil film, but a boundary lubrication state occurs. In general, the friction coefficient according to the lubrication state is about 0.001 to 0.005 in the fluid lubrication, but becomes very large in the boundary lubrication state, and is generally about 0.05 or more.
したがって、従来の一般的なベーン型圧縮機の構成では、ベーンの先端とシリンダの内周面が境界潤滑状態で摺動することにより摺動抵抗が大きくなり、機械損失の増大による圧縮機効率の大幅な低下が発生してしまうという課題があった。また、従来の一般的なベーン型圧縮機の構成では、ベーンの先端及びシリンダ内周面が摩耗しやすく、長期の寿命を確保することが困難であるという課題があった。そこで、従来のベーン型圧縮機においては、ベーンのシリンダ内周面に対する押し付け力を極力低減するための工夫がなされていた。 Therefore, in the conventional general vane type compressor configuration, sliding resistance is increased by sliding the tip of the vane and the inner peripheral surface of the cylinder in the boundary lubrication state, and the efficiency of the compressor is increased by increasing the mechanical loss. There was a problem that a significant decrease would occur. Further, in the configuration of the conventional general vane compressor, there is a problem that the tip of the vane and the inner peripheral surface of the cylinder are easily worn, and it is difficult to ensure a long life. Therefore, in the conventional vane type compressor, a contrivance has been made to reduce the pressing force of the vane against the cylinder inner peripheral surface as much as possible.
上記の課題を解決するために提案されたものの1つとして、特許文献2に記載の従来のベーン型圧縮機がある。特許文献2に記載の従来のベーン型圧縮機のような構成にすることにより、ベーンはシリンダ内周面の中心にて回転支持されることとなるため、ベーンの長手方向は常にシリンダ内周面の法線方向となる。このため、ベーン先端部がシリンダ内周面に沿うように、シリンダ内周面の半径とベーン先端円弧の半径をほぼ同等に構成することが可能となる。したがって、ベーン先端とシリンダ内周面との間に微少な隙間を保ち、両者を非接触状態にして運転することが可能となる。このため、ベーン先端での摺動による損失が発生せず、またベーン先端及びシリンダの内周面が摩耗することの無いベーン型圧縮機を得ることができる。
As one of the proposals for solving the above problems, there is a conventional vane type compressor described in
しかしながら、特許文献2に記載の従来のベーン型圧縮機は、ベーンを揺動自在にロータ部に保持するための一対のブッシュが同形状(より詳しくは、ベーンを挟んで対称形状)となっていたため、以下のような課題があった。つまり、圧縮過程においては、ベーンの回転方向側の側面(回転方向の前側となる側面)に作用するガス荷重が、反回転方向側の側面(回転方向の後側となる側面)に作用するガス荷重よりも大きくなる。これにより、ベーンを挟持する一対のブッシュのうち、ベーンの反回転方向側に配置されたブッシュの円弧状の外周部に作用する面圧が大きくなる。このため、ベーンの反回転方向側に配置されたブッシュに磨耗や焼き付きが発生してしまい、ベーン型圧縮機の信頼性が低下してしまうという課題があった。ここで、ブッシュに発生する磨耗や焼き付きを防止するための対策としては、ブッシュ径を拡大して円弧状の外周部の面積を確保し、当該外周部の面圧を低減する方策が考えられる。しかしながら、ブッシュ径を拡大した場合、ブッシュを収納するロータ部が大径化してしまうという課題があった。
However, in the conventional vane type compressor described in
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、ロータ部を大径化することなく、ベーンの反回転方向側に配置されたブッシュの円弧状の外周部に作用する面圧を低減することが可能なベーン型圧縮機を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and acts on the arc-shaped outer peripheral portion of the bush arranged on the side opposite to the rotation direction of the vane without increasing the diameter of the rotor portion. It aims at providing the vane type compressor which can reduce a surface pressure.
本発明に係るベーン型圧縮機は、円筒状の内周面が形成されたシリンダと、シリンダの内部において内周面の中心軸と所定の距離ずれた回転軸を中心に回転運動する円柱形のロータ部、及びロータ部に回転力を伝達するシャフト部を有するロータシャフトと、ロータ部に設けられ、ロータ部から突出する外周側の先端部が外側に凸となる円弧形状に形成された少なくとも1枚のベーンと、を備えたベーン型圧縮機において、ベーンの先端部の円弧形状の法線とシリンダの内周面の法線とが常にほぼ一致する状態で圧縮動作を行なうようにベーンを保持し、更に、ベーンをロータ部に対して回転可能且つ移動可能に支持するベーン角度調整手段を有し、ベーン角度調整手段は、ロータ部に形成され、回転軸方向に貫通する略円筒形状のブッシュ保持部と、略半円柱形状に形成され、ベーンを挟んでブッシュ保持部に挿入される一対のブッシュと、を少なくとも備え、回転軸と垂直な断面において、回転方向側に配置されたブッシュ及び反回転方向後側に配置されたブッシュの円弧状の外周部の曲率半径の中心を、ベーンの長手方向の中心線よりも反回転方向後側に配置したものである。 A vane type compressor according to the present invention includes a cylinder having a cylindrical inner peripheral surface, and a cylindrical shape that rotates around a rotation axis that is shifted from the central axis of the inner peripheral surface by a predetermined distance inside the cylinder. A rotor portion and a rotor shaft having a shaft portion for transmitting a rotational force to the rotor portion, and at least one formed in an arc shape provided on the rotor portion and having an outer peripheral tip protruding from the rotor portion protruding outward In a vane-type compressor equipped with a single vane, the vane is held so that the compression operation is performed in a state where the arc-shaped normal line at the tip of the vane and the normal line of the inner peripheral surface of the cylinder almost always coincide with each other. And a vane angle adjusting means for supporting the vane so as to be rotatable and movable with respect to the rotor portion, the vane angle adjusting means being formed in the rotor portion and penetrating in the direction of the rotation axis. A holding portion and a pair of bushes that are formed in a substantially semi-cylindrical shape and are inserted into the bush holding portion with the vane interposed therebetween. The center of the radius of curvature of the arc-shaped outer peripheral portion of the bush arranged on the rear side in the rotation direction is arranged on the rear side in the counter-rotation direction with respect to the center line in the longitudinal direction of the vane.
本発明に係るベーン型圧縮機は、回転方向側に配置されたブッシュ及び反回転方向後側に配置されたブッシュの円弧状の外周部の曲率半径の中心をベーンの長手方向の中心線よりも反回転方向後側に配置したので、ベーンの反回転方向側に配置されたブッシュのみ、円弧状の外周部の面積を大きくできる。このため、本発明に係るベーン型圧縮機は、ロータ部を大径化することなく、ベーンの反回転方向側に配置されたブッシュの円弧状の外周部に作用する面圧を低減することができる。 The vane type compressor according to the present invention is configured such that the center of the curvature radius of the arc-shaped outer peripheral portion of the bush arranged on the rotation direction side and the bush arranged on the rear side in the counter rotation direction is set to be larger than the center line in the longitudinal direction of the vane. Since it is arranged on the rear side in the counter-rotation direction, only the bush arranged on the counter-rotation direction side of the vane can increase the area of the arc-shaped outer peripheral portion. For this reason, the vane type compressor according to the present invention can reduce the surface pressure acting on the arc-shaped outer peripheral portion of the bush arranged on the side opposite to the rotation direction of the vane without increasing the diameter of the rotor portion. it can.
以下、下記の各実施の形態において、本発明に係るベーン型圧縮機の一例について説明する。 Hereinafter, in each of the following embodiments, an example of a vane compressor according to the present invention will be described.
実施の形態1.
図1は、本発明の実施の形態1に係るベーン型圧縮機を示す縦断面図である。図2は、このベーン型圧縮機の圧縮要素を示す分解斜視図である。図3は、この圧縮要素の第1のベーン及び第2のベーンを示す図面であり、図3(a)が第1のベーン及び第2のベーンの平面図、図3(b)が第1のベーン及び第2のベーンの正面図を示している。図4は、この圧縮要素のブッシュを示す斜視図である。図5は、この圧縮要素のブッシュ近傍を示す要部拡大図である。なお、図1において、実線の矢印はガス(冷媒)の流れを示しており、破線の矢印は冷凍機油25の流れを示している。また、図5は、図1のI−I線に沿った断面図であり、後述する図7の回転角度0°の状態におけるブッシュ7,37を示している。以下、これら図1〜図5を参照しながら、本実施の形態1に係るベーン型圧縮機200について説明する。
FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing a vane type compressor according to
ベーン型圧縮機200は、密閉容器103内に、圧縮要素101と、この圧縮要素101を駆動する電動要素102とが収納されている。圧縮要素101は、密閉容器103の下部に配置されている。電動要素102は、密閉容器103の上部(より詳しくは、圧縮要素101の上方)に配置されている。また、密閉容器103内の底部には、冷凍機油25を貯溜する油溜め104が設けられている。また、密閉容器103の側面には吸入管26、上面には吐出管24が取り付けられている。
In the
圧縮要素101を駆動する電動要素102は、例えば、ブラシレスDCモータで構成される。電動要素102は、密閉容器103の内周に固定された固定子21と、固定子21の内側に配設され、永久磁石を使用した回転子22とを備える。密閉容器103に溶接等で固定されたガラス端子23を介して固定子21のコイルに電力が供給されると、固定子21に発生した磁界によって回転子22の永久磁石に駆動力が付与され、回転子22が回転する。
The
圧縮要素101は、吸入管26から低圧のガス冷媒を圧縮室に吸入して圧縮し、圧縮した冷媒を密閉容器103内に吐出するものである。密閉容器103内に吐出されたこの冷媒は、電動要素102を通過して密閉容器103の上部に固定(溶接)された吐出管24から外部(冷凍サイクルの高圧側)に吐出される。この圧縮要素101は、以下に示す要素を有する。なお、本実施の形態1に係るベーン型圧縮機200は、ベーン枚数が2枚(第1のベーン5、第2のベーン6)のものについて示している。
The
(1)シリンダ1:全体形状が略円筒状で、中心軸方向の両端部が開口している。また、略円筒状に形成されたシリンダ内周面1bの一部には、中心軸方向に貫通し、外側に抉られた(外周側に凸形状となった)切欠き部1cが設けられている。そして、切欠き部1cには、外周面からシリンダ内周面1bにかけて、吸入ポート1aが開口している。また、後述する最近接点32を挟んで吸入ポート1aと反対側となる位置には、吐出ポート1dが形成されている。この吐出ポート1dは、最近接点32の近傍に形成され、後述するフレーム2に面した側に形成されている(図2、図6参照)。また、外周部には軸方向(シリンダ内周面1bの中心軸に沿った方向)に貫通した油戻し穴1eが形成されている。
(1) Cylinder 1: The overall shape is substantially cylindrical, and both ends in the central axis direction are open. Further, a part of the cylinder inner
(2)フレーム2:略円板状部材の上部に円筒状部材が設けられたものであり、縦断面が略T字形状となっている。略円板状部材は、シリンダ1の一方の開口部(図2では上側)を閉塞するものである。この略円板状部材のシリンダ1側端面(図2では下面)には、シリンダ1のシリンダ内周面1bと同心である有底円筒形状の凹部2aが形成されている。凹部2aには後述する第1のベーン5のベーンアライナ部5c及び第2のベーン6のベーンアライナ部6cが挿入され、凹部2aの外周面であるベーンアライナ軸受部2bで支承(回転及び摺動自在に支持)される。また、フレーム2は、略円板状部材のシリンダ1側端面から略円筒状部材を貫通するように、貫通孔が形成されている。この貫通孔には、主軸受部2cが設けられている。主軸受部2cは、後述するロータシャフト4の回転軸部4bを支承するものである。また、フレーム2には、吐出ポート1dと連通する吐出ポート2dが形成されている。また、略円板状部材のシリンダ1と反対側の面には、吐出ポート2dの開口部を覆う吐出弁27(図2のみに図示)、及び吐出弁27の開度を規制するための吐出弁押え28(図2のみに図示)が取り付けられている。なお、凹部2aは、シリンダ内周面1bと同心の溝部(リング状溝)として形成してもよい。
(2) Frame 2: A cylindrical member is provided on the upper part of a substantially disk-shaped member, and its longitudinal section is substantially T-shaped. The substantially disk-shaped member closes one opening (upper side in FIG. 2) of the
(3)シリンダヘッド3:略円板状部材の下部に円筒状部材が設けられたものであり、縦断面が略T字形状となっている。略円板状部材は、シリンダ1の他方の開口部(図2では下側)を閉塞するものである。この略円板状部材のシリンダ1側端面(図2では上面)には、シリンダ1のシリンダ内周面1bと同心である有底円筒形状の凹部3aが形成されている。凹部3aには、後述する第1のベーン5のベーンアライナ部5d及び第2のベーン6のベーンアライナ部6dが挿入され、凹部3aの外周面であるベーンアライナ軸受部3bで支承される。また、シリンダヘッド3は、略円板状部材のシリンダ1側端面から略円筒状部材を貫通するように、貫通孔が形成されている。この貫通孔には、主軸受部3cが設けられている。主軸受部3cは、後述するロータシャフト4の回転軸部4cを支承するものである。なお、凹部3aは、シリンダ内周面1bと同心の溝部(リング状溝)として形成してもよい。
(3) Cylinder head 3: A cylindrical member is provided at the lower part of a substantially disk-shaped member, and the longitudinal section is substantially T-shaped. The substantially disk-shaped member closes the other opening (lower side in FIG. 2) of the
(4)ロータシャフト4:シリンダ1内でシリンダ1の中心軸とは偏心した中心軸で回転運動を行う略円筒形状のロータ部4a、ロータ部4aと同心となるようにロータ部4aの上部に設けられた回転軸部4b、及び、ロータ部4aと同心となるようにロータ部4aの下部に設けられた回転軸部4cを備えている。これらロータ部4a、回転軸部4b及び回転軸部4cは、一体構造で形成されている。回転軸部4b及び回転軸部4cは、上述のように、主軸受部2c及び主軸受部3cに支承されるものである。また、ロータ部4aには、軸方向に貫通する複数の略円筒状(断面が略円形)の貫通孔(ブッシュ保持部4d,4e及びベーン逃がし部4f,4g)が形成されている。これら貫通孔のうち、ブッシュ保持部4dとベーン逃がし部4fとが側面部において連通しており、ブッシュ保持部4eとベーン逃がし部4gとが側面部において連通している。また、ブッシュ保持部4d及びブッシュ保持部4eは、その側面部がロータ部4aの外周部側に開口している。また、ベーン逃がし部4f及びベーン逃がし部4gの軸方向端部はフレーム2の凹部2a及びシリンダヘッド3の凹部3aと連通している。また、ブッシュ保持部4dとブッシュ保持部4e、ベーン逃がし部4fとベーン逃がし部4gとは、ロータ部4aの回転軸に対してほぼ対称の位置に配置されている(後述する図6も参照)。
(4) Rotor shaft 4: A substantially
また、ロータシャフト4の下端部には、例えば特開2009−264175号公報に記載されているような油ポンプ31(図1にのみ図示)が設けられている。この油ポンプ31は、ロータシャフト4の遠心力を利用して油溜め104内の冷凍機油25を吸引するものである。この油ポンプ31はロータシャフト4の軸中央部に設けられ軸方向に延在する給油路4hと連通しており、給油路4hと凹部2a間には給油路4i、給油路4hと凹部3a間には給油路4jが設けられている。また、回転軸部4bの主軸受部2cの上方の位置に排油穴4k(図1にのみ図示)が設けられている。
Further, an oil pump 31 (shown only in FIG. 1) as described in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2009-264175 is provided at the lower end portion of the
(5)第1のベーン5:ベーン部5a、ベーンアライナ部5c及びベーンアライナ部5dが一体形成されて構成されている。ベーン部5aは、側面視略四角形の板状部材であり、シリンダ1のシリンダ内周面1b側に位置するベーン先端部5b(ロータ部4aから突出する側の先端部)は、平面視において外側に凸となる円弧形状に形成されている。このベーン先端部5bの円弧形状の半径は、シリンダ1のシリンダ内周面1bの半径とほぼ同等の半径で構成されている。また、ベーン部5aのベーン先端部5bと反対側の端部(以下、内周側端部という)近傍には、上面(フレーム2との対向面)に、部分リング形状のベーンアライナ部5cが設けられている。同様に、ベーン部5aの内周側端部近傍には、下面(シリンダヘッド3との対向面)に、部分リング形状のベーンアライナ部5dが設けられている。ここで、ベーン部5a、ベーンアライナ部5c及びベーンアライナ部5dは、ベーン部5aのベーン長手方向及びベーン先端部5bの円弧の法線方向がベーンアライナ部5c,5dを形成する円弧の中心を通るように形成されている。
(5) First vane 5: The
(6)第2のベーン6:ベーン部6a、ベーンアライナ部6c及びベーンアライナ部6dが一体形成されて構成されている。ベーン部6aは、側面視略四角形の板状部材であり、シリンダ1のシリンダ内周面1b側に位置するベーン先端部6b(ロータ部4aから突出する側の先端部)は、平面視において外側に凸となる円弧形状に形成されている。このベーン先端部6bの円弧形状の半径は、シリンダ1のシリンダ内周面1bの半径とほぼ同等の半径で構成されている。また、ベーン部6aのベーン先端部6bと反対側の端部(以下、内周側端部という)近傍には、上面(フレーム2との対向面)に、部分リング形状のベーンアライナ部6cが設けられている。同様に、ベーン部6aの内周側端部近傍には、下面(シリンダヘッド3との対向面)に、部分リング形状のベーンアライナ部6dが設けられている。ここで、ベーン部6a、ベーンアライナ部6c及びベーンアライナ部6dは、ベーン部6aのベーン長手方向及びベーン先端部6bの円弧の法線方向がベーンアライナ部6c,6dを形成する円弧の中心を通るように形成されている。
(6) Second vane 6: The
(7)ブッシュ7,37:ブッシュ7及びブッシュ37は、略半円柱状の部材であり、これらは一対で用いられる。詳しくは、ブッシュ7及びブッシュ37は、第1のベーン5のベーン部5aを挟持した状態で、ロータ部4aのブッシュ保持部4dに回転自在に挿入される。このとき、ブッシュ7はベーン部5aの回転方向側の側面(回転方向の前側となる側面)に配置され、ブッシュ37はベーン部5aの反回転方向側の側面(回転方向の後側となる側面)に配置される。つまり、第1のベーン5のベーン部5aがブッシュ7とブッシュ37との間を摺動することにより、第1のベーン5はロータ部4aに対して回転可能かつ移動可能に支持される。また、ブッシュ7の円弧状の外周部(以下、ブッシュ円弧部7bという)及びブッシュ37の円弧状の外周部(以下、ブッシュ円弧部37bという)がブッシュ保持部4dの内周部と摺動しながら、ブッシュ7及びブッシュ37がブッシュ保持部4d内を回転することにより、第1のベーン5は揺動することができる。
(7)
ここで、本実施の形態1では、一対で用いられるブッシュが同形状(つまり、ベーンを挟んで対称形状)となっていた従来のベーン型圧縮機と異なり、ブッシュ7及びブッシュ37を図4及び図5に示す形状としている。具体的には、ブッシュ7のブッシュ円弧部7bの曲率半径の中心(以下、ブッシュ中心7aという)は、第1のベーン5のベーン部5aの長手方向の中心線であるベーン中心線5eよりも反回転方向側に配置されている。また、ブッシュ37のブッシュ円弧部37bの曲率半径の中心(以下、ブッシュ中心37aという)も、第1のベーン5のベーン部5aの長手方向の中心線であるベーン中心線5eよりも反回転方向側に配置されている。
なお、本実施の形態1では、ブッシュ7のブッシュ中心7a及びブッシュ37のブッシュ中心7aを、ベーン部5aの幅内に配置している。
Here, in the first embodiment, unlike the conventional vane type compressor in which the bushes used in a pair have the same shape (that is, a symmetrical shape with the vane sandwiched), the
In the first embodiment, the
また、本実施の形態1に係るブッシュ7及びブッシュ37は、シリンダ内周面1b側の端部が平坦に切り欠かれ、ブッシュ切欠き面7c,37cが形成されている。また、ブッシュ7及びブッシュ37は、シリンダ内周面1bと反対側の端部も平坦に切り欠かれ、ブッシュ切欠き面7d,37dが形成されている。
In addition, the
このように構成されたブッシュ7及びブッシュ37は、次のような効果を得ることができる。
図5には、第1のベーン5のベーン部5aを挟持する従来のブッシュ(一対のブッシュが対称形状となっているもの)を、ブッシュ39として破線で示している。これらブッシュ39は、ブッシュ39の円弧状の外周部(以下、ブッシュ円弧部39bという)の曲率半径の中心(以下、ブッシュ中心39aという)がベーン中心線5eに配置されることとなる。図5からわかるように、ブッシュ7のブッシュ円弧部7bの曲率半径をr1 、ブッシュ37のブッシュ円弧部37bの曲率半径をr2 、及びブッシュ39のブッシュ円弧部39bの曲率半径をr3 とすると、これら曲率半径r1 ,r2 ,r3 は次式(1)の関係となる。
r2 <r3 <r1 …(1)
このため、ブッシュ7のブッシュ円弧部7bの面積A1 、ブッシュ37のブッシュ円弧部37bの面積A2 、及びブッシュ39のブッシュ円弧部39bの面積A3 は、次式(2)の関係となる。
A2 >A3 >A1 …(2)
したがって、ブッシュ中心7a,37aをベーン中心線5eよりも反回転方向側に配置したブッシュ7及びブッシュ37は、ブッシュ幅a(換言すると、一対のブッシュとしての大きさ)を従来のブッシュ39と同等としたまま、ガス荷重が作用する反回転方向側のブッシュ37の円弧部37bの受圧面積を拡大し、面圧を低減することができる。
The
In FIG. 5, a conventional bush (a pair of bushes having a symmetrical shape) sandwiching the
r 2 <r 3 <r 1 (1)
For this reason, the area A 1 of the
A 2 > A 3 > A 1 (2)
Therefore, the
ここで、本実施の形態1では、上述のように、ブッシュ7のブッシュ中心7a及びブッシュ37のブッシュ中心37aを、ベーン部5aの幅内に配置している。第1のベーン5のベーン部5aはブッシュ中心7a,37aを中心に揺動することとなるため、ブッシュ中心7a,37aがベーン中心線5eから離れるにつれて、ブッシュ保持部4dとロータ部4a外周との連通部におけるベーン部5aの移動幅が大きくなる。同様に、ブッシュ中心7a,37aがベーン中心線5eから離れるにつれて、ブッシュ保持部4dとベーン逃がし部4fとの連通部におけるベーン部5aの移動幅が大きくなる。本実施の形態1では、ブッシュ中心7a,37aをベーン部5aの幅内に配置することにより、これら連通部においてベーン部5aの移動幅が過度に大きくなることを防止しているため、ガス荷重が作用する反回転方向側のブッシュ37の円弧部37bの受圧面積を拡大しつつ、ベーン部5aがロータ部4aにより接触しないようにしている。
Here, in the first embodiment, as described above, the
また、上述のように、本実施の形態1に係るブッシュ7及びブッシュ37は、シリンダ内周面1b側にブッシュ切欠き面7c,37cを形成している。このため、ロータ部4aの外径を小さくしても、ブッシュ7及びブッシュ37がシリンダ内周面1bに接触することを防止できるという効果を得ることもできる。このとき、ブッシュ7及びブッシュ37の回転中心であるブッシュ中心7a,37aとブッシュ切欠き面7c,37cとのベーン長手方向の距離を略一致させておくのが好ましい。つまり、図5においては、ブッシュ中心7a,37aを通る直線7e,37eとブッシュ切欠き面7c,37cとの距離を略一致させておくのが好ましい。これにより、ブッシュ7及びブッシュ37を極力切り欠くことなく、ブッシュ7及びブッシュ37がブッシュ保持部4d内を回転した際にブッシュ7及びブッシュ37がシリンダ内周面1bに接触することを防止できるという効果を得ることができる。つまり、ブッシュ切欠き面7c,37cを形成する場合でも、ブッシュ円弧部7b,37bの受圧面積を極力拡大し、面圧を極力低減することができる。なお、本実施の形態1では、シリンダ内周面1bと反対側の面にもブッシュ切欠き面7d,37dを形成しているが、これらブッシュ切欠き面7d,37dは形成されていなくともよい。
Further, as described above, the
(8)ブッシュ8,38:ブッシュ8及びブッシュ38は、ブッシュ7及びブッシュ37と同様に一対で用いられるものであり、各々が略半円柱状の部材として構成されている。詳しくは、ブッシュ8及びブッシュ38は、第2のベーン6のベーン部6aを挟持した状態で、ロータ部4aのブッシュ保持部4eに回転自在に挿入される。このとき、ブッシュ8はベーン部6aの回転方向側の側面に配置され、ブッシュ38はベーン部6aの反回転方向側の側面に配置される。つまり、第2のベーン6のベーン部6aがブッシュ8とブッシュ38との間を摺動することにより、第2のベーン6はロータ部4aに対して回転可能かつ移動可能に支持される。また、ブッシュ8の円弧状の外周部(以下、ブッシュ円弧部8bという)及びブッシュ38の円弧状の外周部(以下、ブッシュ円弧部38bという)がブッシュ保持部4eの内周部と摺動しながら、ブッシュ8及びブッシュ38がブッシュ保持部4e内を回転することにより、第2のベーン6は揺動することができる。
(8)
ブッシュ8及びブッシュ38も、ブッシュ7及びブッシュ37と同様の形状となっている(図4参照)。具体的には、ブッシュ8のブッシュ円弧部8bの曲率半径の中心(以下、ブッシュ中心8aという)は、第2のベーン6のベーン部6aの長手方向の中心線であるベーン中心線6eよりも反回転方向側に配置されている。また、ブッシュ38のブッシュ円弧部38bの曲率半径の中心(以下、ブッシュ中心38aという)も、第2のベーン6のベーン部6aの長手方向の中心線であるベーン中心線6eよりも反回転方向側に配置されている。
なお、本実施の形態1では、ブッシュ中心8a,38aもブッシュ中心7a,37aと同様に、ベーン部5aの幅内に配置している。
The
In the first embodiment, the bush centers 8a and 38a are also disposed within the width of the
また、ブッシュ8及びブッシュ38は、ブッシュ7及びブッシュ37と同様に、シリンダ内周面1b側の端部が平坦に切り欠かれてブッシュ切欠き面8c,38cが形成され、シリンダ内周面1bと反対側の端部も平坦に切り欠かれてブッシュ切欠き面8d,38dが形成されている。
Further, the
このように構成されたブッシュ8及びブッシュ38も、ブッシュ7及びブッシュ37と同様に、ブッシュ幅a(換言すると、一対のブッシュとしての大きさ)を従来のブッシュ39と同等としたまま、ガス荷重が作用する反回転方向側のブッシュ38のブッシュ円弧部38bの受圧面積を拡大し、面圧を低減することができる。
また、ブッシュ中心8a,38aをベーン部6aの幅内に配置することにより、ガス荷重が作用する反回転方向側のブッシュ38のブッシュ円弧部38bの受圧面積を拡大しつつ、ベーン部6aがロータ部4aにより接触しないようにしている。
Similarly to the
Further, by disposing the bush centers 8a and 38a within the width of the
また、ブッシュ8及びブッシュ38もシリンダ内周面1b側にブッシュ切欠き面8c,38cが形成されているので、ロータ部4aの外径を小さくしても、ブッシュ8及びブッシュ38がブッシュ保持部4e内を回転した際にブッシュ8及びブッシュ38がシリンダ内周面1bに接触することを防止できる。このとき、ブッシュ8及びブッシュ38の回転中心であるブッシュ中心8a,38aとブッシュ切欠き面8c,38cとのベーン長手方向の距離を略一致させておくことにより、ブッシュ8及びブッシュ38を極力切り欠くことなく、ブッシュ8及びブッシュ38がブッシュ保持部4e内を回転した際にブッシュ8及びブッシュ38がシリンダ内周面1bに接触することを防止できる。つまり、ブッシュ切欠き面8c,38cを形成する場合でも、ブッシュ円弧部8b,38bの受圧面積を極力拡大し、面圧を極力低減することができる。なお、本実施の形態1では、シリンダ内周面1bと反対側の面にもブッシュ切欠き面8d,38dを形成しているが、これらブッシュ切欠き面8d,38dは形成されていなくともよい。
Further, since the
ここで、ベーンアライナ部5c,5d,6c,6d、凹部2a,3aのベーンアライナ軸受部2b,3b、ブッシュ保持部4d,4e、及びブッシュ7,8,37,38が、本発明におけるベーン角度調整手段に相当する。
Here, the
(動作説明)
続いて、本実施の形態1に係るベーン型圧縮機200の動作について説明する。
図6は、本発明の実施の形態1に係る圧縮要素の断面図である。この図は、図1のI−I線に沿った断面図であり、図7で後述するようにロータ部4a(ロータシャフト4)の回転角度が90°の状態を示している。
(Description of operation)
Next, the operation of the
FIG. 6 is a cross-sectional view of the compression element according to
図6に示すように、ロータシャフト4のロータ部4aとシリンダ1のシリンダ内周面1bは一箇所(図6に示す最近接点32)において最近接している。
ここで、ベーンアライナ軸受部2b,3bの半径をra (後述する図8参照)、シリンダ内周面1bの半径をrc (図6参照)としたとき、第1のベーン5のベーンアライナ部5c,5dの外周面側とベーン先端部5b間の距離rv (図3参照)は、下式(3)のように設定している。
rv =rc −ra −δ…(3)
As shown in FIG. 6, the
Here, when the radius of the vane
r v = r c −r a −δ (3)
δはベーン先端部5bとシリンダ内周面1b間の隙間であり、式(3)のようにrv を設定することで、第1のベーン5はシリンダ内周面1bに接触することなく、回転することとなる。ここで、δが極力小さくなるようにrv を設定し、ベーン先端部5bからの冷媒の漏れを極力少なくしている。なお、式(3)の関係は、第2のベーン6においても同様で、第2のベーン6のベーン先端部6bとシリンダ内周面1b間は狭い隙間を保ちつつ、第2のベーン6は回転することとなる。
δ is a gap between the
以上のように、第1のベーン5とシリンダ内周面1b、第2のベーン6とシリンダ内周面1bとがそれぞれ狭い隙間を保つことにより、シリンダ1内には3つの空間(吸入室9、中間室10、圧縮室11)が形成される。吸入室9には、切欠き部1cを介して、冷凍サイクルの低圧側に連通する吸入ポート1aが開口している。圧縮室11は、シリンダ1に設けた吐出ポート1dを介して、フレーム2に形成された吐出ポート2dと連通している。吐出ポート2dは、吐出時以外は吐出弁27で閉塞されている。なお、切欠き部1cは、図6(回転角度90°)において、最近接点32の近傍から、第1のベーン5のベーン先端部5bとシリンダ内周面1bが相対する点Aの範囲まで設けられている。
As described above, the
したがって、中間室10は、回転角度90°までは吸入ポート1aと連通するが、その後、吸入ポート1a及び吐出ポート1dのいずれとも連通しない回転角度範囲が有り、その後、吐出ポート1dと連通する。
Therefore, the
まず、本実施の形態1に係るベーン型圧縮機200の回転動作について説明する。
ロータシャフト4の回転軸部4bが駆動部である電動要素102からの回転動力を受けると、ロータ部4aは、シリンダ1内で回転する。ロータ部4aの回転に伴い、ロータ部4aの外周付近に配置されたブッシュ保持部4d,4eは、ロータシャフト4を回転軸(中心軸)とした円周上を移動する。そして、ブッシュ保持部4d内に保持されている一対のブッシュ7,37、及びその一対のブッシュ7,37の間に摺動可能に保持されている第1のベーン5のベーン部5aもロータ部4aとともに回転する。同様に、ブッシュ保持部4e内に保持されている一対のブッシュ8,38、及びその一対のブッシュ8,38の間に摺動可能に保持されている第2のベーン6のベーン部6aもロータ部4aとともに回転する。
First, the rotational operation of the
When the
第1のベーン5及び第2のベーン6は、回転による遠心力を受け、ベーンアライナ部5c,6c及びベーンアライナ部5d,6dがベーンアライナ軸受部2b,3bにそれぞれ押付けられて摺動しながら、ベーンアライナ軸受部2b,3bの中心軸まわりに回転する。ここで、上述のように、ベーンアライナ軸受部2b,3bとシリンダ内周面1bとは同心である。このため、第1のベーン5及び第2のベーン6はシリンダ内周面1bの中心まわりに回転することになる。そうすると、第1のベーン5のベーン部5aの長手方向がシリンダ中心に向かうように、ブッシュ7,37がブッシュ保持部4d内で、ブッシュ中心7a,37aまわりに回転することになる。同様に、第2のベーン6のベーン部6aの長手方向がシリンダ中心に向かうように、ブッシュ8,38がブッシュ保持部4e内で、ブッシュ中心8a,38aまわりに回転することになる。
The
以上の動作において、回転に伴って、ブッシュ7,37と第1のベーン5のベーン部5aの側面、及び、ブッシュ8,38と第2のベーン6のベーン部6aの側面は互いに摺動を行う。また、ロータシャフト4のブッシュ保持部4dとブッシュ7,37、ブッシュ保持部4eとブッシュ8,38も互いに摺動することになる。
In the above operation, the side surfaces of the
図7は、本発明の実施の形態1に係る圧縮要素の圧縮動作を示す説明図である。この図7は、図1のI−I線に沿った断面図である。以下、この図7を参照しながら、ロータ部4a(ロータシャフト4)の回転に伴い吸入室9、中間室10及び圧縮室11の容積が変化する様子を説明する。なお、図7では簡単のため、吸入ポート1a、切欠き部1c及び吐出ポート1dを省略し、吸入ポート1a、吐出ポート1dをそれぞれ矢印で「吸入」、「吐出」として示している。先ず、ロータシャフト4の回転に伴い、吸入管26から低圧の冷媒が吸入ポート1aに流入する。ここで、各空間(吸入室9、中間室10、圧縮室11)の容積変化を説明するにあたり、ロータ部4a(ロータシャフト4)の回転角度を次のように定義する。まず、第1のベーン5とシリンダ1のシリンダ内周面1bとの摺動箇所(接触箇所)が最近接点32と一致する状態を、「角度0°」と定義する。図7では、「角度0°」、「角度45°」、「角度90°」、「角度135°」の状態において、第1のベーン5及び第2のベーン6の位置と、そのときの吸入室9、中間室10及び圧縮室11の状態を示している。
FIG. 7 is an explanatory diagram showing a compression operation of the compression element according to
なお、図7の「角度0°」の図に示す矢印は、ロータシャフト4の回転方向(図7では時計方向)である。但し、他の図では、ロータシャフト4の回転方向を示す矢印は省略している。また、図7において「角度180°」以降の状態を示していないのは、「角度180°」になると、「角度0°」において第1のベーン5と第2のベーン6が入れ替わった状態と同じになり、以降は「角度0°」から「角度135°」までと同じ圧縮動作となるためである。
The arrow shown in the “angle 0 °” diagram of FIG. 7 is the rotational direction of the rotor shaft 4 (clockwise in FIG. 7). However, in other drawings, an arrow indicating the rotation direction of the
図7における「角度0°」では、最近接点32と第2のベーン6で仕切られた右側の空間は中間室10で、切欠き部1cを介して吸入ポート1aと連通しており、ガス(冷媒)を吸入する。最近接点32と第2のベーン6で仕切られた左側の空間は、吐出ポート1dに連通した圧縮室11となる。
At the “angle of 0 °” in FIG. 7, the space on the right side partitioned by the
図7における「角度45°」では、第1のベーン5と最近接点32で仕切られた空間は、切欠き部1cを介して吸入ポート1aと連通している吸入室9となる。また、第1のベーン5と第2のベーン6で仕切られた空間は中間室10となる。この状態では、中間室10は、切欠き部1cを介して吸入ポート1aと連通している。中間室10の容積は「角度0°」のときより大きくなるので、ガスの吸入を続ける。また、第2のベーン6と最近接点32で仕切られた空間は圧縮室11で、圧縮室11の容積は「角度0°」のときより小さくなり、冷媒は圧縮され徐々にその圧力が高くなる。
At “angle 45 °” in FIG. 7, the space partitioned by the
図7における「角度90°」では、第1のベーン5のベーン先端部5bがシリンダ1のシリンダ内周面1b上の点Aと重なるので、中間室10は吸入ポート1aと連通しなくなる。これにより、中間室10でのガスの吸入は終了する。また、この状態で、中間室10の容積は略最大となる。圧縮室11の容積は「角度45°」のときより更に小さくなり、冷媒の圧力は上昇する。吸入室9の容積は「角度45°」のときより大きくなり、吸入を続ける。
At “angle 90 °” in FIG. 7, the
図7における「角度135°」では、中間室10の容積は「角度90°」ときより小さくなり、冷媒の圧力は上昇する。また、圧縮室11の容積も「角度90°」のときより小さくなり、冷媒の圧力は上昇する。吸入室9の容積は「角度90°」のときより大きくなり、吸入を続ける。
At “angle 135 °” in FIG. 7, the volume of the
その後、第2のベーン6が吐出ポート1dに近づくにつれて、圧縮室11の圧力が上昇していく。そして、冷凍サイクルの高圧(吐出弁27を開くのに必要な圧力も含む)を圧縮室11の圧力が上回ると、吐出弁27が開き、圧縮室11の冷媒は、吐出ポート1d及び吐出ポート2dを通って、密閉容器103内に吐出される(図1参照)。密閉容器103内に吐出された冷媒は、電動要素102を通過して密閉容器103の上部に固定(溶接)された吐出管24から外部(冷凍サイクルの高圧側)に吐出される。したがって、密閉容器103内の圧力は高圧である吐出圧力となる。
Thereafter, as the second vane 6 approaches the
第2のベーン6が吐出ポート1dを通過すると、圧縮室11に高圧の冷媒が若干残る(ロスとなる)。そして、「角度180°」(図示せず)で、圧縮室11が消滅したとき、この高圧の冷媒は吸入室9にて低圧の冷媒に変化する。なお、「角度180°」では吸入室9が中間室10に移行し、中間室10が圧縮室11に移行して、以降圧縮動作を繰り返す。
When the second vane 6 passes through the
このように、ロータ部4a(ロータシャフト4)の回転により、吸入室9は徐々に容積が大きくなり、ガスの吸入を続ける。以後中間室10に移行するが、途中まで容積が徐々に大きくなり、更にガスの吸入を続ける。途中で、中間室10の容積は最大となり、吸入ポート1aに連通しなくなるので、ここでガスの吸入を終了する。以後、中間室10の容積は徐々に小さくなり、ガスを圧縮する。その後、中間室10は圧縮室11に移行して、ガスの圧縮を続ける。所定の圧力まで圧縮されたガスは、吐出ポート1d及び吐出ポート2dを通って吐出弁27を押し上げて、密閉容器103内に吐出される。
In this way, the volume of the
図8は、本発明の実施の形態1に係るベーンアライナ部の回転動作を説明するための説明図であり、図1のII−II線に沿った断面図である。なお、図8では、ベーンアライナ部5c,6cの回転動作を示している。また、図8の「角度0°」の図に示す矢印は、ベーンアライナ部5c,6cの回転方向(図8では時計方向)である。但し、他の図では、ベーンアライナ部5c,6cの回転方向を示す矢印は省略している。
FIG. 8 is an explanatory diagram for explaining the rotation operation of the vane aligner unit according to the first embodiment of the present invention, and is a cross-sectional view taken along the line II-II in FIG. 1. In addition, in FIG. 8, rotation operation | movement of the
ロータシャフト4の回転によって、第1のベーン5のベーン部5a及び第2のベーン6のベーン部6aがシリンダ1の中心軸周りに回転する(図7)。これにより、ベーンアライナ部5c,6cは、図8に示すように、ベーンアライナ軸受部2bに支持されて、凹部2a内をシリンダ内周面1bの中心軸周りに回転する。なお、この動作は凹部3a内をベーンアライナ軸受部2bに支持されて回転するベーンアライナ部5d,6dについても同様である。
The rotation of the
ここで、上記の冷媒圧縮動作からわかるように、第1のベーン5のベーン部5a及び第2のベーン6のベーン部6aは、圧縮動作の大部分において、回転方向側の側面に作用するガス荷重が反回転方向側の側面に作用するガス荷重よりも大きくなっている。つまり、圧縮動作の大部分において、反回転方向側に配置されているブッシュ37,38のブッシュ円弧部37b,38bに作用するガス荷重が、回転方向側に配置されているブッシュ7,8のブッシュ円弧部7b,8bに作用するガス荷重よりも大きくなっている。しかしながら、本実施の形態1では、反回転方向側に配置されているブッシュ37,38のブッシュ円弧部37b,38bの受圧面積を拡大し、ブッシュ円弧部37b,38bに作用する面圧を低減しているので、ブッシュ37,38とブッシュ保持部4d,4eとの間で摩耗や焼き付きが発生することを防止できる。
Here, as can be seen from the refrigerant compression operation, the
続いて、上記の冷媒圧縮動作中における給油動作について説明する。
上記の冷媒圧縮動作においてロータシャフト4が回転することにより、図1に破線矢印で示すように、油ポンプ31によって油溜め104から冷凍機油25が吸い上げられ、給油路4hに送り出される。給油路4hに送り出された冷凍機油25は、給油路4iを通ってフレーム2の凹部2a、給油路4jを通ってシリンダヘッド3の凹部3aに送り出される。
Next, the refueling operation during the refrigerant compression operation will be described.
As the
凹部2a,3aに送り出された冷凍機油25は、ベーンアライナ軸受部2b,3bを潤滑するとともに、その一部は凹部2a,3aと連通したベーン逃がし部4f,4gに供給される。ここで、密閉容器103内の圧力は高圧である吐出圧力になっているため、凹部2a,3a及びベーン逃がし部4f,4g内の圧力も吐出圧力となる。また、凹部2a,3aに送り出された冷凍機油25の一部は、フレーム2の主軸受部2c及びシリンダヘッド3の主軸受部3cに供給される。
The refrigerating
ベーン逃がし部4f,4gに送り出された冷凍機油25は、次のように流れることとなる。
The refrigerating
図9は、本発明の実施の形態1に係るベーンのベーン部近傍を示す要部拡大図である。なお、図9は、図6における第1のベーン5のベーン部5a近傍を示す要部拡大図となっており、図中に実線で示す矢印は冷凍機油25の流れを示している。
FIG. 9 is a main part enlarged view showing the vicinity of the vane portion of the vane according to
上述のようにベーン逃がし部4fの圧力は吐出圧力であり、吸入室9及び中間室10の圧力より高いため、冷凍機油25は、ベーン部5aの側面とブッシュ7,37間の摺動部を潤滑しながら、圧力差及び遠心力によって吸入室9及び中間室10に送り出される。また、冷凍機油25は、ブッシュ7,37とロータシャフト4のブッシュ保持部4d間の摺動部を潤滑しながら、圧力差及び遠心力によって吸入室9及び中間室10に送り出される。また、中間室10に送り出された冷凍機油25の一部は、ベーン先端部5bとシリンダ1のシリンダ内周面1b間の隙間をシールしながら吸入室9に流入する。
As described above, since the pressure of the
なお、図9では、第1のベーン5で仕切られる空間が吸入室9と中間室10である場合について示したが、回転が進んで、第1のベーン5で仕切られる空間が中間室10と圧縮室11となる場合でも同様である。また、圧縮室11内の圧力がベーン逃がし部4fの圧力と同じ吐出圧力に達した場合でも、遠心力によって、冷凍機油25は圧縮室11に向かって送り出されることになる。なお、以上の動作は第1のベーン5に対して示したが、第2のベーン6においても同様の動作を行う。
Although FIG. 9 shows the case where the space partitioned by the
上記の給油動作において、図1に示すように、主軸受部2cに供給された冷凍機油25は主軸受部2cの隙間を通ってフレーム2の上方の空間に吐き出された後、シリンダ1の外周部に設けた油戻し穴1eより、油溜め104に戻される。また、主軸受部3cに供給された冷凍機油25は主軸受部3cの隙間を通って油溜め104に戻される。また、ベーン逃がし部4f,4gを介して吸入室9、中間室10及び圧縮室11に送り出された冷凍機油25も、最終的に冷媒とともに吐出ポート2dからフレーム2の上方の空間に吐き出された後、シリンダ1の外周部に設けた油戻し穴1eより、油溜め104に戻される。また、油ポンプ31により給油路4hに送り出された冷凍機油25のうち、余剰な冷凍機油25はロータシャフト4の上方の排油穴4kから、フレーム2の上方の空間に吐き出された後、シリンダ1の外周部に設けた油戻し穴1eより、油溜め104に戻される。
In the above-described oil supply operation, as shown in FIG. 1, the refrigerating
以上、本実施の形態1に係るベーン型圧縮機200においては、ブッシュ7,37のブッシュ円弧部7b,37bのブッシュ中心7a,37aを、第1のベーン5のベーン部5aのベーン中心線5eよりも反回転方向側に配置している。また、ブッシュ8,38のブッシュ円弧部8b,38bのブッシュ中心8a,38aを、第2のベーン6のベーン部6aのベーン中心線6eよりも反回転方向側に配置している。このため、ロータ部4aを大径化することなく、反回転方向側に配置されているブッシュ37,38のブッシュ円弧部37b,38bの受圧面積を拡大し、ブッシュ円弧部37b,38bに作用する面圧を低減しているので、ブッシュ37,38とブッシュ保持部4d,4eとの間で摩耗や焼き付きが発生することを防止できる。したがって、本実施の形態1に係るベーン型圧縮機200の信頼性を向上させることができる。
As described above, in the
実施の形態2.
実施の形態1においては、第1のベーン5及び第2のベーン6は、ベーン部5a,6aのベーン長手方向とベーン先端部5b,6bの円弧の法線方向とが略同一方向となっていた。これに限らず、第1のベーン5及び第2のベーン6を例えば以下のように構成してもよい。なお、本実施の形態2で特に記述しない項目については実施の形態1と同様とし、同一の機能や構成については同一の符号を用いて述べることとする。
In the first embodiment, in the
図10は、本発明の実施の形態2に係るベーン型圧縮機の圧縮要素を示す平面図である。
図10において、Bは、ベーン部5a,6aのベーン長手方向を示している。また、Cは、ベーン先端部5b,6bの円弧の法線方向を示している。つまり、ベーン部5a,6aは、ベーンアライナ部5c,5d,6c,6dに対して、Bの方向に傾けて設けられている。また、ベーン先端部5b,6bの円弧の法線Cは、ベーン長手方向Bに対して傾いており、ベーンアライナ部5c,5d,6c,6dを形成する円弧の中心を通るように形成されている。
FIG. 10 is a plan view showing a compression element of the vane type compressor according to the second embodiment of the present invention.
In FIG. 10, B has shown the vane longitudinal direction of the
図10に示す構成においても、図11に示すように、ベーン先端部5b,6bの円弧とシリンダ1のシリンダ内周面1bの法線は回転中常に一致する状態で圧縮動作を行なうことが可能である。また、図11の回転角度0°における第2のベーン6のベーン部6aの内径側端部は、実施の形態1と同様に、ブッシュ8,38のブッシュ中心8a,38aよりも内径側に突き出しており、ブッシュ8,38はブッシュ中心8a,38aまわりに安定して回転することができる。また、ベーン部5a,6aはどの状態においてもロータ部4aに接触しておらず、本実施の形態2においても、実施の形態1と同様に、第1のベーン5及び第2のベーン6はロータ部4aに対して揺動自在に移動可能となり、第1のベーン5及び第2のベーン6を常に安定に支持することが可能となる。
Also in the configuration shown in FIG. 10, as shown in FIG. 11, the compression operation can be performed with the arcs of the
以上、本実施の形態2のように構成されたベーン型圧縮機200においても、ブッシュ7,37のブッシュ円弧部7b,37bのブッシュ中心7a,37aを第1のベーン5のベーン部5aのベーン中心線5eよりも反回転方向側に配置し、ブッシュ8,38のブッシュ円弧部8b,38bのブッシュ中心8a,38aを第2のベーン6のベーン部6aのベーン中心線6eよりも反回転方向側に配置することにより、ロータ部4aを大径化することなく、反回転方向側に配置されているブッシュ37,38のブッシュ円弧部37b,38bの受圧面積を拡大し、ブッシュ円弧部37b,38bに作用する面圧を低減できる。このため、ブッシュ37,38とブッシュ保持部4d,4eとの間で摩耗や焼き付きが発生することを防止でき、ベーン型圧縮機200の信頼性を向上させることができる。
As described above, also in the
また、本実施の形態2のようにベーン先端部5b,6bの円弧の法線Cをベーン長手方向Bに対して傾けることにより、ベーン先端部5b,6bの円弧長さを長くすることが可能となり、シール長さが増加する。このため、ベーン先端部5b,6bでの漏れ損失をより低減することも可能となる。
Further, the arc length of the
実施の形態3.
実施の形態1及び実施の形態2では、第1のベーン5のベーン部5a及び第2のベーン6のベーン部6aがシリンダ内周面1bに接触しないベーン型圧縮機200について説明した。本実施の形態3では、第1のベーン5のベーン部5a及び第2のベーン6のベーン部6aがシリンダ内周面1bに接触するベーン型圧縮機200について説明する。なお、本実施の形態3において、特に記述しない項目については実施の形態1又は実施の形態2と同様とし、同一の機能や構成については同一の符号を用いて述べることとする。
In the first and second embodiments, the
図12は、本発明の実施の形態3に係るベーン型圧縮機の圧縮要素を示す分解斜視図である。また、図13は、このベーン型圧縮機の圧縮要素の断面図である。なお、図13は、図1のI−I線に相当する位置における断面図であり、回転角度90°の状態を示している。
FIG. 12 is an exploded perspective view showing a compression element of the vane compressor according to
図12及び図13に示すように、本実施の形態3に係るベーン型圧縮機200の圧縮要素101は、以下に示す要素を有する。なお、以下では、実施の形態1の図2と異なる構成のみを説明する。
As shown in FIGS. 12 and 13, the
(1)ベーンアライナ12,14:ベーンアライナ12,14は、実施の形態1のベーンアライナ部5d,6dに相当するものであり、シリンダヘッド3の凹部3aに挿入され、凹部3aの外周面であるベーンアライナ軸受部3bで支承されるものである。これらベーンアライナ12,14は部分リング状の部品で、軸方向の一方の端面(図12では上側)に立設されたベーン保持部12a,14aを備えている。ベーン保持部12a,14aは、例えば断面略四角形の板状の突起である。本実施の形態3では、ベーン保持部12a,14aは、部分リングの円弧の法線方向に形成されている。
(1)
(2)ベーンアライナ13,15:ベーンアライナ13,15は、実施の形態1のベーンアライナ部5c,6cに相当するものであり、フレーム2の凹部2aに挿入され、凹部2aの外周面であるベーンアライナ軸受部2bで支承されるものである。これらベーンアライナ13,15は部分リング状の部品で、軸方向の一方の端面(図12では下側)に立設されたベーン保持部13a,15aを備えている。ベーン保持部13a,15aは、例えば断面略四角形の板状の突起である。本実施の形態3では、ベーン保持部13a,15aは、部分リングの円弧の法線方向に形成されている。
(2)
(3)第1のベーン16:実施の形態1のベーン部5aに相当するものであり、側面視略四角形の板状部材である。シリンダ1内周面1b側に位置する先端部16a(ロータ部4aから突出する側の先端部)は、平面視において外側に凸となる円弧形状に形成されている。この先端部16aの円弧形状の半径は、シリンダ1内周面1bの半径とほぼ同等の半径で構成されている。また、第1のベーン16の先端部16aと反対側の端部(以下、内周側端部という)近傍には、上面(フレーム2との対向面)に、ベーンアライナ13のベーン保持部13aが挿入されるスリット状の背面溝16bが形成されている。同様に、第1のベーン16の内周側端部近傍には、下面(シリンダヘッド3との対向面)に、ベーンアライナ12のベーン保持部12aが挿入されるスリット状の背面溝16bが形成されている。なお、本実施の形態3では、背面溝16bは、内周側端部から第1のベーン16の長手方向に沿って、ベーン保持部12a及びベーン保持部13aが挿入される範囲まで形成されている。これら背面溝16bは、第1のベーン16の長手方向に沿って、第1のベーン16の上面及び下面の全域に形成されても勿論よい。
(3) 1st vane 16: It corresponds to the
(4)第2のベーン17:実施の形態1のベーン部6aに相当するものであり、側面視略四角形の板状部材である。シリンダ1内周面1b側に位置する先端部17a(ロータ部4aから突出する側の先端部)は、平面視において外側に凸となる円弧形状に形成されている。この先端部17aの円弧形状の半径は、シリンダ1内周面1bの半径とほぼ同等の半径で構成されている。また、第2のベーン17の内周側端部近傍には、上面(フレーム2との対向面)に、ベーンアライナ15のベーン保持部15aが挿入されるスリット状の背面溝17bが形成されている。同様に、第2のベーン17の内周側端部近傍には、下面(シリンダヘッド3との対向面)に、ベーンアライナ14のベーン保持部14aが挿入されるスリット状の背面溝17bが形成されている。なお、本実施の形態1では、背面溝17bは、内周側端部から第2のベーン17の長手方向に沿って、ベーン保持部14a及びベーン保持部15aが挿入される範囲まで形成されている。これら背面溝17bは、第2のベーン17の長手方向に沿って、第2のベーン17の上面及び下面の全域に形成されても勿論よい。
(4) 2nd vane 17: It corresponds to the
なお、第1のベーン16の背面溝16bにベーンアライナ12,13のベーン保持部12a,13aが挿入され、第2のベーン17の背面溝17bにベーンアライナ14,15のベーン保持部14a,15aが挿入されることで、第1のベーン16、第2のベーン17の先端の円弧の法線が常にシリンダ内周面1bの法線と一致するように方向が規制される。
The
図14は、本発明の実施の形態3に係るベーン型圧縮機のベーン部近傍を示す要部拡大図である。なお、図14は、図13における第1のベーン16近傍を示す要部拡大図となっており、図中に実線で示す矢印は冷凍機油25の流れを示している。
FIG. 14 is a main part enlarged view showing the vicinity of the vane part of the vane compressor according to
実施の形態1で示したように、ベーン逃がし部4fの圧力は吐出圧力であり、吸入室9及び中間室10の圧力より高いため、冷凍機油25は、第1のベーン16の側面とブッシュ7,37間の摺動部を潤滑しながら、圧力差及び遠心力によって吸入室9及び中間室10に送り出される。また、冷凍機油25は、ブッシュ7,37とロータシャフト4のブッシュ保持部4d間の摺動部を潤滑しながら、圧力差及び遠心力によって吸入室9及び中間室10に送り出される。ここで、第1のベーン16は、ベーン逃がし部4fと吸入室9及び中間室10との圧力差や遠心力によって、シリンダ1内周面1bに押し付けられ、第1のベーン16の先端部16aはシリンダ1内周面1bに沿って摺動するが、第1のベーン16の先端部16aの円弧の半径は、シリンダ1内周面1bの半径とほぼ一致しており、また両者の法線もほぼ一致しているため、両者の間には十分な油膜が形成され流体潤滑となる。
As shown in the first embodiment, since the pressure of the
以上、実施の形態3のように構成されたベーン型圧縮機においては、第1のベーン16及び第2のベーン17の先端部16a,17aがシリンダ1内周面1bと摺動するが、流体潤滑のため摺動損失は小さく、圧縮過程における先端部16a,17aからの漏れも少なくなる。
As described above, in the vane type compressor configured as in the third embodiment, the
また、本実施の形態3のように構成されたベーン型圧縮機200においても、ブッシュ7,37のブッシュ円弧部7b,37bのブッシュ中心7a,37aを第1のベーン5のベーン部5aのベーン中心線5eよりも反回転方向側に配置し、ブッシュ8,38のブッシュ円弧部8b,38bのブッシュ中心8a,38aを第2のベーン6のベーン部6aのベーン中心線6eよりも反回転方向側に配置することにより、ロータ部4aを大径化することなく、反回転方向側に配置されているブッシュ37,38のブッシュ円弧部37b,38bの受圧面積を拡大し、ブッシュ円弧部37b,38bに作用する面圧を低減できる。このため、ブッシュ37,38とブッシュ保持部4d,4eとの間で摩耗や焼き付きが発生することを防止でき、ベーン型圧縮機200の信頼性を向上させることができる。
Also in the
なお、上記の実施の形態1〜実施の形態3では、ベーン枚数が2枚の場合について示したが、ベーン枚数が1枚の場合でも3枚以上の場合でも同様の構成であり、同様の効果が得られる。ベーン枚数が1枚の場合、ベーンアライナを、部分リング形状ではなく、リング形状に形成してもよい。 In the above first to third embodiments, the case where the number of vanes is two has been described. However, the configuration is the same regardless of whether the number of vanes is one or three or more, and similar effects are obtained. Is obtained. When the number of vanes is one, the vane aligner may be formed in a ring shape instead of a partial ring shape.
また、上記の実施の形態1〜実施の形態3ではロータシャフト4の遠心力を利用した油ポンプ31について示したが、油ポンプの形態はいずれでもよく、例えば特開2009−62820号公報に記載の容積形ポンプを油ポンプ31として用いてもよい。
In the first to third embodiments, the
また、上記の実施の形態1〜実施の形態3のベーン角度調整手段では、ベーンアライナ部5c,5d,6c,6dやベーンアライナ12,13,14,15をシリンダ内周面1bと同心に形成されたベーンアライナ軸受部2b,3bで支承させることにより、ベーンの先端部5b,6b,16a,17aの法線とシリンダ内周面1bの法線とが常にほぼ一致する状態で圧縮動作を行なうようにしたが、ベーン角度調整手段はこの構成に限定されるものではない。例えば、特開2000−352390号公報に記載のベーン型圧縮機のように、ロータ部の内部を中空にし、その中にベーンをシリンダの内周面の中心にて回転可能に支持する固定軸を配置し、ベーンがロータ部に対して揺動可能となるようにロータ部の外周部近傍でブッシュを介してベーンを保持する構成としてもよい。このようなベーン角度調整手段においても、ベーンを挟持するブッシュを実施の形態1〜実施の形態3で示したブッシュ7,8,37,38のように構成することにより、実施の形態1〜実施の形態3と同様の効果を得ることができる。
In the vane angle adjusting means of the first to third embodiments, the
1 シリンダ、1a 吸入ポート、1b シリンダ内周面、1c 切欠き部、1d 吐出ポート、1e 油戻し穴、2 フレーム、2a 凹部、2b ベーンアライナ軸受部、2c 主軸受部、2d 吐出ポート、3 シリンダヘッド、3a 凹部、3b ベーンアライナ軸受部、3c 主軸受部、4 ロータシャフト、4a ロータ部、4b 回転軸部、4c 回転軸部、4d ブッシュ保持部、4e ブッシュ保持部、4f ベーン逃がし部、4g ベーン逃がし部、4h 給油路、4i 給油路、4j 給油路、4k 排油穴、5 第1のベーン、5a ベーン部、5b ベーン先端部、5c ベーンアライナ部、5d ベーンアライナ部、5e ベーン中心線、6 第2のベーン、6a ベーン部、6b ベーン先端部、6c ベーンアライナ部、6d ベーンアライナ部、7 ブッシュ、7a ブッシュ中心、7b ブッシュ円弧部、7c ブッシュ切欠き面、7d ブッシュ切欠き面、7e 直線、8 ブッシュ、8a ブッシュ中心、8b ブッシュ円弧部、8c ブッシュ切欠き面、8d ブッシュ切欠き面、9 吸入室、10 中間室、11 圧縮室、12 ベーンアライナ、12a ベーン保持部、13 ベーンアライナ、13a ベーン保持部、14 ベーンアライナ、14a ベーン保持部、15 ベーンアライナ、15a ベーン保持部、16 第1のベーン、16a 先端部、16b 背面溝、17 第2のベーン、17a 先端部、17b 背面溝、21 固定子、22 回転子、23 ガラス端子、24 吐出管、25 冷凍機油、26 吸入管、27 吐出弁、28 吐出弁押え、31 油ポンプ、32 最近接点、37 ブッシュ、37a ブッシュ中心、37b ブッシュ円弧部、37c ブッシュ切欠き面、37d ブッシュ切欠き面、37e 直線、38 ブッシュ、38a ブッシュ中心、38b ブッシュ円弧部、38c ブッシュ切欠き面、38d ブッシュ切欠き面、39 ブッシュ(従来)、39a ブッシュ中心、39b ブッシュ円弧部、101 圧縮要素、102 電動要素、103 密閉容器、104 油溜め、200 ベーン型圧縮機。 1 cylinder, 1a suction port, 1b cylinder inner surface, 1c notch, 1d discharge port, 1e oil return hole, 2 frame, 2a recess, 2b vane aligner bearing, 2c main bearing, 2d discharge port, 3 cylinder Head, 3a recess, 3b vane aligner bearing part, 3c main bearing part, 4 rotor shaft, 4a rotor part, 4b rotating shaft part, 4c rotating shaft part, 4d bush holding part, 4e bush holding part, 4f vane relief part, 4g Vane relief portion, 4h oil supply passage, 4i oil supply passage, 4j oil supply passage, 4k oil discharge hole, 5 first vane, 5a vane portion, 5b vane tip portion, 5c vane aligner portion, 5d vane aligner portion, 5e vane center line , 6 Second vane, 6a vane, 6b vane tip, 6c vane aligner, 6d vane Aligner, 7 Bush, 7a Bush Center, 7b Bush Arc, 7c Bush Notch, 7d Bush Notch, 7e Straight, 8 Bush, 8a Bush Center, 8b Bush Arc, 8c Bush Notch, 8d Bush Notch surface, 9 suction chamber, 10 intermediate chamber, 11 compression chamber, 12 vane aligner, 12a vane holding part, 13 vane aligner, 13a vane holding part, 14 vane aligner, 14a vane holding part, 15 vane aligner, 15a vane holding , 16 first vane, 16a tip, 16b back groove, 17 second vane, 17a tip, 17b back groove, 21 stator, 22 rotor, 23 glass terminal, 24 discharge pipe, 25 refrigerating machine oil, 26 Suction pipe, 27 Discharge valve, 28 Discharge valve retainer, 31 Oil pump, 2 Nearest contact point, 37 bush, 37a bush center, 37b bush arc portion, 37c bush notch surface, 37d bush notch surface, 37e straight line, 38 bush, 38a bush center, 38b bush arc portion, 38c bush notch surface, 38d Bush notch surface, 39 Bush (conventional), 39a Bush center, 39b Bush arc, 101 Compression element, 102 Electric element, 103 Sealed container, 104 Oil sump, 200 Vane compressor.
Claims (7)
前記シリンダの内部において前記内周面の中心軸と所定の距離ずれた回転軸を中心に回転運動する円柱形のロータ部、及び前記ロータ部に回転力を伝達するシャフト部を有するロータシャフトと、
前記ロータ部に設けられ、前記ロータ部から突出する外周側の先端部が外側に凸となる円弧形状に形成された少なくとも1枚のベーンと、
を備えたベーン型圧縮機において、
前記ベーンの前記先端部の前記円弧形状の法線と前記シリンダの前記内周面の法線とが常にほぼ一致する状態で圧縮動作を行なうように前記ベーンを保持し、更に、前記ベーンを前記ロータ部に対して回転可能且つ移動可能に支持するベーン角度調整手段を有し、
該ベーン角度調整手段は、
前記ロータ部に形成され、前記回転軸方向に貫通する略円筒形状のブッシュ保持部と、
略半円柱形状に形成され、前記ベーンを挟んで前記ブッシュ保持部に挿入される一対のブッシュと、
を少なくとも備え、
前記回転軸と垂直な断面において、
回転方向側に配置された前記ブッシュ及び反回転方向後側に配置された前記ブッシュの円弧状の外周部の曲率半径の中心(以下、ブッシュ中心という)を、前記ベーンの長手方向の中心線よりも反回転方向後側に配置したことを特徴とするベーン型圧縮機。 A cylinder having a cylindrical inner peripheral surface;
A rotor shaft having a cylindrical rotor portion that rotates around a rotation axis that is shifted from the central axis of the inner peripheral surface by a predetermined distance inside the cylinder, and a shaft portion that transmits a rotational force to the rotor portion;
At least one vane provided in the rotor portion and formed in an arc shape in which an outer peripheral tip protruding from the rotor portion is convex outward;
In a vane compressor equipped with
The vane is held so that the compression operation is performed in a state in which the normal line of the arc shape of the tip of the vane and the normal line of the inner peripheral surface of the cylinder are almost coincident, and the vane Having vane angle adjusting means for supporting the rotor portion so as to be rotatable and movable;
The vane angle adjusting means includes:
A substantially cylindrical bush holding portion formed in the rotor portion and penetrating in the direction of the rotation axis;
A pair of bushes formed in a substantially semi-cylindrical shape and inserted into the bush holding portion across the vane;
Comprising at least
In a cross section perpendicular to the rotation axis,
The center of the radius of curvature (hereinafter referred to as the bush center) of the arc-shaped outer peripheral portion of the bush arranged on the rotation direction side and the bush arranged on the rear side in the counter rotation direction is referred to as the center line in the longitudinal direction of the vane. The vane type compressor is also arranged on the rear side in the counter-rotating direction.
前記シリンダの前記内周面の他方の開口端を閉塞するシリンダヘッドと、
を備え、
前記ベーン角度調整手段は、
リング形状又は部分リング形状に形成され、前記ベーンの両端部に設けられたベーンアライナと、
前記フレーム及び前記シリンダヘッドのシリンダ側端面において前記シリンダの前記内周面の中心軸と同心に設けられ、前記ベーンアライナの外周面を摺動自在に支持するベーンアライナ軸受部と、
を備えたことを特徴とする請求項1〜請求項5のいずれか一項に記載のベーン型圧縮機。 A frame that closes one open end of the inner peripheral surface of the cylinder;
A cylinder head for closing the other open end of the inner peripheral surface of the cylinder;
With
The vane angle adjusting means includes
A vane aligner formed in a ring shape or a partial ring shape and provided at both ends of the vane;
A vane aligner bearing portion provided concentrically with a central axis of the inner peripheral surface of the cylinder at a cylinder side end surface of the frame and the cylinder head, and slidably supporting an outer peripheral surface of the vane aligner;
The vane type compressor according to any one of claims 1 to 5, further comprising:
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