JP2013177835A

JP2013177835A - ベーン型圧縮機

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Publication number: JP2013177835A
Application number: JP2012041339A
Authority: JP
Inventors: Masahiro Kamikawa; 正寛神川; Hirotada Shimaguchi; 博匡島口
Original assignee: Calsonic Kansei Corp
Current assignee: Marelli Corp
Priority date: 2012-02-28
Filing date: 2012-02-28
Publication date: 2013-09-09
Anticipated expiration: 2032-02-28
Also published as: JP5893957B2

Abstract

【課題】ベーン型圧縮機の起動時にチャタリングを発生させないベーン型圧縮機を提供することを目的としている。
【解決手段】駆動軸を有するモータ部と、モータ部の回転駆動力が駆動軸を介して伝達され冷媒を圧縮する圧縮部とを備え、シリンダ室が形成されたシリンダブロックと、シリンダブロックの両端部に固定されてシリンダ室を閉じ空間とする一対のサイドブロックと、駆動軸と一体に形成されてシリンダ室内で回転するとともにベーン溝とベーン溝の底部に形成されたベーン背圧室とを有する回転ロータと、ベーン溝に出没自在に配置されてベーン背圧室から背圧を受けて突出し回転ロータの回転により冷媒を圧縮するベーンとを有するベーン型圧縮機であって、背圧付与工程時に圧縮したオイルをベーン背圧室内に供給してベーン溝内のベーンに背圧を付与するオイルポンプを備え、圧縮機の起動時に、背圧付与工程を行い、次に圧縮行程を行うことを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、圧縮機に関するものであって、特に、ロータから突出するベーンによって冷媒を圧縮するベーン型圧縮機に関するものである。

特許文献１に示すように、従来のベーン型圧縮機は、ロータの回転により、ロータとシリンダと両サイドブロックとベーンとにより構成された複数個の圧縮室の容積をそれぞれ変化させて、圧縮室の内部の気体を圧縮し、ベーンに対する所定の油圧の供給通路に加えて、圧縮室が圧縮行程にあるときのベーンに対して所定の油圧よりも高圧の油圧を供給する高圧供給通路が形成され、ベーン溝に高圧供給通路を開口することにより通常の背圧以外の油圧をベーンに作用させ、この油圧によってベーンの移動を行うと共にチャタリングの発生を防止するという従来技術が知られている。

特開２００７−１００６０２

しかしながら、特許文献１においては、ベーン溝に高圧供給通路を開口することにより通常の背圧以外の油圧をベーンに作用させ、この油圧によってベーンの移動を行うと共にチャタリングの発生を防止しているが、圧縮開始時に油圧が十分にベーン背圧室に供給されず、ベーンがシリンダ内壁に衝突しチャタリングを起こすという問題があった。

そこで、本発明は、ベーン型圧縮機の起動時にチャタリングを発生させないベーン型圧縮機を提供することを目的としている。

上記の課題を解決するために、本発明の請求項１に係る発明は、駆動軸１０を有するモータ部８と、このモータ部８の回転駆動力が前記駆動軸１０を介して伝達され圧縮行程で回転し冷媒を圧縮する圧縮部５とを備え、前記圧縮部５はシリンダ室２１が形成されたシリンダブロック１４と、このシリンダブロック１４の両端部に固定されてシリンダ室２１を閉じ空間とする一対のサイドブロック１６，１７と、前記シリンダ室２１内に回転自在に設けられ前記駆動軸１０と一体に形成されてシリンダ室２１内で回転するとともにベーン溝３２と該ベーン溝３２の底部に形成されたベーン背圧室３８とを有する回転ロータ１２と、該回転ロータ１２の前記ベーン溝３２に出没自在に配置されてベーン背圧室３８から背圧を受けて突出し回転ロータ１２の回転により冷媒を圧縮するベーン３４とを有するベーン型圧縮機１であって、背圧付与工程時に圧縮したオイル１８を前記ベーン背圧室３８内に供給して前記ベーン溝３２内のベーン３４に背圧を付与するオイルポンプを備え、前記ベーン型圧縮機１の起動時に、前記背圧付与工程を行い、次に圧縮行程を行うことを特徴とする。

請求項２に係る発明は、請求項１記載のベーン型圧縮機１であって、前記オイルポンプ６は、前記モータ部８の駆動軸１０と連結されて、背圧付与工程でモータ部８の回転駆動力でオイル１８を圧縮し前記ベーン背圧室３８内に供給することを特徴とする。

請求項３に係る発明は、請求項２記載のベーン型圧縮機１であって、前記ベーン型圧縮機１の起動時に前記駆動軸１０が圧縮行程時の回転方向と逆方向に回転して前記オイルポンプ６を駆動し、オイル１８を圧縮して前記ベーン背圧室３８内に供給することを特徴とする。

請求項４に係る発明は、請求項３記載のベーン型圧縮機１であって、前記圧縮行程時の前記駆動軸１０の回転時に前記オイルポンプ６と非連結状態となり、前記背圧付与行程の前記駆動軸１０の回転時に前記オイルポンプ６と連結状態となるワンウェイクラッチ３０を介して前記駆動軸１０と前記オイルポンプ６とが連結されていることを特徴とする。

本発明のベーン型圧縮機１は、ベーン型圧縮機１の起動時に、まず背圧付与工程を行い、次いで圧縮工程を行うことにより、駆動軸１０に連結されたオイルポンプ６をモータ部８の回転によって駆動軸１０を逆転させてオイルポンプ６を作動させ、オイルポンプ６で発生させた油圧をベーン背圧室３８に供給する背圧付与工程によって、ベーン背圧室３８にオイル１８供給することができ、駆動軸１０とオイルポンプ６は、ワンウェイクラッチ３０を介して連結されており、駆動軸１０の逆転時には駆動軸１０とワンウェイクラッチ３０は連結状態となり、駆動軸１０の正転時には駆動軸１０とワンウェイクラッチ３０は非連結状態となるので、ベーン背圧室３８に油圧を十分に供給することができ、ベーン型圧縮機１の起動時にチャタリングを防止することができる。

本発明の圧縮機の概略断面図。本発明のオイルポンプの概略図。本発明の圧縮機の圧縮行程と背圧付与行程を示す表。

以下、本発明の実施の形態について、図１〜３を用いて詳細に説明する。

図１を用いて本発明のベーン型圧縮機１について説明する。

図１に示すように、本発明のベーン型圧縮機１は、有底筒状のハウジング２と、ハウジング２に固定されるインバータ部３と、ハウジング２内に収容されて冷媒を圧縮する圧縮機構４と、ハウジング２内の潤滑を保つオイル１８と、圧縮機構４にオイル１８を供給するオイルポンプ６と、ハウジング２内の冷媒とオイル１８とを分離するオイルセパレータ２０と、から構成されている。

このハウジング２は、有底筒状に形成されており、ハウジング２の外周面には図示しない冷媒がハウジング２内に吸入する冷媒吸入口と冷媒をハウジング２内から吐出する冷媒吐出口が設けられ、ハウジング２の内部には、冷媒を圧縮する圧縮機構４とハウジング２内の潤滑を行うオイル１８とが収容されている。この有底筒状のハウジング２の開口端部５０は、開口端部５０を閉塞するようにキャップ部２８が図示しないボルト等によって固定され吸入室２２を形成している。

このキャップ部２８を介してハウジング２に固定されるインバータケース５４は、冷媒を圧縮する圧縮機構４の制御を行うインバータ部３を収容している。このインバータ部３では、後述する背圧付与行程および圧縮行程の制御を行っている。

インバータ部３によって駆動を制御される圧縮機構４は、駆動軸１０を有するモータ部８と、このモータ部８の回転駆動力が駆動軸１０を介して伝達され圧縮行程で回転し冷媒を圧縮する圧縮部５とから構成されている。

圧縮部５は、冷媒を圧縮するシリンダ室２１が形成されたシリンダブロック１４と、このシリンダブロック１４の両端部に固定されてシリンダ室２１を閉じ空間とする一対のサイドブロック１６，１７と、シリンダ室２１内に回転自在に設けられ圧縮機構４の駆動軸１０と一体に形成され、シリンダ室２１内で回転するとともにベーン溝３２と該ベーン溝３２の底部に形成されたベーン背圧室３８とを有する回転ロータ１２と、回転ロータ１２のベーン溝３２に出没自在に配置されてベーン背圧室３８から背圧を受けて突出し回転ロータ１２の回転により冷媒を圧縮するベーン３４とを有している。

一対のサイドブロック１６，１７は、シリンダブロック１４を狭持するように配置され、一方のサイドブロック１６は、ハウジング２の内壁にボルト４０によって固定されており、他方のサイドブロック１７は、ハウジング２の内壁に嵌合している。この一対のサイドブロック１６，１７がハウジング２と嵌合することによって、ハウジング２内を冷媒の吐出室２３と吸入室２２とに分割している。

他方のサイドブロック１７には、吐出室２３側へ突出する突出部４２と、ベーン３４が収容されるベーン背圧室３８に連通するサライ溝４６が設けられ、この突出部４２には、一定方向のみに回転し、回転動力を伝達するワンウェイクラッチ３０を収容するクラッチ収容凹部４４が設けられ、サライ溝４６と後述するオイルポンプ６とを連通するオイル供給通路４８が設けられている。ワンウェイクラッチ３０は、圧縮行程時の駆動軸１０の回転時にオイルポンプ６と非連結状態となり、背圧付与行程の駆動軸１０の回転時にオイルポンプ６と連結状態となる。このワンウェイクラッチ３０を介して駆動軸１０と前記オイルポンプ６とが連結されている。

このワンウェイクラッチ３０が収容されるクラッチ収容凹部４４には、後述するオイルポンプ６を駆動させるワンウェイクラッチ３０が駆動軸１０の逆回転方向のみに回転自在に配置されている。

モータ部８の駆動軸１０と連結されているオイルポンプ６は、図２に示すように、ポンプハウジング７と、時計回りに回転するセンターロータ９と、センターロータ９と同方向に回転するアウターロータ１１と、から構成されている。ポンプハウジング７には、ハウジング２内に貯留するオイルを吸い上げオイルポンプ６内にオイル１８を吸入するオイル吸入口１３と、センターロータ９及びアウターロータ１１によってオイル吸入口１３から吸入されたオイル１８を圧縮するポンプ室１９と、ポンプ室１９で圧縮されたオイル１８をサイドブロック１７に形成されたオイル供給通路４８へ吐出するオイル吐出口１５と、が形成されている。

オイルポンプ６によって圧縮されたオイル１８は、サイドブロック１７に形成されたオイル供給通路４８、サライ溝４６の順に供給される。サライ溝４６に供給されたオイル１８は、サライ溝４６と連通するベーン背圧室３８に供給され、ベーン３４をベーン溝３２から押し出す。

次に、図３を用いてベーン型圧縮機１の動作について説明する。

圧縮機運転状態が起動直前の時、つまり背圧付与行程の時、モータ部８がインバータ部３から通常の駆動軸１０が正回転する時と逆の電流が流され、モータ部８が通常と逆方向に回転する。このモータ部８の逆回転により、モータ部８と一体に形成された駆動軸１０が逆回転し、駆動軸１０に固定されたワンウェイクラッチ３０が連結状態となり、オイルポンプ６を駆動させベーン背圧室３８に油圧を十分に供給することができる。

また、圧縮機運転状態が通常運転時、つまり圧縮行程の時は、インバータ部３からモータ部８を正回転させる電流が流され、モータ部８が通常の正回転方向に回転する。この時、駆動軸１０に固定されたワンウェイクラッチ３０は非連結状態となり、ワンウェイクラッチ３０が空転するため、オイルポンプ６を駆動させることがない。

すなわち、操作者が圧縮機の運転状態が起動直前の時、エアコン等のスイッチをオンにすると、背圧付与工程として、インバータケース５４内のインバータ部３に駆動開始の信号が送られ、インバータ部３からモータ部８に電流が流れる。モータ部８に電流が流れることにより、モータ部８に磁力が発生し、この磁力によって駆動軸１０が回転する。この際、通常流す電流と反対の電流をモータ部８に流すことによって駆動軸１０を逆回転をさせる。

ベーン型圧縮機１の起動時に駆動軸１０が圧縮行程時の回転方向と逆方向に回転して駆動軸１０に固定されたワンウェイクラッチ３０が連結され、この駆動力をワンウェイクラッチ３０によってオイルポンプ６に伝達することでオイルポンプ６が駆動する。

駆動力が伝達されたオイルポンプ６は、ハウジング２の下方に貯留しているハウジング２内の潤滑のためのオイル１８をオイル吸入口１３から吸い上げ、ポンプ室１９でオイル１８を圧縮しオイル吐出口１５からサイドブロック１７に形成されたオイル供給通路４８に吐出する。オイル供給通路４８へ供給されたオイル１８がサイドブロック１７に形成されたサライ溝４６を通り、サライ溝４６と連通するベーン背圧室３８に供給され、ベーン３４をベーン溝３２から押し出して、シリンダ室２１の内壁に当接する。

なお、このような背圧付与行程は、ベーン３４がベーン溝３２から突出すれば良く、回転ロータ１２を約１〜２秒程度逆回転させれば良い。また、駆動軸１０を逆回転させる際には、正回転と逆の信号をインバータ部３からモータ部８へ送り、かつ、１００ｒｐｍ以下でゆっくりと駆動軸１０が回転するようにインバータ部３で制御している。

ベーン３４がベーン溝３２から押し出されてシリンダ室２１の内壁に当接した後、圧縮工程として、駆動軸１０を逆回転させる制御信号であるインバータ部３からのモータ部８への電流を遮断し、モータ部８が通常の正回転方向へ回転する電流をモータ部８に流すことによって駆動軸１０を正回転させる。

駆動軸１０を正回転させることにより、回転ロータ１２が回転し、背圧付与工程によってベーン溝３２から押し出されたベーン３４とシリンダ室２１の内壁との間でシリンダ室２１に吸入された冷媒を圧縮する。

このような構成とすることにより、ベーン型圧縮機１の起動時に、駆動軸１０に連結されたオイルポンプ６をモータ部８の回転によって駆動軸１０を逆転させてオイルポンプ６を作動させ、オイルポンプ６で発生させた油圧をベーン背圧室３８に供給する背圧付与工程によって、ベーン背圧室３８にオイル１８を供給することができる。

また、駆動軸１０とオイルポンプ６は、ワンウェイクラッチ３０を介して連結されており、駆動軸１０の逆回転時には駆動軸１０とワンウェイクラッチ３０は連結状態となり、駆動軸１０の正転時には駆動軸１０とワンウェイクラッチ３０は非連結状態となるので、ベーン背圧室３８に油圧を十分に供給することができ、ベーン型圧縮機１の起動時にチャタリングを防止することができる。

また、通常の正転時には、ワンウェイクラッチ３０が連結せず、逆回転時にのみワンウェイクラッチ３０が連結してオイルポンプ６を駆動させるので、オイルポンプ６を過剰に回転させることなく、ベーン背圧室３８にオイル１８を供給することができる。

本発明は、圧縮機に利用することができる。

１ベーン型圧縮機
５圧縮部
８モータ部
１０駆動軸
１２回転ロータ
１４シリンダブロック
１６サイドブロック
１７サイドブロック
１８オイル
２１シリンダ室
３２ベーン溝
３４ベーン
３８ベーン背圧室

Claims

駆動軸（１０）を有するモータ部（８）と、このモータ部（８）の回転駆動力が前記駆動軸（１０）を介して伝達され圧縮行程で回転し冷媒を圧縮する圧縮部（５）とを備え、
前記圧縮部（５）はシリンダ室（２１）が形成されたシリンダブロック（１４）と、このシリンダブロック（１４）の両端部に固定されてシリンダ室（２１）を閉じ空間とする一対のサイドブロック（１６，１７）と、前記シリンダ室（２１）内に回転自在に設けられ前記駆動軸（１０）と一体に形成されてシリンダ室（２１）内で回転するとともにベーン溝（３２）と該ベーン溝（３２）の底部に形成されたベーン背圧室（３８）とを有する回転ロータ（１２）と、該回転ロータ（１２）の前記ベーン溝（３２）に出没自在に配置されてベーン背圧室（３８）から背圧を受けて突出し回転ロータ（１２）の回転により冷媒を圧縮するベーン（３４）とを有するベーン型圧縮機（１）であって、
背圧付与工程時に圧縮したオイル（１８）を前記ベーン背圧室（３８）内に供給して前記ベーン溝（３２）内のベーン（３４）に背圧を付与するオイルポンプを備え、
前記ベーン型圧縮機（１）の起動時に、前記背圧付与工程を行い、次に圧縮行程を行うことを特徴とするベーン型圧縮機（１）。
請求項１記載のベーン型圧縮機（１）であって、
前記オイルポンプ（６）は、前記モータ部（８）の駆動軸（１０）と連結されて、背圧付与工程でモータ部（８）の回転駆動力でオイル（１８）を圧縮し前記ベーン背圧室（３８）内に供給することを特徴とするベーン型圧縮機（１）。
請求項２記載のベーン型圧縮機（１）であって、
前記ベーン型圧縮機（１）の起動時に前記駆動軸（１０）が圧縮行程時の回転方向と逆方向に回転して前記オイルポンプ（６）を駆動し、オイル（１８）を圧縮して前記ベーン背圧室（３８）内に供給することを特徴とするベーン型圧縮機（１）。
請求項３記載のベーン型圧縮機（１）であって、
前記圧縮行程時の前記駆動軸（１０）の回転時に前記オイルポンプ（６）と非連結状態となり、前記背圧付与行程の前記駆動軸（１０）の回転時に前記オイルポンプ（６）と連結状態となるワンウェイクラッチ（３０）を介して前記駆動軸（１０）と前記オイルポンプ（６）とが連結されていることを特徴とするベーン型圧縮機（１）。