JP2013217347A - Vane type compressor - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、ベーン型圧縮機に関するものである。 The present invention relates to a vane type compressor.
近年、地球温暖化防止対策のため、地球温暖化係数(Global Warming Potential、以下GWPという)の低い冷媒の使用が検討されている。しかしながら、低GWP冷媒は従来の冷媒より動作圧力が低い冷媒が多く、冷凍サイクル内の冷媒循環量が多く必要となる。冷凍サイクルの循環量を制御する圧縮機としては大きな押しのけ量が必要となり、圧縮要素部分の大型化が必須であった。これに対して、低GWP冷媒の使用が進んでいるカーエアコンなどでは動作圧力が低い冷媒を使用し省スペースを実現できるベーンロータリ圧縮機が使用されている。 In recent years, the use of a refrigerant having a low global warming potential (hereinafter referred to as GWP) has been studied as a countermeasure against global warming. However, many low GWP refrigerants have a lower operating pressure than conventional refrigerants, requiring a large amount of refrigerant circulation in the refrigeration cycle. As a compressor for controlling the circulation amount of the refrigeration cycle, a large displacement amount is required, and it is essential to enlarge the compression element portion. On the other hand, in a car air conditioner or the like where the use of a low GWP refrigerant is advanced, a vane rotary compressor that uses a refrigerant with a low operating pressure and can realize space saving is used.
従来のベーン型圧縮機は、シリンダの円筒状内部空間すなわちシリンダ室に設けられたロータシャフト(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をロータシャフトという)と、ロータシャフトのロータ部内に一箇所または複数箇所形成されたベーン溝と、そのベーン溝内に嵌入されたベーンを備え、シリンダとロータ部とベーンによって形成された圧縮室に冷媒を吸入し、ロータシャフトの回転とベーンの摺動ととともに、圧縮室の容積を変化させ、冷媒の圧縮を行っている。そのとき、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(例えば、特許文献1参照)。 A conventional vane type compressor has a rotor shaft provided in a cylindrical inner space of a cylinder, that is, a cylinder chamber (a cylindrical rotor portion that rotates in the cylinder and a shaft that transmits rotational force to the rotor portion are integrated. A rotor shaft), a vane groove formed in one or a plurality of locations in the rotor portion of the rotor shaft, and a vane fitted in the vane groove, and formed by the cylinder, the rotor portion, and the vane. The refrigerant is sucked into the compression chamber, and the volume of the compression chamber is changed along with the rotation of the rotor shaft and the sliding of the vane to compress the refrigerant. At that time, the tip of the vane slides while coming into contact with the inner circumferential surface of the cylinder (see, for example, Patent Document 1).
また、別の例として、ロータシャフトの内部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、ロータ部の外径付近に半円棒形状の一対の挟持部材を介してベーンがロータ部に対して回転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)。 As another example, the interior of the rotor shaft is configured to be hollow, and a vane fixed shaft is disposed therein. The vane is rotatably attached to the fixed shaft, and further, a semicircle is disposed near the outer diameter of the rotor portion. There has also been proposed a vane type compressor in which a vane is rotatably held with respect to a rotor portion via a pair of rod-shaped clamping members (see, for example, Patent Document 2).
例えば、特許文献1のような一般的なベーン型圧縮機は、ベーンがロータ部からシリンダ室の内周面すなわちシリンダ内周面に押し出される方向がロータ部のベーン溝により規制され、ベーンはロータ部の外周面に対して常に同じ傾きとなるように保持されている。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は変化するものは、全周に亘ってベーン先端がシリンダ内周面に当接するために、ベーンの先端のRをシリンダ内周面のRに比べて小さく構成する必要があった。
For example, in a general vane type compressor such as
しかしながら、ベーン先端がシリンダ内周面と当接しながら摺動するものにおいては、Rの大きく異なるシリンダ内周面とベーン先端が摺動するため、二つの部品(シリンダ、ベーン)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、境界潤滑状態となる。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、境界潤滑状態では概ね0.05以上と非常に大きくなる。 However, in the case where the vane tip slides while abutting against the cylinder inner peripheral surface, the cylinder inner peripheral surface and the vane tip which are greatly different from each other slide, so an oil film is formed between the two parts (cylinder and vane). However, it does not enter the state of fluid lubrication that slides through the oil film, but enters the boundary lubrication state. In general, the friction coefficient according to the lubrication state is about 0.001 to 0.005 in the fluid lubrication, but is very large at about 0.05 or more in the boundary lubrication state.
したがって、ベーン先端とシリンダ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、機械損失の増大による圧縮機効率の大巾な低下が発生するとともに、同時にベーン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。 Therefore, sliding resistance between the vane tip and the cylinder inner peripheral surface in the boundary lubrication state increases the sliding resistance, resulting in a significant decrease in compressor efficiency due to an increase in mechanical loss. There was a problem that the surface was easily worn and it was difficult to ensure a long life.
その改善する形態として、特許文献2のように、中空のロータ部の中に、ベーンをシリンダの円筒状内部空間すなわちシリンダ室の中心軸線にて回転可能に支持する固定軸を備え、且つベーンがロータ部とともに回転可能となるようにロータ部の外周部近傍で狭持部材を介してベーンを保持する方法がある。
As a form of improvement, as in
この構成では、ベーンはシリンダ室の中心軸線にて回転支持されているので、ベーンがロータ部からシリンダ内周面に押し出される方向は常にシリンダ内周面の法線方向となるとともに、ベーン先端部がシリンダ内周面に沿うように移動する。すなわち、ベーンがシリンダ室の中心軸線を中心に回転することにより、ベーンはロータ部からシリンダ内周面の法線方向に押し出される構成となる。そのため、シリンダ内周面のRとベーン先端のRをほぼ一致させ、ベーン先端とシリンダ内周面を非接触に構成することができる。例え、ベーン先端とシリンダ内周面とが接触する場合でも十分な油膜による流体潤滑状態とすることができる。それにより、従来のベーン型圧縮機の課題であるベーン先端部の摺動状態を改善することが可能となる。 In this configuration, since the vane is rotatably supported by the center axis of the cylinder chamber, the direction in which the vane is pushed from the rotor portion to the cylinder inner peripheral surface is always the normal direction of the cylinder inner peripheral surface, and the vane tip portion Moves along the inner circumferential surface of the cylinder. That is, when the vane rotates around the central axis of the cylinder chamber, the vane is pushed out from the rotor portion in the normal direction of the cylinder inner peripheral surface. Therefore, R on the inner circumferential surface of the cylinder and R on the tip of the vane can be substantially matched, and the vane tip and the inner circumferential surface of the cylinder can be configured in a non-contact manner. For example, even when the vane tip and the cylinder inner peripheral surface come into contact with each other, a fluid lubrication state with a sufficient oil film can be achieved. As a result, it is possible to improve the sliding state of the vane tip, which is a problem of the conventional vane compressor.
しかし、ロータ部を中空にした構成では、ロータ部への回転力の付与やロータ部の回転支持が難しくなる。中空のロータ部の両端面に端板を設け、一方の端板の中心にはロータ部を回転させるための回転力を伝達するシャフトすなわち回転軸を接続し回転軸を中心に回転支持されるとともに、もう一方の端板は中央部に穴を設けたリング状に形成し、ベーン固定軸やベーン軸支持材の回転範囲と端板を回転支持する部分とが干渉しないように構成する必要がある。このため、端板を回転支持する部分は、回転軸に比べて大径に構成する必要があり、摺動損失が大きくなるという課題があった。すなわち、損失が大きく大型化するという課題があった。 However, in the configuration in which the rotor portion is hollow, it is difficult to apply a rotational force to the rotor portion and to support the rotation of the rotor portion. End plates are provided on both end faces of the hollow rotor portion, and a shaft that transmits a rotational force for rotating the rotor portion, that is, a rotating shaft is connected to the center of one end plate, and is supported rotatably around the rotating shaft. The other end plate must be formed in a ring shape with a hole in the center so that the rotation range of the vane fixing shaft or the vane shaft support member does not interfere with the rotation support portion of the end plate. . For this reason, the part which rotationally supports the end plate needs to be configured to have a larger diameter than the rotating shaft, and there is a problem that sliding loss increases. That is, there is a problem that the loss is large and the size is increased.
また、ベーン型圧縮機をより大きな冷凍能力の空調機などに使用していくためには、圧縮室容積の増加すなわち圧縮要素の押しのけ量増加が必要である。特に、空調機を大型化させないため、圧縮機を大型化させずに押しのけ量を増加させる必要がある。また、従来からある空調機であっても、圧縮機の押しのけ量が大きければ回転数を低く抑え騒音や効率などの改善を行うこともできる。そこで、圧縮要素すなわちシリンダの外形を大きくすることなく圧縮要素の押しのけ量を増加させるために、ロータ部の外径を小さくしシリンダ室の中心軸線に対するロータシャフトの中心軸線の偏心量を大きくしていく必要がある。しかしながら、従来のベーン型圧縮機の構成では、シリンダ室の中心軸線に対するロータシャフトの中心軸線の偏心量を大きくするとロータ部の中空空間内にベーン固定軸を配置できなくなる。あるいは、シリンダ室の中心軸線を含むようにロータ部の中空空間を大きくすると、ロータ部の外周部と中空空間を隔てる肉厚がなくなりロータ部を形成できなくなる、という寸法上の課題があった。すなわち、より大きな空調機に搭載するために、シリンダ室の中心軸線に対するロータシャフトの中心軸線の偏心量を大きくし圧縮室の容積拡大を行うことは容易にできないという課題があった。 Further, in order to use the vane type compressor for an air conditioner having a larger refrigerating capacity, it is necessary to increase the compression chamber volume, that is, increase the displacement of the compression element. In particular, in order not to increase the size of the air conditioner, it is necessary to increase the displacement without increasing the size of the compressor. In addition, even in a conventional air conditioner, if the displacement of the compressor is large, the number of revolutions can be reduced and noise and efficiency can be improved. Therefore, in order to increase the displacement of the compression element without increasing the outer shape of the compression element, that is, the cylinder, the outer diameter of the rotor portion is decreased and the eccentric amount of the central axis of the rotor shaft with respect to the central axis of the cylinder chamber is increased. We have to go. However, in the configuration of the conventional vane type compressor, if the amount of eccentricity of the center axis of the rotor shaft with respect to the center axis of the cylinder chamber is increased, the vane fixing shaft cannot be disposed in the hollow space of the rotor portion. Alternatively, when the hollow space of the rotor portion is enlarged so as to include the central axis of the cylinder chamber, there is a problem in terms of dimensionality that the rotor portion cannot be formed because there is no thickness separating the outer peripheral portion of the rotor portion from the hollow space. That is, there is a problem that it is not easy to increase the volume of the compression chamber by increasing the amount of eccentricity of the central axis of the rotor shaft with respect to the central axis of the cylinder chamber in order to be mounted on a larger air conditioner.
この発明は、上記のよう課題を解決するためになされたもので、板状の形状を有しその長手方向をロータ部のほぼ径方向となるようにロータ部に配置されるとともにロータ部円周方向に回動自在かつロータ部のほぼ径方向に移動可能にロータ部に保持されたベーンがロータ部の外周面とシリンダの内周面とで形成される空間を仕切り圧縮室を形成するとともに、そのベーンがベーンの長手方向とシリンダの内周面の法線方向とをほぼ一致させた状態でシリンダ内をシリンダの円周方向に移動する圧縮機において、シリンダ室の中心軸線に対するロータシャフトの中心軸線の偏心量を大きくし圧縮室の容積拡大された大容量の圧縮機を得ることが目的である。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and has a plate-like shape and is arranged in the rotor portion so that the longitudinal direction thereof is substantially the radial direction of the rotor portion, and the circumference of the rotor portion. The vane held in the rotor part so as to be rotatable in the direction and movable in the almost radial direction of the rotor part partitions the space formed by the outer peripheral surface of the rotor part and the inner peripheral surface of the cylinder to form a compression chamber, In a compressor in which the vane moves in the cylinder circumferential direction in a state where the longitudinal direction of the vane and the normal direction of the inner peripheral surface of the cylinder substantially coincide with each other, the center of the rotor shaft with respect to the central axis of the cylinder chamber The purpose is to obtain a large-capacity compressor in which the amount of eccentricity of the axis is increased and the volume of the compression chamber is increased.
この発明に係るベーン型圧縮機は、ほぼ円筒状で、軸方向の両端が開口しているシリンダと、シリンダの一方の開口部を閉塞するシリンダヘッドと、シリンダの他方の開口部を閉塞するフレームと、シリンダ内でシリンダの中心軸線と偏心した中心軸線にて回転運動する円柱形のロータ部及びロータ部の中心軸線に設けられロータ部に回転力を伝達する回転軸部を有するロータシャフトと、板状の形状を有しその長手方向がロータ部のほぼ径方向となるようにロータ部に配置されるとともにロータ部円周方向に回動自在かつロータ部のほぼ径方向に移動可能にロータ部に保持されたベーンと、ベーンにてロータ部の外周面とシリンダの内周面とで形成される空間を仕切ることで圧縮室を形成するベーン型圧縮機において、
ベーンに、ベーンの長手方向とシリンダの内周面の法線方向とがほぼ一致するように規制しロータ部の回転運動によって回転軸部の周囲を回るベーンアライナを備え、回転軸部にベーンアライナと回転軸部とを接触させない逃がし部を設けたことを特徴とするベーン型圧縮機。
The vane type compressor according to the present invention is substantially cylindrical and has a cylinder that is open at both ends in the axial direction, a cylinder head that closes one opening of the cylinder, and a frame that closes the other opening of the cylinder. And a rotor shaft having a cylindrical rotor portion that rotates in a center axis that is eccentric with the center axis of the cylinder in the cylinder, and a rotary shaft portion that is provided on the center axis of the rotor portion and transmits a rotational force to the rotor portion. The rotor part has a plate shape and is arranged in the rotor part so that its longitudinal direction is substantially the radial direction of the rotor part, and is rotatable in the circumferential direction of the rotor part and movable in the substantially radial direction of the rotor part In the vane type compressor that forms the compression chamber by partitioning the space formed by the vane held by the vane and the outer peripheral surface of the rotor portion and the inner peripheral surface of the cylinder by the vane,
The vane is provided with a vane aligner that is controlled so that the longitudinal direction of the vane and the normal direction of the inner peripheral surface of the cylinder substantially coincide with each other and rotates around the rotating shaft portion by the rotational movement of the rotor portion. A vane type compressor provided with a relief part that does not contact the rotating shaft part.
この発明に係るベーン型圧縮機は、ベーンの長手方向とシリンダの内周面の法線方向とがほぼ一致するように規制しロータ部の回転運動によって回転軸部の周囲を回るベーンアライナをベーンに備え、ベーンアライナが回転軸部に接触することないよう回転軸部に逃がし部を設けたので、シリンダ室の中心軸線に対するロータシャフトの中心軸線の偏心量を大きくし圧縮室の容積拡大された大容量の圧縮機を得ることができる。 The vane type compressor according to the present invention is configured such that a vane aligner that rotates around the rotating shaft portion by the rotational movement of the rotor portion is regulated so that the longitudinal direction of the vane and the normal direction of the inner peripheral surface of the cylinder substantially coincide with each other. In order to prevent the vane aligner from coming into contact with the rotary shaft portion, the rotary shaft portion is provided with a relief portion, so that the eccentric amount of the central axis of the rotor shaft with respect to the central axis of the cylinder chamber is increased, and the volume of the compression chamber is expanded. A large capacity compressor can be obtained.
実施の形態1.
図1は実施の形態1を示す図で、ベーン型圧縮機の縦断面図である。図1を参照しながら、ベーン型圧縮機(密閉型)について説明する。但し、本実施の形態は、圧縮要素に特徴があり、ベーン型圧縮機(密閉型)は、一例である。本実施の形態は、密閉型に限定されるものではなく、エンジン駆動や開放型容器等の、他の構成のものにも適用される。また、本実施例においては、ベーンが2枚の場合を示しているが、1枚や3枚以上でもよい。
FIG. 1 shows the first embodiment, and is a longitudinal sectional view of a vane compressor. A vane type compressor (sealed type) will be described with reference to FIG. However, this embodiment is characterized by the compression element, and the vane type compressor (sealed type) is an example. The present embodiment is not limited to a sealed type, but can be applied to other configurations such as an engine drive and an open container. In the present embodiment, the case where there are two vanes is shown, but one or three or more vanes may be used.
本実施の形態に示す圧縮機は、主に冷凍や空調用途として冷媒を圧縮・循環させる用途に用いられる。特にベーンが2枚以上の構成においては、シリンダの大きさに対して循環する冷媒の体積流量が大きいため、比較的大きな冷媒流量が必要とされる低圧冷媒用として好適である。冷媒の種類としては、標準沸点が−45℃以上となる、R600a(イソブタン)、R600(ブタン)、R290(プロパン)、R134a、R152a、R161、R407C、R1234yf、R1234ze等の冷媒に適している。 The compressor shown in the present embodiment is mainly used for the purpose of compressing and circulating a refrigerant for refrigeration and air conditioning. In particular, in the configuration having two or more vanes, the volume flow rate of the circulating refrigerant is large with respect to the size of the cylinder, so that it is suitable for a low-pressure refrigerant requiring a relatively large refrigerant flow rate. The type of refrigerant is suitable for refrigerants such as R600a (isobutane), R600 (butane), R290 (propane), R134a, R152a, R161, R407C, R1234yf, R1234ze, etc., having a normal boiling point of −45 ° C. or higher.
図1に示すベーン型圧縮機(密閉型)100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の下部に位置し、密閉容器103内の底部に貯留する冷凍機油(図示せず)を圧縮要素101内の給油機構(図示せず)により圧縮要素101に導き、圧縮要素101の各摺動部が潤滑される。
A vane type compressor (sealed type) 100 shown in FIG. 1 contains a
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の内周に固定される固定子11と、固定子11の内側に配設され、永久磁石を有する回転子12を備える。
The
固定子11は、固定子鉄心、絶縁部材、コイルから構成され、コイルにはリード線15が接続されている。リード線15は密閉容器103に溶接により固定されたガラス端子13と接続されており、ガラス端子13から電力が供給される。ガラス端子13にはリード線15を介して固定子11のコイルに電力を供給する外部電源が接続される。コイルは、固定子鉄心に複数設けられたティースにポリエチレンテレフタレート(PET)やポリエチレンナフタレート(PEN)などで構成された絶縁部材を介して回転軸方向に巻き付けられている。このような構成によって、外部電源がコイルに通電すると、コイルが磁束を発生し、固定子鉄心上に複数の磁極を生成する。
なお、固定子鉄心は、薄板電磁鋼板を打抜いた鉄心シートを積層することで形成され、密閉容器103に焼嵌めによって固定されている。
The
The stator core is formed by laminating core sheets obtained by punching thin electromagnetic steel plates, and is fixed to the sealed
回転子12は、固定子11と同様に薄板電磁鋼板を打抜いた鉄心シートを積層し構成された回転子鉄心と、回転子鉄心の外周側表面付近に磁石挿入孔が設けられている。その磁石挿入孔にはフェライト磁石や希土類磁石などの永久磁石が挿入され、回転子12上の磁極を形成する。
なお、永久磁石はフェライト磁石や希土類磁石などを単一使用しても、フェライト磁石と希土類磁石を混在使用しても構わない。また、磁石挿入孔は回転子鉄心の外周側表面付近と説明したが、永久磁石の磁力調整のため回転子鉄心の外周側表面から所定の距離を設けた回転子鉄心の内周側に設けても構わない。また、回転子鉄心に磁石挿入孔を設けず回転子鉄心の外周表面に貼り付けても構わない。
なお、回転子鉄心の中心には、ロータシャフト4の回転軸部4bが焼き嵌め等により締結されている。
The
The permanent magnet may be a single ferrite magnet or rare earth magnet, or a mixture of ferrite magnets and rare earth magnets. In addition, the magnet insertion hole has been described as near the outer peripheral surface of the rotor core, but it is provided on the inner peripheral side of the rotor core at a predetermined distance from the outer peripheral surface of the rotor core in order to adjust the magnetic force of the permanent magnet. It doesn't matter. Moreover, you may affix on the outer peripheral surface of a rotor core, without providing a magnet insertion hole in a rotor core.
In addition, the
以上のような構成によって、電動要素102は、回転子12の永久磁石が作る磁束と固定子11のコイルが作る磁束との作用によって、回転子12を回転させ、回転力をロータシャフト4へ伝達し、ロータシャフト4を介して圧縮要素101へ伝達する。
With the above-described configuration, the
なお、電動要素102は、ブラシレスDCモータを一例として説明したが、回転子12に永久磁石を使わない、例えば、誘導電動機であっても構わない。誘導電動機の固定子の構成については、ブラシレスDCモータとほぼ同じであるが、回転子は永久磁石の代わりに二次コイルが設けられており、固定子側のコイルが回転子側の二次コイルに磁束を誘導して回転力を発生させ、回転子12を回転させる。
In addition, although the
圧縮要素101は、吸入管(図示せず)から低圧の冷媒を圧縮室に吸入して圧縮し、圧縮された冷媒は、密閉容器103内に吐出され、電動要素102を通過して密閉容器103の上部に固定された吐出管14から外部(冷凍サイクルの高圧側)に吐出される。なお、密閉容器103内が高圧となる高圧タイプにて説明したが、ベーン型圧縮機200は、密閉容器103内が高圧となる高圧タイプであっても、密閉容器103内が低圧となる低圧タイプであっても構わない。
The
本実施の形態は、圧縮要素101に特徴があるので、以下、圧縮要素101について詳細に説明する。図1においても、圧縮要素101を構成する各部品に符号を付しているが、図2の分解斜視図の方が解りやすいので、主に図2を参照しながら、補足として図1および図3にて説明する。図2は実施の形態1を示す図で、ベーン型圧縮機の圧縮要素101の分解斜視図である。図3は図1のZ−Z’面にて切断した圧縮要素101の横断面図(上面図)である。図3の()内の符号は上面の部品に隠れた部品の符号である。
Since the present embodiment is characterized by the
図2に示すように、圧縮要素101は以下に示す要素を有する。
(1)シリンダ1:全体形状がほぼ円筒状で、軸方向の両端部が開口した内部空間すなわちシリンダ室1aを有する。また、シリンダ室1aの内周面1bには吸入ポート1cが開口されており、吸入ポート1cは密閉容器103の外部の冷媒回路と接続される吸入管と接続される。同様に、内周面1bには後述する吐出ポート2cにつながる吐出流路1dが設けられており、吐出ポート2cとシリンダ室1aとを連通させる;
(2)フレーム2:断面がほぼT字状で、シリンダ1に接する部分がほぼ円板状であり、シリンダ1の一方の開口部(図2では上側)を閉塞する。フレーム2のシリンダ1側端面には、シリンダ室1aの中心軸線と同心で、かつシリンダ室1aの内径より小さい内径のほぼ円筒状の凹部2a(図1にのみ図示)が設けられている。凹部2aはシリンダ室1a側に開口しており、後述するベーンアライナ部5b、6bが嵌入し、凹部2aの内周面に押圧される。また、シリンダ1に接する側と反対側にはほぼ円筒状の軸受部2bが設けられ、軸受部2bの内部空間は凹部2aに連通している。後述するロータシャフト4の回転軸部4bが挿入され回転可能に保持する。なお、軸受部2bの中心軸線は、シリンダ室1aの中心軸線に対して偏心した位置に設けられており、シリンダ室1aの中心軸線に対してロータシャフト4の回転軸部4bは偏心した中心軸線上で回転運動を行う。また、フレーム2には、シリンダ1側端面から軸受部2b側に連通する吐出ポート2cが設けられている;
(3)シリンダヘッド3:断面がほぼT字状で、シリンダ1に接する部分がほぼ円板状であり、シリンダ1の開口部のうちフレーム2にて閉塞される側と反対側の開口部(図2では下側)を閉塞する。シリンダヘッド3のシリンダ1側端面には、シリンダ1の中心軸線と同心で、かつシリンダ室1aの内径より小さい内径の円筒状の凹部3aが設けられている。凹部3aは、シリンダ室1a側に開口しており、後述するベーンアライナ部5c、6cが嵌入し、凹部2aの内周面に押圧される。また、シリンダ1と接する側と反対側にはほぼ円筒状の軸受部3bが設けられており、軸受部3bの内部空間は凹部3aに連通しており、後述するロータシャフト4の回転軸部4cが挿入され回転可能に保持する。なお、軸受部3bの中心軸線は、シリンダ室1aの中心軸線に対して偏心した位置に設けられており、シリンダ室1aの中心軸線に対してロータシャフト4の回転軸部4cは偏心した中心軸線上で回転運動を行う;
(4)ロータシャフト4:シリンダ1内でシリンダ室1aのとは偏心した中心軸線上で回転運動を行うロータ部4a、及びロータ部4aの中心軸線の上下に設けられた回転軸部4b,4cが一体となった構造である。ロータ部4aには、ロータ部4aの軸方向に垂直な断面がほぼ円形でロータ部4aの軸方向に貫通するブッシュ保持部4d、4e及びベーン逃がし部4f、4gが設けられている。ブッシュ保持部4dはロータ部4aの外周側に設けられ、ベーン逃がし部4fはブッシュ保持部4dのロータ部4aの中心軸線側にブッシュ保持部4dと径方向に連通するように設けられている。同様に、ブッシュ保持部4eはロータ部4aの外周側に設けられ、ベーン逃がし部4gはブッシュ保持部4eのロータ部4aの中心軸線側にブッシュ保持部4eと径方向に連通するように設けられている。なお、ブッシュ保持部4d、4eはロータ部4aの外周面4kに開口されている。また、ロータシャフト4の回転軸部4bには、後述するベーンアライナ部5b、6bと軸方向にて重なる位置、すなわち、ベーンアライナ部5、6bが周囲を周回する箇所にベーンアライナ部の逃がし部が設けられている。この例で、逃がし部は回転軸部より径を細くした細径部4hにて形成されている。同様に、ロータシャフト4の回転軸部4cにも、後述するベーンアライナ部5c、6cと軸方向にて重なる位置、すなわち、ベーンアライナ部5c、6cが周囲を周回する箇所にベーンアライナ部の逃がし部が設けられている。この例で、逃がし部は回転軸部より径を細くした細径部4j(図1にのみ図示)にて形成されている;
(5)ベーン5、6:ベーンは少なくとも1個以上ロータ部4aに設けられており、ここでは第1のベーン5と第2のベーン6の2個設けられた例にて説明する。ベーン5は、ほぼ直方体形状の板状のベーン部5aと、ベーン部5aの端面に設けられた部分リング形状すなわち円弧形状のベーンアライナ部5b、5cから構成されている。ベーン部5aは、板状の長手方向がロータ部4aの径方向となるようにロータ部4aに取り付けられた状態で、ロータ部4aの中心側と反対側であるシリンダ内周面1b側のベーン先端部5dと、ロータ部4aの中心軸線側のベーン背面部5eと、ロータ部4aの軸方向、フレーム2側の側面部5fと、ロータ部4aの軸方向、シリンダヘッド3側の側面部5gと、ロータ部4aの円周方向の側面部5h、5jとで構成されている。ベーン部5aの軸方向の側面部5fのベーン背面部5e側にはベーンアライナ部5bが設けられている。同様にベーン部5aの軸方向の側面部5gのベーン背面部5e側にはベーンアライナ部5cが設けられている。なお、ベーン部5aはベーンアライナ部5b、5cのほぼ中央部で、かつ、ベーン部5aの長手方向がベーンアライナ部5b、5cの円弧形状の外周面と直交する方向すなわち法線方向となり、ベーン先端部5dがベーンアライナ部5b、5cの円弧の中心と反対方向すなわち外側に向けられ設けられる。同様に、ベーン6は、ほぼ四角形形状で板状のベーン部6aと、ベーン部6aの端面に設けられた部分リング形状すなわち円弧形状のベーンアライナ部6b、6cから構成されている。ベーン部6aは、板状の長手方向がロータ部4aの径方向となるようにロータ部4aに取り付けられた状態で、ロータ部4aの中心側と反対側であるシリンダ内周面1b側のベーン先端部6dと、ロータ部4aの中心軸線側のベーン背面部6eと、ロータ部4aの軸方向、フレーム2側の側面部6fと、ロータ部4aの軸方向、シリンダヘッド3側の側面部6gと、ロータ部4aの円周方向の側面部6h、6jとで構成されている。ベーン部6aの軸方向の側面部6fのベーン背面部6e側にはベーンアライナ部6bが設けられている。同様にベーン部6aの軸方向の側面部6gのベーン背面部6e側にはベーンアライナ部6cが設けられている。なお、ベーン部6aはベーンアライナ部6b、6cのほぼ中央部で、かつ、ベーン部6aの長手方向がベーンアライナ部6b、6cの円弧形状の外周面と直交する方向すなわち法線方向となり、ベーン先端部6dがベーンアライナ部6b、6cの円弧の中心と反対方向すなわち外側に向けられ設けられる。ベーンアライナ部5b、5c、6b、6cの外径すなわちロータ部4aの中心軸線側からベーンアライナ部5b、5c、6b、6cのベーン先端部5d、6d側の面までの半径は、フレーム2やシリンダヘッド3に形成された凹部2a、3aの内径とほぼ同じの半径にて構成され、ベーンアライナ部5b、6bは凹部2aに、ベーンアライナ部5c、6cは凹部3aに回動可能に嵌入される。また、ベーンアライナ部5b、5c、6b、6cの内径側はロータシャフト4に最近接する回転位相において、回転軸部4b,4cの外径よりも内側となり、細径部4h、4jには接触しないように構成される。なお、ベーンアライナ部5b、5c、6b、6cの軸方向の寸法すなわち高さはロータシャフト4の細径部4h、4jの軸方向の寸法すなわち高さと同じである。また、ベーン部5a、6aのシリンダ内周面1b側に位置するベーン先端部5d、6dは外側に円弧形状に形成され、その円弧形状の半径はシリンダ内周面1bの半径とほぼ同等に構成されている。なお、ベーンが1個で構成される場合のベーンアライナ部は、凹部2a、3aの内径とほぼ同じの半径のリング形状であっても構わない;
(6)ブッシュ7、8:本実施例ではベーン5,6に対し各1対使用されており、第1のベーン5に対応する第1のブッシュを7、第2のベーン6に対応する第2のブッシュを8とする。ほぼ半円柱状であり一対で構成され、ロータ部4aのブッシュ保持部4d、4eに、ほぼ半円柱状の一対のブッシュ7、8は嵌入される。嵌入された一対のブッシュ7に挟持されるようにベーン5のベーン部5aが保持される。同様に、嵌入された一対のブッシュ8に挟持されるようにベーン6のベーン部6aが保持される。さらに、ベーン部5aはブッシュ保持部4dからベーン逃がし部4fに移動することにより、ロータ部4aのほぼ径方向に移動される。同様に、ベーン部6aはブッシュ保持部4eからベーン逃がし部4gに移動することにより、ロータ部4aのほぼ径方向に移動される。すなわち、ブッシュ7、8の内側にベーン5,6の夫々のベーン部5a,6aがロータ部4aに対してロータ部4aの円周方向に回動自在かつロータ部4aのほぼ径方向に移動可能に保持される。なお、ブッシュ保持部4d、4e及びベーン逃がし部4f、4gに挿入され保持されるベーン5、6のベーン部5a、6aはロータ部4aのブッシュ保持部4d、4eに設けられたロータ部外周面4kの開口部からシリンダ内周面1bに向かってベーン先端部5d、6dが移動し、シリンダ内周面1bとロータ部外周面4kで形成される空間をベーン部5a、6aの長手方向にて仕切り、シリンダ内に複数の作動室すなわち吸入室あるいは圧縮室を形成する;
As shown in FIG. 2, the
(1) Cylinder 1: The overall shape is substantially cylindrical, and has an internal space that is open at both ends in the axial direction, that is, a cylinder chamber 1a. A suction port 1c is opened on the inner
(2) Frame 2: The cross section is substantially T-shaped, the portion in contact with the
(3) Cylinder head 3: The cross section is substantially T-shaped, the portion in contact with the
(4) Rotor shaft 4:
(5)
(6) Bushings 7 and 8: In this embodiment, one pair is used for each of the
次に動作について説明する。ロータシャフト4の回転軸部4bが電動要素102等(エンジン駆動の場合は、エンジン)の駆動部からの回転動力を受け、ロータ部4aは、シリンダ1内で回転運動する。ロータ部4aの回転運動に伴い、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を中心軸線とした円周上を周回する。ブッシュ保持部4d、4eにはそれぞれ一対のブッシュ7、8が保持され、そのブッシュ7、8間にベーン5,6のベーン部5a、6aがそれぞれロータ部4aの円周方向に回動可能に保持されている。すなわち、ブッシュ保持部4d、4eとブッシュ7、8によって、ロータ部4aのベーン5、6の保持部が構成され、ベーン5、6はロータ部4aの保持部とともにロータ部4aの円周方向に移動しロータシャフト4の周囲を周回する。
Next, the operation will be described. The
一方、ベーン5、6のベーン部5a、6aは、ロータ部4aの保持部にロータ部4aのほぼ径方向にも移動可能に保持されている。それに対して、ベーン部5a、6aの軸方向に設けられたベーンアライナ部5b、5c、6b、6cは、フレーム2及びシリンダヘッド3のシリンダ1と接する側に形成された凹部2a、3aに回転可能に嵌入され、ベーン5,6のロータ部4aの径方向への移動を規制している。ロータ部4aが回転すると、ロータ部4aの回転に伴う遠心力や、ベーン背面部5e、6e側とベーン先端部5d、6d側との圧力差、具体的には凹部2a、3aとロータ部4aとで形成される空間に進入する冷媒の圧力とシリンダ内周面1bとロータ部外周面4kとで形成される空間内の冷媒圧力の圧力差によって、ロータ部4aの保持部をシリンダ内周面1bに向かって径方向に移動する。このとき、ベーンアライナ部5b、5c、6b、6cは、その外周面すなわちベーン先端部5d、6d側の側面が凹部2a、3aの内周面2d、3dに押圧され、ベーン5、6がシリンダ内周面1b側に移動する量を制限する。このベーンアライナ部5b、5c、6b、6cと凹部2a、3aによって、ベーン5、6は、必要以上にシリンダ内周面1b側に移動してシリンダ内周面1bと接触することなく、ベーン先端部5d、6dとシリンダ内周面1bとの間に微小な隙間を形成することができる。
On the other hand, the
次に、ロータ部4aが回転すると、ベーン5、6とともにベーン5、6に設けられたベーンアライナ部5b、5c、6b、6cも凹部2a、3aの内周面2d、3dに押圧された状態で凹部2a、3aの円周方向に移動する。ベーン5、6のベーン部5a、6aは、その長手方向がベーンアライナ部5b、5c、6b、6cの円弧形状の外周面と直交する方向すなわち法線方向となり、ベーン先端部5d、6dがベーンアライナ部5b、5c、6b、6cの円弧の中心と反対側すなわち外側に向けられ設けられている。したがって、ベーンアライナ部5b、5c、6b、6cが凹部2a、3aの内周面2d、3dに押圧された状態ではベーン部5a、6aの長手方向は凹部2a、3aの径方向すなわちシリンダ室1aの径方向を向いている。そして、ベーン部5a、6aの長手方向にてシリンダ内周面1bとロータ部外周面4kで形成される空間を仕切り圧縮室と吸入室を形成する。
一方、ロータ部4aの中心軸線Cとシリンダ室1aの中心軸線Bとは偏心した位置に設けられているので、ロータ部4aの径方向とシリンダ室1aの径方向、すなわちロータ部外周面4kの法線方向とシリンダ内周面1bの法線方向は異なる。ベーン部5a、6aがロータ部4aの保持部を移動してシリンダ内周面1bとロータ部外周面4kで形成される空間を仕切る場合、ベーン部5a、6aの長手方向はロータ部4aの径方向に移動することになり、ベーンアライナ部5b、5c、6b、6cと凹部2a、3aの内周面2d、3dが規制しようとするシリンダ室1aの径方向に干渉することになる。それに対して、ロータ部4aにてベーン部5a、6aを保持しているブッシュ7、8がブッシュ保持部4d、4e内で回動してベーン部5a、6aの長手方向をロータ部4aの保持部を移動する方向からシリンダ内周面1bの法線方向に変える。これによって、ベーン部5a、6aがロータ部4aの保持部を移動する方向とシリンダ内周面1bとロータ部外周面4kで形成される空間を仕切るベーン部5a、6aの長手方向とが干渉することはなくなる。
これによって、ベーン5、6は、ベーン部5a、6aの長手方向がシリンダ内周面1bの法線方向とほぼ一致する状態にてシリンダ内周面1bとロータ部外周面4kで形成される空間を仕切り、シリンダ室1a内をシリンダ室1aの円周方向に移動することができる。
Next, when the
On the other hand, since the central axis C of the
Thus, the
一方、凹部2a、3a内には、シリンダ室1aの中心軸線Bとは偏心した位置に回転軸部4b、4cが配置されている。しかし、ベーンアライナ部5b、5c、6b、6cは円弧形状すなわち回転の中心側を空間とする形状に構成としているので、ベーンアライナ部5b、5c、6b、6cは、回転軸部4b、4cに接触することなく、その周囲を回転するように構成されている。
On the other hand, in the
なお、ベーン先端部5d、6dをシリンダ内周面1bに沿ってスムーズに移動させるためにも、凹部2a、3aの内周面はシリンダ内周面1bと同心の円筒状に構成するとともに、ベーンアライナ部5b、5c、6b、6cも凹部2a、3aの内周面と同じ径の円弧形状とし、凹部2a、3aの内周面すなわちシリンダ室1aの中心軸線Bの同心の円周上を移動できるようにしている。
In order to smoothly move the
なお、ベーンアライナ部5b、5c、6b、6cは凹部2a、3aの内周面に押圧されて回転方向に摺動する。しかしながら、回転軸部4b、4cすなわちロータ部4aの回転の中心軸線Cとシリンダ室1aの中心軸線Bとは偏心した位置あることから、ベーンが複数ある場合は、ロータ部4aの保持部に常に同じ方向を向きすなわちベーン同士が周方向において等間隔に保持されず、ベーン同士が周方向に近づいたり遠のいたりする。したがって、例えば、ベーンが2枚の場合、ベーンアライナ部を凹部の半周の円弧とすると、ロータ部4aの回転にともない、ベーンアライナ部同士が周方向にて衝突し、ベーン部がシリンダ内周面1bの法線方向を向かず、ベーン先端部5d、6dをシリンダ内周面1bに沿って、移動できない。そこで、ベーンアライナ部同士が衝突しない周方向の長さとしている。例えば、本願のようなベーンが2枚の場合は、凹部2a、3aの内周面の半周より短く設けてある。なお、ベーンアライナ部をどれだけ短くするかは偏心量によって決まる。
一方、ベーンが凹部2a、3aの内周面に押圧されて、押し出されるロータ部外周面4kから押し出される量と方向を規制していることに対し、ベーンアライナ部5b、5c、6b、6cが短くなりすぎると、その力をベーンアライナ部全体に分散させることができず、破損する。すなわち、ベーンアライナ部全体5b、5c、6b、6cに押圧する力を分散させるためにも、できるだけ広い面積で力を受けることが望ましく、ベーンアライナ部を周方向にできるだけ長くし、さらにベーンアライナ部全体が凹部2a、3aの内周面に当接するように構成する。これにより、ベーンアライナ部が押圧する力を分散させながら、ベーンが押し出される量と方向を規制されるとともに、複数のベーンが干渉することなく、凹部2a、3aの内周面に押圧して回転方向に摺動することができる。なお、ベーンアライナ部が凹部2a、3aの内周面に広く当接することによって、そこに供給される潤滑油の油膜の形成も良好となる。
以上のブッシュ保持部4d、4e、ブッシュ7、8、ベーンアライナ部5b、5c、6b、6c、フレーム2の凹部2a、シリンダヘッド3の凹部3aの構成により、ベーン部5a、6aの長手方向がシリンダ内周面1bの法線方向すなわちシリンダ内周面1bからシリンダの中心軸線の方向に向きが規制されシリンダ内周面1bとロータ部外周面4kで形成される空間を仕切ると同時に、ベーン先端部5d,6dはシリンダ内周面1bと数μm程度の微小な隙間を形成しながら、シリンダ内周面1bと接触せずにシリンダ内周面1bに沿って移動する。なお、この微小な隙間は密閉容器103の底部から圧縮要素101に供給される冷凍機油によってシールされる。
なお、凹部2a、3aの内径はロータの外径より小径であるが、その凹部2a、3aの内径の範囲にはロータシャフト4の中心軸線を含む。
The
On the other hand, the vane is pressed by the inner peripheral surfaces of the
Due to the configuration of the
The inner diameters of the
ロータシャフト4の回転軸部4b、4cは、図3のようにシリンダ1のシリンダ室1aの中心軸線Bとは偏心した中心軸線C上に配置されているので、ロータ部4aは、ロータ部外周面4kとシリンダ内周面1bとが最近接する最近接部分Aを有するようにシリンダ室1a内に配置され、シリンダ室1aの中心軸線Bとは偏心した中心軸線C上で回転する。なお、最近接部分Aでは、ロータ部外周面4kとシリンダ内周面1bの間には微小な隙間が形成され、ロータ部外周面4kとシリンダ内周面1bは接触せずに回転している。微小な隙間は圧縮要素101に供給される冷凍機油によってシールされている。
Since the
図4はベーン型圧縮機の圧縮要素101の上面図で圧縮動作を示す。図4を参照しながら、ロータシャフト4の回転に伴いシリンダ1内に、ロータ部4a及び2枚のベーン部5a、6aにより形成される空間(圧縮室あるいは吸入室)が容積変化する様子を説明する。先ず、図4において、ロータシャフト4のロータ部4aとシリンダ内周面1bとの最近接部分Aに、第1のベーン先端部5dがかかる位相を、「角度0°」と定義する。そして、「角度0°」の状態からロータ部4aが反時計回りに回転した角度を、それぞれ、「角度0°」、「角度45°」、「角度90°」、「角度135°」、「角度180°」、「角度225°」、「角度270°」、「角度315°」として、図4ではベーン5、6の位置を示す。なお、図4の「角度0°」の図に示す矢印Dは、ロータシャフト4の回転方向(図4では反時計方向)であり、他の「角度45°」〜「角度315°」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。同様に、シリンダ室1aの中心軸線B、中心軸線Bとは偏心した位置の回転軸部4b、4cの中心軸線Cについても、「角度0°」の図に示し、「角度45°」〜「角度315°」の図では、記号は省略している。
そして、ロータシャフト4の回転にともない、シリンダ1内では「角度0°」の状態から「角度315°」の状態まで順に変化し、「角度315°」の状態のあとは、再び「角度0°」の状態に戻る。また、破線の矢印は、ベーン5、6がロータ部外周面4kからシリンダ内周面1bに向かって押されている方向を示している。
FIG. 4 is a top view of the
As the
ロータシャフト4のロータ部外周面4kとシリンダ内周面1bとが最近接している最近接部分A(上死点)の近傍からロータ部4aの回転方向すなわち反時計回り方向に所定の距離離れた位置(例えば、約45°回転した位置)に吸入ポート1cが設けられている。
The rotor portion outer
また、ロータシャフト4のロータ部4aとシリンダ内周面1bとが最近接している最近接部分Aの近傍からロータ部4aの反回転方向すなわち時計回り方向に所定の距離離れた位置(例えば、約45°回転した位置)に吐出流路1dおよび吐出ポート2cが設けられている。したがって、吸入ポート1cと吐出流路1dおよび吐出ポート2cとは最近接部分Aを挟んだ位置に備えられている。
Further, a position (for example, about a distance from the vicinity of the closest portion A where the
図4の「角度0°」及び「角度180°」のときは、シリンダ1内すなわちシリンダ室1a内にベーン5および6によって仕切られた内部空間が2箇所形成される。「角度0°」の場合、左側の空間すなわち最近接部分Aからみてロータ部4aの回転方向側(反時計回り方向側)の空間202は吸入工程の途中であり、回転とともに容積が拡大し、シリンダ1に形成された吸入ポート1cより低圧の冷媒ガスを吸入する。右側の空間すなわち最近接部分Aからみてロータ部4aの反回転方向側(時計回り方向側)の空間201は圧縮工程の途中であり、回転とともに容積が縮小し、空間内の冷媒ガスを圧縮する。なお、空間201は吐出ポート2cと連通しているが、吐出ポート2cに設けられた吐出弁(図示せず)によって閉鎖されており、容積の縮小とともに圧縮し続けられる。空間201内の冷媒ガスの圧力が所定の圧力(密閉容器内の圧力)に達すると、吐出弁が開き、空間201内の冷媒ガスは吐出ポート2cを介して空間201から密閉容器103内に吐出される。すなわち、吐出工程となる。なお、空間202のような吸入工程中の空間を吸入室と呼ばれ、空間201のような圧縮工程中の空間を圧縮室と呼ばれる。「角度180°」の場合も、同様に、最近接部分Aからみてロータ部4aの回転方向側の空間203は吸入工程の途中、最近接部分Aからみてロータ部4aの反回転方向側の空間202は圧縮工程の途中である。空間202にも吐出ポート2cが連通しているが吐出弁によって閉鎖されており、空間202内が所定の圧力に達すると、吐出弁が開き、空間202内の冷媒ガスを吐出する動作は同じである。
In the case of “angle 0 °” and “angle 180 °” in FIG. 4, two internal spaces partitioned by the
図4の「角度45°」及び「角度225°」では、シリンダ1内に空間が3箇所形成される。それらを最近接部分A(上死点)から反時計回りに説明する。「角度45°」の場合、最近接部分A(上死点)からベーン5までの空間203は新たに形成された吸入室であるが、吸入ポート1cとはまだ連通していない空間である。さらに反時計回りに進んで、ベーン5からベーン6に挟まれた空間202は吸入ポート1cと連通している吸入室となる。そして、ベーン6から最近接部分A(上死点)までの空間201は圧縮工程途中の圧縮室となる。「角度225°」の場合も同様に、最近接部分A(上死点)からベーン6までの空間204は新たに形成された吸入室であり、ベーン6からベーン5に挟まれた空間203は吸入ポート1cと連通している吸入室である。そして、ベーン5から最近接部分A(上死点)までの空間202は圧縮工程途中の圧縮室である。
At “angle 45 °” and “angle 225 °” in FIG. 4, three spaces are formed in the
図4の「角度90°」及び「角度270°」でも、シリンダ1内に空間が3箇所形成される。それらを最近接部分A(上死点)から反時計回りに説明する。「角度90°」の場合、最近接部分A(上死点)からベーン5までの空間203は吸入室である。ベーン5からベーン6に挟まれた空間202はこの位相のときに最大容積となり、吸入工程が完了して吸入ポート1cとは連通しなくなる。これ以降、空間202は吸入室から圧縮室に変わり、内部の冷媒ガスを圧縮する圧縮工程となる。なお、吸入ポート1cは空間203と連通し、空間203に冷媒ガスが吸入開始される。また、ベーン6から最近接部分A(上死点)までの空間201は圧縮工程あるいは空間201内の冷媒ガスが所定の圧力(密閉容器内の圧力)まで達し冷媒ガスを空間201から密閉容器103内に排出する吐出工程となる空間である。「角度270°」の場合も同様に、最近接部分A(上死点)からベーン6までの空間204は吸入室であり、ベーン6からベーン5に挟まれた空間203は吸入工程が完了し、圧縮工程を開始する。すなわち、吸入室から圧縮室に変わり、冷媒ガスを圧縮開始する。そして、ベーン5から最近接部分A(上死点)までの空間202は圧縮工程あるいは吐出工程にある空間である。
Even at “angle 90 °” and “angle 270 °” in FIG. 4, three spaces are formed in the
図4の「角度135°」及び「角度315°」でも、シリンダ1内に空間が3箇所形成される。それらを最近接部分A(上死点)から反時計回りに説明する。「角度135°」の場合、最近接部分A(上死点)からベーン5までの空間203は吸入室である。ベーン5からベーン6に挟まれた空間202は圧縮工程の途中であり内部は中間圧の空間となる。また、ベーン6から最近接部分A(上死点)までの空間201は吐出工程途中の空間である。「角度315°」の場合も同様に、最近接部分A(上死点)からベーン6までの空間204は吸入室であり、ベーン6からベーン5に挟まれた空間203は圧縮工程の途中の空間である。そして、ベーン5から最近接部分A(上死点)までの空間204は吐出工程途中の空間である。
Even at “angle 135 °” and “
上記工程を経て、「角度180°」の場合のベーン6から最近接部分A(上死点)までの空間201及び「角度0°」のベーン5から最近接部分A(上死点)までの空間202は消滅する。
Through the above process, the
このように、ロータシャフト4の回転により、シリンダ室1a内では最近接部分A(上死点)からロータ部4aの回転方向すなわち反時計回り方向側に形成され吸入ポート1cと連通する空間はロータ部4aの回転とともに徐々に容積が大きくなり、吸入ポート1cから冷媒を吸入する。その空間からベーンを挟んでロータ部4aの回転方向、反時計回り方向に隣接する空間は徐々に容積が小さくなり、中の冷媒が圧縮される。そして、所定の圧力まで圧縮された冷媒は、フレーム2に設けられた吐出ポート2cから密閉容器103内に吐出される。
Thus, the rotation of the
以上のように、圧縮要素101では、シリンダ室1a内でロータ部4aが回転することによって、最近接部分A(上死点)とベーンあるいは2つのベーンに挟まれた空間は徐々に容積を変化させ、吸入ポート1cからその空間に冷媒を吸入し、吸入した冷媒を圧縮し、そして、所定の圧力になると吐出ポート2cから密閉容器103内に吐出される動作を繰り返し行う。
As described above, in the
一方、「角度0°」から「角度315°」までの一周の間、ベーンアライナ部5b、5c、6b、6cが凹部2a、3aの内周面2d、3dに押圧されるとともにブッシュ7、8がブッシュ保持部4d、4e内で回動することによって、ベーン5、6は、破線の矢印の方向で示すベーン部5a、6aの長手方向とシリンダ内周面1bの法線方向とがほぼ一致した状態にてシリンダ内周面1bとロータ部外周面4kで形成される空間を仕切り、シリンダ室1a内をシリンダ室1aの円周方向に移動する。
On the other hand, during one round from “angle 0 °” to “
このような構成と動作を行うベーン型圧縮機において、より大きな空調機に適用していくためには、外形を大きくすることなく圧縮室の容積を増加すなわち圧縮要素の押しのけ量を増加させていく必要がある。また、従来からの空調機であっても、外形を大きくすることなく圧縮要素の押しのけ量を増加させることができれば、圧縮機を低回転にて使用でき、騒音や効率の改善につながる。しかしながら、ベーン型圧縮機において、圧縮要素の押しのけ量を増加させる場合には、制約が多く、容易にはできない。 In a vane type compressor having such a configuration and operation, in order to be applied to a larger air conditioner, the volume of the compression chamber is increased without increasing the outer shape, that is, the displacement of the compression element is increased. There is a need. Further, even in a conventional air conditioner, if the displacement amount of the compression element can be increased without increasing the outer shape, the compressor can be used at a low rotation, leading to improvement in noise and efficiency. However, in the vane type compressor, when the displacement amount of the compression element is increased, there are many restrictions and cannot be easily performed.
ベーン型圧縮機において、圧縮要素の押しのけ量を増加しようとした場合の課題と、その解決策ついて、説明を行う。図5は、ベーン5、6と、ロータシャフト4の回転軸部4b,4cと、ロータシャフト4のロータ部4aの外周と、の位置関係と、ロータシャフト4の回転軸部4b,4cに設けた細径部4h、4jの作用を説明するものであり、図5(a)は、従来どおりのベーン型圧縮機(ロータシャフト4の回転軸部4b,4cに細径部を形成しない構成)の圧縮要素の構成を示す上面図である。図5(b)(c)は、図5(a)に対し、押しのけ量を増加させるため、シリンダ室1aの中心軸線に対するロータシャフト4の中心軸線の偏心量を仮に大きくした場合の構成と課題を説明する図である。図5(d)は、偏心量を大きくした場合の課題を解決した構成を説明する図である。
In the vane-type compressor, a problem and a solution when trying to increase the displacement of the compression element will be described. FIG. 5 shows the positional relationship between the
ベーン型圧縮機の圧縮要素101は、図5(a)において、ベーンアライナ部5b、5c、6b、6cはフレーム2の凹部2aとシリンダヘッド3の凹部3aに嵌入されている。しかし、この凹部2a、3aの一部でもシリンダ内周面1bおよびロータ部外周面4kで形成される空間の軸方向に配置されると、この空間と凹部2a、3aとが連通するようになり、この空間にベーン5,6によって形成される吸入室および圧縮室は、凹部2a、3aを介して連通する状態になる。そのため、圧縮ができない状態になる。凹部2a、3aがシリンダ内周面1bおよびロータ部外周面4kで形成される空間と連通しないようにするためには、凹部2a、3aの内周面2d、3dがロータ部外周面4kより回転軸部4b、4c側に設けられるように設計する必要がある。したがって、凹部2a、3aに嵌入されるベーンアライナ部5b、5c、6b、6cもまた回転軸の軸方向においてロータ部外周面4kより回転軸部4b、4c側に配置される。
In the
一方、ロータ部4aが回転軸部4b、4cの回転力によってシリンダ室1a内で回転運動を行うと、ロータ部4aに保持されたベーン5,6もシリンダ室1a内をロータ部4aの回転方向すなわちシリンダ室1aの円周方向に移動する。ベーン5,6に設けられたベーンアライナ部5b、5c、6b、6cもベーン5,6の移動とともに凹部2a、3a内を凹部2a、3aの内周面2d、3dに沿って凹部2a、3aの円周方向に移動する。凹部2a、3a内には、凹部2a、3aの中心軸線すなわちシリンダ室1aの中心軸線から偏心した位置に回転軸部4b、4cが配置されており、この回転軸部4b、4cの回転にともなって、ベーンアライナ部5b、5c、6b、6cは回転軸4b、4cの周囲を周回している。回転軸部4b、4cはシリンダ室1aの中心軸線に対して偏心した位置に配置されているので、同じくシリンダ室1aの中心軸線に対して偏心した位置に中心軸線が配置されたロータ部4aは、シリンダ内周面1bとロータ部外周面4kとが最近接する最近接部分Aを有する。同様に、凹部2a、3aの中心軸線に対して偏心した位置に配置された凹部2a、3a内の回転軸も、凹部2a、3aの内周面2d、3dと回転軸部4b、4cの外周面とが最近接する最近接部分を有する。そのため、回転軸部4b、4cの周囲を周回するベーンアライナ部5b、5c、6b、6cは、凹部2a、3aの内周面2d、3dと回転軸部4b、4cの外周面との隙間を通過する必要があり、凹部2a、3aの内径を小さくしすぎると、ベーンアライナ部5b、5c、6b、6cがその隙間を通過することができなくなる。よって、凹部2a、3aの内径は、凹部2a、3aと回転軸部4b、4cとが最近接する部分の隙間をベーンアライナ部5b、5c、6b、6cが通過できる程度の大きさに設計する必要がある。
On the other hand, when the
なお、凹部2a、3aの内周面2d、3dと回転軸部4b、4cの外周面との隙間の間隔は、ベーンアライナ部5b、5c、6b、6cの径方向の肉厚よりやや広めに設定されているが、ベーンアライナ部5b、5c、6b、6cの径方向の肉厚はベーン5,6が冷媒の差圧によって押圧されるときの応力に対し破損しない程度の強度にて設定されることで構わないので、本願のように低圧冷媒であれば、6mm程度であれば問題ない。
The gap between the inner
一方、シリンダ内周面1bおよびロータ部外周面4kをベーン部5a、6aにて仕切り吸入室および圧縮室を形成する圧縮要素において、圧縮要素の押しのけ量を増加させるためには、ロータ部4aの外径を小さくしシリンダ室1aの中心軸線に対するロータシャフト4の中心軸線の偏心量を大きくする設計方法が一般的である。
しかし、図5(b)に示すように、ロータ部4aの外径を小さくしシリンダ室1aの中心軸線に対するロータシャフト4の中心軸線の偏心量を大きくすると、ベーン部がロータ部4aの保持部を径方向にロータ部外周面4kからシリンダ内周面1b側へ向かって最大に移動した位置すなわちベーン部がロータ部4a内からシリンダ室1aにほぼ全て現われる(ベーン部の角度が角度180°の位置、図5(b)ではベーン部6aの位置)では、凹部2a、3aの内周面2d、3dが回転軸の軸方向においてロータ部外周面4kよりシリンダ内周面1b側にあり、凹部2a、3aとシリンダ内周面1bおよびロータ部外周面4kで形成される空間とが連通する状態となり、吸入室と圧縮室が形成できなくなる。
そこで、図5(c)に示すように、図5(b)の状態から凹部2a、3aの内径とベーンアライナ部5b、5c、6b、6cの外径を小さくすることで、凹部2a、3aとシリンダ内周面1bとロータ部外周面4kとの間の空間の連通状態は無くなるが、ベーン部がロータ部4aの保持部を径方向にロータ部外周面4kからロータ部4aの中心軸線側へ向かって最大に移動した位置すなわちベーン部がロータ部4a内にほぼ全て収納される位置(ベーン部の角度が角度0°の位置、図5(c)ではベーン部5aの位置)、すなわち凹部2a、3aと回転軸部4b、4cとが最近接する部分にて、ベーンアライナ部5b、5c、6b、6cの移動する軌道が回転軸部4b、4cと交わり、ベーンアライナ部5b、5c、6b、6cが凹部2a、3aの内周面2d、3dと回転軸部4b、4cの外周面の隙間を通過することができなくなる。
したがって、ロータ部4aの外径を小さくしシリンダ室1aの中心軸線に対するロータシャフト4の中心軸線の偏心量を大きくするためには、ロータ部4aの外径と凹部2a、3aの内径と回転軸の偏心量を調整が必要となり、調整は容易ではない。
On the other hand, in the compression element that forms the suction chamber and the compression chamber by dividing the cylinder inner
However, as shown in FIG. 5B, when the outer diameter of the
Therefore, as shown in FIG. 5C, by reducing the inner diameters of the
Therefore, in order to reduce the outer diameter of the
図5(c)の状態の解決方法として、図示しないが、回転軸部4b、4c全体を細径化し凹部2a、3aの内周面2d、3dと回転軸部4b、4cの外周面の隙間を拡大する方法が考えられるが、材料などの変更なしに回転軸部4b、4cを細径化すると、ロータ部4aが受ける圧力による荷重に対し、回転軸部を支持するフレーム2やシリンダヘッド3の軸受部2b、3bと回転軸部4b、4cに十分な負荷能力が確保できず、軸受部2b、3bと回転軸部4b、4cとが破損する。
軸受部2b、3bの負荷を軽減するため軸方向に大きくする方法もあるが圧縮機の高さ方向に大きくする必要があり、圧縮機を大型化させずに押しのけ量を増加させることとは相反する。
よって、回転軸部4b、4c全体を細径化することは難しい。
As a solution for the state of FIG. 5 (c), although not shown, the entire
To reduce the load on the
Therefore, it is difficult to reduce the diameter of the entire
そこで、本願ではロータシャフト4の回転軸部4b、4cがベーンアライナ部5b、5c、6b、6cと干渉する部分に逃がし部を設けて課題の解決を図った。ここでは、具体的な逃がし部として、凹部2a、3a内の回転軸部4b、4cに細径部4h、4jを設けた例にて説明をする。図5(d)はその例を説明する図である。なお、図5(d)は、図1〜4にて説明してきた構成を同じものである。
図5(d)は、(a)〜(c)と同様に、ベーン5、6のベーン部5a、6aはロータ部4aの保持部にロータ部4aの円周方向に回動自在かつロータ部4aのほぼ径方向に移動可能に保持され、ベーンアライナ部5b、5c、6b、6cはフレーム2の凹部2aとシリンダヘッド3の凹部3aに嵌入され、ロータ部4aの回転運動とともにロータ部の円周方向に移動する。ロータ部4aには、フレーム2の軸受部2bを通り凹部2aを貫通してロータ部の回転軸上に設けられた回転軸部4bと、シリンダヘッド3の軸受部3bを通り凹部3aを貫通してロータ部の回転軸上に設けられた回転軸部4cが備えられ、ベーンアライナ部5b、5c、6b、6cはこの回転軸部4b、4cの周囲を凹部2a、3aの内周面に沿って移動するので、凹部2a、3aの内周面2d、3dと回転軸部4b、4cの外周面の隙間を通過することができず、回転軸部4b、4cと干渉するが、凹部2a、3a内の回転軸部の径を、軸受部2b、3bと摺動する回転軸部の径より細くすることにより、凹部2a、3aの内周面2d、3dと回転軸部4b、4cの外周面の隙間を径方向に広げる。これにより、その隙間をベーンアライナ部5b、5c、6b、6cが通過できるようになる。凹部2a、3a内の回転軸部は、軸受部2b、3bと摺動しロータシャフト4にかかる負荷を支持していないので、細径化しても強度上、問題はない。一方、軸受部2b、3bおよび軸受部2b、3bと摺動している回転軸部は、従来と、その回転軸部の径やロータシャフト4を支持している位置は変わらないので、軸受の負荷は変わらない。よって、その強度も従来のままである。
In view of this, in the present application, a problem is solved by providing a relief portion at a portion where the
FIG. 5 (d) shows that the
なお、凹部2a、3a内の回転軸部4b、4cに設ける細径部4h、4jはベーンアライナ部5b、5c、6b、6cを通過させるため、ベーンアライナ部5b、5c、6b、6cと軸方向の寸法はほぼ同じである。
また、細径部4h、4jはロータ部4aと軸受2b、3bにて受けている回転軸部との間に設けられるので、外部から荷重がかけられるロータ部4aを支えるため、軸受部はロータ部4aにできるだけ近い方が強度上都合良く、細径部4h、4jも軸方向にはできるだけ短く配置されたほうが良い。さらに、細径化してはりの強度が下がる分、短い方が強度も良くなり、都合が良い。したがって、ベーンアライナ部もベーン部と軸方向に直結した位置に配置されることによって、細径部4h、4jがロータ部4aの軸方向の近傍に設けれ、軸受部をできるだけロータ部4aの近傍に配置できる。
The
Further, since the
このような構成において、まず、フレーム2の凹部2aの内径とシリンダヘッド3の凹部3aの内径を小さくすることにより、ベーン部がロータ部4a内からシリンダ室1aにほぼ全て現われる位置(ベーン部が角度180°の位置、図5(d)では6aの位置)では、凹部2a、3aの内周面2d、3dが回転軸の軸方向においてロータ部外周面4kより回転軸側にあり、凹部2a、3aがシリンダ内周面1bおよびロータ部外周面4kで形成される空間と連通しない適正な位置が確保される。
そして、この凹部2a、3aの内径にて、ベーン部がロータ部4a内にほぼ全て収納される位置(ベーン部が角度0°の位置、図5(d)では5aの位置)、すなわち凹部2a、3aの内周面2d、3dと回転軸部4b、4cの外周面とが最近接する最近接部分では、ベーンアライナ部は軸方向にて回転軸部4b、4cの外周面より中心軸線側にあるが、細径部4h、4jにより凹部2a、3aの内周面2d、3dと回転軸部4b、4cの外周面すなわち細径部4h、4jの外周面との隙間をベーンアライナ部が通過できるように広げられ、回転軸部4b、4cに接触することはない構成となる。すなわち、ロータ部4aの回転運動にともないベーン5,6がシリンダ室1a内をシリンダ室1aの円周方向に移動すると、そのベーン5,6に設けられたベーンアライナ部も凹部2a、3a内を凹部2a、3aの円周方向に移動し、凹部2a、3aの内周面2d、3dと回転軸部4b、4cの外周面が最近接する隙間を、回転軸部4b、4cの外周面より中心軸線側を、回転軸部4b、4cの外周面すなわち細径部4h、4jの外周面に接触することなく通過することができる。
以上により、シリンダ室1aの中心軸線に対するロータシャフト4の中心軸線の偏心量を増大させるため、フレーム2の凹部2aの内径とシリンダヘッド3の凹部3aの内径を小さくしても、凹部2a、3aの内周面2d、3dと回転軸部4b、4cの外周面が最近接する部分の回転軸部4b、4cにベーンアライナ部5b、5c、6b、6cを逃がすための逃がし部を設けたので、ベーンアライナ部5b、5c、6b、6cが回転軸部4b、4cの周囲を周回しても凹部2a、3aの内周面2d、3dと回転軸部4b、4cの外周面が最近接部分を通過することができ、ロータ部4aに保持されたベーン5、6はロータ部4aの回転運動によってシリンダ室1aの中心軸線を中心とした円周上を移動することができる。
In such a configuration, first, by reducing the inner diameter of the
Then, with the inner diameters of the
As described above, even if the inner diameter of the
以上のような構成により、シリンダ室1aの中心軸線に対するロータシャフト4の中心軸線の偏心量を増大させることが可能となり、シリンダ1を大型化することなく押しのけ量の大きな圧縮機を構成できるようになる。
With the configuration as described above, it is possible to increase the amount of eccentricity of the central axis of the
例えば、図6のように、シリンダ室1aの内径をa、ロータ部4aの外径をb、フレーム2の凹部2aの内径およびシリンダヘッド3の凹部3aの内径をc、回転軸部4bおよび4cの外径をd、ロータシャフト4の細径部4hおよび4jの外径をeとしたとき、シリンダ1の内径を変えることなく、シリンダ室1aの中心軸線に対するロータシャフト4の中心軸線の偏心量を約25%増加させるためには、ロータ部4aの外径bを偏心量増加前の約95.2%、凹部2aの内径および凹部3aの内径cを偏心量増加前の約90.3%に縮小させる必要があるが、回転軸部4bおよび4cの外径dに対して約62.5%の外径eの細径部4hおよび4jを設け、シリンダ室1aに対するロータシャフト4の位置をロータ部外周面4kとシリンダ内周面1bとが最近接する最近接部分Aの方向すなわち偏心方向に移動することにより構成できる。すなわち、シリンダの大きさを大型化することなく押しのけ量の大きな圧縮機を構成できる。
なお、シリンダ室1aの内径aに対する各部品の比率は、シリンダ室1aの内径aに対して、偏心量増加前ではロータ部4aの外径bが約84%、凹部2a、3aの内径が約62%に構成されている場合、本実施の形態による偏心量増加を行うとロータ部4aの外径bは約80%、凹部2a、3aの内径は約56%にて構成でき、シリンダの大きさを変えることなく押しのけ量を約22%大きくした圧縮機が構成できる。
なお、細径部4hおよび4jの外径をeは、材料の強度と、ベーンアライナ部の径方向の肉厚によるが、ベーンアライナ部の径方向の肉厚は、凹部の内周面に押圧されたときベーンアライナ部が破損あるいは変形しない程度の強度によって決められている。押圧する力はシリンダ室内の冷媒圧力と密閉容器内の冷媒圧力の差圧によるものであり、本願のような低圧冷媒を使用するときには、ベーンアライナ部をできるだけ薄くすることもできるので、さらに、偏心量増加も期待できる。
For example, as shown in FIG. 6, the inner diameter of the cylinder chamber 1a is a, the outer diameter of the
The ratio of each part to the inner diameter a of the cylinder chamber 1a is about 84% of the outer diameter b of the
The outer diameter e of the
なお、ここではベーンアライナ部5b、5c、6b、6cが凹部2a、3aの回転軸部4b、4cと接触する例で説明したが、このような構成を行った場合、ベーン部5a、5bの軸方向に設けられベーン部5a、5bとともにロータ部4aの円周方向を移動するものは、回転軸部4b、4cにその軌道が交わり回転軸部4b、4cと接触する。したがって、回転軸部4b、4cに設けられた逃がし部が逃がすものは、ベーンアライナ部5b、5c、6b、6cとは限らず、ベーン部5a、5bの軸方向に設けられたものが回転軸部4b、4cと接触させないようにするための逃がし部である。
Here, the
また、ロータシャフト4の回転軸部4b、4cの軸受部2b、3bとの摺動部ではない部分の径を小さくして細径部4h、4jを形成したので、軸受部2b、3bにおける負荷能力を損なうことなく信頼性の高い圧縮機を得ることができる。
Further, since the diameter of the portion that is not the sliding portion with the bearing
更に、フレーム2及びシリンダヘッド3の端面に構成された凹部2a、3aの内径とこれと嵌合するベーンアライナ部5b、5c、6b、6cの外径とは、ほぼ同等の半径であり、両者は十分な冷凍機油を保持した流体潤滑状態で摺動することができるので、摩擦抵抗が小さく、機械損失の少ない高効率で信頼性の高い圧縮機を得ることができる。
Further, the inner diameters of the
また、ベーン部の先端5d、6dは、シリンダ内周面1bとほぼ同等の半径とすることにより、微小な隙間を形成して非接触となり、両者の間の摺動による損失は発生せず、また、両者の隙間からのガスの漏れも最小限にすることができので、効率の高い圧縮機を得ることができる。
Also, the
また、ロータシャフト4のロータ部4aと回転軸部4b,4cが一体で構成されているため、端板を取り付ける必要がなく、部品点数が少なくなると同時に端板取り付けに伴う同軸の悪化や歪みの問題が発生せず、高精度にロータシャフトを構成することができるという効果がある。
Further, since the
以上により、ベーン型圧縮機において、簡単な構成の変更にて、外形を大きくすることなく圧縮要素の押しのけ量を増加させることができるので、同じ大きさの圧縮機でありながらより大きな冷凍能力の空調機に搭載し使用することができるようになる。これによって、空調機の冷凍能力が大きくなっても空調機を大型化させずに冷凍能力が大きな空調機を構成できるようになる。
また、従来からの空調機においても、同じ大きさながら圧縮要素の押しのけ量が大きな圧縮機を搭載できるようになるので、圧縮機の回転数を低く抑えた運転を行い騒音や効率の改善を行うことができる。
As described above, in the vane type compressor, it is possible to increase the displacement of the compression element without increasing the outer shape by simply changing the configuration. It can be installed and used in air conditioners. Thereby, even if the refrigerating capacity of the air conditioner is increased, an air conditioner having a large refrigerating capacity can be configured without increasing the size of the air conditioner.
In addition, conventional air conditioners can be equipped with compressors with the same size but with a large displacement of the compression element. Therefore, the compressor must be operated at a low speed to improve noise and efficiency. Can do.
なお、回転軸部4b、4cの逃がし部は、回転軸部4b、4cの軸方向に直角方向の断面において回転軸部4b、4cと同心の円柱形状で説明したが、必ずしも、円柱状である必要はない。例えば、ベーン5、6が配置されている方向の細径部は回転軸部4b、4cより細径化されているが、ベーン5、6が配置されている方向と直角方向の細径部は回転軸部4b、4cとほぼ同じ径とした、回転軸の軸方向に直角方向の断面において、中心が回転軸部4b、4cと同心の楕円形であっても構わない。これにより、無駄な細径部4h、4jを形成する必要はなく、ロータシャフト4の細径部における強度もより強いものが形成できる。
また、回転軸の軸方向に直角方向の断面において、円形や楕円形ではなく、ベーン5、6が配置されている方向の細径部を切欠いた構成であっても構わない。これでもロータシャフト4の細径部の強度もより強いものが形成できる。
In addition, although the escape part of the
Further, in a cross section perpendicular to the axial direction of the rotation axis, a configuration in which a narrow diameter portion in a direction in which the
実施の形態2.
実施の形態1では、ベーン5、6がロータ部4aの回転に伴う遠心力やベーンアライナ部5b、5c、6b、6c側とベーン先端部5d、6d側との圧力差にて径方向すなわちロータ部外周面4kからシリンダ内周面1bに向かって押し出され、シリンダ内周面1bとロータ部外周面4kで形成される空間を仕切り、シリンダ1内に吸入室あるいは圧縮室を形成するような構成であった。しかしながら、圧縮機の起動時や低回転時のベーンアライナ部側とベーン先端部側の圧力差が小さいときや、吸入室から液冷媒が進入し、液圧縮により圧縮室内の圧力が急上昇したときなどは、ベーン5、6をロータ部外周面4kから押し出す力よりもベーン5、6をロータ部4aの中心方向に押し戻す力の方が大きくなり、ベーン5、6はロータ部4aの中心方向に移動しようとする。このとき、ベーンアライナ部5b、5c、6b、6cは、転覆すなわちフレーム2の凹部2aの内周面2dおよびシリンダヘッド3の凹部3aの内周面3dから離れ、ベーンアライナ部5b、5c、6b、6cとローラシャフト4とが接触し、損傷あるいは破損するという課題がある。また、ベーンアライナ部5b、5c、6b、6cがフレーム2の凹部2aの内周面2dおよびシリンダヘッド3の凹部3aの内周面3dから離れ、ベーンアライナ部5b、5c、6b、6cが凹部2a、3a内を自由に摺動すると、ベーンアライナ部5b、5c、6b、6cへの冷凍機油の供給が不十分となり、摺動するベーンアライナ部5b、5c、6b、6c、凹部2a、3a、ロータ部4aが磨耗あるいは損傷する。そこで、ベーンアライナ部5b、5c、6b、6cが凹部2aの内周面2dおよび凹部3aの内周面3dから離れ転覆することを防止するため、凹部2a、3aの内周面2d、3dに対してベーン5、6の径方向への移動を規制するストッパをベーンアライナ部5b、5c、6b、6cに設けた。この発明について実施の形態2にて説明する。
In the first embodiment, the
図7は、実施の形態2を示す図で、ベーン型圧縮機の縦断面図であり、図8は、図7のストッパを設けたベーン5、6の斜視図である。ベーン5、6は同一形状の部品であるため、図8ではベーン5の符号にて示し、ベーン6の場合の符号は()内に示す。実施の形態1と同一符号の部分は、実施の形態1と同一あるいは同様の部品であって、同様の機能を果たす部分である。
FIG. 7 is a longitudinal sectional view of the vane type compressor showing the second embodiment, and FIG. 8 is a perspective view of the
フレーム2には、シリンダ1側端面にシリンダ室1aの中心軸線と同心で、かつシリンダ室1aの内径より小さい内径のほぼ円筒状の凹部2aが設けられ、ベーンアライナ部5b、6bが嵌入されている。同様に、シリンダヘッド3にも、シリンダ1側端面にシリンダ1の中心軸線と同心で、かつシリンダ室1aの内径より小さい内径の円筒状の凹部3aが設けられ、ベーンアライナ部5c、6cが嵌入されている。
The
なお、凹部2a、3aは、軸方向の一方がシリンダ室1a側に開口し、もう一方は平面にて閉塞されている。すなわち、凹部2a、3aは、円筒状の側面すなわち内周面2d、3dと軸方向の一方を閉塞する円形状の平面2e、3eによって構成される。その平面2e、3eには内周面2d、3dに沿ってリング状の溝2f、3fが設けられている。
In addition, as for the recessed
一方、ベーン5、6はベーン部5a、6aとベーンアライナ部5b、5c、6b、6cから構成されている。ほぼ四角形状のベーン部5aは、シリンダ内周面1b側のベーン先端部5dと、その反対側であるロータ部4aの中心軸線側のベーン背面部5eと、ロータ部4aの軸方向、フレーム2側の側面部5fと、ロータ部4aの軸方向、シリンダヘッド3側の側面部5gと、ロータ部4aの円周方向の側面部5h、5jとで構成されている。ベーン部5aの軸方向の側面部5fのベーン背面部5e側にはベーンアライナ部5bが設けられている。さらに、そのベーンアライナ部5bのフレーム2側すなわちベーン部5aと反対側には、ベーンアライナ部5bよりも径方向にて薄肉でありベーンアライナ部5bとほぼ同心に形成され、軸方向に延出された部分リング形状すなわち円弧形状のストッパ部5kが設けられている。同様にベーン部5aの軸方向の側面部5gのベーン背面部5e側にはベーンアライナ部5cが設けられ、そのベーンアライナ部5cのシリンダヘッド3側すなわちベーン部5aと反対側には、ベーンアライナ部5cよりも径方向にて薄肉でありベーンアライナ部5cとほぼ同心に形成され、軸方向に延出された部分リング形状すなわち円弧形状のストッパ部5pが設けられている。なお、ストッパ部5k、5pは、回転軸部4b、4cとの干渉を防止するため、ベーンアライナ部5b、5cの外周側すなわちベーン先端部5d側に設けられている。
On the other hand, the
同様に、ベーン部6aは、シリンダ内周面1b側のベーン先端部6dと、その反対側であるロータ部4aの中心軸線側のベーン背面部6eと、ロータ部4aの軸方向、フレーム2側の側面部6fと、ロータ部4aの軸方向、シリンダヘッド3側の側面部6gと、ロータ部4aの円周方向の側面部6h、6jとで構成されている。ベーン部6aのフレーム2側側面部6fのベーン背面部6e側にはベーンアライナ部6bが設けられ、そのベーンアライナ部6bのフレーム2側すなわちベーン部5aと反対側には、ベーンアライナ部6bよりも径方向にて薄肉でありベーンアライナ部6bとほぼ同心に形成され、軸方向に延出された部分リング形状のストッパ部6kが設けられている。同様にベーン部6aのシリンダヘッド3側側面部6gのベーン背面部6e側にはベーンアライナ部6cが設けられ、そのベーンアライナ部6cのシリンダヘッド3側すなわちベーン部6aと反対側には、ベーンアライナ部6cよりも径方向にて薄肉でありベーンアライナ部6cとほぼ同心に形成され、軸方向に延出された部分リング形状のストッパ部6pが設けられている。なお、ストッパ部6k、6pは、回転軸部4b、4cとの干渉を防止するため、ベーンアライナ部6b、6cの外周側すなわちベーン先端部6d側に設けられている。
Similarly, the
ベーンアライナ部5b、5c、6b、6cに設けられたストッパ部5k、5p、6k、6pは凹部2a、3aのリング状溝2f、3fに嵌入され、圧縮要素101が構成される。これにより、ベーン5、6の径方向の移動が規制される。
なお、リング状溝2f、3fとストッパ部5k、5p、6k、6pは、軸方向にて、回転軸部4b、4cの外周側に位置する。偏心量をできるだけ大きくしようとしたとき、最近接部でベーンアライナ部5b、5c、6b、6cを細径部4h、4jにぎりぎりまで押し込んだ構造としたいので、ロータ部4aの回転とともにベーン5、6が移動したとき、ストッパ部5k、5p、6k、6pと回転軸部4b、4cとの干渉を防止するため、ストッパ部5k、5p、6k、6pはベーンアライナ部5b、5c、6b、6cより径方向にて薄肉形状とするとともに、ベーンアライナ部5b、5c、6b、6cの外周側すなわちベーン先端部5d、6d側に設けられている。
The
The ring-shaped
なお、ベーンアライナ部に設けたストッパ部は、フレーム側、シリンダヘッド側の両側に該部分を設けたが、どちらか片方だけでもよい。
また、ストッパ部はベーンアライナ部の外周側すなわちベーン先端部側に設けられているが、図7、8のようにストッパ部とベーンアライナ部の外周面が連続的につながっている配置でなくても良い。すなわち、ストッパ部がベーンアライナ部の外周側より若干内周側、例えばストッパ部の肉厚程度内周側に設けられても構わない。
また、凹部2a、3aの内周面2d、3dとリング状溝2f、3fの側面とが連続的につながっている配置でなくても良い。すなわち、リング状溝2f、3fの側面が凹部2a、3aの内周面2d、3dより若干内周側、例えばストッパ部の肉厚程度内周側に設けられても構わない。
また、リング状溝2f、3fの幅はストッパ部5k、5p、6k、6pの肉厚より広くても構わない。例えばストッパ部の肉厚程度、リング状溝2f、3fの幅を広く設けても構わない。ベーン5、6の径方向へ移動を許すが、この程度の径方向の移動動作では、ベーンアライナ部5b、5c、6b、6cの転覆は生じない。
In addition, although the stopper part provided in the vane aligner part was provided with the part on both sides of the frame side and the cylinder head side, only one of them may be provided.
Further, the stopper portion is provided on the outer peripheral side of the vane aligner portion, that is, on the vane tip portion side. However, as shown in FIGS. 7 and 8, the stopper portion and the outer peripheral surface of the vane aligner portion are not continuously connected. Also good. That is, the stopper portion may be provided slightly on the inner peripheral side from the outer peripheral side of the vane aligner portion, for example, on the inner peripheral side about the thickness of the stopper portion.
Further, the inner
The width of the ring-shaped
次に動作について説明する。ロータシャフト4が駆動部から回転動力を受け、ロータ部4aがシリンダ1内で回転し、その回転にともなって、ロータ部4aのブッシュ保持部4d、4eのブッシュ7、8間に保持されたベーン5、6もシリンダ室1aを中心軸線とした円周上を移動する。
Next, the operation will be described. The
ベーン5、6は、ロータ部4aの回転に伴う遠心力やベーンアライナ部5b、5c、6b、6c側とベーン先端部5d、6d側との圧力差によって、径方向すなわちロータ部外周面4kからシリンダ内周面1bに向かって押し出す力を受けている。ベーンアライナ部側の凹部2a、3aとロータ4aによって形成される空間には軸受部2b、3bの隙間などから密閉容器103内の高圧冷媒が進入する一方、ベーン先端部5d、6d側のロータ部外周面4kとシリンダ内周面1bとの間の空間は低圧冷媒を吸入するので、ベーンアライナ部5b、5c、6b、6c側とベーン先端部5d、6d側との圧力差がベーン5、6をロータ部外周面4kから押し出す力になる。これらの力によって、ベーン5、6は、径方向すなわちロータ部外周面4kからシリンダ内周面1bに向かって押し出されるが、そのとき、ベーンアライナ部5b、5c、6b、6cは、その外周面すなわちロータシャフト4と反対側の側面が凹部2a、3aの内周面2d、3dに押圧され、その状態以上、ベーン5、6が径方向すなわちロータ部外周面4kからシリンダ内周面1bに向かって押し出されないように規制している。
The
一方、圧縮機の起動時や低回転時は、ロータ部4aの回転に伴う遠心力は弱く、密閉容器内の圧力もそれほど高くないため、ベーンアライナ部側の凹部2a、3aとロータ4aによって形成される空間とベーン先端部5d、6d側のロータ部外周面4kとシリンダ内周面1bとの間の空間との圧力差も小さい。また、吸入室から液冷媒が進入した場合、液圧縮により圧縮室内の圧力が急上昇する。このような場合、ベーン5、6をロータ部外周面4kから押し出す力よりもベーン5、6をロータ部4aの中心方向に押し戻す力の方が大きくなり、ベーン5、6はロータ部4aの中心方向に移動しようとする。このままでは、ベーンアライナ部5b、5c、6b、6cは転覆しベーン5、6が破損するが、凹部2a、3aのリング状溝2f、3fとベーンアライナ部に設けたストッパ部5k、5p、6k、6pとの嵌入により、ベーン5、6のロータ部4aの中心方向への移動が規制されている。すなわち、ベーン5、6をロータ部4aの中心方向に押し戻す力が働いても、リング状溝2f、3fとストッパ部5k、5p、6k、6pによって、ベーン5、6が中心方向押し戻されることはなく、転覆することもない。一方、ベーン5、6のロータ部4aの回転方向における摺動は、従来と同じであり圧縮動作は変わらない。
On the other hand, when the compressor is started or when the rotation is low, the centrifugal force accompanying the rotation of the
また、リング状溝2f、3fとストッパ部5k、5p、6k、6pは、軸方向にて、回転軸部4b、4cの外周側に位置するが、ベーンアライナ部5b、5c、6b、6cより径方向にて薄肉形状とするとともに、ベーンアライナ部5b、5c、6b、6cの外周側すなわちベーン先端部5d、6d側に設けられていることから、回転軸部4b、4cとの干渉を防止し、シリンダ室1aの中心軸線に対するロータシャフト4の中心軸線の偏心量を増大を容易にできるようにしている。
Further, the ring-shaped
以上のように、フレーム2およびシリンダヘッド3の凹部2a、3aのリング状溝2f、3fとベーンアライナ部5b、5c、6b、6cのストッパ部5k、5p、6k、6pとを嵌合させベーン5、6の径方向の移動を規制するように構成したので、圧縮機の起動時や低回転時、吸入室から液冷媒が進入した場合などの過渡運転状態等で、ベーン5、6がロータ部外周面4kからシリンダ内周面1bに向かって押し出される力が低下しても、ベーン5、6が転覆し、ベーンアライナ部5b、5c、6b、6cがロータシャフト4に接触し、ベーンアライナ部5b、5c、6b、6cおよびロータシャフト4が損傷あるいは破損することを防止することができる。
As described above, the ring-shaped
また、ベーン5、6が転覆すなわちベーンアライナ部5b、5c、6b、6cが凹部2aの内周面2dおよび凹部3aの内周面3dから離れることを防止できるので、両者は冷凍機油を十分に保持した流体潤滑状態で摺動することができ、摩擦抵抗が小さく、機械損失の少ない高効率で信頼性の高い圧縮機を得ることができる。
Further, the
以上により、圧縮要素の押しのけ量を増加させ、圧縮機の回転数を低く抑えた運転の比率や起動の頻度が増えても、ベーンが転覆することがない信頼性の高い圧縮機を得ることができ、空調機の騒音や効率の改善を行うことができる。
また、吸入室から液冷媒が進入した場合でも、ベーンが転覆することがないので、より信頼性の高い圧縮機を得ることができる。
As described above, it is possible to obtain a highly reliable compressor in which the vane does not capsize even if the operation ratio and the start-up frequency increase by increasing the displacement amount of the compression element and keeping the rotation speed of the compressor low. It is possible to improve the noise and efficiency of the air conditioner.
Further, even when liquid refrigerant enters from the suction chamber, the vane does not capsize, so that a more reliable compressor can be obtained.
1 シリンダ、1a シリンダ室、1b シリンダ内周面、1c 吸入ポート、1d 吐出流路、2 フレーム、2a 凹部、2b 軸受部、2c 吐出ポート、2d 内周面、2e 円形平面、2f リング状溝、3 シリンダヘッド、3a 凹部、3b 軸受部、3d 内周面、3e 円形平面、3f リング状溝、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 細径部、4j 細径部、4k ロータ部外周面、5 第1のベーン、5a ベーン部、5b ベーンアライナ部、5c ベーンアライナ部、5d ベーン先端部、5e ベーン背面部、5f 側面部、5g 側面部、5h 側面部、5j 側面部、6 第2のベーン、6a ベーン部、6b ベーンアライナ部、6c ベーンアライナ部、6d ベーン先端部、6e ベーン背面部、6f 側面部、6g 側面部、6h 側面部、6j 側面部、7 ブッシュ、8 ブッシュ、11 固定子、12 回転子、13 ガラス端子、14 吐出管、15 リード線、100 圧縮機、101 圧縮要素、102 電動要素、103 密閉容器。 1 cylinder, 1a cylinder chamber, 1b cylinder inner peripheral surface, 1c suction port, 1d discharge flow path, 2 frame, 2a recess, 2b bearing portion, 2c discharge port, 2d inner peripheral surface, 2e circular plane, 2f ring groove, 3 cylinder head, 3a recess, 3b bearing part, 3d inner peripheral surface, 3e circular plane, 3f ring-shaped groove, 4 rotor shaft, 4a rotor part, 4b rotating shaft part, 4c rotating shaft part, 4d bush holding part, 4e bushing Holding part, 4f vane relief part, 4g vane relief part, 4h narrow diameter part, 4j narrow diameter part, 4k rotor part outer peripheral surface, 5 first vane, 5a vane part, 5b vane aligner part, 5c vane aligner part, 5d Vane tip portion, 5e Vane back surface portion, 5f side surface portion, 5g side surface portion, 5h side surface portion, 5j side surface portion, 6 second vane, 6 Vane part, 6b Vane aligner part, 6c Vane aligner part, 6d Vane tip part, 6e Vane back face part, 6f Side face part, 6g Side face part, 6h Side face part, 6j Side face part, 7 bush, 8 bush, 11 Stator, 12 Rotor, 13 Glass terminal, 14 Discharge pipe, 15 Lead wire, 100 Compressor, 101 Compression element, 102 Electric element, 103 Airtight container.
Claims (6)
前記ベーンに、前記ベーンの長手方向と前記シリンダの内周面の法線方向とがほぼ一致するように規制し前記ロータ部の回転運動によって前記回転軸部の周囲を回るベーンアライナを備え、
前記回転軸部に前記ベーンアライナと前記回転軸部とが接触しないように逃がし部を設けたことを特徴とするベーン型圧縮機。 A cylinder that is substantially cylindrical and open at both ends in the axial direction, a cylinder head that closes one opening of the cylinder, a frame that closes the other opening of the cylinder, and the cylinder within the cylinder A rotor shaft having a cylindrical rotor portion that rotates about a central axis that is eccentric with respect to the central axis of the rotor, and a rotary shaft portion that is provided on the central axis of the rotor portion and transmits a rotational force to the rotor portion; And is arranged in the rotor portion so that its longitudinal direction is substantially the radial direction of the rotor portion, and is rotatable in the circumferential direction of the rotor portion and movable in the radial direction of the rotor portion. Vane type compression that forms a compression chamber by partitioning a space formed by the vane held by the rotor portion and the outer peripheral surface of the rotor portion and the inner peripheral surface of the cylinder by the vane. In,
The vane includes a vane aligner that restricts the longitudinal direction of the vane and the normal direction of the inner peripheral surface of the cylinder to substantially coincide with each other and rotates around the rotating shaft portion by the rotational movement of the rotor portion,
A vane type compressor characterized in that a relief portion is provided on the rotating shaft portion so that the vane aligner and the rotating shaft portion do not contact each other.
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Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2012021427A (en) * | 2010-07-12 | 2012-02-02 | Mitsubishi Electric Corp | Vane compressor |
WO2012023428A1 (en) * | 2010-08-18 | 2012-02-23 | 三菱電機株式会社 | Vane compressor |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2012021427A (en) * | 2010-07-12 | 2012-02-02 | Mitsubishi Electric Corp | Vane compressor |
WO2012023428A1 (en) * | 2010-08-18 | 2012-02-23 | 三菱電機株式会社 | Vane compressor |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2022087922A1 (en) * | 2020-10-28 | 2022-05-05 | 瑞立集团瑞安汽车零部件有限公司 | Positive-displacement air compressor |
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