JP2015140705A - 圧縮機 - Google Patents

Abstract

【課題】シリンダブロックに開閉弁を付設しない吐出口を有するものであって、ロータの逆回転に起因する異音の発生を防止できる圧縮機を提供する。
【解決手段】シリンダブロック４１内のシリンダ室４０にロータ１０が回転自在に設けられ、ロータ１０の各べーン溝に突出・退出方向に移動自在にべーンが配置され、シリンダ室４０に、隣り合う２つのベーンに仕切られて圧縮室が形成され、圧縮冷媒を吐出する吐出室６のオイル溜まり６ａとベーンの背圧側とを連通するオイル供給通路８３に、ロータ１０の回転によって回転可能なオイルポンプ５が配置され、オイルポンプ５は、ロータ１０の逆回転時に逆回転してベーンの背圧側のオイルを吐出室６へ送る。
【選択図】図２

Description

本発明は、シリンダ室内のロータと共に回転するベーンによってシリンダ室内に圧縮室を形成して冷媒の圧縮を行う圧縮機に関する。

従来よりべーンロータリ式の圧縮機が種々提案されている（特許文献１参照）。図６及び図７には、かかる圧縮機の一従来例が示されている。図６において、圧縮機１００は、ハウジング１０１を有する。このハウジング１０１は、電動モータ１０２及び電動モータ１０２により駆動される圧縮機構部１０３を収容するハウジング部材１０１ａと、このハウジング部材１０１ａの開口側面に配置されたフロントハウジング部材１０１ｂとから構成されている。圧縮機構部１０３は、内部にシリンダ室１０４が設けられるシリンダブロック１０５と、このシリンダブロック１０５の両側面にそれぞれ配置されたフロントサイドブロック１０６及びリアサイドブロック１０７とを備えている。電動モータ１０２には、モータ制御部１０９から駆動電流が通電される。

図７に示すように、シリンダ室１０４には、ロータ１１０が回転自在に収容されている。ロータ１１０は、シリンダ室１０４の中心に対してシフトした位置を中心として回転自在に配置されている。ロータ１１０の中心には回転軸１１１が貫通され、ロータ１１０と回転軸１１１は互いに固定されている。この回転軸１１１は、フロントサイドブロック１０６とリアサイドブロック１０７に回転自在に支持されている。回転軸１１１のフロント側は、フロントサイドブロック１０６より突出され、電動モータ１０２に連結されている。

ロータ１１０には、その外周面に開口する複数のべーン溝１１２が設けられている。各べーン溝１１２は、ロータ１１０の外周面の等間隔位置に配置されている。各べーン溝１１２には、シリンダ室１０４の突出・退出方向に移動自在にベーン１１３が配置されている。各ベーン１１３は、背圧によって各ベーン１１３が突出方向に付勢されるよう構成されている。シリンダ室１０４には、２つのベーン１１３に仕切られて圧縮室１１４が形成される。フロントサイドブロック１０６とリアサイドブロック１０７には、シリンダ室１０４に開口する吸入口１１８が形成されている。シリンダブロック１０５には、圧縮室１１４で所定の吐出圧に圧縮された冷媒を吐出する２つの吐出口１１５が形成されている。各吐出口１１５は、開閉弁１１６によって開閉される。

図６に示すように、リアサイドブロック１０７の後端側には、圧縮室１１４で圧縮された冷媒を吐出する吐出室１１７が設けられている。吐出室１１７の底部には、オイルが溜められるオイル溜まり１１８が設けられている。オイル供給通路１１９によってオイル溜まり１１８とベーン１１３の背圧側とが連通されている。

上記構成では、ロータ１１０の回転時に、シリンダ室１０４が隣り合う２つのベーン１１３に仕切られることにより圧縮室１１４が形成され、圧縮室１１４内で圧縮された冷媒が各開閉弁１１６を開いて吐出口１１５より吐出室１１７へ吐出される。吐出室１１７では冷媒から分離したオイルが吐出室１１７の底部のオイル溜まり１１８に溜まり、オイルが分離した後の高圧の冷媒は吐出室１１７から吐出ポート（図示せず）を通って凝縮器（図示せず）に吐出される。又、吐出室１１７内は冷媒の吐出圧によって高圧になっているので、オイル溜まり１１８のオイルがオイル供給通路１１９を介して各ベーン１１３の背圧側に供給され、各ベーン１１３が突出方向に付勢されるので、各ベーン１１３の先端がシリンダ室１０４の内周面に押圧される。その結果、シリンダ室１０４が隣り合う２つのベーン１１３により仕切られて圧縮室１１４が形成された状態に保たれる。

特開２０１３−１９４５４９号公報

しかしながら、前記従来例では、シリンダブロック１０５に設けられる２つの開閉弁１１６のうち、下流側の開閉弁１１６を廃止したいという要請がある。しかし、開閉弁１１６を廃止すると、圧縮機１００の運転停止時に吐出室１１７に溜まっている冷媒が吐出口１１５を通って圧縮室１１４に逆流してロータ１１０を逆方向に駆動する。これによって、ロータ１１０が逆回転して異音が発生する。

そこで、本発明は、前記した課題を解決すべくなされたものであり、シリンダブロックに開閉弁を付設しない吐出口を有するものであって、ロータの逆回転に起因する異音の発生を防止できる圧縮機を提供することを目的とする。

本発明は、シリンダブロック内にシリンダ室が設けられ、前記シリンダ室にロータが回転自在に設けられ、前記ロータにはその外周面に開口する複数のべーン溝が設けられ、前記各べーン溝に突出・退出方向に移動自在にべーンが配置され、前記シリンダ室には、隣り合う２つの前記ベーンに仕切られて圧縮室が形成され、前記圧縮室で圧縮された冷媒を吐出する吐出室が設けられ、前記吐出室にはオイルが溜められ、前記吐出室のオイル溜まりと前記ベーンの背圧側とを連通するオイル供給通路が設けられ、前記オイル供給通路より供給される吐出圧によって、前記ベーンを前記シリンダ室の内周面に押圧する圧縮機であって、前記オイル供給通路には、前記ロータの回転によって回転可能なオイルポンプが配置され、前記オイルポンプは、前記ロータの逆回転時に逆回転して前記ベーンの背圧側のオイルを前記吐出室へ送ることを特徴とする。

前記オイルポンプは、前記ロータの正回転時に前記吐出室側のオイルを前記ベーンの背圧側に送ることが好ましい。

前記オイル供給通路には、前記ベーンの背圧側と前記オイルポンプとの間に、リリーフ弁の開動作でオイルを逃がすオイル排出通路が配置されていることが好ましい。

前記オイルポンプの回転軸は、前記ロータの正回転では非連結状態となり、前記ロータの逆回転では連結状態となるワンウェイクラッチを介して前記ロータの駆動軸に連結されていることが好ましい。

本発明によれば、圧縮機の運転停止後に、吐出側の圧縮室の圧力よりも吸入側の圧縮室の圧力が小さいため、この圧力差によってロータが逆転する。このロータの逆回転によりオイルポンプも逆回転してベーンの背圧側のオイルが吐出室側に強制的に戻される。その結果、ベーンの背圧側が圧縮室よりも小さな圧力となって、ベーンがベーン溝内に引き込まれて複数の圧縮室が連通するので、前記圧力差によるロータの逆回転が止まる。これにより、ロータの逆回転に起因する異音の発生を防止できる

本発明の第１実施形態を示し、圧縮機の断面図である。 本発明の第１実施形態を示し、圧縮機要部の拡大断面図である。 本発明の第１実施形態を示し、図２のＡ−Ａ線に沿う断面図である。 本発明の第１実施形態を示し、図２のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。 本発明の第２実施形態を示し、圧縮機要部の断面図である。 一従来例を示し、圧縮機の断面図である。 一従来例を示し、図６のＣ−Ｃ線に沿う断面図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

（第１実施形態）
図１〜図４は本発明の第１実施形態を示す。図１に示すように、圧縮機１Ａは、ハウジング２を有する。このハウジング２は、有底筒状のハウジング部材２１と、このハウジング部材２１の開口側面に配置されたフロントハウジング部材２２とから構成されている。ハウジング部材２１には、電動モータ３と、電動モータ３により駆動される圧縮機構部４とが収容されている。

ハウジング部材２１内には、圧縮機構部４を境として一方に吸入室８が、他方に吐出室６が形成されている。吐出室６の底部には、冷媒から分離したオイルを溜めるオイル溜まり６ａが設けられている。

圧縮機構部４は、内部にシリンダ室４０が設けられるシリンダブロック４１と、このシリンダブロック４１の両側面にそれぞれ配置されたフロントサイドブロック４２及びリアサイドブロック４３とを備えている。フロントサイドブロック４２とリアサイドブロック４３のシリンダ室４０側の面には、後述するロータ１０の背圧室１３に連通する高圧圧供給溝４４と中間供給溝４５が形成されている。

電動モータ３は、吸入室８に配置されている。電動モータ３は、モータ制御部３２より駆動電流が通電される。モータ制御部３２は、フロントハウジング部材２２に搭載されている。

図３に示すように、シリンダ室４０には、ロータ１０が回転自在に収容されている。ロータ１０は、シリンダ室４０の中心に対してシフトした位置を中心として回転自在に配置されている。ロータ１０の中心には駆動軸９が貫通され、ロータ１０と駆動軸９は互いに固定されている。この駆動軸９は、フロントサイドブロック４２とリアサイドブロック４３に回転自在に支持されている。駆動軸９のフロント側は、フロントサイドブロック４２より突出され、電動モータ３に連結されている。

ロータ１０には、その外周面に開口する複数のべーン溝１１が設けられている。各べーン溝１１は、ロータ１０の外周面の等間隔位置の３箇所に配置されている。各べーン溝１１には、突出・退出方向に移動自在にべーン１２が配置されている。各べーン溝１１の底面側には、背圧室１３が開口されており、この背圧室１３より供給されるオイルが各べーン１２の背圧として作用するようになっている。これにより、各べーン１２は、突出方向に付勢されるよう構成されている。この詳しい構成については、下記に祥述する。

各べーン１２は、駆動軸９の回転時に、上記した突出方向の付勢力によってシリンダ室４０の内壁に当接しつつ移動する。このとき、隣り合う２つのべーン１２間によって、シリンダ室４０内には複数の圧縮室１４が形成される。各圧縮室１４は、ロータ１０の回転に応じてその容積を拡大し、且つ、冷媒を吸入する吸入工程と、容積を縮小し、吸入した冷媒を圧縮し、且つ、吐出する圧縮工程を繰り返す。これにより、ロータ１０の１回転につき冷媒が１回圧縮される。

フロントサイドブロック４２とリアサイドブロック４３には、シリンダ室４０を開口する吸入口４７が設けられている。吸入口４７は、冷媒供給通路４６（図３に一部図示）を介して吸入室８に連通している。シリンダブロック４１には、シリンダ室４０に開口する吐出口４８が設けられている。吐出口４８は、２箇所に設けられている。２つの吐出口４８のうち、ロータ１０の回転方向の上流側の吐出口４８は、開閉弁４９によって開閉する。２箇所の吐出口４８は、冷媒吐出通路（図示せず）を介して吐出室６に連通している。

吐出室６のオイル溜まり６ａと高圧供給溝４４間を連通するオイル供給通路８３が設けられている。高圧供給溝４４には、吐出圧のオイルが流入する。又、オイル供給路８３は、駆動軸９の軸受け隙間を介して中間圧供給溝４５に連通している。中間圧供給溝４５には、オイルが軸受け隙間を通ることによって吐出圧と吸入圧の間の中間圧のオイルが流入する。このオイル供給通路８３の途中には、オイルポンプ５が配置されている。

オイルポンプ５は、図４に示すように、リアサイドブロック４３の後側面に設けられる環状のケーシング５１と、ケーシング５１内に回転自在に収容されると共に、内径部に内歯部が形成された環状のアウターロータ５３と、アウターロータ５３内に収容され、内歯部に内接して噛み合う外歯部が形成されたインナーロータ５５とを備えている。内歯部と外歯部の各歯形はトロコイド曲線によって成形されている。内歯部は５つの歯を有する。外歯部は４つの歯を有し、内歯部より歯が１つ少ない。駆動軸９はインナーロータ５５の中心にある。アウターロータ５３の中心は、インナーロータ５５の中心から所定距離、偏心している。駆動軸９の回転駆動によってインナーロータ５５が回転すると、アウターロータ５３は同一方向に若干の遅れをもって駆動される。この回転につれてアウターロータ５３とインナーロータ５５間の距離の短い箇所では、インナーロータ５５の外歯部の山部とアウターロータ５３の内歯部の谷部が噛み合うが、両者の距離の遠い箇所では、インナーロータ５５の外歯部の歯が１つ少ないため、アウターロータ５３との間に形成される空間は、広がったり縮まったりする。これにより、オイルポンプ５はオイルを強制的に吸い込んで吐出する。

オイルポンプ５は、ロータ１０の正回転時に、吐出室６のオイル溜まり６ａのオイルをオイル供給通路８３を介して高圧供給溝４４と中間圧供給溝４５に供給する。高圧供給溝４４に供給されたオイルと中間圧供給溝４５に供給されたオイルは、ロータ１０の背圧室１３と連通する区間にあって、ベーン１２の背圧室１３に供給される。

高圧供給溝４４とオイルポンプ５の間に位置する背圧供給通路８３には、
される吐出路８２には、ベーン１２の背圧側とオイルポンプ５との間に、リリーフ弁８４で開閉するオイル排出通路８５が配置されている。リリーフ弁８４は、バネ８６のバネ圧が閉方向に付勢されている。リリーフ弁８４に過剰圧力が作用すると、リリーフ弁８４が開方向に変位してオイルをオイル排出通路８５を介して逃がす。

次に、本実施形態の圧縮機１Ａの動作について説明する。圧縮機１Ａの運転時に電動モータ３が回転すると、駆動軸９の回転と一体になって圧縮機構部４が正回転し、これによってロータ１０がシリンダ室４０を回転する。すると、オイルポンプ５の正回転により吐出室６側のオイルがオイル供給通路８３を介してベーン１２の背圧室１３に送られるので、オイル圧が各べーン１２の背圧として作用し、各ベーン１２がシリンダ室４０の内壁に当接しつつ移動する。そして、隣り合う２つのべーン１２によって、シリンダ室４０内には容積変化を行う圧縮室１４が形成され、吸入口４７を介して吸入した冷媒を圧縮する。冷媒の圧縮が進むと、圧縮室１４から冷媒が吐出口４８及び吐出通路（図示せず）を介して吐出室６に吐出される。吐出室６内では冷媒から分離したオイルがオイル溜まり６ａに溜まると共に、冷媒は吐出ポートを介して外部の凝縮器（図示せず）に吐出される。

上記の圧縮機１Ａの運転中に、オイルポンプ５より下流の背圧供給通路８３内のオイル圧力が過剰に大きくなると、リリーフ弁８４が開いてオイルがオイル排出通路８５を介して吐出室６に逃がされる。

圧縮機１Ａの運転を停止すると、ロータ１０の回転が停止する。ここで、吐出側の圧縮室１４の圧力よりも吸入側の圧縮室１４の圧力が小さいため、この圧力差によってロータ１０が逆転する。このロータ１０の逆回転によってオイルポンプ５も逆回転して、ベーン１２の背圧側のオイルがオイル供給通路８３を介して吐出室６側に強制的に戻される。その結果、ベーン１２の背圧室１３が圧縮室１４よりも小さな圧力となって、ベーン１２がベーン溝１１内に引き込まれて複数の圧縮室１４が連通するので、前記圧力差によるロータ１０の逆回転が止まる。

以上説明したように、オイル供給通路８３には、ロータ１０の回転によって回転可能なオイルポンプ５が配置され、オイルポンプ５は、ロータ１０の逆回転時に逆回転してベーン１２の背圧側のオイルを吐出室６へ送る。従って、圧縮機１Ａの運転停止後にベーン１２がベーン溝１１内に引き込まれて複数の圧縮室１４が連通して、吐出側の圧縮室１４の圧力と吸入側の圧縮室１４の圧力との圧力差によるロータ１０の逆回転が止まるため、ロータ１０の逆回転に起因する異音の発生を防止できる。

圧縮機１Ａの運転停止後、上記したように、ベーン１２がベーン溝１１内に引き込まれて複数の圧縮室１４が連通し、シリンダ室４０等を介して吐出室６と吸入室８が連通する。これにより、直ぐに圧縮機構部４内の圧力が均圧に近い状態になるため、運転停止直後の再起動の安定した制御が可能となり、スムーズな再起動を行うことができる。つまり、従来のように、運転停止後にロータが逆回転し、ロータの逆回転状態で再起動すると、制御が不安定となるため、スムーズな起動ができない恐れがあったが、本発明では、上記した理由によってスムーズな再起動が可能である。

ロータ１０の正回転時に、オイルポンプ５に接続される吐出路８２内のオイル圧力が過剰に大きくなると、リリーフ弁８４が開いて吐出路８２内のオイルがオイル排出通路８５を介して逃げることにより、ベーン１２の背圧側に必要以上に大きな背圧が作用することを防止できるため、ロータ１０の回転抵抗が過剰に増大するのを防止できる。これにより、省エネルギー化を図ることができる。

（第２実施形態）
図５は本発明の第２実施形態を示す。図５に示すように、この第２実施形態の圧縮機１Ｂは、前記第１実施形態と比較するに、オイルポンプ５の回転軸５６がワンウェイクラッチ５７を介してロータ１０の駆動軸９に連結されている。ワンウェイクラッチ５７は、ロータ１０の正回転では非連結状態となり、ロータ１０の逆回転では連結状態となる。

また、第１実施形態のように、リリーフ弁の開動作でオイルを逃がすオイル排出通路は設けられていない。

他の構成は、前記第１実施形態と同様であるため、重複説明を回避するため、説明を省略する。また、図面の第１実施形態と同一構成箇所には、同一符号を付して明確化を図る。

上記構成では、圧縮機１Ｂの運転時にロータ１０が正回転すると、ワンウェイクラッチ５７が非連結状態となり、オイルポンプ５が停止する。この状態でロータ１０の回転により冷媒の圧縮が進むと、圧縮室１４から吐出室６に冷媒が吐出されるので、吐出室６内の圧力が徐々に高くなり高圧となる。これによって、吐出室６とベーン１２の背圧側との圧力差によりオイルポンプ５が正回転し、オイルが吐出室６のオイル溜まり６ａからオイル供給通路８３を介してベーン１２の背圧室１３へ供給されるので、ベーン１２が背圧により突出方向に付勢される。

次いで、圧縮機１Ｂの運転停止後にロータ１０が逆回転すると、ワンウェイクラッチ５７が連結状態となるので、オイルポンプ５の回転軸５６がロータ１０の駆動軸９に連結される。これにより、オイルポンプ５の逆回転によりベーン１２の背圧側のオイルが吐出室６側に強制的に戻される。その結果、ベーン１２の背圧側が圧縮室１４よりも小さな圧力となって、ベーン１２がベーン溝１１内に引き込まれて複数の圧縮室１４が連通するので，吐出側の圧縮室１４の圧力と吸入側の圧縮室１４の圧力との圧力差によるロータ１０の逆回転が止まる。

以上説明したように、本実施形態にあっても、前記第１実施形態と同様に、圧縮機１Ｂの運転停止後にベーン１２がベーン溝１１内に引き込まれて複数の圧縮室１４が連通して圧力差によるロータ１０の逆回転が止まるので、ロータ１０の逆回転に起因する異音の発生を防止できる。

前記第１実施形態と同様の理由によって、圧縮機１Ｂの運転停止後、直ぐに圧縮機構部４内の圧力が均圧に近い状態になるため、運転停止直後の再起動の安定した制御が可能となり、スムーズな再起動を行うことができる。

また、ロータ１０の正回転時にはオイルポンプ５が回転しないため、ロータ１０の回転負荷が増大するのを防止できる。これによって、省エネルギー化を図ることができる。

１Ａ，１Ｂ 圧縮機
５ オイルポンプ
６ 吐出室
６ａ オイル溜まり
９ 駆動軸
１０ ロータ
１１ べーン溝
１２ べーン
１４ 圧縮室
４０ シリンダ室
４１ シリンダブロック
５６ 回転軸
５７ ワンウェイクラッチ
８３ オイル供給通路
８４ リリーフ弁
８５ オイル排出通路

Claims (4)

1. シリンダブロック（４１）内にシリンダ室（４０）が設けられ、
   前記シリンダ室（４０）にロータ（１０）が回転自在に設けられ、
   前記ロータ（１０）にはその外周面に開口する複数のべーン溝（１１）が設けられ、
   前記各べーン溝（１１）に突出・退出方向に移動自在にべーン（１２）が配置され、
   前記シリンダ室（４０）には、隣り合う２つの前記ベーン（１２）に仕切られて圧縮室（１４）が形成され、
   前記圧縮室（１４）で圧縮された冷媒を吐出する吐出室（６）が設けられ、
   前記吐出室（６）にはオイルが溜められ、
   前記吐出室（６）のオイル溜まり（６ａ）と前記ベーン（１２）の背圧側とを連通するオイル供給通路（８３）が設けられ、
   前記オイル供給通路（８３）より供給される吐出圧によって、前記ベーン（１２）を前記シリンダ室（４０）の内周面に押圧する圧縮機（１Ａ，１Ｂ）であって、
   前記オイル供給通路（８３）には、前記ロータ（１０）の回転によって回転可能なオイルポンプ（５）が配置され、
   前記オイルポンプ（５）は、前記ロータ（１０）の逆回転時に逆回転して前記ベーン（１２）の背圧側のオイルを前記吐出室（６）へ送ることを特徴とする圧縮機（１Ａ，１Ｂ）。
2. 請求項１記載の圧縮機（１Ａ）であって、
   前記オイルポンプ（５）は、前記ロータ（１０）の正回転時に前記吐出室（６）側のオイルを前記ベーン（１２）の背圧側に送ることを特徴とする圧縮機（１Ａ）。
3. 請求項２記載の圧縮機（１Ａ）であって、
   前記オイル供給通路（８３）には、前記ベーン（１２）の背圧側と前記オイルポンプ（５）との間に、リリーフ弁（８４）の開動作でオイルを逃がすオイル排出通路（８５）が配置されていることを特徴とする圧縮機（１Ａ）。
4. 請求項１記載の圧縮機（１Ｂ）であって、
   前記オイルポンプ（５）の回転軸（５６）は、前記ロータ（１０）の正回転では非連結状態となり、前記ロータ（１０）の逆回転では連結状態となるワンウェイクラッチ（５７）を介して前記ロータ（１０）の駆動軸（９）に連結されていることを特徴とする圧縮機（１Ｂ）。

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