JP2015190343A - ベーン型圧縮機 - Google Patents

Abstract

【課題】圧縮機の起動性を向上させる。【解決手段】本発明の圧縮機は、ハウジング１〜５と、吸入通路１ｂ、駆動軸９と、ロータ１０と、ベーン１１とを備えている。ハウジング１〜５には吸入室１３、吐出室１６及びシリンダ室３ａが形成されている。吸入通路１ｂは吸入室１３と蒸発器６０とを接続している。吸入通路１ｂには冷媒の逆流を防止する逆止弁２０が設けられている。吐出室１６と各背圧室４０との間には、閉鎖によって吐出室１６と各背圧室４０とを遮断する開閉弁機構４４が設けられている。【選択図】図１

Description

本発明はベーン型圧縮機に関する。

特許文献１に従来のベーン型圧縮機（以下、圧縮機という。）が開示されている。この圧縮機は、ハウジングと、駆動軸と、ロータと、複数個のベーンとを備えている。ハウジングには、吸入室、吐出室及びシリンダ室が形成されている。駆動軸は、ハウジングに回転軸心周りで回転可能に設けられている。ロータは、シリンダ室内で駆動軸と同期回転可能に設けられている。ロータには、複数個のベーン溝が形成されている。各ベーンは、各ベーン溝に各々出没可能に設けられている。

ハウジングは、フロントハウジング、フロントサイドプレート、シリンダブロック、リヤサイドプレート及びリヤハウジングを有している。シリンダブロックは、フロントサイドプレートの後面である第１面と、リヤサイドプレートの前面である第２面との間にシリンダ室を形成している。シリンダ室と吐出室とをリヤサイドプレートが区画している。

圧縮室は、シリンダ室の内面、ロータの外面、第１面、第２面及び各ベーンによって形成されている。各ベーン溝と各ベーンとの間は、第１面と第２面とで区画される背圧室とされている。

フロントハウジングには吸入通路が設けられ、吸入通路には逆止弁が設けられている。吸入室は蒸発器に接続され、吐出室は凝縮器に接続される。こうして、圧縮機、蒸発器、凝縮器等により車両空調装置の冷凍回路が構成される。

この圧縮機では、逆止弁により、吸入室から機外にある蒸発器への冷媒の逆流を防止できる。このため、蒸発器が加熱されることが防止されるため、駆動軸の再起動時に車室への吹き出し温度が上昇することによって生じる冷凍効率の低下を防止できる。

実開平３−１２７０９５号公報

しかし、上記従来の圧縮機では、駆動軸が停止した状態において、逆止弁が閉じているため、圧縮機内のガス状の冷媒は排出されずに圧縮機内で液化し、潤滑油とともに貯留される。その後、駆動軸が再起動されると、圧縮室内で液圧縮を起こし、起動トルクが上昇する恐れがある。

また、駆動軸が停止した状態で逆止弁が閉じていると、吐出室から吸入室への冷媒の逆流や、さらには凝縮器からの冷媒の逆流が発生し、吸入室内に貯留された冷媒や潤滑油が抵抗となって、駆動軸の再起動時に逆止弁の動作を妨げ、逆止弁が速やかに開かない恐れがある。

本発明は、上記従来の実情に鑑みてなされたものであって、圧縮機の起動性を向上させることを解決すべき課題としている。

本発明の圧縮機は、吸入室、吐出室及びシリンダ室が形成されたハウジングと、
前記ハウジングに設けられ、前記吸入室と蒸発器とを接続する吸入通路と、
前記ハウジングに回転軸心周りで回転可能に設けられた駆動軸と、
前記シリンダ室内で前記駆動軸と同期回転可能に設けられ、複数個のベーン溝が形成されたロータと、
前記各ベーン溝に各々出没可能に設けられるベーンとを備え、
前記ハウジングは、第１区画壁及び第２区画壁を有し、前記第１区画壁の後面である第１面と前記第２区画壁の前面である第２面との間に前記シリンダ室が形成され、前記シリンダ室と前記吐出室とを前記第２区画壁が区画し、
前記シリンダ室の内面、前記ロータの外面、前記第１面、前記第２面及び前記各ベーンによって圧縮室が形成され、
前記各ベーン溝と前記各ベーンとの間は、前記第１面と前記第２面とで区画される背圧室とされ、
前記吸入通路には、冷媒の逆流を防止する逆止弁が設けられ、
前記吐出室と前記各背圧室との間には、閉鎖によって前記吐出室と前記各背圧室とを遮断する開閉弁機構が設けられていることを特徴とする。

本発明の圧縮機では、駆動軸の停止時において、逆止弁が閉じている状態にあり、開閉弁機構が閉鎖して吐出室と各背圧室とを遮断するため、吐出室から圧縮室や吸入室への冷媒の逆流が生じ難い。

このため、圧縮室内に液体状の冷媒や潤滑油が貯留され難い。このため、駆動軸が再起動される際、圧縮室内で液圧縮を起こし難く、起動トルクが上昇し難い。

また、吸入室内にも液体状の冷媒や潤滑油が貯留され難い。このため、駆動軸が再起動される際、冷媒や潤滑油によって逆止弁の動作が妨げられ難く、逆止弁が速やかに開き易い。

したがって、この圧縮機では、優れた起動性を発揮することができる。

また、この圧縮機では、逆止弁により、吸入室から蒸発器への冷媒の逆流を防止できるため、蒸発器が加熱されることが防止される。このため、駆動軸の再起動時に車室への吹き出し温度が上昇することによって生じる冷凍効率の低下を防止できる。

開閉弁機構は、逆止弁であってもよく、駆動軸の回転を利用した回転弁であってもよい。

第２区画壁には、駆動軸を軸支する軸孔が形成されていることが好ましい。また、開閉弁機構は、第２区画壁に形成され、吐出室から延びて軸孔内に開く上流路と、第２区画壁に形成され、圧縮行程中の各背圧室と連通する下流路と、駆動軸に形成され、駆動軸の回転方向の位相によって上流路と下流路とを間欠的に連通する回転路とを有することが好ましい。

この場合、開閉弁機構は、各背圧室への背圧の供給を間欠的に行うことが可能な回転弁となる。そして、この回転弁は、第２区画壁及び駆動軸内に内蔵されるため、部品点数の削減及び小型化を実現できる。

本発明の圧縮機によれば、冷媒の逆流を防止し、圧縮機の起動性を向上させることができる。すなわち、再起動時に液圧縮を生じ難く、起動トルクの上昇を防止する。また、再起動時に逆止弁が速やかに開き易い。

また、この圧縮機では、蒸発器が加熱され難く、駆動軸の再起動時に車室への吹き出し温度が上昇し難く、冷凍効率が向上する。

図１は、実施例のベーン型圧縮機の断面図である。 図２は、実施例のベーン型圧縮機に係り、図１のＩＩ−ＩＩ矢視断面図である。 図３は、実施例のベーン型圧縮機の要部拡大断面図である。 図４は、実施例のベーン型圧縮機に係り、遠心分離式のセパレータを外した状態における一部断面の背面図である。

以下、本発明を具体化した実施例を図面を参照しつつ説明する。

実施例のベーン型圧縮機は、図１及び図２に示すように、互いに結合されたフロントハウジング１及びリヤハウジング２内にシリンダブロック３が収容された状態で固定されている。シリンダブロック３には、軸直角方向で楕円状のシリンダ室３ａが貫設されている。フロントハウジング１及びリヤハウジング２内には、フロントサイドプレート４及びリヤサイドプレート５が収納された状態で固定されている。フロントハウジング１、フロントサイドプレート４、シリンダブロック３、リヤサイドプレート５及びリヤハウジング２がハウジングに相当する。

フロントサイドプレート４の後面が第１面４ａとされている。リヤサイドプレート５の前面が第２面５ａとされている。第１面４ａと第２面５ａとの間にシリンダ室３ａが形成されている。フロントサイドプレート４が本発明の第１区画壁に相当し、リヤサイドプレート５が本発明の第２区画壁に相当する。

フロントサイドプレート４及びリヤサイドプレート５には、駆動軸９を軸支する軸孔４ｂ、５ｂがそれぞれ形成されている。各軸孔４ｂ、５ｂ内には、軸封装置６及び各滑り軸受７、８を介して、駆動軸９が回転軸心Ｏ周りで回転可能に支持されている。滑り軸受８はリヤサイドプレート５の軸孔５ｂに後方から圧入されている。駆動軸９の先端はフロントハウジング１の軸孔１ａを貫通して突出し、その先端には図示しない電磁クラッチ又はプーリが固定される。電磁クラッチ又はプーリには車両のエンジン又はモータにより駆動力が伝達されるようになっている。

シリンダ室３ａ内には、駆動軸９と同期回転可能にロータ１０が設けられている。ロータ１０の外周面には、図２に示すように、放射方向に５個のベーン溝１０ａが凹設されている。各ベーン溝１０ａにはそれぞれベーン１１が出没可能に収納されている。各ベーン溝１０ａと各ベーン１１の底面との間は、第１面４ａと第２面５ａとで区画される背圧室４０が形成されている。隣合う２枚のベーン１１、１１、ロータ１０の外周面、シリンダブロック３の内周面、第１面４ａ及び第２面５ａによって５個の圧縮室１２が形成されている。

また、図１に示すように、フロントハウジング１とフロントサイドプレート４との間には吸入室１３が形成されている。フロントハウジング１には、配管を介して吸入室１３と蒸発器６０とを接続する吸入通路１ｂが形成されている。フロントサイドプレート４には吸入室１３と連通する２個の吸入孔４ｃが貫設されている。各吸入孔４ｃはシリンダブロック３の各吸入空間３ｂに連通している。各吸入空間３ｂは、図２にも示すように、吸入ポート３ｃによって吸入行程にある圧縮室１２と連通するようになっている。

また、シリンダブロック３とリヤハウジング２との間には、２個の吐出空間３ｄが形成されている。吐出行程にある圧縮室１２と各吐出空間３ｄとは吐出ポート３ｅによって連通している。各吐出空間３ｄ内には、吐出ポート３ｅを閉鎖する吐出弁１４と、吐出弁１４のリフト量を規制するリテーナ１５とが設けられている。

図３及び図４に示すように、リヤサイドプレート５の後面の中央には、一定の厚みを持って後側に膨出する膨出部５ｐが形成されている。膨出部５ｐは、駆動軸９及び滑り軸受８周りで後側に膨出したボス部５ｅと、ボス部５ｅより厚みが少なく、左右に広がった段部５ｆと、段部５ｆと同じ厚みで下方に延びる垂下部５ｇとからなる。段部５ｆには上方の中央近くから下方の外側に向かって左右に延びる２本の吐出溝５ｈ、５ｉが凹設されている。両吐出溝５ｈ、５ｉの下端には、各吐出空間３ｄと連通する吐出孔５ｊ、５ｋが貫設されている。

また、図１に示すように、リヤサイドプレート５とリヤハウジング２との間には吐出室１６が形成されている。リヤハウジング２には、吐出室１６を凝縮器６１に接続する流出口２ａが設けられている。吐出室１６内では、リヤサイドプレート５とリヤハウジング２とに挟持されることによって遠心分離式のセパレータ５０が固定されている。セパレータ５０は、図３に示すように、エンドフレーム１７と、エンドフレーム１７内に固定された上下に延びる円筒状の円筒部１８とからなる。

エンドフレーム１７には上下に円柱状に延びる油分離室１７ａが形成されている。油分離室１７ａの上端に円筒部１８が圧入されている。このため、油分離室１７ａの一部は、円筒部１８の外周面周りにガス状の冷媒を周回させる案内面１７ｂとなっている。図４に示す各吐出溝５ｈ、５ｉは、図３に示す左右で一対の分離口１７ｃに連通し、両分離口１７ｃは円筒部１８と案内面１７ｂとの間に連通している。

また、エンドフレーム１７の下端には油分離室１７ａの底面を吐出室１６に連通させる連通口１７ｅが形成されている。また、エンドフレーム１７には、リヤサイドプレート５のボス部５ｅを駆動軸９及び滑り軸受８とともに収納する供給室１７ｆが凹設されている。

リヤサイドプレート５の前面の中央には、図２及び図４に示すように、扇形状をなす一対の排油溝５ｃが凹設されている。各排油溝５ｃは、ロータ１０の回転により、吸入行程等にある背圧室４０と連通するようになっている。

図３に示すように、リヤサイドプレート５の垂下部５ｇ内には、下端から上方に延びる第１上流路５ｍが貫設されている。第１上流路５ｍの下端は吐出室１６に連通している。第１上流路５ｍの上端は、エンドフレーム１７の供給室１７ｆまで水平に延びる第２上流路５ｎと連通している。第１上流路５ｍ及び第２上流路５ｎが上流路４１である。

図３及び図４に示すように、駆動軸９には、後端から回転軸心Ｏ方向に延びる１本の軸孔９ａと、軸孔９ａと連通し、間欠口９ｘまで径方向に延びる２本の径孔９ｂとが形成されている。両径孔９ｂは駆動軸９の回転軸心Ｏを中心に対称の位置で開口している。軸孔９ａ及び径孔９ｂが供給室１７ｆから滑り軸受８の内面まで延びる回転路４２である。

また、滑り軸受８には２個の第１下流路８ａが径方向で貫設されている。第１下流路８ａの一端は後述する第２下流路５ｓに開口し、第１下流路８ａの他端は径孔９ｂに開口している。そして、リヤサイドプレート５の軸孔５ｂには、第１下流路８ａと連通する第２下流路５ｓが形成されている。第２下流路５ｓは、滑り軸受８の外周面に沿って形成され、駆動軸９と同軸の環状である。また、リヤサイドプレート５には、第２下流路５ｓからロータ１０の端面まで延びる２個の第３下流路３０が形成されている。両第３下流路３０は、ロータ１０の回転により、圧縮行程にある背圧室４０と連通するようになっている。第１下流路８ａ、第２下流路５ｓ及び第３下流路３０が下流路４３である。

これら上流路４１、供給室１７ｆ、回転路４２及び下流路４３は、吐出室１６と各背圧室４０とを遮断する開閉弁機構４４に相当する。駆動軸９の回転方向の位相によって、回転路４２は上流路４１と下流路４３とを間欠的に連通する。

図１に示すように、吸入通路１ｂには冷媒の逆流を防止する逆止弁２０が設けられている。逆止弁２０は、吸入室１３内に圧入された筒状をなす筒部２０ａと、筒部２０ａ内を上下に摺動する弁体２０ｂとを有している。筒部２０ａと弁体２０ｂとは弁室２０ｆを形成している。弁室２０ｆ内には、弁体２０ｂを上方に付勢するバネ２０ｃが設けられている。筒部２０ａには、弁体２０ｂの上方の位置を規制するサークリップ２０ｄが嵌合されている。

筒部２０ａの側壁には、吸入孔４ｃと連通する開口２０ｅが貫設されている。サークリップ２０ｄは開口２０ｅより上方に位置している。また、筒部２０ａの側壁には、開口２０ｅと直交する位置において、長孔２０ｇが貫設されている。長孔２０ｇは、吸入室１３に連通しているため、弁室２０ｆ内の圧力を吸入室１３内の圧力に調整する。

流出口２ａは配管によって凝縮器６１に接続され、凝縮器６１は配管によって膨張弁６２に接続され、膨張弁６２は配管によって蒸発器６０に接続され、蒸発器６０は配管によって吸入通路１ｂに接続されている。配管、凝縮器６１、膨張弁６２及び蒸発器６０が外部の冷凍回路を構成している。圧縮機を含む冷凍回路は車両用空調装置を構成している。

以上のように構成された圧縮機では、エンジン等によって駆動軸９が駆動されると、ロータ１０が駆動軸９と同期回転し、圧縮室１２が容積変化を生じる。このため、吸入室１３内の冷媒が吸入孔４ｃ、吸入空間３ｂ及び吸入ポート３ｃを経て圧縮室１２に吸入される。

また、圧縮室１２で圧縮された冷媒は吐出ポート３ｅ、吐出空間３ｄ、吐出孔５ｊ、５ｋを経て吐出室１６に吐出される。吐出室１６内の高圧の冷媒は凝縮器６１、膨張弁６２を経て蒸発器６０に供給される。このため、車室内が空調される。

これらの間、逆止弁２０では、吸入室１３が負圧になることから、長孔２０ｇを通じて吸入室１３と連通する弁室２０ｆも負圧になり、弁体２０ｂがバネ２０ｃの付勢力に抗して縮小し、吸入通路１ｂと開口２０ｅとが連通する。このため、蒸発器６０内の冷媒が吸入通路１ｂ、開口２０ｅ、吸入孔４ｃ等を経て継続的に圧縮室１２に吸入される。

また、図４に示すように、吐出孔５ｊ、５ｋに吐出された冷媒は、吐出溝５ｈ、５ｉを経て、図３に示すように、セパレータ５０の分離口１７ｃから案内面１７ｂに向けて吐出される。このため、冷媒は案内面１７ｂを周回し、冷媒から潤滑油が遠心分離される。

分離された潤滑油は油分離室１７ａ内から連通口１７ｅを経て吐出室１６内に貯留される。吐出室１６内の潤滑油は、吐出室１６が高圧であることから、第１上流路５ｍ及び第２上流路５ｎを経て供給室１７ｆに供給される。滑り軸受８はリヤサイドプレート５の軸孔５ｂに圧入されているため、滑り軸受８と駆動軸９とが相対回転を生じる。供給室１７ｆに供給された潤滑油は滑り軸受８と駆動軸９との間に供給され、これらの間の潤滑を行う。

そして、駆動軸９の回転方向の位相によって両径孔９ｂが両第１下流路８ａと連通すれば、軸孔９ａ及び両径孔９ｂ内の高圧の潤滑油が各第１下流路８ａ、第２下流路５ｓ及び各第３下流路３０を経て、図２及び図３に示す各背圧室４０に供給される。

また、駆動軸９の回転方向の位相によって両径孔９ｂが両第１下流路８ａと非連通となれば、軸孔９ａ及び両径孔９ｂ内の高圧の潤滑油は各第１下流路８ａ、第２下流路５ｓ及び各第３下流路３０を経て各背圧室４０に供給されない。

これにより、圧縮行程の間、高圧の潤滑油は間欠的に各背圧室４０に供給されるため、各ベーン１１がシリンダ室３ａの内面に間欠的に押し付けられる。このため、各ベーン１１はベーン溝１０ａ内で潤滑されるとともにチャタリングが防止され、かつ圧縮室１２からの冷媒の漏れが防止され圧縮効率が向上する。

また、潤滑油を間欠的に背圧室４０に供給することにより、背圧の供給量を調整して各ベーン１１の背圧を調整することができる。このため、各ベーン１１の押し付け力を低減し、運転中の動力を低減することも可能である。

ここで、駆動軸９が停止されると、逆止弁２０では、弁体２０ｂがバネ２０ｃの付勢力に屈して伸長し、サークリップ２０ｄに着座し、吸入通路１ｂと開口２０ｅとを閉鎖する。逆止弁２０が閉鎖しても、圧縮機内部に冷媒及び潤滑油の逆流を遮断する手段がなければ、圧縮機内部において、吐出室１６や背圧室４０の冷媒や潤滑油は、背圧室４０からベーン溝１０ａとベーン１１との隙間を経て、圧縮室１２やさらには吸入室１３へ逆流を生じる。その場合、圧縮室１２内に冷媒及び潤滑油が貯留されると、圧縮機の再起動時に液圧縮を生じる。また、吸入室１２内に冷媒及び潤滑油が貯留されると、圧縮機の再起動時に、冷媒及び潤滑油が抵抗となって、逆止弁２０が速やかに開きにくくなる。

しかし、この圧縮機では、吐出室１６と各背圧室４０とを遮断する開閉弁機構４４が設けられている。すなわち、逆止弁２０に対し、吐出室１６から吸入室１３へ冷媒が逆流する場合における上流側に開閉弁機構４４が設けられている。このため、駆動軸９の回転が停止され、この状態で両径孔９ｂが両第１下流路８ａと非連通であれば、吐出室１６から背圧室４０への冷媒の逆流と駆動軸９の逆転とを生じない。両径孔９ｂが両第１下流路８ａと連通した状態で駆動軸９の回転が停止されたとしても、僅かに冷媒の逆流と駆動軸９の逆転とが生じれば、それによって駆動軸９の位相がずれるため、両径孔９ｂが両第１下流路８ａと非連通となり、それ以上の冷媒の逆流と駆動軸９の逆転とを生じない。

このため、この圧縮機では、圧縮室１２内に液体状の冷媒や潤滑油が貯留され難い。このため、駆動軸９が再起動される際、圧縮室１２内で液圧縮を起こし難く、起動トルクが上昇し難い。

また、開閉弁機構４４が吐出室１６と各背圧室４０とを遮断するので、逆止弁２０が閉鎖中に吸入室１３に残存する冷媒は、逆止弁２０が閉鎖した時から吸入室１３に残存している冷媒と、圧縮室１２内から吸入室１３へ逆流した冷媒と、開閉弁機構４４から僅かに漏れた冷媒とだけとなり、開閉弁機構４４を備えない場合に比べて少なくなっている。

これにより、この圧縮機は、開閉弁機構４４を備えない場合に比べ、駆動軸９の再起動時に、逆止弁２０の開動作に対する吸入室１３内の冷媒や潤滑油による抵抗が小さく、逆止弁２０は円滑に開くことができる。

したがって、この圧縮機では、優れた起動性を発揮することができる。

また、開閉弁機構４４は、リヤサイドプレート５及び駆動軸９内に内蔵されるため、部品点数の削減及び小型化を実現できる。

以上において、本発明を実施例に即して説明したが、本発明は上記実施例に制限されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更して適用できることはいうまでもない。

例えば、実施例の開閉弁機構４４は駆動軸９の回転を利用したが、本発明のベーン型圧縮機はこれに替えて逆止弁や電磁弁を用いてもよい。

本発明は車両用空調装置等に利用可能である。

１…フロントハウジング（ハウジング）
１ｂ…吸入通路
２…リヤハウジング（ハウジング）
３…シリンダブロック（ハウジング）
３ａ…シリンダ室
４…フロントサイドプレート（ハウジング、第１区画壁）
４ａ…第１面
５…リヤサイドプレート（ハウジング、第２区画壁）
５ａ…第２面
５ｂ…軸孔
１３…吸入室
１６…吐出室
９…駆動軸
１０…ロータ
１０ａ…ベーン溝
１１…ベーン
１２…圧縮室
２０…逆止弁
４０…背圧室
４１…上流路
４２…回転路
４３…下流路
４４…開閉弁機構
６０…蒸発器
６１…凝縮器

Claims (2)

1. 吸入室、吐出室及びシリンダ室が形成されたハウジングと、
   前記ハウジングに設けられ、前記吸入室と蒸発器とを接続する吸入通路と、
   前記ハウジングに回転軸心周りで回転可能に設けられた駆動軸と、
   前記シリンダ室内で前記駆動軸と同期回転可能に設けられ、複数個のベーン溝が形成されたロータと、
   前記各ベーン溝に各々出没可能に設けられるベーンとを備え、
   前記ハウジングは、第１区画壁及び第２区画壁を有し、前記第１区画壁の後面である第１面と前記第２区画壁の前面である第２面との間に前記シリンダ室が形成され、前記シリンダ室と前記吐出室とを前記第２区画壁が区画し、
   前記シリンダ室の内面、前記ロータの外面、前記第１面、前記第２面及び前記各ベーンによって圧縮室が形成され、
   前記各ベーン溝と前記各ベーンとの間は、前記第１面と前記第２面とで区画される背圧室とされ、
   前記吸入通路には、冷媒の逆流を防止する逆止弁が設けられ、
   前記吐出室と前記各背圧室との間には、閉鎖によって前記吐出室と前記各背圧室とを遮断する開閉弁機構が設けられていることを特徴とするベーン型圧縮機。
2. 前記第２区画壁には、前記駆動軸を軸支する軸孔が形成され、
   前記開閉弁機構は、前記第２区画壁に形成され、前記吐出室から延びて前記軸孔内に開く上流路と、前記第２区画壁に形成され、圧縮行程中の前記各背圧室と連通する下流路と、前記駆動軸に形成され、前記駆動軸の回転方向の位相によって前記上流路と前記下流路とを間欠的に連通する回転路とを有する請求項１記載のベーン型圧縮機。

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