JP2020067000A - 圧縮機 - Google Patents
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Abstract
【課題】筒部とロータとの間の隙間にあるオイルの粘性抵抗を低下させることができる圧縮機を提供すること。【解決手段】圧縮機10は、回転軸12と、回転軸12の回転に伴って回転するロータ60,80と、筒部としてのシリンダ側壁部42,56と、壁部としての中間壁部51と、ベーン100と、圧縮室A4,A5と、吐出室A6と、を備えている。シリンダ側壁部42,56は、ロータ外周面62,82と径方向Rに対向するシリンダ内周面43,57を有している。ロータ外周面62,82とシリンダ内周面43,57との間には隙間63,83が形成されている。ここで、吐出室A6は、隙間63,83に対して径方向R外側に配置されている。【選択図】図4
Description
本発明は、圧縮機に関する。
例えば特許文献1には、回転軸と、回転軸の回転に伴って回転するロータと、ロータを回転可能に収容している筒部としてのケーシングと、ロータの回転に伴って回転軸の軸方向に移動するベーンと、ロータの回転に伴ってベーンにより容積変化が生じて吸入流体の吸入及び圧縮が行われる圧縮室と、を備えた圧縮機について記載されている。特許文献1に記載のベーンは、軸方向に移動する一方、ロータの回転に伴って回転しないようになっている。また、特許文献1には、ケーシングとロータとの間には、オイルなどでシールできる程度の隙間が形成されている点が記載されている。
ここで、筒部とロータとの間の隙間にオイルが設けられている構成においては、オイルの粘性抵抗によってロータの回転が阻害される。このため、オイルの粘性抵抗によって動力損失が生じ、圧縮機の効率が低下することが懸念される。
本発明は、上述した事情を鑑みてなされたものであり、その目的は筒部とロータとの間の隙間にあるオイルの粘性抵抗を低下させることができる圧縮機を提供することである。
上記目的を達成する圧縮機は、回転軸と、リング状のロータ面を有し、前記回転軸の回転に伴って回転するロータと、前記ロータの外周面であるロータ外周面と前記回転軸の径方向に離間して対向する筒部内周面を有する筒部と、前記ロータ面と前記回転軸の軸方向に対向する壁面を有する壁部と、前記壁部に形成されたベーン溝に挿入された状態で前記ロータ面と当接しているものであって前記ロータの回転に伴い前記軸方向に移動するベーンと、前記ロータ面、前記壁面及び前記筒部内周面によって区画され、前記ロータの回転に伴って前記ベーンにより容積変化が生じて、オイルを含む吸入流体の吸入及び圧縮が行われる圧縮室と、前記圧縮室によって圧縮された圧縮流体が導入される吐出室と、を備え、前記吐出室は、前記ロータ外周面と前記筒部内周面との隙間の少なくとも一部に対する前記回転軸の径方向外側に配置されており、前記吐出室内の前記圧縮流体の熱が前記筒部を介して前記隙間にあるオイルに伝達されることを特徴とする。
かかる構成によれば、吐出室には圧縮流体が導入される。圧縮流体は、圧縮によって、吸入流体よりも高温となっている。そして、吐出室が、ロータ外周面と筒部内周面との隙間の少なくとも一部に対する径方向外側に配置されているため、圧縮流体の熱が筒部を介して隙間に存在するオイルに伝達される。これにより、隙間に存在するオイルが温められ、オイルの粘性抵抗が低下する。したがって、筒部とロータとの間の隙間にあるオイルの粘性抵抗を低下させることができる。
上記圧縮機について、前記筒部を収容するハウジングを備え、前記ハウジングは、前記筒部を前記径方向外側から覆うハウジング側壁部を備え、前記ハウジング側壁部の内周面であるハウジング内周面と、前記筒部の外周面である筒部外周面とは、前記径方向に離間して対向しており、前記吐出室は、前記ハウジング内周面と前記筒部外周面とによって区画されているとよい。
かかる構成によれば、比較的容易に、隙間の径方向外側に吐出室を形成することができる。
上記圧縮機について、前記圧縮室と前記吐出室とは、前記筒部を介して前記径方向に対向しており、前記筒部には、前記圧縮室と前記吐出室とを連通するものであって前記圧縮流体が流れる吐出通路が形成されており、前記吐出通路は、前記筒部のうち前記圧縮室と前記吐出室との間に介在している部分を前記径方向に貫通しており、前記筒部内周面及び前記筒部外周面の双方に開口しているとよい。
上記圧縮機について、前記圧縮室と前記吐出室とは、前記筒部を介して前記径方向に対向しており、前記筒部には、前記圧縮室と前記吐出室とを連通するものであって前記圧縮流体が流れる吐出通路が形成されており、前記吐出通路は、前記筒部のうち前記圧縮室と前記吐出室との間に介在している部分を前記径方向に貫通しており、前記筒部内周面及び前記筒部外周面の双方に開口しているとよい。
かかる構成によれば、圧縮室と吐出室とが筒部を介して径方向に対向しているため、吐出通路としては、筒部を径方向に貫通することによって圧縮室と吐出室とを連通させることができ、吐出通路を軸方向に延ばす等といったことを行う必要がない。これにより、吐出通路の通路長を短くすることができ、それを通じて圧縮流体が吐出通路を流れることによって生じる損失を低減できる。
上記圧縮機について、前記ロータは、前記軸方向の長さである厚さが最も薄い最肉薄部と、厚さが最も厚い最肉厚部と、を含み、前記ロータ外周面は、前記軸方向の長さが前記最肉薄部の厚さと同一であるベース面と、前記ベース面よりも前記ロータ面側に配置され、前記ベース面よりも前記壁面に向けて突出し且つ角度位置に応じて突出寸法が異なる突出面と、を有し、前記吐出通路は、前記筒部のうち前記突出面と前記径方向に対向する位置に形成されており、前記筒部内周面に形成された前記吐出通路の開口は、前記ロータの角度位置に応じて、前記突出面によって覆われた状態と、前記圧縮室に開放された状態とに切り替わるとよい。
かかる構成によれば、角度位置に応じて突出寸法が異なる突出面と径方向に対向する位置に吐出通路が形成されており、筒部内周面に形成された吐出通路の開口は、突出面によって覆われた状態と、圧縮室に開放された状態とに切り替わる。これにより、筒部内周面に形成された吐出通路の開口が常にロータ外周面によって覆われている状態を回避でき、圧縮室の圧縮流体を吐出室に好適に導くことができる。
上記圧縮機について、前記筒部には、前記吐出室内の圧縮流体と熱交換を行うフィンが一体形成されており、前記フィンは、前記筒部外周面のうち少なくとも前記ベース面の前記径方向外側の部分に形成されているとよい。
かかる構成によれば、フィンによって圧縮流体と筒部との熱交換が行われ易くなるため、圧縮流体の熱をより隙間に存在するオイルに伝達させることができる。
特に、突出面は、ベース面よりも圧縮室を区画するロータ面側に配置されているため、圧縮室内の流体に含まれるオイルは、突出面と筒部内周面との間を介して、ベース面と筒部内周面との間に入り込むことが想定される。この場合、突出面と筒部内周面との間と比較して、ベース面と筒部内周面との間のオイルには、圧縮室にて圧縮された圧縮流体の熱が伝達されにくい。
特に、突出面は、ベース面よりも圧縮室を区画するロータ面側に配置されているため、圧縮室内の流体に含まれるオイルは、突出面と筒部内周面との間を介して、ベース面と筒部内周面との間に入り込むことが想定される。この場合、突出面と筒部内周面との間と比較して、ベース面と筒部内周面との間のオイルには、圧縮室にて圧縮された圧縮流体の熱が伝達されにくい。
この点、本構成によれば、フィンによってベース面と筒部内周面との間にあるオイルを温めることができる。これにより、ロータ外周面と筒部内周面との間の隙間に存在するオイルの粘性抵抗を、より低くすることができる。
上記圧縮機について、前記フィンは、前記筒部外周面に形成された前記吐出通路の開口とは前記軸方向にずれた位置に形成されているとよい。
かかる構成によれば、筒部外周面に形成された吐出通路の開口がフィンによって塞がれるといった不都合を抑制できる。
かかる構成によれば、筒部外周面に形成された吐出通路の開口がフィンによって塞がれるといった不都合を抑制できる。
上記圧縮機について、前記吐出室から吐出される圧縮流体に含まれるオイルを分離するオイルセパレータと、前記オイルセパレータによって分離されたオイルを、前記隙間に供給するオイル供給部と、を備えているとよい。
かかる構成によれば、圧縮流体から分離された高温のオイルが隙間に供給される。これにより、隙間に存在するオイルの温度を高くすることができ、当該オイルの粘性抵抗を低下させることができる。
上記圧縮機について、前記ロータとして、前記軸方向に離間して対向配置されている第1ロータ及び第2ロータと、前記筒部として、前記第1ロータを収容している第1筒部、及び、前記第2ロータを収容している第2筒部と、前記圧縮室として第1圧縮室及び第2圧縮室と、を備え、前記第1ロータは、前記ロータ面及び前記ロータ外周面としての第1ロータ面及び第1ロータ外周面を有し、前記第2ロータは、前記ロータ面及び前記ロータ外周面として第2ロータ面及び第2ロータ外周面を有し、前記壁部は、前記第1ロータと前記第2ロータとの間に配置されており、前記壁面として前記第1ロータ面と前記軸方向に対向する第1壁面及び前記第2ロータ面と前記軸方向に対向する第2壁面を有し、前記第1筒部は、前記第1ロータ外周面と前記径方向に離間して対向する第1筒部内周面を有し、前記第2筒部は、前記第2ロータ外周面と前記径方向に離間して対向する第2筒部内周面を有し、前記ベーンは、前記両ロータ面の間に配置され、前記ベーン端部として前記第1ロータ面と当接する第1ベーン端部及び前記第2ロータ面と当接する第2ベーン端部を有し、前記第1圧縮室は、前記第1ロータ面、前記第1壁面及び前記第1筒部内周面によって区画され、当該第1圧縮室では、前記第1ロータの回転に伴って前記ベーンにより容積変化が生じて前記吸入流体の吸入及び圧縮が行われ、前記第2圧縮室は、前記第2ロータ面、前記第2壁面及び前記第2筒部内周面によって区画され、当該第2圧縮室では、前記第2ロータの回転に伴って前記ベーンにより容積変化が生じて前記吸入流体の吸入及び圧縮が行われ、前記吐出室は、前記第1ロータ外周面と前記第1筒部内周面との隙間である第1隙間の少なくとも一部に対する前記径方向外側の部分と、前記第2ロータ外周面と前記第2筒部内周面との隙間である第2隙間の少なくとも一部に対する前記径方向外側の部分との双方に跨るように前記軸方向に延びているとよい。
かかる構成によれば、第1隙間の少なくとも一部に対する径方向外側の部分と、第2隙間の少なくとも一部に対する径方向外側の部分との双方に跨って吐出室が配置されているため、吐出室の容積を確保しつつ、両隙間に存在するオイルを温めることができる。また、両圧縮室に対応させて吐出室をそれぞれ設ける構成と比較して、構成の簡素化を図ることができる。
この発明によれば、筒部とロータとの間の隙間にあるオイルの粘性抵抗を低下させることができる。
(第1実施形態)
以下、圧縮機の第1実施形態について図1〜図8を用いて説明する。本実施形態の圧縮機は、例えば車両用であり、詳細には車両に搭載されて使用され、オイルを含む吸入流体を圧縮するのに用いられる。例えば、圧縮機は、車両用空調装置に用いられ、オイルを含む冷媒を圧縮するのに用いられる。また、図示の都合上、図1においては、回転軸12及び両ロータ60,80を側面図で示す。
以下、圧縮機の第1実施形態について図1〜図8を用いて説明する。本実施形態の圧縮機は、例えば車両用であり、詳細には車両に搭載されて使用され、オイルを含む吸入流体を圧縮するのに用いられる。例えば、圧縮機は、車両用空調装置に用いられ、オイルを含む冷媒を圧縮するのに用いられる。また、図示の都合上、図1においては、回転軸12及び両ロータ60,80を側面図で示す。
図1に示すように、圧縮機10は、ハウジング11と、回転軸12と、電動モータ13と、インバータ14と、フロントシリンダ40と、リアシリンダ50と、フロントロータ60と、リアロータ80とを備えている。
ハウジング11は、例えば全体として筒状であり、外部からの吸入流体が吸入される吸入口11a及び圧縮流体が吐出される吐出口11bを有している。ハウジング11は、例えば金属などの伝熱性材料で構成されており、ハウジング11内に存在する流体と熱交換可能に構成されている。回転軸12、電動モータ13、インバータ14、両シリンダ40,50及び両ロータ60,80は、ハウジング11内に収容されている。
ハウジング11は、フロントハウジング21と、リアハウジング22と、インバータカバー25とを備えている。
フロントハウジング21は、有底筒状でリアハウジング22に向けて開口している。吸入口11aは、例えばフロントハウジング21の側壁部のうち開口端部よりも底部側の位置に設けられている。但し、吸入口11aの位置は任意である。
フロントハウジング21は、有底筒状でリアハウジング22に向けて開口している。吸入口11aは、例えばフロントハウジング21の側壁部のうち開口端部よりも底部側の位置に設けられている。但し、吸入口11aの位置は任意である。
リアハウジング22は、有底筒状であり、フロントハウジング21に向けて開口している。リアハウジング22は、リアハウジング底部23と、リアハウジング底部23からフロントハウジング21に向けて起立したハウジング側壁部24とを有している。ハウジング側壁部24は、筒状(例えば円筒状)であり、筒状のハウジング内周面24aを有している。
フロントハウジング21とリアハウジング22とは、互いに開口部同士が向き合う状態でユニット化されている。
インバータカバー25は、フロントハウジング21に対してリアハウジング22側とは反対側に配置されている。インバータカバー25は、フロントハウジング21の底部に突き合せられた状態でフロントハウジング21に固定されている。
インバータカバー25は、フロントハウジング21に対してリアハウジング22側とは反対側に配置されている。インバータカバー25は、フロントハウジング21の底部に突き合せられた状態でフロントハウジング21に固定されている。
インバータカバー25内には、インバータ14が収容されている。インバータ14は、電動モータ13を駆動させるものである。
回転軸12は、本体部30と、回転軸12の軸方向Zの両端部である第1端部31及び第2端部32と、を有している。両端部31,32は、本体部30の両側に設けられている。本体部30及び両端部31,32は柱状(詳細には円柱状)である。両端部31,32は同一径であり、その径は本体部30の径よりも小さい。
回転軸12は、本体部30と、回転軸12の軸方向Zの両端部である第1端部31及び第2端部32と、を有している。両端部31,32は、本体部30の両側に設けられている。本体部30及び両端部31,32は柱状(詳細には円柱状)である。両端部31,32は同一径であり、その径は本体部30の径よりも小さい。
圧縮機10は、ハウジング11に対して回転軸12を回転可能に支持する第1軸受としての第1ラジアル軸受33及び第2ラジアル軸受35を備えている。詳細には、フロントハウジング21の底部には、底部から突出したリング状のボス部34が設けられている。第1ラジアル軸受33は、ボス部34に対して回転軸12の径方向R内側に配置された状態でボス部34に取り付けられている。第1ラジアル軸受33は、回転軸12の第1端部31を回転可能に支持している。
ハウジング11は、回転軸12の第1端部31とは反対側の第2端部32及び第2ラジアル軸受35を収容する軸収容部としての軸収容凹部36を備えている。軸収容凹部36は、リアハウジング底部23に形成された凹部である。軸収容凹部36には、第2端部32が挿入されている。第2ラジアル軸受35は、軸収容凹部36内に配置された状態で軸収容凹部36に取り付けられており、第2端部32を回転可能に支持している。本実施形態では、第2ラジアル軸受35は、第2端部32の側面(詳細には外周面)を支持している。
ボス部34と軸収容凹部36とは、同一軸線上に配置されており、両ラジアル軸受33,35は同軸となっている。回転軸12は、両ラジアル軸受33,35によって、回転軸12の軸方向Zがハウジング11の軸方向と一致している状態でハウジング11に対して回転可能に支持されている。なお、両ラジアル軸受33,35の具体的な構成(種類)は任意である。
図1〜図4に示すように、フロントシリンダ40は、フロントロータ60を収容するものである。フロントシリンダ40は、例えば金属などの伝熱性材料で構成されており、ハウジング11又はハウジング11内にある流体と熱交換可能となっている。フロントシリンダ40は、リアハウジング22よりも小さく形成された有底筒状である。フロントシリンダ40は、リアハウジング底部23に向けて開口している。
フロントシリンダ40は、フロントシリンダ底部41を有している。図4に示すように、フロントシリンダ底部41には、回転軸12が挿通可能なフロント挿通孔41aが形成されている。フロント挿通孔41aの径は、回転軸12(詳細には本体部30)の径よりも大きい。回転軸12の本体部30は、フロント挿通孔41aに挿通されており、回転軸12の本体部30とフロント挿通孔41aの内壁面との間には、吸入流体が流れることができる導入流路S1が形成されている。
フロントシリンダ40は、フロントシリンダ底部41からリアハウジング底部23に向けて起立したフロントシリンダ側壁部42を備えている。フロントシリンダ側壁部42は、リアハウジング22の内側に入り込んでおり、ハウジング側壁部24によって径方向R外側から覆われている。
フロントシリンダ側壁部42は、筒部内周面又は第1筒部内周面としてのフロントシリンダ内周面43を有している。フロントシリンダ内周面43は、例えば軸方向Zに延びた円筒面である。
フロントシリンダ側壁部42は、ハウジング側壁部24の内周面であるハウジング内周面24aと径方向Rに対向するフロントシリンダ外周面44を備えている。フロントシリンダ外周面44は、ハウジング内周面24aの径よりも小さい円筒面であり、両者の間には空間が形成されている。
フロントシリンダ40には、回転軸12の径方向R外側に張り出した膨出部45が設けられている。膨出部45は、フロントシリンダ底部41及びフロントシリンダ側壁部42における基端側(フロントシリンダ底部41側)の双方に跨る位置に設けられている。フロントハウジング21とリアハウジング22とは、膨出部45を挟んだ状態でユニット化されている。両ハウジング21,22によってフロントシリンダ40の軸方向Zの位置ずれが規制されている。
図1に示すように、本実施形態では、フロントハウジング21及びフロントシリンダ底部41によってモータ室A1が区画されており、モータ室A1に電動モータ13が収容されている。電動モータ13は、インバータ14から駆動電力を供給されることにより、回転軸12を、矢印Mで示す方向、詳細には電動モータ13から両ロータ60,80を見て時計回りの方向に回転させる。
ちなみに、吸入口11aはモータ室A1を区画するフロントハウジング21に設けられているため、吸入口11aから吸入された吸入流体はハウジング11内のモータ室A1に吸入される。つまり、モータ室A1内には吸入流体が存在する。換言すれば、モータ室A1は、吸入流体が吸入される吸入室といえる。
本実施形態の圧縮機10では、インバータ14、電動モータ13及び両ロータ60,80が軸方向Zに順に並んでいる。但し、これら各部品の位置は任意であり、例えばインバータ14が電動モータ13に対して回転軸12の径方向R外側に配置されていてもよい。
図2〜図4に示すように、リアシリンダ50は、リアハウジング底部23に向けて開口した有底筒状である。リアシリンダ50は、リアハウジング22よりも一回り小さく形成されており、リアハウジング22内に収容されている。リアシリンダ50は、リアシリンダ50の開口端がリアハウジング底部23に突き合せられている状態でフロントシリンダ40に対して嵌合している。リアシリンダ50は、例えば金属などの伝熱性材料で構成されており、ハウジング11又はハウジング11内にある流体と熱交換可能となっている。
リアシリンダ50は、リアシリンダ50の底部を構成する中間壁部51を有している。中間壁部51が「壁部」に対応する。
中間壁部51は、壁厚方向が軸方向Zと一致するように配置されている。中間壁部51は、中央に軸方向Zに貫通した壁部貫通孔52が形成されたリング状である。回転軸12(詳細には本体部30)は、壁部貫通孔52に挿通されている。
中間壁部51は、壁厚方向が軸方向Zと一致するように配置されている。中間壁部51は、中央に軸方向Zに貫通した壁部貫通孔52が形成されたリング状である。回転軸12(詳細には本体部30)は、壁部貫通孔52に挿通されている。
図4に示すように、壁部貫通孔52は、例えば本体部30と同一径の大きさであり、壁部貫通孔52の内壁面は本体部30の外周面と接触している。このため、壁部貫通孔52の内壁面と本体部30の外周面との間に隙間が形成されないようになっている。この場合、回転軸12は、回転に伴って壁部貫通孔52の内壁面に対して摺動する。なお、これに限られず、回転軸12と壁部貫通孔52の内壁面とは離間していてもよい。
中間壁部51の外周面である壁部外周面53は段差状となっている。詳細には、壁部外周面53は、第1壁部パーツ面53aと、第1壁部パーツ面53aよりも拡径された第2壁部パーツ面53bと、両壁部パーツ面53a,53bの間に形成され且つ軸方向Zに交差(本実施形態では直交)している壁部段差面53cと、を有している。
リアシリンダ50は、中間壁部51の一部がフロントシリンダ側壁部42内に入り込んだ状態で、フロントシリンダ40に対して嵌合している。この場合、第1壁部パーツ面53aとフロントシリンダ内周面43とが径方向Rに対向しており、中間壁部51の壁部段差面53cとフロントシリンダ側壁部42の先端面とが軸方向Zに対向している。
なお、本明細書において「対向」とは、特に説明がない限り、技術的に矛盾しない範囲内において、隙間を介して互いに向き合う態様と、両者が当接している態様とを含む。例えば、第1壁部パーツ面53aとフロントシリンダ内周面43とは当接していてもよいし、離間していてもよい。
中間壁部51は、軸方向Zに直交する第1壁面54及び第2壁面55を有している。第1壁面54及び第2壁面55は、軸方向Zから見てリング状(例えば円環状)の平坦面である。本実施形態では、両壁面54,55の外径及び内径は同一である。
リアシリンダ50は、中間壁部51からリアハウジング底部23に向けて軸方向Zに起立したリアシリンダ側壁部56を備えている。リアシリンダ側壁部56は、軸方向Zに延びた筒状(詳細には円筒状)であり、ハウジング側壁部24によって径方向R外側から覆われている。つまり、ハウジング側壁部24は、両シリンダ側壁部42,56を径方向R外側から覆っている。
リアシリンダ側壁部56は、筒部内周面又は第2筒部内周面としてのリアシリンダ内周面57と、リアシリンダ外周面58と、を有している。
本実施形態では、リアシリンダ内周面57は、フロントシリンダ内周面43と同一径の円筒面である。本実施形態では、リアシリンダ内周面57の径は第1壁部パーツ面53aの径と同一である。
本実施形態では、リアシリンダ内周面57は、フロントシリンダ内周面43と同一径の円筒面である。本実施形態では、リアシリンダ内周面57の径は第1壁部パーツ面53aの径と同一である。
リアシリンダ外周面58は、ハウジング内周面24aよりも一回り小さく形成された円筒面である。リアシリンダ外周面58は、ハウジング内周面24aに対して径方向Rに離間して対向しており、両者の間には隙間が形成されている。
図1に示すように、フロントシリンダ底部41の内側底面であるフロント底面41bと、フロントシリンダ内周面43と、第1壁面54とによって、フロントロータ60を収容するフロント収容室A2が形成されている。
同様に、リアハウジング底部23の内側底面であるリア底面23aと、リアシリンダ内周面57と、第2壁面55とによって、リアロータ80を収容するリア収容室A3が形成されている。
本実施形態では、フロント収容室A2とリア収容室A3とは同一の大きさとなっている。詳細には、フロントシリンダ内周面43の直径とリアシリンダ内周面57の直径とは同一である。そして、フロント底面41b及び第1壁面54間の距離と、リア底面23a及び第2壁面55間の距離とは同一である。このため、両収容室A2,A3の体積は同一である。
両収容室A2,A3は中間壁部51によって仕切られており、両ロータ60,80は中間壁部51を介して軸方向Zに対向配置されている。すなわち、中間壁部51は、両ロータ60,80の間に配置されている。
回転軸12及び両ロータ60,80は、同一軸である。つまり、本圧縮機10は、偏芯運動ではなく、軸心運動の構造となっている。
ここで、両ロータ60,80の周方向と回転軸12の周方向とは一致しており、両ロータ60,80の径方向と回転軸12の径方向Rとは一致しており、両ロータ60,80の軸方向と回転軸12の軸方向Zとは一致している。このため、回転軸12の周方向、径方向R及び軸方向Zは、適宜両ロータ60,80の周方向、径方向及び軸方向と読み替えてよい。
ここで、両ロータ60,80の周方向と回転軸12の周方向とは一致しており、両ロータ60,80の径方向と回転軸12の径方向Rとは一致しており、両ロータ60,80の軸方向と回転軸12の軸方向Zとは一致している。このため、回転軸12の周方向、径方向R及び軸方向Zは、適宜両ロータ60,80の周方向、径方向及び軸方向と読み替えてよい。
図2〜図4に示すように、フロントロータ60は、リング状(例えば円環状)であり、回転軸12が挿通可能なフロントロータ貫通孔61を有している。本実施形態では、フロントロータ貫通孔61は本体部30と同径である。フロントロータ60は、フロントロータ貫通孔61に回転軸12の本体部30が挿通された状態で回転軸12に取り付けられている。フロントロータ60は、回転軸12の回転に伴って回転する。
なお、回転軸12に対するフロントロータ60の取付態様は任意であり、例えば固定ピンや圧入によって固定される構成でもよいし、キー等の連結部材によって連結される構成でもよい。
フロントロータ60の外周面であるフロントロータ外周面62は、回転軸12と同軸の円筒面である。フロントロータ外周面62の直径は、フロントシリンダ内周面43の直径よりも若干小さく、フロントロータ外周面62とフロントシリンダ内周面43とは径方向Rに離間して対向している。このため、フロントロータ外周面62とフロントシリンダ内周面43との間にはフロント隙間63が形成されている。フロント隙間63は、軸方向Zから見て円環状に形成されており、軸方向Zに延びている。
フロントロータ60は、第1壁面54と対向する第1ロータ面としてのフロントロータ面70を有している。フロントロータ面70は、リング状(例えば円環状)である。フロントロータ面70は、軸方向Zと直交する第1フロント平坦面71及び第2フロント平坦面72と、両フロント平坦面71,72を繋ぐ湾曲面としての一対のフロント湾曲面73と、を備えている。
図4に示すように、両フロント平坦面71,72は、軸方向Zにずれている。詳細には、第2フロント平坦面72は、第1フロント平坦面71よりも第1壁面54に近い位置に配置されている。第2フロント平坦面72は第1壁面54に当接している。また、両フロント平坦面71,72は、フロントロータ60の周方向に離間して配置されており、例えば両者は180°ずれている。本実施形態では、両フロント平坦面71,72は扇状である。なお、以降の説明において、両ロータ60,80の周方向位置を角度位置ともいう。
一対のフロント湾曲面73はそれぞれ扇状である。図3に示すように、一対のフロント湾曲面73は、軸方向Z及び両フロント平坦面71,72の対向方向の双方と直交する方向に対向配置されている。両フロント湾曲面73は同一形状である。
一対のフロント湾曲面73はそれぞれ、両フロント平坦面71,72を繋いでいる。詳細には、一対のフロント湾曲面73のうち一方は、両フロント平坦面71,72の周方向の一端部同士を繋いでおり、他方は、両フロント平坦面71,72の周方向の上記一端部とは反対側の他端部同士を繋いでいる。
ここで、説明の便宜上、フロント湾曲面73と第1フロント平坦面71との境界部分の角度位置を第1角度位置θ1とし、フロント湾曲面73と第2フロント平坦面72との境界部分の角度位置を第2角度位置θ2とする。なお、図示の都合上、図3においては、各角度位置θ1,θ2を破線で示すが、実際には境界部分は滑らかに連続している。
フロント湾曲面73は、フロントロータ60の角度位置に応じて軸方向Zに変位した湾曲面である。詳細には、フロント湾曲面73は、第1角度位置θ1(第1フロント平坦面71)から第2角度位置θ2(第2フロント平坦面72)に向かうにしたがって徐々に第1壁面54に近づくように軸方向Zに湾曲している。このため、フロント湾曲面73の途中位置で切断した場合には、フロント湾曲面73は、軸方向Zにおいて両フロント平坦面71,72の間であって、第1壁面54と離間した位置にある。
但し、本実施形態のフロント湾曲面73は、第1角度位置θ1及び第2角度位置θ2に限られず、周方向に互いに離間した任意の2つの角度位置間において徐々に第1壁面54に近づく(又は遠ざかる)ように軸方向Zに湾曲している。換言すれば、一対のフロント湾曲面73は、第2フロント平坦面72に対して周方向の両側に設けられ、第2フロント平坦面72から周方向に離れるに従って徐々に第1壁面54から離れるように軸方向Zに湾曲しているともいえる。
本実施形態では、図1に示すように、フロント湾曲面73は、第1壁面54に対して凹となるように軸方向Zに湾曲しているフロント凹面73aと、第1壁面54に向けて凸となるように軸方向Zに湾曲しているフロント凸面73bと、を有している。
フロント凹面73aは、第2フロント平坦面72よりも第1フロント平坦面71側に配置されており、フロント凸面73bは、第1フロント平坦面71よりも第2フロント平坦面72側に配置されている。フロント凹面73aとフロント凸面73bとは繋がっている。つまり、フロント湾曲面73は、変曲点を有する湾曲面である。
なお、フロント凸面73bが占める角度範囲とフロント凹面73aが占める角度範囲とは同一であってもよいし、異なっていてもよい。つまり、変曲点の位置は任意である。また、フロント湾曲面73は波状に湾曲している湾曲面ともいえるため、この点に着目すれば、フロントロータ面70は波状に湾曲している部分を含むウェーブ面ともいえる。
図4に示すように、フロントロータ60は、フロント背面74を有している。フロント背面74は、フロントロータ面70とは反対側の面である。フロント背面74は、軸方向Zに直交する平坦面である。フロント背面74はフロント底面41bと軸方向Zに離間して対向している。
ここで、フロントロータ60が軸方向Zに湾曲した部分を含むフロントロータ面70と、軸方向Zに直交する平坦面であるフロント背面74とを有する関係上、角度位置に応じてフロントロータ60の厚さ(軸方向Zの長さ)が異なっている。詳細には、フロントロータ60は、最小厚さ部分であるフロント最肉薄部75と、最大厚さ部分であるフロント最肉厚部76と、を有している。本実施形態では、フロント最肉薄部75は、フロントロータ60における第1フロント平坦面71の部分であり、フロント最肉厚部76は、フロントロータ60における第2フロント平坦面72の部分である。
上記のようにフロントロータ60の厚さが角度位置に異なっていることに対応させて、フロントロータ外周面62におけるフロントロータ面70側の端は、角度位置に応じて軸方向Zに変位している。すなわち、フロントロータ外周面62は、円筒状のフロントベース面62aと、フロントベース面62aよりもフロントロータ面70側に配置され、フロントベース面62aから第1壁面54に向けて突出し且つ角度位置に応じて突出寸法が異なるフロント突出面62bと、を有している。
フロントベース面62aの軸方向Zの長さは、角度位置に関わらず一定であり、フロント最肉薄部75の厚さと同一である。フロント突出面62bは、フロント最肉薄部75に対応する部分以外に設けられており、フロント最肉薄部75からフロント最肉厚部76に周方向に向かうに従って徐々に突出寸法が大きくなるように形成されている。
図1〜図4に示すように、リアロータ80は、リング状(例えば円環状)であり、回転軸12が挿通可能なリアロータ貫通孔81を有している。リアロータ80は、リアロータ貫通孔81に回転軸12が挿通された状態で、回転軸12の回転に伴って回転するように回転軸12に取り付けられている。
回転軸12に対するリアロータ80の取付態様は任意であり、例えば固定ピンや圧入によって固定される構成でもよいし、キー等の連結部材によって連結される構成でもよい。また、フロントロータ60の取付態様と、リアロータ80の取付態様とは、同一でも良いし、異なっていてもよい。
図1〜図4に示すように、本実施形態のリアロータ80は、フロントロータ60と同一形状である。リアロータ80の外周面であるリアロータ外周面82は、フロントロータ外周面62と同一径の円筒面である。
リアロータ外周面82の直径は、リアシリンダ内周面57の直径よりも若干小さい。このため、リアロータ外周面82とリアシリンダ内周面57とは径方向Rに離間して対向しており、リアロータ外周面82とリアシリンダ内周面57との間にはリア隙間83が形成されている。リア隙間83は、軸方向Zから見て円環状に形成されており、軸方向Zに延びている。
図1及び図2に示すように、リアロータ80は、第2壁面55と対向する第2ロータ面としてのリアロータ面90を有している。リアロータ面90は、リング状(例えば円環状)である。本実施形態では、リアロータ面90は、フロントロータ面70と同一形状である。リアロータ面90は、軸方向Zと直交する第1リア平坦面91及び第2リア平坦面92と、両リア平坦面91,92を繋ぐ湾曲面としての一対のリア湾曲面93と、を備えている。
図4に示すように、両リア平坦面91,92は、軸方向Zにずれている。詳細には、第2リア平坦面92は、第1リア平坦面91よりも第2壁面55に近い位置に配置されている。第2リア平坦面92は第2壁面55に当接している。また、両リア平坦面91,92は、リアロータ80の周方向に離間して配置されており、例えば両者は180°ずれている。本実施形態では、両リア平坦面91,92は扇状である。
一対のリア湾曲面93はそれぞれ扇状である。一対のリア湾曲面93は、軸方向Z及び両リア平坦面91,92の対向方向の双方と直交する方向に対向配置されている。
一対のリア湾曲面93のうち一方は、両リア平坦面91,92の周方向の一端部同士を繋いでおり、他方は、両リア平坦面91,92の周方向の上記一端部とは反対側の他端部同士を繋いでいる。
一対のリア湾曲面93のうち一方は、両リア平坦面91,92の周方向の一端部同士を繋いでおり、他方は、両リア平坦面91,92の周方向の上記一端部とは反対側の他端部同士を繋いでいる。
両ロータ面70,90は、中間壁部51を介して軸方向Zに離間して対向しており、両者は互いに角度位置が180°ずれている。
両ロータ面70,90の対向距離は、その角度位置(換言すれば周方向位置)に関わらず一定となっている。詳細には、図4に示すように、第1フロント平坦面71と第2リア平坦面92とが軸方向Zに離間して対向しており、第2フロント平坦面72と第1リア平坦面91とが軸方向Zに離間して対向している。そして、両フロント平坦面71,72間の軸方向Zのずれ量と、両リア平坦面91,92間のずれ量とは同一となっている。以降、両フロント平坦面71,72間の軸方向Zのずれ量及び両リア平坦面91,92間のずれ量を単にずれ量L1という。
両ロータ面70,90の対向距離は、その角度位置(換言すれば周方向位置)に関わらず一定となっている。詳細には、図4に示すように、第1フロント平坦面71と第2リア平坦面92とが軸方向Zに離間して対向しており、第2フロント平坦面72と第1リア平坦面91とが軸方向Zに離間して対向している。そして、両フロント平坦面71,72間の軸方向Zのずれ量と、両リア平坦面91,92間のずれ量とは同一となっている。以降、両フロント平坦面71,72間の軸方向Zのずれ量及び両リア平坦面91,92間のずれ量を単にずれ量L1という。
また、フロント湾曲面73の湾曲具合と、リア湾曲面93の湾曲具合とは同一となっている。すなわち、フロント湾曲面73とリア湾曲面93とは、その角度位置に応じて対向距離が変動しないように同一方向に湾曲している。これにより、両ロータ面70,90間の対向距離は、いずれの角度位置であっても一定となっている。
なお、第1リア平坦面91、第2リア平坦面92、リア湾曲面93の具体的な形状については、第1フロント平坦面71、第2フロント平坦面72、フロント湾曲面73と同様であるため、詳細な説明を省略する。また、リア湾曲面93は波状に湾曲している湾曲面ともいえるため、この点に着目すれば、リアロータ面90は波状に湾曲している部分を含むウェーブ面ともいえる。
図4に示すように、リアロータ80は、リア背面94を有している。リア背面94は、リアロータ面90とは反対側の面である。リア背面94は、軸方向Zに直交する平坦面である。リア背面94はリア底面23aと軸方向Zに離間して対向している。
ここで、リアロータ80が軸方向Zに湾曲した部分を含むリアロータ面90と、軸方向Zに直交する平坦面であるリア背面94とを有する関係上、角度位置に応じてリアロータ80の厚さ(軸方向Zの長さ)が異なっている。詳細には、リアロータ80は、最小厚さ部分であるリア最肉薄部95と、最大厚さ部分であるリア最肉厚部96と、を有している。本実施形態では、リア最肉薄部95は、リアロータ80における第1リア平坦面91の部分であり、リア最肉厚部96は、リアロータ80における第2リア平坦面92の部分である。
上記のようにリアロータ80の厚さが角度位置に異なっていることに対応させて、リアロータ外周面82におけるリアロータ面90側の端は、角度位置に応じて軸方向Zに変位している。すなわち、リアロータ外周面82は、円筒状のリアベース面82aと、リアベース面82aよりもリアロータ面90側に配置され、リアベース面82aから第1壁面54に向けて突出し且つ角度位置に応じて突出寸法が異なるリア突出面82bと、を有している。
リアベース面82aの軸方向Zの長さは、角度位置に関わらず一定であり、リア最肉薄部95の厚さと同一である。リア突出面82bは、リア最肉薄部95に対応する部分以外に設けられており、リア最肉薄部95からリア最肉厚部96に周方向に向かうに従って徐々に突出寸法が大きくなるように形成されている。
図1〜図4に示すように、圧縮機10は、両ロータ60,80と当接し且つ両ロータ60,80の回転に伴って軸方向Zに移動(詳細には揺動)するベーン100と、ベーン100が挿入されているベーン溝110と、を備えている。
ベーン100は、例えば板状である。ベーン100は、例えばベーン100の板面が回転軸12の周方向に対して直交するように、両ロータ60,80(換言すれば両ロータ面70,90)の間に配置されている。つまり、ベーン100は、軸方向Z及び径方向Rの双方と直交する方向を厚さ方向とする板状である。
ベーン100は、軸方向Zの両端部として第1ベーン端部101及び第2ベーン端部102を有している。第1ベーン端部101はフロントロータ面70と当接しており、第2ベーン端部102はリアロータ面90に当接している。なお、両ベーン端部101,102の具体的な形状は任意であるが、例えば両ロータ面70,90に向けて凸となるように湾曲しているとよい。
図1〜図4に示すように、ベーン溝110は、例えば中間壁部51に形成されている。ベーン溝110は、軸方向Zに延びており、両壁面54,55に開口している。ベーン溝110は径方向Rに延びており、中間壁部51の内周端に開口しているとともに第1壁部パーツ面53aに開口している。一方、ベーン溝110は、第2壁部パーツ面53bまでは延びておらず、ベーン溝110の径方向R外側の端面はリアシリンダ内周面57と連続している。つまり、両シリンダ内周面43,57及びベーン溝110の径方向R外側の端面は面一となっており、軸方向Zに連続している。
ベーン溝110は、周方向に互いに対向した両側面を有している。ベーン溝110の両側面とベーン100の両板面とは互いに対向している。ベーン溝110の幅(換言すればベーン溝110の両側面の対向距離)は、ベーン100の板厚と同一又はそれよりも若干広いとよい。ベーン100は、ベーン溝110に挿入されている(詳細には挟まっている)ことにより、周方向への移動が規制されている。一方、ベーン100は、ベーン溝110に沿って軸方向Zに移動することが許容されている。
かかる構成によれば、両ロータ60,80が回転することによって、ベーン100が両ロータ面70,90に沿って軸方向Zに移動(詳細には揺動)する。これにより、ベーン100の第1ベーン端部101が、フロント収容室A2に入り込んだり、第2ベーン端部102がリア収容室A3に入り込んだりする。
一方、ベーン100は、ベーン溝110(詳細にはベーン溝110における互いに対向している両側面)と当接することによって周方向への移動が規制されているため、両ロータ60,80の回転に伴ってベーン100が回転しないようになっている。
換言すれば、ベーン溝110は、ベーン100が両収容室A2,A3に跨って配置されるようにするものであるとともに、両ロータ60,80の回転に伴うベーン100の回転を規制するものであるといえる。
ベーン100の移動距離は両フロント平坦面71,72間の軸方向Zの変位量である。本実施形態では、ベーン100の移動距離(換言すれば揺動距離)は、ずれ量L1である。また、ベーン100は、両ロータ60,80の回転中、両ロータ面70,90と当接している状態を維持している。すなわち、ベーン100は、両ロータ60,80の回転中、両ロータ面70,90と継続して当接しており、断続的な当接(詳細には定期的に離間したり当接したりすること)が生じないようになっている。
図1に示すように、ベーン100の径方向R内側の端面であるベーン内側端面103は、回転軸12(詳細には本体部30)の外周面に当接している。ベーン内側端面103は、例えば回転軸12の外周面の曲率に対応させて形成されており、詳細には本体部30の外周面の曲率と同一曲率の凹面である。但し、これに限られず、ベーン内側端面103の具体的な形状については任意である。
フロントシリンダ内周面43、ベーン溝110の径方向R外側の端面、及びリアシリンダ内周面57は、この順に軸方向Zに連続しており、面一となっている。つまり、フロントシリンダ内周面43、ベーン溝110の径方向R外側の端面、及びリアシリンダ内周面57によって軸方向Zに延びた延設面が形成されているといえる。そして、ベーン100の径方向R外側の端面であるベーン外側端面104は、上記延設面に対して当接しながら軸方向Zに移動する。なお、ベーン外側端面104の形状は任意であるが、例えば上記延設面と同一曲率で湾曲しているとよい。
つまり、ベーン100は、回転軸12と両シリンダ40,50とによって径方向Rから挟まれている。これにより、ベーン100の径方向Rの位置ずれを抑制することができる。また、ベーン100(ベーン内側端面103)と回転軸12の外周面との境界部分、又は、ベーン100(ベーン外側端面104)と両シリンダ内周面43,57との境界部分から流体が漏れることを抑制できる。
図1に示すように、圧縮機10は、吸入流体の吸入及び圧縮が行われるフロント圧縮室A4及びリア圧縮室A5を備えている。
フロント圧縮室A4は、フロント収容室A2内に形成されており、フロントロータ60(詳細にはフロントロータ面70)と、フロントシリンダ内周面43と、第1壁面54とによって区画されている。
フロント圧縮室A4は、フロント収容室A2内に形成されており、フロントロータ60(詳細にはフロントロータ面70)と、フロントシリンダ内周面43と、第1壁面54とによって区画されている。
同様に、リア圧縮室A5は、リア収容室A3内に形成されており、リアロータ80(詳細にはリアロータ面90)と、リアシリンダ内周面57と、第2壁面55とによって区画されている。両圧縮室A4,A5は、中間壁部51の軸方向Zの両側に配置されている。
両圧縮室A4,A5ではそれぞれ、回転軸12の回転に伴いベーン100によって周期的な容積変化が生じて吸入流体の吸入/圧縮が行われる。つまり、ベーン100は、両圧縮室A4,A5において容積変化を生じさせるものであるとも言える。この点については後述する。
なお、本実施形態では、フロント圧縮室A4とリア圧縮室A5とは同じ大きさである。すなわち、フロント圧縮室A4の最大容積と、リア圧縮室A5の最大容積とは同一である。両圧縮室A4,A5それぞれにて吸入流体の吸入及び圧縮が行われる点に着目すれば、本実施形態の圧縮機10は2気筒であると言える。
また、本実施形態では、回転軸12(詳細には回転軸12の外周面)が、両圧縮室A4,A5を区画するものとして機能している。但し、これに限られず、回転軸12とは別の部材、例えば回転軸12を覆うカバー部材が設けられている場合には当該カバー部材が、両圧縮室A4,A5を区画するものとして機能してもよい。つまり、両圧縮室A4,A5を区画するものとして、回転軸12は必須ではない。
圧縮機10は、両圧縮室A4,A5にて圧縮された圧縮流体が導入される吐出室A6を備えている。吐出室A6は、ハウジング11内に形成されており、両シリンダ外周面44,58と、ハウジング内周面24aとによって区画されている。詳細には、吐出室A6は、フロントシリンダ外周面44とハウジング内周面24aとの間に形成された隙間と、当該隙間と連通しているものであってリアシリンダ外周面58とハウジング内周面24aとの間に形成された隙間とによって構成されている。
なお、本実施形態では、吐出室A6の軸方向Zについては、膨出部45とリアハウジング底部23とによって区画されている。ただし、これに限られず、軸方向Zにおける吐出室A6を区画するものについては任意である。
吐出室A6は、例えば軸方向Zを軸線方向とする筒状であり、両シリンダ40,50の径方向R外側に跨って配置されている。詳細には、吐出室A6は、フロント隙間63の径方向R外側、及び、リア隙間83の径方向R外側の双方に跨るように軸方向Zに延びている。このため、両隙間63,83の径方向R外側には、吐出室A6が配置されている。
本実施形態では、吐出室A6は、フロント隙間63の全体に対して径方向R外側に配置されている。換言すれば、吐出室A6は、フロントベース面62aの径方向R外側と、フロント突出面62bの径方向R外側との双方に跨って形成されている。
同様に、吐出室A6は、リア隙間83の全体に対して径方向R外側に配置されている。換言すれば、吐出室A6は、リアベース面82aの径方向R外側と、リア突出面82bの径方向R外側との双方に跨って形成されている。
吐出室A6は、シリンダ側壁部42,56を介して圧縮室A4,A5と径方向Rに対向している。換言すれば、両圧縮室A4,A5と吐出室A6との間には、シリンダ側壁部42,56が介在している。
本実施形態では、吐出口11bは、吐出室A6と連通するようにハウジング側壁部24に設けられている。吐出口11bは、ハウジング側壁部24のうち吐出室A6を区画している部分に設けられており、径方向Rに貫通している。これにより、吐出室A6の圧縮流体は吐出口11bから吐出される。なお、吐出口11bの位置及び大きさは、これに限られず、任意である。
圧縮機10は、フロント圧縮室A4に吸入流体を吸入する吸入通路としてのフロント吸入ポート111と、フロント圧縮室A4にて圧縮された圧縮流体が流れる吐出通路としてのフロント吐出ポート112と、を備えている。
図2〜5に示すように、フロント吸入ポート111は、例えばフロントロータ60に形成されている。フロント吸入ポート111は、フロントロータ60を軸方向Zに貫通する貫通孔であり、フロントロータ面70及びフロント背面74の双方に開口している。モータ室A1とフロント圧縮室A4とは、導入流路S1及びフロント吸入ポート111を介して連通している。これにより、モータ室A1内の吸入流体が、軸方向Zからフロント圧縮室A4に吸入される。
フロント吸入ポート111は、フロント圧縮室A4の容積が大きくなる位相においてフロント圧縮室A4に連通している一方、フロント圧縮室A4の容積が小さくなる位相においてフロント圧縮室A4に連通していない位置に配置されている。例えば、フロント吸入ポート111は、ベーン100(換言すればベーン溝110)に対して両ロータ60,80の回転方向Mの先側に形成されており、詳細には第2フロント平坦面72に対して回転方向Mの先側のフロント湾曲面73のうち第2角度位置θ2側の端部に形成されている。
また、フロント吸入ポート111は、フロント圧縮室A4のうち径方向R内側寄りの位置から吸入流体がフロント圧縮室A4に吸入されるように構成されている。例えば、フロント吸入ポート111は、フロントロータ60において外周端側よりも内周端側に配置されている。
フロント吐出ポート112は、例えばフロントシリンダ側壁部42に形成されている。フロント吐出ポート112は、フロントシリンダ側壁部42のうちフロント圧縮室A4と吐出室A6との間に介在している部分を径方向Rに貫通しており、フロントシリンダ内周面43及びフロントシリンダ外周面44の双方に開口している。これにより、フロント圧縮室A4と吐出室A6とが連通する。フロント圧縮室A4にて圧縮された圧縮流体はフロント吐出ポート112を介して吐出室A6に吐出される。
ここで、フロント吐出ポート112は、フロント圧縮室A4の容積が小さくなる位相においてフロント圧縮室A4に連通している一方、フロント圧縮室A4の容積が大きくなる位相においてフロント圧縮室A4に連通していない位置に配置されている。例えば、フロント吐出ポート112は、フロントシリンダ側壁部42のうちベーン100(換言すればベーン溝110)に対して両ロータ60,80の回転方向Mとは反対側に形成されている。
また、フロント吐出ポート112は、軸方向Zにおいてフロントシリンダ内周面43のうちフロント背面74よりも第1壁面54側に設けられている。詳細には、フロント吐出ポート112は、第1壁面54の付近に形成されている。
ちなみに、フロントロータ外周面62との関係に着目すれば、フロント吐出ポート112は、フロントシリンダ側壁部42のうちフロントベース面62aではなくフロント突出面62bと対向する位置に形成されている。
ここで、既に説明したとおり、フロント突出面62bは、角度位置に応じて突出寸法が異なる面である。このため、フロントシリンダ内周面43に形成されたフロント吐出ポート112の開口は、フロントロータ60の角度位置に応じて、フロント突出面62bによって覆われた状態と、フロント圧縮室A4に開放された状態とに切り替わる。
圧縮機10は、リア圧縮室A5に吸入流体を吸入する吸入通路としてのリア吸入ポート113と、リア圧縮室A5にて圧縮された圧縮流体を吐出するリア吐出ポート114と、を備えている。
図2及び図3に示すように、リア吸入ポート113は、中間壁部51に形成されている。リア吸入ポート113は、中間壁部51を軸方向Zに貫通しており、両壁面54,55に開口している。リア吸入ポート113は、中間壁部51におけるベーン100(換言すればベーン溝110)よりも両ロータ60,80の回転方向Mの先側に形成されている。リア吸入ポート113によって、容積が大きくなる位相における両圧縮室A4,A5が連通している。
リア吸入ポート113は、リア圧縮室A5のうち径方向R内側寄りの位置から吸入流体がリア圧縮室A5に吸入されるように構成されている。例えば、リア吸入ポート113は、リアロータ80において外周端側よりも内周端側に配置されている。
リア吐出ポート114は、例えばリアシリンダ側壁部56に形成されている。リア吐出ポート114は、リアシリンダ側壁部56のうちリア圧縮室A5と吐出室A6との間に介在している部分を径方向Rに貫通しており、リアシリンダ内周面57及びリアシリンダ外周面58の双方に開口している。これにより、リア圧縮室A5と吐出室A6とが連通する。リア圧縮室A5にて圧縮された圧縮流体はリア吐出ポート114を介して吐出室A6に吐出される。
ここで、リア吐出ポート114は、リア圧縮室A5の容積が小さくなる位相においてリア圧縮室A5に連通している一方、リア圧縮室A5の容積が大きくなる位相においてリア圧縮室A5に連通していない位置に配置されている。例えば、リア吐出ポート114は、リアシリンダ側壁部56のうちベーン100(換言すればベーン溝110)に対して両ロータ60,80の回転方向Mとは反対側に形成されている。
また、リア吐出ポート114は、軸方向Zにおいてリアシリンダ内周面57のうちリア背面94よりも第2壁面55側に設けられている。詳細には、リア吐出ポート114は、第2壁面55の付近に形成されている。
ちなみに、リアロータ外周面82との関係に着目すれば、リア吐出ポート114は、リアシリンダ側壁部56のうちリアベース面82aではなくリア突出面82bと対向する位置に形成されている。
ここで、既に説明したとおり、リア突出面82bは、角度位置に応じて突出寸法が異なる面である。このため、リアシリンダ内周面57に形成されたリア吐出ポート114の開口は、リアロータ80の角度位置に応じて、リア突出面82bによって覆われた状態と、リア圧縮室A5に開放された状態とに切り替わる。
なお、図示は省略するが、両吐出ポート112,114の少なくとも一方に、吐出ポートを塞ぐものであって規定圧力が付与されたことに基づいて吐出ポートを開放させる吐出弁が設けられていてもよい。ただし、吐出弁は必須ではなく、省略してもよい。
図4〜図6に示すように、シリンダ側壁部42,56には、吐出室A6内に存在する圧縮流体との熱交換を行うフィン121,122が一体形成されている。
フィン121,122は、シリンダ外周面44,58のうちロータ60,80に対して径方向R外側に位置する部分に形成されている。フィン121,122は、シリンダ外周面44,58のうち少なくともベース面62a,82aの径方向R外側の部分に形成されており、本実施形態ではベース面62a,82aの径方向R外側の部分と、突出面62b,82bの径方向R外側の部分との双方に形成されている。
フィン121,122は、シリンダ外周面44,58のうちロータ60,80に対して径方向R外側に位置する部分に形成されている。フィン121,122は、シリンダ外周面44,58のうち少なくともベース面62a,82aの径方向R外側の部分に形成されており、本実施形態ではベース面62a,82aの径方向R外側の部分と、突出面62b,82bの径方向R外側の部分との双方に形成されている。
ただし、フィン121,122は、シリンダ外周面44,58に形成された吐出ポート112,114の開口とは重ならないように、当該開口に対して軸方向Zにずれた位置に形成されている。詳細には、フィン121,122は、シリンダ外周面44,58のうち吐出ポート112,114に対して背面74,94側の部分に配置されている。なお、本実施形態では、フィン121,122は複数設けられているが、フィン121,122の数は任意であり、例えば1つでもよい。
図5及び図6に示すように、フィン121,122は、軸方向Zから見て環状(詳細には円環状)であり、シリンダ外周面44,58の全周に亘って形成されている。フィン121,122は、シリンダ外周面44,58から径方向R外側に向けて突出しており、その先端面とハウジング内周面24aとの間には、圧縮流体が流れることができる隙間が形成されている。なお、フィン121,122の形状は、閉じた環状に形成されている構成に限られず任意であり、例えば周方向に離間して複数配列される構成でもよい。
次に、図7及び図8を用いて本実施形態における各ポート111〜114の位置関係と、ベーン100による圧縮室A4,A5の容積変化とについて詳細に説明する。
図7及び図8は、両ロータ60,80及びベーン100の様子を示す展開図であり、両者は位相が異なっている。図7及び図8では、各ポート111〜114を模式的に示す。
図7及び図8は、両ロータ60,80及びベーン100の様子を示す展開図であり、両者は位相が異なっている。図7及び図8では、各ポート111〜114を模式的に示す。
図7に示すように、ベーン100は、両圧縮室A4,A5に跨って配置されている状況において、ベーン100の第1ベーン端部101側の一部はフロント圧縮室A4に入り込んでいる。これにより、フロント圧縮室A4は、ベーン100を境界として2つに仕切られている。説明の便宜上、一方のフロント圧縮室A4を第1フロント圧縮室A4aとし、他方のフロント圧縮室A4を第2フロント圧縮室A4bという。第1フロント圧縮室A4aと第2フロント圧縮室A4bとは、第2フロント平坦面72と第1壁面54との当接箇所と、ベーン100とによって仕切られており、周方向に隣接している。
第1フロント圧縮室A4aはフロント吸入ポート111と連通している一方、フロント吐出ポート112とは連通していない。第2フロント圧縮室A4bはフロント吐出ポート112と連通している一方、フロント吸入ポート111とは連通していない。
つまり、ベーン100は、フロント吸入ポート111とフロント吐出ポート112とが直接連通しないように、フロント吸入ポート111と連通している第1フロント圧縮室A4aと、フロント吐出ポート112と連通している第2フロント圧縮室A4bとを仕切っているとも言える。
同様に、ベーン100の第2ベーン端部102側の一部はリア圧縮室A5に入り込んでいるため、リア圧縮室A5は、ベーン100を境界として2つに仕切られている。説明の便宜上、一方のリア圧縮室A5を第1リア圧縮室A5aとし、他方のリア圧縮室A5を第2リア圧縮室A5bという。第1リア圧縮室A5aと第2リア圧縮室A5bとは、第2リア平坦面92と第2壁面55との当接箇所と、ベーン100とによって仕切られており、周方向に隣接している。
第1リア圧縮室A5aは、リア吸入ポート113を介して第1フロント圧縮室A4aと連通している一方、リア吐出ポート114とは連通していない。第2リア圧縮室A5bは、リア吐出ポート114と連通している一方、リア吸入ポート113とは連通していない。
つまり、ベーン100は、リア吸入ポート113とリア吐出ポート114とが直接連通しないように、リア吸入ポート113と連通している第1リア圧縮室A5aと、リア吐出ポート114と連通している第2リア圧縮室A5bとを仕切っているとも言える。
その後、電動モータ13によって回転軸12が回転すると、それに伴って両ロータ60,80が回転する。なお、図7では、両ロータ60,80は紙面下方向に移動する。これにより、ベーン100が軸方向Z(図7では紙面左右方向)に移動しながら、両圧縮室A4,A5において容積変化が生じる。
詳細には、図8に示すように、第1フロント圧縮室A4aでは、容積が増加してフロント吸入ポート111から吸入流体の吸入が行われる一方、第2フロント圧縮室A4bでは容積が減少して吸入流体の圧縮が行われる。第2フロント圧縮室A4bにて圧縮された圧縮流体は、フロント吐出ポート112から吐出室A6に流れる。
同様に、第1リア圧縮室A5aでは、容積が増加してリア吸入ポート113から吸入流体の吸入が行われる。詳細には、第1フロント圧縮室A4a内にある吸入流体が、第1リア圧縮室A5aに吸入される。一方、第2リア圧縮室A5bでは容積が減少して流体の圧縮が行われる。第2リア圧縮室A5bにて圧縮された圧縮流体は、リア吐出ポート114から吐出室A6に流れる。
以上のとおり、両ロータ60,80が回転することによって両圧縮室A4,A5では720°(両ロータ60,80の2回転分)を1周期とする吸入及び圧縮のサイクル動作が繰り返し行われている。
ここで、説明の便宜上、両フロント圧縮室A4a,A4bを区別して説明したが、フロント圧縮室A4では720°を1周期とするサイクル動作が行われる点に着目すれば、第1フロント圧縮室A4aは、位相が0°〜360°のフロント圧縮室A4と言え、第2フロント圧縮室A4bは、位相が360°〜720°のフロント圧縮室A4と言える。つまり、フロントロータ面70、第1壁面54、及びフロントシリンダ内周面43によって区画された空間は、ベーン100によって、位相が0°〜360°のフロント圧縮室A4と、位相が360°〜720°のフロント圧縮室A4とに仕切られているとも言える。換言すれば、ベーン100は、上記空間を、流体が吸入される第1室と、流体が吐出される第2室とに仕切った状態で、両ロータ60,80の回転に伴って第1室及び第2室の容積変化(詳細には第1室については容積増加、第2室については容積減少)を生じさせるものであると言える。第1リア圧縮室A5a及び第2リア圧縮室A5bについても同様である。
次に本実施形態の作用について説明する。
圧縮室A4,A5に吸入される流体にはオイルが含まれているため、隙間63,83にはオイルが入り込む。隙間63,83に入り込んだオイルは、隙間63,83から圧縮室A4,A5の流体が漏れることをシールするものとして機能するとともに、ロータ60,80の回転の潤滑油として機能する。
圧縮室A4,A5に吸入される流体にはオイルが含まれているため、隙間63,83にはオイルが入り込む。隙間63,83に入り込んだオイルは、隙間63,83から圧縮室A4,A5の流体が漏れることをシールするものとして機能するとともに、ロータ60,80の回転の潤滑油として機能する。
ここで、圧縮室A4,A5にて圧縮された圧縮流体の温度は、圧縮前の吸入流体の温度よりも高くなっている。そして、吐出室A6が両隙間63,83に対して径方向R外側に配置されているため、吐出室A6内にある圧縮流体の熱がシリンダ側壁部42,56を介して隙間63,83にあるオイルに伝達される。これにより、両隙間63,83にあるオイルが温められる。
以上詳述した本実施形態によれば以下の効果を奏する。
(1−1)圧縮機10は、回転軸12と、回転軸12の回転に伴って回転するロータ60,80と、筒部としてのシリンダ側壁部42,56と、壁部としての中間壁部51と、ベーン100と、圧縮室A4,A5と、吐出室A6と、を備えている。
(1−1)圧縮機10は、回転軸12と、回転軸12の回転に伴って回転するロータ60,80と、筒部としてのシリンダ側壁部42,56と、壁部としての中間壁部51と、ベーン100と、圧縮室A4,A5と、吐出室A6と、を備えている。
ロータ60,80は、軸方向Zから見てリング状のロータ面70,90と、ロータ外周面62,82と、を有している。シリンダ側壁部42,56は、ロータ外周面62,82と回転軸12の径方向Rに離間して対向する筒部内周面としてのシリンダ内周面43,57を有している。中間壁部51は、ロータ面70,90と軸方向Zに対向する壁面54,55を有している。ベーン100は、中間壁部51に形成されたベーン溝110に挿入された状態でロータ面70,90に当接しており、ロータ60,80の回転に伴って軸方向Zに移動する。圧縮室A4,A5は、ロータ面70,90、壁面54,55及びシリンダ内周面43,57によって区画されている。圧縮室A4,A5では、ロータ60,80の回転に伴ってベーン100により容積変化が生じて、オイルを含む吸入流体の吸入及び圧縮が行われる。ロータ外周面62,82とシリンダ内周面43,57との間には隙間63,83が形成されている。
かかる構成において、圧縮室A4,A5により圧縮された圧縮流体が流れる吐出室A6は、隙間63,83に対して径方向R外側に配置されている。そして、吐出室A6内の圧縮流体の熱がシリンダ側壁部42,56を介して隙間63,83にあるオイルに伝達される。
かかる構成によれば、隙間63,83にあるオイルが圧縮流体の熱によって温められるため、オイルの粘性抵抗を低下させることができる。これにより、オイルの粘性抵抗に起因する動力損失を抑制でき、圧縮機10の効率向上を図ることができる。
(1−2)圧縮機10は、シリンダ側壁部42,56を有するシリンダ40,50を収容するハウジング11を備えている。ハウジング11は、両シリンダ側壁部42,56を径方向R外側から覆うハウジング側壁部24を備えている。ハウジング側壁部24の内周面であるハウジング内周面24aと、両シリンダ側壁部42,56の外周面であるシリンダ外周面44,58とが径方向Rに離間して対向しており、ハウジング内周面24aと両シリンダ外周面44,58とによって吐出室A6が区画されている。
かかる構成によれば、ハウジング11に対してシリンダ40,50を組み付けることによって、隙間63,83の径方向R外側に吐出室A6が形成される。これにより、比較的容易に(1−1)の効果を実現できる。
(1−3)圧縮室A4,A5と吐出室A6とは、シリンダ側壁部42,56を介して径方向Rに対向している。シリンダ側壁部42,56には、圧縮室A4,A5と吐出室A6とを連通するものであって圧縮流体が流れる吐出通路としての吐出ポート112,114が形成されている。吐出ポート112,114は、シリンダ側壁部42,56のうち圧縮室A4,A5と吐出室A6との間に介在している部分を径方向Rに貫通しており、シリンダ内周面43,57及びシリンダ外周面44,58の双方に開口している。
かかる構成によれば、圧縮室A4,A5と吐出室A6とがシリンダ側壁部42,56を介して径方向Rに対向しているため、吐出ポート112,114としては、シリンダ側壁部42,56のうち圧縮室A4,A5と吐出室A6との間に介在している部分を径方向Rに貫通することによって両圧縮室A4,A5と吐出室A6とを連通させることができる。これにより、吐出ポート112,114を軸方向Zに延ばす等といったことを行う必要がないため、吐出ポート112,114の長さを短くすることができ、それを通じて圧縮流体が吐出ポート112,114を流れることによって生じる損失を低減できる。
(1−4)ロータ60,80は、最小厚さの部分である最肉薄部75,95と、最大厚さの部分である最肉厚部76,96とを含む。ロータ外周面62,82は、軸方向Zの長さが最肉薄部75,95の厚さと同一であるベース面62a,82aと、ベース面62a,82aよりもロータ面70,90側に配置され、ベース面62a,82aよりも壁面54,55に向けて突出し且つ角度位置に応じて突出寸法が異なる突出面62b,82bと、を有している。吐出通路としての吐出ポート112,114は、シリンダ側壁部42,56のうち突出面62b,82bと径方向Rに対向する位置に形成されている。シリンダ内周面43,57に形成された吐出ポート112,114の開口は、ロータ60,80の角度位置に応じて、突出面62b,82bに覆われた状態と、圧縮室A4,A5に開放された状態とに切り替わる。
かかる構成によれば、吐出ポート112,114が突出面62b,82bと径方向Rに対向する位置に形成されている。突出面62b,82bの突出寸法は、角度位置に応じて異なっている関係上、シリンダ内周面43,57に形成された吐出ポート112,114の開口は、突出面62b,82bによって覆われた状態と、圧縮室A4,A5に開放された状態とに切り替わる。したがって、吐出ポート112,114が常にロータ外周面62,82によって覆われる状態を回避でき、吐出ポート112,114を用いて、圧縮室A4,A5内の圧縮流体を吐出室A6に好適に導くことができる。
(1−5)シリンダ側壁部42,56には、吐出室A6内の圧縮流体と熱交換を行うフィン121,122が一体形成されている。フィン121,122は、シリンダ外周面44,58のうち少なくともベース面62a,82aの径方向R外側の部分に形成されている。
かかる構成によれば、フィン121,122によって圧縮流体とシリンダ側壁部42,56との熱交換が行われ易くなるため、吐出室A6内の圧縮流体の熱を隙間63,83に存在するオイルに、より伝達させることができる。
特に、突出面62b,82bは、ベース面62a,82aよりも圧縮室A4,A5を区画するロータ面70,90側に配置されているため、圧縮室A4,A5内の流体に含まれるオイルは、突出面62b,82bとシリンダ内周面43,57との間を介して、ベース面62a,82aとシリンダ内周面43,57との間に入り込むことが想定される。この場合、突出面62b,82bとシリンダ内周面43,57との間と比較して、ベース面62a,82aとシリンダ内周面43,57との間のオイルには、圧縮室A4,A5にて圧縮された圧縮流体の熱が伝達されにくい。
この点、本実施形態によれば、フィン121,122によって、比較的温まりにくいベース面62a,82aとシリンダ内周面43,57との間にあるオイルを温めることができる。これにより、ロータ外周面62,82とシリンダ内周面43,57との間の隙間に存在するオイルの粘性抵抗を、より低くすることができる。
(1−6)フィン121,122は、シリンダ外周面44,58に形成された吐出ポート112,114の開口とは軸方向Zにずれた位置に形成されている。
かかる構成によれば、シリンダ外周面44,58に形成された吐出ポート112,114の開口が、フィン121,122によって塞がれるといった不都合を抑制できる。
かかる構成によれば、シリンダ外周面44,58に形成された吐出ポート112,114の開口が、フィン121,122によって塞がれるといった不都合を抑制できる。
(1−7)両ロータ60,80は、軸方向Zに離間して対向配置されている。中間壁部51は、両ロータ60,80の間に配置されている。ベーン100は、両ロータ面70,90の間に配置され、両ロータ面70,90と当接するベーン端部101,102を有している。吐出室A6は、フロント隙間63の径方向R外側の部分と、リア隙間83の径方向R外側の部分との双方に跨るように軸方向Zに延びている。
かかる構成によれば、両隙間63,83に対する径方向R外側の部分の双方に跨るように吐出室A6が配置されているため、吐出室A6の容積を確保しつつ、両隙間63,83に存在するオイルを温めることができる。また、両圧縮室A4,A5のそれぞれに対応させて、吐出室をそれぞれ設ける構成と比較して、構成の簡素化を図ることができる。
(1−8)圧縮機10は、圧縮室A4,A5のうち径方向R内側寄りの位置から圧縮室A4,A5内に吸入流体を吸入する吸入通路としての吸入ポート111,113を備えている。
かかる構成によれば、吸入流体は、径方向R内側寄りの位置から圧縮室A4,A5に吸入される。これにより、隙間63,83に対して径方向R外側の位置にある吐出室A6と圧縮室A4,A5に吸入される圧縮前の吸入流体とが径方向Rに離れているため、吐出室A6内にある圧縮流体の熱が圧縮前の吸入流体に伝達されにくい。したがって、吐出室A6の熱が吸入流体に伝達されることによる不都合、すなわち吸入流体が温められて吸入流体が膨張してしまい圧縮効率が低下することを抑制できる。
(第2実施形態)
図9を用いて第2実施形態について説明する。
本実施形態では、圧縮機10は、ハウジング11に形成された吐出流路200を介して吐出室A6の圧縮流体が導入され圧縮流体に含まれるオイルを分離するオイルセパレータ201を備えている。
図9を用いて第2実施形態について説明する。
本実施形態では、圧縮機10は、ハウジング11に形成された吐出流路200を介して吐出室A6の圧縮流体が導入され圧縮流体に含まれるオイルを分離するオイルセパレータ201を備えている。
本実施形態では、オイルセパレータ201は、リアハウジング22、詳細にはリアハウジング底部23に形成されている。オイルセパレータ201は、軸方向Zと直交する一方向に延びており、例えば鉛直方向に延びている。
オイルセパレータ201は、油分離室202と、油分離室202内に配置された油分離筒203と、を備えている。
油分離室202は、軸方向Zと直交する方向、本実施形態では鉛直上下方向に延びた円柱状であり、鉛直上方に向けて開口している。油分離室202の開口が吐出口204を構成している。
油分離室202は、軸方向Zと直交する方向、本実施形態では鉛直上下方向に延びた円柱状であり、鉛直上方に向けて開口している。油分離室202の開口が吐出口204を構成している。
油分離筒203は、大径筒部203aと、大径筒部203aよりも小径であるとともに油分離室202へ流出した圧縮流体が周囲を旋回する小径筒部203bとを有する。小径筒部203bは、軸方向Zにおいて吐出流路200と重なる位置から鉛直下方に延びている。
吐出室A6内の圧縮流体は、吐出流路200を介して油分離室202へ流出する。油分離室202へ流出した圧縮流体は、油分離筒203の小径筒部203bの外周面に吹き付けられるとともに、小径筒部203bの周囲を旋回しながら油分離室202の下方へ導かれる。このとき、遠心分離によって、圧縮流体からオイルが分離される。圧縮流体から分離されたオイルは、油分離室202の下方へ流下する。一方、小径筒部203bの周囲を旋回して、オイルが分離された圧縮流体は、油分離筒203(小径筒部203b)の下部開口から油分離筒203内に流入する。油分離筒203内に流入した圧縮流体は吐出口204から吐出される。
ハウジング11における油分離室202の鉛直下方、換言すればオイルセパレータ201によって分離されたオイルの流下方向の先には、オイルが貯留される貯油室A11が形成されている。オイルセパレータ201によって分離されたオイルは、貯油室A11に向けて流下して、貯油室A11に貯留される。
なお、油分離室202及び貯油室A11の形状は任意である。例えば、リアハウジング22に、油分離室202と貯油室A11とが一体となった1つの穴が形成される構成でもよい。また、リアハウジング22は、所望の形状の油分離室202及び貯油室A11が形成できるように複数の分割パーツを連結することによって形成されてもよい。
圧縮機10は、オイルセパレータ201によって分離されたオイルを、両隙間63,83の少なくとも一方(本実施形態では双方)に供給するオイル供給部205を備えている。本実施形態では、オイル供給部205は、両隙間63,83と貯油室A11とを繋ぐオイル流路206を備えている。オイル流路206は、例えば軸方向Zに貫通しており、リアハウジング底部23と両シリンダ側壁部42,56とに跨って形成されている。
オイル流路206は、両シリンダ内周面43,57のうち隙間63,83を区画している部分に開口している。本実施形態では、オイル流路206は、両シリンダ内周面43,57のうちベース面62a,82aと対向する部分に開口している。ただし、これに限られず、オイル流路206の開口位置は任意である。
以上詳述した本実施形態によれば、第1実施形態の作用効果に加えて、以下の作用効果を奏する。
(2−1)圧縮機10は、吐出室A6から吐出される圧縮流体に含まれるオイルを分離するオイルセパレータ201と、オイルセパレータ201によって分離されたオイルを隙間63,83に供給するオイル供給部205と、を備えている。
(2−1)圧縮機10は、吐出室A6から吐出される圧縮流体に含まれるオイルを分離するオイルセパレータ201と、オイルセパレータ201によって分離されたオイルを隙間63,83に供給するオイル供給部205と、を備えている。
かかる構成によれば、圧縮流体から分離された高温のオイルが隙間63,83に供給される。これにより、隙間63,83に存在するオイルの温度を高くすることができ、当該オイルの粘性抵抗を低下させることができる。
(2−2)圧縮機10は、オイルセパレータ201によって分離されたオイルが貯留される貯油室A11を備え、オイル供給部205は、貯油室A11と隙間63,83とを繋ぐオイル流路206を備えている。オイル流路206は、リアハウジング底部23及び両シリンダ側壁部42,56に形成されており、シリンダ内周面43,57のうちベース面62a,82aと対向する部分に開口している。
既に説明したとおり、圧縮室A4,A5内の流体に含まれるオイルは、突出面62b,82bとシリンダ内周面43,57との間を介して、ベース面62a,82aとシリンダ内周面43,57との間に入り込むことが想定される。この場合、突出面62b,82bとシリンダ内周面43,57との間と比較して、ベース面62a,82aとシリンダ内周面43,57との間のオイルは枯渇し易い。
この点、本実施形態によれば、オイルが枯渇し易い箇所に優先的にオイルが供給され易い。これにより、ベース面62a,82aとシリンダ内周面43,57との間のオイルが枯渇することを抑制できる。
上記各実施形態は以下のように変更してもよい。なお、上記各実施形態及び以下の各別例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせてもよい。
○ シリンダ側壁部42,56の厚さ(径方向Rの長さ)は、吐出室A6の径方向Rの長さよりも短くてもよい。この場合、両吐出ポート112,114の長さを短くすることができ、死容積を低減できる。ただし、これに限られず、シリンダ側壁部42,56の厚さは、吐出室A6の径方向Rの長さ以上でもよい。
○ シリンダ側壁部42,56の厚さ(径方向Rの長さ)は、吐出室A6の径方向Rの長さよりも短くてもよい。この場合、両吐出ポート112,114の長さを短くすることができ、死容積を低減できる。ただし、これに限られず、シリンダ側壁部42,56の厚さは、吐出室A6の径方向Rの長さ以上でもよい。
○ シリンダ側壁部42,56の厚さは、フィン121,122の高さ(すなわちシリンダ外周面44,58からの突出寸法)よりも薄くてもよい。この場合、両吐出ポート112,114の長さを短くすることによる死容積の低減と、フィン121,122による伝熱性の向上とを図ることができる。ただし、これに限られず、シリンダ側壁部42,56の厚さは、フィン121,122の高さと同一でもよいし、それよりも厚くてもよい。
○ 吐出室A6は、フロント隙間63の径方向R外側にのみ形成され、リア隙間83の径方向R外側に形成されていない構成でもよいし、その逆でもよい。要は、吐出室A6は、両隙間63,83の少なくとも一方の隙間の径方向R外側に配置されていればよい。
○ フロント隙間63の一部、又は、リア隙間83の一部の径方向R外側に吐出室A6が設けられている構成でもよい。例えば、吐出室A6は、突出面62b,82bの径方向R外側に形成される一方、ベース面62a,82aの径方向R外側に形成されない構成でもよい。要は、吐出室A6は、フロント隙間63の少なくとも一部に対する径方向R外側、又は、リア隙間83の少なくとも一部に対する径方向R外側に設けられていればよい。
○ 吐出室A6を区画する具体的な構成については任意である。例えば、ハウジング内周面24aと両シリンダ外周面44,58とが当接している状況において、両シリンダ外周面44,58の少なくとも一部に凹部を形成し、その凹部とハウジング内周面24aとによって吐出室A6が区画される構成でもよい。
○ 各実施形態の圧縮機10は、2つの圧縮室A4,A5が設けられた単段2気筒であったが、これに限られない。
例えば、図10に示すように、圧縮機10は1気筒であってもよい。詳細には、リアロータ80、リア吸入ポート113、リア吐出ポート114を省略してもよい。
例えば、図10に示すように、圧縮機10は1気筒であってもよい。詳細には、リアロータ80、リア吸入ポート113、リア吐出ポート114を省略してもよい。
かかる構成においては、例えばベーン100をフロントロータ60に向けて付勢する付勢部210を設けるとよい。これにより、フロントロータ60の回転に伴って、第1ベーン端部101とフロントロータ面70とが当接した状態を維持しながらベーン100が軸方向Zに移動する。
なお、上記別例に限られず、例えばフロントシリンダ40、フロントロータ60、フロント吸入ポート111、フロント吐出ポート112等を省略してもよい。すなわち、両ロータ60,80のうちどちらを省略してもよい。
○ なお、上記のようにリアロータ80を省略する場合には、フロントロータ面70において第1フロント平坦面71を省略してもよい。要は、第1フロント平坦面71は必須ではない。同様に、フロントロータ60を省略する場合には、第1リア平坦面91を省略してもよい。
○ 回転軸12の形状は任意である。例えば、本体部30の径と両端部31,32の径とは同一でもよいし、本体部30の径が両端部31,32の径よりも小さくてもよい。
○ 両ロータ60,80は同一形状であったが、これに限られず、例えばフロントロータ60がリアロータ80に対して大径であってもよいし、その逆でもよい。この場合、両ロータ60,80の形状に合わせて、両シリンダ側壁部42,56の内径を異ならせてもよい。つまり、両圧縮室A4,A5の容積は同一でもよいし、異なってもよい。
○ 両ロータ60,80は同一形状であったが、これに限られず、例えばフロントロータ60がリアロータ80に対して大径であってもよいし、その逆でもよい。この場合、両ロータ60,80の形状に合わせて、両シリンダ側壁部42,56の内径を異ならせてもよい。つまり、両圧縮室A4,A5の容積は同一でもよいし、異なってもよい。
○ 圧縮機10は、2段圧縮を行う構成でもよい。例えば、圧縮機10は、リア圧縮室A5にフロント圧縮室A4にて圧縮された圧縮流体を吸入し、リア圧縮室A5にて更に圧縮する構成でもよい。
○ 両ラジアル軸受33,35のいずれか一方を省略してもよい。ただし、回転軸12の傾きを抑制した状態で回転軸12を支持できる点に着目すれば、両ラジアル軸受33,35の双方が設けられている構成のほうが好ましい。
○ 吸入ポート111,113及び吐出ポート112,114の位置や形状は任意である。例えば、リア吸入ポート113は、フロント圧縮室A4とリア圧縮室A5とを連通させるものではなく、両収容室A2,A3に対して径方向R外側に配置され、且つ、リア圧縮室A5とモータ室A1とを連通させるものでもよい。
また、吸入ポート111,113は、ロータ60,80に形成される構成に限られず、例えば回転軸12に形成される構成でもよい。この場合、回転軸12の内部に吸入流体が流れる通路が形成されているとよい。かかる構成においても、圧縮室A4,A5のうち径方向R内側の位置から吸入流体が吸入される。
要は、両圧縮室A4,A5に吸入流体を吸入させるための構成、及び、両圧縮室A4,A5にて圧縮された圧縮流体を吐出室A6に導く構成は任意である。
○ 第2実施形態において、オイルセパレータ201を省略してもよい。この場合、圧縮機10は、外部から高温のオイルが隙間63,83に供給されるように外部からのオイルを隙間63,83に導く流路を備えてもよい。
○ 第2実施形態において、オイルセパレータ201を省略してもよい。この場合、圧縮機10は、外部から高温のオイルが隙間63,83に供給されるように外部からのオイルを隙間63,83に導く流路を備えてもよい。
○ 吐出室A6は、軸方向Zを軸線方向とする筒状である必要はない。例えば、吐出室A6は、軸方向Zから見てC字状のような形状であってもよい。換言すれば、吐出室A6は、周方向の全体に亘って形成されていなくてもよい。要は、吐出室A6は、隙間63,83における軸方向Z又は周方向の少なくとも一部に対する径方向R外側に配置されていればよい。
○ ベーン100の数は任意であり、例えば複数でもよい。また、ベーン100の周方向位置は任意である。
○ ベーン100及びベーン溝110の形状は、ベーン100の軸方向Zの移動を許容する一方、周方向の移動が規制されれば、各実施形態のものに限られず任意である。例えばベーンは扇状でもよい。
○ ベーン100及びベーン溝110の形状は、ベーン100の軸方向Zの移動を許容する一方、周方向の移動が規制されれば、各実施形態のものに限られず任意である。例えばベーンは扇状でもよい。
また、ベーンは、所定箇所を中心として振り子のように軸方向Zに移動する構成でもよい。つまり、ベーンは、直線運動に限られず、回転運動によって軸方向Zに移動する構成でもよい。
○ 第1ベーン端部101とフロントロータ面70とは、内周端から外周端までの全部に亘って当接する構成に限られず、一部の径方向R範囲に亘って当接する構成でもよい。また、第1ベーン端部101とフロントロータ面70とは、全周に亘って当接する構成に限られず、一部の角度範囲に亘って当接する構成でもよい。第2ベーン端部102とリアロータ面90とについても同様である。
○ 両シリンダ40,50の具体的な形状は任意である。例えば、膨出部45を省略してもよい。また、両シリンダ40,50は別体であったが、一体形成されていてもよい。
○ 同様に、両ハウジング21,22の具体的な形状についても任意である。
○ 同様に、両ハウジング21,22の具体的な形状についても任意である。
○ 両シリンダ40,50を省略してもよい。この場合、ハウジング内周面24aが両圧縮室A4,A5を区画するとよい。かかる構成においては、ハウジング11が「第1筒部」及び「第2筒部」に対応する。
○ 電動モータ13及びインバータ14を省略してもよい。つまり、電動モータ13及びインバータ14は圧縮機10において必須ではない。
○ 圧縮機10は、空調装置以外に用いられてもよい。
○ 圧縮機10は、空調装置以外に用いられてもよい。
○ 圧縮機10の搭載対象は、車両に限られず、任意である。
○ 圧縮機10の圧縮対象の流体は、オイルを含む冷媒に限られず、オイルを含む流体であれば任意である。
○ 圧縮機10の圧縮対象の流体は、オイルを含む冷媒に限られず、オイルを含む流体であれば任意である。
次に、上記各実施形態及び別例から把握できる好適な一例について以下に記載する。
(イ)前記ロータ面は、前記壁面と当接している平坦面と、前記平坦面に対して周方向の両側に設けられ、前記平坦面から周方向に離れるにしたがって徐々に前記壁面から離れるように前記軸方向に湾曲した一対の湾曲面と、を含むとよい。
(イ)前記ロータ面は、前記壁面と当接している平坦面と、前記平坦面に対して周方向の両側に設けられ、前記平坦面から周方向に離れるにしたがって徐々に前記壁面から離れるように前記軸方向に湾曲した一対の湾曲面と、を含むとよい。
(ロ)前記ロータ面は、前記壁面に対して前記軸方向に離間する位置に設けられた第1平坦面と、前記第1平坦面に対して周方向にずれた位置に設けられ、前記壁面と当接している第2平坦面と、前記第1平坦面と前記第2平坦面とを繋ぐものであり、前記第1平坦面から前記第2平坦面に向かうにしたがって徐々に前記壁面に近づくように前記軸方向に湾曲した湾曲面と、を含むとよい。
10…圧縮機、11…ハウジング、12…回転軸、21…フロントハウジング、22…リアハウジング、24…ハウジング側壁部、24a…ハウジング内周面、40,50…シリンダ、43、56…シリンダ側壁部(筒部)、44、57…シリンダ内周面(筒部内周面)、45、58…シリンダ外周面(筒部外周面)、51…中間壁部(壁部)、54,55…壁面、60,80…ロータ、62,82…ロータ外周面、62a,82a…ベース面、62b,82b…突出面、63,83…隙間、70,90…ロータ面、75,95…最肉薄部、76,96…最肉厚部、100…ベーン、110…ベーン溝、121,122…フィン、201…オイルセパレータ、205…オイル供給部、A1…モータ室、A2,A3…収容室、A4,A5…圧縮室、A6…吐出室、A11…貯油室。
Claims (8)
- 回転軸と、
リング状のロータ面を有し、前記回転軸の回転に伴って回転するロータと、
前記ロータの外周面であるロータ外周面と前記回転軸の径方向に離間して対向する筒部内周面を有する筒部と、
前記ロータ面と前記回転軸の軸方向に対向する壁面を有する壁部と、
前記壁部に形成されたベーン溝に挿入された状態で前記ロータ面と当接しているものであって前記ロータの回転に伴い前記軸方向に移動するベーンと、
前記ロータ面、前記壁面及び前記筒部内周面によって区画され、前記ロータの回転に伴って前記ベーンにより容積変化が生じて、オイルを含む吸入流体の吸入及び圧縮が行われる圧縮室と、
前記圧縮室によって圧縮された圧縮流体が導入される吐出室と、
を備え、
前記吐出室は、前記ロータ外周面と前記筒部内周面との隙間の少なくとも一部に対する前記回転軸の径方向外側に配置されており、
前記吐出室内の前記圧縮流体の熱が前記筒部を介して前記隙間にあるオイルに伝達されることを特徴とする圧縮機。 - 前記筒部を収容するハウジングを備え、
前記ハウジングは、前記筒部を前記径方向外側から覆うハウジング側壁部を備え、
前記ハウジング側壁部の内周面であるハウジング内周面と、前記筒部の外周面である筒部外周面とは、前記径方向に離間して対向しており、
前記吐出室は、前記ハウジング内周面と前記筒部外周面とによって区画されている請求項1に記載の圧縮機。 - 前記圧縮室と前記吐出室とは、前記筒部を介して前記径方向に対向しており、
前記筒部には、前記圧縮室と前記吐出室とを連通するものであって前記圧縮流体が流れる吐出通路が形成されており、
前記吐出通路は、前記筒部のうち前記圧縮室と前記吐出室との間に介在している部分を前記径方向に貫通しており、前記筒部内周面及び前記筒部外周面の双方に開口している請求項2に記載の圧縮機。 - 前記ロータは、
前記軸方向の長さである厚さが最も薄い最肉薄部と、
厚さが最も厚い最肉厚部と、
を含み、
前記ロータ外周面は、
前記軸方向の長さが前記最肉薄部の厚さと同一であるベース面と、
前記ベース面よりも前記ロータ面側に配置され、前記ベース面よりも前記壁面に向けて突出し且つ角度位置に応じて突出寸法が異なる突出面と、
を有し、
前記吐出通路は、前記筒部のうち前記突出面と前記径方向に対向する位置に形成されており、
前記筒部内周面に形成された前記吐出通路の開口は、前記ロータの角度位置に応じて、前記突出面によって覆われた状態と、前記圧縮室に開放された状態とに切り替わる請求項3に記載の圧縮機。 - 前記筒部には、前記吐出室内の圧縮流体と熱交換を行うフィンが一体形成されており、
前記フィンは、前記筒部外周面のうち少なくとも前記ベース面の前記径方向外側の部分に形成されている請求項4に記載の圧縮機。 - 前記フィンは、前記筒部外周面に形成された前記吐出通路の開口とは前記軸方向にずれた位置に形成されている請求項5に記載の圧縮機。
- 前記吐出室から吐出される圧縮流体に含まれるオイルを分離するオイルセパレータと、
前記オイルセパレータによって分離されたオイルを、前記隙間に供給するオイル供給部と、
を備えている請求項1〜6のうちいずれか一項に記載の圧縮機。 - 前記ロータとして、前記軸方向に離間して対向配置されている第1ロータ及び第2ロータと、
前記筒部として、前記第1ロータを収容している第1筒部、及び、前記第2ロータを収容している第2筒部と、
前記圧縮室として第1圧縮室及び第2圧縮室と、
を備え、
前記第1ロータは、前記ロータ面及び前記ロータ外周面としての第1ロータ面及び第1ロータ外周面を有し、
前記第2ロータは、前記ロータ面及び前記ロータ外周面として第2ロータ面及び第2ロータ外周面を有し、
前記壁部は、前記第1ロータと前記第2ロータとの間に配置されており、前記壁面として前記第1ロータ面と前記軸方向に対向する第1壁面及び前記第2ロータ面と前記軸方向に対向する第2壁面を有し、
前記第1筒部は、前記第1ロータ外周面と前記径方向に離間して対向する第1筒部内周面を有し、
前記第2筒部は、前記第2ロータ外周面と前記径方向に離間して対向する第2筒部内周面を有し、
前記ベーンは、前記両ロータ面の間に配置され、前記ベーン端部として前記第1ロータ面と当接する第1ベーン端部及び前記第2ロータ面と当接する第2ベーン端部を有し、
前記第1圧縮室は、前記第1ロータ面、前記第1壁面及び前記第1筒部内周面によって区画され、当該第1圧縮室では、前記第1ロータの回転に伴って前記ベーンにより容積変化が生じて前記吸入流体の吸入及び圧縮が行われ、
前記第2圧縮室は、前記第2ロータ面、前記第2壁面及び前記第2筒部内周面によって区画され、当該第2圧縮室では、前記第2ロータの回転に伴って前記ベーンにより容積変化が生じて前記吸入流体の吸入及び圧縮が行われ、
前記吐出室は、前記第1ロータ外周面と前記第1筒部内周面との隙間である第1隙間の少なくとも一部に対する前記径方向外側の部分と、前記第2ロータ外周面と前記第2筒部内周面との隙間である第2隙間の少なくとも一部に対する前記径方向外側の部分との双方に跨るように前記軸方向に延びている請求項1〜7のうちいずれか一項に記載の圧縮機。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2018198373A JP2020067000A (ja) | 2018-10-22 | 2018-10-22 | 圧縮機 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2018198373A JP2020067000A (ja) | 2018-10-22 | 2018-10-22 | 圧縮機 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2020067000A true JP2020067000A (ja) | 2020-04-30 |
Family
ID=70389849
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2018198373A Pending JP2020067000A (ja) | 2018-10-22 | 2018-10-22 | 圧縮機 |
Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JP2020067000A (ja) |
-
2018
- 2018-10-22 JP JP2018198373A patent/JP2020067000A/ja active Pending
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