JP2020122450A - 圧縮機 - Google Patents
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Abstract
【課題】固定体に対する回転体の位置ずれを抑制できるとともに、吸入流体を圧縮室に好適に導入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回転体60と、回転軸12の回転に伴って回転しない固定体90,110と、を備えている。回転体60は回転体面71,72を有し、固定体90,110は、回転体面71,72と軸方向Zに対向する固定体面100,120を有している。ここで、圧縮機10は、回転体60に形成されたベーン溝に挿入されたベーン131と、圧縮室A4,A5と、を備えている。ベーン131は、回転体60の回転に伴って軸方向Zに移動しながら回転するものであり、圧縮室A4,A5では、ベーン131により容積変化が生じて流体の吸入及び圧縮が行われる。【選択図】図1
Description
本発明は、圧縮機に関する。
特許文献1には、回転軸と、ベーン溝としての複数のスリット溝が形成された円柱状の回転体としてのロータと、複数のスリット溝に揺動可能に嵌め込まれた複数のベーンと、固定体面としてのカム面が形成された固定体としてのサイドプレートと、を備えたアキシャルベーン型圧縮機について記載されている。特許文献1に記載のアキシャルベーン型圧縮機では、回転軸及びロータの回転に伴いベーンが軸方向に移動しながら回転することによって、回転体面としてのロータの軸方向端面とカム面とを用いて区画された圧縮室にて流体の吸入及び圧縮が行われる。また、特許文献1には、フロントサイドシリンダ及びミドルシリンダの外周側に筒状の低圧冷媒吸入室が形成されており、フロントサイドシリンダに形成された吸入通路を介して当該低圧冷媒吸入室から圧縮室に流体が流入する点が記載されている。
ここで、固定体に対する回転体の位置ずれが生じると、回転体面と固定体面との位置ずれが生じ得る。この場合、回転体及びベーンの回転に支障が生じたり、圧縮室から流体が漏れたりする。
また、圧縮対象の吸入流体を圧縮室へ導入するための構成については未だ改善の余地がある。例えば、上記のように吸入流体を圧縮室の径方向外側から導入する構成では、圧縮室の径方向外側に配置される他の構成と干渉したり、圧縮機が径方向に大きくなったりといった不都合が懸念される。
本発明は、上述した事情を鑑みてなされたものであり、その目的は固定体に対する回転体の位置ずれを抑制できるとともに、吸入流体を圧縮室に好適に導入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、吸入流体が導入される軸内通路が内部に形成された回転軸と、前記回転軸の回転に伴って回転するものであって、前記回転軸の軸方向に対して交差している回転体面を有する回転体と、前記回転軸の回転に伴って回転しないものであって、前記回転体面と前記軸方向に対向する固定体面を有する固定体と、前記回転体及び前記固定体を収容するのに用いられ、シリンダ内周面を有するシリンダ部と、を備え、前記回転体は、前記回転軸が挿入され且つ筒部外周面を有する回転体筒部と、前記回転軸の径方向外側に突出するように前記筒部外周面に設けられ、前記回転体面を有する回転体リング部と、前記回転体リング部に形成されたベーン溝と、を備え、前記回転体筒部が前記固定体に形成された固定体挿入孔に挿入されることによって前記固定体に支持されており、前記圧縮機は、前記ベーン溝に挿入され、前記回転体の回転に伴って前記軸方向に移動しながら回転するベーンと、前記回転体面、前記固定体面、前記筒部外周面、及び前記シリンダ内周面によって区画され、前記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、前記回転軸及び前記回転体筒部の双方を前記回転軸の径方向に貫通することによって前記軸内通路と前記圧縮室とを連通させる吸入通路と、を備えていることを特徴とする。
かかる構成によれば、ベーンは、回転体リング部に形成されたベーン溝に挿入されており、回転体の回転に伴って軸方向に移動しながら回転する。そして、圧縮室では、ベーンにより容積変化が生じて流体の吸入及び圧縮が行われる。
また、本構成では、回転体筒部が固定体挿入孔に挿入されることによって、回転体が固定体に支持されている。これにより、固定体に対する回転体の位置ずれを抑制でき、それを通じて回転体面と固定体面との位置ずれを抑制できる。
さらに、回転軸内に形成された軸内通路内の吸入流体は、吸入通路を介して圧縮室に流れ込む。これにより、吸入流体を導入する構成を圧縮室の径方向外側に設けることなく、圧縮室に吸入流体を導入することができる。
以上のことから、固定体に対する回転体の位置ずれを抑制できるとともに、吸入流体を圧縮室に好適に導入できる。
上記圧縮機について、前記回転軸、前記回転体、前記固定体、及び前記シリンダ部を収容するものであって、吸入流体が吸入される吸入口が形成されたハウジングと、前記ハウジング内に設けられ、前記吸入口から吸入される吸入流体が存在する吸入室と、前記ハウジング内のうち前記吸入室に対して前記軸方向に並んで設けられ、前記回転体及び前記固定体が収容された収容室と、前記吸入室と前記収容室とを仕切る仕切壁部と、を備え、前記圧縮室は、前記収容室内に設けられており、前記回転軸は、前記仕切壁部を貫通することによって前記吸入室と前記収容室との双方に跨って配置されており、前記軸内通路は、前記吸入室と前記収容室との双方に跨って配置されるように前記軸方向に延びており、前記回転軸のうち前記吸入室内に配置されている部分には、前記回転軸を前記径方向に貫通することによって前記吸入室と前記軸内通路とを連通させる導入通路が形成されているとよい。
上記圧縮機について、前記回転軸、前記回転体、前記固定体、及び前記シリンダ部を収容するものであって、吸入流体が吸入される吸入口が形成されたハウジングと、前記ハウジング内に設けられ、前記吸入口から吸入される吸入流体が存在する吸入室と、前記ハウジング内のうち前記吸入室に対して前記軸方向に並んで設けられ、前記回転体及び前記固定体が収容された収容室と、前記吸入室と前記収容室とを仕切る仕切壁部と、を備え、前記圧縮室は、前記収容室内に設けられており、前記回転軸は、前記仕切壁部を貫通することによって前記吸入室と前記収容室との双方に跨って配置されており、前記軸内通路は、前記吸入室と前記収容室との双方に跨って配置されるように前記軸方向に延びており、前記回転軸のうち前記吸入室内に配置されている部分には、前記回転軸を前記径方向に貫通することによって前記吸入室と前記軸内通路とを連通させる導入通路が形成されているとよい。
かかる構成によれば、吸入室と収容室とが軸方向に並んで設けられており、回転軸及びその内部に形成された軸内通路が吸入室と収容室とに跨って配置されている。そして、吸入室にある吸入流体は、導入通路、軸内通路及び吸入通路を介して、収容室内に設けられている圧縮室に流れ込む。これにより、回転軸を用いて、吸入室内の吸入流体を圧縮室に導入させることができる。また、仕切壁部に、吸入流体を導入するための孔を別途設ける必要がないため、構成の複雑化を抑制できる。
上記圧縮機について、前記圧縮室に対して前記径方向外側に設けられ、前記圧縮室にて圧縮された圧縮流体が存在する吐出室と、前記シリンダ部を前記径方向に貫通することによって、前記圧縮室と前記吐出室とを連通させる吐出通路と、を備えているとよい。
かかる構成によれば、圧縮室にて圧縮された圧縮流体は、吐出通路を介して、吐出室に流れ込む。ここで、吐出室は圧縮室に対する径方向外側の位置に設けられているため、吐出通路としてはシリンダ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る。これにより、吐出通路の通路長を短くすることができ、それを通じて損失低減を図ることができる。また、吸入室は収容室に対して軸方向に並ぶ位置に設けられているため、吸入室と吐出室とが干渉することを抑制できる。また、吸入通路と吐出室とが干渉することがないため、例えば吸入に係る構成と干渉しないように吐出室を狭くする等といったことを抑制でき、吐出室の設計の自由度の向上を図ることができる。
上記圧縮機について、前記固定体は、前記固定体面とは反対側の背面を有し、前記圧縮機は、前記背面と前記軸方向に対向する対向面を有し、前記背面と前記対向面との間には、吸入流体が導入されるとよい。
かかる構成によれば、背面と対向面との間には、吸入流体が導入される。これにより、背面と対向面との間に高圧の流体が流れ込み、固定体が回転体リング部に向けて押圧されることを抑制できる。したがって、背面と対向面との間に高圧流体が流れ込むことに起因して回転体の回転に支障が生じることを抑制できる。
上記圧縮機について、前記収容室を区画するのに用いられるものであって、前記対向面としての区画部対向面及び前記回転軸が挿通される区画部挿通孔を有する区画部と、前記固定体として、前記回転体リング部に対して前記仕切壁部側とは反対側の前記区画部側に配置されたリア固定体と、を備え、前記軸内通路の一方は、前記軸方向に開口しており、前記軸内通路内の吸入流体は、前記軸内通路の開口、及び、前記回転軸と前記区画部挿通孔の内壁面との間を介して、前記リア固定体の背面と前記区画部対向面との間に導入されるとよい。
かかる構成によれば、リア固定体は回転体リング部に対して仕切壁部側とは反対側の区画部側に配置されているため、回転体リング部及びリア固定体よりも吸入室から離れた位置に、リア固定体の背面と区画部対向面との間が位置する。このため、リア固定体の背面と区画部対向面との間に吸入流体を導入しようとすると、回転体リング部及びリア固定体を迂回させる必要が生じ、吸入流体の導入にかかる構成が複雑なものとなり易い。
この点、本構成によれば、軸内通路を用いることにより、複雑な迂回路を形成することなく、リア固定体の背面と区画部対向面との間に吸入流体を導入することができる。これにより、構成の複雑化を抑制しつつ、回転体リング部よりも吸入室から離れた位置にあるリア固定体の背面と区画部対向面との間を、吸入流体の雰囲気にすることができる。
上記圧縮機について、前記圧縮室は、前記ベーンによって、前記回転体の回転に伴って容積が増加し吸入流体の吸入が行われる吸入位相室と、前記回転体の回転に伴って容積が減少し吸入流体の圧縮が行われる圧縮位相室と、を含むように仕切られ、前記ベーンに対して前記回転体の回転方向側とは反対側に前記吸入位相室が配置されており、前記ベーンに対して前記回転方向側に前記圧縮位相室が配置されており、前記吸入通路は、前記ベーン溝に対して前記回転方向側とは反対側の位置に配置されているとよい。
かかる構成によれば、圧縮室のうちベーンに対して回転方向側とは反対側は吸入位相室となっている。そして、吸入通路はベーン溝に対して回転方向側とは反対側に配置されている。これにより、吸入位相室に吸入流体を導入させることができ、吸入流体の吸入を好適に行うことができる。
特に、本構成によれば、回転体リング部にベーン溝が形成されており、回転軸及び回転体筒部に吸入通路が形成されているため、回転体の角度位置に関わらず、ベーン溝に挿入されているベーンと吸入通路との相対位置は変動しない。これにより、上記相対位置の変動に対応することに起因する構成の複雑化を抑制できる。
上記圧縮機について、前記回転体面は、前記軸方向に対して直交する平坦面であり、前記固定体面は、前記回転体面と当接する当接面と、当該当接面に対して前記回転軸の周方向の両側に設けられ、前記当接面から前記周方向に離れるに従って徐々に前記回転体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、を含むリング状であり、前記吸入通路は、前記回転体面よりも前記固定体面から離れる方向に張り出している張出領域を含み、前記回転体面のうち前記張出領域に対して前記径方向に重なる位置には、前記張出領域と前記径方向に連通する回転体凹部が形成されているとよい。
かかる構成によれば、回転体面が平坦面である一方、湾曲面が当接面から周方向に離れるに従って徐々に回転体面から離れるように湾曲しているため、回転体面と湾曲面との間隔は、当接面から周方向に離れるに従って徐々に大きくなっている。この場合、吸入通路が回転体面と湾曲面との間隔が狭い箇所に配置されている状況では、吸入通路のうち圧縮室に開口している開口面積が小さくなり易い。このため、圧縮室に吸入流体が導入されにくいという不都合が生じ得る。
この点、本構成によれば、張出領域に対して径方向に連通する回転体凹部が形成されているため、回転体凹部を介して張出領域が圧縮室に対して開口することができる。これにより、吸入通路が回転体面と湾曲面との間隔が狭い箇所に配置されている状況であっても、吸入通路の開口面積を確保することができるため、上記不都合を抑制できる。
上記圧縮機について、前記回転体は、前記回転体面として第1回転体面及び第2回転体面を有し、前記圧縮機は、前記固定体として、前記固定体面としての第1固定体面を有する第1固定体、及び、前記固定体面としての第2固定体面を有する第2固定体と、前記圧縮室として、前記回転体リング部の前記軸方向の両側に配置された第1圧縮室及び第2圧縮室と、前記吸入通路として、前記軸内通路と前記第1圧縮室とを連通させる第1吸入通路、及び、前記軸内通路と前記第2圧縮室とを連通させる第2吸入通路と、を備え、前記第1圧縮室は、前記第1回転体面、前記第1固定体面、前記筒部外周面、及び前記シリンダ内周面によって区画され、前記ベーンによって、吸入流体の吸入が行われる第1吸入位相室と吸入流体の圧縮が行われる第1圧縮位相室とを含むように仕切られており、前記第2圧縮室は、前記第2回転体面、前記第2固定体面、前記筒部外周面、及び前記シリンダ内周面によって区画され、前記ベーンによって、吸入流体の吸入が行われる第2吸入位相室と吸入流体の圧縮が行われる第2圧縮位相室とを含むように仕切られており、前記第1吸入通路は、前記回転軸及び前記回転体筒部における前記ベーン溝よりも前記回転体の回転方向側とは反対側の位置に離間して設けられ、前記ベーンに対して前記回転方向側とは反対側にある前記第1吸入位相室と前記軸内通路とを連通させるものであり、前記第2吸入通路は、前記回転軸及び前記回転体筒部における前記ベーン溝よりも前記回転方向側とは反対側の位置に離間して設けられ、前記ベーンに対して前記回転方向側とは反対側にある前記第2吸入位相室と前記軸内通路とを連通させるものであり、前記回転体リング部における前記ベーン溝と前記両吸入通路に対応する角度位置との間の部分には、前記軸方向に貫通することによって前記第1吸入位相室と前記第2吸入位相室とを連通させる連通孔が形成されているとよい。
かかる構成によれば、両圧縮室においてベーンよりも回転方向側とは反対側は吸入位相室となっており、その両吸入位相室には両吸入通路を介してそれぞれ吸入流体が導入される。
ここで、吸入通路がベーン溝よりも回転方向側とは反対側の位置に離間して設けられている構成においては、吸入通路と連通する前に吸入位相室が形成される。この場合、吸入通路と連通する前の初期段階の吸入位相室には吸入流体が流入することが困難となるため、吸入圧損の増大化が懸念される。当該吸入圧損を低減するためには、例えばベーン溝と吸入通路とを周方向に近接して配置することも考えられる。しかしながら、ベーン溝と吸入通路とを隣接して配置しようとすると、回転体の剛性低下が懸念される。
この点、本構成によれば、ベーン溝に対応する角度位置と吸入通路に対応する角度位置との間に連通孔が形成されているため、初期段階の第1吸入位相室では、連通孔を介して第2吸入位相室から吸入流体を導入することができる。同様に、初期段階の第2吸入位相室では、連通孔を介して第1吸入位相室から吸入流体を導入することができる。したがって、回転体の剛性を確保しつつ吸入圧損の低減を図ることができる。
上記圧縮機について、前記第1回転体面には、前記連通孔と連通するものであって前記ベーン溝に向けて延びた第1連通凹部が形成されているとよい。
かかる構成によれば、初期段階の第1吸入位相室においては、連通孔及び第1連通凹部を介して吸入流体が導入される。特に、本構成によれば、仮に連通孔が固定体面によって塞がれている場合であっても第1連通凹部を介して吸入流体を導入できる。
かかる構成によれば、初期段階の第1吸入位相室においては、連通孔及び第1連通凹部を介して吸入流体が導入される。特に、本構成によれば、仮に連通孔が固定体面によって塞がれている場合であっても第1連通凹部を介して吸入流体を導入できる。
上記圧縮機について、前記第2回転体面には、前記連通孔と連通するものであって前記ベーン溝に向けて延びた第2連通凹部が形成されているとよい。
かかる構成によれば、初期段階の第2吸入位相室においては、連通孔及び第2連通凹部を介して吸入流体が導入される。特に、本構成によれば、仮に連通孔が固定体面によって塞がれている場合であっても第2連通凹部を介して吸入流体を導入できる。
かかる構成によれば、初期段階の第2吸入位相室においては、連通孔及び第2連通凹部を介して吸入流体が導入される。特に、本構成によれば、仮に連通孔が固定体面によって塞がれている場合であっても第2連通凹部を介して吸入流体を導入できる。
この発明によれば、固定体に対する回転体の位置ずれを抑制できるとともに、吸入流体を圧縮室に好適に導入できる。
以下、圧縮機の一実施形態について図面を用いて説明する。なお、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る。圧縮機は、例えば車両用空調装置に用いられるものであり、本圧縮機の圧縮対象の流体はオイルを含む冷媒である。なお、図示の都合上、図1については回転軸12、回転体60、両固定体90,110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、シリンダ部としてのフロントシリンダ30と、リアプレート40と、回転体60と、フロント固定体90と、リア固定体110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。回転軸12、電動モータ13、インバータ14、フロントシリンダ30、リアプレート40、回転体60、両固定体90,110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、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に向けて起立したリアハウジング側壁部24とを有する有底筒状である。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。吐出口11bは、リアハウジング側壁部24に設けられている。但し、吐出口11bの位置は任意である。
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。
図1に示すように、フロントシリンダ30は、リアプレート40と協働して両固定体90,110及び回転体60を収容するものである。フロントシリンダ30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り、リアハウジング底部23に向けて開口している。
図1に示すように、フロントシリンダ30は、リアプレート40と協働して両固定体90,110及び回転体60を収容するものである。フロントシリンダ30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り、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30は、フロントシリンダ底部31と、フロントシリンダ底部31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32と、を有している。
図1及び図2に示すように、フロントシリンダ底部31は、軸方向Zに段差状となっており、中央側に配置されている第1底部31aと、第1底部31aに対して回転軸12の径方向R外側であって第1底部31aよりもリアハウジング底部23側に配置されている第2底部31bとを有している。第1底部31aには、回転軸12が挿通可能なフロント挿通孔31cが形成されており、回転軸12は、フロント挿通孔31cに挿通されている。
図1に示すように、フロントシリンダ側壁部32は、リアハウジング22の内側に入り込んでいる。フロントシリンダ側壁部32は、内周面であるフロントシリンダ内周面33と、フロントシリンダ内周面33とは反対側に配置された外周面としてのフロントシリンダ外周面34と、を有している。
フロントシリンダ内周面33及びフロントシリンダ外周面34は、例えば軸方向Zを軸線方向とする円筒面である。フロントシリンダ外周面34は、リアハウジング側壁部24の内周面と径方向Rに当接している。
本実施形態では、フロントシリンダ外周面34には、吐出室A1を区画するための吐出凹部35が形成されている。吐出凹部35は、フロントシリンダ外周面34のうち軸方向Zの両端部の間に形成されており、径方向R内側に向けて凹んでいる。吐出凹部35とリアハウジング側壁部24とによって、圧縮流体が存在する吐出室A1が区画されている。本実施形態における吐出室A1は、軸方向Zを軸線方向とする円筒状に形成されている。吐出室A1は、吐出口11bと連通している。吐出室A1内の圧縮流体は、吐出口11bから吐出される。
フロントシリンダ30には、回転軸12の径方向R外側に張り出した膨出部36が設けられている。膨出部36は、フロントシリンダ底部31及びフロントシリンダ側壁部32における基端側(フロントシリンダ底部31側)の双方に跨る位置に設けられている。膨出部36は、フロントシリンダ外周面34から径方向R外側に膨出している。フロントハウジング21とリアハウジング22とは、膨出部36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30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、ハウジング11内には、フロントハウジング21及びフロントシリンダ底部31によって区画されたモータ室A2が設けられており、モータ室A2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から両固定体90,110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A2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A2に吸入される。つまり、モータ室A2内には吸入流体が存在する。換言すれば、モータ室A2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、フロント固定体90、回転体60、リア固定体110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。
リアプレート40は板状(本実施形態では円板状)であり、その板厚方向が軸方向Zに一致するようにリアハウジング22内に収容されている。リアプレート40の外径は、例えばフロントシリンダ外周面34(又はリアハウジング側壁部24の内周面)と同一径である。リアプレート40は、リアハウジング22に嵌まっており、リアハウジング22に支持されている。
リアプレート40は、フロントシリンダ30のフロントシリンダ底部31とは別体である。フロントシリンダ30とリアプレート40とは、フロントシリンダ側壁部32の先端部がリアプレート40に突き合わせられるように組み付けられており、リアプレート40によってフロントシリンダ30の開口部分が塞がれている。
詳細には、リアプレート40のうちフロントシリンダ側壁部32の先端部と軸方向Zに対向する箇所にはプレート窪み42が形成されている。プレート窪み42は、全周に亘って形成されている。フロントシリンダ30とリアプレート40とは、フロントシリンダ側壁部32の先端部がプレート窪み42に嵌合した状態で互いに取り付けられている。
ちなみに、リアプレート40は、ハウジング11に支持されているフロントシリンダ30と、ハウジング11の一部であるリアハウジング底部23とによって挟持されている。これにより、リアプレート40は、ハウジング11に支持されている。なお、リアプレート40はハウジング11に支持されていれば、その具体的な支持態様は任意である。
リアプレート40は、軸方向Zに直交する板面として第1プレート面43及び第2プレート面44を有している。第1プレート面43は、フロントシリンダ底部31側に配置されている。第2プレート面44は、リアハウジング底部23側に配置されており、リアハウジング底部23と軸方向Zに対向している。なお、本実施形態では、プレート窪み42が形成されている関係上、第1プレート面43は第2プレート面44よりも小さい。
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、当接している態様とを含む。例えば、第2プレート面44とリアハウジング底部23とは、離間していてもよいし、当接していてもよい。また、「対向」とは、2つの面において、一部が当接して、その他の部分が離間している態様を含む。
図1に示すように、圧縮機10は、回転軸12を回転可能に支持するシャフト軸受51,53を備えている。
フロントシャフト軸受51は、フロントハウジング21の底部に設けられたボス部52に取り付けられている。ボス部52は、フロントハウジング21の底部から突出したリング形状である。フロントシャフト軸受51は、ボス部52に対して回転軸12の径方向R内側に配置されており、回転軸12の軸方向Zの両端部である両シャフト端部12a,12bのうちフロントシャフト端部12aを回転可能に支持している。
フロントシャフト軸受51は、フロントハウジング21の底部に設けられたボス部52に取り付けられている。ボス部52は、フロントハウジング21の底部から突出したリング形状である。フロントシャフト軸受51は、ボス部52に対して回転軸12の径方向R内側に配置されており、回転軸12の軸方向Zの両端部である両シャフト端部12a,12bのうちフロントシャフト端部12aを回転可能に支持している。
リアプレート40の中央部には、回転軸12が挿通されたリア挿通孔41が形成されている。リア挿通孔41は、フロントシャフト端部12aとは反対側のリアシャフト端部12bと同一またはそれよりも大きく形成されている。リアシャフト端部12bがリア挿通孔41に挿通されている。
リアシャフト軸受53は、リア挿通孔41の内壁面に設けられ、リアシャフト端部12bを回転可能に支持している。リアシャフト軸受53は、例えばリア挿通孔41の内壁面に形成されたコーティング層から構成されたコーティング軸受である。
コーティング層については任意であり、例えば熱硬化性樹脂や潤滑剤を含むもの等でもよい。また、リアシャフト軸受53は、コーティング層から形成されたコーティング軸受に限られず任意であり、例えば他の滑り軸受や転がり軸受などでもよい。なお、図面の都合上、図1等においては、リアシャフト軸受53を実際よりも厚く示す。
以上のとおり、本実施形態では、両シャフト端部12a,12bが両シャフト軸受51,53によって回転可能に支持されている。ここで、フロントシャフト軸受51がフロントハウジング21のボス部52に取り付けられている点、及び、リアシャフト軸受53が形成されているリアプレート40がリアハウジング22に支持されている点を鑑みれば、回転軸12は、両シャフト軸受51,53によって、ハウジング11に対して回転可能に支持されているといえる。
図1に示すように、リアハウジング底部23における回転軸12と軸方向Zに対向する位置には、ハウジング凹部54が形成されている。ハウジング凹部54は、例えばリアシャフト端部12bよりも一回り大きく形成された円形の凹部である。リアシャフト端部12bの一部は、ハウジング凹部54内に入り込んでいる。
圧縮機10は、ハウジング凹部54内に設けられ、回転軸12の軸方向Zの位置ずれを規制するリングプレート55を備えている。リングプレート55は、例えばハウジング凹部54と同一径の外径を有する平板リング状であり、ハウジング凹部54に嵌合している。リングプレート55は、リアシャフト端部12bとハウジング凹部54の底面との間に設けられている。回転軸12のうちフロントシャフト端部12aを除いた部分は、フロントシャフト軸受51とリングプレート55とによって軸方向Zに挟まれている。これにより、回転軸12の軸方向Zの移動が規制されている。但し、寸法誤差に対応する関係上、リングプレート55とリアシャフト端部12bとの間に若干の隙間が形成されていてもよい。
図1に示すように、ハウジング11内には、フロントシリンダ30とリアプレート40とによって区画された収容室A3が形成されており、収容室A3内に回転体60及び両固定体90,110が収容されている。すなわち、リアプレート40は、シリンダ部としてのフロントシリンダ30と協働して収容室A3を区画するのに用いられている。
モータ室A2と収容室A3とは、ハウジング11内において軸方向Zに並んで設けられている。そして、モータ室A2と収容室A3とは、フロントシリンダ底部31によって仕切られており、モータ室A2内の吸入流体が収容室A3に流れ込まないようになっている。つまり、フロントシリンダ底部31は、モータ室A2内の吸入流体が収容室A3に流れ込みにくくなるようにモータ室A2と収容室A3とを仕切る仕切壁部といえる。回転軸12は、仕切壁部としてのフロントシリンダ底部31を貫通することによって、モータ室A2と収容室A3との双方に跨って配置されている。
次に、図2〜図5などを用いて回転体60について詳細に説明する。なお、図示の都合上、図5に示す回転体60は、図4とは異なる回転位置に配置されている状態、すなわち異なる位相で示す。
回転体60は、回転軸12の回転に伴って回転方向Mに回転するものである。回転体60は、その回転中心軸が回転軸12の中心軸と同一となるようにハウジング11内に配置されている。つまり、回転体60は、回転軸12と同軸となるように配置されている。このため、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。
回転体60は、回転軸12が挿通された回転体筒部61と、回転体筒部61から径方向R外側に向けて突出している回転体リング部70と、を備えている。
回転体筒部61は、回転軸12と一体回転するように回転軸12に取り付けられている。これにより、回転軸12の回転に伴って、回転体60が回転する。なお、回転軸12に対する回転体筒部61の取付態様は任意であり、例えば圧入によって回転体筒部61が回転軸12に固定されてもよいし、回転軸12及び回転体筒部61に跨って挿入される固定ピンによって回転体筒部61が回転軸12に固定されてもよい。また、キー等の連結部材によって回転体筒部61と回転軸12とが連結される構成でもよいし、回転体筒部61と回転軸12とが、一方に設けられた凹部に他方に設けられた凸部が係合している構成でもよい。
回転体筒部61は、回転軸12と一体回転するように回転軸12に取り付けられている。これにより、回転軸12の回転に伴って、回転体60が回転する。なお、回転軸12に対する回転体筒部61の取付態様は任意であり、例えば圧入によって回転体筒部61が回転軸12に固定されてもよいし、回転軸12及び回転体筒部61に跨って挿入される固定ピンによって回転体筒部61が回転軸12に固定されてもよい。また、キー等の連結部材によって回転体筒部61と回転軸12とが連結される構成でもよいし、回転体筒部61と回転軸12とが、一方に設けられた凹部に他方に設けられた凸部が係合している構成でもよい。
回転体筒部61は、例えば軸方向Zを軸線方向とする円筒状である。回転体筒部61は、例えば回転軸12と同一径又はそれよりも大きい内径を有している。回転体筒部61の内周面と回転軸12の外周面とが径方向Rに対向している。
回転体筒部61は、軸方向Zを軸線方向とする筒状の筒部外周面62を有している。筒部外周面62は、径方向R外側に向けて湾曲しており、本実施形態では円筒状である。
図2〜図4に示すように、回転体リング部70は、回転体筒部61の軸方向Zの両端部である両回転体端部61a,61b間の所定位置(本実施形態では中央部付近)に設けられている。
図2〜図4に示すように、回転体リング部70は、回転体筒部61の軸方向Zの両端部である両回転体端部61a,61b間の所定位置(本実施形態では中央部付近)に設けられている。
回転体リング部70は、軸方向Zを板厚方向とする円環板状であり、軸方向Zの両端面としてフロント回転体面71及びリア回転体面72を有している。フロント回転体面71は、リア回転体面72よりもモータ室A2側に配置されている。両回転体面71,72はリング状である。両回転体面71,72は、軸方向Zに対して交差しており、本実施形態では軸方向Zに直交する平坦面である。このため、両回転体面71,72の内周縁及び外周縁は、径方向Rから見て直線状であり、周方向に関わらず軸方向Zの位置が一定となっている。
回転体リング部70の外周面であるリング外周面73は、径方向Rに対して交差する面であり、フロントシリンダ内周面33と径方向Rに対向している。リング外周面73とフロントシリンダ内周面33とは当接していてもよいし、微小な隙間を介して離間していてもよい。
図4に示すように、圧縮機10は、回転体60を軸方向Zから支持するスラスト軸受81,82を備えている。両スラスト軸受81,82は、回転体筒部61の軸方向Zの両側に配置されており、回転体筒部61を軸方向Zから挟んでいる。
詳細には、フロントスラスト軸受81は、フロントシリンダ底部31が段差状に形成されていることによって生じたスペースに配置されている。フロントスラスト軸受81は、フロントシリンダ底部31に支持された状態で、回転体筒部61(詳細にはフロント回転体端部61a)を軸方向Zから支持している。
リアスラスト軸受82は、リアプレート40に形成されたスラスト収容凹部83内に配置されている。スラスト収容凹部83は、リア挿通孔41の内壁面のうち第2プレート面44よりも第1プレート面43側の部分及び第1プレート面43におけるリア挿通孔41の周縁部分に形成されている。リアスラスト軸受82は、スラスト収容凹部83内に配置されており、リアプレート40に支持された状態で、回転体筒部61(詳細にはリア回転体端部61b)を軸方向Zから支持している。
両スラスト軸受81,82は円板状であり、両スラスト軸受81,82には回転軸12が挿通されている。本実施形態では、両スラスト軸受81,82の内周面と回転軸12の外周面とは当接している。この場合、両スラスト軸受81,82は、回転軸12と径方向Rに当接することによって回転軸12を支持しているともいえる。ただし、これに限られず、両スラスト軸受81,82と回転軸12とは径方向Rに離間していてもよい。
両固定体90,110は、回転体リング部70の軸方向Zの両側に配置されている。換言すれば、両固定体90,110は、回転体リング部70を介して軸方向Zに離間して対向配置されているともいえ、回転体リング部70は、両固定体90,110の間に配置されているともいえる。
両固定体90,110は、回転軸12の回転に伴って回転しないようにフロントシリンダ30(換言すればハウジング11)に固定されている。例えば、締結具(図示略)がフロントシリンダ側壁部32を貫通した状態で固定体90,110の側方から締結されることによって、固定体90,110がフロントシリンダ30に固定されている。
ただし、これに限られず、フロントシリンダ30に対する両固定体90,110の固定態様は任意であり、例えば圧入又は嵌合によって固定されていてもよい。また、フロント固定体90とフロントシリンダ底部31とを締結する締結部が1つ又は複数設けられていてもよいし、リア固定体110とリアプレート40とを締結する締結部が1つ又は複数設けられていてもよい。
両固定体90,110の構成について詳細に説明する。なお、本実施形態では、両固定体90,110は同一形状である。
図1〜図4に示すように、両固定体90,110のうちフロントシリンダ底部31側(換言すればモータ室A2に近い位置)に配置されているフロント固定体90は、例えばリング状(本実施形態では円環状)であり、回転軸12が挿入されたフロント固定体挿入孔91を有している。本実施形態では、フロント固定体挿入孔91は、軸方向Zに貫通した貫通孔である。フロント固定体90は、回転軸12がフロント固定体挿入孔91に挿入された状態でフロントシリンダ30内に配置されている。
図1〜図4に示すように、両固定体90,110のうちフロントシリンダ底部31側(換言すればモータ室A2に近い位置)に配置されているフロント固定体90は、例えばリング状(本実施形態では円環状)であり、回転軸12が挿入されたフロント固定体挿入孔91を有している。本実施形態では、フロント固定体挿入孔91は、軸方向Zに貫通した貫通孔である。フロント固定体90は、回転軸12がフロント固定体挿入孔91に挿入された状態でフロントシリンダ30内に配置されている。
フロント固定体90は、フロントシリンダ内周面33と径方向Rに対向するフロント固定体外周面92を有している。本実施形態では、フロント固定体外周面92とフロントシリンダ内周面33とは当接している。ただし、これに限られず、フロントシリンダ内周面33とフロント固定体外周面92とは離間していてもよい。
フロント固定体90は、フロントシリンダ底部31と軸方向Zに対向するフロント背面93を備えている。フロント背面93とフロントシリンダ底部31の内側底面31dとは、少なくとも一部において離間している。
図1〜図4に示すように、両固定体90,110のうち区画部としてのリアプレート40側(換言すればモータ室A2から離れている側)に配置されているリア固定体110は、フロント固定体90と同様に、リング状(本実施形態では円環状)であり、回転軸12が挿入されたリア固定体挿入孔111を有している。本実施形態では、リア固定体挿入孔111は、軸方向Zに貫通した貫通孔である。リア固定体110は、回転軸12がリア固定体挿入孔111に挿入された状態でフロントシリンダ30内に配置されている。つまり、本実施形態では、回転軸12は両固定体90,110を軸方向Zに貫通している。
リア固定体110は、フロントシリンダ内周面33と径方向Rに対向するリア固定体外周面112を有している。本実施形態では、リア固定体外周面112とフロントシリンダ内周面33とは当接している。ただし、これに限られず、フロントシリンダ内周面33とリア固定体外周面112とは離間していてもよい。
リア固定体110は、リアプレート40の第1プレート面43と軸方向Zに対向するリア背面113を備えている。リア背面113と第1プレート面43とは、少なくとも一部において離間している。
本実施形態では、フロントシリンダ底部31の内側底面31d又は第1プレート面43が「対向面」に対応する。特に、リアプレート40が「区画部」に対応し、第1プレート面43が「区画部対向面」に対応し、リア挿通孔41が「区画部挿通孔」に対応する。
図4に示すように、回転体60は、回転体筒部61が固定体90,110の固定体挿入孔91,111に挿入されることによって固定体90,110に支持されている。
詳細には、回転体筒部61の軸方向Zの両端部である両回転体端部61a,61bのうちフロント回転体端部61aは、フロント固定体挿入孔91に挿入されており、フロント固定体挿入孔91を介してフロント固定体90を貫通している。
詳細には、回転体筒部61の軸方向Zの両端部である両回転体端部61a,61bのうちフロント回転体端部61aは、フロント固定体挿入孔91に挿入されており、フロント固定体挿入孔91を介してフロント固定体90を貫通している。
フロント固定体挿入孔91は、回転体筒部61(詳細には筒部外周面62)に対応させて形成されており、本実施形態では回転体筒部61が円筒状であることに対応させて軸方向Zから見て円形に形成されている。そして、フロント固定体挿入孔91の直径は筒部外周面62の直径と同一又はそれよりも若干大きいとよい。フロント回転体端部61aは、フロント固定体挿入孔91の内壁面に形成されたフロント回転体軸受94によって、フロント固定体90に回転可能に支持されている。
同様に、両回転体端部61a,61bのうちフロント回転体端部61aとは反対側のリア回転体端部61bは、リア固定体挿入孔111に挿入されており、リア固定体挿入孔111を介してリア固定体110を貫通している。
リア固定体挿入孔111は、回転体筒部61(詳細には筒部外周面62)に対応させて形成されており、本実施形態では回転体筒部61が円筒状であることに対応させて軸方向Zから見て円形に形成されている。そして、リア固定体挿入孔111の直径は筒部外周面62の直径と同一又はそれよりも若干大きいとよい。リア回転体端部61bは、リア固定体挿入孔111の内壁面に形成されたリア回転体軸受114によって、リア固定体110に回転可能に支持されている。
つまり、両回転体端部61a,61bは、両回転体軸受94,114を介して両固定体90,110に支持されている。これにより、回転体60が両固定体90,110に対して支持され、両固定体90,110に対する回転体60の位置ずれを抑制できる。
また、両回転体端部61a,61bは、回転体60の軸方向Zの両端部を構成している。このため、両回転体軸受94,114によって、回転体60の両端部が支持されているといえる。これにより、回転体60が安定して保持されている。
更に、固定体挿入孔91,111が回転体筒部61に対応させて形成されているため、固定体挿入孔91,111の内壁面と筒部外周面62との間に形成される隙間が生じにくい又は当該隙間が小さい。
ちなみに、回転体軸受94,114は、例えば固定体挿入孔91,111の内壁面に形成されたコーティング層により構成されたコーティング軸受である。この場合、図面の都合上、図4等においては、回転体軸受94,114を実際よりも厚く示す。なお、回転体軸受94,114の具体的な構成は、コーティング軸受に限られず任意であり、例えば他の滑り軸受や転がり軸受などでもよい。
フロント固定体90は、フロント回転体面71と軸方向Zに対向している固定体面としてのフロント固定体面100を有している。フロント固定体面100は、フロント背面93とは反対側の板面である。フロント固定体面100は、リング状であり、本実施形態では軸方向Zから見て円環状である。
図3に示すように、フロント固定体面100は、軸方向Zと交差する第1フロント平坦面101及び第2フロント平坦面102と、両フロント平坦面101,102を繋ぐ湾曲面としての一対のフロント湾曲面103と、を備えている。
図4に示すように、本実施形態の両フロント平坦面101,102は軸方向Zに対して直交しており、互いに軸方向Zにずれている。詳細には、第2フロント平坦面102は、第1フロント平坦面101よりもフロント回転体面71に近い位置に配置されており、フロント回転体面71に対して当接している。なお、フロント固定体面100のうち第2フロント平坦面102以外の面は、フロント回転体面71から離間している。
両フロント平坦面101,102は、フロント固定体90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101,102は扇状である。なお、以降の説明において、両固定体90,110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103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103は、軸方向Z及び両フロント平坦面101,102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103は同一形状である。
一対のフロント湾曲面103はそれぞれ、両フロント平坦面101,102を繋いでいる。詳細には、一対のフロント湾曲面103のうち一方は、両フロント平坦面101,102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101,102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103と第1フロント平坦面101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103と第2フロント平坦面102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103は、周方向(換言すればフロント固定体90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103は、第1角度位置θ1から第2角度位置θ2に向かうにしたがって徐々にフロント回転体面71に近づくように軸方向Zに湾曲している。換言すれば、一対のフロント湾曲面103は、第2フロント平坦面102に対して周方向の両側に設けられ、第2フロント平坦面102から周方向に離れるに従って徐々にフロント回転体面71から離れるように軸方向Zに湾曲している。
本実施形態では、フロント湾曲面103は、フロント回転体面71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103aと、フロント回転体面71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103bと、を有している。
フロント凹面103aは、第2フロント平坦面102よりも第1フロント平坦面101側に配置されており、フロント凸面103bは、第1フロント平坦面101よりも第2フロント平坦面102側に配置されている。フロント凹面103aとフロント凸面103bとは繋がっている。つまり、フロント湾曲面103は、変曲点を有する湾曲面である。
なお、フロント凸面103bが占める角度範囲とフロント凹面103a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。また、変曲点の位置は任意である。また、フロント湾曲面103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、フロント固定体面100は波状に湾曲している部分を含むフロントウェーブ面ともいえる。
ここで、フロント湾曲面103の内周縁及び外周縁は、周方向に応じて軸方向Zに変位している。本実施形態では、フロント湾曲面103の内周縁は、径方向R内側から見て正弦波状となっており、フロント湾曲面103の外周縁は、径方向R外側から見て正弦波状となっている。
リア固定体110は、リア回転体面72と軸方向Zに対向している固定体面としてのリア固定体面120を有している。リア固定体面120は、リア背面113とは反対側の板面である。リア固定体面120は、軸方向Zから見てリング状であり、本実施形態では円環状である。
本実施形態では、リア固定体面120は、フロント固定体面100と同一形状である。図2に示すように、リア固定体面120は、軸方向Zと直交する第1リア平坦面121及び第2リア平坦面122と、両リア平坦面121,122を繋ぐ湾曲面としての一対のリア湾曲面123と、を備えている。
図4に示すように、両リア平坦面121,122は、軸方向Zにずれている。詳細には、第2リア平坦面122は、第1リア平坦面121よりもリア回転体面72に近い位置に配置されており、リア回転体面72に対して当接している。なお、リア固定体面120のうち第2リア平坦面122以外の面は、リア回転体面72から離間している。
両リア平坦面121,122は、リア固定体110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121,122は扇状である。
一対のリア湾曲面123はそれぞれ扇状である。一対のリア湾曲面123は、軸方向Z及び両リア平坦面121,122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123のうち一方は、両リア平坦面121,122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121,122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。
換言すれば、一対のリア湾曲面123は、第2リア平坦面122に対して周方向の両側に設けられ、第2リア平坦面122から周方向に離れるに従って徐々にリア回転体面72から離れるように軸方向Zに湾曲している。
両固定体面100,120は、回転体リング部70を介して、互いに角度位置が180°ずれた状態で軸方向Zに離間して対向している。
両固定体面100,120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101と第2リア平坦面122とが軸方向Zに対向しており、第2フロント平坦面102と第1リア平坦面121とが軸方向Zに対向している。そして、両フロント平坦面101,102間の軸方向Zのずれ量と、両リア平坦面121,122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101,102間の軸方向Zのずれ量及び両リア平坦面121,122間のずれ量を単に「ずれ量Z1」という。
両固定体面100,120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101と第2リア平坦面122とが軸方向Zに対向しており、第2フロント平坦面102と第1リア平坦面121とが軸方向Zに対向している。そして、両フロント平坦面101,102間の軸方向Zのずれ量と、両リア平坦面121,122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101,102間の軸方向Zのずれ量及び両リア平坦面121,122間のずれ量を単に「ずれ量Z1」という。
また、フロント湾曲面103の湾曲具合と、リア湾曲面123の湾曲具合とは同一となっている。つまり、フロント湾曲面103とリア湾曲面123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、両固定体面100,120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121、第2リア平坦面122、リア湾曲面123の具体的な形状については、第1フロント平坦面101、第2フロント平坦面102、フロント湾曲面103と同様であるため、詳細な説明を省略する。また、フロント湾曲面103と同様に、リア湾曲面123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、リア固定体面120は波状に湾曲している部分を含むリアウェーブ面ともいえる。
リア湾曲面123の内周縁及び外周縁は、周方向に応じて軸方向Zに変位している。本実施形態では、リア湾曲面123の内周縁は、径方向R内側から見て正弦波状となっており、リア湾曲面123の外周縁は、径方向R外側から見て正弦波状となっている。
ここで、両固定体90,110及び回転体60の周方向と回転軸12の周方向とは一致しており、両固定体90,110及び回転体60の径方向と回転軸12の径方向Rとは一致しており、両固定体90,110及び回転体60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、適宜回転体60の周方向、径方向及び軸方向と読み替えてよいし、両固定体90,110の周方向、径方向及び軸方向と読み替えてもよい。
本実施形態では、両固定体90,110のうちいずれか一方が「第1固定体」に対応し、他方が「第2固定体」に対応する。同様に、両固定体面100,120のうち「第1固定体」に対応する固定体面が「第1固定体面」に対応し、「第2固定体」に対応する固定体面が「第2固定体面」に対応する。そして、両回転体面71,72のうち「第1固定体面」に対向する回転体面が「第1回転体面」に対応し、「第2固定体面」に対向する回転体面が「第2回転体面」に対応する。また、本実施形態では、第2フロント平坦面102及び第2リア平坦面122が「当接面」に対応する。詳細には、第2フロント平坦面102及び第2リア平坦面122のうち、「第1固定体面」に対応するものが「第1当接面」に対応し、「第2固定体面」に対応するものが「第2当接面」に対応する。
図4に示すように、圧縮機10は、流体の吸入及び圧縮が行われる圧縮室A4,A5を備えている。両圧縮室A4,A5は、収容室A3内に設けられており、詳細には回転体リング部70における軸方向Zの両側に配置されている。
フロント圧縮室A4は、フロント回転体面71と、フロント固定体面100と、筒部外周面62と、フロントシリンダ内周面33とによって区画されている。リア圧縮室A5は、リア回転体面72と、リア固定体面120と、筒部外周面62と、フロントシリンダ内周面33とによって区画されている。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。
ここで、両圧縮室A4,A5と吐出室A1とは、フロントシリンダ側壁部32を介して径方向Rに対向している。すなわち、吐出室A1は、フロントシリンダ側壁部32を介して両圧縮室A4,A5の径方向R外側に配置されている。
ちなみに、本実施形態では、吐出室A1は、フロント圧縮室A4の一部に対して径方向Rに対向している一方、リア圧縮室A5の全体に対して径方向Rに対向しているが、これに限られない。要は、吐出室A1は、フロント圧縮室A4の少なくとも一部と径方向Rに対向し且つリア圧縮室A5の少なくとも一部と径方向Rに対向するように軸方向Zに延びていればよい。
図2〜5に示すように、圧縮機10は、回転体60に形成されたベーン溝130と、ベーン溝130に挿入されたベーン131と、を備えている。
ベーン溝130は、回転体60の回転体リング部70に形成されている。ベーン溝130は、回転体リング部70を軸方向Zに貫通しており、両回転体面71,72に開口している。本実施形態のベーン溝130は、径方向R外側に向けて開口している。一方、ベーン溝130は、回転体筒部61には形成されていない。ベーン溝130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130は、回転体60の回転体リング部70に形成されている。ベーン溝130は、回転体リング部70を軸方向Zに貫通しており、両回転体面71,72に開口している。本実施形態のベーン溝130は、径方向R外側に向けて開口している。一方、ベーン溝130は、回転体筒部61には形成されていない。ベーン溝130は、周方向に互いに対向した両側面を有している。
なお、念のために説明すると、本実施形態では、回転体リング部70は、回転体筒部61に対して径方向R外側の部分である。このため、回転体リング部70の径方向R内側には回転体筒部61が存在する。すなわち、回転体リング部70は、筒部外周面62に設けられ、筒部外周面62から径方向R外側に突出している部分である。
ベーン131は、全体として矩形板状である。ベーン131は、例えばベーン131の板面が回転軸12の周方向に対して交差した状態で、両固定体90,110(換言すれば両固定体面100,120)の間に配置されている。つまり、ベーン131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131の両板面とベーン溝130の両側面とは互いに対向している。ベーン溝130の幅(換言すればベーン溝130の両側面の対向距離)は、ベーン131の板厚と同一又はそれよりも若干広いとよい。ベーン溝130に挿入されているベーン131は、ベーン溝130の両側面によって挟まれている。ベーン131は、ベーン溝130に沿って軸方向Zに移動することが許容されている。本実施形態では、ベーン131(詳細にはベーン131の軸方向Zの両端部)は両固定体面100,120と当接している。
かかる構成によれば、回転体60が回転することに伴ってベーン131が回転方向Mに回転する。この場合、両固定体面100,120が湾曲しているため、ベーン131は、両固定体面100,120との当接によって両固定体面100,120に沿って軸方向Zに移動する(換言すれば揺動する)。つまり、ベーン131は、軸方向Zに移動しながら回転する。これにより、ベーン131が、フロント圧縮室A4に入り込んだり、リア圧縮室A5に入り込んだりする。すなわち、ベーン溝130は、回転体60の回転に伴ってベーン131を回転させつつ、ベーン131が両圧縮室A4,A5に跨って配置されるようにするものであるともいえる。
そして、両圧縮室A4,A5ではそれぞれ、回転体60の回転に伴いベーン131によって周期的な容積変化が生じて流体の吸入及び圧縮が行われる。つまり、ベーン131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。
詳述すると、図5に示すように、ベーン131の一部がフロント圧縮室A4に入り込んでいる場合、フロント圧縮室A4は、ベーン131を境界として2つに仕切られている。説明の便宜上、ベーン131に対して回転方向M側とは反対側にあるフロント圧縮室A4を第1フロント圧縮室A4aとし、ベーン131に対して回転方向M側にあるフロント圧縮室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102とフロント回転体面71との当接箇所と、ベーン131とによって仕切られており、周方向に隣接している。つまり、ベーン131の周方向の両側に、第1フロント圧縮室A4aと第2フロント圧縮室A4bとが配置されている。
この場合、回転体60及びベーン131が回転方向Mに回転すると、フロント圧縮室A4において容積変化が生じる。詳細には、第1フロント圧縮室A4aでは容積が増加する一方、第2フロント圧縮室A4bでは容積が減少する。
同様に、ベーン131の一部がリア圧縮室A5に入り込んでいる場合、リア圧縮室A5は、ベーン131を境界として2つに仕切られている。説明の便宜上、ベーン131に対して回転方向M側とは反対側にあるリア圧縮室A5を第1リア圧縮室A5aとし、ベーン131に対して回転方向M側にあるリア圧縮室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122とリア回転体面72との当接箇所と、ベーン131とによって仕切られており、周方向に隣接している。ベーン131の周方向の両側に、第1リア圧縮室A5aと第2リア圧縮室A5bとが配置されている。
この場合、回転体60及びベーン131が回転方向Mに回転すると、リア圧縮室A5において容積変化が生じる。詳細には、第1リア圧縮室A5aでは容積が増加する一方、第2リア圧縮室A5bでは容積が減少する。
ここで、ベーン131の移動距離(換言すれば揺動距離)は両フロント平坦面101,102間又は両リア平坦面121,122間の軸方向Zの変位量であり、すなわちずれ量Z1である。
また、ベーン131は、回転体60の回転中、両固定体面100,120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。
なお、本実施形態では、両圧縮室A4,A5のうちいずれか一方が「第1圧縮室」に対応し、他方が「第2圧縮室」に対応する。また、第1フロント圧縮室A4a及び第1リア圧縮室A5aのうち「第1圧縮室」に対応する方が「第1吸入位相室」に相当し、「第2圧縮室」に対応する方が「第2吸入位相室」に相当する。更に、第2フロント圧縮室A4b及び第2リア圧縮室A5bのうち「第1圧縮室」に対応する方が「第1圧縮位相室」に相当し、「第2圧縮室」に対応する方が「第2圧縮位相室」に相当する。
図6及び図7に示すように、ベーン131は、径方向Rの両端面としてベーン外周端面132及びベーン内周端面133を備えている。ベーン外周端面132は、ベーン131の径方向Rの両端面のうち外周側(詳細には径方向R外側)の端面であり、ベーン内周端面133は、ベーン131の径方向Rの両端面のうち内周側(詳細には径方向R内側)の端面である。
ベーン外周端面132は、ベーン131の移動に関わらず、フロントシリンダ内周面33に対して当接している。換言すれば、フロントシリンダ内周面33は、ベーン131の移動に関わらずベーン外周端面132と当接するようにベーン131の移動範囲よりも長く軸方向Zに延びていると言える。
ベーン外周端面132は、例えばリング外周面73と周方向に連続するように径方向R外側に向けて凸となるように湾曲しており、その曲率はフロントシリンダ内周面33の曲率と同一であるとよい。ただし、これに限られず、ベーン外周端面132の形状は任意である。
図7に示すように、ベーン内周端面133は、径方向R外側に向けて凹むように湾曲しており、その曲率は筒部外周面62の曲率と同一に設定されている。ベーン内周端面133と筒部外周面62とは、面接触している。
ベーン131は、ベーン外周端面132がフロントシリンダ内周面33に対して摺動し且つベーン内周端面133が筒部外周面62に対して摺動しながら軸方向Zに移動する。これにより、ベーン131の軸方向Zの移動が円滑に行われるとともに、ベーン131の径方向R内側に隙間が形成されることを抑制できる。
また、ベーン131は、フロントシリンダ内周面33と筒部外周面62とによって径方向Rから挟まれているため、ベーン131の径方向Rの位置ずれを抑制することができる。
次に、圧縮室A4,A5への吸入流体の吸入と圧縮流体の吐出とに係る構成について説明する。
図4に示すように、回転軸12の一部は中空状に形成されており、回転軸12内には、吸入流体が導入される軸内通路A6が形成されている。軸内通路A6は、軸方向Zに延びており、モータ室A2及び収容室A3の双方に跨って配置されている。軸内通路A6は、両圧縮室A4,A5の径方向R内側に配置されている。
図4に示すように、回転軸12の一部は中空状に形成されており、回転軸12内には、吸入流体が導入される軸内通路A6が形成されている。軸内通路A6は、軸方向Zに延びており、モータ室A2及び収容室A3の双方に跨って配置されている。軸内通路A6は、両圧縮室A4,A5の径方向R内側に配置されている。
本実施形態では、軸内通路A6の一方は軸方向Zに開口している。例えば軸内通路A6は、リアシャフト端部12bを軸方向Zに貫通しており、回転軸12におけるハウジング凹部54と対向している軸方向Zの端面にて開口している。このため、吸入流体は、ハウジング凹部54内に導入される。そして、吸入流体は、ハウジング凹部54から、リアシャフト軸受53(換言すればリア挿通孔41の内壁面)と回転軸12との間を介して、リア背面113と第1プレート面43との間に流れ込む。これにより、リア背面113と第1プレート面43との間に、吸入流体よりも高圧の流体(例えば圧縮流体)が流れ込むことを抑制でき、リア背面113と第1プレート面43との間の圧力が高くなることを抑制できる。したがって、リア固定体110がリア回転体面72に向けて押圧することを抑制できる。
同様に、吸入流体は、フロント挿通孔31cの内壁面と回転軸12との間を介して、フロント背面93とフロントシリンダ底部31の内側底面31dとの間に流れ込む。これにより、フロント背面93とフロントシリンダ底部31の内側底面31dとの間の圧力が高くなることを抑制できる。したがって、フロント固定体90がフロント回転体面71に向けて押圧することを抑制できる。
図4及び図5に示すように、圧縮機10は、軸内通路A6内に吸入流体を導入するための導入ポート140と、圧縮室A4,A5に吸入流体を導入するための吸入ポート141,142と、を備えている。本実施形態では、導入ポート140が「導入通路」に対応し、吸入ポート141,142が「吸入通路」に対応する。
図4に示すように、導入ポート140は、吸入流体が存在するモータ室A2と軸内通路A6とを連通させるものである。導入ポート140は、回転軸12に形成されており、詳細には回転軸12のうちモータ室A2内に配置されている部分に形成されている。導入ポート140は、回転軸12を径方向Rに貫通することによって、モータ室A2と軸内通路A6とを連通させている。導入ポート140を介して、モータ室A2内の吸入流体が軸内通路A6に導入される。
図8に示すように、フロント吸入ポート141は、回転軸12及び回転体筒部61の双方を径方向Rに貫通することによって、軸内通路A6とフロント圧縮室A4のうちベーン131に対して回転方向M側とは反対側にある第1フロント圧縮室A4aとを連通させるものである。フロント吸入ポート141は、回転軸12に設けられたフロントシャフト孔141aと、回転体筒部61に設けられフロントシャフト孔141aと径方向Rに連通するフロント筒部孔141bと、から構成されている。
フロント吸入ポート141は、回転体60の回転に伴って容積が増加する位相のフロント圧縮室A4(詳細には第1フロント圧縮室A4a)と連通する位置に設けられている。詳細には、フロント吸入ポート141は、回転軸12及び回転体筒部61のうちフロント圧縮室A4に対して径方向R内側、換言すれば回転体筒部61のうちフロント圧縮室A4を区画している部分に形成されている。更に、フロント吸入ポート141は、ベーン131(換言すればベーン溝130)に対して回転方向M側とは反対側の位置に形成されている。本実施形態では、フロント吸入ポート141とベーン131とは周方向に離間している。
図5に示すように、フロント吸入ポート141は例えば円形である。但し、これに限られず、フロント吸入ポート141の具体的な形状は任意であり、例えばオーバル形状でもよい。
フロント吸入ポート141は、例えば第1フロント平坦面101よりもフロント回転体面71側であって、径方向R内側から見てフロント湾曲面103に対して軸方向Zに跨がる位置に配置されている。
更に、フロント吸入ポート141は、径方向R内側から見てフロント回転体面71に跨がる位置に形成されている。このため、フロント吸入ポート141は、フロント回転体面71よりもフロント固定体面100から離れる方向に張り出しているフロント張出領域C1を含む。フロント張出領域C1は、フロント吸入ポート141のうちリング外周面73に対して径方向R外側に位置している。
フロント張出領域C1に対応させて、フロント回転体面71にはフロント回転体凹部71aが形成されている。フロント回転体凹部71aは、フロント回転体面71におけるフロント張出領域C1と径方向Rに重なる位置に形成されており、フロント張出領域C1と径方向Rに連通している。フロント回転体凹部71aの断面形状は、例えばフロント張出領域C1と同一形状である。
本実施形態のフロント回転体凹部71aは、径方向Rに延びており、フロント回転体面71を径方向Rに貫通している。つまり、フロント回転体凹部71aは、径方向R内側及び径方向R外側の双方に開放されている。
ちなみに、本実施形態では、フロント固定体90は、周方向の位置に応じて厚さが異なっている。詳細には、フロント固定体90は、第2フロント平坦面102に対応する部分が最も厚く、第1フロント平坦面101に対応する部分が最も薄く形成されている。
これに対応させて、フロント固定体挿入孔91の内壁面は、周方向に応じて軸方向Zの長さが異なるように形成されており、詳細には第1フロント平坦面101に対応する位置から第2フロント平坦面102に対応する位置に向けて徐々にフロント回転体面71に突出している。このため、フロント吸入ポート141におけるフロント張出領域C1以外の部分は、回転体60の角度位置(換言すれば位相)に応じて、フロント固定体挿入孔91の内壁面によって塞がれたり、フロント圧縮室A4に向けて開口したりする。詳細には、フロント吸入ポート141におけるフロント張出領域C1以外の部分は、ベーン131が第2フロント平坦面102付近に配置されている場合には塞がれる一方、ベーン131が第1フロント平坦面101付近に配置されている場合にはフロント圧縮室A4に開放されている。
図9に示すように、フロント吸入ポート141と同様に、リア吸入ポート142は、回転軸12及び回転体筒部61のうちリア圧縮室A5を区画している部分であって、ベーン131(又はベーン溝130)に対して回転方向M側とは反対側に配置されている。リア吸入ポート142は、回転軸12及び回転体筒部61の双方を径方向Rに貫通することによって、軸内通路A6とリア圧縮室A5(詳細には第1リア圧縮室A5a)とを連通させるものである。
両吸入ポート141,142は、基本的には同一構成である。例えば、リア吸入ポート142は、リア回転体面72よりもリア固定体面120とは離れる方向に張り出しているリア張出領域C2を含み、リア張出領域C2に対応させて、リア回転体面72には、リア回転体凹部72aが形成されている。リア回転体凹部72aは、フロント回転体凹部71aと同様である。その他、リア吸入ポート142の詳細な説明については、フロント吸入ポート141と同一であるため、省略する。
ちなみに、本実施形態では、両吸入ポート141,142が設けられている角度位置は一致している。このため、両吸入ポート141,142は軸方向Zに並んでいる。また、両吸入ポート141,142の大きさは例えば同一である。
かかる構成によれば、モータ室A2内の吸入流体は、導入ポート140、軸内通路A6及びフロント吸入ポート141を介して、フロント圧縮室A4(詳細には第1フロント圧縮室A4a)に吸入される。また、モータ室A2内の吸入流体は、導入ポート140、軸内通路A6及びリア吸入ポート142を介して、リア圧縮室A5(詳細には第1リア圧縮室A5a)に吸入される。
ちなみに、本実施形態では、2つの吸入ポート141,142が設けられていることに対応させて、導入ポート140は2つ設けられている。2つの導入ポート140は、径方向Rに対向配置されている。2つの導入ポート140と吸入ポート141,142とは、いずれか一方に律速されないように同一の大きさに形成されている。ただし、導入ポート140の数は任意であり、例えば1つでもよいし、3つ以上でもよい。
図8及び図10に示すように、圧縮機10は、フロント圧縮室A4にて圧縮された圧縮流体を吐出するフロント吐出ポート151と、フロント吐出ポート151を開閉させるフロント弁152と、フロント弁152の開度を調整するフロントリテーナ153と、を備えている。
図8に示すように、フロント吐出ポート151は、例えばフロントシリンダ側壁部32のうちフロント圧縮室A4の径方向R外側であって第2フロント平坦面102よりも回転体60の回転方向M側とは反対側の位置に設けられている。
詳細には、湾曲しているフロントシリンダ外周面34には、フロントシリンダ外周面34から凹んだフロント座面154が形成されている。フロント座面154は、フロントシリンダ外周面34のうちフロント圧縮室A4と吐出室A1との間であって第2フロント平坦面102よりも回転体60の回転方向M側とは反対側の部分に形成されている。フロント座面154は、径方向Rに対して直交する平坦面である。
図10に示すように、フロント吐出ポート151は、フロント座面154に設けられている。フロント吐出ポート151は、フロントシリンダ側壁部32を径方向Rに貫通することによって第2フロント圧縮室A4bと吐出室A1とを連通させている。
本実施形態では、フロント吐出ポート151は、複数設けられており、周方向に配列されている。複数のフロント吐出ポート151はそれぞれ円形である。但し、フロント吐出ポート151の数及び形状は任意である。例えば、フロント吐出ポート151は1つでもよい。また、フロント吐出ポート151はオーバル形状等でもよい。複数のフロント吐出ポート151が設けられている構成においては、各フロント吐出ポート151の大きさは同じであってもよいし異なっていてもよい。
フロント弁152及びフロントリテーナ153は、フロント座面154に設けられている。フロント弁152及びフロントリテーナ153は、ボルトBがフロント弁152及びフロントリテーナ153の双方を貫通した状態で、フロント座面154に形成されたネジ穴154aに螺合していることによってフロント座面154に固定されている。
フロント弁152は、通常はフロント吐出ポート151を塞いでおり、第2フロント圧縮室A4bの圧力が閾値を超えると開いて、フロント吐出ポート151を塞いでいる状態からフロント吐出ポート151を開放する状態に移行する。これにより、フロント圧縮室A4にて圧縮された圧縮流体が吐出室A1に吐出される。この場合、フロント弁152の開く角度はフロントリテーナ153によって規制される。
図9に示すように、圧縮機10は、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161と、リア吐出ポート161を開閉させるリア弁162と、リア弁162の開度を調整するリアリテーナ163と、を備えている。
リア吐出ポート161は、例えばフロントシリンダ側壁部32のうちリア圧縮室A5の径方向R外側であって第2リア平坦面122よりも回転体60の回転方向M側とは反対側の位置に設けられている。リア吐出ポート161は、フロントシリンダ側壁部32を径方向Rに貫通することによって、第2リア圧縮室A5bと吐出室A1とを連通させている。
ちなみに、第2フロント平坦面102と第2リア平坦面122とが180°ずれていることに対応させて、リア吐出ポート161は、フロント吐出ポート151に対して周方向に180°ずれた位置に形成されている。また、フロント圧縮室A4とリア圧縮室A5とが軸方向Zにずれて配置されていることに対応させて、リア吐出ポート161は、フロント吐出ポート151に対して軸方向Zにずれている。
なお、リア吐出ポート161、リア弁162及びリアリテーナ163の具体的な構成は、設けられている位置等が異なる点を除き、基本的にはフロント吐出ポート151、フロント弁152及びフロントリテーナ153と同様であるため、詳細な説明を省略する。また、上述したフロント吐出ポート151、フロント弁152及びフロントリテーナ153の説明における「フロント」を「リア」に読み替えてもよい。吐出ポート151,161が「吐出通路」に対応する。
ここで、図6,8,9に示すように、ベーン溝130と両吸入ポート141,142とは周方向にずれている。このため、吸入ポート141,142に対して径方向Rに延びている回転体凹部71a,72aと、ベーン溝130とは周方向にずれている。
回転体リング部70におけるベーン溝130と両吸入ポート141,142に対応する角度位置との間には、当該回転体リング部70を軸方向Zに貫通することによって両圧縮室A4,A5を連通させる連通孔170が形成されている。
なお、本実施形態では、両吸入ポート141,142に対応する角度位置に両回転体凹部71a,72aが形成されている。このため、連通孔170は、回転体リング部70におけるベーン溝130と両回転体凹部71a,72aとの間に形成されている。換言すれば、回転体リング部70における両吸入ポート141,142に対応する角度位置とは、回転体リング部70における両吸入ポート141,142から径方向Rに延びている位置ともいえる。
連通孔170は、ベーン溝130に対して回転方向M側とは反対側に設けられており、両回転体面71,72に開口している。連通孔170は、第1フロント圧縮室A4aと第1リア圧縮室A5aとを連通させている。詳細には、両固定体面100,120が180°ずれて配置されている関係上、第1フロント圧縮室A4aと第1リア圧縮室A5aとは位相が180°ずれている。このため、連通孔170は、初期段階の第1フロント圧縮室A4a、詳細にはベーン131が第2フロント平坦面102からフロント吸入ポート141に到達する前の第1フロント圧縮室A4aと、吸入後半段階の第1リア圧縮室A5aとを連通させることとなる。
また、回転体60が180°回転した場合には、連通孔170は、初期段階の第1リア圧縮室A5a、詳細にはベーン131が第2リア平坦面122からリア吸入ポート142に到達する前の第1リア圧縮室A5aと、吸入後半段階の第1フロント圧縮室A4aとを連通させることとなる。
本実施形態では、連通孔170は円形である。連通孔170は、ベーン溝130及び両回転体凹部71a,72aと連通しない大きさに形成されている。ただし、これに限られず、連通孔170の形状は任意であり、例えば径方向Rを長手方向とするオーバル形状でもよいし、周方向を長手方向とするオーバル形状でもよい。
図6,8,9に示すように、回転体面71,72には、連通孔170と連通するものであってベーン溝130に向けて延びた連通凹部171,172が形成されている。連通凹部171,172は、連通孔170からベーン溝130に向けて延びており、本実施形態ではベーン溝130に向けて開放されている。つまり、本実施形態では、連通孔170とベーン溝130とは連通凹部171,172を介して連通している。本実施形態では、両連通凹部171,172のうちいずれか一方が「第1連通凹部」に対応し、他方が「第2連通凹部」に対応する。なお、図9では、図示の都合上、リア回転体面72に形成されている連通孔170及びリア連通凹部172を二点鎖線で示す。
次に、図11及び図12を用いて本実施形態の圧縮機10の一連の動作について説明する。図11及び図12は、回転体60、固定体90,110、及びベーン131を模式的に示す展開図であり、両図は回転体60の位相が異なっている。図11及び図12では、両吸入ポート141,142を二点鎖線にて模式的に示し、両吐出ポート151,161を実線又は破線にて模式的に示す。なお、図示の都合上、各ポート141,142,151,161の大きさを実際とは異ならせて示す。
電動モータ13によって回転軸12が回転すると、それに伴って回転体60が回転する。なお、図11及び図12では、回転体60は紙面下方向に移動する。これにより、ベーン131は、両固定体面100,120に沿って軸方向Z(紙面左右方向)に移動しながら回転する。
ベーン131が両圧縮室A4,A5に跨って配置されている状況では、ベーン131によって、フロント圧縮室A4が第1フロント圧縮室A4aと第2フロント圧縮室A4bとに仕切られているとともに、リア圧縮室A5が第1リア圧縮室A5aと第2リア圧縮室A5bとに仕切られている。
両圧縮室A4,A5では、回転体60の回転に伴い容積変化が生じる。詳細には、第1フロント圧縮室A4a及び第1リア圧縮室A5aでは容積が増加する一方、第2フロント圧縮室A4b及び第2リア圧縮室A5bでは容積が減少する。
ここで、本実施形態では、ベーン131とフロント吸入ポート141とは角度位置が異なっているため、図11に示すように、フロント吸入ポート141と第1フロント圧縮室A4aとが連通する前に第1フロント圧縮室A4aが形成される。この場合、フロント吸入ポート141よりもベーン溝130(ベーン131)側に、連通孔170及びフロント連通凹部171が形成されているため、連通孔170及びフロント連通凹部171を介して吸入流体の吸入が行われる。詳細には、ベーン131が第2フロント平坦面102と当接する位置からフロント湾曲面103に当接する位置に移動し始めると、フロント連通凹部171及び連通孔170を介して、第1リア圧縮室A5aからの吸入流体が第1フロント圧縮室A4aに導入される。すなわち、フロント吸入ポート141が第1フロント圧縮室A4aと連通する前の初期段階の第1フロント圧縮室A4aでは、連通孔170及びフロント連通凹部171を介して吸入流体の吸入が行われる。
特に、本実施形態では、フロント連通凹部171が形成されているため、第2フロント平坦面102によって連通孔170が塞がれている場合であっても、第1フロント圧縮室A4aへの吸入流体の吸入が行われる。そして、連通孔170の少なくとも一部がフロント湾曲面103に対向する位置に回転体60が移動すれば、直接連通孔170からの吸入流体の吸入が行われる。
ここで、既に説明したとおり、第1フロント圧縮室A4aと第1リア圧縮室A5aとは位相が180°ずれているため、第1フロント圧縮室A4aが初期段階である場合、第1リア圧縮室A5aでは吸入後半段階となっている。このため、第1リア圧縮室A5aには吸入流体が十分に存在する。また、リア吸入ポート142の全体が第2リア圧縮室A5bに開口しているため、リア吸入ポート142がリア固定体挿入孔111の内壁面によって塞がれていることに起因して吸入流体の吸入が阻害されるといったことも生じない。このため、第1フロント圧縮室A4aの分も含めて、吸入流体を導入できる。
その後、回転体60が更に回転すると、図12に示すように、フロント吸入ポート141の少なくとも一部が第1フロント圧縮室A4aに開口する。これにより、第1フロント圧縮室A4aにて、フロント吸入ポート141を介した吸入流体の吸入が行われる。
ここで、既に説明したとおり、フロント湾曲面103は、第2フロント平坦面102から周方向に離れるに従って徐々にフロント回転体面71から離れるように軸方向Zに湾曲している。このため、第2フロント平坦面102から離れるに従って、フロント湾曲面103とフロント回転体面71との間隔が広くなっている。
すなわち、第1フロント圧縮室A4aは、第2フロント平坦面102から周方向に離れるに従って軸方向Zに広くなっている。換言すれば、ベーン131が第2フロント平坦面102に対して回転方向M側の近傍に配置されている場合の第1フロント圧縮室A4aは軸方向Zに狭い。このため、フロント吸入ポート141と第1フロント圧縮室A4aとが連通し始めた段階では、第1フロント圧縮室A4aに対して開口しているフロント吸入ポート141の面積(以下、単に「開口面積」ともいう。)が小さくなり易い。
この点、本実施形態では、フロント回転体凹部71aが形成されているため、第1フロント圧縮室A4aが軸方向Zに狭い状況であっても、フロント回転体凹部71aを介してフロント張出領域C1が第1フロント圧縮室A4aに開口する。これにより、フロント回転体凹部71aを介してフロント張出領域C1から第1フロント圧縮室A4aに吸入流体が導入される。つまり、第1フロント圧縮室A4aに対するフロント吸入ポート141の開口面積が確保されている。したがって、第1フロント圧縮室A4aにおいて、開口面積が小さいことに起因して第1フロント圧縮室A4aへの吸入流体の吸入が律速されるということを抑制できる。なお、この点については、第1リア圧縮室A5a及びリア吸入ポート142についても同様である。
ちなみに、第1フロント圧縮室A4aは、フロント吸入ポート141と連通している一方、フロント吐出ポート151とは連通していない。一方、第2フロント圧縮室A4bは、フロント吐出ポート151と連通している一方、フロント吸入ポート141とは連通していない。
つまり、ベーン131は、フロント吸入ポート141とフロント吐出ポート151とが連通しないように、フロント吸入ポート141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151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。
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。そして、第2フロント圧縮室A4b内の圧力が閾値を超えると、フロント弁152が開放して、第2フロント圧縮室A4bにて圧縮された圧縮流体がフロント吐出ポート151を介して吐出室A1に流れる。
両フロント圧縮室A4a,A4bと同様に、第1リア圧縮室A5aは、リア吸入ポート142と連通している一方、リア吐出ポート161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161と連通している一方、リア吸入ポート142とは連通していない。
つまり、ベーン131は、リア吸入ポート142とリア吐出ポート161とが連通しないように、リア吸入ポート142と連通している第1リア圧縮室A5aと、リア吐出ポート161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。
そして、回転体60の回転に伴い、第1リア圧縮室A5aでは吸入流体の吸入が行われ、第2リア圧縮室A5bでは吸入流体の圧縮が行われる。詳細には、第1リア圧縮室A5aでは、最初にリア連通凹部172及び連通孔170を介して吸入流体の吸入が行われ、その後リア連通凹部172及び連通孔170に加えてリア吸入ポート142を介した吸入流体の吸入が行われる。また、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、第2フロント圧縮室A4b内の圧力が閾値を超えると、フロント弁152が開放されて圧縮流体がフロント吐出ポート151を介して吐出室A1に吐出される。
以上のとおり、回転体60及びベーン131が回転することによって両圧縮室A4,A5では720°(回転体60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、フロント回転体面71、フロント固定体面100、筒部外周面62及びフロントシリンダ内周面33によって区画された空間は、ベーン131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131は、上記空間を、流体が吸入される吸入位相室と、流体が圧縮される圧縮位相室とに仕切った状態で、回転体60及びベーン131の回転に伴って吸入位相室及び圧縮位相室の容積変化(詳細には吸入位相室については容積増加、圧縮位相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り、第1リア圧縮室A5aが吸入位相室に対応し、第2リア圧縮室A5bが圧縮位相室に対応する。吸入位相室は、ベーン131に対して回転方向M側とは反対側に配置されており、圧縮位相室は、ベーン131に対して回転方向M側に配置されている。
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)圧縮機10は、吸入流体が導入される軸内通路A6が内部に形成された回転軸12と、回転軸12の回転に伴って回転する回転体60と、回転軸12の回転に伴って回転しない固定体90,110と、を備えている。回転体60は、回転軸12が挿入された回転体筒部61と、径方向R外側に突出するように筒部外周面62に設けられた回転体リング部70と、を備えている。回転体筒部61は、外周面として筒部外周面62を有しており、回転体リング部70は、軸方向Zに対して交差する回転体面71,72を有している。固定体90,110は、回転体面71,72と軸方向Zに対向する固定体面100,120を有している。
(1)圧縮機10は、吸入流体が導入される軸内通路A6が内部に形成された回転軸12と、回転軸12の回転に伴って回転する回転体60と、回転軸12の回転に伴って回転しない固定体90,110と、を備えている。回転体60は、回転軸12が挿入された回転体筒部61と、径方向R外側に突出するように筒部外周面62に設けられた回転体リング部70と、を備えている。回転体筒部61は、外周面として筒部外周面62を有しており、回転体リング部70は、軸方向Zに対して交差する回転体面71,72を有している。固定体90,110は、回転体面71,72と軸方向Zに対向する固定体面100,120を有している。
圧縮機10は、回転体60及び固定体90,110を収容するのに用いられ、フロントシリンダ内周面33を有するフロントシリンダ側壁部32と、回転体リング部70に形成されたベーン溝130に挿入されたベーン131と、を備えている。ベーン131は、回転体60の回転に伴って軸方向Zに移動しながら回転する。圧縮機10は、ベーン131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A4,A5を備えている。フロント圧縮室A4は、フロント回転体面71、フロント固定体面100、筒部外周面62、及びフロントシリンダ内周面33によって区画され、リア圧縮室A5は、リア回転体面72、リア固定体面120、筒部外周面62、及びフロントシリンダ内周面33によって区画されている。回転体60は、回転体筒部61が固定体90,110に形成された固定体挿入孔91,111に挿入されることによって固定体90,110に支持されている。
かかる構成によれば、回転体面71,72を有する回転体60が、固定体面100,120を有する固定体90,110に支持されている。これにより、固定体90,110が回転体60を直接支持しているため、固定体90,110に対する回転体60の位置ずれを抑制できる。したがって、軸方向Zに対向している回転体面71,72と固定体面100,120との位置ずれを好適に抑制できる。よって、固定体面100,120に対する回転体面71,72の位置ずれに起因して、回転体面71,72が固定体面100,120に引っ掛かる等の不都合を抑制できる。
特に、本実施形態では、固定体面100,120の一部が回転体面71,72と当接している。このため、固定体面100,120に対する回転体面71,72の位置ずれが大きくなると、固定体面100,120と回転体面71,72との摺動に起因する摩擦力が大きくなり、圧縮機10の動力増大という不都合が懸念される。この点、本実施形態では、上記のとおり、固定体90,110に対して回転体60が支持されることによって、固定体90,110に対する回転体60の相対位置を規定することができる。これにより、固定体面100,120に対する回転体面71,72の位置ずれを抑制でき、当該位置ずれに起因する動力増加を抑制できる。
また、固定体90,110による支持によって、回転体60の傾きが規制されている。これにより、回転体60が傾くことに起因して流体が漏れる隙間が形成されることを抑制できる。
(2)圧縮機10は、回転軸12及び回転体筒部61の双方を径方向Rに貫通することによって軸内通路A6と圧縮室A4,A5とを連通させる吸入通路としての吸入ポート141,142を備えている。
かかる構成によれば、回転軸12内に形成された軸内通路A6内の吸入流体は、吸入ポート141,142を介して圧縮室A4,A5に流れ込む。これにより、吸入流体を導入する構成を圧縮室A4,A5の径方向R外側に設けることなく、圧縮室A4,A5に吸入流体を導入することができる。したがって、例えば圧縮室A4,A5の径方向R外側に配置される他の構成と干渉したり、圧縮機10が径方向Rに大きくなったりといった不都合を抑制できる。以上のことから、吸入流体を圧縮室A4,A5に好適に導入できる。
(3)圧縮機10は、回転軸12、回転体60、固定体90,110、シリンダ部としてのフロントシリンダ30を収容するハウジング11を備えている。ハウジング11には、吸入流体が吸入される吸入口11aが形成されている。圧縮機10は、ハウジング11内に設けられ、吸入口11aから吸入される吸入流体が存在する吸入室としてのモータ室A2と、ハウジング11内のうちモータ室A2に対して軸方向Zに並んで設けられ、回転体60及び固定体90,110が収容された収容室A3と、を備えている。モータ室A2と収容室A3とは仕切壁部としてのフロントシリンダ底部31によって仕切られており、圧縮室A4,A5は収容室A3内に設けられている。
かかる構成において、回転軸12は、フロントシリンダ底部31を貫通することによってモータ室A2と収容室A3との双方に跨って配置されている。回転軸12内に形成された軸内通路A6は、軸方向Zに延びており、モータ室A2と収容室A3との双方に跨って配置されている。そして、回転軸12のうちモータ室A2内に配置されている部分には、回転軸12を径方向Rに貫通することによってモータ室A2と軸内通路A6とを連通させる導入通路としての導入ポート140が形成されている。
かかる構成によれば、モータ室A2と収容室A3とがフロントシリンダ底部31によって仕切られた状態で軸方向Zに並んで設けられている。そして、回転軸12及び軸内通路A6は、モータ室A2と収容室A3とに跨って配置されている。モータ室A2にある吸入流体は、導入ポート140、軸内通路A6及び吸入ポート141,142を介して、圧縮室A4,A5に導入される。これにより、回転軸12を用いて、モータ室A2内の吸入流体を収容室A3内に設けられた圧縮室A4,A5に導入できる。また、フロントシリンダ底部31に、吸入流体を導入するための孔を別途設ける必要がないため、構成の複雑化を抑制できる。
(4)圧縮機10は、圧縮室A4,A5に対して径方向R外側に設けられ、圧縮室A4,A5にて圧縮された圧縮流体が存在する吐出室A1と、フロントシリンダ側壁部32を径方向Rに貫通することによって、圧縮室A4,A5と吐出室A1とを連通させる吐出通路としての吐出ポート151,161と、を備えている。
かかる構成によれば、圧縮室A4,A5にて圧縮された圧縮流体は、吐出ポート151,161を介して、吐出室A1に流れ込む。ここで、吐出室A1は圧縮室A4,A5に対する径方向R外側の位置に設けられているため、吐出ポート151,161としてはフロントシリンダ側壁部32を径方向Rに貫通すればよい。これにより、吐出ポート151,161の通路長を短くすることができ、それを通じて損失低減を図ることができる。また、モータ室A2は収容室A3に対して軸方向Zに並ぶ位置に設けられているため、モータ室A2と吐出室A1とが干渉することを抑制できる。
また、吸入ポート141,142と吐出室A1とが干渉することがないため、例えば吸入に係る構成と干渉しないように吐出室A1を狭くする等といった制限を抑制でき、吐出室A1の設計の自由度の向上を図ることができる。
(5)圧縮室A4,A5は、ベーン131によって、回転体60の回転に伴って容積が増加し吸入流体の吸入が行われる吸入位相室と、回転体60の回転に伴って容積が減少し吸入流体の圧縮が行われる圧縮位相室とを含むように仕切られている。本実施形態では、吸入位相室は、第1フロント圧縮室A4a及び第1リア圧縮室A5aであり、圧縮位相室は、第2フロント圧縮室A4b及び第2リア圧縮室A5bである。吸入ポート141,142は、ベーン溝130に対して回転方向M側とは反対側の位置に配置されている。
かかる構成によれば、圧縮室A4,A5のうちベーン131に対して回転方向M側とは反対側は、吸入位相室となっている。そして、吸入ポート141,142はベーン溝130に対して回転方向M側とは反対側に配置されている。これにより、吸入位相室に吸入流体を導入でき、圧縮室A4,A5への吸入流体の吸入を好適に行うことができる。
特に、本実施形態によれば、回転体リング部70にベーン溝130が形成されており、回転軸12及び回転体筒部61に吸入ポート141,142が形成されているため、回転体60の角度位置に関わらず、ベーン溝130に挿入されているベーン131と吸入ポート141,142との相対位置は変動しない。これにより、例えば吸入ポート141,142を周方向に長くするなどといった上記相対位置の変動に対応することに起因する構成の複雑化を抑制できる。
(6)回転体面71,72は、軸方向Zに対して直交する平坦面である。固定体面100,120は、回転体面71,72と当接する当接面としての第2平坦面102,122と、第2平坦面102,122の周方向の両側に設けられ且つ第2平坦面102,122から周方向に離れるに従って徐々に回転体面71,72から離れるように軸方向Zに湾曲した一対の湾曲面103,123と、を含むリング状である。吸入ポート141,142は、回転体面71,72よりも固定体面100,120から離れる方向に張り出している張出領域C1,C2を含む。回転体面71,72のうち張出領域C1,C2に対して径方向Rに重なる位置には、張出領域C1,C2と径方向Rに連通する回転体凹部71a,72aが形成されている。
かかる構成によれば、回転体面71,72が軸方向Zに対して直交する平坦面である一方、湾曲面103,123が第2平坦面102,122から周方向に離れるに従って徐々に回転体面71,72から離れるように湾曲している。このため、回転体面71,72と湾曲面103,123との間隔は、第2平坦面102,122から周方向に離れるに従って徐々に大きくなっている。この場合、吸入ポート141,142が回転体面71,72と湾曲面103,123との間隔が狭い箇所に配置されている状況では、吸入ポート141,142のうち圧縮室A4,A5に開口している面積である開口面積が小さくなり易い。このため、圧縮室A4,A5に吸入流体が吸入されにくいという不都合が生じ得る。
この点、本実施形態によれば、張出領域C1,C2に対して径方向Rに連通する回転体凹部71a,72aが形成されているため、張出領域C1,C2が回転体凹部71a,72aを介して圧縮室A4,A5に開口することができる。これにより、吸入ポート141,142が回転体面71,72と湾曲面103,123との間隔が狭い箇所に配置されている状況であっても、開口面積を確保することができるため、上記不都合を抑制できる。
(7)固定体90,110は、固定体面100,120とは反対側の背面93,113を有している。圧縮機10は、フロント背面93と軸方向Zに対向するフロントシリンダ底部31の内側底面31dと、リア背面113と軸方向Zに対向する第1プレート面43と、を有している。フロント背面93とフロントシリンダ底部31の内側底面31dとの間には、吸入流体が導入される。
仮にフロント背面93とフロントシリンダ底部31の内側底面31dとの間に高圧の流体が流れ込むと、フロント固定体90が回転体リング部70に対して押し付けられるため、回転体60の回転に支障が生じ得る。この点、本実施形態では、フロント背面93とフロントシリンダ底部31の内側底面31dとの間には、吸入流体が導入される。これにより、フロント固定体90が回転体リング部70に向けて押圧されることを抑制できる。リア背面113と第1プレート面43との間についても同様である。
(8)圧縮機10は、フロントシリンダ底部31とは別に設けられ、収容室A3を区画するのに用いられる区画部としてのリアプレート40を備えている。リア固定体110は、回転体リング部70に対してフロントシリンダ底部31側とは反対側のリアプレート40側に配置されている。リアプレート40は、第1プレート面43と、回転軸12が挿通されるリア挿通孔41と、を有している。軸内通路A6の一方は軸方向Zに開口しており、軸内通路A6内の吸入流体は、軸内通路A6の開口、及び、回転軸12とリア挿通孔41の内壁面との間を介して、リア背面113と第1プレート面43との間に導入される。
かかる構成によれば、リア固定体110は回転体リング部70に対してモータ室A2から離れた位置に配置されているため、回転体リング部70及びリア固定体110よりもモータ室A2から離れた位置に、リア背面113と第1プレート面43との間が位置する。このため、リア背面113と第1プレート面43との間に吸入流体を導入しようとすると、回転体リング部70及びリア固定体110を迂回させる必要が生じ、吸入流体の導入に係る構成が複雑なものとなり易い。
この点、本実施形態によれば、軸内通路A6を用いることにより、複雑な迂回路を形成することなく、リア背面113と第1プレート面43との間に吸入流体を導入することができる。これにより、構成の複雑化を抑制しつつ、回転体リング部70よりもモータ室A2から離れた位置にあるリア背面113と第1プレート面43との間を、吸入流体の雰囲気にすることができる。
(9)フロント圧縮室A4は、ベーン131によって、吸入流体の吸入が行われる第1フロント圧縮室A4aと、吸入流体の圧縮が行われる第2フロント圧縮室A4bとを含むように仕切られる。第1フロント圧縮室A4aは、ベーン131に対して回転方向M側とは反対側に配置され、第2フロント圧縮室A4bは、ベーン131に対して回転方向M側に配置される。フロント吸入ポート141は、回転軸12及び回転体筒部61におけるベーン溝130よりも回転方向M側とは反対側に離間して設けられ、第1フロント圧縮室A4aと軸内通路A6とを連通させる。リア圧縮室A5及びリア吸入ポート142についても同様である。
かかる構成において、回転体リング部70におけるベーン溝130と両吸入ポート141,142に対応する角度位置との間の部分には、軸方向Zに貫通することによって第1フロント圧縮室A4aと第2フロント圧縮室A4bとを連通させる連通孔170が形成されている。
かかる構成によれば、両圧縮室A4,A5においてベーン131よりも回転方向M側とは反対側は吸入位相室としての第1フロント圧縮室A4a及び第1リア圧縮室A5aとなっている。第1フロント圧縮室A4a及び第1リア圧縮室A5aには、フロント吸入ポート141及びリア吸入ポート142を介してそれぞれ吸入流体が吸入される。
ここで、両吸入ポート141,142がベーン溝130よりも回転方向M側とは反対側の位置に離間して設けられている構成においては、フロント吸入ポート141及びリア吸入ポート142と連通する前に第1フロント圧縮室A4a及び第1リア圧縮室A5aが形成される(例えば図11参照)。この場合、初期段階の第1フロント圧縮室A4a及び第1リア圧縮室A5aには吸入流体が流入することが困難となるため、吸入圧損の増大化が懸念される。当該吸入圧損を低減するためには、例えばベーン溝130と両吸入ポート141,142とを周方向に近接して配置することも考えられる。しかしながら、ベーン溝130と両吸入ポート141,142とを隣接して配置しようとすると、例えば回転体60に局所的に薄い部分が形成されることに起因した回転体60の剛性低下が懸念される。
この点、本実施形態によれば、ベーン溝130に対応する角度位置と両吸入ポート141,142に対応する角度位置との間に連通孔170が形成されているため、初期段階の第1フロント圧縮室A4aでは、連通孔170を介して第1リア圧縮室A5aから吸入流体を導入できる。同様に、初期段階の第1リア圧縮室A5aでは、連通孔170を介して第1フロント圧縮室A4aから吸入流体を導入できる。したがって、回転体60の剛性を確保しつつ吸入圧損の低減を図ることができる。
(10)フロント回転体面71には、連通孔170と連通するものであってベーン溝130に向けて延びたフロント連通凹部171が形成されている。
かかる構成によれば、初期段階の第1フロント圧縮室A4aにおいては、連通孔170及びフロント連通凹部171を介して吸入流体が導入される。特に、本実施形態によれば、連通孔170がフロント固定体面100(第2フロント平坦面102)によって塞がれている場合であってもフロント連通凹部171を介して吸入流体を導入できる。
かかる構成によれば、初期段階の第1フロント圧縮室A4aにおいては、連通孔170及びフロント連通凹部171を介して吸入流体が導入される。特に、本実施形態によれば、連通孔170がフロント固定体面100(第2フロント平坦面102)によって塞がれている場合であってもフロント連通凹部171を介して吸入流体を導入できる。
(11)リア回転体面72には、連通孔170と連通するものであってベーン溝130に向けて延びたリア連通凹部172が形成されている。
かかる構成によれば、初期段階の第1リア圧縮室A5aにおいては、連通孔170及びリア連通凹部172を介して吸入流体が導入される。特に、本実施形態によれば、連通孔170がリア固定体面120(第2リア平坦面122)によって塞がれている場合であってもリア連通凹部172を介して吸入流体を導入できる。
かかる構成によれば、初期段階の第1リア圧縮室A5aにおいては、連通孔170及びリア連通凹部172を介して吸入流体が導入される。特に、本実施形態によれば、連通孔170がリア固定体面120(第2リア平坦面122)によって塞がれている場合であってもリア連通凹部172を介して吸入流体を導入できる。
(12)連通凹部171,172は、ベーン溝130と連通している。かかる構成によれば、初期段階の第1フロント圧縮室A4a及び第1リア圧縮室A5aに、より吸入流体が導入され易い。これにより、初期段階の第1フロント圧縮室A4a及び第1リア圧縮室A5aが真空になることを抑制できる。
上記実施形態は以下のように変更してもよい。なお、上記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。
○ 回転体面71,72は軸方向Zに対して傾斜していてもよい。この場合、両フロント平坦面101,102及び両リア平坦面121,122は、軸方向Zに直交する平坦面であってもよいし、回転体面71,72と面接触するように回転体面71,72と同一傾斜角度で傾斜していてもよい。
○ 回転体面71,72は軸方向Zに対して傾斜していてもよい。この場合、両フロント平坦面101,102及び両リア平坦面121,122は、軸方向Zに直交する平坦面であってもよいし、回転体面71,72と面接触するように回転体面71,72と同一傾斜角度で傾斜していてもよい。
○ 回転体筒部61の一部が切り欠かれたり突出していたりする構成でもよい。また、回転体筒部61は、円筒形状であったが、これに限られず、非円筒形状であってもよい。固定体挿入孔91,111は、その内壁面と回転体筒部61との隙間が小さくなるように回転体筒部61の形状に対応させて形成されていればよく、円形状に限られない。
○ シャフト軸受51,53の数は2つに限られず、1つでもよい。例えば、リアシャフト軸受53を省略してもよい。また、シャフト軸受を3つ以上設けてもよい。
○ 本実施形態では、収容室A3が、フロントシリンダ30及びリアプレート40によって区画されていたが、これに限られず、収容室A3を区画する具体的な構成は任意である。
○ 本実施形態では、収容室A3が、フロントシリンダ30及びリアプレート40によって区画されていたが、これに限られず、収容室A3を区画する具体的な構成は任意である。
例えば、圧縮機10は、フロントシリンダ30に代えて板状のフロントプレートを備え、リアプレート40に代えて有底筒状のリアシリンダを備える構成でもよい。この場合、リアシリンダとフロントプレートとが突き合わせられることによって収容室A3が区画される。
また、圧縮機10は、筒状の2つのシリンダを備え、両者によって収容室A3が区画される構成でもよい。また、リアプレート40を省略して、フロントシリンダ30とリアハウジング底部23とによって収容室A3が区画されてもよい。この場合、リアハウジング底部23が「区画部」に対応する。
○ フロントシリンダ30を省略してもよい。この場合、圧縮室A4,A5は、フロントシリンダ内周面33に代えて、リアハウジング22の内周面を用いて区画されてもよい。かかる構成では、リアハウジング22が「シリンダ部」に対応する。
○ フロント背面93とフロントシリンダ底部31の内側底面31dとが全体に亘って当接していてもよいし、リア背面113と第1プレート面43とが全体に亘って当接していてもよい。また、フロント固定体90とフロントシリンダ30とが一体形成されていてもよいし、リア固定体110とリアプレート40とが一体形成されていてもよい。つまり、フロント背面93とフロントシリンダ底部31の内側底面31dとの間、及び、リア背面113と第1プレート面43との間の少なくとも一方に隙間が形成されない構成でもよい。
○ 両固定体90,110は同一形状であったが、これに限られず、例えばフロント固定体90がリア固定体110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、両固定体90,110の形状に合わせて、フロントシリンダ内周面33が段差状となってもよいし、フロント固定体90を収容するフロントシリンダと、リア固定体110を収容するリアシリンダとを別々に設けてもよい。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。
○ 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13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、リア固定体110、リア圧縮室A5、リア吸入ポート142及びリア吐出ポート161を省略してもよい。この場合、フロント固定体面100において第1フロント平坦面101を省略してもよい。
例えば、図13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、リア固定体110、リア圧縮室A5、リア吸入ポート142及びリア吐出ポート161を省略してもよい。この場合、フロント固定体面100において第1フロント平坦面101を省略してもよい。
かかる構成においては、例えばベーン131をフロント固定体90に向けて付勢する付勢部300を設けるとよい。付勢部300は、回転体60の回転に伴って回転できるように、例えば回転体筒部61に設けられた付勢支持部301によって支持されているとよい。付勢支持部301は、例えば回転体筒部61のリア回転体端部61bに設けられ、径方向R外側に突出した板である。これにより、ベーン131は、回転体60の回転に伴って、フロント固定体面100と当接した状態を維持しつつ軸方向Zに移動しながら回転する。
ちなみに、リア側の構成を省略するのに代えて、フロント側の構成を省略してもよい。換言すれば、固定体は1つでもよい。
○ 固定体挿入孔91,111は、回転軸12が挿入されていれば貫通孔である必要はなく、非貫通でもよい。
○ 固定体挿入孔91,111は、回転軸12が挿入されていれば貫通孔である必要はなく、非貫通でもよい。
○ 両スラスト軸受81,82の少なくとも一方を省略してもよい。すなわち、スラスト軸受81,82は必須ではない。
○ 両回転体軸受94,114の少なくとも一方を省略してもよい。
○ 両回転体軸受94,114の少なくとも一方を省略してもよい。
○ 吐出室A1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A1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A1は、周方向の少なくとも一部に形成される構成でもよい。また、吐出室A1は、別々に設けられたフロント用の吐出室とリア用の吐出室とを含む構成でもよい。
○ 吐出室A1の位置は、圧縮室A4,A5の径方向R外側に限られず、任意である。また、吐出ポート151,161の位置や形状についても任意である。
○ 両吸入ポート141,142は周方向にずれていてもよい。この場合、連通孔170は、両吸入ポート141,142のうちベーン溝130に対して近い方に対応する角度位置と、ベーン溝130との間に設けられているとよい。
○ 両吸入ポート141,142は周方向にずれていてもよい。この場合、連通孔170は、両吸入ポート141,142のうちベーン溝130に対して近い方に対応する角度位置と、ベーン溝130との間に設けられているとよい。
○ フロント張出領域C1は、無くてもよい。つまり、フロント吸入ポート141は、フロント回転体面71と第1フロント平坦面101との間に配置されていてもよい。リア吸入ポート142についても同様である。
○ 連通孔170は、例えば回転体リング部70における内周側よりも外周側に設けられていてもよい。かかる構成によれば、ベーン溝130と両回転体凹部71a,72aとの周方向の距離は、外周側に向かうに従って長くなるため、比較的広い箇所に連通孔170を設けることができる。これにより、ベーン溝130及び両回転体凹部71a,72aに連通しない範囲内で連通孔170を大きくできる。
なお、これに限られず、連通孔170が外周側よりも内周側に設けられていてもよいし、径方向Rの中央に設けられていてもよい。
○ 連通凹部171,172は、ベーン溝130に連通していなくてもよい。
○ 連通凹部171,172は、ベーン溝130に連通していなくてもよい。
○ 両連通凹部171,172の少なくとも一方を省略してもよい。
○ 連通孔170を省略してもよい。
○ フロントシリンダ底部31とフロントシリンダ側壁部32とが一体形成されていたが、これに限られず別体でもよい。要は、仕切壁部とシリンダ部とは一体でもよいし、別体でもよい。
○ 連通孔170を省略してもよい。
○ フロントシリンダ底部31とフロントシリンダ側壁部32とが一体形成されていたが、これに限られず別体でもよい。要は、仕切壁部とシリンダ部とは一体でもよいし、別体でもよい。
○ フロント固定体面100のうちフロント回転体面71との当接面は、第2フロント平坦面102のように平坦面でなくてもよい。リア固定体面120についても同様である。但し、シール性の観点に着目すれば、平坦面であるほうが好ましい。
○ ハウジング11の具体的な形状については任意である。
○ 回転軸12の具体的な形状は任意である。例えば、軸内通路A6は、軸方向Zに開口していなくてもよい。つまり、リア背面113と第1プレート面43との間に吸入流体が流れ込まなくてもよい。
○ 回転軸12の具体的な形状は任意である。例えば、軸内通路A6は、軸方向Zに開口していなくてもよい。つまり、リア背面113と第1プレート面43との間に吸入流体が流れ込まなくてもよい。
○ 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。この場合、例えばベルト駆動等によって回転軸12が回転するとよい。
なお、電動モータ13が省略される場合、ハウジング11内に、吸入流体が吸入される吸入室が設けられるとよい。この場合、吸入室と収容室A3とは、軸方向Zに並んでいるとよい。
○ 圧縮機10は、空調装置以外に用いられてもよい。例えば、圧縮機10は、燃料電池車両に搭載された燃料電池に対して圧縮空気を供給するのに用いられてもよい。つまり、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、任意である。
○ 圧縮機10の搭載対象は、車両に限られず任意である。
次に、上記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)前記第1固定体面は、前記第1回転体面と当接する第1当接面を有し、前記第2固定体面は、前記第2回転体面と当接する第2当接面を有し、前記第1固定体面と前記第2固定体面とは、前記第1当接面と前記第2当接面とが180°ずれている状態で前記軸方向に対向しているとよい。
次に、上記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)前記第1固定体面は、前記第1回転体面と当接する第1当接面を有し、前記第2固定体面は、前記第2回転体面と当接する第2当接面を有し、前記第1固定体面と前記第2固定体面とは、前記第1当接面と前記第2当接面とが180°ずれている状態で前記軸方向に対向しているとよい。
(ロ)吸入流体が導入される軸内通路が内部に形成された回転軸と、前記回転軸の回転に伴って回転するものであって、前記回転軸の軸方向に対して交差している回転体面を有する回転体と、前記回転軸の回転に伴って回転しないものであって、前記回転体面と前記軸方向に対向する固定体面を有する固定体と、前記回転体に形成されたベーン溝に挿入され、前記回転体の回転に伴って前記軸方向に移動しながら回転するベーンと、前記回転体面及び前記固定体面を用いて区画され、前記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、前記回転軸を前記回転軸の径方向に貫通することによって前記軸内通路と前記圧縮室とを連通させる吸入通路と、を備えていることを特徴とする圧縮機。
なお、上記技術的思想に着目すれば、回転体は、回転体面71,72から軸方向Zにはみ出した部分を有さない円板状であって、両固定体90,110によって支持されていない構成でもよい。この場合、フロント圧縮室A4は、回転軸12の外周面によって区画されるとよい。すなわち、フロント圧縮室A4は、筒部外周面62によって区画される構成に限られず、フロント回転体面71及びフロント固定体面100を用いて区画されていればよい。リア圧縮室A5についても同様である。
10…圧縮機、11…ハウジング、11a…吸入口、12…回転軸、60…回転体、61…回転体筒部、62…筒部外周面、70…回転体リング部、71,72…回転体面、71a,72a…回転体凹部、90,110…固定体、91,111…固定体挿入孔、100,120…固定体面、103,123…湾曲面、130…ベーン溝、131…ベーン、140…導入ポート(導入通路)、141,142…吸入ポート(吸入通路)、151,161…吐出ポート(吐出通路)、170…連通孔、171,172…連通凹部、A1…吐出室、A3…収容室、A4,A5…圧縮室、A6…軸内通路、C1,C2…張出領域。
Claims (10)
- 吸入流体が導入される軸内通路が内部に形成された回転軸と、
前記回転軸の回転に伴って回転するものであって、前記回転軸の軸方向に対して交差している回転体面を有する回転体と、
前記回転軸の回転に伴って回転しないものであって、前記回転体面と前記軸方向に対向する固定体面を有する固定体と、
前記回転体及び前記固定体を収容するのに用いられ、シリンダ内周面を有するシリンダ部と、
を備えた圧縮機であって、
前記回転体は、
前記回転軸が挿入され且つ筒部外周面を有する回転体筒部と、
前記回転軸の径方向外側に突出するように前記筒部外周面に設けられ、前記回転体面を有する回転体リング部と、
前記回転体リング部に形成されたベーン溝と、
を備え、前記回転体筒部が前記固定体に形成された固定体挿入孔に挿入されることによって前記固定体に支持されており、
前記圧縮機は、
前記ベーン溝に挿入され、前記回転体の回転に伴って前記軸方向に移動しながら回転するベーンと、
前記回転体面、前記固定体面、前記筒部外周面、及び前記シリンダ内周面によって区画され、前記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、
前記回転軸及び前記回転体筒部の双方を前記回転軸の径方向に貫通することによって前記軸内通路と前記圧縮室とを連通させる吸入通路と、
を備えていることを特徴とする圧縮機。 - 前記回転軸、前記回転体、前記固定体、及び前記シリンダ部を収容するものであって、吸入流体が吸入される吸入口が形成されたハウジングと、
前記ハウジング内に設けられ、前記吸入口から吸入される吸入流体が存在する吸入室と、
前記ハウジング内のうち前記吸入室に対して前記軸方向に並んで設けられ、前記回転体及び前記固定体が収容された収容室と、
前記吸入室と前記収容室とを仕切る仕切壁部と、
を備え、
前記圧縮室は、前記収容室内に設けられており、
前記回転軸は、前記仕切壁部を貫通することによって前記吸入室と前記収容室との双方に跨って配置されており、
前記軸内通路は、前記吸入室と前記収容室との双方に跨って配置されるように前記軸方向に延びており、
前記回転軸のうち前記吸入室内に配置されている部分には、前記回転軸を前記径方向に貫通することによって前記吸入室と前記軸内通路とを連通させる導入通路が形成されている請求項1に記載の圧縮機。 - 前記圧縮室に対して前記径方向外側に設けられ、前記圧縮室にて圧縮された圧縮流体が存在する吐出室と、
前記シリンダ部を前記径方向に貫通することによって、前記圧縮室と前記吐出室とを連通させる吐出通路と、
を備えている請求項2に記載の圧縮機。 - 前記固定体は、前記固定体面とは反対側の背面を有し、
前記圧縮機は、前記背面と前記軸方向に対向する対向面を有し、
前記背面と前記対向面との間には、吸入流体が導入される請求項2又は請求項3に記載の圧縮機。 - 前記収容室を区画するのに用いられるものであって、前記対向面としての区画部対向面及び前記回転軸が挿通される区画部挿通孔を有する区画部と、
前記固定体として、前記回転体リング部に対して前記仕切壁部側とは反対側の前記区画部側に配置されたリア固定体と、
を備え、
前記軸内通路の一方は、前記軸方向に開口しており、
前記軸内通路内の吸入流体は、前記軸内通路の開口、及び、前記回転軸と前記区画部挿通孔の内壁面との間を介して、前記リア固定体の背面と前記区画部対向面との間に導入される請求項4に記載の圧縮機。 - 前記圧縮室は、前記ベーンによって、前記回転体の回転に伴って容積が増加し吸入流体の吸入が行われる吸入位相室と、前記回転体の回転に伴って容積が減少し吸入流体の圧縮が行われる圧縮位相室と、を含むように仕切られ、
前記ベーンに対して前記回転体の回転方向側とは反対側に前記吸入位相室が配置されており、前記ベーンに対して前記回転方向側に前記圧縮位相室が配置されており、
前記吸入通路は、前記ベーン溝に対して前記回転方向側とは反対側の位置に配置されている請求項1〜5のうちいずれか一項に記載の圧縮機。 - 前記回転体面は、前記軸方向に対して直交する平坦面であり、
前記固定体面は、
前記回転体面と当接する当接面と、
当該当接面に対して前記回転軸の周方向の両側に設けられ、前記当接面から前記周方向に離れるに従って徐々に前記回転体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、
を含むリング状であり、
前記吸入通路は、前記回転体面よりも前記固定体面から離れる方向に張り出している張出領域を含み、
前記回転体面のうち前記張出領域に対して前記径方向に重なる位置には、前記張出領域と前記径方向に連通する回転体凹部が形成されている請求項1〜6のうちいずれか一項に記載の圧縮機。 - 前記回転体は、前記回転体面として第1回転体面及び第2回転体面を有し、
前記圧縮機は、
前記固定体として、前記固定体面としての第1固定体面を有する第1固定体、及び、前記固定体面としての第2固定体面を有する第2固定体と、
前記圧縮室として、前記回転体リング部の前記軸方向の両側に配置された第1圧縮室及び第2圧縮室と、
前記吸入通路として、前記軸内通路と前記第1圧縮室とを連通させる第1吸入通路、及び、前記軸内通路と前記第2圧縮室とを連通させる第2吸入通路と、
を備え、
前記第1圧縮室は、前記第1回転体面、前記第1固定体面、前記筒部外周面、及び前記シリンダ内周面によって区画され、前記ベーンによって、吸入流体の吸入が行われる第1吸入位相室と吸入流体の圧縮が行われる第1圧縮位相室とを含むように仕切られており、
前記第2圧縮室は、前記第2回転体面、前記第2固定体面、前記筒部外周面、及び前記シリンダ内周面によって区画され、前記ベーンによって、吸入流体の吸入が行われる第2吸入位相室と吸入流体の圧縮が行われる第2圧縮位相室とを含むように仕切られており、
前記第1吸入通路は、前記回転軸及び前記回転体筒部における前記ベーン溝よりも前記回転体の回転方向側とは反対側の位置に離間して設けられ、前記ベーンに対して前記回転方向側とは反対側にある前記第1吸入位相室と前記軸内通路とを連通させるものであり、
前記第2吸入通路は、前記回転軸及び前記回転体筒部における前記ベーン溝よりも前記回転方向側とは反対側の位置に離間して設けられ、前記ベーンに対して前記回転方向側とは反対側にある前記第2吸入位相室と前記軸内通路とを連通させるものであり、
前記回転体リング部における前記ベーン溝と前記両吸入通路に対応する角度位置との間の部分には、前記軸方向に貫通することによって前記第1吸入位相室と前記第2吸入位相室とを連通させる連通孔が形成されている請求項1〜7のうちいずれか一項に記載の圧縮機。 - 前記第1回転体面には、前記連通孔と連通するものであって前記ベーン溝に向けて延びた第1連通凹部が形成されている請求項8に記載の圧縮機。
- 前記第2回転体面には、前記連通孔と連通するものであって前記ベーン溝に向けて延びた第2連通凹部が形成されている請求項8又は請求項9に記載の圧縮機。
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JP2019015278A JP2020122450A (ja) | 2019-01-31 | 2019-01-31 | 圧縮機 |
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-
2019
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