JP2020133610A - 圧縮機 - Google Patents
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Abstract
【課題】ベーンと固定体面との間に隙間が生じることを抑制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、ベーン131と、回転体60の回転体面71,72及び固定体90,110の固定体面100,120を用いて区画される圧縮室A4,A5と、を備えている。ベーン131は、ベーン溝130に挿入されているベーン本体170と、ベーン本体170に対して軸方向Zに移動可能なチップシール180,190と、を備えている。圧縮機10は、チップシール180,190とベーン本体170との間に形成された背圧空間にオイルを供給するオイル供給通路200を備えている。【選択図】図4
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回転体としての円柱状のロータと、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複数のベーンが回転軸の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。
ここで、ベーンと固定体面とが離間すると、ベーンと固定体面との隙間を介して流体が漏れる場合がある。この場合、圧縮機としての損失が大きくなり、効率が低下する。
本発明は、上述した事情を鑑みてなされたものであり、その目的はベーンと固定体面との間に隙間が生じることを抑制できる圧縮機を提供することである。
本発明は、上述した事情を鑑みてなされたものであり、その目的はベーンと固定体面との間に隙間が生じることを抑制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、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、前記ベーンが前記軸方向に移動しながら回転することによって流体の吸入及び圧縮が行われる圧縮室と、を備え、前記ベーンは、前記ベーン溝に挿入されているベーン本体と、前記ベーン本体に対して前記軸方向に移動可能な状態で、前記ベーン本体における前記軸方向の端面に取り付けられたシール部材と、を備え、前記圧縮機は、前記シール部材と前記ベーン本体との間に形成された背圧空間にオイルを供給するオイル供給通路を備えていることを特徴とする。
かかる構成によれば、背圧空間にオイルが供給されることにより、シール部材が背圧空間によって固定体面に向けて押圧される。これにより、シール部材が固定体面に当接し易くなる。したがって、ベーンと固定体面との間に隙間が生じることを抑制できる。
また、背圧空間にオイルが充填されることにより、背圧空間に流体が残留することを抑制できる。これにより、圧縮室にて圧縮された流体が背圧空間に残留することに起因した損失を抑制できる。
上記圧縮機について、前記ベーン本体は、当該ベーン本体の前記軸方向の端面に形成された本体溝を備え、前記シール部材は、前記本体溝に挿入されているシール凸部を備え、前記シール凸部が前記本体溝に挿入されることによって前記ベーン本体に取り付けられており、前記背圧空間は、前記シール凸部と前記本体溝とによって形成されているとよい。
かかる構成によれば、シール凸部が本体溝に挿入されることによってシール部材がベーン本体に取り付けられており、そのシール凸部と本体溝とによって背圧空間が形成されている。この場合、背圧空間にオイルが供給されることにより、背圧空間のオイルによってシール凸部が押圧され、シール部材が固定体面に向けて押圧される。これにより、上述した効果を奏する。
特に、ベーンが回転する際に、シール部材には、固定体面から周方向の摩擦力が付与される。この場合、シール凸部が本体溝に挿入される構成ではシール部材の剛性が弱くなり易いため、上記摩擦力によってシール部材が変形して、シール部材と固定体面との間に隙間が形成される場合がある。
この点、本構成によれば、背圧空間による押圧力によって、シール部材の変形を抑制できる。これにより、シール凸部が本体溝に挿入されることによってシール部材がベーン本体に取り付けられる構成において生じ易いシール部材の変形を好適に抑制できる。
上記圧縮機について、前記ベーン本体は、当該ベーン本体の前記軸方向の端面から前記固定体面に向けて突出した本体凸部を備え、前記シール部材は、前記本体凸部が挿入されるシール溝を備え、前記本体凸部が前記シール溝に挿入されることによって前記ベーン本体に取り付けられており、前記背圧空間は、前記本体凸部と前記シール溝とによって形成されているとよい。
かかる構成によれば、本体凸部がシール溝に挿入される構成となっているため、シール部材に設けられたシール凸部がベーン本体の端面に形成された本体溝に挿入される構成と比較して、シール部材の剛性が高くなり易い。これにより、シール部材が固定体面との摺動によって変形しにくくなっている。また、本体凸部とシール溝とによって形成された背圧空間にオイルが供給されることにより、シール部材が固定体面に押圧されて、シール部材が、より変形しにくくなる。以上のことから、シール部材の変形に起因してシール部材と固定体面との間に隙間が生じることを好適に抑制できる。
上記圧縮機について、前記オイル供給通路は、前記回転体に形成された回転体通路と、前記ベーン本体に形成され、前記背圧空間と連通しているベーン通路と、を含み、前記回転体通路は、前記ベーン溝の内周端面に形成され且つオイルが流出する回転体流出口を有し、前記ベーン通路は、前記ベーン本体の内周端面に形成され且つオイルが流入するベーン流入口を有し、前記ベーンが一往復する期間のうち少なくとも一部において、前記回転体流出口と前記ベーン流入口とが連通するとよい。
かかる構成によれば、回転体通路及びベーン通路を介して背圧空間にオイルが供給される。この場合、回転体及びベーン本体はともに回転するものであるため、回転体及びベーン本体が回転した場合であっても、両通路及び背圧空間の相対位置は変動しない。さらに、ベーンが一往復する際に、少なくとも一部の期間において回転体流出口とベーン流入口とが連通する。これにより、ベーンが軸方向に移動しながら回転する場合であっても、背圧空間に対してオイルを供給できる。
また、回転体流出口がベーン溝の内周端面に形成されているため、ベーン本体の内周端面とベーン溝の内周端面との間にオイルが供給される。これにより、オイルによってベーン本体の内周端面とベーン溝の内周端面との間がシールされる。したがって、ベーン本体の内周端面とベーン溝の内周端面との隙間から流体が漏れることを抑制できる。
上記圧縮機について、前記回転体流出口及び前記ベーン流入口の少なくとも一方は、前記ベーンの移動距離以上に前記軸方向に延びているとよい。
かかる構成によれば、ベーンの軸方向の移動に関わらず、回転体通路とベーン通路とを連通させることができる。これにより、オイルを継続的にベーン通路に供給することができ、それを通じて背圧空間に継続的にオイルを供給できる。
かかる構成によれば、ベーンの軸方向の移動に関わらず、回転体通路とベーン通路とを連通させることができる。これにより、オイルを継続的にベーン通路に供給することができ、それを通じて背圧空間に継続的にオイルを供給できる。
上記圧縮機について、前記ベーン本体の内周端面と前記ベーン溝の内周端面とは、前記ベーンの前記軸方向の移動に関わらず、当接しているとよい。
かかる構成によれば、ベーンの移動に関わらず、ベーン溝の内周端面がベーン本体の内周端面によって覆われている。これにより、ベーン溝の内周端面に形成された回転体流出口が露出することを抑制できる。また、ベーン溝の内周端面とベーン本体の内周端面との当接箇所にオイルが供給されるため、ベーン溝の内周端面とベーン本体の内周端面との摺動を円滑に行うことができる。
かかる構成によれば、ベーンの移動に関わらず、ベーン溝の内周端面がベーン本体の内周端面によって覆われている。これにより、ベーン溝の内周端面に形成された回転体流出口が露出することを抑制できる。また、ベーン溝の内周端面とベーン本体の内周端面との当接箇所にオイルが供給されるため、ベーン溝の内周端面とベーン本体の内周端面との摺動を円滑に行うことができる。
上記圧縮機について、前記ベーン通路は、前記ベーン本体の内周端面に形成され、前記軸方向に開放された溝であり、前記背圧空間における前記径方向内側の端部である内周端空間は、前記ベーン通路と前記軸方向に対向する位置に形成されており、前記ベーン通路と前記内周端空間とが連通しているとよい。
かかる構成によれば、ベーン本体内に溝を形成することなく、背圧空間にオイルを供給できる。これにより、ベーン本体の構成の複雑化を抑制できる。また、ベーン通路のオイルはまず内周端空間に供給され、その後遠心力によって径方向外側に向けて移動する。これにより、背圧空間の全体に亘ってオイルを供給させ易くすることができる。
この発明によれば、ベーンと固定体面との間に隙間が生じることを抑制できる。
(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。また、図6及び図7においては、複数のベーン131を模式的に側面図で示す。
以下、圧縮機の第1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。また、図6及び図7においては、複数のベーン131を模式的に側面図で示す。
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。
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。
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。
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。なお、本実施形態では、回転軸12は円柱状である。
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。
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。また、リアプレート40は、収容室A3を区画するのに用いられている区画部ともいえる。
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外側に凸となるように湾曲しており、本実施形態では円筒面である。
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。
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。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、離間していてもよいし、当接していてもよい。
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とは離間していてもよいし、当接していてもよい。
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(本実施形態では直交)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、両フロント平坦面101,102は、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。
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と交差(本実施形態では直交)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。
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が「固定体」に対応し、両固定体面100,120が「固定体面」に対応し、両回転体面71,72が「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「固定体当接面」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及びフロント固定体面100を用いて区画されており、本実施形態で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及びリア固定体面120を用いて区画されており、本実施形態ではリア回転体面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、軸方向Z及び径方向Rの双方と直交する方向を幅方向として径方向Rに延びており、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、周方向に互いに離間して対向配置された一対の側面を有している。
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、軸方向Z及び径方向Rの双方と直交する方向を幅方向として径方向Rに延びており、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、周方向に互いに離間して対向配置された一対の側面を有している。
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。ベーン131は、ベーン溝130の幅方向、換言すれば軸方向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、周方向(換言すればベーン溝130の幅方向)に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の両端部が両固定体面100,120と当接している。
本実施形態の圧縮機10は、ベーン溝130及びベーン131を複数備えており、詳細には3つ備えている。複数のベーン溝130は、周方向に等間隔に配置されており、詳細には互いに120°ずれた位置に配置されている。これに対応させて、複数のベーン131が周方向に等間隔に配置されている。
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。つまり、ベーン131は、軸方向Zに移動しながら回転する。詳細には、ベーン131は、回転体60が1回転することによって、軸方向Zに一往復移動する。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。
ベーン131の移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にくい。
ここで、図6に示すように、フロント圧縮室A4は、3つのベーン131によって3つのパーツ室、すなわち第1フロント圧縮室A4a、第2フロント圧縮室A4b、及び第3フロント圧縮室A4cに仕切られている。
説明の便宜上、3つのパーツ室のうち第2フロント平坦面102に対して回転方向M側に配置されているパーツ室を第1フロント圧縮室A4aとする。
また、3つのパーツ室のうち第1フロント圧縮室A4aに対して回転方向M側とは反対側に配置されているパーツ室を第2フロント圧縮室A4bとする。第2フロント圧縮室A4bの少なくとも一部は、第2フロント平坦面102に対して回転方向M側とは反対側に配置されている。
また、3つのパーツ室のうち第1フロント圧縮室A4aに対して回転方向M側とは反対側に配置されているパーツ室を第2フロント圧縮室A4bとする。第2フロント圧縮室A4bの少なくとも一部は、第2フロント平坦面102に対して回転方向M側とは反対側に配置されている。
また、3つのパーツ室のうち周方向における第1フロント圧縮室A4a及び第2フロント圧縮室A4bの間に配置されているパーツ室を第3フロント圧縮室A4cとする。第3フロント圧縮室A4cは、第1フロント圧縮室A4aに対して回転方向M側であって且つ第2フロント圧縮室A4bに対して回転方向M側とは反対側に配置されている。
各フロント圧縮室A4a〜A4cはそれぞれ、120°の角度範囲に亘って形成されている。つまり、各フロント圧縮室A4a〜A4cは、周方向に延びており、その延設長さ(詳細には周方向の長さ)は、120°の角度範囲に対応する長さである。
なお、厳密には、複数のベーン131のうち1つが第2フロント平坦面102に当接している場合、そのベーン131はフロント圧縮室A4に入り込んでいない。この場合、第2フロント平坦面102に当接しているベーン131の両側にある空間は、フロント回転体面71と第2フロント平坦面102との当接箇所によって仕切られており、当該当接箇所によってシールされている。このため、複数のベーン131のうち1つが第2フロント平坦面102に当接している場合であっても、フロント圧縮室A4は、3つのパーツ室に仕切られている。本実施形態では、説明の便宜上、複数のベーン131のうち1つが第2フロント平坦面102に当接している場合であっても、フロント圧縮室A4は、3つのベーン131によって各フロント圧縮室A4a〜A4cに仕切られているものとする。
図7に示すように、フロント圧縮室A4と同様に、リア圧縮室A5は、3つのベーン131によって、第1リア圧縮室A5aと、第1リア圧縮室A5aに対して回転方向M側とは反対側に配置されている第2リア圧縮室A5bと、第1リア圧縮室A5aに対して回転方向M側に配置されている第3リア圧縮室A5cと、に仕切られている。第1リア圧縮室A5a、第2リア圧縮室A5b、第3リア圧縮室A5cは、第1フロント圧縮室A4a、第2フロント圧縮室A4b、第3フロント圧縮室A4cと同様であるため、詳細な説明を省略する。
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。なお、図示の都合上、図4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を模式的に示す。
図2〜4,6に示すように、圧縮機10は、フロント圧縮室A4に吸入流体を吸入するフロント吸入ポート141を備えている。フロント吸入ポート141は、例えばフロントシリンダ30に形成されており、詳細に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の双方に跨るように軸方向Zに延びている。
また、フロント吸入ポート141は、フロントシリンダ側壁部32に対応させて周方向に延びており、軸方向Zから見て円弧状に形成されている。フロント吸入ポート141の少なくとも一部は、第1フロント圧縮室A4aに対して径方向R外側に配置されている。換言すれば、第1フロント圧縮室A4aは、フロント吸入ポート141の径方向R内側にある空間の一部又は全部を含む。
フロント吸入ポート141は、モータ室A2に開口しているとともにフロント圧縮室A4に開口している。フロント吸入ポート141によって、モータ室A2とフロント圧縮室A4とが連通されている。
詳細には、図6に示すように、フロント吸入ポート141は、第1フロント圧縮室A4aと連通する位置に開口したフロント吸入開口部141aを有している。フロント吸入開口部141aは、フロントシリンダ内周面33のうち第2フロント平坦面102の周方向の中央部に対応する位置から回転方向Mに延設されている。フロント吸入開口部141aの延設長さは、例えば各フロント圧縮室A4a〜A4cの延設長さ(周方向の長さ)とほぼ同一でもよい。つまり、フロント吸入開口部141aは、フロントシリンダ内周面33のうち第2フロント平坦面102の周方向の中央部に対応する位置から各ベーン131の周方向の間隔とほぼ同一長さだけ周方向に延びていてもよい。
また、第2フロント平坦面102の中央部の角度位置を0°とすると、フロント吸入開口部141aは、例えば少なくとも第2フロント平坦面102の回転方向M側の端部から回転方向Mにおける120°の角度位置までの範囲に亘って形成されているとよい。
図6及び図8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6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6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。
本実施形態では、フロント吐出ポート151の少なくとも一部は、第2フロント圧縮室A4bに対して径方向R外側に配置されている。換言すれば、第2フロント圧縮室A4bは、フロント吐出ポート151の径方向R内側にある空間の一部又は全部を含む。
フロント吸入ポート141とフロント吐出ポート151とは、フロントシリンダ側壁部32のうち第2フロント平坦面102の径方向R外側の部分を介して周方向に離間した位置に設けられている。
すなわち、本実施形態の第1フロント圧縮室A4aは、フロント吸入ポート141と連通する一方、フロント吐出ポート151とは連通しないように構成されている。
第2フロント圧縮室A4bは、フロント吐出ポート151と連通する。ただし、本実施形態では、第2フロント圧縮室A4bの周方向の長さが第2フロント平坦面102の周方向の長さよりも長いため、位相によっては第2フロント圧縮室A4bがフロント吸入ポート141の径方向R内側とフロント吐出ポート151の径方向R内側との双方に跨って配置される場合がある。この点、本実施形態では、フロント吸入ポート141の径方向R内側にある空間と、フロント吐出ポート151の径方向R内側にある空間との間には、フロント回転体面71と第2フロント平坦面102との当接箇所が存在する。これにより、複数のベーン131の角度位置にかかわらず、上記両空間は上記当接箇所によってシールされている。したがって、フロント吸入ポート141とフロント吐出ポート151との連通が規制されている。つまり、本実施形態では、第2フロント圧縮室A4bは、上記当接箇所によって、吸入が行われる空間と、圧縮が行われる空間とに更に仕切られるともいえる。
第2フロント圧縮室A4bは、フロント吐出ポート151と連通する。ただし、本実施形態では、第2フロント圧縮室A4bの周方向の長さが第2フロント平坦面102の周方向の長さよりも長いため、位相によっては第2フロント圧縮室A4bがフロント吸入ポート141の径方向R内側とフロント吐出ポート151の径方向R内側との双方に跨って配置される場合がある。この点、本実施形態では、フロント吸入ポート141の径方向R内側にある空間と、フロント吐出ポート151の径方向R内側にある空間との間には、フロント回転体面71と第2フロント平坦面102との当接箇所が存在する。これにより、複数のベーン131の角度位置にかかわらず、上記両空間は上記当接箇所によってシールされている。したがって、フロント吸入ポート141とフロント吐出ポート151との連通が規制されている。つまり、本実施形態では、第2フロント圧縮室A4bは、上記当接箇所によって、吸入が行われる空間と、圧縮が行われる空間とに更に仕切られるともいえる。
本実施形態の第3フロント圧縮室A4cは、回転体60の回転に伴ってフロント吐出ポート151と連通しない状態から、フロント吐出ポート151と連通する状態に移行する。
図8に示すように、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、フロント圧縮室A4(詳細には第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2〜4,7に示すように、圧縮機10は、リア圧縮室A5に吸入流体を吸入するリア吸入ポート142を備えている。リア吸入ポート142は、例えばフロントシリンダ30に形成されており、詳細に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の双方に跨るように軸方向Zに延びている。
また、リア吸入ポート142は、フロントシリンダ側壁部32に対応させて周方向に延びており、軸方向Zから見て円弧状に形成されている。リア吸入ポート142の少なくとも一部は、第1リア圧縮室A5aに対して径方向R外側に配置されている。換言すれば、第1リア圧縮室A5aは、リア吸入ポート142の径方向R内側にある空間の一部又は全部を含む。
リア吸入ポート142は、モータ室A2に開口しているとともにリア圧縮室A5に開口している。リア吸入ポート142によって、モータ室A2とリア圧縮室A5とが連通されている。
詳細には、図7に示すように、リア吸入ポート142は、第1リア圧縮室A5aと連通する位置に開口したリア吸入開口部142aを有している。リア吸入開口部142aは、フロントシリンダ内周面33のうち第2リア平坦面122の周方向の中央部に対応する位置から回転方向Mに延設されている。
ちなみに、本実施形態では、リア吸入ポート142及びリア吸入開口部142aは、第2リア平坦面122の周方向の中央部に対応する位置から、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と干渉しない範囲内で、回転方向Mに延びている。
ただし、これに限られず、リア吸入ポート142及びリア吸入開口部142aの周方向の長さを、フロント吸入ポート141及びフロント吸入開口部141aの周方向の長さと同一にしてもよい。この場合、リア吸入ポート142及びリア吸入開口部142aと、フロント吐出ポート151等とが干渉しないように、フロント弁152等の軸方向Zの長さを短くしたり、フロント吐出ポート151の位置をずらして配置したり、第2フロント平坦面102の角度範囲を狭くしたりするとよい。
ちなみに、本実施形態では、2つの圧縮室A4,A5に対応させて、2つの吸入ポート141,142が設けられている。フロント吸入ポート141とリア吸入ポート142とは、互いに連通しないように周方向にずれて配置されており、詳細には両者は180°ずれた位置に配置されている。これにより、例えば両圧縮室A4,A5のうち一方の圧縮室における吸入流体の吸入に起因して、他方の圧縮室における吸入流体の吸入量が減少するといった、両吸入ポート141,142が連通していることに起因する不都合を抑制できる。
図7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よりも回転方向M側とは反対側の位置に設けられている。
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は吐出通路ともいえる。
図4に示すように、圧縮機10は、ハウジング11に形成された吐出通路165を介して吐出室A1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166を備えている。
本実施形態では、オイルセパレータ166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166は、軸方向Zと直交する一方向(例えば鉛直方向)に延びている。なお、オイルセパレータ166は、鉛直方向に延びている構成に限られず、鉛直方向に対して傾斜していてもよい。
オイルセパレータ166は、油分離室167と、油分離室167内に配置された油分離筒168と、を備えている。
油分離室167は、軸方向Zと直交する方向に延びた円柱状である。油分離室167は、径方向Rに延びており、上方に向けて開口している。油分離室167の開口が吐出口11bを構成している。
油分離室167は、軸方向Zと直交する方向に延びた円柱状である。油分離室167は、径方向Rに延びており、上方に向けて開口している。油分離室167の開口が吐出口11bを構成している。
油分離筒168は、大径筒部168aと、大径筒部168aよりも小径であるとともに油分離室167へ流出した圧縮流体が周囲を旋回する小径筒部168bとを有する。小径筒部168bは、軸方向Zにおいて吐出通路165と対向する位置に設けられている。
吐出室A1内の圧縮流体は、吐出通路165を介して油分離室167へ流出する。油分離室167へ流出した圧縮流体は、油分離筒168の小径筒部168bの外周面に吹き付けられるとともに、小径筒部168bの周囲を旋回しながら油分離室167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167の下方へ流下する。一方、小径筒部168b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168(小径筒部168b)の下部開口から油分離筒168内に流入する。油分離筒168内に流入した圧縮流体は吐出口11bから吐出される。
圧縮機10は、オイルセパレータ166によって分離されたオイルを貯留する貯油室A6を備えている。本実施形態の貯油室A6は、リアハウジング底部23におけるオイルセパレータ166に対して径方向R内側の部分に設けられている。貯油室A6は、回転軸12と軸方向Zに対向している。オイルセパレータ166によって分離されたオイルは貯油室A6に向けて流下し、貯留される。
なお、吐出通路165及び貯油室A6の具体的な形状などは任意である。また、吐出室A1を軸方向Zに延設して、吐出通路165を介することなく、吐出室A1とオイルセパレータ166とが直接連通してもよい。
次に、本実施形態のベーン131について説明する。
図9〜11に示すように、本実施形態のベーン131は、複数のパーツで構成されている。詳細には、ベーン131は、ベーン溝130に挿入されているベーン本体170と、ベーン本体170の軸方向Zの両端面171,172に取り付けられたシール部材としてのチップシール180,190と、を含む。両チップシール180,190がベーン131の軸方向Zの両端部を構成しており、チップシール180,190が固定体面100,120と当接する。
図9〜11に示すように、本実施形態のベーン131は、複数のパーツで構成されている。詳細には、ベーン131は、ベーン溝130に挿入されているベーン本体170と、ベーン本体170の軸方向Zの両端面171,172に取り付けられたシール部材としてのチップシール180,190と、を含む。両チップシール180,190がベーン131の軸方向Zの両端部を構成しており、チップシール180,190が固定体面100,120と当接する。
ベーン本体170は、例えば回転体60及び両固定体90,110と同一材料で形成されており、一例としては金属製である。ベーン本体170は、板状であり、その厚さ方向がベーン溝130の幅方向と一致した状態でベーン溝130に挿入されている。ベーン本体170は、軸方向Z及び径方向Rに延びている。なお、本実施形態では、ベーン本体170は矩形板状であるが、これに限られず、ベーン本体170は板状であれば任意である。また、本実施形態のベーン本体170は、ベーン131の軸方向Zの移動に関わらず、ベーン溝130に挿入されている。
ベーン本体170は、軸方向Zの両端面171,172に形成された本体溝173,174を備えている。本体溝173,174は、ベーン131の厚さ方向を幅方向として径方向Rに延びており、本実施形態では端面171,172の径方向R全体に亘って形成されている。本体溝173,174は、径方向R内側及び径方向R外側の双方に開口している。
フロント本体溝173は、本体溝底面173aと、本体溝底面173aから起立した第1本体溝側面173b及び第2本体溝側面173cと、を有している。第1本体溝側面173b及び第2本体溝側面173cは、周方向(換言すれば軸方向Z及び径方向Rの双方に対して直交する方向)に対して交差する面であって、周方向に離間して対向配置されている。第2本体溝側面173cは、第1本体溝側面173bよりも回転方向M側に配置されている。つまり、第1本体溝側面173bは、フロント本体溝173における回転方向M側とは反対側の側面であり、第2本体溝側面173cは、フロント本体溝173における回転方向M側の側面である。リア本体溝174についても同様である。
次にチップシール180,190について説明する。なお、本実施形態では、両チップシール180,190は同一形状であるため、以降の説明では、フロントチップシール180及びフロント本体溝173について詳細に説明し、リア側の構成については説明を省略する。
本実施形態では、フロントチップシール180は、ベーン本体170とは別の材料で構成されており、例えばベーン本体170よりも変形し易い材料(換言すれば柔らかい材料)で形成されている。例えば、フロントチップシール180は樹脂製である。フロントチップシール180がフロント固定体面100と当接することによって、ベーン131の両側にあるフロント圧縮室間での流体の移動が規制される。本実施形態では、両チップシール180,190は同一形状である。
フロントチップシール180は、例えば径方向Rに延びた長尺形状である。フロントチップシール180は、例えばフロント固定体面100に当接するシール本体部181と、ベーン本体170に取り付けるのに用いられるシール取付部としてのシール凸部182と、を有している。
図11に示すように、本実施形態のシール本体部181は、ベーン本体170の厚さと略同一の幅を有しており、ベーン本体170の軸方向Zの端面171,172とフロント固定体面100とによって軸方向Zから挟まれている。換言すれば、シール本体部181は、ベーン本体170の軸方向Zの端面171とフロント固定体面100との間に介在するものともいえる。
図10及び図11に示すように、シール本体部181は、フロント固定体面100に向けて凸となるように湾曲したシール面181aと、ベーン本体170の軸方向Zの端面171と軸方向Zに対向する対向面181bと、を有している。
シール面181aは、フロント固定体面100に対して軸方向Zに対向している。本実施形態では、シール面181aがフロント固定体面100に当接する。本実施形態におけるシール面181aの湾曲具合は、シール本体部181が半円状に形成されている場合よりも緩くなっている。詳細には、シール面181aの曲率半径は、ベーン131の厚さの1/2よりも大きく設定されている。ただし、これに限られず、シール面181aの湾曲具合は任意である。
なお、シール面181aは、径方向Rに延びており、径方向Rの全体に亘ってフロント固定体面100に当接している。ただし、これに限られず、シール本体部181の径方向Rの一部がフロント固定体面100に当接している構成でもよい。
本実施形態のシール凸部182は、シール本体部181、詳細にはシール本体部181の対向面181bからベーン本体170に向けて突出し、且つ、ベーン131の厚さ方向を幅方向として径方向Rに延びた突条である。
シール凸部182は、先端面182aと、第1シール凸側面182bと、第1シール凸側面182bよりも回転方向M側に配置された第2シール凸側面182cと、を有している。両シール凸側面182b,182cは、周方向に対して交差する面である。第1シール凸側面182bは、シール凸部182における回転方向M側とは反対側の側面であり、第2シール凸側面182cは、シール凸部182における回転方向M側の側面である。
先端面182aと本体溝底面173aとが径方向Rに対向し、第1シール凸側面182bと第1本体溝側面173bとがベーン溝130の幅方向(換言すれば周方向)に対向し、第2シール凸側面182cと第2本体溝側面173cとがベーン溝130の幅方向に対向している。
本実施形態のフロントチップシール180は、シール凸部182がフロント本体溝173に挿入されることによって、ベーン本体170に取り付けられている。この場合、シール凸部182とフロント本体溝173とが周方向に対向している。詳細には、第1本体溝側面173bと第1シール凸側面182bとが周方向に対向しており、第2本体溝側面173cと第2シール凸側面182cとが周方向に対向している。そして、フロントチップシール180は、ベーン本体170から離れるように軸方向Zに移動したり、ベーン本体170に近づくように軸方向Zに移動したりすることができる。つまり、フロントチップシール180は、ベーン本体170に対して軸方向Zに移動可能な状態でベーン本体170に取り付けられている。
ちなみに、フロントチップシール180がベーン本体170に対して軸方向Zに移動可能である点、及び、ベーン131がベーン本体170及びフロントチップシール180を含む点に鑑みれば、ベーン131は軸方向Zに伸縮可能となっているともいえる。
図9及び図11に示すように、ベーン本体170とフロントチップシール180との間には、フロントチップシール180をフロント固定体面100に向けて押圧するのに用いられる背圧空間183が形成されている。
本実施形態では、背圧空間183は、フロント本体溝173とシール凸部182とによって形成されており、詳細には先端面182a、本体溝底面173a、第1本体溝側面173b、及び第2本体溝側面173cによって区画形成されている。背圧空間183は、径方向Rに延びており、径方向R内側に向けて開放されている。背圧空間183は、ベーン131(換言すればベーン本体170の軸方向Zの端面171)の内周端から外周端までに亘って形成されている。
図11に示すように、本実施形態では、本体溝173の深さは、シール凸部182の突出寸法よりも大きい。このため、仮にベーン本体170の軸方向Zの端面171とシール本体部181の対向面181bとが当接している場合であっても、背圧空間183は形成されている。
図9に示すように、圧縮機10は、背圧空間183にオイルを供給するオイル供給通路200を備えている。本実施形態では、オイル供給通路200は、回転軸12に形成された第1軸内通路201及び第2軸内通路202と、回転体60に形成された回転体通路211と、ベーン本体170に形成されたベーン通路221と、を有している。
図4に示すように、本実施形態では、回転軸12の少なくとも一部が中空状に形成されており、それによって回転軸12内に第1軸内通路201が形成されている。第1軸内通路201は、軸方向Zに延びており、ベーン131に対する径方向R内側に跨って配置されている。第1軸内通路201は、回転軸12における貯油室A6と対向している側の端面に開口しており、リングプレート55の内側空間、及び、リアハウジング底部23に設けられた連通孔204を介して、貯油室A6と連通している。なお、連通孔204は、リングプレート55の内側空間と貯油室A6とを連通させるものである。
第2軸内通路202は、回転軸12におけるベーン溝130の径方向R内側部分に形成されている。第2軸内通路202は、第1軸内通路201と連通しており、第1軸内通路201から径方向R外側に向けて延びている。第2軸内通路202は、回転軸12の外周面に開口したシャフト流出口203を有している。本実施形態では、第1軸内通路201の流路断面積は、第2軸内通路202の流路断面積よりも大きい。
回転体通路211は、第2軸内通路202に対して径方向Rに連通する位置に形成されており、回転体筒部61を径方向Rに貫通している。詳細には、回転体通路211は、第2軸内通路202(詳細にはシャフト流出口203)と径方向Rに対向する位置に形成された回転体流入口212と、ベーン溝130の内周端面130aに形成された回転体流出口213と、を有している。ベーン溝130の内周端面130aは、ベーン溝130の径方向R内側の端面である。
回転体流入口212は、シャフト流出口203と連通している。回転体流出口213は、例えばベーン溝130の内周端面130aにおける軸方向Zの中央部に形成されている。ただし、これに限られず、回転体流出口213の位置は任意であり、ベーン溝130の内周端面130aにおける軸方向Zの端部付近に設けられていてもよい。
シャフト流出口203から流出したオイルは回転体流入口212に流入する。そして、回転体流入口212から流入したオイルは、回転体通路211を通って回転体流出口213から流出する。
回転体通路211の流路断面積は、第2軸内通路202の流路断面積以下であるとよく、本実施形態では回転体通路211の流路断面積は、第2軸内通路202の流路断面積よりも小さい。ただし、これに限られず、回転体通路211の流路断面積が、第2軸内通路202の流路断面積よりも大きくてもよい。また、第2軸内通路202及び回転体通路211の断面形状は円形状など任意である。また、第2軸内通路202及び回転体通路211は、直線状に限られず、クランク状となっていてもよい。
ベーン通路221は、回転体流出口213から流出されたオイルを背圧空間183に導入するものである。図9及び図10に示すように、本実施形態のベーン通路221は、ベーン本体170の内周端面170aに形成された溝である。ベーン通路221は、軸方向Zに延びており、軸方向Zに開放されている。背圧空間183における径方向R内側の端部である内周端空間183aは、ベーン通路221と軸方向Zに対向する位置に形成されており、ベーン通路221は軸方向Zに開放されることによって内周端空間183aと連通している。これにより、ベーン通路221と背圧空間183とが連通している。
本実施形態では、ベーン通路221によって、本体溝底面173aの径方向R内側の端面の一部が開口しており、ベーン通路221の軸方向Zの両端部のうちフロント側の端部と、背圧空間183を区画しているフロント本体溝173の径方向R内側の端部とが連通している。リア側の構成についても同様である。
ちなみに、ベーン通路221と背圧空間183との位置関係に着目すれば、背圧空間183は、ベーン通路221と連通するように、少なくともベーン通路221に対して軸方向Zに対向する位置に形成されていればよいともいえる。
ベーン通路221は、ベーン溝130の内周端面130aに向けて開口したベーン流入口222を有している。ベーン流入口222は径方向R内側に向けて開口しており、回転体流出口213と向き合う位置に形成されている。
回転体流出口213とベーン流入口222とは、ベーン131が一往復する期間のうち少なくとも一部の期間において連通している。本実施形態では、回転体流出口213とベーン流入口222とは、ベーン131が一往復する期間のうち全ての期間に亘って連通するように構成されている。詳細には、ベーン流入口222は、ベーン131の軸方向Zの移動距離以上に軸方向Zに延びている。ベーン流入口222と回転体流出口213とは、ベーン131の軸方向Zの移動に関わらず、径方向Rに重なっている。
かかる構成によれば、貯油室A6内のオイルは、第1軸内通路201、第2軸内通路202、回転体通路211及びベーン通路221を介して、背圧空間183に導入される。特に、本実施形態では、貯油室A6内のオイルは、オイルセパレータ166によって圧縮流体から分離されたものであるため、吸入流体に含まれるオイルと比較して、高圧となっている。このため、背圧空間183には、高圧のオイルが充填されることとなる。
本実施形態では、ベーン131の軸方向Zの移動に関わらず、ベーン本体170の内周端面170aとベーン溝130の内周端面130aとは径方向Rに当接している。したがって、ベーン溝130の内周端面130aに形成されている回転体流出口213がフロント圧縮室A4に対して露出しないようになっている。
本実施形態では、フロント本体溝173の幅はシール凸部182の幅と同一である。但し、この場合であっても、シール凸部182が軸方向Zに移動可能な状態でフロント本体溝173に挿入されるものである関係上、シール凸部182とフロント本体溝173との間には微小な隙間が生じ得る。このため、フロント背圧空間183内のオイルは、上記微小な隙間を介して、ベーン本体170の端面171と対向面181bとの間にしみ出し易い。これにより、ベーン本体170の軸方向Zの端面171と対向面181bとの間にもオイルが充填され易い。
図12に示すように、本実施形態では、3つのベーン131が設けられていることに対応させて、第2軸内通路202及び回転体通路211は、3つのベーン131それぞれの径方向R内側に形成されており、周方向に3つ配列されている。そして、3つのベーン131のそれぞれにベーン通路221が形成されている。この場合、3つのベーン131に対応させて3つのオイル供給通路200が形成されているともいえる。
また、図12に示すように、本実施形態のベーン本体170の内周端面170aとベーン溝130の内周端面130aとは面接触している。例えば、ベーン溝130の内周端面130aは、径方向R外側に向けて凸となるように湾曲しており、例えば筒部外周面62と面一となっている。それに対応させて、ベーン本体170の内周端面170aは、径方向R外側に向けて凹んでおり、ベーン溝130の内周端面130aと面接触する。ただし、これに限られず、ベーン本体170の内周端面170aとベーン溝130の内周端面130aとの形状は任意であり、例えば湾曲面ではなく平坦面であってもよい。
本実施形態では、ベーン溝130の内周端面130aは回転体60(詳細には回転体筒部61)に設けられている。ただし、これに限られず、ベーン溝130の内周端面130aを有する部材は任意である。例えば、回転体60とは別に、ベーン溝130の内周端面130aを有するインナー部材を別途設け、当該インナー部材を回転体60に取り付けてもよい。
次に、図13及び図14を用いて、本実施形態の作用として圧縮機10の一連の動作について説明する。図13及び図14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及びベーン131の位相が異なっている。図13及び図14では、図示の都合上、各ポート141,142,151,161を模式的に示す。
図13及び図14に示すように、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。これにより、複数のベーン131は、互いの周方向位置を維持した状態で、両固定体面100,120に沿って軸方向Zに移動しながら回転する。図13及び図14では、複数のベーン131は、紙面左右方向に移動しながら下方に移動する。これにより、各フロント圧縮室A4a〜A4c及び各リア圧縮室A5a〜A5cにおいて容積変化が生じて、流体の吸入、圧縮又は膨張が行われる。つまり、ベーン131は、軸方向Zに移動しながら回転することによって、両圧縮室A4,A5において流体の吸入及び圧縮を行わせるものであるともいえる。
詳細には、第2フロント圧縮室A4bにおける第2フロント平坦面102よりも回転方向M側の空間と第1フロント圧縮室A4aとでは、容積が増加してフロント吸入ポート141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における第2フロント平坦面102よりも回転方向M側とは反対側の空間と第3フロント圧縮室A4cとでは、回転体60の回転に伴って容積が減少して、吸入流体の圧縮が行われる。詳細には、第3フロント圧縮室A4cにて吸入流体が圧縮され、第3フロント圧縮室A4cにて圧縮された流体は、第2フロント圧縮室A4bにおける第2フロント平坦面102よりも回転方向M側とは反対側の空間にて更に圧縮される。
そして、第2フロント圧縮室A4bにおける第2フロント平坦面102よりも回転方向M側とは反対側の空間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。リア圧縮室A5についても同様である。
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ではそれぞれ、3つのパーツ室において480°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る。詳細には、両圧縮室A4,A5では、0°〜240°の位相に亘って吸入流体の吸入又は膨張が行われ、240°〜480°の位相に亘って吸入流体の圧縮が行われる。
例えば、第2フロント平坦面102の中央部の角度位置を0°とし、当該中央部に第1のベーン131が配置されているとすると、第1のベーン131が0°の角度位置から240°の角度位置に到達するまでは、第1のベーン131に対して回転方向M側とは反対側のフロント圧縮室A4において吸入流体の吸入が行われる。
特に、フロント吸入開口部141aは、少なくとも第2フロント平坦面102の回転方向M側の端部から回転方向Mにおける120°の角度位置までの範囲に亘って形成されているため、第1のベーン131が240°の角度位置に到達するまで、吸入流体の吸入が行われる。これにより、フロント圧縮室A4にて流体の膨張が行われることを回避でき、効率の向上を図ることができる。
そして、上記第1のベーン131よりも回転方向M側とは反対側にある第2のベーン131が120°の角度位置から360°の角度位置に到達するまでは、第2のベーン131に対して回転方向M側のフロント圧縮室A4において吸入流体の圧縮が行われる。
ここで、説明の便宜上、各フロント圧縮室A4a〜A4cを区別して説明したが、各フロント圧縮室A4a〜A4cは、位相が互いに異なる圧縮室といえる。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、複数のベーン131によって、位相が互いに異なる3つの圧縮室に仕切られているともいえる。本実施形態では、回転体60が480°回転することによって、フロント側の3つの圧縮室、及び、リア側の3つの圧縮室のそれぞれにおいて流体の吸入及び圧縮が行われる。
ちなみに、各フロント圧縮室A4a〜A4cの圧力は、回転方向M側に配置されているものほど高くなり易く、詳細には第1フロント圧縮室A4a、第3フロント圧縮室A4c、第2フロント圧縮室A4bの順に高くなり易い。このため、ベーン131に対して回転方向M側の室内圧力は、ベーン131に対して回転方向M側とは反対側の室内圧力よりも高くなり易い。例えば、第2フロント圧縮室A4bと第3フロント圧縮室A4cとを仕切るベーン131の場合、ベーン131に対して回転方向M側とは反対側に第3フロント圧縮室A4cが配置され、ベーン131に対して回転方向M側に、第3フロント圧縮室A4cよりも高圧となり易い第2フロント圧縮室A4bが配置される。
なお、本実施形態では、説明の便宜上、各フロント圧縮室A4a〜A4cを、複数のベーン131によって仕切られるものとするとともにフロント吸入ポート141及びフロント吐出ポート151との位置関係で規定して説明したが、これに限られない。例えば、仮に1つの圧縮室の1周期について着目して説明すると以下のとおりである。
第1のベーン131が第2フロント平坦面102に対して回転方向M側に移動することによって、第1のベーン131に対して回転方向M側とは反対側に、フロント吸入ポート141と連通する圧縮室が形成される。当該圧縮室は、ベーン131が回転するに従って、フロント吸入ポート141と連通している状態を維持しつつ容積を増加させる。これにより、圧縮室にて吸入が行われる。
その後、第2のベーン131が第2フロント平坦面102に対して回転方向M側に移動することによって、圧縮室が第1のベーン131と第2のベーン131とによって区画される。第2のベーン131がフロント吸入開口部141aの回転方向M側の端部に到達するまで、圧縮室にて吸入が行われる。
その後、第2のベーン131がフロント吸入開口部141aの回転方向M側の端部よりも回転方向M側に移動すると、圧縮室はフロント吸入ポート141と連通しなくなり、更に回転体60が回転するとフロント吐出ポート151と連通する。また、この段階において圧縮室の容積は回転体60の回転に伴って減少するため、圧縮室では圧縮が行われる。そして、第2のベーン131が第2フロント平坦面102に当接する位置まで到達することによって、圧縮室の容積が「0」となり、圧縮室の吸入及び圧縮の1周期が終了する。
以上詳述した本実施形態によれば以下の効果を奏する。なお、以下の説明では、説明の便宜上、基本的にはフロント側の構成について説明するが、リア側の構成についても同様の効果を奏する。
(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回転体60と、回転軸12の回転に伴って回転しないフロント固定体90と、回転体60に形成されたベーン溝130に挿入され、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ベーン131と、を備えている。回転体60は、軸方向Zに対して交差しているフロント回転体面71を有し、フロント固定体90は、フロント回転体面71と軸方向Zに対向するフロント固定体面100を有している。圧縮機10は、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、ベーン131が軸方向Zに移動しながら回転することによって流体の吸入及び圧縮が行われるフロント圧縮室A4を備えている。
ベーン131は、ベーン溝130に挿入されているベーン本体170と、ベーン本体170に対して軸方向Zに移動可能な状態で、ベーン本体170における軸方向Zの端面171に取り付けられたフロントチップシール180と、を備えている。圧縮機10は、フロントチップシール180とベーン本体170との間に形成された背圧空間183にオイルを供給するオイル供給通路200を備えている。
かかる構成によれば、背圧空間183にオイルが供給されることにより、フロントチップシール180が背圧空間183によってフロント固定体面100に向けて押圧される。これにより、フロントチップシール180がフロント固定体面100に当接し易くなる。したがって、ベーン131とフロント固定体面100との間に隙間が生じることを抑制できる。
また、背圧空間183にオイルが充填されることにより、背圧空間183に流体が残留することを抑制できる。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上記隙間に残留することに起因する損失を抑制できる。
なお、本実施形態では、背圧空間183からオイルがしみ出すことによって、ベーン本体170の軸方向Zの端面171と対向面181bとの間にもオイルが充填され易い。これにより、ベーン本体170の端面171と対向面181bとの間に圧縮流体が残留することを抑制できる。
(1−2)ベーン本体170は、当該ベーン本体170の軸方向Zの端面171に形成されたフロント本体溝173を備え、フロントチップシール180は、フロント本体溝173に挿入されているシール凸部182を備え、シール凸部182がフロント本体溝173に挿入されることによってベーン本体170に取り付けられている。背圧空間183は、シール凸部182とフロント本体溝173とによって形成されている。
かかる構成によれば、シール凸部182がフロント本体溝173に挿入されることによってフロントチップシール180がベーン本体170に取り付けられており、そのシール凸部182とフロント本体溝173とによって背圧空間183が形成されている。この場合、背圧空間183にオイルが供給されることにより、背圧空間183のオイルによってシール凸部182が押圧され、フロントチップシール180がフロント固定体面100に向けて押圧される。これにより、(1−1)の効果を奏する。
特に、ベーン131が回転する際に、フロントチップシール180には、フロント固定体面100から周方向の摩擦力が付与される。この場合、シール凸部182がフロント本体溝173に挿入される構成ではフロントチップシール180の剛性が弱くなり易いため、上記摩擦力によってフロントチップシール180が変形して、フロントチップシール180とフロント固定体面100との間に隙間が形成される場合がある。
この点、本実施形態によれば、背圧空間183による押圧力によって、フロントチップシール180の変形を抑制できる。これにより、シール凸部182がフロント本体溝173に挿入されることによってフロントチップシール180がベーン本体170に取り付けられる構成において生じ易いフロントチップシール180の変形を好適に抑制できる。
(1−3)ベーン131は、回転体60が回転することによって軸方向Zに往復移動するものである。オイル供給通路200は、回転体60に形成された回転体通路211と、ベーン本体170に形成され、背圧空間183と連通しているベーン通路221と、を含む。回転体通路211は、ベーン溝130の内周端面130aに形成され且つオイルが流出する回転体流出口213を有し、ベーン通路221は、ベーン本体170の内周端面170aに形成され且つオイルが流入するベーン流入口222を有している。回転体流出口213とベーン流入口222とは、ベーン131が一往復する期間のうち少なくとも一部において連通する。
かかる構成によれば、回転体通路211及びベーン通路221を介して背圧空間183にオイルが供給される。この場合、回転体60及びベーン本体170は共に回転するものであるため、回転体60及びベーン本体170が回転した場合であっても、回転体通路211、ベーン通路221及び背圧空間183の相対位置は変動しない。さらに、ベーン131が一往復する際に、少なくとも一部の期間において回転体流出口213とベーン流入口222とが連通する。これにより、ベーン131が軸方向Zに移動しながら回転する場合であっても、背圧空間183に対してオイルを供給できる。
また、回転体流出口213がベーン溝130の内周端面130aに形成されているため、ベーン本体170の内周端面170aとベーン溝130の内周端面130aとの間にオイルが供給される。これにより、オイルによって、ベーン本体170の内周端面170aとベーン溝130の内周端面130aとの間がシールされる。したがって、ベーン本体170の内周端面170aとベーン溝130の内周端面130aとの間を介して流体が漏れることを抑制できる。
(1−4)ベーン流入口222は、ベーン131の移動距離以上に軸方向Zに延びている。
かかる構成によれば、ベーン131の軸方向Zの移動に関わらず、回転体通路211とベーン通路221とを連通させることができる。これにより、オイルを継続的にベーン通路221に供給することができ、それを通じて背圧空間183に継続的にオイルを供給できる。
かかる構成によれば、ベーン131の軸方向Zの移動に関わらず、回転体通路211とベーン通路221とを連通させることができる。これにより、オイルを継続的にベーン通路221に供給することができ、それを通じて背圧空間183に継続的にオイルを供給できる。
(1−5)ベーン本体170の内周端面170aとベーン溝130の内周端面130aとは、ベーン131の軸方向Zの移動に関わらず、当接している。
かかる構成によれば、ベーン131の移動に関わらず、ベーン溝130の内周端面130aがベーン本体170の内周端面170aによって覆われている。これにより、ベーン溝130の内周端面130aに形成された回転体流出口213が露出することを抑制できる。したがって、回転体流出口213から直接フロント圧縮室A4に向けてオイルが漏れることを抑制できる。また、ベーン溝130の内周端面130aとベーン本体170の内周端面170aとの当接箇所にオイルが供給されるため、ベーン溝130の内周端面130aとベーン本体170の内周端面170aとの摺動を円滑に行うことができる。
かかる構成によれば、ベーン131の移動に関わらず、ベーン溝130の内周端面130aがベーン本体170の内周端面170aによって覆われている。これにより、ベーン溝130の内周端面130aに形成された回転体流出口213が露出することを抑制できる。したがって、回転体流出口213から直接フロント圧縮室A4に向けてオイルが漏れることを抑制できる。また、ベーン溝130の内周端面130aとベーン本体170の内周端面170aとの当接箇所にオイルが供給されるため、ベーン溝130の内周端面130aとベーン本体170の内周端面170aとの摺動を円滑に行うことができる。
(1−6)ベーン通路221は、ベーン本体170の内周端面170aに形成され、軸方向Zに開放された溝である。背圧空間183における径方向R内側の端部である内周端空間183aは、ベーン通路221と軸方向Zに対向する位置に形成されており、ベーン通路221と内周端空間183aとが連通している。
かかる構成によれば、ベーン本体170内に溝を形成することなく、背圧空間183にオイルを供給できる。これにより、ベーン本体170の構成の複雑化を抑制できる。
また、内周端空間183aとベーン通路221とが連通しているため、ベーン通路221からのオイルはまず内周端空間183aに供給される。内周端空間183aに供給されたオイルは、遠心力によって径方向R外側に向けて移動する。これにより、背圧空間183の全体に亘ってオイルを供給させ易くすることができる。
また、内周端空間183aとベーン通路221とが連通しているため、ベーン通路221からのオイルはまず内周端空間183aに供給される。内周端空間183aに供給されたオイルは、遠心力によって径方向R外側に向けて移動する。これにより、背圧空間183の全体に亘ってオイルを供給させ易くすることができる。
(1−7)フロント圧縮室A4では、オイルを含む流体の吸入及び圧縮が行われる。圧縮機10は、フロント圧縮室A4によって圧縮された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166を備えている。オイル供給通路200は、オイルセパレータ166によって分離されたオイルを背圧空間183に供給するものである。
かかる構成によれば、オイルセパレータ166によって圧縮流体から分離されたオイルは高圧となり易いため、背圧空間183内の圧力を高めることができ、背圧空間183による押圧力の向上を図ることができる。
(1−8)オイル供給通路200は、回転軸12内に形成され、オイルセパレータ166によって分離されたオイルが導入される第1軸内通路201と、第1軸内通路201から径方向R外側に向けて延びた第2軸内通路202と、を有している。第2軸内通路202の流路断面積は、第1軸内通路201の流路断面積よりも小さく、回転体通路211の流路断面積は、第2軸内通路202の流路断面積以下である。
かかる構成によれば、流路断面積を小さくすることによって第2軸内通路202及び回転体通路211の小型化を図ることができる。この場合、第1軸内通路201内のオイルがベーン通路221に導入されにくくなる不都合が懸念される。これに対して、本実施形態では、回転軸12、回転体60及びベーン131が回転するため、第1軸内通路201内にあるオイルは、遠心力によって径方向R外側に向けて押圧される。これにより、第1軸内通路201内にあるオイルが、第2軸内通路202及び回転体通路211を通って、ベーン通路221に導入され易いため、オイルが背圧空間183に供給され易い。したがって、流路断面積を小さくすることに起因する上記不都合を抑制できる。
(第2実施形態)
本実施形態では、図15〜17に示すように、ベーン本体170は、軸方向Zの端面171,172から固定体面100,120に向けて突出した本体凸部251,252を備えている。本体凸部251,252は、ベーン本体170の軸方向Zの端面171,172の径方向R全体に亘って形成されている。
本実施形態では、図15〜17に示すように、ベーン本体170は、軸方向Zの端面171,172から固定体面100,120に向けて突出した本体凸部251,252を備えている。本体凸部251,252は、ベーン本体170の軸方向Zの端面171,172の径方向R全体に亘って形成されている。
フロント本体凸部251に対応させて、本実施形態のフロントチップシール180は、フロント本体凸部251が挿入されるシール溝253を備えている。フロントチップシール180は、フロント本体凸部251がシール溝253に挿入されることによってベーン本体170に取り付けられている。本実施形態のシール溝253は、フロントチップシール180の径方向R全体に亘って形成されている。
かかる構成において、本実施形態の背圧空間254は、フロント本体凸部251とシール溝253とによって形成されている。例えば、背圧空間254は、フロント本体凸部251の先端面と、シール溝253の底面及び両側面とによって囲まれた空間である。
本実施形態のベーン通路221は、軸方向Zに開放されるようにフロント本体凸部251を軸方向Zに貫通しており、フロント本体凸部251の先端面に開口している。これにより、ベーン通路221と、背圧空間254における径方向R内側の端部である内周端空間254aとが連通している。これにより、オイル供給通路200によって背圧空間254にオイルが供給される。
以上詳述した本実施形態によれば以下の作用効果を奏する。
(2−1)ベーン本体170は、軸方向Zの端面171からフロント固定体面100に向けて突出したフロント本体凸部251を備えている。フロントチップシール180は、フロント本体凸部251が挿入されるシール溝253を備え、フロント本体凸部251がシール溝253に挿入されることによってベーン本体170に取り付けられている。背圧空間254は、フロント本体凸部251とシール溝253とによって形成されている。
(2−1)ベーン本体170は、軸方向Zの端面171からフロント固定体面100に向けて突出したフロント本体凸部251を備えている。フロントチップシール180は、フロント本体凸部251が挿入されるシール溝253を備え、フロント本体凸部251がシール溝253に挿入されることによってベーン本体170に取り付けられている。背圧空間254は、フロント本体凸部251とシール溝253とによって形成されている。
かかる構成によれば、フロント本体凸部251がシール溝253に挿入される構成となっているため、フロントチップシール180に設けられたシール凸部182がベーン本体170の端面171に形成されたフロント本体溝173に挿入される構成と比較して、フロントチップシール180の剛性が高くなり易い。これにより、フロントチップシール180がフロント固定体面100との摺動によって変形しにくくなっている。
また、フロント本体凸部251とシール溝253とによって形成された背圧空間254にオイルが供給されることにより、フロントチップシール180がフロント固定体面100に押圧されて、フロントチップシール180がより変形しにくくなっている。
以上のことから、フロントチップシール180の変形に起因してフロントチップシール180とフロント固定体面100との間に隙間が生じることを好適に抑制できる。
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。
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。
○ 図18に示すように、ベーン通路260は、ベーン本体170内に形成されていてもよい。例えば、図18に示すベーン通路260は、ベーン本体170の内周端面170aに形成されたベーン流入口261を有している。また、ベーン通路260は、ベーン流入口261から径方向R外側に向けて延びた第1パーツ通路262と、第1パーツ通路262と連通しているとともに軸方向Zに延びた第2パーツ通路263と、を有しており、全体としてベーン131の厚さ方向から見てT字状に形成されている。
本別例の回転体流出口213は、ベーン131の軸方向Zの移動距離以上に軸方向Zに延びているとよい。これにより、ベーン流入口261と回転体流出口213とは、ベーン131の軸方向Zの移動に関わらず、径方向Rに重なっている。
ベーン通路260は、背圧空間183に開口したベーン流出口264を有している。ベーン流出口264は、例えば本体溝底面173aに形成されている。ベーン流出口264は、例えば径方向Rに延びている本体溝底面173aにおける径方向Rの両端部よりも中央部寄りの位置に形成されている。
回転体流出口213から流出されたオイルは、ベーン流入口261に流入し、ベーン流出口264から背圧空間183に導入される。これにより、背圧空間183にはオイルが充填され、背圧空間183によってフロントチップシール180がフロント固定体面100に向けて押圧される。
なお、ベーン通路260の具体的な形状は、これに限られず任意である。例えば、ベーン通路260は、ベーン流入口261からベーン流出口264に向けて径方向Rに対して傾斜したY字状に形成されていてもよい。
また、ベーン流入口261がベーン131の移動距離以上に軸方向Zに延びていてもよい。要は、回転体流出口213及びベーン流入口261の少なくとも一方がベーン131の移動距離以上に延びていればよい。
ただし、これに限られず、回転体流出口213又はベーン流入口261の軸方向Zの長さは、ベーン131の移動距離未満であってもよい。この場合であっても、ベーン131が一往復する期間のうち一部の期間において、回転体流出口213とベーン流入口261とが連通するように両者の位置関係が設定されているとよい。
○ オイル供給通路200の具体的な構成は任意である。
例えば、オイル供給通路200は、ベーン本体170の外周端面に形成され且つ軸方向Zに開放することによって背圧空間183と連通する溝で構成されたベーン通路と、フロントシリンダ側壁部32に形成され、当該ベーン通路に対して径方向R外側からオイルを供給するシリンダ通路と、を備えている構成でもよい。
例えば、オイル供給通路200は、ベーン本体170の外周端面に形成され且つ軸方向Zに開放することによって背圧空間183と連通する溝で構成されたベーン通路と、フロントシリンダ側壁部32に形成され、当該ベーン通路に対して径方向R外側からオイルを供給するシリンダ通路と、を備えている構成でもよい。
例えば、オイル供給通路200は、フロントシリンダ側壁部32に形成され、背圧空間183の径方向R外側の位置に開口したシリンダ通路を備え、径方向Rの外側から直接背圧空間183に向けてオイルを供給するものでもよい。
なお、上記のようにシリンダ通路が形成されている構成においては、第2軸内通路202及び回転体通路211を省略してもよい。つまり、これら第2軸内通路202及び回転体通路211は必須ではない。
○ ベーン通路221を省略してもよい。この場合、例えば背圧空間183が径方向R内側に開放されていることに対応させて、背圧空間183の径方向R内側に回転体流出口213を配置してもよい。詳細には、回転体流出口213は、ベーン131の軸方向Zの往復移動に伴う背圧空間183の移動範囲の少なくとも一部に対して径方向R内側から重なる位置に形成されているとよい。これにより、回転体流出口213から流出したオイルが直接背圧空間183に供給される。
○ 背圧空間183は、ベーン131の径方向R全体に亘って形成されている必要はなく、径方向Rの一部に形成される構成でもよい。第1実施形態では、背圧空間183は、少なくともベーン通路221に対して軸方向Zに対向する位置に形成されていればよい。
○ 回転体流出口213とベーン流入口222とは、ベーン131が軸方向Zに一往復する期間(換言すれば回転体60が1回転する期間)のうち少なくとも一部の期間において連通していればよく、常に連通している必要はない。例えば、ベーン通路221は、ベーン本体170の内周端面170aにおける軸方向Zの一部に形成されており、ベーン131は、回転体流出口213とベーン通路221とが径方向Rに連通する位置と、回転体流出口213とベーン通路221とが径方向Rに連通しない位置との間を往復移動する構成でもよい。
○ ベーン溝130の内周端面130aと、ベーン本体170の内周端面170aとが若干離間していてもよい。この場合であっても、両内周端面130a,170a間にオイル膜が形成されて、流体が漏れることを抑制できる。
○ 貯油室A6の位置や形状は任意である。また、第1軸内通路201内にオイルが貯留される点に着目すれば、第1軸内通路201は貯油室A6の一部又は全部を構成しているといえる。
○ 貯油室A6を省略して、オイルセパレータ166によって分離されたオイルが直接第1軸内通路201に導入される構成でもよい。
○ オイルセパレータ166を省略してもよい。
○ オイルセパレータ166を省略してもよい。
○ 背圧空間183に供給されるオイルは、オイルセパレータ166によって分離された圧縮流体のオイルに限られず任意である。
○ フロント本体溝173の幅はシール凸部182の幅よりも広くてもよい。これにより、シール凸部182がフロント本体溝173に円滑に挿入できるとともに、シール凸部182とフロント本体溝173との摺動によってフロントチップシール180の軸方向Zの移動が阻害されることを抑制できる。この場合、ベーン131が回転することに伴って、第1シール凸側面182bと第1本体溝側面173bとが当接して、その当接箇所にてシールされ易い一方、第2シール凸側面182cと第2本体溝側面173cとは離間し易い。これにより、第2シール凸側面182cと第2本体溝側面173cとの間を介して、背圧空間183内のオイルが端面171と対向面181bとの間のうち背圧空間183よりも回転方向M側の部分に供給され易い。このため、ベーン131に対して回転方向M側の室内流体が残留しにくくすることができる。
○ フロント本体溝173の幅はシール凸部182の幅よりも広くてもよい。これにより、シール凸部182がフロント本体溝173に円滑に挿入できるとともに、シール凸部182とフロント本体溝173との摺動によってフロントチップシール180の軸方向Zの移動が阻害されることを抑制できる。この場合、ベーン131が回転することに伴って、第1シール凸側面182bと第1本体溝側面173bとが当接して、その当接箇所にてシールされ易い一方、第2シール凸側面182cと第2本体溝側面173cとは離間し易い。これにより、第2シール凸側面182cと第2本体溝側面173cとの間を介して、背圧空間183内のオイルが端面171と対向面181bとの間のうち背圧空間183よりも回転方向M側の部分に供給され易い。このため、ベーン131に対して回転方向M側の室内流体が残留しにくくすることができる。
○ チップシール180,190は、ベーン本体170に対して軸方向Zに移動可能な状態で取り付けられていれば、その具体的な形状や位置については任意である。
○ 両チップシール180,190のいずれか一方を省略してもよい。つまり、フロント側又はリア側のいずれか一方のみにチップシールが設けられていてもよい。この場合、ベーン本体170におけるチップシールが設けられていない側の端部が、固定体面と当接するシール面を有しているとよい。つまり、ベーン131は、2部品で構成されていてもよい。
○ 両チップシール180,190のいずれか一方を省略してもよい。つまり、フロント側又はリア側のいずれか一方のみにチップシールが設けられていてもよい。この場合、ベーン本体170におけるチップシールが設けられていない側の端部が、固定体面と当接するシール面を有しているとよい。つまり、ベーン131は、2部品で構成されていてもよい。
○ 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。なお、回転体筒部61の一部が切り欠かれている場合には、別部材が切り欠き部分に嵌め込まれていてもよい。
○ 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。
○ 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。
○ 圧縮室A4,A5は、回転体面71,72及び固定体面100,120を用いて区画されていればよく、圧縮室A4,A5を区画するのに用いられる他の面については任意である。フロントシリンダ30を省略して、リアハウジング22(又はハウジング11)が回転体60及び両固定体90,110を収容する構成では、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。この場合、リアハウジング22又はハウジング11が、回転体及び固定体を収容するシリンダ部ともいえ、リアハウジング22の内周面が、回転体面及び固定体面と協働して圧縮室を区画するのに用いられるシリンダ内周面ともいえる。また、圧縮室A4,A5は、筒部外周面62に代えて、回転軸12の外周面を用いて区画される構成でもよい。
○ 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。
○ 圧縮室A4,A5に吸入流体を導入させるための構成、及び、圧縮室A4,A5にて圧縮された圧縮流体を吐出させる構成は、第1実施形態にて例示した構成に限られず任意である。例えば、吸入ポート及び吐出ポートの少なくとも一方を固定体90,110に設けてもよい。
○ 圧縮室A4,A5に吸入流体を導入させるための構成、及び、圧縮室A4,A5にて圧縮された圧縮流体を吐出させる構成は、第1実施形態にて例示した構成に限られず任意である。例えば、吸入ポート及び吐出ポートの少なくとも一方を固定体90,110に設けてもよい。
○ 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には2つの圧縮室A4,A5が設けられていたが、これに限られない。
例えば、図19に示すように、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。なお、図19では、ベーン131は、リアチップシール190を有しているが、リアチップシール190を省略してもよい。
例えば、図19に示すように、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。なお、図19では、ベーン131は、リアチップシール190を有しているが、リアチップシール190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外側に突出した板状である。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。なお、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。
○ 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。
○ 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し、2つの吐出室A1が対向配置される構成でもよい。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。
○ 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し、2つの吐出室A1が対向配置される構成でもよい。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。
○ ベーン131の数は任意であり、1枚でもよいし、2枚でもよいし、4枚以上でもよい。なお、ベーン131が1枚の場合、フロント圧縮室A4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、及び、ベーン131によって、吸入が行われる吸入室と、圧縮が行われる圧縮室とに仕切られる。
○ 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(固定体当接面)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。
○ 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から離れるように湾曲していたが、これに限られない。例えば、フロント湾曲面103は、その途中位置において、フロント回転体面71との距離が一定となる部分を有していてもよい。リア湾曲面123についても同様である。
○ 固定体当接面は必須ではない。例えば第2フロント平坦面102は、微小な隙間を介してフロント回転体面71に対して離間していてもよい。
○ ハウジング11の具体的な形状については任意である。
○ ハウジング11の具体的な形状については任意である。
○ 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。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。
○ 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)本体溝は、周方向に離間して対向配置された一対の側面として、第1本体溝側面と、第1本体溝側面よりも回転体の回転方向側に配置された第2本体溝側面と、を有し、シール凸部は、第1本体溝側面と周方向に対向する第1シール凸側面と、第1シール凸側面よりも回転方向側に配置され、第2本体溝側面と周方向に対向する第2シール凸側面とを有しているとよい。
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)本体溝は、周方向に離間して対向配置された一対の側面として、第1本体溝側面と、第1本体溝側面よりも回転体の回転方向側に配置された第2本体溝側面と、を有し、シール凸部は、第1本体溝側面と周方向に対向する第1シール凸側面と、第1シール凸側面よりも回転方向側に配置され、第2本体溝側面と周方向に対向する第2シール凸側面とを有しているとよい。
10…圧縮機、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、90,110…固定体、100,120…固定体面、102,122…第2平坦面(固定体当接面)、103,123…湾曲面、130…ベーン溝、130a…ベーン溝の内周端面、131…ベーン、170…ベーン本体、171,172…ベーン本体における軸方向の端面、173,174…本体溝、180.190…チップシール(シール部材)、182…シール凸部、183,254…背圧空間、183a,254a…内周端空間、200…オイル供給通路、201…第1軸内通路、202…第2軸内通路、211…回転体通路、213…回転体流出口、221,260…ベーン通路、222,261…ベーン流入口、251,252…本体凸部、253…シール溝、A4,A5…圧縮室、A6…貯油室。
Claims (7)
- 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、前記ベーンが前記軸方向に移動しながら回転することによって流体の吸入及び圧縮が行われる圧縮室と、
を備えている圧縮機であって、
前記ベーンは、
前記ベーン溝に挿入されているベーン本体と、
前記ベーン本体に対して前記軸方向に移動可能な状態で、前記ベーン本体における前記軸方向の端面に取り付けられたシール部材と、
を備え、
前記圧縮機は、前記シール部材と前記ベーン本体との間に形成された背圧空間にオイルを供給するオイル供給通路を備えていることを特徴とする圧縮機。 - 前記ベーン本体は、当該ベーン本体の前記軸方向の端面に形成された本体溝を備え、
前記シール部材は、前記本体溝に挿入されているシール凸部を備え、前記シール凸部が前記本体溝に挿入されることによって前記ベーン本体に取り付けられており、
前記背圧空間は、前記シール凸部と前記本体溝とによって形成されている請求項1に記載の圧縮機。 - 前記ベーン本体は、当該ベーン本体の前記軸方向の端面から前記固定体面に向けて突出した本体凸部を備え、
前記シール部材は、前記本体凸部が挿入されるシール溝を備え、前記本体凸部が前記シール溝に挿入されることによって前記ベーン本体に取り付けられており、
前記背圧空間は、前記本体凸部と前記シール溝とによって形成されている請求項1に記載の圧縮機。 - 前記オイル供給通路は、
前記回転体に形成された回転体通路と、
前記ベーン本体に形成され、前記背圧空間と連通しているベーン通路と、
を含み、
前記回転体通路は、前記ベーン溝の内周端面に形成され且つオイルが流出する回転体流出口を有し、
前記ベーン通路は、前記ベーン本体の内周端面に形成され且つオイルが流入するベーン流入口を有し、
前記ベーンが一往復する期間のうち少なくとも一部において、前記回転体流出口と前記ベーン流入口とが連通する請求項1〜3のうちいずれか一項に記載の圧縮機。 - 前記回転体流出口及び前記ベーン流入口の少なくとも一方は、前記ベーンの移動距離以上に前記軸方向に延びている請求項4に記載の圧縮機。
- 前記ベーン本体の内周端面と前記ベーン溝の内周端面とは、前記ベーンの前記軸方向の移動に関わらず、当接している請求項4又は請求項5に記載の圧縮機。
- 前記ベーン通路は、前記ベーン本体の内周端面に形成され、前記軸方向に開放された溝であり、
前記背圧空間における前記回転軸の径方向内側の端部である内周端空間は、前記ベーン通路と前記軸方向に対向する位置に形成されており、前記ベーン通路と前記内周端空間とが連通している請求項4〜6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 |
---|---|---|---|
JP2019032787A JP2020133610A (ja) | 2019-02-26 | 2019-02-26 | 圧縮機 |
Applications Claiming Priority (1)
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JP2019032787A JP2020133610A (ja) | 2019-02-26 | 2019-02-26 | 圧縮機 |
Publications (1)
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JP2020133610A true JP2020133610A (ja) | 2020-08-31 |
Family
ID=72278190
Family Applications (1)
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JP2019032787A Pending JP2020133610A (ja) | 2019-02-26 | 2019-02-26 | 圧縮機 |
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Country | Link |
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JP (1) | JP2020133610A (ja) |
-
2019
- 2019-02-26 JP JP2019032787A patent/JP2020133610A/ja active Pending
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