JP3568035B2

JP3568035B2 - Vane type compressor

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Publication number: JP3568035B2
Application number: JP2001129696A
Authority: JP
Inventors: 栄太呉服
Original assignee: Yanmar Co Ltd
Current assignee: Yanmar Co Ltd
Priority date: 2001-04-26
Filing date: 2001-04-26
Publication date: 2004-09-22
Anticipated expiration: 2021-04-26
Also published as: JP2002322991A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、カーエアコンシステムや、エンジンヒートポンプシステム等の一部として用いられる冷媒圧縮機に関し、特に冷媒として用いられる被圧縮流体の過圧縮損失を減少させ、圧縮機の効率を向上させたベーン型圧縮機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、カーエアコンシステムや、エンジンヒートポンプシステム等に用いられる冷媒圧縮機として、ベーン型圧縮機が知られている。
このベーン型圧縮機では、多気筒、圧縮部分の吐出口部にリードバルブ機構を設けている。リードバルブ（吐出弁）は、該バルブ内側の圧縮室内での圧力が、該バルブ外側の高圧室の圧力より高まった場合にのみ開くように構成されている。そして、高圧室側から圧縮室側への逆流を阻止し、被圧縮流体の再圧縮を防止すると共に、圧縮室の気密性を保つようにしている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが従来のベーン型圧縮機では、圧縮室内で圧縮された被圧縮流体が、リードバルブを開いて吐出されるには、圧縮室内の圧力が高圧室内の圧力以上となる必要がある。このため、高圧室内での圧縮工程の終了に対して、リードバルブの開口が遅れ、または開口度が減少し、被圧縮流体の過剰圧縮仕事が増大して、圧縮機の効率を減少させていた。
本発明は、圧縮機において、吐出口から吐出される被圧縮流体によって生じる圧力波の反射波を、自らの吐出口で吐出弁を開口するのに利用して、過剰圧縮仕事を低減することを可能とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次に該課題を解決するための手段を説明する。
即ち、略楕円状の内周面を有するシリンダと、該シリンダ後端面に設けるサイドブロックとをケース内に収納し、該シリンダ内周にロータを回転自在に設け、該ロータにベーン溝を形成してベーンを摺動自在に装着し、前記シリンダには吐出口を設け、該吐出口を開閉する吐出弁を設けた圧縮機において、前記吐出口を複数設け、各吐出口毎に被圧縮流体出口孔を前記サイドブロックに設け、各吐出口からの吐出経路に配管を設け、各吐出経路出口端を圧力解放する構成とし、複数の吐出口の内、一の吐出口と、他の少なくとも一の吐出口とを連通する経路を遮断する構成としたものである。
【０００５】
【発明の実施の形態】
まず、第一実施例のベーン型圧縮機１０について、図１から図３を用いて説明する。図１は第一実施例のベーン型圧縮機を示すロータ軸方向側面断面図であり、図２は第一実施例のベーン型圧縮機を示すロータ軸方向平面断面図であり、図３は図１のＡ−Ａ線断面図である。なお、図１、図２の左側を、圧縮機の前側とする。
ベーン型圧縮機１０はシリンダ収納ケース１１の内側にシリンダ１を収納し、シリンダ１の内周面は略楕円形状に形成されている。該シリンダ１の前端面および後端面には、シリンダ１と摺接するようにサイドブロック２・３が設けられている。シリンダ１内周の内部にはロータ４が回転自在に設けられ、ロータ４はロータ軸５に固設されている。前記サイドブロック２・３にはロータ軸５の延出方向に沿って、ボス部６・７がそれぞれ形成されており、ロータ軸５を該ボス部６・７で回動自在に支持するようにしている。ロータ４の外周面側にはベーン溝８・８・・・が複数形成され、該ベーン溝８・８・・・にはそれぞれベーン９・９・・・が摺動自在に装着されている。
【０００７】
図１、図３に示すように、シリンダ１の内周側は、シリンダ１内壁、サイドブロック２、３内面、ロータ４外周面、およびベーン９によって複数の小室に仕切られている。該小室は圧縮室１５と称し、ロータ４の回転により容積の大小変化を繰り返す。そしてロータ４の回転に伴い、それぞれの圧縮室１５において、吸入、圧縮、吐出の３工程が繰り返し行われる。
サイドブロック２の反ロータ４側には、該サイドブロック２にフロントハウジング１６が固設されている。フロントハウジング１６には吸入室１３が形成されており、圧力室１５の吸入工程では、吸入室１３より圧縮室１５へ冷媒ガス等の被圧縮流体の吸入が行われる。同時に、圧縮室１５の圧縮工程では、該圧縮室１５で被圧縮流体の圧縮が行われる。
【０００８】
圧縮室１５の容積が最小付近となる位置、すなわちシリンダ１内周の楕円短径付近には、該圧縮室１５とシリンダ１外周面側の高圧室（吐出チャンバ）２４側とを連通する吐出口２２が設けられている。図３に示すように、吐出口２２・２２はシリンダ１の周上で、シリンダ１の中心軸に対して略対称となる位置に形成されている。
吐出口２２の高圧室側開口端には、前記吐出弁２３が取り付けられており、該吐出弁２３は高圧室２４側から圧縮室１５側への被圧縮流体の逆流を防止している。吐出弁２３は、圧縮室１５内の被圧縮流体の圧力が高圧室２４の被圧縮流体の圧力より高くなったときのみに開き、それ以外のときは閉じて高圧室２４側から圧縮室１５側への逆流を阻止し、被圧縮流体の再圧縮を防止している。このように吐出弁２３が閉じている場合、圧縮室１５と高圧室２４は、吐出口２２周囲の吐出弁２３と接触する面によって気密性が保たれる。なお、吐出弁２３の開度はバルブサポート２７によって所定の開度に制限される。
【０００９】
シリンダ１後端側のサイドブロック３には、各吐出口２２毎に、被圧縮流体の出口孔２５が設けられている。また、各出口孔２５の反シリンダ側には、それぞれ配管４７が設けられている。出口孔２５と配管４７とは連通接続されており、各吐出口２２毎に、出口孔２５と配管４７とから吐出経路５０が形成されるようにしている。
そして、前記吐出弁２３が開くと、圧縮室１５内の被圧縮流体が吐出口２２を通過して高圧室２４側に吐出され、吐出された被圧縮流体が吐出経路５０を通過して、チャンバー１４内に吐出される。
また、配管４７の出口端（吐出方向終端）４７ａで、被圧縮流体がチャンバー１４内の開放空間に吐出されるように構成されている。このため、吐出経路５０の出口端が、圧力解放される構成となっている。なお、配管４７の出口端４７ａは本実施例では、吐出経路５０の出口端である。
【００１０】
以上構成により、本発明においては、吐出口２２からの吐出経路５０に配管４７を設け、吐出経路出口端を圧力解放する構成としている。後述するように、配管４７を吐出経路５０に設けるのは、該吐出経路５０の経路長を容易に変更可能とするとするためである。
第一実施例のベーン型圧縮機１０においては、吐出口２２を複数形成し、各吐出口毎に出口孔２５を前記サイドブロック３に設け、各吐出口２２から各出口孔２５を経る吐出経路に配管４７を設け、出口孔２５と配管４７とから吐出経路５０が形成されている。そして、吐出経路５０の出口端となる配管４７の出口端４７ａが圧力解放されるようにしている。しかし、吐出経路５０内での配管４７の配設位置は、吐出経路５０の吐出方向下流側とする前記構成に限定されるものではない。配管４７の吐出方向下流側、あるいは上流側に、該配管４７と連通する部材を設けて、該部材と出口孔２５と配管４７とから、吐出経路を構成するようにしても良い。
【００１１】
ベーン型圧縮機１０には、一の吐出口２２と、他の吐出口２２とを連通する連通経路３０・３０が設けられている。また、該連通経路３０・３０は遮断されるように構成されている。これは、後述するように、一の吐出口２２に、他の吐出口２２からの圧縮波の伝搬を防止するためである。
前記シリンダ１外周面と前記ケーシング１１内周面とは密着しておらず、この間に連通経路３０・３０が形成されている。そして、前記高圧室２４・２４が前記連通経路３０・３０を経由して連通し、吐出口２２・２２間が連通している。
連通経路３０を遮断するため、該連通経路３０・３０には、シール３１・３１を設けている。シール３１は、シリンダ１の外側面に溝を設け、該溝に装着するものである。そして、溝にシール３１を装着することにより、シール３１の位置決めを容易に行うことができ、圧縮機作動中におけるシール３１の移動も防止できる。以上のように、シール３１によりシール構造を構成して、一の吐出口２２より他の吐出口２２へ連通する連通経路３０が遮断されている。
【００１２】
本実施例のベーン型圧縮機１０には、吐出口２２は二つしか設けられていないが、吐出口が三つ以上シリンダ１に形成される場合は、連通経路が複数形成される。ここで連通経路とは、複数の吐出口の内、一の吐出口と、他の少なくとも一の吐出口とを連通する経路のことである。そして、これらの連通経路を遮断することにより、一の吐出口に対し、他の吐出口から圧縮波が伝搬するのを防いでいる。なお、一の吐出口の吐出時に、他の吐出口からの圧縮波の伝搬を防止することが目的であるので、必ずしも、これらの連通経路をすべて遮断する必要はない。これらの連通経路の内、一の吐出口の吐出時に影響を及ぼす連通経路３０（を通過する圧縮波）だけを遮断するようにしてもよい。
吐出口を三つ以上シリンダ１に形成した場合とは、例えば、ロータ軸にそって、シリンダを複数連ねるようにして、別構成のベーン型圧縮機を構成した場合のことである。この場合は、それぞれのシリンダの周上に吐出口を二つ設け、圧縮機全体では、シリンダの配設数の二倍の数の吐出口を設けている。この場合においても、吐出口間に形成される連通経路を遮断して、一の吐出口に対し、他の吐出口からの圧縮波が伝搬するのを防ぐのである。
【００１３】
被圧縮流体が吐出口２２より吐出されると、高圧室２４内の圧力は、吐出された被圧縮流体の圧力に対して低圧であるため、吐出口２２より、高圧室２４内等のシリンダ収納ケース１１内に充満する被圧縮流体に、圧力波が伝搬される。そして、被圧縮流体の吐出経路５０への流出に先立って、圧力波が、吐出経路５０および連通経路３０・３０へ伝搬する。該圧力波は高圧室２４内の圧力に対して高圧の波動であり、吐出経路５０や連通経路３０・３０に充満する被圧縮流体に、該被圧縮流体を圧縮する圧力を加える。この高圧の圧力波を、以下、圧縮波とする。
これに対し、圧力波が、圧力解放された開放端で反射した反射波を、膨張波とする。膨張波は高圧室２４内の圧力に対して低圧の波動であり、被圧縮流体に、該被圧縮流体を膨張させる圧力を加えるものである。第一実施例のベーン型圧縮機１０では、前記配管４７の出口端４７ａで圧縮波が自由端反射し、膨張波に変化する。
図２には、一の吐出口２２で発生した圧縮波４８が、前記出口端４７ａで自由端反射して膨張波４９に変化し、該膨張波４９が該吐出口２２の吐出弁２３へ伝搬する様子を示している。
【００１４】
ベーン型圧縮機１０で、吐出口２２・２２間が遮断されている場合は、一の吐出口２２からの膨張波又は圧縮波が、他の吐出口２２に伝播することはない。このため、一の吐出口２２に設けた吐出弁２３の開閉には、他の吐出口２２からの影響はない。
このとき一の吐出弁２３には、高圧室２４側からは、該吐出弁２３の吐出口２２より吐出された被圧縮流体の圧力と、該吐出口２２で発生した圧力波だけが働いている。そして前述したように、圧縮室１５内の被圧縮流体の圧力が高圧室２４側の圧力より高まった場合に、吐出弁２３が開放され、圧縮室１５の被圧縮流体が高圧室２４側へ吐出される。
【００１５】
本発明では、一の吐出口２２より被圧縮流体を効率よく吐出するため、該吐出口２２で発生した圧縮波を膨張波に変化させ、該吐出口２２での吐出時に丁度、前記膨張波が前記吐出口２２へ伝搬するようにしている。そして、該膨張波により、前記吐出口２２の吐出弁２３の後圧（高圧室２４側からの圧力）を低下させている。
また、本発明で利用しようとしている膨張波は、前サイクルにおいて吐出された圧縮波が自由端反射して変化したものである。ここでサイクルとは、一の吐出口２２に関して、前記吸入、圧縮、吐出工程の一連工程を示している。つまり、一の吐出口２２において、あるサイクルの吐出工程で発生した圧力波が前記出口孔４７ａで自由端反射して膨張波に変化し、次のサイクルの吐出工程開始時（吐出開始時）に丁度、該膨張波が該吐出口２２の吐出弁２３に伝搬してくるようにするのである。
前記膨張波の伝搬タイミングは、前記吐出経路５０の経路長によって決定される。このため、吐出経路５０の一部を配管４７で構成し、経路長の異なる配管を用いることで、吐出経路５０の経路長を調節可能として、膨張波が吐出口２２の吐出開始時に、前記吐出弁２３へ伝搬するようにしている。
【００１６】
次に、膨張波の伝搬タイミングが吐出弁の吐出開始時と合っていない従来例および一部改善例と、膨張波の伝搬タイミングが吐出弁の吐出開始時と合っている本実施例との比較について、図４から図６および図９、図１０を用いて説明する。
図４はシール３１の有無によるロータ回転角度と吐出口内圧力および高圧室内圧力との関係を示す図であり、図５は従来と本発明におけるロータ回転角度と吐出口内圧力と高圧室内圧力との関係を示す図であり、図６は従来と本発明におけるロータ回転角度と吐出口内圧力および吐出弁リフト比との関係を示す図であり、図９は従来のベーン型圧縮機を示すロータ軸方向側面断面図であり、図１０は一部改善例のベーン型圧縮機を示すロータ軸方向側面断面図である。
図４から図６の横軸はロータ４の角度変化を示しており、これは時間変化に相当する。ロータ４にはベーン９が五つ設けられているので、ロータ４の角度が７２度変化する毎に、各吐出口２２において吐出のサイクルが一回行われることとなる。
【００１７】
図４には、従来例と一部改善例とのベーン型圧縮機の場合において、高圧室内圧力の時間変化の様子を示している。ここで、吐出口内圧力とは、吐出弁２３に対して圧縮室１５側より働く圧力のことであり、高圧室内圧力とは、吐出弁２３に対して高圧室２４側より働く圧力のことである。
従来例のベーン型圧縮機１１０は、図９に示すように、本実施例のベーン型圧縮機１０より、配管４７およびシール３１を取り除いた構成としている。そして、ベーン型圧縮機１１０では、出口孔２５によって、（第一実施例の吐出経路５０に相当する）吐出経路５１が形成されている。該吐出経路５１の経路長は、膨張波が前記伝搬タイミングと一致して伝播してくるようには構成されていない。つまり、前のサイクルに一の吐出口２２で発生した圧縮波が吐出経路５１の出口端で膨張波に変化して、該膨張波が吐出弁２３に伝搬してくるタイミングと、次のサイクルでの同じ吐出口２２における吐出開始時とは、タイミングが合っていない。したがって、吐出口２２の吐出開始時において、吐出弁２３の後圧力が低下することは無い。このため、ロータ４は過剰な圧縮仕事をすることによって、吐出弁２３を開口させ、被圧縮流体を吐出させる。つまり、従来のベーン型圧縮機１１０では、膨張波によって、吐出開始時における高圧室内圧力の低下、すなわち圧縮仕事低減の恩恵は最適には得られない。
また、連通経路３０にシール構造が設けられていないため、一の吐出口２２での吐出時に、他の吐出口２２からの圧縮波の影響を受けてしまうことがある。
一方、一部改善例のベーン型圧縮機２１０は、図１０に示すように、本実施例のベーン型圧縮機１０より、配管４７を取り除いた構成としている。また、吐出経路５１の構成は、従来例のベーン型圧縮機１１０と同様である。このため、吐出経路５１を介して膨張波による圧縮仕事低減の恩恵は、ベーン型圧縮機２１０においても得られない。
また、従来例、あるいは一部改善例において、前記サイドブロック３の反シリンダ側にカバー６０を設け、該カバー６０の内部に前記出口孔２５・２５と連通する経路を形成し、該経路の出口端にオイルフィルタを設けることがある。この場合は、吐出経路が出口孔２５とカバー６０内の経路とから構成されることになるが、該吐出経路も前記伝搬タイミングと一致するように構成されてはいないので、この構成の圧縮機も、やはり膨張波による恩恵を得ることはできない。
【００１８】
従来例と一部改善例とでは、シール構造の有無が相違点である。つまり、一部改善例では、シール構造を設けることで、一の吐出口２２に対する他の吐出口２２からの圧力干渉波（つまり圧縮波）の伝搬を遮断して、圧縮効率の向上を図っている。
そして、吐出口２２より被圧縮流体の吐出が開始されるのは、吐出口内圧力が上昇して高圧室内圧力より高くなったときである。
【００１９】
高圧室内圧力は、一部改善例の方が従来例より、低めの値となっている。この変化は、一部改善例ではシール構造により、一の吐出口２２に対し、他の吐出口２２からの圧縮波の影響を遮断できたためである。
吐出弁２３には、前述したように、二種類の圧力波が伝搬してくる。一つは、自らの吐出口２２より圧縮波として発生し、高圧室２４等のシリンダ収納ケース１１内の内壁、もしくは吐出経路５１の出口端で反射して、再び自らの吐出弁２３へ戻ってくる圧力波である。圧縮波が高圧室２４等の内壁で反射した場合は、固定端反射であり、反射波は圧縮波のままである。また、本発明で利用しているように、圧縮波が吐出経路５１を介して出口端で反射した場合は、前述したように自由端反射なので、膨張波に変化する。このため図４中に示されるように、高圧室内圧力がチャンバー１４内の圧力に対して、高圧となったり、低圧となったり変化する。
もう一つは、他の吐出口２２より圧縮波として発生し、連通経路３０・３０を通過して伝搬してくる圧力波である。吐出口２２より発生した圧縮波が、連通経路３０・３０を通過する前後のいずれか一方において、前記出口端４７ａ・４７ａで反射されると、該圧縮波は膨張波に変化する。また、自ら（吐出開始側）および他の高圧室２４・２４等の内壁で反射した場合は固定端反射であり、該反射によっては圧縮波は圧縮波のままであり、膨張波は膨張波のままである。したがって、他の吐出口２２より自らの吐出弁２３へ伝搬する圧力波は、圧縮波および膨張波が混じっており、時間によって自らの吐出弁２３側へ伝搬する圧縮波の強度、膨張波の強度が変化する。
一部改善例でシール構造を設けて連通経路３０・３０を遮断したことと、図４中に示されるように、一部改善例側で高圧室内圧力が低めとなっているのは、他の吐出口２２側からの膨張波および圧縮波の伝搬を防止したためである。
【００２０】
図４に示すように、一部改善例では吐出開始時において、高圧室内圧力が従来よりも低めとなっている。この原因は、他の吐出口２２からの圧縮波が、丁度吐出開始時に自らの吐出弁２３（吐出開始側）へ伝搬していたことが除かれたためである。
したがって、吐出口２２から被圧縮流体を吐出する際に、一部改善例の方が吐出弁２３の開口が容易であり、ロータ４にかかる負荷も小さくなり、圧縮効率が向上するのである。
【００２１】
一部改善例では、高圧室内圧力の谷が、前記吐出開始時より早めに到来している。本発明では、高圧室内圧力の谷が吐出弁２３に到来する時期を遅らせて、吐出開始時と高圧室内圧力の谷とが一致するようにし、吐出口２２からの被圧縮流体の吐出が、一部改善例の場合よりも効率よく行われるようにしている。
一部改善例においては、前述したように、一の吐出口２２に対し、他の吐出口２２からの圧力波干渉はない。このように、シール構造を設けて他の吐出口からの圧力波干渉を遮断したベーン型圧縮機では、出口孔２５の出口端で自由端反射する膨張波の伝搬経路において、該伝搬経路の経路長を変化させることで、高圧室内圧力の谷を遅らせたり、進ませたりすることができる。
図５には、従来例と本発明（第一実施例）との場合において、高圧室内圧力の時間変化の様子が示されている。本発明では、前記吐出経路５０に配管４７を設けて吐出経路５０の経路長を調節しているので、吐出開始時と高圧室内圧力の谷とが一致している。そして、吐出口２２での吐出開始時に吐出弁２３の開弁圧を低下させて、吐出弁２３の開弁が容易となるようにし、ロータ４にかかる負荷を軽減して、過剰な圧縮仕事の低減を実現している。
【００２２】
図６の上側のグラフは、従来例と本発明との場合において、吐出口内圧力の時間変化の様子を示している。図６において、従来例と本発明とで吐出口内圧力を比較すると、本発明の方が吐出口内圧力の最大値が低いものとなっている。このため、本発明の方がロータ４にかかる最大負荷が小さく、そのため圧縮効率が高いものとなることが図中に示されている。
【００２３】
また、図６の下側のグラフには、従来と本発明との場合において、前記ロータ４の回転角度と、吐出弁２３のリフト比の関係を示している。ここで吐出弁２３のリフト比０とは、吐出弁２３が完全に閉じている状態であり、リフト比１とは、吐出弁２３が最大に開いている状態である。
図６のグラフは、吐出弁２３のリフト比を示すものなので、従来および本発明において、ピーク値は等しいものとなっている。同じ吐出弁を用いる限り、該吐出弁の開口量も等しいためである。
本発明のグラフは、従来よりも早い時間で開口を始め、又ピーク値に到達している。これは、圧縮室１５より被圧縮流体の吐出を行うタイミングにおいて、吐出弁２３の外圧（高圧室側圧力）が、従来よりも本発明で低めのものとなっていることを意味している。該タイミングで吐出弁２３の外圧が低下しているのは、膨張波がこのタイミングに合わせて吐出弁２３に伝搬されているためである。
したがって、本発明では従来よりも被圧縮流体の過圧縮損失が生じにくいものとなっていることが、図６の下側のグラフに示されている。
【００２４】
次に、第二実施例のベーン型圧縮機２０について、図７、図８を用いて説明する。図７は第二実施例のベーン型圧縮機を示すロータ軸方向側面断面図であり、図８は圧縮波および膨張波の伝搬の様子を示す概念図である。第一実施例と共通する部分に関しては説明を省略し、第二実施例で独特である部分について、以下で説明を行う。
ベーン型圧縮機２０では、前記シール３１によるシール構造を取り除き、連通経路３０・３０を介して、吐出口２２・２２間が連通するようにしている。図７に示すように、第一実施例のベーン型圧縮機１０より、シール３１を取り除いた構成としている。
第一実施例では、吐出経路５０を通過する自らの圧力波を利用して、吐出弁２３の開弁圧を低下させていた。つまり、一の吐出口２２より吐出された圧縮波を前記出口端４７ａで膨張波に変化させ、該膨張波を同じ吐出口２２へ伝搬させて、該吐出口２２の吐出弁２３の開弁圧を低下させていた。また、他の吐出口２２からの圧力波干渉を避けるため、前記連通経路３０・３０を遮断する構成としていた。
第二実施例においては、前記吐出経路を通過する圧力波だけでなく、連通経路３０・３０を通過する圧力波をも利用して、吐出弁２３の開弁圧を低下させるものである。つまり、吐出側の吐出口２２に対する他の吐出口２２で発生した圧縮波を、該圧縮波が連通経路３０・３０を通過する前後のいずれか一方において、前記出口端４７ａ・４７ａのいずれか一方で膨張波に変化させ、該膨張波を吐出側の吐出口２２へ伝搬させ、該吐出口２２の吐出弁２３を低下させるのである。
【００２５】
図８には、被圧縮流体が一の吐出口２２より吐出されると共に、該吐出口２２より圧縮波および膨張波が発生した様子を示している。一の吐出口２２からの圧縮波は、他の吐出弁２３に向けて、連通経路３０・３０を通って伝搬する。なお、被圧縮流体は、前述したように、吐出経路５０を通過して前記出口端４７ａよりチャンバー１４へ吐出される。
伝搬経路４２は、一方の吐出口２２より吐出された被圧縮流体の圧縮波が、連通経路３０を経て、他の出口端４７ａ（前記他の吐出口２２に対応する出口端４７ａ）で反射して膨張波に変化し、他方の吐出弁２３へ伝搬する経路を示すものである。
伝搬経路４３は、一の吐出口２２より吐出された被圧縮流体の圧縮波が、自らの出口端４７ａ（前記一方の吐出口２２に対応する出口孔２５）で反射して膨張波に変化し、該膨張波が連通経路３０・３０を経て、他方の吐出弁２３へ伝搬するものである。
なお、図８中には、連通経路３０の一方のみが示されている。
【００２６】
吐出口２２で発生した圧縮波は、出口端４７ａ・４７ａのいずれか一方に到達するまでは圧縮波のままである。該圧縮波が出口端４７ａで自由端反射すると、膨張波に変化する。そして、吐出口２２より生じた圧縮波が、連通経路３０を通過する前に自由端反射した場合が前記伝搬経路４３の場合であり、連通経路３０を通過した後に自由端反射した場合が前記伝搬経路４２の場合である。
【００２７】
伝搬経路４２・４３は経路長が同じである。このため、吐出口２２で発生した圧縮波は、伝搬経路４２・４３のいずれを通過した場合でも、他方の吐出弁２３には、同じ時間で到達する。
第二実施例では、第一実施例での作用に加えて、この経路長を通過するのに要する時間を利用して、一の吐出口２２の吐出開始時に、丁度、他の吐出口２２で発生した圧縮波（到達時には自由端反射により膨張波）が、他方の吐出弁２３へ伝搬するようにしている。そして、該吐出開始時に、吐出弁２３に高圧室２４側より加えられる圧力を低下させて、該吐出弁２３からの被圧縮流体の吐出が容易となるようにしている。
本第二実施例においては、連通経路３０・３０の経路長は、シリンダ外周およびシリンダ収納ケース１１の内周とによって決定されている。そして、該経路長を調節して、前記吐出開始時と伝搬タイミングとが一致するようにしている。したがって、前記経路長を適切なものとするには、外周の大きさの異なるシリンダ、内周の異なるシリンダ収納ケースを用いて、調節する必要がある。あるいは、前記連通経路３０・３０はシール構造により遮断して、シリンダ収納ケース１１の外側に配管等を介して別に連通経路を形成し、長さの異なる配管に交換することで、連通経路の経路長を自在に変更可能としても良い。
【００２８】
以上構成により、本発明の第二実施例においては、吐出経路５０と連通経路３０・３０の経路長を適切な長さに調節し、一の吐出口２２で発生した圧縮波と、他の吐出口２２で発生した圧縮波の双方を利用して、一の吐出口２２の吐出弁２３の開弁圧を低下させるようにしている。このため、吐出口２２・２２の両方の圧力波を利用することで、吐出口２２の吐出開始時において、第一実施例の場合よりも吐出弁２３の開弁圧を低下させることができる。そして、圧縮効率の向上を実現することができる。
【００２９】
【発明の効果】
請求項１記載の如く、略楕円状の内周面を有するシリンダと、該シリンダ後端面に設けるサイドブロックとをケース内に収納し、該シリンダ内周にロータを回転自在に設け、該ロータにベーン溝を形成してベーンを摺動自在に装着し、前記シリンダには吐出口を設け、該吐出口を開閉する吐出弁を設けた圧縮機において、前記吐出口を複数設け、各吐出口毎に被圧縮流体出口孔を前記サイドブロックに設け、各吐出口からの吐出経路に配管を設け、各吐出経路出口端を圧力解放する構成とし、複数の吐出口の内、一の吐出口と、他の少なくとも一の吐出口とを連通する経路を遮断する構成としたので、自らの吐出口から吐出された被圧縮流体の圧力波の反射波を利用して、吐出弁の開弁圧を低下させることができる。そして、吐出弁を開口するための過剰な圧縮仕事を低減できる。さらに、一の吐出口から吐出される被圧縮流体の圧縮波が他の吐出口に伝搬して、他の吐出口の吐出弁の開口が妨げられるのを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第一実施例のベーン型圧縮機を示すロータ軸方向側面断面図である。
【図２】第一実施例のベーン型圧縮機を示すロータ軸方向平面断面図である。
【図３】図１のＡ−Ａ線断面図である
【図４】シール３１の有無によるロータ回転角度と吐出口内圧力および高圧室内圧力との関係を示す図である。
【図５】従来と本発明におけるロータ回転角度と吐出口内圧力および高圧室内圧力との関係を示す図である。
【図６】従来と本発明におけるロータ回転角度と吐出口内圧力および吐出弁リフト比との関係を示す図である。
【図７】第二実施例のベーン型圧縮機を示すロータ軸方向側面断面図である。
【図８】圧縮波および膨張波の伝搬の様子を示す概念図である。
【図９】従来のベーン型圧縮機を示すロータ軸方向側面断面図である。
【図１０】一部改善例のベーン型圧縮機を示すロータ軸方向側面断面図である。
【符号の説明】
１シリンダ
３サイドブロック
４ロータ
８ベーン溝
９ベーン
１０・２０ベーン型圧縮機
１１シリンダ収納ケース
１４チャンバー
２２吐出口
２３吐出弁
２５出口孔
３０連通経路
４７配管
４７ａ出口端
５０吐出経路[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a refrigerant compressor used as a part of a car air-conditioning system, an engine heat pump system, and the like, and in particular, a vane type in which overcompression loss of a fluid to be compressed used as a refrigerant is reduced and the efficiency of the compressor is improved. Related to compressors.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, a vane compressor has been known as a refrigerant compressor used in a car air conditioner system, an engine heat pump system, and the like.
In this vane compressor, a multi-cylinder, reed valve mechanism is provided at a discharge port of a compression portion. The reed valve (discharge valve) is configured to open only when the pressure in the compression chamber inside the valve becomes higher than the pressure in the high pressure chamber outside the valve. Further, the backflow from the high-pressure chamber side to the compression chamber side is prevented, so that the fluid to be compressed is prevented from being recompressed, and the airtightness of the compression chamber is maintained.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the conventional vane-type compressor, the pressure in the compression chamber must be equal to or higher than the pressure in the high-pressure chamber in order for the compressed fluid compressed in the compression chamber to be discharged by opening the reed valve. For this reason, the opening of the reed valve is delayed or the opening degree decreases with respect to the end of the compression process in the high-pressure chamber, and the excessive compression work of the fluid to be compressed increases, thereby reducing the efficiency of the compressor. .
The present invention reduces the excessive compression work in a compressor by using a reflected wave of a pressure wave generated by a fluid to be compressed discharged from a discharge port to open a discharge valve at a discharge port of the compressor. Make it possible.
[0004]
[Means for Solving the Problems]
The problem to be solved by the present invention is as described above. Next, means for solving the problem will be described.
That is, a cylinder having a substantially elliptical inner peripheral surface and a side block provided on the rear end surface of the cylinder are housed in a case, a rotor is rotatably provided on the inner periphery of the cylinder, and a vane groove is formed in the rotor. In the compressor, a vane is slidably mounted, a discharge port is provided in the cylinder, and a discharge valve for opening and closing the discharge port is provided. In the compressor, a plurality of the discharge ports are provided, and a compressed fluid outlet is provided for each discharge port. A hole is provided in the side block, a pipe is provided in a discharge path from each discharge port, and a pressure is released from each discharge path outlet end, and among the plurality of discharge ports, one discharge port and at least one other In this configuration, a path communicating with the discharge port is shut off .
[0005]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
First, a vane-type compressor 10 according to a first embodiment will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a side sectional view in the rotor axial direction showing the vane type compressor of the first embodiment, FIG. 2 is a plan sectional view in the rotor axial direction showing the vane type compressor of the first embodiment, and FIG. 1 is a sectional view taken along line AA of FIG. Note that the left side of FIGS. 1 and 2 is the front side of the compressor.
The vane compressor 10 houses the cylinder 1 inside a cylinder housing case 11, and the inner peripheral surface of the cylinder 1 is formed in a substantially elliptical shape. Side blocks 2 and 3 are provided on the front end face and the rear end face of the cylinder 1 so as to be in sliding contact with the cylinder 1. A rotor 4 is rotatably provided inside the cylinder 1, and the rotor 4 is fixed to a rotor shaft 5. Bosses 6 and 7 are formed on the side blocks 2 and 3 along the direction in which the rotor shaft 5 extends, and the rotor shaft 5 is rotatably supported by the bosses 6 and 7. ing. A plurality of vane grooves 8, 8,... Are formed on the outer peripheral surface side of the rotor 4, and vanes 9, 9,.
[0007]
As shown in FIGS. 1 and 3, the inner peripheral side of the cylinder 1 is partitioned into a plurality of small chambers by the inner wall of the cylinder 1, the inner surfaces of the side blocks 2 and 3, the outer peripheral surface of the rotor 4, and the vane 9. The small chamber is referred to as a compression chamber 15, and changes in size repeatedly with the rotation of the rotor 4. Then, as the rotor 4 rotates, three processes of suction, compression, and discharge are repeatedly performed in each compression chamber 15.
A front housing 16 is fixed to the side block 2 on the side opposite to the rotor 4 of the side block 2. A suction chamber 13 is formed in the front housing 16, and in the suction process of the pressure chamber 15, a fluid to be compressed such as a refrigerant gas is sucked from the suction chamber 13 into the compression chamber 15. At the same time, in the compression step of the compression chamber 15, the fluid to be compressed is compressed in the compression chamber 15.
[0008]
At a position where the volume of the compression chamber 15 is near the minimum, that is, near the elliptical minor diameter of the inner circumference of the cylinder 1, a discharge port communicating the compression chamber 15 with the high-pressure chamber (discharge chamber) 24 on the outer peripheral surface side of the cylinder 1. 22 are provided. As shown in FIG. 3, the discharge ports 22 are formed on the circumference of the cylinder 1 at positions substantially symmetric with respect to the center axis of the cylinder 1.
The discharge valve 23 is attached to the opening end of the discharge port 22 on the high-pressure chamber side, and the discharge valve 23 prevents the backflow of the fluid to be compressed from the high-pressure chamber 24 side to the compression chamber 15 side. The discharge valve 23 opens only when the pressure of the fluid to be compressed in the compression chamber 15 becomes higher than the pressure of the fluid to be compressed in the high pressure chamber 24, and otherwise closes and closes from the high pressure chamber 24 to the compression chamber 15 side. Backflow is prevented and recompression of the fluid to be compressed is prevented. When the discharge valve 23 is closed as described above, the compression chamber 15 and the high-pressure chamber 24 are kept air-tight by the surface around the discharge port 22 that contacts the discharge valve 23. The opening of the discharge valve 23 is limited to a predetermined opening by the valve support 27.
[0009]
In the side block 3 on the rear end side of the cylinder 1, an outlet hole 25 for the fluid to be compressed is provided for each discharge port 22. Further, pipes 47 are provided on the side of each outlet hole 25 opposite to the cylinder. The outlet hole 25 and the pipe 47 are connected to each other so that a discharge path 50 is formed from the outlet hole 25 and the pipe 47 for each discharge port 22.
When the discharge valve 23 is opened, the fluid to be compressed in the compression chamber 15 passes through the discharge port 22 and is discharged to the high-pressure chamber 24 side. 14 is discharged.
Further, at the outlet end (the end in the discharge direction) 47 a of the pipe 47, the fluid to be compressed is discharged into the open space in the chamber 14. Therefore, the outlet end of the discharge path 50 is configured to release the pressure. In this embodiment, the outlet end 47a of the pipe 47 is the outlet end of the discharge path 50.
[0010]
With the above configuration, in the present invention, the pipe 47 is provided in the discharge path 50 from the discharge port 22, and the pressure at the discharge path outlet end is released. As described later, the pipe 47 is provided in the discharge path 50 so that the path length of the discharge path 50 can be easily changed.
In the vane type compressor 10 of the first embodiment, a plurality of discharge ports 22 are formed, outlet holes 25 are provided for the respective discharge ports in the side block 3, and a discharge path from each discharge port 22 to each outlet hole 25 is provided. A discharge path 50 is formed from the outlet hole 25 and the pipe 47. The outlet end 47a of the pipe 47, which is the outlet end of the discharge path 50, is configured to release pressure. However, the arrangement position of the pipe 47 in the discharge path 50 is not limited to the above-described configuration in which the pipe 47 is located downstream of the discharge path 50 in the discharge direction. A member communicating with the pipe 47 may be provided on the downstream side or the upstream side in the discharge direction of the pipe 47, and the discharge path may be configured by the member, the outlet hole 25, and the pipe 47.
[0011]
The vane-type compressor 10 is provided with communication paths 30 that communicate one discharge port 22 and another discharge port 22. In addition, the communication paths 30 are configured to be shut off. This is to prevent the propagation of the compression wave from one discharge port 22 to another discharge port 22 as described later.
The outer peripheral surface of the cylinder 1 and the inner peripheral surface of the casing 11 are not in close contact with each other, and communication paths 30 are formed therebetween. The high-pressure chambers 24 communicate with each other via the communication paths 30, and the discharge ports 22 communicate with each other.
In order to cut off the communication path 30, the communication paths 30 are provided with seals 31. The seal 31 has a groove provided on the outer surface of the cylinder 1 and is mounted in the groove. By mounting the seal 31 in the groove, the positioning of the seal 31 can be easily performed, and the movement of the seal 31 during operation of the compressor can be prevented. As described above, the seal structure is configured by the seal 31, and the communication path 30 that communicates from one discharge port 22 to another discharge port 22 is blocked.
[0012]
Although only two discharge ports 22 are provided in the vane compressor 10 of the present embodiment, a plurality of communication paths are formed when three or more discharge ports are formed in the cylinder 1. Here, the communication path is a path that connects one of the plurality of outlets with at least one other outlet. By blocking these communication paths, the compression wave is prevented from propagating from one discharge port to another discharge port. Since the purpose is to prevent the propagation of the compression wave from the other discharge port at the time of discharge from one discharge port, it is not always necessary to block all of these communication paths. Of these communication paths, only the communication path 30 (a compression wave passing through) that affects the discharge of one discharge port may be cut off.
The case where three or more discharge ports are formed in the cylinder 1 means, for example, a case where a vane-type compressor having a different configuration is formed by connecting a plurality of cylinders along a rotor shaft. In this case, two discharge ports are provided on the circumference of each cylinder, and the number of discharge ports is twice the number of cylinders provided in the entire compressor. Also in this case, the communication path formed between the discharge ports is cut off to prevent the compression wave from another discharge port from propagating to one discharge port.
[0013]
When the compressed fluid is discharged from the discharge port 22, the pressure in the high-pressure chamber 24 is lower than the pressure of the discharged compressed fluid. A pressure wave is propagated through the fluid to be compressed filling the case 11. Then, prior to the outflow of the compressed fluid to the discharge path 50, the pressure wave propagates to the discharge path 50 and the communication paths 30. The pressure wave is a high-pressure wave with respect to the pressure in the high-pressure chamber 24, and applies a pressure for compressing the compressed fluid to the compressed fluid filling the discharge path 50 and the communication paths 30. This high pressure wave is hereinafter referred to as a compression wave.
On the other hand, a reflected wave of the pressure wave reflected at the open end where the pressure is released is defined as an expansion wave. The expansion wave is a wave of lower pressure than the pressure in the high-pressure chamber 24, and applies a pressure to expand the compressed fluid to the compressed fluid. In the vane compressor 10 of the first embodiment, the compression wave is reflected at the free end at the outlet end 47a of the pipe 47, and changes to an expansion wave.
In FIG. 2, the compression wave 48 generated at one discharge port 22 is reflected at the free end at the outlet end 47 a and changes into an expansion wave 49, which propagates to the discharge valve 23 of the discharge port 22. It shows how to do.
[0014]
When the discharge between the discharge ports 22 is interrupted by the vane compressor 10, the expansion wave or the compression wave from one discharge port 22 does not propagate to the other discharge ports 22. Therefore, the opening and closing of the discharge valve 23 provided in one discharge port 22 is not affected by the other discharge ports 22.
At this time, only the pressure of the fluid to be compressed discharged from the discharge port 22 of the discharge valve 23 and the pressure wave generated at the discharge port 22 act on the one discharge valve 23 from the high pressure chamber 24 side. . As described above, when the pressure of the fluid to be compressed in the compression chamber 15 becomes higher than the pressure in the high pressure chamber 24, the discharge valve 23 is opened, and the fluid to be compressed in the compression chamber 15 is discharged to the high pressure chamber 24 side. Is done.
[0015]
In the present invention, in order to efficiently discharge the fluid to be compressed from one of the discharge ports 22, the compression wave generated at the discharge port 22 is changed to an expansion wave, and the discharge wave at the time of discharge at the discharge port 22 is generated by the expansion wave. Propagation to the discharge port 22 is performed. Then, the post-pressure (pressure from the high-pressure chamber 24 side) of the discharge valve 23 of the discharge port 22 is reduced by the expansion wave.
In addition, the expansion wave to be used in the present invention is a compression wave discharged in the previous cycle and changed by free-end reflection. Here, the cycle refers to a series of the suction, compression, and discharge steps for one discharge port 22. In other words, at one discharge port 22, the pressure wave generated in the discharge step of a certain cycle is reflected at the free end at the outlet hole 47a and changes to an expansion wave, and at the start of the discharge step of the next cycle (at the start of discharge). The expansion wave just propagates to the discharge valve 23 of the discharge port 22.
The propagation timing of the expansion wave is determined by the length of the discharge path 50. For this reason, a part of the discharge path 50 is constituted by the pipe 47, and by using pipes having different path lengths, the path length of the discharge path 50 can be adjusted. Propagation to the valve 23 is performed.
[0016]
Next, a comparison between the conventional example and the partially improved example in which the propagation timing of the expansion wave does not match the start of discharge of the discharge valve, and the present embodiment in which the propagation timing of the expansion wave matches the start of discharge of the discharge valve Will be described with reference to FIGS. 4 to 6 and FIGS. 9 and 10.
FIG. 4 is a diagram showing the relationship between the rotor rotation angle and the pressure in the discharge port and the high-pressure chamber pressure depending on the presence or absence of the seal 31, and FIG. 5 is the relationship between the rotor rotation angle, the pressure in the discharge port and the high-pressure chamber pressure in the related art and the present invention. FIG. 6 is a diagram showing a relationship between a rotor rotation angle, a discharge port pressure and a discharge valve lift ratio in the conventional and the present invention, and FIG. 9 is a rotor axial side view showing a conventional vane type compressor. It is sectional drawing and FIG. 10 is a rotor axial side sectional drawing which shows the vane type compressor of a partially improved example.
The horizontal axis in FIGS. 4 to 6 shows the angle change of the rotor 4, which corresponds to the time change. Since the rotor 4 is provided with five vanes 9, each time the angle of the rotor 4 changes by 72 degrees, one discharge cycle is performed at each discharge port 22.
[0017]
FIG. 4 shows how the pressure in the high-pressure chamber changes over time in the case of the vane compressor of the conventional example and the partially improved example. Here, the discharge port pressure is a pressure acting on the discharge valve 23 from the compression chamber 15 side, and the high pressure chamber pressure is a pressure acting on the discharge valve 23 from the high pressure chamber 24 side. .
As shown in FIG. 9, a conventional vane-type compressor 110 has a configuration in which the pipe 47 and the seal 31 are removed from the vane-type compressor 10 of the present embodiment. In the vane compressor 110, a discharge path 51 (corresponding to the discharge path 50 of the first embodiment) is formed by the outlet hole 25. The path length of the discharge path 51 is not configured so that the expansion wave propagates in accordance with the propagation timing. In other words, the compression wave generated at one discharge port 22 in the previous cycle changes to an expansion wave at the outlet end of the discharge path 51, and the expansion wave propagates to the discharge valve 23 at the timing of the next cycle. The timing does not match with the time when the discharge is started at the same discharge port 22. Therefore, the pressure after the discharge valve 23 does not decrease when the discharge of the discharge port 22 is started. For this reason, the rotor 4 performs an excessive compression work, thereby opening the discharge valve 23 and discharging the fluid to be compressed. That is, in the conventional vane-type compressor 110, the reduction of the high-pressure chamber pressure at the start of discharge due to the expansion wave, that is, the benefit of reducing the compression work cannot be optimally obtained.
Further, since the communication path 30 is not provided with the seal structure, the discharge from one discharge port 22 may be affected by the compression wave from the other discharge port 22.
On the other hand, as shown in FIG. 10, the vane compressor 210 of the partially improved example has a configuration in which the pipe 47 is removed from the vane compressor 10 of the present embodiment. The configuration of the discharge path 51 is the same as that of the conventional vane compressor 110. Therefore, the benefit of reducing the compression work due to the expansion wave via the discharge path 51 cannot be obtained even in the vane compressor 210.
In a conventional example or a partially improved example, a cover 60 is provided on the side of the side block 3 opposite to the cylinder, and a path communicating with the outlet holes 25 is formed inside the cover 60. An oil filter may be provided at the end. In this case, the discharge path is composed of the outlet hole 25 and the path in the cover 60. However, since the discharge path is not configured to coincide with the propagation timing, the compressor having this configuration is used. However, the benefits of expansion waves cannot be obtained.
[0018]
The difference between the conventional example and the partially improved example is the presence or absence of the seal structure. That is, in the partially improved example, by providing the seal structure, the propagation of the pressure interference wave (that is, the compression wave) from one discharge port 22 to the other discharge port 22 is blocked, and the compression efficiency is improved. I have.
The discharge of the fluid to be compressed is started from the discharge port 22 when the pressure in the discharge port increases and becomes higher than the high-pressure chamber pressure.
[0019]
The high-pressure room pressure is lower in the partially improved example than in the conventional example. This change is because the effect of the compression wave from another discharge port 22 on one discharge port 22 could be cut off by the seal structure in the partially improved example.
As described above, two types of pressure waves propagate to the discharge valve 23. One is generated as a compression wave from its own discharge port 22 and reflected on the inner wall of the cylinder housing case 11 such as the high-pressure chamber 24 or the outlet end of the discharge path 51, and returns to its own discharge valve 23 again. Coming pressure waves. When the compression wave is reflected on the inner wall of the high-pressure chamber 24 or the like, it is a fixed-end reflection, and the reflected wave remains the compression wave. Further, as used in the present invention, when the compression wave is reflected at the outlet end via the discharge path 51, it changes to an expansion wave because of free end reflection as described above. Therefore, as shown in FIG. 4, the high-pressure chamber pressure becomes higher or lower than the pressure in the chamber 14.
The other is a pressure wave generated as a compression wave from another discharge port 22 and propagating through the communication paths 30. When the compression wave generated from the discharge port 22 is reflected by the outlet ends 47a before or after passing through the communication paths 30, the compression wave changes to an expansion wave. Further, when the light is reflected by itself (discharge start side) and the inner walls of the other high-pressure chambers 24, 24, etc., it is a fixed-end reflection. Remains. Therefore, the pressure wave propagating from the other discharge port 22 to the own discharge valve 23 is a mixture of the compression wave and the expansion wave, and the intensity of the compression wave and the intensity of the expansion wave propagating toward the own discharge valve 23 depending on time. Changes.
The fact that the communication paths 30 and 30 were cut off by providing a seal structure in the partially improved example, and that the high-pressure chamber pressure was lower on the partially improved side as shown in FIG. This is because the propagation of the expansion wave and the compression wave from the discharge port 22 side is prevented.
[0020]
As shown in FIG. 4, in the partially improved example, at the start of discharge, the high-pressure chamber pressure is lower than before. This is because the fact that the compression wave from the other discharge port 22 has just propagated to its own discharge valve 23 (discharge start side) at the start of discharge has been eliminated.
Therefore, when the fluid to be compressed is discharged from the discharge port 22, the partially improved example allows the opening of the discharge valve 23 to be easier, the load applied to the rotor 4 is reduced, and the compression efficiency is improved.
[0021]
In a partially improved example, the valley of the high-pressure room pressure arrives earlier than at the start of the discharge. In the present invention, the timing at which the valley of the high-pressure chamber pressure reaches the discharge valve 23 is delayed so that the start of the discharge coincides with the valley of the high-pressure chamber pressure. This is performed more efficiently than in the case of the section improvement example.
In the partially improved example, as described above, there is no pressure wave interference from one discharge port 22 to another discharge port 22. As described above, in the vane compressor in which the seal structure is provided to block the interference of the pressure wave from the other discharge ports, the propagation path of the expansion wave reflected at the exit end of the exit hole 25 at the free end thereof is the path of the propagation path. By changing the length, the valley of the high pressure chamber pressure can be delayed or advanced.
FIG. 5 shows how the high-pressure chamber pressure changes over time in the case of the conventional example and the present invention (first embodiment). In the present invention, since the pipe 47 is provided in the discharge path 50 to adjust the path length of the discharge path 50, the valley of the high-pressure chamber pressure coincides with the discharge start time. Then, at the start of discharge at the discharge port 22, the valve opening pressure of the discharge valve 23 is reduced to facilitate opening of the discharge valve 23, the load on the rotor 4 is reduced, and excessive compression work is reduced. Reduction has been achieved.
[0022]
The upper graph of FIG. 6 shows the state of the time change of the discharge port pressure in the conventional example and the present invention. In FIG. 6, when the pressure in the discharge port is compared between the conventional example and the present invention, the maximum value of the pressure in the discharge port of the present invention is lower. For this reason, it is shown in the drawing that the maximum load applied to the rotor 4 is smaller in the present invention, and the compression efficiency is higher.
[0023]
6 shows the relationship between the rotation angle of the rotor 4 and the lift ratio of the discharge valve 23 in the conventional case and the present invention. Here, the lift ratio 0 of the discharge valve 23 is a state where the discharge valve 23 is completely closed, and the lift ratio 1 is a state where the discharge valve 23 is fully opened.
Since the graph in FIG. 6 shows the lift ratio of the discharge valve 23, the peak values are equal in the conventional and the present invention. This is because as long as the same discharge valve is used, the opening amounts of the discharge valves are equal.
In the graph of the present invention, the opening starts earlier than before and reaches the peak value. This means that, at the timing of discharging the fluid to be compressed from the compression chamber 15, the external pressure (high-pressure chamber side pressure) of the discharge valve 23 is lower in the present invention than in the related art. The reason why the external pressure of the discharge valve 23 is reduced at this timing is that the expansion wave is transmitted to the discharge valve 23 at this timing.
Therefore, it is shown in the lower graph of FIG. 6 that in the present invention, the overcompression loss of the fluid to be compressed is less likely to occur than in the related art.
[0024]
Next, a vane compressor 20 according to a second embodiment will be described with reference to FIGS. FIG. 7 is a rotor axial side sectional view showing the vane type compressor of the second embodiment, and FIG. 8 is a conceptual diagram showing a state of propagation of a compression wave and an expansion wave. A description of parts common to the first embodiment will be omitted, and parts unique to the second embodiment will be described below.
In the vane compressor 20, the seal structure by the seal 31 is removed so that the discharge ports 22 communicate with each other through the communication paths 30. As shown in FIG. 7, the seal 31 is removed from the vane compressor 10 of the first embodiment.
In the first embodiment, the opening pressure of the discharge valve 23 is reduced by using its own pressure wave passing through the discharge path 50. That is, the compression wave discharged from one discharge port 22 is changed into an expansion wave at the outlet end 47a, and the expansion wave is propagated to the same discharge port 22, and the valve opening pressure of the discharge valve 23 of the discharge port 22 is increased. Had been lowered. Further, in order to avoid pressure wave interference from the other discharge ports 22, the communication paths 30 are cut off.
In the second embodiment, the valve opening pressure of the discharge valve 23 is reduced using not only the pressure wave passing through the discharge path but also the pressure wave passing through the communication paths 30. That is, the compression wave generated at the other discharge port 22 with respect to the discharge port 22 on the discharge side is transmitted to one of the outlet ends 47a before and after the compression wave passes through the communication paths 30. The expansion wave is transmitted to the discharge port 22 on the discharge side, and the discharge valve 23 of the discharge port 22 is lowered.
[0025]
FIG. 8 shows a state in which the fluid to be compressed is discharged from one discharge port 22 and a compression wave and an expansion wave are generated from the discharge port 22. The compression wave from one discharge port 22 propagates through the communication paths 30 to the other discharge valve 23. The compressed fluid passes through the discharge path 50 and is discharged from the outlet end 47a to the chamber 14 as described above.
The propagation path 42 reflects the compression wave of the fluid to be compressed discharged from one of the discharge ports 22 at the other outlet end 47a (the outlet end 47a corresponding to the other discharge port 22) via the communication path 30. 3 shows a path that changes into an expansion wave and propagates to the other discharge valve 23.
In the propagation path 43, the compression wave of the fluid to be compressed discharged from the one discharge port 22 is reflected by its own outlet end 47a (the outlet hole 25 corresponding to the one discharge port 22) and changes to an expansion wave. The expansion wave propagates to the other discharge valve 23 via the communication paths 30.
In FIG. 8, only one of the communication paths 30 is shown.
[0026]
The compression wave generated at the discharge port 22 remains the compression wave until it reaches one of the outlet ends 47a. When the compression wave is free-end reflected at the outlet end 47a, it changes to an expansion wave. The case where the compression wave generated from the discharge port 22 is reflected at the free end before passing through the communication path 30 is the case of the propagation path 43, and the case where the compression wave is reflected at the free end after passing through the communication path 30 is the case This is the case of the route 42.
[0027]
The propagation paths 42 and 43 have the same path length. For this reason, the compression wave generated at the discharge port 22 reaches the other discharge valve 23 at the same time regardless of which of the propagation paths 42 and 43 it passes.
In the second embodiment, in addition to the operation of the first embodiment, the time required to pass through this path length is used to start the discharge of one discharge port 22 and the other discharge port 22 The generated compression wave (expansion wave due to free-end reflection at the time of arrival) propagates to the other discharge valve 23. At the start of the discharge, the pressure applied to the discharge valve 23 from the high pressure chamber 24 side is reduced so that the discharge of the fluid to be compressed from the discharge valve 23 is facilitated.
In the second embodiment, the length of the communication paths 30 is determined by the outer circumference of the cylinder and the inner circumference of the cylinder storage case 11. The path length is adjusted so that the start of the ejection and the propagation timing coincide. Therefore, in order to make the path length appropriate, it is necessary to adjust using a cylinder having a different outer circumference and a cylinder storage case having a different inner circumference. Alternatively, the communication paths 30 and 30 are blocked by a seal structure, a separate communication path is formed outside the cylinder housing case 11 via a pipe or the like, and the communication path is replaced with a pipe having a different length, whereby the path of the communication path is changed. The length may be freely changed.
[0028]
With the above configuration, in the second embodiment of the present invention, the path length of the discharge path 50 and the communication paths 30 is adjusted to an appropriate length, and the compression wave generated at one discharge port 22 and the other discharge path By utilizing both of the compression waves generated at the outlet 22, the valve opening pressure of the discharge valve 23 of one discharge port 22 is reduced. Therefore, by using both pressure waves of the discharge ports 22, the valve opening pressure of the discharge valve 23 can be reduced at the start of the discharge of the discharge port 22 as compared with the first embodiment. And the improvement of compression efficiency can be realized.
[0029]
【The invention's effect】
As described in claim 1, a cylinder having a substantially elliptical inner peripheral surface and a side block provided on the rear end surface of the cylinder are housed in a case, and a rotor is rotatably provided on the inner periphery of the cylinder, and A compressor in which a vane groove is formed and a vane is slidably mounted, a discharge port is provided in the cylinder, and a discharge valve for opening and closing the discharge port is provided, a plurality of the discharge ports are provided, and each of the discharge ports is provided. A compressed fluid outlet hole is provided in the side block, a pipe is provided in a discharge path from each discharge port, and a pressure release is performed on each discharge path outlet end, one of a plurality of discharge ports, Since the path communicating with at least one other discharge port is configured to be cut off , the valve opening pressure of the discharge valve is reduced by using the reflected wave of the pressure wave of the fluid to be compressed discharged from its own discharge port. Can be done. And excessive compression work for opening the discharge valve can be reduced. Furthermore, it is possible to prevent the compression wave of the fluid to be compressed discharged from one discharge port from propagating to the other discharge port and obstructing the opening of the discharge valve of the other discharge port.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a side sectional view in the rotor axial direction showing a vane type compressor of a first embodiment.
FIG. 2 is a sectional view in a rotor axial direction showing a vane-type compressor of the first embodiment.
FIG. 3 is a sectional view taken along line AA of FIG. 1;
FIG. 5 is a diagram illustrating a relationship between a rotor rotation angle, a discharge port pressure, and a high-pressure chamber pressure according to the related art and the present invention.
FIG. 6 is a diagram illustrating a relationship between a rotor rotation angle, a discharge port pressure, and a discharge valve lift ratio according to the related art and the present invention.
FIG. 7 is a side sectional view in the rotor axial direction showing a vane-type compressor of a second embodiment.
FIG. 8 is a conceptual diagram showing a state of propagation of a compression wave and an expansion wave.
FIG. 9 is a rotor axial side sectional view showing a conventional vane type compressor.
FIG. 10 is a rotor axial side sectional view showing a vane type compressor of a partially improved example.
[Explanation of symbols]
Reference Signs List 1 cylinder 3 side block 4 rotor 8 vane groove 9 vane 10/20 vane compressor 11 cylinder storage case 14 chamber 22 discharge port 23 discharge valve 25 outlet hole 30 communication path 47 pipe 47a outlet end 50 discharge path

Claims

A cylinder having a substantially elliptical inner peripheral surface and a side block provided on the rear end surface of the cylinder are housed in a case, a rotor is rotatably provided on the inner periphery of the cylinder, and a vane groove is formed in the rotor to form a vane. Slidably mounted, the cylinder is provided with a discharge port, a compressor provided with a discharge valve for opening and closing the discharge port,
A plurality of the discharge ports are provided, a compressed fluid outlet hole is provided for each discharge port in the side block, a pipe is provided in a discharge path from each discharge port, and a pressure release is performed on each discharge path outlet end. A vane compressor characterized in that a path connecting one of the discharge ports to at least one other discharge port is shut off .