JP5120721B2 - ベーン型圧縮機 - Google Patents

Description

この発明は、ベーン型圧縮機に関し、特に圧縮機内の吐出経路において圧力脈動を低減することが可能なベーン型圧縮機に関する。

ベーン型圧縮機は、例えば、カムリングと、このカムリング内に回転可能に収容され、駆動軸に固定されたロータと、このロータに設けられた複数のベーン溝に挿入されるベーンと、カムリングの一方の端面に固定されるフロントサイド部材と他方の端面に固定されるリアサイド部材とを有して構成される。駆動軸は、軸受を介してフロントサイド部材及びリアサイド部材に回転可能に支持されており、例えば、フロントサイド部材には、作動流体（冷媒ガス）の吸入口とこの吸入口が連通する吸入室（低圧室）が形成され、リアサイド部材には、作動流体の吐出口とこの吐出口が連通する吐出室（高圧室）が形成されている（特許文献１参照。図４〜図６の構成）。

カムリングの内周面とロータの外周面との間には圧縮空間が画成され、この圧縮空間はベーンによって仕切られて複数の圧縮室が形成され、各圧縮室の容積はロータの回転によって変化するようになっている。

カムリングのフロント側端面には、吸入行程で吸入室から圧縮室へ冷媒ガスを導く吸入ポートが形成され、また、カムリングには吐出室に通じる吐出弁収容室が形成され、カムリングの内壁には、圧縮空間に対応して吐出ポートが設けられている。この吐出ポートは吐出弁収容室に開口し、吐出弁収容室に収容される吐出弁により開閉されるようになっている。

したがって、駆動軸に回転動力が伝達され、ロータが回転すると、吸入口から作動流体が吸入室に入り、吸入室から吸入ポートを介して圧縮空間に吸入される。圧縮空間内のベーンによって仕切られた圧縮室の容積はロータの回転に伴って変化するので、ベーン間に閉じ込められた作動流体は圧縮され、吐出ポートから吐出弁を介して吐出弁収容室に吐出され、その後、吐出室（高圧室）から吐出口を介して外部回路へ吐出される。

また、同公報には、シェル型のベーン型圧縮機も開示されている（同文献、図７、図８の構成）。このベーン型圧縮機は、カムリングと、駆動軸に固定され、カムリング内に回転可能に収容されるロータと、ロータに設けられた複数のベーン溝に挿入されるベーンと、カムリングのフロント側に配置されるフロントサイド部材と、カムリングのリア側及び外周面を包囲するシェル部材とを有して構成され、駆動軸は、軸受を介してフロントサイド部材及びシェル部材に回転可能に支持されており、シェル部材の内部には吐出室（高圧室）が設けられ、この吐出室がシェルに設けられた吐出口に連通すると共にカムリングの外周面とシェル部材の内周面との間に形成される吐出弁収容室に連通している。吐出弁収容室には、ベーン間に形成される圧縮室と連通可能な吐出ポートを開閉するための吐出弁が収容されている。

このような構成においても、ベーン間の圧縮室で圧縮された作動流体は、吐出ポートから吐出弁を介して吐出弁収容室に吐出され、その後、吐出室（高圧室）から吐出口を介して外部回路へ吐出される。
特開平９−１５８８６８号公報

しかしながら、上述したベーン型圧縮機においては、圧縮室から吐出弁収容室へ吐出された作動流体が、吐出弁収容室から高圧室を介して吐出口へ導かれ、この吐出口から外部回路へ送出されるので、吐出弁収容室に吐出された吐出ガスの圧力脈動がそのまま吐出口から外部回路へ伝達される不都合がある。このため、圧縮機内の吐出経路において圧力脈動を低減させる工夫が要請されるが、これを別部材によって実現しようとすれば、部品点数の増加を招き、また、シール箇所の増加を招く。さらに、圧力脈動を調整するためには、吐出経路を調整し易い構造とすることが望ましい。

本発明は、係る事情に鑑みてなされたものであり、吐出ガスの圧力脈動を部品点数の増加やシール箇所の増加を伴わずに低減することができ、また、圧力脈動をチューニングしやすい吐出経路の構造を備えたベーン型圧縮機を提供することを主たる課題としている。

上記課題を達成するために、この発明に係るベーン型圧縮機は、カムリングと、駆動軸に固定され、前記カムリング内に回転可能に収容されるロータと、前記ロータに設けられた複数のベーン溝に挿入されるベーンと、前記カムリングの一方の端側に配置されるサイド部材と、前記カムリングの他方の端側及び外周面を包囲するシェル部材とを備え、前記サイド部材及び前記シェル部材に前記駆動軸を軸支すると共に、前記サイド部材及び前記シェル部材のいずれか一方に前記カムリングと対向する端面を凹ませて吐出口と連通する高圧室が設けられ、また、前記カムリングの外周面と前記シェル部材の内周面との間に前記ベーン間に形成される圧縮室と連通可能な吐出弁収容室が設けられ、前記吐出弁収容室と前記高圧室とが前記カムリングに設けられたフランジ部により分離されると共に前記フランジ部に形成される通路を介して連通されていることを特徴としている。

したがって、吐出弁収容室に吐出された作動流体は、カムリングに設けられたフランジ部の通路を介して高圧室へ導かれ、吐出口から送出されるので、通路を介して高圧室へ導かれる過程で圧力脈動を低減することが可能となる。しかも、サイド部材及びシェル部材のいずれか一方に形成される高圧室は、カムリングと対向するサイド部材又はシェル部材の端面を凹ませて形成されているので、凹ませる箇所や凹み部分の容積等を調整することで圧力脈動のチューニングを容易に行うことが可能となる。

ここで、サイド部材及びシェル部材は、カムリングに当接するサイドブロック部と、このサイドブロック部を包囲するヘッド部とが一体化されたものを用いるとよい。

このような構成においては、サイド部材及びシェル部材が一体化された１つの部材で形成されているので、部品点数を削減することができ、引いてはシール箇所を低減することが可能となる。

また、フランジ部に形成された通路よりも下流側にオイル分離器を設け、前記高圧室を、吐出弁収容室と前記通路を介して連通する第１高圧室と、第１高圧室にオイル分離器を介して連通すると共に前記吐出口に連通する第２高圧室とを有して構成するようにしてもよい。
このような構成においては、高圧室を更にオイル分離器により分離することが可能となるので、吐出経路での高圧脈動をオイル分離器を通過させる過程で一層低減することが可能となる。

尚、フランジ部に形成される通路は、フランジ部の壁部を貫通する孔によって構成しても、フランジ部の壁部の周縁を切り欠いた切り欠きによって構成してもよい。

以上述べたように、この発明によれば、カムリングの一方の端側に配置されるサイド部材と、カムリングの他方の端側及び外周面を包囲するシェル部材とを備え、サイド部材及びシェル部材に駆動軸を軸支すると共に、サイド部材及びシェル部材のいずれか一方にカムリングと対向する端面を凹ませて高圧室が設けられ、また、カムリングの外周面とシェル部材の内周面との間にベーン間に形成される圧縮室と連通可能な吐出弁収容室が設けられ、吐出弁収容室と高圧室とがカムリングに設けられたフランジ部により分離されると共にフランジ部に形成される通路を介して連通されているので、カムリングに設けられたフランジ部の通路を介して作動流体が高圧室へ導かれる過程で吐出弁収容室に吐出された作動流体の圧力脈動を低減することができ、部品点数やシール箇所の増加を伴わずに吐出脈動の低減を図ることが可能となる。

また、高圧室は、カムリングと対向する端面を凹ませて形成されているので、凹ませる箇所や凹み部分の容積等を調整することで圧力脈動のチューニングを容易に行うことが可能となる。

特に、サイド部材とシェル部材とを、カムリングに当接するサイドブロック部とこれを包囲するヘッド部との一体化構造とすることで、ロータを収容すると共にロータが固定された駆動軸を軸支し、また、吸入室及び吐出室を画成するコンプレッサの構成部材を、サイド部材、カムリング、及びシェル部材の３点で構成することができ、部品点数の削減、引いてはシール箇所の一層の削減を図ることが可能となる。

また、フランジ部に形成された通路よりも下流側に配されるオイル分離器により、高圧室が吐出弁収容室と通路を介して連通する第１高圧室と、吐出口に連通する第２高圧室とに分離され、これらがオイル分離器を介して連通されるので、作動流体の圧力脈動を作動流体がオイル分離器を通過する過程で一層低減させることが可能となる。

図１は、本発明に係るベーン型圧縮機の構成例を示す断面図である。 図２は、図１のＡ−Ａ線で切断した断面図である。 図３は、本発明に係るベーン型圧縮機の分解斜視図である。 図４は、リアサイド部材を示す図であり、（ａ）はカムリング側から見た図であり、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線で切断した断面図である。 図５は、シェル部材を示す図であり、（ａ）はカムリング側から見た図であり、（ｂ）は（ａ）のＤ−Ｄ線で切断した断面図である。 図６はカムリングを示す図であり、（ａ）はその側面図、（ｂ）は（ａ）のＣ−Ｃ線で切断した断面図である。 図７は、リアサイド部材をカムリング側から見た図であり、カムリングと接触する端面部分をハッチで示した図である。 図８は、本発明に係るベーン型圧縮機の他の構成例を示す図１のＡ−Ａ線で切断した断面図である。

符号の説明

１ カムリング
１ａ フランジ部
２ 駆動軸
３ ロータ
４ ベーン溝
５ ベーン
６ サイド部材
７ シェル部材
６ａ，７ａ サイドブロック部
６ｂ，７ｂ ヘッド部
１０ 吐出口
１１ 高圧室
１１ａ 第１高圧室
１１ｂ 第２高圧室
１３ 圧縮室
１５ 吐出弁収容室
１７ 通孔
２０ オイル分離器
２５ 切り欠き

以下、この発明の最良の実施形態を添付図面を参照しながら説明する。

図１乃至図３において、冷媒を作動流体とする冷凍サイクルに適したベーン型圧縮機が示されている。このベーン型圧縮機は、カムリング１と、このカムリング内に回転可能に収容され、駆動軸２に固定されたロータ３と、このロータ３に設けられた複数のベーン溝４に挿入されるベーン５と、カムリング１のリア側端面に固定されるリアサイド部材６と、カムリング１のフロント側端面及び外周面を包囲し、前記リアサイド部材６に嵌合するシェル部材７とを有して構成されている。

駆動軸２は、シェル部材７及びリアサイド部材６にプレーンベアリングを介して回転可能に支持されている。シェル部材７には、作動流体（冷媒ガス）の吸入口８とこの吸入口８に連通する吸入室（低圧室）９が形成され、リアサイド部材６には、作動流体の吐出口１０とこの吐出口１０に連通する吐出室（高圧室）１１が形成されている。

カムリング１の内周面とロータ３の外周面との間には圧縮空間１２が画成され、この圧縮空間１２はベーン５によって仕切られて複数の圧縮室１３が形成され、各圧縮室の容積はロータ３の回転によって変化するようになっている。

リアサイド部材６は、図４にも示されるように、カムリング３に当接するサイドブロック部６ａと、このサイドブロック部６ａを包囲するヘッド部６ｂとが一体化されているもので、カムリング１と対向する端面を凹ませて前記吐出室（高圧室）１１が形成されている。

具体的には、カムリング１と対向する端面の外周縁近傍に周方向に延設された複数の分離した凹部１１１ａ〜１１１ｄを形成し、この凹部１１１ａ〜１１１ｄをカムリング１の端部に形成された後述するフランジ部１ａで閉塞して閉空間を形成し、この閉空間の少なくとも１つ以上を利用して吐出室（高圧室）１１が構成されている。特にこの例では、リアサイド部材の外周面に設けられた吐出口１０に連通する閉空間１１１ｂとこれに隣接する閉空間１１１ａとを利用して吐出室１１が構成されている。

シェル部材７は、図５にも示されるように、カムリング１に当接するサイドブロック部７ａとこのサイドブロック部７ａを包囲するシェル状のヘッド部７ｂとが一体化されているもので、駆動軸２に回転動力を伝達するためのプーリ３０がボス部７ｃに回転自在に外装され、このプーリ３０から電磁クラッチ３１を介して回転動力が駆動軸２に伝達されるようになっている。

カムリング１は、図６に示されるように、その両端部に径方向に突出するフランジ部１ａ、１ｂが形成されている。フロント側のフランジ部１ｂは、シェル部材７の内周形状に合わせた形状に形成されてシェル部材７の内部に圧入され、また、リア側のフランジ部１ａは、リアサイド部材６に形成された嵌入部１８に合わせた形状に形成されてこの嵌入部１８に圧入されてリアサイド部材６の端面に当接されるようになっている。したがってリア側のフランジ部１ａをリアサイド部材６の嵌入部１８に嵌入させると、フランジ部１ａは図７のハッチで示される部分でリアサイド部材６の端面に当接され、リアサイド部材６の外周縁近傍に形成された凹部１１１ａ〜１１１ｄを閉塞して前記吐出室１１が画成されるようになっている。

カムリング１の外周面には、圧縮空間１２に対応して吐出ポート１４が設けられている。また、カムリング１の外周面とシェル部材７の内周面との間には、カムリング１の両端に形成されたフランジ部１ａ、１ｂによって画成された吐出弁収容室１５が形成され、前記吐出ポート１４はこの吐出弁収容室１５に開口し、前記ベーン間に形成される圧縮室１３が吐出ポート１４を介して連通可能となっている。そして、吐出ポート１４は、吐出弁収容室１５に収容される吐出弁１６により開閉されるようになっている。

この吐出弁収容室１５と前記高圧室１１とは、カムリング１に設けられた前記フランジ部１ａにより分離されており、このフランジ部１ａの壁部を貫通する通孔１７（フランジに形成される通路の一形態）を介してのみ連通されている。尚、この通孔１７は、それぞれの吐出ポート１４からの距離が略等しい位置に形成されている。

また、リアサイド部材６には、カムリング１のフランジ部１ａに形成された通孔１７よりも下流側に吐出ガスに混在するオイルを分離するための遠心分離式のオイル分離器２０が設けられている。この例においては、フランジ部１ａの通孔１７に連通する閉空間１１１ａとこれに隣接して吐出口１０に連通する閉空間１１１ｂとの間に設けられ、このオイル分離器２０は、導入ポート２１を介して閉空間１１１ａに連通するオイル分離室２２を備え、オイル分離室２２に流入した作動流体をこのオイル分離室２２に収容された分離筒２３の周りを旋回させ、その過程で混在しているオイルを分離し、オイルを分離した吐出ガスを、分離筒２３を介して閉空間１１１ｂに送出するようにしている。尚、分離されたオイルは、オイル分離室２２の底部に接続された図示しないオイル戻し通路を介して圧縮機の潤滑部分に戻される。

したがって、吐出室（高圧室）１１は、フランジ部１ａの通孔１７を介して吐出弁収容室１５に連通する第１高圧室１１ａと、第１高圧室１１ａにオイル分離器２０を介して連通すると共に吐出口１０に連通する第２高圧室１１ｂとを有して構成されている。

以上の構成において、次にこのベーン型圧縮機の動作を説明する。
図示しない動力源からの回転動力がプーリ３０及び電磁クラッチ３１を介して駆動軸７に伝達され、ロータ３が回転すると、吸入口８から吸入室９に流入した作動流体が図示しない吸入ポートを介して圧縮空間１２に吸入される。圧縮空間内のベーン５によって仕切られた圧縮室１３の容積はロータ３の回転に伴って変化するので、ベーン５間に閉じ込められた作動流体は圧縮され、吐出ポート１４から吐出弁１６を介して吐出弁収容室１５に吐出され、カムリング１のフランジ部１ａに形成された通孔１７を介してリアサイド部材６に形成された高圧室１１（第１高圧室１１ａ）へ導かれる。その後、導入ポート２１を介してオイル分離器２０に導入され、ここでオイルが分離されて、隣接する高圧室１１（第２高圧室１１ｂ）へ導かれ、しかる後に吐出口１０から外部回路へ吐出される。

したがって、吐出弁収容室１５に吐出された作動流体は、カムリング１に設けられたフランジ部１ａの通孔１７を介してのみ高圧室１１へ導かれるので、通孔１７を介して作動流体が高圧室１１（第１高圧室１１ａ）１１へ導かれる過程で吐出ガスの圧力脈動を低減することが可能となる。しかも、第１高圧室１１ａに導入された冷媒は、その後、オイル分離器２０を介して隣接する高圧室（第２高圧室１１ｂ）へ導かれるので、オイル分離器２０を通過する過程においても圧力脈動を更に低減することが可能となる。

さらに、上述した高圧室１１は、カムリング１と対向するリアサイド部材６の端面に形成された凹部１１１ａ，１１１ｂによって形成されているので、凹ませる箇所や凹み部分の容積等を調整することで圧力脈動のチューニングを図ることが可能となる。

また、上述の構成においては、サイドブロック部６ａ，７ａとヘッド部６ｂ，７ｂとが一体化されたシェル部材７及びリアサイド部材６と、カムリング１との３つの部材によって、ロータ３を収容すると共にロータ３が固定された駆動軸２を軸支し、また、吸入室９及び吐出室１１を画成するコンプレッサの構成部材が構成されるので、部品点数を削減することができると共に、シールすべき箇所を減らすことが可能となり、コストの低減及び冷媒漏れの低減を図ることが可能となる。

尚、上述の構成においては、フランジ部１ａに形成される通路の一形態としてフランジ部１ａの壁部に通孔１７を形成した例を示したが、これに限定されるものではなく、例えば、図８に示されるように、フランジ部１ａの壁部の周縁を切り欠いた切り欠き２５により通路を構成するようにしても同様の作用効果が得られる。また、上述の構成においては、リアサイド部材６に高圧室１１を設けた構成例を示したが、フロントサイド部材を構成するシェル部材７に高圧室を設け、上述と同様の構成を採用してもよい。

Claims (5)

1. カムリングと、
   駆動軸に固定され、前記カムリング内に回転可能に収容されるロータと、
   前記ロータに設けられた複数のベーン溝に挿入されるベーンと、
   前記カムリングの一方の端側に配置されるサイド部材と、
   前記カムリングの他方の端側及び外周面を包囲するシェル部材とを備え、
   前記サイド部材及び前記シェル部材に前記駆動軸を軸支すると共に、前記サイド部材及び前記シェル部材のいずれか一方に前記カムリングと対向する端面を凹ませて吐出口と連通する高圧室が設けられ、また、前記カムリングの外周面と前記シェル部材の内周面との間に前記ベーン間に形成される圧縮室と連通可能な吐出弁収容室が設けられ、
   前記吐出弁収容室と前記高圧室とが前記カムリングに設けられたフランジ部により分離されると共に前記フランジ部に形成される通路を介して連通されていることを特徴とするベーン型圧縮機。
2. 前記サイド部材及び前記シェル部材は、前記カムリングに当接するサイドブロック部と、このサイドブロック部を包囲するヘッド部とが一体化されたものであることを特徴とする請求項１記載のベーン型圧縮機。
3. 前記フランジ部に形成された通路よりも下流側にオイル分離器が設けられ、前記高圧室は、前記吐出弁収容室と前記通路を介して連通する第１高圧室と、前記第１高圧室にオイル分離器を介して連通すると共に前記吐出口に連通する第２高圧室とを有して構成されることを特徴とする請求項１記載のベーン型圧縮機。
4. 前記フランジ部に形成された通路は、前記フランジ部の壁部を貫通する孔である請求項１〜３記載のベーン型圧縮機。
5. 前記フランジ部に形成された通路は、前記フランジ部の壁部の周縁を切り欠いた切り欠きである請求項１〜３記載のベーン型圧縮機。

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