JP5818767B2 - Vane type compressor - Google Patents
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Description
本発明は、ベーン型圧縮機に関するものである。 The present invention relates to a vane type compressor.
一般的なベーン型圧縮機は、シリンダ内に収容したロータを回転軸により回転して、ロータ部内に一箇所または複数箇所形成されたベーン溝内に嵌入されたベーンとロータ外周面及びシリンダの内周面により形成される圧縮室を、ベーンの回転により吸入室から冷媒ガスを吸入し、圧縮された冷媒ガスを吐出室へ吐出するように構成されている。 A general vane type compressor rotates a rotor accommodated in a cylinder by a rotary shaft, and inserts a vane inserted into a vane groove formed in one or a plurality of locations in the rotor portion, the rotor outer peripheral surface, and the inside of the cylinder. The compression chamber formed by the peripheral surface is configured to suck refrigerant gas from the suction chamber by rotation of the vane and discharge the compressed refrigerant gas to the discharge chamber.
一方、圧縮機の吐出容量を制御する方法として、圧縮室に吸入バイパスポートを設けて、吸入過程で取り込んだ冷媒ガスの一部を吸入バイパスポートから吸入側に戻す方法が一般的である。ベーン型圧縮機においても、例えば特許文献１、２に示すような構造が提案されている。
On the other hand, a general method for controlling the discharge capacity of the compressor is to provide a suction bypass port in the compression chamber and return a part of the refrigerant gas taken in during the suction process from the suction bypass port to the suction side. For the vane compressor, for example, the structures shown in
特許文献１では、シリンダ側面に圧縮室に開口する吸入バイパスポート（特許文献１ではバイパス通路２１と称する）を設け、通常運転時は吸入バイパスポートを閉じ、容量制御運転時は吸入バイパスポートが吸入側に開口する機構を設けて、吐出容量を制御している。
In
特許文献２では、フレームまたはシリンダヘッド（特許文献２ではフロント側プレート１と称する）側に吸入バイパスポート（特許文献２ではバイパス孔２２と称する）を設けた構造が示されている。
また、ベーンの先端部の円弧形状の半径をシリンダの内周面の半径とほぼ同等とするようにした構造が提案されている（例えば、特許文献３参照）。 In addition, a structure has been proposed in which the arc-shaped radius of the tip of the vane is substantially equal to the radius of the inner peripheral surface of the cylinder (see, for example, Patent Document 3).
特許文献１に記載のベーン型圧縮機においては、図４からも明らかなように、ベーン先端部の円弧形状の半径がシリンダの内周面の半径よりも小さいため、ベーンが吸入バイパスポートを通過する際に、必ず高圧側の圧縮室から低圧側の圧縮室へベーン先端を跨いで冷媒が漏れてしまうことになる。これにより、漏れ損失が増加し、圧縮機の効率が低下してしまうという課題があった。
In the vane type compressor described in
一方、特許文献２では、冷媒漏れを防止するために、圧縮室に開口する吸入バイパスポートは、周方向幅はベーン幅以下で、径方向幅は圧縮室の流路幅以下とする必要があることが示されている。このように、一般的なベーン型圧縮機であっても、吸入バイパスポートをフレームまたはシリンダヘッド側に設け、吸入バイパスポートの寸法に上記制約を設ければ、高圧側の圧縮室から低圧側の圧縮室に冷媒が漏れることはない。ただし、この場合、吸入バイパスポートの断面積は、最大でも（ベーン幅）＊（圧縮室の流路幅）であり、必ずしも十分な断面積が取れるわけではなく、容量制御運転時に吸入バイパスポートを冷媒が通過する際の圧力損失が大きく、効率を高めることは難しかった。
On the other hand, in
なお、特許文献３には、ベーンを常にシリンダの内周面の中心周りに回転するように保持した構造が示されており、ベーンの先端部の円弧形状の半径をシリンダの内周面の半径とほぼ同等とすることができるという内容が示されている。
本発明は、以上のような課題を解決するためになされたもので、ベーンが吸入バイパスポートを通過する際も、高圧側の圧縮室から低圧側の圧縮室へベーン先端を跨ぐことによる冷媒漏れの発生がなく、かつ容量制御運転時に吸入バイパスポートを冷媒が通過する際の圧力損失が小さい高効率のベーン型圧縮機を提供するものである。 The present invention has been made to solve the above-described problems. Even when the vane passes through the suction bypass port, the refrigerant leaks by straddling the vane tip from the high-pressure side compression chamber to the low-pressure side compression chamber. In addition, the present invention provides a highly efficient vane compressor that has a low pressure loss when refrigerant passes through an intake bypass port during capacity control operation.
本発明に係るベーン型圧縮機は、略円筒状で、軸方向の両端が開口しているシリンダと、前記シリンダの軸方向の両端を閉塞するシリンダヘッド及びフレームと、前記シリンダ内で回転運動する円柱形のロータ部及び前記ロータ部に回転力を伝達するシャフト部を有するロータシャフトと、前記ロータ部内に設置され、前記シリンダの内周面の中心周りに回転するように保持されたベーンとにより、圧縮室を形成して吸入した流体を圧縮するベーン型圧縮機において、前記圧縮室に吸入した流体の一部を前記ベーン型圧縮機の吸入側にバイパスする吸入バイパスポートを前記シリンダに設け、前記吸入バイパスポートの前記圧縮室への開口部の周方向の幅を前記ベーンの周方向の幅と同等以下としたものである。 A vane type compressor according to the present invention is substantially cylindrical and has a cylinder that is open at both ends in the axial direction, a cylinder head and a frame that closes both ends of the cylinder in the axial direction, and a rotational movement within the cylinder. A rotor shaft having a cylindrical rotor portion and a shaft portion for transmitting a rotational force to the rotor portion, and a vane installed in the rotor portion and held so as to rotate around the center of the inner peripheral surface of the cylinder In the vane type compressor that forms a compression chamber and compresses the sucked fluid, a suction bypass port that bypasses a part of the fluid sucked into the compression chamber to the suction side of the vane compressor is provided in the cylinder, The circumferential width of the opening to the compression chamber of the suction bypass port is equal to or less than the circumferential width of the vane.
本発明に係るベーン型圧縮機では、シリンダにバイパスポートを設け、吸入バイパスポートの圧縮室への開口部の周方向の幅をベーンの周方向の幅と同等以下としているので、ベーンが吸入バイパスポートを通過する際でも、高圧側の圧縮室から低圧側の圧縮室に冷媒が漏れることは無い。 In the vane type compressor according to the present invention, the bypass port is provided in the cylinder, and the circumferential width of the opening to the compression chamber of the suction bypass port is equal to or smaller than the circumferential width of the vane. Even when passing through the port, the refrigerant does not leak from the high-pressure side compression chamber to the low-pressure side compression chamber.
また、本発明に係るベーン型圧縮機では、吸入バイパスポートをシリンダ側面に設けたことにより、吸入バイパスポートをシリンダ高さ方向に長く設けることができる。つまり、吸入バイパスポートの断面積（開口面積）を、最大で（ベーン幅）＊（シリンダ高さ）近くまで取ることが可能であるため、容量制御運転時の吸入バイパスポートにおける圧力損失を低減することができる。 Moreover, in the vane type compressor according to the present invention, the suction bypass port can be provided long in the cylinder height direction by providing the suction bypass port on the side surface of the cylinder. That is, since the cross-sectional area (opening area) of the suction bypass port can be taken up to (vane width) * (cylinder height), the pressure loss at the suction bypass port during capacity control operation is reduced. be able to.
以上から、本発明に係るベーン型圧縮機によれば、ベーンが吸入バイパスポートを通過する際に高圧側の圧縮室から低圧側の圧縮室に冷媒が漏れることが無く、かつ容量制御運転時の圧力損失も小さい効率の高いものとなる。 As described above, according to the vane type compressor of the present invention, the refrigerant does not leak from the high pressure side compression chamber to the low pressure side compression chamber when the vane passes through the suction bypass port, and at the time of capacity control operation. High efficiency with low pressure loss.
以下、図面に基づいてこの発明の実施の形態について説明する。なお、図１を含め、以下の図面では各構成部材の大きさの関係が実際のものとは異なる場合がある。また、図１を含め、以下の図面において、同一の符号を付したものは、同一又はこれに相当するものであり、このことは明細書の全文において共通することとする。さらに、明細書全文に表わされている構成要素の形態は、あくまでも例示であって、これらの記載に限定されるものではない。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In addition, in the following drawings including FIG. 1, the relationship of the size of each component may be different from the actual one. Further, in the following drawings including FIG. 1, the same reference numerals denote the same or equivalent parts, and this is common throughout the entire specification. Furthermore, the forms of the constituent elements shown in the entire specification are merely examples, and are not limited to these descriptions.
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係るベーン型圧縮機２００の断面構成例を示す縦断面図である。図２は、ベーン型圧縮機２００の圧縮要素１０１を分解した状態を示す分解斜視図である。図３は、ベーン型圧縮機２００の第１のベーン５および第２のベーン６を説明するための説明図である。図４は、後述する図７における回転角度９０°の状態における図１に示すベーン型圧縮機２００のＩ−Ｉ断面図である。図５は、図４に示すベーン型圧縮機２００の矢視Ａ図である。図１〜図５を参照しながら、ベーン型圧縮機２００について説明する。なお、図１において、実線で示す矢印はガス（冷媒）の流れ、破線で示す矢印は冷凍機油２５の流れを示している。
FIG. 1 is a longitudinal cross-sectional view showing a cross-sectional configuration example of a
このベーン型圧縮機２００は、たとえば冷蔵庫や冷凍庫、自動販売機、空気調和装置、冷凍装置、給湯器等の各種産業機械に用いられる冷凍サイクルの構成要素の一つとなるものである。つまり、ベーン型圧縮機２００は、冷凍サイクルを循環する冷媒を、圧縮して高温高圧の状態として吐出し、冷凍サイクルに循環させるものである。
The
［ベーン型圧縮機２００の構成］
ベーン型圧縮機２００は、密閉容器１０３と、密閉容器１０３内に収納された圧縮要素１０１と、圧縮要素１０１の上部に位置し圧縮要素１０１を駆動する電動要素１０２と、密閉容器１０３内の底部に設けられ、冷凍機油２５を貯溜する油溜め１０４と、で構成される。
[Configuration of Vane Compressor 200]
The
密閉容器１０３は、ベーン型圧縮機２００の外郭を構成するものである。密閉容器１０３の側面には、冷媒回路からの冷媒ガスを取り込むための吸入管２６および吸入バイパス管２７が取り付けられている。密閉容器１０３の上面には、冷媒回路に冷媒ガスを吐き出すための吐出管２４が接続されている。油溜め１０４は、密閉容器１０３の底部に形成されている。
The
圧縮要素１０１を駆動する電動要素１０２は、例えば、ブラシレスＤＣモータで構成される。電動要素１０２は、密閉容器１０３の内周に固定される固定子２１と、固定子２１の内側に配設され、永久磁石を使用する回転子２２とを備える。固定子２１には、密閉容器１０３の上面に溶接により固定されたガラス端子２３から電力が供給される。固定子２１に電力が供給されると、回転子２２が回転駆動し、回転子２２に固定されているロータシャフト４が回転する。
The
図１および図２に示すように、圧縮要素１０１は以下に示す要素を有する。つまり、圧縮要素１０１は、（１）シリンダ１、（２）フレーム２、（３）シリンダヘッド３、（４）ロータシャフト４、（５）第１のベーン５、（６）第２のベーン６、（７）ブッシュ７、ブッシュ８を有している。なお、本実施の形態１では、ベーン枚数２枚の場合について示している。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
（１）シリンダ１
全体形状が略円筒状で、軸方向の両端部が貫通するように開口している。シリンダ内周面１ｂの一部に、軸方向に貫通し外側に抉られた形状の切欠き部１ｃが設けられている。切欠き部１ｃには、吸入管２６と連通した吸入ポート１ａが開口している。また、最近接点３２（図４に図示）を挟んで吸入ポート１ａと反対側に位置し、最近接点３２の近傍で、後述するフレーム２に面した側に第１の吐出ポート１ｄが設けられている。
(1)
The overall shape is substantially cylindrical, and the both ends in the axial direction are opened so as to penetrate. A part of the cylinder inner
さらに、切欠き部１ｃと第１の吐出ポート１ｄとの間（最近接点３２の対向面側）のシリンダ内周面１ｂの位置に、径方向に貫通する吸入バイパスポート１ｅが設けられている。吸入バイパスポート１ｅは、密閉容器１０３を介して吸入バイパス管２７に接続されている。この吸入バイパスポート１ｅの断面形状は、シリンダ１の高さ方向（軸方向）に長い長穴状で、周方向の幅が後述する第１のベーン５のベーン部５ａ、第２のベーン６のベーン部６ａの幅（周方向の幅）よりも小さくなっている。
Further, a
なお、図５に示すように、吸入バイパス管２７の断面形状は円形状とし、吸入バイパス管２７の内空間の断面積は吸入バイパスポート１ｅの断面積と同等程度の大きさとしている。また、外周部には、軸方向に貫通した油戻し穴１ｆが、例えば対向位置に二ヶ所設けられている。
As shown in FIG. 5, the cross-sectional shape of the
（２）フレーム２
縦断面形状が略Ｔ字状で、シリンダ１に接する部分が略円板状であり、シリンダ１の一方の開口部（図２では上側の開口部）を閉塞する。フレーム２のシリンダ１側端面には、外周面がシリンダ内周面１ｂと同心円で形成される凹部２ａが形成されている。この凹部２ａに、後述する第１のベーン５のベーンアライナ部５ｃ、第２のベーン６のベーンアライナ部６ｃが嵌入される。そして、ベーンアライナ部５ｃ、ベーンアライナ部６ｃが、凹部２ａの外周面であるベーンアライナ軸受部２ｂで支承される。なお、外周面がシリンダ内周面１ｂと同心となれば、凹部２ａをリング状の溝としてもよい。
(2)
The longitudinal section is substantially T-shaped, and the portion in contact with the
また、フレーム２の中央部は円筒状の中空であり、ここに主軸受部２ｃが設けられている。さらに、シリンダ１に設けた第１の吐出ポート１ｄと連通し、軸方向に貫通した第２の吐出ポート２ｄが設けられている。第２の吐出ポート２ｄのシリンダ１と反対側の面には、吐出弁４１（図２に図示）および吐出弁４１の開度を規制するための吐出弁押え４２（図２に図示）がフレーム２に取付けられている。
The central portion of the
（３）シリンダヘッド３
断面形状が略Ｔ字状で、シリンダ１に接する部分が略円板状であり、シリンダ１の他方の開口部（図２では下側の開口部）を閉塞する。シリンダヘッド３のシリンダ１側端面には、外周面がシリンダ内周面１ｂと同心円で形成される凹部３ａが形成されている。この凹部３ａに、後述する第１のベーン５のベーンアライナ部５ｄ、第２のベーン６のベーンアライナ部６ｄが嵌入される。そして、ベーンアライナ部５ｄ、ベーンアライナ部６ｄが凹部３ａの外周面であるベーンアライナ軸受部３ｂで支承される。また、シリンダヘッド３の中央部は円筒状の中空であり、ここに主軸受部３ｃが設けられている。なお、外周面がシリンダ内周面１ｂと同心となれば、凹部３ａをリング状の溝としてもよい。
(3)
The cross-sectional shape is substantially T-shaped, and the portion in contact with the
（４）ロータシャフト４
シリンダ１内でシリンダ１の中心軸とは偏心した中心軸上に回転運動を行うロータ部４ａ、及び、上下の回転軸部４ｂ、回転軸部４ｃが一体となった構造をしている。回転軸部４ｂ、回転軸部４ｃは、それぞれフレーム２の主軸受部２ｃ、シリンダヘッド３の主軸受部３ｃで支承される。ロータ部４ａには、断面形状が略円形で軸方向に貫通するブッシュ保持部４ｄ、ブッシュ保持部４ｅ及びベーン逃がし部４ｆ、ベーン逃がし部４ｇが形成されている。ブッシュ保持部４ｄとベーン逃がし部４ｆ、及びブッシュ保持部４ｅとベーン逃がし部４ｇは、それぞれ連通しており、ベーン逃がし部４ｆ及びベーン逃がし部４ｇの軸方向端部はフレーム２の凹部２ａ及びシリンダヘッド３の凹部３ａと連通している。
(4)
In the
また、ブッシュ保持部４ｄとブッシュ保持部４ｅ、ベーン逃がし部４ｆとベーン逃がし部４ｇは、ほぼ対称の位置に配置されている。さらに、ロータシャフト４の下端部には例えば特開２００９−２６４１７５号公報に記載されているようなロータシャフト４の遠心力を利用した油ポンプ３１（図１に図示）が設けられている。油ポンプ３１は、ロータシャフト４の軸中央部に設けられ軸方向に延在する給油路４ｈと連通している。給油路４ｈと凹部２ａとの間には給油路４ｉが、給油路４ｈと凹部３ａとの間には給油路４ｊが設けられている。また、回転軸部４ｂの主軸受部２ｃの上方の位置には排油穴４ｋ（図１に図示）が設けられている。
In addition, the
（５）第１のベーン５
略四角形の板状の部材で構成されたベーン部５ａ、部分リング状に構成されたベーンアライナ部５ｃ、部分リング状に構成されたベーンアライナ部５ｄから構成される。ベーン部５ａのシリンダ内周面１ｂ側に位置するベーン先端部５ｂは、外側に円弧形状に形成され、その円弧形状の半径は、シリンダ内周面１ｂの半径とほぼ同等の半径で構成されている。ベーンアライナ部５ｃは、ベーン部５ａのフレーム２側の端面に設けられている。ベーンアライナ部５ｄは、ベーン部５ａのシリンダヘッド３側の端面に設けられている。
(5)
The
ここで、ベーン部５ａのベーン長さ方向およびベーン先端部５ｂの円弧形状の法線方向は、ベーンアライナ部５ｃ、ベーンアライナ部５ｄを形成する円弧形状の略中心を通るように形成されている。なお、ベーンアライナ部５ｃ、ベーンアライナ部５ｄは、第１のベーン５のベーン部５ａと一体に取り付けられ、あるいは、第１のベーン５のベーン部５ａと一体で形成されている。
Here, the vane length direction of the
（６）第２のベーン６
略四角形の板状の部材で構成されたベーン部６ａ、部分リング状に構成されたベーンアライナ部６ｃ、部分リング状に構成されたベーンアライナ部６ｄから構成される。ベーン部６ａのシリンダ内周面１ｂ側に位置するベーン先端部６ｂは、外側に円弧形状に形成され、その円弧形状の半径は、シリンダ内周面１ｂの半径とほぼ同等の半径で構成されている。ベーンアライナ部６ｃは、ベーン部６ａのフレーム２側の端面に設けられている。ベーンアライナ部６ｄは、ベーン部６ａのシリンダヘッド３側の端面に設けられている。
(6)
The
ここで、ベーン部６ａのベーン長さ方向およびベーン先端部６ｂの円弧形状の法線方向は、ベーンアライナ部６ｃ、ベーンアライナ部６ｄを形成する円弧形状の略中心を通るように形成されている。なお、ベーンアライナ部６ｃ、ベーンアライナ部６ｄは、第２のベーン６のベーン部６ａと一体に取り付けられ、あるいは、第２のベーン６のベーン部６ａと一体で形成されている。
Here, the vane length direction of the
（７）ブッシュ７、ブッシュ８
一対の略半円柱状の平面を対向させた状態で構成される。略半円柱状の一対のブッシュ７、ブッシュ８は、ロータシャフト４のブッシュ保持部４ｄ、ブッシュ保持部４ｅに、それぞれ嵌入される。ブッシュ７、ブッシュ８を構成する一対の略半円柱状の内側に、板状の第１のベーン５のベーン部５ａ、第２のベーン６のベーン部６ａがロータ部４ａに対して回転自在且つ略長手方向に移動可能に保持される。なお、図４の７ａ、８ａは、ブッシュ中心を示しており、それぞれブッシュ７、ブッシュ８の回転中心を示している。
(7)
A pair of substantially semi-cylindrical planes are opposed to each other. A pair of
図６は、実施の形態１に係るベーン型圧縮機２００を搭載した例えば空気調和装置（以下、空気調和装置Ａと称する）の構成の一例を示す冷媒回路図である。空気調和装置Ａは、冷凍サイクル運転を行うことによって、例えば室内空間等の空調対象空間の冷房や暖房を実行するものである。
FIG. 6 is a refrigerant circuit diagram illustrating an example of a configuration of, for example, an air conditioner (hereinafter referred to as an air conditioner A) on which the
空気調和装置Ａの冷媒回路は、ベーン型圧縮機２００、凝縮器２０１、膨張弁２０２、蒸発器２０３、四方弁２０４、電磁弁２０５を配管接続することで構成されている。電磁弁２０５は、吸入バイパス管２７に設けられている。吸入バイパス管２７の一端は吸入管２６に接続され、他端はベーン型圧縮機２００に接続され、ベーン型圧縮機２００の吸入バイパスポート１ｅと連通している。なお、四方弁２０４を切り替えることにより、凝縮器２０１が蒸発器として、蒸発器２０３が凝縮器として、それぞれ機能することになる。
The refrigerant circuit of the air conditioner A is configured by connecting a
まず、冷媒回路の動作を、図６を用いて説明する。
吸入管２６からベーン型圧縮機２００に吸入された冷媒は、ベーン型圧縮機２００の圧縮要素１０１内で圧縮され、吐出管２４から高圧の冷媒となって外部に吐出される。その後、冷媒は、四方弁２０４を通って凝縮器２０１で放熱冷却された後、膨張弁２０２で減圧され、蒸発器２０３に導かれてガス状態まで加熱された後、再び吸入管２６を通ってベーン型圧縮機２００の圧縮要素１０１内に吸入される。以上において、通常運転を行う場合は電磁弁２０５を閉にし、容量制御運転を行う場合は、電磁弁２０５を開にする。
First, the operation of the refrigerant circuit will be described with reference to FIG.
The refrigerant sucked into the
電磁弁２０５を開にすると、吸入バイパス管２７に冷媒が導通する状態になる。そして、吸入管２６からベーン型圧縮機２００の圧縮要素１０１に取り込んだ冷媒の一部をベーン型圧縮機２００の吸入バイパスポート１ｅから吸入バイパス管２７を介して吸入側にバイパスさせる。
When the
図６の矢印は、容量制御運転時の冷媒の流れを示している。ここで、通常運転時には、吸入バイパスポート１ｅから電磁弁２０５までの空間は、冷媒ガスの圧縮に対して無効となる容積（死容積）となる。この死容積が大きいと、ベーン型圧縮機２００の効率は低下する。そのため、電磁弁２０５は、できるだけベーン型圧縮機２００に近接した位置に設けることが望ましい。
The arrows in FIG. 6 indicate the flow of the refrigerant during the capacity control operation. Here, during normal operation, the space from the
次に、ベーン型圧縮機２００の圧縮室の構成を図４にて説明する。
ロータシャフト４のロータ部４ａとシリンダ内周面１ｂは一箇所（最近接点３２）において最近接している。なお、ベーンアライナ軸受部２ｂ、ベーンアライナ軸受部３ｂの半径をｒａ（後述する図８参照）、シリンダ内周面１ｂの半径をｒｃとしたとき、第１のベーン５のベーンアライナ部５ｃ、ベーンアライナ部５ｄの外周側とベーン先端部５ｂとの間の距離ｒｖ（図３参照）は、下記式（１）としている。
式（１）
ｒｖ＝ｒｃ−ｒａ−δ
Next, the configuration of the compression chamber of the
The
Formula (1)
rv = rc-ra-δ
δは、ベーン先端部５ｂとシリンダ内周面１ｂとの間の隙間を表している。式（１）のようにｒｖを設定することで、第１のベーン５はシリンダ内周面１ｂに接触することなく、回転することとなる。ここで、δが極力小さくなるようにｒｖを設定し、ベーン先端部５ｂからのガスの漏れを極力少なくしている。なお、式（１）の関係は、第２のベーン６においても同様で、第２のベーン６のベーン先端部６ｂとシリンダ内周面１ｂとの間は、狭い隙間を保ちつつ、第２のベーン６は回転することとなる。
δ represents a gap between the
以上のように、第１のベーン５とシリンダ内周面１ｂとの間、第２のベーン６とシリンダ内周面１ｂとの間が、それぞれ狭い隙間を保つことにより、シリンダ１内には３つの空間（吸入室９、中間室１０、圧縮室１１）が形成される。吸入室９には、切欠き部１ｃを介して吸入ポート１ａが開口しており、切欠き部１ｃは最近接点３２の近傍から、第１のベーン５のベーン先端部５ｂとシリンダ内周面１ｂが相対する点Ｂ（後述する図７参照）の範囲まで設けられている。
As described above, a small gap is maintained between the
次に、ベーン型圧縮機２００の回転動作について説明する。
ロータシャフト４の回転軸部４ｂが電動要素１０２の駆動部からの回転動力を受け、ロータ部４ａは、シリンダ１内で回転する。ロータ部４ａの回転に伴い、ロータ部４ａの外周付近に配置されたブッシュ保持部４ｄ、ブッシュ保持部４ｅは、ロータシャフト４を中心とした円周上を移動する。そして、ブッシュ保持部４ｄ、ブッシュ保持部４ｅ内に保持されている一対のブッシュ７、ブッシュ８、及びその一対のブッシュ７、ブッシュ８の間に回転可能に保持されている第１のベーン５のベーン部５ａ、第２のベーン６のベーン部６ａもロータ部４ａとともに回転する。
Next, the rotation operation of the
The
第１のベーン５、第２のベーン６は、回転による遠心力を受け、ベーンアライナ部５ｃ、ベーンアライナ部６ｃ、及びベーンアライナ部５ｄ、ベーンアライナ部６ｄがベーンアライナ軸受部２ｂ、ベーンアライナ軸受部３ｂにそれぞれ押付けられて摺動しながら、ベーンアライナ軸受部２ｂ、ベーンアライナ軸受部３ｂの中心まわりに回転する。ここで、ベーンアライナ軸受部２ｂ、ベーンアライナ軸受部３ｂとシリンダ内周面１ｂとは同心であり、このため、第１のベーン５、第２のベーン６はシリンダ内周面１ｂの中心まわりに回転することになる。そうすると、第１のベーン５のベーン部５ａ、第２のベーン６のベーン部６ａの長さ方向がシリンダ中心に向かうように、ブッシュ７、ブッシュ８がブッシュ保持部４ｄ、ブッシュ保持部４ｅ内で、ブッシュ中心７ａ、ブッシュ中心８ａまわりに回転することになる。
The
以上の動作において、ブッシュ７と第１のベーン５のベーン部５ａの側面、及びブッシュ８と第２のベーン６のベーン部６ａの側面は、互いに摺動を行う。また、ロータシャフト４のブッシュ保持部４ｄとブッシュ７、ブッシュ保持部４ｅとブッシュ８も互いに摺動することになる。
In the above operation, the
図７は、ベーン型圧縮機２００の圧縮動作を示す図１のＩ−Ｉ断面図である。図７を参照しながら、吸入室９、中間室１０及び圧縮室１１の容積が変化する様子、及び、ガスの吸入、吐出の状況を詳細に説明する。なお、図７は、容量制御運転時の状況を示している。
FIG. 7 is a cross-sectional view taken along the line II of FIG. 1 showing the compression operation of the
まず、ロータシャフト４の回転に伴い、吸入管２６から冷媒回路の低圧のガスが吸入ポート１ａに流入する。ここで、ロータシャフト４のロータ部４ａとシリンダ内周面１ｂとが最近接している最近接点３２と、第１のベーン５とシリンダ内周面１ｂとが相対する箇所とが一致するときを、「角度０°」と定義する。そして、図７では、「角度０°」、「角度４５°」、「角度９０°」、「角度１３５°」での、第１のベーン５、第２のベーン６の位置と、そのときの吸入室９、中間室１０及び圧縮室１１の状態を示している。
First, as the
また、「角度０°」を示す図にロータシャフト４の回転方向を矢印で示している。なお、「角度１８０°」以降の状態を示していないのは、「角度１８０°」になると、「角度０°」において、第１のベーン５と第２のベーン６が入れ替わった状態と同じになり、以降は「角度０°」から「角度１３５°」までと同じ圧縮動作を示すためである。
Further, the direction of rotation of the
「角度０°」では、最近接点３２と第２のベーン６で仕切られた右側の空間は中間室１０で、切欠き部１ｃを介して吸入ポート１ａと連通しており、ガスを吸入する。また、「角度０°」では、最近接点３２と第２のベーン６で仕切られた左側の空間は、第１の吐出ポート１ｄおよび吸入バイパスポート１ｅに連通した圧縮室１１となる。容量制御運転時は、図７の「角度０°」に示すように圧縮室１１内の冷媒の一部が、吸入バイパスポート１ｅから吸入バイパス管２７に流出することになる。
At “
「角度４５°」では、第１のベーン５と最近接点３２で仕切られた空間は吸入室９となる。第１のベーン５と第２のベーン６で仕切られた中間室１０は、切欠き部１ｃを介して吸入ポート１ａと連通しており、中間室１０の容積は「角度０°」のときより大きくなるので、ガスの吸入を続ける。また、第２のベーン６と最近接点３２で仕切られた空間は圧縮室１１で、圧縮室１１の容積は「角度０°」のときより小さくなり、ガスは圧縮され徐々にその圧力が高くなる。吸入バイパスポート１ｅは中間室１０と連通し、中間室１０内の冷媒の一部が、吸入バイパスポート１ｅから吸入バイパス管２７に流出を続ける。
At the “angle of 45 °”, the space partitioned by the
「角度９０°」では、第１のベーン５のベーン先端部５ｂがシリンダ内周面１ｂ上の点Ｂと重なるので、中間室１０は吸入ポート１ａと連通しなくなる。これにより、中間室１０でのガスの吸入は終了する。また、この状態で、中間室１０の容積は略最大となる。吸入室９の容積は「角度４５°」のときより大きくなり、吸入を続ける。圧縮室１１の容積は「角度４５°」のときより更に小さくなるので、圧縮室１１内の圧力はさらに高くなる。
At the “angle of 90 °”, the
ここで、圧縮室１１内の圧力が高圧を上回ると、吐出弁４１が開き、圧縮室１１内のガスは、第１の吐出ポート１ｄ、第２の吐出ポート２ｄを通って密閉容器１０３内に吐出される。密閉容器１０３内に吐出されたガスは、電動要素１０２を通過して密閉容器１０３の上部に固定（溶接）された吐出管２４から外部（冷媒回路の高圧側）に吐出される（図１に実線で図示）。したがって、密閉容器１０３内の圧力は高圧である吐出圧力となる。なお、「角度９０°」は、圧縮室１１内の圧力が高圧の場合（あるいは高圧を上回った場合）を示している。また、中間室１０内の冷媒の一部は、吸入バイパスポート１ｅから吸入バイパス管２７に流出を続ける。
Here, when the pressure in the
「角度１３５°」では、中間室１０の容積は「角度９０°」のときより小さくなり、ガスの圧力は上昇する。また、吸入室９の容積は「角度９０°」のときより大きくなり、吸入を続ける。第１の吐出ポート１ｄは圧縮室１１に開口したままで、吐出弁４１は開いており、圧縮室１１の容積は「角度９０°」のときより更に小さくなるので、第１の吐出ポート１ｄ、２ｄから圧縮室１１内のガスが吐出され続けることになる。また、中間室１０内の冷媒の一部は、吸入バイパスポート１ｅから吸入バイパス管２７に流出を続ける。
At “angle 135 °”, the volume of the
その後、第２のベーン６が第１の吐出ポート１ｄを通過すると、圧縮室１１に高圧のガスが若干残る（ロスとなる）。そして、「角度１８０°」（図示せず）で、圧縮室１１が消滅したとき、この高圧のガスは吸入室９にて低圧のガスに変化する。なお、「角度１８０°」では吸入室９が中間室１０に移行し、中間室１０が圧縮室１１に移行して、以降圧縮動作を繰り返す。
After that, when the
次に、ベーンアライナ部５ｃ、ベーンアライナ部６ｃの回転動作を図８にて示す。図８は、ベーンアライナ部５ｃ、ベーンアライナ部６ｃの回転動作を示す図１のＩＩ−ＩＩ断面図である。図８の「角度０°」の図に示す矢印は、ベーンアライナ部５ｃ、ベーンアライナ部６ｃの回転方向を表している。
Next, the rotation operation of the
ロータシャフト４の回転により、第１のベーン５のベーン部５ａ及び第２のベーン６のベーン部６ａがシリンダ内周面１ｂの中心周りに回転することにより、ベーンアライナ部５ｃ、ベーンアライナ部６ｃは、凹部２ａ内を、ベーンアライナ軸受部２ｂに支持されてシリンダ内周面１ｂの中心周りに回転する。なお、この動作は凹部３ａ内をベーンアライナ軸受部３ｂに支持されて回転するベーンアライナ部５ｄ、ベーンアライナ部６ｄについても同様である。
As the
以上の動作において、図１に破線で示すように、ロータシャフト４の回転により、油ポンプ３１により油溜め１０４から冷凍機油２５が吸い上げられ、冷凍機油２５が給油路４ｈに送り出される。給油路４ｈに送り出された冷凍機油２５は、給油路４ｉを通ってフレーム２の凹部２ａ、給油路４ｊを通ってシリンダヘッド３の凹部３ａに送り出される。
In the above operation, as indicated by the broken line in FIG. 1, the rotation of the
凹部２ａ、凹部３ａに送り出された冷凍機油２５は、ベーンアライナ軸受部２ｂ、ベーンアライナ軸受部３ｂを潤滑するとともに、凹部２ａ、凹部３ａと連通したベーン逃がし部４ｆ、ベーン逃がし部４ｇに供給される。ここで、密閉容器１０３内の圧力は高圧である吐出圧力になっているため、凹部２ａ、凹部３ａおよびベーン逃がし部４ｆ、ベーン逃がし部４ｇ内の圧力も吐出圧力となる。また、凹部２ａ、凹部３ａに送り出された冷凍機油２５の一部は、フレーム２の主軸受部２ｃおよびシリンダヘッド３の主軸受部３ｃに供給される。
The refrigerating
図９は、ベーン型圧縮機２００の図４における第１のベーン５のベーン部５ａまわりの要部断面図である。図９に基づいて、第１のベーン５のベーン部５ａまわりの潤滑について説明する。図中、実線で示す矢印は冷凍機油２５の流れを示している。
FIG. 9 is a cross-sectional view of the main part around the
ベーン逃がし部４ｆの圧力は、吐出圧力であり、吸入室９、中間室１０の圧力より高い。そのため、冷凍機油２５は、ベーン部５ａの側面とブッシュ７との間の摺動部を潤滑しながら、圧力差および遠心力によって吸入室９および中間室１０に送り出される。また、冷凍機油２５は、ブッシュ７とロータシャフト４のブッシュ保持部４ｄとの間の摺動部を潤滑しながら、圧力差および遠心力によって吸入室９および中間室１０に送り出される。また、中間室１０に送り出された冷凍機油２５の一部は、ベーン先端部５ｂとシリンダ１のシリンダ内周面１ｂとの間の隙間をシールしながら吸入室９に流入する。
The pressure of the
また、図９では、第１のベーン５で仕切られる空間が吸入室９と中間室１０である場合について示したが、回転が進んで、第１のベーン５で仕切られる空間が中間室１０と圧縮室１１となる場合でも同様である。つまり、圧縮室１１内の圧力がベーン逃がし部４ｆの圧力と同じ吐出圧力に達した場合でも、遠心力によって、冷凍機油２５は圧縮室１１に向かって送り出されることになる。なお、以上の動作は、第１のベーン５に対して示したが、第２のベーン６においても同様の動作を行う。
FIG. 9 shows the case where the space partitioned by the
以上において、図１に示すように、主軸受部２ｃに供給された冷凍機油２５は、主軸受部２ｃの隙間を通ってフレーム２の上方の空間に吐き出された後、シリンダ１の外周部に設けた油戻し穴１ｆより、油溜め１０４に戻される。また、主軸受部３ｃに供給された冷凍機油２５は、主軸受部３ｃの隙間を通って油溜め１０４に戻される。さらに、ベーン逃がし部４ｆ、ベーン逃がし部４ｇを介して吸入室９、中間室１０、圧縮室１１に送り出された冷凍機油２５も、最終的にガスとともに第１の吐出ポート１ｄ、第２の吐出ポート２ｄからフレーム２の上方の空間に吐き出された後、シリンダ１の外周部に設けた油戻し穴１ｆより、油溜め１０４に戻される。
In the above, as shown in FIG. 1, the refrigerating
また、油ポンプ３１により給油路４ｈに送り出された冷凍機油２５のうち、余剰な冷凍機油２５は、ロータシャフト４の上方の排油穴４ｋから、フレーム２の上方の空間に吐き出された後、シリンダ１の外周部に設けた油戻し穴１ｆより、油溜め１０４に戻される。
Of the refrigerating
以上に示した動作において、第２のベーン６が吸入バイパスポート１ｅを通過するときの、ガスの挙動を図１０にて説明する。図１０は、ベーン型圧縮機２００の第２のベーン６のベーン先端部６ｂが吸入バイパスポート１ｅの位置にあるときの第２のベーン６のベーン部６ａまわりの要部断面図である。図１０（ａ）はベーン型圧縮機２００を、図１０（ｂ）は例えば特許文献１に記載されている一般的なベーン型圧縮機を、それぞれ示している。なお、図１０（ｂ）では符号の末尾に「’」を付記して、ベーン型圧縮機２００と区別するようにしている。
In the operation described above, the behavior of gas when the
図１０（ａ）において、第２のベーン６のベーン先端部６ｂを構成する円弧形状の半径はシリンダ内周面１ｂの半径とほぼ同等の半径で構成されており、第２のベーン６のベーン先端部６ｂとシリンダ内周面１ｂとの間の隙間は、ベーンの幅全体にわたって微小隙間δとなっている（式（１）参照）。一方、吸入バイパスポート１ｅの周方向の幅は第２のベーン６のベーン部６ａの幅よりも小さくなっている。そのため、第２のベーン６が吸入バイパスポート１ｅを通過する場合でもベーン先端部６ｂとシリンダ内周面１ｂとの間の隙間はδのままであり、圧縮室１１から中間室１０へのベーン先端部６ｂとシリンダ内周面１ｂとの間の隙間を通る漏れは極めて少なく抑えることができる。
In FIG. 10A, the radius of the arc shape that constitutes the
一方、図１０（ｂ）においては、第２のベーン６’のベーン先端部６ｂ’を構成する円弧形状の半径はシリンダ内周面１ｂ’の半径よりもかなり小さく構成されている。ベーン先端部６ｂ’とシリンダ内周面１ｂ’との隙間は、ベーン先端部６ｂ’とシリンダ内周面１ｂ’との間の接触位置５１（シリンダ内周面１ｂ’の吸入バイパスポート１ｅ’が設けられていない軸方向の箇所とベーン先端部６ｂ’とが接触）から離れるにしたがって大きくなる。このため、吸入バイパスポート１ｅ’の直径を第２のベーン６’の幅より小さくとっても、図１０（ｂ）に破線で示すように、吸入バイパスポート１ｅ’を介して、圧縮室１１’から中間室１０’への漏れ経路ができるため、ベーン先端部６ｂ’とシリンダ内周面１ｂ’との間の隙間を通る漏れが増大することになる。
On the other hand, in FIG. 10B, the radius of the arc shape forming the
以上において、特許文献１に記載されているような一般的なベーン型圧縮機の場合にベーン先端部５ｂ’、ベーン先端部６ｂ’を構成する円弧形状の半径がシリンダ内周面１ｂ’の半径よりも小さく構成せざるを得ないのは、ロータシャフト４’の中心とシリンダ内周面１ｂの中心が偏芯しており、第１のベーン５’、第２のベーン６’はロータシャフト４’まわりに回転しているためである。つまり、ベーン先端部５ｂ’、ベーン先端部６ｂ’の円弧形状部分とシリンダ内周面１ｂ’が常に摺動するためには、ベーン先端部５ｂ’、ベーン先端部６ｂ’の円弧形状の半径をシリンダ内周面１ｂ’の半径より小さくする必要があるためである。なお、図１０（ｂ）においては、第１のベーン５’については図示していない。
In the above, in the case of a general vane type compressor described in
一方、本実施の形態１に係るベーン型圧縮機２００においては、第１のベーン５、第２のベーン６はシリンダ内周面１ｂの中心まわりに回転するように構成しているので、ベーン先端部５ｂ、ベーン先端部６ｂの円弧形状の半径とシリンダ内周面１ｂの半径を同等または同等近くに設定することができる。
On the other hand, in the
また、以上の構成において、吸入バイパスポート１ｅの断面形状をシリンダ高さ方向に長い長穴状として、吸入バイパスポート１ｅの断面積（開口面積）を大きくしている。つまり、吸入バイパスポート１ｅの断面積を、最大で（ベーン幅）＊（シリンダ高さ）近くまで取ることが可能である。これにより、容量制御運転時に、吸入バイパスポート１ｅを冷媒が通過するときの流速は遅くなるので、特許文献２に記載されているようなベーン型圧縮機に対して、吸入バイパスポート１ｅを冷媒が通過するときの圧力損失を低減することができる。また、吸入バイパスポート１ｅと接続される吸入バイパス管２７の内部の断面積を吸入バイパスポート１ｅの断面積と同等程度としているので、吸入バイパス管２７を冷媒が通過するときの圧力損失も小さく抑えられる。
In the above configuration, the cross-sectional area (opening area) of the
以上から、本実施の形態１に係るベーン型圧縮機２００においては、第１のベーン５、第２のベーン６が吸入バイパスポート１ｅを通過する際に漏れが増大することがなく、かつ吸入バイパスポート１ｅおよび吸入バイパス管２７における圧力損失も小さい。そのため、吸入バイパスポートを有するベーン型圧縮機の高効率化を図ることができる。
As described above, in the
なお、以上の構成においては、吸入バイパスポート１ｅの周方向の幅をベーン幅よりも小さい場合を示したが、吸入バイパスポート１ｅの周方向の幅はベーン幅と同等までは大きくすることは可能である。また、以上の構成においては、吸入バイパス管２７の内部の断面積を吸入バイパスポート１ｅの断面積と同等程度としたが、当然ながら吸入バイパス管２７の内部の断面積は吸入バイパスポート１ｅの断面積以上にとってもよい。さらに、以上の構成においては、吸入バイパスポート１ｅの断面形状を長穴状としたが、周方向の幅がベーン幅と同等以下であれば、任意の形状でよい。
In the above configuration, the circumferential width of the
図１１は、本発明の実施の形態１に係るベーン型圧縮機の他の構成例（以下、ベーン型圧縮機２００Ａと称する）を示しており、図１のＩ−Ｉ断面図である。図１２は、ベーン型圧縮機２００Ａの図１１のＩ−Ｉ断面図である。図１１及び図１２に基づいて、実施の形態１に係るベーン型圧縮機２００Ａについて説明する。
FIG. 11 shows another configuration example of the vane compressor according to the first embodiment of the present invention (hereinafter referred to as a
図１１及び図１２に示すように、ベーン型圧縮機２００Ａは、長穴状の吸入バイパスポート１ｅのシリンダ外径側に円形状で吸入バイパスポート１ｅの断面積と同程度の断面積を有する断面が円形状の吸入バイパス通路１ｇを設け、吸入バイパス通路１ｇと吸入バイパス管２７とを密閉容器１０３を介して接続している。このように構成しても、圧力損失は、ベーン型圧縮機２００と同様であり、同様の効果が得られる。
As shown in FIGS. 11 and 12, the
図１３は、本発明の実施の形態１に係るベーン型圧縮機の更に他の構成例（以下、ベーン型圧縮機２００Ｂと称する）を示しており、図４の矢視Ａ図である。図１４は、実施の形態１に係るベーン型圧縮機２００Ｂを搭載した例えば空気調和装置（以下、空気調和装置Ｂと称する）の構成の一例を示す冷媒回路図である。図１３及び図１４に基づいて、実施の形態１に係るベーン型圧縮機２００Ｂについて説明する。
FIG. 13 shows still another configuration example (hereinafter referred to as a
図１３及び図１４に示すように、ベーン型圧縮機２００Ｂは、吸入バイパス管２７を３本の分岐管２８に分けて、３個の円形状の吸入バイパスポート１ｅと連結している。なお、吸入バイパスポート１ｅの円の直径は、ベーンの幅と同等以下である。このような構成にしても、ベーン型圧縮機２００、ベーン型圧縮機２００Ａよりも総断面積は若干小さくなるが、吸入バイパスポート１ｅの総断面積を有る程度大きくできる。そのため、特許文献２に示される従来例よりも冷媒が吸入バイパスポート１ｅを通過するときの圧力損失を低減できる。なお、上記では吸入バイパスポート１ｅが３個の場合を図示したが、個数を特に限定するものではなく、任意の個数設けてもよい。
As shown in FIGS. 13 and 14, in the
実施の形態２．
図１５は、本発明の実施の形態２に係るベーン型圧縮機２００Ｃの実施の形態１で示した図４、図１１に相当する断面図である。図１５に基づいて、本発明の実施の形態２に係るベーン型圧縮機２００Ｃについて説明する。なお、実施の形態２に係るベーン型圧縮機２００Ｃの基本的な構成は、実施の形態１に係るベーン型圧縮機２００の構成と同様である。また、実施の形態２では実施の形態１との相違点を中心に説明し、実施の形態１と同一部分には、同一符号を付して説明を省略するものとする。
FIG. 15 is a cross-sectional view corresponding to FIGS. 4 and 11 shown in the first embodiment of the
ベーン型圧縮機２００Ｃでは、断面形状が長穴状の吸入バイパスポート１ｅのシリンダ外径側に、実施の形態１に係るベーン型圧縮機２００Ａと同様の断面形状が円形状の吸入バイパス通路１ｇを設け、吸入バイパス通路１ｇのシリンダ外径側に、円筒状の空間部１ｈを設け、この内部に逆止弁機構６０を設けている。
In the
逆止弁機構６０は、シリンダ内径側が半球状の弁６１、弁６１の外周に配置されたバネ６２、弁６１のシリンダ外径側に配置され、弁６１を径方向にのみ移動可能とし、かつ弁６１の移動量を規制する弁ガイド６３から構成されている。また、弁６１のシリンダ外径側には、弁６１と弁ガイド６３と密閉容器１０３で囲まれた背圧空間６４が設けられ、背圧空間６４は密閉容器１０３を介して圧力導入管Ａ２９と連通している。さらに、空間部１ｈのシリンダ内径側の側面とシリンダ外周面とを連通する吸入バイパス通路１ｊがシリンダ１に設けられ、吸入バイパス通路１ｊは密閉容器１０３を介して吸入バイパス管２７に接続されている。ここで、弁６１はバネ６２のバネ力によってシリンダ外径方向に押され弁ガイド６３のシリンダ内径側端面に接触するようになっている。
The
図１６は、実施の形態２に係るベーン型圧縮機２００Ｃを搭載した例えば空気調和装置（以下、空気調和装置Ｃと称する）の構成の一例を示す冷媒回路図である。図１７は、実施の形態２に係るベーン型圧縮機２００Ｃの逆止弁機構６０の動作および冷媒の流れを示す要部断面図である。図１６および図１７に基づいて、実施の形態２に係るベーン型圧縮機２００Ｃの構成および動作を説明する。なお、図１６（ａ）は通常運転時を、図１６（ｂ）は容量制御運転時を、それぞれ示している。また、図１７（ａ）は通常運転時を、図１７（ｂ）は容量制御運転時を、それぞれ示している。図１６、図１７で示す矢印は冷媒の流れを示している。
FIG. 16 is a refrigerant circuit diagram illustrating an example of a configuration of, for example, an air conditioner (hereinafter referred to as an air conditioner C) on which the
図１６に示すように、空気調和装置Ｃの冷媒回路は、ベーン型圧縮機２００Ｃ、凝縮器２０１、膨張弁２０２、蒸発器２０３、四方弁２０４、電磁切換弁２０６を配管接続することで構成されている。なお、四方弁２０４を切り替えることにより、凝縮器２０１が蒸発器として、蒸発器２０３が凝縮器として、それぞれ機能することになる。
As shown in FIG. 16, the refrigerant circuit of the air conditioner C is configured by connecting a
吸入バイパス管２７の一端は吸入管２６に接続され、他端はベーン型圧縮機２００に接続され、ベーン型圧縮機２００Ｃの吸入バイパス通路１ｊ（図１５参照）と連通している。圧力導入管Ａ２９の一端は電磁切換弁２０６に接続され、他端はベーン型圧縮機２００Ｃに接続され、背圧空間６４（図１５参照）と連通している。圧力導入管Ｂ２０７の一端は電磁切換弁２０６に、他端は吐出管２４に接続されている。圧力導入管Ｃ２０８の一端は電磁切換弁２０６に、他端は吸入バイパス管２７に接続されている。
One end of the
まず、通常運転時には、図１６（ａ）、図１７（ａ）に示すように、電磁切換弁２０６が制御されることにより、圧力導入管Ａ２９と圧力導入管Ｂ２０７が連通し、圧力導入管Ａ２９と圧力導入管Ｃ２０８とは遮断される。そうすると、高圧の冷媒が吐出管２４から圧力導入管Ｂ２０７、圧力導入管Ａ２９を介して弁６１のシリンダ外径側に位置する背圧空間６４に導かれる。一方、弁６１のシリンダ内径側に位置する空間部１ｈは、吸入バイパス通路１ｊ、吸入バイパス管２７を介して吸入管２６と連通しているため、空間部１ｈ内の圧力は低圧となっている。そうすると、弁６１には、この高低圧差による力がシリンダ内径方向に作用する。
First, during normal operation, as shown in FIGS. 16A and 17A, the
ここで、バネ６２により弁６１をシリンダ外径方向に押す力を上記高低圧差により弁６１をシリンダ内径方向に押す力よりも小さくしておけば、弁６１はシリンダ内径方向に移動し、半球状の部分が吸入バイパス通路１ｇのシリンダ外径側開口部分を塞ぐことになる。これにより、吸入バイパスポート１ｅおよび吸入バイパス通路１ｇは、空間部１ｈと遮断され、ベーン型圧縮機２００Ｃは、通常の圧縮動作を行うことになる。
Here, if the force that pushes the
次に、容量制御運転時の動作を説明する。容量制御運転時には、図１６（ｂ）、図１７（ｂ）に示すように、電磁切換弁２０６が制御されることにより、圧力導入管Ａ２９と圧力導入管Ｃ２０８が連通し、圧力導入管Ａ２９と圧力導入管Ｂ２０７とは遮断される。そうすると、低圧の冷媒が吸入管２６から、吸入バイパス管２７、圧力導入管Ｃ２０８、圧力導入管Ａ２９を介して弁６１のシリンダ外径側に位置する背圧空間６４に導かれる。
Next, the operation during the capacity control operation will be described. During the capacity control operation, as shown in FIGS. 16B and 17B, the
空間部１ｈ内の圧力は低圧であり、このため弁６１にはこの高低圧差による力は作用しないことになる。そうすると、バネ６２のバネ力によって、弁６１はシリンダ外径方向に押され弁ガイド６３のシリンダ内径側端面に接触する。そうすると、中間室１０内の冷媒の一部が吸入バイパスポート１ｅ、吸入バイパス通路１ｇ、空間部１ｈ、吸入バイパス通路１ｊを通って、吸入バイパス管２７に流出することになる。以上により、ベーン型圧縮機２００Ｃは、容量制御運転を行うことが可能となる。
The pressure in the
以上の構成により、ベーン型圧縮機２００Ｃは、実施の形態１に係るベーン型圧縮機と同様の容量制御運転が可能となる。ただし、本実施の形態２では、通常運転時の死容積は吸入バイパスポート１ｅと吸入バイパス通路１ｇのみとなるので、実施の形態１に比べて死容積を大幅に低減できる。したがって、実施の形態２での容量制御運転時は、実施の形態１と同様の効果で、通常運転時は死容積による損失の少ない高効率のベーン型圧縮機を提供できることになる。
With the above configuration, the
なお、実施の形態２に示した逆止弁機構６０は、この構造に限定されるわけでなく、例えば登録実用新案第２５７７８００号公報に記載のような弁にボール弁を用いたようなものでもよく、ベーン型圧縮機の内部に逆止弁機構を内蔵している構造であれば、同様の効果が得られる。
The
以上、実施の形態１、２においては、ベーン枚数が２枚の場合について示したが、ベーン枚数が１枚または３枚以上の場合でも同様の構成であり、同様の効果が得られる。なお、ベーン枚数が１枚の場合は、ベーンアライナは部分リング形状でなく、リング形状であってもよい。 As described above, in the first and second embodiments, the case where the number of vanes is two has been described. However, even when the number of vanes is one or three or more, the same configuration is obtained and the same effect can be obtained. When the number of vanes is one, the vane aligner may have a ring shape instead of a partial ring shape.
１ シリンダ、１ａ 吸入ポート、１ｂ シリンダ内周面、１ｃ 切欠き部、１ｄ 第１の吐出ポート、１ｅ 吸入バイパスポート、１ｆ 油戻し穴、１ｇ 吸入バイパス通路、１ｈ 空間部、１ｊ 吸入バイパス通路、２ フレーム、２ａ 凹部、２ｂ ベーンアライナ軸受部、２ｃ 主軸受部、２ｄ 第２の吐出ポート、３ シリンダヘッド、３ａ 凹部、３ｂ ベーンアライナ軸受部、３ｃ 主軸受部、４ ロータシャフト、４ａ ロータ部、４ｂ 回転軸部、４ｃ 回転軸部、４ｄ ブッシュ保持部、４ｅ ブッシュ保持部、４ｆ ベーン逃がし部、４ｇ ベーン逃がし部、４ｈ 給油路、４ｉ 給油路、４ｊ 給油路、４ｋ 排油穴、５ 第１のベーン、５ａ ベーン部、５ｂ ベーン先端部、５ｃ ベーンアライナ部、５ｄ ベーンアライナ部、６ 第２のベーン、６ａ ベーン部、６ｂ ベーン先端部、６ｃ ベーンアライナ部、６ｄ ベーンアライナ部、７ ブッシュ、７ａ ブッシュ中心、８ ブッシュ、８ａ ブッシュ中心、９ 吸入室、１０ 中間室、１１ 圧縮室、２１ 固定子、２２ 回転子、２３ ガラス端子、２４ 吐出管、２５ 冷凍機油、２６ 吸入管、２７ 吸入バイパス管、２８ 分岐管、２９ 圧力導入管Ａ、３１ 油ポンプ、３２ 最近接点、４１ 吐出弁、４２ 吐出弁押え、５１ 接触位置、６０ 逆止弁機構、６１ 弁、６２ バネ、６３ 弁ガイド、６４ 背圧空間、１０１ 圧縮要素、１０２ 電動要素、１０３ 密閉容器、１０４ 油溜め、２００ ベーン型圧縮機、２００Ａ ベーン型圧縮機、２００Ｂ ベーン型圧縮機、２００Ｃ ベーン型圧縮機、２０１ 凝縮器、２０２ 膨張弁、２０３ 蒸発器、２０４ 四方弁、２０５ 電磁弁、２０６ 電磁切換弁、２０７ 圧力導入管Ｂ、２０８ 圧力導入管Ｃ、Ａ 空気調和装置、Ｂ 空気調和装置、Ｃ 空気調和装置。 1 Cylinder, 1a Suction port, 1b Cylinder inner peripheral surface, 1c Notch, 1d First discharge port, 1e Suction bypass port, 1f Oil return hole, 1g Suction bypass passage, 1h Space portion, 1j Suction bypass passage, 2 Frame, 2a recessed portion, 2b vane aligner bearing portion, 2c main bearing portion, 2d second discharge port, 3 cylinder head, 3a recessed portion, 3b vane aligner bearing portion, 3c main bearing portion, 4 rotor shaft, 4a rotor portion, 4b Rotating shaft part 4c Rotating shaft part 4d Bush holding part 4e Bush holding part 4f Vane relief part 4g Vane relief part 4h Oil supply path 4i Oil supply path 4j Oil supply path 4k Oil discharge hole 5 First Vane, 5a Vane part, 5b Vane tip part, 5c Vane aligner part, 5d Vane aligner part, 6 2nd Vane, 6a Vane, 6b Vane tip, 6c Vane aligner, 6d Vane aligner, 7 Bush, 7a Bush center, 8 Bush, 8a Bush center, 9 Suction chamber, 10 Intermediate chamber, 11 Compression chamber, 21 Stator , 22 Rotor, 23 Glass terminal, 24 Discharge pipe, 25 Refrigerating machine oil, 26 Suction pipe, 27 Suction bypass pipe, 28 Branch pipe, 29 Pressure introduction pipe A, 31 Oil pump, 32 Nearest point, 41 Discharge valve, 42 Discharge Valve presser, 51 Contact position, 60 Check valve mechanism, 61 Valve, 62 Spring, 63 Valve guide, 64 Back pressure space, 101 Compression element, 102 Electric element, 103 Airtight container, 104 Oil sump, 200 Vane compressor 200A vane compressor, 200B vane compressor, 200C vane compressor, 201 condenser, 202 Expansion valve, 203 evaporator, 204 four-way valve, 205 solenoid valve, 206 solenoid switching valve, 207 pressure introduction pipe B, 208 pressure introduction pipe C, A air conditioner, B air conditioner, C air conditioner.
Claims (12)
前記シリンダの軸方向の両端を閉塞するシリンダヘッド及びフレームと、
前記シリンダ内で回転運動する円柱形のロータ部及び前記ロータ部に回転力を伝達するシャフト部を有するロータシャフトと、
前記ロータ部内に設置され、前記シリンダの内周面の中心周りに回転するように保持されたベーンとにより、圧縮室を形成して吸入した流体を圧縮するベーン型圧縮機において、
前記圧縮室に吸入した流体の一部を前記ベーン型圧縮機の吸入側にバイパスする吸入バイパスポートを前記シリンダに設け、前記吸入バイパスポートの前記圧縮室への開口部の周方向の幅を前記ベーンの周方向の幅と同等以下とした
ことを特徴とするベーン型圧縮機。 A substantially cylindrical cylinder with both axial ends open;
A cylinder head and a frame for closing both axial ends of the cylinder;
A rotor shaft having a cylindrical rotor portion that rotates in the cylinder and a shaft portion that transmits a rotational force to the rotor portion;
In the vane type compressor that compresses the sucked fluid by forming a compression chamber with the vane that is installed in the rotor portion and is held so as to rotate around the center of the inner peripheral surface of the cylinder.
A suction bypass port that bypasses a part of the fluid sucked into the compression chamber to the suction side of the vane compressor is provided in the cylinder, and the circumferential width of the opening of the suction bypass port to the compression chamber is A vane type compressor characterized by having a width equal to or less than the circumferential width of the vane.
前記シリンダの軸方向に長い長穴状である
ことを特徴とする請求項１に記載のベーン型圧縮機。 The cross-sectional shape of the suction bypass port is
The vane type compressor according to claim 1, wherein the compressor has a long hole shape that is long in an axial direction of the cylinder.
前記吸入バイパスポートは、
前記シリンダの軸方向に１個以上設けられている
ことを特徴とする請求項１に記載のベーン型圧縮機。 The suction bypass port has a circular cross-sectional shape,
The inhalation bypass port is
The vane type compressor according to claim 1, wherein at least one is provided in an axial direction of the cylinder.
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のベーン型圧縮機。 The vane type compressor according to any one of claims 1 to 3, further comprising a check valve mechanism that bypasses fluid in the compression chamber to the suction side during capacity control operation.
前記シリンダ内に設けられている
ことを特徴とする請求項４に記載のベーン型圧縮機。 The check valve mechanism is
The vane type compressor according to claim 4, wherein the vane type compressor is provided in the cylinder.
外側に円弧形状に形成され、
前記円弧形状の半径は、
前記シリンダの前記内周面の半径とほぼ同等である
ことを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載のベーン型圧縮機。 The tip of the vane is
Formed in an arc shape on the outside,
The radius of the arc shape is
The vane type compressor according to any one of claims 1 to 5, wherein the vane type compressor is substantially equal to a radius of the inner peripheral surface of the cylinder.
前記ロータ部に対して回転可能且つ移動可能に支持される
ことを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載のベーン型圧縮機。 The vane is
The vane compressor according to any one of claims 1 to 6, wherein the vane compressor is supported so as to be rotatable and movable with respect to the rotor portion.
前記ブッシュ保持部には、一対の略半円柱形状のブッシュが挿入されており、
前記ベーンは、
前記ブッシュに挟まれて支持されることにより、前記ロータ部に対して回転可能且つ移動可能に支持される
ことを特徴とする請求項７に記載のベーン型圧縮機。 The rotor portion is formed with a substantially cylindrical bush holding portion penetrating in the axial direction,
A pair of substantially semi-cylindrical bushes are inserted into the bush holding portion,
The vane is
The vane type compressor according to claim 7, wherein the vane compressor is supported so as to be rotatable and movable with respect to the rotor portion by being sandwiched and supported by the bush.
前記外周面に沿って摺動自在に回転し、前記ベーンを支持するベーンアライナ部を設けた
ことを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載のベーン型圧縮機。 A recess or a ring-shaped groove whose outer peripheral surface is concentric with the inner peripheral surface of the cylinder is formed on the cylinder side end surface of the frame and the cylinder head,
The vane type compressor according to any one of claims 1 to 8, wherein a vane aligner portion that rotates slidably along the outer peripheral surface and supports the vane is provided.
前記ベーンの先端部と前記シリンダの前記内周面との間に隙間を保つように前記ベーンを支持する
ことを特徴とする請求項９に記載のベーン型圧縮機。 The vane aligner section is
The vane compressor according to claim 9, wherein the vane is supported so as to maintain a gap between a tip portion of the vane and the inner peripheral surface of the cylinder.
前記ベーンと一体に取り付けられ、あるいは、前記ベーンと一体で形成された
ことを特徴とする請求項１０に記載のベーン型圧縮機。 The vane aligner section is
The vane type compressor according to claim 10, wherein the vane compressor is attached integrally with the vane or formed integrally with the vane.
部分リング形状またはリング形状である
ことを特徴とする請求項９〜１１のいずれか一項に記載のベーン型圧縮機。 The vane aligner section is
It is a partial ring shape or a ring shape. The vane type compressor according to any one of claims 9 to 11 characterized by things.
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