JP6005260B2 - ベーン型圧縮機 - Google Patents

ベーン型圧縮機 Download PDF

Info

Publication number
JP6005260B2
JP6005260B2 JP2015509937A JP2015509937A JP6005260B2 JP 6005260 B2 JP6005260 B2 JP 6005260B2 JP 2015509937 A JP2015509937 A JP 2015509937A JP 2015509937 A JP2015509937 A JP 2015509937A JP 6005260 B2 JP6005260 B2 JP 6005260B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
vane
aligner
cylinder
vane aligner
type compressor
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2015509937A
Other languages
English (en)
Other versions
JPWO2014162774A1 (ja
Inventor
辰也 佐々木
辰也 佐々木
関屋 慎
慎 関屋
雷人 河村
雷人 河村
英明 前山
英明 前山
高橋 真一
真一 高橋
幹一朗 杉浦
幹一朗 杉浦
勝紀 佐藤
勝紀 佐藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Electric Corp filed Critical Mitsubishi Electric Corp
Application granted granted Critical
Publication of JP6005260B2 publication Critical patent/JP6005260B2/ja
Publication of JPWO2014162774A1 publication Critical patent/JPWO2014162774A1/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04CROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C18/00Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids
    • F04C18/30Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids having the characteristics covered by two or more of groups F04C18/02, F04C18/08, F04C18/22, F04C18/24, F04C18/48, or having the characteristics covered by one of these groups together with some other type of movement between co-operating members
    • F04C18/34Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids having the characteristics covered by two or more of groups F04C18/02, F04C18/08, F04C18/22, F04C18/24, F04C18/48, or having the characteristics covered by one of these groups together with some other type of movement between co-operating members having the movement defined in group F04C18/08 or F04C18/22 and relative reciprocation between the co-operating members
    • F04C18/344Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids having the characteristics covered by two or more of groups F04C18/02, F04C18/08, F04C18/22, F04C18/24, F04C18/48, or having the characteristics covered by one of these groups together with some other type of movement between co-operating members having the movement defined in group F04C18/08 or F04C18/22 and relative reciprocation between the co-operating members with vanes reciprocating with respect to the inner member
    • F04C18/352Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids having the characteristics covered by two or more of groups F04C18/02, F04C18/08, F04C18/22, F04C18/24, F04C18/48, or having the characteristics covered by one of these groups together with some other type of movement between co-operating members having the movement defined in group F04C18/08 or F04C18/22 and relative reciprocation between the co-operating members with vanes reciprocating with respect to the inner member the vanes being pivoted on the axis of the outer member
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01CROTARY-PISTON OR OSCILLATING-PISTON MACHINES OR ENGINES
    • F01C21/00Component parts, details or accessories not provided for in groups F01C1/00 - F01C20/00
    • F01C21/08Rotary pistons
    • F01C21/0809Construction of vanes or vane holders
    • F01C21/0818Vane tracking; control therefor
    • F01C21/0827Vane tracking; control therefor by mechanical means
    • F01C21/0836Vane tracking; control therefor by mechanical means comprising guiding means, e.g. cams, rollers
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04CROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C18/00Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids
    • F04C18/30Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids having the characteristics covered by two or more of groups F04C18/02, F04C18/08, F04C18/22, F04C18/24, F04C18/48, or having the characteristics covered by one of these groups together with some other type of movement between co-operating members
    • F04C18/34Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids having the characteristics covered by two or more of groups F04C18/02, F04C18/08, F04C18/22, F04C18/24, F04C18/48, or having the characteristics covered by one of these groups together with some other type of movement between co-operating members having the movement defined in group F04C18/08 or F04C18/22 and relative reciprocation between the co-operating members
    • F04C18/344Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids having the characteristics covered by two or more of groups F04C18/02, F04C18/08, F04C18/22, F04C18/24, F04C18/48, or having the characteristics covered by one of these groups together with some other type of movement between co-operating members having the movement defined in group F04C18/08 or F04C18/22 and relative reciprocation between the co-operating members with vanes reciprocating with respect to the inner member
    • F04C18/3441Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids having the characteristics covered by two or more of groups F04C18/02, F04C18/08, F04C18/22, F04C18/24, F04C18/48, or having the characteristics covered by one of these groups together with some other type of movement between co-operating members having the movement defined in group F04C18/08 or F04C18/22 and relative reciprocation between the co-operating members with vanes reciprocating with respect to the inner member the inner and outer member being in contact along one line or continuous surface substantially parallel to the axis of rotation
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04CROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C23/00Combinations of two or more pumps, each being of rotary-piston or oscillating-piston type, specially adapted for elastic fluids; Pumping installations specially adapted for elastic fluids; Multi-stage pumps specially adapted for elastic fluids
    • F04C23/008Hermetic pumps

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Rotary Pumps (AREA)
  • Applications Or Details Of Rotary Compressors (AREA)

Description

本発明は、ベーン型圧縮機に関するものである。
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。
そのようなものの1つとして、例えば、ベーン本体(1’)の長手方向両端に設けられた突起部(2)を円柱状に成形し、しゅう動部材(3)を弧状面の細長い形状に成形したベーン型ポンプが提案されている(例えば、特許文献1参照)。
一方、ベーン先端部の円弧とシリンダ内周面との法線が常にほぼ一致するように圧縮動作を行なうために必要なベーンがシリンダの中心周りに回転運動する機構を、ロータ部と回転軸を一体にした構成で実現し、回転軸を小径の軸受で支持できることで軸受しゅう動損失を低減し、且つロータ部の外径や回転中心の精度が向上することでロータ部とシリンダ内周面との間に形成される隙間を狭くしてガスの漏れ損失を低減することが可能なベーン型圧縮機も提案されている(例えば、特許文献2参照)。
実開昭63−73593号公報(例えば、第3図等参照) WO2012/023427号公報(例えば、図4等参照)
特許文献2のようなベーン型圧縮機では、運転中に隣り合う圧縮室の圧力に差が生じるため、ベーンにはベーン側面方向に差圧力が作用する。また、同時に、ベーンには回転に伴う遠心力がベーン方向に作用する。そして、ベーン側面方向に作用する力がベーン方向に作用する力よりも相対的に大きくなると、ベーンに回転モーメントが発生し、ベーンがロータに対してブッシュを中心に回転し、ベーンアライナ部がベーンアライナ軸受から離間する可能性がある。
特許文献1のようなベーン型ポンプでは、ベーンが、ロータに設けられた溝内で往復動のみを許されており、ロータに対して回転することはない。その一方で、ベーンの荷重をベーン本体の長手方向両端に設けられた円柱状の突起部で支持するため、突起部の強度不足、摩耗が懸念される。
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、ベーンに回転モーメントが発生してもベーンを回転させずに安定的にしゅう動させることが可能であると同時に、ベーンアライナ部の摩耗、焼付きを抑制することが可能であり、高効率かつ高信頼性なベーン型圧縮機を提供することを目的としている。
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、前記シリンダと前記ロータ部との間に形成された圧縮空間を少なくとも吸入空間と吐出空間に仕切る少なくとも1枚のベーンと、前記圧縮空間に連通し、前記圧縮空間で圧縮された流体を吐出する第1の吐出ポートを備えたベーン型圧縮機において、前記シリンダヘッド及び前記フレームのリンダ側端面に前記シリンダの内周面と同心の凹部を形成し、前記凹部内に前記ベーンのベーンアライナ部を嵌入して、前記凹部の外周面で前記ベーンアライナ部を支承する構成とし、前記ベーンアライナ部の回転方向と反対側の端部であって前記凹部に支承される面とは反対側となる背面側に、前記ロータシャフト側に突出する抵抗板を設けたものである。
本発明に係るベーン型圧縮機は、ベーンアライナ部の回転方向と反対側の端部であって前記凹部に支承される面とは反対側となる背面側に抵抗板を有している。そのため、ベーンアライナ部の背面に流れる冷凍機油による流体抵抗力が抵抗板に作用して、ベーンアライナ部のベーンアライナ軸受からの離間を抑制する方向にモーメントが作用する。よって、本発明に係るベーン型圧縮機によれば、ベーンアライナ部がベーンアライナ軸受から離間することを抑制することができ、安定的にベーンアライナ部とベーンアライナ軸受とが流体潤滑状態でしゅう動することができ、ベーンアライナ部の摩耗、焼付きを抑制することが可能であり、高効率かつ高信頼性なものとなる。
本発明の実施の形態1に係るベーン型圧縮機の断面構成例を示す縦断面図である。 本発明の実施の形態1に係るベーン型圧縮機の圧縮要素を分解した状態を示す分解斜視図である。 本発明の実施の形態1に係るベーン型圧縮機の第1のベーンおよび第2のベーンを説明するための説明図である。 本発明の実施の形態1に係るベーン型圧縮機のベーンアライナ軸受部まわりの断面構成例を示す断面図である。 図6における回転角度90°の状態における図1に示す本発明の実施の形態1に係るベーン型圧縮機のI−I線に沿った断面図である。 本発明の実施の形態1に係るベーン型圧縮機の圧縮動作を示す図1のI−I線に沿った断面図である。 本発明の実施の形態1に係るベーン型圧縮機のベーンアライナ部、ベーンアライナ部の回転動作を示す図4のI−I線に沿った断面図である。 本発明の実施の形態1に係るベーン型圧縮機の図5における第1のベーンのベーン部まわりの要部断面図である。 本発明の実施の形態1に係るベーン型圧縮機のベーンに作用する荷重を説明するための模式図である。 代表的な運転条件による1回転中のFとFの挙動を示すグラフである。 抵抗板を設けた場合の本発明の実施の形態1に係るベーン型圧縮機のベーンに作用する荷重を説明するための模式図である。 抵抗板を設けた場合の本発明の実施の形態1に係るベーン型圧縮機のベーンに作用するモーメントを説明するための模式図である。 本発明の実施の形態2に係るベーン型圧縮機のベーンに作用する荷重とモーメントを説明するための模式図である。 本発明の実施の形態3に係るベーン型圧縮機の第1のベーン及び第2のベーンを説明するための説明図である。 本発明の実施の形態4に係るベーン型圧縮機の第1のベーン及び第2のベーンの平面図である。
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。
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及び第2のベーン6を説明するための説明図である。図4は、ベーン型圧縮機200のベーンアライナ軸受部2bまわりの断面構成例を示す断面図である。図1〜図4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。また、図3(a)は第1のベーン5及び第2のベーン6の平面図を、図3(b)は第1のベーン5及び第2のベーン6の正面図を、図3(c)は第1のベーン5及び第2のベーン6の側面図を、それぞれ示している。図3(b)に示す正面図は、第1のベーン5及び第2のベーン6をベーン型圧縮機200の中心軸側から見た状態を示している。図3(c)に示す側面図は、図3(b)に示す正面図とは直交した方向側から見た状態を示している。
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。
[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。
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。
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。
図1及び図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、ベーン枚数が2枚の場合について示している。
(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5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。さらに、外周部には、軸方向に貫通した油戻し穴1eが設けられている。この油戻し穴1eは、図2に示すように対向位置に2箇所設けておくとよい。
(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。
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27(図2に図示)及び吐出弁27の開度を規制するための吐出弁押え28(図2に図示)がフレーム2に取り付けられている。
(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。
(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。
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(後述する図5も参照)。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。
(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、ベーンアライナ部5cの内周曲面部の端部にベーンに対して平行方向に設けられた凸形状の抵抗板5e、部分リング状に構成されたベーンアライナ部5d、ベーンアライナ部5dの内周曲面部の端部にベーンに対して平行方向に設けられた凸形状の抵抗板5h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。抵抗板5eは、板状部材で構成され、ベーンに対して平行にロータシャフト4側に向かって突出するようにベーンアライナ部5cに設けられている。抵抗板5hは、板状部材で構成され、ベーンに対して平行にロータシャフト4側に向かって突出するようにベーンアライナ部5dに設けられている。
ここで、ベーン部5aのベーン長さ方向及びベーン先端部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。また、ベーンアライナ部5c、ベーンアライナ部5dの径方向の幅は、フレーム2の凹部2a及びシリンダヘッド3の凹部3aの溝幅よりも小さく構成されている。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。
(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、ベーンアライナ部6cの内周曲面部の端部にベーンに対して平行方向に設けられた凸形状の抵抗板6e、部分リング状に構成されたベーンアライナ部6d、ベーンアライナ部6dの内周曲面部の端部にベーンに対して平行方向に設けられた凸形状の抵抗板6h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。抵抗板6eは、板状部材で構成され、ベーンに対して平行にロータシャフト4側に向かって突出するようにベーンアライナ部6cに設けられている。抵抗板6hは、板状部材で構成され、ベーンに対して平行にロータシャフト4側に向かって突出するようにベーンアライナ部6dに設けられている。
ここで、ベーン部6aのベーン長さ方向及びベーン先端部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。また、ベーンアライナ部6c、ベーンアライナ部6dの径方向の幅は、フレーム2の凹部2a及びシリンダヘッド3の凹部3aの溝幅よりも小さく構成されている。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。
(7)ブッシュ7、ブッシュ8
一対の略半円柱状部材の平面を対向させた状態で構成される。略半円柱状部材の一対のブッシュ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法線方向に移動可能に保持される。
[ベーン型圧縮機200の圧縮動作]
図5は、後述する図6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線に沿った断面図である。図5において、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。
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の半径をra(後述する図7参照)、シリンダ内周面1bの半径をrc(図5参照)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(a)参照)は、下記式(1)としている。
式(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からの冷媒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。
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(吸入管26を介して冷凍サイクルの低圧側に連通する)が開口しており、圧縮室11には、シリンダ1に設けた第1の吐出ポート1dを介して吐出時以外は吐出弁27で閉塞されるフレーム2に設けた第2の吐出ポート2dが連通している。切欠き部1cは、図5(回転角度90°)において最近接点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Aの範囲まで設けられている。
したがって、中間室10は、回転角度90°までは吸入ポート1aと連通するが、その後、吸入ポート1a、第1の吐出ポート1dのいずれとも連通しない回転角度範囲が有り、その後、第1の吐出ポート1dと連通する。なお、図5に示す符号「7a」、符号「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。
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。
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しゅう動しながら、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。
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、互いにしゅう動を行う。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も互いにしゅう動することになる。
図6は、ベーン型圧縮機200の圧縮動作を示す図1のI−I線に沿った断面図である。図6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を説明する。なお、図6では簡便のため、吸入ポート1a、切欠き部1c、第1の吐出ポート1dを省略し、吸入ポート1a、第1の吐出ポート1dをそれぞれ矢印で吸入、吐出として示している。
まず、ロータシャフト4の回転に伴い、吸入管26から低圧の冷媒が吸入ポート1aに流入する。ここで、図6における回転角度を、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とが相対する一箇所とが一致するときを、「角度0°」と定義する。そして、図6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。
また、図6の「角度0°」の図に示す実線矢印は、ロータシャフト4の回転方向(図6では時計方向)を示している。ただし、図6の他の図では、ロータシャフト4の回転方向を示す矢印は省略している。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。
図6における「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、冷媒を吸入する。また、図6における「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に連通した圧縮室11となる。
図6における「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、冷媒の吸入を続ける。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、冷媒は圧縮され徐々にその圧力が高くなる。
図6における「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A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での冷媒の吸入は終了する。また、この状態で、中間室10の容積は略最大となる。圧縮室11の容積は「角度45°」のときより更に小さくなり、冷媒の圧力は上昇する。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。
図6における「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、冷媒の圧力は上昇する。また、圧縮室11の容積も「角度90°」のときより小さくなり、冷媒の圧力は上昇する。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。
その後、第2のベーン6が第1の吐出ポート1dに近づくが、冷凍サイクルの高圧(吐出弁27を開くのに必要な圧力も含む)を圧縮室11の圧力が上回ると、吐出弁27が開き、圧縮室11の冷媒は、第1の吐出ポート1d、第2の吐出ポート2dを通って、図1に示すように密閉容器103内に吐出される。密閉容器103内に吐出された冷媒は、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(冷凍サイクルの高圧側)に吐出される。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。
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に高圧の冷媒が若干残る(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、この高圧の冷媒は吸入室9にて低圧の冷媒に変化する。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。
このように、ロータシャフト4の回転により、吸入室9は徐々に容積が大きくなり、冷媒の吸入を続ける。以後中間室10に移行するが、途中まで容積が徐々に大きくなり、更に冷媒の吸入を続ける。途中で、中間室10の容積は最大となり、吸入ポート1aに連通しなくなるので、ここで冷媒の吸入を終了する。以後、中間室10の容積は徐々に小さくなり、冷媒を圧縮する。その後、中間室10は圧縮室11に移行して、冷媒の圧縮を続ける。所定の圧力まで圧縮された冷媒は、第1の吐出ポート1d、第2の吐出ポート2dを通って吐出弁27を押し上げて、密閉容器103内に吐出される。
次に、ベーンアライナ部5c、ベーンアライナ部6cの回転動作について説明する。
図7は、ベーン型圧縮機200のベーンアライナ部5c、ベーンアライナ部6cの回転動作を示す図4のI−I線に沿った断面図である。図7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(図7では時計回り方向)を示している。但し、図7の他の図では、ベーンアライナ部5c、ベーンアライナ部6cの回転方向を示す矢印は省略している。
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(図6参照)、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。
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。
凹部2a、凹部3aに送り出された冷凍機油25の一部は、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及びベーン逃がし部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及びシリンダヘッド3の主軸受部3cに供給される。
図8は、ベーン型圧縮機200の図5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8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。
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との間のしゅう動部を潤滑しながら、圧力差及び遠心力によって吸入室9及び中間室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との間のしゅう動部を潤滑しながら、圧力差及び遠心力によって吸入室9及び中間室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。
また、図8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。
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1e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、最終的に冷媒とともに第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1eより、油溜め104に戻される。
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1eより、油溜め104に戻される。
次に、ベーン(第1のベーン5、第2のベーン6)に作用する荷重がベーンアライナ部(ベーンアライナ部5c、ベーンアライナ部6c、ベーンアライナ部5d、ベーンアライナ部6d)の挙動に与える影響を説明する。以下の説明において、単にベーンと称するときは、第1のベーン5、第2のベーン6の双方を意味しているものとする。同様に、単にベーンアライナ部と称するときは、ベーンアライナ部5c、ベーンアライナ部6c、ベーンアライナ部5d、ベーンアライナ部6dの全部を意味しているものとする。同様に、単にベーンアライナ軸受部と称するときは、ベーンアライナ軸受部2b、ベーンアライナ軸受部3bの双方を意味しているものとする。同様に、単に抵抗板と称するときは、抵抗板5e、抵抗板5h、抵抗板6e、抵抗板6hの全部を意味しているものとする。
図9は、ベーン型圧縮機200のベーンに作用する荷重を説明するための模式図である。図10は、代表的な運転条件による1回転中のF1とF2の挙動を示すグラフである。図11は、抵抗板を設けた場合のベーン型圧縮機200のベーンに作用する荷重を説明するための模式図である。
図9に示すように、ベーンには回転による遠心力Fx、圧縮室11の差圧による力とブッシュ(ブッシュ7、ブッシュ8)からの反力の合力であるFyが作用する。FxとFyの合力をFoとする。ベーンアライナ軸受部には油膜が形成され、Foに釣り合うように油膜反力が発生する。圧縮室11間の差圧が大きくなり、FyがFxに対して相対的に大きくなると、ベーンアライナ軸受部の負荷容量を上回り、油膜が形成できずにベーンアライナ部とベーンアライナ軸受部が金属接触しながらしゅう動することになる。その際にベーンアライナ軸受部で発生する反力をF、Fとする。
図10において、クランク角が180〜240°付近でFは負となる。Fが負になると、ベーンには、図9のB1点を中心にB2点がベーンアライナ軸受から離れる方向にモーメントが働く。このモーメントによりベーンアライナ部はベーンアライナ軸受部に対して傾き、安定的に運転せず、ベーンアライナ部が摩耗することが懸念される。
ベーンアライナ部の傾きを抑制するためには、B1点中心に働くモーメントと反対のモーメントをベーンアライナ部に作用させる必要がある。ここで、本実施の形態1では、ベーンアライナ内周曲面部の回転方向と反対側の端部にベーンに対して平行な凸形状の抵抗板を設けるようにしている。ロータシャフト4が回転するとベーンアライナ部の背面に流れる冷凍機油25の流体抵抗力が抵抗板に作用する。
図11に示すように、抵抗板を設けることによって、抵抗板に作用する流体抵抗力により図11上でB1点周りの時計回り方向のモーメントが発生し、B2点における離間を抑制することができる。抵抗板の位置及び方向は、抵抗板に作用する流体抵抗力により発生するモーメントがB1点周りに図11上で時計方向に作用するように設定すればよい。すなわち、抵抗板の流体抵抗力を受ける面の全域において、抵抗板に対する垂線がベーンアライナ部のベーンアライナ軸受側の回転方向端部よりも、ベーンアライナ部の円弧の中心の近くを通るように、ベーンアライナ部の円弧角と抵抗板との方向を設計すればよい。ここで、ベーンアライナ部の円弧角とは、図9に示すベーンアライナ部のB1点、B2点をつないで、ベーンアライナ軸受に接触する扇形の円弧の角度を示す。
図12は、抵抗板を設けた場合のベーン型圧縮機200のベーンに作用するモーメントを説明するための模式図である。ここで例えば、ベーンアライナ軸受で発生する反力Fが最も小さくなる場合をF2minとする。B2点からF2minの方向に伸ばした延長線と、その延長線に対してB1点から伸ばした垂線との交点をC点とする。このとき、線分B1Cの距離をL2とする。また、この条件において流体抵抗板で発生する流体抵抗力をFする。Fの作用点からFの方向に伸ばした延長線と、その延長線に対してB1点から伸ばした垂線との交点をD点とする。このとき線分B1Dの距離をLとする。ベーンアライナ部のベーンアライナ軸受部からの離間を防止するためには下式を満足すればよい。
2min×L≦F×L
また、流体抵抗力は次の式で表される。
=(1/2)×p?u×S×C
ここで、pは油密度、uはベーンガイドの移動速度、Sは流体抵抗板のY方向投影面積、Cは抵抗係数であり、一般的に1〜2の値をとる。
以上から、本実施の形態1に係るベーン型圧縮機200では、ベーンアライナ部の回転方向と反対側の端部背面側に、凸形状の抵抗板を有するため、ベーンアライナ部の背面に流れる冷凍機油25による流体抵抗力が抵抗板に作用して、ベーンアライナ部のベーンアライナ軸受からの離間を抑制する方向にモーメントが作用する。このため、ベーン型圧縮機200によれば、安定的にベーンアライナ部とベーンアライナ軸受とが流体潤滑状態でしゅう動することができ、ベーンアライナ部の摩耗、焼付きを抑制することが可能になり、高効率かつ高信頼性なものとなる。
本実施の形態1では、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3枚以上の場合でも同様に構成することが可能であり、同様の効果が得られる。特に、ベーン枚数が増えると、ベーンの円弧角が小さくなり、Fが負で、絶対値が大きくなるため、ベーンアライナは図9のB1点を中心にB2点がベーンアライナから離れやすくなる。また、低速運転時、ベーンアライナに作用する遠心力が小さくなり、Fに対して相対的にFが大きくなるため、B1点を中心にB2点がベーンアライナから離れやすくなる。ベーン枚数が増えたとき、及び低速運転時に本発明は特に有効である。ベーンが3枚以下の場合でも回転数が20rps以下では必要である。また、本実施の形態1においては、ロータシャフト4の遠心力を利用した油ポンプ31について示したが、油ポンプ31の形態はいずれでもよく、例えば特開2009−62820号公報に記載の容積形ポンプを油ポンプ31として用いてもよい。
実施の形態2.
図13は、本発明の実施の形態2に係るベーン型圧縮機のベーンに作用する荷重とモーメントを説明するための模式図を示す。実施の形態2に係るベーン型圧縮機のベーンの抵抗板の高さは、E−E断面図に示すように凹部2aの内周面の高さに干渉しないように設定され、かつ、凹部2aの内周面よりも凹部2aの外周面の中心に近い位置まで伸びている。この形状により、実施の形態1よりも抵抗板の面積を大きくすることができ、ベーンに流体抵抗力を大きく作用させることができる。
以上から、本実施の形態2に係るベーン型圧縮機では実施の形態1よりも抵抗板の面積を大きくすることができるため、ベーンアライナ部の背面に流れる冷凍機油による実施の形態1よりも大きな流体抵抗力が抵抗板に作用して、ベーンアライナ部のベーンアライナ軸受からの離間を抑制する方向にモーメントが作用する。このため、本実施の形態2に係るベーン型圧縮機によれば、実施の形態1よりも安定的にベーンアライナ部とベーンアライナ軸受とが流体潤滑状態でしゅう動することができ、ベーンアライナ部の摩耗、焼付きを抑制することが可能となり、高効率かつ高信頼性なものになる。
実施の形態3.
図14は、本発明の実施の形態3に係るベーン型圧縮機の第1のベーン5及び第2のベーン6を説明するための説明図である。図14に基づいて、本発明の実施の形態3に係るベーン型圧縮機の第1のベーン5、第2のベーン6について説明する。なお、実施の形態3に係るベーン型圧縮機の基本的な構成は、実施の形態2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3では実施の形態2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。
図14(a)は第1のベーン5及び第2のベーン6の平面図を、図14(b)は第1のベーン5及び第2のベーン6の正面図を、図14(c)は第1のベーン5及び第2のベーン6の側面図を、それぞれ示している。図14(b)に示す正面図は、第1のベーン5及び第2のベーン6をベーン型圧縮機の中心軸側から見た状態を示している。図14(c)に示す側面図は、図14(b)に示す正面図とは直交した方向側から見た状態を示している。
実施の形態3に係るベーン型圧縮機における第1のベーン5は、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、ベーンアライナ部5cの内周曲面部の端部にベーンに対して平行方向に設けられた溝部5f、溝部5fの内部に挿入されたバネ5g1、溝部5fの内部にバネ5g1についで挿入された抵抗板5e、部分リング状に構成されたベーンアライナ部5d、ベーンアライナ部5dの内周曲面部の端部にベーンに対して平行方向に設けられた溝部5i、溝部5iの内部に挿入されたバネ5g2、溝部5iの内部にバネ5g2についで挿入された抵抗板5hから構成される。
実施の形態3に係るベーン型圧縮機における第2のベーン6は、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、ベーンアライナ部6cの内周曲面部の端部にベーンに対して平行方向に設けられた溝部6f、溝部6fの内部に挿入されたバネ6g1、溝部6fの内部にバネ6g1についで挿入された抵抗板6e、部分リング状に構成されたベーンアライナ部6d、ベーンアライナ部6dの内周曲面部の端部にベーンに対して平行方向に設けられた溝部6i、溝部6iの内部に挿入されたバネ6g2、溝部6iの内部にバネ6g2についで挿入された抵抗板6hから構成される。
ここで、本実施の形態3では、ベーンアライナ部(ベーンアライナ部5c、ベーンアライナ部5d、ベーンアライナ部6c、ベーンアライナ部6d)の内周曲面部の回転方向と反対側の端部にベーンに対して平行な溝部(溝部5f、溝部5i、溝部6f、溝部6i)を有しており、溝部内にバネ(バネ5g1、バネ5g2、バネ6g1、バネ6g2)についで抵抗板(抵抗板5e、抵抗板5h、抵抗板6e、抵抗板6h)が出入り自由に挿入されている。
回転数が小さい場合、抵抗板の遠心力がバネ力よりも小さいとベーンアライナ部の背面に流れる冷凍機油25の流体抵抗力が抵抗板に作用する。抵抗板に作用する流体抵抗力により図13上でB1点周りの時計回り方向のモーメントが発生しB2点における離間を抑制することができる。抵抗板及び溝部の位置及び方向は、抵抗板に作用する流体抵抗力により発生するモーメントがB1点周りに図11上で時計方向に作用するように設定すればよい。
すなわち、抵抗板の流体抵抗力を受ける面の全域において、抵抗板に対する垂線がベーンアライナ部のベーンアライナ軸受側の回転方向端部よりも、ベーンアライナ部の円弧の中心の近くを通るように、ベーンアライナ部の円弧角と抵抗板の方向を設計すればよい。回転数が早い条件では抵抗板に作用する遠心力がバネ力に勝るため、抵抗板が溝内に入り込み、ベーンアライナ部の背面に流れる冷凍機油25の流体抵抗力が抵抗板に作用せず機械損失を抑制することが可能である。
以上から、本実施の形態3に係るベーン型圧縮機では、ベーンアライナ部の回転方向と反対側の端部背面側に、半径方向に長方形の溝部を有し、溝部の内部にバネを有し、溝部にベーンアライナ部の半径方向に移動自在に嵌入された抵抗板を有している。このため、ベーン型圧縮機の回転数が小さく、ベーンが回転し、ベーンアライナ部がベーンアライナ軸受から離間しやすい条件には、抵抗板が溝内に押し込められず、ベーンアライナ部の背面に流れる冷凍機油25による流体抵抗力が抵抗板に作用して、ベーンアライナ部のベーンアライナ軸受からの離間を抑制する方向にモーメントが作用する。
一方、ベーン型圧縮機の回転数が大きく、ベーン自体の遠心力が大きくなる条件においては、ベーンアライナ部のベーンアライナ軸受からの離間の危険性はない。この回転数が大きい条件においては、抵抗板が遠心力により溝部の内部に押し込められて、冷凍機油25の流体抵抗力が抵抗板に作用しないため、不要な機械損失を抑制することが可能である。このため、本実施の形態3に係るベーン型圧縮機によれば、安定的にベーンアライナ部とベーンアライナ軸受とが流体潤滑状態でしゅう動することができ、ベーンアライナ部の摩耗、焼付きを抑制することが可能になり、高効率かつ高信頼性なものとなる。
本実施の形態3では、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3枚以上の場合でも同様に構成することが可能であり、同様の効果が得られる。また、本実施の形態3においても、油ポンプ31の形態を特に限定するものではない。
実施の形態4.
図15は、本発明の実施の形態4に係るベーン型圧縮機の第1のベーン5及び第2のベーン6の平面図である。図15に基づいて、本発明の実施の形態4に係るベーン型圧縮機の第1のベーン5、第2のベーン6について説明する。なお、実施の形態4に係るベーン型圧縮機の基本的な構成は、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4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。
実施の形態4に係るベーン型圧縮機における第1のベーン5、第2のベーン6は、抵抗板(抵抗板5k、抵抗板6k)の先端をピン(ピン5n、ピン6n)でベーンアライナ部(ベーンアライナ部5c、ベーンアライナ部6c)にとめて、バネ(バネ5l、バネ6l)を抵抗板の側面とベーンアライナ部の背面との間に取り付けた構成としている。つまり、抵抗板は、一端がベーンアライナ部に回転自在にとめられ、他端側の側面がバネを介してベーンアライナ部の背面に取り付けた構成となっている。なお、抵抗板が収容できるような溝部(溝部5m、溝部6m)が、ベーンアライナ部の内周面に形成されている。
このような構成においても、ベーン型圧縮機の回転数が小さく、ベーンが回転し、ベーンアライナ部がベーンアライナ軸受から離間しやすい条件には、抵抗板がベーンアライナ部の溝部の内部に押し込められず、ベーンアライナ部の背面に流れる冷凍機油25による流体抵抗力が抵抗板に作用して、ベーンアライナ部のベーンアライナ軸受からの離間を抑制する方向にモーメントが作用する。
一方、ベーン型圧縮機の回転数が大きく、ベーン自体の遠心力が大きくなる条件においては、ベーンアライナ部のベーンアライナ軸受からの離間の危険性はない。この回転数が大きい条件においては、抵抗板が遠心力により溝部の内部に押し込められて、冷凍機油25の流体抵抗力が抵抗板に作用しないため、不要な機械損失を抑制することが可能である。このため、本実施の形態4に係るベーン型圧縮機によれば、安定的にベーンアライナ部とベーンアライナ軸受とが流体潤滑状態でしゅう動することができ、ベーンアライナ部の摩耗、焼付きを抑制することが可能になり、高効率かつ高信頼性なものとなる。
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 油戻し穴、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、5e 抵抗板、5f 溝部、5g1 バネ、5g2 バネ、5h 抵抗板、5i 溝部、5k 抵抗板、5l バネ、5m 溝部、5n ピン、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、6e 抵抗板、6f 溝部、6g1 バネ、6g2 バネ、6h 抵抗板、6i 溝部、6k 抵抗板、6l バネ、6m 溝部、6n ピン、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 吐出弁、28 吐出弁押え、31 油ポンプ、32 最近接点、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。

Claims (5)

  1. 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、前記シリンダと前記ロータ部との間に形成された圧縮空間を少なくとも吸入空間と吐出空間に仕切る少なくとも1枚のベーンと、
    前記圧縮空間に連通し、前記圧縮空間で圧縮された流体を吐出する第1の吐出ポートを備えたベーン型圧縮機において、
    前記シリンダヘッド及び前記フレームのシリンダ側端面に前記シリンダの内周面と同心の凹部を形成し、前記凹部内に前記ベーンのベーンアライナ部を嵌入して、前記凹部の外周面で前記ベーンアライナ部を支承する構成とし、
    前記ベーンアライナ部の回転方向と反対側の端部であって前記凹部に支承される面とは反対側となる背面側に、前記ロータシャフト側に突出する抵抗板を設けた
    ことを特徴としたベーン型圧縮機。
  2. 前記抵抗板は、
    前記ロータシャフト側に前記ベーンに平行に突出させた凸形状に構成されている
    ことを特徴とする請求項1に記載のベーン型圧縮機。
  3. 前記抵抗板は、
    移動自在に前記ベーンアライナ部の回転方向と反対側の端部であって前記凹部に支承される面とは反対側となる背面側に設けられている
    ことを特徴とする請求項1又は2に記載のベーン型圧縮機。
  4. 前記ベーンアライナ部の回転方向と反対側の端部であって前記凹部に支承される面とは反対側となる背面側に前記ベーンに対して平行方向に溝部を形成し、前記溝部の内部にバネを設置し、
    前記抵抗板は、
    前記溝部にベーンアライナ部の半径方向に嵌入自在な構成としている
    ことを特徴とする請求項3に記載のベーン型圧縮機。
  5. 前記抵抗板は、
    一端が前記ベーンアライナ部に回転自在にとめられ、
    他端側の側面がバネを介して前記ベーンアライナ部の前記凹部に支承される面とは反対側にある背面に取り付けられた構成としている
    ことを特徴とする請求項3に記載のベーン型圧縮機。
JP2015509937A 2013-04-03 2014-02-06 ベーン型圧縮機 Active JP6005260B2 (ja)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2013077795 2013-04-03
JP2013077795 2013-04-03
PCT/JP2014/052804 WO2014162774A1 (ja) 2013-04-03 2014-02-06 ベーン型圧縮機

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP6005260B2 true JP6005260B2 (ja) 2016-10-12
JPWO2014162774A1 JPWO2014162774A1 (ja) 2017-02-16

Family

ID=51658078

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2015509937A Active JP6005260B2 (ja) 2013-04-03 2014-02-06 ベーン型圧縮機

Country Status (2)

Country Link
JP (1) JP6005260B2 (ja)
WO (1) WO2014162774A1 (ja)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20230066964A (ko) * 2021-11-08 2023-05-16 한온시스템 주식회사 베인 로터리 압축기

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5169298A (en) * 1991-09-06 1992-12-08 Autocam Corporation Constrained vane compressor with oil skive
WO2012023427A1 (ja) * 2010-08-18 2012-02-23 三菱電機株式会社 ベーン型圧縮機

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5169298A (en) * 1991-09-06 1992-12-08 Autocam Corporation Constrained vane compressor with oil skive
WO2012023427A1 (ja) * 2010-08-18 2012-02-23 三菱電機株式会社 ベーン型圧縮機

Also Published As

Publication number Publication date
JPWO2014162774A1 (ja) 2017-02-16
WO2014162774A1 (ja) 2014-10-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2013105129A1 (ja) ベーン型圧縮機
US9284958B2 (en) Rotary compressor
JP5657144B2 (ja) ベーン型圧縮機
US20100092322A1 (en) Rotary fluid machinery
JP5932608B2 (ja) ベーン型圧縮機
JP6005260B2 (ja) ベーン型圧縮機
JP4609496B2 (ja) 回転式流体機械
JP5626260B2 (ja) ベーン型圧縮機
JP6700691B2 (ja) 電動圧縮機
JP2013142351A (ja) ベーン型圧縮機
JP5932675B2 (ja) ベーン型圧縮機
JP2009127517A (ja) 密閉型圧縮機
JP2012189002A (ja) 圧縮機
JP5661203B2 (ja) ベーン型圧縮機
EP1805419B1 (en) Rotary compressor
WO2018198811A1 (ja) ローリングシリンダ式容積型圧縮機
JP6017023B2 (ja) ベーン型圧縮機
JP2016089710A (ja) ロータリ圧縮機
JP2019035391A (ja) 圧縮機
JP5921456B2 (ja) ベーン型圧縮機
JP5661204B2 (ja) ベーン型圧縮機
JP2017008826A (ja) 回転式圧縮機
JP2017008819A (ja) 回転式圧縮機
JP2015227632A (ja) 圧縮機
JP5818767B2 (ja) ベーン型圧縮機

Legal Events

Date Code Title Description
TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20160809

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20160906

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6005260

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250