JP6005260B2 - ベーン型圧縮機 - Google Patents
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Description
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
式(1)
rv=rc−ra+δ
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。
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。
F2min×L2≦Ff×Lf
また、流体抵抗力は次の式で表される。
Ff=(1/2)×p?u2×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。
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。
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。
Claims (5)
- 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。 - 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。 - 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。 - 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。 - 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。
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