JP6156158B2 - ベーン型圧縮機 - Google Patents

Description

本発明は、ベーン型圧縮機に関する。

一般的に、ベーン型圧縮機のシリンダブロック内には、回転軸と一体的に回転するロータが収容されている。ロータの外周面には、複数箇所にベーン溝が放射状に延びるようにそれぞれ形成されるとともに、各ベーン溝にはベーンが出没可能に収容されている。これらベーンによってシリンダブロック内には複数の圧縮室が区画されている。そして、ロータの回転に伴い、圧縮室で冷媒ガスが圧縮されるとともに、圧縮室で圧縮された冷媒ガスが吐出室に吐出される。

また、各ベーンの底面と各ベーン溝とによって背圧室がそれぞれ区画されている。ベーン型圧縮機において、吐出室と各背圧室との間には、吐出室内の高圧の潤滑油を各背圧室に供給可能な背圧供給通路が設けられている。そして、吐出室内の潤滑油が背圧供給通路を介して各背圧室に供給されることで、各ベーンは、背圧室内の圧力（背圧）によりシリンダブロックの内面に押し付けられる。これにより、圧縮室からの冷媒ガスの漏れが抑制され、圧縮室内での冷媒ガスの圧縮効率が向上する。

ところで、ベーン型圧縮機の運転が停止して、回転軸の回転が停止されると、吐出室内の冷媒ガスやこれに含まれる潤滑油が、背圧供給通路及び各背圧室を介して圧縮室に逆流し、この冷媒ガスや潤滑油の逆流によって、外部冷媒回路におけるベーン型圧縮機の上流側にある蒸発器が加熱されて、冷凍効率が低下してしまう虞がある。そこで、回転軸の回転方向の位相によって、吐出室と各背圧室とを連通又は非連通とする間欠機構を有するものが、特許文献１に開示されている。これによれば、回転軸の停止後に吐出室と各背圧室とを非連通とすることができるため、回転軸の停止後において、吐出室内の冷媒ガスや潤滑油が、背圧供給通路及び各背圧室を介して圧縮室に逆流してしまうことが防止される。よって、吐出室内の冷媒ガスや潤滑油の逆流による蒸発器の加熱が防止されて、冷凍効率が低下することが防止される。

特開２０１２−１２７３３５号公報

しかしながら、特許文献１のベーン型圧縮機では、回転軸の停止後において、回転軸の回転方向の位相によっては、間欠機構によって吐出室と各背圧室とが連通する場合があり、回転軸の停止後に、吐出室内の冷媒ガスや潤滑油が、背圧供給通路及び各背圧室を介して圧縮室に逆流してしまう虞がある。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、その目的は、回転軸の停止後に、吐出室内の冷媒ガスや潤滑油が背圧供給通路及び各背圧室を介して圧縮室に逆流してしまうことを防止することができるベーン型圧縮機を提供することにある。

上記課題を解決するベーン型圧縮機は、シリンダブロック内に収容されるとともに回転軸と一体的に回転するロータと、前記ロータに複数形成されるとともにベーンが出没可能に収容されるベーン溝と、前記ベーンによって前記シリンダブロック内に区画される複数の圧縮室と、前記ロータの回転に伴い、前記圧縮室で圧縮された冷媒ガスが吐出される吐出室と、前記ベーンの底面と前記ベーン溝とによって区画される背圧室と、前記吐出室から前記背圧室に至る背圧供給通路と、を有するベーン型圧縮機であって、前記回転軸は、前記背圧供給通路の一部を形成する回転路を有し、前記背圧供給通路は、前記吐出室と前記回転路とを連通可能な第１通路と、前記回転路を介して前記第１通路と連通する第２通路と、前記第２通路に連通する第１室と、前記回転路を介して前記第２通路と連通する第３通路と、前記第３通路に連通する第２室と、前記第２室と前記背圧室とを連通可能な連通路と、を有し、前記背圧供給通路は、前記回転軸の回転に伴って前記回転路を介して前記第１通路と前記第２通路とを連通するとき、前記第２通路と前記第３通路とは非連通となるとともに、前記回転軸の回転に伴って前記回転路を介して前記第２通路と前記第３通路とを連通するとき、前記第１通路と前記第２通路とは非連通となり、前記第１通路と前記第２通路との連通、及び前記第２通路と前記第３通路との連通は、常に前記回転路のみによってなされる。

これによれば、回転軸の回転に伴って、吐出室から第１通路を介して回転路に流入した冷媒ガスや潤滑油は、回転路を介した第１通路と第２通路との連通が行われると、第２通路を介して第１室に流入する。第１室に流入した冷媒ガスや潤滑油は、回転軸の回転に伴って、回転路を介した第２通路と第３通路との連通が行われると、第２通路、回転路及び第３通路を介して第２室に流入する。そして、第２室に流入した冷媒ガスや潤滑油は、連通路を介して背圧室に供給される。このように、第１通路と第２通路との連通、及び第２通路と第３通路との連通が、常に回転路のみによってなされることで、吐出室内の冷媒ガスや潤滑油が背圧室に供給される。

そして、回転軸の回転が停止したときに、回転路を介した第１通路と第２通路との連通が行われていたとしても、第２通路と第３通路とが非連通となっている。同様に、回転軸の回転が停止したときに、回転路を介した第２通路と第３通路との連通が行われていたとしても、第１通路と第２通路とが非連通となっている。すなわち、回転軸の回転が停止したときに、背圧供給通路を介した吐出室と背圧室との連通が確実に遮断される。よって、回転軸の停止後に、吐出室内の冷媒ガスや潤滑油が背圧供給通路及び各背圧室を介して圧縮室に逆流してしまうことを防止することができる。

上記ベーン型圧縮機において、前記第１通路、前記第２通路及び前記第３通路の前記回転路に対する開口位置を、前記回転軸の軸方向において揃えたことが好ましい。これによれば、回転軸に回転路を一つ形成するだけでよいため、構成を簡素化させることができる。

上記ベーン型圧縮機において、前記回転路は、前記回転軸の外周面に凹設された溝であることが好ましい。これによれば、回転路として、回転軸の径方向に貫通する貫通孔を形成する場合に比べて、回転軸に対する加工を容易なものとすることができる。

この発明によれば、回転軸の停止後に、吐出室内の冷媒ガスや潤滑油が背圧供給通路及び各背圧室を介して圧縮室に逆流してしまうことを防止することができる。

実施形態におけるベーン型圧縮機の側断面図。 図１における２−２線断面図。 図１における３−３線断面図。 第１通路と溝とが連通している状態を示す断面図。 溝を介して第１通路と第２通路とが連通している状態を示す断面図。 溝を介して第２通路と第３通路とが連通している状態を示す断面図。

以下、ベーン型圧縮機を具体化した一実施形態を図１〜図６にしたがって説明する。
図１に示すように、ベーン型圧縮機１０のハウジング１１は、リヤハウジング１２と、このリヤハウジング１２の前端面（一端面）に接合されたフロントハウジング１３とから形成されている。フロントハウジング１３は、リヤハウジング１２（ハウジング１１）内に収容される筒状のシリンダブロック１４を有する。よって、本実施形態では、シリンダブロック１４はフロントハウジング１３に一体化されている。

シリンダブロック１４の後端面には、サイドプレート１５が接合されている。フロントハウジング１３及びサイドプレート１５には回転軸１６が回転可能に支持されるとともに、回転軸１６はシリンダブロック１４内を貫通している。フロントハウジング１３と回転軸１６との間にはリップシール型の軸封装置１７ａが介在されている。軸封装置１７ａは、フロントハウジング１３に形成された収容室１７内に収容されている。軸封装置１７ａは、回転軸１６の周面に沿った冷媒ガスの洩れを防止する。シリンダブロック１４内において、回転軸１６には円筒状をなすロータ１８が回転軸１６に一体回転可能に止着されている。ロータ１８は、その前端面（一端面）がフロントハウジング１３の端面と対向するとともに、後端面（他端面）がサイドプレート１５に対向している。

図２及び図３に示すように、シリンダブロック１４の内周面は楕円状に形成されている。ロータ１８の外周面には、複数箇所に放射状にベーン溝１８ａが形成されるとともに、各ベーン溝１８ａそれぞれにはベーン１９が出没可能に収容されている。さらに、各ベーン１９の底面１９ｅと各ベーン溝１８ａとによって背圧室２０が区画されている。

そして、回転軸１６の回転に伴うロータ１８の回転によってベーン１９の先端面がシリンダブロック１４の内周面に接触すると、ロータ１８の外周面と、シリンダブロック１４の内壁と、隣り合うベーン１９と、フロントハウジング１３及びサイドプレート１５との間に、複数の圧縮室２１が区画されるようになっている。ベーン型圧縮機１０において、ロータ１８の回転方向に関して圧縮室２１が容積を拡大する行程が吸入行程となり、圧縮室２１が容積を減少する行程が圧縮行程となる。

図１に示すように、リヤハウジング１２の上部には、吸入ポート２２が形成されている。また、シリンダブロック１４の外周面には、シリンダブロック１４の周方向全周に亘って凹部１４ａが形成されている。そして、凹部１４ａ及びリヤハウジング１２の内周面によって吸入ポート２２に連通する吸入室２３が区画されている。

図２に示すように、シリンダブロック１４には、吸入室２３と連通する一対の吸入口２４が形成されている。そして、吸入行程中の各圧縮室２１と吸入室２３とは、それぞれ吸入口２４を介して連通される。

図３に示すように、回転軸１６を挟んだシリンダブロック１４の外周面それぞれには、シリンダブロック１４の外周面から凹む凹部１４ｂが形成されている。各凹部１４ｂは、シリンダブロック１４の外周面から回転軸１６に向けて延びる延設面１４１ｂと、延設面１４１ｂに対し交差しつつシリンダブロック１４の外周面に向けて延びる取付面１４２ｂとから形成されている。そして、各延設面１４１ｂ、取付面１４２ｂ、及びリヤハウジング１２の内周面によって一対の吐出空間２６が区画されている。

シリンダブロック１４には、各取付面１４２ｂに開口して圧縮行程中の圧縮室２１と吐出空間２６とを連通する吐出口２７が形成されている。取付面１４２ｂには、吐出口２７を開閉する吐出弁２７ｖと、吐出弁２７ｖの開度を規制するリテーナ２７ａとが取り付けられている。そして、圧縮室２１で圧縮された冷媒ガスは、吐出弁２７ｖを押し退けて吐出口２７を介して吐出空間２６へ吐出される。

図１に示すように、リヤハウジング１２の上部には吐出ポート２８が形成されている。また、リヤハウジング１２の後側には、サイドプレート１５によって吐出室２９が区画形成されている。吐出室２９内には、冷媒ガス中に含まれる潤滑油を分離するための油分離器３０が配設されている。油分離器３０は、有底円筒状のケース３１を有する。ケース３１におけるサイドプレート１５側の端面とサイドプレート１５における吐出室２９側の端面との間には、ケース３１とサイドプレート１５との間をシールするガスケット３１ｓが介在されている。

ケース３１の開口側には円筒状の油分離筒３２が嵌合固定されている。ケース３１の下部には、ケース３１内と吐出室２９の底部側とを連通する油通路３１ａが形成されている。また、サイドプレート１５及びケース３１には、吐出空間２６とケース３１内とを連通する連通部３３が形成されている。

図４に示すように、回転軸１６におけるサイドプレート１５に支持された部位の外周面には、回転路としての溝１６ａが周面に沿った一部分に延びるように凹設されている。また、サイドプレート１５には、吐出室２９と溝１６ａとを連通可能な第１通路４１が形成されている。さらに、サイドプレート１５には、溝１６ａを介して第１通路４１と連通する第２通路４２と、第２通路４２に連通する第１室５１とが形成されている。また、サイドプレート１５には、溝１６ａを介して第２通路４２と連通する第３通路４３と、第３通路４３に連通する第２室５２とが形成されている。第１室５１及び第２室５２は、回転軸１６の周方向に沿って回転軸１６を囲むように延びている。

さらに、サイドプレート１５には、第２室５２と背圧室２０とを連通可能な連通路４４が二つ形成されている。各連通路４４は、ロータ１８の回転により、圧縮行程及び吐出行程中の背圧室２０と連通するようになっている。よって、第１通路４１、溝１６ａ、第２通路４２、第１室５１、第３通路４３、第２室５２及び各連通路４４によって、吐出室２９から背圧室２０に至る背圧供給通路が形成されている。

第１通路４１、第２通路４２及び第３通路４３の溝１６ａに対する開口位置は、回転軸１６の軸方向において揃えられている。すなわち、第１通路４１、第２通路４２及び第３通路４３の溝１６ａに対する開口位置は、回転軸１６の周方向に並ぶとともに、回転軸１６の端部から等しい距離に配置されている。溝１６ａにおける回転軸１６の周方向の長さは、溝１６ａによって第１通路４１と第２通路４２とを連通可能な長さであるとともに、第２通路４２と第３通路４３とを連通可能な長さになっている。よって、第１通路４１と第２通路４２との連通、及び第２通路４２と第３通路４３との連通が、常に溝１６ａのみによってなされる。

回転軸１６が回転すると、ロータ１８及びベーン１９が回転し、ベーン型圧縮機１０の外部（例えば外部冷媒回路）から吸入ポート２２を介して吸入室２３に冷媒ガスが吸入される。吸入室２３に吸入された冷媒ガスは、各吸入口２４を介して吸入行程中の各圧縮室２１に吸入される。そして、各圧縮室２１に吸入された冷媒ガスは、圧縮行程中の圧縮室２１の容積減少により圧縮される。圧縮された冷媒ガスは、各圧縮室２１から吐出口２７を介して各吐出空間２６に吐出される。

各吐出空間２６内の冷媒ガスは、連通部３３を介してケース３１内に流出して、油分離筒３２の外周面に吹き付けられるとともに、油分離筒３２の外周面を旋回しながらケース３１内の下方へ導かれる。このとき、遠心分離によって、冷媒ガスから潤滑油が分離される。油分離器３０において、潤滑油が分離された冷媒ガスは、油分離筒３２の内部を上方へ移動し、吐出ポート２８を介してベーン型圧縮機１０の外部（例えば外部冷媒回路）へ吐出される。

一方、油分離器３０において、冷媒ガスから分離された潤滑油はケース３１の底部側へ移動するとともに、油通路３１ａを介して吐出室２９の底部に貯留される。吐出室２９の底部に貯留された潤滑油は、第１通路４１に流入する。

図５に示すように、第１通路４１に流入した潤滑油は、回転軸１６の回転に伴って、溝１６ａを介した第１通路４１と第２通路４２との連通が行われると、第１通路４１から溝１６ａ及び第２通路４２を介して第１室５１に流入する。

図６に示すように、第１室５１に流入した潤滑油は、回転軸１６の回転に伴って、溝１６ａを介した第２通路４２と第３通路４３との連通が行われると、第２通路４２、溝１６ａ及び第３通路４３を介して第２室５２に流入する。そして、第２室５２に流入した潤滑油は、各連通路４４を介して、ロータ１８の回転により、圧縮行程及び吐出行程中の背圧室２０に供給される。

ベーン１９は、背圧室２０に供給された潤滑油の背圧によって外周側に押し出され、シリンダブロック１４の内壁に押し付けられる。これにより、圧縮室２１からの冷媒ガスの漏れが抑制され、圧縮室２１内での冷媒ガスの圧縮効率が向上する。また、背圧室２０に供給された潤滑油によって、ベーン１９とベーン溝１８ａとの摺動部分が潤滑される。

次に、本実施形態の作用について説明する。
図５に示すように、回転軸１６の回転が停止したときに、溝１６ａを介した第１通路４１と第２通路４２との連通が行われていたとしても、第２通路４２と第３通路４３とが非連通となっている。同様に、図６に示すように、回転軸１６の回転が停止したときに、溝１６ａを介した第２通路４２と第３通路４３との連通が行われていたとしても、第１通路４１と第２通路４２とが非連通となっている。すなわち、回転軸１６の回転が停止したときに、背圧供給通路を介した吐出室２９と背圧室２０との連通が確実に遮断される。よって、回転軸１６の停止後に、吐出室２９内の冷媒ガスや潤滑油が背圧供給通路及び各背圧室２０を介して圧縮室２１に逆流してしまうことが防止される。

上記実施形態では以下の効果を得ることができる。
（１）第１通路４１と第２通路４２との連通、及び第２通路４２と第３通路４３との連通が、常に溝１６ａのみによってなされる。これによれば、回転軸１６の回転が停止したときに、溝１６ａを介した第１通路４１と第２通路４２との連通が行われていたとしても、第２通路４２と第３通路４３とが非連通となっている。同様に、回転軸１６の回転が停止したときに、溝１６ａを介した第２通路４２と第３通路４３との連通が行われていたとしても、第１通路４１と第２通路４２とが非連通となっている。すなわち、回転軸１６の回転が停止したときに、背圧供給通路を介した吐出室２９と背圧室２０との連通が確実に遮断される。よって、回転軸１６の停止後に、吐出室２９内の冷媒ガスや潤滑油が背圧供給通路及び各背圧室２０を介して圧縮室２１に逆流してしまうことを防止することができる。

（２）第１通路４１、第２通路４２及び第３通路４３の溝１６ａに対する開口位置を、回転軸１６の軸方向において揃えた。これによれば、回転軸１６に溝１６ａを一つ形成するだけでよいため、構成を簡素化させることができる。

（３）回転軸１６の外周面に凹設された溝１６ａを回転路とする構成は、例えば、回転軸１６の径方向に貫通する貫通孔を回転路として形成する場合に比べて、回転軸１６に対する加工を容易なものとすることができる。

（４）本実施形態では、サイドプレート１５に第１通路４１、第２通路４２、第３通路４３、第１室５１及び第２室５２を形成するとともに、回転軸１６に溝１６ａを形成することで、回転軸１６の回転が停止したときに、背圧供給通路を介した吐出室２９と背圧室２０との連通が確実に遮断されるようにしている。よって、サイドプレート１５及び回転軸１６を加工するだけで、回転軸１６の回転が停止したときに、背圧供給通路を介した吐出室２９と背圧室２０との連通の遮断が達成できるため、生産性を向上させることができる。

なお、上記実施形態は以下のように変更してもよい。
○ 実施形態において、回転路として、回転軸１６の径方向に貫通する貫通孔を形成してもよい。

○ 実施形態において、例えば、回転軸１６の外周面に、回転路としての溝１６ａが周面に沿った一部分に延びるように二つ凹設されていてもよい。各溝１６ａは、回転軸１６の軸方向にずれた位置に配置されている。第１通路４１は、一方の溝１６ａに連通可能である。また、サイドプレート１５には、第２通路４２が二つ形成されている。一方の第２通路４２は一方の溝１６ａに連通可能であるとともに、他方の第２通路４２は他方の溝１６ａに連通可能である。さらに、第３通路４３は、他方の溝１６ａに連通可能である。よって、第１通路４１及び一方の第２通路４２における一方の溝１６ａに対する開口位置が、回転軸１６の軸方向において揃えられているとともに、他方の第２通路４２及び第３通路４３における他方の溝１６ａに対する開口位置が、回転軸１６の軸方向において揃えられている。このように、第１通路４１、第２通路４２及び第３通路４３の溝１６ａに対する開口位置が、回転軸１６の軸方向において揃っていなくてもよい。

○ 実施形態において、サイドプレート１５に、第１室５１が二つ以上形成されていてもよい。この場合、サイドプレート１５には、各第１室５１同士を溝１６ａを介して連通させる通路が形成されている。

○ 実施形態において、回転軸１６とサイドプレート１５との間にベアリングが配設されていてもよい。この場合、ベアリングに、第１通路４１、第２通路４２及び第３通路４３を構成する貫通孔をそれぞれ形成する必要がある。

○ 実施形態において、回転軸１６におけるフロントハウジング１３に支持された部位の外周面に溝１６ａが形成されていてもよい。そして、第１通路４１が、サイドプレート１５、シリンダブロック１４及びフロントハウジング１３に亘って延びるように形成されていてもよい。さらに、シリンダブロック１４に、第２通路４２、第３通路４３、連通路４４、第１室５１及び第２室５２が形成されていてもよい。

○ 実施形態において、シリンダブロック１４が、フロントハウジング１３とは別体であってもよい。

１０…ベーン型圧縮機、１４…シリンダブロック、１６…回転軸、１６ａ…回転路としての溝、１８…ロータ、１８ａ…ベーン溝、１９…ベーン、１９ｅ…底面、２０…背圧室、２１…圧縮室、２９…吐出室、４１…背圧供給通路を形成する第１通路、４２…背圧供給通路を形成する第２通路、４３…背圧供給通路を形成する第３通路、４４…背圧供給通路を形成する連通路、５１…背圧供給通路を形成する第１室、５２…背圧供給通路を形成する第２室。

Claims (3)

1. シリンダブロック内に収容されるとともに回転軸と一体的に回転するロータと、
   前記ロータに複数形成されるとともにベーンが出没可能に収容されるベーン溝と、
   前記ベーンによって前記シリンダブロック内に区画される複数の圧縮室と、
   前記ロータの回転に伴い、前記圧縮室で圧縮された冷媒ガスが吐出される吐出室と、
   前記ベーンの底面と前記ベーン溝とによって区画される背圧室と、
   前記吐出室から前記背圧室に至る背圧供給通路と、を有するベーン型圧縮機であって、
   前記回転軸は、前記背圧供給通路の一部を形成する回転路を有し、
   前記背圧供給通路は、
   前記吐出室と前記回転路とを連通可能な第１通路と、
   前記回転路を介して前記第１通路と連通する第２通路と、
   前記第２通路に連通する第１室と、
   前記回転路を介して前記第２通路と連通する第３通路と、
   前記第３通路に連通する第２室と、
   前記第２室と前記背圧室とを連通可能な連通路と、を有し、
   前記背圧供給通路は、前記回転軸の回転に伴って前記回転路を介して前記第１通路と前記第２通路とを連通するとき、前記第２通路と前記第３通路とは非連通となるとともに、前記回転軸の回転に伴って前記回転路を介して前記第２通路と前記第３通路とを連通するとき、前記第１通路と前記第２通路とは非連通となり、
   前記第１通路と前記第２通路との連通、及び前記第２通路と前記第３通路との連通は、常に前記回転路のみによってなされることを特徴とするベーン型圧縮機。
2. 前記第１通路、前記第２通路及び前記第３通路の前記回転路に対する開口位置を、前記回転軸の軸方向において揃えたことを特徴とする請求項１に記載のベーン型圧縮機。
3. 前記回転路は、前記回転軸の外周面に凹設された溝であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のベーン型圧縮機。