WO2016129242A1 - 圧縮機 - Google Patents

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cylinder
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outer peripheral
compressor
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Inventor
川野 茂
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株式会社デンソー
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    • F04C18/00Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids
    • F04C18/08Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing
    • F04C18/10Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing of internal-axis type with the outer member having more teeth or tooth equivalents, e.g. rollers, than the inner member
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    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
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    • F04C29/12Arrangements for admission or discharge of the working fluid, e.g. constructional features of the inlet or outlet

Definitions

  • a suction port 21 is formed in the rear plate 23.
  • a front plate 24 is disposed at a distance from the rear plate 23.
  • a cylindrical cylinder 27 and a rotor 26 disposed in the cylinder 27 are provided between the rear plate 23 and the front plate 24. The refrigerant sucked from the suction port 21 flows into the space where the rotor 26 and the cylinder 27 are arranged, and is compressed by the rotor 26 and the cylinder 27.
  • a discharge port 22 is formed in the front plate 24.
  • a check valve 28 is provided outside the discharge port 22.
  • the check valve 28 prevents the refrigerant from flowing backward.
  • the check valve 28 has a reed valve-like configuration and includes a valve body 41, a stopper 42, and a fixing member 43.
  • the valve body 41 is disposed on the motor unit 12 side (right side in FIG. 1) of the discharge port 22.
  • the stopper 42 regulates the maximum opening degree of the valve body 41.
  • the valve body 41 and the stopper 42 are fixed to the front plate 24 by a fixing member 43 such as a bolt.
  • FIG. 3 shows how the volume of the variable spaces 51-53 changes as the rotor 26 rotates.
  • the three variable spaces 51 to 53 in the rotation direction (counterclockwise) of the rotor 26 shown in FIG. 3 are referred to as a first variable space 51, a second variable space 52, and a third variable space 53, respectively.
  • the first variable space 51 has a maximum volume when the rotation angle of the rotor 26 is 0 degrees, and a minimum volume when the rotation angle of the rotor 26 is 90 degrees.
  • the volume of the second variable space 52 is maximum when the rotation angle of the rotor 26 is 120 degrees, and the volume is minimum when the rotation angle of the rotor 26 is 210 degrees.
  • the third variable space 53 has a maximum volume when the rotation angle of the rotor 26 is 60 degrees, and has a minimum volume when the rotation angle of the rotor 26 is 150 degrees.
  • the suction groove portion 20 is a groove that continues to the suction receiving portion 19 and extends along the radial direction.
  • the suction groove 20 is a plurality of concave grooves extending in the radial direction from the suction receiver 19, and the suction receiver 19 and the variable spaces 51-53 communicate with each other through the suction groove 20.
  • the rotor 26 rotates and one end of the suction groove portion 20 is positioned at the constricted portion 38, the other end of the suction groove portion 20 communicates with the variable spaces 51-53.
  • the refrigerant from the suction port 21 flows through the suction groove portion 20 via the suction receiving portion 19 and reaches the variable spaces 51-53.
  • the compression process and the suction process will be described.
  • the first variable space 51 and the third variable space 53 are described with attention paid thereto, but the same compression stroke and suction stroke are also performed in the second variable space 52.
  • the rotor 26 rotates from the position with the rotation angle of 0 degrees to the position with the rotation angle of 30 degrees, the volume in the first variable space 51 decreases and the volume in the third variable space 53 increases. Therefore, the compression process proceeds in the first variable space 51.
  • the suction process is in progress.
  • the volume increases and a negative pressure is generated, so that the refrigerant flows in via the suction receiving part 19 and the suction groove part 20.
  • the volume in the first variable space 51 decreases and the volume in the third variable space 53 increases. Therefore, in the first variable space 51, when the rotation angle reaches 150 degrees, the compression process is started, and the compression process proceeds as the rotor 26 further rotates. In the third variable space 53, the suction process is started when the rotation angle reaches 150 degrees, and the suction process proceeds as the rotor 26 further rotates.
  • the rotor 26 has a plate shape, and the motor unit 12 is provided on one side in the thickness direction of the rotor 26.
  • the valve mechanism 18 is provided at the other side of the rotor 26 in the thickness direction. As described above, since the motor unit 12 and the valve mechanism 18 are provided on both sides of the rotor 26 in the thickness direction, spaces on both sides of the rotor 26 can be used effectively.
  • the outer peripheral surface 36 of the rotor 26 has an epitrochoidal curve shape in cross section, and the inner peripheral surface 37 of the cylinder 27 is configured (defined) by the outer envelope of the rotor 26. Since the epitrochoid curve has a higher compression ratio than the hypotrochoid curve, the compressor 10 having a high compression ratio can be realized.
  • the seal portion 39 is provided in the constricted portion 38 and tightly contacts the inner peripheral surface 37 of the cylinder 27 and the outer peripheral surface 36 of the rotor 26.
  • the seal portion 39 can prevent the adjacent variable spaces 51-53 from communicating with each other. As a result, switching from the compression process to the suction process in each of the variable spaces 51-53 can be reliably performed.
  • the Oldham coupling 29 is mounted on the rotary shaft 15a to fix the cylinder 27, and the rotary valve mechanism that opens and closes the end face of the rotor 26 in accordance with its operation is configured.
  • the body diameter of the compressor 10 can be reduced, the complicated intake valve mechanism can be simplified, and the compressor 10 can be miniaturized.
  • the rotor 26 has an epitrochoid curve shape in cross section, the number of convex portions of the rotor 26 is two, and the number of variable spaces 51 to 53 is three.
  • the configuration is not limited to a space.
  • the number of convex portions of the rotor 26 is one
  • the number of variable spaces 71 is two (see FIG. 4)
  • the number of convex portions of the rotor 26 is three
  • the variable space 72. May be four (see FIG. 5)
  • the number of convex portions of the rotor 26 may be four
  • the number of variable spaces 73 may be five (see FIG. 6). That is, it is sufficient if the number of variable spaces is two or more.
  • the cylinder 27 is fixed to the housing 14, but the configuration is not limited to fixing the cylinder 27.
  • a configuration in which the cylinder 27 revolves as the rotor 26 rotates without using the Oldham coupling 29 may be employed.
  • the epitrochoid curve is adopted among the trochoid curves, but is not limited to the epitrochoid curve.
  • Other curves such as a hypotrochoid curve may be used among the trochoid curves.
  • the fluid is a refrigerant
  • the compressor 10 is an electric compressor for refrigerant.
  • other fluids may be used.
  • the compressor 10 comprises the refrigerating cycle, you may use it for another use.

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Abstract

 圧縮機は、外部から吸入した流体を圧縮し、圧縮した流体を吐出する。当該圧縮機は、シリンダ(27)、ロータ(26)、駆動部(12)、圧縮部(11)、およびバルブ機構(18)を備える。シリンダは筒状を有している。ロータは、シリンダの内部に配置される。駆動部は、ロータを回転駆動する。圧縮部は、シリンダの内部でロータを回転させ、シリンダの内周面(37)とロータの外周面(36)とによって流体を圧縮する。バルブ機構は、ロータの外周面を除く部位に設けられ、ロータが回転してシリンダの内周面とロータの外周面とが離れる際に生じる負圧によって流体を吸入する。

Description

圧縮機 関連出願の相互参照
 本出願は、当該開示内容が参照によって本出願に組み込まれた、2015年2月12日に出願された日本特許出願2015-025671号を基にしている。
 本開示は、ロータリ機構を有する圧縮機に関する。
 簡素な部品で構成できる流体機械としてトロコイド形状のロータまたはシリンダから構成されたロータリ式機構が知られている。その一例としてオイルポンプとしての適用が有名であり、気体圧縮機としての応用も多々見られる。
 特許文献1には、トロコイド形状を使った圧縮機構が開示されている。具体的には、一つのロータの周面が断面においてトロコイド曲線形状を有し、互いに歯合させた状態で相対的に回転させながら、回転角度に伴ってその閉じ込み空間を変化させるアウタロータとインナロータとを具えたトロコイド型圧縮機が開示されている。
 また特許文献2には、トロコイド形状のロータリ式機構にオルダムカップリングを有する機構がある。当該機構によれば、シャフトにオルダムカップリング機構を付加することにより、ロータの回転と公転の作動を両立できることから、シリンダを固定している。
特開平7-247970号公報 特開平10-220238号公報
 前述の特許文献1に記載の技術では、圧縮作動を実現するために、ロータの回転とともにそれと同期して作動するシリンダの回転、すなわちロータ視点から見たシリンダの公転が必要である。公転を可能とするためのスペースが必要であるので、圧縮機の胴径が大きくなってしまうおそれがある。
 前述の特許文献2に記載の技術では、オルダムカップリングによってシリンダを固定している。しかし、ロータリ装置ではなくオルダムカップリングを何ら工夫なく圧縮機に用いる場合、吸入弁構造および吐出弁構造が複雑となる。したがって圧縮機の体格の小型化を達成できないおそれがある。
 本開示は上記点に鑑みてなされたものであり、ロータリ機構を採用する圧縮機において、小形化が可能な圧縮機を提供することを目的とする。
 本開示の圧縮機は、外部から吸入した流体を圧縮し、圧縮した流体を吐出する。当該圧縮機は、シリンダ、ロータ、駆動部、圧縮部、およびバルブ機構を備える。シリンダは筒状を有している。ロータは、シリンダの内部に配置される。駆動部は、ロータを回転駆動する。圧縮部は、シリンダの内部でロータを回転させ、シリンダの内周面とロータの外周面とによって流体を圧縮する。バルブ機構は、ロータの外周面を除く部位に設けられ、ロータが回転してシリンダの内周面とロータの外周面とが離れる際に生じる負圧によって流体を吸入する。
 バルブ機構は、ロータに設けられ、外部から流体を吸入する。したがって、ロータの回転が、流体を吸引する動力として用いられている。圧縮部はシリンダの内周面とロータの外周面とによって流体を圧縮するため、ロータの外周面を除く部位は、圧縮に寄与しない部位である。このような部位にバルブ機構を設けるので、ロータの周囲の設置スペースを有効に用いることができる。したがって圧縮機を小型にすることができる。
 本開示についての上記目的およびその他の目的、特徴や利点は、添付の図面を参照しながら下記の詳細な記述により、より明確になる。
一実施形態の圧縮機を示す断面図である。 図1のII-II線における断面図である。 図1に示す圧縮機の圧縮工程および吸気工程を説明する図である。 他の実施形態に係る、2つの可変空間を有するシリンダを示す断面図である。 他の実施形態に係る、4つの可変空間を有するシリンダを示す断面図である。 他の実施形態に係る、5つの可変空間を有するシリンダを示す断面図である。
 一実施形態に関して、図1から図3を用いて説明する。圧縮機10は、吸入した流体を圧縮して吐出する電動の圧縮機である。本実施形態の圧縮機10は、冷媒用電動圧縮機である。圧縮機10は、蒸気圧縮型の冷凍サイクル装置を構成するひとつの部品である。冷凍サイクル装置は、圧縮機10に加えて、放熱器、減圧器および蒸発器を有する。
 圧縮機10は、冷凍サイクル装置の冷媒循環経路に設けられている。圧縮機10は、低温低圧の冷媒を吸入し、圧縮し、高温高圧の冷媒として吐出する。放熱器は、圧縮機10から吐出される高温高圧の冷媒を冷却するように、圧縮機10の下流に設けられている。放熱器は、凝縮性の冷媒が用いられる場合、凝縮器とも呼ばれる。
 減圧器は、放熱器によって冷却された高圧冷媒を減圧するように、放熱器の下流に設けられている。蒸発器は、減圧器によって減圧された低温低圧の冷媒を蒸発させるように、減圧器の下流に設けられている。圧縮機10は、蒸発器において蒸発した低温低圧の冷媒を吸入するように、蒸発器の下流に設けられている。冷媒は、フロン系の冷媒、二酸化炭素など、種々の冷媒を用いることができる。冷凍サイクル装置の典型的な適用例は、車両用空調装置のための冷凍サイクル装置である。
 次に、圧縮機10に関して説明する。圧縮機10は、圧縮部11およびモータ部12を備える。モータ部12は、圧縮機10の駆動部であって、電動機13を備える。電動機13は、多相電動機である。モータ部12は、電動機13を収容するハウジング14を備える。ハウジング14は、筒状であって、内部に円柱状の空間を提供する。ハウジング14は、一方(図1の右方)の端部に底板14aを有する有底円筒状である。
 電動機13は、回転子15および固定子16を備える。回転子15は、ハウジング14に対して回転可能に支持されている。回転子15の回転軸15aは、ハウジング14の軸方向に沿って延びている。ハウジング14の底板14aには、回転軸15aの端部が回転可能に支持されている。固定子16は、ハウジング14の内壁に固定されている。固定子16は、固定子巻線17を備える。ハウジング14内において、冷媒は、回転子15および固定子16に沿って流れる。この結果、回転子15および固定子16は、冷媒によって冷却される。
 圧縮部11は、回転軸15aの底板14aとは反対側(図1の左方)の端部に設けられる。圧縮部11は、ロータリ型の圧縮機構によって実現される。圧縮部11は、モータ部12とは反対側に設けられる吸入ポート21から冷媒を吸入し、モータ部12側に設けられる吐出ポート22から圧縮された冷媒をハウジング14内に吐出する。
 圧縮部11は、リアプレート23、フロントプレート24、吸入ケース25、ロータ26、シリンダ27、逆止弁28、オルダムカップリング29、カップリング用軸受30を含んで構成される。吸入ケース25は、ハウジング14の他方(図1の左方)の端部を塞いでいる。吸入ケース25は、筒状であって、一方(図1の左方)の端部に底部25aを有する。つまり、吸入ケース25は有底円筒状である。底部25aには、外部から冷媒が流入する吸入口31が設けられる。吸入ケース25の外周面は、ハウジング14の内周面に当接している。そして吸入ケース25の底部25aと間隔をあけて、リアプレート23が配置されている。換言すると、吸入ケース25の図1の右方の端部に、リアプレート23が配置されている。したがって吸入口31から吸入された冷媒は、吸入ケース25とリアプレート23との間の空間に一度、貯留される。
 リアプレート23には、吸入ポート21が形成されている。またリアプレート23と間隔をあけて、フロントプレート24が配置されている。そしてリアプレート23とフロントプレート24との間に、筒状のシリンダ27とシリンダ27内に配置されるロータ26とが設けられている。吸入ポート21から吸入された冷媒は、ロータ26とシリンダ27が配置されている空間に流れ込み、ロータ26とシリンダ27によって圧縮される。
 フロントプレート24には、吐出ポート22が形成されている。また吐出ポート22の外側には、逆止弁28が設けられている。逆止弁28によって、冷媒の逆流を防いでいる。具体的には、逆止弁28は、リード弁状の構成であり、弁体41、ストッパ42および固定部材43を含む。弁体41は、吐出ポート22のモータ部12側(図1の右方側)に配置される。ストッパ42は、弁体41の最大開度を規制する。弁体41およびストッパ42は、ボルトなどの固定部材43によって、フロントプレート24に固定されている。
 吐出ポート22とから吐出された冷媒は、モータ部12の内部を通過する。ハウジング14の底板14aには、吐出口32が設けられ、圧縮部11により高温高圧になった冷媒が吐出口32から外部に吐出される。したがって冷媒は、図1にて矢印で示すように、ハウジング14内を通過することになる。
 回転軸15aの図1の左方の端部には、拡径する拡径部15bが形成されている。拡径部15bは、カップリング用軸受30によって、回転可能に支持されている。拡径部15bの左方の端部には、オルダムカップリング29が設けられている。回転軸15aは、前述のようにモータ部12によって回転駆動される駆動軸である。ロータ26には、駆動軸の動力が伝達される被駆動軸33が固定されている。そしてオルダムカップリング29は、拡径部15bと被駆動軸33との間に設けられる。オルダムカップリング29は、拡径部15bと被駆動軸33の軸ズレを滑りによって吸収する。
 オルダムカップリング29には、円板状であって、厚み方向の両面部に滑り溝29aがそれぞれ形成されている。滑り溝29aは、オルダムカップリング29の中心を通り、径方向に延びる。また各滑り溝29aは、互いに直交する方向に延びる。図1に示すように、ロータ26側の滑り溝29aは、図1の紙面に垂直な方向に延びる。そして被駆動軸33には、対向する滑り溝29aに嵌合するキー部29bが形成されている。同様に、回転軸15a側の滑り溝29aは、図1の上下方向に延びる。そして拡径部15bには、対向する滑り溝29aに嵌合するキー部29bが形成されている。このような構成によって、オルダムカップリング29は、ロータ26を自転させつつ、シリンダ27に対して公転させることができる。
 次に、シリンダ27とロータ26に関して、図2および図3を用いてさらに説明する。ロータ26は、前述のように回転軸15aからの回転力がオルダムカップリング29を介して伝わり、回転する。ロータ26の外周面36は、図2に示すように、トロコイド曲線で構成されている。換言すれば、ロータ26の外周面36は、断面においてトロコイド曲線形状を有している。トロコイド曲線は、動円を定円にそってすべらないように転がしたとき、その動円の内部または外部の定点が描く曲線である。トロコイド曲線形状を有しているとは、厳密に数式で導かれるトロコイド曲線に限るものではなく、製造上の誤差および加工限界を考慮したトロコイド曲線に近似する曲線形状を有しているものも含む。
 具体的には、ロータ26の外周面36は、凸部(歯)を2つ有するエピトロコイド曲線(外トロコイド曲線)で構成されている。換言すれば、ロータ26の外周面36は、断面においてエピトロコイド曲線形状(外トロコイド曲線形状)を有している。シリンダ27の内周面37は、ロータ26の外包絡線で構成(画定)されている。シリンダ27は、ハウジング14の内周面に固定されている。ロータ26の外周面36の一部は、シリンダ27の内周面37の一部に常に接触しながら、シリンダ27内を自転しながら公転する。
 ロータ26の外周面36とシリンダ27の内周面37によって形成される可変空間51―53は、ロータ26の回転とともに変化する。しかし図3に示すように、シリンダ27の内周面37のうち、ロータ26が回転中にシリンダ27の内周面37とロータ26の外周面36とが接触しているくびれ部38が3つある。くびれ部38は、シリンダ27の内周面37の変曲点でもある。ロータ26の外周面36とシリンダ27の内周面37によって形成される可変空間51―53は、このくびれ部38によって、3つに分けることができる。またくびれ部38には、シリンダ27の内周面37とロータ26の外周面36とを密着させるシール部39をさらに含む。シール部39は、回転方向に隣接する可変空間51―53を仕切る役割を有する。シール部39は、弾性を有する部材(図示せず)でロータ26側に押し付けられている。
 図3は、ロータ26が回転することで、可変空間51-53の容積が変化する様子を示している。図3に示すロータ26の回転方向(反時計回り)に3つの可変空間51―53を、それぞれ第1可変空間51、第2可変空間52および第3可変空間53と称する。第1可変空間51は、ロータ26の回転角が0度のときに容積が最大となり、ロータ26の回転角が90度のときに容積が最小となる。第2可変空間52は、ロータ26の回転角が120度のときに容積が最大となり、ロータ26の回転角が210度のときに容積が最小となる。第3可変空間53は、ロータ26の回転角が60度のときに容積が最大となり、ロータ26の回転角が150度のときに容積が最小となる。
 またロータ26は、板状であり、ロータ26の厚み方向における一方側(図1の右方)にモータ部12が設けられている。ロータ26の厚み方向における他方側(図1の左方)の部位(スラスト面)にバルブ機構18が設けられる。バルブ機構18は、ロータ26の外周面36を除く部位に設けられ、ロータ26が回転してシリンダ27の内周面37とロータ26の外周面36とが離れる際に生じる負圧によって冷媒を吸入する。ロータ26の外周面36は、ロータ26の回転軸回りの表面である。
 バルブ機構18は、吸入受け部19と吸入溝部20とを有する。吸入受け部19は、ロータ26の面部の中心に凹となるように形成されている。吸入受け部19と吸入ポート21は回転軸15aの長手方向の延長線上に位置している。吸入受け部19は、吸入ポート21と対向する位置に設けられる。吸入受け部19は、吸入ポート21よりも開口面積が大きい。吸入ポート21の位置は、リアプレート23に固定されているが、ロータ26は偏心する。したがって吸入受け部19は、吸入ポート21に対して変位するので、吸入ポート21からの冷媒をより多く導くために、開口面積を大きくしている。吸入溝部20は、吸入受け部19に連なり、径方向に沿って延びる溝である。本実施形態では、吸入溝部20は、吸入受け部19から径方向に伸びている複数の凹状の溝であり、吸入溝部20を介して、吸入受け部19と可変空間51-53とが連通する。ロータ26が回転して、吸入溝部20の一端がくびれ部38に位置している場合、吸入溝部20の他端が可変空間51―53に連通している。吸入ポート21からの冷媒は、吸入受け部19を介して、吸入溝部20を流れて、可変空間51―53に至る。
 次に、圧縮工程および吸入工程に関して説明する。ここでは、説明を容易にするため第1可変空間51と第3可変空間53とに着目して説明しているが、第2可変空間52においても同様の圧縮行程および吸入行程が行われる。ロータ26が回転角0度の位置から回転角30度の位置に回転すると、第1可変空間51では容積が減少し、第3可変空間53では容積が増大する。したがって第1可変空間51では圧縮工程が進行している。また第3可変空間53では、吸入工程が進行している。第3可変空間53では容積が増大して負圧が発生しているので、冷媒が吸入受け部19および吸入溝部20を介して流入する。
 さらにロータ26が回転して回転角が60度になると、第1可変空間51では容積がさらに減少し、第3可変空間53では容積がさらに増大する。したがって第1可変空間51では圧縮工程がさらに進行し、第3可変空間53では、吸入工程がさらに進行する。
 さらにロータ26が回転して回転角が90度になると、第1可変空間51では容積がさらに減少して0になり、第3可変空間53では容積がさらに増大して最大となる。したがって第1可変空間51では圧縮工程が終了し、第3可変空間53では、吸入工程が終了する。第1可変空間51にて圧縮された冷媒は、圧力によって逆止弁28を開状態にして、吐出ポート22からハウジング14内に吐出される。
 さらにロータ26が回転して回転角が120度になると、第1可変空間51では容積が増大し、第3可変空間53では容積が減少する。したがって第1可変空間51では回転角が90度になると吸入工程が開始され、回転角が120度の時には吸入工程が進行している。また第3可変空間53では、回転角が90度になると圧縮工程が開始され、回転角が120度の時に圧縮工程が進行している。第1可変空間51では容積が増大して負圧が発生しているので、冷媒が吸入受け部19および吸入溝部20を介して流入する。
 さらにロータ26が回転して回転角が150度になると、第1可変空間51では容積がさらに増大して最大となり、第3可変空間53では容積がさらに減少して0となる。したがって第1可変空間51では吸入工程が終了し、また第3可変空間53では、圧縮工程が終了する。
 さらにロータ26が回転して回転角が180度になると、第1可変空間51では容積が減少し、第3可変空間53では容積が増大する。したがって第1可変空間51では回転角が150度になると圧縮工程が開始され、ロータ26がさらに回転することで圧縮工程が進行する。また第3可変空間53では、回転角が150度になると吸入工程が開始され、ロータ26がさらに回転することで吸入工程が進行する。
 回転角が180度となるロータ26の位置は、回転角が0度となるロータ26の位置と同じ配置となる。したがって、回転角が180度の位置からロータ26が回転する場合、回転角が0度の位置からロータ26が回転する場合と同様の圧縮工程および吸入工程が各可変空間51―53にて繰り返される。したがって圧縮工程と同期して、吸入工程を実施している。
 以上説明したように本実施形態の圧縮機10は、外部から冷媒を吸入するために、ロータ26が回転してシリンダ27の内周面37とロータ26の外周面36とが離れる際に生じる負圧によって冷媒を吸入するバルブ機構18を備えている。このようなバルブ機構18は、ロータ26に設けられる。したがってロータ26の回転を、流体を吸引する動力して用いている。圧縮部11は,シリンダ27の内周面37とロータ26の外周面36とで行われるので、ロータ26の外周面36を除く部位は、圧縮に寄与しない部位である。このような部位にバルブ機構18を設けるので、ロータ26の周囲の設置スペースを有効に用いることができる。したがって圧縮機10を小型にすることができる。
 また本実施形態では、ロータ26は、板状であり、ロータ26の厚み方向における一方側にモータ部12が設けられる。そしてロータ26の厚み方向における他方側の部位にバルブ機構18が設けられる。このようにロータ26の厚み方向の両側に、モータ部12とバルブ機構18を設けるので、ロータ26の両側のスペースを有効に用いることができる。
 さらに本実施形態では、ロータ26の厚み方向における一方側に圧縮部11の吐出口32が形成されており、吐出口32には、逆止弁28が設けられている。逆止弁28が設けられているので、冷媒の逆流を防ぐことができる。また逆止弁28によって、圧縮工程が終了した後に、冷媒を可変空間51―53から吐出することができる。これによって圧縮効率を高めることができる。
 また本実施形態では、ロータ26の外周面36は、トロコイド曲線で構成されている。これによってシリンダ27の内周面37とロータ26の外周面36によって、ロータ26の回転に伴って連続して圧縮および吸入を繰り返すことができる。
 さらに本実施形態では、ロータ26の外周面36は、断面においてエピトロコイド曲線形状を有しており、シリンダ27の内周面37は、ロータ26の外包絡線で構成(画定)されている。エピトロコイド曲線は、ハイポトロコイド曲線よりも圧縮率が高いので、高い圧縮率を有する圧縮機10を実現することができる。
 また本実施形態では、くびれ部38に設けられ、シリンダ27の内周面37とロータ26の外周面36とを密着させるシール部39を有する。シール部39によって、隣接する可変空間51―53同士が連通することを抑制することができる。これによって各可変空間51―53における圧縮工程から吸入工程への切替えを確実に実施することができる。
 さらに本実施形態では、オルダムカップリング29によって、ロータ26を自転させながら公転させている。そしてシリンダ27は、ハウジング14に固定されている。これによってシリンダ27が固定されていない構成に比べて、圧縮機10を小型にすることができる。
 また本実施形態では、吸入受け部19はロータ26の中央に設けられる。そして吸入受け部19は、吸入ポート21に対向する位置に形成されている。したがって吸入ポート21の取り回しが容易となる。これによって吸入効率が向上し、体積効率を向上することができる。
 このように本実施形態では、回転軸15aにオルダムカップリング29を搭載することによってシリンダ27を固定するとともに、ロータ26の端面にその作動に伴い開閉するロータリバルブ機構を構成している。その結果、圧縮機10の胴径を小型化するとともに、複雑な吸入弁機構をシンプルにすることができ、圧縮機10を超小型にすることができる。
 (その他の実施形態)
 以上、本開示の好ましい実施形態について説明したが、本開示は上述した実施形態に何ら制限されることなく、本開示の主旨を逸脱しない範囲において種々変形して実施することが可能である。
 上述した実施形態の構造は、あくまで例示であって、本開示の範囲はこれらの記載の範囲に限定されるものではない。本開示の範囲は、記載と均等の意味及び範囲内での全ての変更を含むものである。
 上述した実施形態では、ロータ26が断面においてエピトロコイド曲線形状を有し、ロータ26の凸部の数が2つであり、可変空間51―53の数が3つであったが、3つの可変空間を有する構成に限るものではない。たとえば図4から図6に示すように、ロータ26の凸部の数が1つで可変空間71の数が2つ(図4参照)、ロータ26の凸部の数が3つで可変空間72の数が4つ(図5参照)、ロータ26の凸部の数が4つで可変空間73の数が5つ(図6参照)であってもよい。つまり、可変空間の数が2つ以上であればよい。
 上述した実施形態では、シリンダ27はハウジング14に固定されているが、シリンダ27を固定する構成に限るものではない。オルダムカップリング29を用いず、ロータ26の回転に伴って、シリンダ27が公転するような構成であってもよい。
 上述した実施形態では、ロータ26を境に、モータ部12とバルブ機構18が異なる設置スペースに配置されているが、モータ部12とバルブ機構18をロータ26の同じ側に配置してもよい。また、吸入受け部19および吸入溝部20の構成は、上述した実施形態に記載の構成に限るものではない。可変空間51―53の容積が増大するときに生じる負圧によって、冷媒が吸入される構成であればよい。したがってロータ26に吸入受け部19および吸入溝部20の両方を設けずに、リアプレート23にいずれか一方を設けてもよい。
 上述した実施形態では、ロータ26の外周面36が断面においてトロコイド曲線形状を有しているが、シリンダ27の内周面37が断面においてトロコイド曲線形状を有してもよい。そしてロータ26の外周面36は、シリンダ27の内包絡線で構成(画定)してもよい。
 上述した実施形態では、トロコイド曲線のうち、エピトロコイド曲線を採用しているが、エピトロコイド曲線に限るものではない。トロコイド曲線のうち、ハイポトロコイド曲線など他の曲線であってもよい。
 上述した実施形態では、流体は冷媒であり、圧縮機10は冷媒用電動圧縮機であったが、他の流体を用いてもよい。また圧縮機10は、冷凍サイクルを構成しているが、他の用途に用いてもよい。

 

Claims (11)

  1.  外部から吸入した流体を圧縮し、圧縮した流体を吐出する圧縮機(10)であって、
     筒状のシリンダ(27)と、
     前記シリンダの内部に配置されるロータ(26)と、
     前記ロータを回転駆動する駆動部(12)と、
     前記シリンダの内部で前記ロータを回転させ、前記シリンダの内周面(37)と前記ロータの外周面(36)とによって流体を圧縮する圧縮部(11)と、
     前記ロータの外周面を除く部位に設けられ、前記ロータが回転して前記シリンダの内周面と前記ロータの外周面とが離れる際に生じる負圧によって流体を吸入するバルブ機構(18)と、を含む圧縮機。
  2.  前記ロータは、板状であり、
     前記ロータの厚み方向における一方側に前記駆動部が設けられ、
     前記ロータの厚み方向における他方側の部位に前記バルブ機構が設けられる請求項1に記載の圧縮機。
  3.  前記ロータの厚み方向における一方側に前記圧縮部の吐出口(32)が形成されており、
     前記吐出口には、逆止弁(28)が設けられている請求項2に記載の圧縮機。
  4.  前記ロータの外周面または前記シリンダの内周面は、トロコイド曲線で構成されている請求項1ないし3のいずれか1つに記載の圧縮機。
  5.  前記ロータの外周面は、エピトロコイド曲線で構成され、
     前記シリンダの内周面は、前記ロータの外包絡線で構成されている請求項4に記載の圧縮機。
  6.  前記シリンダの内周面のうち、前記ロータが回転中に前記シリンダの内周面と前記ロータの外周面とが接触しているくびれ部(38)に設けられ、前記シリンダの内周面と前記ロータの外周面とを密着させるシール部(39)をさらに含む請求項5に記載の圧縮機。
  7.  前記駆動部によって回転駆動される駆動軸(15a)と、
     前記ロータに設けられ、前記駆動軸の動力が伝達される被駆動軸(33)と、
     前記駆動軸と前記被駆動軸との間に設けられ、前記駆動軸と前記被駆動軸の軸ずれを滑りによって吸収するオルダムカップリング(29)と、をさらに含み、
     前記シリンダは、固定されている請求項1ないし6のいずれか1つに記載の圧縮機。
  8.  外部から吸入した流体を圧縮し、圧縮した流体を吐出する圧縮機(10)であって、
     筒状のシリンダ(27)と、
     前記シリンダ内へ冷媒を吸引する吸入ポート(21)が形成されたプレート(23)と、
     前記シリンダの内周面(37)と対向する外周面(36)、および前記プレートと対向するスラスト面を有し、前記シリンダの内部に回転自在に配置されるロータ(26)と、
     前記ロータを回転駆動する駆動部(12)と、
     前記シリンダの内部で前記ロータが回転し、前記シリンダの内周面と前記ロータの外周面との距離が変化することで容積が変化する可変空間(51-53)にて流体を圧縮する圧縮部(11)と、
     前記スラスト面に設けられ、前記ロータの回転により前記シリンダの内周面と前記ロータの外周面とが離れて容積が拡大する前記可変空間(51-53)に対し、当該可変空間(51-53)の容積が拡大する際に生じる負圧によって流体を供給するバルブ機構(18)と、を含む圧縮機。
  9.  前記バルブ機構は、
      前記吸入ポートと対向する位置に設けられた吸入受け部(19)と、
      前記吸入受け部と前記可変空間とを連通する吸入溝部(20)と、を含む請求項8に記載の圧縮機。
  10.  前記駆動部は、回転軸(15a)を有する回転子(15)と、固定子(16)と、を有し、
     前記吸入ポートおよび前記吸入受け部は、前記回転軸の長手方向の延長線上に位置している請求項9に記載の圧縮機。
  11.  前記吸入溝部は、前記吸入受け部から径方向に伸びている複数の凹状の溝である請求項10に記載の圧縮機。

     
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