JP2016142191A - Gas compressor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、気体圧縮機に関する。 The present invention relates to a gas compressor.
空気調和システム（以下、空調システムという。）には気体圧縮機が用いられている。気体圧縮機として、いわゆるベーンロータリ形式のものがある。このベーンロータリ形式の気体圧縮機は、軸回りに回転する円柱状のロータと、ロータの外周面から突出可能に、軸回りに所定の角度間隔で複数枚設けられたベーンと、ロータの外周面の外方を覆い、断面が概略楕円形状の内周面を有するシリンダとを備えている。 A gas compressor is used in an air conditioning system (hereinafter referred to as an air conditioning system). There is a so-called vane rotary type gas compressor. The vane rotary type gas compressor includes a columnar rotor that rotates around an axis, a plurality of vanes that are provided at predetermined angular intervals around the axis so as to protrude from the outer periphery of the rotor, and an outer peripheral surface of the rotor. And a cylinder having an inner peripheral surface with a substantially elliptical cross section.
そして、ロータの外周面から突出したベーンの先端がシリンダの内周面に接し、回転方向の前後２枚のベーンとロータの外周面とシリンダの内周面とで囲まれた圧縮室の容積が、ロータの回転にしたがって変化することで、圧縮室内に吸入された冷媒ガスを圧縮する。
圧縮された冷媒ガスは、圧縮行程の終盤で、シリンダに形成された、開閉可能の吐出弁が配置された吐出孔を通って圧縮室の外部に吐出される（例えば、特許文献１参照）。
The tip of the vane protruding from the outer peripheral surface of the rotor is in contact with the inner peripheral surface of the cylinder, and the volume of the compression chamber surrounded by the two front and rear vanes in the rotation direction, the outer peripheral surface of the rotor, and the inner peripheral surface of the cylinder is The refrigerant gas sucked into the compression chamber is compressed by changing according to the rotation of the rotor.
The compressed refrigerant gas is discharged to the outside of the compression chamber through a discharge hole formed in the cylinder and provided with an openable / closable discharge valve at the end of the compression stroke (see, for example, Patent Document 1).
圧縮行程の終盤で圧縮室内の冷媒ガスを吐出するために、吐出孔は、ロータの外周面とシリンダの内周面との間の半径方向に沿った間隔が狭くなった位置（ロータとシリンダとが最接近した近接部の直前の位置）に形成されている。このため、圧縮室の冷媒ガスが吐出孔に流入する際は、冷媒ガスは圧縮室の前側の狭い部分を通過する。これにより、吐出孔に流入した冷媒ガスには圧力損失が生じる。
吐出孔を開閉する吐出弁は、吐出孔に作用する圧力が予め設定された吐出圧になったときに開くように設定されているが、上述した圧力損失により、吐出弁は、圧縮室内の圧力が吐出圧を超えてから開く。したがって、圧縮室内が吐出圧よりも高くなる過圧縮が発生する。
In order to discharge the refrigerant gas in the compression chamber at the end of the compression stroke, the discharge hole is located at a position where the radial distance between the outer peripheral surface of the rotor and the inner peripheral surface of the cylinder is narrow (the rotor and the cylinder Is formed at a position immediately before the closest part. For this reason, when the refrigerant gas in the compression chamber flows into the discharge hole, the refrigerant gas passes through a narrow portion on the front side of the compression chamber. Thereby, pressure loss occurs in the refrigerant gas flowing into the discharge hole.
The discharge valve that opens and closes the discharge hole is set to open when the pressure acting on the discharge hole reaches a preset discharge pressure. Opens after the discharge pressure is exceeded. Therefore, overcompression occurs in the compression chamber higher than the discharge pressure.
本発明は上記事情に鑑みなされたものであって、過圧縮を防止乃至抑制することができる気体圧縮機を提供することを目的とする。 This invention is made | formed in view of the said situation, Comprising: It aims at providing the gas compressor which can prevent thru | or suppress overcompression.
本発明は、軸心回りに回転する略円柱状のロータと、前記ロータの外周面の外方から前記ロータを取り囲む輪郭形状の内周面を有するシリンダと、前記ロータに形成されたベーン溝からの背圧を受けて前記シリンダの内周面に向けて突出自在に設けられた複数のベーンとを備え、前記シリンダの、前記ロータの外周面が近接する位置に、前記ロータと前記シリンダと前記ベーンとによって仕切られた圧縮室の気体を吐出させる吐出孔が形成され、前記ロータの外周面のうち、前記ロータの回転によって前記吐出孔に対向する部分に凹部が形成され、前記凹部の前記ロータの外周面の周方向に沿った長さが、前記ロータの外周面と前記シリンダの内周面とが最も近接した近接部の長さよりも短く形成されている気体圧縮機である。 The present invention includes a substantially columnar rotor that rotates about an axis, a cylinder having an inner peripheral surface having a contour shape that surrounds the rotor from outside the outer peripheral surface of the rotor, and a vane groove formed in the rotor. A plurality of vanes provided so as to protrude toward the inner peripheral surface of the cylinder under the back pressure of the cylinder, the rotor, the cylinder, and the cylinder at positions where the outer peripheral surface of the rotor is close to the cylinder. A discharge hole that discharges gas in a compression chamber partitioned by a vane is formed, and a recess is formed in a portion of the outer peripheral surface of the rotor that faces the discharge hole by rotation of the rotor, and the rotor of the recess The length of the outer peripheral surface of the gas compressor along the circumferential direction is shorter than the length of the adjacent portion where the outer peripheral surface of the rotor and the inner peripheral surface of the cylinder are closest to each other.
本発明に係る気体圧縮機によれば、過圧縮を防止乃至抑制することができる。 The gas compressor according to the present invention can prevent or suppress overcompression.
以下、本発明に係る気体圧縮機の一例であるベーンロータリ形式の気体圧縮機１（以下、コンプレッサ１という。）について図面を参照して説明する。図１は、コンプレッサ１の縦断面図、図２は図１におけるＡ−Ａ線に沿った断面による断面図である。 Hereinafter, a vane rotary type gas compressor 1 (hereinafter referred to as a compressor 1), which is an example of a gas compressor according to the present invention, will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a longitudinal sectional view of the compressor 1, and FIG. 2 is a sectional view taken along a line AA in FIG.
＜コンプレッサの構成＞
図示のコンプレッサ１は、例えば、冷却媒体の気化熱を利用して冷却を行なう空気調和システム（以下、「空調システム」という）の一部として構成される。この空調システムの他の構成要素である凝縮器、膨張弁、蒸発器等（いずれも図示を省略する）とともに冷却媒体の循環経路上に設けられている。なお、このような空調システムとしては、例えば、車両（自動車など）の車室内の温度調整を行うための空調装置が挙げられる。
<Compressor configuration>
The illustrated compressor 1 is configured, for example, as a part of an air conditioning system (hereinafter referred to as “air conditioning system”) that performs cooling using the heat of vaporization of a cooling medium. It is provided on the circulation path of the cooling medium together with a condenser, an expansion valve, an evaporator and the like (all of which are not shown) as other components of the air conditioning system. In addition, as such an air conditioning system, the air conditioning apparatus for adjusting the temperature in the vehicle interior of a vehicle (automobile etc.) is mentioned, for example.
コンプレッサ１は、空調システムの蒸発器から取り入れた気体状の冷却媒体としての冷媒ガスを圧縮し、この圧縮された冷媒ガスを空調システムの凝縮器に供給する。凝縮器は圧縮された冷媒ガスを液化させ、高圧で液状の冷媒として膨張弁に送出する。そして、高圧で液状の冷媒は、膨張弁で低圧化され、蒸発器に送出される。低圧の液状冷媒は、蒸発器において周囲の空気から吸熱して気化し、この気化熱との熱交換により蒸発器の周囲の空気を冷却する。 The compressor 1 compresses the refrigerant gas as a gaseous cooling medium taken from the evaporator of the air conditioning system, and supplies the compressed refrigerant gas to the condenser of the air conditioning system. The condenser liquefies the compressed refrigerant gas and sends it to the expansion valve as a high-pressure liquid refrigerant. The high-pressure and liquid refrigerant is reduced in pressure by the expansion valve and sent to the evaporator. The low-pressure liquid refrigerant absorbs heat from ambient air and vaporizes in the evaporator, and cools the air around the evaporator by heat exchange with the heat of vaporization.
コンプレッサ１は、図１に示すように、一端側（図１の左側）が開口し他端側が塞がれた略円筒状の本体ケース２と、この本体ケース２の一端側の開口を塞ぐフロントヘッド３と、本体ケース２とフロントヘッド３からなるハウジング４内に収納される圧縮機本体５と、駆動源である車両（自動車）のエンジン（不図示）からの駆動力を圧縮機本体５に伝達するための電磁クラッチ６とを備えている。 As shown in FIG. 1, the compressor 1 includes a substantially cylindrical main body case 2 that is open at one end side (left side in FIG. 1) and closed at the other end side, and a front that closes an opening at one end side of the main body case 2. The compressor main body 5 housed in a housing 4 composed of the head 3, the main body case 2 and the front head 3, and driving force from a vehicle (automobile) engine (not shown) as a driving source are applied to the compressor main body 5. And an electromagnetic clutch 6 for transmission.
フロントヘッド３は、本体ケース２の開口端面を塞ぐ蓋状に形成されており、本体ケース２の一端側の開口端部の周囲にボルト締結で固定されている。フロントヘッド３には、空調システムの蒸発器（不図示）から低圧の冷媒ガスＧ１を吸入する吸入ポート７を有し、本体ケース２には、圧縮機本体５で圧縮された高温、高圧の冷媒ガスＧ２を空調システムの凝縮器（不図示）に吐出する吐出ポート（不図示）を有している。 The front head 3 is formed in a lid shape that closes the opening end surface of the main body case 2, and is fixed to the periphery of the opening end portion on one end side of the main body case 2 by bolt fastening. The front head 3 has a suction port 7 for sucking a low-pressure refrigerant gas G1 from an evaporator (not shown) of the air conditioning system, and the main body case 2 has a high-temperature and high-pressure refrigerant compressed by the compressor body 5. A discharge port (not shown) for discharging the gas G2 to a condenser (not shown) of the air conditioning system is provided.
フロントヘッド３と圧縮機本体５（後述するフロントサイドブロック１４）との間には吸入室１６が形成されており、本体ケース２と圧縮機本体５（後述するリアサイドブロック１５）との間には吐出室１７が形成されている。リアサイドブロック１５の外側端面には、油分離器１８が設置されている。なお、図１において、油分離器１８は、断面ではなく外観で示している。 A suction chamber 16 is formed between the front head 3 and the compressor main body 5 (a front side block 14 described later), and between the main body case 2 and the compressor main body 5 (a rear side block 15 described later). A discharge chamber 17 is formed. An oil separator 18 is installed on the outer end face of the rear side block 15. In FIG. 1, the oil separator 18 is shown not in cross section but in appearance.
電磁クラッチ６は、電磁石２１を有するプーリ１９とアーマチュア２０とを備えている。プーリ１９は、ベルト（不図示）を介してエンジンの回転駆動力が常に伝達されている。アーマチュア２０は、圧縮機本体５（後述する回転軸１０）に結合されている。アーマチュア２０は、通常状態でプーリ１９の側面から離れていて、エンジンの回転駆動力は回転軸１０には伝達されない。一方、電磁石２１が励磁されると、アーマチュア２０が電磁石２１に引き付けられてプーリ１９の側面に接し、エンジンの回転駆動力が回転軸１０に伝達される。 The electromagnetic clutch 6 includes a pulley 19 having an electromagnet 21 and an armature 20. The pulley 19 always receives the rotational driving force of the engine via a belt (not shown). The armature 20 is coupled to the compressor body 5 (a rotating shaft 10 described later). The armature 20 is separated from the side surface of the pulley 19 in a normal state, and the rotational driving force of the engine is not transmitted to the rotating shaft 10. On the other hand, when the electromagnet 21 is excited, the armature 20 is attracted to the electromagnet 21 and contacts the side surface of the pulley 19, and the rotational driving force of the engine is transmitted to the rotary shaft 10.
＜圧縮機本体の構成＞
圧縮機本体５は、図２に示すように、回転軸１０と、ロータ１１と、シリンダ１２と、５枚のベーン１３と、２つのサイドブロック（フロントサイドブロック１４、リアサイドブロック１５（図１参照））とを備えている。なお、図２では、圧縮機本体５の外周面側の本体ケース２は省略している。
回転軸１０は、エンジンからの回転駆動力を受けたとき、軸心回りに矢印方向Ｍ（図２参照。以下、回転方向Ｍという。）に回転する。
<Configuration of compressor body>
As shown in FIG. 2, the compressor body 5 includes a rotating shaft 10, a rotor 11, a cylinder 12, five vanes 13, and two side blocks (a front side block 14 and a rear side block 15 (see FIG. 1). )). In FIG. 2, the main body case 2 on the outer peripheral surface side of the compressor main body 5 is omitted.
The rotating shaft 10 rotates around the axis in the arrow direction M (see FIG. 2, hereinafter referred to as the rotating direction M) when receiving a rotational driving force from the engine.
図３は、ロータ１１の外観を示す斜視図である。ロータ１１は、回転軸１０と同心の略円柱状に形成されている。ロータ１１は、図２に示すように、回転軸１０と一体的に回転方向Ｍに回転する。ロータ１１の外周面１１ａの所定の位置には、図３に示すように、外周面１１ａよりも凹んだ溝４１（凹部の一例）が形成されている。 FIG. 3 is a perspective view showing the appearance of the rotor 11. The rotor 11 is formed in a substantially cylindrical shape concentric with the rotation shaft 10. As shown in FIG. 2, the rotor 11 rotates in the rotation direction M integrally with the rotation shaft 10. As shown in FIG. 3, a groove 41 (an example of a concave portion) that is recessed from the outer peripheral surface 11 a is formed at a predetermined position on the outer peripheral surface 11 a of the rotor 11.
各溝４１の回転方向Ｍの前方側の辺縁４１ａ及び後方側の辺縁４１ｂは、いずれも軸心方向Ｎに平行に延びた直線で形成されているともに、側縁は外周面１１ａの周方向（回転方向Ｍ）に沿って延びている。各溝４１の幅（前方側の辺縁４１ａ及び後方側の辺縁４１ｂの各長さ）は、後述するシリンダ１２の吐出孔２４の直径と等しく形成されている。
また、各溝４１は、ロータ１１の回転方向Ｍの前方側が後方側よりも深いくさび状に形成されていて、各溝４１の底面４２は平面に形成されている。
Each of the front edge 41a and the rear edge 41b in the rotation direction M of each groove 41 is formed by a straight line extending parallel to the axial direction N, and the side edge is the circumference of the outer peripheral surface 11a. It extends along the direction (rotational direction M). The width of each groove 41 (the length of each of the front side edge 41a and the rear side edge 41b) is formed to be equal to the diameter of a discharge hole 24 of the cylinder 12 described later.
Each groove 41 is formed in a wedge shape in which the front side in the rotation direction M of the rotor 11 is deeper than the rear side, and the bottom surface 42 of each groove 41 is formed in a flat surface.
図４は、シリンダ１２の内周面１２ａの一部を示す断面図である。シリンダ１２は、図２に示すように、ロータ１１の外周面１１ａの外方から取り囲む断面が略楕円形状の内周面１２ａを有している。この内周面１２ａの一部は、図４に示すように、ロータ１１の外周面１１ａの断面の輪郭である円弧に沿うように円弧状の輪郭で形成されている。 FIG. 4 is a cross-sectional view showing a part of the inner peripheral surface 12 a of the cylinder 12. As shown in FIG. 2, the cylinder 12 has an inner peripheral surface 12 a having a substantially elliptical cross section that surrounds the outer peripheral surface 11 a of the rotor 11 from the outside. As shown in FIG. 4, a part of the inner peripheral surface 12 a is formed with an arcuate contour so as to follow an arc that is a contour of a cross section of the outer peripheral surface 11 a of the rotor 11.
そして、内周面１２ａの円弧状の部分が、ロータ１１の外周面１１ａに最も近接した、シリンダ１２とロータ１１との近接部１２ｂとなる。近接部１２ｂは、シリンダ１２の内周面１２ａとロータ１１の外周面１１ａとの間に介在する冷凍機油Ｒ（図１参照）により、近接部１２ｂを挟んで回転方向Ｍの前後に隣接する２つの圧縮室２２間を気密に封止している。 The arc-shaped portion of the inner peripheral surface 12 a becomes the proximity portion 12 b between the cylinder 12 and the rotor 11 that is closest to the outer peripheral surface 11 a of the rotor 11. The proximity portion 12b is adjacent to the front and rear in the rotational direction M with the proximity portion 12b sandwiched by the refrigerating machine oil R (see FIG. 1) interposed between the inner peripheral surface 12a of the cylinder 12 and the outer peripheral surface 11a of the rotor 11. The two compression chambers 22 are hermetically sealed.
ロータ１１の溝４１は、ロータ１１の外周面１１ａの周方向（回転方向Ｍ）に沿った長さＬ２が、近接部１２ｂの、ロータ１１の外周面１１ａの周方向（回転方向Ｍ）に沿った長さＬ１よりも短く形成されている。したがって、溝４１が、近接部１２ｂを挟んで回転方向Ｍの前後に隣接する２つの圧縮室２２間の気密を阻害することはない。 The groove 41 of the rotor 11 has a length L2 along the circumferential direction (rotation direction M) of the outer peripheral surface 11a of the rotor 11 along the circumferential direction (rotation direction M) of the outer peripheral surface 11a of the rotor 11 of the proximity portion 12b. It is shorter than the length L1. Therefore, the groove 41 does not hinder the airtightness between the two compression chambers 22 adjacent in the rotation direction M across the proximity portion 12b.
シリンダ１２には、低圧の冷媒ガスＧ１を吸入室１６から後述する圧縮室２２に吸入させる吸入孔（不図示）と、各圧縮室２２で圧縮された高圧の冷媒ガスＧ２を圧縮室２２の外へ吐出させる円柱状の吐出孔２４が設けられている。吐出孔２４は、近接部１２ｂよりも回転方向Ｍの後ろ側（近接部１２ｂの手前側）に形成されている。
吐出孔２４は、図２の紙面の奥行方向（回転軸１０の軸心方向Ｎ）に沿って２つ並んで形成されている。したがって、圧縮機本体５の全体としては４つの吐出孔２４が形成されている。
In the cylinder 12, a suction hole (not shown) for sucking low-pressure refrigerant gas G <b> 1 from the suction chamber 16 into a compression chamber 22 described later, and high-pressure refrigerant gas G <b> 2 compressed in each compression chamber 22 are provided outside the compression chamber 22. A cylindrical discharge hole 24 is provided to discharge the liquid to the surface. The discharge hole 24 is formed on the rear side in the rotation direction M with respect to the proximity portion 12b (the front side of the proximity portion 12b).
Two discharge holes 24 are formed side by side along the depth direction of the paper surface of FIG. 2 (axial center direction N of the rotation shaft 10). Accordingly, four discharge holes 24 are formed as a whole of the compressor body 5.
吐出孔２４は、シリンダ１２、ハウジング４及び両サイドブロック１４，１５によって囲まれた空間である吐出チャンバ２５に通じている。
吐出チャンバ２５には、吐出弁２６と弁サポート２７とが設けられている。吐出弁２６は、吐出孔２４に作用する圧力が予め設定された吐出圧Ｐｄに達するまでは、吐出孔２４を塞いでいる。吐出弁２６は、吐出孔２４の冷媒ガスが予め設定された吐出圧Ｐｄに達すると、吐出孔２４を開いて冷媒ガスを吐出チャンバ２５に吐出させる。
弁サポート２７は、吐出弁２６の過大な変形（反り）を阻止する。
The discharge hole 24 communicates with a discharge chamber 25 that is a space surrounded by the cylinder 12, the housing 4, and both side blocks 14 and 15.
The discharge chamber 25 is provided with a discharge valve 26 and a valve support 27. The discharge valve 26 closes the discharge hole 24 until the pressure acting on the discharge hole 24 reaches a preset discharge pressure Pd. The discharge valve 26 opens the discharge hole 24 and discharges the refrigerant gas into the discharge chamber 25 when the refrigerant gas in the discharge hole 24 reaches a preset discharge pressure Pd.
The valve support 27 prevents excessive deformation (warping) of the discharge valve 26.
ロータ１１の溝４１は、圧縮室２２ごとに２つ形成されていている。圧縮室２２ごとの２つの溝４１は、ロータ１１の回転方向Ｍに関する限り１つの位置に形成されている。つまり、圧縮室２２ごとの２つの溝４１は、回転方向Ｍに関して同一の位置であって、回転軸１０の軸心方向Ｎに関して異なる位置に形成されている。
各圧縮室２２の２つの溝４１は、軸心方向Ｎに関して、シリンダ１２の２つの吐出孔２４（図３において二点鎖線で示す）に対向する部分（位置）に形成されている。したがって、各溝４１は、ロータ１１が回転することによって、所定のタイミングで吐出孔２４に対向する。
Two grooves 41 of the rotor 11 are formed for each compression chamber 22. The two grooves 41 for each compression chamber 22 are formed at one position as far as the rotation direction M of the rotor 11 is concerned. That is, the two grooves 41 for each compression chamber 22 are formed at the same position with respect to the rotation direction M and at different positions with respect to the axial direction N of the rotation shaft 10.
The two grooves 41 of each compression chamber 22 are formed in a portion (position) facing the two discharge holes 24 (indicated by a two-dot chain line in FIG. 3) of the cylinder 12 in the axial direction N. Therefore, each groove 41 faces the discharge hole 24 at a predetermined timing as the rotor 11 rotates.
図５は、所定のタイミングで、溝４１が吐出孔２４に対向している状態を示す図２相当の断面の拡大図である。各溝４１は、図５に示すように、吐出孔２４にそれぞれ対向している状態で、底面４２が、吐出孔２４の、ロータ１１の回転方向Ｍの前方側の縁２４ａと回転方向Ｍの後方側の縁２４ｂとを結んだ直線２４ｃに略平行になるように形成されている。 FIG. 5 is an enlarged view of a cross-section corresponding to FIG. 2, showing a state in which the groove 41 faces the discharge hole 24 at a predetermined timing. As shown in FIG. 5, each of the grooves 41 faces the discharge hole 24, and the bottom surface 42 of the discharge hole 24 has a front edge 24 a in the rotation direction M of the rotor 11 and the rotation direction M. It is formed so as to be substantially parallel to a straight line 24c connecting the rear edge 24b.
ここで、溝４１が形成されたロータ１１の外周面１１ａにおける所定の位置について説明する。
図６は、ロータ１１の回転角度と、圧縮室２２の内部の圧力との関係を示す圧力線図である。この圧力線図は、コンプレッサ１におけるロータ１１に、溝４１が形成されていない場合のものである。なお、横軸の回転角度［ｄｅｇ］は、圧縮室２２の回転方向Ｍの後ろ側のベーン１３の角度位置を示すものであり、回転角度０［ｄｅｇ］の位置は、圧縮室２２の回転方向Ｍの後ろ側のベーン１３が近接部１２ｂに接している回転角度位置である。
Here, the predetermined position on the outer peripheral surface 11a of the rotor 11 in which the groove 41 is formed will be described.
FIG. 6 is a pressure diagram showing the relationship between the rotation angle of the rotor 11 and the pressure inside the compression chamber 22. This pressure diagram is obtained when the groove 41 is not formed in the rotor 11 of the compressor 1. The rotation angle [deg] on the horizontal axis indicates the angular position of the vane 13 on the rear side in the rotation direction M of the compression chamber 22, and the position of the rotation angle 0 [deg] indicates the rotation direction of the compression chamber 22. This is the rotational angle position at which the vane 13 behind M is in contact with the proximity portion 12b.
図６の圧力線図において、吐出圧Ｐｄは、吐出弁２６が開く予め設定された圧力である。溝４１が形成されていないコンプレッサでは、図６に示すように、ロータ１１の回転角度が１１２［ｄｅｇ］の辺りで、圧縮室２２の内部が吐出圧Ｐｄに到達する。したがって、吐出弁２６は、本来は回転角度１１２［ｄｅｇ］の位置で開き、圧縮室２２の内部の圧力は吐出圧Ｐｄ一定となるはずである。
しかし、図６から解されるように、ロータ１１の回転角度が１１２［ｄｅｇ］を超えても、圧縮室２２の内部の圧力は吐出圧Ｐｄよりも上昇する。
In the pressure diagram of FIG. 6, the discharge pressure Pd is a preset pressure at which the discharge valve 26 opens. In the compressor in which the groove 41 is not formed, as shown in FIG. 6, the inside of the compression chamber 22 reaches the discharge pressure Pd when the rotation angle of the rotor 11 is around 112 [deg]. Therefore, the discharge valve 26 is normally opened at the position of the rotation angle 112 [deg], and the pressure inside the compression chamber 22 should be constant at the discharge pressure Pd.
However, as understood from FIG. 6, even if the rotation angle of the rotor 11 exceeds 112 [deg], the pressure inside the compression chamber 22 rises higher than the discharge pressure Pd.
このように、圧縮室２２の内部の圧力が吐出圧Ｐｄを超えても吐出弁２６が開かないのは、以下の理由による。
吐出孔２４は、図２に示すように、ロータ１１の外周面１１ａとシリンダ１２の内周面１２ａとの間の半径方向に沿った間隔が狭くなった位置（近接部１２ｂの直前の位置）に形成されている。このため、圧縮室２２の高温、高圧の冷媒ガスＧ２が吐出孔２４に流入する際は、冷媒ガスＧ２は圧縮室２２の前側の狭い部分を通過する。
Thus, the reason why the discharge valve 26 does not open even when the pressure inside the compression chamber 22 exceeds the discharge pressure Pd is as follows.
As shown in FIG. 2, the discharge hole 24 is a position where the distance along the radial direction between the outer peripheral surface 11 a of the rotor 11 and the inner peripheral surface 12 a of the cylinder 12 is narrow (a position immediately before the proximity portion 12 b). Is formed. For this reason, when the high-temperature and high-pressure refrigerant gas G2 in the compression chamber 22 flows into the discharge hole 24, the refrigerant gas G2 passes through a narrow portion on the front side of the compression chamber 22.
これにより、吐出孔２４に流入した冷媒ガスＧ２は圧力損失が生じ、吐出圧Ｐｄよりも低い圧力になっている。したがって、圧縮室２２の内部が吐出圧Ｐｄに達しても吐出弁２６は開かず、圧縮室２２が吐出圧Ｐｄを超えた後に、吐出弁２６が開く。この結果、圧縮室２２は過圧縮の状態となる。
これに対して、本実施形態のコンプレッサ１は、ロータ１１の外周面１１ａの所定の位置に溝４１が形成されている。この所定の位置は、図６に示した、圧縮室２２の内部の圧力が最大となるときに、吐出孔２４に対向している外周面１１ａの部分である。図６の圧力線図によれば、圧縮室２２の圧力が最大となるのは、回転角度が１２４［ｄｅｇ］辺りである。そして、回転角度１２４［ｄｅｇ］のとき、吐出孔２４に対向（正対）する外周面１１ａの部分に、溝４１が形成されている。
As a result, the refrigerant gas G2 flowing into the discharge hole 24 has a pressure loss and is lower than the discharge pressure Pd. Therefore, even if the inside of the compression chamber 22 reaches the discharge pressure Pd, the discharge valve 26 does not open, and the discharge valve 26 opens after the compression chamber 22 exceeds the discharge pressure Pd. As a result, the compression chamber 22 is over-compressed.
On the other hand, in the compressor 1 of the present embodiment, a groove 41 is formed at a predetermined position on the outer peripheral surface 11 a of the rotor 11. This predetermined position is the portion of the outer peripheral surface 11a that faces the discharge hole 24 when the pressure inside the compression chamber 22 becomes maximum as shown in FIG. According to the pressure diagram of FIG. 6, the pressure in the compression chamber 22 is maximized when the rotation angle is around 124 [deg]. Then, when the rotation angle is 124 [deg], the groove 41 is formed in the portion of the outer peripheral surface 11a facing (facing) the discharge hole 24.
ベーン１３は、ロータ１１内に回転軸１０回りに等角度間隔で形成された５つのベーン溝２３内に配置されている。各ベーン１３は、ベーン溝２３の底部２３ａに供給される冷凍機油Ｒ（図１参照）による背圧により、シリンダ１２の内周面１２ａに向けて突出する。
ベーン１３の先端がシリンダ１２の内周面１２ａに接すると、シリンダ１２の内周面１２ａとロータ１１の外周面１１ａと両サイドブロック１４，１５（図１参照）とによって囲まれたシリンダ室は、複数の圧縮室２２に仕切られる。ベーン１３の数は、５枚に限定されない。
The vanes 13 are arranged in five vane grooves 23 formed at equal angular intervals around the rotation axis 10 in the rotor 11. Each vane 13 protrudes toward the inner peripheral surface 12 a of the cylinder 12 due to back pressure by the refrigerating machine oil R (see FIG. 1) supplied to the bottom 23 a of the vane groove 23.
When the tip of the vane 13 comes into contact with the inner peripheral surface 12a of the cylinder 12, the cylinder chamber surrounded by the inner peripheral surface 12a of the cylinder 12, the outer peripheral surface 11a of the rotor 11, and both side blocks 14, 15 (see FIG. 1) And partitioned into a plurality of compression chambers 22. The number of vanes 13 is not limited to five.
２つのサイドブロック１４，１５は、ロータ１１及びシリンダ１２の両端面を塞ぐようにして固定されている。
フロントサイドブロック１４の外面側は、フロントヘッド３の開口端部の周囲の内周面に複数のボルトで締結固定されている。一方、リアサイドブロック１５は、その外周面が本体ケース２の内周面に嵌合されている。
The two side blocks 14 and 15 are fixed so as to block both end faces of the rotor 11 and the cylinder 12.
The outer surface side of the front side block 14 is fastened and fixed to the inner peripheral surface around the opening end of the front head 3 with a plurality of bolts. On the other hand, the rear side block 15 has an outer peripheral surface fitted to the inner peripheral surface of the main body case 2.
＜コンプレッサの動作＞
エンジンの回転駆動力が回転軸１０に伝達されると、各圧縮室２２は、ロータ１１の回転に伴って容積の増大及び減少を繰り返す。圧縮室２２の容積が増大する行程（吸入行程）では、吸入室１６から圧縮室２２に冷媒ガスが吸入され、圧縮室２２の容積が減少する行程（圧縮行程）では冷媒ガスが圧縮される。さらに圧縮行程が進むと、圧縮室２２内で圧縮された冷媒ガスが吐出孔２４を通って圧縮室２２の外部に吐出される。
なお、本実施形態のコンプレッサ１（圧縮機本体５）は、ロータ１１が１回転する間に２回の吸入行程と圧縮行程を有している。
<Compressor operation>
When the rotational driving force of the engine is transmitted to the rotary shaft 10, each compression chamber 22 repeatedly increases and decreases in volume as the rotor 11 rotates. In the stroke (intake stroke) in which the volume of the compression chamber 22 increases, the refrigerant gas is sucked into the compression chamber 22 from the suction chamber 16, and in the stroke (compression stroke) in which the volume of the compression chamber 22 decreases, the refrigerant gas is compressed. When the compression process further proceeds, the refrigerant gas compressed in the compression chamber 22 is discharged to the outside of the compression chamber 22 through the discharge hole 24.
In addition, the compressor 1 (compressor main body 5) of this embodiment has two suction strokes and compression strokes while the rotor 11 rotates once.
コンプレッサ１は、吸入行程において、吸入室１６から低圧の冷媒ガスＧ１を圧縮室２２内に吸入する。コンプレッサ１は、圧縮行程において、圧縮室２２内に閉じこめられた冷媒ガスＧ１を圧縮し、これによって低圧の冷媒ガスＧ１は高温、高圧の冷媒ガスＧ２となる。
そして、圧縮室２２が吐出孔２４に臨む位置まで回転し、吐出孔２４に作用する圧力が予め設定された吐出圧Ｐｄに達した回転角度１１２［ｄｅｇ］付近から、溝４１が吐出孔２４に対向し始める。これにより、溝４１が形成されていないものに比べて、溝４１の深さ分だけ流路の断面積が広げられた実施形態のコンプレッサ１では、冷媒ガスＧ２が、圧縮室２２から吐出孔２４に円滑に流入する。
The compressor 1 sucks the low-pressure refrigerant gas G1 from the suction chamber 16 into the compression chamber 22 in the suction stroke. In the compression stroke, the compressor 1 compresses the refrigerant gas G1 confined in the compression chamber 22, whereby the low-pressure refrigerant gas G1 becomes a high-temperature and high-pressure refrigerant gas G2.
Then, the compression chamber 22 rotates to a position facing the discharge hole 24, and the groove 41 enters the discharge hole 24 from the vicinity of the rotation angle 112 [deg] where the pressure acting on the discharge hole 24 reaches the preset discharge pressure Pd. Start to face each other. As a result, in the compressor 1 of the embodiment in which the cross-sectional area of the flow path is widened by the depth of the groove 41 as compared with the case where the groove 41 is not formed, the refrigerant gas G2 is discharged from the compression chamber 22 to the discharge hole 24. Smoothly flows in.
したがって、実施形態のコンプレッサ１は、溝４１が形成されていないものに比べて、吐出孔２４に流入する冷媒ガスＧ２の圧力損失が防止乃至低減されている。すなわち、吐出孔２４に作用する冷媒ガスＧ２の圧力は、圧縮室２２の冷媒ガスＧ２の圧力と略等しくなる。
この結果、吐出弁２６は、圧縮室２２の内部の圧力が吐出圧Ｐｄに達したタイミングと略等しいタイミングで吐出孔２４を開き、圧縮室２２の内部の冷媒ガスＧ２は吐出チャンバ２５に吐出される。
したがって、本実施形態のコンプレッサ１は、冷媒ガスＧ２が圧縮室２２の内部で過圧縮となるのを防止乃至抑制することができる。
Therefore, in the compressor 1 of the embodiment, the pressure loss of the refrigerant gas G2 flowing into the discharge hole 24 is prevented or reduced as compared with the compressor 1 in which the groove 41 is not formed. That is, the pressure of the refrigerant gas G2 acting on the discharge hole 24 is substantially equal to the pressure of the refrigerant gas G2 in the compression chamber 22.
As a result, the discharge valve 26 opens the discharge hole 24 at a timing substantially equal to the timing at which the pressure inside the compression chamber 22 reaches the discharge pressure Pd, and the refrigerant gas G2 inside the compression chamber 22 is discharged into the discharge chamber 25. The
Therefore, the compressor 1 of the present embodiment can prevent or suppress the refrigerant gas G2 from being overcompressed inside the compression chamber 22.
また、本実施形態のコンプレッサ１は、吐出孔２４に臨んでいる圧縮室２２に関し、回転方向Ｍの前方側に向かうにしたがって、ロータ１１の外周面１１ａとシリンダ１２の内周面１２ａとの間が狭くなる。これに対して、圧縮室２２から吐出孔２４への流路となる各溝４１は、ロータ１１の回転方向Ｍの前方側が後方側よりも深く形成されているため、溝４１の深さがいてであるものに比べて、冷媒ガスＧ２の流路の前後方向での断面積の変化を少なくすることができる。これにより、流路の部分的な絞りを低減することができる。 Further, the compressor 1 of the present embodiment relates to the compression chamber 22 facing the discharge hole 24, and moves between the outer peripheral surface 11 a of the rotor 11 and the inner peripheral surface 12 a of the cylinder 12 toward the front side in the rotation direction M. Becomes narrower. On the other hand, each groove 41 serving as a flow path from the compression chamber 22 to the discharge hole 24 is formed deeper on the front side in the rotational direction M of the rotor 11 than on the rear side. Compared with what is, it can reduce the change of the cross-sectional area in the front-back direction of the flow path of refrigerant gas G2. Thereby, the partial restriction | limiting of a flow path can be reduced.
また、本実施形態のコンプレッサ１は、各溝４１の底面４２が平面に形成されている。機械加工により底面４２を形成する場合、底面４２を曲面に形成するよりも平面に形成する方が簡単であるため、溝４１は容易な機械加工によって製造することができる。 Further, in the compressor 1 of the present embodiment, the bottom surface 42 of each groove 41 is formed into a flat surface. When the bottom surface 42 is formed by machining, it is easier to form the bottom surface 42 than a curved surface, so that the groove 41 can be manufactured by easy machining.
また、本実施形態のコンプレッサ１は、溝４１が吐出孔２４に対向（正対）している状態（図５参照）で、溝４１の底面４２が、吐出孔２４の、ロータ１１の回転方向Ｍの前方側の縁２４ａと回転方向Ｍの後方側の縁２４ｂとを結んだ直線２４ｃに略平行になるように形成されている。溝４１が吐出孔２４に対向（正対）している状態のときは、圧縮室２２から吐出孔２４に流れる冷媒ガスＧ２の流量が最大となる。 Further, in the compressor 1 of the present embodiment, the groove 41 faces the discharge hole 24 (facing directly) (see FIG. 5), and the bottom surface 42 of the groove 41 is the rotation direction of the rotor 11 with the discharge hole 24. It is formed so as to be substantially parallel to a straight line 24c connecting the edge 24a on the front side of M and the edge 24b on the rear side in the rotation direction M. When the groove 41 faces the discharge hole 24 (facing directly), the flow rate of the refrigerant gas G2 flowing from the compression chamber 22 to the discharge hole 24 is maximized.
溝４１の底面４２が、吐出孔２４の、ロータ１１の回転方向Ｍの前方側の縁２４ａと回転方向Ｍの後方側の縁２４ｂとを結んだ直線２４ｃに略平行になると、圧縮室２２から吐出孔２４への冷媒ガスＧ２の流路の断面積が一定となる。
したがって、圧縮室２２から吐出孔２４に流れる冷媒ガスＧ２の流量が最大となるタイミングで、圧縮室２２から吐出孔２４への冷媒ガスＧ２の流路の断面積が一定となるため、最大流量の冷媒ガスＧ２を、より円滑に吐出孔２４に送ることができる。
When the bottom surface 42 of the groove 41 is substantially parallel to a straight line 24c connecting the edge 24a on the front side in the rotational direction M of the rotor 11 and the edge 24b on the rear side in the rotational direction M of the discharge hole 24, the compression chamber 22 The cross-sectional area of the flow path of the refrigerant gas G2 to the discharge hole 24 is constant.
Therefore, since the cross-sectional area of the flow path of the refrigerant gas G2 from the compression chamber 22 to the discharge hole 24 becomes constant at the timing when the flow rate of the refrigerant gas G2 flowing from the compression chamber 22 to the discharge hole 24 becomes the maximum, The refrigerant gas G2 can be sent to the discharge hole 24 more smoothly.
また、本実施形態のコンプレッサ１は、圧縮室２２ごとの溝４１は、ロータ１１の回転方向Ｍに関して１個（軸心方向Ｎには複数個並んでいてもよい）だけ形成されているため、圧縮室２２が吐出後に近接部１２ｂを通って吸入側に移行する際に、溝４１に残る冷媒ガスＧ２を少なくすることができる。つまり、吐出側の圧縮室２２から吸入側の圧縮室２２へ持ち出される冷媒ガスＧ２の量を少なくすることができる。 Further, in the compressor 1 of the present embodiment, only one groove 41 for each compression chamber 22 is formed in the rotational direction M of the rotor 11 (a plurality of grooves 41 may be arranged in the axial direction N). The refrigerant gas G2 remaining in the groove 41 can be reduced when the compression chamber 22 moves to the suction side through the proximity portion 12b after discharge. That is, the amount of the refrigerant gas G2 taken out from the discharge-side compression chamber 22 to the suction-side compression chamber 22 can be reduced.
また、本実施形態のコンプレッサ１は、溝４１が形成されていないと仮定したときの圧縮室２２の圧力が吐出圧Ｐｄを超えた最大となるタイミング（図６参照）で、吐出孔２４に対向（正対）するロータ１１の外周面１１ａの位置（所定の位置の一例）に、溝４１が形成されている。これにより、圧縮室２２の圧力の最大値を、溝４１が形成されていないものよりも下げることができる。
なお、図６に示した圧力線図は例示にすぎず、溝４１を形成する回転角度の位置は、圧力線図に基づいて設定される。
Further, the compressor 1 of the present embodiment is opposed to the discharge hole 24 at the timing (see FIG. 6) at which the pressure in the compression chamber 22 reaches the maximum exceeding the discharge pressure Pd when it is assumed that the groove 41 is not formed. A groove 41 is formed at a position (an example of a predetermined position) of the outer peripheral surface 11a of the rotor 11 (facing directly). Thereby, the maximum value of the pressure of the compression chamber 22 can be made lower than that in which the groove 41 is not formed.
In addition, the pressure diagram shown in FIG. 6 is only an example, and the position of the rotation angle for forming the groove 41 is set based on the pressure diagram.
また、本実施形態のコンプレッサ１は、各溝４１の回転方向Ｍの前方側の辺縁４１ａ及び後方側の辺縁４１ｂは、いずれも軸心方向Ｎに平行に延びた直線で形成されているともに、側縁は外周面１１ａの周方向（回転方向Ｍ）に沿って延びている。これにより、溝４１の前方側の辺縁４１ａ又は後方側の辺縁４１ｂが直線状でない場合に比べて、吐出孔２４に連なる流路の幅を一定にすることができる。
また、各溝４１の幅（前方側の辺縁４１ａ及び後方側の辺縁４１ｂの各長さ）が、吐出孔２４の直径と等しいため、吐出孔２４の開口幅（直径）に対して最大限の流路幅を確保する一方、溝４１の形成によって増大する圧縮室２２の容量を最小限に抑えることができる。
Further, in the compressor 1 of the present embodiment, the front side edge 41a and the rear side edge 41b in the rotational direction M of each groove 41 are both formed by straight lines extending in parallel to the axial direction N. In both cases, the side edges extend along the circumferential direction (rotational direction M) of the outer peripheral surface 11a. Thereby, compared with the case where the edge 41a of the front side of the groove | channel 41 or the edge 41b of the back side is not linear, the width | variety of the flow path connected to the discharge hole 24 can be made constant.
Further, since the width of each groove 41 (the length of each of the front side edge 41a and the rear side edge 41b) is equal to the diameter of the discharge hole 24, the maximum width relative to the opening width (diameter) of the discharge hole 24. While ensuring a limited flow path width, the capacity of the compression chamber 22 that increases due to the formation of the groove 41 can be minimized.
本実施形態のコンプレッサ１は、各圧縮室２２の溝４１を、軸心方向Ｎに沿って並んだ２つの吐出孔２４に対応させて、軸心方向Ｎに沿って２つずつ形成した構成であるが、溝４１を全ての吐出孔２４に対応させる必要はない。
また、軸心方向Ｎに沿って並ぶ２つの溝４１は一体に繋がっていてもよい。
The compressor 1 of the present embodiment has a configuration in which two grooves 41 of each compression chamber 22 are formed along the axial direction N so as to correspond to the two discharge holes 24 aligned along the axial direction N. However, it is not necessary for the grooves 41 to correspond to all the discharge holes 24.
Further, the two grooves 41 arranged along the axial direction N may be integrally connected.
なお、吐出チャンバ２５に吐出された冷媒ガスＧ２は、リアサイドブロック１５に形成された孔を通って油分離器１８内に導入される。油分離器１８は、導入された冷媒ガスＧ２を螺旋状に旋回し、冷媒ガスＧ２に混ざっている冷凍機油Ｒを遠心分離する。
冷凍機油Ｒが分離された冷媒ガスＧ２は、吐出室１７から吐出ポート（不図示）を通って外部の凝縮器（不図示）に吐出される。一方、遠心分離された冷凍機油Ｒは吐出室１７の底部に溜められ、ベーン１３を外方に突出させる背圧としてベーン溝２３の底部２３ａに供給される。
The refrigerant gas G2 discharged into the discharge chamber 25 is introduced into the oil separator 18 through a hole formed in the rear side block 15. The oil separator 18 spirally turns the introduced refrigerant gas G2, and centrifuges the refrigerating machine oil R mixed in the refrigerant gas G2.
The refrigerant gas G2 from which the refrigerating machine oil R is separated is discharged from the discharge chamber 17 to an external condenser (not shown) through a discharge port (not shown). On the other hand, the centrifugally separated refrigerating machine oil R is accumulated at the bottom of the discharge chamber 17 and supplied to the bottom 23a of the vane groove 23 as back pressure that causes the vane 13 to protrude outward.
本実施形態のコンプレッサ１は、本発明に係る気体圧縮機における凹部の一例として溝４１を適用したものであるが、凹部は溝に限定されるものではない。すなわち、凹部は、圧縮室の気体が、シリンダに形成された吐出孔に流入する際の流路の圧力損失を防止乃至低減させるように流路の断面積を拡大するものであれば、如何なる形態の凹部であってもよい。 Although the compressor 1 of this embodiment applies the groove | channel 41 as an example of the recessed part in the gas compressor which concerns on this invention, a recessed part is not limited to a groove | channel. That is, the concave portion has any form as long as it expands the cross-sectional area of the flow path so as to prevent or reduce the pressure loss of the flow path when the gas in the compression chamber flows into the discharge hole formed in the cylinder. It may be a recess.
１ コンプレッサ（気体圧縮機）
５ 圧縮機本体
１１ ロータ
１１ａ 外周面
１２ シリンダ
１２ａ 内周面
１２ｂ 近接部
１３ ベーン
２２ 圧縮室
２４ 吐出孔
２６ 吐出弁
４１ 溝（凹部の一例）
Ｇ２ 冷媒ガス
Ｍ 回転方向
Ｐｄ 吐出圧
1 Compressor (gas compressor)
5 Compressor body 11 Rotor 11a Outer peripheral surface 12 Cylinder 12a Inner peripheral surface 12b Proximal portion 13 Vane 22 Compression chamber 24 Discharge hole 26 Discharge valve 41 Groove (an example of a recess)
G2 Refrigerant gas M Rotation direction Pd Discharge pressure
Claims (6)
前記シリンダの、前記ロータの外周面が近接する位置に、前記ロータと前記シリンダと前記ベーンとによって仕切られた圧縮室の気体を吐出させる吐出孔が形成され、
前記ロータの外周面のうち、前記ロータの回転によって前記吐出孔に対向する部分に凹部が形成され、
前記凹部の前記ロータの外周面の周方向に沿った長さが、前記ロータの外周面と前記シリンダの内周面とが最も近接した近接部の長さよりも短く形成されている気体圧縮機。 A substantially cylindrical rotor that rotates about an axis, a cylinder having a contoured inner peripheral surface that surrounds the rotor from the outside of the outer peripheral surface of the rotor, and back pressure from a vane groove formed in the rotor. And a plurality of vanes provided so as to protrude toward the inner peripheral surface of the cylinder,
A discharge hole for discharging the gas in the compression chamber partitioned by the rotor, the cylinder and the vane is formed at a position where the outer peripheral surface of the rotor is close to the cylinder.
Of the outer peripheral surface of the rotor, a recess is formed in a portion facing the discharge hole by the rotation of the rotor,
The gas compressor in which the length along the circumferential direction of the outer peripheral surface of the rotor of the concave portion is shorter than the length of the adjacent portion where the outer peripheral surface of the rotor and the inner peripheral surface of the cylinder are closest to each other.
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