JP2020125741A - 圧縮機 - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、上述した事情を鑑みてなされたものであり、その目的はベーンと固定体面との間に隙間が生じることを抑制できる圧縮機を提供することである。
かかる構成によれば、導入溝によって背圧空間に第2パーツ室内の流体が導入され易い。これにより、シール部材は、導入溝によって導入された第2パーツ室内の流体によって固定体面に向けて押圧され易い。したがって、ベーンと固定体面との間のシール性の更なる向上を図ることができる。
以下、圧縮機の第1実施形態について図面を用いて説明する。なお、本実施形態の圧縮機は、例えば車両用であり、詳細には車両に搭載されて使用される。圧縮機は、例えば車両用空調装置に用いられるものであり、本圧縮機の圧縮対象の流体はオイルを含む冷媒である。なお、図示の都合上、図1については回転軸12、回転体60、両固定体90,110を側面図で示す。また、図6及び図7においては、複数のベーン131を模式的に側面図で示す。
フロントハウジング21は、有底筒状でリアハウジング22に向けて開口している。吸入口11aは、例えばフロントハウジング21の側壁部のうち開口端部よりも底部側の位置に設けられている。但し、吸入口11aの位置は任意である。
フロントシャフト軸受51は、フロントハウジング21の底部に設けられたボス部52に取り付けられている。ボス部52は、フロントハウジング21の底部から突出したリング形状である。フロントシャフト軸受51は、ボス部52に対して回転軸12の径方向R内側に配置されており、回転軸12の軸方向Zの両端部である両シャフト端部12a,12bのうちフロントシャフト端部12aを回転可能に支持している。
回転体筒部61は、回転軸12と一体回転するように回転軸12に取り付けられている。これにより、回転軸12の回転に伴って、回転体60が回転する。なお、回転軸12に対する回転体筒部61の取付態様は任意であり、例えば圧入によって回転体筒部61が回転軸12に固定されてもよいし、回転軸12及び回転体筒部61に跨って挿入される固定ピンによって回転体筒部61が回転軸12に固定されてもよい。また、キー等の連結部材によって回転体筒部61と回転軸12とが連結される構成でもよいし、回転体筒部61と回転軸12とが、一方に設けられた凹部に他方に設けられた凸部が係合している構成でもよい。
図2〜図4に示すように、回転体リング部70は、回転体筒部61の軸方向Zの両端部である両回転体端部61a,61b間の所定位置(本実施形態では中央部付近)に設けられている。
図1〜図4に示すように、両固定体90,110のうちフロントシリンダ底部31側(換言すればモータ室A2に近い位置)に配置されているフロント固定体90は、例えばリング状(本実施形態では円環状)であり、回転軸12が挿入されたフロント固定体挿入孔91を有している。本実施形態では、フロント固定体挿入孔91は、軸方向Zに貫通した貫通孔である。フロント固定体90は、回転軸12がフロント固定体挿入孔91に挿入された状態でフロントシリンダ30内に配置されている。
詳細には、回転体筒部61の軸方向Zの両端部である両回転体端部61a,61bのうちフロント回転体端部61aは、フロント固定体挿入孔91に挿入されており、フロント固定体挿入孔91を介してフロント固定体90を貫通している。
両固定体面100,120の対向距離は、その角度位置(換言すれば周方向位置)に関わらず一定となっている。詳細には、図4に示すように、第1フロント平坦面101と第2リア平坦面122とが軸方向Zに対向しており、第2フロント平坦面102と第1リア平坦面121とが軸方向Zに対向している。そして、両フロント平坦面101,102間の軸方向Zのずれ量と、両リア平坦面121,122間のずれ量とは同一となっている。以降、両フロント平坦面101,102間の軸方向Zのずれ量及び両リア平坦面121,122間のずれ量を単に「ずれ量Z1」という。
ベーン溝130は、回転体60の回転体リング部70に形成されている。ベーン溝130は、回転体リング部70を軸方向Zに貫通しており、両回転体面71,72に開口している。本実施形態のベーン溝130は、軸方向Z及び径方向Rの双方と直交する方向を幅方向として径方向Rに延びており、径方向R外側に向けて開口している。一方、ベーン溝130は、回転体筒部61には形成されていない。ベーン溝130は、周方向に互いに離間して対向配置された一対の側面を有している。
また、3つのパーツ室のうち第1フロント圧縮室A4aよりも回転方向M側に配置されているパーツ室を第2フロント圧縮室A4bとする。第2フロント圧縮室A4bの少なくとも一部は、第2フロント平坦面102に対して回転方向M側とは反対側に配置されている。
第2フロント圧縮室A4bは、フロント吐出ポート151と連通する。ただし、本実施形態では、第2フロント圧縮室A4bの周方向の長さが第2フロント平坦面102の周方向の長さよりも長いため、位相によっては第2フロント圧縮室A4bがフロント吸入ポート141の径方向R内側とフロント吐出ポート151の径方向R内側との双方に跨って配置される場合がある。この点、本実施形態では、フロント吸入ポート141の径方向R内側にある空間と、フロント吐出ポート151の径方向R内側にある空間との間には、フロント回転体面71と第2フロント平坦面102との当接箇所が存在する。これにより、複数のベーン131の角度位置にかかわらず、上記両空間は上記当接箇所によってシールされている。したがって、フロント吸入ポート141とフロント吐出ポート151との連通が規制されている。つまり、本実施形態では、第2フロント圧縮室A4bは、上記当接箇所によって、吸入が行われる空間と、圧縮が行われる空間とに更に仕切られるともいえる。
本実施形態では、導入溝184,194は、チップシール180,190に形成されている。導入溝184,194は、径方向Rに離間して複数(本実施形態では2つ)設けられている。但し、導入溝184,194の数は任意であり、1つでもよいし、3つ以上でもよい。
(1−1)圧縮機10は、回転軸12と、回転軸12の回転に伴って回転する回転体60と、回転軸12の回転に伴って回転しない固定体90,110と、回転体60に形成されたベーン溝130に挿入され、回転体60の回転に伴って軸方向Zに移動しながら回転するベーン131と、を備えている。回転体60は、軸方向Zに対して交差している回転体面71,72を有し、固定体90,110は、回転体面71,72と軸方向Zに対向する固定体面100,120を有している。圧縮機10は、回転体面71,72及び固定体面100,120を用いて区画され、ベーン131が軸方向Zに移動しながら回転することによって流体の吸入及び圧縮が行われる圧縮室A4,A5を備えている。
かかる構成によれば、導入溝184,194によって第2パーツ室Ay内の流体が背圧空間183,193に導入され易くなっている。このため、比較的高圧となり易い第2パーツ室Ay内の流体によってチップシール180,190が固定体面100,120に向けて押圧され易い。したがって、ベーン131と固定体面100,120との間のシール性を更に高めることができる。
図16に示すように、本実施形態の第1本体溝側面212,215及び第2本体溝側面213,216は、本体取付溝211,214が深くなるに従って徐々に幅狭となるように軸方向Zに対して傾斜している。本実施形態では、第1本体溝側面212,215は、ベーン本体170の軸方向Zの端面171,172から深くなるに従って(換言すれば本体溝底面173a,174aに向かうに従って)徐々に回転方向M側に変位するように傾斜している。
(2−1)第1本体溝側面212,215は、本体取付溝211,214が深くなるに従って徐々に回転方向M側に変位するように軸方向Zに対して傾斜しており、第1シール凸側面222,225は、基端から先端に向かうに従って徐々に回転方向M側に変位するように軸方向Zに対して傾斜している。そして、第1本体溝側面212,215と第1シール凸側面222,225とは周方向に対向している。
図17に示すように、本実施形態では、シール取付凸部182,192及び本体取付溝173,174は、第2パーツ室Ay側よりも第1パーツ室Ax側に偏倚して配置されている。詳細には、シール取付凸部182,192及び本体取付溝173,174は、その中央線がチップシール180,190の中央線よりも第1パーツ室Ax側に配置されるように配置されている。本実施形態では、側面当接箇所Pb1,Pb2が「両取付部の当接箇所」に対応する。
図17に示すように、チップシール180,190には、第1パーツ室Ax内の流体からの押圧力である第1押圧力Ff1,Fr1と、第2パーツ室Ay内の流体からの押圧力である第2押圧力Ff2,Fr2とが付与される。第1押圧力Ff1,Fr1は、先端当接箇所Pa1,Pa2と側面当接箇所Pb1,Pb2のシール本体底面181b,191b側の端とを結ぶ線に対して直交する方向に働く。第2押圧力Ff2,Fr2は、先端当接箇所Pa1,Pa2と側面当接箇所Pb1,Pb2の本体溝底面173a,174a側の端とを結ぶ線に対して直交する方向に働く。第2押圧力Ff2,Fr2は、第1押圧力Ff1,Fr1よりも大きくなり易い。
(3−1)固定体面100,120は、回転体面71,72と当接する固定体当接面としての第2平坦面102,122と、第2平坦面102,122に対して周方向の両側に設けられた一対の湾曲面103,123と、を含むリング状である。一対の湾曲面103,123は、第2平坦面102,122から周方向に離れるに従って徐々に回転体面71,72から離れるように軸方向Zに湾曲している。シール取付凸部182,192及び本体取付溝173,174は、第2パーツ室Ay側よりも第1パーツ室Ax側に偏倚して配置されている。
次に、第4実施形態について説明する。第4実施形態では、ベーン本体及びチップシールの取付構造が第1実施形態と異なっている。
(4−1)チップシール180,190は、ベーン本体170よりも柔らかい材料で構成されている。チップシール180,190は、固定体面100,120と当接するシール本体部181,191を有している。シール本体部181,191は、ベーン本体170の軸方向Zの端面171,172に対向するシール本体底面181b,191bを有している。更に、チップシール180,190は、シール取付部として、シール本体底面181b,191bから凹んだシール取付溝231,234を有している。ベーン本体170は、本体取付部として、ベーン本体170の軸方向Zの端面171,172から突出した本体取付凸部241,244を有している。そして、チップシール180,190は、本体取付凸部241,244がシール取付溝231,234に挿入されることによってベーン本体170に取り付けられている。
○ 図19に示すように、本体取付溝173,174がベーン本体170の中央に形成されている構成において、本体取付溝173,174の幅D1,D2が、ベーン131の幅であるベーン幅D0の1/2よりも広くてもよい。この場合、シール取付凸部182,192は、本体取付溝173,174に対応させて幅広に形成されていてもよい。
○ チップシール180,190は、ベーン本体170に対して軸方向Zに移動可能な状態で取り付けられていれば、その具体的な形状や位置については任意である。
○ 本実施形態では、収容室A3が、フロントシリンダ30及びリアプレート40によって区画されていたが、これに限られず、収容室A3を区画する具体的な構成は任意である。
○ 圧縮室A4,A5に吸入流体を導入させるための構成、及び、圧縮室A4,A5にて圧縮された圧縮流体を吐出させる構成は、第1実施形態にて例示した構成に限られず任意である。例えば、吸入ポート及び吐出ポートの少なくとも一方を固定体90,110に設けてもよい。
例えば、図20に示すように、リア固定体110、リア圧縮室A5、リア吸入ポート142及びリア吐出ポート161を省略してもよい。この場合、フロント固定体面100において第1フロント平坦面101を省略してもよい。なお、図20では、ベーン131は、リアチップシール190を有しているが、リアチップシール190を省略してもよい。
○ 両スラスト軸受81,82の少なくとも一方を省略してもよい。すなわち、スラスト軸受81,82は必須ではない。
○ 吐出室A1は、軸方向Zを軸線方向とする筒状である必要はない。例えば、吐出室A1は、軸方向Zから見てC字状のような形状であってもよいし、2つの吐出室A1が対向配置される構成でもよい。換言すれば、吐出室A1は、周方向の少なくとも一部に形成される構成でもよい。
○ ハウジング11の具体的な形状については任意である。
○ 電動モータ13及びインバータ14を省略してもよい。つまり、電動モータ13及びインバータ14は圧縮機10において必須ではない。この場合、例えばベルト駆動等によって回転軸12が回転するとよい。
Claims (8)
- 回転軸と、
前記回転軸の回転に伴って回転するものであって、前記回転軸の軸方向に対して交差している回転体面を有する回転体と、
前記回転軸の回転に伴って回転しないものであって、前記回転体面と前記軸方向に対向する固定体面を有する固定体と、
前記回転体に形成されたベーン溝に挿入され、前記回転体の回転に伴って前記軸方向に移動しながら回転するベーンと、
前記回転体面及び前記固定体面を用いて区画され、前記ベーンが前記軸方向に移動しながら回転することによって流体の吸入及び圧縮が行われる圧縮室と、
を備え、
前記ベーンは、
前記ベーン溝に挿入されているベーン本体と、
前記ベーン本体に対して前記軸方向に移動可能な状態で、前記ベーン本体における前記軸方向の端面に取り付けられたシール部材と、
を備え、
前記シール部材は、当該シール部材と前記ベーン本体との間に形成された背圧空間によって前記固定体面に向けて押圧されることにより、前記固定体面に当接することを特徴とする圧縮機。 - 前記圧縮室は、
前記ベーンに対して前記回転体の回転方向側とは反対側に配置された第1パーツ室と、
前記ベーンに対して前記回転方向側に配置された第2パーツ室と、
を含み、
前記シール部材は、前記ベーン本体における前記軸方向の端面に設けられた本体取付部に取り付けられるシール取付部を備え、
前記本体取付部と前記シール取付部とは前記回転軸の周方向に対向している請求項1に記載の圧縮機。 - 前記本体取付部は、前記ベーン本体の前記軸方向の端面に形成され、前記ベーンの厚さ方向を幅方向として前記回転軸の径方向に延びた本体取付溝であり、
前記本体取付溝は、
前記回転方向側とは反対側の側面である第1本体溝側面と、
前記回転方向側の側面である第2本体溝側面と、
を有し、
前記シール部材は、前記固定体面と当接するシール本体部を備え、
前記シール取付部は、前記シール本体部から前記ベーン本体の前記軸方向の端面に向けて突出しているシール取付凸部であり、
前記シール取付凸部は、
前記回転方向側とは反対側の側面である第1シール凸側面と、
前記回転方向側の側面である第2シール凸側面と、
を有し、
前記シール部材は、前記シール取付凸部が前記本体取付溝に挿入されることによって前記ベーン本体に取り付けられており、前記第1シール凸側面と前記第1本体溝側面とが前記周方向に対向している請求項2に記載の圧縮機。 - 前記ベーン本体及び前記シール部材の少なくとも一方には、前記背圧空間に前記第2パーツ室内の流体を導入する導入溝が形成されている請求項3に記載の圧縮機。
- 前記第1本体溝側面は、前記本体取付溝が深くなるに従って徐々に前記回転方向側に変位するように前記軸方向に対して傾斜しており、
前記第1シール凸側面は、前記シール取付凸部の基端から先端に向かうに従って徐々に前記回転方向側に変位するように前記軸方向に対して傾斜している請求項3又は請求項4に記載の圧縮機。 - 前記固定体面は、
前記回転体面と当接する固定体当接面と、
前記固定体当接面に対して前記周方向の両側に設けられ、前記固定体当接面から前記周方向に離れるに従って徐々に前記回転体面から離れるように前記軸方向に湾曲した一対の湾曲面と、
を含み、
前記本体取付溝と前記シール取付凸部とは、前記第1シール凸側面と前記第1本体溝側面との当接箇所である側面当接箇所が前記第1パーツ室側に配置されるように前記第2パーツ室側よりも前記第1パーツ室側に偏倚して配置されている請求項3〜5のうちいずれか一項に記載の圧縮機。 - 前記シール部材は、前記ベーン本体よりも柔らかい材料で構成されており、
前記シール部材は、前記固定体面と当接するシール本体部を有し、
前記シール本体部は、前記ベーン本体の前記軸方向の端面に対向するシール本体底面を有し、
前記シール取付部は、前記シール本体底面から凹んだシール取付溝であり、
前記本体取付部は、前記ベーン本体の前記軸方向の端面から突出した本体取付凸部であり、
前記シール部材は、前記本体取付凸部が前記シール取付溝に挿入されることによって前記ベーン本体に取り付けられている請求項2に記載の圧縮機。 - 前記シール取付溝は、
前記回転方向側とは反対側の側面である第1シール溝側面と、
前記回転方向側の側面である第2シール溝側面と、
を有し、
前記本体取付凸部は、
前記回転方向側とは反対側の側面である第1本体凸側面と、
前記回転方向側の側面である第2本体凸側面と、
を有し、
前記第2シール溝側面は、前記シール取付溝が深くなるに従って徐々に前記回転方向側とは反対側に変位するように前記軸方向に対して傾斜しており、
前記第2本体凸側面は、前記本体取付凸部の基端から先端に向かうに従って徐々に前記回転方向側とは反対側に変位するように前記軸方向に対して傾斜しており、
前記第2本体凸側面と前記第2シール溝側面とが前記周方向に対向している請求項7に記載の圧縮機。
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