JP5878911B2

JP5878911B2 - 気体圧縮機

Info

Publication number: JP5878911B2
Application number: JP2013254663A
Authority: JP
Inventors: 博匡島口; 幸治廣野
Original assignee: Calsonic Kansei Corp
Current assignee: Calsonic Kansei Corp
Priority date: 2013-12-10
Filing date: 2013-12-10
Publication date: 2016-03-08
Anticipated expiration: 2033-12-10
Also published as: JP2015113731A

Description

本発明は、ロータとベーンを有する偏心式の気体圧縮機に関する。

偏心式の気体圧縮機は、特許文献１に示すように、従来より種々提案されている。

図６に示すように、気体圧縮機１００は、ハウジング１０２と、圧縮部１０３と、圧縮部１０３へ駆動力を伝達する駆動部１０４とを備えている。

圧縮部１０３は、内周にシリンダ室１０６ａが形成されるシリンダブロック１０６と、フロントサイドブロック１０８ａとリアサイドブロック１０８ｂからなるサイドブロック１０８と、シリンダ室１０６ａに収容されるロータ１０７と、ロータ１０７に固定される駆動軸１０５と、気体圧縮機１００内の潤滑性を保つ油１０９と、ロータ１０７に形成されるベーン溝（不図示）に圧力を供給する背圧制御装置１１４とを備えている。

このような従来の気体圧縮機１００では、ロータ１０７に形成されたベーン溝にベーン（不図示）が出没自在に収容されており、ベーンがベーン溝から突出し、ベーンの先端がシリンダ室１０６ａの内壁と当接して、ロータ１０７が回転することでシリンダ室１０６ａ内の気体（冷媒）を圧縮している。

さらに、サイドブロック１０８は、ベーン溝と連通遮断する油溝１１０と、油供給路１１２ａとを備えている。

油供給路１１２ａは、背圧制御装置１１４の制御によって気体圧縮機１００の駆動時のみに高圧の油１０９を油溝１１０を介してベーン溝に供給し、ベーンがベーン溝から突出するための圧力を供給している。

特開２００６−１３２３７０号公報

ところが、従来の気体圧縮機１００では、図６に示すように、リアサイドブロック１０８ｂに油溝１１０が設けられている。従って、油溝１１０内の油圧がロータ１０７の一側面にのみ作用するため、ロータ１０７に偏荷重が作用する。

すると、ロータ１０７の傾きによりロータ１０７の端部がフロントサイドブロック１０８ａ及びリアサイドブロック１０８ｂの端面に接触するため、摺動抵抗が大きくなり、サイドブロック１０８の端面が摩耗し、圧縮部１０３の気密性が妨げられる虞がある。

そこで、本発明は上記した課題を解決すべくなされたものであり、ベーン溝に圧力を供給するとともに、ロータに偏荷重が作用することを防止することのできる気体圧縮機を提供することを目的としている。

上記の課題を解決するために、本発明では、一対のサイドブロック２５によってシリンダブロック２３を狭持することでシリンダブロック２３内にシリンダ室３５を設け、前記シリンダ室３５に回転自在で、且つ、シリンダ室３５の偏心位置を回転中心とするロータ２９を設け、前記ロータ２９の外周面に開口する複数のベーン溝７１に突出自在にベーン３１をそれぞれ設け、前記シリンダ室３５の内周面と前記ベーン溝７１から突出した隣り合う２つのベーン３１によって圧縮室３５ａを形成し、前記ロータ２９のベーン溝７１には、前記ベーン３１の背面側に背圧空間７３を形成し、一対の前記サイドブロック２５の両端面３９，５３に圧力供給溝４６，６２を設け、前記圧力供給溝４６，６２より前記背圧空間７３に背圧を供給する気体圧縮機１であって、前記圧力供給溝４６，６２は、一対の前記サイドブロック２５の両端面３９，５３の対称位置に設けられ、前記圧縮室３５ａの圧縮前半位置で前記背圧空間７３に開口し、吐出圧より低く吸入圧より高い中間圧を供給する中間圧供給溝４７，６３と、一対の前記サイドブロック２５の両端面３９，５３の対称位置に設けられ、前記圧縮室３５ａの圧縮後半位置で前記背圧空間７３に開口し、吐出圧を供給する高圧供給溝４９，６５とからなり、一方側の前記高圧供給溝４９，６５には、油供給路３７，４３，６７ａ，６７ｂと連通路６１を介して油溜まり２１に貯留された油Ｏが供給され、他方側の高圧供給溝４９，６５には、前記ロータ２９の背圧空間７３を介して一方側の高圧供給溝４９，６５より油Ｏが供給されたことを特徴とする。

本発明によれば、一対のサイドブロックの各対称位置に中間圧供給溝と高圧供給溝を設けたため、ロータの両側の側面の対称位置に中間圧及び高圧が作用するため、ロータに偏荷重が作用することを防止することができる。

また、一方の高圧供給溝から背圧空間を介して他方の高圧供給溝へ高圧を供給することができるため、高圧供給溝と油供給路とをそれぞれ連通する連通路を設ける必要がなく、製品加工が容易であり、かつ、製造コストを抑えることができる。

本発明の気体圧縮機の全体断面図。図１に示す気体圧縮機の要部拡大断面図。図１に示すＡ−Ａ線断面図。図１に示すＢ−Ｂ線矢視図。図１に示すＣ−Ｃ線矢視図。従来の気体圧縮機の全体断面図。

以下、本発明の実施形態について、図１〜５を用いて詳細に説明する。

〔第１実施形態〕
図１に示すように、第１実施形態の気体圧縮機１は所謂偏心式の圧縮機であって、円筒状のハウジング２と、ハウジング２内に収容され気体（冷媒）を圧縮する圧縮部３と、磁力によって回転駆動力を発生させるモータ部４と、モータ部４の駆動を制御するインバータ部５とを備えている。

ハウジング２は、図示しない吸入ポートが形成されるフロントヘッド７と、開口をフロントヘッド７に閉塞される有底筒状のリアケース９とからなっている。

フロントヘッド７の外側には、インバータ部５が固定されており、フロントヘッド７の内側では、圧縮部３の駆動軸３３の端部を回転自在に支持している。

リアケース９は、開口をフロントヘッド７によって閉塞されることでハウジング２内が密閉され、圧縮部３が内壁１５に固定されて、吸入室１３と、吐出室１７とがリアケース９内に形成される。また、リアケース９の外周には、図示しない吐出ポートが形成されている。

吸入室１３は、吸入ポートによって吸入された気体（冷媒）が流入し、モータ部４が配置されている。

吐出室１７は、圧縮部３によって圧縮された冷媒が吐出されるとともに、下方側にハウジング２内の潤滑性を保つための油Ｏが貯留される油溜まり２１が形成される。また、リアケース９の外周に形成された吐出ポートから圧縮された冷媒が吐出室１７を介して吐出される。

図２に示すように圧縮部３は、内周にシリンダ室３５が形成されるシリンダブロック２３と、シリンダブロック２３の両端を狭持するように配置される一対のサイドブロック２５と、一方のサイドブロック２５に固定される油分離器２７と、シリンダ室３５に回転自在に収容されるロータ２９と、ロータ２９に形成されたベーン溝７１に出没自在に収容されるベーン３１と、一端側が一対のサイドブロック２５に回転自在に支持され、他端側をフロントヘッド７に回転自在に支持される駆動軸３３とを備えている。

図３に示すようにシリンダブロック２３は、歪な円周形状を有するシリンダ室３５と、シリンダ室３５で圧縮した冷媒を吐出する吐出孔３４と、吐出孔３４を閉塞するように配置される開閉自在の吐出弁３６と、吐出孔３４から吐出された冷媒を吐出室１７へ吐出する吐出穴３８と、サイドブロック２５の油供給路４３、６７ｂと連通するシリンダ側油供給路３７とを備えている。

シリンダ室３５は、シリンダ室３５の内周面とロータ２９のベーン溝７１から突出した隣り合うベーン３１によって、シリンダ室３５内に圧縮室３５ａが形成される。

吐出孔３４は、シリンダ室３５に２箇所開口するようにして設けられており、シリンダ室３５内で圧縮した冷媒を吐出孔３４からそれぞれ吐出している。

吐出孔３４を閉塞するようにして配置される吐出弁３６は、シリンダ室３５内で圧縮された冷媒の圧力によって弁体を開閉している。

図２，４，５に示すように、一対のサイドブロック２５は、フロントヘッド７側のフロントサイドブロック２５ａと、リアケース９の底面側のリアサイドブロック２５ｂとからなっている。

図２，５に示すように、フロントサイドブロック２５ａは、シリンダブロック２３の一方側の端面に固定されるロータ側端面３９と、吸入室１３へ吸入された冷媒をシリンダ室３５へ冷媒を供給する吸入孔４０と、駆動軸３３を回転自在に支持するフロント側軸受４１と、圧力をフロント側軸受４１へ供給するフロント側油供給路４３とを備えている。

フロントサイドブロック２５ａのロータ側端面３９には、圧力供給溝４６がロータ側端面３９の周方向に２箇所設けられている。

圧力供給溝４６は、吐出圧よりも低く吸入圧よりも高い中間圧を供給する中間圧供給溝４７と、吐出圧を供給する高圧供給溝４９とからなっており、ベーン３１の背面側に形成される背圧空間７３に背圧を供給している。

中間圧供給溝４７は、中間圧となった油Oを背圧空間７３へ供給することによって、ベーン３１をベーン溝７１から突出させる圧力を付与している。

また、高圧供給溝４９は、中間圧供給溝４７から供給された中間圧よりもさらに高圧な圧力を背圧空間７３へ供給することで、ベーン３１をベーン溝７１からより突出させる圧力を付与している。

フロント側軸受４１には、環状のフロント側環状溝５１が形成されており、一端側のフロント側油供給路４３と連通するように設けられている。また、他端側のフロント側油供給路４３は、シリンダブロック２３のシリンダ側油供給路３７と連通している。

図２，４に示すように、リアサイドブロック２５ｂは、シリンダブロック２３の他方側の端面に固定されるロータ側端面５３と、ロータ側端面５３と他側で油分離器２７が固定される吐出側端面５５と、図２中下方に形成される油供給穴５７と、シリンダ室３５にて圧縮された冷媒を吐出室１７へ吐出する吐出穴５８と、駆動軸３３を回転自在に支持するリア側軸受５９と、圧力を後述する背圧空間７３へ供給する連通路６１とを備えている。リア側軸受５９には、フロント側軸受４１と同様に環状のリア側環状溝６９が形成されており、リア側環状溝６９は、連通路６１と連通している。

リアサイドブロック２５ｂのロータ側端面５３には、圧力供給溝６２がロータ側端面５３の周方向に２箇所設けられている。

圧力供給溝６２は、吐出圧よりも低く吸入圧よりも高い中間圧を供給する中間圧供給溝６３と、吐出圧（高圧）を供給する高圧供給溝６５とからなっている。

なお、フロントサイドブロック２５ａとリアサイドブロック２５ｂにそれぞれ設けられた圧力供給溝４６，６２は、シリンダブロック２３を挟んで対称位置に設けられ、同形状に設けられている。

また、リアサイドブロック２５ｂには、油供給穴５７と連通して、リア側油供給路６７ａ、６７ｂが形成されており、リア側油供給路６７ａはリア側環状溝６９に連通し、リア側油供給路６７ｂはシリンダブロック２３のシリンダ側油供給路３７と連通している。

なお、フロントサイドブロック２５ａとリアサイドブロック２５ｂとによってシリンダブロック２３の両端を狭持することによって、シリンダブロック２３の内周側にシリンダ室３５が形成されている。

図３に示すように、ロータ２９は、１箇所がシリンダ室３５の内壁に接するように配置され、シリンダ室３５の中心（図心）よりずれた位置を回転中心にして配置されている。

シリンダ室３５に回転自在に収容される円柱状のロータ２９は、ロータ２９の外周面に開口する複数のベーン３１が突出自在に収容されるベーン溝７１と、ベーン３１の背面側の背圧空間７３とを備えている。また、ロータ２９の両端は、一対のサイドブロック２５のロータ側端面３９、５３に摺接して配置されている。

ロータ２９に形成される背圧空間７３は、ロータ２９が回転することにより、圧縮前半位置では、中間圧供給溝４７，６３と連通し、圧縮後半位置では、高圧供給溝４９，６５と連通する。

ロータ２９とモータ部４のモータロータ８が固定される駆動軸３３は、一端側を一対のサイドブロック２５によって回転自在に支持され、他端側をフロントヘッド７に回転自在に支持されている。

圧縮部３の駆動源となるモータ部４は、リアケース９の内壁１５に固定されるステータ６と、ステータ６の内周側に回転自在に配置され、磁力によって回転するモータロータ８とを備えている。磁力によってモータロータ８が回転することで、圧縮部３へ回転駆動力を伝達している。

インバータ部５は、ステータ６に巻き掛けられた図示しないコイルに電流を流すことによって、磁力を発生させてモータ部４の制御を行っている。

次に、気体圧縮機１の動作について説明する。

まず、インバータ部５の制御によって、モータ部４のステータ６に巻き掛けられたコイルに電流が流れる。コイルに電流が流れることで、磁力が発生し、ステータ６の内周に配置されたモータロータ８が回転する。

モータロータ８が回転することにより、モータロータ８に固定された駆動軸３３が回転し、同じく駆動軸３３に固定されたロータ２９が回転する。

このとき、ロータ２９の回転とともに、吸入室１３に冷媒が流入し、吸入室１３からフロントサイドブロック２５ａの吸入孔４０を介してシリンダ室３５へ冷媒が吸入される。そして、シリンダ室３５に吸入された冷媒は、ベーン３１とベーン３１の間（閉じ空間）に供給され、ロータ２９がさらに回転することで閉じ空間が狭まっていき、冷媒が圧縮される。

圧縮された冷媒は、一定の圧力以上になると吐出弁３６を押し開けて吐出孔３４から吐出穴３８を介して吐出室１７へ吐出される。吐出室１７へ吐出された冷媒は、図示しない吐出ポートから図示しない冷凍サイクルへと冷媒を吐出している。

このように、圧縮部３によって冷媒を圧縮することにより、吐出室１７の圧力が高くなる。吐出室１７の圧力が高くなることにより、油Ｏが油供給穴５７からリア側油供給路６７ａを通りリア側軸受５９へ供給される。また、油供給穴５７からリア側油供給路６７ｂを通り、シリンダブロック２３のシリンダ側油供給路３７を介してフロント側油供給路４３を通ってフロント側軸受４１に高圧の油Ｏが供給される。

フロント側軸受４１に供給された油Ｏは、フロント側環状溝５１に供給され、フロント側軸受４１と駆動軸３３との隙間を通って、吸入室１３と中間圧供給溝４７へ流入する。このとき、フロント側軸受４１と駆動軸３３との間の隙間は、ごく僅かなものであるため、軸受と駆動軸３３との間で絞られて吐出圧（高圧）よりも圧力が低く、圧縮する前の冷媒の吸入圧（低圧）よりも高い中間圧の油Ｏが中間圧供給溝４７へ流入している。

リア側環状溝６９に供給された高圧の油Ｏは、リア側軸受５９と駆動軸３３との隙間を通って中間圧供給溝６３側と吐出室１７側へ流れる。吐出室１７側へ流れた油Ｏは、図示しない貫通孔によって、中間圧供給溝６３へ供給されている。

中間圧供給溝４７，６３へ供給された中間圧の油Ｏは、圧縮室３５ａの少なくとも圧縮前半位置で背圧空間７３と連通し、背圧空間７３へ中間圧の油Ｏを供給している。

また、リア側環状溝６９へ供給された油Ｏは、連通路６１を通って高圧供給溝６５へ高圧の油Ｏが供給されている。

高圧供給溝６５へ供給された高圧の油Ｏは、ロータ２９が回転することにより、圧縮室３５ａの少なくとも圧縮後半位置でロータ２９の背圧空間７３と連通し、背圧空間７３へ高圧の油Ｏを供給している。背圧空間７３へ供給された高圧の油Ｏは、ベーン溝７１に供給され、ベーン３１の背面に背圧を与えてベーン３１をベーン溝７１から突出させる。

また、高圧供給溝６５から背圧空間７３へ供給された高圧の油Ｏは、背圧空間７３を介して高圧供給溝４９へ高圧の油Ｏを供給している。

このため、ロータ２９の両側の端面に同じ圧力が作用し、ロータ２９に偏荷重が作用しない。

また、ロータ２９に偏荷重が作用しないため、ロータ２９の傾きによりロータ２９の端面と一対のサイドブロック２５の端面との摺動抵抗が大きくなることを防止することができる。

加えて、ロータ２９とサイドブロック２５との摺動抵抗が大きくなることを防止することができるため、サイドブロック２５の摩耗を防止するとともに、圧縮部３の気密性を確保することができる。

なお、本実施形態では、リアサイドブロック２５ｂに高圧供給溝６５と連通する連通路６１を設けているが、フロントサイドブロック２５ａに連通路を設けてもよい。すなわち、フロントサイドブロック２５ａに連通路を設ける場合には、フロントサイドブロック２５ａの高圧供給溝４９とフロント側環状溝５１を連通するようにして連通路を設ければよい。

１気体圧縮機
２１油溜まり
２３シリンダブロック
２５サイドブロック
２９ロータ
３１ベーン
３５シリンダ室
３５ａ圧縮室
３７，４３，６７ａ，６７ｂ油供給路
３９，５３両端面
４６，６２圧力供給溝
４７，６３中間圧供給溝
４９，６５高圧供給溝
７１ベーン溝
７３背圧空間

Claims

一対のサイドブロック（２５）によってシリンダブロック（２３）を狭持することでシリンダブロック（２３）内にシリンダ室（３５）を設け、
前記シリンダ室（３５）に回転自在で、且つ、シリンダ室（３５）の偏心位置を回転中心とするロータ（２９）を設け、
前記ロータ（２９）の外周面に開口する複数のベーン溝（７１）に突出自在にベーン（３１）をそれぞれ設け、
前記シリンダ室（３５）の内周面と前記ベーン溝（７１）から突出した隣り合う２つのベーン（３１）によって圧縮室（３５ａ）を形成し、
前記ロータ（２９）のベーン溝（７１）には、前記ベーン（３１）の背面側に背圧空間（７３）を形成し、
一対の前記サイドブロック（２５）の両端面（３９，５３）に圧力供給溝（４６，６２）を設け、前記圧力供給溝（４６，６２）より前記背圧空間（７３）に背圧を供給する気体圧縮機（１）であって、
前記圧力供給溝（４６，６２）は、一対の前記サイドブロック（２５）の両端面（３９，５３）の対称位置に設けられ、
前記圧縮室（３５ａ）の圧縮前半位置で前記背圧空間（７３）に開口し、吐出圧より低く吸入圧より高い中間圧を供給する中間圧供給溝（４７，６３）と、
一対の前記サイドブロック（２５）の両端面（３９，５３）の対称位置に設けられ、前記圧縮室（３５ａ）の圧縮後半位置で前記背圧空間（７３）に開口し、吐出圧を供給する高圧供給溝（４９，６５）とからなり、
一方側の前記高圧供給溝（４９，６５）には、油供給路（３７，４３，６７ａ，６７ｂ）と連通路（６１）を介して油溜まり（２１）に貯留された油Ｏが供給され、
他方側の高圧供給溝（４９，６５）には、前記ロータ（２９）の背圧空間（７３）を介して一方側の高圧供給溝（４９，６５）より油Ｏが供給されたことを特徴とする気体圧縮機（１）。