JP6349248B2 - シリンダ回転型圧縮機 - Google Patents

Description

本発明は、内部に圧縮室を形成するシリンダを回転させるシリンダ回転型圧縮機に関する。

従来、内部に圧縮室を形成するシリンダを回転させることによって、圧縮室の容積を変化させ、流体を圧縮して吐出するシリンダ回転型圧縮機が知られている。

例えば、特許文献１には、電動機部（電動モータ部）の回転子と一体的に構成された円筒状のシリンダと、シリンダの内部に配置された筒状部材からなるロータと、ロータに形成された溝部（スリット部）に摺動可能に嵌め込まれて圧縮室を仕切るベーンと、を備えるシリンダ回転型圧縮機が開示されている。

この種のシリンダ回転型圧縮機では、シリンダおよびロータを異なる回転軸で連動回転させることによってベーンを変位させて、圧縮室の容積を変化させている。さらに、特許文献１のシリンダ回転型圧縮機では、電動モータ部の内周側に圧縮機構部を配置することによって、圧縮機全体としての小型化を図っている。

特開２０１２−６７７３５号公報

ところで、特許文献１のシリンダ回転型圧縮機では、シリンダの軸方向一端側を閉塞するサイドプレートに、外部から吸入した圧縮対象流体を圧縮室へ導く吸入通路の一部を形成している。しかしながら、サイドプレートはシリンダとともに回転するので、サイドプレートに吸入通路の一部を形成すると、吸入通路の通路構成やシール構造の複雑化を招きやすい。

これに対して、本発明者らは、先に、特願２０１３−１１９９２４号（以下、先願例という。）にて、ロータを回転可能に指示するシャフトの内部、およびロータの内部に吸入通路を形成したシリンダ回転型圧縮機を提案している。

より具体的には、先願例では、シャフトの内部に、圧縮機の外部から吸入した圧縮対象流体を流通させるシャフト側吸入通路を形成し、ロータの内部に、シャフト側吸入通路から流出した圧縮対象流体を圧縮室側へ導くロータ側吸入通路を形成したシリンダ回転型圧縮機を提案している。これによれば、吸入通路の通路構成やシール構造の複雑化を招くことなく、圧縮対象流体を圧縮室内へ導くことができる。

ところが、先願例のシリンダ回転型圧縮機では、シャフト側吸入通路の出口穴をシャフトの外周面に開口させ、ロータ側吸入通路の入口穴をロータの内周面に開口させている。

このため、ロータがシャフトに対して回転して、シャフト側吸入通路の出口穴とロータ側吸入通路の入口穴との相対位置が変化すると、シャフト側吸入通路からロータ側吸入通路へ圧縮対象流体を流通させるために有効な連通面積が変化しやすい。さらに、連通面積が小さくなった際には、圧縮対象流体を圧縮室へ吸入させる際の吸入圧損が増加してしまい、圧縮機の昇圧性能を低下させてしまうおそれがある。

このような吸入圧損の低下を抑制する手段として、シャフトの外周面を内周側に凹ませることによって、シャフト側吸入通路の出口穴およびロータ側吸入通路の入口穴の双方に常時連通する連通用空間を形成しておく手段が考えられる。

しかし、連通用空間の容積を充分に確保するために、シャフト径を拡大させると、圧縮機全体としての大型化を招く原因となる。一方、シャフト径を拡大させることなく、シャフトの外周面を凹ませる量を増加させると、凹ませた部位の強度不足を招いてしまう。従って、シャフトの外周面を内周側に凹ませて連通用空間を形成する手段では、適切な容積の連通用空間を形成することが難しい。

本発明は、上記点に鑑み、大型化を招くことなく、吸入圧損の増加を抑制可能なシリンダ回転型圧縮機を提供することを目的とする。

本発明は、上記目的を達成するために案出されたもので、請求項１に記載の発明では、中心軸（Ｃ１）周りに回転する円筒状のシリンダ（２１）と、シリンダ（２１）の内部に配置されて、シリンダ（２１）の中心軸（Ｃ１）に対して偏心した偏心軸（Ｃ２）周りに回転する円筒状のロータ（２２ａ）と、ロータ（２２ａ）を回転可能に支持するシャフト（２４）と、ロータ（２２ａ）に形成された溝部（２２２ａ）に摺動可能に嵌め込まれて、ロータ（２２ａ）の外周面とシリンダ（２１）の内周面との間に形成される圧縮室（Ｖａ）を仕切るベーン（２３ａ）と、を備え、
シャフト（２４）の内部には、外部から流入した圧縮対象流体を流通させるシャフト側吸入通路（２４ｄ）が形成され、シャフト側吸入通路（２４ｄ）の出口穴（２４０ａ）は、シャフト（２４）の外周面に開口しており、
ロータ（２２ａ）の内部には、出口穴（２４０ａ）から流出した圧縮対象流体をロータ（２２ａ）の内周側から外周側の圧縮室（Ｖａ）側へ導くロータ側吸入通路（２２４ａ）が形成され、ロータ（２２ａ）の内周面には、ロータ（２２ａ）の内周面を外周側に凹ませたロータ側凹部（２２６ａ）が形成され、ロータ側吸入通路（２２４ａ）の入口穴（２２５ａ）は、ロータ側凹部（２２６ａ）が形成された部位に開口して、ロータ側凹部（２２６ａ）の内部に形成されるロータ側連通用空間（２２７ａ）に連通しているシリンダ回転型圧縮機を特徴としている。

これによれば、ロータ側凹部（２２６ａ）の内部にロータ側連通用空間（２２７ａ）が形成されている。従って、ロータ（２２ａ）の回転に伴ってシャフト側吸入通路（２４ｄ）の出口穴（２４０ａ）とロータ側吸入通路（２２４ａ）の入口穴（２２５ａ）との相対位置が変化しても、ロータ側連通用空間（２２７ａ）を介して、シャフト側吸入通路（２４ｄ）の出口穴（２４０ａ）とロータ側吸入通路（２２４ａ）の入口穴（２２５ａ）とを連通させることができる。

さらに、ロータ（２２ａ）の外径はシャフト（２４）の外径に対して比較的大きく形成されているので、ロータ側連通用空間（２２７ａ）の容積は、シャフト（２４）の外周面を内周側へ凹ませることによって形成された連通用空間の容積よりも大きく形成しやすい。従って、圧縮機全体としての大型化を招くことなく、シャフト側吸入通路（２４ｄ）の出口穴（２４０ａ）とロータ側吸入通路（２２４ａ）の入口穴（２２５ａ）とを適切に連通させるために充分な容積のロータ側連通用空間（２２７ａ）を形成することができる。

その結果、本請求項に記載の発明によれば、圧縮機全体としての大型化を招くことなく、吸入圧損の増加を抑制可能なシリンダ回転型圧縮機を提供することができる。

また、上記特徴のシリンダ回転型圧縮機において、ロータ側凹部（２２６ａ）は、ロータ（２２ａ）の内周面の全周に亘って形成されたものに限定されず、ロータ（２２ａ）の内周面の一部に形成されたものであってもよい。さらに、ロータ側凹部（２２６ａ）は、径方向深さが一定に形成されたものに限定されず、径方向深さが変化する形状に形成されたものであってもよい。

なお、この欄および特許請求の範囲で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。

一実施形態の圧縮機の軸方向断面図である。 図１のＩＩ−ＩＩ断面図である。 図１のＩＩＩ−ＩＩＩ断面図である 一実施形態の圧縮機の圧縮機構部の分解斜視図である。 一実施形態のロータ側凹部の径方向深さ寸法を説明するための拡大断面図である。 一実施形態のロータ側凹部の形成角度範囲を説明するための拡大断面図である。 一実施形態の圧縮機の作動状態を説明するための説明図である。

以下、図面を用いて、本発明の一実施形態を説明する。本実施形態のシリンダ回転型圧縮機１（以下、単に圧縮機１と記載する。）は、車両用空調装置にて車室内へ送風される送風空気を冷却する蒸気圧縮式の冷凍サイクル装置に適用されており、この冷凍サイクル装置において圧縮対象流体である冷媒を圧縮して吐出する機能を果たす。

圧縮機１は、図１に示すように、その外殻を形成するハウジング１０の内部に、冷媒を圧縮して吐出する圧縮機構部２０、および圧縮機構部２０を駆動する電動機部（電動モータ部）３０を収容した電動圧縮機として構成されている。

まず、ハウジング１０は、複数の金属製部材を組み合わせることによって構成されており、内部に略円柱状の空間を形成する密閉容器構造のものである。

より具体的には、ハウジング１０は、図１に示すように、有底円筒状（カップ状）のメインハウジング１１、メインハウジング１１の開口部を閉塞するように配置された有底円筒状のサブハウジング１２、およびサブハウジング１２の開口部を閉塞するように配置された円板状の蓋部材１３を組み合わせることによって構成されている。

なお、メインハウジング１１、サブハウジング１２、および蓋部材１３の当接部には、Ｏリング等からなる図示しないシール部材が介在されており、各当接部から冷媒が漏れることはない。

メインハウジング１１の筒状側面には、圧縮機構部２０にて昇圧された高圧冷媒をハウジング１０の外部（具体的には、冷凍サイクル装置の凝縮器の冷媒入口側）へ吐出する吐出ポート１１ａが形成されている。サブハウジング１２の筒状側面には、ハウジング１０の外部から低圧冷媒（具体的には、冷凍サイクル装置の蒸発器から流出した低圧冷媒）を吸入する吸入ポート１２ａが形成されている。

サブハウジング１２と蓋部材１３との間には、吸入ポート１２ａから吸入された低圧冷媒を、圧縮機構部２０の第１、第２圧縮室Ｖａ、Ｖｂへ導くためのハウジング側吸入通路１３ａが形成されている。さらに、蓋部材１３のサブハウジング１２側の面と反対側の面には、電動機部３０へ電力を供給する駆動回路（インバータ）３０ａが取り付けられている。

次に、電動機部３０は、固定子としてのステータ３１を有している。ステータ３１は、金属磁性材料で形成されたステータコア３１ａ、およびステータコア３１ａに巻き付けられたステータコイル３１ｂによって構成されており、メインハウジング１１の筒状側面の内周面に圧入などの手段によって固定されている。

そして、駆動回路３０ａから、密封端子（ハーメチックシール端子）３０ｂを介して、ステータコイル３１ｂに電力が供給されると、ステータ３１の内周側に配置されたシリンダ２１を回転させる回転磁界が発生する。シリンダ２１は、円筒状の金属磁性材料で形成されており、後述するように、圧縮機構部２０の圧縮室を形成するものである。

さらに、このシリンダ２１には、図２、図３の断面図に示すように、マグネット（永久磁石）３２が固定されている。これにより、シリンダ２１は、電動機部３０の回転子としての機能を兼ね備えている。そして、シリンダ２１は、ステータ３１が生じる回転磁界によって中心軸Ｃ１周りに回転する。

つまり、本実施形態の圧縮機１では、電動機部３０の回転子と圧縮機構部２０のシリンダ２１が一体的に構成されている。もちろん、電動機部３０の回転子と圧縮機構部２０のシリンダ２１とを別部材で構成し、圧入等の手段によって一体化させてもよい。

次に、圧縮機構部２０について説明する。本実施形態では、圧縮機構部２０として、第１圧縮機構部２０ａおよび第２圧縮機構部２０ｂの２つが設けられている。第１、第２圧縮機構部２０ａ、２０ｂの基本的構成は、互いに同等である。第１、第２圧縮機構部２０ａ、２０ｂは、ハウジング１０内で、冷媒流れに対して並列的に接続されている。

また、第１、第２圧縮機構部２０ａ、２０ｂは、図１に示すように、シリンダ２１の軸方向に並んで配置されている。そこで、本実施形態では、２つの圧縮機構部のうち、メインハウジング１１の底面側に配置されるものを第１圧縮機構部２０ａとし、サブハウジング１２側に配置されるものを第２圧縮機構部２０ｂとする。

なお、図１、図４では、第２圧縮機構部２０ｂの構成部材のうち、第１圧縮機構部２０ａの同等の構成部材に対応するものの符号を、末尾のアルファベットを「ａ」から「ｂ」へ変更して示している。例えば、第２圧縮機構部２０ａの構成部材のうち、第１圧縮機構部２０ａの第１ロータ２２ａに対応する構成部材である第２ロータについては、「２２ｂ」という符号を付している。

まず、第１圧縮機構部２０ａは、前述したシリンダ２１、第１ロータ２２ａ、第１ベーン２３ａ、並びに、シャフト２４等によって構成されている。ここで、図１からも明らかなように、シリンダ２１およびシャフト２４では、メインハウジング１１の底面側の一部が第１圧縮機構部２０ａを構成しており、サブハウジング１２側の別の一部が第２圧縮機構部２０ｂを構成している。

シリンダ２１は、前述の如く、電動機部３０の回転子として中心軸Ｃ１周りに回転するとともに、内部に第１圧縮機構部２０ａの第１圧縮室Ｖａおよび第２圧縮機構部２０ｂの第２圧縮室Ｖｂを形成する円筒状部材である。

シリンダ２１の軸方向両端部には、シリンダ２１の開口端部を閉塞する閉塞用部材である第１、第２サイドプレート２５ａ、２５ｂが固定されている。第１、第２サイドプレート２５ａ、２５ｂは、シリンダ２１の回転軸に略垂直な方向へ広がる円板状部、および円板状部の中心部に配置されて軸方向に突出するボス部を有している。さらに、ボス部には、第１、第２サイドプレート２５ａ、２５ｂの表裏を貫通する貫通穴が形成されている。

これらの貫通穴には、それぞれ図示しない軸受け機構が配置されており、この軸受け機構にシャフト２４が挿入されていることによって、シリンダ２１がシャフト２４に対して回転自在に支持される。シャフト２４の両端部は、それぞれハウジング１０（具体的には、メインハウジング１１およびサブハウジング１２）に固定されている。従って、シャフト２４がハウジング１０に対して回転することはない。

さらに、本実施形態のシリンダ２１は、内部に互いに区画された第１圧縮室Ｖａおよび第２圧縮室Ｖｂを形成する。このため、シリンダ２１の内部には、第１圧縮室Ｖａと第２圧縮室Ｖｂとを区画するための円板状の中間サイドプレート２５ｃが配置されている。この中間サイドプレート２５ｃも、第１、第２サイドプレート２５ａ、２５ｂと同様の機能を有している。

つまり、本実施形態のシリンダ２１のうち、第１圧縮機構部２０ａを構成する部位の軸方向両端部は、第１サイドプレート２５ａおよび中間サイドプレート２５ｃによって閉塞されていると表現することができる。また、シリンダ２１のうち、第２圧縮機構部２０ｂを構成する部位の軸方向両端部は、第２サイドプレート２５ｂおよび中間サイドプレート２５ｃによって閉塞されていると表現することができる。

なお、本実施形態では、シリンダ２１と中間サイドプレート２５ｃとを一体的に構成しているが、もちろんシリンダ２１と中間サイドプレート２５ｃとを別部材で構成し、圧入等の手段によって一体化させてもよい。

シャフト２４は、シリンダ２１（具体的には、シリンダ２１に固定された各サイドプレート２５ａ、２５ｂ、２５ｃ）、第１ロータ２２ａ、および第２圧縮機構部２０ｂを構成する第２ロータ２２ｂを回転可能に支持する略円筒状の部材である。

シャフト２４の軸方向中央部には、サブハウジング１２側の端部よりも外径寸法の小さい偏心部２４ｃが設けられている。この偏心部２４ｃの中心軸（以下、偏心軸Ｃ２という。）は、シリンダ２１の中心軸Ｃ１に対して偏心配置されている。さらに、偏心部２４ｃには、図示しない軸受け機構を介して、第１、第２ロータ２２ａ、２２ｂが回転自在に支持されている。このため、第１、第２ロータ２２ａ、２２ｂが回転する際には、シリンダ２１の中心軸Ｃ１に対して偏心した偏心軸Ｃ２周りに回転する。

シャフト２４の内部には、図１に示すように、ハウジング側吸入通路１３ａに連通して、外部から流入した低圧冷媒を第１、第２圧縮室Ｖａ、Ｖｂ側へ導くためのシャフト側吸入通路２４ｄが形成されている。

シャフト２４の外周面には、シャフト側吸入通路２４ｄを流通する低圧冷媒を流出させる複数（本実施形態では４つ）の第１、第２シャフト側出口穴２４０ａ、２４０ｂが開口している。これらの複数の第１、第２シャフト側出口穴２４０ａ、２４０ｂは、偏心軸Ｃ２の軸方向から見たときに、互いに等角度間隔に配置されている。

さらに、シャフト２４の外周面には、図１、図４に示すように、シャフト２４の外周面を内周側に凹ませた第１、第２シャフト側凹部２４１ａ、２４１ｂが形成されている。そして、第１、第２シャフト側出口穴２４０ａ、２４０ｂは、それぞれ第１、第２シャフト側凹部２４１ａ、２４１ｂが形成された部位に開口している。

このため、第１、第２シャフト側出口穴２４０ａ、２４０ｂは、第１、第２シャフト側凹部２４１ａ、２４１ｂの内部に形成される第１、第２シャフト側連通用空間２４２ａ、２４２ｂに連通している。

第１ロータ２２ａは、シリンダ２１の内部に配置されてシリンダ２１の中心軸方向に延びる円筒状部材である。第１ロータ２２ａの軸方向長さは、図１に示すように、シャフト２４およびシリンダ２１の第１圧縮機構部２０ａを構成する部位の軸方向長さと略同等の寸法に形成されている。

さらに、第１ロータ２２ａの外径寸法は、シリンダ２１の内部に形成される円柱状空間の内径寸法よりも小さく形成されている。より詳細には、第１ロータ２２ａの外径寸法は、図２等に示すように、偏心軸Ｃ２の軸方向から見たときに、第１ロータ２２ａの外周面とシリンダ２１の内周面が１箇所の接触点Ｃ３で接触するように設定されている。

また、第１ロータ２２ａと中間サイドプレート２５ｃとの間、および第１ロータ２２ａと第１サイドプレート２５ａとの間には、シリンダ２１とともに回転する中間サイドプレート２５ｃおよび第１サイドプレート２５ａから第１ロータ２２ａへ回転駆動力を伝達する動力伝達手段が設けられている。

より具体的には、第１ロータ２２ａと中間サイドプレート２５ｃとの間に設けられる動力伝達手段は、図２に示すように、第１ロータ２２ａの中間サイドプレート２５ｃ側の面に形成された複数（本実施形態では、４つ）の円形状の穴部２２１ａ、および中間サイドプレート２５ｃに固定された複数（本実施形態では、４つ）の駆動ピン２５１ｃによって構成されている。

これらの複数の駆動ピン２５１ｃは、穴部２２１ａよりも小径に形成されており、ロータ２２側へ向かって軸方向に突出して、それぞれ穴部２２１ａに嵌め込まれている。このため、駆動ピン２５１ｃおよび穴部２２１ａは、いわゆるピン−ホール式の自転防止機構と同等の機構を構成している。第１ロータ２２ａと第１サイドプレート２５ａとの間に設けられる動力伝達手段についても同様である。

本実施形態の動力伝達手段によれば、シリンダ２１が中心軸Ｃ１周りに回転すると、各駆動ピン２５１ｃとシャフト２４の偏心部２４ｃとの相対位置（相対距離）が変化する。この相対位置（相対距離）の変化によって、第１ロータ２２ａの穴部２２１ａの側壁面が駆動ピン２５１ｃから回転方向の荷重を受ける。その結果、第１ロータ２２ａは、シリンダ２１の回転に同期して偏心軸Ｃ２周りに回転する。

ここで、本実施形態の動力伝達手段では、複数の駆動ピン２５１ｃおよび穴部２２１ａによって、順次、ロータ２２へ動力を伝達している。従って、複数の駆動ピン２５１ｃおよび穴部２２１ａは、偏心軸Ｃ２周りに等角度間隔に配置されていることが望ましい。さらに、穴部２２１ａの側壁面の摩耗を抑制するために、穴部２２１ａの側壁面に摩耗抑制用のリング部材等を配置してもよい。

第１ロータ２２ａの外周面には、図２、図３に示すように、軸方向の全域に亘って内周側へ凹んだ第１溝部（第１スリット部）２２２ａが形成されている。第１溝部２２２ａには、後述する第１ベーン２３ａが摺動可能に嵌め込まれている。

第１溝部２２２ａは、偏心軸Ｃ２の軸方向から見たときに、第１ベーン２３ａの摺動する面（第１ベーン２３ａとの摩擦面）が、第１ロータ２２ａの径方向に対して傾斜している。より詳細には、第１溝部２２２ａは、第１ベーン２３ａの摺動する面が、内周側から外周側へ向かって回転方向へ傾斜している。このため、第１溝部２２２ａに嵌め込まれた第１ベーン２３ａも、第１ロータ２２ａの径方向に対して傾斜した方向に変位する。

第１ロータ２２ａの軸方向中央部の内部には、図３に示すように、第１溝部２２２ａと同様に径方向に傾斜して延びて、第１ロータ２２ａの内周側と外周側（第１圧縮室Ｖａ側）とを連通させる第１ロータ側吸入通路２２４ａが形成されている。

さらに、図３から明らかなように、第１ロータ側吸入通路２２４ａの出口穴は、第１溝部２２２ａに対して回転方向後方側の第１ロータ２２ａの外周面に開口している。また、第１ロータ側吸入通路２２４ａおよび第１溝部２２２ａは、互いに区画されており、それぞれの内部空間同士が連通しないように形成されている。

第１ロータ２２ａの内周面には、図１、図３に示すように、第１ロータ２２ａの内周面を外周側に凹ませた第１ロータ側凹部２２６ａが形成されている。さらに、第１ロータ側吸入通路２２４ａの第１ロータ側入口穴２２５ａは、図３に示すように、第１ロータ側凹部２２６ａが形成された部位に開口しており、第１ロータ側凹部２２６ａの内部に形成される第１ロータ側連通用空間２２７ａに連通している。

ここで、図５、図６等を用いて、第１ロータ側凹部２２６ａおよび第１ロータ側連通用空間２２７ａの詳細形状について説明する。図５、図６は、図３の第１ロータ２２ａ周辺を拡大して示したものである。

まず、図５に示すように、第１ロータ側凹部２２６ａの径方向深さは、第１ロータ２２ａの軸方向（すなわち、偏心軸Ｃ２の軸方向）から見たときに、軸周りに一定の寸法に形成されておらず、軸周りに変化している。さらに、本実施形態の第１ロータ側凹部２２６ａは、第１溝部２２２ａの近傍には形成されていない。換言すると、第１ロータ側凹部２２６ａは、偏心軸Ｃ２の周囲の全周に形成されていない。

このため、第１ロータ側凹部２２６ａのうち、第１溝部２２２ａに最も遠い部位の径方向深さＤ１は、図５に示すように、第１溝部２２２ａに最も近い部位の径方向深さＤ２（本実施形態では、Ｄ２＝０）よりも深く形成されている。これにより、第１ロータ側連通用空間２２７ａおよび第１溝部２２２ａの内部空間は、互いに連通することなく区画されている。

また、図６に示すように、偏心軸Ｃ２の軸方向から見て、偏心軸Ｃ２周りに形成される角度のうち、第１ロータ側凹部２２６ａが形成された範囲の角度を凹部形成角度θＡとし、隣り合う２つのシャフト側出口穴２４０ａの開口縁部の遠い側同士の間に形成される角度を連通角度θＢとする。

本実施形態では、凹部形成角度θＡおよび連通角度θＢを、以下数式Ｆ１を満足するように決定している。
θＡ＞θＢ …（Ｆ１）
さらに、図１に示すように、第１ロータ側凹部２２６ａは、第１ロータ２２ａの径方向から見たときに、第１ロータ２２ａの軸方向両端部よりも中央側の部位であって、第１シャフト側凹部２４１ａが形成された範囲と重合する範囲に形成されている。

第１ベーン２３ａは、第１ロータ２２ａの外周面とシリンダ２１の内周面との間に形成される第１圧縮室Ｖａを仕切る板状の仕切り部材である。第１ベーン２３ａの軸方向長さは、第１ロータ２２ａの軸方向長さと略同等の寸法に形成されている。さらに、第１ベーン２３ａの外周側先端部は、シリンダ２１の内周面に対して摺動可能に配置されている。

従って、本実施形態の第１圧縮機構部２０ａでは、シリンダ２１の内壁面、第１ロータ２２ａの外周面、第１ベーン２３ａの板面、第１サイドプレート２５ａ、および中間サイドプレート２５ｃに囲まれた空間によって、第１圧縮室Ｖａが形成される。つまり、第１ベーン２３ａは、シリンダ２１の内周面と第１ロータ２２ａの外周面との間に形成される第１圧縮室Ｖａを仕切っている。

第１サイドプレート２５ａには、第１圧縮室Ｖａにて圧縮された冷媒をハウジング１０の内部空間へ吐出させる第１吐出穴２５１ａが形成されている。さらに、第１サイドプレート２５ａには、第１吐出穴２５１ａからハウジング１０の内部空間へ流出した冷媒が、第１吐出穴２５１ａを介して圧縮室Ｖへ逆流してしまうことを抑制するリード弁からなる第１吐出弁が配置されている。

また、前述の如く、第２圧縮機構部２０ｂの基本的構成は、第１圧縮機構部２０ａと同様である。従って、第２圧縮機構部２０ｂは、図１に示すように、第２ロータ２２ｂ、第２ベーン２３ｂ等を有して構成されている。

そして、第２ロータ２２ｂの内周面には、第１圧縮機構部２０ａの第１ロータ側凹部２２６ａと同様の第２ロータ側凹部２２６ｂ等が形成されており、第２ロータ側凹部２２６ｂの内部には、第１ロータ側連通用空間２２７ａと同様の第２ロータ側連通用空間２２７ｂが形成されている。

さらに、本実施形態の第２圧縮機構部２０ｂでは、第２ベーン２３ｂ、第２サイドプレート２５ｂの第２吐出穴２５１ｂ等が、第１圧縮機構部２０ａの第１ベーン２３ａ、第１サイドプレート２５ａの第１吐出穴２５１ａ等に対して、１８０°位相のずれた位置に配置されている。

次に、図７を用いて、本実施形態の圧縮機１の作動について説明する。図７は、圧縮機１の作動状態を説明するために、シリンダ２１の回転に伴う第１圧縮室Ｖａの変化を連続的に示した説明図である。

図７の各回転角θに対応する断面図では、図３と同等の断面図におけるシリンダ２１、第１ロータ２２ａ、および第１ベーン２３ａの位置を模式的に示している。また、図７では、図示の明確化のため、シリンダ２１の回転角θ＝０°に対応する断面図に各構成部材の符号を付している。

まず、回転角θが０°になっている際には、接触点Ｃ３と第１ベーン２３ａの外周側先端部が重なっている。この状態では、第１ベーン２３ａの回転方向前方側に最大容積の第１圧縮室Ｖａが形成されるとともに、第１ベーン２３ａの回転方向後方側にも、最小容積（すなわち、容積が０）の吸入行程の第１圧縮室Ｖａが形成されている。

ここで、吸入行程の第１圧縮室Ｖａとは、容積を拡大させる行程となっている第１圧縮室Ｖａを意味し、圧縮行程の第１圧縮室Ｖａとは、容積を縮小させる行程となっている第１圧縮室Ｖａを意味している。

さらに、回転角θが０°から増加するに伴って、図６の回転角θ＝９０°〜２７０°に示すように、シリンダ２１、第１ロータ２２ａ、および第１ベーン２３ａが変位して、第１ベーン２３ａの回転方向後方側に形成される吸入行程の第１圧縮室Ｖａの容積が増加する。

これにより、サブハウジング１２に形成された吸入ポート１２ａから吸入された低圧冷媒が、ハウジング側吸入通路１３ａ→シャフト側吸入通路２４ｄの第１シャフト側出口穴２４０ａ→第１シャフト側連通用空間２４２ａおよび第１ロータ側連通用空間２２７ａ→第１ロータ側吸入通路２２４ａの順に流れて、吸入行程の第１圧縮室Ｖａ内へ流入する。

この際、第１ベーン２３ａには、ロータ２２の回転に伴う遠心力が作用するので、第１ベーン２３ａの外周側先端部がシリンダ２１の内周面に押しつけられる。これにより、第１ベーン２３ａは、吸入行程の第１圧縮室Ｖａと圧縮行程の第１圧縮室Ｖａとを区画している。

そして、回転角θが３６０°に達すると（すなわち、回転角θ＝０°に戻ると）、吸入行程の第１圧縮室Ｖａが最大容積となる。さらに、回転角θが３６０°から増加すると、回転角θ＝０°〜３６０°で容積を増加させた吸入行程の第１圧縮室Ｖａと第１ロータ側吸入通路２２４ａとの連通が遮断される。これにより、第１ベーン２３ａの回転方向前方側に、圧縮行程の第１圧縮室Ｖａが形成される。

さらに、回転角θが３６０°から増加するに伴って、図７の回転角θ＝４５０°〜６３０°に点ハッチングで示すように、第１ベーン２３ａの回転方向前方側に形成された圧縮行程の第１圧縮室Ｖａの容積が縮小する。

これにより、圧縮行程の第１圧縮室Ｖａ内の冷媒圧力が上昇する。そして、第１圧縮室Ｖａ内の冷媒圧力がハウジング１０の内部空間内の冷媒圧力に応じて決定される第１吐出弁の開弁圧を超えると、第１圧縮室Ｖａ内の冷媒が第１吐出穴２５１ａを介してハウジング１０の内部空間へ吐出される。

なお、上記の作動説明では、第１圧縮機構部２０ａの作動態様の明確化のため、回転角θが０°から７２０°まで変化する間の第１圧縮室Ｖａの変化を説明したが、実際には、回転角θが０°から３６０°まで変化する際に説明した冷媒の吸入行程と、回転角θが３６０°から７２０°まで変化する際に説明した冷媒の圧縮行程は、シリンダ２１が１回転する際に同時に行われる。

また、第２圧縮機構部２０ｂについても同様に作動して、冷媒の圧縮および吸入が行われる。この際、第２圧縮機構部２０ｂでは、第２ベーン２３ｂ等が、第１圧縮機構部２０ａの第１ベーン２３ａ等に対して、１８０°位相のずれた位置に配置されている。従って、圧縮行程の第２圧縮室Ｖｂでは、第１圧縮室Ｖａに対して、１８０°位相のずれた回転角で冷媒の圧縮および吸入が行われる。

そして、圧縮行程の第２圧縮室Ｖｂ内の冷媒圧力が上昇し、第２圧縮室Ｖｂ内の冷媒圧力が、第２サイドプレート２５ｂに配置された第２吐出弁の開弁圧を超えると、第２圧縮室Ｖｂ内の冷媒が第２吐出穴２５１ｂを介してハウジング１０の内部空間へ吐出される。ハウジング１０の内部空間へ流出した冷媒は、第１圧縮機構部２０ａから吐出された冷媒と合流し、ハウジング１０の吐出ポート１１ａから吐出される。

以上の如く、本実施形態の圧縮機１では、冷凍サイクル装置において、冷媒（流体）を吸入し、圧縮して吐出することができる。また、本実施形態の圧縮機１では、電動機部３０の内周側に圧縮機構部２０が配置されているので、圧縮機１全体としての小型化を図ることができる。

さらに、本実施形態の圧縮機１では、外部から吸入された冷媒を第１圧縮室Ｖａへ導く吸入通路を、シャフト側吸入通路２４ｄおよび第１ロータ側吸入通路２２４ａによって形成している。従って、シリンダ２１とともに回転する第１サイドプレート２５ａ等に吸入通路の一部を形成する場合に対して、吸入通路の通路構成やシール構造の複雑化を招くことがない。

その一方で、本実施形態の圧縮機１では、シャフト側吸入通路２４ｄの第１シャフト側出口穴２４０ａをシャフト２４の外周面に開口させ、第１ロータ側吸入通路２２４ａの第１ロータ側入口穴２２５ａを第１ロータ２２ａの内周面に開口させている。

このため、第１ロータ２２ａがシャフト２４に対して回転して、第１シャフト側出口穴２４０ａと第１ロータ側入口穴２２５ａとの相対位置が変化すると、第１シャフト側出口穴２４０ａから第１ロータ側入口穴２２５ａへ冷媒を流通させる際に有効な連通面積が変化しやすい。さらに、連通面積が小さくなった際には、冷媒を第１圧縮室Ｖａへ吸入させる際の吸入圧損が増加して、圧縮機１の昇圧性能を低下させてしまうおそれがある。

これに対して、本実施形態の圧縮機１によれば、第１ロータ側凹部２２６ａの内部に第１ロータ側連通用空間２２７ａが形成されている。従って、第１ロータ２２ａの回転に伴って第１シャフト側出口穴２４０ａと第１ロータ側入口穴２２５ａとの相対位置が変化しても、第１ロータ側連通用空間２２７ａを介して、第１シャフト側出口穴２４０ａと第１ロータ側入口穴２２５ａとを連通させることができる。

さらに、第１ロータ２２ａの外径はシャフト２４の外径に対して比較的大きく形成されるので、第１ロータ側連通用空間２２７ａの容積は、第１シャフト側連通用空間２４２ａの容積よりも大きく形成しやすい。従って、圧縮機１全体としての大型化を招くことなく、第１シャフト側出口穴２４０ａと第１ロータ側入口穴２２５ａとを適切に連通させるために充分な容積の第１ロータ側連通用空間２２７ａを形成することができる。

その結果、本実施形態の圧縮機１によれば、圧縮機１全体としての大型化を招くことなく、吸入圧損の増加を抑制することができる。

また、第１ロータ側凹部２２６ａは、第１ロータ２２ａの内周面の全周に亘って形成する必要が無く、径方向深さが軸周りに変化した形状とすることができる。

そこで、本実施形態の圧縮機１では、第１ロータ側凹部２２６ａのうち、第１溝部２２２ａに最も遠い部位の径方向深さＤ１を、第１溝部２２２ａに最も近い部位の径方向深さＤ２よりも深く形成して、第１ロータ側連通用空間２２７ａおよび第１溝部２２２ａの内部空間を区画している。

これによれば、第１圧縮室Ｖａにて昇圧された冷媒が、第１溝部２２２ａの内部空間を介して、第１ロータ側連通用空間２２７ａ側へ逆流してしまうことを防止できる。このように、第１ロータ側連通用空間２２７ａの形状を、第１シャフト側出口穴２４０ａと第１ロータ側入口穴２２５ａとを適切に連通させるために必要な容積を確保すると同時に、他の用途に応じて適切な形状に設定できることは極めて有効である。

また、本実施形態の圧縮機１では、第１ロータ側連通用空間２２７ａに加えて、第１シャフト側連通用空間２４２ａが形成されている。従って、より一層、第１シャフト側出口穴２４０ａと第１ロータ側入口穴２２５ａとの相対位置の変化によらず、第１シャフト側出口穴２４０ａと第１ロータ側入口穴２２５ａとを適切に連通させることができる。

この際、第１シャフト側連通用空間２４２ａは、第１ロータ側連通用空間２２７ａを拡大させるために補助的に利用されるものなので、第１シャフト側凹部２４１ａの径方向深さを不必要に拡大させる必要がない。従って、第１シャフト側凹部２４１ａが形成された部位の強度不足を招いてしまうこともない。

また、本実施形態の圧縮機１では、第１ロータ２２ａの径方向から見たときに、第１ロータ側凹部２２６ａが、第１ロータ２２ａの軸方向両端部よりも中央側の部位に形成されている。従って、シャフト２４が、第１ロータ２２ａの軸方向の両端部を支持する構成とすることができる。これによれば、第１ロータ２２ａをシャフト２４周りに回転させる際に、第１ロータ２２ａの傾きを抑制して、バランス良く回転させることができる。

また、本実施形態の圧縮機１では、上記数式Ｆ１を満足するように、凹部形成角度θＡおよび連通角度θＢを決定している。従って、第１ロータ２２ａの回転に伴って、第１シャフト側出口穴２４０ａと第１ロータ側連通用空間２２７ａとの相対位置が変化しても、複数の第１シャフト側出口穴２４０ａのうち、少なくとも１つ分の開口面積を、第１ロータ側連通用空間２２７ａに連通させることができる。その結果、本実施形態の圧縮機１によれば、より一層確実に、吸入圧損の増加を抑制することができる。

以上の説明では、第１圧縮機構部２０ａを例として、本実施形態の圧縮機１による優れた効果を説明したが、もちろん、第２圧縮機構部２０ｂにおいても同様の効果を得ることができる。

さらに、本実施形態の圧縮機１では、第１、第２圧縮機構部２０ａ、２０ｂにおける圧縮および吸入工程の位相が１８０°ずれている。従って、第１、第２圧縮機構部２０ａ、２０ｂにおける圧縮および吸入工程の位相が同位相になっている場合に対して、圧縮機１全体としての合計トルク変動を抑制できる。

ここで、合計トルク変動とは、第１圧縮機構部２０ａの第１圧縮室Ｖａ内の冷媒の圧力変動によって生じるトルク変動と、第２圧縮機構部２０ｂの第２圧縮室Ｖｂ内の冷媒の圧力変動によって生じるトルク変動との合算値である。

（他の実施形態）
本発明は上述の実施形態に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で、以下のように種々変形可能である。

上述の実施形態では、本発明に係るシリンダ回転型圧縮機１を車両用空調装置の冷凍サイクルに適用した例を説明したが、本発明に係るシリンダ回転型圧縮機１の適用はこれに限定されない。つまり、本発明に係るシリンダ回転型圧縮機１は、種々の流体を圧縮する圧縮機として幅広い用途に適用可能である。

上述の実施形態では、第１ベーン２３ａの外周側先端部と第１ロータ２２ａの内周面とを摺動させる形式（スライドプレート式）のシリンダ回転型圧縮機について説明したが、本発明に係るシリンダ回転型圧縮機の形式はこれに限定されない。例えば、第１ベーン２３ａの外周側先端部に形成された固定部（ヒンジ部）が第１ロータ２２ａの内周面に形成された溝部に揺動自在に支持される形式（スイングプレート式）のシリンダ回転型圧縮機であってもよい。

上述の実施形態では、複数の第１、第２シャフト側出口穴２４０ａ、２４０ｂを互いに等角度間隔で配置した例を説明したが、第１、第２シャフト側出口穴２４０ａ、２４０ｂの配置はこれに限定されない。例えば、第１、第２シャフト側出口穴２４０ａ、２４０ｂを、回転角θの変化に対する第１、第２圧縮室Ｖａ、Ｖｂの容積変化度合に応じて不均一な角度間隔で配置してもよい。

その場合は、例えば、第１ロータ２２ａの軸方向から見て、偏心軸Ｃ２周りに形成される角度のうち、隣り合う２つの第１シャフト側出口穴２４０ａの開口縁部の遠い側同士の間に形成される角度のうち、最大角度を連通角度θＢとすればよい。

上述の実施形態では、シリンダ回転型圧縮機１の動力伝達手段として、ピン−ホール式の自転防止機構と同様の構成のものを採用した例を説明したが、動力伝達手段はこれに限定されない。例えば、オルダムリング式の自転防止機構と同様の構成のもの等を採用してもよい。

上述の実施形態では、圧縮機構部２０を、第１圧縮機構部２０ａおよび第２圧縮機構部２０ｂの２つの圧縮機構部で構成した例を説明したが、もちろん１つの圧縮機構部で構成してもよい。

２１ シリンダ
２２ａ、２２ｂ 第１、第２ロータ（ロータ）
２２２ａ 第１溝部
２２４ａ 第１ロータ側吸入通路（ロータ側吸入通路）
２２５ａ 第１ロータ側入口穴（入口穴）
２２６ａ、２２６ｂ 第１、第２ロータ側凹部（ロータ側凹部）
２２７ａ、２２７ｂ 第１、第２ロータ側連通用空間（ロータ側連通用空間）
２３ａ、２３ｂ 第１、第２ベーン（ベーン）
２４ シャフト
２４ｄ シャフト側吸入通路
２４０ａ、２４０ｂ 第１、第２シャフト側出口穴（出口穴）

Claims (6)

1. 中心軸（Ｃ１）周りに回転する円筒状のシリンダ（２１）と、
   前記シリンダ（２１）の内部に配置されて、前記シリンダ（２１）の中心軸（Ｃ１）に対して偏心した偏心軸（Ｃ２）周りに回転する円筒状のロータ（２２ａ）と、
   前記ロータ（２２ａ）を回転可能に支持するシャフト（２４）と、
   前記ロータ（２２ａ）に形成された溝部（２２２ａ）に摺動可能に嵌め込まれて、前記ロータ（２２ａ）の外周面と前記シリンダ（２１）の内周面との間に形成される圧縮室（Ｖａ）を仕切るベーン（２３ａ）と、を備え、
   前記シャフト（２４）の内部には、外部から流入した圧縮対象流体を流通させるシャフト側吸入通路（２４ｄ）が形成され、
   前記シャフト側吸入通路（２４ｄ）の出口穴（２４０ａ）は、前記シャフト（２４）の外周面に開口しており、
   前記ロータ（２２ａ）の内部には、前記出口穴（２４０ａ）から流出した前記圧縮対象流体を前記ロータ（２２ａ）の内周側から前記圧縮室（Ｖａ）側へ導くロータ側吸入通路（２２４ａ）が形成され、
   前記ロータ（２２ａ）の内周面には、前記ロータ（２２ａ）の内周面を外周側に凹ませたロータ側凹部（２２６ａ）が形成され、
   前記ロータ側吸入通路（２２４ａ）の入口穴（２２５ａ）は、前記ロータ側凹部（２２６ａ）が形成された部位に開口して、前記ロータ側凹部（２２６ａ）の内部に形成されるロータ側連通用空間（２２７ａ）に連通していることを特徴とするシリンダ回転型圧縮機。
2. 前記ロータ側連通用空間（２２７ａ）と前記溝部（２２２ａ）の内部空間は、区画されていることを特徴とする請求項１に記載のシリンダ回転型圧縮機。
3. 前記ロータ（２２ａ）の軸方向から見たときに、前記ロータ側凹部（２２６ａ）の径方向深さは、軸周りに変化しており、
   前記ロータ側凹部（２２６ａ）のうち前記溝部（２２２ａ）に最も遠い部位の径方向深さ（Ｄ１）は、前記ロータ側凹部（２２６ａ）のうち前記溝部（２２２ａ）に最も近い部位の径方向深さ（Ｄ２）よりも深く形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載のシリンダ回転型圧縮機。
4. 前記シャフト（２４）の外周面には、前記シャフト（２４）の外周面を内周側に凹ませたシャフト側凹部（２４１ａ）が形成され、
   前記出口穴（２４０ａ）は、前記シャフト側凹部（２４１ａ）が形成された部位に開口して、前記シャフト側凹部（２４１ａ）の内部に形成されるシャフト側連通用空間（２４２ａ）に連通していることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載のシリンダ回転型圧縮機。
5. 前記ロータ側連通用空間（２２７ａ）は、前記ロータ（２２ａ）の径方向から見たときに、前記ロータ（２２ａ）の軸方向両端部よりも中央側の部位に形成されていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１つに記載のシリンダ回転型圧縮機。
6. 前記出口穴（２４０ａ）は、複数設けられており、
   前記ロータ（２２ａ）の軸方向から見て、前記偏心軸（Ｃ２）周りに形成される角度のうち、前記ロータ側凹部（２２６ａ）が形成される範囲の角度を凹部形成角度（θＡ）とし、隣り合う２つの前記出口穴（２４０ａ）の開口縁部の遠い側同士の間に形成される最大角度を連通角度（θＢ）としたときに、
   θＡ＞θＢ
   となっていることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１つに記載のシリンダ回転型圧縮機。

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