JP6017023B2 - ベーン型圧縮機 - Google Patents
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Description
図1は、本発明の実施の形態1を示す図で、ベーン型圧縮機200の縦断面図である。図1において、実線で示す矢印はガス(冷媒)の流れ、破線で示す矢印は冷凍機油25の流れを示している。図2は、本発明の実施の形態1を示す図で、ベーン型圧縮機200の圧縮要素101の分解斜視図である。図3は、本発明の実施の形態1を示す図で、第1のベーン5、第2のベーン6の説明図である。図3(a)は第1のベーン5、第2のベーン6の平面図、図3(b)は、図3(a)を矢印A方向から見た図である。図4は、本発明の実施の形態1を示す図で、ベーンアライナ軸受部2b周りの断面図である。図1、図2、図3及び図4を参照しながら、ベーン型圧縮機200について説明する。なお、図1〜図4及び後述の図において、同一の符号を付したものは、同一の又はこれに相当するものであり、これは明細書の全文において共通している。更に、明細書全文に表れている構成要素の形態は、あくまで例示であってこれらの記載に限定されるものではない。
(1)シリンダ1:シリンダ1は、全体形状が略円筒状で、軸方向の両端部が開口している。また、シリンダ内周面1bの一部に、軸方向に貫通し外側に抉られた切欠き部1cが設けられ、切欠き部1cに吸入ポート1aが開口している。また、後述する最近接点32(後述の図5参照)を挟んで吸入ポート1aと反対側に位置し、最近接点32の近傍で、後述するフレーム2に面した側に吐出ポート1dが設けられている(図2参照)。また、シリンダ1の外周部には軸方向に貫通した油戻し穴1eが設けられている。
rv=rc−ra+δ ・・・ (a)
先ず、ロータシャフト4の回転に伴い、吸入管26から低圧の冷媒が吸入ポート1aに流入する。ここで、図6における回転角度(クランク角度)を、ロータシャフト4のロータ部4aとシリンダ内周面1bとが最近接している最近接点32と、ベーン部5aとシリンダ内周面1bとが相対する一箇所とが一致するときを、「角度0°」と定義する。
図7の「角度0°」の図に示す矢印は、ベーンアライナ部5c、6cの回転方向(図7では時計方向)である。但し、他の図では、ベーンアライナ部5c、6cの回転方向を示す矢印は省略している。ロータシャフト4の回転により、第1のベーン5のベーン部5a及び第2のベーン6のベーン部6aがシリンダ内周面1bの中心周りに回転する(図6参照)。これにより、ベーンアライナ部5c、6cが、図7に示すようにリング状の溝部2a内を、ベーンアライナ軸受部2bに支持されてシリンダ内周面1bの中心周りに回転する。なお、この動作はリング状の溝部3a内をベーンアライナ軸受部3bに支持されて回転するベーンアライナ部5d、6dについても同様である。
ベーン逃がし部4fの圧力は上述したように吐出圧力であり、吸入室9、中間室10の圧力より高い。このため、冷凍機油25は、矢印で示すようにベーン部5aの側面とブッシュ7との間の摺動部を潤滑しながら、圧力差及び遠心力によって吸入室9及び中間室10に送り出される。また、冷凍機油25は、ブッシュ7とロータシャフト4のブッシュ保持部4dとの間の摺動部を潤滑しながら、圧力差及び遠心力によって吸入室9及び中間室10に送り出される。また、中間室10に送り出された冷凍機油25の一部はベーン先端部5bとシリンダ内周面1bとの間の隙間をシールしながら、中間室10よりも圧力の低い吸入室9に流入する。
特に圧縮機の回転数が低速の場合や、吸入圧力と吐出圧力の圧力差が大きい場合などに、図10においてクランク角が180〜240°付近でF2は負(図9において、F2は負の状態が示されている。通常の反力の向きは逆側となる。)となる。
図12(a)は、図11のベーン部6aが傾くときのベーンアライナ背面6caと溝部2aの内周面2aaとの間の冷凍機油25の流れを示したベーンアライナ部6c周りの断面図である。図12(b)は、図11のベーンアライナ部6c周りの平面図である。実線の矢印がベーンアライナ部6cの移動方向であり、破線の矢印が冷凍機油25の流れを示している。溝部2aの内周面2aaとベーンアライナ背面6caとの隙間から鉛直下方向へ流れる場合の流れの断面積をS1 (図12(b)の斜線部)、冷凍機油25の流速をU1 とする。ベーンアライナ部6cの移動速度をU2 、ベーンアライナ背面6caの面積をS2 とすると、流量保存の法則より、式(1)を得る。
実施の形態2は、実施の形態1のフレーム2及びシリンダヘッド3の構成を一部変更したもので、その他は実施の形態1と同様である。以下、実施の形態2が実施の形態1と異なる部分を中心に説明する。
上記実施の形態1では、凸部2gを、円筒を軸方向に切断した形状としたが、実施の形態2では、その切断部分、つまり凸部2gの周方向の両端面が、凹部2eの底面2eaから凸部2gの突出側端面2abに向けて滑らかに連続する傾斜面2hとしたものである。なお、傾斜面2hに変えて曲面としてもよい。
上記実施の形態1では、凸部3gが円筒を軸方向に切断した形状を有していたが、実施の形態3では、凸部3gが略円柱状に構成されている。また、実施の形態3では凹部3eの形状が上記実施の形態1の形状と異なっており、その他は実施の形態1と同様である。以下、実施の形態3が実施の形態1と異なる部分を中心に説明する。
流体抵抗力を発生させないために設ける凹部2eは、クランク角が0〜180°の範囲において径方向に厚みtの部分リング状となっている。言い換えれば、凸部2gが円柱の外周面の一部を部分リング状に軸方向に切断した形状を有し、その切断された部分が凹部2eに相当する。ここで、tによって決まる隙間の断面積(図14の上図の濃い点々部分の面積)S3とS1の和が、ベーンアライナ背面6caの面積S2よりも小さくなるように厚みtを設定すれば、流体抵抗力が著しく小さくなる。すなわち、凹部2eの形状は、S3とS1の和が、S2と等しくなるときの厚みtよりもtが大きくなるような形状であればかまわない。
Claims (5)
- 円筒状の内周面を有し、前記円筒状の軸方向の両端が開口しているシリンダと、前記シリンダの軸方向の両端を閉塞するシリンダヘッド及びフレームと、前記シリンダ内で回転運動する円柱形のロータ部及び前記ロータ部に回転力を伝達するシャフト部を有するロータシャフトと、前記ロータ部内に設置され、前記シリンダの内周面の中心周りに回転するように保持され、前記シリンダと前記ロータ部との間の空間を少なくとも吸入室と圧縮室とに仕切る少なくとも1枚のベーン部と、前記ベーン部を支持する部分リング状のベーンアライナ部と、前記圧縮室に連通し、前記圧縮室で圧縮されたガスを吐出する吐出ポートとを備えたベーン型圧縮機において、
前記シリンダヘッド及び前記フレームのそれぞれの前記シリンダ側の端面は、前記シリンダの内周面と同心のリング状で断面凹型に形成され、前記ベーンアライナ部が摺動可能に嵌入される溝部を有し、
前記溝部は、前記溝部の内周面の一部が切り取られて前記溝部の内周面の高さが低くなっている部分を有しており、前記溝部の内周面において切り取られていない部分である凸部の高さが、前記ロータ部に接触しない範囲で高く設定されている
ことを特徴とするベーン型圧縮機。 - 前記溝部の内周面の一部が切り取られて前記溝部の内周面の高さが低くなっている部分と前記ベーンアライナ部とが対向する部分の高さが、前記ベーンアライナ部の高さの10〜20%で設定されている
ことを特徴とする請求項1記載のベーン型圧縮機。 - 前記溝部の内周面において切り取られていない部分である前記凸部と前記ベーンアライナ部とが対向する部分の高さが、前記ベーンアライナ部の高さの50〜99%に設定されている
ことを特徴とする請求項1又は請求項2記載のベーン型圧縮機。 - 前記ロータシャフトの前記ロータ部と前記シリンダの内周面との最近接点と、前記ベーン部と前記シリンダの内周面とが相対する一箇所とが一致する点に、前記ロータ部が到達後の180°〜360°のクランク角の範囲に、前記凸部が設けられている
ことを特徴とする請求項1〜請求項3の何れか一項に記載のベーン型圧縮機。 - 前記凸部は、円筒を軸方向に切断した形状、又は、円柱の外周面の一部を部分リング状に軸方向に切断した形状を有し、その切断された周方向の両端面が、前記溝部の内周面において切り取られた部分の底面から滑らかに連続している
ことを特徴とする請求項1〜請求項4の何れか一項に記載のベーン型圧縮機。
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