JP4459661B2 - Gas compressor - Google Patents
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Description
本発明は、例えば、冷房装置の冷媒ガスの圧縮に用いられる気体圧縮機に関し、特に、ロータの回転に伴って前記冷媒ガスを圧縮するシリンダ室を形成すべく前記ロータに該ロータから出入自在のベーンが設けられた気体圧縮機に関する。 The present invention relates to, for example, a gas compressor used for compressing refrigerant gas in a cooling device, and more particularly, the rotor can freely enter and exit from the rotor to form a cylinder chamber that compresses the refrigerant gas as the rotor rotates. The present invention relates to a gas compressor provided with a vane.
例えば冷房装置に用いられる気体圧縮機は、その圧縮機構の動作により、吸入室から吸入された冷媒ガスを容積が変動するシリンダ室で圧縮して、この冷媒ガスを吐出室に吐出する。 For example, a gas compressor used in a cooling device compresses the refrigerant gas sucked from the suction chamber in a cylinder chamber whose volume varies by the operation of the compression mechanism, and discharges the refrigerant gas to the discharge chamber.
前記圧縮機構のうちベーンロータリー式の気体圧縮機の前記圧縮機構は、筒状のシリンダと、該シリンダの両開口端を覆うように配置された一対のサイドブロックと、前記シリンダおよび前記一対のサイドブロックにより形成されたチャンバ内に回転自在に収容され、複数のベーンが出入自在に設けられたロータとを有する。従来良く知られているように、前記ロータの回転時に各前記ベーンは、主として前記吐出室から各前記ベーンの背圧空間に供給された油の圧力により前記シリンダの周面を摺動するように付勢される。また、各前記ベーンには、前記ロータの回転により各前記ベーンに働く遠心力も作用する。この付勢力により複数の前記ベーンは、各該ベーンと前記シリンダの前記周面との間を前記冷媒ガスが漏れないように前記チャンバを区画することで、前記ロータと共に前記シリンダ室を規定している。前記冷媒ガスは、前記シリンダ室の容積が増加するときに前記吸入室から前記シリンダ室に吸入され、該シリンダ室の容積が減少するときに該シリンダ室で圧縮され、前記吐出室に吐出される(例えば、特許文献1参照。)。
しかしながら、前記気体圧縮機では、例えば、圧縮された前記気体の吐出量を増やすために前記圧縮機構の動作を速めるべく前記ロータの回転速度を増加すると、各前記ベーンに働く前記シリンダの前記周面への付勢力が大きくなるので、前記ベーンと前記シリンダの前記周面との摺動抵抗が大きくなる。すなわち、前記ロータの回転速度が増加すると、圧縮された前記気体の吐出量が増えることにより前記吐出室内の圧力が高くなることから、前記吐出室内から各前記ベーン溝に供給される前記油の圧力は高くなる。各前記ベーンへの付勢力の増大により、前記ベーンと前記シリンダの前記周面との摺動抵抗が大きくなると、前記ロータには大きな回転動力が必要となるため、駆動効率が低下してしまう。 However, in the gas compressor, for example, when the rotation speed of the rotor is increased in order to speed up the operation of the compression mechanism in order to increase the discharge amount of the compressed gas, the peripheral surface of the cylinder acting on each vane As a result, the sliding resistance between the vane and the peripheral surface of the cylinder increases. That is, when the rotational speed of the rotor increases, the pressure in the discharge chamber increases due to an increase in the discharge amount of the compressed gas, so the pressure of the oil supplied from the discharge chamber to each vane groove Becomes higher. When the sliding resistance between the vane and the peripheral surface of the cylinder increases due to an increase in the urging force to each vane, the rotor requires a large rotational power, and thus the driving efficiency decreases.
そこで、本発明の目的は、運転状況の変化に拘わらずベーンとシリンダの周面との摺動抵抗が必要以上に増大することのない気体圧縮機を提供することにある。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a gas compressor in which the sliding resistance between the vane and the peripheral surface of the cylinder does not increase more than necessary regardless of changes in the operating conditions.
上記した課題を解決するために、請求項1に記載の気体圧縮機は、吸入室から吸入した気体をシリンダ室で圧縮するために該シリンダ室の容積を増減させるべく回転するロータから前記シリンダ室の周壁へ向けて出入自在に設けられ且つ背圧空間に導かれる圧力が前記周壁へ向けての付勢力として作用するベーンを備えた気体圧縮機であって、前記背圧空間は、前記ロータに設けられた回転軸部材内に該回転軸部材の軸線に沿って形成され、一端が前記背圧空間に接続され、他端が前記吸入室に接続され、開閉弁機構により連通が断続される連通路を有し、前記開閉弁機構は、前記吸入室内で前記回転軸部材に設けられ、前記連通路の前記他端の閉鎖のために前記連通路の圧力を開方向への付勢力としかつ前記吸入室の圧力を閉方向への付勢力とすべく配置する弁体と、該弁体を前記他端の閉鎖位置へと前記閉方向に付勢する弾性部材とを有し、該弾性部材は、前記回転軸部材の回転により前記ベーンに働く遠心力に対応すべく前記回転軸部材の回転により前記弁体に働く遠心力に対向する方向へと該弁体を付勢し、前記ベーンへの付勢力が所定の値を超えたときに前記背圧空間の前記圧力を低減すべく前記連通路を開放する付勢力に設定されていることを特徴とする。 In order to solve the above-described problem, the gas compressor according to claim 1 is configured such that a cylinder rotating from a rotor rotating to increase or decrease the volume of the cylinder chamber in order to compress the gas sucked from the suction chamber in the cylinder chamber. A gas compressor provided with a vane that is provided so as to freely enter and exit toward the peripheral wall and acts as an urging force toward the peripheral wall, and the back pressure space is provided to the rotor. It is formed in the rotary shaft member provided along the axis of the rotary shaft member, one end is connected to the back pressure space, the other end is connected to the suction chamber, and the communication is intermittently connected by the on-off valve mechanism. The open / close valve mechanism is provided on the rotary shaft member in the suction chamber, and uses the pressure of the communication passage as an urging force in the opening direction to close the other end of the communication passage; and Energizing suction chamber pressure in the closing direction A valve body arranged to be between, and an elastic member for urging the valve body and in the closing direction to the closed position of the other end, the elastic member, the vanes by the rotation of the rotary shaft member The valve body is biased in a direction opposite to the centrifugal force acting on the valve body by rotation of the rotary shaft member so as to correspond to the centrifugal force acting, and when the biasing force to the vane exceeds a predetermined value In order to reduce the pressure in the back pressure space, an urging force that opens the communication path is set.
請求項2に記載の気体圧縮機は、請求項1に記載の気体圧縮機において、前記シリンダ室は、前記ロータの回転軸線方向と平行な軸線を有するように回転可能に該ロータを収容する筒状の両端開放のシリンダと、該シリンダの前記両端を覆って配置されるフロントサイドブロックおよびリアサイドブロックと、前記シリンダの周面および前記両サイドブロックの内壁面により規定されるシリンダ壁面を摺動する複数の前記ベーンとにより形成されることを特徴とする。
The gas compressor according to
請求項3に記載の気体圧縮機は、請求項2に記載の気体圧縮機において、前記シリンダ室で圧縮された前記気体は吐出室に吐出され、前記背圧空間は、各前記ベーンを出入可能にそれぞれ収容すべく前記ロータに形成された複数のベーン溝により複数規定され、各前記背圧空間は、前記シリンダ室から見て前記吐出室側に位置する前記リアサイドブロックの前記内壁面に設けられた凹所と連通可能であり、該凹所は、前記回転軸部材の端面と面するように前記リアサイドブロックの外壁面に関連して形成された第三の空間に連通し、前記連通路の前記一端は、前記第三の空間と接続していることを特徴とする。
The gas compressor according to claim 3, in the gas compressor according to
請求項4に記載の気体圧縮機は、請求項3に記載の気体圧縮機において、前記回転軸部材の周面には、前記吸入室に開放する開口部が形成され、前記連通路の前記他端は、前記開口部で前記回転軸部材の周面に開放していることを特徴とする。 According to a fourth aspect of the present invention, there is provided the gas compressor according to the third aspect, wherein an opening that opens to the suction chamber is formed on a peripheral surface of the rotary shaft member, and the other of the communication passage is formed. The end is open to the peripheral surface of the rotating shaft member at the opening .
請求項5に記載の気体圧縮機は、請求項4に記載の気体圧縮機において、前記回転軸部材には、前記吸入室に連通する空間において、前記回転軸部材に沿って油が漏れ出すことを防止するためのシール機構が設けられ、前記開口部は、前記シール機構が設けられた前記吸入室に連通する空間の近傍に形成されていることを特徴とする。 According to a fifth aspect of the present invention , in the gas compressor according to the fourth aspect , oil leaks along the rotary shaft member to the rotary shaft member in a space communicating with the suction chamber. The opening is formed in the vicinity of a space communicating with the suction chamber provided with the sealing mechanism .
請求項1に記載の気体圧縮機では、前記ベーンを前記シリンダ室の前記周壁へ向けて付勢する力が所定の値を超えると、前記連通路が開放されて前記背圧空間の前記圧力が低減される。このため、前記ベーンへの付勢力が必要以上に大きくなることが防止され、これにより、前記ベーンと前記シリンダの周面との摺動抵抗が大きくなることを防ぐことができる。 In the gas compressor according to claim 1, when the force for urging the vane toward the peripheral wall of the cylinder chamber exceeds a predetermined value, the communication path is opened and the pressure in the back pressure space is reduced. Reduced. For this reason, it is possible to prevent an urging force applied to the vane from becoming unnecessarily large, thereby preventing an increase in sliding resistance between the vane and the peripheral surface of the cylinder.
また、請求項1に記載の気体圧縮機では、前記開閉弁機構は前記ベーンへの付勢力に基づいて前記連通路を開閉するため、前記ベーンに作用する遠心力を考慮して前記開閉弁機構が動作するので、より適正に前記ベーンと前記シリンダの周面との摺動抵抗の増大による駆動効率の低下を防止することができる。
さらに、請求項1に記載の気体圧縮機では、前記連通路は前記吸入室と接続しているため、前記背圧空間の前記圧力を低減させるときには前記吸入室の圧力が導入されるので、前記ベーンへの前記付勢力を低減するために新たに外部から圧力を導入する必要がない。
ついで、請求項1に記載の気体圧縮機では、前記連通路の前記開口部は、前記弁体が前記弾性部材により付勢されることで閉鎖されているので、該弾性部材の前記弁体への付勢力を適宜選定することで前記連通路を開放することができ、前記ベーンと前記シリンダの周面との摺動抵抗が大きくなることを防ぐことができる。 In the gas compressor according to claim 1 , the on-off valve mechanism opens and closes the communication path based on an urging force to the vane, and therefore the on-off valve mechanism in consideration of a centrifugal force acting on the vane. Therefore, it is possible to more appropriately prevent a decrease in driving efficiency due to an increase in sliding resistance between the vane and the peripheral surface of the cylinder.
Furthermore, in the gas compressor according to claim 1, since the communication path is connected to the suction chamber, the pressure of the suction chamber is introduced when the pressure of the back pressure space is reduced. There is no need to newly introduce external pressure to reduce the biasing force on the vane.
Next, in the gas compressor according to claim 1, the opening of the communication passage is closed by the valve body being urged by the elastic member. By appropriately selecting the urging force, the communication path can be opened, and an increase in sliding resistance between the vane and the peripheral surface of the cylinder can be prevented.
請求項1および請求項2に記載の気体圧縮機では、前記背圧空間を経て前記連通路に導かれた前記圧力と前記ロータの回転により前記弁体に働く遠心力とにより、前記開閉弁機構は前記連通路を開放する。前記背圧空間と前記連通路との圧力とは等しく、前記弁体と前記ベーンとに働く遠心力は、共に前記ロータの回転速度に応じて変化するので、前記ベーンの前記付勢力を測定することなく該付勢力が所定の値を超えたときに前記連通路を開放し、前記付勢力を低減することができる。 3. The gas compressor according to claim 1 , wherein the on-off valve mechanism is formed by the pressure guided to the communication path through the back pressure space and a centrifugal force acting on the valve body by rotation of the rotor. Opens the communication path. Since the pressures in the back pressure space and the communication path are equal, and the centrifugal force acting on the valve body and the vane changes according to the rotational speed of the rotor, the biasing force of the vane is measured. The communication path can be opened when the urging force exceeds a predetermined value without reducing the urging force.
請求項3に記載の気体圧縮機では、前記連通路の前記一端は、前記第三の空間と接続しているので、前記背圧空間に導かれた前記圧力を容易に前記回転軸部材内に形成された前記連通路に導入させることができる。 In the gas compressor according to claim 3 , since the one end of the communication path is connected to the third space, the pressure guided to the back pressure space can be easily introduced into the rotary shaft member. It can be introduced into the formed communication path.
本発明に係る気体圧縮機によれば、例えば、圧縮した気体の吐出量を増やすべく前記ロータを高速回転させ、前記ベーンを付勢する力が大きくなったときであっても、前記ベーンと前記シリンダの前記周面との摺動抵抗が必要以上に増大することを防ぐことができる。このように前記摺動抵抗が必要以上に増大しないため、前記ロータの駆動力が大きく損なわれることを抑止できるので、効率良く気体を圧縮して排出することができる。 According to the gas compressor of the present invention, for example, even when the rotor is rotated at a high speed to increase the discharge amount of the compressed gas and the force for energizing the vane becomes large, the vane and the It is possible to prevent the sliding resistance with the peripheral surface of the cylinder from increasing more than necessary. Thus, since the sliding resistance does not increase more than necessary, it is possible to prevent the driving force of the rotor from being greatly impaired, so that the gas can be efficiently compressed and discharged.
本発明を図1ないし図5に示した実施例に沿って詳細に説明する。 The present invention will be described in detail with reference to the embodiment shown in FIGS.
図1は、冷房装置に用いられる気体圧縮機10の断面図を示す。
FIG. 1 shows a cross-sectional view of a
気体圧縮機10は、従来良く知られているように、冷房装置の冷却部である蒸発器(図示せず。)から冷媒ガスを取り入れ、圧縮した冷媒ガスを冷房装置の熱放出部である凝縮器(図示せず。)に供給する。前記蒸発器では、液化された冷媒ガスを気化させることで該蒸発器の周囲の空気から熱が吸収され、その周囲の空気は冷却される。前記凝縮器は、前記蒸発器が気化熱を利用し易いように冷媒ガスを液化し、この液化した冷媒ガスを前記蒸発器に送り出す。気体圧縮機10は、前記凝縮器が冷媒ガスを液化し易いように、圧縮した冷媒ガスを前記凝縮器に供給する。
As is well known in the art, the
気体圧縮機10は、ハウジング11と、冷媒ガスを圧縮すべくハウジング11内に収容された圧縮機構12と、駆動源(図示せず。)からの駆動力を圧縮機構12に伝える伝達機構13とを備える。図示した例では、ハウジング11は、一端開放の筒状体から成るハウジング本体11aと該ハウジング本体の開放部11cを覆うように取り付けられたフロントハウジング11bとを有する。
The
圧縮機構12は、横断面が楕円形状の内周面を持つ筒状を呈する両端開放のシリンダ14と、その一方の開放端14aを覆うフロントサイドブロック15と、シリンダ14の他方の開放端14bを覆うリアサイドブロック16とを有する。シリンダ14および両サイドブロック15、16により形成されたチャンバ内には、フロントサイドブロック15の内壁面15aおよびリアサイドブロック16の内壁面16aに摺動可能に当接し、シリンダ14の軸線に一致する回転軸線を有するロータ17が回転自在に配置されている。ロータ17は、該ロータの回転軸線と一致してロータ17から伸長する回転軸18、19を有し、両該回転軸は、両サイドブロック15、16に形成された軸受部15b、軸受部16bに支持されている。
The
図2は、図1に示されたI−I線に沿って得られた断面図を示す。 FIG. 2 shows a cross-sectional view taken along the line I-I shown in FIG.
図2に示すように、ロータ17には、その周方向に互いに間隔を置いて五つのスリット状のベーン溝20が形成され、各ベーン溝20には、両サイドブロック15、16の内壁面15a、16aに当接し、各ベーン溝20に嵌合する形状のベーン21がそれぞれ出入自在に設けられている。従来良く知られているように、ロータ17の回転時に各ベーン21は、後述する一対の凹所15cおよび一対の凹所16c(図1参照。)から各ベーン溝20に供給される油の圧力と各ベーン21に働く遠心力とにより、シリンダ14の内周面14cに向けて付勢されることで該内周面を摺動する。これにより、シリンダ14および両サイドブロック15、16により形成されたチャンバは、ロータ17および五つのベーン21により五つの空間に区画され、ロータ17の回転により容積が増減する五つのシリンダ室22が形成される。
As shown in FIG. 2, the
ロータ17は、伝達機構13から駆動力を受けて回転する。図1に示した例では、伝達機構13は電磁クラッチであり、回転軸18を取り巻いて伸長するようにフロントハウジング11bに設けられた伸長部11dに取り付けられている。伝達機構13は、伸長部11dに取り付けられた環状のベアリング23と、該ベアリングを介して伸長部11dに回転可能に取り付けられたプーリ24と、該プーリから与えられた駆動力を圧縮機構12のロータ17に伝えるべく回転軸18に連結されたアーマチャ25と、プーリ24とアーマチャ25とを連結するための電磁石26とを有する。従来良く知られているように、プーリ24には、該プーリに駆動力を与えるべくベルト(図示せず。)が巡らされ、該ベルトを介して与えられた駆動力によりプーリ24は回転する。電磁石26を励磁させてプーリ24とアーマチャ25とを連結させると、プーリ24の回転によりロータ17に駆動力を伝えることができる。
The
ロータ17の回転時にシリンダ室22が蒸発器(図示せず。)から冷媒ガスを取り入れるべく、フロントハウジング11bには吸入ポート27が形成されている。吸入ポート27から取り入れられた冷媒ガスは、フロントハウジング11bとフロントサイドブロック15との間に、ロータ17の回転軸18の周りを取り巻くように環状に形成された吸入室28に貯留される。この冷媒ガスは、ロータ17の回転により容積が増加する位置のシリンダ室22(図2参照。)と吸入孔29とが連通することで、吸入室28からシリンダ室22に吸入される。吸入孔29はフロントサイドブロック15に形成され、吸入孔29は、その一端はフロントサイドブロック15の内壁面15aに開放し、吸入孔29の他端は吸入室28に開放するようにフロントサイドブロック15を貫通している。
A
シリンダ室22に吸入された冷媒ガスは、シリンダ室22の容積が減少することにより圧縮され高圧となる。図2に示すように、圧縮された冷媒ガスをシリンダ室22から吐出するために、シリンダ14の内周面14cの短径部近傍には、一対の薄肉部14dが形成され、該各薄肉部にはそれぞれ吐出孔30が形成されている。各吐出孔30には、シリンダ14の内方から外方への冷媒ガスの通過を許すべく冷媒ガスの圧力により開放する吐出弁31が設けられている。各吐出孔30は、ハウジング本体11a内で圧縮機構12の奥側、すなわち圧縮機構12から見てフロントハウジング11bと反対側に形成された吐出室32(図1参照。)に吐出弁31を経て連通可能である。シリンダ室22で圧縮され各吐出孔30から吐出された高圧の冷媒ガスは、図1に示すように、リアサイドブロック16に取り付けられたサイクロンブロック33を通過して吐出室32に貯留される。サイクロンブロック33には油分離部34が設けられている。従来良く知られているように、油分離部34は、冷媒ガスがサイクロンブロック33を通過するときに冷媒ガスに含まれる油を冷媒ガスから分離する。この分離された油は、吐出室32の下方に溜められる。シリンダ室22で圧縮され各吐出孔30から吐出された高圧の冷媒ガスは、吐出室32に一時的に貯留されることにより吐出時に生じる脈動が除去され、ハウジング本体11aに形成された吐出ポート35を経て凝縮器(図示せず。)に供給される。
The refrigerant gas sucked into the
気体圧縮機10では、従来良く知られているように、相対運動を為す圧縮機構12の各部材間、例えば、ロータ17の回転軸18、19と、両回転軸18、19を支持する軸受部15b、16bとの間に、それらの相対運動による摺動を円滑にするために、吐出室32の下方に溜められた高圧の油が供給される。この油は、吐出室32内の冷媒ガスの高い圧力により、シリンダ14、および両サイドブロック15、16に形成された油供給路部分36a、36b、36cを有する油供給路36を通り圧縮機構12の摺動する各部材間に供給される。この油の一部は回転軸18に沿って伝達機構13に向かうが、回転軸18には、該回転軸を取り巻くようにシール機構37が設けられているので、油が、伝達機構13に達することは防止されている。また、圧縮機構12の各部材間に供給された油の一部は、ロータ17の回転軸18、19と該両回転軸を支持する軸受部15b、16bとの間を経て、フロントサイドブロック15に形成された油貯め用の一対の凹所15cおよびリアサイドブロック16に形成された一対の凹所16cに供給される。サライと称される一対の凹所15cおよび一対の凹所16cは、ロータ17の回転時に断続的に各ベーン溝20に連通することで、前述したように、各ベーン溝20に油を供給し、各ベーン溝20により規定される空間を各ベーン21の背圧空間として機能させる。
In the
シリンダ14および両サイドブロック15、16により形成されたチャンバは、ロータ17によりシリンダ14の内周面14cの二つの長径部近傍の空間に区画されている。各シリンダ室22は、それぞれの前記長径部近傍の前記空間でその容積が増減することにより、同時的に吸入、圧縮する行程を行なっている。このように各シリンダ室22が二つの前記長径部近傍でそれぞれ吸入、圧縮する行程を行なうべく、二つの長径部近傍の前記空間に対応して凹所15cおよび凹所16cは、それぞれロータ17の直径方向に対を為して設けられている。従来よく知られているように、各ベーン21の出入に伴う各ベーン溝20内の圧力の変動を抑制するために、一対の凹所16cは、それぞれが一対の接続通路38を経て空間39と接続することで連通している。
The chamber formed by the
空間39は、リアサイドブロック16の軸受部16bが形成されたボス部16dとサイクロンブロック33とが嵌合することで、ボス部16dの端面16eと該端面に対向するサイクロンブロック33の端面33aとにより両端面16e、33aの間に形成される。空間39は、ボス部16dを取り囲んで配置されたシールリング40により油の漏れが防止されている。空間39には、軸受部16bに挿通された回転軸19の端面19aとボス部16dの端面16eとが同一平面上に位置するように回転軸19の端面19aが面している。
The
ロータ17の回転時に、各ベーン溝20内の油の圧力が高くなり、また、ロータ17の回転速度が増加し各ベーン21に働く遠心力が増加することにより各ベーン21への付勢力が大きくなると、この付勢力の増大により各ベーン21とシリンダ14の内周面14cとの摺動抵抗が大きくなる。このようなときに、各ベーン21への付勢力を低減すべく、各ベーン21の背圧空間としての各ベーン溝20内の油を吸入室28に流出させるための連通路50が設けられている。
When the
連通路50は、ロータ17および回転軸18、19内でロータ17の回転軸線と中心線が一致して伸長するように形成されている。連通路50の一端は、回転軸19の端面19aで空間39に開放し、連通路50の他端は、連絡路50aを介して回転軸18の周面18aに形成された開口部18b(図3参照。)で吸入室28に開放している。開口部18bには、開閉弁機構55が設けられており、開口部18bは開閉弁機構55の動作により開閉される。
The
図3には、図1に示したII−II線に沿って得られた開閉弁機構55の断面を拡大して示す。
FIG. 3 shows an enlarged cross section of the on-off
図3に示すように、開閉弁機構55は、回転軸18を取り巻くように形成され回転軸18に固定されたバックアップリング56を有する。バックアップリング56は、回転軸18からその径方向に伸長する環状の支持部56a(図1参照。)と、回転軸18の周面18aと間隔を開けて開口部18bを覆うように支持部56aから回転軸18の回転軸線方向に沿って伸長するフランジ部56bとからなる。開口部18bには、該開口部を閉鎖する開閉弁体57が設けられ、該開閉弁体は、開口部18bを閉鎖すべくコイルスプリング58に付勢されている。コイルスプリング58は、その一端が開閉弁体57に取り付けられ、他端がフランジ部56bに取り付けられている。コイルスプリング58は、連通路50内の油の圧力と吸入室28の圧力との差により開閉弁体57に働く力、およびロータ17の回転により開閉弁体57に働く遠心力の合成力に対向して開閉弁体57を開口部18bの閉鎖位置へ向けて付勢している。このため、開閉弁体57を開方向へ向けて付勢する連通路50内の油の圧力および開閉弁体57に働く遠心力の合成力と、開閉弁体57を閉方向へ向けて付勢する吸入室28の圧力との差が、開閉弁体57を閉方向へ向けて付勢するコイルスプリング58の付勢力を超えたときに開閉弁体57は開口部18bを開放するので、所定の値はコイルスプリング58の付勢力により規定される。コイルスプリング58の付勢力を適切に設定することで、各ベーン溝20内の油の圧力と各ベーン21に働く遠心力とによる各ベーン21への付勢力が所定の値を超えたときに開口部18bを開放させることができる。すなわち、連通路50は空間39と接続しているので、一対の凹所16c、連通路50、接続通路38、空間39および一対の凹所16cと連通しているときの各ベーン溝20内の油はそれぞれが等しい圧力となる。また、開閉弁体57および各ベーン21はロータ17の回転軸線を中心に回転しているので、開閉弁体57に働く遠心力と各ベーン21に働く遠心力とは、共にロータ17の回転速度に比例して変化する。このため、コイルスプリング58の付勢力を適宜選定することで、各ベーン21への付勢力を測定することなく、該各ベーンへの付勢力が所定の値を超えたときに開口部18bを開放させることができる。各ベーン21とシリンダ14の内周面14cとの摺動抵抗の増大に伴い、ロータ17の駆動効率は低下するが、この駆動効率が許容値より低下しないように開口部18bを開放するような付勢力のコイルスプリング58を選定することが望ましい。
As shown in FIG. 3, the on-off
気体圧縮機10は、その動作時には前述したように、プーリ24に巡らされたベルト(図示せず。)から動力を与えられ、回転軸18を介してロータ17を回転させる。吸入室28の冷媒ガスは、ロータ17の回転によりシリンダ室22内に吸入され、この吸入された冷媒ガスは、シリンダ室22の容積が減少することにより圧縮される。シリンダ室22で圧縮され高圧となった冷媒ガスは、その高圧により吐出弁31を開放し、吐出孔30およびサイクロンブロック33を経て吐出室32に貯留され、吐出ポート35から排出される。
As described above, the
気体圧縮機10は、圧縮された冷媒ガスの排出量を増やすためにロータ17の回転速度を増加させると、各ベーン21に働くシリンダ14の内周面14cへの付勢力が大きくなる。すなわち、圧縮された冷媒ガスの単位時間当たりの吐出量が増えたため、吐出室32内に貯留される冷媒ガスの圧力が高くなるので、吐出室32から油供給路36を経て凹所15cおよび凹所16cに供給される油の圧力は高くなる。また、ロータ17の回転速度が増加すると各ベーン21に働く遠心力は増加する。各ベーン21に働く付勢力は、各ベーン溝20に供給される油の圧力とロータ17の回転により各ベーン21に働く遠心力との合成力であるため、ロータ17の回転速度が増加すると各ベーン21に働く付勢力が増加する。このように、各ベーン21に働く付勢力が増加し各ベーン21とシリンダ14の内周面14cとの摺動抵抗が大きくなることにより気体圧縮機10の動作に悪影響がでる、すなわちロータ17の駆動効率が許容値よりも低下しそうなときは、前述したように、連通路50が接続する開口部18bに設けられた開閉弁機構55の開閉弁体57が開口部18bを開放する。開口部18bが開放されると連通路50内の油が、該油の圧力よりも低圧な空間である吸入室28へと流出するので、各ベーン21の背圧空間、すなわち各ベーン溝20内の油の圧力は下がる。このため、各ベーン21と内周面14cとの摺動抵抗は所定の値を超えず、該摺動抵抗の増加による気体圧縮機10の動作への悪影響が防止される。連通路50から吸入室28に油が流出することで連通路50内の油の圧力が下がると、開閉弁機構55の開閉弁体57は、再びコイルスプリング58の付勢力により開口部18bを閉鎖する。
When the
このため、気体圧縮機10では、例えば、圧縮された冷媒ガスの吐出量を増やすべく、ロータ17の回転速度を増加させたときであっても、各ベーン21に働く付勢力は所定の値以上にはなることはない。したがって、各ベーン21とシリンダ14の内周面14cとの摺動抵抗の増加によって生じるロータ17の駆動効率の低下を防止することができる。
For this reason, in the
また、開閉弁機構55は、連通路50内の油の圧力とロータ17の回転による開閉弁体57への遠心力との合成力を利用しているので、例えば、連通路50内の油の圧力を検出する圧力計あるいはロータ17の回転数を検出する回転計を用いることなく各ベーン21とシリンダ14の内周面14cとの摺動抵抗に応じて連通路50を断続することができる。
Further, the on-off
連通路50は、その他端が吸入室28に接続されているため、各ベーン溝20内の油の圧力を低減すべく連通路50を導通させても、油は、気体圧縮機10の外部に流出せずに該気体圧縮機内部で循環することになる。このため、各ベーン溝20内の油の圧力を低減することで、気体圧縮機10内の油が減少し、例えば、圧縮機構12の動作に支障を来すことは無い。
Since the other end of the
したがって、本実施例に記載の気体圧縮機10によれば、運転状況の変化に拘わらず各ベーン21とシリンダ14の内周面14cとの摺動抵抗が必要以上に増大することを防ぐことができる。
Therefore, according to the
なお、連通路50を断続する開閉弁機構55の動作にロータ17の回転による遠心力と連通路50内の油の圧力とによる合成力を利用するために、例えば、図4および図5に示すように連通路60および開閉弁機構65を構成することもできる。図5は、図4における連通路60および開閉弁機構65の近傍を拡大して示した断面図である。
In order to use the resultant force of the centrifugal force generated by the rotation of the
連通路60は、その一端が空間39に開放し、他端が吸入室28に開放している。開閉弁機構65は、連通路60を閉鎖する球状の開閉弁体66と、該開閉弁体を移動可能に収容する拡径通路67と、連通路60を閉鎖すべく開閉弁体66を付勢するコイルスプリング68と、該コイルスプリングが取り付けられた基部69とを有する。拡径通路67は、その一端が開閉弁体66と嵌合する形状の拡径部分67aで連通路60と接続し、他端が回転軸18を開放している。基部69は、拡径通路67の前記他端を閉鎖している。開閉弁体66が拡径通路67の拡径部分67aと嵌合することで、拡径部分67aの弁座開口部分67bが閉鎖され、連通路60は遮断される。上記した開閉弁機構55(図2参照。)と同様に、コイルスプリング68の付勢力を適宜選定することで、開閉弁機構65は、各ベーン溝20内の油の圧力と各ベーン21に働く遠心力とによる各ベーン21への付勢力が所定の値を超えたときに連通路60を導通させることができる。
One end of the
図4に示した例では、連通路60は、ロータ17の回転軸線と異なる中心線を持つように形成されている。しかしながら、連通路60がロータ17の回転軸線と偏心していると、気体圧縮機10の動作時に振動が生じる虞がある。また、連通路60がロータ17の回転軸線と偏心していると、ロータ17が回転しているときに連通路60が移動するため、空間39内の油が連通路60に流入し難くなってしまう。このため、連通路50(図1参照。)と同様に、連通路60の中心線がロータ17の回転軸線と一致するように形成することが望ましい。
In the example shown in FIG. 4, the
開閉弁機構55、65では、その開閉弁体57、66に付勢位置へ向けての付勢力を付与する弾性部材としてコイルスプリング58、68が使われていたが、ロータ17の回転による開閉弁体57、66への遠心力と連通路50内の油の圧力とによる合成力に対向して開閉弁体57、66を付勢するものであればよく、上記した例に限定されるものではない。例えば、板バネのようなバネを用いてもよく、バネの替わりにゴムを用いることもできる。
In the on-off
開閉弁機構55のバックアップリング56は、回転軸18を取り巻くような形状を呈していたが、開閉弁体57を付勢するようにコイルスプリング58が取り付け可能であればよく、例えば、回転軸18から間隔を置いてその開口部18bを覆うように伸長したアーム状の突起部として形成することもでき、上記した例に限定されるものではない。
The
上記した例では、開閉弁機構55、65の開閉弁体57、66は、連通路50内の油の圧力とロータ17の回転による開閉弁体57、66への遠心力とによる合成力が所定の値を超えると開口部18bを開放しているので、ロータ17の回転が低速であり開閉弁体57、66への遠心力が殆ど働かないときであっても連通路50内の油の圧力が高くなると連通路50、60は導通する。また、ロータ17の回転速度を増加させたときに、例えば、冷房装置の凝縮器(図示せず。)での冷媒ガスを液化する行程速度が大きく吐出室32内の圧力が変わらないときであってもロータ17の回転速度の増加に伴い各ベーン21にかかる遠心力が増加すると連通路50、60は導通する。
In the above-described example, the on-off
また、各ベーン21への付勢力を低減すべく設けられる連通路50、60および該連通路を断続する開閉弁機構55、65は上記した例に限定されるものではない。連通路50、60は空間39に接続してなくても良く、開閉弁機構55、65は、その開閉弁体57、66に遠心力を働かせることなく、連通路50、60内の圧力により開放するように形成することができる。例えば、一端がフロントサイドブロック15に形成された一対の凹所15cに開放し、他端が吸入室28に開放するように連通路を設ける。この場合、該連通路に開閉弁機構としてリリーフ弁を設け、該リリーフ弁を調整することで各ベーン溝20内の油の圧力が所定の値を超えたときに各ベーン溝20内の油を吸入室28に流出させることができ、各ベーン21とシリンダ14の内周面14cとの摺動抵抗が必要以上に増大することを防ぐことができる。しかしながら、上記した連通路50、60および開閉弁機構55、65のように構成すると各ベーン21に働く遠心力も考慮することができるので、より適正に各ベーン21とシリンダ14の内周面14cとの摺動抵抗の増大を防止することができる。
Further, the
上記した実施例では、内方が楕円形状を呈する筒状のシリンダ14の軸線上に回転軸線を持つようにロータ17が設けられた同心ロータ式の圧縮機に適用した例を示したが、例えば、内方が円形状を呈する筒状のシリンダの内側に、該シリンダの軸線とは異なる回転軸線を持つようにロータが配置される偏心ロータ式の圧縮機に適用しても良く、上記した実施例に限定されるものではない。
In the above-described embodiment, an example is shown in which the present invention is applied to a concentric rotor type compressor in which the
上記した実施例では、気体圧縮機10は冷房装置に用いられ、冷媒ガスを圧縮していたが、上記した実施例に限定されるものではなく、圧縮した気体を得たいときに使用することができる。
In the above-described embodiment, the
10 気体圧縮機
14 シリンダ
14a 内周面
15 フロントサイドブロック
15a 内壁面
16 リアサイドブロック
16a 内壁面
16c 凹所
17 ロータ
18、19 回転軸
18a 周面
18b 開口部
19a 端面
20 ベーン溝
21 ベーン
22 シリンダ室
28 吸入室
32 吐出室
39 (第三の)空間
50、60 連通路
55、65 開閉弁機構
57、66 開閉弁体
58、68 (弾性部材としての)コイルスプリング
67b 弁座開口部分
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記背圧空間は、前記ロータに設けられた回転軸部材内に該回転軸部材の軸線に沿って形成され、一端が前記背圧空間に接続され、他端が前記吸入室に接続され、開閉弁機構により連通が断続される連通路を有し、
前記開閉弁機構は、前記吸入室内で前記回転軸部材に設けられ、前記連通路の前記他端の閉鎖のために前記連通路の圧力を開方向への付勢力としかつ前記吸入室の圧力を閉方向への付勢力とすべく配置する弁体と、該弁体を前記他端の閉鎖位置へと前記閉方向に付勢する弾性部材とを有し、
該弾性部材は、前記回転軸部材の回転により前記ベーンに働く遠心力に対応すべく前記回転軸部材の回転により前記弁体に働く遠心力に対向する方向へと該弁体を付勢し、前記ベーンへの付勢力が所定の値を超えたときに前記背圧空間の前記圧力を低減すべく前記連通路を開放する付勢力に設定されていることを特徴とする気体圧縮機。 In order to compress the gas sucked from the suction chamber in the cylinder chamber, the pressure introduced to the peripheral wall of the cylinder chamber from the rotating rotor to increase or decrease the volume of the cylinder chamber and the pressure guided to the back pressure space is A gas compressor having a vane that acts as an urging force toward the peripheral wall,
The back pressure space is formed in the rotary shaft member provided in the rotor along the axis of the rotary shaft member, one end is connected to the back pressure space, the other end is connected to the suction chamber, and is opened and closed. Having a communication path in which communication is interrupted by a valve mechanism;
The on-off valve mechanism is provided in the rotary shaft member in the suction chamber, and uses the pressure of the communication passage as an urging force in the opening direction to close the other end of the communication passage, and the pressure of the suction chamber. A valve body arranged to be a biasing force in the closing direction, and an elastic member that biases the valve body in the closing direction to the closed position of the other end,
The elastic member urges the valve body in a direction opposite to the centrifugal force acting on the valve body by the rotation of the rotary shaft member so as to correspond to the centrifugal force acting on the vane by the rotation of the rotary shaft member, A gas compressor characterized by being set to an urging force that opens the communication path so as to reduce the pressure in the back pressure space when the urging force to the vane exceeds a predetermined value.
前記開口部は、前記シール機構が設けられた前記吸入室に連通する空間の近傍に形成されていることを特徴とする請求項4に記載の気体圧縮機。 The rotary shaft member is provided with a seal mechanism for preventing oil from leaking along the rotary shaft member in a space communicating with the suction chamber.
The gas compressor according to claim 4, wherein the opening is formed in the vicinity of a space communicating with the suction chamber provided with the seal mechanism.
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