JP5828814B2 - Gas compressor - Google Patents
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Description
本発明は気体圧縮機に関し、詳細には、ベーンロータリ形式の気体圧縮機における吐出効率の改善に関する。 The present invention relates to a gas compressor, and more particularly, to improvement of discharge efficiency in a vane rotary type gas compressor.
空気調和システムには,冷媒ガスなどの気体を圧縮して,空気調和システム(空調システム)に気体を循環させるための気体圧縮機が用いられている。 In the air conditioning system, a gas compressor for compressing a gas such as a refrigerant gas and circulating the gas in the air conditioning system (air conditioning system) is used.
この気体圧縮機は、回転駆動されて気体を圧縮する圧縮機本体がハウジングの内部に収容され,ハウジングの内部には、圧縮機本体から高圧の気体が吐出される吐出室がハウジングと圧縮機本体とによって区画して形成され,この吐出室からハウジングの外部に高圧の気体を排出するものである。 In this gas compressor, a compressor main body that is driven to rotate and compresses gas is housed in a housing, and a discharge chamber into which high-pressure gas is discharged from the compressor main body is disposed inside the housing and the compressor main body. The high-pressure gas is discharged from the discharge chamber to the outside of the housing.
このような気体圧縮機の一例として、いわゆるベーンロータリ形式のものが知られている。 As an example of such a gas compressor, a so-called vane rotary type is known.
このベーンロータリ形式の気体圧縮機は、ハウジングの内部に圧縮機本体が収容されていて、圧縮機本体は、回転軸と一体的に回転する略円柱状のロータと、このロータを、その周面の外方から取り囲む輪郭形状の内周面を有するシリンダと、ロータに形成されたベーン溝に収容され、ロータの周面から外方に突出自在に設けられた複数枚の板状のベーンと、ロータの両端面から突出した回転軸を回転自在に支持する軸受がそれぞれ形成されているとともに、ロータおよびシリンダの両端面に接してこれら両端面を塞ぐサイドブロックとを備え、ロータの外周面とシリンダの内周面と両サイドブロックの各内側の面とによって、気体の吸入、圧縮、吐出が行われる空間であるシリンダ室が形成されている。 In this vane rotary type gas compressor, a compressor main body is accommodated in a housing. The compressor main body includes a substantially cylindrical rotor that rotates integrally with a rotation shaft, A cylinder having a contour-shaped inner peripheral surface that surrounds from the outside, and a plurality of plate-like vanes that are accommodated in vane grooves formed in the rotor and that protrude outward from the peripheral surface of the rotor, Bearings for rotatably supporting the rotating shafts protruding from both end faces of the rotor are formed, respectively, and provided with side blocks that contact the both end faces of the rotor and the cylinder and block the both end faces, and the outer peripheral face of the rotor and the cylinder A cylinder chamber, which is a space in which gas is sucked, compressed, and discharged, is formed by the inner peripheral surface of each of these and the inner surfaces of both side blocks.
このシリンダ室は、ロータの周面から突出した各ベーンの突出側先端がシリンダの内周面に接することで、ロータの外周面とシリンダの内周面と両サイドブロックの各内側の面とロータの回転方向に沿って相前後する2つのベーンの面によって、複数の圧縮室に区画される。 The cylinder chamber is configured such that the protruding tip of each vane protruding from the circumferential surface of the rotor contacts the inner circumferential surface of the cylinder, so that the outer circumferential surface of the rotor, the inner circumferential surface of the cylinder, the inner surfaces of both side blocks, and the rotor Are divided into a plurality of compression chambers by the surfaces of two vanes that follow each other along the rotation direction.
そして、圧縮室で圧縮された高圧の気体は、シリンダに形成された吐出部を通って圧縮機本体の外部に吐出される(特許文献1)。 Then, the high-pressure gas compressed in the compression chamber is discharged to the outside of the compressor body through a discharge portion formed in the cylinder (Patent Document 1).
一方、シリンダ内壁形状を非対称形状として圧縮工程を長く設定している気体圧縮機が提案されている(特許文献2)。 On the other hand, a gas compressor has been proposed in which the cylinder inner wall shape is asymmetrical and the compression process is set long (Patent Document 2).
特許文献2の気体圧縮機は、圧縮室の圧縮工程が、引込速度が増加する曲線部、引込速度が減少する曲線部、引込速度が再び増加する曲線部、引込速度が再び減少する曲線部、という4つの領域で構成されていて、シリンダの内周面の断面輪郭形状が、回転軸回りの角度θの二乗式で定義されており、圧縮室の圧力の昇圧速度のグラフの曲線が、下に凸となっている(途中から昇圧速度が増大する(角度θの増大に対する圧力の上昇度合いが大きくなる))。 In the gas compressor of Patent Document 2, the compression process of the compression chamber includes a curved portion where the drawing speed increases, a curved portion where the drawing speed decreases, a curved portion where the drawing speed increases again, a curved portion where the drawing speed decreases again, The cross-sectional contour shape of the inner peripheral surface of the cylinder is defined by the square equation of the angle θ around the rotation axis, and the curve of the pressure increase rate graph of the compression chamber is (The pressure increase rate increases from the middle (the degree of increase in pressure with respect to the increase in angle θ increases)).
ところで、特許文献1に記載された気体圧縮機の圧縮機本体は、シリンダの内周面の断面輪郭形状が略真円に形成されていて、ロータの外周面の回転中心がシリンダの内周面の中心からずらされて偏心して配置されることで、内部の容積を変化させる圧縮室を形成しているが、このようにシリンダの内周面の断面輪郭形状を略真円にしたものは、圧縮室の容積が増大する期間と圧縮室の容積が減少する期間とが、ロータの1回転の期間の半々程度となる。 By the way, the compressor main body of the gas compressor described in Patent Document 1 is such that the cross-sectional contour shape of the inner peripheral surface of the cylinder is formed in a substantially perfect circle, and the rotation center of the outer peripheral surface of the rotor is the inner peripheral surface of the cylinder. A compression chamber that changes the internal volume is formed by being displaced from the center of the cylinder and eccentrically arranged in this way. The period during which the volume of the compression chamber increases and the period during which the volume of the compression chamber decreases are about half of the period of one rotation of the rotor.
そして、圧縮室の容積が減少する圧縮行程や吐出行程の占める期間が全体の期間に対して比較的短い特許文献1の気体圧縮機では、短期間での急激な圧縮による過圧縮が発生したり、吐出流速が速いために吐出圧損が大きくなるなどして、動力の増大を招き、効率(成績係数またはCOP(Coefficient Of Performance:冷房能力/動力))を向上させることができない。 And in the gas compressor of patent document 1 in which the period which the compression stroke and discharge stroke which the volume of a compression chamber reduces is comparatively short with respect to the whole period, the overcompression by rapid compression in a short period may occur. Since the discharge flow rate is high, the discharge pressure loss becomes large and the power is increased, so that the efficiency (coefficient of performance or COP (Coefficient Of Performance) cannot be improved).
また、圧縮工程を長く設定している特許文献2の気体圧縮機においても、昇圧速度のグラフの曲線が下に凸となっているため、圧縮室の圧力が吐出圧力に達する直前に昇圧速度が速くなり、吐出圧力を超える過圧縮が発生し易い。 Further, in the gas compressor of Patent Document 2 in which the compression process is set to be long, since the curve of the pressure increase speed graph is convex downward, the pressure increase speed is increased immediately before the pressure in the compression chamber reaches the discharge pressure. It becomes faster and over-compression exceeding the discharge pressure tends to occur.
本発明は上記事情に鑑みなされたものであって、効率を向上させることができる気体圧縮機を提供することを目的とする。 This invention is made | formed in view of the said situation, Comprising: It aims at providing the gas compressor which can improve efficiency.
本発明に係る気体圧縮機は、シリンダの内周面の断面輪郭形状を、圧縮室の内部の圧力の圧縮行程における昇圧速度が略一定となるように形成したことによって、短期間での急激な圧縮や、吐出圧力に達する直前における昇圧速度の増大による過圧縮の発生を防止したものである。 In the gas compressor according to the present invention, the cross-sectional contour shape of the inner peripheral surface of the cylinder is formed so that the pressure increase rate in the compression stroke of the pressure inside the compression chamber is substantially constant, so that the rapid increase in a short period of time. This prevents the occurrence of over-compression due to compression or increase in the pressure increase rate immediately before reaching the discharge pressure.
すなわち、本発明に係る気体圧縮機は、軸回りに回転する略円柱状のロータと、前記ロータを、その外周面の外方から前記ロータを取り囲む輪郭形状の内周面を有するシリンダと、前記ロータに形成されたベーン溝からの背圧を受けて前記ロータから外方に突出自在に設けられた複数枚の板状のベーンと、前記ロータおよび前記シリンダの両端面側にそれぞれ設置された2つのサイドブロックとを有し、前記ロータと前記シリンダと前記両サイドブロックと前記ベーンとによって仕切られた複数の圧縮室が内部に形成され、各圧縮室が前記ロータの1回転の期間に気体の吸入、圧縮および前記シリンダに形成された吐出部を通じての吐出を1サイクルのみ行うように形成された圧縮機本体、および前記圧縮機本体を覆うハウジングを備え、前記シリンダの内周面の断面輪郭形状が、圧縮行程および吐出行程を吸入行程に対して長くなるように、かつ前記圧縮室の内部の圧力の、圧縮行程における昇圧速度が一定となるように設定されていることを特徴とする。 That is, the gas compressor according to the present invention includes a substantially cylindrical rotor that rotates about an axis, a cylinder having an inner peripheral surface having a contour shape that surrounds the rotor from the outer periphery of the rotor, A plurality of plate-like vanes provided so as to protrude outwardly from the rotor by receiving back pressure from the vane grooves formed in the rotor, and 2 respectively installed on both end surfaces of the rotor and the cylinder A plurality of compression chambers, which are partitioned by the rotor, the cylinder, the side blocks, and the vanes, and each compression chamber is configured to generate gas during one rotation of the rotor. with suction, the formed compressor body to perform only one cycle discharge through the discharge section formed in compression and the cylinder, and a housing for covering the compressor body, before Sectional contour of the inner peripheral surface of the cylinder, the compression stroke and the discharge stroke to be longer with respect to the intake stroke, and the pressure inside of the compression chamber, set up to boost speed in the compression stroke is constant It is characterized by being.
本発明に係る気体圧縮機によれば、効率を向上させることができる。 With the gas compressor according to the present invention, the efficiency can be improved.
以下、本発明に係る気体圧縮機の具体的な実施形態について図面を参照して詳細に説明する。 Hereinafter, specific embodiments of a gas compressor according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
本発明に係る気体圧縮機の一実施形態である電動ベーンロータリコンプレッサ100(以下、単にコンプレッサ100という。)は、自動車等に設置された、蒸発器、気体圧縮機、凝縮器および膨張弁を有する空気調和システムにおける気体圧縮機として用いられている。この空気調和システムは、冷媒ガスG(気体)を循環させることで冷凍サイクルを構成している。 An electric vane rotary compressor 100 (hereinafter simply referred to as a compressor 100), which is an embodiment of a gas compressor according to the present invention, includes an evaporator, a gas compressor, a condenser, and an expansion valve installed in an automobile or the like. It is used as a gas compressor in air conditioning systems. This air conditioning system constitutes a refrigeration cycle by circulating a refrigerant gas G (gas).
コンプレッサ100は、図1に示すように、本体ケース11とフロントカバー12とから主に構成されているハウジング10の内部に、モータ90と圧縮機本体60とが収容された構成である。 As shown in FIG. 1, the compressor 100 has a configuration in which a motor 90 and a compressor main body 60 are accommodated in a housing 10 mainly composed of a main body case 11 and a front cover 12.
本体ケース11は、略円筒形状であり、その円筒形状の一方の端部が塞がれたように形成され、他方の端部は開口して形成されている。 The main body case 11 has a substantially cylindrical shape, and is formed such that one end portion of the cylindrical shape is closed, and the other end portion is opened.
フロントカバー12は、この本体ケース11の開口側の端部に接した状態でこの開口を塞ぐように蓋状に形成されていて、この状態で締結部材により本体ケース11に締結されて本体ケース11と一体化され、内部に空間を有するハウジング10を形成する。 The front cover 12 is formed in a lid shape so as to close the opening while being in contact with the opening-side end portion of the main body case 11. In this state, the front cover 12 is fastened to the main body case 11 by a fastening member. And a housing 10 having a space inside is formed.
フロントカバー12には、ハウジング10の内部と外部とを通じさせて、空気調和システムの蒸発器から低圧の冷媒ガスGをハウジング10の内部に導入する吸入ポート12aが形成されている。 The front cover 12 is formed with a suction port 12 a through which the low-pressure refrigerant gas G is introduced from the evaporator of the air conditioning system into the housing 10 through the inside and the outside of the housing 10.
一方、本体ケース11には、ハウジング10の内部と外部とを通じさせて、高圧の冷媒ガスGをハウジング10の内部から空気調和システムの凝縮器に吐出する吐出ポート11aが形成されている。 On the other hand, the main body case 11 is formed with a discharge port 11a through which the high-pressure refrigerant gas G is discharged from the inside of the housing 10 to the condenser of the air conditioning system through the inside and the outside of the housing 10.
本体ケース11の内部に設けられたモータ90は、永久磁石のロータ90aと電磁石のステータ90bとを備えた多相ブラシレス直流モータを構成している。 The motor 90 provided inside the main body case 11 constitutes a multiphase brushless DC motor including a permanent magnet rotor 90a and an electromagnet stator 90b.
ステータ90bは本体ケース11の内周面に嵌め合わされて固定され、ロータ90aには回転軸51が固定されている。 The stator 90b is fitted and fixed to the inner peripheral surface of the main body case 11, and the rotating shaft 51 is fixed to the rotor 90a.
そして、モータ90は、フロントカバー12に取付けられた電源コネクタ90cを介して供給された電力によってステータ90bの電磁石を励磁することにより、ロータ90aおよび回転軸51をその軸心回りに回転駆動させる。 The motor 90 excites the electromagnet of the stator 90b with the electric power supplied via the power connector 90c attached to the front cover 12, thereby rotating the rotor 90a and the rotating shaft 51 around the axis.
なお、電源コネクタ90cとステータ90bとの間に、インバータ回路90dなどを備えた構成を採用することもできる。 A configuration including an inverter circuit 90d or the like may be employed between the power connector 90c and the stator 90b.
なお、本実施形態のコンプレッサ100は上述したとおり電動のものであるが、本発明に係る気体圧縮機は電動のものに限定されるものではなく、機械式のものであってもよく、本実施形態のコンプレッサ100を仮に機械式のものとした場合は、モータ90を備える代わりに、回転軸51をフロントカバー12から外部へ突出させて、その突出した回転軸51の先端部に、車両のエンジン等から動力の伝達を受けるプーリーや歯車等を備えた構成とすればよい。 Although the compressor 100 of the present embodiment is an electric one as described above, the gas compressor according to the present invention is not limited to an electric one, and may be a mechanical one. If the compressor 100 of the embodiment is mechanical, instead of providing the motor 90, the rotating shaft 51 protrudes from the front cover 12 to the outside, and the front end of the protruding rotating shaft 51 has a vehicle engine. What is necessary is just to set it as the structure provided with the pulley, the gearwheel, etc. which receive motive power transmission from these.
モータ90とともにハウジング10の内部に収容された圧縮機本体60は、回転軸51の延びた方向に沿ってモータ90と並んで配置されており、ボルト等の締結部材15により、本体ケース11に固定されている。 The compressor main body 60 accommodated in the housing 10 together with the motor 90 is arranged side by side with the motor 90 along the direction in which the rotating shaft 51 extends, and is fixed to the main body case 11 by a fastening member 15 such as a bolt. Has been.
ハウジング10の内部に収容された圧縮機本体60は、モータ90によって軸心C回りに回転自在の回転軸51と、回転軸51と一体的に回転する略円柱状のロータ50と、図2に示すように、このロータ50を、その外周面52の外方から取り囲む輪郭形状の内周面41を有するシリンダ40と、ロータ50の外周面52からシリンダ40の内周面41に向けて突出自在に設けられた5枚の板状のベーン58と、ロータ50およびシリンダ40の両端を塞ぐ2つのサイドブロック(フロントサイドブロック20、リヤサイドブロック30)とを備えている。 The compressor main body 60 accommodated in the housing 10 includes a rotating shaft 51 that can be rotated around an axis C by a motor 90, a substantially cylindrical rotor 50 that rotates integrally with the rotating shaft 51, and FIG. As shown in the figure, the rotor 50 is protruded from the outer peripheral surface 52 of the rotor 50 toward the inner peripheral surface 41 of the cylinder 40 and the cylinder 40 having a contoured inner peripheral surface 41 surrounding the outer peripheral surface 52 from the outside. 5 plate-like vanes 58, and two side blocks (front side block 20 and rear side block 30) that block both ends of the rotor 50 and the cylinder 40 are provided.
ここで、回転軸51は、フロントカバー12に形成された軸受12b、圧縮機本体60の各サイドブロック20,30にそれぞれ形成された軸受27,37により、回転自在に支持されている。 Here, the rotating shaft 51 is rotatably supported by bearings 12 b formed on the front cover 12 and bearings 27 and 37 formed on the side blocks 20 and 30 of the compressor body 60, respectively.
また、圧縮機本体60は、ハウジング10の内部の空間を、図1において圧縮機本体60を挟んだ左側の空間と右側の空間とに仕切っている。 Further, the compressor main body 60 partitions the space inside the housing 10 into a left space and a right space sandwiching the compressor main body 60 in FIG.
これらハウジング10の内部に仕切られた2つの空間のうち圧縮機本体60に対して左側の空間は、吸入ポート12aを通じて蒸発器から低圧の冷媒ガスGが導入される低圧雰囲気の吸入室13であり、圧縮機本体60に対して右側の空間は、吐出ポート11aを通じて高圧の冷媒ガスGが凝縮器に吐出される高圧雰囲気の吐出室14である。 Of the two spaces partitioned inside the housing 10, the space on the left side with respect to the compressor body 60 is a low-pressure atmosphere suction chamber 13 into which low-pressure refrigerant gas G is introduced from the evaporator through the suction port 12a. The space on the right side of the compressor body 60 is a discharge chamber 14 having a high-pressure atmosphere in which high-pressure refrigerant gas G is discharged to the condenser through the discharge port 11a.
なお、モータ90は吸入室13に配置されている。 The motor 90 is disposed in the suction chamber 13.
圧縮機本体60の内部には、シリンダ40の内周面41とロータ50の外周面52と両サイドブロック20,30とに囲まれた略C字状の単一のシリンダ室42が形成されている。 A single substantially C-shaped cylinder chamber 42 surrounded by the inner peripheral surface 41 of the cylinder 40, the outer peripheral surface 52 of the rotor 50, and both side blocks 20, 30 is formed inside the compressor body 60. Yes.
具体的には、シリンダ40の内周面41とロータ50の外周面52とが、回転軸51の軸心C回りの1周(角度360[度])の範囲で1箇所だけ近接するように、シリンダ40の内周面41の横断面輪郭形状が設定されていて、これにより、シリンダ室42は単一の空間を形成している。 Specifically, the inner peripheral surface 41 of the cylinder 40 and the outer peripheral surface 52 of the rotor 50 are close to each other in one range (angle 360 [degrees]) around the axis C of the rotating shaft 51. The cross-sectional contour shape of the inner peripheral surface 41 of the cylinder 40 is set, whereby the cylinder chamber 42 forms a single space.
なお、シリンダ40の内周面41の横断面輪郭形状のうちシリンダ40の内周面41とロータ50の外周面52とが最も近接した部分として形成された近接部48は、シリンダ40の内周面41とロータ50の外周面52とが最も離れた部分として形成された遠隔部49から、ロータ50の回転方向W(図2において時計回り方向)に沿って下流側に角度270[度]以上(360[度]未満)離れた位置に形成されている。 Note that the proximity portion 48 formed as a portion where the inner peripheral surface 41 of the cylinder 40 and the outer peripheral surface 52 of the rotor 50 are closest to each other in the cross-sectional contour shape of the inner peripheral surface 41 of the cylinder 40 is the inner periphery of the cylinder 40. An angle of 270 [degrees] or more downstream from the remote portion 49 formed as the farthest part between the surface 41 and the outer peripheral surface 52 of the rotor 50 along the rotation direction W (clockwise direction in FIG. 2) of the rotor 50. (It is less than 360 [degrees]).
シリンダ40の内周面41の横断面輪郭形状は、回転軸51およびロータ50の回転方向Wに沿って遠隔部49から近接部48に至るまで、ロータ50の外周面52とシリンダ40の内周面41との間の距離が徐々に減少するような形状に設定されているが、詳細については後述する。 The cross-sectional contour shape of the inner peripheral surface 41 of the cylinder 40 is such that the outer peripheral surface 52 of the rotor 50 and the inner periphery of the cylinder 40 extend from the remote portion 49 to the proximity portion 48 along the rotation direction W of the rotary shaft 51 and the rotor 50. The shape is set such that the distance from the surface 41 gradually decreases, but details will be described later.
ベーン58はロータ50に形成されたベーン溝59に収容されていて、ベーン溝59に供給される冷凍機油Rや冷媒ガスGによる背圧により、ロータ50の外周面52から外方に突出する。 The vane 58 is accommodated in a vane groove 59 formed in the rotor 50, and protrudes outward from the outer peripheral surface 52 of the rotor 50 due to the back pressure caused by the refrigerating machine oil R and the refrigerant gas G supplied to the vane groove 59.
また、ベーン58は単一のシリンダ室42を複数の圧縮室43に仕切るものであり、回転軸51およびロータ50の回転方向Wに沿って相前後する2つのベーン58によって1つの圧縮室43が形成される。したがって、5枚のベーン58が回転軸51回りに角度72[度]の等角度間隔で設置された本実施形態においては、5つ乃至6つの圧縮室43が形成される。 The vane 58 partitions the single cylinder chamber 42 into a plurality of compression chambers 43, and one compression chamber 43 is formed by two vanes 58 that move back and forth along the rotation direction W of the rotating shaft 51 and the rotor 50. It is formed. Therefore, in the present embodiment in which five vanes 58 are installed around the rotation shaft 51 at equal angular intervals of 72 degrees, five to six compression chambers 43 are formed.
なお、2枚のベーン58,58の間に近接部48が存在する圧縮室43については、近接部48と1枚のベーン58とによって1つの閉じた空間を構成するため、2枚のベーン58,58の間に近接部48が存在する圧縮室43は結果的に2つの圧縮室43,43となるため、5枚のベーンのものであっても6つの圧縮室43が形成される。 In addition, in the compression chamber 43 in which the proximity portion 48 exists between the two vanes 58 and 58, the proximity portion 48 and the one vane 58 constitute one closed space, so that the two vanes 58 are provided. , 58, the compression chamber 43 in which the proximity portion 48 exists results in two compression chambers 43, 43, so that six compression chambers 43 are formed even for five vanes.
ベーン58によりシリンダ室42を仕切って得られた圧縮室43の内部の容積は、回転方向Wに沿って圧縮室43が遠隔部49から近接部48に至るまで徐々に小さくなる。 The internal volume of the compression chamber 43 obtained by partitioning the cylinder chamber 42 by the vane 58 gradually decreases along the rotation direction W from the remote portion 49 to the proximity portion 48.
このシリンダ室42の、回転方向Wの最上流側の部分(回転方向Wに沿って、近接部48に対する下流側の直近部分)には、フロントサイドブロック20に形成された、吸入室13に通じる吸入孔23(図2において、フロントサイドブロック20は断面よりも紙面手前側に位置するため、このフロントサイドブロック20に形成された吸入孔23は想像線(二点鎖線)で記載している。)が臨んでいる。 A portion of the cylinder chamber 42 on the most upstream side in the rotation direction W (a portion on the downstream side of the proximity portion 48 along the rotation direction W) leads to the suction chamber 13 formed in the front side block 20. The suction hole 23 (in FIG. 2, the front side block 20 is located on the front side of the drawing with respect to the cross section, and therefore, the suction hole 23 formed in the front side block 20 is indicated by an imaginary line (two-dot chain line). ).
一方、シリンダ室42の、ロータ50の回転方向Wの最下流側の部分(回転方向Wに沿って、近接部48に対する上流側の直近部分)には、シリンダ40に形成された第1の吐出部45の吐出チャンバ45aに通じた吐出孔45bが臨み、その上流側には、シリンダ40に形成された第2の吐出部46の吐出チャンバ46aに通じた吐出孔46bが臨んでいる。 On the other hand, a first discharge formed in the cylinder 40 is formed in a portion of the cylinder chamber 42 on the most downstream side in the rotation direction W of the rotor 50 (a portion on the upstream side with respect to the proximity portion 48 along the rotation direction W). A discharge hole 45b communicated with the discharge chamber 45a of the section 45 faces, and a discharge hole 46b communicated with the discharge chamber 46a of the second discharge section 46 formed in the cylinder 40 faces upstream.
シリンダ40の内周面41の横断面輪郭形状は、吸入室13からフロントサイドブロック20に形成された吸入孔23を通じた冷媒ガスGの圧縮室43への吸入、圧縮室43内での冷媒ガスGの圧縮および圧縮室43から吐出孔45bを通じた吐出チャンバ45aへの冷媒ガスGの吐出を、ロータ50の1回転の期間に1つの圧縮室43につき1サイクルだけ行うように設定されている。 The cross-sectional contour shape of the inner peripheral surface 41 of the cylinder 40 is such that the refrigerant gas G is sucked into the compression chamber 43 from the suction chamber 13 through the suction hole 23 formed in the front side block 20, and the refrigerant gas in the compression chamber 43. The compression of G and the discharge of the refrigerant gas G from the compression chamber 43 to the discharge chamber 45a through the discharge hole 45b are set to perform only one cycle per one compression chamber 43 during one rotation of the rotor 50.
ロータ50の回転方向Wの最上流側では、シリンダ40の内周面41とロータ50の外周面52との間隔が小さい状態から急激に大きくなるように内周面41の横断面輪郭形状が設定されていて、遠隔部49を含んだ角度範囲では回転方向Wへの回転に伴って圧縮室43の容積が拡大してフロントサイドブロック20に形成された吸入孔23を通じて圧縮室43内に冷媒ガスGが吸入される行程(吸入行程)となる。 On the most upstream side in the rotational direction W of the rotor 50, the cross-sectional contour shape of the inner peripheral surface 41 is set so that the distance between the inner peripheral surface 41 of the cylinder 40 and the outer peripheral surface 52 of the rotor 50 increases rapidly from a small state. In the angle range including the remote portion 49, the volume of the compression chamber 43 increases with the rotation in the rotation direction W, and the refrigerant gas enters the compression chamber 43 through the suction hole 23 formed in the front side block 20. G is a stroke inhaled (inhalation stroke).
次いで、回転方向Wの下流に向かって、シリンダ40の内周面41とロータ50の外周面52との間隔が徐々に小さくなるように内周面41の横断面輪郭形状が設定されているため、その範囲ではロータ50の回転に伴って圧縮室43の容積が減少し、圧縮室43内の冷媒ガスGが圧縮される行程(圧縮行程)となる。 Next, the cross-sectional contour shape of the inner peripheral surface 41 is set so that the distance between the inner peripheral surface 41 of the cylinder 40 and the outer peripheral surface 52 of the rotor 50 gradually decreases toward the downstream in the rotation direction W. In this range, the volume of the compression chamber 43 decreases with the rotation of the rotor 50, and a stroke (compression stroke) in which the refrigerant gas G in the compression chamber 43 is compressed.
さらに、ロータ50の回転方向Wの下流側は、シリンダ40の内周面41とロータ50の外周面52との間隔がさらに小さくなって冷媒ガスGの圧縮がさらに進み、冷媒ガスGの圧力が吐出圧力に達すると冷媒ガスGは後述する吐出孔45b,46bを通じて各吐出部45,46の吐出チャンバ45a,46aに吐出される行程(吐出行程)となる。 Further, on the downstream side in the rotation direction W of the rotor 50, the interval between the inner peripheral surface 41 of the cylinder 40 and the outer peripheral surface 52 of the rotor 50 is further reduced, and the compression of the refrigerant gas G further proceeds. When the discharge pressure is reached, the refrigerant gas G becomes a stroke (discharge stroke) discharged to the discharge chambers 45a and 46a of the discharge portions 45 and 46 through discharge holes 45b and 46b described later.
そして、ロータ50の回転に伴って、各圧縮室43が吸入行程、圧縮行程、吐出行程をこの順序で繰り返すことにより、吸入室13から吸入された低圧の冷媒ガスGは高圧になって圧縮機本体60の外部となるサイクロンブロック70(油分離器)に吐出される。 As the rotor 50 rotates, each compression chamber 43 repeats the suction stroke, the compression stroke, and the discharge stroke in this order, so that the low-pressure refrigerant gas G sucked from the suction chamber 13 becomes high pressure and the compressor It is discharged to a cyclone block 70 (oil separator) that is outside the main body 60.
各吐出部45,46は、シリンダ40の外周面と本体ケース11とによって囲まれた空間である吐出チャンバ45a,46aと、吐出チャンバ45a,46aと圧縮室43とを通じさせる吐出孔45b,46bと、圧縮室43内の冷媒ガスGの圧力が吐出チャンバ45a,46a内の圧力(吐出圧力)以上のとき、差圧により吐出チャンバ45a,46aの側に反るように弾性変形して吐出孔45b,46bを開き、冷媒ガスGの圧力が吐出チャンバ45a,46a内の圧力(吐出圧力)未満のとき弾性力により吐出孔45b,46bを閉じる吐出弁45c,46cと、吐出弁45c,46cが吐出チャンバ45a,46aの側に過度に反るのを防止する弁サポート45d,46dとを備えている。 The discharge portions 45 and 46 include discharge chambers 45 a and 46 a that are spaces surrounded by the outer peripheral surface of the cylinder 40 and the main body case 11, and discharge holes 45 b and 46 b that pass through the discharge chambers 45 a and 46 a and the compression chamber 43. When the pressure of the refrigerant gas G in the compression chamber 43 is equal to or higher than the pressure (discharge pressure) in the discharge chambers 45a and 46a, the pressure is changed elastically so as to warp the discharge chambers 45a and 46a due to the differential pressure. , 46b, and when the pressure of the refrigerant gas G is less than the pressure (discharge pressure) in the discharge chambers 45a, 46a, the discharge valves 45c, 46c and the discharge valves 45c, 46c close the discharge holes 45b, 46b by the elastic force. Valve supports 45d and 46d are provided to prevent excessive warpage on the side of the chambers 45a and 46a.
なお、2つの吐出部45,46のうち、回転方向Wの下流側に設けられている吐出部、すなわち近接部48に近い側の第1の吐出部45は主たる吐出部である。 Of the two discharge portions 45 and 46, the discharge portion provided on the downstream side in the rotation direction W, that is, the first discharge portion 45 on the side close to the proximity portion 48 is the main discharge portion.
この主たる吐出部である第1の吐出部45には、内部の圧力が常に吐出圧力に達している圧縮室43が臨んでいるため、圧縮室43が第1の吐出部45を通過している期間中は常に、その圧縮室43の内部で圧縮された冷媒ガスGが吐出され続けている。 The first discharge section 45, which is the main discharge section, faces the compression chamber 43 in which the internal pressure always reaches the discharge pressure, so the compression chamber 43 passes through the first discharge section 45. During the period, the refrigerant gas G compressed in the compression chamber 43 is continuously discharged.
一方、2つの吐出部45,46のうち、回転方向Wの上流側に設けられている吐出部、すなわち近接部48から遠い側の第2の吐出部46は副次的な吐出部である。 On the other hand, of the two discharge parts 45 and 46, the discharge part provided on the upstream side in the rotation direction W, that is, the second discharge part 46 on the side far from the proximity part 48 is a secondary discharge part.
この副次的な吐出部である第2の吐出部46は、圧縮室43が下流側の吐出部45に臨む以前の段階で吐出圧力に達したときに、圧縮室43内の過圧縮(吐出圧力を超える圧力に圧縮されること)を防止するために設けられたものであり、圧縮室43が吐出部46に臨んでいる期間中に圧縮室43内の圧力が吐出圧力に達した場合にのみ、圧縮室43の内部の冷媒ガスGを吐出させ、圧縮室43内の圧力が吐出圧力に達していない場合は、圧縮室43の内部の冷媒ガスGを吐出させない。 The second discharge section 46, which is a secondary discharge section, over-compresses (discharges in the compression chamber 43 when the discharge pressure reaches the level before the compression chamber 43 faces the discharge section 45 on the downstream side. In the case where the pressure in the compression chamber 43 reaches the discharge pressure during the period in which the compression chamber 43 is facing the discharge portion 46. Only when the refrigerant gas G inside the compression chamber 43 is discharged and the pressure inside the compression chamber 43 does not reach the discharge pressure, the refrigerant gas G inside the compression chamber 43 is not discharged.
第1の吐出部45の吐出チャンバ45aは、リヤサイドブロック30の外面(吐出室14に向いた面)まで貫通して形成された吐出路38に臨んでいて、この吐出チャンバ45aは吐出路38を介してリヤサイドブロック30の外面に取り付けられたサイクロンブロック70に通じている。 The discharge chamber 45a of the first discharge unit 45 faces the discharge path 38 formed so as to penetrate to the outer surface of the rear side block 30 (the surface facing the discharge chamber 14), and the discharge chamber 45a passes through the discharge path 38. To the cyclone block 70 attached to the outer surface of the rear side block 30.
一方、第2の吐出部46の吐出チャンバ46aは、サイクロンブロック70に直接的に通じているものではなく、シリンダ40の外周面に形成された切欠きが第1の吐出部45の吐出チャンバ45aに通じた連通路39となっていて、この連通路39、吐出チャンバ45aおよび吐出路38を介してサイクロンブロック70に通じている。 On the other hand, the discharge chamber 46 a of the second discharge unit 46 does not directly communicate with the cyclone block 70, and a notch formed in the outer peripheral surface of the cylinder 40 has a discharge chamber 45 a of the first discharge unit 45. The communication path 39 communicates with the cyclone block 70 and communicates with the cyclone block 70 via the communication path 39, the discharge chamber 45 a and the discharge path 38.
したがって、第2の吐出部46の吐出チャンバ46aに吐出された冷媒ガスGは、連通路39、吐出チャンバ45aおよび吐出路38をこの順序で通って、サイクロンブロック70に吐出される。 Therefore, the refrigerant gas G discharged to the discharge chamber 46a of the second discharge unit 46 is discharged to the cyclone block 70 through the communication path 39, the discharge chamber 45a, and the discharge path 38 in this order.
サイクロンブロック70は、圧縮機本体60に対して冷媒ガスGの流れの下流側に設けられていて、圧縮機本体60から吐出された冷媒ガスGに混ざった冷凍機油Rを冷媒ガスGから分離するものである。 The cyclone block 70 is provided downstream of the flow of the refrigerant gas G with respect to the compressor body 60, and separates the refrigeration oil R mixed with the refrigerant gas G discharged from the compressor body 60 from the refrigerant gas G. Is.
具体的には、第1の吐出部45の吐出孔45bから吐出チャンバ45aに吐出され、吐出路38を通って圧縮機本体60から吐出された冷媒ガスGおよび第2の吐出部46の吐出孔46bから吐出チャンバ46aに吐出され、連通路39、第1の吐出部45の吐出チャンバ45aおよび吐出路38を通って圧縮機本体60から吐出された冷媒ガスGを、螺旋状に旋回させることで、冷媒ガスGから冷凍機油Rを遠心分離する。 Specifically, the refrigerant gas G discharged from the discharge hole 45 b of the first discharge unit 45 to the discharge chamber 45 a and discharged from the compressor body 60 through the discharge path 38 and the discharge hole of the second discharge unit 46. The refrigerant gas G discharged from the compressor 46b to the discharge chamber 46a and discharged from the compressor main body 60 through the communication passage 39, the discharge chamber 45a of the first discharge portion 45 and the discharge passage 38 is spirally swirled. The refrigerating machine oil R is centrifuged from the refrigerant gas G.
そして、冷媒ガスGから分離された冷凍機油Rは吐出室14の底部に溜まり、冷凍機油Rが分離された後の高圧の冷媒ガスGは吐出室14に吐出された後、吐出ポート11aを通って凝縮器に吐出される。 The refrigerating machine oil R separated from the refrigerant gas G is accumulated at the bottom of the discharge chamber 14, and the high-pressure refrigerant gas G after the refrigerating machine oil R is separated is discharged into the discharge chamber 14 and then passes through the discharge port 11a. And discharged to the condenser.
吐出室14の底部に溜められた冷凍機油Rは、吐出室14の高圧雰囲気により、リヤサイドブロック30に形成された油路34aおよびリヤサイドブロック30に形成された背圧供給用の凹部であるサライ溝31,32を通じて、並びに、リヤサイドブロック30に形成された油路34a,34b、シリンダ40に形成された油路44、フロントサイドブロック20に形成された油路24およびフロントサイドブロック20に形成された背圧供給用の凹部であるサライ溝21,22を通じて、それぞれベーン溝59に供給される。 The refrigerating machine oil R stored at the bottom of the discharge chamber 14 is supplied with oil passages 34a formed in the rear side block 30 and salai grooves that are back pressure supply recesses formed in the rear side block 30 due to the high pressure atmosphere in the discharge chamber 14. 31, 32, and oil passages 34 a and 34 b formed in the rear side block 30, an oil passage 44 formed in the cylinder 40, an oil passage 24 formed in the front side block 20, and the front side block 20. It is supplied to the vane groove 59 through the Sarai grooves 21 and 22 which are recesses for supplying back pressure.
すなわち、ロータ50の両端面まで貫通したベーン溝59が、ロータ50の回転により、各サイドブロック20,30のサライ溝21,31またはサライ溝22,32にそれぞれ通じたときに、その通じたサライ溝21,31またはサライ溝22,32からベーン溝59に冷凍機油Rが供給されて、供給された冷凍機油Rの圧力がベーン58を外方に突出させる背圧となる。 That is, when the vane groove 59 penetrating to both end faces of the rotor 50 is connected to the Sarai grooves 21 and 31 or the Saray grooves 22 and 32 of the side blocks 20 and 30 by the rotation of the rotor 50, the connected salai grooves The refrigerating machine oil R is supplied to the vane groove 59 from the grooves 21, 31 or the Sarai grooves 22, 32, and the pressure of the supplied refrigerating machine oil R becomes a back pressure that causes the vane 58 to protrude outward.
ここで、リヤサイドブロック30の油路34aとサライ溝31との間で冷凍機油Rが通過する通路は、リヤサイドブロック30の軸受37とこの軸受37に支持された回転軸51の外周面との間の非常に狭い隙間である。 Here, the passage through which the refrigerating machine oil R passes between the oil passage 34 a of the rear side block 30 and the Sarai groove 31 is between the bearing 37 of the rear side block 30 and the outer peripheral surface of the rotary shaft 51 supported by the bearing 37. It is a very narrow gap.
そして、冷凍機油Rは、油路34aにおいては吐出室14の高圧雰囲気と同じ高圧であったにもかかわらず、この狭い隙間を通過する間に圧力損失を受けた影響で、サライ溝31に到達したときは、吐出室14の内部の圧力よりも低い圧力である中圧になっている。 The refrigerating machine oil R reaches the salai groove 31 due to the effect of pressure loss while passing through this narrow gap, even though the oil passage 34a has the same high pressure as the high pressure atmosphere of the discharge chamber 14. When this occurs, the pressure is medium pressure, which is lower than the pressure inside the discharge chamber 14.
ここで、中圧とは、吸入室13における冷媒ガスGの圧力である低圧よりも高く、吐出室14における冷媒ガスGの圧力である高圧よりも低い圧力である。 Here, the intermediate pressure is a pressure that is higher than the low pressure that is the pressure of the refrigerant gas G in the suction chamber 13 and lower than the high pressure that is the pressure of the refrigerant gas G in the discharge chamber 14.
同様に、フロントサイドブロック20の油路24とサライ溝21との間で冷凍機油Rが通過する通路は、フロントサイドブロック20の軸受27とこの軸受27に支持された回転軸51の外周面との間の非常に狭い隙間である。 Similarly, the passage through which the refrigerating machine oil R passes between the oil passage 24 of the front side block 20 and the Sarai groove 21 is the bearing 27 of the front side block 20 and the outer peripheral surface of the rotary shaft 51 supported by the bearing 27. It is a very narrow gap between.
そして、冷凍機油Rは、油路24においては吐出室14の高圧雰囲気と同じ高圧であったにもかかわらず、この狭い隙間を通過する間に圧力損失を受けた影響で、サライ溝21に到達したときは、吐出室14の内部の圧力よりも低い圧力である中圧になっている。 The refrigerating machine oil R reaches the salai groove 21 due to the effect of pressure loss while passing through this narrow gap, even though the oil passage 24 has the same high pressure as the high pressure atmosphere of the discharge chamber 14. When this occurs, the pressure is medium pressure, which is lower than the pressure inside the discharge chamber 14.
したがって、サライ溝21,31からベーン溝59に供給されてベーン58をシリンダ40の内周面41に向けて突出させる背圧は、冷凍機油Rの中圧となっている。 Therefore, the back pressure that is supplied from the Sarai grooves 21 and 31 to the vane groove 59 and causes the vane 58 to protrude toward the inner peripheral surface 41 of the cylinder 40 is an intermediate pressure of the refrigerator oil R.
一方、サライ溝22,32は、油路24、34と圧力損失なしで通じているため、サライ溝22,32には、吐出室14の内部の圧力と同等の高い圧力である高圧の冷凍機油Rが供給され、したがって、サライ溝22,32にベーン溝59が通じる圧縮行程の終盤では、ベーン58に高圧の背圧を供給して、ベーン58のチャタリングを防止している。 On the other hand, since the Saray grooves 22 and 32 communicate with the oil passages 24 and 34 without pressure loss, the Saray grooves 22 and 32 have a high pressure refrigerating machine oil having a high pressure equivalent to the pressure inside the discharge chamber 14. Therefore, at the end of the compression stroke in which the vane groove 59 communicates with the saray grooves 22 and 32, high pressure back pressure is supplied to the vane 58 to prevent the vane 58 from chattering.
なお、冷凍機油Rは、ベーン58とベーン溝59との間の隙間や、ロータ50とサイドブロック20,30との間の隙間等から滲みだして、ロータ50と両サイドブロック20,30との間の接触部分や、ベーン58とシリンダ40や両サイドブロック20,30との間の接触部分などにおける潤滑や冷却の機能も発揮し、その冷凍機油Rの一部が、圧縮室43内の冷媒ガスGと混ざるため、サイクロンブロック70により、冷凍機油Rの分離が行われる。 The refrigerating machine oil R starts to ooze out from the gap between the vane 58 and the vane groove 59, the gap between the rotor 50 and the side blocks 20, 30, and the like, and is formed between the rotor 50 and the side blocks 20, 30. A lubricating portion and a cooling function are also exerted in a contact portion between them and a contact portion between the vane 58 and the cylinder 40 or both side blocks 20 and 30, and a part of the refrigerating machine oil R is used as a refrigerant in the compression chamber 43. In order to be mixed with the gas G, the refrigerating machine oil R is separated by the cyclone block 70.
以上のように構成された本実施形態のコンプレッサ100によれば、第1の吐出部45と第2の吐出部46とが、サイクロンブロック70よりも上流側で連通路39により通じているため、第2の吐出部46から吐出された冷媒ガスGは、第1の吐出部45から吐出された冷媒ガスGが吐出される通路である吐出路38を通ってサイクロンブロック70に流入する。 According to the compressor 100 of the present embodiment configured as described above, the first discharge unit 45 and the second discharge unit 46 are communicated by the communication path 39 on the upstream side of the cyclone block 70. The refrigerant gas G discharged from the second discharge portion 46 flows into the cyclone block 70 through a discharge passage 38 that is a passage through which the refrigerant gas G discharged from the first discharge portion 45 is discharged.
これにより、第1の吐出部45から吐出された冷媒ガスGを圧縮機本体60の外部に吐出させるための吐出路38と、第2の吐出部46から吐出された冷媒ガスGを圧縮機本体60の外部に吐出させるための吐出路とを、圧縮機本体60の外面やサイクロンブロック70にそれぞれ別個独立して形成する必要がなく、圧縮機本体60やサイクロンブロック70の構造を簡素化することができる。 Thereby, the refrigerant path G for discharging the refrigerant gas G discharged from the first discharge portion 45 to the outside of the compressor main body 60 and the refrigerant gas G discharged from the second discharge portion 46 are converted into the compressor main body. It is not necessary to form a discharge path for discharging outside the compressor 60 on the outer surface of the compressor body 60 and the cyclone block 70 separately, and the structure of the compressor body 60 and the cyclone block 70 is simplified. Can do.
なお、本実施形態のコンプレッサ100は、第2の吐出部46に吐出した冷媒ガスGを第1の吐出部45に吐出させて、第1の吐出部45に臨む吐出路38を通じて圧縮機本体60の外部に吐出させるものであるが、これとは反対に、第2の吐出部46の吐出チャンバ46aに臨むように、リヤサイドブロック30の外面まで貫通する吐出路を形成し、一方、上述した実施形態において第1の吐出部45の吐出チャンバ45aに臨むように形成されていた吐出路38を削除して、第1の吐出部45の吐出チャンバ45aに吐出した冷媒ガスGを、連通路39、第2の吐出部46の吐出チャンバ46aおよび吐出路を通じて、圧縮機本体60の外部に吐出させるようにしてもよい。 Note that the compressor 100 of the present embodiment causes the refrigerant gas G discharged to the second discharge portion 46 to be discharged to the first discharge portion 45, and the compressor main body 60 through the discharge path 38 facing the first discharge portion 45. On the contrary, a discharge passage that penetrates to the outer surface of the rear side block 30 is formed so as to face the discharge chamber 46a of the second discharge portion 46, while the above-described implementation is performed. In the embodiment, the discharge passage 38 formed so as to face the discharge chamber 45a of the first discharge portion 45 is deleted, and the refrigerant gas G discharged to the discharge chamber 45a of the first discharge portion 45 is replaced with the communication passage 39, You may make it discharge outside the compressor main body 60 through the discharge chamber 46a and the discharge path of the 2nd discharge part 46. FIG.
また、上述した実施形態のコンプレッサ100は、第1の吐出部45の上流側に第2の吐出部46を備えているため、圧縮室43が第1の吐出部45に臨む以前の段階で吐出圧力に達した場合であっても、その圧縮室43が第1の吐出部45より上流側にある第2の吐出部46に臨んでいるときは、その圧縮室43の内部の冷媒ガスGは、第2の吐出部46を通じて圧縮室43から吐出されるため、圧縮室43内の過圧縮(吐出圧力を超える圧力に圧縮されること)を防止することができる。 In addition, since the compressor 100 according to the above-described embodiment includes the second discharge portion 46 on the upstream side of the first discharge portion 45, the discharge is performed at a stage before the compression chamber 43 faces the first discharge portion 45. Even when the pressure has been reached, when the compression chamber 43 faces the second discharge portion 46 on the upstream side of the first discharge portion 45, the refrigerant gas G inside the compression chamber 43 is Since the gas is discharged from the compression chamber 43 through the second discharge portion 46, over-compression (compression to a pressure exceeding the discharge pressure) in the compression chamber 43 can be prevented.
次に、本実施形態のコンプレッサ100のシリンダ40の横断面輪郭形状について、図3,4を参照して詳しく説明する。 Next, the cross-sectional outline shape of the cylinder 40 of the compressor 100 of this embodiment will be described in detail with reference to FIGS.
シリンダ40の内周面41の横断面輪郭形状は、図3に示すように、近接部48と軸心Cとを結んだ基準線Lからの、ロータ50の軸心C回りの回転方向Wに沿った角度θに対応して設定されている。 As shown in FIG. 3, the cross-sectional contour shape of the inner peripheral surface 41 of the cylinder 40 is in the rotational direction W around the axis C of the rotor 50 from the reference line L connecting the proximity portion 48 and the axis C. It is set corresponding to the angle θ along.
具体的には、複数の圧縮室43のうち特定の圧縮室43Aに注目し、この特定の圧縮室43Aの回転方向Wの上流側(後ろ側)に位置するベーン58の、シリンダ40の内周面41との接触点と軸心Cとを結んで得られた直線Kと基準線Lとの間の角度θ(ロータ50の回転角度に対応)ごとの、圧縮室43Aの内部の圧力の、圧縮行程における昇圧速度(角度θの増大に対する圧力の上昇度合い)が、図4に示すように略一定となるように、シリンダ40の内周面41の横断面輪郭形状が設定されている。 Specifically, paying attention to a specific compression chamber 43A among the plurality of compression chambers 43, the inner periphery of the cylinder 40 of the vane 58 located on the upstream side (rear side) in the rotation direction W of the specific compression chamber 43A. The pressure inside the compression chamber 43A for each angle θ (corresponding to the rotation angle of the rotor 50) between the straight line K obtained by connecting the contact point with the surface 41 and the axis C and the reference line L, The cross-sectional contour shape of the inner peripheral surface 41 of the cylinder 40 is set so that the pressure increase speed (the degree of pressure increase with respect to the increase in the angle θ) in the compression stroke is substantially constant as shown in FIG.
以上のように、シリンダ40の内周面41の横断面輪郭形状が形成された本実施形態のコンプレッサ100によれば、圧縮行程および吐出行程を吸入行程に対して長く形成したことによって、短期間での急激な圧縮を回避して圧力の上昇率を小さく(圧力上昇を緩やかに)することができ、過圧縮の発生を防止することができる。 As described above, according to the compressor 100 of the present embodiment in which the cross-sectional contour shape of the inner peripheral surface 41 of the cylinder 40 is formed, the compression stroke and the discharge stroke are formed longer than the suction stroke, so that a short period of time can be obtained. This makes it possible to reduce the rate of increase in pressure (slowly increase in pressure) by avoiding sudden compression at, thereby preventing over-compression.
さらに、圧縮室の内部の圧力の圧縮行程における昇圧速度が略一定となるようにシリンダ40の内周面41の横断面輪郭形状を形成したことによって、吐出圧力に達する直前における昇圧速度の増大による過圧縮の発生も防止することができる。 Furthermore, by forming the cross-sectional contour shape of the inner peripheral surface 41 of the cylinder 40 so that the pressure increase speed in the compression stroke of the pressure inside the compression chamber is substantially constant, the pressure increase speed immediately before reaching the discharge pressure is increased. The occurrence of overcompression can also be prevented.
したがって、動力の増大を防止することができ、効率(成績係数またはCOP(Coefficient Of Performance:冷房能力/動力))を向上させることができる。 Therefore, an increase in power can be prevented, and efficiency (coefficient of performance or COP (Coefficient Of Performance: cooling capacity / power)) can be improved.
なお、圧縮室43Aの内部の圧力の昇圧速度は圧縮行程の全域に亘って略一定であるが、詳細には、圧縮室43Aの内部の圧力が最大の圧力である吐出圧力に達する直前の行程(終盤の行程c2)における昇圧速度が、それよりも以前の行程(圧縮行程のうちの、終盤の行程c2よりも以前の行程c1)における昇圧速度よりもわずかに小さくなるように、シリンダ40の内周面41の横断面輪郭形状が設定されている。 The pressure increase rate of the pressure inside the compression chamber 43A is substantially constant over the entire compression stroke. Specifically, the stroke immediately before the pressure inside the compression chamber 43A reaches the maximum discharge pressure. The boosting speed in the (last stage stroke c2) is slightly smaller than the boosting speed in the earlier stroke (stroke c1 before the last stroke c2 in the compression stroke). The cross-sectional contour shape of the inner peripheral surface 41 is set.
これによって、圧縮室43Aの内部の圧力が吐出圧力に達する直前の行程(終盤の行程c2)で、圧力上昇が緩やかになり、それよりも以前の行程c1における昇圧速度と同等の昇圧速度で圧力上昇するものに比べて、過圧縮の発生を抑制することができる。 As a result, the pressure rises moderately in the stroke immediately before the pressure inside the compression chamber 43A reaches the discharge pressure (the final stroke c2), and the pressure is increased at a pressure increase speed equivalent to the pressure increase speed in the previous stroke c1. The occurrence of overcompression can be suppressed as compared with the rising one.
また、圧縮室43Aの内部の圧力の昇圧速度が圧縮行程の全域に亘って略一定とするシリンダ40の内周面41の横断面輪郭形状は、ロータ50の軸心C回りの回転方向Wに沿った角度θ(基準線Lを角度θ=0[度]とする。)の角度位置における、軸心Cからシリンダ40の内周面41の横断面輪郭形までの距離(半径)Tが、例えば図5の曲線で示されたものとなっている。 Further, the cross-sectional contour shape of the inner peripheral surface 41 of the cylinder 40 in which the pressure increase rate of the pressure inside the compression chamber 43A is substantially constant over the entire compression stroke is in the rotational direction W around the axis C of the rotor 50. The distance (radius) T from the axis C to the cross-sectional profile of the inner peripheral surface 41 of the cylinder 40 at an angular position along the angle θ (the reference line L is an angle θ = 0 [degree]) For example, it is shown by the curve of FIG.
ここで、図5に示した曲線は、圧縮行程において下記(1)から(4)の領域が順次連なるように形成されている。なお、圧縮行程の外、吸入行程や吐出行程も含めると、下記(0)から(5)の領域が順次連なるように形成されている。
(0)圧縮室の容積が増加する領域
(1)圧縮室の容積減少率が増加する領域
(2)圧縮室の容積減少率が低下する領域
(3)圧縮室の容積減少率が再び増加する領域
(4)圧縮室の容積減少率が再び低下する領域
(5)圧縮室の容積が最小で略一定の領域
Here, the curve shown in FIG. 5 is formed so that the following areas (1) to (4) are successively connected in the compression stroke. When the suction stroke and the discharge stroke are included in addition to the compression stroke, the following areas (0) to (5) are formed sequentially.
(0) Region in which the volume of the compression chamber increases (1) Region in which the volume reduction rate of the compression chamber increases (2) Region in which the volume reduction rate of the compression chamber decreases (3) Volume reduction rate of the compression chamber increases again Area (4) Area where the volume reduction rate of the compression chamber decreases again (5) Area where the volume of the compression chamber is minimum and substantially constant
そして、圧縮行程における圧縮室を上記の各領域(1)〜(4)を連ねたように設定することで、圧縮行程の圧縮室の昇圧速度を略一定にすることができる。 Then, by setting the compression chamber in the compression stroke so as to connect the above regions (1) to (4), the pressure increase speed of the compression chamber in the compression stroke can be made substantially constant.
上述の各領域(1)から(4)については、距離Tを角度θの三角関数の累乗式で規定することで、各領域(1)〜(4)を滑らかに繋いだ近似を行うことができる。 For each of the regions (1) to (4) described above, the distance T is defined by a trigonometric power equation of the angle θ, so that approximation can be performed by smoothly connecting the regions (1) to (4). it can.
すなわち、各領域(1)〜(4)は、それぞれの領域ごとに、距離Tと角度θとの関係をそれぞれ近似式で規定するが、単に角度θの近似式で規定したのでは、領域(1),(2)間、領域(2),(3)間、領域(3),(4)間の各境界で、速度等が不連続になり易く、それによってベーン58が瞬間的に跳ねるチャタリングが発生しやすくなる。 That is, for each region (1) to (4), for each region, the relationship between the distance T and the angle θ is defined by an approximate expression. 1), (2), between the regions (2), (3), and between the regions (3), (4), the speed and the like are likely to be discontinuous, thereby causing the vane 58 to jump instantaneously. Chattering is likely to occur.
しかし、各領域(1)〜(4)において、距離Tを角度θの三角関数の累乗式で規定すると、各境界での接合が滑らかになり、ベーン58の瞬間的な跳ねを防止して、チャタリングの発生を防止することができる。 However, in each of the regions (1) to (4), if the distance T is defined by a trigonometric power equation of the angle θ, the joining at each boundary becomes smooth and the instantaneous splash of the vane 58 is prevented. Generation of chattering can be prevented.
なお、各領域(1)〜(4)について、距離Tを規定する角度θの三角関数の累乗式としては、例えば、下記式[1]〜[4]を適用するのが好ましい。 For each region (1) to (4), it is preferable to apply, for example, the following formulas [1] to [4] as a power expression of a trigonometric function of the angle θ that defines the distance T.
すなわち、(1)の領域に対して下記式[1]、(2)の領域に対して下記式[2]、(3)の領域に対応して下記式[3]、(4)の領域に対して下記式[4]をする。
T=r+A1*sin 2(90/(φ6−φ2)*(θ−φ2)+90)
−A2*sin a(90/(φ3−φ2)*(θ−φ2))
ただし、φ2<θ≦φ3 [1]
T=r+A1*sin 2(90/(φ6−φ2)*(θ−φ2)+90)
−A2*sin b(90/(φ4−φ3)*(θ−φ3)+90)
ただし、φ3<θ≦φ4 [2]
T=r+A1*sin 2(90/(φ6−φ2)*(θ−φ2)+90)
+A3*sin c(90/(φ5−φ4)*(θ−φ4))
ただし、φ4<θ≦φ5 [3]
T=r+A1*sin 2(90/(φ6−φ2)*(θ−φ2)+90)
+A3*sin d(90/(φ6−φ5)*(θ−φ5)+90)
ただし、φ5<θ≦φ6 [4]
ここで、r,A1〜A3,φ1〜φ6,a,b,c,dは、それぞれ定数である。
That is, the following formulas [3] and (4) corresponding to the areas of the following formulas [2] and (3) for the area of (1) and the following formulas [2] and (3) for the area of (1): Then, the following formula [4] is used.
T = r + A1 * sin 2 (90 / (φ6-φ2) * (θ−φ2) +90)
-A2 * sin a (90 / (φ3-φ2) * (θ-φ2))
However, φ2 <θ ≦ φ3 [1]
T = r + A1 * sin 2 (90 / (φ6-φ2) * (θ−φ2) +90)
-A2 * sin b (90 / (φ4-φ3) * (θ−φ3) +90)
However, φ3 <θ ≦ φ4 [2]
T = r + A1 * sin 2 (90 / (φ6-φ2) * (θ−φ2) +90)
+ A3 * sin c (90 / (φ5-φ4) * (θ−φ4))
However, φ4 <θ ≦ φ5 [3]
T = r + A1 * sin 2 (90 / (φ6-φ2) * (θ−φ2) +90)
+ A3 * sin d (90 / (φ6-φ5) * (θ−φ5) +90)
However, φ5 <θ ≦ φ6 [4]
Here, r, A1 to A3, φ1 to φ6, a, b, c, and d are constants, respectively.
以上のように、圧縮行程における昇圧速度が図4に示すように略一定となるようにシリンダ40の内周面41の横断面輪郭形状が形成された本実施形態のコンプレッサ100によれば、圧縮室43の内部の圧力が吐出圧力に達する直前における昇圧速度の増大による過圧縮の発生も防止することができ、動力の増大を防止して、効率を向上させることができる。 As described above, according to the compressor 100 of this embodiment in which the cross-sectional contour shape of the inner peripheral surface 41 of the cylinder 40 is formed so that the pressure increasing speed in the compression stroke is substantially constant as shown in FIG. The occurrence of overcompression due to an increase in the pressure increase rate immediately before the pressure inside the chamber 43 reaches the discharge pressure can be prevented, and an increase in power can be prevented to improve efficiency.
しかも、本実施形態のコンプレッサ100は、圧縮行程における圧縮室43を各領域(1)〜(4)を連ねたように設定し、各領域(1)から(4)について、距離Tを角度θの三角関数の累乗式でそれぞれ規定したことで、各領域(1)〜(4)を滑らかに繋いだ近似を行うことができる。 Moreover, the compressor 100 of the present embodiment sets the compression chamber 43 in the compression stroke so as to connect the regions (1) to (4), and sets the distance T to the angle θ for each region (1) to (4). Each of the regions (1) to (4) can be approximated smoothly by being defined by the power of the trigonometric function.
さらにそれらの三角関数の累乗式を、上記格式[1]〜[4]で規定したものとすることにより、角度θに対応した半径の連続性のみならず、速度の連続性も十分に確保することでができ、領域(1),(2)間、領域(2),(3)間、領域(3),(4)間の各境界での接合、ベーン58の進退動作、回転動作が滑らかになり、ベーン58の瞬間的な跳ねを防止して、チャタリングの発生を防止することができる。 Furthermore, the power of the trigonometric function is defined by the above formulas [1] to [4], so that not only the continuity of the radius corresponding to the angle θ but also the continuity of the speed is sufficiently secured. It is possible to perform joints at the boundaries between the regions (1) and (2), between the regions (2) and (3), between the regions (3) and (4), and to move the vane 58 forward and backward. It becomes smooth, and momentary splashing of the vane 58 can be prevented to prevent chattering.
上述した実施形態のコンプレッサ100は、ベーン58を5枚有するものであるが、本発明に係る気体圧縮機はこの形態に限定されるものではなく、ベーンの数は2枚、3枚、4枚、6枚等適宜選択可能であり、そのように選択された枚数のベーンを適用した気体圧縮機によっても、上述した実施形態とコンプレッサ100と同様の作用・効果を得ることができる。 The compressor 100 of the embodiment described above has five vanes 58, but the gas compressor according to the present invention is not limited to this form, and the number of vanes is two, three, and four. 6 and the like can be appropriately selected, and the same operation and effect as the above-described embodiment and the compressor 100 can be obtained also by the gas compressor to which the selected number of vanes are applied.
なお、上述した累乗式[1]〜[4]の各定数r,A1〜A3,φ1〜φ6,a,b,c,dは、ベーン58の枚数等に応じてそれぞれ変更される。 Note that the constants r, A1 to A3, φ1 to φ6, a, b, c, and d in the above power equations [1] to [4] are changed according to the number of vanes 58 and the like.
10 ハウジング
20 フロントサイドブロック
30 リヤサイドブロック
40 シリンダ
41 内周面
43,43A 圧縮室
45 第1の吐出部
46 第2の吐出部
48 近接部
49 遠隔部
50 ロータ
51 回転軸
52 外周面
58 ベーン
60 圧縮機本体
100 電動ベーンロータリコンプレッサ(気体圧縮機)
θ 角度
C 軸心
G 冷媒ガス(気体)
T 距離
W 回転方向
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Housing 20 Front side block 30 Rear side block 40 Cylinder 41 Inner peripheral surface 43, 43A Compression chamber 45 1st discharge part 46 2nd discharge part 48 Proximity part 49 Remote part 50 Rotor 51 Rotating shaft 52 Outer peripheral surface 58 Vane 60 Compression Machine body 100 Electric vane rotary compressor (gas compressor)
θ Angle C Center axis G Refrigerant gas (gas)
T Distance W Direction of rotation
Claims (4)
前記ロータと前記シリンダと前記両サイドブロックと前記ベーンとによって仕切られた複数の圧縮室が内部に形成され、各圧縮室が前記ロータの1回転の期間に気体の吸入、圧縮および前記シリンダに形成された吐出部を通じての吐出を1サイクルのみ行うように形成された圧縮機本体、および前記圧縮機本体を覆うハウジングを備え、前記シリンダの内周面の断面輪郭形状が、圧縮行程および吐出行程を吸入行程に対して長くなるように、かつ前記圧縮室の内部の圧力の、圧縮行程における昇圧速度が一定となるように設定されていることを特徴とする気体圧縮機。 A substantially cylindrical rotor which rotates around the axis, the rotor, cylinder and the vane groove formed in the rotor having an inner circumferential surface of the enclose sectional contour shape from the outside to take the rotor of the outer peripheral surface A plurality of plate-like vanes provided so as to be able to protrude outwardly from the rotor under the back pressure from the rotor, and two side blocks respectively installed on both end surfaces of the rotor and the cylinder ,
A plurality of compression chambers partitioned by the rotor, the cylinder, the both side blocks, and the vanes are formed inside, and each compression chamber is formed in the cylinder for sucking and compressing gas during one rotation of the rotor. has been formed to discharge through the discharge unit so as to perform only one cycle has been compressor body, and a housing covering the compressor main body, the cross-sectional contour shape of the inner peripheral surface of the front Symbol cylinder, the compression stroke and discharge stroke the to be longer with respect to the intake stroke, and the internal pressure of the compression chamber, the gas compressor, characterized in that the boosting speed is set to be constant in the compression stroke.
(1)圧縮室の容積減少率が増加する領域
(2)圧縮室の容積減少率が低下する領域
(3)圧縮室の容積減少率が再び増加する領域
(4)圧縮室の容積減少率が再び低下する領域 The cross-sectional contour shape of the inner peripheral surface of the cylinder corresponding to the compression stroke is formed so that the following areas (1) to (4) are successively connected. Gas compressor.
(1) Region where the volume reduction rate of the compression chamber increases (2) Region where the volume reduction rate of the compression chamber decreases (3) Region where the volume reduction rate of the compression chamber increases again (4) Volume reduction rate of the compression chamber Area that declines again
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