JP2011220263A - Helical type compressor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、螺旋状のブレードが出没自在に嵌め込まれたロータを、内部に円柱状空間を形成するシリンダ内で偏心回転させることによって、流体を圧縮して吐出するヘリカル式圧縮機に関する。 The present invention relates to a helical compressor that compresses and discharges a fluid by rotating eccentrically a rotor in which a spiral blade is inserted and retracted in a cylinder that forms a cylindrical space therein.
従来、内部に円柱状の空間を形成するシリンダ、このシリンダの内部に偏心配置された略円柱状のロータ、およびロータの外周面に形成された螺旋溝に出没自在に嵌め込まれた螺旋状のブレードを備えるヘリカル式圧縮機が知られている(例えば、特許文献1参照)。この種のヘリカル式圧縮機では、ブレードが嵌め込まれたロータをシリンダ内で偏心回転させることによって、流体を吸入し、圧縮して吐出する。 2. Description of the Related Art Conventionally, a cylinder that forms a cylindrical space inside, a substantially cylindrical rotor that is eccentrically arranged inside the cylinder, and a helical blade that is removably fitted in a helical groove formed on the outer peripheral surface of the rotor Is known (for example, see Patent Document 1). In this type of helical compressor, a rotor in which a blade is fitted is eccentrically rotated in a cylinder, whereby fluid is sucked, compressed, and discharged.
より具体的には、ヘリカル式圧縮機のブレードは、ロータの軸方向に対向する側壁面同士の間隔がロータの軸方向一端側から他端側へ向かって徐々に縮小する形状に形成されている。さらに、ヘリカル式圧縮機では、ロータの軸方向に交差するブレードの側壁面、シリンダの内周面、およびロータの外周面によって囲まれた空間により、流体を圧縮する圧縮室が形成されている。 More specifically, the blade of the helical compressor is formed in a shape in which the interval between the side wall surfaces facing each other in the axial direction of the rotor is gradually reduced from one end side to the other end side in the axial direction of the rotor. . Further, in the helical compressor, a compression chamber for compressing fluid is formed by a space surrounded by the side wall surface of the blade that intersects the axial direction of the rotor, the inner peripheral surface of the cylinder, and the outer peripheral surface of the rotor.
従って、ロータをシリンダ内で偏心回転させると、圧縮室は、ロータの軸方向一端側から他端側へ移動しながら、ロータの軸方向に対向する側壁面同士の間隔の縮小に伴って、その容積を縮小させる。これにより、特許文献1のヘリカル式圧縮機では、ロータの軸方向一端側から吸入した流体を、圧縮して他端側から吐出するようにしている。 Therefore, when the rotor is eccentrically rotated in the cylinder, the compression chamber moves from one end side in the axial direction of the rotor to the other end side, and as the interval between the side wall surfaces facing in the axial direction of the rotor decreases, Reduce the volume. Thereby, in the helical compressor of patent document 1, the fluid suck | inhaled from the axial direction one end side of the rotor is compressed and discharged from the other end side.
ところで、特許文献1のヘリカル式圧縮機では、ロータの軸方向一端側(以下、吸入側という)に形成される圧縮室が、流体を吸入する流体吸入口(吸入ポート)と連通している間は、ロータが回転しても流体を圧縮することができない。同様に、ロータの軸方向他端側(以下、吐出側という)に形成される圧縮室が、流体を吐出する流体吐出口(吐出ポート)と連通している間は、ロータが回転しても流体を圧縮することができない。 By the way, in the helical compressor of Patent Document 1, a compression chamber formed on one end side in the axial direction of the rotor (hereinafter referred to as suction side) is in communication with a fluid suction port (suction port) for sucking fluid. Cannot compress the fluid even if the rotor rotates. Similarly, while the compression chamber formed on the other axial end of the rotor (hereinafter referred to as the discharge side) communicates with the fluid discharge port (discharge port) for discharging the fluid, the rotor rotates. The fluid cannot be compressed.
従って、特許文献1のヘリカル式圧縮機における機械的な圧縮比は、圧縮室が流体吸入口に連通しなくなったときの容積と圧縮室が流体吐出口に連通する直前の容積との比によって決定される。このことを図9〜12を用いて詳細に説明する。 Therefore, the mechanical compression ratio in the helical compressor of Patent Document 1 is determined by the ratio between the volume when the compression chamber stops communicating with the fluid suction port and the volume immediately before the compression chamber communicates with the fluid discharge port. Is done. This will be described in detail with reference to FIGS.
なお、図9は、特許文献1と同様の構成のヘリカル式圧縮機20において、各圧縮室CR10、CR20、CR30、CR40を形成するブレード230の対向する側壁面同士の軸方向の距離を示す説明図である。より詳細には、図9には、ヘリカル式圧縮機20の模式的な軸方向断面図とブレード230の吸入側の側壁面と吐出側の側壁面の位置を展開して示したグラフとの対応関係が図示されている。
FIG. 9 shows an axial distance between opposing side wall surfaces of the
また、図9に示すように、このヘリカル式圧縮機20のブレード230は3巻(1080°)の螺旋状に形成されている。そして、図9の軸方向断面図では、ブレード230の吸入側の末端部がロータ220の螺旋溝内部に没入した状態を示している。さらに、図9のグラフでは、ブレード230の吸入側の末端部のうち、吐出側の側壁面の開始位置を基準角度0°とし、ブレード230の吸入側の末端部のうち、吸入側の側壁面の開始位置を基準角度に対して一巻分遅れた−360°としている。
Further, as shown in FIG. 9, the
図9のグラフから明らかなように、ブレード230の吸入側の側壁面と吐出側の側壁面の位置は角度θに対して同様の軌跡を描きながら変化する。そこで、図9のグラフでは、ブレード230の吸入側の側壁面と吐出側の側壁面の位置を、角度θの関数f(θ)で表している。
As is apparent from the graph of FIG. 9, the positions of the side wall surface on the suction side and the side wall surface on the discharge side of the
また、図10は、図9の軸方向断面図のB−B断面図であり、図11は、図10に示すシリンダ210の内周面とロータ220の外周面との径方向距離H(θ)の変化を示すグラフである。図11における横軸の角度は、図9に示すグラフの横軸と同様に、ブレード230の吸入側の末端部を起点とした角度を示している。
10 is a BB cross-sectional view of the axial cross-sectional view of FIG. 9, and FIG. 11 is a radial distance H (θ between the inner peripheral surface of the
まず、図9に示すように、最も吸入側に形成される吸入側圧縮室CR10は、ブレード230の−360°〜0°に位置付けられる吸入側の側壁面、シリンダ210の内周面、ロータ220の外周面、およびシリンダ210の吸入側を閉塞する吸入側蓋部材2110によって囲まれた空間である。この吸入側圧縮室CR10では、吸入側蓋部材2110に設けられた冷媒吸入口2110aと連通しているため、ロータ220が回転しても流体を圧縮することができない。
First, as shown in FIG. 9, the suction side compression chamber CR10 formed on the most suction side includes a suction side wall surface positioned at −360 ° to 0 ° of the
次に、吸入側圧縮室CR10の隣であって吐出側に形成される圧縮室CR20は、ブレード230の0°〜360°に位置付けられる吐出側の側壁面および吸入側の側壁面、シリンダ210の内周面、およびロータ220の外周面によって囲まれた空間である。この圧縮室CR20は、ロータ220の回転に伴って容積が縮小するので、流体を圧縮することができる。
Next, the compression chamber CR20 formed adjacent to the suction side compression chamber CR10 and on the discharge side is a side wall surface on the discharge side and a side wall surface on the suction side, which is positioned at 0 ° to 360 ° of the
さらに、圧縮室CR20の隣であって吐出側に形成される圧縮室CR30は、ブレード230の360°〜720°に位置付けられる吐出側の側壁面および吸入側の側壁面、シリンダ210の内周面、ロータ220の外周面によって囲まれた空間である。この圧縮室CR30についても圧縮室CR20と同様に、ロータ220の回転に伴って容積が縮小するので、流体を圧縮することができる。
Further, the compression chamber CR30 formed on the discharge side next to the compression chamber CR20 includes a discharge side wall surface and a suction side wall surface, and an inner peripheral surface of the
なお、圧縮室CR20、CR30の容積は、図9に示される圧縮室CR20、CR30を構成するブレード230の対向する側壁面間の距離f(θ+360°)−f(θ)と図11に示されるロータ220の外周面とシリンダ210の内周面との径方向距離H(θ)との積算値をロータ220の回転角度で積分することによって、以下の数式によって求めることができる。
The volumes of the compression chambers CR20 and CR30 are shown in FIG. 11 as the distance f (θ + 360 °) −f (θ) between the opposing side wall surfaces of the
ところが、図9に示すように、圧縮室CR30の隣であって最も吐出側に形成される吐出側圧縮室CR40は、ブレード230の720°〜1080°に位置付けられる吐出側の側壁面、シリンダ210の内周面、ロータ220の外周面、およびシリンダ210の吐出側を閉塞する吐出側蓋部材2120によって囲まれた空間となる。この圧縮室CR40は、吐出側蓋部材2120に設けられた冷媒吐出口2120aと連通しているため、ロータ220が回転しても流体を圧縮することができない。
However, as shown in FIG. 9, the discharge-side compression chamber CR40 formed next to the compression chamber CR30 and closest to the discharge side is the side wall surface on the discharge side positioned at 720 ° to 1080 ° of the
従って、ブレード230の回転角度に対するヘリカル式圧縮機20内の流体の圧力は、図12に示すように変化する。なお、図12は、ブレード230の回転角度に対するヘリカル式圧縮機20内の流体の圧力変化を示すグラフである。
Therefore, the pressure of the fluid in the
換言すると、特許文献1と同様の構成のヘリカル式圧縮機20では、3巻のブレード230のうち、2巻分(0°〜720°)しか流体の圧縮に寄与しない。従って、特許文献1のヘリカル式圧縮機における機械的な圧縮比は、圧縮室が流体吸入口に連通しなくなったときの容積(図9の0°〜360°)と圧縮室が流体吐出口に連通する直前の容積(図9の360°〜720°)との比によって決定されることになる。
In other words, in the
このため、例えば、特許文献1のヘリカル式圧縮機を、圧縮機吐出冷媒と外気とを熱交換させて放熱させる冷凍サイクルに適用した場合、外気温の低下等に伴ってサイクルの高圧側冷媒圧力が低下する運転条件であっても、圧縮機から不必要に高圧な冷媒が吐出されてしまい、冷凍サイクルの作動効率を大きく低下させてしまうことが懸念される。 For this reason, for example, when the helical compressor of Patent Document 1 is applied to a refrigeration cycle in which heat is exchanged between the refrigerant discharged from the compressor and the outside air to dissipate heat, the high-pressure side refrigerant pressure of the cycle with a decrease in the outside air temperature or the like Even if the operating conditions are low, there is a concern that unnecessarily high-pressure refrigerant is discharged from the compressor and the operating efficiency of the refrigeration cycle is greatly reduced.
本発明は、上記点に鑑み、要求される圧力まで適切に流体を昇圧させることが可能なヘリカル式圧縮機を提供することを目的とする。 In view of the above points, an object of the present invention is to provide a helical compressor capable of appropriately boosting a fluid to a required pressure.
上記目的を達成するため、請求項1に記載の発明では、内部に円柱状の空間を形成するシリンダ(21)と、シリンダ(21)の内部に偏心配置されるとともに、その外周面に螺旋状に延びる螺旋溝(22a)が形成された円柱状のロータ(22)と、螺旋溝(22a)に出没自在に嵌め込まれ、その外周端部がシリンダ(21)の内周面に接触することによって、シリンダ(21)の内周面とロータ(22)の外周面との間に圧縮室(CR1、CR2、CR3)を形成する螺旋状のブレード(23)とを備え、ロータ(22)をシリンダ(21)の中心軸に対して偏心回転させることによって、圧縮室(CR1、CR2、CR3)をロータ(22)の軸方向の一端側から他端側へ移動させながら、一端側から吸入した流体を圧縮するヘリカル式圧縮機であって、
ブレード(23)のうち他端側の末端部(23a)は、ブレード(23)のうち末端部(23a)よりも一端側の部位に設けられた連結部(23b)に連結されており、シリンダ(21)には、ブレード(23)のうち末端部(23a)および連結部(23b)に連なる部位、シリンダ(21)の内周面、並びに、ロータ(22)の外周面によって囲まれた吐出側圧縮室(CR3)から流体を流出させる吐出穴(21a)が設けられており、さらに、流体が吐出側圧縮室(CR3)から吐出穴(21a)を介して流出する方向に流れることを許容する逆止弁(27)を備えるヘリカル式圧縮機を特徴とする。
In order to achieve the above object, in the invention described in claim 1, a cylinder (21) that forms a cylindrical space inside, and an eccentric arrangement inside the cylinder (21), and a spiral shape on the outer peripheral surface thereof. A cylindrical rotor (22) formed with a spiral groove (22a) extending in the shape of a cylindrical groove (22a) and a spiral groove (22a) that can be projected and retracted, and its outer peripheral end contacting the inner peripheral surface of the cylinder (21) A helical blade (23) that forms a compression chamber (CR1, CR2, CR3) between the inner peripheral surface of the cylinder (21) and the outer peripheral surface of the rotor (22), and the rotor (22) The fluid sucked from one end side while moving the compression chamber (CR1, CR2, CR3) from one end side to the other end side in the axial direction of the rotor (22) by rotating eccentrically with respect to the central axis of (21). Compressing helica Be an expression compressor,
The end portion (23a) on the other end side of the blade (23) is connected to a connecting portion (23b) provided at a position on one end side of the end portion (23a) of the blade (23). (21) includes a discharge portion surrounded by a portion of the blade (23) connected to the end (23a) and the connecting portion (23b), the inner peripheral surface of the cylinder (21), and the outer peripheral surface of the rotor (22). Discharge hole (21a) for allowing fluid to flow out from the side compression chamber (CR3) is provided, and further allows fluid to flow in the direction of flowing out from the discharge side compression chamber (CR3) via the discharge hole (21a). It features a helical compressor with a check valve (27).
これによれば、ブレード(23)の他端側の末端部(23a)と連結部(23b)が連結されているので、他端側に形成される吐出側圧縮室(CR3)を袋小路形状とすることができる。従って、逆止弁(27)が閉じて吐出穴(21a)が閉塞された状態が維持されれば、吐出側圧縮室(CR3)内の流体を圧縮し続けることができる。 According to this, since the end portion (23a) and the connecting portion (23b) on the other end side of the blade (23) are connected, the discharge side compression chamber (CR3) formed on the other end side is formed into a bag path shape. can do. Therefore, if the check valve (27) is closed and the discharge hole (21a) is kept closed, the fluid in the discharge side compression chamber (CR3) can be continuously compressed.
一方、逆止弁(27)が開くことによって吐出側圧縮室(CR3)内の流体を吐出穴(21a)から流出させることができるので、逆止弁(27)が開いた後は、特許文献1のヘリカル式圧縮機と同様に、ロータ(22)が回転しても流体が圧縮されない。その結果、吐出流体圧力を不必要に上昇させてしまうことがなく、要求される圧力まで適切に流体を昇圧させることができる。 On the other hand, since the fluid in the discharge side compression chamber (CR3) can flow out of the discharge hole (21a) by opening the check valve (27), after the check valve (27) is opened, the patent document As with the helical compressor 1, the fluid is not compressed even when the rotor (22) rotates. As a result, the fluid pressure can be appropriately increased to the required pressure without unnecessarily increasing the discharge fluid pressure.
請求項2に記載の発明では、請求項1に記載のヘリカル式圧縮機において、吐出穴(21a)は、吐出側圧縮室(CR3)のうち末端部(23a)と連結部(23b)との連結部位の近傍に連通するように設けられていることを特徴とする。これによれば、逆止弁(27)が閉じて吐出穴(21a)が閉塞された状態が維持されれば、流体が最も高圧化するまで圧縮することができる。
In the invention according to
なお、本請求項における「近傍に連通する」とは、吐出穴(21a)が吐出側圧縮室(CR3)のうち末端部(23a)と連結部(23b)との連結部位に隣接するように開口していることのみを意味するだけでなく、製造上の誤差や組み付けの都合で連結部位から僅かに離れた位置に開口していることを含む意味である。 In addition, the term “communicating in the vicinity” in this claim means that the discharge hole (21a) is adjacent to the connection portion between the end portion (23a) and the connection portion (23b) in the discharge side compression chamber (CR3). It means not only that it is opened, but also that it is opened at a position slightly away from the connecting part due to manufacturing errors and assembly reasons.
請求項3に記載の発明では、請求項1または2に記載のヘリカル式圧縮機において、ロータ(22)のうち他端側の端部は、ロータ(22)の最大外径よりも径の小さい小径部(22d)になっており、小径部(22d)には、螺旋溝(22a)の一部を形成するリング部材(22e)が固定されていることを特徴とする。 According to a third aspect of the present invention, in the helical compressor according to the first or second aspect, the other end of the rotor (22) has a diameter smaller than the maximum outer diameter of the rotor (22). A small diameter portion (22d) is formed, and a ring member (22e) forming a part of the spiral groove (22a) is fixed to the small diameter portion (22d).
これによれば、ロータ(22)の外周面に形成された螺旋溝(22a)に、ブレード(23)を嵌め込んだ後に、リング部材(22e)を小径部(22d)に固定することができるので、ブレード(23)をロータ(22)に嵌め込む際の組付性を向上できる。 According to this, the ring member (22e) can be fixed to the small diameter portion (22d) after the blade (23) is fitted into the spiral groove (22a) formed on the outer peripheral surface of the rotor (22). Therefore, the assembling property when the blade (23) is fitted into the rotor (22) can be improved.
請求項4に記載の発明では、請求項1ないし3のいずれか1つに記載のヘリカル式圧縮機において、末端部(23a)および連結部(23b)のうちいずれか一方には、他方に向かって突出する突出部(23c)が形成されており、突出部(23c)が末端部(23a)および連結部(23b)のうち他方に設けられた係合穴(23d)に嵌め込まれることによって、末端部(23a)および連結部(23b)が連結されていることを特徴とする。 According to a fourth aspect of the present invention, in the helical compressor according to any one of the first to third aspects, one of the end portion (23a) and the connecting portion (23b) faces the other. A projecting portion (23c) is formed, and the projecting portion (23c) is fitted into an engagement hole (23d) provided on the other of the end portion (23a) and the connecting portion (23b), The terminal part (23a) and the connection part (23b) are connected.
これによれば、ブレード(23)を螺旋溝(22a)へ嵌め込む際の組付性を向上できる。さらに、ブレード(23)として、末端部(23a)および連結部(23b)が連結されたものを形成する必要がなく、ブレード(23)を容易に製造することができる。 According to this, the assembling property when the blade (23) is fitted into the spiral groove (22a) can be improved. Furthermore, it is not necessary to form the blade (23) in which the end portion (23a) and the connecting portion (23b) are connected, and the blade (23) can be easily manufactured.
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。 In addition, the code | symbol in the bracket | parenthesis of each means described in this column and the claim is an example which shows a corresponding relationship with the specific means as described in embodiment mentioned later.
(第1実施形態)
図1〜5により、本発明の第1実施形態を説明する。図1は、本実施形態のヘリカル式圧縮機(以下、単に圧縮機という)2が適用された冷凍サイクル1の全体構成図である。この冷凍サイクル1は、室内の空調を行う空調装置において、室内へ送風される室内送風空気を冷却する機能を担うものである。
(First embodiment)
A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is an overall configuration diagram of a refrigeration cycle 1 to which a helical compressor (hereinafter simply referred to as a compressor) 2 of the present embodiment is applied. This refrigeration cycle 1 has a function of cooling indoor air blown into a room in an air conditioner that performs indoor air conditioning.
より具体的には、冷凍サイクル1は、冷媒を圧縮して吐出する圧縮機2、圧縮機2吐出冷媒を外気と熱交換させて放熱させる放熱器3、放熱器3流出冷媒を減圧膨張させる膨張弁4、および膨張弁4にて減圧された冷媒を蒸発させることによって吸熱作用を発揮させて室内送風空気を冷却する蒸発器5を環状に接続して構成される周知の蒸気圧縮式の冷凍サイクルである。
More specifically, the refrigeration cycle 1 includes a
次に、図2、3に基づいて、本実施形態の圧縮機2の詳細構成を説明する。図2(a)は、圧縮機2の軸方向断面図であり、図2(b)は、図2(a)の側面図である。また、図3は、図2(b)のA−A断面図、すなわち後述するロータ22およびブレード23の円筒状外周面の展開図に相当する図面であって、ブレード23の吐出側蓋部材212側の末端部23a近傍を図示している。
Next, based on FIG. 2, 3, the detailed structure of the
圧縮機2は、図2に示すように、シリンダ21、シリンダ21の内部に配置されるロータ22、ロータ22の螺旋溝22aに出没自在に嵌め込まれた螺旋状のブレード23、電動モータ24、電動モータ24の回転駆動力をロータ22に伝達するシャフト25等を有して構成されている。
As shown in FIG. 2, the
シリンダ21は、略円筒状の金属で形成されており、圧縮機2の外殻を構成するとともに、その内部にロータ22、ブレード23、シャフト25等を収容する円柱状空間を形成している。さらに、シリンダ21の内周面は、後述するようにロータ22およびブレード23とともに、流体である冷媒を圧縮する複数の圧縮室CRを形成する。
The
円筒状に形成されたシリンダ21の一方の開口端部は、円板状の金属で形成された吸入側蓋部材211によって閉塞されている。この吸入側蓋部材211には、その表裏を貫通する貫通穴が設けられており、この貫通穴は冷媒を複数の圧縮室CRのうち、最も吸入側蓋部材211側に位置付けられる吸入側圧縮室CR1へ吸入させる冷媒吸入口211aとして機能する。
One open end of the
また、シリンダ21の他方の開口端部も、円板状の金属で形成された吐出側蓋部材212によって閉塞されている。この吐出側蓋部材212の中心部には、シャフト25を貫通させる貫通穴212aが設けられている。この貫通穴212aには図示しないシール部材(リップシール)が配置されており、これによりシャフト25と貫通穴212aとの隙間からの冷媒の漏れが防止されている。
The other open end of the
シャフト25は、その回転中心軸がシリンダ21の中心軸と同軸上に延びて、貫通穴212a、および吸入側蓋部材211の吸入側圧縮室CR1側面の中心部に設けられた軸受部211bによって回転可能に支持されている。さらに、シャフト25の軸方向中央部には、シャフト25の回転中心軸に対して偏心した偏心部25aが形成されている。
The
ロータ22は、その外周面に螺旋状に延びる螺旋溝22aが形成された円柱状(あるいは円筒状)の金属で形成されており、その中心部にシャフト25の偏心部25aが回転自在に挿入される挿入穴22bが設けられている。この挿入穴22bの中心軸は、ロータ22の中心軸およびシャフト25の偏心部25aの中心軸と同軸上に延びている。
The
一方、前述の如く、シャフト25の回転中心軸とシリンダ21の中心軸は同軸上に配置されているので、シリンダ21の中心軸と偏心部25aの中心軸(ロータ22の中心軸)は、互いに平行に一定の間隔を開けて配置されている。すなわち、ロータ22は、シリンダ21の内部に偏心配置されている。
On the other hand, as described above, since the rotation center axis of the
さらに、ロータ22の吐出側蓋部材212側の端部には、吐出側蓋部材212へ向かって突出するピン22cが圧入等の固定手段によって固定され、吐出側蓋部材212には、ピン22cの端部が収容されて、ピン22cの可動範囲を規制する円形穴212bが形成されている。
Further, a
このピン22cおよび円形穴212bは、いわゆるピン−ホール式の自転防止機構を構成するものである。従って、シャフト25が回転してもロータ22はシャフト25の偏心部25aの周りに自転することなく、シャフト25の回転中心を公転中心として公転運動する。なお、ロータ22の外周面に形成された螺旋溝22aの詳細については後述する。
The
ブレード23は、螺旋状の樹脂で形成されており、ロータ22の外周面に形成された螺旋溝22aに出没自在に嵌め込まれて、シリンダ21の内周面とロータ22の外周面との間に複数の圧縮室CRを形成するものである。
The
より具体的には、ブレード23のロータ22側の端面とロータの螺旋溝22aの底面との間には図示しない弾性部材が配置されており、ブレード23は、この弾性部材の弾性力によって、その外周端部がシリンダ21の内周面に接触するまで、螺旋溝22aから突出するようになっている。
More specifically, an elastic member (not shown) is disposed between the end surface of the
これにより、ブレード23のうち螺旋溝22aから突出している部位であってロータ22の軸方向に交差する側壁面、シリンダ21の内周面、およびロータ22の外周面によって囲まれた空間により、複数の圧縮室CRが形成される。なお、本実施形態のブレード23は約3巻(1080°)の螺旋状に形成されている。
As a result, a portion of the
さらに、ブレード23は、ロータ22の軸方向に対向する側壁面同士の間隔がロータ22の軸方向一端側である吸入側蓋部材211側(以下、吸入側という)からロータ22の軸方向他端側である吐出側蓋部材212側(以下、吐出側という)へ向かって徐々に縮小する螺旋形状に形成されている。
Further, the
従って、ロータ22をシリンダ21内で偏心回転させると、各圧縮室CRは、吸入側から吐出側へ向かって移動しながら、ロータ22の軸方向に対向する側壁面同士の間隔の縮小に伴って、その容積を縮小させる。これにより、圧縮機2では、ロータ22の吸入側から吸入した冷媒を圧縮するようになっている。
Therefore, when the
さらに、本実施形態のブレード23は、図3に示すように、ロータ22の吐出側の末端部23aが、ブレード23のうち末端部よりも吸入側に位置付けられた部位に設けられた連結部23bに連結されている。より具体的には、本実施形態のブレード23の末端部23aは、末端部23aから約一巻分(約360°分)戻った部位に位置付けられる連結部23bに連結されている。
Further, as shown in FIG. 3, the
ここで、ロータ22の外周面に形成された螺旋溝22aの詳細形状について説明する。この螺旋溝22aは、ブレード23を出没自在に嵌め込む溝であるから、上述したブレード23の形状に適合する形状に形成されている。すなわち、螺旋溝22aについてもロータ22の吸入側から吐出側に向かって徐々に間隔が縮小する螺旋形状であって、連結された末端部23aおよび連結部23bを収容可能な形状に形成されている。
Here, the detailed shape of the
さらに、図2に示すように、本実施形態のシリンダ21の円筒壁面には、ブレード23のうち末端部23aおよび連結部23bに連なる部位、シリンダ21の内周面、並びに、ロータ22の外周面によって囲まれた吐出側圧縮室CR3から冷媒を流出させる吐出ポートとして機能する吐出穴21aが設けられている。なお、この吐出側圧縮室CR3は、複数の圧縮室CRのうち、最も吐出側蓋部材212側に位置付けられる圧縮室となる。
Further, as shown in FIG. 2, the cylindrical wall surface of the
この吐出穴21aは、図3の破線穴で示すように、シリンダ21の内周面と外周面とを貫通するように設けられているとともに、吐出側圧縮室CR3のうち、ブレード23の末端部23aと連結部23bとの連結部位の近傍に連通するように設けられている。換言すると、吐出穴21aは、吐出側圧縮室CR3のうち末端部23aと連結部23bとの連結部位に隣接するように開口している。
The
さらに、詳細に述べると、吐出穴21aは、吐出穴21aが閉塞された状態が維持された場合に、吐出側圧縮室CR3のうち冷媒が最も高圧化する位置に連通するように設けられている。
More specifically, the
また、シリンダ21の外周面には、内部に吐出穴21aから流出した冷媒の吐出室26aを構成するケース26が接合されている。このケース26の内部には、冷媒が吐出側圧縮室CR3から吐出穴21aを介して吐出室26a側へ流れることのみを許容する逆止弁として機能するリード弁27が配置されている。さらに、ケース26には、吐出室26aから図1に示す放熱器2側へ冷媒を流出させる冷媒吐出口26bが設けられている。
Further, a
電動モータ24は、電力を供給されることによってロータ22を回転させる回転駆動力を出力するもので、直流モータおよび交流モータのいずれを採用してもよい。さらに、電動モータ24は、図示しない空調制御装置から出力される制御信号によって、その回転数が制御される。空調制御装置は、CPU、ROMおよびRAM等を含む周知のマイクロコンピュータとその周辺回路から構成されるものである。
The
次に、上記構成の圧縮機2および冷凍サイクル1の作動を説明する。空調制御装置から出力される制御信号によって電動モータ24が回転すると、シャフト25を介してロータ22に回転駆動力が伝達され、ロータ22がシリンダ21内で偏心回転する。これにより、冷媒吸入口211aを介してシリンダ21の内部(具体的には、吸入側圧縮室CR1)に冷媒が吸入される。
Next, the operation of the
シリンダ21の内部に吸入された冷媒は、ロータ22の回転に伴って、ロータ22の吸入側から吐出側に向かって容積を縮小させながら移動する圧縮室CR内で圧縮される。そして、吐出側圧縮室CR3内の冷媒の圧力が、サイクルの高圧側冷媒圧力以上になるとリード弁27が開き、吐出側圧縮室CR3内の冷媒が、吐出穴21aを介して吐出室26aへ流入する。
The refrigerant sucked into the
なお、サイクルの高圧側冷媒圧力とは、圧縮機2の冷媒吐出口26bから膨張弁4の入口へ至る範囲の冷媒圧力であって、冷凍サイクル1の空調熱負荷(例えば、外気温、蒸発器5における冷媒蒸発温度)の変動によって変化する。
The high-pressure side refrigerant pressure of the cycle is a refrigerant pressure in a range from the
吐出室26aへ流入した冷媒は、冷媒吐出口26bを介して放熱器3へ流入し、外気と熱交換して冷却されて凝縮する。放熱器3から流出した冷媒は膨張弁4によって減圧膨張されて蒸発器5へ流入する。この際、膨張弁4の弁開度は、蒸発器5流出冷媒の過熱度が予め定めた所定範囲となるように調整される。
The refrigerant that has flowed into the discharge chamber 26a flows into the
蒸発器5へ流入した冷媒は、室内送風空気から吸熱して蒸発する。これにより、室内送風空気が冷却される。蒸発器5から流出した冷媒は、圧縮機2の冷媒吸入口211aを介してシリンダ21の内部へ吸入されて再び圧縮される。
The refrigerant flowing into the
次に、図4、5を用いて、本実施形態の圧縮機2の優れた効果について説明する。なお、図4は、本実施形態の圧縮機2において、各圧縮室CR1、CR2、CR3を形成するブレード23の対向する側壁面同時の軸方向の距離を示す説明図であって、前述の図9に対応する図面である。また、図5は、ブレード23の回転角度に対する圧縮機2内の冷媒の圧力変化を示すグラフであって、前述の図12に対応する図面である。
Next, the outstanding effect of the
本実施形態の圧縮機2では、ブレード23のうち吐出側の末端部23aと連結部23bが連結されているので、最も吐出側に位置付けられる吐出側圧縮室CR3を、吐出穴21aが閉塞している場合には、冷媒が流出することのできない袋小路形状とすることができる。
In the
従って、図4に示すように、本実施形態の圧縮機2の吐出側圧縮室CR3は、ブレード23の360°〜720°に位置付けられる吐出側の側壁面および吸入側の側壁面、シリンダ21の内周面、ロータ22の外周面によって囲まれた空間によって形成される。そして、この吐出側圧縮室CR3では、リード弁27が閉じて吐出穴21aが閉塞された状態が維持されれば、冷媒を圧縮し続けることができる。
Accordingly, as shown in FIG. 4, the discharge side compression chamber CR3 of the
一方、リード弁27が開くことによって吐出側圧縮室CR3内の冷媒を吐出穴21aから流出させることができるので、リード弁27が開いた後は、従来技術と同様に、ロータ22が回転しても冷媒が圧縮されない。従って、図5に示すように吐出圧力をリード弁27が開く条件に応じて変化させることができる。
On the other hand, since the refrigerant in the discharge side compression chamber CR3 can flow out from the
その結果、圧縮機2の吐出冷媒圧力を不必要に上昇させてしまうことがなく、要求される圧力まで適切に冷媒を昇圧させることができる。
As a result, the refrigerant pressure discharged from the
さらに、吐出穴21aが、吐出側圧縮室CR3のうち末端部23aと連結部23bとの連結部位の近傍に連通するように設けられているので、吐出穴21aが閉塞された状態が維持された場合に、冷媒が最も高圧化するまで圧縮することができる。従って、冷媒吐出圧力を幅広い範囲で変化させることができる。
Furthermore, since the
(第2実施形態)
第1実施形態では、ロータ22を円柱状(あるいは円筒状)の金属部材によって構成した例を説明したが、本実施形態では、図6、7に示すように、ロータ22の構成を変更した例を説明する。
(Second Embodiment)
In the first embodiment, an example in which the
なお、図6は、本実施形態の圧縮機2の軸方向断面図であり、第1実施形態の図2(a)に対応する図面である。図7は、第1実施形態の図3に対応する図面である。また、図6、7では、第1実施形態と同一もしくは均等部分には同一の符号を付している。このことは、以下の図面でも同様である。
FIG. 6 is a sectional view in the axial direction of the
具体的には、本実施形態のロータ22の吐出側の端部には、ロータ22の最大外径よりも径の小さい小径部22dが形成されており、この小径部22dに螺旋溝22aの一部を形成する円環状のリング部材22eを圧入等によって固定することにより第1実施形態と同様の形状のロータ22が構成されている。
Specifically, a small-
この小径部22dは、ブレード23の吐出側の末端部23aから一巻分(約360°分)戻った部位(すなわち、末端部23aと連結部23bとの連結部位)へ至る範囲に設けられている。従って、リング部材22eは、ブレード23の吐出側の末端部23aから末端部23aと連結部23bとの連結部位へ至る範囲の螺旋溝22aの側壁面を形成する。
The small-
その他の構成および作動は、第1実施形態と同様である。従って、本実施形態の圧縮機2においても第1実施形態と同様の効果を得ることができる。さらに、本実施形態の如くロータ22を構成することで、ロータ22の外周面に形成された螺旋溝22aに、ブレード23を嵌め込んだ後に、リング部材22eを小径部22dに固定することができるので、ブレード23をロータ22の螺旋溝22aに嵌め込む際の組付性を向上できる。
Other configurations and operations are the same as those in the first embodiment. Therefore, the
(第3実施形態)
第1実施形態では、ブレード23として、先端部23aと連結部23bが予め連結された状態で形成されたものを採用した例を説明したが、本実施形態では、図8に示すように、先端部23aと連結部23bが切り離された状態で形成されたブレード23を採用した例を説明する。なお、図8は、第1実施形態の図3に対応する図面である。
(Third embodiment)
In the first embodiment, the example in which the
具体的には、本実施形態のブレード23の吐出側の末端部23aには、図8(a)に示すように、連結部23bへ向かって突出する突出部23cが形成されており、この突出部23cが連結部23bに設けられた係合穴23dに嵌め込まれることによって、末端部23aおよび連結部23bが連結されている。
Specifically, as shown in FIG. 8A, a
その他の構成および作動は、第1実施形態と同様である。従って、本実施形態の圧縮機2においても第1実施形態と同様の効果を得ることができる。さらに、本実施形態のようにブレード23を構成することで、ブレード23を螺旋溝22aへ嵌め込む際の組付性を向上できる。さらに、ブレード23を製造する際に、末端部23aおよび連結部23bが連結されたものを形成する必要がなく、ブレード23を容易に製造することができる。
Other configurations and operations are the same as those in the first embodiment. Therefore, the
なお、上述の例では、末端部23aに突出部23cを形成し、連結部23bに係合穴23dを形成した例を説明したが、変形例として記載した、図8(b)に示すように、連結部23bに突出部23cを形成し、末端部23aに係合穴23dを形成してもよい。さらに、図8(c)に示すように、突出部23cが形成される位置を吐出側圧縮室CR3の近傍に配置してもよいし、吐出側圧縮室CR3から離れた側に配置してもよい。また、本実施形態のブレード23は、第2実施形態の圧縮機2にも適用可能である。
In the above example, the example in which the projecting
(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。
(Other embodiments)
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be variously modified as follows without departing from the spirit of the present invention.
上述の実施形態では、本発明のヘリカル式圧縮機を空調装置用の冷凍サイクルに適用した例を説明したが、本発明のヘリカル式圧縮機を、熱負荷の変動によってサイクルの高圧側冷媒圧力が変動しやすい車両用冷凍サイクル装置に適用すれば極めて有効である。さらに、本発明のヘリカル式圧縮機は、種々の流体を圧縮する圧縮機として広く適用可能である。 In the above-described embodiment, an example in which the helical compressor of the present invention is applied to a refrigeration cycle for an air conditioner has been described. It is extremely effective when applied to a vehicle refrigeration cycle apparatus that is likely to fluctuate. Furthermore, the helical compressor of the present invention is widely applicable as a compressor that compresses various fluids.
また、上述の実施形態では、逆止弁としてリード弁27を採用した例を説明したが、逆止弁はこれに限定されない。流体(冷媒)が吐出側圧縮室CR3から吐出穴21aを介して流出する方向に流れることをのみを許容する機構であれば種々の形式のものを採用することができる。例えば、本実施形態の如く機械的機構によって吐出穴21aを開閉させる場合には、ボール弁タイプ、ポペート弁タイプの逆止弁を採用してもよい。
Moreover, although the above-mentioned embodiment demonstrated the example which employ | adopted the
さらに、吐出穴21aの入口側流体圧力と出口側流体圧力とを検出して、入口側流体圧力が出口側流体圧力よりも高くなったときのみに開く開閉弁を採用して、電気的な制御で流体が吐出側圧縮室CR3から吐出穴21aを介して流出する方向に流れることをのみを許容する機構を実現してもよい。
Further, an electrical control is provided by detecting an inlet-side fluid pressure and an outlet-side fluid pressure of the
また、上述の実施形態では、ブレード23およびロータ22の螺旋溝22aの巻数を3巻とした例を説明したが、ブレード23およびロータ22の螺旋溝22aの巻数はこれに限定されない。
In the above-described embodiment, the example in which the number of turns of the
21 シリンダ
21a 吐出穴
22 ロータ
22a 螺旋溝
22d 小径部
22e リング部材
23 ブレード
23a 末端部
23b 連結部
23c 突出部
23d 係合部
27 逆止弁
21
Claims (4)
前記シリンダ(21)の内部に偏心配置されるとともに、その外周面に螺旋状に延びる螺旋溝(22a)が形成された円柱状のロータ(22)と、
前記螺旋溝(22a)に出没自在に嵌め込まれ、その外周端部が前記シリンダ(21)の内周面に接触することによって、前記シリンダ(21)の内周面と前記ロータ(22)の外周面との間に圧縮室(CR1、CR2、CR3)を形成する螺旋状のブレード(23)とを備え、
前記ロータ(22)を前記シリンダ(21)の中心軸に対して偏心回転させることによって、前記圧縮室(CR1、CR2、CR3)をロータ(22)の軸方向の一端側から他端側へ移動させながら、前記一端側から吸入した流体を圧縮するヘリカル式圧縮機であって、
前記ブレード(23)のうち前記他端側の末端部(23a)は、前記ブレード(23)のうち前記末端部(23a)よりも前記一端側の部位に設けられた連結部(23b)に連結されており、
前記シリンダ(21)には、前記ブレード(23)のうち前記末端部(23a)および前記連結部(23b)に連なる部位、前記シリンダ(21)の内周面、並びに、前記ロータ(22)の外周面によって囲まれた吐出側圧縮室(CR3)から前記流体を流出させる吐出穴(21a)が設けられており、
さらに、前記流体が前記吐出側圧縮室(CR3)から前記吐出穴(21a)を介して流出する方向に流れることを許容する逆止弁(27)を備えることを特徴とするヘリカル式圧縮機。 A cylinder (21) forming a cylindrical space inside;
A cylindrical rotor (22) that is eccentrically arranged inside the cylinder (21) and in which a spiral groove (22a) extending spirally is formed on the outer peripheral surface thereof;
The spiral groove (22a) is slidably fitted in and the outer peripheral end thereof is in contact with the inner peripheral surface of the cylinder (21), whereby the inner peripheral surface of the cylinder (21) and the outer periphery of the rotor (22). A spiral blade (23) that forms a compression chamber (CR1, CR2, CR3) with the surface;
By rotating the rotor (22) eccentrically with respect to the central axis of the cylinder (21), the compression chambers (CR1, CR2, CR3) are moved from one end side to the other end side in the axial direction of the rotor (22). A helical compressor that compresses the fluid sucked from the one end side,
The end portion (23a) on the other end side of the blade (23) is connected to a connecting portion (23b) provided at a position closer to the one end side than the end portion (23a) of the blade (23). Has been
The cylinder (21) includes a portion of the blade (23) connected to the end portion (23a) and the connecting portion (23b), an inner peripheral surface of the cylinder (21), and a rotor (22). A discharge hole (21a) for allowing the fluid to flow out from the discharge side compression chamber (CR3) surrounded by the outer peripheral surface is provided,
The helical compressor further comprises a check valve (27) that allows the fluid to flow from the discharge side compression chamber (CR3) in a direction of flowing out through the discharge hole (21a).
前記小径部(22d)には、前記螺旋溝(22a)の一部を形成するリング部材(22e)が固定されていることを特徴とする請求項1または2に記載のヘリカル式圧縮機。 The end on the other end side of the rotor (22) is a small diameter portion (22d) having a diameter smaller than the maximum outer diameter of the rotor (22),
The helical compressor according to claim 1 or 2, wherein a ring member (22e) forming a part of the spiral groove (22a) is fixed to the small diameter portion (22d).
前記突出部(23c)が前記末端部(23a)および前記連結部(23b)のうち他方に設けられた係合穴(23d)に嵌め込まれることによって、前記末端部(23a)および前記連結部(23b)が連結され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つに記載のヘリカル式圧縮機。 One of the end portion (23a) and the connecting portion (23b) is formed with a protruding portion (23c) protruding toward the other,
The protruding portion (23c) is fitted into an engagement hole (23d) provided on the other of the end portion (23a) and the connecting portion (23b), so that the end portion (23a) and the connecting portion ( The helical compressor according to any one of claims 1 to 3, wherein 23b) is connected.
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