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公開番号2021161953
公報種別公開特許公報(A)
公開日20211011
出願番号2020065199
出願日20200331
発明の名称圧縮機
出願人株式会社豊田自動織機
代理人個人,個人
主分類F04C 18/344 20060101AFI20210913BHJP(液体用容積形機械;液体または圧縮性流体用ポンプ)
要約【課題】圧縮効率の低下を抑制できる圧縮機を提供すること。
【解決手段】圧縮機10は、フロント吐出弁によって閉じられたフロント吐出ポート145内の圧縮流体を、フロント吸入ポート140に対して非連通状態の第3フロント圧縮室A4cに排出するためのフロント連通路105を備える。
【選択図】図11
特許請求の範囲【請求項1】
回転軸線を中心に回転するものであって、前記回転軸線を中心軸線とする回転体筒部と、前記回転体筒部から径方向外側に向けて突出している回転体リング部と、を備え、前記回転軸線に対して交差している回転体面を前記回転体リング部に有する回転体と、
回転しないものであって、前記回転体面と前記回転軸線の延びる軸方向に対向する固定体面、及び、前記径方向に対して交差している固定体外周面を有する固定体と、
前記回転体及び前記固定体を収容するものであって、前記固定体外周面に対して前記径方向に対向するシリンダ内周面を有し、前記回転体と一体回転するシリンダと、
前記回転体リング部に形成された複数のベーン溝に挿入され、前記回転体の回転に伴って前記軸方向に移動しながら回転する複数のベーンと、
前記シリンダ内周面、前記回転体面及び前記固定体面を用いて区画され、前記ベーンが前記軸方向に移動しながら回転することによって流体の吸入及び圧縮が行われる圧縮室と、
前記回転体リング部に設けられ、前記圧縮室にて圧縮された圧縮流体が導入される吐出空間と、
前記回転体面に開口することによって前記圧縮室と前記吐出空間とを連通させる吐出ポートと、
前記吐出空間内に設けられ、前記吐出ポートを開閉させる吐出弁と、を備え、
前記圧縮室は、
前記回転体面と前記固定体面との当接箇所に対して前記回転体の回転方向の前方側に設けられ、吸入ポートから前記流体を吸入する吸入空間と、
前記当接箇所に対して前記回転方向の後方側に設けられた圧縮空間と、
を含み、
前記吐出弁によって閉じられた前記吐出ポート内の前記圧縮流体を、前記吸入ポートに対して非連通状態の前記圧縮空間に排出するための連通路を備え、
前記連通路の入口は前記回転体の回転に伴って前記吐出ポートに間欠的に連通し、
前記連通路の出口は前記回転体の回転に伴って、前記吸入ポートに対して非連通状態の前記圧縮空間に間欠的に連通することを特徴とする圧縮機。
続きを表示(約 1,300 文字)【請求項2】
前記連通路は、前記固定体の内部に設けられている請求項1に記載の圧縮機。
【請求項3】
前記固定体面は、前記回転体面と当接する固定体当接面を含み、前記連通路の前記入口は前記固定体当接面にて開口しており、前記固定体当接面に対する前記回転体の移動に伴い、前記連通路の前記入口は、前記回転体面によって閉じられた状態から前記吐出ポートに連通した後、前記回転体面によって閉じられる請求項2に記載の圧縮機。
【請求項4】
回転軸線を中心に回転するものであって、前記回転軸線を中心軸線とする回転体筒部と、前記回転体筒部から径方向外側に向けて突出している回転体リング部と、を備え、前記回転軸線に対して交差している回転体面を前記回転体リング部に有する回転体と、
回転しないものであって、前記回転体面と前記回転軸線の延びる軸方向に対向する固定体面、及び、前記径方向に対して交差している固定体外周面を有する固定体と、
前記回転体及び前記固定体を収容するものであって、前記固定体外周面に対して前記径方向に対向するシリンダ内周面を有し、前記回転体と一体回転するシリンダと、
前記回転体リング部に形成された複数のベーン溝に挿入され、前記回転体の回転に伴って前記軸方向に移動しながら回転する複数のベーンと、
前記シリンダ内周面、前記回転体面及び前記固定体面を用いて区画され、前記ベーンが前記軸方向に移動しながら回転することによって流体の吸入及び圧縮が行われる圧縮室と、
前記シリンダを介して前記圧縮室に対して前記径方向外側に配置され、前記圧縮室にて圧縮された圧縮流体が導入される吐出室と、
前記シリンダを前記径方向に貫通することによって前記圧縮室と前記吐出室とを連通させる吐出ポートと、
前記吐出ポートを開閉させる吐出弁と、を備え、
前記圧縮室は、
前記回転体面と前記固定体面との当接箇所に対して前記回転体の回転方向の前方側に設けられ、吸入ポートから前記流体を吸入する吸入空間と、
前記当接箇所に対して前記回転方向の後方側に設けられた圧縮空間と、
を含み、
前記吐出弁によって閉じられた前記吐出ポート内の前記圧縮流体を、前記吸入ポートに対して非連通状態の前記圧縮空間に排出するための連通路を備え、
前記連通路の入口は前記固定体外周面に開口し、
前記入口は、前記回転体の回転に伴って前記吐出ポートに間欠的に連通し、
前記連通路の出口は、前記回転体の回転に伴って前記吸入ポートに対して非連通状態の前記圧縮空間に間欠的に連通することを特徴とする圧縮機。
【請求項5】
前記シリンダは、前記シリンダ内周面から凹む連通凹部を有し、
前記連通凹部は、前記入口が前記吐出ポートに連通した時点で前記出口が前記吸入ポートに対して非連通状態の前記圧縮空間に連通するように、前記軸方向に沿って前記出口から前記固定体面を超えた前記圧縮空間に至る位置まで延びており、
前記連通凹部は、前記回転体の回転に伴い前記圧縮空間と非連通となるように前記固定体外周面によって閉塞される請求項1〜請求項4のうちいずれか一項に記載の圧縮機。

発明の詳細な説明【技術分野】
【0001】
本発明は、圧縮機に関する。
続きを表示(約 7,800 文字)【背景技術】
【0002】
特許文献1には、回転軸と、ベーン溝としての複数のスリット溝が形成された回転体としての円柱状のロータと、複数のスリット溝に揺動可能に嵌め込まれた複数のベーンと、固定体面としてのカム面が形成された固定体としてのサイドプレートと、を備えたアキシャルベーン型圧縮機について記載されている。特許文献1に記載のアキシャルベーン型圧縮機では、回転軸及びロータの回転に伴い複数のベーンが回転軸の軸方向に移動しながら回転することによって、回転体面としてのロータの軸方向端面とカム面と複数のベーンを用いて区画された圧縮室にて流体の吸入及び圧縮が行われる。また、特許文献1には、サイドプレートのカム面に開口し、且つ圧縮室と吐出室とを連通させる吐出ポートとしての吐出冷媒通路と、吐出冷媒通路の出口側に吐出弁が設けられる点が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
特開2015−14250号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
ここで、圧縮室にて圧縮された流体が吐出ポートから吐出室に導入される構成において、吐出弁が開いて吐出冷媒が圧縮室から吐出室へ吐出された後、吐出弁が閉じる。吐出弁が閉じた後に、吐出ポート内に、圧縮された流体が残留していると、吐出ポートと圧縮室の低圧側とが連通したとき、吐出ポート内の高圧の流体が低圧側に戻されてしまい、圧縮効率が低下してしまう。
【0005】
本発明は、上述した事情を鑑みてなされたものであり、その目的は、圧縮効率の低下を抑制できる圧縮機を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0006】
上記問題点を解決するための圧縮機は、回転軸線を中心に回転するものであって、前記回転軸線を中心軸線とする回転体筒部と、前記回転体筒部から径方向外側に向けて突出している回転体リング部と、を備え、前記回転軸線に対して交差している回転体面を前記回転体リング部に有する回転体と、回転しないものであって、前記回転体面と前記回転軸線の延びる軸方向に対向する固定体面、及び、前記径方向に対して交差している固定体外周面を有する固定体と、前記回転体及び前記固定体を収容するものであって、前記固定体外周面に対して前記径方向に対向するシリンダ内周面を有し、前記回転体と一体回転するシリンダと、前記回転体リング部に形成された複数のベーン溝に挿入され、前記回転体の回転に伴って前記軸方向に移動しながら回転する複数のベーンと、前記シリンダ内周面、前記回転体面及び前記固定体面を用いて区画され、前記ベーンが前記軸方向に移動しながら回転することによって流体の吸入及び圧縮が行われる圧縮室と、前記回転体リング部に設けられ、前記圧縮室にて圧縮された圧縮流体が導入される吐出空間と、前記回転体面に開口することによって前記圧縮室と前記吐出空間とを連通させる吐出ポートと、前記吐出空間内に設けられ、前記吐出ポートを開閉させる吐出弁と、を備え、前記圧縮室は、前記回転体面と前記固定体面との当接箇所に対して前記回転体の回転方向の前方側に設けられ、吸入ポートから前記流体を吸入する吸入空間と、前記当接箇所に対して前記回転方向の後方側に設けられた圧縮空間と、を含み、前記吐出弁によって閉じられた前記吐出ポート内の前記圧縮流体を、前記吸入ポートに対して非連通状態の前記圧縮空間に排出するための連通路を備え、前記連通路の入口は前記回転体の回転に伴って前記吐出ポートに間欠的に連通し、前記連通路の出口は前記回転体の回転に伴って、前記吸入ポートに対して非連通状態の前記圧縮空間に間欠的に連通することを要旨とする。
【0007】
かかる構成によれば、回転体の回転に伴い圧縮空間の容積が狭くなり、圧縮空間の圧力が閾値を超えると、吐出弁が開いて、圧縮流体が吐出ポートから吐出空間に吐出される。その後、吐出弁が閉じた状態において、吐出ポート内に残る圧縮流体を、入口から連通路に排出できる。そして、圧縮流体の流れ込んだ連通路の出口は、吸入ポートに対して非連通状態の圧縮空間に連通し、連通路に排出された圧縮流体を、吸入ポートに対して非連通状態の圧縮空間に排出できる。よって、吐出弁によって閉じられた吐出ポートが当接箇所よりも回転方向の前方側の吸入空間に連通しても、吐出ポートから吸入空間に圧縮流体が戻ることを抑制できる。
【0008】
圧縮機について、前記連通路は、前記固定体の内部に設けられていてもよい。
例えば、シリンダ内周面に溝を掘り、当該溝を固定体外周面によって閉じて連通路を形成した場合を比較例とする。なお、比較例の連通路の入口及び出口は、溝がシリンダ内周面から圧縮空間に開口して構成される。この比較例では、圧縮空間から連通路に圧縮流体が排出されるが、シリンダ内周面と固定体外周面との間から、圧縮流体が洩れやすく好ましくない。しかし、連通路を固定体の内部に設ける構成であれば圧縮流体の洩れは生じないため、吐出ポート内に残る圧縮流体を効率良く、吸入ポートに対して非連通状態の圧縮空間に排出できる。
【0009】
また、圧縮機について、前記固定体面は、前記回転体面と当接する固定体当接面を含み、前記連通路の入口は前記固定体当接面にて開口しており、前記固定体当接面に対する前記回転体の移動に伴い、前記連通路の前記入口は、前記回転体面によって閉じられた状態から前記吐出ポートに連通した後、前記回転体面によって閉じられてもよい。
【0010】
かかる構成によれば、吐出ポートが固定体当接面を移動している間において、吐出ポートに入口が連通する以外は、入口は回転体面によって閉じられている。このため、圧縮空間の圧縮流体や吸入空間の吸入流体が連通路から他の圧縮空間へ洩れることを抑制できる。
【0011】
上記問題点を解決するための圧縮機は、回転軸線を中心に回転するものであって、前記回転軸線を中心軸線とする回転体筒部と、前記回転体筒部から径方向外側に向けて突出している回転体リング部と、を備え、前記回転軸線に対して交差している回転体面を前記回転体リング部に有する回転体と、回転しないものであって、前記回転体面と前記回転軸線の延びる軸方向に対向する固定体面、及び、前記径方向に対して交差している固定体外周面を有する固定体と、前記回転体及び前記固定体を収容するものであって、前記固定体外周面に対して前記径方向に対向するシリンダ内周面を有し、前記回転体と一体回転するシリンダと、前記回転体リング部に形成された複数のベーン溝に挿入され、前記回転体の回転に伴って前記軸方向に移動しながら回転する複数のベーンと、前記シリンダ内周面、前記回転体面及び前記固定体面を用いて区画され、前記ベーンが前記軸方向に移動しながら回転することによって流体の吸入及び圧縮が行われる圧縮室と、前記シリンダを介して前記圧縮室に対して前記径方向外側に配置され、前記圧縮室にて圧縮された圧縮流体が導入される吐出室と、前記シリンダを前記径方向に貫通することによって前記圧縮室と前記吐出室とを連通させる吐出ポートと、前記吐出ポートを開閉させる吐出弁と、を備え、前記圧縮室は、前記回転体面と前記固定体面との当接箇所に対して前記回転体の回転方向の前方側に設けられ、吸入ポートから前記流体を吸入する吸入空間と、前記当接箇所に対して前記回転方向の後方側に設けられた圧縮空間と、を含み、前記吐出弁によって閉じられた前記吐出ポート内の前記圧縮流体を、前記吸入ポートに対して非連通状態の前記圧縮空間に排出するための連通路を備え、前記連通路の入口は前記固定体外周面に開口し、前記入口は、前記回転体の回転に伴って前記吐出ポートに間欠的に連通し、前記連通路の出口は、前記回転体の回転に伴って前記吸入ポートに対して非連通状態の前記圧縮空間に間欠的に連通することを要旨とする。
【0012】
かかる構成によれば、回転体の回転に伴い圧縮空間の容積が狭くなり、圧縮空間の圧力が閾値を超えると、吐出弁が開いて、圧縮流体が吐出ポートから吐出室に吐出される。その後、吐出弁が閉じた状態において、吐出ポート内に残る圧縮流体を、入口から連通路に排出できる。そして、圧縮流体の流れ込んだ連通路の出口は、吸入ポートに対して非連通状態の圧縮空間に連通し、連通路に排出された圧縮流体を、吸入ポートに対して非連通状態の圧縮空間に排出できる。よって、吐出弁によって閉じられた吐出ポートが当接箇所よりも回転方向の前方側の吸入空間に連通しても、吐出ポートから吸入空間に圧縮流体が戻ることを抑制できる。
【0013】
圧縮機について、前記シリンダは、前記シリンダ内周面から凹む連通凹部を有し、前記連通凹部は、前記入口が前記吐出ポートに連通した時点で前記出口が前記吸入ポートに対して非連通状態の前記圧縮空間に連通するように、前記軸方向に沿って前記出口から前記固定体面を超えた前記圧縮空間に至る位置まで延びており、前記連通凹部は、前記回転体の回転に伴い前記圧縮空間と非連通となるように前記固定体外周面によって閉塞されてもよい。
【0014】
かかる構成によれば、圧縮流体の流れ込んだ連通路の出口は、連通凹部を介して吸入ポートに対して非連通状態の圧縮空間に連通し、連通路に排出された圧縮流体を、連通凹部を介して、吸入ポートに対して非連通状態の圧縮空間に排出できる。また、シリンダは、固定体に対し回転する一方で、固定体に設けられた連通路は回転しない。よって、シリンダに設けた連通凹部は、固定体に対し回転することとなり、連通凹部を出口に対し間欠的に連通させることができ、連通路の出口を簡単な構成で開閉させることができる。また、シリンダ内周面に凹設しただけの連通凹部によって、出口を圧縮空間に連通させることができる。
【発明の効果】
【0015】
本発明によれば、圧縮効率の低下を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【0016】
第1の実施形態の圧縮機の概要を示す概略図。
第1の実施形態の主要な構成の分解斜視図。
図2とは反対側から見た主要な構成の分解斜視図。
第1の実施形態の圧縮機における主要な構成の断面図。
シリンダの断面図。
図1の6−6線断面図。
フロント固定体を示す斜視図。
ベーンが半回転するときのベーンの速度、加速度、及び位置を表すグラフ。
ベーンが1回転するときのベーンの速度、加速度、及び位置を表すグラフ。
3枚のベーンの加速度の関係を表すグラフ。
図1の11−11線断面図。
図1の12−12線断面図。
回転体、両固定体、及びベーンを模式的に示す展開図。
回転体、両固定体、及びベーンを模式的に示す展開図。
フロント連通路の入口が閉じられた状態を示す展開図。
フロント連通路の入口が閉じられた状態を示す模式的に示す断面図。
フロント連通路が連通した状態を示す展開図。
フロント連通路の入口が閉じられた状態を示す展開図。
フロント連通路の入口が閉じられた状態を示す模式的に示す断面図。
第2の実施形態の圧縮機の概要を示す概略図。
第2の実施形態の主要な構成の分解斜視図。
第2の実施形態の圧縮機における主要な構成の断面図。
吐出ポート付近を示す断面図。
フロント連通路が連通した状態を示す模式的に示す断面図。
フロント連通路が連通した状態を示す展開図。
別形態においてフロント連通路の入口が閉じられた状態を示す模式的に示す断面図。
フロント連通路が連通した状態を示す展開図。
フロント吐出ポートと入口が連通した状態を示す断面図。
フロント吐出ポートと入口が連通した状態を示す展開図。
【発明を実施するための形態】
【0017】
(第1の実施形態)
以下、圧縮機の第1の実施形態について図面を用いて説明する。なお、本実施形態の圧縮機は、例えば車両用であり、詳細には車両に搭載されて使用される。圧縮機は、例えば車両用空調装置に用いられるものであり、本圧縮機の圧縮対象の流体はオイルを含む冷媒である。なお、図示の都合上、図1については回転軸12、回転体60、両固定体90,110を側面図で示す。
【0018】
図1に示すように、圧縮機10は、ハウジング11と、回転軸12と、電動モータ13と、インバータ14と、シリンダ30と、リアプレート40と、回転体60と、フロント固定体90と、リア固定体110と、を備えている。
【0019】
ハウジング11は、例えば全体として筒状であり、外部からの吸入流体が吸入される吸入口11a及び吐出口11bを有している。回転軸12、電動モータ13、インバータ14、シリンダ30、回転体60、両固定体90,110は、ハウジング11内に収容されている。
【0020】
ハウジング11は、フロントハウジング21と、リアハウジング22と、インバータカバー25と、吐出カバー26と、リアプレート40と、を備えている。
フロントハウジング21は、有底筒状であり、リアハウジング22に向けて開口している。吸入口11aは、例えばフロントハウジング21の側壁部のうち開口端部よりも底部側の位置に設けられている。但し、吸入口11aの位置は任意である。
【0021】
リアハウジング22は、リアプレート40と協働して両固定体90,110及び回転体60を収容する収容室A3を区画するのに用いられる。リアハウジング22は、有底筒状であり、リアプレート40に向けて開口している。
【0022】
リアハウジング22は、リアハウジング底部23と、リアハウジング底部23からリアプレート40に向けて起立したリアハウジング側壁部24と、を有している。フロントハウジング21とリアハウジング22とは、フロントハウジング21の開口端部とリアハウジング底部23の底部とが向き合う状態でユニット化されている。
【0023】
図1及び図2に示すように、リアハウジング底部23には、回転軸12が挿通可能なフロント挿通孔23cが形成されており、回転軸12は、フロント挿通孔23cに挿通されている。
【0024】
図1に示すように、リアハウジング側壁部24は、内周面であるリアハウジング内周面24aと、リアハウジング内周面24aとは反対側に配置された外周面としてのリアハウジング外周面24bと、を有している。リアハウジング内周面24a及びリアハウジング外周面24bは、例えば軸方向Zを軸線方向とする円筒面である。リアハウジング内周面24aは、シリンダ30の外周面と径方向Rに離間している。
【0025】
インバータカバー25は、フロントハウジング21に対してリアハウジング22側とは反対側に配置されている。インバータカバー25は、フロントハウジング21の底部に突き合せられた状態でフロントハウジング21に固定されている。インバータカバー25内には、インバータ14が収容されている。インバータ14は、電動モータ13を駆動させるものである。
【0026】
吐出カバー26は、リアプレート40に対してリアハウジング22側とは反対側に配置されている。吐出カバー26は、カバー底部26aと、カバー底部26aからリアプレート40に向けて起立したカバー側壁部26bと、を有している。吐出カバー26は、リアプレート40におけるリアハウジング22とは反対側に突き合せられた状態でリアプレート40に固定されている。吐出口11bは、カバー側壁部26bに設けられている。但し、吐出口11bの位置及び数は任意である。リアプレート40の外面と吐出カバー26とによって、圧縮流体が存在する吐出室A1が区画されている。本実施形態における吐出室A1は、軸方向Zを中心軸線とする円盤状に形成されている。吐出室A1は、吐出口11bと連通している。吐出室A1内の圧縮流体は、吐出口11bからハウジング11の外部へ吐出される。
【0027】
図1〜図5に示すように、シリンダ30は、両固定体90,110及び回転体60を収容するのに用いられる。シリンダ30は、リアハウジング側壁部24よりも小さく形成された筒状である。シリンダ30は内周面であるシリンダ内周面31と、シリンダ内周面31とは反対側に配置された外周面としてのシリンダ外周面32と、を有している。シリンダ内周面31及びシリンダ外周面32は、例えば軸方向Zを軸線方向とする円筒面である。本実施形態では、シリンダ30は回転体60に固定され、回転体60と一体回転する。
【0028】
図1に示すように、シリンダ外周面32は、リアハウジング内周面24aと径方向に離間している。実施形態では、リアハウジング底部23の内面となる内側底面23eと、リアハウジング内周面24aと、リアプレート40の内面となる第1プレート面43と、シリンダ外周面32との間に収容室A3が区画されている。本実施形態における収容室A3は、軸方向Zを軸線方向とする円筒状に形成されている。
【0029】
また、ハウジング11内には、フロントハウジング21及びリアハウジング底部23によって区画されたモータ室A2が設けられており、モータ室A2に電動モータ13が収容されている。電動モータ13は、インバータ14から駆動電力を供給されることにより、回転軸12を、矢印Mで示す方向、詳細には電動モータ13から両固定体90,110を見て時計回りの方向(以下、「回転方向M」という。)に回転させる。回転軸12の中心軸線は、回転軸12の回転軸線Lである。つまり、回転軸12は、回転軸線Lを中心に回転する。
【0030】
ちなみに、吸入口11aはモータ室A2を区画するフロントハウジング21に設けられているため、吸入口11aから吸入された吸入流体はハウジング11内のモータ室A2に吸入(換言すれば導入)される。つまり、モータ室A2内には吸入流体が存在する。すなわち、モータ室A2は、吸入流体が吸入される吸入室の一部を形成しているといえる。
(【0031】以降は省略されています)

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