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公開番号2021161960
公報種別公開特許公報(A)
公開日20211011
出願番号2020065265
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】圧縮機において、回転体60は、回転体面71a,72a及びベーン溝130を有する回転体リング部70を備える。回転体リング部70には、回転体面71a,72aに開口することによって圧縮空間にて圧縮された圧縮流体を回転体リング部70内に吐出させる吐出ポート145が設けられるとともに、ベーン溝130は軸方向Zに回転体リング部70を貫通して形成されている。圧縮機において、吐出ポート145とベーン溝130は回転方向Mに一定距離を空けて回転体リング部70に設けられている。
【選択図】図2
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、前記回転軸線に対して交差している回転体面を有する回転体と、
回転しないものであって、前記回転軸線の延びる軸方向において前記回転体面と対向する固定体面、及び、前記回転軸線に直交する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するシリンダと、
前記回転体に形成された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、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た吸入空間と、
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、
前記回転体は、前記回転体面及び前記ベーン溝を有する回転体リング部を備え、
前記回転体リング部には、前記回転体面に開口することによって前記圧縮空間にて圧縮された圧縮流体を前記回転体リング部内に吐出させる吐出ポートが設けられるとともに、
前記ベーン溝は前記軸方向に前記回転体リング部を貫通して形成され、
前記吐出ポートと前記ベーン溝は前記回転方向に一定距離を空けて前記回転体リング部に設けられていることを特徴とする圧縮機。
続きを表示(約 950 文字)【請求項2】
前記回転体は、前記吐出ポートに対して前記回転方向の後方側に設けられた前記ベーン溝と当該吐出ポートとを連通させる排出溝を前記回転体面に備えている請求項1に記載の圧縮機。
【請求項3】
回転軸線を中心に回転するものであって、前記回転軸線に対して交差している回転体面を有する回転体と、
回転しないものであって、前記回転軸線の延びる軸方向において前記回転体面と対向する固定体面、及び、前記回転軸線に直交する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するシリンダと、
前記回転体に形成された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、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た吸入空間と、
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、
前記回転体は、前記回転体面及び前記ベーン溝を有する回転体リング部を備え、
前記ベーン溝は、前記回転体リング部を前記軸方向に貫通形成されており、
前記シリンダは、前記回転軸線を中心に前記回転体と一体回転するとともに、
前記シリンダには、当該シリンダを径方向に貫通して前記シリンダ内周面に開口することによって前記圧縮空間にて圧縮された圧縮流体を前記シリンダの外側に吐出させる吐出ポートが設けられるとともに、前記吐出ポートと前記ベーン溝は前記回転方向に一定距離を空けて設けられていることを特徴とする圧縮機。
【請求項4】
前記シリンダは、前記吐出ポートに対して前記回転方向の後方側に設けられた前記ベーン溝と当該吐出ポートとを連通させる排出溝を前記シリンダ内周面に備えている請求項3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 6,900 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、吐出ポートが圧縮室に対して開口している開口面積が大きいほど流体が吐出室に吐出されやすい。一方、吐出ポートの開口面積が大きいほど、ベーンが吐出ポートを通過するときに、ベーンを挟んだ高圧側と低圧側とが、吐出ポートを介して連通し、圧縮された流体が低圧側に洩れてしまい、圧縮効率の低下が懸念される。
【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、前記回転軸線に対して交差している回転体面を有する回転体と、回転しないものであって、前記回転軸線の延びる軸方向において前記回転体面と対向する固定体面、及び、前記回転軸線に直交する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するシリンダと、前記回転体に形成された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、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た吸入空間と、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、前記回転体は、前記回転体面及び前記ベーン溝を有する回転体リング部を備え、前記回転体リング部には、前記回転体面に開口することによって前記圧縮空間にて圧縮された圧縮流体を前記回転体リング部内に吐出させる吐出ポートが設けられるとともに、前記ベーン溝は前記軸方向に前記回転体リング部を貫通して形成され、前記吐出ポートと前記ベーン溝は前記回転方向に一定距離を空けて前記回転体リング部に設けられていることを要旨とする。
【0007】
かかる構成によれば、回転体リング部には、吐出ポート及びベーン溝が設けられているため、回転体リング部には吐出ポート及びベーンが一体に設けられている。そして、回転体が回転すると吐出ポート及びベーンが、周方向に一定距離を維持した状態で回転体と一体に回転する。このため、回転体とともに回転するベーンが吐出ポートの開口上を通過することはなく、圧縮室の圧縮空間と吸入空間とがベーンを跨いだ状態で吐出ポートを介して連通することがない。
【0008】
圧縮機について、前記回転体は、前記吐出ポートに対して前記回転方向の後方側に設けられた前記ベーン溝と当該吐出ポートとを連通させる排出溝を前記回転体面に備えていてもよい。
【0009】
かかる構成によれば、吐出ポートには回転体リング部内に吐出されなかった圧縮流体が残留することがあるが、この残留する圧縮流体を排出溝を介して回転方向後方側のベーン溝に排出できる。このため、圧縮空間に圧縮流体が残留することを抑制でき、圧縮空間が吸入空間に切り替わり、吐出ポートが吸入空間に対して開口した際に、吸入空間に圧縮流体が流れ込むことを抑制できる。
【0010】
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、前記回転軸線に対して交差している回転体面を有する回転体と、回転しないものであって、前記回転軸線の延びる軸方向において前記回転体面と対向する固定体面、及び、前記回転軸線に直交する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するシリンダと、前記回転体に形成された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、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た吸入空間と、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、前記回転体は、前記回転体面及び前記ベーン溝を有する回転体リング部を備え、前記ベーン溝は、前記回転体リング部を前記軸方向に貫通形成されており、前記シリンダは、前記回転軸線を中心に前記回転体と一体回転するとともに、前記シリンダには、当該シリンダを径方向に貫通して前記シリンダ内周面に開口することによって前記圧縮空間にて圧縮された圧縮流体を前記シリンダの外側に吐出させる吐出ポートが設けられるとともに、前記吐出ポートと前記ベーン溝は前記回転方向に一定距離を空けて設けられていることを要旨とする。
【0011】
かかる構成によれば、回転体と一体回転するシリンダに吐出ポートが設けられ、この回転体が備える回転体リング部にベーン溝が設けられているため、回転体が回転すると吐出ポート及びベーンが、周方向に一定距離を維持した状態で回転体と一体に回転する。このため、回転体とともに回転するベーンが吐出ポートの開口上を通過することはなく、圧縮室の圧縮空間と吸入空間とがベーンを跨いだ状態で吐出ポートを介して連通することがない。
【0012】
圧縮機について、前記シリンダは、前記吐出ポートに対して前記回転方向の後方側に設けられた前記ベーン溝と当該吐出ポートとを連通させる排出溝を前記シリンダ内周面に備えていてもよい。
【0013】
かかる構成によれば、吐出ポートには吐出されなかった圧縮流体が残留することがあるが、この残留する圧縮流体を排出溝を介して回転方向後方側のベーン溝に排出できる。このため、圧縮空間に圧縮流体が残留することを抑制でき、圧縮空間が吸入空間に切り替わり、吐出ポートが吸入空間に対して開口した際に、吸入空間に圧縮流体が流れ込むことを抑制できる。
【発明の効果】
【0014】
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】
【0015】
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】
【0016】
(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。
【0017】
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。
【0018】
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。
【0019】
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。
【0020】
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。
【0021】
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。
【0022】
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。
【0023】
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。
【0024】
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。
【0025】
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。
【0026】
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。
【0027】
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。
【0028】
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。
【0029】
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。
【0030】
本実施形態の圧縮機10では、インバータ14、電動モータ13、フロント固定体90、回転体60、リア固定体110が軸方向Zに順に並んでいる。但し、これら各部品の位置は任意であり、例えばインバータ14が電動モータ13に対して回転軸12の径方向R外側に配置されていてもよい。
(【0031】以降は省略されています)

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