压缩机 |
|||||||
申请号 | CN201280045412.6 | 申请日 | 2012-09-03 | 公开(公告)号 | CN103814220A | 公开(公告)日 | 2014-05-21 |
申请人 | 株式会社丰田自动织机; | 发明人 | 山口和幸; | ||||
摘要 | 本 发明 提供一种 压缩机 。本发明的压缩机具备 驱动轴 、壳体、 转子 以及托架。转子构成为具有沿径向贯通的托架窗的环状。转子能够一边在沿与轴心平行的方向延伸的周面与壳体滑动 接触 一边在转子室内与驱动轴一同旋转。托架以能够绕枢轴摆动的方式设置在托架窗内,且在摆动时,在沿着与轴心平行的方向延伸的两个摆动端与壳体抵接来将压缩室维持为气密状态。转子室由位于转子的外侧的外侧动作室与位于转子的内侧的内侧动作室构成。由外侧动作室以及内侧动作室中的至少一方与托架形成通过转子的旋转而使容积产生变化的压缩室。 | ||||||
权利要求 | 1.一种压缩机,其特征在于,具备: |
||||||
说明书全文 | 压缩机技术领域[0001] 本发明涉及压缩机。 背景技术[0002] 以往,作为通过驱动轴的旋转而使压缩室的容积产生变化的容积式压缩机,公知有斜板式压缩机、叶片式压缩机、涡旋式压缩机。在斜板式压缩机中,活塞在与斜板的倾斜角对应的行程内进行往复运动。例如,参照专利文献1。在叶片式压缩机中,叶片一边出没于转子一边与壳体的内周面滑动接触。例如,参照专利文献2。在涡旋式压缩机中,动涡盘相对于定涡盘仅进行公转运动。例如,参照专利文献3。 [0004] 另外,专利文献4、5公开了具有径向外侧的压缩室与径向内侧的压缩室的叶片式压缩机。在该叶片式压缩机中,能够在转子内形成径向内侧的压缩室,因此能够使相当于整体的容积的排气量增大。 [0005] 专利文献1:日本特开2011-122572号公报 [0006] 专利文献2:日本特开2010-163976号公报 [0007] 专利文献3:日本特开2011-64189号公报 [0008] 专利文献4:日本特开昭59-41602号公报 [0009] 专利文献5:日本特开平1-155091号公报 [0010] 在现有的容积式压缩机中存在各种问题。例如,在斜板式压缩机中,存在由于将驱动轴的旋转运动转换成活塞的往复运动,因此容易产生振动,部件件数较多的问题。对于该点,叶片式压缩机、涡旋式压缩机通过转子、动涡盘的旋转动作来使压缩室的容积变化,因此很难产生上述的问题点。 [0011] 然而,在通常的叶片式压缩机中,存在转子的占有率较大,相当于压缩机整体的容积的排气量比较小的问题。对于专利文献4、5所公开的叶片式压缩机而言,虽然能够消除上述问题,但是对叶片的两端作用有摩擦力,因此对叶片施加的负荷较大,可能导致叶片破坏、变形。 [0012] 与此相对,在涡旋式压缩机中,定涡盘的涡旋状的槽的加工较困难。另外,由于定涡盘为复杂的形状因此很难确保强度,在使轴向的长度增长来增大排气量的情况下,不得不使定涡盘的壁厚在涡旋方向整体增厚,从而导致产生大型化以及大重量化。 发明内容[0013] 本发明的目的在于提供一种解决现有的容积式压缩机的各种问题的新型的容积式压缩机。 [0014] 为了实现上述目的,本发明的一方式提供一种压缩机,具备:驱动轴,其能够绕轴心旋转;壳体,其将上述驱动轴支承为能够旋转,并且在内部形成有呈与上述轴心平行的环状的转子室;环状的转子,其设置于上述转子室内,具有沿径向贯通的托架窗(cradle window),并且能够一边在沿与上述轴心平行的方向延伸的周面与上述壳体滑动接触一边与上述驱动轴一同旋转;以及托架(cradle),其以能够绕与上述轴心平行的枢轴摆动的方式设置于上述托架窗内,并伴随着上述转子的旋转而在沿与上述轴心平行的方向延伸的两个摆动端与上述壳体滑动接触,上述转子室包括:外侧动作室,其位于上述转子的径向外侧;以及内侧动作室,其位于上述转子的径向内侧,上述外侧动作室以及上述内侧动作室中的至少一方与上述托架形成通过上述转子的旋转一边维持气密一边使容积产生变化的压缩室,上述壳体具有与上述压缩室连通的吸入口以及排出口。 [0015] 在本发明的压缩机中,支承于壳体的驱动轴绕轴心旋转,从而转子在转子室内也与驱动轴一同旋转。由此,托架一边与转子同步旋转,一边在转子的托架窗内绕与轴心平行地延伸的枢轴摆动。而且,转子室由外侧动作室与内侧动作室构成,由外侧动作室以及内侧动作室中的至少一方与托架形成压缩室。托架伴随着转子的旋转而在沿着与轴心平行的方向延伸的两个摆动端与壳体滑动接触。因此,压缩室一边维持气密一边通过转子的旋转而使容积产生变化。因此,压缩室在容积扩大时从吸入口吸入流体,在容积缩小时从排出口排出流体。该压缩机例如能够应用于车辆的空调装置。 [0016] 另外,该压缩机通过转子的旋转动作而使压缩室的容积产生变化,因此很难产生振动,不需要那么多的部件件数。并且,在该压缩机中,转子为环状,在转子的内周侧形成有内侧动作室。因此,排气量比通常的叶片式压缩机大。另外,托架基于其形状,与叶片相比更耐由摩擦引起的负荷,而难以被破坏。 [0017] 并且,在该压缩机中,不需要涡旋式压缩机那样的涡旋状的槽的加工。另外,在该压缩机中,不需要那么复杂的形状的部件。因此,即便在使轴向的长度增长来增大排气量的情况下,仅通过改变壳体、转子以及托架的壁厚,就能够增大排气量,从而容易实现小型化以及小重量化, [0019] 图1是表示本发明的第一实施方式所涉及的压缩机的轴向的剖视图,是沿着图3的I-I线的剖视图。 [0020] 图2是表示第一实施方式的压缩机的轴向的剖视图,是沿着图3的II-II线的剖视图。 [0021] 图3是表示第一实施方式的压缩机的径向的剖视图。 [0022] 图4是表示第一实施方式的压缩机的径向的剖视图。 [0023] 图5是表示第一实施方式的压缩机的径向的剖视图。 [0024] 图6是表示第一实施方式的压缩机的径向的剖视图。 [0025] 图7(A)~(D)是表示第一实施方式的压缩机的压缩室的变化的说明图。 [0026] 图8是表示第一实施方式的压缩机的转子以及表示三个托架的剖视图。 [0027] 图9是表示第一实施方式的压缩机的托架的俯视图。 [0028] 图10是表示第二实施方式的压缩机的托架的剖视图。 [0029] 图11是表示第三实施方式的压缩机的托架的剖视图。 具体实施方式[0030] 以下,参照附图对本发明的第一实施方式~第三实施方式所涉及的压缩机进行说明。 [0031] (第一实施方式) [0032] 在第一实施方式的压缩机中,如图1以及图2所示,前壳体1与箱体3在它们之间经由O型圈2a而相互接合。在前壳体1以及箱体3的内部固定有外部块(Outer block)5、内部块(Inner block)7、前板9以及后板11。上述前壳体1、箱体3、外部块5、内部块7、前板9以及后板11构成壳体。此外,在图1以及图2中,将图的左侧定义为前方,将图的右侧定义为后方。 [0033] 在前壳体1以贯通该前壳体1的方式形成有沿着轴心O延伸的轴孔1a。在前板9以贯通该前板9的方式形成有与轴孔1a同轴的轴孔9a。另外,在后板11形成有与轴孔 1a、9a同轴的轴承凹部11a。在轴孔1a设置有轴封装置13,在轴孔9a设置有轴承装置15,在轴承凹部11a设置有轴承装置17。通过轴封装置13以及轴承装置15、17将驱动轴19支承为能够绕轴心O旋转。 [0034] 前板9经由O型圈2b固定于前壳体1内。后板11经由O型圈2c固定于箱体3内。外部块5在箱体3内被前板9与后板11夹持。如图3~图6所示,外部块5以及内部块7分别形成为环状。在外部块5内设置有内部块7。如图1以及图2所示,内部块7通过多根螺栓21固定于后板11。在前板9的中心区域形成有转子驱动用凹部9c,在转子驱动用凹部9c收纳有后述的连结部件27的衬套(hub)27b。因此,由外部块5、内部块7以及后板11、衬套27b形成呈与轴心O平行的环状的转子室23。 [0035] 该转子室23由如下部件划分而成:与轴心O平行的转子室内向面23a、与轴心O平行的转子室外向面23b、与轴心O正交的转子室前端面23c以及与轴心O正交的转子室后端面23d。转子室内向面23a由外部块5的内周面形成。该转子室内向面23a基于轴心O、后述的托架33的枢轴P,并基于进行使转子26旋转的模拟时的外侧抵接面33b的轨迹而被设计。转子室外向面23b由内部块7的外周面形成。该转子室外向面23b基于轴心O、托架33的枢轴P,并基于使转子26旋转时的内侧抵接面33c的轨迹而被设计。转子室前端面23c由前板9的外周区域的后表面与衬套27b的后表面形成。转子室后端面23d由后板11的前表面形成。 [0036] 在内部块7以与轴孔1a、9a以及轴承凹部11a同轴的方式形成有沿着轴心O延伸的轴孔7a。驱动轴19插通到轴孔7a内。连结部件27的环部27a通过键25固定于驱动轴19。连结部件27包括形成为与轴心O平行的圆筒状的环部27a、由在环部27a的前端从环部27a朝与轴心O正交的径向外侧方向延伸的环状的板构成的衬套27b。在环部27a与内部块7的轴孔7a之间设置有平面轴承31。 [0037] 转子26位于连结部件27的环部27a的外侧,构成为与环部27a同心。另外,转子26形成为与轴心O平行的圆筒状。连结部件27的衬套27b通过多根螺栓26a固定在转子 26的前端面。衬套27b的后表面形成转子室前端面23c,该转子室前端面23c构成为与外部块5的前表面以及内部块7的前表面共面。另外,构成为与转子26同心以及同径的环状的滑动件60通过多根螺栓26b固定在转子26的后端面。滑动件60由具有与平面轴承31相同的材质的材料形成。 [0038] 转子26位于转子室23内。如图3~图6所示,转子26具有:与转子室内向面23a内接并且从转子室前端面23c延伸至转子室后端面23d的转子外周面28a;以及与转子室外向面23b内接并且从转子室前端面23c延伸至转子室后端面23d的转子内周面28b。因此,转子室23由位于转子26的外侧的外侧动作室231与位于转子26的内侧的内侧动作室232构成。 [0039] 另外,如图1以及图2所示,在前板9的转子驱动用凹部9c设置有承受衬套27b的前表面的推力轴承32。另外,在后板11的前表面沿着转子26形成有引导槽11b。在引导槽11b以能够滑动的方式收纳有滑动件60。 [0040] 如图8所示,在转子26沿径向贯通设置有三个托架窗29。如图1以及图2所示,各托架窗29从转子室前端面23c以与轴心O平行的方式延伸至转子室后端面23d。如图8所示,各托架窗29的周向的第一端29a形成为以后述的枢轴P为中心的圆筒面的一部分。另外,各托架窗29的周向的第二端29b也形成为以枢轴P为中心的圆筒面的一部分。 [0041] 在各托架窗29内设置有托架33。如图9所示,各托架33呈大致三棱柱形状,且是从转子室前端面23c延伸至转子室后端面23d的一体部件。在各托架33的轴向的两端以突出的方式设置有销33g、33h。销33g、33h的中心轴是与轴心O平行的枢轴P。如图1以及图2所示,前方侧的销33g支承于衬套27b,后方侧的销33h支承于滑动件60。因此,各托架33能够在各托架窗29内绕枢轴P摆动。如图9所示,各托架33具有从转子室前端面23c延伸至转子室后端面23d的中空部33f。 [0042] 各托架33具有在远离销33g、33h的部分的外侧以构成圆筒的一部分的方式形成的外侧抵接面33b、与在远离销33g、33h的部分的内侧以构成圆筒的一部分的方式形成的内侧抵接面33c。如图3~图6所示,外侧抵接面33b与转子室内向面23a内接。内侧抵接面33c与转子室外向面23b外接。如图9所示,外侧抵接面33b与内侧抵接面33c由第一密封面33d连接。第一密封面33d形成为构成与托架窗29的第一端29a对齐的圆筒的一部分的曲面。另外,外侧抵接面33b与内侧抵接面33c由第二密封面33e连接。第二密封面33e中的、销33g、33h周围的部分形成为构成与托架窗29的第二端29b对齐的圆筒的一部分的曲面。如图1以及图2所示,外侧抵接面33b、内侧抵接面33c、第一密封面33d以及第二密封面33e从转子室前端面23c延伸至转子室后端面23d。这样,各托架33与转子26一同一边维持气密一边将转子室23划分成多个动作室。尤其是如图3~图6以及图7(A)~图7(D)所示,由外侧动作室231与托架33形成三个压缩室351,由内侧动作室232与托架 33形成三个压缩室352。压缩室351、352通过转子26的旋转而使容积产生变化。 [0043] 如图3~图6所示,在外部块5形成有与轴心O平行地延伸的两个吸入口5a。另外,在外部块的外周面形成有两个凹部,各凹部在其与箱体3之间形成排出口5b。各吸入口5a与容积逐渐扩大的压缩室351连通。另外,各排出口5b与容积逐渐缩小的压缩室351连通。另外,在内部块7形成有与轴心O平行地延伸的两个吸入口7b与两个排出口7c。各吸入口7b与容积逐渐扩大的压缩室352连通。另外,各排出口7c与容积逐渐缩小的压缩室 352连通。 [0044] 如图1以及图2所示,在前壳体1与前板9之间形成有吸入室37。在前板9以贯通的方式形成有与吸入室37连通的吸入通路9b、9d。吸入通路9b使吸入室37与两个吸入口5a连通。在衬套27b以贯通的方式形成有使吸入通路9d与两个吸入口7b连通的吸入通路27c。吸入室37通过形成于前壳体1的吸入通路1b而向外部敞开。 [0045] 另外,在箱体3与后板11之间形成有排出室39。在后板11以贯通的方式形成有使两个排出口5b以及两个排出室7c与排出室39连通的排出通路11c、11d。排出室39通过形成于箱体3的排出通路3b而向外部敞开。 [0046] 在将如以上那样构成的压缩机应用于车辆的空调装置的情况下,该压缩机与冷凝器、膨胀阀、蒸发器一同构成制冷回路。而且,将吸入通路1b与蒸发器连接,将排出通路3b与冷凝器连接。另外,驱动轴19通过车辆的发动机或者马达驱动。 [0047] 若驱动轴19绕轴心O旋转,则转子26在转子室23内通过驱动轴19旋转。由此,各托架33一边与转子26同步旋转,一边在对应的托架窗29内绕枢轴P摆动。通过驱动轴19的旋转,转子26以及各托架33示出图3~图6所示的举动。而且,在该压缩机中,设置有多对托架窗29以及托架33,因此在外侧动作室231形成有多个压缩室351,在内侧动作室232形成有多个压缩室352。各托架33伴随着转子26的旋转,而在沿着与轴心O平行的方向延伸的两个摆动端与外部块5以及内部块7滑动接触,因此能够维持压缩室351、352的气密性。尤其是各托架33通过基于转子26的旋转的离心力而被向外侧按压,因此外侧动作室231所形成的压缩室351能够维持在具有较高的气密性的状态。因此,压缩室351、 352通过转子26的旋转而使容积产生变化。此时,转子26以各托架33的第一密封面33d成为前方的方式进行旋转。因此,压缩室351、352的压缩反作用力的大部分经由第一密封面33d被转子26承受,从而托架33的举动稳定。 [0048] 而且,压缩室351在容积扩大时从吸入口5a吸入制冷剂气体,压缩室352在容积扩大时从吸入口7b吸入制冷剂气体。另外,压缩室351在容积缩小时从排出口5b排出制冷剂气体,压缩室352在容积缩小时从排出口7c排出制冷剂气体。这样,能够进行车室的空气调节。 [0049] 更加详细而言,图7(A)表示图3的压缩室351、352,图7(B)表示图4的压缩室351、352,图7(C)表示图5的压缩室351、352,图7(D)表示图6的压缩室351、352。例如,在图7(A)中,若着眼于由外侧动作室231构成的压缩室351中的压缩室C1,则压缩室C1通过驱动轴19的旋转而在图7(B)中容积扩大,此时吸入制冷剂。进而,压缩室C1在图7(C)中结束制冷剂的吸入,在图7(D)中压缩室C1开始缩小容积,排出制冷剂。另外,在图7(A)中,若着眼于由内侧动作室232构成的压缩室352中的压缩室C2,则压缩室C2通过驱动轴 19的旋转而在图7(B)中容积扩大,此时吸入制冷剂。进而,压缩室C3在图7(C)中开始缩小容积,在图7(D)中排出制冷剂。 [0050] 另外,该压缩机通过转子26的旋转动作使压缩室351、352的容积产生变化,因此很难产生振动,不需要那么多的部件件数。并且,在该压缩机中,即使对托架33施加摩擦力,基于其形状也很难产生破坏、变形。尤其是在该压缩机中,各托架33的第一密封面33d由以枢轴P为中心的圆筒面的一部分形成,因此枢轴P适当地承受压缩室351、352内的高压,各托架33容易适当地摆动。另外,各托架33具有中空部33f,因此较轻型,因此容易适当地摆动。因此,该压缩机在动力损失这点上发挥优良的效果。另外,在该压缩机中,转子26的占有率较小。不仅转子26的径向外侧的压缩室351,在径向内侧也能够形成压缩室 352,因此在相当于压缩机整体的容积的排气量这点上也发挥优良的效果。 [0051] 并且,在该压缩机中,不需要涡旋式压缩机那样的涡旋状的槽的加工。另外,在该压缩机中,不存在如涡盘那样形状复杂因而成为低强度的部件,在使轴向的长度增长来增大排气量的情况下,仅通过改变壳体、转子26以及各托架33的壁厚,就能够增大排气量。因此,容易实现压缩机的小型化以及小重量化。 [0052] 另外,在该压缩机中,由于设置有多对托架窗29以及托架33,所以能够减少动力损失,并且能够降低脉动。另外,在外部块5以及内部块7形成有吸入口5a、7b以及排出口5b、7c,从而能够实现整体的轻型化。 [0053] 因此,该压缩机作为新型的容积式压缩机,能够解决现有的容积式压缩机的各种问题。 [0054] (第二实施方式) [0055] 本发明的第二实施方式所涉及的压缩机采用图10所示的托架43。各托架43由如下部分构成:呈大致三棱柱形状的一体部件的托架主体44、设置于托架主体44的外侧密封销45、以及设置于托架主体44的内侧密封销46。 [0056] 在各托架主体44的轴向的两端以突出的方式设置有销43a、43b。因此,各托架43能够在对应的托架窗29内绕枢轴P摆动。各托架43具有沿与轴心O平行的方向延伸的中空部43f。 [0057] 各外侧密封销45由与划分而成转子室内向面23a的外部块5的材料不同的材料例如树脂形成。各外侧密封销45形成为从转子室前端面23c延伸至转子室后端面23d的圆柱状。各外侧密封销45的稍微超过外周面的一半的部分被托架主体44覆盖。从托架主体44露出的外周面形成外侧抵接面45a。因此,各外侧密封销45能够在托架主体44绕与轴心O以及枢轴P平行的外侧转动轴Q1转动。不限制各外侧密封销45的转动范围。 [0058] 各内侧密封销46由与划分而成转子室外向面23b的内部块7的材料不同的材料例如树脂形成。各内侧密封销46形成为从转子室前端面23c延伸至转子室后端面23d的柱状,但在其周面的一部分形成有朝径向外侧方向突出的凸棱46a。另外,内侧密封销46在其周面的一部分形成有向径向内侧方向凹陷的凹部46c。各内侧密封销46使凸棱46a露出并且稍微超过外周面的一半的部分被托架主体44覆盖,凸棱46a的外表面形成为内侧抵接面46b。因此,各内侧密封销46能够在托架主体44绕与轴心O以及枢轴P平行的内侧转动轴Q2转动。但是,各内侧密封销46的转动范围被限制在凹部46c的周向的长度的范围内。第二实施方式的其他的结构与第一实施方式相同。 [0059] 在该压缩机中,也能够起到与第一实施方式相同的作用效果。另外,在该压缩机中,各托架43由托架主体44、外侧密封销45以及内侧密封销46构成。因此,外侧密封销45以及内侧密封销46与托架主体44分开,相对于制造托架43、壳体时的尺寸的偏差,能够使最佳直径的外侧密封销45、内侧密封销46组合。结果,容易构成为外侧密封销45的外侧抵接面45a与转子室内向面23a适当地内接,内侧密封销46的内侧抵接面46b与转子室外向面23b适当地外接。 [0060] 另外,在该压缩机中,各外侧密封销45相对于托架主体44绕外侧转动轴Q1转动,因此外侧密封销45的外侧抵接面45a在转子室内向面23a适当地转动。另外,各托架43通过基于转子26的旋转的离心力将外侧抵接面45a向转子室内向面23a按压,因此外侧抵接面45a与转子室内向面23a被适当地密封。 [0061] 与此相对,内侧密封销46相对于托架主体44绕内侧转动轴Q2转动,因此内侧密封销46的内侧抵接面45b在转子室外向面23b适当地转动。另外,在内侧密封销46形成有凸棱46a,凸棱46a基于转子26的旋转方向上的前后的压缩室351、352的差压而向外侧弯曲,因此凸棱46a与转子室外向面23b可靠地抵接。 [0062] 因此,在该压缩机中,压缩室351、352的气密性增高,从而压缩效率提高。 [0063] 另外,在该压缩机中,各外侧密封销45由与外部块5不同的材料形成,因此能够防止外侧抵接面45a与转子室内向面23a的烧结。另外,各内侧密封销46由与内部块7不同的材料形成,因此能够防止内侧抵接面46b与转子室外向面23b的烧结。因此,在该压缩机中,能够发挥较高的耐久性。 [0064] (第三实施方式) [0065] 第三实施方式的压缩机采用图11所示的托架53。各托架53由如下部分构成:呈大致三棱柱形状的一体部件的托架主体54、设置于托架主体54的外侧密封销55、以及设置于托架主体54的内侧密封销56。 [0066] 在各托架主体54的轴向的两端以突出的方式设置有销53a、53b。因此,各托架53能够在各托架窗29内绕枢轴P摆动。各托架53具有沿与轴心O平行的方向延伸的中空部53f。 [0067] 各外侧密封销55由与划分而成转子室内向面23a的外部块5的材料不同的材料例如树脂形成。各外侧密封销55的结构与第二实施方式相同。 [0068] 各内侧密封销56由与划分而成转子室外向面23b的内部块7的材料不同的材料例如树脂形成。各内侧密封销56的稍微超过外周面的一半的部分被托架主体54覆盖,从托架主体54露出的外周面形成为内侧抵接面56b。因此,各内侧密封销56能够在托架主体54绕与轴心O以及枢轴P平行的内侧转动轴Q2转动。不限制各内侧密封销56的转动范围。 [0069] 在托架主体54形成有弹簧室54a,在弹簧室54a收纳有作为施力部件的螺旋弹簧57,该螺旋弹簧57对外侧密封销55与内侧密封销56朝相互分离的方向施力。第二实施方式的其他的结构与第一实施方式相同。 [0070] 在该压缩机中,也能够起到与第二实施方式相同的作用效果。另外,在该压缩机中,在各托架53中,外侧密封销55与内侧密封销56被朝相互分离的方向施力,因此外侧密封销55的外侧抵接面55a与转子室内向面23a适当地内接,内侧密封销56的内侧抵接面56b与转子室外向面23b适当地外接。因此,在该压缩机中,压缩室351、352的气密性进一步增高,从而压缩效率提高。 |