气体压缩机
阅读：1发布：2021-07-27
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1.一种气体压缩机，其特征在于，具备：
压缩机主体，所述压缩机主体具有绕轴旋转的大致圆柱状的转子、具有从所述转子的外周面的外侧包围所述转子的轮廓形状的内周面的缸体、设置成受到来自于形成在所述转子的叶片槽的背压而从所述转子向外侧伸出自如的多个板状的叶片、以及与所述转子以及所述缸体的两端面接触而覆盖上述的两端面的两个侧塞块，所述压缩机主体的内部形成有由所述转子、所述缸体、所述两个侧塞块和所述叶片分隔出的多个压缩室，各压缩室形成为在所述转子旋转1周的期间内仅进行一个气体的吸入、压缩以及通过形成在所述缸体的第一排出部的排出的循环；以及
油分离器，所述油分离器供从所述压缩机主体排出的气体通过而将油分从所述气体中分离，
所述缸体形成有第二排出部，所述第二排出部当通过所述转子的旋转而所述压缩室面向所述第一排出部之前的阶段中所述压缩室的内部的气体的压力已达到排出压力时，使所述压缩室的内部的气体排出，
使所述第一排出部与所述第二排出部相通的连通路径形成于与所述油分离器相比靠所述气体的流的上游侧。
2.根据权利要求1所述的气体压缩机，其特征在于，
形成有连通所述第一排出部与所述油分离器的排出路径。
3.根据权利要求1或2所述的气体压缩机，其特征在于，
所述连通路径由形成在所述缸体的外周面的、连接所述第一排出部与所述第二排出部的缺口或贯通孔形成。
4.根据权利要求1或2所述的气体压缩机，其特征在于，
所述连通路径由形成在所述2个侧塞块中的至少一个上的、连接所述第一排出部与所述第二排出部的槽形成。
气体压缩机
技术领域
背景技术
[0002] 在空气调节系统中，使用了用于压缩制冷剂气体等气体而使气体在空气调节系统(空调系统)中循环的气体压缩机。
[0003] 在上述气体压缩机中，旋转驱动而将气体压缩的压缩机主体容纳于机壳的内部，在机壳的内部，由机壳和压缩机主体划分而形成有排出室，来自压缩机主体高压的气体排出到上述排出室内，进而从上述排出室将高压的气体排出到机壳的外部。
[0004] 作为这种气体压缩机的一个例子，已知有所谓的旋转叶片式气体压缩机。
[0005] 上述旋转叶片式气体压缩机在机壳的内部容纳有压缩机主体，压缩机主体具备：与旋转轴一体地旋转的大致圆柱状的转子；具有从上述转子的外周面的外侧包围上述转子的轮廓形状的内周面的缸体；容纳于形成在转子上的叶片槽并设置为从转子的外周面向外侧突出自如的多个板状的叶片；以及分别形成有旋转自如地支承从转子的两端面突出的旋转轴的轴承、并且与转子及缸体的两个端面接触而堵塞上述两个端面的侧塞块，由转子的外周面、缸体的内周面、以及两个侧塞块的各内侧的表面形成作为进行气体的吸入、压缩、排出的空间的缸体室。
[0006] 对于上述缸体室而言，从转子的外周面伸出的各叶片的伸出侧前端与缸体的内周面接触，因此通过转子的外周面、缸体的内周面、两个侧塞块的各内侧的表面和沿着转子的旋转方向彼此前后的两个叶片的表面而划分成多个压缩室。
[0008] (现有技术文献)
[0009] (专利文献)
[0010] 专利文献1:日本特开昭54-28008号公报
发明内容
[0011] (发明所要解决的问题)
[0012] 然而，对于现有技术文献中所记载的气体压缩机的压缩机主体而言，各压缩室形成为：在转子旋转一周的期间中仅进行一个气体的吸入、压缩以及从形成在缸体上的排出部的排出的循环，由于压缩时间长，因此存在封闭在压缩室的内部的气体的压力在压缩室到达排出部之前就达到所期望的排出压力的情况。
[0013] 在上述情况下，压缩室的内部成为过压缩状态而存在引起动力增加的担忧。
[0014] 本发明鉴于上述情况而提出，其目的在于提供防止压缩室的内部中的过压缩，并且可以简化压缩机主体、设置在压缩机主体的外部的油分离器的结构的气体压缩机。
[0015] (解决问题的措施)
[0016] 本发明所涉及的气体压缩机具备形成为在转子旋转一周的期间内仅进行一个气体的吸入、压缩以及排出的循环的压缩机主体，除了主要的排出部(第一排出部)之外，还具备与第一排出部相比靠上游侧的副排出部(第二排出部)，从而防止压缩室的内部的过压缩，并且利用连接路径使第一排出部与第二排出部相通，将从两个排出部分别排出的气体通过单一的排出路径向压缩机主体的外部排出，而不是利用各自的路径而向设置在压缩机主体的外部的油分离器排出，据此可以简化压缩机主体、油分离器的结构。
[0017] 即，本发明所涉及的气体压缩机具备：压缩机主体，所述压缩机主体具有绕轴旋转的大致圆柱状的转子、具有从所述转子的外周面的外侧包围所述转子的轮廓形状的内周面的缸体、设置成受到来自于形成在所述转子的叶片槽的背压(反压力)而从所述转子向外侧伸出自如的多个板状的叶片、以及与所述转子以及所述缸体的两端面接触而覆盖上述的两端面的两个侧塞块，所述压缩机主体的内部形成有由所述转子、所述缸体、所述两个侧塞块和所述叶片分隔出的多个压缩室，各压缩室形成为在所述转子旋转1周的期间内仅进行一个气体的吸入、压缩以及通过形成在所述缸体的第一排出部的排出的循环；以及油分离器，所述油分离器供从所述压缩机主体排出的气体通过而将油分从所述气体中分离，所述缸体形成有第二排出部，所述第二排出部当通过所述转子的旋转而所述压缩室面向所述第一排出部之前的阶段中所述压缩室的内部的气体的压力已达到排出压力时，使所述压缩室的内部的气体排出，使所述第一排出部与所述第二排出部相通的连通路径形成于与所述油分离器相比靠所述气体的流的上游侧。
[0018] (发明的效果)
[0020] 图1是作为本发明所涉及的气体压缩机的一个实施方式的旋转叶片气体压缩机的纵剖面图。
[0021] 图2是沿着图1所示的旋转叶片气体压缩机的压缩机部(仅压缩机主体部分)的A-A线的剖面图。
[0022] 图3是表示另一个实施方式的压缩机的、与图2相当的剖面图。
具体实施方式
[0023] 下面，参照附图对本发明所涉及的气体压缩机的具体的实施方式进行详细说明。
[0024] 作为本发明的气体压缩机的一个实施方式的旋转叶片压缩机100(以下简称为压缩机100)用作设置在汽车等上的、具有蒸发器、气体压缩机、冷凝器以及膨胀阀的空气调节系统中的气体压缩机。上述空气调节系统通过使制冷剂气体G(气体)循环而构成制冷循环。
[0026] 主体箱体11为大致圆筒形状，并形成为上述圆筒形状的一个端部被堵塞，另一个端部为开口。
[0027] 前盖12形成为盖状，以便在与上述主体箱体11的开口侧的端部接触的状态下堵塞上述开口，在上述状态下利用紧固部件紧固于主体箱体11而与主体箱体11成为一体，并形成内部具有空间的机壳10。
[0028] 在前盖12上形成有使机壳10的内部与外部相通而将低压的制冷剂气体G从空气调节系统的蒸发器导入到机壳10的内部的吸入端口12a。
[0029] 另一方面，在主体箱体11上形成有使机壳10的内部与外部相通而将高压的制冷剂气体G从机壳10的内部排出到空气调节系统的冷凝器的排出端口11a。
[0031] 定子90b嵌合并固定于主体箱体11的内周面，在转子90a上固定有旋转轴51。
[0032] 电机90利用经由安装在前盖12上的电源连接器90c供给的电力对定子90b的电磁铁进行励磁，据此使转子90a和旋转轴51绕其轴心旋转驱动。
[0033] 另外，还可以采用在电源连接器90c与定子90b之间具备逆变电路90d等的结构。
[0034] 另外，本实施方式的压缩机100如上所述的电动的压缩机，但本发明所涉及的气体压缩机不限于电动的压缩机，也可以是机械式的压缩机；在假设本实施方式的压缩机100为机械式的压缩机的情况下，可以采用使旋转轴51从前盖12向外部突出并在上述突出的旋转轴51的前端部具备接受来自车辆的发动机等的动力的传递的滑轮(皮带轮)或齿轮等结构，来代替具备电机90。
[0035] 与电机90一起容纳于机壳10的内部的压缩机主体60沿着旋转轴51的延伸方向与电机90并排配置，利用螺栓等紧固部件15固定在主体箱体11上。
[0036] 容纳于机壳10的内部的压缩机主体60具备：利用电机90而绕轴心C旋转自如的旋转轴51、与旋转轴51一体地旋转的大致圆柱状的转子50、具有从上述转子50的外周面52的外侧包围上述转子50的轮廓形状的内周面41的缸体40、从转子50的外周面52朝向缸体40的内周面41伸出自如地设置的5个板状的叶片58、以及堵塞转子50和缸体40的两端的2个侧塞块(前侧塞块20、后侧塞块30)。
[0037] 在此，旋转轴51利用形成在前盖12上的轴承12b、分别形成在压缩机主体60的各侧塞块20、30上的轴承27、37而被支承成旋转自如。
[0038] 另外，压缩机主体60将机壳10的内部的空间分隔成图1所示的夹着压缩机主体60的左侧的空间和右侧的空间。
[0039] 这些在机壳10的内部分隔出的2个空间中的相对于压缩机主体60靠左侧的空间是通过吸入端口12a从蒸发器导入低压的制冷剂气体G的低压环境的吸入室13，相对于压缩机主体60靠右侧的空间是通过排出端口11a而向冷凝器排出高压的制冷剂气体G的高压环境的排出室14。
[0040] 另外，电机90配置于吸入室13。
[0041] 如图2所示，在压缩机主体60的内部形成有由缸体40的内周面41、转子50的外周面52、以及两个侧塞块20、30围成的大致C字状的单一缸体室42。
[0042] 具体而言，缸体40的内周面41的轮廓形状被设定成缸体40的内周面41与转子50的外周面52在绕旋转轴51的轴心C旋转1周(角度360[度])的范围内仅在一个位置接近，据此缸体室42形成单一的空间。
[0043] 另外，缸体40的内周面41的轮廓形状中，作为缸体40的内周面41和转子50的外周面52最接近的部分而形成的接近部48，其形成在从作为缸体40的内周面41和转子50的外周面52最远离的部分的远离部49沿着转子50的旋转方向W(图2中的顺时针方向)向下游侧分离角度270[度]以上(小于360[度])的位置。
[0044] 缸体40的内周面41的轮廓形状被设定为：从远离部49沿着旋转轴51和转子50的旋转方向W直至接近部48为止，转子50的外周面52和缸体40的内周面41之间的距离逐渐地减小的形状。
[0045] 叶片58容纳于形成在转子50上的叶片槽59，并通过由供给至叶片槽59的冷冻机油R、制冷剂气体G所产生的背压而从转子50的外周面52向外侧伸出。
[0046] 另外，叶片58将单一的缸体室42分隔成多个压缩室43，通过沿着旋转轴51以及转子50的旋转方向W彼此前后的2个叶片58来形成1个压缩室43。因此，在5个叶片58绕旋转轴51以角度72[度]的等角度间隔设置的本实施方式中，形成5个或6个压缩室43。
[0047] 另外，关于在2个叶片58、58之间存在接近部48的压缩室43，由于利用接近部48和1个叶片58构成1个封闭的空间，因此在2个叶片58、58之间存在接近部48的压缩室43结果变成2个压缩室43、43，因而即便是5个叶片也形成6个压缩室43。
[0048] 利用叶片58分隔缸体室42而得的压缩室43的内部的容积沿着旋转方向W压缩室43从远离部49到接近部48为止逐渐地变小。
[0049] 上述缸体室42的、旋转方向W的最上游侧的部分(沿着旋转方向W，相对于接近部48的下游侧的最靠近部分)面向有形成于前侧塞块20的、与吸入室13相通的吸入孔23(在图2中，由于前侧塞块20位于比剖面更靠纸面表侧(观图者侧)，因此形成在上述前侧塞块20上的吸入孔23用双点划线的假想线表示)。
[0050] 另一方面，在缸体室42的、转子50的旋转方向W的最下游侧的部分(沿着旋转方向W，相对于接近部48的上游侧的最靠近部分)面向有与形成在缸体40上的第一排出部45的排出室45a相同的排出孔45b，而其上游侧面向有与形成在缸体40上的第二排出部46的排出室46a相同的排出孔46b。
[0051] 缸体40的内周面41的轮廓形状被设定为：在转子50旋转1周期间中仅进行一个从吸入室13通过形成在前侧塞块20上的吸入孔朝向压缩室43的制冷剂气体G的吸入、压缩室43内的制冷剂气体G的压缩以及从压缩室43通过排出孔45b朝向排出室45a的制冷剂气体G的排出的循环。
[0052] 在转子50的旋转方向W的最上游侧，以缸体40的内周面41与转子50的外周面52的间隔从小的状态急剧变大的方式来设定内周面41的轮廓形状，在包含远离部49的角度范围内成为伴随着朝向旋转方向W的旋转而压缩室43的容积扩大，并通过形成在前侧塞块20上的吸入孔23而使制冷剂气体G吸入至压缩室43内的行程(吸入行程)。
[0053] 接下来，朝向旋转方向W的下游，以缸体40的内周面41和转子50的外周面52的间隔逐渐变小的方式设定内周面41的轮廓形状，因此在上述范围内成为伴随着转子50的旋转而压缩室43的容积减小，并使压缩室43内的制冷剂气体G压缩的行程(压缩行程)。
[0054] 进而，在转子50的旋转方向W的下游侧，缸体40的内周面41和转子50的外周面52之间的间隔进一步变小而进一步执行制冷剂气体G的压缩，若制冷剂气体G的压力达到排出压力时，则成为制冷剂气体G通过下述的排出孔45b、46b向各排出部45、46的排出室
45a、46a排出的行程(排出行程)。
45a、46a排出的行程(排出行程)。
[0055] 伴随着转子50的旋转，各压缩室43以吸入行程、压缩行程、排出行程的顺序反复执行，据此从吸入室13吸入的低压的制冷剂气体G变为高压而排出至作为压缩机主体60的外部的旋风分离器块(cyclone block)70(油分离器)。
[0056] 各排出部45、46具备：由缸体40的外周面和主体箱体11围成的空间即排出室45a、46a；使排出室45a、46a和压缩室43相通的排出孔45b、46b；排出阀45c、46c，当压缩室43内的制冷剂气体G的压力在排出室45a、46a内的压力(排出压力)以上时，以利用差压向排出室45a、46a一侧弯曲的方式发生弹性变形而打开排出孔45b、46b，当制冷剂气体G的压力小于排出室45a、46a内的压力(排出压力)时，利用弹性力来关闭排出孔45b、46b；
以及防止排出阀45c、46c向排出室45a、46a一侧过度地弯曲的阀支架45d、46d。
以及防止排出阀45c、46c向排出室45a、46a一侧过度地弯曲的阀支架45d、46d。
[0057] 另外，2个排出部45、46中，设置在旋转方向W的下游侧的排出部、即靠近接近部48一侧的第一排出部45是主排出部。
[0058] 上述作为主排出部的第一排出部45面向内部压力始终达到排出压力的压缩室43，因此压缩室43在通过第一排出部45的期间中始终持续地排出在上述压缩室43的内部被压缩的制冷剂气体G。
[0059] 另一方面，2个排出部45、46中，设置在旋转方向W的上游侧的排出部、即距离接近部48较远一侧的第二排出部46是副排出部。
[0060] 作为上述副排出部的第二排出部46是为了防止当压缩室43在面向下游侧的排出部45之前的阶段已达到排出压力时压缩室43内的过压缩(压缩成超过排出压力的压力)而设置的，其仅在压缩室43面向排出部46的期间中压缩室43内的压力达到排出压力的情况下，将压缩室43的内部的制冷剂气体G排出，而在压缩室43内的压力未达到排出压力的情况下，不将压缩室43的内部的制冷剂气体G排出。
[0061] 其结果，在排出压力的制冷剂气体G稳定地持续排出的第一排出部45处，不会发生由制冷剂气体G的排出而造成的脉动，而在排出压力的制冷剂气体G被断续地排出的第二排出部46处，会发生由制冷剂气体G的排出而造成的脉动。
[0062] 第一排出部45的排出室45a面向于贯通至后侧塞块30的外表面(朝向排出室14的面)而形成的排出路径38，上述排出室45a经由排出路径38与安装在后侧塞块30的外表面的旋风分离器块70相连通。
[0063] 另一方面，第二排出部46的排出室46a并不与旋风分离器块70直接相通，而是形成在缸体40的外周面的缺口成为通向第一排出部45的排出室45a的连通路径39，并经由排出室45a和排出路径38使上述连通路径39通向旋风分离器块70。
[0064] 因此，向第二排出部46的排出室46a排出的制冷剂气体G按顺序依次通过连通路径39、排出室45a和排出路径38，而向旋风分离器块70排出。
[0065] 旋风分离器块70相对于压缩机主体60设置在制冷剂气体G的流的下游侧，并将从压缩机主体60排出的混入于制冷剂气体G中冷冻机油R从制冷剂气体G中分离出来。
[0066] 具体而言，使从第一排出部45的排出孔45b排出至排出室45a并通过排出路径38从压缩机主体60排出的制冷剂气体G以及从第二排出部46的排出孔46b排出至排出室46a并通过连通路径39、第一排出部45的排出室45a和排出路径38而从压缩机主体60排出的制冷剂气体G，以螺旋状回旋，据此从制冷剂气体G中将冷冻机油R离心分离。
[0067] 从制冷剂气体G中分离出的冷冻机油R积存于排出室14的底部，分离出冷冻机油R后的高压的制冷剂气体G排出至排出室14后，通过排出端口11a排出至冷凝器。
[0068] 积存在排出室14的底部的冷冻机油R利用排出室14的高压环境通过形成在后侧塞块30上的油路34a以及形成在后侧塞块30上的背压供给用的凹部即清洗槽31、32，并且，通过形成在后侧塞块30上的油路34a、34b、形成在缸体40上的油路44、形成在前侧塞块20上的油路24以及形成在前侧塞块20上的背压供给用的凹部即清洗槽21、22，分别供给至叶片槽59。
[0069] 即，在贯通到转子50的两端面的叶片槽59利用转子50的旋转分别通向各侧塞块20、30的清洗槽21、31或者清洗槽22、32时，从上述所通向的清洗槽21、31或者清洗槽22、
32向叶片槽59供给冷冻机油R，所供给的冷冻机油R的压力成为使叶片58朝外侧伸出的背压。
32向叶片槽59供给冷冻机油R，所供给的冷冻机油R的压力成为使叶片58朝外侧伸出的背压。
[0070] 在此，后侧塞块30的油路34a与清洗槽31之间冷冻机油R所通过的路径是后侧塞块30的轴承37与支承于上述轴承37的旋转轴51的外周面之间的非常窄的间隙。
[0071] 尽管冷冻机油R在油路34a中成为与排出室14的高压环境相同的高压，可是在通过上述窄的间隙期间受到压力损耗的影响下，在到达清洗槽31时会成为比排出室14的内部的压力低的压力即中压。
[0072] 在此，所谓中压是比作为吸入室13中的制冷剂气体G的压力的低压高、比作为排出室14中的制冷剂气体G的压力的高压低的压力。
[0073] 同样地，前侧塞块20的油路24与清洗槽21之间冷冻机油R所通过的路径是前侧塞块20的轴承27与支承于上述轴承27的旋转轴51的外周面之间的非常窄的间隙。
[0074] 尽管冷冻机油R在油路24中成为与排出室14的高压环境相同的高压，可是在通过上述窄的间隙期间受到压力损耗的影响下，在到达清洗槽21时会成为比排出室14的内部的压力低的压力即中压。
[0075] 因此，从清洗槽21、31供给至叶片槽59而使叶片58朝向缸体40的内周面41伸出的背压成为冷冻机油R的中压。
[0076] 另一方面，由于清洗槽22、32以无压力损耗的方式与油路24、34相通，因此与排出室14的内部的压力相同的高压力即高压的冷冻机油R供给至清洗槽22、32，因此，在叶片槽59与清洗槽22、32相通的压缩行程的最终阶段，向叶片58供给高压的背压，而防止叶片58的振颤。
[0077] 另外，冷冻机油R从叶片58与叶片槽59之间的间隙、转子50与侧塞块20、30之间的间隙等渗出，还可以发挥转子50与两个侧塞块20、30之间的接触部分、以及叶片58、缸体40和两个侧塞块20、30之间的接触部分等的润滑、冷却的功能；上述冷冻机油R的一部分与压缩室43内的制冷剂气体G混合，因此利用旋风分离器块70对冷冻机油R进行分离。
[0078] 根据以上述方式构成的本实施方式的压缩机100，第一排出部45和第二排出部46在比旋风分离器块70更靠上游侧利用连通路径39来连通，因此从第二排出部46排出的制冷剂气体G通过将从第一排出部45排出的制冷剂气体G排出的路径即排出路径38而流入至旋风分离器块70。
[0079] 据此，不需要在压缩机主体60的外表面、旋风分离器块70上分别各自独立地形成用于将从第一排出部45所排出的制冷剂气体G向压缩机主体60的外部排出的排出路径38、以及用于将从第二排出部46所排出的制冷剂气体G向压缩机主体60的外部排出的排出路径，可以简化压缩机主体60、旋风分离器块70的结构。
[0080] 而且，即便由于断续地排出至第二排出部45的排出室46a的制冷剂气体G在排出室46a内产生脉动，由于上述脉动在利用连通路径39连通的第一排出部45的排出室45a中被缓冲，从而上述脉动被消除或者上述脉动的压力差被降低。
[0081] 因此，可以防止或抑制从压缩机主体60排出的制冷剂气体G所造成的脉动的发生。
[0082] 另外，本实施方式的压缩机100是将排出至第二排出部46的制冷剂气体G向第一排出部45排出，再通过面向第一排出部45的排出路径38而向压缩机主体60的外部排出的结构，但与此相反地，形成贯通到后侧塞块30的外表面的排出路径并使其面向于第二排出部46的排出室46a，另一方面，在上述实施方式中削除面向第一排出部45的排出室45a而形成的排出路径38，并通过连通路径39、第二排出部46的排出室46a以及排出路径，将排出至第一排出部45的排出室45a的制冷剂气体G排出至压缩机主体60的外部也可。
[0083] 另外，在上述实施方式的压缩机100中，第一排出部45的上游侧具备第二排出部46，因此即便发生压缩室43在面向第一排出部45之前的阶段中已达到排出压力的情况下，当上述压缩室43面向于第一排出部45的上游侧的第二排出部46时，由于上述压缩室43的内部的制冷剂气体G通过第二排出部46而从压缩室43被排出，因此可以防止压缩室43内的过压缩(压缩至超过排出压力的压力)。
[0084] 在本实施方式的压缩机100中，虽然连通路径39是形成在缸体40的外周面的、连接第一排出部45的排出室45a和第二排出部46的排出室46a的缺口，但也可以在缸体40上形成连接第一排出部45的排出室45a与第二排出部46的排出室46a的贯通孔，而用上述贯通孔来代替图2所示的连通路径39。
[0085] 另外，如图3所示，也可以在后侧塞块30上以不贯通到后侧塞块30的外表面(朝向排出室14的面)的方式形成连接第一排出部45的排出室45a与第二排出部46的排出室46a的槽39’，而用上述槽39’来代替图2所示的连通路径39。
[0086] 上述的实施方式的压缩机100具有5个叶片58，但本发明的气体压缩机不局限于上述的方式，叶片的数量可以适当地选择2个、3个、4个、6个等，即便是应用那样选择的个数的叶片的气体压缩机，也可以得到与上述实施方式和压缩机100同样的作用、效果。
[0087] (相关申请的交叉引用)
[0088] 本申请主张2012年6月4日向日本国专利局申请的特愿2012-126658以及2012年6月4日向日本国专利局申请的特愿2012-126659的优先权，其全部内容通过引用合并于此。
[0089] (附图标记的说明)
[0090] 20…前侧塞块；30…后侧塞块；38…排出路径；39…连通路径；40…缸体；43…压缩室；45…第一排出部；46…第二排出部；45a、46a…排出室；50…转子；51…旋转轴；58…叶片；60…压缩机主体；70…旋风分离器块(油分离器)；100…旋转叶片压缩机(气体压缩机)；C…轴心(轴)；G…制冷剂气体(气体)；R…冷冻机油(油分)；W…旋转方向
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