JP2004245089A - 気体圧縮機 - Google Patents
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Abstract
【課題】動力の上昇や耐久性の低下等を招くことなく、ロータサイド隙間のシール性向上による体積効率の向上と、それによる圧縮機の性能の向上を図るのに好適な気体圧縮機を提供する。
【解決手段】ロータ８の端面と対向するサイドブロック６の内面に、該サイドブロック６とロータ８との間の隙間Ｇ２（ロータサイド隙間）に開口するシールオイル貯留溝５５が形成される。このシールオイル貯留溝５５とサイドブロック６の軸受１０側とが中圧オイル供給孔５３で連通接続され、その軸受１０のクリアランス通過時に絞られ減圧されたオイルが中圧オイル供給孔５３を介してシールオイル貯留溝５５に供給される。さらに、このシールオイル貯留溝５５からロータサイド隙間Ｇ２へオイルが供給され、このオイルによりロータサイド隙間Ｇ２がシールされるものとする。
【選択図】 図１
【解決手段】ロータ８の端面と対向するサイドブロック６の内面に、該サイドブロック６とロータ８との間の隙間Ｇ２（ロータサイド隙間）に開口するシールオイル貯留溝５５が形成される。このシールオイル貯留溝５５とサイドブロック６の軸受１０側とが中圧オイル供給孔５３で連通接続され、その軸受１０のクリアランス通過時に絞られ減圧されたオイルが中圧オイル供給孔５３を介してシールオイル貯留溝５５に供給される。さらに、このシールオイル貯留溝５５からロータサイド隙間Ｇ２へオイルが供給され、このオイルによりロータサイド隙間Ｇ２がシールされるものとする。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、カーエアコンシステムやＧＨＰシステム等の空調システムに用いられる気体圧縮機に関し、特にその動力の上昇や耐久性の低下等を招くことなく、ロータサイド隙間のシール性向上による体積効率の向上と、それによる圧縮機の性能の向上を図れるようにした気体圧縮機である。
【０００２】
【従来の技術】
図１１は従来の気体圧縮機の一例を示した断面図である。この図１１の気体圧縮機は、端面にサイドブロック５、６を取り付けてなるシリンダ４内にロータ８が回転可能に横架され、そのロータ８の外周面からシリンダ４の内周面に向かって出没可能なベーン１６を複数具備する構造となっている。そして、ベーン１６によりシリンダ４とロータ８の間のシリンダ内空間が複数の小室に仕切られ、この仕切られた小室が圧縮室１７として機能する。すなわち、圧縮室１７は、ロータ８の回転により容積の大小変化を繰り返し、この容積変化により冷媒ガスの吸入、圧縮、吐出という一連の動作を行なう。
【０００３】
上記のような図１１に示す従来構造の気体圧縮機において、そのロータ８の端面と対向するサイドブロック５、６の内面側には、そのサイドブロック５または６とロータ８との間の隙間Ｇ２（以下、ロータサイド隙間という。）をシールする手段として、弾性材料からなるシール部材６０を設けている（例えば、特開２０００‐２５７５７６号公報の図１と図２を参照。）。
【０００４】
上記シール部材６０は、ロータサイド隙間Ｇ２を介する高圧側から低圧側への高圧冷媒ガスの内部リーク、具体的には高圧となる圧縮室１７から低圧の吸入室１８側への高圧冷媒ガスのリークを防止することで、体積効率（圧縮室１７内に吸入される冷媒ガスの容量と圧縮室１７の最大容積との比）の向上と、これによる圧縮機の性能の向上を図るために設けられている。
【０００５】
しかしながら、上記のような従来構造の気体圧縮機によると、ロータサイド隙間Ｇ２のシール手段として、弾性部材からなるシール部材６０を用いた接触型シール構造を採用するため、次のような問題点を有していた。
【０００６】
（１）シール部材６０の摩耗によりロータサイド隙間Ｇ２のシール性能が低下し、それに伴い上述のロータサイド隙間Ｇ２を介する内部リーク量が増え、体積効率の低下とそれによる圧縮機の性能の低下が生じうる。
【０００７】
（２）回転するロータ８の端面にシール部材６０が接触するため、ロータ８とシール部材６０との間の摺動抵抗が大きく、これが気体圧縮機の動力の増大を招く要因となっている。
【０００８】
（３）回転するロータ８の端面との接触によるシール部材６０の劣化は避けられず、シール部材６０の劣化や破損等との関係から、気体圧縮機の耐久性に問題がある。
【０００９】
【特許文献１】
特開２０００‐２５７５７６号公報
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記問題点を解決するためになされたもので、その目的とするところは、動力の上昇や耐久性の低下等を招くことなく、ロータサイド隙間のシール性向上による体積効率の向上と、それによる圧縮機の性能の向上を図るのに好適な気体圧縮機を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、端面にサイドブロックを取り付けてなるシリンダと、上記シリンダ内に回転可能に横架されたロータと、上記ロータの外周面から上記シリンダの内周面に向かって出没可能に設けられるとともに、上記シリンダとロータの間のシリンダ内空間を複数の小室に仕切るベーンと、上記ベーンにより仕切られた小室からなるとともに、上記ロータの回転により容積の大小変化を繰り返し、この容積変化により冷媒ガスを吸入、圧縮し吐出する圧縮室と、上記ロータの端面と対向する上記サイドブロックの内面に形成され、このサイドブロックと上記ロータとの間の隙間に開口する溝と、上記溝にオイルを供給するオイル供給手段とを具備することを特徴とするものである。
【００１２】
本発明では、上記溝からサイドブロックとロータとの間の隙間（ロータサイド隙間）に積極的にオイルが供給され、このオイルによりロータサイド隙間がシールされ、そのロータサイド隙間を介する高圧側から低圧側への冷媒ガスのリークが防止される。
【００１３】
上記溝については、上記ロータの回転中心軸線回りに円環状に形成される構造を採用することができる。
【００１４】
また、上記溝は、さらに、ロータの外周面からシリンダの内周面に向かってベーンが最大に突出したときの該ベーンの底面から、ロータの外周までの範囲内に設けることができる。その範囲の中でも特にベーンの底面側に近接する位置側に当該溝を配置するのが好適である。その理由は、ロータの外周に近い位置にその溝を配置すると、この溝から冷媒ガスの吸入過程にある低圧の圧縮室側へ移行するオイルの量が増え、オイル圧縮や体積効率の低下といった問題が顕著になるからである。
【００１５】
上記本発明においては、上記オイル供給手段から上記溝へのオイルの供給位置を、吸入行程にある上記圧縮室の位置側に配置してなる構造を採用することができる。
【００１６】
上記本発明において、上記ベーン底部へ供給されるオイルと上記溝へ供給されるオイルとはともに中圧オイルとすることができる。
【００１７】
上記本発明において、上記ロータは、その軸心に一体に設けたロータ軸とこれを支持する上記サイドブロックの軸受とにより回転可能に設けられ、上記オイル供給手段は、その一端が上記サイドブロックの軸受のクリアランス側に開口するとともに、その他端が上記溝側に開口する中圧オイル供給孔からなり、上記軸受のクリアランスで絞られ減圧されたオイルが上記中圧オイル供給孔を介して上記溝側へ供給される構造を採用してもよい。
【００１８】
上記本発明において、上記ロータは、その軸心に一体に設けたロータ軸とこれを支持する上記サイドブロックの軸受とにより回転可能に設けられ、上記ロータの端面と対向している上記サイドブロックの内面には、上記軸受のクリアランスで絞られ減圧された中圧オイルが導入供給されるとともに、この中圧オイルをベーン背圧としてベーン底部へ供給するサライ溝が設けられ、上記オイル供給手段は、上記サライ溝と上記溝とを連通接続する連通孔からなる構造を採用してもよい。
【００１９】
上記本発明において、上記ロータは、その軸心に一体に設けたロータ軸とこれを支持する上記サイドブロックの軸受とにより回転可能に設けられ、上記ロータ軸の端面側には、上記軸受のクリアランスで絞られ減圧された中圧オイルが供給される背圧空間が設けられ、上記ロータの端面と対向している上記サイドブロックの内面には、上記背圧空間から中圧オイル供給孔を介して中圧オイルが導入供給されるとともに、この中圧オイルをベーン背圧としてベーン底部へ供給するサライ溝が設けられ、上記オイル供給手段は、上記第１の中圧オイル供給孔を途中で分岐し、この分岐孔を上記溝に連通接続してなる構造を採用してもよい。
【００２０】
上記本発明において、上記ロータは、その軸心に一体に設けたロータ軸とこれを支持する上記サイドブロックの軸受とにより回転可能に設けられ、上記ロータ軸の周面側には、シール室とこのシール室に配置された中圧メカニカルシールが設けられ、上記オイル供給手段は、上記中圧メカニカルシールの上記シール室へ中圧オイルを供給するための中圧オイル供給孔を途中で分岐し、この分岐孔を上記溝に連通接続してなる構造を採用してもよい。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る気体圧縮機の実施形態について図１ないし図１１を基に詳細に説明する。
【００２２】
図１は本発明の第１の実施形態である気体圧縮機の断面図である。
【００２３】
この図１の気体圧縮機は、一端開口型コンプレッサケース１内に圧縮機構部２を収納し、該コンプレッサケース１の開口端にフロントヘッド３を取り付けてなる、いわゆるシェル構造を採用している。
【００２４】
圧縮機構部２は内周略楕円状のシリンダ４を有し、シリンダ４のフロント側とリア側の端面にはサイドブロック５、６がそれぞれ取り付けられ、また、シリンダ４の内側には断面円形のロータ８がロータ軸７を介して回転可能に横架されている。
【００２５】
ロータ軸７はロータ８の軸心に一体に設けられ、かつ、フロント側およびリア側のサイドブロック５、６に設けた軸受９、１０を介して支持されている。この両サイドブロック５、６の軸受９、１０はそれぞれのサイドブロック５、６の表裏面を貫通する孔形状となっている。
【００２６】
ロータ軸７のフロント側端部７Ｆは、フロント側サイドブロック５の軸受９からフロントヘッド３を貫通し該フロントヘッド３のボス部３‐１中央から外部へ突出する構造となっている。このようにフロントヘッド３を貫通するロータ軸７の周面側にはフロントヘッドの内面を削ってシール室１１が設けられ、このシール室１１内にシール手段１２が配置され、該シール手段１２によりフロントヘッド３の内側と外部とが遮断されている。
【００２７】
シール手段１２としては、例えば周知の低圧リップシールや中圧メカニカルシール等を用いることができる。通常、カーエアコンシステム用の気体圧縮機では低圧リップシールを用い、ＧＨＰ用の気体圧縮機では中圧メカニカルシールが用いられるが、低圧リップシールをＧＨＰ用の気体圧縮機に適用し、中圧リップシールをカーエアコンシステム用の気体圧縮機に適用することもできる。
【００２８】
本実施形態の気体圧縮機では、図１に示した通り、シール手段１２の一例として低圧リップシール１２‐１を採用している。このため、低圧リップシール１２‐１が配置されるシール室１１は、そのシール構造上低圧、例えば冷媒ガスの吸入圧力Ｐｓまたはそれに近い比較的低い圧力とする。本実施形態では、シール室１１を低圧の吸入室１８に連通させることにより、シール室１１が上記のような低圧となるように構成している。
【００２９】
フロントヘッド３のボス部３‐１外周にはベアリング３‐１‐１を介してプーリ１３が回転可能に取り付けられており、このプーリ１３の端面側に電磁式のクラッチ１４が設けられている。このクラッチ１４のオン動作によりプーリ１３とロータ軸７が連結され、該プーリ１３と一体にロータ軸７が回転する。プーリ１３は図示しないベルト等を介してエンジン側プーリに連結され、かつ、エンジンの動力により回転する。
【００３０】
図２に示したように、ロータ８の外周面にはスリット状のベーン溝１５が５つ切り込み形成され、これらのベーン溝１５にそれぞれ１枚ずつベーン１６が摺動可能に装着されている。
【００３１】
上記各ベーン１６は、ロータ８の外周面からシリンダ４の内周面に向かって出没可能に設けられている。これらのベーン１６の先端がシリンダ４の内周面に押し付けられることによって、シリンダ４とロータ８の間のシリンダ内空間、すなわち１８０°対向する位置にある三日月型のシリンダ室がロータ８周方向に複数の小室として仕切られる。この仕切られた小室が圧縮室１７であり、圧縮室１７はロータ８が図中矢印Ｒの方向へ回転することにより容積の大小変化を繰り返し、この容積変化により冷媒ガスを吸入、圧縮して吐出するように構成されている。
【００３２】
すなわち、圧縮室１７の容積変化が生じると、その容積増加時に、吸入室１８内の低圧冷媒ガスが圧縮室１７へ吸入される。このような圧縮室１７への吸入動作は、フロント側サイドブロック５の吸入口２０‐１（図３参照）やシリンダ４の吸入通路１９と連通するようにリア側サイドブロック６の端面に掘られた吸入口２０‐２（図４参照）を介して行なわれる。
【００３３】
そして、圧縮室１７の容積が減少し始めると、その容積減少効果により圧縮室１７内の冷媒ガスが圧縮され始める。その後、圧縮された冷媒ガスの圧力がシリンダ４外部空間の吐出チャンバ２１側の圧力よりも高くなると、シリンダ４楕円短径部付近に位置するシリンダ吐出孔２２の吐出弁２３が開く。
【００３４】
上記のようにして吐出弁２３が開くと、圧縮室１７内の高圧冷媒ガスがシリンダ吐出孔２２からシリンダ４外部空間の吐出チャンバ２１側へ流出する。ベーン１６がシリンダ吐出孔２２を通過すると同時に、吐出弁２３を挟んだ次の圧縮室１７と吐出チャンバ２１との圧力差が逆転し吐出弁２３が閉じる。
【００３５】
吐出チャンバ２１側へ流出した高圧冷媒ガスは、シリンダ４やリア側サイドブロック６の吐出通路２８‐１、２８‐２を通り、リア側サイドブロック６に取り付けられている油分離器２４を経て、最後に吐出室２５へ吐出される。
【００３６】
吐出チャンバ２１内に吐出した高圧冷媒ガス中には、圧縮機構部２の摺動部の潤滑や隙間部のシールのためのオイルがミストの状態で含まれている。この高圧冷媒ガス中のオイル成分は油分離器２４の分離フィルタ２６で分離捕獲され、かつ、吐出室２５底部のオイル溜り２７に滴下し貯留される。
【００３７】
吐出室２５底部のオイル溜り２７にはその吐出室２５の高圧、すなわち圧縮室１７から吐出室２５内に吐出した高圧冷媒ガスの圧力Ｐｄ（以下、吐出圧力という。）が作用している。
【００３８】
上記のようなオイル溜り２７のオイルは、圧縮機構部２の摺動部や隙間部、例えば（１）サイドブロック５、６の軸受９、１０、（２）ベーン１６底部、具体的にはベーン背圧空間の一部としてベーン１６底部とベーン溝１５底部との間にできる隙間Ｇ１（以下、ベーン底部隙間空間という。）、ならびに（３）ロータサイド隙間Ｇ２等へ供給される。次に、その圧縮機構部２の摺動部や隙間部へのオイルの供給手段について説明する。
【００３９】
圧縮機構部２には高圧オイル供給孔５０が設けられている。この高圧オイル供給孔５０は、その一端５０ａがオイル溜り２７側に開口し、その他端５０ｂがフロントおよびリア側サイドブロック５、６の軸受９、１０側に開口する構造であって、かつ、リア側サイドブロック６に穿設した孔５０‐１と、これと連通するようにシリンダ４に穿設した孔５０‐２と、これと連通するようにフロント側サイドブロック５に穿設した孔５０‐３とから構成されている。
【００４０】
したがって、本実施形態の気体圧縮機においては、この高圧オイル供給孔５０により、オイル溜り２７側からフロントおよびリア側サイドブロック５、６の軸受９、１０側へ吐出圧力Ｐｄ相当の高圧のオイルが供給され、このオイルによって軸受９、１０の潤滑が行なわれる。
【００４１】
ロータ８の端面と対向しているリア側サイドブロック６の内面にはサライ溝５１が設けられている。このサライ溝５１は、リア側サイドブロック６の軸受１０の周囲に形成され、かつ、その軸受１０のクリアランスに開口し連通する構造となっている。
【００４２】
また、このサライ溝５１には、冷媒ガスの吸入行程から圧縮行程の時期に、ベーン溝１５底部側がその側面から対向し連通するように構成されている。
【００４３】
このような構造のサライ溝５１については、フロント側サイドブロック５の内面にも同様に設けられている。
【００４４】
ロータ軸７のリア側端面７Ｒ側にはリア背圧空間５２が設けられている。このリア背圧空間５２は、油分離器２４およびリア側サイドブロック６の外壁の一部とロータ軸７のリア側端面７Ｒを含む壁面で形成されている。
【００４５】
また、このリア背圧空間５２は、リア側サイドブロック６に穿設された第１の中圧オイル供給孔５３（図７参照。図１では省略。）を介して同リア側サイドブロック６のサライ溝５１に連通する構造となっている。
【００４６】
フロント側サイドブロック５にもサライ溝５１に連通する孔５４が穿設されているが、この孔５４はフロント側サイドブロック５のサライ溝５１と上述した低圧のシール室１１とを連通接続する手段として設けられている。
【００４７】
したがって、本実施形態の場合、上記の如くオイル溜り２７からリア側サイドブロック６の軸受１０に供給されたオイルは、その軸受１０のクリアランスを通過して直接リア側サイドブロック６のサライ溝５１側へ流出し供給されるとともに、同軸受１０のクリアランス、リア背圧空間５２および第１の中圧オイル供給孔５３（図７参照。図１では省略。）をその順に通過してサライ溝５１側へ供給される。
【００４８】
この際、軸受１０のクリアランスの通過時にオイルは絞られ減圧される。これにより、リア側サイドブロック６のサライ溝５１へ供給されるオイルの圧力は軸受９、１０へ供給されるオイルの圧力より低く、吐出圧力Ｐｄと吸入圧力Ｐｓの中間の圧力となる。以下、この中間の圧力のオイルを「中圧オイル」という。
【００４９】
さらに、上記中圧オイルは、ベーン背圧としてサライ溝５１からリア側サイドブロック６のベーン１６底部へ供給され、これにより、ベーン１６がロータ８の外周面からシリンダ４の内周面に向かって飛び出る。
【００５０】
フロント側サイドブロック５の軸受９に供給されたオイルは、その軸受９のクリアランスを通過して直接フロント側サイドブロック５のサライ溝５１側へ流出し供給される。また、同オイルは、軸受９のクリアランスを通過して低圧のシール室１１側にも流出し、このシール室１１内の低圧リップシール１２‐１とロータ軸７との摺動部が当該オイルにより潤滑される。
【００５１】
フロント側サイドブロック５のサライ溝５１に供給されるオイルは中圧オイルであり、この点についてはリア側サイドブロック６のサライ溝５１に供給されるオイルと同様である。
【００５２】
尚、本実施形態においては、低圧リップシール１２‐１の採用によりシール室１１は低圧となるため、フロント側サイドブロック５のサライ溝５１から同フロント側サイドブロック５の孔５４を介するルートでも、シール室１１にオイルが供給される。
【００５３】
ところで、本実施形態の気体圧縮機においては、内面楕円形状のシリンダ４の中心に真円のロータ８を配置することで、ロータ軸７を中心として１８０°対向する位置に三日月型のシリンダ室が２つ形成される構造を採用している。このため、その双方のシリンダ室において冷媒ガスの吸入・圧縮・吐出という一連の動作を行なうことが可能となっている。また、本実施形態の気体圧縮機では、ロータ８にベーン１６を５枚配設しているため、ロータ８が１回転する間に一方の三日月型シリンダ室内では当該ベーン１６により仕切られた圧縮室１７が５回形成される。したがって、ロータ８が１回転する間に、一方の三日月型シリンダ室で冷媒ガスの吸入・圧縮・吐出という一連の動作が５回行われ、双方のシリンダ室で都合１０回行われる。このような構造との関係から、リア側サイドブロック６やフロント側サイドブロック５のサライ溝５１については、ロータ軸７を中心として１８０°対向する位置にそれぞれ１つずつ計２つ設けている。これと同様に吸入通路１９、吸入口２０、吐出チャンバ２１、シリンダ吐出孔２２、吐出弁２３等についても、それぞれ２つずつ設けている。
【００５４】
ロータ８の一方の端面と対向しているリア側サイドブロック６の内面と、同ロータ８の他方の端面と対向しているフロント側サイドブロック５の内面には、上記サライ溝５１のほか、サライ溝５１やベーン底部隙間空間Ｇ１とは非連通の溝５５がそれぞれ形成されている。
【００５５】
上記溝５５は、ロータサイド隙間Ｇ２に中圧オイルを供給し、該ロータサイド隙間Ｇ２のオイルシール効果を高めるために導入されたものである。以下、この溝５５を「シールオイル貯留溝」という。
【００５６】
リア側サイドブロック６のシールオイル貯留溝５５は、ロータ８の回転中心軸線回り、具体的にはサライ溝５１の外周において同リア側サイドブロック６の軸受１０を囲むように、円環状に形成されている。また、このシールオイル貯留溝５５は、その溝上面側がロータサイド隙間Ｇ２に開口し連通する構造となっている。さらに、このシールオイル貯留溝５５は、ロータ８の外周面からシリンダ４の内周面に向かってベーン１６が最大に突出したときの当該ベーン１６の底面から、ロータ８の外周までの範囲内に設けられる。フロント側サイドブロック５のシールオイル貯留溝５５も同様に形成されている。
【００５７】
したがって、本実施形態の気体圧縮機では、冷媒ガスの吸入・圧縮・吐出といういかなる過程にあっても、上記のようなシールオイル貯留溝５５とベーン底部隙間空間Ｇ１またはサライ溝５１とは完全に切り離されていて、両者が連通することはない。
【００５８】
このようなシールオイル貯留溝５５とベーン底部隙間空間Ｇ１またはサライ溝５１との非連通構造を採用したのは、ベーン背圧の上昇による動力の増大という不具合等を防止するためである。
【００５９】
すなわち、シールオイル貯留溝５５がサライ溝５１またはベーン底部隙間空間Ｇ１に一時的にでも連通するような事態が生じると、その連通時にシールオイル貯留溝５５からサライ溝５１やベーン底部隙間空間Ｇ１側へオイルが流入し、これによりベーン背圧が必要以上に高まり、動力の増大等という不具合が発生しうるため、これを防止することが必要となるからである。
【００６０】
また、リア側サイドブロックとフロント側サイドブロックのシールオイル貯留溝５５は、双方とも上記範囲内（ロータ８の外周面からシリンダ４の内周面に向かってベーン１６が最大に突出したときの当該ベーン１６の底面から、ロータ８の外周までの範囲内）に設けられるが、本実施形態では、その範囲の中でも特に当該ベーン１６の底面側に近接する位置側に、シールオイル貯留溝５５が配置される構造を採用している。
【００６１】
このようなシールオイル貯留溝５５の配置構造を採用したのは、仮にロータ８の外周に近い位置にシールオイル貯留溝５５を配置すると、このシールオイル貯留溝５５から冷媒ガスの吸入過程にある低圧の圧縮室１７側へ移行するオイルの量が増え、オイル圧縮や体積効率（圧縮室内に吸入される冷媒ガスの容量と圧縮室の最大容積との比）の低下といった問題が顕著になるからである。
【００６２】
リア側サイドブロック６には第１の中圧オイル供給孔５３（図７参照。図１では省略。）とは別個に、第２の中圧オイル供給孔５６が設けられている。この第２の中圧オイル供給孔５６は、その一端５６ａが軸受１０のクリアランス側に開口し、その他端５６ｂが上記シールオイル貯留溝５５側に開口する構造となっている。
【００６３】
ここで、第２の中圧オイル供給孔５６からシールオイル貯留溝５５へのオイル供給位置（中圧オイル供給孔他端５６ｂの開口位置）について説明する。
【００６４】
本実施形態の場合、シールオイル貯留溝５５は円環状に設けられ、この円環状シールオイル貯留溝５５に対し第２の中圧オイル供給孔５６から中圧オイルが供給されるが、その円環状シールオイル貯留溝５５の円周方向における中圧オイル供給孔他端５６ｂの開口位置、すなわち中圧オイル供給孔５６からシールオイル貯留溝５５への中圧オイルの供給位置は、図２等に示すように、吸入行程にある圧縮室１７の位置側に配置することが望ましい。これは、中圧オイルを効果的にロータサイド隙間Ｇ２に供給するための手段である。
【００６５】
サイドブロック端面とロータ端面とに挟まれた狭いロータサイド隙間Ｇ２内のオイルの流れは、外周側にある圧縮室１７の圧力の影響とロータ８の回転の影響を受ける。すなわち、吸入行程にある低圧の圧縮室１７‐１の位置におけるロータサイド隙間Ｇ２内のオイルの流れは、圧力差により半径方向内周側から外周側に向かうとともに、ロータ８の回転による摩擦力により圧縮行程にある圧縮室１７‐２側に傾いていく。したがって、シールオイル貯留溝５５における中圧オイルの下流側出口（中圧オイル供給孔他端５６ｂの開口位置）を吸入口付近に配置し、オイル供給の起点とすることにより、ロータサイド隙間Ｇ２の広い範囲にオイルを充分に行き渡らせることが可能となる。
【００６６】
これに対して、仮に中圧オイル供給孔５６から円環状シールオイル貯留溝５５への中圧オイルの供給位置（中圧オイル供給孔他端５６ｂの開口位置）が圧縮行程にある圧縮室１７‐２に近い場合には、供給されたオイルの圧力と圧縮室１７‐２との圧力差が小さい。従って、オイルの半径方向内周側から外周側に向かう流れが発生しにくく、ロータ８の回転による摩擦力の影響のみといった状況となってしまい、シールオイル貯留溝５５よりも外周のロータサイド隙間Ｇ２にはオイルが行き渡りにくくなる可能性がある。
【００６７】
上記のような構造からなる第２の中圧オイル供給孔５６はフロント側サイドブロック５にも同様に設けられている。
【００６８】
したがって、本実施形態の気体圧縮機では、オイル溜り２７から軸受９、１０に供給されたオイルは、その軸受９、１０のクリアランスと第２の中圧オイル供給孔５６を通過してフロントおよびリア側サイドブロック５、６のシールオイル貯留溝５５に供給される。このとき、第２の中圧オイル供給孔５６を介してシールオイル貯留溝５５に供給されるオイルは、第１の中圧オイル供給孔５３（図７参照。図１では省略。）を介してサライ溝５１に供給されるオイルと同じく、中圧オイルである。これは軸受９、１０のクリアランス通過時に絞られ減圧されたオイルが第２のオイル供給孔５６を介してシールオイル貯留溝５５に供給されるためである。
【００６９】
シールオイル貯留溝５５に供給された中圧オイルは、その溝５５の上面側からロータサイド隙間Ｇ２に流出し、ロータ８の径方向に拡散する。この中圧オイルの拡散動作は、主としてロータサイド隙間Ｇ２に流出した中圧オイルが回転するロータ８の端面で引きずられて回転することと、その回転による遠心力が中圧オイルに働くこと等によるものと考えられる。
【００７０】
ところで、シールオイル貯留溝５５に供給されるオイルとして中圧オイルを採用した理由は次の通りである。すなわち、▲１▼吸入圧力Ｐｓまたはそれに近い比較的低い圧力しかない低圧のオイルではそのオイル圧力が低すぎるため、回転体内部、具体的には上述したシールオイル貯留溝５５へのオイルの供給ができないこと、▲２▼吐出圧力Ｐｄまたはそれに近い比較的高い圧力を有する高圧のオイルでは低圧側へのオイルリークや熱いオイルの供給による過熱損失等があること、▲３▼通常は気体圧縮機の運転時にサライ溝５１の中圧オイルがロータサイド隙間Ｇ２に流出し供給されるので、そのロータサイド隙間Ｇ２への中圧オイルの供給量を増やすことが望ましいことから、本実施形態の気体圧縮機では、シールオイル貯留溝５５に供給されるオイルを中圧オイルとした。
【００７１】
上記の如く構成された図１の気体圧縮機にあっては、サライ溝５１からロータサイド隙間Ｇ２へ漏洩する中圧オイルに加え、さらにシールオイル貯留溝５５からロータサイド隙間Ｇ２に中圧オイルを積極的に供給し、これらの中圧オイルによってロータサイド隙間Ｇ２にオイルシールが形成される、非接触型シール構造を採用したものである。このため、従来の接触型シール構造のようにシール部材６０の摩耗によるロータサイド隙間Ｇ２のシール性の低下という不具合が発生する余地はなく、ロータサイド隙間Ｇ２のシール性の向上とそれによる体積効率の向上を図るのに好適である。
【００７２】
この図１の気体圧縮機にあっては、サイドブロック５、６とロータ８との間にオイルの粘性流動抵抗が発生するものの、この抵抗は従来の弾性材料からなるシール部材６０の摺動抵抗よりかなり小さいから、小さな動力でも気体圧縮機の運転が可能となり、さらに、従来の接触型シール構造のようにシール部材６０を用いないから、この種のシール部材６０の劣化による耐久性の低下という問題はなく、厳しい条件下での使用や長期連続使用に耐えうる耐久性の高い気体圧縮機であるといえる。
【００７３】
また、この図１の気体圧縮機によると、シールオイル貯留溝５５とサライ溝５１の双方からロータサイド隙間Ｇ２にオイルの供給が行なわれるから、回転するロータ８と固定のサイドブロック５、６との摺動部における潤滑不良を効果的に防止できるという利点もある。
【００７４】
図５は本発明の第２の実施形態である気体圧縮機の断面図である。
【００７５】
前述した図１の気体圧縮機においては、フロント側サイドブロック５のシールオイル貯留溝５５への中圧オイルの供給構造として、第２の中圧オイル供給孔５６を介して軸受９のクリアランス側にシールオイル貯留溝５５が連通する構造を採用した。
【００７６】
これに代えて、この図５の気体圧縮機においては、フロント側サイドブロック５では、そのフロント側サイドブロック５のサライ溝５１にシールオイル貯留溝５５が連通する構造を採用した。具体的には、第２の中圧オイル供給孔５６の一端５６ａがサライ溝５１に開口し、これによりサライ溝５１の中圧オイルの一部が第２の中圧オイル供給孔５６を介してシールオイル貯留溝５５へ供給される構造を採用した。
【００７７】
尚、この図５の気体圧縮機におけるその余の構成については図１の気体圧縮機と同様であるため、それと同一部材には同一符号を付し、その詳細説明は省略する。
【００７８】
図６は本発明の第３の実施形態である気体圧縮機の断面図である。
【００７９】
同図の気体圧縮機は、図５の気体圧縮機におけるフロント側サイドブロック５で採用したシールオイル貯留溝５５への中圧オイルの供給構造を、リア側サイドブロック６にも適用した例である。
【００８０】
したがって、この図６の気体圧縮機では、リア側サイドブロック６においても第２の中圧オイル供給孔５６の一端５６ａがサライ溝５１に開口し、サライ溝５１の中圧オイルの一部が第２の中圧オイル供給孔５６を通じてシールオイル貯留溝５５に導入供給される。
【００８１】
図７は本発明の第４の実施形態である気体圧縮機の断面図である。
【００８２】
同図の気体圧縮機が図１、図５、図６の気体圧縮機と異なる構造は、リア側サイドブロック６におけるシールオイル貯留溝５５への中圧オイルの供給構造である。
【００８３】
すなわち、図１と図５の気体圧縮機のリア側サイドブロック６では、第２の中圧オイル供給孔５６を介して軸受１０のクリアランスからシールオイル貯留溝５５へ中圧オイルを供給導入する構成を採用し、また、図６の気体圧縮機のリア側サイドブロック６では、第２の中圧オイル供給孔５６を介してサライ溝５１からシールオイル貯留溝５５へ中圧オイルを供給導入する構成を採用した。前述した通り、リア側サイドブロック６の第１の中圧オイル供給孔５３もまた中圧オイルを供給する手段であるが、図１、図５、図６の気体圧縮機では、いずれも、リア側サイドブロック６のシールオイル貯留溝５５への中圧オイルの供給にあたり、この第１の中圧オイル供給孔５３を利用していない。
【００８４】
それに対し、この図７の気体圧縮機では、上記第１の中圧オイル供給孔５３を利用して中圧オイルをシールオイル貯留溝５５へ導入供給する構造を採用するものとした。その構造を具体的に説明すると、第１の中圧オイル供給孔５３を途中で分岐し、その分岐孔５３‐１をシールオイル貯留溝５５に連通接続させる構造である。
【００８５】
これにより、図７の気体圧縮機においては、第１の中圧オイル供給孔５３を流れる中圧オイルの一部が分岐孔５３‐１を介してシールオイル貯留溝５５に導入供給される。
【００８６】
尚、この図７の気体圧縮機におけるその余の構成については図１、図５または図６の気体圧縮機と同様であるため、それと同一部材には同一符号を付し、その詳細説明は省略する。
【００８７】
図８は本発明の第５の実施形態である気体圧縮機の断面図である。
【００８８】
前述の気体圧縮機は、いずれも、フロントヘッド３を貫通するロータ軸７回りのシール手段１２として低圧リップシール１２‐１を採用しているが、この図８の気体圧縮機では、そのシール手段１２として、中圧メカニカルシール１２‐２を採用している。
【００８９】
この場合、中圧メカニカルシール１２‐１が配置されるシール室１１には、そのシール構造上、中圧オイルが供給される。このシール室１１への中圧オイルの供給系ルートは、フロント側サイドブロック５の軸受９のクリアランスから直接供給するルートと、フロント側サイドブロック５の孔５４を介して同フロント側サイドブロック５のサライ溝５１側から供給するルートがある。
【００９０】
したがって、中圧メカニカルシール１２‐１を用いた場合は、フロント側サイドブロック５の孔５４が中圧オイル供給孔となる。このフロント側サイドブロック５の孔５４（中圧オイル供給孔）から中圧オイルを抽出し、これをシールオイル貯留溝５５に供給導入する構造を採用したものが、この図８の気体圧縮機である。
【００９１】
具体的には、図８の気体圧縮機においては、フロント側サイドブロック５の孔５４（中圧オイル供給孔）を分岐するとともに、その分岐孔５４‐１をシールオイル貯留溝５５に連通接続させる構造を採る。これにより、フロント側サイドブロック５の孔５４を流れる中圧オイルの一部が分岐孔５４‐１を介してシールオイル貯留溝５５に導入供給される。
【００９２】
なお、この図８の気体圧縮機では、リア側サイドブロック５のシールオイル貯留溝５５への中圧オイルの供給構造として、図７の気体圧縮機と同様の構造を採用しているが、これに代えて、図１または図６の気体圧縮機と同様の構造を適用してもよい。
【００９３】
図９は本発明の第６の実施形態である気体圧縮機の断面図である。
【００９４】
同図の気体圧縮機は、図８の気体圧縮機と同じく中圧メカニカルシールを採用したものであるが、フロントおよびリア側サイドブロック５、６のシールオイル貯留溝５５への中圧オイルの供給構造が図８の気体圧縮機とは異なる。
【００９５】
すなわち、この図９の気体圧縮機では、フロントおよびリア側サイドブロック５、６のシールオイル貯留溝５５への中圧オイルの供給構造として、図６に示す気体圧縮機と同一の構造を採用している。
【００９６】
したがって、この図９の気体圧縮機では、フロントおよびリア側サイドブロック５、６のいずれにおいても、第２の中圧オイル供給孔５６の一端５６ａがサライ溝５１に開口し、サライ溝５１の中圧オイルの一部が第２の中圧オイル供給孔５６を通じてシールオイル貯留溝５５に導入供給される。
【００９７】
前述した図５ないし図９の気体圧縮機にあっては、これもまた図１の気体圧縮機と同じく、サライ溝５１からロータサイド隙間Ｇ２へ漏洩する中圧オイルに加え、さらにシールオイル貯留溝５５からロータサイド隙間Ｇ２に中圧オイルを積極的に供給し、これらの中圧オイルによってロータサイド隙間Ｇ２のオイルシール効果を得る、非接触型シール構造を採用したものであるから、図１の気体圧縮機と同様の効果、すなわち動力の低減、耐久性の向上等の効果を奏する。
【００９８】
図１０は、図１等の気体圧縮機のフロント側サイドブロックに設けたサライ溝についての他の実施形態の説明図、図１１は、図１等の気体圧縮機のリア側サイドブロックに設けたサライ溝についての他の実施形態の説明図である。
【００９９】
図１等の気体圧縮機におけるサライ溝５１はロータ８の径方向に所定の幅Ｌを有し、そのサライ溝５１の径方向幅Ｌは従来の気体圧縮機におけるサライ溝５１と同一であって変更されていない。このような従来と同一のサライ溝５１に代えて、従来のサライ溝５１に比しその径方向幅Ｌを短くした図１０および図１１に示すサライ溝５１を適用してもよい。従来の気体圧縮機におけるサライ溝の径方向幅を１とすると、この図１０および図１１に示すサライ溝５１の径方向幅Ｌは約３０％前後減少している。
【０１００】
上記のようなサライ溝５１の径方向幅構造の採用により、更なる動力の低減を図ることができる。すなわち、サライ溝５１の径方向幅Ｌを縮小すると、サライ溝５１のオイル貯留量が相対的に減り、その結果、サライ溝５１からベーン１６底部へのオイルの供給量が減少することから、ベーン１６が冷媒ガスの吸入行程にあるときの当該ベーン１６のベーン背圧が低減され、シリンダ４内周へのベーン１６の押し付け力が小さくなる。よって、ベーン１６先端とシリンダ４内周面との間における摺動摩擦抵抗が減り、さらに小さな動力でも気体圧縮機の運転が可能となり、より一層動力の低減を図ることができる。
【０１０１】
前述のようにサライ溝５１のオイル貯留量が相対的に減ると、このサライ溝５１からロータサイド隙間Ｇ２に漏れ出るオイル量も減り、この限りにおいてはロータサイド隙間Ｇ２のオイルシール効果が減退する。しかし、図１等に示す気体圧縮機では、サライ溝５１からロータサイド隙間Ｇ２へのオイル供給のほか、これとは別にシールオイル貯留溝５５からロータサイド隙間Ｇ２へのオイル供給があるため、ロータサイド隙間Ｇ２のオイルシール効果は十分であり、ロータサイド隙間Ｇ２を介する高圧側から低圧側への冷媒ガスのリークは効果的に防止される。
【０１０２】
尚、図１０に示す小径のサライ溝５１を図５ないし図９の気体圧縮機に適用してもよいことはいうまでもない。
【０１０３】
ここで、図１等のように中圧オイル供給孔５６の一端５６ａ（上流側入口）を軸受９のクリアランス（軸穴）に開口した構造の場合と、図５等のように中圧オイル供給孔５６の一端５６ａ（上流側入口）をサライ溝５１に開口した構造の場合とにおける、作用・効果の違いについて説明する。
【０１０４】
軸受９のクリアランスで絞られ減圧されたオイル圧は、中圧オイル供給孔５６までの距離に依存する。すなわち、中圧オイル供給孔５６の一端５６ａを直接軸受９のクリアランスに開口したものとサライ溝５１に開口したものとで、高圧オイルからの絞られる距離が等しければ、オイル圧はほぼ等しくなり効果は同じである。
【０１０５】
しかしながら、サライ溝５１は本来、運転時に適正なベーン背圧を与えるために設けられており、軸受９のクリアランスによる高圧オイルからの距離と減圧の程度はほぼ固定されている。従って、中圧オイル供給孔５６の一端５６ａ（上流側入口）をサライ溝５１に開口させた構造の場合には、供給する中圧オイルの圧力もほぼ固定されることになる。
【０１０６】
これに対して、中圧オイル供給孔５６の一端５６ａ（上流側入口）を軸受９のクリアランスに開口させた構造の場合には、高圧オイルからの距離を適宜選定することにより、供給する中圧オイルの圧力を任意に設定することが可能である。従って、例えば中圧オイル供給孔５６の一端５６ａを軸受９のクリアランスの高圧オイルに近い位置に開口させ、その中圧オイル供給孔５６の他端５６ｂ（下流側出口）をシールオイル貯留溝５５の圧縮室吸入側付近に開口させた場合においては、中圧オイル供給孔５６の一端５６ａをサライ溝５１に開口させた場合よりも高い圧力の中圧オイルをシールオイル貯留溝５５へ供給することができる。そのため、シールオイル貯留溝５５の外周にあるロータサイド隙間Ｇ２の、より広い範囲にオイルを行き渡らせることができる。但し、吸入行程の圧縮室１７‐１にオイルが流入し過ぎることがないように配慮する必要がある。
【０１０７】
上記のような構成の違いによる作用・効果の違いから考えれば、１つの三日月型シリンダ室に関して中圧オイル供給孔５６を複数設け、互いに異なる圧力の中圧オイルをロータサイド隙間Ｇ２に供給できることがわかる。この場合、特に好ましいのは、シールオイル貯留溝５５を吸入行程用、圧縮行程用、吐出行程用と３分割して３つの円弧溝とし、吸入行程用円弧溝には最も低い圧力、吐出行程用円弧溝には最も高い圧力、圧縮行程用円弧溝にはそれらの中間圧力の中圧オイルをそれぞれ供給することである。
【０１０８】
このように構成することにより、いずれの円弧溝外周側のロータサイド隙間Ｇ２にも、オイルを充分に行き渡らせることができるとともに、各行程の圧縮室に必要以上にオイルを流入させてしまうことがない。但し、軸受９、１０へのオイル供給量やサライ溝５１へのオイル供給量が減少傾向にあることに注意する必要がある。
【０１０９】
【発明の効果】
本発明に係る気体圧縮機にあっては、ロータの端面と対向しているサイドブロックの内面に、該サイドブロックとロータとの間の隙間（ロータサイド隙間）に開口する溝を形成するとともに、この溝にオイルを供給するオイル供給手段を設けたものである。すなわち、ロータサイド隙間のシール構造として、上記溝からロータサイド隙間に積極的にオイルを供給し、このオイルによりロータサイド隙間をシールするという、いわゆる非接触型シール構造を採用したものである。このため、従来の接触型シール構造に比しシール部分の抵抗は小さく、また従来の接触型シール構造のようなシール部材の劣化という不具合が発生する余地もないことから、動力の上昇や耐久性の低下等を招くことなく、ロータサイド隙間のシール性向上による体積効率の向上と、それによる圧縮機の性能の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態である気体圧縮機の断面図。
【図２】図１のＡ‐Ａ線断面図。
【図３】図１の気体圧縮機におけるフロント側サイドブロックの内面の説明図。
【図４】図１の気体圧縮機におけるリア側サイドブロックの内面の説明図。
【図５】本発明の第２の実施形態である気体圧縮機の断面図。
【図６】本発明の第３の実施形態である気体圧縮機の断面図。
【図７】本発明の第４の実施形態である気体圧縮機の断面図。
【図８】本発明の第５の実施形態である気体圧縮機の断面図。
【図９】本発明の第６の実施形態である気体圧縮機の断面図。
【図１０】図１等の気体圧縮機のフロント側サイドブロックに設けたサライ溝についての他の実施形態の説明図。
【図１１】図１等の気体圧縮機のリア側サイドブロックに設けたサライ溝についての他の実施形態の説明図。
【図１２】従来の気体圧縮機の断面図。
【符号の説明】
１ コンプレッサケース
２ 圧縮機構部
３ フロントヘッド
３‐１ ボス部
３‐１‐１ ベアリング
４ シリンダ
５ フロント側サイドブロック
６ リア側サイドブロック
７ ロータ軸
７Ｆ ロータ軸のフロント側端部
７Ｒ ロータ軸のリア側端面
８ ロータ
９ フロント側サイドブロックの軸受
１０ リア側サイドブロックの軸受
１１ シール室
１２ シール手段
１２‐１ 低圧リップシール
１２‐２ 中圧メカニカルシール
１３ プーリ
１４ 電磁クラッチ
１５ ベーン溝
１６ ベーン
１７ 圧縮室
１８ 吸入室
１９ 吸入通路
２０‐１ フロント側サイドブロックの吸入口
２０‐２ リア側サイドブロックの吸入口
２１ 吐出チャンバ
２２ シリンダ吐出孔
２３ 吐出弁
２４ 油分離器
２５ 吐出室
２６ 分離フィルタ
２７ オイル溜り
２８‐１ シリンダの吐出通路
２８‐２ リア側サイドブロックの吐出通路
５０ 高圧オイル供給孔
５０‐１、５０‐２、５０‐３ 孔
５０ａ 高圧オイル供給孔の一端
５０ｂ 高圧オイル供給孔の他端
５１ サライ溝
５２ リア背圧空間
５３ 第１の中圧オイル供給孔
５３‐１ 分岐孔
５４ 孔
５４ 分岐孔
５５ 溝（シールオイル貯留溝）
５６ 第２の中圧オイル供給孔
５６ａ 第２の中圧オイル供給孔の一端
５６ｂ 第２の中圧オイル供給孔の他端
６０ シール部材
Ｇ１ ベーン底部隙間空間
Ｇ２ ロータサイド隙間
Ｌ サライ溝の径方向幅
Ｐｄ 吐出圧力
Ｐｓ 吸入圧力
Ｒ ロータ回転方向
【発明の属する技術分野】
本発明は、カーエアコンシステムやＧＨＰシステム等の空調システムに用いられる気体圧縮機に関し、特にその動力の上昇や耐久性の低下等を招くことなく、ロータサイド隙間のシール性向上による体積効率の向上と、それによる圧縮機の性能の向上を図れるようにした気体圧縮機である。
【０００２】
【従来の技術】
図１１は従来の気体圧縮機の一例を示した断面図である。この図１１の気体圧縮機は、端面にサイドブロック５、６を取り付けてなるシリンダ４内にロータ８が回転可能に横架され、そのロータ８の外周面からシリンダ４の内周面に向かって出没可能なベーン１６を複数具備する構造となっている。そして、ベーン１６によりシリンダ４とロータ８の間のシリンダ内空間が複数の小室に仕切られ、この仕切られた小室が圧縮室１７として機能する。すなわち、圧縮室１７は、ロータ８の回転により容積の大小変化を繰り返し、この容積変化により冷媒ガスの吸入、圧縮、吐出という一連の動作を行なう。
【０００３】
上記のような図１１に示す従来構造の気体圧縮機において、そのロータ８の端面と対向するサイドブロック５、６の内面側には、そのサイドブロック５または６とロータ８との間の隙間Ｇ２（以下、ロータサイド隙間という。）をシールする手段として、弾性材料からなるシール部材６０を設けている（例えば、特開２０００‐２５７５７６号公報の図１と図２を参照。）。
【０００４】
上記シール部材６０は、ロータサイド隙間Ｇ２を介する高圧側から低圧側への高圧冷媒ガスの内部リーク、具体的には高圧となる圧縮室１７から低圧の吸入室１８側への高圧冷媒ガスのリークを防止することで、体積効率（圧縮室１７内に吸入される冷媒ガスの容量と圧縮室１７の最大容積との比）の向上と、これによる圧縮機の性能の向上を図るために設けられている。
【０００５】
しかしながら、上記のような従来構造の気体圧縮機によると、ロータサイド隙間Ｇ２のシール手段として、弾性部材からなるシール部材６０を用いた接触型シール構造を採用するため、次のような問題点を有していた。
【０００６】
（１）シール部材６０の摩耗によりロータサイド隙間Ｇ２のシール性能が低下し、それに伴い上述のロータサイド隙間Ｇ２を介する内部リーク量が増え、体積効率の低下とそれによる圧縮機の性能の低下が生じうる。
【０００７】
（２）回転するロータ８の端面にシール部材６０が接触するため、ロータ８とシール部材６０との間の摺動抵抗が大きく、これが気体圧縮機の動力の増大を招く要因となっている。
【０００８】
（３）回転するロータ８の端面との接触によるシール部材６０の劣化は避けられず、シール部材６０の劣化や破損等との関係から、気体圧縮機の耐久性に問題がある。
【０００９】
【特許文献１】
特開２０００‐２５７５７６号公報
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記問題点を解決するためになされたもので、その目的とするところは、動力の上昇や耐久性の低下等を招くことなく、ロータサイド隙間のシール性向上による体積効率の向上と、それによる圧縮機の性能の向上を図るのに好適な気体圧縮機を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、端面にサイドブロックを取り付けてなるシリンダと、上記シリンダ内に回転可能に横架されたロータと、上記ロータの外周面から上記シリンダの内周面に向かって出没可能に設けられるとともに、上記シリンダとロータの間のシリンダ内空間を複数の小室に仕切るベーンと、上記ベーンにより仕切られた小室からなるとともに、上記ロータの回転により容積の大小変化を繰り返し、この容積変化により冷媒ガスを吸入、圧縮し吐出する圧縮室と、上記ロータの端面と対向する上記サイドブロックの内面に形成され、このサイドブロックと上記ロータとの間の隙間に開口する溝と、上記溝にオイルを供給するオイル供給手段とを具備することを特徴とするものである。
【００１２】
本発明では、上記溝からサイドブロックとロータとの間の隙間（ロータサイド隙間）に積極的にオイルが供給され、このオイルによりロータサイド隙間がシールされ、そのロータサイド隙間を介する高圧側から低圧側への冷媒ガスのリークが防止される。
【００１３】
上記溝については、上記ロータの回転中心軸線回りに円環状に形成される構造を採用することができる。
【００１４】
また、上記溝は、さらに、ロータの外周面からシリンダの内周面に向かってベーンが最大に突出したときの該ベーンの底面から、ロータの外周までの範囲内に設けることができる。その範囲の中でも特にベーンの底面側に近接する位置側に当該溝を配置するのが好適である。その理由は、ロータの外周に近い位置にその溝を配置すると、この溝から冷媒ガスの吸入過程にある低圧の圧縮室側へ移行するオイルの量が増え、オイル圧縮や体積効率の低下といった問題が顕著になるからである。
【００１５】
上記本発明においては、上記オイル供給手段から上記溝へのオイルの供給位置を、吸入行程にある上記圧縮室の位置側に配置してなる構造を採用することができる。
【００１６】
上記本発明において、上記ベーン底部へ供給されるオイルと上記溝へ供給されるオイルとはともに中圧オイルとすることができる。
【００１７】
上記本発明において、上記ロータは、その軸心に一体に設けたロータ軸とこれを支持する上記サイドブロックの軸受とにより回転可能に設けられ、上記オイル供給手段は、その一端が上記サイドブロックの軸受のクリアランス側に開口するとともに、その他端が上記溝側に開口する中圧オイル供給孔からなり、上記軸受のクリアランスで絞られ減圧されたオイルが上記中圧オイル供給孔を介して上記溝側へ供給される構造を採用してもよい。
【００１８】
上記本発明において、上記ロータは、その軸心に一体に設けたロータ軸とこれを支持する上記サイドブロックの軸受とにより回転可能に設けられ、上記ロータの端面と対向している上記サイドブロックの内面には、上記軸受のクリアランスで絞られ減圧された中圧オイルが導入供給されるとともに、この中圧オイルをベーン背圧としてベーン底部へ供給するサライ溝が設けられ、上記オイル供給手段は、上記サライ溝と上記溝とを連通接続する連通孔からなる構造を採用してもよい。
【００１９】
上記本発明において、上記ロータは、その軸心に一体に設けたロータ軸とこれを支持する上記サイドブロックの軸受とにより回転可能に設けられ、上記ロータ軸の端面側には、上記軸受のクリアランスで絞られ減圧された中圧オイルが供給される背圧空間が設けられ、上記ロータの端面と対向している上記サイドブロックの内面には、上記背圧空間から中圧オイル供給孔を介して中圧オイルが導入供給されるとともに、この中圧オイルをベーン背圧としてベーン底部へ供給するサライ溝が設けられ、上記オイル供給手段は、上記第１の中圧オイル供給孔を途中で分岐し、この分岐孔を上記溝に連通接続してなる構造を採用してもよい。
【００２０】
上記本発明において、上記ロータは、その軸心に一体に設けたロータ軸とこれを支持する上記サイドブロックの軸受とにより回転可能に設けられ、上記ロータ軸の周面側には、シール室とこのシール室に配置された中圧メカニカルシールが設けられ、上記オイル供給手段は、上記中圧メカニカルシールの上記シール室へ中圧オイルを供給するための中圧オイル供給孔を途中で分岐し、この分岐孔を上記溝に連通接続してなる構造を採用してもよい。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る気体圧縮機の実施形態について図１ないし図１１を基に詳細に説明する。
【００２２】
図１は本発明の第１の実施形態である気体圧縮機の断面図である。
【００２３】
この図１の気体圧縮機は、一端開口型コンプレッサケース１内に圧縮機構部２を収納し、該コンプレッサケース１の開口端にフロントヘッド３を取り付けてなる、いわゆるシェル構造を採用している。
【００２４】
圧縮機構部２は内周略楕円状のシリンダ４を有し、シリンダ４のフロント側とリア側の端面にはサイドブロック５、６がそれぞれ取り付けられ、また、シリンダ４の内側には断面円形のロータ８がロータ軸７を介して回転可能に横架されている。
【００２５】
ロータ軸７はロータ８の軸心に一体に設けられ、かつ、フロント側およびリア側のサイドブロック５、６に設けた軸受９、１０を介して支持されている。この両サイドブロック５、６の軸受９、１０はそれぞれのサイドブロック５、６の表裏面を貫通する孔形状となっている。
【００２６】
ロータ軸７のフロント側端部７Ｆは、フロント側サイドブロック５の軸受９からフロントヘッド３を貫通し該フロントヘッド３のボス部３‐１中央から外部へ突出する構造となっている。このようにフロントヘッド３を貫通するロータ軸７の周面側にはフロントヘッドの内面を削ってシール室１１が設けられ、このシール室１１内にシール手段１２が配置され、該シール手段１２によりフロントヘッド３の内側と外部とが遮断されている。
【００２７】
シール手段１２としては、例えば周知の低圧リップシールや中圧メカニカルシール等を用いることができる。通常、カーエアコンシステム用の気体圧縮機では低圧リップシールを用い、ＧＨＰ用の気体圧縮機では中圧メカニカルシールが用いられるが、低圧リップシールをＧＨＰ用の気体圧縮機に適用し、中圧リップシールをカーエアコンシステム用の気体圧縮機に適用することもできる。
【００２８】
本実施形態の気体圧縮機では、図１に示した通り、シール手段１２の一例として低圧リップシール１２‐１を採用している。このため、低圧リップシール１２‐１が配置されるシール室１１は、そのシール構造上低圧、例えば冷媒ガスの吸入圧力Ｐｓまたはそれに近い比較的低い圧力とする。本実施形態では、シール室１１を低圧の吸入室１８に連通させることにより、シール室１１が上記のような低圧となるように構成している。
【００２９】
フロントヘッド３のボス部３‐１外周にはベアリング３‐１‐１を介してプーリ１３が回転可能に取り付けられており、このプーリ１３の端面側に電磁式のクラッチ１４が設けられている。このクラッチ１４のオン動作によりプーリ１３とロータ軸７が連結され、該プーリ１３と一体にロータ軸７が回転する。プーリ１３は図示しないベルト等を介してエンジン側プーリに連結され、かつ、エンジンの動力により回転する。
【００３０】
図２に示したように、ロータ８の外周面にはスリット状のベーン溝１５が５つ切り込み形成され、これらのベーン溝１５にそれぞれ１枚ずつベーン１６が摺動可能に装着されている。
【００３１】
上記各ベーン１６は、ロータ８の外周面からシリンダ４の内周面に向かって出没可能に設けられている。これらのベーン１６の先端がシリンダ４の内周面に押し付けられることによって、シリンダ４とロータ８の間のシリンダ内空間、すなわち１８０°対向する位置にある三日月型のシリンダ室がロータ８周方向に複数の小室として仕切られる。この仕切られた小室が圧縮室１７であり、圧縮室１７はロータ８が図中矢印Ｒの方向へ回転することにより容積の大小変化を繰り返し、この容積変化により冷媒ガスを吸入、圧縮して吐出するように構成されている。
【００３２】
すなわち、圧縮室１７の容積変化が生じると、その容積増加時に、吸入室１８内の低圧冷媒ガスが圧縮室１７へ吸入される。このような圧縮室１７への吸入動作は、フロント側サイドブロック５の吸入口２０‐１（図３参照）やシリンダ４の吸入通路１９と連通するようにリア側サイドブロック６の端面に掘られた吸入口２０‐２（図４参照）を介して行なわれる。
【００３３】
そして、圧縮室１７の容積が減少し始めると、その容積減少効果により圧縮室１７内の冷媒ガスが圧縮され始める。その後、圧縮された冷媒ガスの圧力がシリンダ４外部空間の吐出チャンバ２１側の圧力よりも高くなると、シリンダ４楕円短径部付近に位置するシリンダ吐出孔２２の吐出弁２３が開く。
【００３４】
上記のようにして吐出弁２３が開くと、圧縮室１７内の高圧冷媒ガスがシリンダ吐出孔２２からシリンダ４外部空間の吐出チャンバ２１側へ流出する。ベーン１６がシリンダ吐出孔２２を通過すると同時に、吐出弁２３を挟んだ次の圧縮室１７と吐出チャンバ２１との圧力差が逆転し吐出弁２３が閉じる。
【００３５】
吐出チャンバ２１側へ流出した高圧冷媒ガスは、シリンダ４やリア側サイドブロック６の吐出通路２８‐１、２８‐２を通り、リア側サイドブロック６に取り付けられている油分離器２４を経て、最後に吐出室２５へ吐出される。
【００３６】
吐出チャンバ２１内に吐出した高圧冷媒ガス中には、圧縮機構部２の摺動部の潤滑や隙間部のシールのためのオイルがミストの状態で含まれている。この高圧冷媒ガス中のオイル成分は油分離器２４の分離フィルタ２６で分離捕獲され、かつ、吐出室２５底部のオイル溜り２７に滴下し貯留される。
【００３７】
吐出室２５底部のオイル溜り２７にはその吐出室２５の高圧、すなわち圧縮室１７から吐出室２５内に吐出した高圧冷媒ガスの圧力Ｐｄ（以下、吐出圧力という。）が作用している。
【００３８】
上記のようなオイル溜り２７のオイルは、圧縮機構部２の摺動部や隙間部、例えば（１）サイドブロック５、６の軸受９、１０、（２）ベーン１６底部、具体的にはベーン背圧空間の一部としてベーン１６底部とベーン溝１５底部との間にできる隙間Ｇ１（以下、ベーン底部隙間空間という。）、ならびに（３）ロータサイド隙間Ｇ２等へ供給される。次に、その圧縮機構部２の摺動部や隙間部へのオイルの供給手段について説明する。
【００３９】
圧縮機構部２には高圧オイル供給孔５０が設けられている。この高圧オイル供給孔５０は、その一端５０ａがオイル溜り２７側に開口し、その他端５０ｂがフロントおよびリア側サイドブロック５、６の軸受９、１０側に開口する構造であって、かつ、リア側サイドブロック６に穿設した孔５０‐１と、これと連通するようにシリンダ４に穿設した孔５０‐２と、これと連通するようにフロント側サイドブロック５に穿設した孔５０‐３とから構成されている。
【００４０】
したがって、本実施形態の気体圧縮機においては、この高圧オイル供給孔５０により、オイル溜り２７側からフロントおよびリア側サイドブロック５、６の軸受９、１０側へ吐出圧力Ｐｄ相当の高圧のオイルが供給され、このオイルによって軸受９、１０の潤滑が行なわれる。
【００４１】
ロータ８の端面と対向しているリア側サイドブロック６の内面にはサライ溝５１が設けられている。このサライ溝５１は、リア側サイドブロック６の軸受１０の周囲に形成され、かつ、その軸受１０のクリアランスに開口し連通する構造となっている。
【００４２】
また、このサライ溝５１には、冷媒ガスの吸入行程から圧縮行程の時期に、ベーン溝１５底部側がその側面から対向し連通するように構成されている。
【００４３】
このような構造のサライ溝５１については、フロント側サイドブロック５の内面にも同様に設けられている。
【００４４】
ロータ軸７のリア側端面７Ｒ側にはリア背圧空間５２が設けられている。このリア背圧空間５２は、油分離器２４およびリア側サイドブロック６の外壁の一部とロータ軸７のリア側端面７Ｒを含む壁面で形成されている。
【００４５】
また、このリア背圧空間５２は、リア側サイドブロック６に穿設された第１の中圧オイル供給孔５３（図７参照。図１では省略。）を介して同リア側サイドブロック６のサライ溝５１に連通する構造となっている。
【００４６】
フロント側サイドブロック５にもサライ溝５１に連通する孔５４が穿設されているが、この孔５４はフロント側サイドブロック５のサライ溝５１と上述した低圧のシール室１１とを連通接続する手段として設けられている。
【００４７】
したがって、本実施形態の場合、上記の如くオイル溜り２７からリア側サイドブロック６の軸受１０に供給されたオイルは、その軸受１０のクリアランスを通過して直接リア側サイドブロック６のサライ溝５１側へ流出し供給されるとともに、同軸受１０のクリアランス、リア背圧空間５２および第１の中圧オイル供給孔５３（図７参照。図１では省略。）をその順に通過してサライ溝５１側へ供給される。
【００４８】
この際、軸受１０のクリアランスの通過時にオイルは絞られ減圧される。これにより、リア側サイドブロック６のサライ溝５１へ供給されるオイルの圧力は軸受９、１０へ供給されるオイルの圧力より低く、吐出圧力Ｐｄと吸入圧力Ｐｓの中間の圧力となる。以下、この中間の圧力のオイルを「中圧オイル」という。
【００４９】
さらに、上記中圧オイルは、ベーン背圧としてサライ溝５１からリア側サイドブロック６のベーン１６底部へ供給され、これにより、ベーン１６がロータ８の外周面からシリンダ４の内周面に向かって飛び出る。
【００５０】
フロント側サイドブロック５の軸受９に供給されたオイルは、その軸受９のクリアランスを通過して直接フロント側サイドブロック５のサライ溝５１側へ流出し供給される。また、同オイルは、軸受９のクリアランスを通過して低圧のシール室１１側にも流出し、このシール室１１内の低圧リップシール１２‐１とロータ軸７との摺動部が当該オイルにより潤滑される。
【００５１】
フロント側サイドブロック５のサライ溝５１に供給されるオイルは中圧オイルであり、この点についてはリア側サイドブロック６のサライ溝５１に供給されるオイルと同様である。
【００５２】
尚、本実施形態においては、低圧リップシール１２‐１の採用によりシール室１１は低圧となるため、フロント側サイドブロック５のサライ溝５１から同フロント側サイドブロック５の孔５４を介するルートでも、シール室１１にオイルが供給される。
【００５３】
ところで、本実施形態の気体圧縮機においては、内面楕円形状のシリンダ４の中心に真円のロータ８を配置することで、ロータ軸７を中心として１８０°対向する位置に三日月型のシリンダ室が２つ形成される構造を採用している。このため、その双方のシリンダ室において冷媒ガスの吸入・圧縮・吐出という一連の動作を行なうことが可能となっている。また、本実施形態の気体圧縮機では、ロータ８にベーン１６を５枚配設しているため、ロータ８が１回転する間に一方の三日月型シリンダ室内では当該ベーン１６により仕切られた圧縮室１７が５回形成される。したがって、ロータ８が１回転する間に、一方の三日月型シリンダ室で冷媒ガスの吸入・圧縮・吐出という一連の動作が５回行われ、双方のシリンダ室で都合１０回行われる。このような構造との関係から、リア側サイドブロック６やフロント側サイドブロック５のサライ溝５１については、ロータ軸７を中心として１８０°対向する位置にそれぞれ１つずつ計２つ設けている。これと同様に吸入通路１９、吸入口２０、吐出チャンバ２１、シリンダ吐出孔２２、吐出弁２３等についても、それぞれ２つずつ設けている。
【００５４】
ロータ８の一方の端面と対向しているリア側サイドブロック６の内面と、同ロータ８の他方の端面と対向しているフロント側サイドブロック５の内面には、上記サライ溝５１のほか、サライ溝５１やベーン底部隙間空間Ｇ１とは非連通の溝５５がそれぞれ形成されている。
【００５５】
上記溝５５は、ロータサイド隙間Ｇ２に中圧オイルを供給し、該ロータサイド隙間Ｇ２のオイルシール効果を高めるために導入されたものである。以下、この溝５５を「シールオイル貯留溝」という。
【００５６】
リア側サイドブロック６のシールオイル貯留溝５５は、ロータ８の回転中心軸線回り、具体的にはサライ溝５１の外周において同リア側サイドブロック６の軸受１０を囲むように、円環状に形成されている。また、このシールオイル貯留溝５５は、その溝上面側がロータサイド隙間Ｇ２に開口し連通する構造となっている。さらに、このシールオイル貯留溝５５は、ロータ８の外周面からシリンダ４の内周面に向かってベーン１６が最大に突出したときの当該ベーン１６の底面から、ロータ８の外周までの範囲内に設けられる。フロント側サイドブロック５のシールオイル貯留溝５５も同様に形成されている。
【００５７】
したがって、本実施形態の気体圧縮機では、冷媒ガスの吸入・圧縮・吐出といういかなる過程にあっても、上記のようなシールオイル貯留溝５５とベーン底部隙間空間Ｇ１またはサライ溝５１とは完全に切り離されていて、両者が連通することはない。
【００５８】
このようなシールオイル貯留溝５５とベーン底部隙間空間Ｇ１またはサライ溝５１との非連通構造を採用したのは、ベーン背圧の上昇による動力の増大という不具合等を防止するためである。
【００５９】
すなわち、シールオイル貯留溝５５がサライ溝５１またはベーン底部隙間空間Ｇ１に一時的にでも連通するような事態が生じると、その連通時にシールオイル貯留溝５５からサライ溝５１やベーン底部隙間空間Ｇ１側へオイルが流入し、これによりベーン背圧が必要以上に高まり、動力の増大等という不具合が発生しうるため、これを防止することが必要となるからである。
【００６０】
また、リア側サイドブロックとフロント側サイドブロックのシールオイル貯留溝５５は、双方とも上記範囲内（ロータ８の外周面からシリンダ４の内周面に向かってベーン１６が最大に突出したときの当該ベーン１６の底面から、ロータ８の外周までの範囲内）に設けられるが、本実施形態では、その範囲の中でも特に当該ベーン１６の底面側に近接する位置側に、シールオイル貯留溝５５が配置される構造を採用している。
【００６１】
このようなシールオイル貯留溝５５の配置構造を採用したのは、仮にロータ８の外周に近い位置にシールオイル貯留溝５５を配置すると、このシールオイル貯留溝５５から冷媒ガスの吸入過程にある低圧の圧縮室１７側へ移行するオイルの量が増え、オイル圧縮や体積効率（圧縮室内に吸入される冷媒ガスの容量と圧縮室の最大容積との比）の低下といった問題が顕著になるからである。
【００６２】
リア側サイドブロック６には第１の中圧オイル供給孔５３（図７参照。図１では省略。）とは別個に、第２の中圧オイル供給孔５６が設けられている。この第２の中圧オイル供給孔５６は、その一端５６ａが軸受１０のクリアランス側に開口し、その他端５６ｂが上記シールオイル貯留溝５５側に開口する構造となっている。
【００６３】
ここで、第２の中圧オイル供給孔５６からシールオイル貯留溝５５へのオイル供給位置（中圧オイル供給孔他端５６ｂの開口位置）について説明する。
【００６４】
本実施形態の場合、シールオイル貯留溝５５は円環状に設けられ、この円環状シールオイル貯留溝５５に対し第２の中圧オイル供給孔５６から中圧オイルが供給されるが、その円環状シールオイル貯留溝５５の円周方向における中圧オイル供給孔他端５６ｂの開口位置、すなわち中圧オイル供給孔５６からシールオイル貯留溝５５への中圧オイルの供給位置は、図２等に示すように、吸入行程にある圧縮室１７の位置側に配置することが望ましい。これは、中圧オイルを効果的にロータサイド隙間Ｇ２に供給するための手段である。
【００６５】
サイドブロック端面とロータ端面とに挟まれた狭いロータサイド隙間Ｇ２内のオイルの流れは、外周側にある圧縮室１７の圧力の影響とロータ８の回転の影響を受ける。すなわち、吸入行程にある低圧の圧縮室１７‐１の位置におけるロータサイド隙間Ｇ２内のオイルの流れは、圧力差により半径方向内周側から外周側に向かうとともに、ロータ８の回転による摩擦力により圧縮行程にある圧縮室１７‐２側に傾いていく。したがって、シールオイル貯留溝５５における中圧オイルの下流側出口（中圧オイル供給孔他端５６ｂの開口位置）を吸入口付近に配置し、オイル供給の起点とすることにより、ロータサイド隙間Ｇ２の広い範囲にオイルを充分に行き渡らせることが可能となる。
【００６６】
これに対して、仮に中圧オイル供給孔５６から円環状シールオイル貯留溝５５への中圧オイルの供給位置（中圧オイル供給孔他端５６ｂの開口位置）が圧縮行程にある圧縮室１７‐２に近い場合には、供給されたオイルの圧力と圧縮室１７‐２との圧力差が小さい。従って、オイルの半径方向内周側から外周側に向かう流れが発生しにくく、ロータ８の回転による摩擦力の影響のみといった状況となってしまい、シールオイル貯留溝５５よりも外周のロータサイド隙間Ｇ２にはオイルが行き渡りにくくなる可能性がある。
【００６７】
上記のような構造からなる第２の中圧オイル供給孔５６はフロント側サイドブロック５にも同様に設けられている。
【００６８】
したがって、本実施形態の気体圧縮機では、オイル溜り２７から軸受９、１０に供給されたオイルは、その軸受９、１０のクリアランスと第２の中圧オイル供給孔５６を通過してフロントおよびリア側サイドブロック５、６のシールオイル貯留溝５５に供給される。このとき、第２の中圧オイル供給孔５６を介してシールオイル貯留溝５５に供給されるオイルは、第１の中圧オイル供給孔５３（図７参照。図１では省略。）を介してサライ溝５１に供給されるオイルと同じく、中圧オイルである。これは軸受９、１０のクリアランス通過時に絞られ減圧されたオイルが第２のオイル供給孔５６を介してシールオイル貯留溝５５に供給されるためである。
【００６９】
シールオイル貯留溝５５に供給された中圧オイルは、その溝５５の上面側からロータサイド隙間Ｇ２に流出し、ロータ８の径方向に拡散する。この中圧オイルの拡散動作は、主としてロータサイド隙間Ｇ２に流出した中圧オイルが回転するロータ８の端面で引きずられて回転することと、その回転による遠心力が中圧オイルに働くこと等によるものと考えられる。
【００７０】
ところで、シールオイル貯留溝５５に供給されるオイルとして中圧オイルを採用した理由は次の通りである。すなわち、▲１▼吸入圧力Ｐｓまたはそれに近い比較的低い圧力しかない低圧のオイルではそのオイル圧力が低すぎるため、回転体内部、具体的には上述したシールオイル貯留溝５５へのオイルの供給ができないこと、▲２▼吐出圧力Ｐｄまたはそれに近い比較的高い圧力を有する高圧のオイルでは低圧側へのオイルリークや熱いオイルの供給による過熱損失等があること、▲３▼通常は気体圧縮機の運転時にサライ溝５１の中圧オイルがロータサイド隙間Ｇ２に流出し供給されるので、そのロータサイド隙間Ｇ２への中圧オイルの供給量を増やすことが望ましいことから、本実施形態の気体圧縮機では、シールオイル貯留溝５５に供給されるオイルを中圧オイルとした。
【００７１】
上記の如く構成された図１の気体圧縮機にあっては、サライ溝５１からロータサイド隙間Ｇ２へ漏洩する中圧オイルに加え、さらにシールオイル貯留溝５５からロータサイド隙間Ｇ２に中圧オイルを積極的に供給し、これらの中圧オイルによってロータサイド隙間Ｇ２にオイルシールが形成される、非接触型シール構造を採用したものである。このため、従来の接触型シール構造のようにシール部材６０の摩耗によるロータサイド隙間Ｇ２のシール性の低下という不具合が発生する余地はなく、ロータサイド隙間Ｇ２のシール性の向上とそれによる体積効率の向上を図るのに好適である。
【００７２】
この図１の気体圧縮機にあっては、サイドブロック５、６とロータ８との間にオイルの粘性流動抵抗が発生するものの、この抵抗は従来の弾性材料からなるシール部材６０の摺動抵抗よりかなり小さいから、小さな動力でも気体圧縮機の運転が可能となり、さらに、従来の接触型シール構造のようにシール部材６０を用いないから、この種のシール部材６０の劣化による耐久性の低下という問題はなく、厳しい条件下での使用や長期連続使用に耐えうる耐久性の高い気体圧縮機であるといえる。
【００７３】
また、この図１の気体圧縮機によると、シールオイル貯留溝５５とサライ溝５１の双方からロータサイド隙間Ｇ２にオイルの供給が行なわれるから、回転するロータ８と固定のサイドブロック５、６との摺動部における潤滑不良を効果的に防止できるという利点もある。
【００７４】
図５は本発明の第２の実施形態である気体圧縮機の断面図である。
【００７５】
前述した図１の気体圧縮機においては、フロント側サイドブロック５のシールオイル貯留溝５５への中圧オイルの供給構造として、第２の中圧オイル供給孔５６を介して軸受９のクリアランス側にシールオイル貯留溝５５が連通する構造を採用した。
【００７６】
これに代えて、この図５の気体圧縮機においては、フロント側サイドブロック５では、そのフロント側サイドブロック５のサライ溝５１にシールオイル貯留溝５５が連通する構造を採用した。具体的には、第２の中圧オイル供給孔５６の一端５６ａがサライ溝５１に開口し、これによりサライ溝５１の中圧オイルの一部が第２の中圧オイル供給孔５６を介してシールオイル貯留溝５５へ供給される構造を採用した。
【００７７】
尚、この図５の気体圧縮機におけるその余の構成については図１の気体圧縮機と同様であるため、それと同一部材には同一符号を付し、その詳細説明は省略する。
【００７８】
図６は本発明の第３の実施形態である気体圧縮機の断面図である。
【００７９】
同図の気体圧縮機は、図５の気体圧縮機におけるフロント側サイドブロック５で採用したシールオイル貯留溝５５への中圧オイルの供給構造を、リア側サイドブロック６にも適用した例である。
【００８０】
したがって、この図６の気体圧縮機では、リア側サイドブロック６においても第２の中圧オイル供給孔５６の一端５６ａがサライ溝５１に開口し、サライ溝５１の中圧オイルの一部が第２の中圧オイル供給孔５６を通じてシールオイル貯留溝５５に導入供給される。
【００８１】
図７は本発明の第４の実施形態である気体圧縮機の断面図である。
【００８２】
同図の気体圧縮機が図１、図５、図６の気体圧縮機と異なる構造は、リア側サイドブロック６におけるシールオイル貯留溝５５への中圧オイルの供給構造である。
【００８３】
すなわち、図１と図５の気体圧縮機のリア側サイドブロック６では、第２の中圧オイル供給孔５６を介して軸受１０のクリアランスからシールオイル貯留溝５５へ中圧オイルを供給導入する構成を採用し、また、図６の気体圧縮機のリア側サイドブロック６では、第２の中圧オイル供給孔５６を介してサライ溝５１からシールオイル貯留溝５５へ中圧オイルを供給導入する構成を採用した。前述した通り、リア側サイドブロック６の第１の中圧オイル供給孔５３もまた中圧オイルを供給する手段であるが、図１、図５、図６の気体圧縮機では、いずれも、リア側サイドブロック６のシールオイル貯留溝５５への中圧オイルの供給にあたり、この第１の中圧オイル供給孔５３を利用していない。
【００８４】
それに対し、この図７の気体圧縮機では、上記第１の中圧オイル供給孔５３を利用して中圧オイルをシールオイル貯留溝５５へ導入供給する構造を採用するものとした。その構造を具体的に説明すると、第１の中圧オイル供給孔５３を途中で分岐し、その分岐孔５３‐１をシールオイル貯留溝５５に連通接続させる構造である。
【００８５】
これにより、図７の気体圧縮機においては、第１の中圧オイル供給孔５３を流れる中圧オイルの一部が分岐孔５３‐１を介してシールオイル貯留溝５５に導入供給される。
【００８６】
尚、この図７の気体圧縮機におけるその余の構成については図１、図５または図６の気体圧縮機と同様であるため、それと同一部材には同一符号を付し、その詳細説明は省略する。
【００８７】
図８は本発明の第５の実施形態である気体圧縮機の断面図である。
【００８８】
前述の気体圧縮機は、いずれも、フロントヘッド３を貫通するロータ軸７回りのシール手段１２として低圧リップシール１２‐１を採用しているが、この図８の気体圧縮機では、そのシール手段１２として、中圧メカニカルシール１２‐２を採用している。
【００８９】
この場合、中圧メカニカルシール１２‐１が配置されるシール室１１には、そのシール構造上、中圧オイルが供給される。このシール室１１への中圧オイルの供給系ルートは、フロント側サイドブロック５の軸受９のクリアランスから直接供給するルートと、フロント側サイドブロック５の孔５４を介して同フロント側サイドブロック５のサライ溝５１側から供給するルートがある。
【００９０】
したがって、中圧メカニカルシール１２‐１を用いた場合は、フロント側サイドブロック５の孔５４が中圧オイル供給孔となる。このフロント側サイドブロック５の孔５４（中圧オイル供給孔）から中圧オイルを抽出し、これをシールオイル貯留溝５５に供給導入する構造を採用したものが、この図８の気体圧縮機である。
【００９１】
具体的には、図８の気体圧縮機においては、フロント側サイドブロック５の孔５４（中圧オイル供給孔）を分岐するとともに、その分岐孔５４‐１をシールオイル貯留溝５５に連通接続させる構造を採る。これにより、フロント側サイドブロック５の孔５４を流れる中圧オイルの一部が分岐孔５４‐１を介してシールオイル貯留溝５５に導入供給される。
【００９２】
なお、この図８の気体圧縮機では、リア側サイドブロック５のシールオイル貯留溝５５への中圧オイルの供給構造として、図７の気体圧縮機と同様の構造を採用しているが、これに代えて、図１または図６の気体圧縮機と同様の構造を適用してもよい。
【００９３】
図９は本発明の第６の実施形態である気体圧縮機の断面図である。
【００９４】
同図の気体圧縮機は、図８の気体圧縮機と同じく中圧メカニカルシールを採用したものであるが、フロントおよびリア側サイドブロック５、６のシールオイル貯留溝５５への中圧オイルの供給構造が図８の気体圧縮機とは異なる。
【００９５】
すなわち、この図９の気体圧縮機では、フロントおよびリア側サイドブロック５、６のシールオイル貯留溝５５への中圧オイルの供給構造として、図６に示す気体圧縮機と同一の構造を採用している。
【００９６】
したがって、この図９の気体圧縮機では、フロントおよびリア側サイドブロック５、６のいずれにおいても、第２の中圧オイル供給孔５６の一端５６ａがサライ溝５１に開口し、サライ溝５１の中圧オイルの一部が第２の中圧オイル供給孔５６を通じてシールオイル貯留溝５５に導入供給される。
【００９７】
前述した図５ないし図９の気体圧縮機にあっては、これもまた図１の気体圧縮機と同じく、サライ溝５１からロータサイド隙間Ｇ２へ漏洩する中圧オイルに加え、さらにシールオイル貯留溝５５からロータサイド隙間Ｇ２に中圧オイルを積極的に供給し、これらの中圧オイルによってロータサイド隙間Ｇ２のオイルシール効果を得る、非接触型シール構造を採用したものであるから、図１の気体圧縮機と同様の効果、すなわち動力の低減、耐久性の向上等の効果を奏する。
【００９８】
図１０は、図１等の気体圧縮機のフロント側サイドブロックに設けたサライ溝についての他の実施形態の説明図、図１１は、図１等の気体圧縮機のリア側サイドブロックに設けたサライ溝についての他の実施形態の説明図である。
【００９９】
図１等の気体圧縮機におけるサライ溝５１はロータ８の径方向に所定の幅Ｌを有し、そのサライ溝５１の径方向幅Ｌは従来の気体圧縮機におけるサライ溝５１と同一であって変更されていない。このような従来と同一のサライ溝５１に代えて、従来のサライ溝５１に比しその径方向幅Ｌを短くした図１０および図１１に示すサライ溝５１を適用してもよい。従来の気体圧縮機におけるサライ溝の径方向幅を１とすると、この図１０および図１１に示すサライ溝５１の径方向幅Ｌは約３０％前後減少している。
【０１００】
上記のようなサライ溝５１の径方向幅構造の採用により、更なる動力の低減を図ることができる。すなわち、サライ溝５１の径方向幅Ｌを縮小すると、サライ溝５１のオイル貯留量が相対的に減り、その結果、サライ溝５１からベーン１６底部へのオイルの供給量が減少することから、ベーン１６が冷媒ガスの吸入行程にあるときの当該ベーン１６のベーン背圧が低減され、シリンダ４内周へのベーン１６の押し付け力が小さくなる。よって、ベーン１６先端とシリンダ４内周面との間における摺動摩擦抵抗が減り、さらに小さな動力でも気体圧縮機の運転が可能となり、より一層動力の低減を図ることができる。
【０１０１】
前述のようにサライ溝５１のオイル貯留量が相対的に減ると、このサライ溝５１からロータサイド隙間Ｇ２に漏れ出るオイル量も減り、この限りにおいてはロータサイド隙間Ｇ２のオイルシール効果が減退する。しかし、図１等に示す気体圧縮機では、サライ溝５１からロータサイド隙間Ｇ２へのオイル供給のほか、これとは別にシールオイル貯留溝５５からロータサイド隙間Ｇ２へのオイル供給があるため、ロータサイド隙間Ｇ２のオイルシール効果は十分であり、ロータサイド隙間Ｇ２を介する高圧側から低圧側への冷媒ガスのリークは効果的に防止される。
【０１０２】
尚、図１０に示す小径のサライ溝５１を図５ないし図９の気体圧縮機に適用してもよいことはいうまでもない。
【０１０３】
ここで、図１等のように中圧オイル供給孔５６の一端５６ａ（上流側入口）を軸受９のクリアランス（軸穴）に開口した構造の場合と、図５等のように中圧オイル供給孔５６の一端５６ａ（上流側入口）をサライ溝５１に開口した構造の場合とにおける、作用・効果の違いについて説明する。
【０１０４】
軸受９のクリアランスで絞られ減圧されたオイル圧は、中圧オイル供給孔５６までの距離に依存する。すなわち、中圧オイル供給孔５６の一端５６ａを直接軸受９のクリアランスに開口したものとサライ溝５１に開口したものとで、高圧オイルからの絞られる距離が等しければ、オイル圧はほぼ等しくなり効果は同じである。
【０１０５】
しかしながら、サライ溝５１は本来、運転時に適正なベーン背圧を与えるために設けられており、軸受９のクリアランスによる高圧オイルからの距離と減圧の程度はほぼ固定されている。従って、中圧オイル供給孔５６の一端５６ａ（上流側入口）をサライ溝５１に開口させた構造の場合には、供給する中圧オイルの圧力もほぼ固定されることになる。
【０１０６】
これに対して、中圧オイル供給孔５６の一端５６ａ（上流側入口）を軸受９のクリアランスに開口させた構造の場合には、高圧オイルからの距離を適宜選定することにより、供給する中圧オイルの圧力を任意に設定することが可能である。従って、例えば中圧オイル供給孔５６の一端５６ａを軸受９のクリアランスの高圧オイルに近い位置に開口させ、その中圧オイル供給孔５６の他端５６ｂ（下流側出口）をシールオイル貯留溝５５の圧縮室吸入側付近に開口させた場合においては、中圧オイル供給孔５６の一端５６ａをサライ溝５１に開口させた場合よりも高い圧力の中圧オイルをシールオイル貯留溝５５へ供給することができる。そのため、シールオイル貯留溝５５の外周にあるロータサイド隙間Ｇ２の、より広い範囲にオイルを行き渡らせることができる。但し、吸入行程の圧縮室１７‐１にオイルが流入し過ぎることがないように配慮する必要がある。
【０１０７】
上記のような構成の違いによる作用・効果の違いから考えれば、１つの三日月型シリンダ室に関して中圧オイル供給孔５６を複数設け、互いに異なる圧力の中圧オイルをロータサイド隙間Ｇ２に供給できることがわかる。この場合、特に好ましいのは、シールオイル貯留溝５５を吸入行程用、圧縮行程用、吐出行程用と３分割して３つの円弧溝とし、吸入行程用円弧溝には最も低い圧力、吐出行程用円弧溝には最も高い圧力、圧縮行程用円弧溝にはそれらの中間圧力の中圧オイルをそれぞれ供給することである。
【０１０８】
このように構成することにより、いずれの円弧溝外周側のロータサイド隙間Ｇ２にも、オイルを充分に行き渡らせることができるとともに、各行程の圧縮室に必要以上にオイルを流入させてしまうことがない。但し、軸受９、１０へのオイル供給量やサライ溝５１へのオイル供給量が減少傾向にあることに注意する必要がある。
【０１０９】
【発明の効果】
本発明に係る気体圧縮機にあっては、ロータの端面と対向しているサイドブロックの内面に、該サイドブロックとロータとの間の隙間（ロータサイド隙間）に開口する溝を形成するとともに、この溝にオイルを供給するオイル供給手段を設けたものである。すなわち、ロータサイド隙間のシール構造として、上記溝からロータサイド隙間に積極的にオイルを供給し、このオイルによりロータサイド隙間をシールするという、いわゆる非接触型シール構造を採用したものである。このため、従来の接触型シール構造に比しシール部分の抵抗は小さく、また従来の接触型シール構造のようなシール部材の劣化という不具合が発生する余地もないことから、動力の上昇や耐久性の低下等を招くことなく、ロータサイド隙間のシール性向上による体積効率の向上と、それによる圧縮機の性能の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態である気体圧縮機の断面図。
【図２】図１のＡ‐Ａ線断面図。
【図３】図１の気体圧縮機におけるフロント側サイドブロックの内面の説明図。
【図４】図１の気体圧縮機におけるリア側サイドブロックの内面の説明図。
【図５】本発明の第２の実施形態である気体圧縮機の断面図。
【図６】本発明の第３の実施形態である気体圧縮機の断面図。
【図７】本発明の第４の実施形態である気体圧縮機の断面図。
【図８】本発明の第５の実施形態である気体圧縮機の断面図。
【図９】本発明の第６の実施形態である気体圧縮機の断面図。
【図１０】図１等の気体圧縮機のフロント側サイドブロックに設けたサライ溝についての他の実施形態の説明図。
【図１１】図１等の気体圧縮機のリア側サイドブロックに設けたサライ溝についての他の実施形態の説明図。
【図１２】従来の気体圧縮機の断面図。
【符号の説明】
１ コンプレッサケース
２ 圧縮機構部
３ フロントヘッド
３‐１ ボス部
３‐１‐１ ベアリング
４ シリンダ
５ フロント側サイドブロック
６ リア側サイドブロック
７ ロータ軸
７Ｆ ロータ軸のフロント側端部
７Ｒ ロータ軸のリア側端面
８ ロータ
９ フロント側サイドブロックの軸受
１０ リア側サイドブロックの軸受
１１ シール室
１２ シール手段
１２‐１ 低圧リップシール
１２‐２ 中圧メカニカルシール
１３ プーリ
１４ 電磁クラッチ
１５ ベーン溝
１６ ベーン
１７ 圧縮室
１８ 吸入室
１９ 吸入通路
２０‐１ フロント側サイドブロックの吸入口
２０‐２ リア側サイドブロックの吸入口
２１ 吐出チャンバ
２２ シリンダ吐出孔
２３ 吐出弁
２４ 油分離器
２５ 吐出室
２６ 分離フィルタ
２７ オイル溜り
２８‐１ シリンダの吐出通路
２８‐２ リア側サイドブロックの吐出通路
５０ 高圧オイル供給孔
５０‐１、５０‐２、５０‐３ 孔
５０ａ 高圧オイル供給孔の一端
５０ｂ 高圧オイル供給孔の他端
５１ サライ溝
５２ リア背圧空間
５３ 第１の中圧オイル供給孔
５３‐１ 分岐孔
５４ 孔
５４ 分岐孔
５５ 溝（シールオイル貯留溝）
５６ 第２の中圧オイル供給孔
５６ａ 第２の中圧オイル供給孔の一端
５６ｂ 第２の中圧オイル供給孔の他端
６０ シール部材
Ｇ１ ベーン底部隙間空間
Ｇ２ ロータサイド隙間
Ｌ サライ溝の径方向幅
Ｐｄ 吐出圧力
Ｐｓ 吸入圧力
Ｒ ロータ回転方向
Claims (10)
- 端面にサイドブロックを取り付けてなるシリンダと、
上記シリンダ内に回転可能に横架されたロータと、
上記ロータの外周面から上記シリンダの内周面に向かって出没可能に設けられるとともに、上記シリンダとロータの間のシリンダ内空間を複数の小室に仕切るベーンと、
上記ベーンにより仕切られた小室からなるとともに、上記ロータの回転により容積の大小変化を繰り返し、この容積変化により冷媒ガスを吸入、圧縮し吐出する圧縮室と、
上記ロータの端面と対向する上記サイドブロックの内面に形成され、このサイドブロックと上記ロータとの間の隙間に開口する溝と、
上記溝にオイルを供給するオイル供給手段とを具備すること
を特徴とする気体圧縮機。 - 上記溝は、上記ロータの回転中心軸線回りに円環状に形成されること
を特徴とする請求項１に記載の気体圧縮機。 - 上記溝は、ロータの外周面からシリンダの内周面に向かってベーンが最大に突出したときの該ベーンの底面から、ロータの外周までの範囲内に設けられること
を特徴とする請求項１に記載の気体圧縮機。 - 上記溝は、上記範囲内の中でも上記ベーンの底面側に近接する位置側に配置されること
を特徴とする請求項３に記載の気体圧縮機。 - 上記オイル供給手段から上記溝へのオイルの供給位置を、吸入行程にある圧縮室の位置側に配置してなること
を特徴とする請求項１に記載の気体圧縮機。 - 上記ベーン底部へ供給されるオイルと上記溝へ供給されるオイルとがともに中圧オイルであること
を特徴とする請求項１に記載の気体圧縮機。 - 上記ロータは、その軸心に一体に設けたロータ軸とこれを支持する上記サイドブロックの軸受とにより回転可能に設けられ、
上記オイル供給手段は、その一端が上記サイドブロックの軸受のクリアランス側に開口するとともに、その他端が上記溝側に開口する中圧オイル供給孔からなり、
上記軸受のクリアランスで絞られ減圧されたオイルが上記中圧オイル供給孔を介して上記溝側へ供給される構造であること
を特徴とする請求項１に記載の気体圧縮機。 - 上記ロータは、その軸心に一体に設けたロータ軸とこれを支持する上記サイドブロックの軸受とにより回転可能に設けられ、
上記ロータの端面と対向している上記サイドブロックの内面には、上記軸受のクリアランスで絞られ減圧された中圧オイルが導入供給されるとともに、この中圧オイルをベーン背圧としてベーン底部へ供給するサライ溝が設けられ、
上記オイル供給手段は、上記サライ溝と上記溝とを連通接続する連通孔からなること
を特徴とする請求項１に記載の気体圧縮機。 - 上記ロータは、その軸心に一体に設けたロータ軸とこれを支持する上記サイドブロックの軸受とにより回転可能に設けられ、
上記ロータ軸の端面側には、上記軸受のクリアランスで絞られ減圧された中圧オイルが供給される背圧空間が設けられ、
上記ロータの端面と対向している上記サイドブロックの内面には、上記背圧空間から中圧オイル供給孔を介して中圧オイルが導入供給されるとともに、この中圧オイルをベーン背圧としてベーン底部へ供給するサライ溝が設けられ、
上記オイル供給手段は、上記第１の中圧オイル供給孔を途中で分岐し、この分岐孔を上記溝に連通接続してなる構造であること
を特徴とする請求項１に記載の気体圧縮機。 - 上記ロータは、その軸心に一体に設けたロータ軸とこれを支持する上記サイドブロックの軸受とにより回転可能に設けられ、
上記ロータ軸の周面側には、シール室とこのシール室に配置された中圧メカニカルシールが設けられ、
上記オイル供給手段は、上記中圧メカニカルシールの上記シール室へ中圧オイルを供給するための中圧オイル供給孔を途中で分岐し、この分岐孔を上記溝に連通接続してなる構造であること
を特徴とする請求項１に記載の気体圧縮機。
Priority Applications (1)
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-
2003
- 2003-02-12 JP JP2003033989A patent/JP2004245089A/ja active Pending
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