JP2007092710A - 気体圧縮機 - Google Patents

Abstract

【課題】気体圧縮機において、ハウジングのヘッドが変形するのを防止して、ヘッドとケースとの間から外部に、気体が漏れるのを防止する。
【解決手段】回転軸５１に略平行に形成された吸入通路１１ｃを通った冷媒ガスＧが流入する吸入室３４を画する壁部Ｃのうち、吸入通路１１ｃに隣接する部分に、ボルト貫通スリーブ部１２ｂ，１２ｄを形成して、壁部Ｃの剛性を高め、変形を防止する。
【選択図】図１

Description

本発明は気体圧縮機に関し、詳細には、圧縮機本体を挟んで一方の側に、圧縮前の気体が供給される吸入室が形成され、他方の側に、圧縮後の気体が吐出される吐出室が形成された気体圧縮機の改良に関する。

従来、空気調和システム（以下、空調システムという。）には、気体（冷媒ガス）を圧縮して、空調システムに気体を循環させるための気体圧縮機（コンプレッサ）が用いられている。

ここで、一般的なコンプレッサのひとつとして例えばベーンロータリ形式のコンプレッサは、一端が開放された略筒状のケースとこのケースの開放された一端開口を塞ぐように当該ケースの一端面に接続されるヘッドとを有するハウジングの内部に圧縮機本体が収容され、ハウジングには、車両のエンジン等外部の構造部材に、このコンプレッサを固定するための固定受け部が形成されている。

そして、圧縮機本体は、その外周面がケースの内周面に支持されており、圧縮機本体を挟んで一方の側には、ケースの内面と圧縮機本体の外面とによって圧縮機本体から圧縮気体が吐出される吐出室が形成され、他方の側には、ヘッドの内面と圧縮機本体の外面とによって、圧縮前の気体が吸入される吸入室が形成されている。

さらに、ヘッドには、圧縮前の気体を外部から導入して、吸入室に供給するための吸入口（吸入ポート）が形成され、一方、ケースには、圧縮御の気体を吐出室から外部に吐出させるための吐出口（吐出ポート）が形成され、吐出ポートには空調システムの凝縮器が接続され、吸入ポートには空調システムの蒸発器が接続されることによって、この気体圧縮機は空調システムの一部を構成している（特許文献１）。
特開２００５−２２６４６７号公報

ところで、車両等の外部の固定部材に支持、固定される気体圧縮機は、その相手側の要求仕様に適したものである必要があり、例えば、空調システムの配管の都合のため、通常はヘッドに設定されている吸入口をケースに移設し、吐出口および吸入口を隣り合わせて並べた配置が求められる場合もある。

そして、吐出口と吸入口とがそのように並んだ配置で構成されたコンプレッサにおいては、吸入口から吸入室に通じる長い吸入通路を新たに設ける必要がある。

すなわち、吸入室と吐出室とは圧縮機本体を挟んで配置されており、吸入口は、吐出口に隣接して吐出室側に設けられているため、吸入口と吸入室とを連通させる吸入通路が必要であり、この吸入通路は、ケースからヘッドに向かう方向、すなわち回転軸に対して略平行に、ケースに設けられる必要がある。

ところが、その吸入通路を通過した気体が吸入室に供給されると、吸入通路の突き当たりに、吸入室を画するヘッドの壁部が形成されており、供給された気体がこの壁部の一部に衝突することになる。

そして、この吸入室を画する壁部の一部は、ケースの一端開口を塞ぐヘッドの外壁で、特にヘッドの縁部に近いため、吸入通路から吸入室に供給された気体がこの壁に衝突すると、ヘッドの縁部をケースから引き離す方向へ変形させる荷重として作用し、ヘッドの端縁が変形するとケースとの間に隙間が生じ、吸入通路の気体が、その隙間から外部に洩れる虞がある。

本発明は上記事情に鑑みなされたものであって、ハウジングのヘッドが変形するのを防止して、ヘッドとケースとの間から外部に、気体が漏れるのを防止することができる気体圧縮機を提供することを目的とする。

本発明に係る気体圧縮機は、ケースに形成された吸入通路の突き当たり部分であるヘッドの吸入室を画する壁部に、エンジン等の外部の構造部材に固定される固定受け部が形成されていることにより、この壁部分の剛性が高められて、吸入通路を通った気体が吸入室の壁部に作用しても壁部の縁部が変形をするのを抑制するものである。

すなわち、本発明に係る気体圧縮機は、一端が開放された略円筒状のケースと該ケースの開放された一端開口を閉じるように該ケースの一端面に接続されるヘッドとを有するハウジングと、前記ハウジングの内部空間に配置され、回転軸回りの外周面が前記ケースの内周面に支持された圧縮機本体とを備え、前記圧縮機本体を挟んで一方の側には、前記ケースの内面と前記圧縮機本体の外面とによって前記圧縮機本体から圧縮気体が吐出される吐出室が形成され、他方の側には、前記ヘッドの内面と前記圧縮機本体の外面とによって、圧縮前の気体が吸入される吸入室が形成され、前記ケースには、前記圧縮前の気体を外部から前記吸入室に供給する吸入通路が、前記回転軸に対して略平行に形成され、前記吸入室を画する前記ヘッドの壁部のうち、前記吸入通路に隣接する部分に、外部の構造部材に固定される固定受け部が形成されていることを特徴とする。

このように構成された本発明に係る気体圧縮機によれば、ケースに形成された回転軸に略平行な吸入通路内を流れて吸入室に流入した気体は、吸入室の壁部に当たり、この壁部を外方に押圧するように作用するが、この壁部のうち、吸入通路に隣接する部分には、外部の構造部材に固定される固定受け部が形成されているため、この部分の剛性が高められる。

したがって、吸入通路を通って吸入室に流入した気体によって、外方に変形させようとする荷重が作用しても、剛性の向上によって、その変形を抑制することができ、ヘッドとケースとの間に隙間が生じる可能性を低減することができる。

さらに、気体圧縮機の容量に応じて圧縮機本体の回転軸方向に沿った長さは変化するが、この長さの変化は、圧縮機本体が実質的に収容されているケースの長さの差異となるが、固定受け部はヘッドに形成されるため、全てのケースごとに、そのような固定受け部を新設するための型改修を行う必要がなく、気体圧縮機の容量に拘わらず共通に用いられるヘッドの型改修だけで済ますことができるため、型の改修費用を大幅に低減させることができる。

本発明に係る気体圧縮機においては、固定受け部は、回転軸の延びる方向に対して直交する方向に沿って形成されているのが好ましい。

吸入通路から吸入室に流入する気体の流れは、回転軸の延びる方向に対して略平行な方向であるため、固定受け部が、回転軸の延びる方向に対して略直交する方向に延びて形成されていることにより、回転軸の延びる方向に沿った荷重に対する曲げ強さ（剛性）を向上させることができるとともに、回転軸の延びる方向に対して直交する方向に固定用の部材が通されて、外部の構造部材に固定されるため、回転軸の延びる方向に沿った気体圧縮機の長さの長短に拘わらず、固定された状態における外部の構造部材からの突出量を一定に抑えることができる。

本発明に係る気体圧縮機によれば、吸入通路を通って吸入室に流入した気体によって、外方に変形させようとする荷重が作用しても、剛性の向上によって、その変形を抑制することができ、ヘッドとケースとの間に隙間が生じる可能性を低減することができる。

さらに、気体圧縮機の容量に応じて圧縮機本体の回転軸方向に沿った長さは変化するが、この長さの変化は圧縮機本体が実質的に収容されているケースの長さの差異となるところ、固定受け部はヘッドに形成されるため、全てのケースごとにそのような固定受け部を新設するための型改修を行う必要がなく、気体圧縮機の容量に拘わらず共通に用いられるヘッドの型改修だけで対応することができ、型の改修費用を大幅に低減させることができる。

以下、本発明の気体圧縮機に係る最良の実施形態について、図面を参照して説明する。

図１は本発明に係る気体圧縮機の一実施形態であるベーンロータリ式コンプレッサ１００を示す概略縦断面図、図２は図１におけるＡ−Ａ線に沿った断面（後述のケース１１を除く）を示す図、図３は図１における矢視Ｂ方向からの図（後述の伝達機構１３を除く）である。

図示のコンプレッサ１００は、例えば、冷却媒体の気化熱を利用して冷却を行なう空調システムの一部として構成され、この空調システムの他の構成要素である凝縮器、膨張弁、蒸発器等（いずれも図示を省略する。）とともに、冷却媒体の循環経路上に設けられている。

そして、コンプレッサ１００は、空調システムの蒸発器から取り入れた気体状の冷却媒体、すなわち冷媒ガスＧを圧縮し、この圧縮された冷媒ガスＧを空調システムの凝縮器に供給する。凝縮器は、圧縮された冷媒ガスＧを液化させ、高圧で液状の冷媒（液）として膨張弁に送出する。

高圧で液状の冷媒は、膨張弁で低圧化され、蒸発器に送出される。低圧の液状冷媒は、蒸発器において周囲の空気から吸熱して気化し、この気化熱との熱交換により蒸発器周囲の空気を冷却する。

また、コンプレッサ１００は、回転軸５１回りに回転して冷媒ガスＧを圧縮する圧縮機本体と、この圧縮機本体を覆う、ケース１１およびフロントヘッド１２からなるハウジングと、フロントヘッド１２に取り付けられ、図示しない駆動源からの駆動力を圧縮機本体に伝える伝達機構１３とを備える。

ハウジングの一方であるケース１１は、一端開放の略筒状を呈し、空調システムの蒸発器から低圧の冷媒ガスＧが吸入される吸入ポート１１ｂおよび圧縮機本体で圧縮された高圧の冷媒ガスＧを空調システムの凝縮器に吐出する吐出ポート１１ａ（図１においては、吸入ポート１１ｂよりも紙面手前側において吸入ポート１１ｂと重なるため、図示を省略している。）が形成されているとともに、吸入ポート１１ｂとフロントヘッド１２に形成された後述の吸入室３４（図１）とを連通する吸入通路１１ｃが形成されている。

この吸入通路１１ｃは、ケース１１に支持される圧縮機本体の回転軸５１の延びる方向に対して略平行に形成されている。

また、吸入ポート１１ｂには、吸入された冷媒ガスＧの逆流（吸入ポート１１ｂから外部への流出）を防止するための逆止弁１１ｄが設けられており、吸入通路１１ｃの開閉に供されている。

ハウジングの他方であるフロントヘッド１２は、ケース１１の開放端面を閉じるように蓋状に形成され、ケース１１に接続される。そして、ヘッド１２の略中央部分には、回転軸５１が貫通する軸受ボス部１２ａが形成されている（図１，３）とともに、この軸受ボス部１２ａを挟んで図示上下の各端縁部であって、吸入室２１を画するヘッドの壁部のうち、吸入通路１１ｃに隣接する部分Ｃに、エンジンブラケット２００（外部の構造部材）の各対応部分２１０，２２０に締結して固定される２つのボルト貫通スリーブ部１２ｂ，１２ｄ（固定受け部）が形成されている。

これらのボルト貫通スリーブ部１２ｂ，１２ｄは、軸受ボス部１２ａの貫通方向（回転軸５１の延びる方向）に対して直交する方向に延び、互いに略平行に形成され、図３に示すように、ボルト２３０，２４０によって、エンジンブラケット２００に固定される。

なお、図１，３に示したフロントヘッド１２における二点鎖線１２ｇは、フロントヘッド１２にボルト貫通スリーブ部１２ｂ，１２ｄを設けずに、エンジンブラケット２００に固定するためのボルト貫通スリーブ部等固定受け部が従来通りケース１１に設けられたコンプレッサ（本発明の実施形態には属さない。）におけるフロントヘッド１２の外形輪郭を示す線である。

ハウジング内に収容された圧縮機本体は、図１，２に示すように、回転軸５１と、この回転軸５１が嵌入されて回転軸５１と一体的に回転するロータ５０と、ロータ５０の外周面の外方を取り囲む断面輪郭略楕円形状の内周面４９ａを有するとともに両端が開放されたシリンダ４０と、ロータ５０の外周面から突出して、この突出した先端がシリンダ４０の内周面４９ａに当接する、回転軸５１回りに等角度間隔でロータ５０に設けられた５枚の板状のベーン５８と、シリンダ４０の両側開放端面の外側からそれぞれ開放端面を覆うように固定されたフロントサイドブロック３０およびリヤサイドブロック２０とからなる。

そして、２つのサイドブロック２０，３０、ロータ５０、シリンダ４０、およびロータ５０の回転方向（図２において時計回りの方向）について互いに隣り合う２つのベーン５８，５８によって５つの圧縮室４８が画成され、各圧縮室４８の容積が、回転軸５１の回転にしたがって増減を繰り返すことにより、各圧縮室４８に吸入された冷媒ガスＧを圧縮して吐出するように構成されている。

ロータ５０の両端面側からそれぞれ突出した回転軸５１のうち一方の側の部分は、フロントサイドブロック３０の軸受部３２に軸支されるとともに、フロントヘッド１２を貫通して外方まで延び、この貫通部分がフロントヘッド１２の軸受ボス部１２ａにより軸支されている。

同様に、回転軸５１の突出部分のうち他方の側の部分は、リヤサイドブロック２０の軸受部２２により軸支されている。

そして、フロントヘッド１２の軸受ボス部１２ａによる回転軸５１の支持と、両サイドブロック２０，３０の外周部がＯリングにより、ケース１１の内周面に支持されることとによって、圧縮機本体はケース１１の内部空間の所定位置に配置されている。

なお、回転軸５１のうち、フロントサイドブロック３０の軸受部３２に支持された部分よりも外側部分には、リップシール１５が配置されている。このリップシール１５は、回転軸５１を通じてハウジングの外部に冷凍機油Ｒが漏れるのを阻止している。

フロントヘッド１２の軸受ボス部１２ａには、ラジアルボールベアリング１４を介して 回転自在に伝達機構１３が支持されており、この伝達機構１３から回転軸５１に動力が供給されて、圧縮機本体の回転圧縮動作が行われる。

また、圧縮機本体がケース１１の内部に収容された状態で、リヤサイドブロック２０の外面とケース１１の内面とによって吐出室２１が形成され、一方、フロントサイドブロック３０の外面とフロントヘッド１２の内面とによって吸入室３４が形成されており、、吐出室２１は吐出ポート１１ａに連通し、吸入室３４は吸入通路１１ｃを通じて吸入ポート１１ｂに連通している。

さらに、図２に示すように、吸入室３４は、フロントサイドブロック３０を介して、圧縮室４８に連通されている。

なお、回転軸５１の延びる方向において、吸入室３４と吐出室２１とは、圧縮機本体を挟んで反対側に配置されており、これら吸入室３４と吐出室２１とは、前述したＯリング等によって気密に隔絶されている。

また、圧縮室４８により高圧に圧縮され、吐出通路４２（図２参照）および吐出弁４３を通って吐出チャンバ４４に吐出された、冷凍機油Ｒが混入した高圧の冷媒ガスＧから、冷凍機油Ｒを分離するための油分離網６０ａを備えたサイクロンブロック６０が、リヤサイドブロック２０に取り付けられている。

この油分離網６０ａは、冷凍機油Ｒが混入した冷媒ガスＧを通過させることにより、冷凍機油Ｒの凝集を促して冷凍機油Ｒを冷媒ガスＧから分離するものである。

サイクロンブロック６０は、図１に示すように、略矩形輪郭の外周枠部６０ｂを備え、油分離網６０ａを通過することにより混入している冷凍機油Ｒのうちの一部が分離された後の冷媒ガスＧが、この外周枠部６０ｂの内周面に沿って流れ、この流れの際に生じる遠心力によって、冷媒ガスＧに残存している冷凍機油Ｒをある程度分離するものであり、このサイクロンブロック６０は、吐出室２１内に露呈している。

このように、サイクロンブロック６０によって分離された冷凍機油Ｒは、吐出室２１内に滴下して、底部に溜められる。

圧縮室４８から吐出室２１に吐出された冷媒ガスＧは高圧であるため、吐出室２１の内部は高圧となる。また、冷媒ガスＧは、吐出ポート１１ａを通って、コンプレッサ１００の外部の凝縮器に供給される。

これに対して、吸入ポート１１ｂには、空調システムの蒸発器から、冷媒ガスＧが供給され、この冷媒ガスＧは、吸入通路１１ｃおよび吸入室３４を通って、圧縮機本体の圧縮室４８に供給される。

一方、吐出室２１の底部に溜められた冷凍機油Ｒは、このコンプレッサ１００の摺動部等を潤滑・冷却・清浄する潤滑油としての機能と、ベーン５８をシリンダ４０の内周面４９ａの方向に突出させるように圧力を作用させる作動油としての機能を有している。

ここで、冷凍機油Ｒの作動油としての機能について説明する。リヤサイドブロック２０には、軸受部２２に至る油路２３が形成され、また、リヤサイドブロック２０の内側端面には、軸受部２２における油路２３の開口から、軸受部２２と回転軸５１との間の微小隙間を通って、ロータ５０の背圧室５９に連通する凹部（サライ溝）２５（図２において、フロントサイドブロック３０のサライ溝３５と同様）が形成されている。

また、シリンダ４０の底部に、油路２３に接続する貫通孔４６が設けられ、フロントサイドブロック３０に、この貫通孔４６のフロントサイドブロック３０側の開口と軸受部３２とを連通させる油路３３が形成されて、冷凍機油Ｒは、軸受部３２と回転軸５１との間の微小隙間を通過し、フロントサイドブロック３０の内側端面に形成された凹部（サライ溝）３５等に導かれる。

ここで、フロントサイドブロック３０のサライ溝３５も、リヤサイドブロック２０のサライ溝２５と同様、ロータ５０の背圧室５９に連通している。

吐出室２１の内部圧力は、コンプレッサ１００の運転中においては、圧縮室４８から吐出された高圧の冷媒ガスＧによって高圧とされており、吐出室２１の底部に溜まった冷凍機油Ｒにも高圧が作用している。

この結果、冷凍機油Ｒは、油路２３を通り、リヤサイドブロック２０の軸受け部２２と回転軸５１との間の微小隙間を通過することで絞りによる圧力損失を受けて、圧力損失を受ける前の高圧から受けた後の中間圧まで油圧が低下し、サライ溝２５を介して、背圧室５９に供給される。

一方、冷凍機油Ｒは、油路２３、貫通孔４６および油路３３を通り、フロントサイドブロック３０の軸受け部３２と回転軸５１との間の微小隙間を通過することで絞りによる圧力損失を受けて、圧力損失を受ける前の高圧から受けた後の中間圧まで油圧が低下し、サライ溝３５を介して、背圧室５９に供給される。

ロータ５０には、スリット状のベーン溝５６が放射状に、かつロータ５０の回転中心回りに等角度間隔で５つ形成され、これらのベーン溝５６に、前述のベーン５８が挿入され、各ベーン５８は、ロータ５０の回転によって生じる遠心力と、ベーン溝５６およびベーン５８の底面によって画成された背圧室５９に加えられる冷凍機油Ｒの油圧（中間圧）とにより、シリンダ４０の内周面４９ａ方向へ突出し、このベーン５８の突出した先端がシリンダ４０の内周面４９ａに当接した状態に付勢される。

これにより、シリンダ４０と、ロータ５０と、ロータ５０の回転方向について相前後する２つのベーン５８，５８と、フロントサイドブロック３０と、リヤサイドブロック２０とにより画成された各圧縮室４８は、ロータ５０の回転にしたがって容積の変化を繰り返す。

本実施形態に係るコンプレッサ１００において、吸入通路１１ｃは回転軸５１に略平行に形成されており、この吸入通路１１ｃを通った冷媒ガスＧは、吸入室３４に流入したとき、吸入室３４を画する壁部Ｃに当たり、この壁部Ｃを外方Ｄに押圧するように作用するが、この壁部Ｃのうち、吸入通路１１ｃに隣接する部分には、ボルト貫通スリーブ部１２ｂ，１２ｄが形成されているため、これらボルト貫通スリーブ部１２ｂ，１２ｄによって、壁部Ｃの剛性が高められている。

したがって、吸入通路１１ｃを通って吸入室３４に流入した冷媒ガスＧによって、外方Ｄに変形させようとする荷重がその壁部Ｃに作用しても、剛性の向上によって、そのような荷重による変形を抑制することができ、ケース１１とフロントヘッド１２との間に隙間Ｅが生じるのを防止することができる。

さらに、この種のコンプレッサ１００は、回転軸５１に沿った圧縮機本体およびケース１１等の長さを変化させることで、その容量を変化させることができるが、ボルト貫通スリーブ部１２ｂ，１２ｄはフロントヘッド１２に形成されるため、そのような容量違い、すなわち長さ違いの全ての種類のケース１１についてそれぞれ、上述したボルト貫通スリーブ部１２ｂ，１２ｄを新設するための型改修を行う必要がなく、その容量に拘わらず共通に用いられるフロントヘッド１２の型改修だけで済ますことができるため、型の改修費用を大幅に低減させることができる。

また、吸入通路１１ｃから吸入室３４に流入する冷媒ガスＧの流れは、回転軸５１の延びる方向に対して略平行な方向であるため、ボルト貫通スリーブ部１２ｂ，１２ｄが、回転軸５１の延びる方向に対して略直交する方向に延びて形成されていることにより、回転軸５１の延びる方向に沿った荷重に対する、フロントヘッド１２の壁部Ｃの曲げ強さ（剛性）を向上させることができるとともに、回転軸５１の延びる方向に対して直交する方向にボルト２３０，２４０（固定用の部材）が通されて、例えばエンジンブラケット２００に固定されるため、回転軸５１の延びる方向に沿ったコンプレッサ１００の長さの長短（容量の大小）に拘わらず、固定された状態におけるエンジンブラケット２００からの突出量を一定に抑えることができる。

本発明に係る気体圧縮機の一実施形態であるベーンロータリ式コンプレッサを示す縦断面図である。 図１におけるＡ−Ａ線に沿った断面を示す図である。 図１における矢視Ｂ方向からの図である。

符号の説明

１１ ケース
１１ｃ 吸入通路
１２ フロントヘッド（ヘッド）
１２ａ 軸受ボス部
１２ｂ，１２ｄ ボルト貫通スリーブ部（固定受け部）
１２ｃ，１２ｅ ボルト貫通孔
１２ｇ 従来品のフロントヘッドの外形輪郭線
３４ 吸入室
１００ コンプレッサ（気体圧縮機）
Ｃ 壁部
Ｄ 変形する方向
Ｅ 隙間
Ｇ 冷媒ガス

Claims (2)

1. 一端が開放された略筒状のケースと該ケースの開放された一端開口を閉じるように該ケースの一端面に接続されるヘッドとを有するハウジングと、前記ハウジングの内部空間に配置され、回転軸回りの外周面が前記ケースの内周面に支持された圧縮機本体とを備え、
   前記圧縮機本体を挟んで一方の側には、前記ケースの内面と前記圧縮機本体の外面とによって前記圧縮機本体から圧縮気体が吐出される吐出室が形成され、他方の側には、前記ヘッドの内面と前記圧縮機本体の外面とによって、圧縮前の気体が吸入される吸入室が形成され、
   前記ケースには、前記圧縮前の気体を外部から前記吸入室に供給する吸入通路が、前記回転軸に対して略平行に形成され、前記吸入室を画する前記ヘッドの壁部のうち、前記吸入通路に隣接する部分に、外部の構造部材に固定される固定受け部が形成されていることを特徴とする気体圧縮機。
2. 前記固定受け部は、前記回転軸の延びる方向に対して直交する方向に沿って形成されていることを特徴とする請求項１に記載の気体圧縮機。

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