JP2008240604A - 気体圧縮機 - Google Patents

Abstract

【課題】油分離器の内部空間における気体の流れの形成に導入孔から吐出された圧縮気体の勢いを効率良く利用することができる気体圧縮機を提供する。
【解決手段】本発明の気体圧縮機１０は、ハウジングの内部に圧縮機本体と圧縮気体Ｇから油分Ｒを遠心分離する油分離器６０とを備える。油分離器６０は、圧縮気体Ｇを旋回させる内周壁面６１ｂおよび分離された油分Ｒが流れ落ちる底壁面６１ｃで囲まれた内部空間６２を画成する遠心分離本体部６１を有する。遠心分離本体部６１は、開放端６１ｇの近傍で圧縮気体Ｇを内部空間６３に導入する導入孔６１ａと、底壁面６１ｃに流れ落ちた油分Ｒを貯油部３６に排出する排油孔６１ｄとを有し、底壁面６１ｃには、開放端６１ｇへ向けて突起する略錐体状を呈し、軸線が内部空間の軸線の近傍位置で当該軸線と略平行とされた誘導山状部６４が設けられている。
【選択図】図１

Description

本発明は、気体圧縮機に関し、詳細には、圧縮機本体から吐出された圧縮気体から油分を遠心分離する油分離器の改良に関する。

従来、空気調和システム（以下、空調システムという。）には、冷媒ガスなどの気体を圧縮して、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１つとして例えばベーンロータリ形式のコンプレッサが知られている。このベーンロータリ形式のコンプレッサは、ハウジングの内部に、圧縮機本体が収容された構成となっている。

圧縮機本体は、回転軸と一体的に回転する略円柱状のロータと、ロータの外方を取り囲む断面輪郭形状が略楕円形の筒状のシリンダと、ロータに埋設され突出側の先端がシリンダの内周面に追従するようにロータの外周面からの突出量が可変とされた板状のベーンと、ロータの両端面側からシリンダの両開放端を覆う２つのサイドブロックとを備えている。この圧縮機本体では、ロータの回転方向で相前後する２つのベーン、シリンダの内周面、ロータの外周面および両サイドブロックの端面により、ロータの回転に伴ってその容積が変化し、吸入した気体を圧縮して吐出する複数の吸入圧縮室が画成されている。

また、ハウジングの内方には、ハウジングの内面と圧縮機本体の外面（両サイドブロックの外側端面）とにより、圧縮機本体を挟んで一方の側に圧縮機本体に吸入される気体が通過する低圧雰囲気の吸入室が形成されているとともに、圧縮機本体を挟んで他方の側に圧縮機本体から吐出された圧縮気体が通過する高圧雰囲気の吐出室（油分が分離された圧縮気体の通過する空間）が形成されている。この吐出室を画成するサイドブロックには、吸入圧縮室で圧縮された高圧の圧縮気体を吐出室に導くための吐出路が形成されているとともに、吐出された圧縮気体に混じった冷凍機油等の油分を遠心分離するための油分離器が取り付けられている。

油分離器は、圧縮気体が吐出されたときの勢いで油分を遠心分離する内周壁面および分離された前記油分が流れ落ちる底壁面で囲まれた内部空間を画成する有底円筒形状の遠心分離本体部と、その略同軸位置で内部空間内に配設された略円筒状の中空筒部とを有する。遠心分離本体部には、一方が吐出路に連通し、他方が底壁面と反対側の端面である開放端側の近傍で内部空間に連通する導入孔が形成されている。導入孔は、吸入圧縮室から吐出される圧縮気体の勢いを利用して当該圧縮気体が内周壁面に沿って旋回するように位置設定されている。この導入孔から内部空間に吐出された圧縮気体は、内周壁面に沿って旋回しつつ内部空間の底壁面に向かい、この旋回の過程で油分が遠心分離される。分離された油分は、底壁面に形成された排油孔から吐出室の下部（貯油部）に排出される。

また、内部空間で旋回して油分が分離された圧縮気体は、底壁面に到達した後、内部空間の軸線の近傍で上昇して中空筒部内に進入し、該中空筒部を通って内部空間の開放端側から遠心分離本体部の外部に導かれて油分離器から排気され、気体圧縮機の外部に吐出される（例えば、特許文献１参照）。

なお、スクロール形式等他の形式の気体圧縮機にあっても、同様の油分離器が備えられている。
特開２００３−０９０２８６号公報

しかしながら、上述した気体圧縮機の油分離器では、内部空間で内周壁面に沿って旋回しつつ下降して底壁面に到達した圧縮気体が、底壁面に沿って内周壁面の近傍から軸線の近傍へと集まることから軸線の近傍に気体を押し上げようとする力が生じて当該押上力を受けた圧縮気体が軸線の近傍で上昇することにより、導入孔から吐出された圧縮気体が、内周壁面に沿って旋回しつつ下降して底壁面に到達した後、軸線の近傍で上昇して中空筒部内に進入する流れを形成している。このように、従来の気体圧縮機では、油分離器の内部空間における気体の流れの形成に導入孔から吐出された気体の勢いが効率良く利用されておらず、遠心力を利用して気体から油分を分離する観点から油分離性能の向上の阻害要因を有していることとなる。

本発明は上記事情に鑑みなされたものであり、油分離器の内部空間における気体の流れの形成に導入孔から吐出された圧縮気体の勢いを効率良く利用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。

上記した課題を解決するため、請求項１に記載の気体圧縮機は、ハウジングの内部に、気体を圧縮する圧縮機本体と、該圧縮機本体により圧縮されて吐出された圧縮気体を通過させて該圧縮気体から油分を遠心分離する油分離器とを備え、該油分離器は、前記圧縮機本体から吐出された前記圧縮気体を旋回させる内周壁面および分離された前記油分が流れ落ちる底壁面で囲まれた内部空間を画成する有底筒形状の遠心分離本体部を有し、該遠心分離本体部は、前記底壁面とは反対側の開放端の近傍で前記圧縮機本体から吐出された前記圧縮気体を前記内部空間に導入する導入孔と、前記底壁面に流れ落ちた前記油分を貯油部に排出する排油孔とを有し、前記底壁面には、前記開放端へ向けて突起する略錐体状を呈し、軸線が前記内部空間の軸線の近傍位置で当該軸線と略平行とされた誘導山状部が設けられていることを特徴とする。

ここで、誘導山状部は、内周壁面に沿って旋回しつつ下降して底壁面に到達した圧縮気体が、その旋回する勢いの低減を極力抑制しつつ内部空間の軸線の近傍で開放端へ向かうように誘導できるものであれば良いことから、底壁面から突起端へ至る軸線方向の全域に亘って、軸線に直交する断面が、連続的に変化するものであってもよいし、不連続に変化するものであってもよい。

上記した構成によれば、底壁面には内部空間の軸線と近傍位置で略平行な軸線を有しかつ開放端へ向けて突起する略錐体状の誘導山状部が設けられていることから、内周壁面に沿って旋回しつつ下降して底壁面に到達した圧縮気体を、その旋回の勢いを維持したまま誘導山状部の傾斜面に沿って旋回させつつ誘導山状部を登らせることができ、誘導山状部の突起端部分を経て遠心分離本体部の開放端側へと向わせることができる。

請求項２に記載の気体圧縮機は、請求項１に記載の気体圧縮機であって、前記油分離器は、略円筒状を呈し前記内部空間内に該内部空間と略同軸に配設され前記内周壁面を旋回した気体を前記内部空間の前記開放端側から前記遠心分離本体部の外部に導く中空筒部を有し、該中空筒部および前記誘導山状部は、該誘導山状部の軸線を延長すると前記底壁面に対向する前記中空筒部の下端における中空部分に進入するように互いに位置関係が設定されていることを特徴とする。

上記した構成によれば、誘導山状部の傾斜面に沿って旋回される圧縮気体は、誘導山状部の突起端部分に到達した後、誘導山状部の軸線方向に沿いつつ突起端部分から上方（離れる方向）へ進むことから、誘導山状部の軸線の延長上が中空筒部の下端における中空部分に進入する位置に設定されていることにより、旋回の勢いを維持した状態の圧縮気体を、確実に中空筒部の中空部分に導くことができる。

請求項３に記載の気体圧縮機は、請求項１または請求項２に記載の気体圧縮機であって、前記導入孔は、前記吸入圧縮室から前記内部空間に吐出される前記圧縮気体の勢いを利用して当該圧縮気体を前記内周壁面に沿って旋回させるように該内周壁面に対する配置関係が設定され、前記誘導山状部には、前記内部空間内での前記圧縮気体の旋回方向に等しい方向で渦を巻きつつ前記底壁面側から前記誘導山状部の突起端部分へ向かう螺旋状の誘導溝が形成されていることを特徴とする。

上記した構成によれば、内部空間内での圧縮気体の旋回方向に等しい方向で渦を巻きつつ前記誘導山状部の突起端部分へ向かう螺旋状の誘導溝が誘導山状部に形成されていることから、底壁面に到達した圧縮気体をより円滑に誘導山状部の傾斜面に沿って旋回させつつ誘導山状部を登らせることができ、誘導山状部の突起端部分を経て遠心分離本体部の開放端側へと向わせることができる。

請求項４に記載の気体圧縮機は、請求項３に記載の気体圧縮機であって、前記誘導溝は、前記底壁面から前記誘導山状部の傾斜面に渡り連続するように形成されていることを特徴とする。

上記した構成によれば、螺旋状の誘導溝が底壁面から誘導山状部の傾斜面へ連続する構成とされていることから、底壁面に到達した圧縮気体をより円滑に誘導山状部の傾斜面に沿って旋回させつつ誘導山状部を登らせることができる。

請求項５に記載の気体圧縮機は、請求項４に記載の気体圧縮機であって、前記誘導溝は、前記遠心分離本体部における前記開放端を上方とし、かつ前記底壁面を下方として、前記底壁面上に最下端位置が設定され、前記排油孔は、前記内部空間側の開口が前記誘導溝の前記最下端位置を開放していることを特徴とする。

上記した構成によれば、排油孔の内部空間側の開口が、底壁面に形成された誘導溝の最下端部分に設けられていることから、底壁面に流れ落ちた油分を円滑に貯油部へと排出することができる。

本発明に係る気体圧縮機によれば、油分離器の内部空間における気体の流れの形成に導入孔から吐出された圧縮気体の勢いを効率良く利用することができる。換言すると、内周壁面に沿って旋回しつつ下降して底壁面に到達した圧縮気体を、その旋回の勢いを維持したまま誘導山状部の傾斜面に沿って旋回させつつ誘導山状部を登らせることができ、誘導山状部の突起端部分を経て遠心分離本体部の開放端側へと向わせることができる。

このため、油分離器の内部空間では、導入孔から吐出された圧縮気体が、内周壁面に沿って旋回しつつ下降して底壁面に到達した後、軸線の近傍で上昇して中空筒部内に進入するという、気体の円滑な流れを形成することができることから、導入孔から吐出された際の勢いを効率良く利用して圧縮気体から油分を遠心分離することができるので、従来の気体圧縮機に比較して油分離性能を向上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例としてのベーンロータリ式コンプレッサ１０（気体圧縮機）を示す縦断面図、図２は図１に示したコンプレッサ１０におけるＡ−Ａ線に沿った断面を示す図、図３は図１に示したＢ−Ｂ線に沿った断面を示す図面である。なお、図３では、誘導山状部６４に形成された誘導溝６５の外側部である溝縁部６５ａに相当する個所を、理解容易のために塗り潰して（ドットを入れて）示している。また、図４は図３に示したＣ−Ｃ線に沿った断面を示す図面であり、図５はサイクロンブロック６０の要部（図４に示す２点鎖線で囲んだ個所）を拡大して示す断面図であり、図６はサイクロンブロック６０の内部空間６３における気体の流れを模式的に示す説明図である。

図示のコンプレッサ１０は、例えば、冷却媒体の気化熱を利用して冷却を行なう図示を略す空気調和システム（以下、単に空調システムという。）の一部として用いられ、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を構成している。コンプレッサ１０は、空調システムにおいて、蒸発器から取り入れた気体状の冷却媒体としての冷媒ガス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、高圧で液状の冷媒として膨張弁に送出する。高圧で液状の冷媒は、膨張弁で霧状化され、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。

コンプレッサ１０は、ケース１１とフロントヘッド１２とからなるハウジングの内部に収容された圧縮機本体と、フロントヘッド１２に取り付けられ動力源（図示せず）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。そして、圧縮機本体は、複数のボルトによってフロントヘッド１２に固定され、伝達機構１３は、ラジアルボールベアリング１４を介して、フロントヘッド１２に回転自在に支持されている。

ケース１１は、一端開放の筒状体を呈し、フロントヘッド１２は、このケース１１の開放された部分を覆うように組み付けられている。

フロントヘッド１２には、蒸発器からの低圧の冷媒ガスＧの吸入のための吸入ポート１２ａが形成され、この吸入ポート１２ａには、冷媒ガスＧの逆流を防ぐ逆止弁１２ｂが設けられている。一方、ケース１１には、圧縮機本体で圧縮された高圧の冷媒ガスＧを凝縮器に吐出するための吐出ポート１１ａが形成されている。

ケース１１とフロントヘッド１２とからなるハウジング内に収容された圧縮機本体は、伝達機構１３を介して供給された駆動力によって軸回りに回転する回転軸５１と、この回転軸５１とともに回転する円柱状のロータ５０と、両端が開放された筒状体のシリンダ４０と、その両側開放端面の外側からそれぞれ当該開放端面を覆うようにシリンダ４０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とを有する。

シリンダ４０は、図２に示すように、同芯位置でロータ５０を収容しており、ロータ５０の外周面の外方を取り囲む断面輪郭が略楕円形状の内周面４９ａを有する。この内周面４９ａに当接される複数のベーン５８（本実施例では５枚）がロータ５０に設けられている。

各ベーン５８は、全体に板状を呈し、回転軸５１回りに等角度間隔な位置でロータ５０の外方に向けて突出可能にロータ５０に埋設され、その突出側の先端がシリンダ４０の内周面４９ａに追従するように突出量が可変とされている。各ベーン５８が埋設されたロータ５０には、図１に示すように、その両端面５０ａ、５０ｂからそれぞれ突出するように回転軸５１が挿着されている。

回転軸５１においてロータ５０の両端面５０ａ、５０ｂからそれぞれ突出した部分のうちの一方の側は、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により軸支され、外方に延びた部分が伝達機構１３に連結されている。同様に回転軸５１の突出部分のうちの他方の側は、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。これらにより、回転軸５１は、リヤサイドブロック２０およびフロントサイドブロック３０に対して回転自在とされ、伝達機構１３からの駆動力により回転可能である。

回転軸５１のうち、フロントサイドブロック３０の軸受部３２よりも外側部分であってフロントヘッド１２よりも内側の部分にはリップシール１５が配置され、冷凍機油Ｒが、回転軸５１とフロントヘッド１２との隙間からフロントヘッド１２の外部に漏れることが阻止されている。

このように圧縮機本体がハウジングに収容されかつフロントヘッド１２により回転軸５１が支持された状態で、フロントサイドブロック３０がボルト（図示せず）によりフロントヘッド１２に固定され、両サイドブロック２０、３０の外周部がＯリングを介在させてケース１１およびフロントヘッド１２の内周面に保持されることにより、圧縮機本体はハウジング内の所定位置に保持されている。

この圧縮機本体は、２つのサイドブロック２０、３０、シリンダ４０、ロータ５０、および回転軸５１の回転方向（図２において時計回りの矢印方向）に相前後する２つのベーン５８、５８によって画成された各吸入圧縮室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、各吸入圧縮室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。

圧縮機本体で圧縮された冷媒ガスＧの吐出のために、コンプレッサ１０では、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とケース１１とにより吐出室２１が形成されている。吐出室２１は、吐出ポート１１ａに連通し、圧縮機本体から吐出され冷凍機油Ｒが分離された冷媒ガスＧの通過する空間であり、圧縮機本体から高圧の冷媒ガスＧが吐出されて高圧雰囲気とされる。

また、圧縮機本体への冷媒ガスＧの吸入のために、コンプレッサ１０では、圧縮機本体がケース１１の内部に収容された状態で、フロントサイドブロック３０とフロントヘッド１２とにより吸入室３４が形成されている。吸入室３４は、吸入ポート１２ａに連通し、吸入ポート１２ａを経て取り入れた低圧の冷媒ガスＧを圧縮機本体に供給する空間であり、低圧の冷媒ガスＧにより低圧雰囲気とされる。この吸入室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。

吐出室２１には、サイクロンブロック６０（油分離器）が設けられている。サイクロンブロック６０は、圧縮機本体から吐出された冷媒ガスＧから冷凍機油Ｒを遠心分離するものであり、外面が吐出室２１に露出するようにリヤサイドブロック２０に取り付けられている。なお、リヤサイドブロック２０とサイクロンブロック６０との間には、短円柱状の軸背圧空間６８が形成されている。

このサイクロンブロック６０により冷媒ガスＧから分離される冷凍機油Ｒは、後述するように吐出室２１の下部（貯油部３６）に溜められ、コンプレッサ１０の摺動部等を潤滑、冷却、清浄するとともに、ベーン５８をシリンダ４０の内周面４９ａに向けて突出させてその先端を内周面４９ａに当接させた状態に付勢するようにベーン５８に背圧を作用させるために、圧縮機本体内に供給される。具体的には、コンプレッサ１０は、回転軸５１と軸受部２２、３２との間の潤滑、ロータ５０の各端面５０ａ、５０ｂと各サイドブロック２０、３０の内側端面２９、３９との間を潤滑等する目的と、ベーン５８をシリンダ４０の内周面４９ａに付勢すべく背圧空間（背圧室５９、後述するサライ溝２５および軸背圧空間６８）に油圧（背圧）を供給等する目的とにより、吐出室２１の下部に貯留した冷凍機油Ｒを各部位に導く構造を備えている。

コンプレッサ１０では、図２に示すように、ロータ５０にスリット状のベーン溝５６が５つ設けられている。各ベーン溝５６は、ロータ５０の回転中心回りに等角度間隔で放射状に形成されており、それぞれがベーン５８を出入自在に受け入れている。このベーン溝５６およびベーン５８の底面によって背圧室５９（背圧空間の一部）が画成されている。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（背圧空間の一部）に加えられる冷凍機油Ｒの油圧（背圧）とにより、シリンダ４０の内周面４９ａに向けて突出されて先端がシリンダ４０の内周面４９ａに当接した状態に付勢され、この先端が回転軸５１の回転に伴って内周面４９ａに追従するように内周面４９ａ上を摺動する。これにより、上述したように、シリンダ４０と、ロータ５０と、回転軸５１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吸入圧縮室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。

この背圧室５９への冷凍機油Ｒの供給のために、図１に示すように、リヤサイドブロック２０に、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２９（ロータ５０の端面５０ａと対向する面）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（絞り）を通って、ロータ５０の背圧室５９に連通する凹部であるサライ溝２５が形成されている。サライ溝２５は、軸受部２２の中心回りの所定角度範囲に亘って、略扇形状の輪郭（図２において破線で示す）を有する凹部である。

軸受部２２まで延びた油路２３は、軸受部２２と回転軸５１との間の微小隙間（絞り）を介して、リヤサイドブロック２０とサイクロンブロック６０との間に形成された空間である軸背圧空間６８にも連通し、この軸背圧空間６８は背圧連通路２８を介してサライ溝２５に、圧力損失なく連通している。

また、シリンダ４０の底部側には、リヤサイドブロック２０の油路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には、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が形成されている。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て中間圧Ｐｖまで降圧され、フロントサイドブロック３０の内側端面（ロータ５０の端面５０ｂに向いた面）３９に形成された凹部であるサライ溝３５等に導かれる。

これにより、背圧室５９、サライ溝２５、サライ溝３５、背圧連通路２８および軸背圧空間６８は、略同一の圧力Ｐｖとなり、ベーン５８の背圧空間を構成している。この背圧空間に作用する圧力Ｐｖは、具体的には、低圧雰囲気の吸入室３４の圧力Ｐｓよりも高い圧力であって、軸受部２２と回転軸５１の周面部分との間の微小隙間（絞り）を通過した分だけ、高圧雰囲気の吐出室２１の圧力Ｐｄよりも低い中間圧（Ｐｓ＜Ｐｖ＜Ｐｄ）となる。

サライ溝２５およびサライ溝３５には、上述した微小隙間を通過して中間圧Ｐｖまで低下した冷凍機油Ｒが供給される。このサライ溝２５およびサライ溝３５の中間圧Ｐｖの冷凍機油Ｒは、図２に示すように、ロータ５０の回転に伴って、ロータ５０の端面５０ａ、５０ｂに露呈しているベーン溝５６の背圧室５９がリヤサイドブロック２０のサライ溝２５、サライ溝３５を通過している間だけベーン溝５６の背圧空間５９とサライ溝２５またはサライ溝３５とが連通することにより、ベーン溝５６の背圧空間５９に供給される。前述したように、ベーン５８は、背圧空間５９に供給された冷凍機油Ｒの中間圧Ｐｖを受けて、シリンダ４０の内周面４９ａに向かって突出する。

また、リヤサイドブロック２０には、圧縮行程の終期（吸入圧縮室４８内の圧力が最も高圧の状態）において吸入圧縮室４８内の高圧により、ベーン５８がシリンダ４０の内周面４９ａから離れるのを防止する目的で、一層高圧（≒Ｐｄ）の冷凍機油Ｒを背圧室５９に供給するため、油路２３から分岐して、絞りを通過しないまま直接リヤサイドブロック２０の内側端面２９まで延びる高圧油路２７（図１参照）が形成されている。フロントサイドブロック３０にも同様の高圧油路３７（図１参照）が形成されている。

サライ溝２５、３５に供給された冷凍機油Ｒは、ロータ５０のベーン溝５８の背圧室５９が連通したときに、この背圧室５９にベーン５８の突出力を作用させるが、背圧室５９が連通しない角度範囲も含めて、ロータ５０の端面５０ａ、５０ｂと各サイドブロック２０、３０の端面２９、３９との間などにそれぞれ浸透して、これらの端面５０ａ、２９間、端面５０ｂ、３９間や、サイドブロック２０、３０の端面２９、３９とベーン５８の側面との間、ベーン５８の先端とシリンダ４０の内周面４９ａとの間など、摺動部分における摺動摩擦力を低減させている。そして、各摺動部分に浸透した冷凍機油Ｒは、吸入圧縮室４８内の冷媒ガスＧに混入し、冷媒ガスＧとともに吸入圧縮室４８から吐出され、サイクロンブロック６０を介して吐出室２１に吐出される。

上記したように動作される圧縮機本体における各吸入圧縮室４８への冷媒ガスＧの吸入のために、フロントサイドブロック３０にフロント側吸入口３１（図１参照）が設けられている。フロント側吸入口３１は、図１に示すように、吸入室３４と吸入圧縮室４８とを連通させるようにフロントサイドブロック３０に設けられており、吸入ポート１２ａから吸入室３４に導入された冷媒ガスＧは、このフロント側吸入口３１を介して吸入圧縮室４８に吸入される。各吸入圧縮室４８に吸入されて圧縮された冷媒ガスＧは吐出チャンバ４５（図２参照）に吐出される。

吐出チャンバ４５は、図２に示すように、シリンダ４０の外周の一部に対を為して形成された凹部と、ケース１１の内周面と、両サイドブロック２０、３０（図１参照）の各内側端面とによって画成されている。この吐出チャンバ４５を画成するシリンダ４０の凹部には、冷媒ガスＧの圧縮行程に対応した吸入圧縮室４８に臨む部分に、吸入圧縮室４８内の冷媒ガスＧを吸入圧縮室４８の外部に位置する吐出チャンバ４５に吐出させる吐出口４２が設けられているとともに、吸入圧縮室４８の内部圧力に応じて吐出口４２を開閉するリードバルブ４３が配設されている。

リードバルブ４３は、板ばね部材であり、吸入圧縮室４８の冷媒ガスＧから吐出口４２を通じて作用する圧力（詳細には、この圧力と吐出チャンバ４５の内部の圧力（さらに、リードバルブ４３を吐出口４２に付勢している場合には、その付勢力に応じた初期負荷圧力も加算した圧力）との差）に応じて吐出チャンバ４５の側に撓むように弾性変形し、この弾性変形によって閉止していた吐出口４２を開放する。このリードバルブ４３には、バルブサポート４４が重ね合わされるようにシリンダ４０に共締め固定されて設けられている。このリードバルブ４３は、バルブサポート４４により変形量が規制されており、過大な撓みにより破損したり大きな撓みの持続によって永久変形が生じたりすることが防止されている。

そして、吸入圧縮室４８から吐出口４２、リードバルブ４３を通って吐出チャンバ４５に吐出された高圧の冷媒ガスＧは、リヤサイドブロック２０に形成された吐出路２０ａおよびサイクロンブロック６０に形成された導入孔６１ａ（図３および図６参照）を経て、サイクロンブロック６０の内部に導入される。図示は略すが吐出路２０ａは、各吐出チャンバ４５に対応して設けられており、この２つの通路がリヤサイドブロック２０内で合流された後、サイクロンブロック６０の導入孔６１ａに連通されている。導入孔６１ａは、吐出路２０ａとは他方の側でサイクロンブロック６０の内部に連通するように（図３および図６参照）形成されている。この導入孔６１ａは、図３および図６に示すように、吐出される冷媒ガスＧが後述するサイクロンブロック６０の内部空間６３で旋回するように、内部空間６３に対する位置関係が設定されている。本実施例では、吐出される冷媒ガスＧが、上方から見て（図３を正面視して）、時計回り方向で旋回するように位置関係が設定されている。

サイクロンブロック６０は、図１に示すように、遠心分離本体部６１と中空筒部６２とを有する。遠心分離本体部６１は、内周壁面６１ｂおよび底壁面６１ｃからなる一端開放の有底筒形状を呈し、この内周壁面６１ｂおよび底壁面６１ｃにより囲まれた内部空間６３を有する。サイクロンブロック６０では、圧縮機本体により圧縮され導入孔６１ａから吐出された冷媒ガスＧを遠心分離本体部６１の内部空間６３に導入して内周壁面６１ｂに沿って旋回しつつ降下させることにより、冷媒ガスＧから冷凍機油Ｒが遠心分離され、分離された冷凍機油Ｒが底壁面６１ｃに流れ落ちる。この内部空間６３に中空筒部６２が設けられている。

中空筒部６２は、略円筒状を呈し、内部空間６３内で内部空間６３と略同軸となるように配設されている。中空筒部６２は、本実施例では、上端の開口部が遠心分離本体部６１に設けられた環状の切欠部に圧入されて内部空間６３内に配設されている。中空筒部６２は、内部空間６３に導入されて内周壁面６１ｂに沿って旋回されることにより冷凍機油Ｒが分離された冷媒ガスＧを、内部空間６３のうち底壁面６１ｃとは反対側の端面側から遠心分離本体部６１の外部に導く。サイクロンブロック６０の中空筒部６２の内部を通って遠心分離本体部６１の外部に導かれた冷媒ガスＧは、吐出室２１を介して吐出ポート１１ａを通り、コンプレッサ１０の外部（凝縮器）に供給される。

このとき分離された冷凍機油Ｒは底壁面６１ｃに流れ落ちて、遠心分離本体部６１が画成する内部空間６３の底部６３ａに貯められる。遠心分離本体部６１には、その底部６３ａの冷凍機油Ｒを吐出室２１の下部である貯油部３６に排出するために排油孔６１ｄが形成されている。排油孔６１ｄは、底壁面６１ｃに流れ落ちて底部６３ａに貯められた冷凍機油Ｒを貯油部３６に排出するものであり、本実施例では、遠心分離本体部６１の底壁６１ｈ（底壁面６１ｃを形成する底壁６１ｈ）を、下方へ向けて貫通して形成されている。また、排油孔６１ｄは、本実施例では、貯油部３６側における開口（図５において符号６１ｆで表す。）が貯油部３６に貯留された冷凍機油Ｒの油面Ｒｓよりも下方に位置するように形成されている。

本発明に係るコンプレッサ１０（気体圧縮機）では、遠心分離本体部６１の底壁面６１ｃの近傍が従来と異なる構成とされている。これについて以下で説明する。なお、以下の説明では、遠心分離本体部６１において、開放端６１ｇ側を上方とし、かつ底壁面６１ｃ側を下方として説明する。

コンプレッサ１０（気体圧縮機）では、図１、図３ないし図５に示すように、遠心分離本体部６１の底壁面６１ｃに誘導山状部６４が設けられている。誘導山状部６４は、遠心分離本体部６１において、底壁面６１ｃから上方（開放端６１ｇ）へ向けて突起する全体に円錐形状を呈し、その軸線が内部空間６３の軸線と一致されている。

本実施例では、誘導山状部６４の傾斜面６４ａに段部６６が設けられている。段部６６は、吐出される冷媒ガスＧの旋回方向、すなわち上方から見て（図３を正面視して）時計回り方向で、傾斜面６４ａに沿って渦を巻きつつ突起端部分６４ｂへ向かうように形成されている。この段部６６に、誘導溝６５が形成されている。

誘導溝６５は、段部６６を下方へ窪ませつつ段部６６に沿って延在されており、吐出される冷媒ガスＧの旋回方向、すなわち上方から見て（図３を正面視して）時計回り方向で、傾斜面６４ａに沿って渦を巻きつつ誘導山状部６４の突起端部分６４ｂへ向かうように形成されている。誘導溝６５は、段部６６を下方へ窪ませるものであることから、渦巻き方向で見た外側に窪みの縁である溝縁部６５ａを有している。

また、本実施例では、誘導溝６５は、底壁面６１ｃ上でも渦を巻くように連続して延在されており（図１、図４および図５参照）、底壁面６１ｃ上に最下端位置６５ｂが設定されている（図４および図５参照）。この誘導溝６５における最下端位置６５ｂに、排油孔６１ｄの内部空間６３側の開口６１ｅが設けられている（図４および図５参照）。

このように構成された本実施例に係るコンプレッサ１０によれば、図１に示すように、サイクロンブロック６０の導入孔６１ａから、遠心分離本体部６１の内部空間６３に導入された高圧の冷媒ガスＧは、内周壁面６１ｂに沿って旋回しつつ降下し、この旋回の過程で、遠心力により、冷凍機油Ｒが遠心分離され、分離された冷凍機油Ｒは、内周壁面６１ｂに沿って底壁面６１ｃに流れ落ちて底部６３ａに貯められる。

冷媒ガスＧから分離されて底壁面６１ｃに流れ落ち底部６３ａに貯められた冷凍機油Ｒは、底壁面６１ｃに設けられた誘導溝６５の最下端位置６５ｂを中心に集められ、内部空間６３に存在する圧縮された冷媒ガスＧからの押圧力を受けることにより、排油孔６１ｄを通じて内部空間６３から貯油部３６（吐出室２１の底部）に排出される。

一方、底壁面６１ｃまで降下する間に冷凍機油Ｒが分離された冷媒ガスＧは、降下から反転して、内部空間６３の中心部を上昇し、中空筒部６２の内部を通って、底壁面６１ｃとは反対側の端面側から、遠心分離本体部６１の外部（吐出室２１）に排気され、吐出室２１を通り、吐出ポート１１ａを介して、空調システムに吐出される。この内部空間６３内での気体の流れが、本発明のコンプレッサ１０（気体圧縮機）では従来の気体圧縮機と異なる。

コンプレッサ１０（気体圧縮機）では、図６に示すように、サイクロンブロック６０の導入孔６１ａから遠心分離本体部６１の内部空間６３に導入された高圧の冷媒ガスＧ（矢印Ａ１参照）は、内周壁面６１ｂに沿って旋回しつつ降下して底壁面６１ｃに到達すると（矢印Ａ２参照）、その旋回状態および勢いを維持したまま、底壁面６１ｃに設けられた誘導溝６５に進入する。すると、誘導溝６５が冷媒ガスＧの旋回方向に等しい方向の渦を巻きつつ誘導山状部６４の傾斜面６４ａに沿って上方へと延在されていることから、冷媒ガスＧは、誘導溝６５に導かれて、誘導溝６５に沿うように旋回しながら誘導山状部６４の突起端部分６４ｂへと傾斜面６４ａを登っていく（矢印Ａ３参照）。この誘導山状部６４の傾斜面６４ａに沿って旋回しつつ突起端部分６４ｂに到達した冷媒ガスＧは、その勢いを維持しつつ誘導山状部６４の軸線方向に沿って上方へと進むこととなり、誘導山状部６４と略同軸とされた中空筒部６２の内部へと進むこととなる（矢印Ａ４参照）。

このように、本発明のコンプレッサ１０（気体圧縮機）では、サイクロンブロック６０の導入孔６１ａから遠心分離本体部６１の内部空間６３に導入された高圧の冷媒ガスＧを、その吐出される際の勢いを維持したまま内周壁面６１ｂに沿って旋回しつつ降下させて底壁面６１ｃに到達させ、その後、旋回している状態を維持したまま誘導山状部６４の傾斜面６４ａを登らせることにより、底壁面６１ｃで反転させて内部空間６３の中心部へと導くものであることから、旋回している冷媒ガスＧの勢いを利用して、内部空間６３における気体の流れを形成することができる。このため、本発明のコンプレッサ１０では、冷媒ガスＧが導入孔６１ａから吐出される際の勢いを効率良く利用して、サイクロンブロック６０の内部空間６３での気体の流れを形成することができる、すなわち導入孔６１ａから吐出された冷媒ガスＧが、内周壁面６１ｂに沿って旋回しつつ下降して底壁面６１ｃに到達した後、軸線の近傍で上昇して中空筒部６２内に進入するという、気体の円滑な流れを形成することができる。このことから、本発明の構造コンプレッサ１０では、遠心力を利用して冷媒ガスＧから冷凍機油Ｒを分離する際の油分離性能の向上に大きく貢献することができる、換言すると、従来の気体圧縮機に比較して油分離性能を向上させることができる。これは次のことによる。

従来の気体圧縮機では、サイクロンブロック（油分離器）において、導入孔から吐出された冷媒ガスが、内周壁面に沿って旋回しつつ下降して底壁面に到達すると、内周壁面と底壁面との存在により行き場を無くしかつ内周壁面に沿って旋回しつつ下降する圧縮気体に押圧された圧縮気体が底壁面に沿って内周壁面近傍から軸線の近傍へと集まることから、軸線の近傍に気体を押し上げる力が生じる。この押上力を受けた軸線の近傍の圧縮気体が押し上げられることにより、導入孔から吐出された圧縮気体が、内周壁面に沿って旋回しつつ下降して底壁面に到達した後、軸線の近傍で上昇して中空筒部内に進入する流れが形成されることとなる。このように、従来の気体圧縮機では、内周壁面に沿って旋回しつつ下降して底壁面に到達した圧縮気体の旋回の勢いをそのまま利用して中空筒部内へと進入させるものではないことから、導入孔から吐出された圧縮気体が、内周壁面に沿って旋回しつつ下降して底壁面に到達した後、軸線の近傍で上昇して中空筒部内に進入するという、油分離器の内部空間に形成される圧縮気体の流れに乱れが生じることとなり、油分離性能の向上の阻害要因を有していることとなる。これに対し、本発明の構造コンプレッサ１０では、導入孔６１ａから吐出された圧縮された冷媒ガスＧの勢いを効率良く利用することができるので、従来の気体圧縮機に比較して油分離性能を向上させることができる。

また、コンプレッサ１０（気体圧縮機）では、誘導山状部６４の傾斜面６４ａに誘導溝６５が設けられていることから、より円滑にかつ効率良く、旋回している状態を維持したまま誘導山状部６４の傾斜面６４ａを登らせることができる。

さらに、コンプレッサ１０（気体圧縮機）では、誘導溝６５が、底壁面６１ｃから連続して誘導山状部６４の傾斜面６４ａに至る構成であることから、内周壁面６１ｂに沿って旋回しつつ降下して底壁面６１ｃに到達した冷媒ガスＧを、より円滑にかつ効率良く、旋回している状態を維持したまま誘導山状部６４の傾斜面６４ａへと導くことができる。

コンプレッサ１０（気体圧縮機）では、排油孔６１ｄの内部空間６３側の開口６１ｅが、底壁面６１ｃを窪ませるように設けられた誘導溝６５を最下端位置６５ｂで開放するものであるから、冷媒ガスＧから分離されて底壁面６１ｃに流れ落ちて内部空間６３の底部６３ａに貯められる冷凍機油Ｒを、吐出室２１の下部の貯油部３６へと円滑に排出することができる。

したがって、本発明に係るコンプレッサ１０によれば、サイクロンブロック６０（油分離器）の内部空間６３における気体の流れの形成に導入孔６１ａから吐出された圧縮された冷媒ガスＧの勢いを効率良く利用することができる。換言すると、内周壁面６１ｄに沿って旋回しつつ下降して底壁面６１ｃに到達した冷媒ガスＧを、その旋回の勢いを維持したまま誘導山状部６４の傾斜面６４ａに沿って旋回しつつ誘導山状部６４を登らせることができ、誘導山状部６４の突起端部分６４ｂを経て遠心分離本体部６１の上方（開放端６１ｇ側）へと向わせることができる。

なお、上記した実施例では、誘導山状部６４の傾斜面６４ａおよび底壁面６１ｃに誘導溝６５が形成されていたが、誘導山状部は、内周壁面６１ｄに沿って旋回しつつ下降して底壁面６１ｃに到達した冷媒ガスＧを、その旋回の勢いを維持したまま傾斜面に沿って旋回しつつ登らせるために、全体に錐体状を呈しかつその軸線が内部空間６３の軸線の近傍位置で略平行となるように設定されているものであればよく、上記した実施例に限定されるものではない。例えば、図７に示すように、誘導山状部６４´の傾斜面６４ａ´を段部６６´のみを形成して誘導溝を設けない構成であってもよく、図示は略すが段部も形成されていない略錐体状の構成であってもよい。

また、上記した実施例では、誘導溝６５が、底壁面６１ｃから誘導山状部６４の傾斜面６４ａに連続して延在する構成とされていたが、誘導山状部６４の傾斜面６４ａのみに設けられているものであってもよく、上記した実施例に限定されるものではない。

さらに、上記した実施例では、排油孔６１ｄが、その内部空間６３側の開口６１ｅが、誘導溝６５を最下端位置６５ｂで開放する構成とされていたが、冷媒ガスＧから分離されて底壁面６１ｃに流れ落ちて内部空間６３の底部６３ａに貯められる冷凍機油Ｒを、吐出室２１の下部の貯油部３６へと排出することができるものであればよく、上記した実施例に限定されるものではない。

上記した実施例では、誘導山状部６４と中空筒部６２とが略同軸とされていたが、誘導山状部の軸線を延長すると、底壁面に対向する中空筒部の下端における中空部分に進入するように、中空筒部および誘導山状部の互いの位置関係が設定されていればよく、上記した実施例に限定されるものではない。

上記した実施例では、ベーンロータリ形式の気体圧縮機としてのコンプレッサ１０を記載していたが、本発明に係る気体圧縮機は、ベーンロータリ形式のものに限定されるものではなく、他の形式の気体圧縮機、例えば、斜板往復動形式やスクロール形式の気体圧縮機にも適用することができる。

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線に沿った面による断面図である。 図１におけるＢ−Ｂ線に沿った面による断面図である。 図３におけるＣ−Ｃ線に沿った面による断面図である。 サイクロンブロックの要部（図４に示す２点鎖線で囲んだ個所）を拡大して示す断面図である。 サイクロンブロックの内部空間における気体の流れを模式的に示す説明図である。 サイクロンブロックの誘導山状部の他の例を示す図５と同様の断面図である。

符号の説明

１０ コンプレッサ（気体圧縮機）
１１ （ハウジングとしての）ケース
１２ （ハウジングとしての）フロントヘッド
２０ （圧縮機本体としての）リヤサイドブロック
３０ （圧縮機本体としての）フロントサイドブロック
３６ 貯油部
４０ （圧縮機本体としての）シリンダ
５０ （圧縮機本体としての）ロータ
５１ （圧縮機本体としての）回転軸
５８ （圧縮機本体としての）ベーン
６０ サイクロンブロック（油分離器）
６１ 遠心分離本体部
６１ａ 導入孔
６１ｂ 内周壁面
６１ｃ 底壁面
６１ｄ 排油孔
６１ｅ 内部空間側の開口
６１ｇ 開放端
６２ 中空筒部
６３ 内部空間
６４ 誘導山状部
６４ａ 傾斜面
６４ｂ 突起端部分
６５ 誘導溝
６５ｂ 最下端位置
Ｇ 冷媒ガス
Ｒ 冷凍機油

Claims (5)

1. ハウジングの内部に、気体を圧縮する圧縮機本体と、該圧縮機本体により圧縮されて吐出された圧縮気体を通過させて該圧縮気体から油分を遠心分離する油分離器とを備え、
   該油分離器は、前記圧縮機本体から吐出された前記圧縮気体を旋回させる内周壁面および分離された前記油分が流れ落ちる底壁面で囲まれた内部空間を画成する有底筒形状の遠心分離本体部を有し、
   該遠心分離本体部は、前記底壁面とは反対側の開放端の近傍で前記圧縮機本体から吐出された前記圧縮気体を前記内部空間に導入する導入孔と、前記底壁面に流れ落ちた前記油分を貯油部に排出する排油孔とを有し、
   前記底壁面には、前記開放端へ向けて突起する略錐体状を呈し、軸線が前記内部空間の軸線の近傍位置で当該軸線と略平行とされた誘導山状部が設けられていることを特徴とする気体圧縮機。
2. 前記油分離器は、略円筒状を呈し前記内部空間内に該内部空間と略同軸に配設され前記内周壁面を旋回した気体を前記内部空間の前記開放端側から前記遠心分離本体部の外部に導く中空筒部を有し、
   該中空筒部および前記誘導山状部は、該誘導山状部の軸線を延長すると前記底壁面に対向する前記中空筒部の下端における中空部分に進入するように互いに位置関係が設定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。
3. 前記導入孔は、前記吸入圧縮室から前記内部空間に吐出される前記圧縮気体の勢いを利用して当該圧縮気体を前記内周壁面に沿って旋回させるように該内周壁面に対する配置関係が設定され、
   前記誘導山状部には、前記内部空間内での前記圧縮気体の旋回方向に等しい方向で渦を巻きつつ前記底壁面側から前記誘導山状部の突起端部分へ向かう螺旋状の誘導溝が形成されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の気体圧縮機。
4. 前記誘導溝は、前記底壁面から前記誘導山状部の傾斜面に渡り連続するように形成されていることを特徴とする請求項３に記載の気体圧縮機。
5. 前記誘導溝は、前記遠心分離本体部における前記開放端を上方とし、かつ前記底壁面を下方として、前記底壁面上に最下端位置が設定され、
   前記排油孔は、前記内部空間側の開口が前記誘導溝の前記最下端位置を開放していることを特徴とする請求項４に記載の気体圧縮機。

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