JP2009167834A - 気体圧縮機 - Google Patents

Abstract

【課題】気体圧縮機において、より簡易な製造工程で製造することができるとともに、ＯＣＲを一層低く抑制することができる油分離器を有するものとする。
【解決手段】サイクロンブロック７０（油分離器）は、略筒状の本体部７１と内筒部７２とがダイキャストにより一体に形成されているとともに、本体部７１とは別体に形成された、下側端部７１ｄを閉じる底壁プレート７３（板状部材、端壁部）とを有し、底壁プレート７３は、本体部７１の筒部７１ａに形成された開口７１ｂから本体部７１に挿入されて、挿入方向後端部７３ｂがリヤサイドブロック２０（圧縮機本体）の外面２９ａに当接し、内筒部７２の上端開口７２ａの上方に上端開口７２ａを覆う庇部７１ｅが本体部７１に形成されて、上端開口７２ａから上方に流出する冷媒ガスＧを衝突させ、冷凍機油Ｒの分離を促進させる。
【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。

従来より、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は、気体を圧縮して吐出する圧縮機本体と、この圧縮機本体から吐出された圧縮気体から油分を分離する油分離器とを備えた構成となっている。

油分離器としては、例えば、一端が端壁部で閉じられた筒状の本体部と、本体部と略同心であって本体部の内側に設けられた筒状の内筒部とを有して、本体部の内周面と内筒部の外周面との間に、圧縮気体の旋回流を形成して前記油分を遠心分離させるとともに、内筒部の内側空間に、端壁部で反射した圧縮気体を通過させるものが知られている（特許文献１）。

そして、上記特許文献１に示された油分離器は、本体部と端壁部とはダイキャストにより一体的に形成されており、内筒部はパイプ部材により形成され、そのパイプ部材の一部が拡径されて本体部に圧入されることで、パイプ部材は本体部に固定されているとともに、パイプの端部にフランジが形成されて、このフランジが本体部にボルトで締結又は加締められることによって、本体部への固定を強固なものとしている。
特開２０００−１７０６８１号公報

しかし、上述した圧入を行うためには、本体部の孔の内径寸法とパイプの拡径部の外周径の寸法とを精度よく管理する必要がある。また圧入される面の面粗度も管理する必要がある。さらに、加締め加工やボルト締結を行う工程も必要である。

このため、油分離器は比較的簡単な構造でありながら、これらの工程の存在により製造コストに与える影響は大きいものとなっている。

さらに、上述した遠心分離だけでは分離しきれなかった油分をさらに分離して、ＯＣＲ（Oil Content Rate；オイル循環率）を一層低く抑えることが望まれている。

すなわち、遠心分離方式の油分離器の分離効率は、気流の旋回速度等に依存しているため、圧縮機の全稼動範囲の条件下で一定した分離効率を有するものではなく、分離能力が悪化する場合も発生し、これを抑制する必要がある。

つまり、旋回流の速度が遅いときは、遠心力が低下するため油分離効率が低下し、一方、旋回流の速度が速いときは、遠心力が増大するため油分離効率自体は向上するものの、一旦分離された油分が、気流の勢いによって再度巻き上げられやすくなり、結果的に油分が気流によって持ち出されることになる。

本発明は上記事情に鑑みなされたものであり、より簡易な製造工程で製造することができるとともに、ＯＣＲを一層低く抑制することができる油分離器を有す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、端壁部を有しない本体部と内筒部とを一体に形成することで、圧入工程および加締め工程若しくは締結工程を無くして、製造コストを低減するとともに、内筒部の上端開口の上方に気体を衝突させる庇部を設けて、油分離効率を一層高めたものである。

すなわち、本発明に係る気体圧縮機は、圧縮機本体と、前記圧縮機本体に組み付けられた、前記圧縮機本体から吐出された圧縮気体から油分を分離する油分離器とを備え、
前記油分離器は、略筒状の本体部と、前記本体部と略同心であって前記本体部の内側に設けられた筒状の内筒部と、前記本体部の一方の端部を閉じる端壁部とを有し、前記本体部の内周面と前記内筒部の外周面との間に、前記圧縮気体の旋回流を形成して前記油分を遠心分離させるとともに、前記内筒部の内側空間に、前記端壁部で反射した前記圧縮気体を通過させるものであり、前記本体部と前記内筒部とは一体に形成され、前記内筒部の上端開口の上方に、前記上端開口を覆う庇部が前記本体部に形成され、前記端壁部は前記本体部および前記内筒部とは別体に形成された板状部材であることを特徴とする。

このように構成された気体圧縮機によれば、本体部と内筒部とが一体に形成されているため、両者を圧入および加締め若しくは締結する必要がなく、製造コストの低減を図ることができる。

ここで、本体部と内筒部とを一体に形成するためには、端壁部が本体部とは別体である必要があるが、端壁部は別体の板状の部材であり、従来における内筒部であるパイプ部材を形成するよりも簡単に製造することができ、しかも、例えばこの端壁部に油抜き用の孔を形成する必要がある場合であっても、板状部材の外形をプレスで打ち抜く際に同時に、あるいは鋳造する場合にあってはその孔を鋳型で予め形成することができるため、製造コストの上昇要因とはならない。

なお、本体部と内筒部とを一体に形成する具体的な工法としては、ダイキャストによる一体成形などを適用することができる。

このように、本発明に係る気体圧縮機によれば、より簡易な製造工程で製造することができる油分離器を有するものとすることができる。

さらに、遠心分離によって油分がある程度分離された後の気体は、内筒部の上端開口から上方に向けて流れるが、内筒部の上端開口の上方には、上端開口を覆う庇部が形成されているため、上端開口から上昇した気体は、この庇部に衝突し、気体になお混在されている油分が、この衝突によって庇部に凝集し、気体から分離される。

したがって、本発明に係る気体圧縮機によれば、油分離効率を向上させて、ＯＣＲを一層低く抑えることができる。

本発明に係る気体圧縮機においては、前記本体部の下部に、その筒状の軸に略直交する面に沿ってその周壁を貫通した開口が形成され、前記端壁部は、前記本体部に形成された前記開口から前記本体部に挿入して配設されていることが好ましい。

このように好ましい構成の気体圧縮機によれば、板状部材を本体部の下部の周壁の開口から挿入する工程が従来よりも増えるが、この工程は、従来におけるパイプ部材を圧入および加締め若しくは締結する工程に比べて、極めて簡単な工程であるため、全体として、従来よりも製造コストを大幅に低減することができる。

また、本発明に係る気体圧縮機においては、本体部の前記開口は、前記圧縮機本体の外面に向いて形成され、前記圧縮機本体に前記油分離器が組み付けられた状態で、前記端壁部が前記本体部に挿入されている状態における前記端壁部の挿入方向後端部が、前記圧縮機本体の外面に近接または当接していることが好ましい。

このように好ましい構成の気体圧縮機によれば、油分離器を圧縮機本体に組み付けることによって、圧縮機本体の外面が、板状部材の挿入方向後端部に近接または当接するため、板状部材が本体部から挿入方向反対向きに移動するのを抑制または阻止することができ、これによって、板状部材を本体部に保持させることができるが、板状部材を本体部に保持させる工程は、油分離器を圧縮機本体に組み付けることによって同時に完了するため、板状部材を本体部に保持させる工程を新たに追加する必要がなく、製造工程の増加を回避することができる。

本発明に係る気体圧縮機においては、内筒部の上端開口と庇部との間に形成されている空間に、油分の凝集を促進させるフィルターが配設されていることが好ましい。

このように好ましい構成の気体圧縮機によれば、油分が混在した気体がフィルターを通過する際に、油分はフィルターによって凝集が促進されるため、気体からの油分離効率を一層向上させることができる。

なお、フィルターとしては、細い金属線をメッシュ状等に編んで形成され、あるいは多数本の細い金属線を金ダワシのように渾然と丸めて形成されたデミスターフィルターを始めとして、公知の種々のフィルターを適用することができる。

本発明に係る気体圧縮機によれば、本体部と内筒部とが一体に形成されているため、両者を圧入および加締め若しくは締結する必要がなく、製造コストの低減を図ることができるとともに、内筒部の上端開口から上昇した気体は、上端開口の上方に形成された庇部に衝突することで、油分がさらに分離されて、ＯＣＲを一層低く抑えることができる。

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を示す縦断面図である。

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としての冷媒ガスＧ（気体）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、ケース１１とフロントヘッド１２とからなるハウジング１０の内部に収容され、回転軸５１が回転することにより冷媒ガスＧ（気体、圧縮気体）を圧縮する圧縮機本体６０と、圧縮機本体６０に組み付けられた、圧縮機本体６０から吐出された高圧の冷媒ガスＧから冷凍機油Ｒ（油分）を分離するサイクロンブロック７０（油分離器）と、圧縮機本体６０の回転軸５１に伝達すべき回転駆動力を断接する駆動力断接部８０とを備えた構成である。

ハウジング１０内に収容された圧縮機本体６０は、軸回りに回転駆動される回転軸５１と、この回転軸５１と一体的に回転する円柱状のロータ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４９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の外周に、外方に向けて突出可能に埋設され、その突出側の先端がシリンダ４０の内周面４９の輪郭形状に追従するように突出量が可変とされ、回転軸５１回りに等角度間隔でロータ５０に埋設された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、および回転軸５１の回転方向に相前後する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。

なお、ロータ５０の両端面側からそれぞれ突出した回転軸５１の部分のうち一方の部分は、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ている。

同様に回転軸５１の突出部分のうち他方の側は、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。

ケース１１は、一端が閉塞された筒状体を呈し、フロントヘッド１２は、このケース１１の開放された他端側の開放部分を覆うように組み付けられて、ハウジング１０の内部に収容空間を形成している。

駆動力断接部８０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のボスの外側で回転自在に支持されたプーリ８２と、プーリ８２の内部に形成された環状空間内に配置され、フロントヘッド１２に固定された電磁コイル８１と、回転軸５１に固定され、電磁コイル８１への通電によって発生した磁力によりプーリ８２の側壁８２ａに当接してプーリ８２と一体的に回転するアーマチュア８３とを備えている。

フロントヘッド１２には、蒸発器から低圧の冷媒ガスＧが吸入される吸入ポート１２ａが形成されており、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が配設されている。

そして、この吸入ポート１２ａは、ハウジング１０の内部に収容された圧縮機本体６０のフロントサイドブロック３０とフロントヘッド１２との間に形成された吸入室３４に連通し、冷媒ガスＧは、吸入室３４から吸入孔３１を介して圧縮機本体６０の圧縮室４８内に吸引される。

一方、ケース１１には、圧縮機本体６０で圧縮された高圧の冷媒ガスＧを凝縮器に吐出する吐出ポート１１ａが形成されている。

そして、この吐出ポート１１ａは、ハウジング１０の内部に収容された圧縮機本体６０のリヤサイドブロック２０とケース１１との間に形成された吐出室２１に連通し、冷媒ガスＧは、圧縮機本体６０の圧縮室４８内からサイクロンブロック７０を介して吐出室２１に吐出される。

サイクロンブロック７０は、圧縮機本体６０のうちリヤサイドブロック２０の外面２９ａに、図示を略したボルト等の締結部材等で組み付けられており、略筒状の本体部７１と、本体部７１と略同心であって本体部７１の内側に設けられた筒状の内筒部７２と、本体部７１の下側端部７１ｄ（図２参照）を閉じる端壁部としての底壁プレート７３（板状部材）とを有し、本体部７１の内周面と内筒部７２の外周面との間に、圧縮室４８から吐出された冷媒ガスＧの旋回流を形成して冷凍機油Ｒを遠心分離させるとともに、内筒部７２の内側空間に、底壁プレート７３で反射した冷媒ガスＧを通過させるものである。

ここで、本体部７１と内筒部７２とは、接続部７１ｇを介して、ダイキャストにより一体に形成されている。

また、本体部７１は、図２に示すように、その筒部７１ａ（筒状）の軸Ｃに略直交する面に沿ってその筒部７１ａ（周壁）を貫通して開口７１ｂが形成されている。この開口７１ｂは、筒部７１ａの内周径よりも大きく外周径よりも小さい幅であり、この結果、本体部７１の内周面のうち下側端部７１ｄ近傍には、図示略水平に延びる、底壁プレート７３を案内する溝７１ｃが形成されている。

そして、本体部７１および内筒部７２とは別体に形成された底壁プレート７３は、この開口７１ｂから、溝７１ｃに沿って矢印Ｍ方向に向かって本体部７１内に挿入され、この挿入された状態では、本体部７１の底壁として機能する。

ここで、本体部７１の開口７１ｂは、圧縮機本体６０のリヤサイドブロック２０の外面２９ａに向いて形成され、サイクロンブロック７０が圧縮機本体６０に対して矢印Ｍ′方向に組み付けられた状態（図１）で、底壁プレート７３が本体部７１に挿入されている状態における底壁プレート７３の挿入方向後端部７３ｂが、リヤサイドブロック２０の外面２９ａに当接（または近接でもよい）している。

この結果、リヤサイドブロック２０の外面２９ａは、底壁プレート７３を本体部７１に挿入した状態に保持（挿入した状態から、図１の矢印Ｍ′方向に移動（脱落）するのを抑制または阻止）している。

また、内筒部７２の上端開口７２ａの上方に、この上端開口７２ａを平面視で覆う庇部７１ｅが本体部７１に形成されている。すなわち、庇部７１ｅは、内筒部７２の内部空間を上昇して上端開口７２ａから上方に流出する冷媒ガスＧが衝突する位置に形成されている。

このように構成された本実施形態に係るコンプレッサ１００によれば、サイクロンブロック７０の本体部７１と内筒部７２とは、ダイキャストにより一体に形成されているため、これら両者７１，７２を従来のように圧入および加締め若しくは締結する必要がなく、製造コストの低減を図ることができる。

また、サイクロンブロック７０の端壁部となる底壁プレート７３は、平板状の部材であるため、例えばプレスによって打ち抜くだけで簡単に形成することができ、従来の油分離器において本体部と別体に形成される部品であるパイプ部材（内筒部）を形成するよりも、簡単に製造することができる。

もちろん底壁プレート７３が鋳造されたものであっても、従来のように、内筒部としてのパイプ部材を形成し、このパイプ部材に圧入用の拡径部やフランジ部を形成するよりも簡易に製造することができる。

しかも、この底壁プレート７３に、サイクロンブロック７０の内部から冷凍機油Ｒを排出するために形成される油抜き用の孔７３ａを形成したものであっても、底壁プレート７３の外形をプレスで打ち抜く際に同時に、あるいは鋳造する場合にあってはその孔７３ａを鋳型で予め形成することができるため、製造コストの上昇要因とはならない。

また、底壁プレート７３を本体部７１の筒部７１ａから挿入する工程は、従来よりも増える工程ではあるが、この工程は、従来におけるパイプ部材を圧入および加締め若しくは締結する工程に比べて、極めて簡単な工程であるため、全体として、従来よりも製造コストを大幅に低減することができる。

さらに、本体部７１と内筒部７２とが従来のように圧入によって一体化されているものではないため、両者７１，７２間の圧入代が不要となり、不要となった圧入代に相当する長さ分だけ内筒部７２の上端縁位置すなわち接続部７１ｇの位置を従来よりも低い位置に設定することができる。この結果、内筒部７２の上端開口７２ａの上方空間を従来よりも広く確保することができ、この空間的に余裕のある上方空間に、上述した庇部７１ｅを形成することができる。

そして、遠心分離によって冷凍機油Ｒがある程度分離された後の冷媒ガスＧは、内筒部７２の内側空間を上昇して上端開口７２ａから吐出し、この庇部７１ｅに衝突するが、この衝突によって、冷媒ガスＧになお混在されている冷凍機油Ｒが庇部７１ｅに凝集して冷媒ガスＧから分離される。したがって、油分離効率が向上する。

以上のように、本実施形態に係るコンプレッサ１００によれば、より簡易な製造工程で製造することができるとともに、ＯＣＲを一層低く抑えることができるサイクロンブロック７０を有するものとすることができる。

さらに、本実施形態に係るコンプレッサ１００によれば、サイクロンブロック７０を矢印Ｍ′方向に向けて圧縮機本体６０に組み付けることによって、リヤサイドブロック２０の外面２９ａ（圧縮機本体の外面）が、底壁プレート７３の挿入方向後端部７３ｂに当接（または近接）するため、底壁プレート７３が本体部７１から挿入方向反対向きＭ′に移動するのを阻止または抑制することができ、これによって、底壁プレート７３を本体部７１に保持させることができるが、底壁プレート７３を本体部７１に保持させる工程は、サイクロンブロック７０を圧縮機本体６０に組み付けることによって同時に完了するため、底壁プレート７３を本体部７１に保持させる工程を新たに追加する必要がなく、製造工程の増加を回避することができる。

また、本実施形態に係るコンプレッサ１００においては、図２に示すように、内筒部７２の上端開口７２ａと庇部７１ｅとの間に形成されている空間７１ｆに、冷凍機油Ｒの凝集を促進させるデミスターフィルター７４を配設した構成を採用することもできる。

このようにデミスターフィルター７４を配設した構成のコンプレッサ１００によれば、冷凍機油Ｒがなお混在した冷媒ガスＧがデミスターフィルター７４を通過する際に、冷凍機油Ｒはデミスターフィルター７４によって凝集が促進されるため、冷媒ガスＧからの油分離効率を一層向上させることができる。

なお、デミスターフィルター７４は、細い金属線をメッシュ状等に編んで形成され、あるいは多数本の細い金属線を金ダワシのように渾然と丸めて形成されたものであるが、本発明においては、デミスターフィルターに代えて、他の種類のフィルターを適用することもできる。

上述した本実施形態のコンプレッサ１００は、ベーンロータリ形式の気体圧縮機であるが、本発明に係る気体圧縮機は、実施形態の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におけるサイクロンブロックを示す断面図である。

符号の説明

２０ リヤサイドブロック（圧縮機本体の一部）
２９ａ 外面
７０ サイクロンブロック（油分離器）
７１ 本体部
７１ａ 筒部
７１ｂ 開口
７１ｄ 下側端部
７１ｅ 庇部
７１ｆ 空間
７１ｇ デミスターフィルター
７２ 内筒部
７２ａ 上端開口
７３ 底壁プレート（板状部材、端壁部）
７３ｂ 挿入方向後端部
７４ デミスターフィルター
１００ コンプレッサ（気体圧縮機）

Claims (4)

1. 圧縮機本体と、前記圧縮機本体に組み付けられた、前記圧縮機本体から吐出された圧縮気体から油分を分離する油分離器とを備え、
   前記油分離器は、略筒状の本体部と、前記本体部と略同心であって前記本体部の内側に設けられた筒状の内筒部と、前記本体部の一方の端部を閉じる端壁部とを有し、前記本体部の内周面と前記内筒部の外周面との間に、前記圧縮気体の旋回流を形成して前記油分を遠心分離させるとともに、前記内筒部の内側空間に、前記端壁部で反射した前記圧縮気体を通過させるものであり、
   前記本体部と前記内筒部とは一体に形成され、
   前記内筒部の上端開口の上方に、前記上端開口を覆う庇部が前記本体部に形成され、
   前記端壁部は、前記本体部および前記内筒部とは別体に形成された板状部材であることを特徴とする気体圧縮機。
2. 前記本体部の下部に、その筒状の軸に略直交する面に沿ってその周壁を貫通した開口が形成され、
   前記端壁部は、前記本体部に形成された前記開口から前記本体部に挿入して配設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. 前記本体部の前記開口は、前記圧縮機本体の外面に向いて形成され、前記圧縮機本体に前記油分離器が組み付けられた状態で、前記端壁部が前記本体部に挿入されている状態における前記端壁部の挿入方向後端部が、前記圧縮機本体の外面に近接または当接していることを特徴とする請求項２に記載の気体圧縮機。
4. 前記内筒部の上端開口と前記庇部との間に形成されている空間に、前記油分の凝集を促進させるフィルターが配設されていることを特徴とする請求項１から３のうちいずれか１項に記載の気体圧縮機。

Images