JP2009203931A - 気体圧縮機 - Google Patents

Abstract

【課題】 逆止弁と、その周辺で、加工コストと部品点数と重量を低減する。
【解決手段】 気体吸入通路３から吸入した気体を圧縮し気体吐出通路から吐出する圧縮機構５と、気体吸入通路３での気体の逆流を防止する逆止弁７とを備えた気体圧縮機１であって、逆止弁７は、一側の端部が気体吸入通路３に開口し、他側の端部が気体溜まり９となる収容孔１１と、収容孔１１に移動自在に収容された弁体１３と、収容孔１１の前記開口側に設けられ、弁体１３が押圧されると気体吸入通路３を閉止する弁座１５と、弁体１３を弁座１５側に付勢する付勢手段１７とを有し、収容孔１１の壁部に、気体溜まり９と気体吸入通路３とを連通する気体抜き溝１９を設けた。
【選択図】 図１

Description

本発明は、気体圧縮機に関する。

特許文献１に「気体圧縮機」が記載されている。

図５のように、この気体圧縮機２０１はベーン形圧縮機であり、吸入された冷媒が流れる気体吸入通路２０３には気体の逆流を防止する逆止弁２０５が配置されている。

図５と図６のように、逆止弁２０５は、気体吸入通路２０３にストッパ２０７（弁座）を介して開口する円筒状のシリンダ２０９と、シリンダ２０９に移動自在に収容された弁体２１１と、弁体２１１をストッパ２０７に押圧するコイルスプリング２１３などからなり、コイルスプリング２１３の付勢力と、外部の圧力と気体吸入通路２０３の圧力とのバランスによって弁体２１１がシリンダ２０９中を移動し、吸入行程で吸入された冷媒が気体吸入通路２０３を通るときはコイルスプリング２１３が撓み、弁体２１１が後退して冷媒の通過を許容し、圧縮行程ではコイルスプリング２１３が弁体２１１をストッパ２０７に押圧して気体吸入通路２０３を閉止し、冷媒とオイルの漏れを防止する。

また、シリンダ２０９の底部２１５に溜まった冷媒の圧力が大きくなると、弁体２１１がストッパ２０７側へ押圧されて上記のバランスが崩れ、逆止弁２０１が正常に作動しなくなる恐れがある。

そこで、底部２１５に溜まった冷媒を気体吸入通路２０３に戻すための冷媒抜き流路２１７，２１９がケーシング２２１に形成されている。図６は、冷媒抜き流路２１７，２１９を図５と異なった順序で加工したものであるが、図５と図６のいずれにしても、冷媒抜き流路２１７，２１９の一方は外部からケーシング２２１に加工されているので、冷媒とオイルの漏れを防止するためのプラグ２２３とガスケット２２５が用いられている。
特開２００６−１４４６３６号公報

特許文献１の気体圧縮機は、上記のように２本の冷媒抜き流路２１７，２１９が加工されているから加工工数が多く、また、プラグ２２３とガスケット２２５が必要であるから部品コストが高い。

また、ケーシング２２１には、冷媒抜き流路２１７，２１９を加工するための駄肉部分２２７（加工代）が必要であり、それだけ重量が嵩んでいる。

そこで、この発明は、逆止弁と、その周辺で、加工コストと部品点数と重量を低減した気体圧縮機の提供を目的としている。

請求項１の気体圧縮機は、気体吸入通路から吸入した気体を圧縮し気体吐出通路から吐出する圧縮機構と、前記気体吸入通路での気体の逆流を防止する逆止弁とを備えた気体圧縮機であって、前記逆止弁は、一側の端部が前記気体吸入通路に開口し、他側の端部が気体溜まりとなる収容孔と、前記収容孔に移動自在に収容された弁体と、前記収容孔の前記開口側に設けられ、前記弁体が押圧されると前記気体吸入通路を閉止する弁座と、前記弁体を前記弁座側に付勢する付勢手段とを有し、前記収容孔の壁部に、前記気体溜まりと前記気体吸入通路とを連通する気体抜き溝を設けたことを特徴とする。

請求項２の発明は、請求項１に記載された気体圧縮機であって、前記気体吸入通路が、吸入された冷媒の下流側に向かって断面積が広くなるようなテーパー状に形成されており、前記気体抜き溝を、前記気体吸入通路の下流側に開口する位置に設けたことを特徴とする。

請求項３の発明は、請求項１または請求項２に記載された気体圧縮機であって、前記気体抜き溝を直線状に設けたことを特徴とする。

請求項４に記載された発明は、請求項１〜請求項３のいずれかに記載された気体圧縮機であって、前記圧縮機構が、カム面の内側で回転するロータと、前記ロータに形成されたベーン溝と、前記ロータの回転に伴って前記カム面と接触しながら前記ベーン溝を進退するベーンと、前記ベーンと前記カム面との間に形成され、前記ロータの回転に伴って容積が変化する複数の圧縮室とを備え、前記ロータが回転すると、前記圧縮室の容積変化によって、前記気体吸入通路から吸入した気体を圧縮し前記気体吐出通路から吐出するベーン形圧縮機であることを特徴とする。

請求項１の気体圧縮機は、気体溜まりの気体（冷媒ガス）が気体抜き溝を介して気体吸入通路側へ戻り、気体溜まりに冷媒ガスが溜まって高圧になることが防止され、逆止弁が正常に作動する。

また、気体抜き溝を収容孔の壁部に設けたから、２本の冷媒抜き流路２１７，２１９とプラグ２２３とガスケット２２５が必要な従来例と較べて、加工コストと部品コストが大幅に低減されている。

また、冷媒抜き流路２１７，２１９を加工するための駄肉部分２２７が不要になり、それだけ軽量化される。

請求項２の気体圧縮機は、テーパー状に形成された気体吸入通路の大径側に気体抜き溝を設けたことによって長さを最も短くしたから、気体抜き溝の流路抵抗がそれだけ小さくなり、冷媒を気体溜まりと気体吸入通路との間で効率よく移動させることができる。

請求項３の気体圧縮機は、気体抜き溝を直線状に設けたことによって流路抵抗がさらに小さくなり、冷媒を気体溜まりと気体吸入通路との間で効率よく移動させることができる。

また、直線状の気体抜き溝は加工が最も容易であるから、加工コストをそれだけ低減できる。

請求項４の気体圧縮機（ベーン形圧縮機）は、請求項１〜請求項３の発明の効果が得られる。

＜一実施形態＞
図１〜図４によってベーン形圧縮機１（気体圧縮機）の説明をする。図１はベーン形圧縮機１の縦断面図、図２と図３と図４はそれぞれベーン形圧縮機１の要部を拡大した断面図である。また、図１の右方はベーン形圧縮機１の前方である。

ベーン形圧縮機１は、気体吸入通路３から吸入した冷媒（気体）を圧縮し気体吐出通路から吐出する圧縮機構５と、気体吸入通路３での冷媒の逆流を防止する逆止弁７とを備えている。

逆止弁７は、
一側の端部が気体吸入通路３に開口し、他側の端部が気体溜まり９となるスリーブ１１（収容孔）と、
スリーブ１１に移動自在に収容されたコア１３（弁体）と、
スリーブ１１の開口側に設けられ、コア１３が押圧されると気体吸入通路３を閉止するストッパ１５（弁座）と、
コア１３をストッパ１５側に付勢するコイルスプリング１７（付勢手段）とを有している。

スリーブ１１の壁部に、気体溜まり９と気体吸入通路３とを連通する気体抜き溝１９が設けられている。

気体吸入通路３は、吸入された冷媒の下流側に向かって断面積が広くなるテーパー状に形成されており、気体抜き溝１９は、前記開口が気体吸入通路３の下流側に位置するように設けられている。

気体抜き溝１９は、直線状に設けられている。

圧縮機構５は、
カム面の内側で回転するロータ２１と、ロータ２１に形成されたベーン溝と、ロータ２１の回転に伴ってカム面と接触しながらベーン溝を進退するベーン２３と、ベーン２３とカム面との間に形成され、ロータ２１の回転に伴って容積が変化する複数の圧縮室とを備え、ロータ２１が回転すると、圧縮室の容積変化によって、気体吸入通路３から吸入した冷媒を圧縮し気体吐出通路から吐出する。

次に、ベーン形圧縮機１の構造を説明する。

ベーン形圧縮機１は、車両用空調装置の冷却システムに用いられており、ベーン形圧縮機１で断熱圧縮された高温高圧の冷媒ガスは、コンデンサ（凝縮器）で液化し、膨張弁で断熱膨張し、エバポレータ（蒸発器）で熱交換し、冷風を作り出しながら加熱されて気化し、ベーン形圧縮機１に戻って断熱圧縮される。冷媒には適量の潤滑オイルが混入されている。

ベーン形圧縮機１は、ケーシング２５、フロントケーシング２７、フロントブロック２９、シリンダブロック３１、リアブロック３３、サイクロンブロック３５、ロータ軸３７、入力プーリ３９、電磁クラッチ４１などを有し、ケーシング２５とフロントケーシング２７はボルトで一体に固定され、各ブロック２９，３１，３３はボルトでフロントケーシング２７に固定され、サイクロンブロック３５はボルトでリアブロック３３に固定されている。

ロータ軸３７の左端部と中央部はフロントブロック２９とリアブロック３３によって回転自在に支持され、ロータ２１はロータ軸３７にスプライン連結されている。カム面はほぼ楕円形であり、シリンダブロック３１に形成され、ベーン溝はロータ２１に周方向等間隔で放射状に形成され、ベーン２３を進退自在に支持している。

ケーシング２５にはエバポレータ側に連通する吸入ポート４３が設けられ、ケーシング２５とフロントケーシング２７との間には吸入室４５が設けられ、気体吸入通路３はこれらの吸入ポート４３と吸入室４５とを連通している。また、ケーシング２５とリアブロック３３との間には吐出室４７が設けられており、吐出室４７は吐出ポートを介してコンデンサ側に連通している。

入力プーリ３９はベアリング４９でフロントケーシング２７に支承されており、電磁クラッチ４１は電磁ソレノイド５１でアーマチャ５３を吸引すると連結され、入力プーリ３９とロータ軸３７とが連結される。電磁クラッチ４１を連結すると、ベーン形圧縮機１はエンジンの駆動力によって回転駆動され、連結を解除するとエンジン側から切り離される。

圧縮室は、カム面とロータ２１の外周面と各ベーン２３との間に複数個形成されており、ベーン形圧縮機１が駆動されロータ２１が回転すると、各ベーン２３は自身に掛かる遠心力とベーン溝に供給される下記の背圧（オイル圧）を受け、ベーン溝から突き出して頂部をカム面に接触させる。各圧縮室はロータ２１の回転と、これに伴う各ベーン２３のベーン溝からの進退によって容積が変化し、吸入行程と圧縮行程と吐出行程とを繰り返し、吸入行程では吸入ポート４３と気体吸入通路３と吸入室４５とを介して冷媒を吸入し、圧縮行程では吸入した冷媒を各圧縮室で圧縮し、吐出行程では圧縮された冷媒を吐出室４７と吐出ポートとを介して吐出する。サイクロンブロック３５は吐出室４７に一時的に滞留する冷媒からオイルセパレータ５５によってオイルを分離し、分離したオイルは吐出室４７の底部に溜まり、油路５７を通り、ブロック２９，３３によるロータ軸３７の軸受け部を潤滑し、さらに、ベーン溝に供給されて各ベーン２３に背圧を与える。

逆止弁７のコア１３には気体溜まり９と連通した空洞５９が設けられ、吸入行程以外では、コイルスプリング１７がコア１３をストッパ１５に押圧して気体吸入通路３を閉塞し、冷媒とオイルの外部への漏れを防止する。このとき、気体抜き溝１９から気体溜まり９と空洞５９に流入した冷媒の圧力によってストッパ１５を押圧するコア１３の押圧力（気体吸入通路３の閉塞機能）が強化される。また、吸入行程では外部と内部の圧力バランスによってコイルスプリング１７が撓み、コア１３がストッパ１５から後退して気体吸入通路３を開放し、吸入室４５に冷媒が吸入される。

上記のようなコア１３の移動に伴って気体溜まり９の容積が変化し、この容積変化により気体抜き溝１９を通って冷媒が気体溜まり９と気体吸入通路３との間を移動し、気体溜まり９に冷媒（圧力）が溜まることが防止されるから、圧力による移動抵抗が掛かることがなくなり、コア１３は円滑で軽快に移動することができる。

図３の矢印６１は吸入行程で気体吸入通路３を流れる冷媒の方向を示しており、気体抜き溝１９はスリーブ１１の中心を通る基準線６３から見て冷媒の下流側に設けられているから、気体抜き溝１９の冷媒は気体吸入通路３での冷媒の流れに巻き込まれて移動が促進され、気体溜まり９の冷媒を効率よく気体吸入通路３に戻すことができる。

また、図１のように、気体吸入通路３は吸入室４５に向かって（矢印６１の冷媒の流れ方向に向かって）断面積が広くなるテーパー状に形成されており、上記のように気体抜き溝１９を気体吸入通路３の下流側（テーパーの大径側）に開口させ、その上、直線状に形成したことにより、気体抜き溝１９は長さＬ（図４）が最短になっており、流路抵抗が極めて小さいから、冷媒をさらに効率よく移動させることができる。

次に、ベーン形圧縮機１の効果を説明する。

気体抜き溝１９をスリーブ１１の壁部に設けたから、２本の冷媒抜き流路２１７，２１９とプラグ２２３とガスケット２２５が必要な従来例と較べて、加工コストと部品コストが大幅に低減されている。

また、ケーシング２５は、従来例のような冷媒抜き流路２１７，２１９を加工するための加工代（駄肉部分２２７）が不要であるから、それだけ軽量化されている。

また、テーパー状に形成された気体吸入通路３の大径側に気体抜き溝１９を開口させて長さＬを最も短くしたことによって流路抵抗が小さくなり、冷媒をそれだけ効率よく気体溜まり９と気体吸入通路３との間で移動させることができる。

また、気体抜き溝１９を直線状にして流路抵抗をさらに小さくしたから、効率よく冷媒を移動させることができる。

また、直線状の気体抜き溝１９は加工が最も容易であるから、加工コストをそれだけ低減することができる。

［本発明の範囲に含まれる他の態様］
なお、本発明は上述した実施形態のみに限定解釈されるものではなく、本発明の技術的な範囲内で様々な変更が可能である。

例えば、本発明の気体圧縮機は、ベーン形圧縮機以外の形式でもよく、冷媒を扱う冷却システム以外に用いてもよく、気体は冷媒以外でもよい。

ベーン形圧縮機１の縦断面図である。 ベーン形圧縮機１の要部を拡大した断面図である。 ベーン形圧縮機１の要部を拡大した断面図である。 ベーン形圧縮機１の要部を拡大した断面図である。 従来例の縦断面図である。 従来例の要部を拡大した断面図である。

符号の説明

１ ベーン形圧縮機（気体圧縮機）
３ 気体吸入通路
５ 圧縮機構
７ 逆止弁
９ 気体溜まり
１１ スリーブ（収容孔）
１３ コア（弁体）
１５ ストッパ（弁座）
１７ コイルスプリング（付勢手段）
１９ 気体抜き溝
２１ ロータ
２３ ベーン

Claims (4)

1. 気体吸入通路（３）から吸入した気体を圧縮し気体吐出通路から吐出する圧縮機構（５）と、前記気体吸入通路（３）での気体の逆流を防止する逆止弁（７）とを備えた気体圧縮機（１）であって、
   前記逆止弁（７）は、
   一側の端部が前記気体吸入通路（３）に開口し、他側の端部が気体溜まりとなる収容孔（１１）と、
   前記収容孔（１１）に移動自在に収容された弁体（１３）と、
   前記収容孔（１１）の前記開口側に設けられ、前記弁体（１３）が押圧されると前記気体吸入通路（３）を閉止する弁座（１５）と、
   前記弁体（１３）を前記弁座（１５）側に付勢する付勢手段（１７）とを有し、
   前記収容孔（１１）の壁部に、前記気体溜まりと前記気体吸入通路（３）とを連通する気体抜き溝（１９）を設けたことを特徴とする気体圧縮機（１）。
2. 請求項１に記載された気体圧縮機（１）であって、
   前記気体吸入通路（３）が、吸入された冷媒の下流側に向かって断面積が広くなるようなテーパー状に形成されており、
   前記気体抜き溝（１９）を、前記気体吸入通路（３）の下流側に開口する位置に設けたことを特徴とする気体圧縮機（１）。
3. 請求項１または請求項２に記載された気体圧縮機（１）であって、
   前記気体抜き溝（１９）を、直線状に設けたことを特徴とする気体圧縮機（１）。
4. 請求項１〜請求項３のいずれかに記載された気体圧縮機（１）であって、
   前記圧縮機構（５）が、
   カム面の内側で回転するロータ（２１）と、前記ロータ（２１）に形成されたベーン溝と、前記ロータ（２１）の回転に伴って前記カム面と接触しながら前記ベーン溝を進退するベーン（２３）と、前記ベーン（２３）と前記カム面との間に形成され、前記ロータ（２１）の回転に伴って容積が変化する複数の圧縮室とを備え、
   前記ロータ（２１）が回転すると、前記圧縮室の容積変化によって、前記気体吸入通路（３）から吸入した気体を圧縮し前記気体吐出通路から吐出するベーン形圧縮機であることを特徴とする気体圧縮機（１）。

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