JP2010013962A - 気体圧縮機 - Google Patents

Abstract

【課題】油分が低減してその油面が排油孔内に形成されてしまった場合であっても、排油孔の貯油部側の開口から排出される油分に作用する押出力を、油分離器内で内部空間の底部に貯められている油分が内部空間で旋回する気体からの押圧力よりも小さくすることができる気体圧縮機を提供する。
【解決手段】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、油分離器６０には、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が形成された気体圧縮機１０である。排油孔６１ｄは、貯油部３６側の開口６１ｆが内部空間６３側の開口６１ｅよりも小さく形成され、開口６１ｆがそこよりも内部空間６３側の位置での排出方向に直交する断面の面積と同等以下の面積に設定されている。
【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ロータおよびベーンを覆う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）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気体が通過する高圧雰囲気の吐出室（油分が分離された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、圧縮された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有し、内部空間内で分離された油分は、底壁面に形成され内部空間よりも小さな径の柱状を呈する排油孔から吐出室の下部（貯油部）に排出される。

一方、内部空間で旋回して油分が分離された後の気体は、吐出室内で油分離器から排気されて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。

ところで、上述した気体圧縮機では、油分離器で分離された油分は、油分離器内で底壁面の上方に油面を形成するように内部空間の底部に貯められており、内部空間で旋回する気体からの押圧力を油面で受けることにより排油孔から押し出されるように内部空間から貯油部へと排出される。この際、油分は、受けた押圧力を油面の面積（受圧面積）で割った分の圧力を有しており、この圧力を内部空間の底部を画成する壁面、排油孔を画成する壁面および排油孔の貯油部側の開口に均一に作用させる（押圧する）こととなる。このため、排油孔の貯油部側の開口から排出される油分は、圧力に貯油部側の開口の面積を掛けた押出力が作用することとなる。このことから、この押出力は、受けた押圧力に、排油孔の貯油部側の開口の面積に対する油面の面積の比を掛けた値となる。ここで、排油孔が内部空間よりも小さな径とされていることから、内部空間の底部に貯められた油分は、内部空間で旋回する気体からの押圧力よりも小さな押出力を受けて排油孔の貯油部側の開口から排出されることとなる。
特開２００３−０９０２８６号公報

しかしながら、上述した気体圧縮機では、例えば、空調システムの運転状態の変化により、油分離器内で内部空間の底部に貯められている油分の量が低減してその油面が排油孔内に位置すると、受圧面積である油面の面積と排出個所である排油孔の貯油部側の開口の面積とが略等しくなってしまうことから、排油孔の貯油部側の開口から排出される油分に作用する押出力が、内部空間で旋回する気体からの押圧力に略等しくなる、すなわち内部空間の底部に貯められた油分量が低減する前と比較して増加してしまうこととなる。

すると、排油孔の貯油部側の開口から排出された油分が貯油部に溜まった油分に衝突する際の衝突エネルギが増加することとなってしまう。すると、例えば排油孔の貯油部側の開口が貯油部に溜まった油分の油面より上方に位置する場合、開口から排出された油分と貯油部に溜まった油分との衝突によって油分がミスト（微小液滴）化し、このミスト化された油分は気体によって運ばれやすいことから、分離された気体とともに気体圧縮機の外部に吐出される油分の量が増加してしまう。

また、排油孔の貯油部側の開口が、貯油部に溜まった油分の油面より上方に位置していても貯油部に溜まった油分の油面より下方に位置するすなわち貯油部に溜まった油分に排油孔が浸かっていても、貯油部側の開口から油分が排出されることに伴って貯油部に溜まった油分に伝達される力が増加することから、貯油部に溜まった油分が、適切な状態、すなわち吐出室における所定の位置で大きく波立つことなく貯留されている状態を保つことを阻害してしまう。

本発明は上記事情に鑑みなされたものであり、油分が低減してその油面が排油孔内に形成されてしまった場合であっても、排油孔の貯油部側の開口から排出される油分に作用する押出力を、油分離器内で内部空間の底部に貯められている油分が内部空間で旋回する気体からの押圧力よりも小さく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、油分離器の排油孔の外部側（貯油部側）の開口を、内部空間側の開口よりも小さく形成したことにより、排油孔から外部（貯油部）に排出されるときに油分に作用する押出力を低下させて、貯油部に溜まった油分に伝達される力を抑制し、油分のミスト化を抑制したものである。

すなわち、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有する油分離器とを備え、前記油分離器には、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が形成された気体圧縮機において、前記排油孔は、前記貯油部側における開口が前記内部空間側における開口よりも小さく形成され、前記貯油部側における開口が当該開口よりも前記内部空間側の位置での排出方向に直交する断面の面積と同等以下の面積に設定されていることを特徴とする。

ここで、排油孔は、その貯油部側における開口が内部空間側における開口よりも小さく形成され、かつ貯油部側における開口が当該開口よりも内部空間側の位置での排出方向に直交する断面の面積と同等以下の面積に設定されていればよいため、内部空間側から貯油部側に至る排油孔の長さ方向の全域に亘って、断面積が連続的に変化するものであってもよいし、断面積が不連続に変化するものであってもよい。

また、排油孔は、貯油部に溜められた油分に浸かって（油分の油面よりも下方に位置して）いてもよいし、油分の油面よりも上方に位置していてもよい。

上記した構成によれば、油分離器の排油孔において外部側の開口が内部空間側の開口よりも小さく形成され、かつ貯油部側における開口が当該開口よりも内部空間側の位置での排出方向に直交する断面の面積と同等以下の面積に設定されているため、油分離器内で内部空間の底部に貯められている油分の量が低減してその油面が排油孔内に位置するような場合であっても、当該油面の面積が貯油部側における開口の面積よりも大きくなるので、排油孔の貯油部側の開口から排出される油分に作用する押出力を内部空間で旋回する気体から受ける押圧力よりも小さくすることができる。なお、排油孔から排出された油分による衝突エネルギが低下することは、排油孔の外部側（貯油部側）の開口が、貯油部に溜められた油分の油面より高い位置にあるか、または低い位置にあるか、に拘わらず発揮される。

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、前記排油孔は、前記貯油部側における開口を下端面とする略柱形状の空間と、該柱形状の空間に連続するように当該空間の上端面を下底面としかつ前記内部空間側における開口を上底面とする略逆円錐台状の空間とを有することを特徴とする。

上記した構成によれば、排油孔を貯油部側からその開口に沿う柱形状と、その上端面を下底面とし内部空間側の開口を上底面とする略逆円錐台状とを複合させるだけで容易に実現することができる。

請求項３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、前記排油孔は、前記内部空間側における開口を上端面とする略柱形状の空間と、前記貯油部側における開口を下端面とする略柱形状の空間とを有することを特徴とする。

上記した構成によれば、貯油部側からその開口に沿う柱形状とし、かつ内部空間側からその開口に沿う柱形状とするだけで容易に実現することができる。

請求項４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、前記排油孔は、前記貯油部側における開口を下底面とし、かつ前記内部空間側における開口を上底面とする略逆円錐台状の空間を有することを特徴とする。

上記した構成によれば、排油孔を略逆円錐台状とするだけで容易に実現することができる。

請求項５に記載の気体圧縮機は、請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の気体圧縮機であって、前記内周壁面は、前記圧縮気体が沿って旋回する面であり、前記油分離器は、前記内周壁面および前記底壁面からなる有底筒形状の遠心分離本体部と、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うち前記底壁面とは反対側の端面側から前記遠心分離本体部の外部に導く略円筒状の中空筒部と、を有することを特徴とする。

上記した構成によれば、遠心分離本体部の内方の内方空間に導かれて旋回する気体が、底壁面側に向かって当該底壁面またはその上に形成された油面に衝突した後、中空筒部内で反対側の端面側から遠心分離本体部の外部に導かれることとなるため、内方空間で旋回する気体による油面への押圧力が大きくなることから、排油孔の貯油部側の開口から排出される油分に作用する押出力を押圧力よりも小さくすることがより求められ、押出力を低減することがより効果的となる。

請求項６に記載の気体圧縮機は、請求項５に記載の気体圧縮機であって、前記排油孔は、前記遠心分離本体部の底壁を下方へ向けて貫通して前記底壁面を開口していることを特徴とする。

上記した構成によれば、排油孔が遠心分離本体部の底壁を下方へ向けて貫通する貫通孔とされていることから、圧縮気体から分離され油分離器内で内部空間の底部に貯められている油分を、内部空間から吐出室の貯油部へと排出することをより円滑なものとしつつ、当該油分が内部空間で旋回する気体から受ける押圧力よりも排油孔の貯油部側の開口から排出される油分に作用する押出力を小さくすることができる。

本発明に係る気体圧縮機によれば、油分が低減してその油面が排油孔内に形成されてしまった場合であっても、排油孔の貯油部側の開口から排出される油分に作用する押出力を、油分離器内で内部空間の底部に貯められている油分が内部空間で旋回する気体からの押圧力よりも小さくすることができる。

このため、排油孔の貯油部側の開口から排出された油分が貯油部に溜まった油分に衝突する際の衝突エネルギが増加することを抑制することができ、例えば排油孔の貯油部側の開口が貯油部に溜まった油分の油面より上方に位置する場合に、開口からの油分と貯油部に溜まった油分との衝突による油分のミスト（微小液滴）化を抑制することができる。これにより、油分が気体によって気体圧縮機の外部に持ち出されることを抑制することができる。

また、排油孔の貯油部側の開口が、貯油部に溜まった油分の油面より上方に位置していても、あるいは貯油部に溜まった油分の油面より下方に位置するすなわち貯油部に溜まった油分に排油孔が浸かっていても、貯油部側の開口から油分が排出されることに起因して貯油部に溜まった油分が適切な状態の維持を阻害することを抑制することができる。

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は遠心分離方式のサイクロンブロック６０を拡大して示す断面図である。

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、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。

このように圧縮機構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に形成された導入孔６１ａを経て、サイクロンブロック６０の内部に導入される。導入孔６１ａ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（図示せず）された後、サイクロンブロック６０の内部に連通するように（図１参照）形成されている。この導入孔６１ａは、図１および図３に示すように、吐出する冷媒ガス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。

サイクロンブロック６０は、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を遠心分離し、分離された冷凍機油Ｒを底壁面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に設けられた略円形状の溝部に嵌入されて内部空間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３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、この排油孔６１ｄ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。

排油孔６１ｄは、図３に示すように、貯油部３６側における開口６１ｆが内部空間６３側における開口６１ｅよりも小さい直径φｄ２（＜φｄ１（ただし、φｄ１は、内部空間６３側における開口６１ｅの直径を表す。））で形成されている。また、排油孔６１ｄは、貯油部３６側における開口６１ｆが、排出方向に直交する断面で見て、開口６１ｆを除く排油孔６１ｄのいずれの位置の面積と同等以下の面積になるように形成されている。排油孔６１ｄは、本実施例では、貯油部３６側における開口６１ｆを下端面とする略柱形状の空間６１ｄａと、その空間６１ｄａに連続すべくその上端面６１ｇを下底面としかつ内部空間６３側における開口６１ｅを上底面とする略逆円錐台状の空間６１ｄｂとを有する。

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。コンプレッサ１０では、通常の動作状態の際、分離された冷凍機油Ｒが底部６３ａに貯まるように（図３に示すＲｓ１参照）、冷凍機油Ｒの量および遠心分離本体部６１の大きさ寸法等が設定されている。

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。

一方、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、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）に排出されることとなる。

このとき、底部６３ａに貯められた冷凍機油Ｒは、内周壁面６１ｂに沿って内部空間６３を旋回する冷媒ガスＧからの押圧力Ｆｐを受けており、この押圧力Ｆｐに応じた押出力Ｆｏにより排油孔６１ｄを通じて内部空間６３から貯油部３６に排出されることとなる。この押圧力Ｆｐと押出力Ｆｏとの関係を、図４を用いて説明する。図４は、内部空間６３（遠心分離本体部６１）の底部６３ａに貯められた冷凍機油Ｒを模式的に示す説明図である。ここで、図４に示すように、底部６３ａに貯められた冷凍機油Ｒが形成する油面Ｒｓ１の面積をＳ１とし、排油孔６１ｄの貯油部３６側における開口６１ｆの面積をＳｏとする。また、後述する冷凍機油Ｒの低減により排油孔６１ｄ内に形成された油面をＲｓ２とし、その面積をＳ２とする。

底部６３ａに貯められた冷凍機油Ｒは、旋回する冷媒ガスＧからの押圧力Ｆｐを油面Ｒｓ１全体で受けることとなることから、押圧力Ｆｐを油面Ｒｓ１の面積をＳ１で割った値の圧力Ｐ（＝Ｆｐ／Ｓ１）を有する。この冷凍機油Ｒは、遠心分離本体部６１の底部６３ａを画成する壁面、排油孔６１ｄを画成する壁面および排油孔６１ｄの開口６１ｆを圧力Ｐで均等に押圧する。このため、排油孔６１ｄの開口６１ｆから排出される冷凍機油Ｒには、圧力Ｐに開口６１ｆの面積Ｓｏを掛けた値の押出力Ｆｏ（＝Ｐ×Ｓｏ）が作用することとなる。ここで、圧力Ｐ＝Ｆｐ／Ｓ１であることから、押出力Ｆｏは次式で表すことができる。

Ｆｏ＝Ｆｐ×（Ｓｏ／Ｓ１）
換言すると、押出力Ｆｏは、押圧力Ｆｐに、開口６１ｆの面積Ｓｏに対する油面Ｒｓ１の面積Ｓ１の比を掛けた値となる。このことから、排油孔６１ｄの開口６１ｆから排出される冷凍機油Ｒには、油面Ｒｓ１の面積Ｓ１に対する開口６１ｆの面積Ｓｏの縮小率に等しい割合で、油面Ｒｓ１で受けた押圧力Ｆｐが低減された押出力Ｆｏが作用することとなる。

ところが、一般にコンプレッサ（気体圧縮機）では、例えば空調システム（図示せず）の運転状態の変化により、遠心分離本体部６１の底部６３ａに貯められている冷凍機油Ｒの量が低減し、その油面が排油孔６１ｄ内に位置してしまう（Ｒｓ２参照）虞がある。このような場合であっても、本発明に係るコンプレッサ１０では、低減された冷凍機油Ｒの油面Ｒｓ２の面積Ｓ２が、排油孔６１ｄの開口６１ｆの面積Ｓｏよりも大きく設定されていることから、押出力Ｆｏ´が、押圧力Ｆｐ´に、開口６１ｆの面積Ｓｏに対する油面Ｒｓ２の面積Ｓ２の比を掛けた値（＝Ｆｐ´×（Ｓｏ／Ｓ２））となることにより、押出力Ｆｏ´を押圧力Ｆｐ´よりも小さくすることができる。これに対し、従来のコンプレッサ（気体圧縮機）では、排油孔が円筒形状の空間として形成されていることから、冷凍機油が低減してその油面が排油孔内に形成されてしまうと、受けた押圧力がそのまま排油孔からの押出力として冷凍機油に作用してしまうこととなる。

このように、本発明に係るコンプレッサ１０では、冷凍機油Ｒが低減してその油面が排油孔６１ｆ内に形成されてしまった場合であっても、サイクロンブロック６０の遠心分離本体部６１により画成された内部空間６３の底部６３ａに貯められている冷凍機油Ｒが内部空間６３で旋回する冷媒ガスＧから受ける押圧力Ｆｐ´よりも、排油孔６１ｄの貯油部３６側の開口６１ｆから排出される冷凍機油Ｒに作用する押出力Ｆｏ´を小さくすることができる。

このことから、コンプレッサ１０では、冷凍機油Ｒが低減してその油面が排油孔６１ｆ内に形成されてしまった場合であっても、従来のコンプレッサ（気体圧縮機）に比較して、排油孔６１ｄの貯油部３６側の開口６１ｆから排出された冷凍機油Ｒが、貯油部３６に溜まった冷凍機油Ｒに衝突する際の衝突エネルギを抑制することができるため、分離された冷媒ガスＧとともに気体圧縮機の外部に吐出される冷凍機油Ｒの量を低減することができる、すなわち、サイクロンブロック６０による油分離性能を向上させることができる。これは、従来のコンプレッサ（気体圧縮機）では、冷凍機油が低減してその油面が排油孔内に形成されてしまった場合、受けた押圧力がそのまま排油孔からの押出力として冷凍機油に作用してしまうことから、排油孔の貯油部側の開口から排出された冷凍機油が、貯油部に溜まった冷凍機油に衝突する際の衝突エネルギが大きなものとなってしまう。すると、例えば、排油孔の貯油部側の開口が貯油部に溜まった冷凍機油の油面より上方に位置する場合、開口から排出された冷凍機油と貯油部に溜まった冷凍機油との衝突によって冷凍機油がミスト（微小液滴）化し、このミスト化された冷凍機油は冷媒ガスによって運ばれやすいことから、分離された冷媒ガスとともにコンプレッサ（気体圧縮機）の外部に吐出される冷凍機油の量が増加してしまうことによる。

また、コンプレッサ１０では、冷凍機油Ｒが低減してその油面が排油孔６１ｆ内に形成されてしまった場合であっても、従来のコンプレッサ（気体圧縮機）に比較して、排油孔６１ｄの貯油部３６側の開口６１ｆから冷凍機油Ｒが排出されることに伴って貯油部３６に溜まった冷凍機油Ｒに伝達される力を低減することができる。このため、貯油部３６に溜まった冷凍機油Ｒを、適切な状態、すなわち吐出室２１における所定の位置で大きく波立つことなく貯留されている状態を維持させることができる。これは、従来のコンプレッサ（気体圧縮機）では、冷凍機油が低減してその油面が排油孔内に形成されてしまった場合、受けた押圧力がそのまま排油孔からの押出力として冷凍機油に作用してしまうことから、排油孔の貯油部側の開口から冷凍機油が排出されることに伴って貯油部に溜まった冷凍機油に伝達される力が大きくなってしまう。すると、貯油部に溜まった冷凍機油は、適切な状態、すなわち吐出室における所定の位置で大きく波立つことなく貯留されている状態を保つことが阻害されてしまうことによる。

さらに、コンプレッサ１０では、冷凍機油Ｒが低減してその油面が排油孔６１ｆ内に形成されてしまった場合であっても、貯油部３６に溜まった冷凍機油Ｒを、適切な状態、すなわち吐出室２１における所定の位置で大きく波立つことなく貯留されている状態を維持させることができることから、油路２３における貯油部３６側の開口から、油路２３内に気体（冷媒ガスＧ）が侵入することを防止することができるので、背圧室５９の油圧により各ベーン５８を適切に付勢することができ、各ベーン５８の先端をシリンダ４０の内周面４９ａに適切に当接させることができる。

コンプレッサ１０では、排油孔６１ｄが遠心分離本体部６１の底壁６１ｈを下方に向けて貫通するように形成されていることから、遠心分離本体部６１により画成された内部空間６３の底部６３ａに貯められている冷凍機油Ｒを、より円滑に内部空間６３から吐出室２１の貯油部３６へと排出することができる。

なお、本発明に係るコンプレッサ１０の一例として、図５に示すように、排油孔６１ｄの空間６１ｄｂの高さ寸法ｈを１０ｍｍとし、かつ空間６１ｄｂを略逆円錐台状とする傾斜面が形成する角度θ（頂角に相当する角度）を３０°とする排油孔６１ｄが形成された遠心分離本体部６１を有するサイクロンブロック６０を搭載したコンプレッサを製作して動作させたところ、冷凍機油Ｒが低減してその油面が排油孔６１ｆ内に形成されてしまった場合であっても、従来のコンプレッサ（気体圧縮機）に比較して、分離された冷媒ガスＧとともに気体圧縮機の外部に吐出される冷凍機油Ｒの量を低減することができ、かつ貯油部３６に溜まった冷凍機油Ｒの適切な状態を維持させることができた。このことからも、コンプレッサ１０では、冷凍機油Ｒが低減してその油面が排油孔６１ｆ内に形成されてしまった場合であっても、サイクロンブロック６０の遠心分離本体部６１により画成された内部空間６３の底部６３ａに貯められている冷凍機油Ｒが内部空間６３で旋回する冷媒ガスＧから受ける押圧力Ｆｐよりも、排油孔６１ｄの貯油部３６側の開口６１ｆから排出される冷凍機油Ｒに作用する押出力Ｆｏを小さくすることができることがいえる。

また、上記した実施例では、排油孔６１ｄが円筒形状の空間６１ｄａと略逆円錐台状の空間６１ｄｂを有する構成とされていたが、貯油部側における開口が内部空間側における開口よりも小さく形成され、貯油部側における開口が当該開口よりも内部空間側の位置での排出方向に直交する断面の面積と同等以下の面積に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。例えば、図６に示すように、排油孔６１ｄ´を、貯油部３６側の開口６１ｆ´を下端面とする円筒形状の空間６１ｄｃと、その上端面に連続しかつ内部空間６３側における開口６１ｅ´を上端面とする円筒形状の空間６１ｄｄとを有する構成としてもよく、図示は略すが貯油部３６側の開口を下底面としかつ内部空間６３側における開口を上底面とする略逆円錐台状の空間のみの構成としてもよい。

さらに、上記した実施例では、排油孔６１ｄが遠心分離本体部６１の底壁６１ｈを下方に向けて貫通するように形成されていたが、排油孔は遠心分離本体部６１の底部６３ａに貯められた冷凍機油Ｒを内部空間６３から吐出室２１の貯油部３６へと排出することができるものであれば、例えば、遠心分離本体部６１の側壁を貫通す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。

本実施例に係るコンプレッサ１０は、サイクロンブロック６０の排油孔６１ｄの外部側の開口６１ｆが、貯油部３６に溜められた冷凍機油Ｒの油面Ｒｓよりも下方に位置するものであるが、本発明に係る気体圧縮機は、この形態に限定されるものではない。すなわち、サイクロンブロック６０の排油孔６１ｄから排出された冷凍機油６１ｄの衝突エネルギが低下することは、排油孔６１ｄの外部側の開口６１ｆが、貯油部３６に溜められた冷凍機油Ｒの油面Ｒｓより高い位置にあるか、または低い位置にあるか、に拘わらず発揮される作用、効果であるため、サイクロンブロック６０の排油孔６１ｄの外部側の開口６１ｆが、貯油部３６に溜められた冷凍機油Ｒの油面Ｒｓよりも上方に位置するものであっても、貯油部３６に溜められた冷凍機油Ｒとの衝突エネルギを低下させて、冷凍機油Ｒのミスト化を低減することができる。

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に示したコンプレッサにおけるサイクロンブロックを示す拡大断面図である。 内部空間（遠心分離本体部）の底部に貯められた冷凍機油が旋回される冷媒ガスから受ける押圧力と、排油孔における貯油側の開口から排出される冷凍機油に作用する押出力との関係を説明するための図面であり、内部空間（遠心分離本体部）の底部に貯められた冷凍機油を模式的に示す説明図である。 図３と同様の図面であり、排油孔の近傍を拡大して示す断面図である。 実施例とは異なる形状の排油孔が形成されたサイクロンブロックを示す図３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
６１ｂ 内周壁面
６１ｃ 底壁面
６１ｄ 排油孔
６１ｅ 内部空間側の開口
６１ｆ 外部側の開口
６１ｈ 底壁
６２ 中空筒部
６３ 内部空間
Ｇ 冷媒ガス
Ｒ 冷凍機油

Claims (6)

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有する油分離器とを備え、前記油分離器には、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が形成された気体圧縮機において、
   前記排油孔は、前記貯油部側における開口が前記内部空間側における開口よりも小さく形成され、前記貯油部側における開口が当該開口よりも前記内部空間側の位置での排出方向に直交する断面の面積と同等以下の面積に設定されていることを特徴とする気体圧縮機。
2. 前記排油孔は、前記貯油部側における開口を下端面とする略柱形状の空間と、該柱形状の空間に連続するように当該空間の上端面を下底面としかつ前記内部空間側における開口を上底面とする略逆円錐台状の空間とを有することを特徴とする請求項１に記載の気体圧縮機。
3. 前記排油孔は、前記内部空間側における開口を上端面とする略柱形状の空間と、前記貯油部側における開口を下端面とする略柱形状の空間とを有することを特徴とする請求項１に記載の気体圧縮機。
4. 前記排油孔は、前記貯油部側における開口を下底面とし、かつ前記内部空間側における開口を上底面とする略逆円錐台状の空間を有することを特徴とする請求項１に記載の気体圧縮機。
5. 前記内周壁面は、前記圧縮気体が沿って旋回する面であり、
   前記油分離器は、前記内周壁面および前記底壁面からなる有底筒形状の遠心分離本体部と、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うち前記底壁面とは反対側の端面側から前記遠心分離本体部の外部に導く略円筒状の中空筒部と、を有することを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の気体圧縮機。
6. 前記排油孔は、前記遠心分離本体部の底壁を下方へ向けて貫通して前記底壁面を開口していることを特徴とする請求項５に記載の気体圧縮機。
   

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