JP2010121536A - 気体圧縮機 - Google Patents

Abstract

【課題】ベーンの軸方向の傾きを抑制してフロントサイドブロックを削ったり、振動や異音の発生を抑制することが可能な気体圧縮機を提供する。
【解決手段】気体圧縮機１は、シリンダブロック１１と、シリンダ室１５を形成するリヤサイドブロック１２及びフロントサイドブロック１３と、回転可能に設けられたロータ８と、ロータ８に形成されたベーン溝８ａ内に出没自在に挿入されたベーン１６とを備える。フロントサイドブロック１３及びリヤサイドブロック１２の少なくとも一方にシリンダ室１５内へ冷媒が吸入される吸入窓２２が設けられ、吸入窓２２がシリンダ室１５の楕円内壁１９より内側で前記ロータ８の外周との間に位置するシリンダ室内開口縁２４と、シリンダブロック１１の側壁側に位置するシリンダブロック開口縁２３とからなる。シリンダ室内開口縁２４をロータ８の外周よりシリンダ室１５の楕円内壁１９側に位置させた。
【選択図】図３

Description

本発明は、車両用エアコン装置等に用いられるベーンロータリー型の気体圧縮機に関する。

ベーンロータリー型の気体圧縮機は、シリンダブロックと、シリンダブロックの両側に配置されたリヤサイドブロック及びフロントサイドブロックとによってシリンダ室が形成され、このシリンダ室内にロータが回転可能に挿入された構造となっている。シリンダ室の内部は楕円内壁となっており、ロータのベーン溝に挿入されたベーンがシリンダ室内を分割して複数の圧縮室を形成する。シリンダ室には、フロントサイドブロックに形成された吸入窓が連通しており、吸入窓から冷媒がシリンダ
室内に吸入される。吸入された冷媒は、ロータが回転することによってベーンによって圧縮された後、冷凍サイクルに吐出される（例えば、特許文献１及び２参照）。

図４は、これらの従来の気体圧縮機におけるシリンダ室１００の内部構造を示している。シリンダ室１００の内部には、ロータ１２０が回転可能に収容されている。ロータ１２０の回転中心には、シャフト１２５が一体に設けられている。ロータ１２０には、複数のベーン溝１３０が周方向に形成されており、それぞれのベーン溝１３０にベーン１４０が出没自在に挿入されている。

シリンダ室１００の内部は、楕円内壁１１０となっており、それぞれのベーン１４０の先端部が楕円内壁１１０に接触してシリンダ室１００を複数の圧縮室に分割している。符号１６０は、シリンダ室１００の一側の壁部を形成するフロントサイドブロックである。フロントサイドブロック１６０には、吸入窓１７０が貫通しており、吸入路１６５はシリンダブロックに貫通して形成され、フロントサイドブロックの吸入窓１７０とリヤサイドブロックの吸入窓（不図示）とを連通している。吸入窓１７０は、冷媒の吸入口（図示省略）に連通している。吸入窓１７０には、楕円内壁１１０の内側に入り込むシリンダ室内開口端１７５が形成されている。これにより、吸入窓１７０の一部がシリンダ室１００に開口しており、この開口部分から冷媒がシリンダ室１００に吸引される。シリンダ室内開口縁１７５は、ロータ１２０（シャフト１２５）の回転中心１２７を中心とした円弧形状に形成されており、これにより、吸入窓１７０のシリンダ室内開口縁１７５は、ロータ１２０の外周面に倣った状態となっており、ロータ１２０はその外周面がシリンダ室内開口端１７５に沿って回転する。
特開平６−２８８３７２号公報 特開２００５−２８２６号公報

しかしながら、従来の構造では、気体圧縮機の起動時や断続時に、ベーン１４０がシリンダ室１００の楕円内壁１１０に接触していない状態において、ベーン１４０が吸入窓１７０にさしかかったときに、ベーン１４０の先端部分が紙面貫通のサイド方向（軸方向）に傾いてフロントサイドブロック１６０のシリンダ室側の端面より出っ張る。そして、この状態でベーン１４０が吸入窓１７０の終端部分に達すると、ベーン１４０が吸入窓１７０のエッジ部分を引っ掻く。これにより、フロントサイドブロック１６０の表面を削ったり、磨耗させたり、衝突による振動や異音が発生する問題を有している。

これを回避するため、ベーン１４０の出没の振幅量を小さくした場合には、シリンダ室１００を軸方向に拡大する必要があり、この軸方向の長さの拡大に起因した大型化及び重量増が発生する問題がある。

そこで、本発明は、ベーンの軸方向の傾きを抑制してフロントサイドブロックを削ったり、振動や異音の発生を抑制することが可能な気体圧縮機を提供することを目的とする。

請求項１記載の発明は、シリンダブロックと、このシリンダブロックの両側に配置されて内部に楕円内壁を有するシリンダ室を形成するリヤサイドブロック及びフロントサイドブロックと、前記シリンダ室内に回転可能に設けられたロータと、前記ロータに形成されたベーン溝内に出没自在に挿入されたベーンとを備え、前記フロントサイドブロック及び前記リヤサイドブロックの少なくとも一方に前記シリンダ室内へ冷媒が吸入される吸入窓が設けられ、該吸入窓が前記シリンダ室の楕円内壁より内側で前記ロータの外周との間に位置するシリンダ室内開口縁と、前記シリンダブロックの側壁側に位置するシリンダブロック開口縁とからなる気体圧縮機であって、前記シリンダ室内開口縁を前記ロータの外周よりシリンダ室の楕円内壁側に位置させたことを特徴とする。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明であって、前記フロントサイドブロック及び前記リヤサイドブロックの少なくとも一方には、前記シリンダ室内開口縁と前記ロータの軸方向端面の外周との間に、前記ベーンの側部が当接する当接部位が設けられていることを特徴とする。

請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載の発明であって、前記シリンダ室内開口縁は、シリンダ室の短径部近傍から長径部に向けて弧状に形成されていることを特徴とする。

請求項４記載の発明は、請求項１〜３のいずれか１項に記載の発明であって、前記シリンダ室内開口縁は、前記ロータの外周面から徐々に離れるようにロータの回転中心に対して中心がオフセットした弧状に形成されていることを特徴とする。

本発明によれば、フロントサイドブロック及びリヤサイドブロックの少なくとも一方に形成された吸入窓のシリンダ室内開口縁をロータの外周よりもシリンダ室の楕円内壁側に位置させたことにより、ベーンの端面をフロントサイドブロックが確実に支持するため、軸方向へのベーンの傾きを抑制することができる。従って、ベーンの傾きに起因したフロントサイドブロックの削りや磨耗、振動や異音の発生を抑制することができる。

以下、本発明を図示する実施形態により、具体的に説明する。図１は、本発明の一実施形態の気体圧縮機１の全体を示す断面図、図２は、この実施形態のシリンダ室１５の断面図、図３はシリンダ室１５の内部を示す拡大断面図である。

この実施形態の気体圧縮機１は、ベーンロータリー型の圧縮機である。気体圧縮機１は、ケース２と、圧縮機構部５とを備えている。

ケース２は、後部側が底壁２ｂによって封鎖された有底筒状となっており、内部の収容部２ｃには、圧縮機構部５及び気液分離装置６が収容される。ケース２の上部には、冷媒の吐出口１８が形成されている。ケース２は前部側で開口しており、この開口２ａ側にフロントヘッド３が固定されている。フロントヘッド３には、冷媒を圧縮機構部５に吸入するための吸入口１７が形成されている。吸入口１７には、吸入室１０が連通しており、この吸入室１０がフロントサイドブロック１３に形成された吸入窓２２（図３参照）に連通することにより、冷媒が吸入口１７、吸入室１０及び吸入窓２２を通過して圧縮機構部５に吸入される。フロントサイドブロック１３の吸入窓２２については、後述する。

圧縮機構部５は、シリンダハウジング７と、シリンダハウジング７内に配置されたロータ８とを備えている。シリンダハウジング７は、筒状のシリンダブロック１１と、シリンダブロック１１の前後両側に設けられたリアサイドブロック１２及びフロントサイドブロック１３とを備えている。シリンダブロック１１、リヤサイドブロック１２及びフロントサイドブロック１３によって囲まれることによりシリンダ室１５が形成されている。すなわち、フロントサイドブロック１３のシリンダブロック側の端面１３ａがシリンダブロック１１に当接すると共に、リヤサイドブロック１２のシリンダブロック側の端面１２ａがシリンダブロック１１に当接することにより、シリンダブロック１１及び両サイドブロック１２，１３によってシリンダ室１５が形成されるものである。

図２に示すように、シリンダ室１５の内部は楕円形状となっており、その内周面には楕円内壁１９が形成されている。

ロータ８は、シリンダ室１５内に回転可能に配置されている。ロータ８には、シャフト９が一体となって設けられている。シャフト９は、後部側がリヤサイドブロック１２に支持され、前部側がフロントサイドブロック１３に支持された状態で、リヤサイドブロック１２、シリンダブロック１１及びフロントサイドブロック１３を貫通して回転可能となっている。このシャフト９にエンジンからの回転駆動力が伝達されることにより、ロータ８がシリンダ室１５内で回転して冷媒を圧縮する。

図２に示すように、ロータ８には、複数のベーン溝８ａが周方向に複数形成されており、それぞれのベーン溝８ａにベーン１６が出没自在に挿入されている。複数のベーン１６は、軸方向（図１における左右方向）に延びた状態でシリンダ室１５内に配置されている。そして、軸方向に延びた左右の側部の端面がリヤサイドブロック１２のシリンダブロック側の端面１２ａ及びフロントサイドブロック１３のシリンダブロック側の端面１３ａに当接している。又、それぞれのベーン１６は、ベーン溝８ａから抜き出ており、抜き出た先端の先端面１６ａがシリンダ室１５の楕円内壁１９と接触している。このようにベーン１６の左右の側部の端面がリヤサイドブロック１２の端面１２ａ及びフロントサイドブロック１３の端面１３ａに当接して接触し、且つベーン１６の先端面１６ａが楕円内壁１９と接触することにより、シリンダ室１５内が複数の冷媒の圧縮室に分割される。

気液分離装置６は、リヤサイドブロック１２のリヤ側に配置されている。気液分離装置６には、シリンダ室１５で圧縮された冷媒が導入される。導入された冷媒は、気液分離装置６内でオイルと分離される。分離されたオイルは、気液分離装置６の下方に落下した後、圧縮機１内を流動して潤滑を行う。

以上の構造において、冷媒は、フロントヘッド３に設けた吸入口１７から吸入され、吸入室１０及びフロントサイドブロック１３の吸入窓２２を通過してシリンダブロック１１のシリンダ室１５における圧縮室内に供給されると共に、シリンダブロック１１に貫通形成された後述する吸入路２０を通ってリヤサイドブロックの吸入窓（不図示）から圧縮室内に供給される。冷媒は、ロータ８の回転と共に圧縮室が徐々に狭められることにより圧縮される。圧縮室で圧縮された後、冷媒は気液分離装置６に導入され、気液分離装置６内でオイルが分離された後、吐出口１８から冷凍サイクル内に吐出される。

気液分離装置６で冷媒から分離されたオイルは、ケース２の収容部２ｃに落下した後、リアサイドブロック１２に形成されたオイル路３２、シリンダブロック１１に形成されたオイル路３３、フロントサイドブロック１３に形成されたオイル路３４を通ってシャフト９と各ブロック１１、１２、１３との間を流動することにより潤滑する。

次に、この実施形態におけるシリンダ室１５への冷媒の吸入構造を図３により説明する。図３に示すように、ロータ８が楕円内壁１９を有するシリンダ室１５内に回転可能に設けられており、シリンダ室１５内には、フロントサイドブロック１３の吸入窓２２から冷媒が吸入される。又、ベーン１６の軸方向における一方の側部の端面は、フロントサイドブロック１３のシリンダブロック側の端面１３ａに当接している。このようにベーン１６の軸方向における一方の側部の端面がフロントサイドブロック１３のシリンダブロック側の端面１３ａに当接することにより、ベーン１６の一方の側部の端面が同端面１３ａに支持された状態となっている。

フロントサイドブロック１３の吸入窓２２は、シリンダブロック１１に貫通して形成された吸入路２０を介して、リヤサイドブロック１２に形成された吸入窓（不図示）と連通しており、冷媒は吸入窓２２から供給されると共に、吸入路２０を通ってリヤサイドブロックの吸入窓からシリンダ室１５内に供給される。リヤサイドブロック１２の吸入窓（不図示）は、フロントサイドブロック１３の吸入窓２２と同様の形状に形成されており、シリンダブロック１１に形成された吸入路２０と連通している。

この場合、吸入窓２２は吸入路２０よりも大きな通路となるように形成されている。

吸入窓２２の開口端は、シリンダブロック開口端２３と、シリンダ室内開口端２４とが対向した形状となっている。シリンダブロック開口端２３は、シリンダブロック１１の側壁側に位置している。一方、シリンダ室内開口端２４は、シリンダ室１５の楕円内壁１９とロータ８の外周面との間に位置しており、これによりシリンダ室内開口端２４がシリンダ室１５内に入り込んでいる。冷媒は、シリンダ室１５内に入り込んでいるシリンダ室内開口端２４部分からシリンダ室１５内に吸入される。

この実施形態において、シリンダ室内開口端２４は、ロータ８の外周面よりもシリンダ室１５の楕円内壁１９側に位置するように形成されている。しかも、シリンダ室内開口端２４は、楕円内壁１９側に位置すると共に、楕円形状のシリンダ室１５における短径部２５近傍から長径部２６に向けて弧状となるように形成されている。かかる弧状のシリンダ室内開口端２４において、その中心２８はロータ８（シャフト９）の回転中心３０からオフセットされた位置となっている。この中心２８のオフセット位置は、シリンダ室内開口端２４がロータ８の外周面から徐々に離れるように設定されるものである。

このように設定されたシリンダ室内開口端２４においては、ロータ８の外周面に臨んでいるが、ロータ８の外周面との間に当接部位Ｇを有した状態となっている。従って、ベーン１６の軸方向における一方の側部の端面が、当接部位Ｇを介してフロントサイドブロック１３のシリンダブロック側の端面１３ａと接触した状態となることができ、ベーン１６の側部の端面をシリンダブロック側の端面１３ａに支持させることができる。すなわち、フロントサイドブロック１３のシリンダブロック側の端面１３ａにおける当接部位Ｇに対応した部分は、ベーン１６の側部の端面が当接することにより、ベーン１６を支持する当接部位となるものである。

以上の構造の本実施形態では、気体圧縮機１の起動時や断続時に、ベーン１６がシリンダ室１５の楕円内壁１９に接触していない状態においても、ベーン１６が当接部位Ｇを介してフロントサイドブロック１３又はリヤサイドブロック１２のシリンダブロック側の端面１３ａ，１２ａに支持されるため、ベーン１６が軸方向に傾くことを抑制することができる。そして、このようにベーン１６の傾きを抑制できることにより、ベーン１６が吸入窓２２を引っ掻くことがなくなる。このため、ベーン１６がフロントサイドブロック１３またはリヤサイドブロック１２の表面を削ったり、磨耗させることがないばかりでなく、衝突による振動や異音の発生を抑制することができる。これに加えて、ベーン１６の振幅量を小さくする必要がなくなるため、シリンダ室１５を軸方向に拡大する必要がなく、大型化及び重量増加を防止することができる。

本発明の一実施形態の気体圧縮機の断面図である。 気体圧縮機のシリンダ室の断面図である。 シリンダ室の内部を示す拡大断面図である。 従来の気体圧縮機のシリンダ室の拡大断面図である。

符号の説明

１ 気体圧縮機
５ 圧縮機構部
８ ロータ
８ａ ベーン溝
９ シャフト
１１ シリンダブロック
１２ リヤサイドブロック
１３ フロントサイドブロック
１５ シリンダ室
１６ ベーン
２２ 吸入窓
２３ シリンダブロック開口縁
２４ シリンダ室内開口端
２５ 短径部
２６ 長径部
２８ シリンダ室内開口端の中心
３０ ロータの回転中心

Claims (4)

1. シリンダブロック（１１）と、このシリンダブロック（１１）の両側に配置されて内部に楕円内壁（１９）を有するシリンダ室（１５）を形成するリヤサイドブロック（１２）及びフロントサイドブロック（１３）と、前記シリンダ室（１５）内に回転可能に設けられたロータ（８）と、前記ロータ（８）に形成されたベーン溝（８ａ）内に出没自在に挿入されたベーン（１６）とを備え、前記フロントサイドブロック（１３）及び前記リヤサイドブロック（１２）の少なくとも一方に前記シリンダ室（１５）内へ冷媒が吸入される吸入窓（２２）が設けられ、該吸入窓（２２）が前記シリンダ室（１５）の楕円内壁（１９）より内側で前記ロータ（８）の外周との間に位置するシリンダ室内開口縁（２４）と、前記シリンダブロック（１１）の側壁側に位置するシリンダブロック開口縁（２３）とからなる気体圧縮機（１）であって、
   前記シリンダ室内開口縁（２４）を前記ロータ（８）の外周よりシリンダ室（１５）の楕円内壁（１９）側に位置させたことを特徴とする気体圧縮機（１）。
2. 請求項１記載の発明であって、
   前記フロントサイドブロック（１３）及び前記リヤサイドブロック（１２）の少なくとも一方には、前記シリンダ室内開口縁（２４）と前記ロータ（８）の軸方向端面の外周との間に、前記ベーン（１６）の側部が当接する当接部位（Ｇ）が設けられていることを特徴とする気体圧縮機（１）。
3. 請求項１又は２記載の発明であって、
   前記シリンダ室内開口縁（２４）は、シリンダ室（１５）の短径部（２５）近傍から長径部（２６）に向けて弧状に形成されていることを特徴とする気体圧縮機（１）。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の発明であって、
   前記シリンダ室内開口縁（２４）は、前記ロータ（８）の外周面から徐々に離れるようにロータ（８）の回転中心（３０）に対して中心（２８）がオフセットした弧状に形成されていることを特徴とする気体圧縮機（１）。

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