JP2012122347A - 気体圧縮機 - Google Patents

Abstract

【課題】気体圧縮機において、圧縮機本体に油分離器に機能を備えたものとする。
【解決手段】圧縮機本体６０のうち吐出室２１に隣接したリヤサイドブロック２０に、吐出チャンバ４５から吐出した高圧の冷媒ガスＧを吐出室２１に吐出させる吐出通路２８が形成され、吐出通路２８は、そこを通る冷媒ガスＧに遠心力を作用させるように螺旋状に延び、吐出通路２８には、螺旋状の吐出通路２８において遠心力により冷媒ガスＧから分離された冷凍機油Ｒを吐出室２１に送る油排出孔２８ｅが接続されている。
【選択図】図３

Description

本発明は気体圧縮機に関し、詳細には、高圧の圧縮気体から油分を分離する手段の改良に関する。

従来、空気調和システム（以下、空調システムという。）には、冷媒ガスなどの供給された気体を高圧の圧縮気体に圧縮する圧縮室を有する気体圧縮機（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、冷媒ガスを圧縮し高圧の圧縮冷媒ガスと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冷媒ガスから冷凍機油等の油分を分離する油分離器と、これら圧縮機本体および油分離器を覆うハウジングとを備えた構成となっている。

圧縮機本体を収容したハウジングの内部には、圧縮機本体の圧縮室から吐出された高圧の圧縮冷媒ガスを一時的に通過させる吐出空間が形成されているが、この吐出空間には前述した油分離器も配設されるため、吐出空間は比較的大きな容積を必要とする（特許文献１）。

特開２００９−１２７４４１号公報（図１等）

ここで、コンプレッサにおける吐出空間は、冷媒ガスをコンプレッサから外部に吐出する機能の面からは、上述の先行技術文献に示されたほどの容積を必要とはしない。

しかし、その先行技術文献に示されたコンプレッサにおける吐出空間は、油分離器の占有空間を確保するために比較的大きな容積となっている。

そして、吐出空間の容積を大きくすることは、すなわちハウジングの外形を大きくすることになり、結果的にコンプレッサ自体の大きさを大きくすることになる。

一方、コンプレッサは、例えば車両に搭載されるなどするものをはじめとして、小型化、軽量化が望まれている。

本発明は上記事情に鑑みなされたものであって、吐出空間を小さくして全体の大きさを小さくするとともに、軽量化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、圧縮機本体に油分を分離させる構造（吐出通路）を形成することで、圧縮機本体とは別体の油分離器を備えないものとして軽量化するとともに、別体の油分離器が占有していた吐出空間の容積を減らすことでハウジングを小さくし、気体圧縮機自体を小型化するものである。

すなわち、本発明に係る気体圧縮機は、供給された気体を高圧の圧縮気体に圧縮する圧縮室を有する圧縮機本体と、前記圧縮機本体を覆うとともに前記圧縮機本体から吐出した前記高圧の圧縮気体を通過させる吐出空間を形成するハウジングとを備え、前記圧縮機本体のうち前記吐出空間に隣接した壁部に、前記圧縮室から吐出した高圧の圧縮気体を前記吐出空間に吐出させる吐出通路が形成され、前記吐出通路は、そこを通る前記圧縮気体に遠心力を作用させるように螺旋状に延び、前記吐出通路には、前記螺旋状の吐出通路において前記遠心力により前記圧縮気体から分離された油分を前記吐出空間に送る油排出孔が接続されていることを特徴とする。

本発明に係る気体圧縮機においては、前記吐出通路が、前記圧縮機本体の壁部に形成された、外周輪郭が螺旋状に延びる溝を有する吐出孔を、この吐出孔の前記溝間の部分に当接する円柱状の栓によって塞いで形成された螺旋状の溝であることが好ましい。

本発明に係る気体圧縮機においては、前記吐出通路が、前記圧縮機本体の壁部に形成された円柱状の吐出孔を、この吐出孔の円柱状の周面に接する螺旋状に延びた壁面を有する栓によって塞いで形成された螺旋状の通路であることが好ましい。

本発明に係る気体圧縮機によれば、圧縮機本体に油分離の構造（吐出通路）を持たせることで、圧縮機本体とは別体で吐出空間に設けられていた油分離器を不要とし、これにより吐出空間を小さくして気体圧縮機全体の大きさを小さくするとともに、軽量化することができる。

また、吐出通路が、圧縮機本体の壁部に形成された、外周輪郭が螺旋状に延びる溝を有する吐出孔を、この吐出孔の前記溝間の部分に当接する円柱状の栓によって塞いで形成された螺旋状の溝である好ましい構成の気体圧縮機によれば、螺旋状の吐出通路を簡単な構成で形成することができる。

また、吐出通路が、圧縮機本体の壁部に形成された円柱状の吐出孔を、この吐出孔の円柱状の周面に接する螺旋状に延びた壁面を有する栓によって塞いで形成された螺旋状の通路である好ましい構成の気体圧縮機によれば、螺旋状の吐出通路を簡単な構成で形成することができる。

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線に沿った断面を示す断面図である。 図２におけるＢ−Ｂ線に沿った断面を示す断面図であり、（ａ）は吐出通路の一実施形態、（ｂ）は吐出通路の他の実施形態、をそれぞれ示すものである。

以下、本発明の気体圧縮機に係る実施形態について、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、図２は図１におけるＡ−Ａ線に沿った断面を示す断面図、図３は図２におけるＢ−Ｂ線に沿った断面を示す断面図である。

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を周囲の空気等との間で熱交換することにより冷媒ガスＧから放熱させて液化させ、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、この冷媒の気化に伴う熱交換により蒸発器周囲の空気を冷却する。

気化した低圧の冷媒ガスＧは、コンプレッサ１００に戻って圧縮され、上記工程を繰り返す。

コンプレッサ１００は、圧縮機本体６０をハウジング１０の内部に収容している。

ハウジング１０は、一端が閉じられ、他端が開放された略筒状体を呈したケース１１と、このケース１１の開放された他端を覆うフロントヘッド１２とからなり、フロントヘッド１２がケース１１に組み付けられた状態で、ハウジング１０の内部に、圧縮機本体６０を収容する空間が形成される。

フロントヘッド１２には、蒸発器から供給された低圧の冷媒ガスＧを内部に取り込む吸入ポート１２ａが形成されており、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。

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の回転方向に沿って相前後する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、フロントサイドブロック３０を介して各圧縮室４８に吸入された冷媒ガスＧを圧縮して、リヤサイドブロック２０を介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、図示しない外部の動力が伝達される駆動力伝達部８０に連結されている。

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の軸受部により軸支されている。

ケース１１と圧縮機本体６０とによって形成された吐出室２１（吐出空間）は、圧縮機本体６０から吐出した高圧の冷媒ガスＧが吐出されて通過する空間であり、前述の吐出ポート１１ａはこの吐出室２１に通じている。

吐出室２１の底部には、冷凍機油Ｒ（油分）が溜められていて、この冷凍機油Ｒは、ベーン５８を突出させるための背圧や圧縮室４８の潤滑油等として、リヤサイドブロック２０等に形成された導油路を通って圧縮機本体６０の内部に供給されている。

圧縮機本体６０のうち、吐出室２１に隣接したリヤサイドブロック２０（壁部）には、圧縮室４８から吐出チャンバ４５に吐出した高圧の冷媒ガスＧを吐出室２１に吐出させる吐出孔２８ａが形成され、この吐出孔２８ａには、図３（ａ）に示すように、外周輪郭がナットの雌ねじと同様の螺旋状に延びる溝２８ｂが形成されている。

そして、この吐出孔２８ａは、その螺旋状の溝２８ｂ間の部分（溝２８ｂと溝２８ｂとに挟まれた凸の頂点部分）に接する円柱状の栓２８ｃによって塞がれていて、その螺旋状の溝２８ｂの部分だけが、冷媒ガスＧの通る吐出通路２８（図３（ａ）において破線で示す。）となる。

栓２８ｃは、吐出室２１に露出した側の円柱状の端部が、円柱状の軸部（溝２８ｂ間の部分に接する部分）よりも直径が大きく形成されていて、その端部の外周面が吐出孔２８ａの内周面に密接するとともに、その端部の中心よりも上側の部分には、吐出室２１と吐出通路２８とを連通させる冷媒ガス孔２８ｄが形成されている。

ここで、冷媒ガスＧが螺旋状の吐出通路２８を通過するとき、冷媒ガスＧには遠心力が作用し、この遠心力により、冷媒ガスＧに混在していた冷凍機油Ｒが遠心分離される。

そして、この冷凍機油Ｒが遠心分離された後の冷媒ガスＧは、上述した冷媒ガス孔２８ｄを通って吐出室２１に吐出される。

一方、リヤサイドブロック２０の吐出通路２８の、吐出室２１に近い部分の底面には、吐出室２１に連通した油排出孔２８ｅが形成されていて、冷媒ガスＧから遠心分離された冷凍機油Ｒは、吐出通路２８に接続された油排出孔２８ｅを通って吐出室２１に送られ、吐出室２１の底部に溜められる。

なお、冷凍機油Ｒが分離され、冷媒ガス孔２８ｄを通って吐出室２１に吐出された冷媒ガスＧは、ケース１１の吐出ポート１１ａを通って凝縮器に送出される。

以上のように構成された本実施形態のコンプレッサ１００によれば、圧縮機本体６０に形成された螺旋状に延びた吐出通路２８が油分離器として機能するため、圧縮機本体６０とは別体で吐出室２１に油分離器を備える必要がなく、これにより吐出室２１を小さくしてコンプレッサ１００全体の大きさを小さくするとともに軽量化することができる。

また、上述した螺旋状の吐出通路２８は、その螺旋の中心軸がリヤサイドブロック２０の厚さ方向に沿って形成されているため、コンパクトに構成することができる。

さらに、吐出通路２８を、外周輪郭が螺旋状に延びる溝を有する吐出孔２８ａを円柱状の栓２８ｃによって塞ぐことで螺旋状に形成したことにより、螺旋状の吐出通路を単一の部材で形成するよりも簡単に形成することができる。

上述した実施形態のコンプレッサ１００は、螺旋状の吐出通路２８が、外周輪郭が螺旋状に延びた吐出孔２８ａとこの吐出孔２８ａのうち溝２８ｂを除いた部分を塞ぐ円柱状の栓２８ｃとによって形成されたものであるが、本発明の気体圧縮機における螺旋状の吐出通路はこの形態のものに限定されるものではなく、吐出通路が最終的に螺旋状に形成されたものであれば、如何なる構造によって形成してもよい。

例えば、図３（ｂ）は、円柱状の吐出孔２８ｆと、この吐出孔２８ｆの円柱状の周面に接する螺旋状に延びた壁面を有する栓２８ｇとによって、その壁面で画された（仕切られた）螺旋状の部分が、冷媒ガスＧの通る吐出通路２８（図３（ｂ）において、破線で示す。）となる。

栓２８ｇは、吐出室２１に露出した側の円柱状の端部の端部の外周面が吐出孔２８ｆの内周面に密接するとともに、その端部の中心よりも上側の部分には、吐出室２１と吐出通路２８とを連通させる冷媒ガス孔２８ｄが形成されている。

ここで、冷媒ガスＧが螺旋状の吐出通路２８を通過するとき、冷媒ガスＧには遠心力が作用し、この遠心力により、冷媒ガスＧに混在していた冷凍機油Ｒが遠心分離される。

そして、この冷凍機油Ｒが遠心分離された後の冷媒ガスＧは、上述した冷媒ガス孔２８ｄを通って吐出室２１に吐出される。

一方、リヤサイドブロック２０の吐出通路２８の、吐出室２１に近い部分の底面には、吐出室２１に連通した油排出孔２８ｅが形成されていて、冷媒ガスＧから遠心分離された冷凍機油Ｒは、吐出通路２８に接続された油排出孔２８ｅを通って吐出室２１に送られ、吐出室２１の底部に溜められる。

なお、冷凍機油Ｒが分離され、冷媒ガス孔２８ｄを通って吐出室２１に吐出された冷媒ガスＧは、ケース１１の吐出ポート１１ａを通って凝縮器に送出される。

以上のように構成された本実施形態のコンプレッサ１００によれば、圧縮機本体６０に形成された螺旋状に延びた吐出通路２８が油分離器として機能するため、圧縮機本体６０とは別体で吐出室２１に油分離器を備える必要がなく、これにより吐出室２１を小さくしてコンプレッサ１００全体の大きさを小さくするとともに、軽量化することができる。

また、上述した螺旋状の吐出通路２８は、その螺旋の中心軸がリヤサイドブロック２０の厚さ方向に沿って形成されているため、コンパクトに構成することができる。

さらに、吐出通路２８を、円柱状の吐出孔２８ｆを螺旋状に延びた壁面を有する栓２８ｇによって塞ぐことで螺旋状に形成したことにより、螺旋状の吐出通路を単一の部材で形成するよりも簡単に形成することができる。

２０ リヤサイドブロック（圧縮機本体の圧縮空間に隣接した壁部）
２１ 吐出室（吐出空間）
２８ 吐出通路
２８ａ 吐出孔
２８ｂ 溝
２８ｃ 栓
２８ｄ 冷媒ガス孔
２８ｅ 油排出孔
４５ 吐出チャンバ
Ｇ 冷媒ガス（気体）
Ｒ 冷凍機油（油分）

Claims (3)

1. 供給された気体を高圧の圧縮気体に圧縮する圧縮室を有する圧縮機本体と、前記圧縮機本体を覆うとともに前記圧縮機本体から吐出した前記高圧の圧縮気体を通過させる吐出空間を形成するハウジングとを備え、
   前記圧縮機本体のうち前記吐出空間に隣接した壁部に、前記圧縮室から吐出した高圧の圧縮気体を前記吐出空間に吐出させる吐出通路が形成され、
   前記吐出通路は、そこを通る前記圧縮気体に遠心力を作用させるように螺旋状に延び、
   前記吐出通路には、前記螺旋状の吐出通路において前記遠心力により前記圧縮気体から分離された油分を前記吐出空間に送る油排出孔が接続されていることを特徴とする気体圧縮機。
2. 前記吐出通路は、前記圧縮機本体の壁部に形成された、外周輪郭が螺旋状に延びる溝を有する吐出孔を、この吐出孔の前記溝間の部分に当接する円柱状の栓によって塞いで形成された螺旋状の溝であることを特徴とする請求項１に記載の気体圧縮機。
3. 前記吐出通路は、前記圧縮機本体の壁部に形成された円柱状の吐出孔を、この吐出孔の円柱状の周面に接する螺旋状に延びた壁面を有する栓によって塞いで形成された螺旋状の通路であることを特徴とする請求項１に記載の気体圧縮機。