JP2012127283A - 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の外周面に、その周方向に沿って溝２７ａが形成され、この溝２７ａは、ケース１１の内周面により覆われて、吐出した高圧の冷媒ガスＧを周回させ、冷媒ガス孔２８ａから吐出室２１に吐出させる周回通路２７を形成し、この周回通路２７は、ここを通る冷媒ガスＧに遠心力を作用させるように円弧状に形成され、また、この周回通路２７には、周回通路２７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２８ｂ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（周回通路）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周回させて前記吐出空間に吐出させる周回通路が形成され、前記周回通路は、そこを通る前記圧縮気体に遠心力を作用させるように円弧状または渦巻き状に延び、前記周回通路には、前記周回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、前記周回通路は、前記圧縮機本体の壁部の外周面に形成された溝を、前記ハウジングが覆うことにより形成されていることが好ましい。

本発明に係る気体圧縮機においては、前記圧縮機本体の壁部を覆うカバーを備え、前記周回通路は、前記圧縮機本体の壁部の表面に形成された溝を、前記カバーが覆うことにより形成されていることが好ましい。

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（周回通路）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、周回通路が、圧縮機本体の壁部の外周面に形成された溝を、ハウジングが覆うことにより形成されている好ましい構成の気体圧縮機によれば、周回通路を簡単な構成で形成することができる。

また、圧縮機本体の壁部を覆うカバーを備え、周回通路が、圧縮機本体の壁部の表面に形成された溝を、カバーで覆うことにより形成されている好ましい構成の気体圧縮機によれば、周回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１に示したコンプレッサにおける周回路を説明する図であり、（ａ）はリヤサイドブロックを吐出室側から見た図、（ｂ）は（ａ）におけるＢ−Ｂ線に沿ったコンプレッサの図１相当の断面図、をそれぞれ示す。 （ａ）は表面に溝が形成されたリヤサイドブロック、（ｂ）は（ａ）に示した リヤサイドブロックの溝を覆うカバー、をそれぞれ示す図である。 図４（ａ）に示したリヤサイドブロックに同図（ｂ）に示したカバーを被せて形成された渦巻き状の周回通路を示す図であり、（ａ）は吐出室側から見た図、（ｂ）は（ａ）におけるＣ−Ｃ線に沿った断面を示す図である。

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）の外周面には、図３（ａ）に示すように、その周方向に沿って溝２７ａが形成されている。

そして、この溝２７ａは、ケース１１の内周面により覆われて、図３（ｂ）に示すように、圧縮室４８から吐出チャンバ４５（図２参照）に連通する吐出孔２６を介して吐出した高圧の冷媒ガスＧを周回させ、冷媒ガス孔２８ａから吐出室２１に吐出させる周回通路２７を形成している。

この周回通路２７は、ここを通る冷媒ガスＧに遠心力を作用させるように円弧状に形成されていて、回転軸５１を中心点とする点対称の位置にある２つの吐出チャンバ４５に連通する２つの吐出孔２６にそれぞれ通じている。

また、この周回通路２７の最下部に対応するリヤサイドブロック２０の部分には、周回通路２７と吐出室２１とを連通する油排出孔２８ｂが形成されている。

ここで、冷媒ガスＧが円弧状の周回通路２７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、冷媒ガス孔２８ａを通って吐出室２１に吐出される。

一方、冷媒ガスＧから遠心分離された冷凍機油Ｒは、周回通路２７の最下部に対応するリヤサイドブロック２０の部分に形成された油排出孔２８ｂ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、冷媒ガス孔２８ａ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に形成された円弧状の周回通路２７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、上述した円弧状の周回通路２７は、リヤサイドブロック２０の外周面に形成された溝とケース１１とによって形成されたものであるため、コンプレッサ１００の直径を従来と同じ寸法で形成することができるとともに、周回通路２７を簡単な構成で形成することができ、しかも構成部品の追加も必要がないためコストの上昇を抑制することができる。

なお、別体の油分離器を備えたものとの比較では、コストを低減することができる。

上述した実施形態のコンプレッサ１００は、周回通路２７を、リヤサイドブロック２０の外周面に形成された円弧状の溝と、これを覆うケース１１とによって形成したものであるが、本発明の気体圧縮機における周回通路はこの形態のものに限定されるものではなく、そこを通る冷媒ガスＧに遠心力を作用させるように円弧状または渦巻き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４（ａ）に示すように、リヤサイドブロック２０の吐出室２１に向いた側の表面に渦巻き状の溝２９ａが形成されていて、このリヤサイドブロック２０の表面を、図４（ｂ）に示す、リヤサイドブロック２０とは別体のカバー２５で覆うことにより、図５に示すような渦巻き状の周回通路２９を形成することができ、本発明の気体圧縮機は、この周回通路２９を適用するしたものであってもよい。

ここで、リヤサイドブロック２０に形成された渦巻き状の溝２９ａは、回転軸５１を中心点とする点対称の位置にある２つの吐出チャンバ４５に連通する２つの吐出孔２６にそれぞれ通じている。

このリヤサイドブロック２０の、溝２９ａが形成された面を覆うカバー２５は、図４（ｂ）に示すように、リヤサイドブロック２０に被せられた状態においてリヤサイドブロック２０の渦巻き状の溝２９ａの端部２９ｂに対応する部分に、この溝２９ａの端部２９ｂと吐出室２１とを連通させる冷媒ガス孔２５ａが形成され、リヤサイドブロック２０の渦巻き状の溝２９ａの各周回の最下部２９ｃ，２９ｃにそれぞれ対応する部分に、この溝２９ａの最下部２９ｃ，２９ｃと吐出室２１とを連通させる油排出孔２５ｂ，２５ｂが形成されている。

ここで、冷媒ガスＧが渦巻き状の周回通路２９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、油排出孔２５ｂ，２５ｂよりも上方に形成されている冷媒ガス孔２５ａを通って吐出室２１に吐出される。

一方、冷媒ガスＧから遠心分離された冷凍機油Ｒは、周回通路２９に接続された油排出孔２５ｂ，２５ｂ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２５ａ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に形成された渦巻き状に延びた周回通路２９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、上述した渦巻き状の周回通路２９は、リヤサイドブロック２０の表面に形成された溝２９ａとカバー２５とによって形成されたものであるため、コンプレッサ１００の直径を従来と同じ寸法で形成することができるとともに、周回通路２９を簡単な構成で形成することができる。

なお、別体の油分離器を備えたものとの比較では、コストを低減することができる。

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）
２５ カバー
２６ 吐出孔
２７，２９ 周回通路
２７ａ，２９ａ 溝
２８ａ，２９ｂ 冷媒ガス孔
２５ｂ，２８ｂ 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周回させて前記吐出空間に吐出させる周回通路が形成され、
   前記周回通路は、そこを通る前記圧縮気体に遠心力を作用させるように円弧状または渦巻き状に延び、
   前記周回通路には、前記周回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. 前記周回通路は、前記圧縮機本体の壁部の外周面に形成された溝を、前記ハウジングが覆うことにより形成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. 前記圧縮機本体の壁部を覆うカバーを備え、
   前記周回通路は、前記圧縮機本体の壁部の表面に形成された溝を、前記カバーが覆うことにより形成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。