JP2014013035A - 気体圧縮機 - Google Patents

Abstract

【課題】圧縮室内での過圧縮の発生を防止することができる気体圧縮機を提供する。
【解決手段】シリンダ４０の内周面４０ａとロータ５０の外周面５０ａとが回転軸５１の軸周りの1周の範囲で最近接する領域（近接部４８）に対して、シリンダ４０の内周面４０ａの周方向に沿ってロータ５０の回転方向上流側に、圧縮室４３で圧縮された冷媒ガスを吐出するための吐出孔を少なくとも２つ有しており、吐出孔のうち近接部４８に最も近い側にある第１の吐出孔４５ａには、圧縮室で圧縮された媒体の圧力が所定の吐出圧力に達したときに開弁し、所定の吐出圧力に達していないときは閉弁する吐出弁を設けていなく、吐出室１４側に連通している。
【選択図】図２

Description

本発明は、気体圧縮機に関し、詳細にはベーンロータリー型の気体圧縮機の改良に関する。

例えば、自動車などの車両には、車室内の温度調整を行うための空調装置が設けられている。このような空調装置は、冷媒（冷却媒体）を循環させるようにしたループ状の冷媒サイクルを有しており、この冷媒サイクルは、蒸発器、圧縮機、凝縮器、膨張弁が順に設けられている。

前記空調装置の圧縮機（コンプレッサ）は、蒸発器で蒸発されたガス状の冷媒（冷媒ガス）を圧縮して高圧の冷媒ガスとし、凝縮器へ送出するものである。

このような圧縮機として、従来より、略楕円状の内周面を有するシリンダ内に、先端部がシリンダの内周面に摺接し、突出収納自在に設けた複数枚のベーンを有するロータが回転自在に軸支されたベーンロータリー型の圧縮機が知られている（例えば、特許文献１参照）。

このベーンロータリー型の圧縮機は、ロータの回転にともない回転するベーンのシリンダ内周面との摺接によって容積が変化する圧縮室を有し、この圧縮室の容積の増大にともない吸入口を介して冷媒ガスを吸入し、圧縮室の容積の減少にともない吸入した冷媒ガスを圧縮して、高圧の冷媒ガスを吐出口を通して吐出室に吐出する。そして、吐出室から高圧の冷媒ガスを凝縮器側へ送出する。

なお、前記ベーンは、ロータの内側から表面に露出するスリット状のベーン溝に摺動自在に配置されている。そして、このベーンは、ベーン背圧空間等を通してベーン溝内の底部に供給される油による背圧（ベーン背圧）、及び回転するロータの遠心力によって先端側がロータ表面から突出し、ベーンの先端部がシリンダ内周面に当接した状態を維持する。

特開昭５４−２８００８号公報

ところで、ベーンロータリー形式の圧縮機は、冷媒ガスを急激に圧縮するために圧縮室内で過圧縮が生じやすく、その分、動力の損失が大きくなったり、隣接する圧縮室間の圧力差が大きくなって、回転方向下流側の圧縮室から回転方向上流側の圧縮室へ圧縮された冷媒ガスが漏れやすくなるなどの原因により、他の形式の気体圧縮機（例えばロータリーピストン型の圧縮機など）よりも効率（成績係数又はＣＯＰ（Coefficient of Performance：冷房能力／動力））が低くなる傾向にあった。

そこで、本発明は上記事情に鑑みなされたものであって、圧縮室内での過圧縮の発生を防止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。

前記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、回転軸と一体的に回転する略円柱状のロータと、前記ロータを該ロータの外周面の外方から取り囲む輪郭形状の内周面を有するシリンダと、前記ロータに形成したベーン溝に該ロータの外周面から前記シリンダの内周面に向けて突出自在に設けられた複数の板状のベーンと、前記ロータおよび前記シリンダの両端をそれぞれ塞ぐ２つのサイドブロックとを備え、前記ベーンは、前記シリンダの内周面と前記ロータの外周面との間に形成された空間を仕切ることにより複数の圧縮室を形成するものであり、これら形成された各圧縮室が前記ロータの１回転の期間に、媒体の吸入、圧縮及び吐出を１サイクルのみ行うように、前記シリンダの内周面の輪郭形状が設定された気体圧縮機であって、前記シリンダの内周面と前記ロータの外周面とが前記回転軸の軸周りの1周の範囲で最近接する領域に対して前記ロータの回転方向上流側に、前記圧縮室で圧縮された媒体を外部に吐出するための吐出孔を、前記シリンダの内周面の周方向に沿って少なくとも２つ以上有しており、前記各吐出孔のうち、少なくとも前記最近接する領域に最も近い側にある第１の吐出孔には、前記圧縮室で圧縮された媒体の圧力が所定の吐出圧力に達したときに開弁し、前記所定の吐出圧力に達していないときは閉弁する吐出弁を設けていなく、外部側に連通していることを特徴としている。

請求項２に記載の気体圧縮機は、前記第１の吐出孔よりも前記ロータの回転方向上流側に位置する第２の吐出孔には、該第２の吐出孔に臨む圧縮室で圧縮された媒体の圧力が前記所定の吐出圧力に達したときに開弁し、前記所定の吐出圧力に達していないときは閉弁する吐出弁が設けられていることを特徴としている。

請求項３に記載の気体圧縮機は、前記第１の吐出孔は圧縮機運転時においては前記所定の吐出圧力に達している、前記第１の吐出孔に臨む圧縮室内の媒体を常に外部に吐出させていることを特徴としている。

請求項４に記載の気体圧縮機は、前記第１の吐出孔よりも前記ロータの回転方向上流側に位置する第２の吐出孔にも、該第２の吐出孔に臨む圧縮室で圧縮された媒体の圧力が前記所定の吐出圧力に達したときに開弁し、前記所定の吐出圧力に達していないときは閉弁する吐出弁を設けていなく、外部側に連通していることを特徴としている。

請求項５に記載の気体圧縮機は、相前後する２つの前記ベーンによって仕切られた圧縮室内で圧縮される媒体が前記所定の吐出圧力に略達したときに、前記２つのベーンのうちの前側のベーンが前記第２の吐出孔を通過して、前記所定の吐出圧力に達している前記圧縮室内の媒体が前記第２の吐出孔から外部に吐出されることを特徴としている。

請求項６に記載の気体圧縮機は、前記第２の吐出孔４５ｂから吐出されずに圧縮室内に残留した一部の残留媒体は、前記前側のベーンが前記第１の吐出孔を通過後に該第１の吐出孔から外部に吐出されることを特徴としている。

本発明に係る気体圧縮機によれば、シリンダの内周面とロータの外周面とが回転軸の軸周りの１周の範囲で最近接する領域に対して、シリンダの内周面の周方向に沿ってロータの回転方向上流側に、圧縮室で圧縮された媒体を外部に吐出するための吐出孔を少なくとも２つ有しているので、圧縮室内の冷媒ガスの圧力が、最近接する領域に最も近い側にある吐出孔に臨む以前の段階で所定の吐出圧力に達した場合であっても、圧縮室内の冷媒ガスを、最近接する領域に最も近い側にある吐出孔よりもロータの回転方向上流側に位置する吐出孔から吐出させることができるので、圧縮室内の冷媒ガスの圧力が所定の吐出圧力を超える過圧縮を防止することができ、動力の損失を抑えることができる。

更に、少なくとも最近接する領域に最も近い側にある第１の吐出孔には、圧縮室で圧縮された媒体の圧力が所定の吐出圧力に達したときに開弁し、所定の吐出圧力に達していないときは閉弁する吐出弁を設けていないので、吐出弁の開閉にともなう衝突音（騒音）が発生することはなく、かつ部品数の削減によってコストの低減を図ることができる。

本発明の実施形態１に係る気体圧縮機（ベーンロータリー型の気体圧縮機）を示す縦断面図。 図１のＡ−Ａ線断面図。 本発明の実施形態２に係る気体圧縮機（ベーンロータリー型の気体圧縮機）を示す横断面図。 本発明の実施形態３に係る気体圧縮機（ベーンロータリー型の気体圧縮機）を示す横断面図。

以下、本発明を図示の実施形態に基づいて説明する。
<実施形態１>
図１は、本発明の実施形態１に係る気体圧縮機としてのベーンロータリー型の気体圧縮機（以下、「コンプレッサ」という）を示す縦断面図、図２は、図１におけるＡ−Ａ線に沿った横断面を示す図である。なお、本実施形態のコンプレッサは、電動モータを内蔵している電動式である。

（コンプレッサ１の全体構成、動作）
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、「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。なお、このような空調システムとしては、例えば、車両（自動車など）の車室内の温度調整を行うための空調装置が挙げられる。

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を圧縮し、この圧縮された冷媒ガス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を液化させ、高圧で液状の冷媒として膨張弁に送出する。そして、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１００は、図１に示すように、本体ケース１１とフロントカバー１２とから主に構成されているハウジング１０の内部に、モータ９０と圧縮機本体６０とが収容された構成である。

本体ケース１１は、略円筒形状であり、その円筒形状の一方（図１の右側）の端部が塞がれたように形成され、他方（図１の左側）の端部は開口して形成されている。

フロントカバー１２は、この本体ケース１１の開口側の端部に接した状態でこの開口を塞ぐように蓋状に形成されていて、この状態で締結部材により本体ケース１１に締結されて本体ケース１１と一体化され、内部に空間を有するハウジング１０を形成する。

フロントカバー１２には、空調システムの蒸発器（不図示）から低圧の冷媒ガスＧ１を吸入室１３内に導入する吸入ポート１２ａが形成されている。一方、本体ケース１１の後述する吐出室１４には、圧縮機本体６０で得られた高圧の冷媒ガスＧ２を空調システムの凝縮器（不図示）に吐出する吐出ポート１１ａが形成されている。

本体ケース１１の内部に設けられたモータ９０は、永久磁石のロータ９０ａと電磁石のステータ９０ｂとを備えた多相ブラシレス直流モータを構成している。ステータ９０ｂは本体ケース１１の内周面に嵌め合わされて固定され、ロータ９０ａには回転軸５１が固定されている。

そして、モータ９０は、フロントカバー１２の端面に取付けられた電源コネクタ９０ｃを介して供給された電力によってステータ９０ｂの電磁石を励磁することにより、ロータ９０ａおよび回転軸５１をその軸心回りに回転駆動させる。

なお、電源コネクタ９０ｃとステータ９０ｂとの間に、インバータ回路９０ｄなどを備えた構成を採用することもできる。

なお、本実施形態のコンプレッサ１００は上述したとおり電動式のものであるが、本発明に係る気体圧縮機は電動式のものに限定されるものではなく、機械式のものであってもよく、本実施形態のコンプレッサ１００を仮に機械式のものとした場合は、モータ９０を備える代わりに、回転軸５１をフロントカバー１２から外部へ突出させて、その突出した回転軸５１の先端部に、車両のエンジン等から動力の伝達を受けるプーリーや歯車等を備えた構成とすればよい。

モータ９０とともにハウジング１０の内部に収容された圧縮機本体６０は、回転軸５１の延びた方向に沿ってモータ９０と並んで配置されており、ボルト等の締結部材１５により、本体ケース１１内に固定されている。

圧縮機本体６０は、モータ９０によって回転される前記回転軸５１と、回転軸５１と一体的に回転する略円柱状のロータ５０と、このロータ５０をその外周面５０ａ（図２参照）の外方から取り囲む輪郭形状の内周面４０ａを有するシリンダ４０と、ロータ５０の外周面５０ａからシリンダ４０の内周面４０ａに向けて突出自在に設けられた５枚の板状のベーン５８と、ロータ５０及びシリンダ４０の両端を塞ぐ２つのサイドブロック（フロントサイドブロック２０、リヤサイドブロック３０）とを備えている。

回転軸５１は、フロントカバー１２に形成された軸受１２ｂ、圧縮機本体６０の各サイドブロック２０，３０にそれぞれ形成された軸受２７，３７により、回転自在に支持されている。

フロントサイドブロック２０とリヤサイドブロック３０の外周面には、それぞれＯリング等のシール部材が外周面の全周に亘って設置されており、リヤサイドブロック３０側の本体ケース１１内に形成された吐出室１４と、フロントサイドブロック２０側の本体ケース１１とフロントカバー１２内に形成された吸入室１３との間を気密性よく仕切っている。

リヤサイドブロック３０の外面には、油分離部７０が吐出室１４内に位置するようにして取付けられている。なお、フロントカバー１２内に形成された吸入室１３内に、前記モータ９０が設けられている。

圧縮機本体６０の内部には、図２に示すように、シリンダ４０の内周面４０ａとロータ５０の外周面５０ａと両サイドブロック２０，３０（図１参照）との間に単一のシリンダ室４２が形成されている。

具体的には、シリンダ４０の内周面４１ａとロータ５０の外周面５０ａとが、回転軸５１の軸回りの１周（角度３６０度）の範囲で１箇所（図２の近接部４８）だけ略接（最近接）するように、シリンダ４０の内周面４０ａの輪郭形状が設定されていて、これにより、シリンダ室４２は単一の略三日月形状の空間を形成している。

なお、シリンダ４０の内周面４０ａの輪郭形状のうちシリンダ４０の内周面４０ａとロータ５０の外周面５０ａとが最も近接した領域である近接部４８は、シリンダ４０の内周面４０ａとロータ５０の外周面５０ａとが最も離れた領域である遠隔部４９から、本実施形態ではロータ５０の回転方向Ｗ（図２において時計回り方向）に沿って下流側に角度２７０度程度離れた位置に設定されている。

シリンダ４０の内周面４０ａの輪郭形状は、遠隔部４９から回転方向Ｗに沿って近接部４８に至るまで、ロータ５０の外周面５０ａとシリンダ４０の内周面４０ａとの間の距離が単調に減少するような形状に設定されている。

ベーン５８は、ロータ５０に形成されたベーン溝５９に摺動自在に嵌め込まれていて、ベーン溝５９に供給される冷凍機油による背圧により、ロータ５０の外周面５０ａから外方に突出する。

また、ベーン５８は、単一のシリンダ室４２を複数の圧縮室４３に区画するものであり、ロータ５０の回転方向Ｗに沿って相前後する２つのベーン５８によって１つの圧縮室４３が形成される。従って、５枚のベーン５８が回転軸５１回りに角度７２度の等角度間隔で設置された本実施形態においては、５つの圧縮室４３が形成される。

ベーン５８によりシリンダ室４２を仕切って得られた圧縮室４３内の容積は、回転方向Ｗに沿って圧縮室４３が遠隔部４９から近接部４８に至るまで単調に小さくなる。なお、図１では、シリンダ室４２に露出しているベーン５８は省略している。

このシリンダ室４２の近接部４８に対してロータ５０の回転方向下流側の部分には、フロントサイドブロック２０に形成された、吸入室１３に通じる吸入孔２３（図２参照）が臨んでいる。

一方、シリンダ室４２の近接部４８に対してロータ５０の回転方向上流側の、シリンダ４０の内周面４０ａには、その内周面４０ａの周方向に沿って第１の吐出孔４５ａと第２の吐出孔４５ｂが形成されている。なお、ロータ５０の回転方向Ｗに沿って近接部４８により近接している方が第１の吐出孔４５ａであり、ロータ５０の回転方向Ｗに沿って第１の吐出口４５ａの上流側に第２の吐出孔４５ｂが形成されている。

第１、第２の各吐出孔４５ａ，４５ｂは、シリンダ４０の外周面側に本体ケース１１の内周面との間に形成された空間としての吐出チャンバ４６ａ，４６ｂにそれぞれ連通している。また、リヤサイドブロック３０には、各吐出チャンバ４６ａ，４６ｂとリヤサイドブロック３０の外面（吐出室１４に向いた面）に取付けられた油分離部７０との間を連通している吐出路３０ａ，３０ｂが形成されている。

なお、シリンダ４０の内周面４０ａに形成された第１、第２の各吐出孔４５ａ，４５ｂは、シリンダ４０の幅方向に沿ってそれぞれ２つ形成されている。第１、第２の各吐出孔４５ａ，４５ｂの詳細については後述する。

各圧縮室４３において、ロータ５０の１回転の期間に、吸入孔２３を通しての冷媒ガスの吸入、冷媒ガスの圧縮及び第１、第２の吐出孔４５ａ，４５ｂへの冷媒ガスの吐出を１サイクルだけ行うように、シリンダ４０の内周面４０ａの輪郭形状が設定されている。

シリンダ室４２の遠隔部４９に対してロータ５０の回転方向上流側では、シリンダ４０の内周面４０ａとロータ５０の外周面５０ａとの間隔が小さい状態から急激に大きくなるように、シリンダ４０の内周面４０ａの輪郭形状が設定されていて、遠隔部４９を含んだ角度範囲ではロータ５０の回転方向Ｗへの回転に伴って圧縮室４３の容積が拡大して、吸入孔２３を通じて圧縮室４３内に低圧の冷媒ガスＧ１が吸入される行程（吸入行程）となる。

次いで、シリンダ室４２の遠隔部４９に対してロータ５０の回転方向下流側に向かって、シリンダ４０の内周面４０ａとロータ５０の外周面５０ａとの間隔が徐々に小さくなるように、シリンダ４０の内周面４０ａの輪郭形状が設定されていて、その範囲ではロータ５０の回転に伴って圧縮室４３の容積が減少し、圧縮室４３内の冷媒ガスが圧縮される行程（圧縮行程）となる。

そして、ロータ５０の回転にともなってシリンダ４０の内周面４０ａとロータ５０の外周面５０ａとの間隔がさらに小さくなることで冷媒ガスの圧縮がさらに進み、冷媒ガスの圧力が所定の吐出圧力に達すると、高圧の冷媒ガスＧ２は第１吐出孔４５ａ（及び第２の吐出孔４５ｂ）に吐出される行程（吐出行程）となる。

このように、ロータ５０の回転にともなって、各圧縮室４３が吸入行程、圧縮行程、吐出行程をこの順序で繰り返すことにより、吸入室１３から吸入された低圧の冷媒ガスを高圧にして第１吐出孔４５ａ（及び第２の吐出孔４５ｂ）から吐出させる。

また、前記第２の吐出孔４５ｂの周囲には、吐出弁６１と弁サポート６２が設置されている。吐出弁６１は、前記圧縮行程における圧縮室４３（図２では、圧縮室４３ｂ）内の冷媒ガスの圧力が所定の吐出圧力以上になると吐出チャンバ４６ｂ側に反るように弾性変形して第２の吐出孔４５ｂを開き、冷媒ガスの圧力が前記所定の吐出圧力に達していないときは弾性力により第２の吐出孔４５ｂを閉じる。弁サポート６２は、吐出弁６１が吐出チャンバ４６ｂ側に過度に反るのを防止する。なお、第１の吐出孔４５ａには、これらの吐出弁と弁サポートは設けられておらず、常に開いている。

油分離部７０は、冷媒ガスと混ざった冷凍機油（ロータ５０に形成されたベーン溝５９からシリンダ室４２（圧縮室４３）に漏れたベーン背圧用の油）を冷媒ガスから分離するものであり、第１、第２の吐出孔４５ａ，４５ｂから吐出されて、吐出チャンバ４６ａ，４６ｂ、吐出路３０ａ，３０ｂを通って導入された高圧の冷媒ガスを、螺旋状に旋回させることで冷凍機油を遠心分離するように構成されている。

そして、冷媒ガスから分離された冷凍機油Ｒ（図1参照）は吐出室１４の底部に溜まり、冷凍機油Ｒが分離された後の高圧の冷媒ガスＧ２は吐出室１４の上部から吐出ポート１１ａを通って凝縮器（不図示）に吐出される。

吐出室１４の底部に溜められた冷凍機油Ｒは、吐出室１４の高圧雰囲気により、リヤサイドブロック３０に形成された油路３８ａ及び背圧供給用の凹部であるサライ溝３１，３２を通じて、並びにリヤサイドブロック３０に形成された油路３８ａ，３８ｂ、シリンダ４０に形成された油路４４、フロントサイドブロック２０に形成された油路２４及びフロントサイドブロック２０に形成された背圧供給用の凹部であるサライ溝２１，２２を通じて、それぞれロータ５０のベーン溝５９に供給され、ベーン５８を外方に突出させる背圧となる。

なお、この冷凍機油は、ベーン５８とベーン溝５９との間の隙間や、ロータ５０と各サイドブロック２０，３０との間の隙間等から滲みだして、ロータ５０と各サイドブロック２０，３０との間の接触部分や、ベーン５８とシリンダ４０や各サイドブロック２０，３０との間の接触部分などにおける潤滑や冷却の機能も発揮し、その冷凍機油の一部が圧縮室４３内の冷媒ガスと混ざるため、油分離部７０により冷凍機油の分離が行われる。

リヤサイドブロック３０に形成された２つのサライ溝３１，３２のうち、シリンダ室４２の近接部４８に対してロータ５０の回転方向下流側の部分（吸入行程及び圧縮行程に対応する部分）に形成されたサライ溝３１に供給される冷凍機油は、油路３８ａから軸受３７と回転軸５１の外周面との間の狭い隙間を通過してサライ溝３１に供給される。このため、軸受３７と回転軸５１の外周面との間の狭い隙間を通過する際の圧力損失により、吐出室１４の雰囲気である高圧（吐出圧力に近い圧力）よりも低い中圧（吸入室１３の雰囲気である吸入圧よりも高い圧力）となる。

フロントサイドブロック２０に形成された２つのサライ溝２１，２２のうち、シリンダ室４２の近接部４８に対してロータ５０の回転方向下流側の部分に形成されたサライ溝２１に供給される冷凍機油についても、サライ溝３１に供給される冷凍機油と同様に中圧となる。

一方、リヤサイドブロック３０に形成された２つのサライ溝３１，３２のうち、シリンダ室４２の近接部４８に対してロータ５０の回転方向上流側の部分（主に吐出行程に対応する部分）に形成されたサライ溝３２に供給される冷凍機油は、油路３８ａから圧力損失なく供給されるため、吐出室１４の雰囲気である高圧に近い圧力（中圧よりも高い圧力）となる。

なお、フロントサイドブロック２０に形成された２つのサライ溝２１，２２のうち、シリンダ室４２の近接部４８に対してロータ５０の回転方向上流側の部分に形成されたサライ溝２２に供給される冷凍機油についても、サライ溝３２に供給される冷凍機油と同様に高圧となる。

そして、ロータ５０の両端面まで貫通したベーン溝５９が、ロータ５０の回転により、各サイドブロック２０，３０のサライ溝２１，３１、２２，３２にそれぞれ通じたときに、その通じたサライ溝２１，３１、２２，３２からベーン溝５９に冷凍機油が供給されて、供給された冷凍機油の圧力がベーン５８を突出させる背圧となる。

（第１、第２の吐出孔４５ａ，４５ｂについての詳細な構成）
次に、シリンダ４０の内周面４０ａにその周方向に沿って形成された第１、第２の吐出孔４５ａ，４５ｂについて、図２を参照して詳しく説明する。

まず、ロータ５０の回転方向Ｗに沿って近接部４８の直前の上流側に形成された第１の吐出孔４５ａは、ロータ５０の１回転の間に吸入、圧縮及び吐出というサイクルを１サイクルしか行わない、単一の吐出孔しか備えない構成の気体圧縮機における本来の単一の吐出孔に対応するものであり、主吐出孔ということができる。一方、ロータ５０の回転方向Ｗに沿って第１の吐出孔４５ａよりも上流側に位置するように形成された第２の吐出孔４５ｂを副吐出孔ということができる。

そして、ロータ５０の回転にともなって第１の吐出孔４５ａに臨んだ圧縮室４３ａ内の冷媒ガスの圧力が所定圧力（所定の吐出圧力）以上の高圧になり、この高圧の冷媒ガスＧ２が第１の吐出孔４５ａから吐出されるように構成されている。第１の吐出孔４５ａから吐出された高圧の冷媒ガスＧ２は、吐出チャンバ４６ａ、吐出路３０ａを介し油分離部７０を通して吐出室１４に導入される。

ロータ５０の回転方向Ｗに沿って圧縮室４３ａの上流側で、この圧縮室４３ａに隣接する圧縮室４３ｂは、圧縮室４３ａが第１の吐出孔４５ａに臨んでいるときは圧縮室４３ａの容積よりも大きいが、圧縮室４３ｂが第１の吐出孔４５ａに臨む位置まで回転する以前に、その圧縮室４３ｂ内で圧縮された冷媒ガスの圧力が、前記所定圧力（所定の吐出圧力）に達する場合も起こりうる。

このような場合、仮に吐出孔が１つ（第１の吐出孔４５ａのみ）しか形成されていない気体圧縮機では、ロータ５０の回転にともなって圧縮室４３ｂの容積がさらに小さくなるため、圧縮室４３ｂ内の冷媒ガスの圧力が所定圧力（所定の吐出圧力）を超えるが、圧縮室４３ｂが第１の吐出孔４５ａに臨む位置まで回転する以前は、所定圧力（所定の吐出圧力）を超えた冷媒ガスが吐出されない。

この際、この圧縮室４３ｂを仕切っている２つのベーン（図２では、ベーン５８ａ，５８ｂ）のうち回転方向上流側のベーン５８ｂには、冷凍機油によるベーン溝５９からの背圧とこのベーン５８ｂに作用する遠心力との合力によるシリンダ４０の内周面４０ａへの押付力が作用している。そして、圧縮室４３ｂの内部圧力による、ベーン５８ｂの先端側をシリンダ４０の内周面４０ａから押し戻す力が上回ると、そのベーン５８ｂの突出側先端部がシリンダ４０の内周面４０ａから離れる。その後、圧縮室４３ｂ内の冷媒ガスが吐出孔（第１の吐出孔４５ａ）から吐出されると、ベーン５８ｂがシリンダ４０の内周面４０ａに衝突する。

このように、コンプレッサ１００の運転時にベーン５８（図２では、ベーン５８ｂ）がシリンダ４０の内周面４０ａとの間で、離間と衝突を繰り返すことで騒音（以下「チャタリング」という）が発生する。

これに対して、上記した本実施形態のコンプレッサ１００は、圧縮室４３ｂ内の冷媒ガスの圧力が第１の吐出孔４５ａに臨む以前の段階で所定圧力（所定の吐出圧力）に達したときに、その圧縮室４３ｂ内の高圧の冷媒ガスＧ２を吐出させる第２の吐出孔４５ｂが、第１の吐出孔４５ａよりもロータ回転方向上流側に設けられている。

このため、圧縮室４３ｂ内の冷媒ガスの圧力が、第１の吐出孔４５ａに臨む以前の段階で所定圧力（所定の吐出圧力）に達した場合であっても、その圧縮室４３ｂ内の高圧の冷媒ガスＧ２は、第２の吐出孔４５ｂから吐出チャンバ４６ｂ、吐出路３０ｂを介し油分離部７０を通して吐出室１４に導入される。この際、吐出弁６１は、第２の吐出孔４５ｂから吐出される高圧の冷媒ガスＧ２によって弾性変形して、開弁している。

このように、シリンダ４０の内周面４０ａに、その周方向に沿って２つの第１の吐出孔４５ａと第２の吐出孔４５ｂを形成したことにより、圧縮室４３ｂ内の冷媒ガスの圧力が、第１の吐出孔４５ａに臨む以前の段階で所定圧力（所定の吐出圧力）に達した場合であっても、圧縮室４３ｂ内の冷媒ガスを第２の吐出孔４５ｂから吐出させることができるので、圧縮室４３ｂ内の冷媒ガスの圧力が所定圧力（所定の吐出圧力）を超える過圧縮を防止することができる。

これにより、コンプレッサ１００の運転時での動力の損失を抑えることができる。また、ベーン５８（図２では、ベーン５８ｂ）の突出側先端部がシリンダ４０の内周面４０ａとの間で、離間と衝突を繰り返すことなくなり、チャタリングの発生を防止することができる。

ところで、前記したように、第２の吐出孔４５ｂの吐出側には吐出弁６１と弁サポート６２が設けられており、圧縮室４３ｂ内の冷媒ガスの圧力が、第１の吐出孔４５ａに臨む以前の段階で所定圧力（所定の吐出圧力）に達した場合に、吐出弁６１が開弁されて高圧の冷媒ガスを第２の吐出孔４５ｂから吐出される。

即ち、第２の吐出孔４５ｂの吐出弁６１は、圧縮室４３ｂ内の冷媒ガスの圧力が前記所定圧力（所定の吐出圧力）に達していないときは閉じて、第２の吐出孔４５ｂを塞いでいる。これは、圧縮室４３ｂ内の冷媒ガスの圧力が前記所定圧力（所定の吐出圧力）に達していないときに、吐出室１４（吐出チャンバ４６ｂ）側から高圧の冷媒ガスが圧縮室４３ｂ側へ逆流するのを防止するためである。

一方、第１の吐出孔４５ａには、第２の吐出孔４５ｂ側に設けている吐出弁と弁サポートは設けられておらず、常時開いている。

これは、コンプレッサ１００の運転時において、圧縮室４３ａ（第１の吐出孔４５ａがある圧縮室）で圧縮される冷媒ガスは、常に所定圧力（所定の吐出圧力）に達して吐出状態にある。よって、第１の吐出孔４５ａに吐出弁を設けていなくても、吐出室１４（吐出チャンバ４６ａ）側から高圧の冷媒ガスが圧縮室４３ａ側へ逆流することはない。

このように、第１の吐出孔４５ａ側の吐出弁と弁サポートを不要にすることができるので、これらの吐出弁と弁サポートの部品数の削減を図ることができ、これにより、コストの削減を図ることができる。

なお、第１の吐出孔４５ａ側に仮に吐出弁を設けている構成の場合、圧縮室４３ａで圧縮される冷媒ガスは、常に所定圧力（所定の吐出圧力）に達しているので、吐出弁は開弁状態となる。しかしながら、圧縮室４３ａの体積が小さいために、第１の吐出孔４５ａからの冷媒ガスの吐出量が小さいので、ベーン５８がこの第１の吐出孔４５ａを通り過ぎた直後に吐出弁が瞬間的に閉じ、すぐに吐出弁が開くような動作を繰り返すことがある。

このため、この吐出弁が開閉して第１の吐出孔４５ａの周囲に当たったときに衝突音（騒音）が発生することがあるが、本発明では第１の吐出孔４５ａの周囲に吐出弁を設けていないので、このような吐出弁の衝突音（騒音）が発生することはない。

<実施形態２>
図３は、本発明の実施形態２に係るコンプレッサ（ベーンロータリー型の気体圧縮機）の横断面を示す図である。なお、図１、図２に示した前記実施形態１のコンプレッサと同一機能を有する部材には同一符号を付し、重複する説明は省略する。

実施形態１では、５枚のベーン５８が等角度間隔でロータ５０の各ベーン溝５９に摺動自在に嵌め込まれている構成であったが、本実施形態では、図３に示すように、３枚のベーン５８ａ，５８ｂ，５８ｃが等角度間隔でロータ５０の各ベーン溝５９に摺動自在に嵌め込まれ、シリンダ室４２に各ベーン５８ａ，５８ｂ，５８ｃで仕切られた圧縮室４３を複数形成している。

更に、実施形態１では、第１の吐出孔４５ａには吐出弁は設けていなく、第２の吐出孔４５ｂに吐出弁６１を設けている構成であったが、本実施形態では、図３に示すように、第１、第２の各吐出孔４５ａ，４５ｂの両方とも吐出弁、弁サポートを設けていない構成である。他の構成は実施形態１と略同様である。

本実施形態では、図３に示すように、２枚の前側のベーン５８ａと後側のベーン５８ｂによって形成された、第２の吐出孔４５ｂに臨んだ圧縮室４３ｂは、実施形態１のようにベーンが５枚のときに比べて、周方向に沿ったベーン間の間隔が長くなることで圧縮工程が長くなる。よって、ロータ５０の回転に伴い圧縮室４３ｂの容積がより小さくなることで冷媒ガスがより圧縮されて、第２の吐出孔４５ｂの手前付近で所定の吐出圧力に略達する。

図３では、前側のベーン５８ａがロータ５０の回転方向に沿って第２の吐出孔４５ｂよりも下流側まで移動しているが、圧縮室４３ｂ内で圧縮される冷媒ガスが前記所定の吐出圧力に略達した時点では、前側のベーン５８ａは第２の吐出孔４５ｂに差しかかる直前である。よって、ベーン５８ａが第２の吐出孔４５ｂを通過直後に、所定の吐出圧力に略達した圧縮室４３ｂ内の冷媒ガスＧ２が第２の吐出孔４５ｂから吐出される。

なお、本実施形態では、図３において、吸入孔２３を通して圧縮室４３内に吸入される冷媒ガスＧ１の吸入圧力に対して、圧縮室４３ｂ内での圧縮比が４〜６となるような吐出圧力となったタイミングで、前側のベーン５８ａが第２の吐出孔４５ｂに差しかかるように、第２の吐出孔４５ｂの位置が設定されている。

そして、第２の吐出孔４５ｂから吐出された高圧の冷媒ガスＧ２は、吐出チャンバ４６ｂ、吐出路３０ｂを通して油分離部７０、吐出室１４（図１参照）に導入される。

また、第２の吐出孔４５ｂから吐出されずに圧縮室４３ｂ内に残留した一部の高圧の冷媒ガス（以下、「残ガス」という）は、ロータ５０の回転にともなって前側のベーン５８ａが第２の吐出孔４５ｂを通過後に、圧縮室４３ａに臨んだ第１の吐出孔４５ａから吐出される。第１の吐出孔４５ａから吐出された残ガスＧ２’は、吐出路３０ａを通して油分離部７０、吐出室１４に導入される。よって本実施形態では、実施形態１の場合とは逆に第２の吐出孔４５ｂが主吐出孔であり、第１の吐出孔４５ａが副吐出孔である。

このように、本実施形態では、圧縮室４３ｂ内の冷媒ガスの圧力が所定の吐出圧力に略達したときに第２の吐出孔４５ｂから吐出させることができるので、圧縮室４３ｂ内の冷媒ガスの圧力が所定圧力（所定の吐出圧力）を超える過圧縮を防止することができる。

更に、本実施形態では、コンプレッサの運転時において、第１、第２の各吐出孔４５ａ，４５ｂから所定の吐出圧力に略達した冷媒ガスを吐出させることで、第１、第２の各吐出孔４５ａ，４５ｂの両方とも、冷媒ガスの逆流を防止するための吐出弁、弁サポートが不要となる。このように、第１、第２の各吐出孔４５ａ，４５ｂに吐出弁を設けていないので、吐出弁の開閉による衝突音（騒音）が発生することはない。

<実施形態３>
図４は、本発明の実施形態３に係るコンプレッサ（ベーンロータリー型の気体圧縮機）の横断面を示す図である。なお、図１、図２に示した前記実施形態１、及び図３に示した前記実施形態２のコンプレッサと同一機能を有する部材には同一符号を付し、重複する説明は省略する。

本実施形態では、前記実施形態２に示した３枚のベーン５８ａ，５８ｂ，５８ｃを有しかつ第１、第２の各吐出孔４５ａ，４５ｂの両方とも吐出弁、弁サポートを設けていない構成のコンプレッサにおいて、図４に示すように、前記第２の吐出孔４５ｂに対してロータ回転方向上流側に位置するシリンダ４０の内周面４０ａに、第３の吐出孔４５ｃを形成している。

この第３の吐出孔４５ｃは、回転軸５１を間にして第１、第２の各吐出孔４５ａ，４５ｂの中間位置付近と対向する位置に設けられている。第３の吐出孔４５ｃの周囲には、吐出弁６１ａと弁サポート６２ａが設置されている。第３の吐出孔４５ｃは、吐出チャンバ４６ｃと吐出路３０ｃを通して油分離部７０、吐出室１４（図１参照）に連通している。なお、この吐出路３０ｃは、前記吐出路３０ａ，３０ｂに連通している。吐出弁６１ａと弁サポート６２ａは、吐出チャンバ４６ｃに設けられている。他の構成は実施形態２と同様である。

本実施形態では、図４に示したように、２枚のベーン５８ｂとベーン５８ｃによって形成された圧縮室４３ｃ内の冷媒ガスの圧力が、第２の吐出孔４５ｂに臨む以前の段階で所定圧力に達した場合であっても、その圧縮室４３ｃ内の高圧の冷媒ガスは、第３の吐出孔４５ｃから吐出チャンバ４６ｃ、吐出路３０ｃを介し油分離部７０を通して吐出室１４に導入される。この際、吐出弁６１ａは、第３の吐出孔４５ｃから吐出される高圧の冷媒ガスによって弾性変形して、開弁する。

このように、本実施形態では、実施形態２で得られる効果に加えて、圧縮室４３ｃ内の冷媒ガスの圧力が、第２の吐出孔４５ｂに臨む以前の段階で所定圧力に達した場合であっても、圧縮室４３ｃ内の冷媒ガスを第３の吐出孔４５ｃから吐出させることができるので、圧縮室４３ｃ内の冷媒ガスの圧力が所定圧力を超える過圧縮を防止することができる。

１０ ハウジング
１３ 吸入室
１４ 吐出室
２０ フロントサイドブロック
３０ リヤサイドブロック
４０ シリンダ
４２ シリンダ室
４３，４３ａ，４３ｂ，４３ｃ 圧縮室
４５ａ 第１の吐出孔
４５ｂ 第２の吐出孔
４５ｃ 第３の吐出孔
５０ ロータ
５１ 回転軸
５８，５０ａ，５０ｂ，５０ｃ ベーン
６０ 圧縮機本体
６１，６１ａ 吐出弁
６２，６２ａ 弁サポート
７０ 油分離部
１００ コンプレッサ（気体圧縮機）

Claims (6)

1. 回転軸と一体的に回転する略円柱状のロータと、
   前記ロータを該ロータの外周面の外方から取り囲む輪郭形状の内周面を有するシリンダと、
   前記ロータに形成したベーン溝に該ロータの外周面から前記シリンダの内周面に向けて突出自在に設けられた複数の板状のベーンと、
   前記ロータおよび前記シリンダの両端をそれぞれ塞ぐ２つのサイドブロックとを備え、
   前記ベーンは、前記シリンダの内周面と前記ロータの外周面との間に形成された空間を仕切ることにより複数の圧縮室を形成するものであり、これら形成された各圧縮室が前記ロータの１回転の期間に、媒体の吸入、圧縮及び吐出を１サイクルのみ行うように、前記シリンダの内周面の輪郭形状が設定された気体圧縮機であって、
   前記シリンダの内周面と前記ロータの外周面とが前記回転軸の軸周りの1周の範囲で最近接する領域に対して前記ロータの回転方向上流側に、前記圧縮室で圧縮された媒体を外部に吐出するための吐出孔を、前記シリンダの内周面の周方向に沿って少なくとも２つ以上有しており、
   前記各吐出孔のうち、少なくとも前記最近接する領域に最も近い側にある第１の吐出孔には、前記圧縮室で圧縮された媒体の圧力が所定の吐出圧力に達したときに開弁し、前記所定の吐出圧力に達していないときは閉弁する吐出弁を設けていなく、外部側に連通していることを特徴とする気体圧縮機。
2. 前記第１の吐出孔よりも前記ロータの回転方向上流側に位置する第２の吐出孔には、該第２の吐出孔に臨む圧縮室で圧縮された媒体の圧力が前記所定の吐出圧力に達したときに開弁し、前記所定の吐出圧力に達していないときは閉弁する吐出弁が設けら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. 前記第１の吐出孔は、圧縮機運転時においては前記所定の吐出圧力に達している、前記第１の吐出孔に臨む圧縮室内の媒体を常に外部に吐出させていることを特徴とする請求項１又は２に記載の気体圧縮機。
4. 前記第１の吐出孔よりも前記ロータの回転方向上流側に位置する第２の吐出孔にも、該第２の吐出孔に臨む圧縮室で圧縮された媒体の圧力が前記所定の吐出圧力に達したときに開弁し、前記所定の吐出圧力に達していないときは閉弁する吐出弁を設けていなく、外部側に連通していることを特徴とする請求項１に記載の気体圧縮機。
5. 相前後する２つの前記ベーンによって仕切られた圧縮室内で圧縮される媒体が前記所定の吐出圧力に略達したときに、前記２つのベーンのうちの前側のベーンが前記第２の吐出孔を通過して、前記所定の吐出圧力に達している前記圧縮室内の媒体が前記第２の吐出孔から外部に吐出されることを特徴とする請求項４に記載の気体圧縮機。
6. 前記第２の吐出孔４５ｂから吐出されずに圧縮室内に残留した一部の残留媒体は、前記前側のベーンが前記第１の吐出孔を通過後に該第１の吐出孔から外部に吐出されることを特徴とする請求項５に記載の気体圧縮機。