JP2015137580A - 気体圧縮機 - Google Patents

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Abstract

【課題】圧縮機の停止後の冷媒の逆流を防止するとともに、異音の発生を防止することのできる気体圧縮機を提供することを目的とする。【解決手段】本発明では、吸入室と吐出室とを備えるハウジングと、ハウジング内に収容される圧縮部とを備え、前記圧縮部は、中空状のシリンダブロックと、シリンダブロックを狭持するように配置される一対のサイドブロックと、前記シリンダブロックの内周に回転自在に配置されるロータとを備え、前記シリンダブロックの内壁と前記ロータの外周との間にシリンダ室が形成され、一方の前記サイドブロックには、前記吸入室から前記シリンダ室へ冷媒を吸入する吸入通路が設けられ、他方の前記サイドブロックには、前記吐出室へ前記シリンダ室内の冷媒を吐出する吐出通路が設けられた気体圧縮機であって、前記吸入通路または前記吐出通路の少なくともいずれか一方に逆止弁を配置したことを特徴とする。【選択図】図2

Description

本発明は、ベーンロータリー式の気体圧縮機に関する。
特許文献1に示すように、従来より気体圧縮機は種々提案されている。
特許文献1に示すベーンロータリー型の気体圧縮機は、コンプレッサ本体と、コンプレッサ本体内に収容されてコンプレッサ部の動力源となるモータ部と、コンプレッサ部とを備えている。
コンプレッサ部は、シリンダ室を有するシリンダ部材と、シリンダ室に回転自在に配置されるロータと、ロータの外周面より出没自在に配置された複数のベーンを有する。シリンダ室には、2つのベーンに仕切られて圧縮室が形成される。
シリンダ部材には、シリンダ室に開口する吸入口と吐出口とが設けられている。吸入口は、シリンダ部材に形成された吸入通路を介して大きな容積の吸入室に連通している。吸入室には、冷凍サイクルからの冷媒吸入ポートより供給される。吐出口は、シリンダ部材に形成される吐出通路を介して大きな容積の吐出室に連通している。吐出室の高圧冷媒は、吐出ポートより冷凍サイクルへ排出される。
コンプレッサ部は、ロータの回転によって吸入工程、圧縮工程、吐出工程を行い、この一連の工程を繰り返す。吸入工程では、ロータの回転によって圧縮室が拡大し、吸入口より冷媒が圧縮室に吸入される。圧縮工程では、圧縮室が徐々に縮小し、冷媒が圧縮される。吐出工程では、圧縮した冷媒が吐出口より吐出される。ところで、特許文献1の気体圧縮機では、吐出口に開閉弁が設けられ、圧縮した冷媒が所望の圧縮圧未満で吐出されることを防止している。
特開2013−130185号公報
特許文献1では、気体圧縮機が駆動から停止に移行した際に、吐出室、吐出通路、吐出口を経て高圧の冷媒ガスが圧縮室に逆流するのを、開閉弁によって防止できる。
しかし、圧縮室より冷媒ガスを吐出する毎に開閉弁が開閉するため、開閉による異音が発生するという問題があった。
開閉弁による異音の発生を防止するために、開閉弁を廃止することも考えられるが、高圧の冷媒ガスが圧縮室を介して吸入室へ逆流してしまうため、圧縮部が逆回転することによる逆回転音が生じるという問題がある。
また、従来の気体圧縮機において、開閉弁を廃止して、吸入ポートに逆止弁を配置することで開閉弁の開閉による異音の発生を防止することが考えられているが、気体圧縮機が駆動から停止に移行した際、気体圧縮機内の圧力が均一になるまで高圧の冷媒が吐出室から圧縮室を介して吸入室へ逆流するため、圧縮部の逆回転による逆回転音の発生を防止することができなかった。
そこで、本発明は上記した課題を解決すべくなされたものであり、圧縮機の停止後の冷媒の逆流を防止するとともに、異音の発生を防止することのできる気体圧縮機を提供することを目的とする。
上記の課題を解決するために、本発明では、吸入室13と吐出室17とを備えるハウジング2と、ハウジング2内に収容される圧縮部3とを備え、前記圧縮部3は、内周にシリンダ室25を有する圧縮ブロック10と、前記シリンダ室25内に回転自在に配置されるロータ29とを備え、前記圧縮ブロック10には、前記吸入室13から前記シリンダ室25へ冷媒を吸入する吸入通路36と、前記吐出室17へ前記シリンダ室25内の冷媒を吐出する吐出通路38が設けられた気体圧縮機1であって、前記吸入通路36または前記吐出通路38の少なくともいずれか一方の通路内に逆止弁45,45A,45B,45C,45Dを配置したことを特徴とする。また、前記圧縮ブロック10は、吐出チャンバ34と、前記圧縮ブロック10に固定される油分離器に連通するサイドブロック通路とを備え、前記サイドブロック吐出通路44に逆止弁45,45Aが設けられたことを特徴とする。さらに、前記シリンダ室25から吐出される冷媒は、前記圧縮ブロック10に固定される油分離器27を経由して前記吐出室17へ吐出され、前記逆止弁45Bは、前記油分離器27に設けられたことを特徴とする。
本発明によれば、吸入通路または吐出通路の少なくともいずれか一方の通路内に逆止弁を配置したことにより、気体圧縮機の停止後の冷媒の逆流を直ちに防止することができるため、圧縮部の逆回転を防止することができる。すなわち、気体圧縮機の停止直後に逆止弁が吸入通路または吐出通路を閉塞するため、冷媒の逆流による圧縮部の逆回転を防止することができる。
気体圧縮機の全体断面図である。 図1のA−A線断面図である。 (a)弁体が閉じ状態を示す第1実施形態の気体圧縮機の要部拡大断面図である。(b)弁体が開状態を示す第1実施形態の気体圧縮機の要部拡大断面図である。 (a)弁体が閉じ状態を示す変形例の気体圧縮機の要部拡大断面図である。(b)弁体が開状態を示す変形例の気体圧縮機の要部拡大断面図である。 (a)弁体が閉じ状態を示す第2実施形態の気体圧縮機の要部拡大断面図である。(b)閉じ状態を示す第2実施形態の弁体拡大図。 (a)開状態を示す第2実施形態の気体圧縮機の要部拡大断面図である。(b)開状態を示す第2実施形態の弁体拡大図。 (a)弁体が閉じ状態を示す第3実施形態の気体圧縮機の要部拡大断面図である。(b)弁体が開状態を示す第3実施形態の気体圧縮機の要部拡大断面図である。 弁体が閉じ状態を示す第4実施形態の気体圧縮機の要部拡大断面図。
以下、本発明の実施形態及び変形例について、図1〜8を用いて詳細に説明する。
〔第1実施形態〕
図1〜3に示すように、本発明の気体圧縮機1は、略円筒状のハウジング2と、ハウジング2内に配置される圧縮部3と、圧縮部3へ駆動力を伝達するモータ部4と、モータ部4の駆動を制御するインバータ部5とを備えている。
ハウジング2は、フロントヘッド7と、開口をフロントヘッド7に閉塞される有底筒状のリアケース9とからなっている。
フロントヘッド7には、インバータ部5が固定されており、図示しない冷凍サイクルからハウジング2内部に冷媒を吸入する吸入ポート11が形成されている。
リアケース9の内壁15には、圧縮部3が固定されてハウジング2内を区画するようにして吸入室13と吐出室17とが形成されている。また、リアケース9の底側には、吐出室17と連通し、図示しない冷凍サイクルへ冷媒を送り出す吐出ポート19が形成されている。
圧縮部3は、内周にシリンダ室25を有する圧縮ブロック10と、シリンダ室25内に回転自在に配置されるロータ29と、圧縮ブロック10に固定される油分離器27と、ロータ29と一体に形成される駆動軸31とを備えている。
圧縮ブロック10は、中空状のシリンダブロック21と、シリンダブロック21の両端を狭持するように配置される一対のサイドブロック23とを備えている。
シリンダブロック21は、後述する吸入通路36と連通しシリンダ室25へ冷媒を吸入する吸入口32と、シリンダ室25から冷媒を吐出する第1吐出孔33と、第1吐出孔33から吐出された冷媒が流入する吐出チャンバ34と、吐出チャンバ34から冷媒を吐出する第2吐出孔35とが形成されている。
第1吐出孔33は、シリンダブロック21の周方向に2箇所設けられており、それぞれの第1吐出孔33から吐出された冷媒は、吐出チャンバ34へ吐出される。
吐出チャンバ34は、第1吐出孔33及び第2吐出孔35よりも断面積が大きく設けられており、ダンパとしての効果を有している。
第2吐出孔35は、後述する吐出口43と連通しており、吐出チャンバ34から流入した冷媒を吐出口43を介してサイドブロック吐出通路44へ吐出する。
サイドブロック23は、吸入室13側へ配置されるフロントサイドブロック23aと、吐出室17側へ配置されるリアサイドブロック23bとからなっており、シリンダブロック21を一対のサイドブロック23によって狭持することで、シリンダブロック21の内周にシリンダ室25が形成される。
シリンダ室25に回転自在に収容される円柱状のロータ29は、周方向等間隔にベーン溝30が設けられており、ベーン溝30には出没自在にベーン28が収容されている。このベーン28がシリンダ室25の内壁に当接し、ロータ29が回転することによって、シリンダ室25内に吸入された冷媒を圧縮している。また、ロータ29は駆動軸31と一体に形成されている。
駆動軸31は、一端側をサイドブロック23に回転自在に支持され、他端側には後述するモータ部4が固定され、駆動軸31が回転することによりロータ29を回転させている。
フロントサイドブロック23aは、吸入室13からシリンダ室25へ冷媒を吸入する吸入孔37と、駆動軸31を回転自在に支持するフロント側軸受39と、吸入孔37とシリンダ室25との間に形成されるサイドブロック吸入通路40とを備えている。
また、吸入孔37からシリンダ室25までの通路を冷媒が吸入される吸入通路36として形成されている。
リアサイドブロック23bは、駆動軸31を回転自在に支持するリア側軸受41と、吐出チャンバ34から流入した冷媒を吐出する吐出口43と、吐出口43に連続して設けられて逆止弁45が配置されるサイドブロック吐出通路44と、吐出口43とサイドブロック吐出通路44との間に形成されて逆止弁45が当接する段部46とを備えている。
逆止弁45は、段部46に当接して吐出口43を開閉する弁本体47と、吐出口43方向に付勢するバネ部51と、一端側のバネ部51を支持するバネ受け部49とを備えている。なお、バネ部51の付勢力については、バネ部51を交換することによって所望の付勢力に適宜変更可能である。
弁本体47は、断面略U字状に形成されており、弁本体47の端部が立設することによってバネ受け部49を形成している。
リアサイドブロック23bに固定される油分離器27は、サイドブロック吐出通路44を介して流入した冷媒を気体とハウジング2内の潤滑を保つための油とに分離する分離部53と、分離部53とサイドブロック吐出通路44とを連通する連通路55と、逆止弁45のバネ部51の他端を支持するバネ支持部56とを備えている。
また、サイドブロック吐出通路44と連通路55とによって冷媒が吐出される吐出通路38が形成されている。
モータ部4は、リアケース9の内壁15に固定されるステータ57と、ステータ57の内周に回転自在に配置され、磁力によって回転するモータロータ59とを備えている。磁力によってモータロータ59が回転することにより、駆動軸31が回転し、ロータ29を回転させてシリンダ室25において冷媒を圧縮している。
次に、気体圧縮機1の動作について説明する。
図3(a)では気体圧縮機1の停止時を示し、図3(b)では気体圧縮機1の駆動時を示している。
図3(a)に示す気体圧縮機1の停止時においては、バネ部51の付勢力によって弁本体47が段部46に当接し、吐出口43を閉塞している。
この図3(a)に示す状態から、気体圧縮機1が起動すると、シリンダ室25内で冷媒が圧縮され、第1吐出孔33から吐出チャンバ34、第2吐出孔35、吐出通路38を経由して吐出室17へ冷媒が吐出される。第2吐出孔35から冷媒が吐出されることにより、冷媒を圧縮した圧力で弁本体47を押圧し、バネ部51が縮むことで、弁本体47が段部46から離間して吐出口43を開口する。すなわち、図3(b)に示すような逆止弁45が開いた状態となる。
弁本体47が吐出口43を開口することによって、圧縮された冷媒はサイドブロック吐出通路44を通り、油分離器27の連通路55を介して分離部53へ冷媒が流入する。分離部53に流入した冷媒は、冷媒と油とに分離し、吐出室17へ吐出し、吐出室17から吐出ポート19を介して冷凍サイクルへ冷媒を吐出している。
図3(b)に示す逆止弁45が開いた状態から、気体圧縮機1が停止すると、バネ部51の付勢力によって、弁本体47が段部46に当接し、吐出口43を閉塞する。つまり、図3(a)に示すような逆止弁45が閉じた状態となる。
本実施形態によれば、気体圧縮機1の駆動時には、逆止弁45が開いてシリンダ室25内で圧縮した冷媒を吐出室17へ吐出することができ、気体圧縮機1の停止時には、逆止弁45が吐出口43を直ちに閉塞することができる。すなわち、気体圧縮機1の停止直後に、逆止弁45が吐出口43を直ちに閉塞するので、吐出室17へ吐出された高圧の冷媒がシリンダ室25を通って低圧である吸入室13に逆流するのを防止することができる。また、冷媒の逆流を防止することができるため、冷媒の逆流によるロータ29の逆回転を防止でき、チャタリング等の異音の発生を防止することができる。
〔変形例〕
図4を用いて、上記第1実施形態の変形例について説明する。なお、上記第1実施形態と同様の構成については、説明を省略する。
図4に示す気体圧縮機1の圧縮部3は、リアサイドブロック23b及び油分離器27、逆止弁45Aの構成が上記第1実施形態と異なっている。
本変形例のリアサイドブロック23bは、吐出口43とサイドブロック吐出通路44との間に形成される段部46によって逆止弁45Aのバネ部51aの一端を支持している。
バネ部51aは、吐出口43から離間する方向に付勢力を有しており、バネ部51aの他端は弁本体47aのバネ受け部49aに支持されている。
また、本変形例の弁本体47aは、断面略T字状に形成されており、弁本体47aの中央付近が突設することによってバネ受け部49aを形成している。
油分離器27は、上記第1実施形態の油分離器27に加えて、吐出室17とサイドブロック吐出通路44とを連通する高圧供給穴61が形成されている。
高圧供給穴61は、吐出室17内の高圧の冷媒をサイドブロック吐出通路44に流入させることで、弁本体47aをバネ部51aが縮む方向へ押圧している。
次に、本変形例の逆止弁45Aの動作について説明する。
図4(a)では、気体圧縮機1の停止時を示し、図4(b)では気体圧縮機1の駆動時を示している。
図4(a)に示す状態では、油分離器27に設けられた高圧供給穴61により、吐出室17から高圧の冷媒がサイドブロック吐出通路44に流入することで、バネ部51aが縮む方向に弁本体47aを押圧している。高圧の冷媒に押圧された弁本体47aの端部が段部46に当接することで、吐出口43を閉塞している。
また、図4(b)に示す状態のように、気体圧縮機1の駆動時には、圧縮された冷媒が吐出口43から吐出されることにより、高圧の冷媒が弁本体47aを段部46から離間する方向へ押圧し、吐出口43を開口する。このとき、弁本体47aは、高圧供給穴61を閉塞して、吐出室17から高圧の冷媒がサイドブロック吐出通路44に流入することを防止している。
図4(b)に示す気体圧縮機1の駆動状態から気体圧縮機1が停止すると、吐出室17から高圧の冷媒が弁本体47aをバネ部51aが縮む方向に押圧し、弁本体47aが段部46に当接し、図4(a)に示す状態となる。
上記構成とすることにより、上記第1実施形態と同様の効果を得ることができる。
〔第2実施形態〕
図5,6を用いて、第2実施形態について説明する。なお、上記第1実施形態及び変形例と同様の構成については、説明を省略する。
図5,6に示す気体圧縮機1の圧縮部3は、リアサイドブロック23b及び油分離器27、逆止弁45Bの構成が上記第1実施形態及び変形例と異なっている。
本実施形態では、リアサイドブロック23bの吐出口43とサイドブロック吐出通路44とが兼ねて構成され、油分離器27の連通路55に逆止弁45Bが配置されている。
逆止弁45Bは、図5(b)、図6(b)に示すように、弁座52b,54bがそれぞれ連通路55に固定されている。
弁座52bは、断面略O字状に形成されており、内周には冷媒通路60bが設けられている。また、弁座54bも断面略O字状に形成され、内周に冷媒通路62bが設けられるとともに、弁座52b側に向けてバネ支持部56bが突設されている。
バネ部51bは、このバネ支持部56bにバネ部51bの一端側が支持され、他端側は弁本体47bのバネ受け部49bに支持されている。
次に、本実施形態の逆止弁45Bの動作について説明する。
図5(a),(b)では、気体圧縮機1の停止時を示し、図6(a),(b)では、気体圧縮機1の駆動時を示している。
図5(a),(b)に示す状態では、バネ部51bの付勢力によって弁本体47bが弁座52bに当接し、冷媒通路60bを閉塞している。
また、図6(a),(b)に示す状態では、圧縮された冷媒が吐出口43から吐出されることにより、高圧の冷媒が弁本体47bを弁座52bから離間する方向へ押圧し、弁座52bの冷媒通路60bを開口する。
なお、本実施形態のバネ部51bは、冷媒通路60bを開口した弁本体47bが、弁座54bの冷媒通路62bを閉塞しない程度の付勢力を有している。
図6(a),(b)に示す逆止弁45Bが開いた状態から、気体圧縮機1が停止すると、バネ部51bの付勢力によって、弁本体47bが弁座52bに当接し、冷媒通路60bを閉塞する。つまり、図5(a),(b)に示すような逆止弁45Bが閉じた状態となる。
本実施形態によれば、気体圧縮機1の駆動時には、吐出された高圧の冷媒によって逆止弁45Bを押圧して吐出通路38を開き、シリンダ室25内で圧縮した冷媒を吐出通路38を介して吐出室17へ吐出することができる。また、気体圧縮機1の停止直後にバネ部51bの付勢力によって逆止弁45Bが冷媒通路60bを直ちに閉塞するため、吐出室17へ吐出した高圧の冷媒がシリンダ室25を介して低圧である吸入室13へ逆流することを防止することができる。したがって、冷媒の逆流による圧縮部の逆回転を防止することができ、異音の発生を防止することができる。
〔第3実施形態〕
図7を用いて、第3実施形態について説明する。なお、上記第1,2実施形態及び変形例と同様の構成については、説明を省略する。
図7に示す気体圧縮機1の圧縮部3は、フロントサイドブロック23a及び逆止弁45Cの構成が第1,2実施形態及び変形例と異なっている。
本実施形態のフロントサイドブロック23aは、吸入室13からシリンダ室25へ冷媒を吸入する吸入孔37と、吸入孔37と連続して設けられ逆止弁45Cが配置されるサイドブロック吸入通路40と、吸入孔37とサイドブロック吸入通路40との間に形成されて逆止弁45Cが当接する段部46cとを備えている。
逆止弁45Cは、一端側がバネ受け部49cに支持され、他端側を弁座52cによって支持されている。
次に、本実施形態の逆止弁45Cの動作について説明する。
図7(a)では、気体圧縮機1の停止時を示し、図7(b)では、気体圧縮機1の駆動時を示している。
図7(a)に示す状態では、バネ部51cの付勢力によって弁本体47cが段部46cに当接し、吸入孔37を閉塞している。
また、図7(b)に示す状態では、シリンダ室25へ冷媒を吸入するため、吸入する冷媒の圧力が弁本体47cを段部46cから離間する方向へ押圧し、吸入孔37が開口する。
図7(b)に示す逆止弁45Cが開いた状態から、気体圧縮機1が停止すると、バネ部51cの付勢力によって、弁本体47cが段部46cに当接し、吸入孔37を閉塞する。つまり、図7(a)に示すような逆止弁45Cが閉じた状態となる。
本実施形態によれば、気体圧縮機1の駆動時には、シリンダ室25内へ冷媒を吸入する圧力によって逆止弁45Cを押圧して吸入通路36を開き、シリンダ室25内で圧縮した冷媒を吐出室17へ吐出することができる。また、気体圧縮機1の停止時には、バネ部51cの付勢力によって、逆止弁45Cが吸入孔37を直ちに閉塞するため、吐出室17へ吐出された高圧の冷媒がシリンダ室25を通って低圧である吸入室13へ逆流することを防止することができる。したがって、冷媒の逆流による圧縮部の逆回転を防止することができ、異音の発生を防止することができる。
〔第4実施形態〕
図8を用いて、第4実施形態について説明する。なお、上記第1〜3実施形態及び変形例と同様の構成については、説明を省略する。
図8に示す気体圧縮機1の圧縮部3は、フロントサイドブロック23aの吸入孔37に逆止弁45Dを設けている。
本実施形態の逆止弁45Dは、開口部48dを有する弁収容部46dと、弁本体47dと、バネ受け部49dと、バネ部51dとを備えている。
サイドブロック吸入通路40と連通する弁収容部46dは、吸入室13から冷媒を吸入する開口部48dと、バネ部51dの他端を支持するバネ支持部56dとを備えている。
次に、本実施形態の逆止弁45Dの動作について説明する。
図8では、気体圧縮機1の停止時を示している。
図8に示す状態では、バネ部51dの付勢力によって弁本体47dが弁収容部46dの開口部48dに当接することで閉塞し、サイドブロック吸入通路40へ冷媒の流入を阻止している。また、気体圧縮機1の駆動時には、シリンダ室25へ冷媒を吸入するため、吸入する冷媒の圧力が弁本体47dを開口部48dから離間する方向へ押圧し、サイドブロック吸入通路40へ冷媒を吸入する。
逆止弁45Dが開いた状態から、気体圧縮機1が停止すると、バネ部51dの付勢力によって、弁本体47dが開口部48dに当接し、開口部48dを閉塞する。つまり、図8に示すような逆止弁45Dが閉じた状態となる。
本実施形態によれば、気体圧縮機1の駆動時には、シリンダ室25内へ冷媒を吸入する圧力によって逆止弁45Dを押圧して吸入通路36を開き、シリンダ室25内で圧縮した冷媒を吐出室17へ吐出することができる。また、気体圧縮機1の停止時には、バネ部51dの付勢力によって、逆止弁45Dが開口部48dを直ちに閉塞するため、吐出室17へ吐出した高圧の冷媒がシリンダ室25を通って低圧である吸入室13へ逆流することを防止することができる。したがって、冷媒の逆流による圧縮部の逆回転を防止することができ、異音の発生を防止することができる。
なお、上記した第1〜4実施形態及び変形例は、適宜組み合わせることは勿論可能である。
1 気体圧縮機
2 ハウジング
3 圧縮部
13 吸入室
17 吐出室
21 シリンダブロック
23 サイドブロック
25 シリンダ室
29 ロータ
36 吸入通路
38 吐出通路
45,45A,45B,45C,45D 逆止弁

Claims (3)

  1. 吸入室(13)と吐出室(17)とを備えるハウジング(2)と、ハウジング(2)内に収容される圧縮部(3)とを備え、
    前記圧縮部(3)は、内周にシリンダ室(25)を有する圧縮ブロック(10)と、前記シリンダ室(25)内に回転自在に配置されるロータ(29)とを備え、
    前記圧縮ブロック(10)には、前記吸入室(13)から前記シリンダ室(25)へ冷媒を吸入する吸入通路(36)と、前記吐出室(17)へ前記シリンダ室(25)内の冷媒を吐出する吐出通路(38)が設けられた気体圧縮機(1)であって、
    前記吸入通路(36)または前記吐出通路(38)の少なくともいずれか一方の通路内に逆止弁(45,45A,45B,45C,45D)を配置したことを特徴とする気体圧縮機(1)。
  2. 請求項1に記載の気体圧縮機(1)であって、
    前記圧縮ブロック(10)は、吐出チャンバ(34)と、前記圧縮ブロック(10)に固定される油分離器(27)に連通するサイドブロック吐出通路(44)とを備え、
    前記サイドブロック吐出通路(44)に逆止弁(45,45A)が設けられたことを特徴とする気体圧縮機(1)。
  3. 請求項1に記載の気体圧縮機(1)であって、
    前記シリンダ室(25)から吐出される冷媒は、前記圧縮ブロック(10)に固定される油分離器(27)を経由して前記吐出室(17)へ吐出され、
    前記逆止弁(45B)は、前記油分離器(27)に設けられたことを特徴とする気体圧縮機(1)。
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