JP3814259B2 - 気体圧縮機 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、カーエアコンシステム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。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種のベーンロータリー型気体圧縮機としては、図１７に示す構造のものが知られている。（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
同図のベーンロータリー型気体圧縮機は、内周楕円状のシリンダ４内にロータ８が回転可能に収容され、そのシリンダ４とロータ８との間の隙間空間がシリンダ室１４となっている。また、ロータ８外周面のベーン溝１１にはベーン１２が摺動可能に装着されている。このベーン１２はロータ８の外周面からシリンダ４の内周面に向かって出没可能に設けられ、かつ、上記シリンダ室１４を複数の小室に仕切る構造となっている。そして、この仕切られた小室が圧縮室１５としてロータ８の回転により容積の大小変化を繰り返し、その容積変化により圧縮室１５内で冷媒ガスが圧縮される。
【０００４】
上記のような構造からなるベーンロータリー型気体圧縮機において、その圧縮に用いられる冷媒としては、例えばＲ１３４ａとＣＯ２がある。ＣＯ２冷媒はＲ１３４ａ冷媒に比し約６〜７倍の能力を持っている。従って、ＣＯ２冷媒を用いるタイプのベーンロータリー型気体圧縮機の場合は、Ｒ１３４ａを用いるタイプのベーンロータリー型気体圧縮機に比べて、約１／７〜１／６という小吐出容量で同等の冷房能力を得ることができる。また、ＣＯ２冷媒タイプのベーンロータリー型気体圧縮機をモータで駆動する電動式の場合は、エンジン駆動方式の場合に比べて、さらに小吐出容量で済む。これは、電動式の場合はエンジンの通常運転回転数より高回転で気体圧縮機を運転することが可能となり、冷媒ガスの単位時間当たりの吐出容量が多くなるからである。
【０００５】
ＣＯ２冷媒に対応したベーンロータリー型気体圧縮機の小吐出容量化を実現する具体的な手法として、シリンダ４の軸方向幅を小さくする方法がある。これ以外にも小吐出容量化を図る方法はあるが、ベーン１２の耐久性という観点からみた場合、シリンダ４の軸方向幅を小さくする方法が最適である。
【０００６】
すなわち、ＣＯ２冷媒タイプのベーンロータリー型気体圧縮機では、圧縮された高圧冷媒ガスの吐出圧力が約１０〜１２ＭＰａと高い。このため、各部品の強度や剛性を高める必要性がある。特にベーン１２背面（ベーン１２の進行方向前後の面）の耐磨耗性等、ベーン１２の耐久性の向上を図る必要がある。そのためには、シリンダ４の軸方向幅を小さくしてシリンダ４の楕円短径をできる限り大きく構成することが望ましい。このように構成すると、ベーン１２の摺動をガイドするベーン溝１１の長さ（ベーン１２のガイド長）を比較的長く設けることができることと、シリンダ４の楕円振幅（（楕円長径−楕円短径）／２）が小さくなるため、ベーン１２背面の耐磨耗性が向上するからである。
【０００７】
しかし、小吐出容量化を図るために上記の如くシリンダ４の軸方向幅を小さくすると、リードバルブ２１の強度が低下し、リードバルブ２１が破損しやすくなる等、機器耐久性の問題と、内部リークによる性能の低下という新たな問題が生じる。
【０００８】
すなわち、図１７のベーンロータリー型気体圧縮機では、シリンダ楕円短径部４‐１付近のシリンダ４外周が切り欠かれ、この切り欠き部６０の内側空間からなるシリンダ吐出空間１６とシリンダ室１４側とがシリンダ楕円短径部４‐１のシリンダ吐出孔２０を介して連通する構造と、上記のような切り欠き部６０にシリンダ吐出孔２０を開閉するためのリードバルブ２１が取り付けられる構造を採用している。
【０００９】
このような構造において、シリンダ４の軸方向幅を小さくすると、▲１▼リードバルブ２１の固定端２１ｂ側に十分な幅を設けることができない。また、▲２▼リードバルブ２１を切り欠き部６０に取り付けるための固定ボルト３１が小さくならざるを得ず、固定ボルト３１によるリードバルブ２１の押付け力が不足する。さらに、▲３▼固定ボルト３１のネジ孔周辺部に十分な肉厚を設けることができないこと等から、リードバルブ２１の機械的強度が低く、リードバルブ２１の固定端２１ｂや固定ボルト３１のネジ孔が破損しやすく、機器耐久性の問題が生じる。
【００１０】
また、シリンダ４の軸方向幅を小さくすると、シリンダ４全体で機械的強度が特に低い部分、すなわち切り欠き部６０が形成されているシリンダ楕円短径部４‐１周辺の機械的強度（例えば剛性）が更に低下し、シリンダ楕円短径部４‐１のシリンダ吐出孔２０周辺で膜振動が発生し、膜振動による騒音も発生する。これに加えて、シリンダ４とその端部に取り付けられている図示しないサイドブロックの間の微小隙間を通じて高圧のシリンダ室１４側から低圧側へ高圧冷媒ガスがリークするという、いわゆる内部リークが発生し、体積効率が悪くなり、性能が低下するという問題もある。
【００１１】
【特許文献１】
特開平１０‐２５２６７６号公報
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記問題点を解決するためになされたもので、その目的とするところは、性能がよく耐久性に優れた小吐出容量のベーンロータリー型気体圧縮機を実現し提供できるようにすることにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、シリンダと、上記シリンダ内に回転可能に収容されたロータと、上記ロータの外周面から上記シリンダの内周面に向かって出没可能に設けられるとともに、上記シリンダと上記ロータの間の隙間空間からなるシリンダ室を複数の小室に仕切るベーンと、上記ベーンにより仕切られた複数の小室からなるとともに、上記ロータの回転により容積の大小変化を繰り返し、この容積変化により冷媒ガスを圧縮する構造の圧縮室と、上記圧縮室の外側に設けたシリンダ吐出空間と、上記圧縮室側に一端を開口し、上記シリンダ吐出空間側に他端を開口してなるとともに、上記圧縮室で圧縮された冷媒ガスを上記シリンダ吐出空間側へ導くシリンダ吐出孔と、上記シリンダ吐出空間側に配置され、上記シリンダ吐出孔を開閉するリードバルブとを有し、上記リードバルブは、上記シリンダ軸方向に沿って設置されるとともに、その先端部側が上記シリンダ吐出孔のガス流出口と対向し、その後端部側が上記シリンダの端部を塞いでいるサイドブロックに取り付け固定されてなることを特徴とするものである。
【００１４】
本発明において、上記シリンダ吐出空間については、上記シリンダの肉厚部に穿設された孔の内側空間からなる構造を採用することができる。
【００１５】
本発明において、上記シリンダ吐出空間を形成する孔は、断面長孔形状としてもよい。
【００１６】
本発明において、上記シリンダ吐出空間は、上記シリンダの外周面を一部切り欠いてなる切り欠き溝の内側空間からなる構造を採用することができる。
【００１７】
本発明において、上記シリンダ吐出空間を形成する切り欠き溝は、シリンダ一端から他端に亘ってスリット状に切り欠き形成されるとともに、その両溝側壁が溝底面から垂直に立ち上がる構造としてもよい。
【００１８】
本発明においては、上記シリンダ吐出空間と上記サイドブロックに穿設された吐出通路とにより一連のストレートな高圧冷媒ガスの吐出流路が形成されてなる構造を採用することができる。
【００１９】
本発明はまた、上記リードバルブの上面に配置されるバルブサポートと、上記リードバルブの下面側に配置されるバルブスペーサと、上記シリンダ吐出空間と上記サイドブロックに穿設された吐出通路とにより形成される高圧冷媒ガスの吐出流路と、上記吐出流路の底面に、上記リードバルブ、バルブサポート、バルブスペーサを重ねて一緒に固定する固定手段とを具備してもよい。
【００２０】
本発明において、上記固定手段については、上記サイドブロックの上記吐出通路の底面に固定ボルト用のネジ孔を設けるとともに、このネジ孔と固定ボルトで上記リードバルブ、バルブスペーサ、バルブサポートをまとめて上記サイドブロック側に取り付け固定する構造を採用することができる。
【００２１】
本発明において、上記固定手段については、上記サイドブロックの外表面に固定ボルト用のネジ孔を設けるとともに、このネジ孔と固定ボルトで上記リードバルブ、バルブスペーサ、バルブサポートをまとめて上記サイドブロック側に取り付け固定する構造を採用することもできる。
【００２２】
本発明においては、上記シリンダの両端に上記サイドブロックが設けられるとともに、上記シリンダ吐出空間を挟んでその左右両側近傍に配置されてなる固定ボルトで、上記シリンダとその両端のサイドブロックとが一緒に締め付け固定される構造を採用することができる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について図１乃至図１６を基に詳細に説明する。
【００２４】
図１は本発明の一実施形態である気体圧縮機全体の構成断面図、図２は図１の気体圧縮機における圧縮機構周辺部の断面図、図３は図２のＡ‐Ａ線断面図、図４は図２のＢ部拡大図、図５は図４のＣ矢視図である。
【００２５】
図１の気体圧縮機は、ＣＯ２冷媒に対応した小吐出容量のベーンロータリー型気体圧縮機であり、この気体圧縮機は、一端開口型コンプレッサケース１内に圧縮機構２を収納し、かつ、該コンプレッサケース１の開口端にフロントヘッド３を取り付けてなる、いわゆるシェル構造を採用している。
【００２６】
図２に示したように、圧縮機構２は筒状のシリンダ４を有し、シリンダ４のフロント側４Ｆ開口端とリア側４Ｒ開口端は、それぞれに取り付けられたサイドブロック５、６で塞がれている。以下、シリンダ４のフロント側４Ｆ端部を塞いでいるサイドブロック５のことを「フロント側サイドブロック」といい、同シリンダ４のリア側４Ｒ端部を塞いでいるサイドブロック６のことを「リア側サイドブロック」という。
【００２７】
シリンダ４の内側にはロータ軸７を介してロータ８が回転可能に収容されている。ロータ軸７はロータ８の軸心に一体に設けられ、かつ、フロント側およびリア側サイドブロック５、６の軸受９、１０で支持されている。この両サイドブロック５、６の軸受９、１０はそれぞれのサイドブロック５、６の表裏面を貫通する孔形状となっている。
【００２８】
図３に示したように、ロータ８の外周面にはスリット状のベーン溝１１が５つ切り込み形成されている。これらのベーン溝１１にはそれぞれ１枚ずつベーン１２が摺動可能に装着されている。各ベーン１２はロータ８の外周面からシリンダ４の内周面に向かって出没可能に設けられている。
【００２９】
本実施形態では、筒状のシリンダ４はその内周が楕円状に形成され、この内周楕円状のシリンダ４の中心に真円のロータ８を配置することで、シリンダ４とロータ８との間の隙間空間からなる三日月型のシリンダ室１４がロータ軸７を中心として１８０°対向する位置に２つ形成される構造と、この２つのシリンダ室１４がベーン１２により複数の小室に仕切り形成される構造を採用している。
【００３０】
上記の如くベーン１２により仕切られた小室が圧縮室１５である。圧縮室１５は、ロータ８と一体にベーン１２が図中矢印イの方向へ回転することにより容積の大小変化を繰り返し、この容積変化により冷媒ガスの吸入・圧縮・吐出を行なう構造となっている。
【００３１】
シリンダ楕円短径部４‐１に近い圧縮室１５の外側にはシリンダ吐出空間１６が設けられている。このシリンダ吐出空間１６の具体的な構造形態については各種考えられる。本実施形態では、その構造形態例として、シリンダ吐出空間１６が孔状の形態からなる構成を採用している。
【００３２】
すなわち、本実施形態の気体圧縮機では、シリンダ楕円短径部４‐１のシリンダ肉厚部に、シリンダ一端から他端に亘って断面長孔形状の孔１７を穿孔し、この孔１７の内側空間がシリンダ吐出空間１６となっている。従って、本実施形態のシリンダ吐出空間１６は断面長孔状の孔構造である。
【００３３】
上記のような孔構造のシリンダ吐出空間１６の採用により、そのシリンダ吐出空間１６周辺のシリンダ剛性の向上が図られている。これは、シリンダ４の外周面全体が切り欠きのない連続した面となることと、シリンダ吐出空間１６の外側に、シリンダ４の肉厚部からなる補強リブ４‐２が形成される構造となるからである。
【００３４】
図４に示したように、上記シリンダ吐出空間１６はリア側サイドブロック６の吐出通路１８を介して図１に示す吐出室１９側に連通している。
【００３５】
上記吐出通路１８は、上記シリンダ４の孔１７をリア側サイドブロック６にそのまま延長形成してなる孔構造であって、かつ、シリンダ吐出空間１６から吐出室１９側へ向かってストレートに抜ける通路構造となっている。
【００３６】
従って、本実施形態の場合、上記シリンダ吐出空間１６と吐出通路１８は、シリンダ軸方向に沿ってシリンダ４からリア側サイドブロック６に亘る一連のストレートな孔状の吐出流路Ｒ１を形成している。
【００３７】
上記吐出室１９は、リア側サイドブロック６とコンプレッサケース１の内側密閉端との間のリア側サイドブロック後方空間から構成されている。また、この吐出室１９はコンプレッサケース１の吐出ポート１‐１を介して図示しないエアコンシステムの高圧部側に連通する。
【００３８】
図２〜４に示すように、シリンダ楕円短径部４‐１には、圧縮室１５で圧縮された冷媒ガスをシリンダ吐出空間１６側へ導く通路として、シリンダ吐出孔２０が穿設されている。
【００３９】
このシリンダ吐出孔２０の一端２０ａ（ガス流入口）側は、略最小容量の圧縮室１５（１５‐１）側に連通する構造となっている。また、同シリンダ吐出孔２０の他端２０ｂ（ガス流出口）側は、シリンダ吐出空間１６側に連通するように構成されている。
【００４０】
上記シリンダ吐出孔２０のガス流出口（他端２０ｂ）側には、リードバルブ２１、バルブスペーサ２２、バルブサポート２３等からなる吐出弁機構２４が設けられている。
【００４１】
リードバルブ２１は、シリンダ吐出空間１６と吐出通路１８からなるストレートな吐出流路Ｒ１の直進方向、すなわちシリンダ軸方向に沿って、その吐出流路Ｒ１内の底面に設置され、かつ、シリンダ吐出空間１６側からシリンダ吐出孔２０を開閉する。
【００４２】
リードバルブ２１はシリンダ吐出空間１６内で上記の如くシリンダ軸方向に沿って設置されるから、シリンダ吐出空間１６のシリンダ周方向幅は、リードバルブ２１の長さに相当する程幅広く設ける必要はなく、リードバルブ２１の幅より少し広ければ足る。
【００４３】
リードバルブ２１の先端部２１ａは、リフト端としてシリンダ吐出孔２０の他端２０ｂ（ガス流出口）と対向する位置に配置されている一方、同リードバルブ２１の後端部２１ｂは固定端としてリア側サイドブロック６側に取り付け固定されている。
【００４４】
従って、本実施形態の場合、リードバルブ２１は、その先端部２１ａ側が下面の弁座面２５に対して所定の角度で上方にリフトアップし持ち上がる構造となっている。尚、このリードバルブ２１の上記弁座面２５は、吐出流路Ｒ１の底面側であって、シリンダ吐出孔２０の他端２０ｂ（ガス流出口）周縁部に設けられている。
【００４５】
バルブスペーサ２２は、リードバルブ２１の下面に配置されて、リードバルブ２１下面と弁座面２５との間に微小隙間を形成する。この微小隙間の形成は、油膜でリードバルブ２１が弁座面２５に貼り付く現象を防止し、リードバルブ２１のスムーズな開閉動作を得るためである。
【００４６】
バルブサポート２３は、リードバルブ２１の上面に位置し、該リードバルブ２１の開動作を規制する手段であって、リードバルブ２１と同じく吐出流路Ｒ１の直進方向（シリンダ軸方向）に沿って配置される構造となっている。
【００４７】
上記のように配置されたバルブサポート２３の先端部２３ａ側は、弁座面２５に対して所定の角度で上方に折り曲げられている一方、同バルブサポート２３の後端部２３ｂは、リードバルブ２１の後端部２１ｂと重ねてリア側サイドブロック６に取り付け固定されている。
【００４８】
本実施形態の気体圧縮機にあっては、上記２つのシリンダ室１４側においてそれぞれ冷媒ガスの吸入・圧縮・吐出という一連の動作が行なわれるが、この動作構造との関係から、上記シリンダ吐出空間１６と吐出通路１８からなる吐出流路Ｒ１、並びに、リードバルブ２１やバルブサポート２３等からなる吐出弁機構２４についても、その２つのシリンダ室１４と同様に、ロータ軸７を中心として１８０°対向する位置にそれぞれ１つずつ設けられている。
【００４９】
上記リードバルブ２１、バルブスペーサ２２およびバルブサポート２３という３部品をまとめて吐出流路Ｒ１内に位置決め固定する手段については各種考えられる。本実施形態では、その位置決め固定手段の具体的な構造例として、バルブガイドブロック３０と固定ボルト３１を用いる構造を採用している。
【００５０】
すなわち、本実施形態の気体圧縮機においては、吐出流路Ｒ１の吐出室側開口端（吐出通路１８の出口側開口端１８ａ）の周縁に、その一部を切りかいてなるガイド溝３２が設けられ、このガイド溝３２にバルブガイドブロック３０が挿入され嵌合する。この際、そのバルブガイドブロック３０は３つの基準面、すなわちガイド溝３２の両側面および底面に当接して所定の位置に位置決めセットされる。
【００５１】
図５に示したように、バルブガイドブロック３０には、その表面側に上記３部品（バルブスペーサ２２、リードバルブ２１、バルブサポート２３）より若干幅の広い部品装着溝３３が設けられ、この部品装着溝３３に上記３部品の各後端部側が重ねて組み付けセットされる。このとき、バルブスペーサ２２は、３つの基準面、すなわち部品装着溝３３の両側面３３ａ、３３ｂと底面３３ｃに当接して所定の位置に位置決めセットされる。また、リードバルブ２１とバルブサポート２３は、部品装着溝３３の両側面３３ａ、３３ｂに当接して所定の位置に位置決めセットされる。
【００５２】
従って、予めバルブガイドブロック３０の部品装着溝３３にバルブスペーサ２２、リードバルブ２１、バルブサポート２３をその順に組付けた後、この組付け構造体３４のバルブガイドブロック３０側をガイド溝３２に挿入すれば、そのバルブガイドブロック３０とガイド溝３２とにより組付け構造体３４中のリードバルブ２１、バルブスペーサ２２、バルブサポート２３が吐出流路Ｒ１内の定位置に位置決めされる。
【００５３】
上記のように位置決めされたリードバルブ２１、バルブスペーサ２２およびバルブサポート２３は、図４のように上記固定ボルト３１を用いてリア側サイドブロック６側に取り付け固定される。
【００５４】
すなわち、本実施形態の気体圧縮機においては、リア側サイドブロック６の周面に、吐出通路１８に向かって穿設されたネジ溝付のボルト挿通孔３５が設けられるとともに、そのボルト挿通孔３５直下の吐出流路Ｒ１底面に固定ボルト３１用のネジ孔３６が設けられる構造を採る。
【００５５】
そして、上記ボルト挿通孔３５から吐出流路Ｒ１側に固定ボルト３１が挿入され、このように挿入された固定ボルト３１の先端部がリードバルブ２１、バルブスペーサ２２、バルブサポート２３を貫通して吐出流路Ｒ１底面のネジ孔３６に係合することにより、リードバルブ２１、バルブスペーサ２２、バルブサポート２３が一緒にリア側サイドブロック６側に当該固定ボルト３１で締め付け固定される。この締付け固定後に、ネジ溝付のボルト挿通孔３５は密閉ネジ３７で密閉される。
【００５６】
シリンダ４、フロント側サイドブロック５、リア側サイドブロック６の３部品を一体化する構造について各種考えられる。本実施形態では、その一体化構造の一例として、上記３部品を貫くＢＢ・ＣＹ固定ボルト３８‐１〜３８‐６を６つ用意し（図３参照）、これらのＢＢ・ＣＹ固定ボルト３８‐１〜３８‐６で上記３部品をまとめて一緒に締め付け固定するという構造を採用している。
【００５７】
上記のようなボルト一体化構造において、６つのＢＢ・ＣＹ固定ボルト３８‐１〜３８‐６はいずれもシリンダ４周方向に所定の間隔で配置されるが、そのうち、２つのＢＢ・ＣＹ固定ボルト３８‐１、３８‐２は、一方のシリンダ吐出空間１６（１６‐１）を挟んでその左右両側近傍に配置され、また、他の２つのＢＢ・ＣＹ固定ボルト３８‐４、３８‐５は、他方のシリンダ吐出空間１６（１６‐１）を挟んでその左右両側近傍に配置される。
【００５８】
シリンダ吐出空間１６の両側近傍に位置する２つのＢＢ・ＣＹ固定ボルト３８‐１、３８‐２のシリンダ周方向配置角度が小さいほど、そのシリンダ吐出空間１６付近のシリンダ剛性は高くなる。これは、そのボルト締付け力がシリンダ吐出空間１６の両側に効果的に作用するためである。
【００５９】
尚、残りの２つのＢＢ・ＣＹ固定ボルト３８‐３、３８‐６は、２つのシリンダ吐出空間１６‐１、１６‐２をシリンダ周方向に結ぶ円弧線分の略中間に配置される構造となっている。
【００６０】
本実施形態の気体圧縮機では、上述の通り、孔構造からなるシリンダ吐出空間１６の採用により、シリンダ吐出空間１６の外側に、シリンダ４の肉厚部からなる補強リブ４‐２が形成される構造を採っているため、シリンダ吐出空間１６付近におけるシリンダ剛性は高められている。これに加えて、さらに、本実施形態の気体圧縮機では、上記のようにリードバルブ２１をシリンダ軸方向に沿って設置することにより、シリンダ吐出空間１６のシリンダ周方向幅を極力狭くする構造を採っている。このため、シリンダ吐出空間１６の両側近傍を貫通しシリンダ４、フロント側サイドブロック５、リア側サイドブロック６を一体化している固定ボルト、すなわちＢＢ・ＣＹ固定ボルト３８‐１、３８‐２及び３８‐４、３８‐５のシリンダ周方向配置角度が小さく設けられるから、シリンダ吐出空間１６付近でシリンダ４とサイドブロック５、６が堅固に一体化され、シリンダ吐出空間１６付近におけるシリンダ剛性がより一層高められている。従って、そのシリンダ吐出空間１６側に開口しているシリンダ吐出孔２０周辺で膜振動やそれによる騒音の発生を効果的に防止することができ、また内部リークの発生も効果的に防止でき、体積効率がよく、性能の向上を図れるという利点がある。
【００６１】
ここで、内部リークについてさらに詳細に説明する。本実施形態の気体圧縮機では、シリンダ楕円短径部４‐１付近で高圧部と低圧部が隣接している。シリンダ楕円短径部４‐１付近においてシリンダ吐出孔２０から高圧冷媒ガスを吐出する直前の圧縮室１５（１５‐１）は略最小の容積であって、圧力が最大の高圧部となる。一方、シリンダ楕円短径部４‐１付近においてシリンダ吐出孔２０から高圧冷媒ガスを吐出した後の圧縮室１５（１５‐２）も小容積であるが、この圧縮室１５（１５‐２）は高圧冷媒ガスを吐出した後であるので圧力が低く、低圧部となる。さらに、高圧冷媒ガスの吐出により低圧化した圧縮室１５（１５‐２）には新たに低圧の吸入室３９側から低圧冷媒ガスが導入されるが、その導入に必要な低圧の吸入口もシリンダ楕円短径部４‐１付近に開口している。これらのことから、シリンダ楕円短径部４‐１付近におけるシリンダ剛性が低いと、シリンダ４とフロント側サイドブロック５やリア側サイドブロック６との間の微小隙間を経て高圧のシリンダ室１４側から低圧側へ高圧冷媒ガスがリークするという、いわゆる内部リークが発生する。
【００６２】
そして、上記のような内部リークを効果的に防止するために、本実施形態の気体圧縮機では、シリンダ楕円短径部４‐１付近におけるシリンダ剛性を極力高める手段として、上記のようなＢＢ・ＣＹ固定ボルト３８‐１〜３８‐６のシリンダ周方向配置構造や、シリンダ吐出空間１６を孔構造とする構成が採用されている。
【００６３】
尚、上記吸入室３９は、フロント側サイドブロック５とフロントヘッド３の内面との間に設けられ、かつ、フロントヘッド３の吸入ポート３‐１を介し図示しないエアコンシステムの低圧部側に接続されており、その低圧部側から吸入ポート３‐１を介して吸入室３９内に低圧の冷媒ガスが導入される。
【００６４】
次に、上記の如く構成された本実施形態の気体圧縮機の動作について図１乃至図４を参照しながら説明する。
【００６５】
本実施形態の気体圧縮機にあっては、図１に示したように、例えばエンジンやモータ等の回転力がフロントヘッド３側の電磁クラッチ４０を介してロータ軸７に伝達され、これによりロータ軸７と一体にロータ８が図中矢印イの方向へ回転する。
【００６６】
ロータ８が回転すると、このロータ８の回転角度に応じて図３に示す圧縮室１５の容積が大小変化し、この容積変化により冷媒ガスの吸入、圧縮、吐出という一連の動作が行なわれる。
【００６７】
すなわち、圧縮室１５の容積変化が生じると、その容積増加の過程にある圧縮室１５が吸入室３９内の低圧冷媒ガスを吸入する。この吸入動作はフロント側サイドブロック５内面の吸入口（図示省略）や、シリンダ４の吸入通路（図示省略）とリア側サイドブロック６内面の吸入口（図示省略）を介してシリンダ４の両端側から行なわれる。
【００６８】
上記の如く冷媒ガスを吸入した圧縮室１５の容積が減少し始めると、その容積減少効果によりその圧縮室１５内の冷媒ガスが圧縮される。これにより、圧縮室１５内の冷媒ガスは高圧となり、この高圧冷媒ガスの圧力がシリンダ４の内壁に作用し、シリンダ４に引っ張り応力が生じる。このとき、断面積が他の部位よりも小さいシリンダ吐出孔２０付近に応力が集中するが、本実施形態の場合、そのシリンダ吐出孔２０を含むシリンダ吐出空間１６付近のシリンダ剛性が高められているから、シリンダ吐出孔２０を起点とするシリンダの断裂やシリンダ吐出孔２０付近でのシリンダ４の弾性変形が生じることはない。
【００６９】
その後、シリンダ楕円短径部４‐１付近で圧縮室１５の容積が最小付近に近づく。この略最小容積となった圧縮室１５（１５‐１）内の高圧冷媒ガス圧は、シリンダ吐出空間１６内の圧力とリードバルブ２１のバネ力との総合力より大となる。
【００７０】
そして、上記のような総合力より大きい圧縮室１５（１５‐１）内の高圧冷媒ガス圧がシリンダ吐出孔２０を介しリードバルブ２１に作用し（図４参照）、これにより、リードバルブ２１の先端部２１ａ（リフト端）が弁座面２５の上方に持ち上がる。
【００７１】
その際、リードバルブ２１の付け根である後端部２１ｂ（固定端）付近に大きな曲げ応力が集中し、また、リードバルブ後端部２１ｂを固定している固定ボルト３１のネジ孔３６にも大きな多大な応力が掛かるが、これらのことではリードバルブ２１の破損や固定ボルト３１の緩みは生じない。
【００７２】
すなわち、本実施形態の気体圧縮機においては、小吐出容量化を図るため、シリンダ４の軸方向幅を小さく構成しているが、これと同時に、リードバルブ２１の後端部２１ｂ（固定端）側がリア側サイドブロック６に取り付け固定される構造も採用した。これにより、▲１▼シリンダ軸方向幅の制限を受けることなく、リードバルブ２１の固定端（後端部２１ｂ）側に十分な幅を設けること、▲２▼必要十分な大きさの固定ボルト３１を用いて十分な押付け力でリードバルブ２１を固定すること、▲３▼固定ボルト３１用のネジ孔３６周辺にも必要十分な肉厚を確保することが可能となり、このことから固定端側の幅が広いリードバルブ２１を大きな固定ボルトでリア側サイドブロックに強く締め付け固定するという構造を採っている。従って、リードバルブ２１の機械的強度は高く、リードバルブ２１の固定端（後端部２１ｂ）や固定ボルト３１用のネジ孔３６が応力で破損するとか、固定ボルト３１に緩みが生じるという不具合が生じることはない。
【００７３】
上記のようにリードバルブ２１の先端部２１ａ（リフト端）が弁座面２５の上方に持ち上がると、シリンダ吐出孔２０が開となり、圧縮室１５（１５‐１）内の高圧冷媒ガスがシリンダ吐出孔２０からリードバルブ２１を介してシリンダ吐出空間１６側へ流出する。
【００７４】
シリンダ吐出空間１６に流出した高圧冷媒ガスは、次にリア側サイドブロック６の吐出通路１８を通って図１に示す吐出室１９側へ吐出する。
【００７５】
尚、吐出室１９側に連通している吐出通路１８の出口側開口端１８ａには油分離器４１が設けられ、吐出通路１８を通って吐出室１９側へ吐出する高圧冷媒ガスはこの油分離器４１の油分離フィルタ４２を通過する。その際、油分離フィルタ４２で高圧冷媒ガス中のオイル成分が分離される。この分離オイル成分は、油滴となって吐出室１９底部の油溜り４３に滴下し貯留される。油溜り４３のオイルは、吐出室１９内に吐出される高圧冷媒ガスの吐出圧で圧縮機構２の摺動部等へ圧送される。
【００７６】
図６は、リードバルブ２１、バルブスペーサ２２およびバルブサポート２３の位置決め固定手段に関する他の実施形態を示したものである。
【００７７】
すなわち、図１の気体圧縮機においては、その位置決め固定手段として、固定ボルト３１と密閉ネジ３７を用いたが、これに代えて、図６に示すような密閉部品付き固定ボルト５０を用いてもよい。
【００７８】
上記密閉部品付き固定ボルト５０は、通常のボルト５０‐１の頭部にそれより少し大径の密閉部品５０‐２を一体に設けた構造であって、その密閉部品５０‐２の周面にＯリング５０‐３が嵌め込まれた構造となっている。
【００７９】
上記構造の密閉部品付き固定ボルト５０を用いた場合も、密閉部品付き固定ボルト５０の先端部がリードバルブ２１、バルブスペーサ２２、バルブサポート２３を貫通して吐出流路Ｒ１底面のネジ孔３６に係合することにより、リードバルブ２１、バルブスペーサ２２、バルブサポート２３が一緒にリア側サイドブロック６側に当該密閉部品付き固定ボルト５０で締め付け固定されるが、このとき同時に、密閉部品５０‐２周面のＯリング５０‐３によりボルト挿通孔３５が密閉されるから、前述した密閉ネジ３７は不要である。
【００８０】
従って、上記構造の密閉部品付き固定ボルト５０を用いる場合は、ボルト挿通孔３５に密閉ネジ３７用のネジ溝を設ける必要もなく、そのネジ溝の形成加工を省略することができる点で、加工工数の削減を図れるとともに、密閉ネジ３７のネジ締め作業も不要であるから、機器の組立作業性の向上も図れる。
【００８１】
図７は本発明の他の実施形態である気体圧縮機における圧縮機構周辺部の断面図、図８は図７のＤ‐Ｄ線断面図、図９は図７のＥ部拡大図、図１０は図９のＦ矢視図である。
【００８２】
図１の気体圧縮機では、シリンダ吐出空間１６と吐出通路１８が孔の形態からなる構造を採用したが、これに代えて、この図７の気体圧縮機は、そのようなシリンダ吐出空間１６と吐出通路１８が溝の形態からなる構造を採用したものである。
【００８３】
すなわち、図７の気体圧縮機においては、図３に示す断面長孔形状の孔１７に代えて、シリンダ楕円短径部４‐１のシリンダ外周面に切り欠き溝５１（図８参照）が設けられている。
【００８４】
この切り欠き溝５１は、シリンダ一端から他端に亘ってスリット状に切り欠き形成されるとともに、その溝両側壁５１ａ、５１ｂが溝底面から垂直に立ち上がる構造となっており、このような形状の切り欠き溝５１の内側空間がシリンダ吐出空間１６として用いられている。
【００８５】
上記の如くシリンダ吐出空間１６を構成する切り欠き溝５１の形態として、その溝両側壁５１ａ、５１ｂが溝底面から垂直に立ち上がる構造を採用するものとしたのは、シリンダ吐出空間１６のシリンダ周方向幅をできるだけ小さくすることにより、そのシリンダ吐出空間１６の両側に配置されるＢＢ・ＣＹ固定ボルト３８‐１と３８‐２または３８‐４と３８‐５のシリンダ周方向配置角度を小さくし、シリンダ吐出空間１６付近のシリンダ剛性の向上を図るためである。
【００８６】
また、図７の気体圧縮機にあっても、シリンダ吐出空間１６はリア側サイドブロック６の吐出通路１８を介して吐出室１９に連通しているが、その吐出通路１８は切り欠き溝５２と孔５３を複合した形状となっている。
【００８７】
ここで、上記吐出通路１８を形成する切り欠き溝５２は、吐出通路１８の大部分を占め、シリンダ４の切り欠き溝５１側に連通し、かつ、該シリンダ４の切り欠き溝５１をそのままリア側サイドブロック６に延長形成してなる溝構造となっている。また、上記吐出通路１８を形成する孔５３については、吐出室１９と連通する側に位置し、かつ、断面長孔形状の孔構造となっている。そして、上記のような切り欠き溝５２と孔５３の複合形状からなる吐出通路１８もまた、シリンダ吐出空間１６から吐出室１９側へ向かってストレートに抜けるように構成されている。
【００８８】
従って、この図７の気体圧縮機においては、上記のような溝状のシリンダ吐出空間１６とその大部分が溝状の吐出通路１８とにより、シリンダ軸方向に沿ってシリンダ４からリア側サイドブロック６に亘る一連のストレートな溝状の吐出流路Ｒ１が形成され、この溝状の吐出流路Ｒ１内の底面にリードバルブ２１等が設置される。その際、吐出流路Ｒ１が溝状であるため、この吐出流路Ｒ１の真上から直接吐出流路Ｒ１底面にリードバルブ２１等をセットし組み付けることができる等、そのリードバルブ２１等の組み付け作業性がよい。また、吐出流路Ｒ１の底面側に設けられる弁座面２５やリードバルブ取り付け面５４等の加工も容易に行なうことができる。
【００８９】
図１１は吐出弁機構の他の構造例を示した断面図、図１２は図１１のＧ矢視図である。
【００９０】
図１の気体圧縮機における吐出弁機構２４では、図４のように吐出流路Ｒ１を構成する吐出通路１８の底面に固定ボルト３１用のネジ孔３６を設け、このネジ孔３６と固定ボルト３１でリードバルブ２１、バルブスペーサ２２、バルブサポート２３という３部品をまとめてリア側サイドブロック６に取り付け固定するという構造を採用したが、これに代えて、図１１に示すようなリードバルブ２１等の取り付け固定構造を採用することもできる。
【００９１】
すなわち、図１１のリードバルブ等の取り付け固定構造は、▲１▼吐出流路Ｒ１の外、具体的には吐出流路Ｒ１の吐出室側開口端（吐出通路１８の出口側開口端１８ａ）周縁のリア側サイドブロック６外表面に、固定ボルト３１用のネジ孔３６を設ける構造と、▲２▼リードバルブ２１、バルブスペーサ２２、バルブサポート２３の後端部側をＬ字状に屈曲形成し、この後端屈曲部２１‐１、２２‐１、２３‐１側が上記固定ボルト３１とネジ孔３６でリア側サイドブロック６外表面に締付け固定される構造を採用している。
【００９２】
また、この図１１の取り付け固定構造においては、リードバルブ２１、バルブスペーサ２２、バルブサポート２３を吐出流路Ｒ１の定位置に位置決めする手段として、上記のようなリア側サイドブロック６外表面のネジ孔３６と重なる位置にガイド溝３２が設けられている。
【００９３】
そして、上記ガイド溝３２にリードバルブ２１、バルブスペーサ２２、バルブサポート２３の後端屈曲部２１‐１、２２‐１、２３‐１が直接嵌合することにより、リードバルブ２１、バルブスペーサ２２、バルブサポート２３が吐出流路Ｒ１の定位置に位置決めされる。
【００９４】
この図１１の取り付け固定構造によると、固定ボルト３１の頭部がリア側サイドブロック６外表面側にあって、吐出流路Ｒ１内に固定ボルト３１の頭部が突出しないので、吐出流路Ｒ１内における高圧冷媒ガスの流れがよくなる。また、図４に示すバルブガイドブロック３０を用いなくても、リードバルブ２１、バルブスペーサ２２、バルブサポート２３の後端屈曲部２１‐１、２２‐１、２３‐１をガイド溝３２に直接嵌合させるだけで、リードバルブ２１、バルブスペーサ２２、バルブサポート２３を吐出流路Ｒ１の定位置に位置決めできるから、リードバルブ２１等の組み付け性もよい等の利点がある。
【００９５】
図１３は吐出弁機構の他の構造例を示した断面図、図１４は図１３のＨ矢視図である。
【００９６】
すなわち、図１１に示す吐出弁機構２４では「Ｌ」字状に屈曲したリードバルブ２１等を用いたが、これに代えて、この図１３の吐出弁機構２４は、「へ」の字状に屈曲形成したリードバルブ２１、バルブスペーサ２２、バルブサポート２３を採用したものである。このようなリードバルブ２１等の形態に合わせて、図１３の吐出弁機構２４では、そのガイド溝３２がリードバルブ２１等と同様な屈曲角度で吐出流路Ｒ１の底面から屈曲する構造となっている。
【００９７】
この図１３のように「へ」の字状のリードバルブ２１を採用した吐出弁機構２４によると、リードバルブ２１の寿命が増す点で、気体圧縮機の耐久性の向上を図れるという利点がある。すなわち、一般に、リードバルブ２１はその構成材質上硬く、Ｌ字のような９０°の曲げ加工には適さない。また、そのようにリードバルブ２１を９０°に曲げることが可能であるとしても、その折り曲げ部の応力が大となり、折り曲げ部を起点にリードバルブが破損しやすいが、この図１３のような「へ」の字状のリードバルブ２１は、小さな折り曲げ角度で折り曲げれば足りるから、折り曲げ部の曲げ応力が小さく、折り曲げ部を起点とするリードバルブ２１の破損を効果的に防止することが可能となり、リードバルブ２１が長期使用に十分耐えうるからである。
【００９８】
図１５は本発明の他の実施形態である気体圧縮機における圧縮機構周辺部の断面図、図１６は図１５のＪ‐Ｊ線断面図である。
【００９９】
図１の気体圧縮機では、リードバルブ２１、バルブスペーサ２２およびバルブサポート２３をリア側サイドブロック６に固定する構造を採用したが、これに代えて、この図１５の気体圧縮機は、リードバルブ２１、バルブスペーサ２２およびバルブサポート２３をフロント側サイドブロック５に固定する構造を採用したものである。
【０１００】
上記の如くリードバルブ２１等をフロント側サイドブロック５に固定する構造例として、この図１５の気体圧縮機においては、シリンダ４のフロント側４Ｆ端面と対向するフロント側サイドブロック５のシリンダ取り付け面に、シリンダ吐出空間１６と連続的に繋がるバルブ取り付け孔５５を穿孔形成し、かつ、このバルブ取り付け孔５５内にリードバルブ２１、バルブスペーサ２２およびバルブサポート２３の後端部側をまとめて一緒に挿入セットして固定ボルト３１で締め付け固定するという構造を採用している。
【０１０１】
ここで、上記の如くリードバルブ２１、バルブスペーサ２２およびバルブサポート２３をフロント側サイドブロック５に締付け固定する固定ボルト３１は、フロント側サイドブロック５周面のボルト挿通孔３５からバルブ取り付け孔５５側へ挿入される。
【０１０２】
すなわち、この図１５の気体圧縮機においては、フロント側サイドブロック５周面に、バルブ取り付け孔５５内に向かって穿設されたネジ溝付のボルト挿通孔３５が設けられるとともに、そのボルト挿通孔３５直下のバルブ取り付け孔５５底面に固定ボルト３１用のネジ孔３６が設けられる構造を採用している。
【０１０３】
そして、上記フロント側サイドブロック５周面のボルト挿通孔３５からバルブ取り付け孔５５側に固定ボルト３１が挿入され、この挿入された固定ボルト３１の先端部がリードバルブ２１、バルブスペーサ２２、バルブサポート２３を貫通してバルブ取り付け孔５５底面のネジ孔３６に係合し、これにより、リードバルブ２１、バルブスペーサ２２、バルブサポート２３が一緒にフロント側サイドブロック５に当該固定ボルト３１で締め付け固定される。この締付け固定後に、ネジ溝付のボルト挿通孔３５は密閉ネジ３７で密閉される。
【０１０４】
例えば、図１の気体圧縮機における吐出弁機構２４（図４参照）のようにリア側サイドブロック６にリードバルブ２１やバルブサポート２３を固定する構造では、そのリア側サイドブロック６が吐出流路Ｒ１の下流側に位置する構造上、リードバルブ２１やバルブサポート２３全体が吐出流路Ｒ１内に配置され、リードバルブ２１やバルブサポート２３自身が吐出流路Ｒ１内における高圧冷媒ガス流の吐出抵抗となりうる。
【０１０５】
一方、この図１５の気体圧縮機における吐出弁機構２４のようにフロント側サイドブロック５にリードバルブ２１やバルブサポート２３を固定する構造の場合は、そのリードバルブ２１やバルブサポート２３の大部分がフロント側サイドブロック５のバルブ取り付け孔５５内に収容され、吐出流路Ｒ１内における高圧冷媒ガス流を遮らない位置にリードバルブ２１やバルブサポート２３が配置されるから、高圧冷媒ガスの吐出抵抗の低減を図ることができるという利点がある。
【０１０６】
【発明の効果】
本発明にあっては、リードバルブの後端部側がサイドブロックに取り付け固定される構造を採用した。このため、この種の気体圧縮機の小吐出容量化を図る上で、シリンダの軸方向幅を小さくした場合でも、そのシリンダ軸方向幅の制限を受けることなく、リードバルブの固定端側に十分な幅を設けることができる。また、リードバルブを固定ボルトでサイドブロックに取り付け固定するものとした場合に、必要十分な大きさの固定ボルトを用いて十分な押付け力でリードバルブを固定することが可能となる。さらに、そのような固定ボルト用のネジ孔周辺にも必要十分な肉厚を確保することができること等から、リードバルブの機械的強度が向上し、リードバルブの固定端や固定ボルトのネジ孔の破損を効果的に防止することができ、耐久性に優れた小吐出容量のベーンロータリー型気体圧縮機を提供できる。
【０１０７】
また、本発明によると、シリンダ吐出空間側に設けられるリードバルブをシリンダ軸方向に沿って設置する構造を採用した。このため、リードバルブの長さに相当する幅の広いシリンダ吐出空間をシリンダ周方向に設ける必要がなく、シリンダ吐出空間のシリンダ周方向幅はリードバルブの幅より少し広ければ足り、シリンダ吐出空間のシリンダ周方向幅を狭く構成することができる。従って、シリンダ吐出空間の両側近傍を貫通する固定ボルトでシリンダとサイドブロックを一体化する構造を採用した場合に、その２つの固定ボルトのシリンダ周方向配置角度が小さくなる。これにより、シリンダ吐出空間付近でシリンダとサイドブロックが堅固に一体化され、シリンダ吐出空間付近におけるシリンダ剛性が高まることから、シリンダ吐出空間側に開口しているシリンダ吐出孔周辺で従来生じていた膜振動やそれによる騒音の発生を効果的に防止でき、またシリンダとサイドブロックとの間の微小隙間を通じて高圧のシリンダ室側から低圧側へ高圧冷媒ガスがリークするという、いわゆる内部リークの発生も効果的に防止でき、体積効率がよく性能の高い小吐出容量のベーンロータリー型気体圧縮機を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態である気体圧縮機全体の構成断面図。
【図２】図１の気体圧縮機における圧縮機構周辺部の断面図。
【図３】図２のＡ‐Ａ線断面図。
【図４】図２のＢ部拡大図。
【図５】図４のＣ矢視図。
【図６】リードバルブ、バルブスペーサ、バルブサポートの位置決め固定手段に関する他の実施形態の説明用断面図。
【図７】本発明の他の実施形態である気体圧縮機における圧縮機構周辺部の断面図。
【図８】図７のＤ‐Ｄ線断面図。
【図９】図７のＥ部拡大図。
【図１０】図９のＦ矢視図。
【図１１】吐出弁機構の他の構造例を示した断面図。
【図１２】図１１のＧ矢視図。
【図１３】吐出弁機構の他の構造例を示した断面図。
【図１４】図１３のＨ矢視図。
【図１５】本発明の他の実施形態である気体圧縮機における圧縮機構周辺部の断面図。
【図１６】図１５のＪ‐Ｊ線断面図。
【図１７】従来のベーンロータリー型気体圧縮機の断面図。
【符号の説明】
１ コンプレッサケース
１‐１ 吐出ポート
２ 圧縮機構
３ フロントヘッド
３‐１ 吸入ポート
４ シリンダ
４Ｆ シリンダのフロント側
４Ｒ シリンダのリア側
４‐１ シリンダ楕円短径部
４‐２ 補強リブ
５ サイドブロック（フロント側サイドブロック）
６ サイドブロック（リア側サイドブロック）
７ ロータ軸
８ ロータ
９、１０ 軸受
１１ ベーン溝
１２ ベーン
１４ シリンダ室
１５ 圧縮室
１６ シリンダ吐出空間
１７ 孔
１８ 吐出通路
１９ 吐出室
２０ シリンダ吐出孔
２０ａ シリンダ吐出孔の一端（ガス流入口）
２０ｂ シリンダ吐出孔の他端（ガス流出口）
２１ リードバルブ
２１ａ リードバルブの先端部（リフト端）
２１ｂ リードバルブの後端部（固定端）
２２ バルブスペーサ
２３ バルブサポート
２３ａ バルブサポートの先端部
２３ｂ バルブサポートの後端部
２４ 吐出弁機構
２５ 弁座面
３０ バルブガイドブロック
３１ 固定ボルト
３２ ガイド溝
３３ 部品装着溝
３４ 組付け構造体
３５ ボルト挿通孔
３６ ネジ孔
３７ 密閉ネジ
３８‐１〜３８‐６ ＢＢ・ＣＹ固定ボルト
３９ 吸入室
４０ 電磁クラッチ
４１ 油分離器
４２ 油分離フィルタ
４３ 油溜り
５０ 密閉部品付き固定ボルト
５０‐１ ボルト
５０‐２ 密閉部品
５０‐３ Ｏリング
５１ 切り欠き溝
５１ａ、５１ｂ 切り欠き溝の両側壁
５２ 切り欠き溝
５３ 孔
５４ リードバルブ取り付け面
５５ バルブ取り付け孔
６０ 切り欠き部
Ｒ１ 吐出流路
【発明の属する技術分野】
本発明は、カーエアコンシステム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。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種のベーンロータリー型気体圧縮機としては、図１７に示す構造のものが知られている。（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
同図のベーンロータリー型気体圧縮機は、内周楕円状のシリンダ４内にロータ８が回転可能に収容され、そのシリンダ４とロータ８との間の隙間空間がシリンダ室１４となっている。また、ロータ８外周面のベーン溝１１にはベーン１２が摺動可能に装着されている。このベーン１２はロータ８の外周面からシリンダ４の内周面に向かって出没可能に設けられ、かつ、上記シリンダ室１４を複数の小室に仕切る構造となっている。そして、この仕切られた小室が圧縮室１５としてロータ８の回転により容積の大小変化を繰り返し、その容積変化により圧縮室１５内で冷媒ガスが圧縮される。
【０００４】
上記のような構造からなるベーンロータリー型気体圧縮機において、その圧縮に用いられる冷媒としては、例えばＲ１３４ａとＣＯ２がある。ＣＯ２冷媒はＲ１３４ａ冷媒に比し約６〜７倍の能力を持っている。従って、ＣＯ２冷媒を用いるタイプのベーンロータリー型気体圧縮機の場合は、Ｒ１３４ａを用いるタイプのベーンロータリー型気体圧縮機に比べて、約１／７〜１／６という小吐出容量で同等の冷房能力を得ることができる。また、ＣＯ２冷媒タイプのベーンロータリー型気体圧縮機をモータで駆動する電動式の場合は、エンジン駆動方式の場合に比べて、さらに小吐出容量で済む。これは、電動式の場合はエンジンの通常運転回転数より高回転で気体圧縮機を運転することが可能となり、冷媒ガスの単位時間当たりの吐出容量が多くなるからである。
【０００５】
ＣＯ２冷媒に対応したベーンロータリー型気体圧縮機の小吐出容量化を実現する具体的な手法として、シリンダ４の軸方向幅を小さくする方法がある。これ以外にも小吐出容量化を図る方法はあるが、ベーン１２の耐久性という観点からみた場合、シリンダ４の軸方向幅を小さくする方法が最適である。
【０００６】
すなわち、ＣＯ２冷媒タイプのベーンロータリー型気体圧縮機では、圧縮された高圧冷媒ガスの吐出圧力が約１０〜１２ＭＰａと高い。このため、各部品の強度や剛性を高める必要性がある。特にベーン１２背面（ベーン１２の進行方向前後の面）の耐磨耗性等、ベーン１２の耐久性の向上を図る必要がある。そのためには、シリンダ４の軸方向幅を小さくしてシリンダ４の楕円短径をできる限り大きく構成することが望ましい。このように構成すると、ベーン１２の摺動をガイドするベーン溝１１の長さ（ベーン１２のガイド長）を比較的長く設けることができることと、シリンダ４の楕円振幅（（楕円長径−楕円短径）／２）が小さくなるため、ベーン１２背面の耐磨耗性が向上するからである。
【０００７】
しかし、小吐出容量化を図るために上記の如くシリンダ４の軸方向幅を小さくすると、リードバルブ２１の強度が低下し、リードバルブ２１が破損しやすくなる等、機器耐久性の問題と、内部リークによる性能の低下という新たな問題が生じる。
【０００８】
すなわち、図１７のベーンロータリー型気体圧縮機では、シリンダ楕円短径部４‐１付近のシリンダ４外周が切り欠かれ、この切り欠き部６０の内側空間からなるシリンダ吐出空間１６とシリンダ室１４側とがシリンダ楕円短径部４‐１のシリンダ吐出孔２０を介して連通する構造と、上記のような切り欠き部６０にシリンダ吐出孔２０を開閉するためのリードバルブ２１が取り付けられる構造を採用している。
【０００９】
このような構造において、シリンダ４の軸方向幅を小さくすると、▲１▼リードバルブ２１の固定端２１ｂ側に十分な幅を設けることができない。また、▲２▼リードバルブ２１を切り欠き部６０に取り付けるための固定ボルト３１が小さくならざるを得ず、固定ボルト３１によるリードバルブ２１の押付け力が不足する。さらに、▲３▼固定ボルト３１のネジ孔周辺部に十分な肉厚を設けることができないこと等から、リードバルブ２１の機械的強度が低く、リードバルブ２１の固定端２１ｂや固定ボルト３１のネジ孔が破損しやすく、機器耐久性の問題が生じる。
【００１０】
また、シリンダ４の軸方向幅を小さくすると、シリンダ４全体で機械的強度が特に低い部分、すなわち切り欠き部６０が形成されているシリンダ楕円短径部４‐１周辺の機械的強度（例えば剛性）が更に低下し、シリンダ楕円短径部４‐１のシリンダ吐出孔２０周辺で膜振動が発生し、膜振動による騒音も発生する。これに加えて、シリンダ４とその端部に取り付けられている図示しないサイドブロックの間の微小隙間を通じて高圧のシリンダ室１４側から低圧側へ高圧冷媒ガスがリークするという、いわゆる内部リークが発生し、体積効率が悪くなり、性能が低下するという問題もある。
【００１１】
【特許文献１】
特開平１０‐２５２６７６号公報
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記問題点を解決するためになされたもので、その目的とするところは、性能がよく耐久性に優れた小吐出容量のベーンロータリー型気体圧縮機を実現し提供できるようにすることにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、シリンダと、上記シリンダ内に回転可能に収容されたロータと、上記ロータの外周面から上記シリンダの内周面に向かって出没可能に設けられるとともに、上記シリンダと上記ロータの間の隙間空間からなるシリンダ室を複数の小室に仕切るベーンと、上記ベーンにより仕切られた複数の小室からなるとともに、上記ロータの回転により容積の大小変化を繰り返し、この容積変化により冷媒ガスを圧縮する構造の圧縮室と、上記圧縮室の外側に設けたシリンダ吐出空間と、上記圧縮室側に一端を開口し、上記シリンダ吐出空間側に他端を開口してなるとともに、上記圧縮室で圧縮された冷媒ガスを上記シリンダ吐出空間側へ導くシリンダ吐出孔と、上記シリンダ吐出空間側に配置され、上記シリンダ吐出孔を開閉するリードバルブとを有し、上記リードバルブは、上記シリンダ軸方向に沿って設置されるとともに、その先端部側が上記シリンダ吐出孔のガス流出口と対向し、その後端部側が上記シリンダの端部を塞いでいるサイドブロックに取り付け固定されてなることを特徴とするものである。
【００１４】
本発明において、上記シリンダ吐出空間については、上記シリンダの肉厚部に穿設された孔の内側空間からなる構造を採用することができる。
【００１５】
本発明において、上記シリンダ吐出空間を形成する孔は、断面長孔形状としてもよい。
【００１６】
本発明において、上記シリンダ吐出空間は、上記シリンダの外周面を一部切り欠いてなる切り欠き溝の内側空間からなる構造を採用することができる。
【００１７】
本発明において、上記シリンダ吐出空間を形成する切り欠き溝は、シリンダ一端から他端に亘ってスリット状に切り欠き形成されるとともに、その両溝側壁が溝底面から垂直に立ち上がる構造としてもよい。
【００１８】
本発明においては、上記シリンダ吐出空間と上記サイドブロックに穿設された吐出通路とにより一連のストレートな高圧冷媒ガスの吐出流路が形成されてなる構造を採用することができる。
【００１９】
本発明はまた、上記リードバルブの上面に配置されるバルブサポートと、上記リードバルブの下面側に配置されるバルブスペーサと、上記シリンダ吐出空間と上記サイドブロックに穿設された吐出通路とにより形成される高圧冷媒ガスの吐出流路と、上記吐出流路の底面に、上記リードバルブ、バルブサポート、バルブスペーサを重ねて一緒に固定する固定手段とを具備してもよい。
【００２０】
本発明において、上記固定手段については、上記サイドブロックの上記吐出通路の底面に固定ボルト用のネジ孔を設けるとともに、このネジ孔と固定ボルトで上記リードバルブ、バルブスペーサ、バルブサポートをまとめて上記サイドブロック側に取り付け固定する構造を採用することができる。
【００２１】
本発明において、上記固定手段については、上記サイドブロックの外表面に固定ボルト用のネジ孔を設けるとともに、このネジ孔と固定ボルトで上記リードバルブ、バルブスペーサ、バルブサポートをまとめて上記サイドブロック側に取り付け固定する構造を採用することもできる。
【００２２】
本発明においては、上記シリンダの両端に上記サイドブロックが設けられるとともに、上記シリンダ吐出空間を挟んでその左右両側近傍に配置されてなる固定ボルトで、上記シリンダとその両端のサイドブロックとが一緒に締め付け固定される構造を採用することができる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について図１乃至図１６を基に詳細に説明する。
【００２４】
図１は本発明の一実施形態である気体圧縮機全体の構成断面図、図２は図１の気体圧縮機における圧縮機構周辺部の断面図、図３は図２のＡ‐Ａ線断面図、図４は図２のＢ部拡大図、図５は図４のＣ矢視図である。
【００２５】
図１の気体圧縮機は、ＣＯ２冷媒に対応した小吐出容量のベーンロータリー型気体圧縮機であり、この気体圧縮機は、一端開口型コンプレッサケース１内に圧縮機構２を収納し、かつ、該コンプレッサケース１の開口端にフロントヘッド３を取り付けてなる、いわゆるシェル構造を採用している。
【００２６】
図２に示したように、圧縮機構２は筒状のシリンダ４を有し、シリンダ４のフロント側４Ｆ開口端とリア側４Ｒ開口端は、それぞれに取り付けられたサイドブロック５、６で塞がれている。以下、シリンダ４のフロント側４Ｆ端部を塞いでいるサイドブロック５のことを「フロント側サイドブロック」といい、同シリンダ４のリア側４Ｒ端部を塞いでいるサイドブロック６のことを「リア側サイドブロック」という。
【００２７】
シリンダ４の内側にはロータ軸７を介してロータ８が回転可能に収容されている。ロータ軸７はロータ８の軸心に一体に設けられ、かつ、フロント側およびリア側サイドブロック５、６の軸受９、１０で支持されている。この両サイドブロック５、６の軸受９、１０はそれぞれのサイドブロック５、６の表裏面を貫通する孔形状となっている。
【００２８】
図３に示したように、ロータ８の外周面にはスリット状のベーン溝１１が５つ切り込み形成されている。これらのベーン溝１１にはそれぞれ１枚ずつベーン１２が摺動可能に装着されている。各ベーン１２はロータ８の外周面からシリンダ４の内周面に向かって出没可能に設けられている。
【００２９】
本実施形態では、筒状のシリンダ４はその内周が楕円状に形成され、この内周楕円状のシリンダ４の中心に真円のロータ８を配置することで、シリンダ４とロータ８との間の隙間空間からなる三日月型のシリンダ室１４がロータ軸７を中心として１８０°対向する位置に２つ形成される構造と、この２つのシリンダ室１４がベーン１２により複数の小室に仕切り形成される構造を採用している。
【００３０】
上記の如くベーン１２により仕切られた小室が圧縮室１５である。圧縮室１５は、ロータ８と一体にベーン１２が図中矢印イの方向へ回転することにより容積の大小変化を繰り返し、この容積変化により冷媒ガスの吸入・圧縮・吐出を行なう構造となっている。
【００３１】
シリンダ楕円短径部４‐１に近い圧縮室１５の外側にはシリンダ吐出空間１６が設けられている。このシリンダ吐出空間１６の具体的な構造形態については各種考えられる。本実施形態では、その構造形態例として、シリンダ吐出空間１６が孔状の形態からなる構成を採用している。
【００３２】
すなわち、本実施形態の気体圧縮機では、シリンダ楕円短径部４‐１のシリンダ肉厚部に、シリンダ一端から他端に亘って断面長孔形状の孔１７を穿孔し、この孔１７の内側空間がシリンダ吐出空間１６となっている。従って、本実施形態のシリンダ吐出空間１６は断面長孔状の孔構造である。
【００３３】
上記のような孔構造のシリンダ吐出空間１６の採用により、そのシリンダ吐出空間１６周辺のシリンダ剛性の向上が図られている。これは、シリンダ４の外周面全体が切り欠きのない連続した面となることと、シリンダ吐出空間１６の外側に、シリンダ４の肉厚部からなる補強リブ４‐２が形成される構造となるからである。
【００３４】
図４に示したように、上記シリンダ吐出空間１６はリア側サイドブロック６の吐出通路１８を介して図１に示す吐出室１９側に連通している。
【００３５】
上記吐出通路１８は、上記シリンダ４の孔１７をリア側サイドブロック６にそのまま延長形成してなる孔構造であって、かつ、シリンダ吐出空間１６から吐出室１９側へ向かってストレートに抜ける通路構造となっている。
【００３６】
従って、本実施形態の場合、上記シリンダ吐出空間１６と吐出通路１８は、シリンダ軸方向に沿ってシリンダ４からリア側サイドブロック６に亘る一連のストレートな孔状の吐出流路Ｒ１を形成している。
【００３７】
上記吐出室１９は、リア側サイドブロック６とコンプレッサケース１の内側密閉端との間のリア側サイドブロック後方空間から構成されている。また、この吐出室１９はコンプレッサケース１の吐出ポート１‐１を介して図示しないエアコンシステムの高圧部側に連通する。
【００３８】
図２〜４に示すように、シリンダ楕円短径部４‐１には、圧縮室１５で圧縮された冷媒ガスをシリンダ吐出空間１６側へ導く通路として、シリンダ吐出孔２０が穿設されている。
【００３９】
このシリンダ吐出孔２０の一端２０ａ（ガス流入口）側は、略最小容量の圧縮室１５（１５‐１）側に連通する構造となっている。また、同シリンダ吐出孔２０の他端２０ｂ（ガス流出口）側は、シリンダ吐出空間１６側に連通するように構成されている。
【００４０】
上記シリンダ吐出孔２０のガス流出口（他端２０ｂ）側には、リードバルブ２１、バルブスペーサ２２、バルブサポート２３等からなる吐出弁機構２４が設けられている。
【００４１】
リードバルブ２１は、シリンダ吐出空間１６と吐出通路１８からなるストレートな吐出流路Ｒ１の直進方向、すなわちシリンダ軸方向に沿って、その吐出流路Ｒ１内の底面に設置され、かつ、シリンダ吐出空間１６側からシリンダ吐出孔２０を開閉する。
【００４２】
リードバルブ２１はシリンダ吐出空間１６内で上記の如くシリンダ軸方向に沿って設置されるから、シリンダ吐出空間１６のシリンダ周方向幅は、リードバルブ２１の長さに相当する程幅広く設ける必要はなく、リードバルブ２１の幅より少し広ければ足る。
【００４３】
リードバルブ２１の先端部２１ａは、リフト端としてシリンダ吐出孔２０の他端２０ｂ（ガス流出口）と対向する位置に配置されている一方、同リードバルブ２１の後端部２１ｂは固定端としてリア側サイドブロック６側に取り付け固定されている。
【００４４】
従って、本実施形態の場合、リードバルブ２１は、その先端部２１ａ側が下面の弁座面２５に対して所定の角度で上方にリフトアップし持ち上がる構造となっている。尚、このリードバルブ２１の上記弁座面２５は、吐出流路Ｒ１の底面側であって、シリンダ吐出孔２０の他端２０ｂ（ガス流出口）周縁部に設けられている。
【００４５】
バルブスペーサ２２は、リードバルブ２１の下面に配置されて、リードバルブ２１下面と弁座面２５との間に微小隙間を形成する。この微小隙間の形成は、油膜でリードバルブ２１が弁座面２５に貼り付く現象を防止し、リードバルブ２１のスムーズな開閉動作を得るためである。
【００４６】
バルブサポート２３は、リードバルブ２１の上面に位置し、該リードバルブ２１の開動作を規制する手段であって、リードバルブ２１と同じく吐出流路Ｒ１の直進方向（シリンダ軸方向）に沿って配置される構造となっている。
【００４７】
上記のように配置されたバルブサポート２３の先端部２３ａ側は、弁座面２５に対して所定の角度で上方に折り曲げられている一方、同バルブサポート２３の後端部２３ｂは、リードバルブ２１の後端部２１ｂと重ねてリア側サイドブロック６に取り付け固定されている。
【００４８】
本実施形態の気体圧縮機にあっては、上記２つのシリンダ室１４側においてそれぞれ冷媒ガスの吸入・圧縮・吐出という一連の動作が行なわれるが、この動作構造との関係から、上記シリンダ吐出空間１６と吐出通路１８からなる吐出流路Ｒ１、並びに、リードバルブ２１やバルブサポート２３等からなる吐出弁機構２４についても、その２つのシリンダ室１４と同様に、ロータ軸７を中心として１８０°対向する位置にそれぞれ１つずつ設けられている。
【００４９】
上記リードバルブ２１、バルブスペーサ２２およびバルブサポート２３という３部品をまとめて吐出流路Ｒ１内に位置決め固定する手段については各種考えられる。本実施形態では、その位置決め固定手段の具体的な構造例として、バルブガイドブロック３０と固定ボルト３１を用いる構造を採用している。
【００５０】
すなわち、本実施形態の気体圧縮機においては、吐出流路Ｒ１の吐出室側開口端（吐出通路１８の出口側開口端１８ａ）の周縁に、その一部を切りかいてなるガイド溝３２が設けられ、このガイド溝３２にバルブガイドブロック３０が挿入され嵌合する。この際、そのバルブガイドブロック３０は３つの基準面、すなわちガイド溝３２の両側面および底面に当接して所定の位置に位置決めセットされる。
【００５１】
図５に示したように、バルブガイドブロック３０には、その表面側に上記３部品（バルブスペーサ２２、リードバルブ２１、バルブサポート２３）より若干幅の広い部品装着溝３３が設けられ、この部品装着溝３３に上記３部品の各後端部側が重ねて組み付けセットされる。このとき、バルブスペーサ２２は、３つの基準面、すなわち部品装着溝３３の両側面３３ａ、３３ｂと底面３３ｃに当接して所定の位置に位置決めセットされる。また、リードバルブ２１とバルブサポート２３は、部品装着溝３３の両側面３３ａ、３３ｂに当接して所定の位置に位置決めセットされる。
【００５２】
従って、予めバルブガイドブロック３０の部品装着溝３３にバルブスペーサ２２、リードバルブ２１、バルブサポート２３をその順に組付けた後、この組付け構造体３４のバルブガイドブロック３０側をガイド溝３２に挿入すれば、そのバルブガイドブロック３０とガイド溝３２とにより組付け構造体３４中のリードバルブ２１、バルブスペーサ２２、バルブサポート２３が吐出流路Ｒ１内の定位置に位置決めされる。
【００５３】
上記のように位置決めされたリードバルブ２１、バルブスペーサ２２およびバルブサポート２３は、図４のように上記固定ボルト３１を用いてリア側サイドブロック６側に取り付け固定される。
【００５４】
すなわち、本実施形態の気体圧縮機においては、リア側サイドブロック６の周面に、吐出通路１８に向かって穿設されたネジ溝付のボルト挿通孔３５が設けられるとともに、そのボルト挿通孔３５直下の吐出流路Ｒ１底面に固定ボルト３１用のネジ孔３６が設けられる構造を採る。
【００５５】
そして、上記ボルト挿通孔３５から吐出流路Ｒ１側に固定ボルト３１が挿入され、このように挿入された固定ボルト３１の先端部がリードバルブ２１、バルブスペーサ２２、バルブサポート２３を貫通して吐出流路Ｒ１底面のネジ孔３６に係合することにより、リードバルブ２１、バルブスペーサ２２、バルブサポート２３が一緒にリア側サイドブロック６側に当該固定ボルト３１で締め付け固定される。この締付け固定後に、ネジ溝付のボルト挿通孔３５は密閉ネジ３７で密閉される。
【００５６】
シリンダ４、フロント側サイドブロック５、リア側サイドブロック６の３部品を一体化する構造について各種考えられる。本実施形態では、その一体化構造の一例として、上記３部品を貫くＢＢ・ＣＹ固定ボルト３８‐１〜３８‐６を６つ用意し（図３参照）、これらのＢＢ・ＣＹ固定ボルト３８‐１〜３８‐６で上記３部品をまとめて一緒に締め付け固定するという構造を採用している。
【００５７】
上記のようなボルト一体化構造において、６つのＢＢ・ＣＹ固定ボルト３８‐１〜３８‐６はいずれもシリンダ４周方向に所定の間隔で配置されるが、そのうち、２つのＢＢ・ＣＹ固定ボルト３８‐１、３８‐２は、一方のシリンダ吐出空間１６（１６‐１）を挟んでその左右両側近傍に配置され、また、他の２つのＢＢ・ＣＹ固定ボルト３８‐４、３８‐５は、他方のシリンダ吐出空間１６（１６‐１）を挟んでその左右両側近傍に配置される。
【００５８】
シリンダ吐出空間１６の両側近傍に位置する２つのＢＢ・ＣＹ固定ボルト３８‐１、３８‐２のシリンダ周方向配置角度が小さいほど、そのシリンダ吐出空間１６付近のシリンダ剛性は高くなる。これは、そのボルト締付け力がシリンダ吐出空間１６の両側に効果的に作用するためである。
【００５９】
尚、残りの２つのＢＢ・ＣＹ固定ボルト３８‐３、３８‐６は、２つのシリンダ吐出空間１６‐１、１６‐２をシリンダ周方向に結ぶ円弧線分の略中間に配置される構造となっている。
【００６０】
本実施形態の気体圧縮機では、上述の通り、孔構造からなるシリンダ吐出空間１６の採用により、シリンダ吐出空間１６の外側に、シリンダ４の肉厚部からなる補強リブ４‐２が形成される構造を採っているため、シリンダ吐出空間１６付近におけるシリンダ剛性は高められている。これに加えて、さらに、本実施形態の気体圧縮機では、上記のようにリードバルブ２１をシリンダ軸方向に沿って設置することにより、シリンダ吐出空間１６のシリンダ周方向幅を極力狭くする構造を採っている。このため、シリンダ吐出空間１６の両側近傍を貫通しシリンダ４、フロント側サイドブロック５、リア側サイドブロック６を一体化している固定ボルト、すなわちＢＢ・ＣＹ固定ボルト３８‐１、３８‐２及び３８‐４、３８‐５のシリンダ周方向配置角度が小さく設けられるから、シリンダ吐出空間１６付近でシリンダ４とサイドブロック５、６が堅固に一体化され、シリンダ吐出空間１６付近におけるシリンダ剛性がより一層高められている。従って、そのシリンダ吐出空間１６側に開口しているシリンダ吐出孔２０周辺で膜振動やそれによる騒音の発生を効果的に防止することができ、また内部リークの発生も効果的に防止でき、体積効率がよく、性能の向上を図れるという利点がある。
【００６１】
ここで、内部リークについてさらに詳細に説明する。本実施形態の気体圧縮機では、シリンダ楕円短径部４‐１付近で高圧部と低圧部が隣接している。シリンダ楕円短径部４‐１付近においてシリンダ吐出孔２０から高圧冷媒ガスを吐出する直前の圧縮室１５（１５‐１）は略最小の容積であって、圧力が最大の高圧部となる。一方、シリンダ楕円短径部４‐１付近においてシリンダ吐出孔２０から高圧冷媒ガスを吐出した後の圧縮室１５（１５‐２）も小容積であるが、この圧縮室１５（１５‐２）は高圧冷媒ガスを吐出した後であるので圧力が低く、低圧部となる。さらに、高圧冷媒ガスの吐出により低圧化した圧縮室１５（１５‐２）には新たに低圧の吸入室３９側から低圧冷媒ガスが導入されるが、その導入に必要な低圧の吸入口もシリンダ楕円短径部４‐１付近に開口している。これらのことから、シリンダ楕円短径部４‐１付近におけるシリンダ剛性が低いと、シリンダ４とフロント側サイドブロック５やリア側サイドブロック６との間の微小隙間を経て高圧のシリンダ室１４側から低圧側へ高圧冷媒ガスがリークするという、いわゆる内部リークが発生する。
【００６２】
そして、上記のような内部リークを効果的に防止するために、本実施形態の気体圧縮機では、シリンダ楕円短径部４‐１付近におけるシリンダ剛性を極力高める手段として、上記のようなＢＢ・ＣＹ固定ボルト３８‐１〜３８‐６のシリンダ周方向配置構造や、シリンダ吐出空間１６を孔構造とする構成が採用されている。
【００６３】
尚、上記吸入室３９は、フロント側サイドブロック５とフロントヘッド３の内面との間に設けられ、かつ、フロントヘッド３の吸入ポート３‐１を介し図示しないエアコンシステムの低圧部側に接続されており、その低圧部側から吸入ポート３‐１を介して吸入室３９内に低圧の冷媒ガスが導入される。
【００６４】
次に、上記の如く構成された本実施形態の気体圧縮機の動作について図１乃至図４を参照しながら説明する。
【００６５】
本実施形態の気体圧縮機にあっては、図１に示したように、例えばエンジンやモータ等の回転力がフロントヘッド３側の電磁クラッチ４０を介してロータ軸７に伝達され、これによりロータ軸７と一体にロータ８が図中矢印イの方向へ回転する。
【００６６】
ロータ８が回転すると、このロータ８の回転角度に応じて図３に示す圧縮室１５の容積が大小変化し、この容積変化により冷媒ガスの吸入、圧縮、吐出という一連の動作が行なわれる。
【００６７】
すなわち、圧縮室１５の容積変化が生じると、その容積増加の過程にある圧縮室１５が吸入室３９内の低圧冷媒ガスを吸入する。この吸入動作はフロント側サイドブロック５内面の吸入口（図示省略）や、シリンダ４の吸入通路（図示省略）とリア側サイドブロック６内面の吸入口（図示省略）を介してシリンダ４の両端側から行なわれる。
【００６８】
上記の如く冷媒ガスを吸入した圧縮室１５の容積が減少し始めると、その容積減少効果によりその圧縮室１５内の冷媒ガスが圧縮される。これにより、圧縮室１５内の冷媒ガスは高圧となり、この高圧冷媒ガスの圧力がシリンダ４の内壁に作用し、シリンダ４に引っ張り応力が生じる。このとき、断面積が他の部位よりも小さいシリンダ吐出孔２０付近に応力が集中するが、本実施形態の場合、そのシリンダ吐出孔２０を含むシリンダ吐出空間１６付近のシリンダ剛性が高められているから、シリンダ吐出孔２０を起点とするシリンダの断裂やシリンダ吐出孔２０付近でのシリンダ４の弾性変形が生じることはない。
【００６９】
その後、シリンダ楕円短径部４‐１付近で圧縮室１５の容積が最小付近に近づく。この略最小容積となった圧縮室１５（１５‐１）内の高圧冷媒ガス圧は、シリンダ吐出空間１６内の圧力とリードバルブ２１のバネ力との総合力より大となる。
【００７０】
そして、上記のような総合力より大きい圧縮室１５（１５‐１）内の高圧冷媒ガス圧がシリンダ吐出孔２０を介しリードバルブ２１に作用し（図４参照）、これにより、リードバルブ２１の先端部２１ａ（リフト端）が弁座面２５の上方に持ち上がる。
【００７１】
その際、リードバルブ２１の付け根である後端部２１ｂ（固定端）付近に大きな曲げ応力が集中し、また、リードバルブ後端部２１ｂを固定している固定ボルト３１のネジ孔３６にも大きな多大な応力が掛かるが、これらのことではリードバルブ２１の破損や固定ボルト３１の緩みは生じない。
【００７２】
すなわち、本実施形態の気体圧縮機においては、小吐出容量化を図るため、シリンダ４の軸方向幅を小さく構成しているが、これと同時に、リードバルブ２１の後端部２１ｂ（固定端）側がリア側サイドブロック６に取り付け固定される構造も採用した。これにより、▲１▼シリンダ軸方向幅の制限を受けることなく、リードバルブ２１の固定端（後端部２１ｂ）側に十分な幅を設けること、▲２▼必要十分な大きさの固定ボルト３１を用いて十分な押付け力でリードバルブ２１を固定すること、▲３▼固定ボルト３１用のネジ孔３６周辺にも必要十分な肉厚を確保することが可能となり、このことから固定端側の幅が広いリードバルブ２１を大きな固定ボルトでリア側サイドブロックに強く締め付け固定するという構造を採っている。従って、リードバルブ２１の機械的強度は高く、リードバルブ２１の固定端（後端部２１ｂ）や固定ボルト３１用のネジ孔３６が応力で破損するとか、固定ボルト３１に緩みが生じるという不具合が生じることはない。
【００７３】
上記のようにリードバルブ２１の先端部２１ａ（リフト端）が弁座面２５の上方に持ち上がると、シリンダ吐出孔２０が開となり、圧縮室１５（１５‐１）内の高圧冷媒ガスがシリンダ吐出孔２０からリードバルブ２１を介してシリンダ吐出空間１６側へ流出する。
【００７４】
シリンダ吐出空間１６に流出した高圧冷媒ガスは、次にリア側サイドブロック６の吐出通路１８を通って図１に示す吐出室１９側へ吐出する。
【００７５】
尚、吐出室１９側に連通している吐出通路１８の出口側開口端１８ａには油分離器４１が設けられ、吐出通路１８を通って吐出室１９側へ吐出する高圧冷媒ガスはこの油分離器４１の油分離フィルタ４２を通過する。その際、油分離フィルタ４２で高圧冷媒ガス中のオイル成分が分離される。この分離オイル成分は、油滴となって吐出室１９底部の油溜り４３に滴下し貯留される。油溜り４３のオイルは、吐出室１９内に吐出される高圧冷媒ガスの吐出圧で圧縮機構２の摺動部等へ圧送される。
【００７６】
図６は、リードバルブ２１、バルブスペーサ２２およびバルブサポート２３の位置決め固定手段に関する他の実施形態を示したものである。
【００７７】
すなわち、図１の気体圧縮機においては、その位置決め固定手段として、固定ボルト３１と密閉ネジ３７を用いたが、これに代えて、図６に示すような密閉部品付き固定ボルト５０を用いてもよい。
【００７８】
上記密閉部品付き固定ボルト５０は、通常のボルト５０‐１の頭部にそれより少し大径の密閉部品５０‐２を一体に設けた構造であって、その密閉部品５０‐２の周面にＯリング５０‐３が嵌め込まれた構造となっている。
【００７９】
上記構造の密閉部品付き固定ボルト５０を用いた場合も、密閉部品付き固定ボルト５０の先端部がリードバルブ２１、バルブスペーサ２２、バルブサポート２３を貫通して吐出流路Ｒ１底面のネジ孔３６に係合することにより、リードバルブ２１、バルブスペーサ２２、バルブサポート２３が一緒にリア側サイドブロック６側に当該密閉部品付き固定ボルト５０で締め付け固定されるが、このとき同時に、密閉部品５０‐２周面のＯリング５０‐３によりボルト挿通孔３５が密閉されるから、前述した密閉ネジ３７は不要である。
【００８０】
従って、上記構造の密閉部品付き固定ボルト５０を用いる場合は、ボルト挿通孔３５に密閉ネジ３７用のネジ溝を設ける必要もなく、そのネジ溝の形成加工を省略することができる点で、加工工数の削減を図れるとともに、密閉ネジ３７のネジ締め作業も不要であるから、機器の組立作業性の向上も図れる。
【００８１】
図７は本発明の他の実施形態である気体圧縮機における圧縮機構周辺部の断面図、図８は図７のＤ‐Ｄ線断面図、図９は図７のＥ部拡大図、図１０は図９のＦ矢視図である。
【００８２】
図１の気体圧縮機では、シリンダ吐出空間１６と吐出通路１８が孔の形態からなる構造を採用したが、これに代えて、この図７の気体圧縮機は、そのようなシリンダ吐出空間１６と吐出通路１８が溝の形態からなる構造を採用したものである。
【００８３】
すなわち、図７の気体圧縮機においては、図３に示す断面長孔形状の孔１７に代えて、シリンダ楕円短径部４‐１のシリンダ外周面に切り欠き溝５１（図８参照）が設けられている。
【００８４】
この切り欠き溝５１は、シリンダ一端から他端に亘ってスリット状に切り欠き形成されるとともに、その溝両側壁５１ａ、５１ｂが溝底面から垂直に立ち上がる構造となっており、このような形状の切り欠き溝５１の内側空間がシリンダ吐出空間１６として用いられている。
【００８５】
上記の如くシリンダ吐出空間１６を構成する切り欠き溝５１の形態として、その溝両側壁５１ａ、５１ｂが溝底面から垂直に立ち上がる構造を採用するものとしたのは、シリンダ吐出空間１６のシリンダ周方向幅をできるだけ小さくすることにより、そのシリンダ吐出空間１６の両側に配置されるＢＢ・ＣＹ固定ボルト３８‐１と３８‐２または３８‐４と３８‐５のシリンダ周方向配置角度を小さくし、シリンダ吐出空間１６付近のシリンダ剛性の向上を図るためである。
【００８６】
また、図７の気体圧縮機にあっても、シリンダ吐出空間１６はリア側サイドブロック６の吐出通路１８を介して吐出室１９に連通しているが、その吐出通路１８は切り欠き溝５２と孔５３を複合した形状となっている。
【００８７】
ここで、上記吐出通路１８を形成する切り欠き溝５２は、吐出通路１８の大部分を占め、シリンダ４の切り欠き溝５１側に連通し、かつ、該シリンダ４の切り欠き溝５１をそのままリア側サイドブロック６に延長形成してなる溝構造となっている。また、上記吐出通路１８を形成する孔５３については、吐出室１９と連通する側に位置し、かつ、断面長孔形状の孔構造となっている。そして、上記のような切り欠き溝５２と孔５３の複合形状からなる吐出通路１８もまた、シリンダ吐出空間１６から吐出室１９側へ向かってストレートに抜けるように構成されている。
【００８８】
従って、この図７の気体圧縮機においては、上記のような溝状のシリンダ吐出空間１６とその大部分が溝状の吐出通路１８とにより、シリンダ軸方向に沿ってシリンダ４からリア側サイドブロック６に亘る一連のストレートな溝状の吐出流路Ｒ１が形成され、この溝状の吐出流路Ｒ１内の底面にリードバルブ２１等が設置される。その際、吐出流路Ｒ１が溝状であるため、この吐出流路Ｒ１の真上から直接吐出流路Ｒ１底面にリードバルブ２１等をセットし組み付けることができる等、そのリードバルブ２１等の組み付け作業性がよい。また、吐出流路Ｒ１の底面側に設けられる弁座面２５やリードバルブ取り付け面５４等の加工も容易に行なうことができる。
【００８９】
図１１は吐出弁機構の他の構造例を示した断面図、図１２は図１１のＧ矢視図である。
【００９０】
図１の気体圧縮機における吐出弁機構２４では、図４のように吐出流路Ｒ１を構成する吐出通路１８の底面に固定ボルト３１用のネジ孔３６を設け、このネジ孔３６と固定ボルト３１でリードバルブ２１、バルブスペーサ２２、バルブサポート２３という３部品をまとめてリア側サイドブロック６に取り付け固定するという構造を採用したが、これに代えて、図１１に示すようなリードバルブ２１等の取り付け固定構造を採用することもできる。
【００９１】
すなわち、図１１のリードバルブ等の取り付け固定構造は、▲１▼吐出流路Ｒ１の外、具体的には吐出流路Ｒ１の吐出室側開口端（吐出通路１８の出口側開口端１８ａ）周縁のリア側サイドブロック６外表面に、固定ボルト３１用のネジ孔３６を設ける構造と、▲２▼リードバルブ２１、バルブスペーサ２２、バルブサポート２３の後端部側をＬ字状に屈曲形成し、この後端屈曲部２１‐１、２２‐１、２３‐１側が上記固定ボルト３１とネジ孔３６でリア側サイドブロック６外表面に締付け固定される構造を採用している。
【００９２】
また、この図１１の取り付け固定構造においては、リードバルブ２１、バルブスペーサ２２、バルブサポート２３を吐出流路Ｒ１の定位置に位置決めする手段として、上記のようなリア側サイドブロック６外表面のネジ孔３６と重なる位置にガイド溝３２が設けられている。
【００９３】
そして、上記ガイド溝３２にリードバルブ２１、バルブスペーサ２２、バルブサポート２３の後端屈曲部２１‐１、２２‐１、２３‐１が直接嵌合することにより、リードバルブ２１、バルブスペーサ２２、バルブサポート２３が吐出流路Ｒ１の定位置に位置決めされる。
【００９４】
この図１１の取り付け固定構造によると、固定ボルト３１の頭部がリア側サイドブロック６外表面側にあって、吐出流路Ｒ１内に固定ボルト３１の頭部が突出しないので、吐出流路Ｒ１内における高圧冷媒ガスの流れがよくなる。また、図４に示すバルブガイドブロック３０を用いなくても、リードバルブ２１、バルブスペーサ２２、バルブサポート２３の後端屈曲部２１‐１、２２‐１、２３‐１をガイド溝３２に直接嵌合させるだけで、リードバルブ２１、バルブスペーサ２２、バルブサポート２３を吐出流路Ｒ１の定位置に位置決めできるから、リードバルブ２１等の組み付け性もよい等の利点がある。
【００９５】
図１３は吐出弁機構の他の構造例を示した断面図、図１４は図１３のＨ矢視図である。
【００９６】
すなわち、図１１に示す吐出弁機構２４では「Ｌ」字状に屈曲したリードバルブ２１等を用いたが、これに代えて、この図１３の吐出弁機構２４は、「へ」の字状に屈曲形成したリードバルブ２１、バルブスペーサ２２、バルブサポート２３を採用したものである。このようなリードバルブ２１等の形態に合わせて、図１３の吐出弁機構２４では、そのガイド溝３２がリードバルブ２１等と同様な屈曲角度で吐出流路Ｒ１の底面から屈曲する構造となっている。
【００９７】
この図１３のように「へ」の字状のリードバルブ２１を採用した吐出弁機構２４によると、リードバルブ２１の寿命が増す点で、気体圧縮機の耐久性の向上を図れるという利点がある。すなわち、一般に、リードバルブ２１はその構成材質上硬く、Ｌ字のような９０°の曲げ加工には適さない。また、そのようにリードバルブ２１を９０°に曲げることが可能であるとしても、その折り曲げ部の応力が大となり、折り曲げ部を起点にリードバルブが破損しやすいが、この図１３のような「へ」の字状のリードバルブ２１は、小さな折り曲げ角度で折り曲げれば足りるから、折り曲げ部の曲げ応力が小さく、折り曲げ部を起点とするリードバルブ２１の破損を効果的に防止することが可能となり、リードバルブ２１が長期使用に十分耐えうるからである。
【００９８】
図１５は本発明の他の実施形態である気体圧縮機における圧縮機構周辺部の断面図、図１６は図１５のＪ‐Ｊ線断面図である。
【００９９】
図１の気体圧縮機では、リードバルブ２１、バルブスペーサ２２およびバルブサポート２３をリア側サイドブロック６に固定する構造を採用したが、これに代えて、この図１５の気体圧縮機は、リードバルブ２１、バルブスペーサ２２およびバルブサポート２３をフロント側サイドブロック５に固定する構造を採用したものである。
【０１００】
上記の如くリードバルブ２１等をフロント側サイドブロック５に固定する構造例として、この図１５の気体圧縮機においては、シリンダ４のフロント側４Ｆ端面と対向するフロント側サイドブロック５のシリンダ取り付け面に、シリンダ吐出空間１６と連続的に繋がるバルブ取り付け孔５５を穿孔形成し、かつ、このバルブ取り付け孔５５内にリードバルブ２１、バルブスペーサ２２およびバルブサポート２３の後端部側をまとめて一緒に挿入セットして固定ボルト３１で締め付け固定するという構造を採用している。
【０１０１】
ここで、上記の如くリードバルブ２１、バルブスペーサ２２およびバルブサポート２３をフロント側サイドブロック５に締付け固定する固定ボルト３１は、フロント側サイドブロック５周面のボルト挿通孔３５からバルブ取り付け孔５５側へ挿入される。
【０１０２】
すなわち、この図１５の気体圧縮機においては、フロント側サイドブロック５周面に、バルブ取り付け孔５５内に向かって穿設されたネジ溝付のボルト挿通孔３５が設けられるとともに、そのボルト挿通孔３５直下のバルブ取り付け孔５５底面に固定ボルト３１用のネジ孔３６が設けられる構造を採用している。
【０１０３】
そして、上記フロント側サイドブロック５周面のボルト挿通孔３５からバルブ取り付け孔５５側に固定ボルト３１が挿入され、この挿入された固定ボルト３１の先端部がリードバルブ２１、バルブスペーサ２２、バルブサポート２３を貫通してバルブ取り付け孔５５底面のネジ孔３６に係合し、これにより、リードバルブ２１、バルブスペーサ２２、バルブサポート２３が一緒にフロント側サイドブロック５に当該固定ボルト３１で締め付け固定される。この締付け固定後に、ネジ溝付のボルト挿通孔３５は密閉ネジ３７で密閉される。
【０１０４】
例えば、図１の気体圧縮機における吐出弁機構２４（図４参照）のようにリア側サイドブロック６にリードバルブ２１やバルブサポート２３を固定する構造では、そのリア側サイドブロック６が吐出流路Ｒ１の下流側に位置する構造上、リードバルブ２１やバルブサポート２３全体が吐出流路Ｒ１内に配置され、リードバルブ２１やバルブサポート２３自身が吐出流路Ｒ１内における高圧冷媒ガス流の吐出抵抗となりうる。
【０１０５】
一方、この図１５の気体圧縮機における吐出弁機構２４のようにフロント側サイドブロック５にリードバルブ２１やバルブサポート２３を固定する構造の場合は、そのリードバルブ２１やバルブサポート２３の大部分がフロント側サイドブロック５のバルブ取り付け孔５５内に収容され、吐出流路Ｒ１内における高圧冷媒ガス流を遮らない位置にリードバルブ２１やバルブサポート２３が配置されるから、高圧冷媒ガスの吐出抵抗の低減を図ることができるという利点がある。
【０１０６】
【発明の効果】
本発明にあっては、リードバルブの後端部側がサイドブロックに取り付け固定される構造を採用した。このため、この種の気体圧縮機の小吐出容量化を図る上で、シリンダの軸方向幅を小さくした場合でも、そのシリンダ軸方向幅の制限を受けることなく、リードバルブの固定端側に十分な幅を設けることができる。また、リードバルブを固定ボルトでサイドブロックに取り付け固定するものとした場合に、必要十分な大きさの固定ボルトを用いて十分な押付け力でリードバルブを固定することが可能となる。さらに、そのような固定ボルト用のネジ孔周辺にも必要十分な肉厚を確保することができること等から、リードバルブの機械的強度が向上し、リードバルブの固定端や固定ボルトのネジ孔の破損を効果的に防止することができ、耐久性に優れた小吐出容量のベーンロータリー型気体圧縮機を提供できる。
【０１０７】
また、本発明によると、シリンダ吐出空間側に設けられるリードバルブをシリンダ軸方向に沿って設置する構造を採用した。このため、リードバルブの長さに相当する幅の広いシリンダ吐出空間をシリンダ周方向に設ける必要がなく、シリンダ吐出空間のシリンダ周方向幅はリードバルブの幅より少し広ければ足り、シリンダ吐出空間のシリンダ周方向幅を狭く構成することができる。従って、シリンダ吐出空間の両側近傍を貫通する固定ボルトでシリンダとサイドブロックを一体化する構造を採用した場合に、その２つの固定ボルトのシリンダ周方向配置角度が小さくなる。これにより、シリンダ吐出空間付近でシリンダとサイドブロックが堅固に一体化され、シリンダ吐出空間付近におけるシリンダ剛性が高まることから、シリンダ吐出空間側に開口しているシリンダ吐出孔周辺で従来生じていた膜振動やそれによる騒音の発生を効果的に防止でき、またシリンダとサイドブロックとの間の微小隙間を通じて高圧のシリンダ室側から低圧側へ高圧冷媒ガスがリークするという、いわゆる内部リークの発生も効果的に防止でき、体積効率がよく性能の高い小吐出容量のベーンロータリー型気体圧縮機を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態である気体圧縮機全体の構成断面図。
【図２】図１の気体圧縮機における圧縮機構周辺部の断面図。
【図３】図２のＡ‐Ａ線断面図。
【図４】図２のＢ部拡大図。
【図５】図４のＣ矢視図。
【図６】リードバルブ、バルブスペーサ、バルブサポートの位置決め固定手段に関する他の実施形態の説明用断面図。
【図７】本発明の他の実施形態である気体圧縮機における圧縮機構周辺部の断面図。
【図８】図７のＤ‐Ｄ線断面図。
【図９】図７のＥ部拡大図。
【図１０】図９のＦ矢視図。
【図１１】吐出弁機構の他の構造例を示した断面図。
【図１２】図１１のＧ矢視図。
【図１３】吐出弁機構の他の構造例を示した断面図。
【図１４】図１３のＨ矢視図。
【図１５】本発明の他の実施形態である気体圧縮機における圧縮機構周辺部の断面図。
【図１６】図１５のＪ‐Ｊ線断面図。
【図１７】従来のベーンロータリー型気体圧縮機の断面図。
【符号の説明】
１ コンプレッサケース
１‐１ 吐出ポート
２ 圧縮機構
３ フロントヘッド
３‐１ 吸入ポート
４ シリンダ
４Ｆ シリンダのフロント側
４Ｒ シリンダのリア側
４‐１ シリンダ楕円短径部
４‐２ 補強リブ
５ サイドブロック（フロント側サイドブロック）
６ サイドブロック（リア側サイドブロック）
７ ロータ軸
８ ロータ
９、１０ 軸受
１１ ベーン溝
１２ ベーン
１４ シリンダ室
１５ 圧縮室
１６ シリンダ吐出空間
１７ 孔
１８ 吐出通路
１９ 吐出室
２０ シリンダ吐出孔
２０ａ シリンダ吐出孔の一端（ガス流入口）
２０ｂ シリンダ吐出孔の他端（ガス流出口）
２１ リードバルブ
２１ａ リードバルブの先端部（リフト端）
２１ｂ リードバルブの後端部（固定端）
２２ バルブスペーサ
２３ バルブサポート
２３ａ バルブサポートの先端部
２３ｂ バルブサポートの後端部
２４ 吐出弁機構
２５ 弁座面
３０ バルブガイドブロック
３１ 固定ボルト
３２ ガイド溝
３３ 部品装着溝
３４ 組付け構造体
３５ ボルト挿通孔
３６ ネジ孔
３７ 密閉ネジ
３８‐１〜３８‐６ ＢＢ・ＣＹ固定ボルト
３９ 吸入室
４０ 電磁クラッチ
４１ 油分離器
４２ 油分離フィルタ
４３ 油溜り
５０ 密閉部品付き固定ボルト
５０‐１ ボルト
５０‐２ 密閉部品
５０‐３ Ｏリング
５１ 切り欠き溝
５１ａ、５１ｂ 切り欠き溝の両側壁
５２ 切り欠き溝
５３ 孔
５４ リードバルブ取り付け面
５５ バルブ取り付け孔
６０ 切り欠き部
Ｒ１ 吐出流路
Claims (10)
- シリンダと、
上記シリンダ内に回転可能に収容されたロータと、
上記ロータの外周面から上記シリンダの内周面に向かって出没可能に設けられるとともに、上記シリンダと上記ロータの間の隙間空間からなるシリンダ室を複数の小室に仕切るベーンと、
上記ベーンにより仕切られた複数の小室からなるとともに、上記ロータの回転により容積の大小変化を繰り返し、この容積変化により冷媒ガスを圧縮する構造の圧縮室と、
上記圧縮室の外側に設けたシリンダ吐出空間と、
上記圧縮室側に一端を開口し、上記シリンダ吐出空間側に他端を開口してなるとともに、上記圧縮室で圧縮された冷媒ガスを上記シリンダ吐出空間側へ導くシリンダ吐出孔と、
上記シリンダ吐出空間側に配置され、上記シリンダ吐出孔を開閉するリードバルブとを有し、
上記リードバルブは、上記シリンダ軸方向に沿って設置されるとともに、その先端部側が上記シリンダ吐出孔のガス流出口と対向し、その後端部側が上記シリンダの端部を塞いでいるサイドブロックに取り付け固定されてなること
を特徴とする気体圧縮機。 - 上記シリンダ吐出空間は、上記シリンダの肉厚部に穿設された孔の内側空間からなること
を特徴とする請求項１に記載の気体圧縮機。 - 上記シリンダ吐出空間を形成する孔は、断面長孔形状であること
を特徴とする請求項２に記載の気体圧縮機。 - 上記シリンダ吐出空間は、上記シリンダの外周面を一部切り欠いてなる切り欠き溝の内側空間からなること
を特徴とする請求項１に記載の気体圧縮機。 - 上記シリンダ吐出空間を形成する切り欠き溝は、シリンダ一端から他端に亘ってスリット状に切り欠き形成されるとともに、その両溝側壁が溝底面から垂直に立ち上がる構造となっていること
を特徴とする請求項４に記載の気体圧縮機。 - 上記シリンダ吐出空間と上記サイドブロックに穿設された吐出通路とが一連のストレートな高圧冷媒ガスの吐出流路を形成していること
を特徴とする請求項１に記載の気体圧縮機。 - 上記請求項１に記載の気体圧縮機は、さらに、上記リードバルブの上面に配置されるバルブサポートと、上記リードバルブの下面側に配置されるバルブスペーサと、上記シリンダ吐出空間と上記サイドブロックに穿設された吐出通路とにより形成される高圧冷媒ガスの吐出流路と、上記吐出流路の底面に、上記リードバルブ、バルブサポート、バルブスペーサを重ねて一緒に固定する固定手段とを具備することを特徴とする気体圧縮機。
- 上記固定手段は、
上記サイドブロックの上記吐出通路の底面に固定ボルト用のネジ孔を設けるとともに、このネジ孔と固定ボルトで上記リードバルブ、バルブスペーサ、バルブサポートをまとめて上記サイドブロック側に取り付け固定する構造であること
を特徴とする請求項７に記載の気体圧縮機。 - 上記固定手段は、
上記サイドブロックの外表面に固定ボルト用のネジ孔を設けるとともに、このネジ孔と固定ボルトで上記リードバルブ、バルブスペーサ、バルブサポートをまとめて上記サイドブロック側に取り付け固定する構造であること
を特徴とする請求項７に記載の気体圧縮機。 - 上記請求項１に記載の気体圧縮機は、上記シリンダの両端に上記サイドブロックが設けられるとともに、上記シリンダ吐出空間を挟んでその左右両側近傍に配置されてなる固定ボルトで、上記シリンダとその両端のサイドブロックとが一緒に締め付け固定される構造であることを特徴とする気体圧縮機。
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