JP4162123B2 - 気体圧縮機 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は気体圧縮機に係わり、吸入する低圧冷媒ガスの密度を高くすることで冷媒ガス流量を増やして冷力を増加し、車の燃費を向上することが可能な気体圧縮機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
気体圧縮機は、主に車の室内空調機器として用いられている。気体圧縮機５０は図５に示すように、ケース５２の右端部にフロントヘッド９の左側壁が当接されている。
フロントヘッド９には、回転軸６を中心として、図中左方に向けて環状に突設された環状内壁部９ａが形成されている。そして、この環状内壁部９ａの外径側とフロントヘッド９の外壁９ｃとにより環状凹部９ｂが形成されている。また、この環状内壁部９ａの内径側と回転軸６の外周面との間にはシール室１０が形成されている。
【０００３】
さらに、気体圧縮機５０は圧縮機本体１を有している。圧縮機本体１はフロントサイドブロック２及びリアサイドブロック３間に挟装されたシリンダ４を備えており、シリンダ４内にはロータ５が回転可能に配設されている。
フロントサイドブロック２は、ケース５２に内設されており、円盤状底部２ａが設けられている。この円盤状底部２ａの図中左端面は、シリンダ４に当接されている。そして、この円盤状底部２ａの図中右端面は、段差部２ｂ、２ｃを有するように絞り込まれつつ、右方に向けて突設されている。この段差部２ｃは、フロントヘッド９の環状内壁部９ａと嵌合されている。
【０００４】
吸入ポート５１は、フロントヘッド９の上部において円筒状に形成され、外部に接続された図示しないエバポレータより冷媒ガスを吸入するものである。また、この吸入ポート５１には、比較的大きな容積を有する低圧空間である吸入室１５が形成されている。
【０００５】
吸入室１５は、フロントヘッド９の環状凹部９ｂの内壁と、フロントサイドブロック２の円盤状底部２ａ及び段差部２ｂの外壁とにより囲まれた空間である。そして、この吸入室１５は、回転軸６を中心として環状に形成されており、吸入ポート５１を介して冷媒ガスが吸入されている。
【０００６】
吸入室１５には、その図中上部に円筒状の円筒口１５ｂが形成されており、この円筒口１５ｂを介して、それよりも径の大きい吸入ポート５１と連通されている。また、吸入室１５の上部には、逆止弁１５０が挿入されている。この逆止弁１５０は、気体圧縮機５０の停止時に、後述する圧縮室１４から吸入ポート５１への冷媒ガスの逆流を防ぐものである。
【０００７】
図６には、図５中のＡ−Ａ矢視線断面図を示す。ただし、図６中、フロントサイドブロック吸入口６１Ａ、６１Ｂは一点鎖線にて示す通り、実際には紙面に向かって手前側に配設されているのを、便宜上同一図面上に仮想的に示したものである。
【０００８】
ロータ５には端面間を貫通する回転軸６が一体に設けられており、回転軸６は両サイドブロック２、３のそれぞれに設けられた軸受孔７、８に回転可能に支持されている。そして、その回転軸先端側６ａは軸受孔７より突出し、さらにフロントヘッド９を貫通するように延長形成されている。
【０００９】
回転軸先端側６ａの外周に設けられているシール室１０には、軸受孔７と回転軸６との軸受隙間Ｇを介し冷凍機油が供給される。
なお、冷凍機油は、回転軸６のフロント側を支える軸受孔７及びリア側を支える軸受孔８において、動圧軸受としても作用する。すなわち、冷凍機油には、回転軸６の回転に伴う粘性摩擦によって圧力が発生される。この圧力により、回転軸６と両軸受孔７、８との間で冷凍機油の油膜が形成され、この油膜により、回転軸６は回転したまま支えられる。
【００１０】
図７に、図５中のＢ−Ｂ矢視線断面図を示す。ロータ５の外周面には径方向にベーン溝１２が形成され、ベーン溝１２にはベーン１３が摺動可能に装着されている。そして、ベーン１３は、ロータ５の回転時には遠心力とベーン溝１２底部の冷凍機油の油圧とによりシリンダ４の内壁に付勢される。
シリンダ４内は、一対のサイドブロック２、３、ロータ５、ベーン１３、１３・・により複数の小室に仕切られている。これらの小室は圧縮室１４、１４・・と称され、ロータ５の回転により容積の大小変化を繰り返す。
【００１１】
このような圧縮機本体１においては、ロータ５が回転して圧縮室１４、１４・・の容積が変化すると、その容積変化により吸入ポート５１に通じる吸入室１５の低圧冷媒ガスを吸気し圧縮する。この際には、冷媒ガスは吸入室１５よりフロントサイドブロック吸入口６１Ａ、６１Ｂに分岐導入された後、それぞれ圧縮室１４へと吸入される。
【００１２】
リアサイドブロック３とケース５２により吐出室１９が形成されている。そして、油分離器１８が、リアサイドブロック３の側壁より吐出室１９に向けて突出されている。圧縮後の高圧冷媒ガスは、吐出口１６、吐出弁１７、油分離器１８等を介して吐出室１９に吐出される。
このとき、油分離器１８では高圧冷媒ガスから冷凍機油を分離し、分離された冷凍機油は吐出室１９の底部に溜まり、油溜まり２０を形成する。冷凍機油が分離された高圧冷媒ガスは、吐出ポート５３より外部の図示しない凝縮器へと送られる。
【００１３】
また、フロントサイドブロック２、リアサイドブロック３のロータ５に面する回転軸６の周囲には、それぞれベーン溝１２底部に連通するサライ溝３６が配設されている。そして、このサライ溝３６には油溜まり２０より図示しない油路を経て冷凍機油が供給されている。
一方、図示しないエンジンやモータ等の外部駆動源による動力は、図示しないベルト等により被伝達部６０に伝えられる。
【００１４】
次に、圧縮室１４における圧縮行程について説明する。
圧縮室１４の容積が最小から最大となるまでの吸入過程では、吸入室１５内の低圧冷媒ガスが、シリンダ４等の吸入通路４１とこれに連通するフロントサイドブロック２、リアサイドブロック３の図示しない吸入口とを介して圧縮室１４側に吸入される。そして、圧縮室１４の容積が最大付近になると、圧縮室１４が吸入口から離れて密閉空間となり、圧縮室１４内に低圧冷媒ガスが閉じ込められる。
【００１５】
次に、この密閉空間である圧縮室１４の容積が最大から最小に移行すると、その容積減少量に応じて圧縮室１４内の冷媒ガスが圧縮される。さらに、圧縮室１４の容積が最小付近になると、その圧縮された高圧冷媒ガスの圧力によって、シリンダ４の吐出口１６に取り付けられている吐出弁１７が開かれる。そして、圧縮室１４内の高圧冷媒ガスが吐出口１６からシリンダ４の外周面側に形成された吐出チャンバ４５に流出する。
【００１６】
吐出チャンバ４５内に流入した高圧冷媒ガスは、さらに、リアサイドブロック３の図示しない吐出通路を通過した後、油分離器１８を通って吐出室１９内に吐出される。
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、従来の気体圧縮機５０の構造では、吸入室１５の周囲には、フロントサイドブロック２、フロントヘッド９、シリンダ４、ケース５２等が配設されており、これらの部材はアルミ材で形成されている。
【００１８】
そのため、気体圧縮機５０においては、圧縮室１４における冷媒ガスの圧縮に伴う圧縮熱は、圧縮室１４から直接フロントサイドブロック２に至る経路と、圧縮室１４内の高温の高圧冷媒ガスによりシリンダ４が暖められ、その外周を通じてフロントサイドブロック２に至る経路と、吐出室１９に吐き出された高温の高圧冷媒ガスによりケース５２が暖められ、このケース５２を通じてフロントサイドブロック２及びフロントヘッド９に至る経路とを通じて、吸入室１５に伝熱される構造になっており、吸入室１５に吸入された低圧冷媒ガスを暖めるおそれがあった。
【００１９】
低圧冷媒ガスが暖められると、低圧冷媒ガスが膨張しその密度が低下するため、ロータ５の単位回転あたりに吸い込む低圧冷媒ガスの重量が減少し、結果的に冷媒ガス流量が減り、冷力が減少するという問題を生じる。
本発明はこのような従来の課題に鑑みてなされたもので、吸入する低圧冷媒ガスの密度を高くすることで冷媒ガス流量を増やして冷力を増加し、車の燃費を向上することが可能な気体圧縮機を提供することを目的とする。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
このため本発明は、冷媒ガスが吸入される吸入室と、該吸入室で吸入された冷媒ガスが圧縮される圧縮室と、該圧縮室で圧縮された冷媒ガスが吐き出される吐出室と、前記吸入室へ冷媒ガスを吸入するための入口及び前記吸入室から前記圧縮室へ冷媒ガスを供給するための出口以外の前記吸入室の内部に配設された断熱材とを備えた気体圧縮機であって、該断熱材は、前記吸入室の内部を被覆可能に成形された吸入室被覆部材であり、該吸入室被覆部材は前記吸入室の内部に収納され、かつ該吸入室被覆部材と前記吸入室の内壁との間に所定の隙間が形成されるように突起を有することを特徴とする。
また、本発明は、シリンダが挟装されるフロントサイドブロック及びリアサイドブロックと、該フロントサイドブロック及び該リアサイドブロックにより回転自在に支持され、前記シリンダ内に配設されたロータと、該ロータの回転により冷媒ガスを圧縮する圧縮室と、該圧縮室で圧縮される冷媒ガスを吸入するための吸入口が設けられたフロントヘッドと、該フロントヘッドと前記フロントサイドブロックとにより形成された空間であり、前記吸入口より吸入した冷媒ガスを前記圧縮室に供給する吸入室と、該吸入室を形成する前記フロントサイドブロックと前記フロントヘッドとに貼り付けられた断熱材とを備えた気体圧縮機であって、該断熱材は、前記吸入室の内部を被覆可能に成形された吸入室被覆部材であり、該吸入室被覆部材は前記吸入室の内部に収納され、かつ該吸入室被覆部材と前記吸入室の内壁との間に所定の隙間が形成されるように突起を有することを特徴とする。
【００２１】
吸入室の内部に断熱材を配設することで、圧縮室で発生した圧縮熱により吸入室内の冷媒ガスが暖められることを防ぐことができる。
よって、圧縮室で圧縮される冷媒ガスの流量を増やすことができ、気体圧縮機の冷力を増加し、車の燃費を向上することが可能である。
【００２７】
成形された吸入室被覆部材を吸入室内部に収納することにより吸入室を断熱することも可能である。
【００３０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の第１の実施形態について説明する。本発明の第１実施形態である気体圧縮機１００のフロントサイドブロック２側の部分構成図を図１に示す。なお、図５〜図７と同一要素のものについては同一符号を付して説明は省略する。
【００３１】
図１の気体圧縮機１００において、吸入室１５は、その内壁に断熱材１０１が貼り付けられている。すなわち、断熱材１０１は、フロントヘッド９の環状凹部９ｂの内壁と、フロントサイドブロック２の円盤状底部２ａ及び段差部２ｂの図中右面の外壁でフロントヘッド９との接触面を除く部分とに貼り付けられている。また、断熱材１０１は、円筒口１５ｂの内周にも、貼り付けられている。
【００３２】
かかる構成によれば、吸入室１５の内壁に断熱材１０１を貼り付けたことにより、吸入室１５の断熱を行うことができる。
すなわち、圧縮室１４における冷媒ガスの圧縮に伴う圧縮熱が、圧縮室１４から直接フロントサイドブロック２に至る場合、吸入室１５を構成するフロントサイドブロック２の外壁部に断熱材１０１を貼り付けているため、吸入室１５内の冷媒ガスは暖められ難くなる。
【００３３】
また、圧縮熱が、シリンダ４の外周を通じてフロントサイドブロック２に至る場合も、フロントサイドブロック２の外壁部に断熱材１０１を貼り付けているため、吸入室１５内の冷媒ガスは暖められ難い。さらに、圧縮熱が、ケース５２の外壁を通じてフロントサイドブロック２及びフロントヘッド９に至る場合は、フロントサイドブロック２の外壁部及び環状凹部９ｂの内壁に断熱材１０１を貼り付けているため、吸入室１５内の冷媒ガスは暖められ難くなる。
【００３４】
なお、断熱材１０１の材質は、断熱効果があり、冷媒ガスや冷凍機油と反応し難いものが良い。例えば、四弗化エチレン樹脂等のフッ素系の樹脂が望ましい。また、吸入室１５は、逆止弁１５０を備えるとして説明したが、冷媒ガスの逆流を考慮しなければ、これを配設しなくても良い。
【００３５】
以上により、圧縮熱により吸入室１５内で冷媒ガスが暖められることを防ぎ、圧縮室１４に吸入する低圧冷媒ガスの密度を上げることができる。よって、冷媒ガス流量を増やすことができ、気体圧縮機１００の冷力を増加し、車の燃費を向上することが可能である。
【００３６】
次に、本発明の第２実施形態について説明する。
第１実施形態である気体圧縮機１００は、その吸入室１５の内壁に断熱材１０１を貼り付けるものであったが、本実施形態である気体圧縮機２００は、その吸入室２１５の内壁を２重構造にするものである。
気体圧縮機２００のフロントサイドブロック２側の部分構成図を図２に示す。なお、図１と同一要素のものについては同一符号を付して説明は省略する。
【００３７】
図２の気体圧縮機２００は、吸入室２１５において、その内壁が２重構造になっている。すなわち、フロントヘッド９の環状凹部９ｂの内壁と、フロントサイドブロック２の円盤状底部２ａ及び段差部２ｂの図中右面の外壁でフロントヘッド９との接触面を除く部分と、円筒口１５ｂの内壁とが２重構造になっている。
【００３８】
この２重構造は、吸入室２１５の内壁に沿って、この吸入室２１５の内側に形成された断熱板２１６と、その断熱板２１６を吸入室２１５の内壁から所定隙間を有して支持可能にするスペーサー２１７とから構成されている。このとき、低圧冷媒ガスは、吸入ポート５１を介して断熱板２１６に囲まれた空間に吸入されている。
【００３９】
かかる構成によれば、吸入室２１５の内壁を２重構造にすることで、吸入室１５の内壁に断熱材１０１を貼り付けた場合と同様の作用を生じる。
すなわち、吸入室２１５の内壁を２重構造にしたことで、スペーサー２１７を介してのみ、フロントサイドブロック２とフロントヘッド９とに接触することになる。このスペーサー２１７の総面積は、断熱板２１６の面積に比べて小さいため、吸入室２１５の内壁に断熱効果が生じている。
【００４０】
よって、圧縮室１４における冷媒ガスの圧縮に伴う圧縮熱は、フロントサイドブロック２及びフロントヘッド９まで伝熱されるが、吸入室２１５の内壁が２重構造になっているため、吸入室２１５内の冷媒ガスが暖められ難くなる。
なお、断熱板２１６及びスペーサー２１７は、気体圧縮機１００に用いる断熱材１０１と同様に、断熱効果があり、冷媒ガスと反応し難いものが望ましい。
【００４１】
また、スペーサー２１７により作られる隙間にはさらに断熱材を挿入したり、又は、その隙間を真空にしたりすることで、吸入室２１５の断熱効果をさらに上げることができる。
以上により、圧縮熱により吸入室２１５内で冷媒ガスが暖められることを防ぎ、圧縮室１４に吸入する低圧冷媒ガスの密度を上げることができる。
【００４２】
さらに、本発明の第３実施形態について説明する。
本実施形態である気体圧縮機３００は、そのフロントサイドブロック３０２及びフロントヘッド３０９を構成する部材の内部を空洞にするものである。
気体圧縮機３００のフロントサイドブロック３０２側の部分構成図を図３に示す。なお、図１と同一要素のものについては同一符号を付して説明は省略する。
【００４３】
フロントサイドブロック３０２は、その円盤状底部３０２ａの形状及び段差部３０２ｂの形状に合わせて、その内部に形成されたフロントサイドブロック空洞３１２を有している。
また、フロントヘッド３０９は、その環状凹部９ｂの形状に合わせて、その内部に形成されたフロントヘッド空洞３１９を有している。
なお、フロントサイドブロック空洞３１２及びフロントヘッド空洞３１９は、吸入室１５の周囲をできる限り覆うように形成されている。
【００４４】
かかる構成によれば、フロントサイドブロック３０２及びフロントヘッド３０９を構成する部材の内部を空洞にすることで、吸入室１５の内壁に断熱材１０１を貼り付けた場合と同様の作用を生じる。
すなわち、圧縮室１４で発生される圧縮熱が、圧縮室１４から直接フロントサイドブロック２に至る場合及びシリンダ４の外周を通じてフロントサイドブロック２に至る場合において、フロントサイドブロック３０２の円盤状底部３０２ａ及び段差部３０２ｂの内部を空洞にしたことにより、フロントサイドブロック３０２自体に断熱効果を生じて、圧縮熱が吸入室１５に伝熱され難くなる。
【００４５】
また、圧縮熱が、ケース５２の外壁を通じてフロントサイドブロック２及びフロントヘッド９に至る場合においても、フロントヘッド３０９の外壁９ｃの内部を空洞にしたことにより、フロントヘッド３０９自体に断熱効果を生じて、圧縮熱が吸入室１５に伝熱され難くなる。
【００４６】
なお、フロントサイドブロック空洞３１２及びフロントヘッド空洞３１９は中空であっても良いが、その部分に断熱材１０１を埋め込んでも良い。
また、フロントサイドブロック空洞３１２及びフロントヘッド空洞３１９の大きさは、気体圧縮機３００の構造上、フロントサイドブロック３０２及びフロントヘッド３０９が所定の強度を有する程度に形成されるものである。
以上により、圧縮熱により吸入室１５内で冷媒ガスが暖められることを防ぎ、圧縮室１４に吸入する低圧冷媒ガスの密度を上げることができる。
【００４７】
さらに、本発明の第４実施形態について説明する。
第１実施形態である気体圧縮機１００は、その吸入室１５の内壁に断熱材１０１を貼り付けるものであったが、本実施形態である気体圧縮機は、吸入室１５に、その内壁を被覆可能な形状に成形された吸入室被覆部材４００を内部に収納するものである。
図４に吸入室被覆部材４００の概略図を示す。
【００４８】
吸入室被覆部材４００は、吸入室１５の環状部分を覆う環状被覆部４０１と、その環状被覆部４０１の図中上部に突設され、円筒口１５ｂの内周を覆う円筒状の円筒口被覆部４０２と、環状被覆部４０１の側部より図中左方に突設され、フロントサイドブロック吸入口６１Ａ、６１Ｂを覆う円柱状の吸入口被覆部４０３とから構成されている。
なお、吸入室被覆部材４００は、全体として袋状になっており、円筒口被覆部４０２及び吸入口被覆部４０３のみに、冷媒ガスが通るための穴が設けられている。
【００４９】
かかる構成によれば、吸入室１５の内壁に断熱材１０１を貼り付けた場合と同様の作用を生じることができる。
すなわち、圧縮室１４における冷媒ガスの圧縮に伴う圧縮熱は、吸入室１５の内壁に吸入室被覆部材４００が内設されているため、吸入室１５内の冷媒ガスに伝熱し難くなる。
以上により、圧縮熱により吸入室１５内で冷媒ガスが暖められることを防ぎ、圧縮室１４に吸入する低圧冷媒ガスの密度を上げることができる。
【００５０】
また、環状被覆部４０１の外周や両端面の表面に、直径２ｍｍから５ｍｍ程度、高さ０．５ｍｍから１．０ｍｍ程度の突起４０４を複数設けても良い。この突起４０４を設けることにより吸入室１５を形成するフロントへッド９の内壁やフロントサイドブロック２との間に隙間が形成され、フロントヘッド９の内壁やフロントサイドブロック２からの熱が環状被覆部４０１に伝わり難くなる。
【００５１】
従って、吸入室被覆部材４００の環状被覆部４０１の表面に突起４０４を設けることにより、フロントヘッド９の内壁やフロントサイドブロック２との間に隙間が形成されることによる断熱効果と、断熱材からなる吸入室被覆部材４００自身による断熱効果との２重の断熱効果により、吸入冷媒ガスの加熱をより一層防止できるものである。
【００５２】
なお、第１〜４実施形態については、気体圧縮機の製造過程において、吸入室１５の断熱を容易に行うことができる実施形態を任意選択することが可能である。
【００５３】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、吸入室の内部に断熱材を配設して構成したことから、圧縮熱により吸入室内で低圧冷媒ガスが暖められることを防ぎ、圧縮室に吸入する冷媒ガスの密度を上げることができる。
よって、冷媒ガス流量を増やすことができ、気体圧縮機の冷力を増加し、車の燃費を向上することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】 第１実施形態の気体圧縮機の部分構成図
【図２】 第２実施形態の気体圧縮機の部分構成図
【図３】 第３実施形態の気体圧縮機の部分構成図
【図４】 第４実施形態の断熱材の概略図
【図５】 従来の気体圧縮機の構成図
【図６】 図５中のＡ−Ａ矢視線断面図
【図７】 図５中のＢ−Ｂ矢視線断面図
【符号の説明】
２、３０２ フロントサイドブロック
３ リアサイドブロック
４ シリンダ
５ ロータ
６ 回転軸
９、３０９ フロントヘッド
１４ 圧縮室
１５、２１５ 吸入室
１９ 吐出室
５０、１００、２００、３００ 気体圧縮機
１０１ 断熱材
２１６ 断熱板
２１７ スペーサー
３１２ フロントサイドブロック空洞
３１９ フロントヘッド空洞
４００ 吸入室被覆部材

Claims (2)

1. 冷媒ガスが吸入される吸入室と、
   該吸入室で吸入された冷媒ガスが圧縮される圧縮室と、
   該圧縮室で圧縮された冷媒ガスが吐き出される吐出室と、
   前記吸入室へ冷媒ガスを吸入するための入口及び前記吸入室から前記圧縮室へ冷媒ガスを供給するための出口以外の前記吸入室の内部に配設された断熱材とを備えた気体圧縮機であって、
   該断熱材は、前記吸入室の内部を被覆可能に成形された吸入室被覆部材であり、該吸入室被覆部材は前記吸入室の内部に収納され、かつ該吸入室被覆部材と前記吸入室の内壁との間に所定の隙間が形成されるように突起を有することを特徴とする気体圧縮機。
2. シリンダが挟装されるフロントサイドブロック及びリアサイドブロックと、
   該フロントサイドブロック及び該リアサイドブロックにより回転自在に支持され、前記シリンダ内に配設されたロータと、
   該ロータの回転により冷媒ガスを圧縮する圧縮室と、
   該圧縮室で圧縮される冷媒ガスを吸入するための吸入口が設けられたフロントヘッドと、
   該フロントヘッドと前記フロントサイドブロックとにより形成された空間であり、前記吸入口より吸入した冷媒ガスを前記圧縮室に供給する吸入室と、
   該吸入室を形成する前記フロントサイドブロックと前記フロントヘッドとに貼り付けられた断熱材とを備えた気体圧縮機であって、
   該断熱材は、前記吸入室の内部を被覆可能に成形された吸入室被覆部材であり、該吸入室被覆部材は前記吸入室の内部に収納され、かつ該吸入室被覆部材と前記吸入室の内壁との間に所定の隙間が形成されるように突起を有することを特徴とする気体圧縮機。

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