WO2010058691A1

WO2010058691A1 - 気体圧縮機

Info

Publication number: WO2010058691A1
Application number: PCT/JP2009/068650
Authority: WO
Inventors: 飯島　博史
Original assignee: カルソニックカンセイ株式会社
Priority date: 2008-11-19
Filing date: 2009-10-30
Publication date: 2010-05-27
Also published as: US20110223052A1; EP2366903A1; JP2010121536A; CN102216618A

Abstract

　気体圧縮機は、シリンダブロックと、リヤサイドブロックと、フロントサイドブロックと、上記３つのブロックによって形成されたシリンダ室と、シリンダ室内に回転可能に設けられたロータと、ロータに形成されたベーン溝と、ベーン溝内に挿入されたベーンと、フロント及びリヤサイドブロックの少なくとも一方に設けられた吸入孔とを備えている。冷媒は、吸入口からシリンダ室内に吸入される。吸入孔の開口縁は、シリンダ室内に位置する室内開口縁と、シリンダブロックの側壁に面するブロック内開口縁とからなる。室内開口縁は、ロータの外周より楕円内壁側に位置されている。上記気体圧縮機よれば、ベーンの傾きが抑制され、ブロックの削損・磨耗、振動や異音が抑制される。

Description

気体圧縮機

　本発明は、車両用空調装置等に用いられるベーンロータリー気体圧縮機に関する。

　ベーンロータリー気体圧縮機は、シリンダブロックと、シリンダブロックの両側に配置されたリヤサイドブロック及びフロントサイドブロックとによってシリンダ室が形成される。そして、シリンダ室内には、ロータが回転可能に収容されている。シリンダ室の内部は楕円内壁で囲まれている。ロータのベーン溝に挿入されたベーンがシリンダ室内を分割して、複数の圧縮室が形成されている。フロントサイドブロックに形成された吸入孔が、シリンダ室と連通している。冷媒は、吸入孔からシリンダ室内に吸入される。吸入された冷媒は、ロータの回転に伴ってベーンによって圧縮された後、冷凍サイクルへと吐出される（例えば、日本国特開平６－２８８３７２号公報［特許文献１］及び日本国特開２００５－２８２６号公報［特許文献２］参照）。

　図４は、従来の気体圧縮機におけるシリンダ室[cylinder chamber]１００の内部構造を示している。シリンダ室１００の内部には、ロータ１２０が回転可能に収容されている。ロータ１２０の回転中心には、シャフト１２５が一体に設けられている。ロータ１２０には、複数のベーン溝１３０が形成されている。それぞれのベーン溝１３０には、ベーン１４０が出入自在に挿入されている。

　シリンダ室１００の内部は、楕円内壁１１０で囲まれている。各ベーン１４０の先端部は楕円内壁１１０に接触しており、シリンダ室１００が複数の圧縮室に分割されている。フロントサイドブロック１６０は、シリンダ室１００の一方の壁部を構成している。フロントサイドブロック１６０には、吸入孔１７０が開口されている。吸入路１６５は、シリンダブロックを貫通しており、フロントサイドブロックの吸入孔１７０とリヤサイドブロックの吸入孔（図示せず）とを連通させている。吸入孔１７０は、冷媒の吸入ポート（図示せず）に連通している。吸入孔１７０の一部は、シリンダ室１００内に開口している（楕円内壁１１０の内側に位置している）。冷媒は、当該開口からシリンダ室１００内に吸引される。当該開口の開口縁（室内開口縁[in-chamber opening edge]）１７５は、ロータ１２０（シャフト１２５）の軸１２７を中心とする円弧形状を有しており、ロータ１２０の外周に沿っている。すなわち、ロータ１２０の外周は、室内開口縁１７５に沿って回転する。

　しかし、上述した従来構造では、気体圧縮機の起動時などには、ベーン１４０が楕円内壁１１０に接触していないことがある。この場合、ベーン１４０が傾いて、ベーン１４０の側縁先端が、吸入孔１７０内に入り込むことがある。この状態でロータ１２０が回転すると、ベーン１４０の先端が吸入孔１７０の終縁と引っかかることがある。この結果、フロントサイドブロック１６０やベーン１４０の削損・磨耗や、振動や異音などの問題が生じる。

　これらの問題を回避するためにベーン１４０の出入量を小さくすると、容積確保のためにシリンダ室１００を軸１２７方向に拡大する必要がある。この場合、気体圧縮機の大型化や重量増という問題が生じる。

　そこで、本発明の目的は、ベーンの傾きを抑制して、サイドブロックやベーンの削損・磨耗、振動や異音を抑制することのできる気体圧縮機を提供することにある。

　本発明の特徴は、シリンダブロックと、前記シリンダブロックの両側に配置されたリヤサイドブロック及びフロントサイドブロックと、前記シリンダブロック、前記リヤサイドブロック、及び、前記フロントサイドブロックに囲まれて、前記シリンダブロックの内部に形成されたシリンダ室と、前記シリンダ室に面する前記シリンダブロックの内壁によって形成された楕円内壁と、前記シリンダ室内に回転可能に設けられたロータと、前記ロータに形成された複数のベーン溝と、前記複数のベーン溝のそれぞれに出入自在に挿入されたベーンと、前記フロントサイドブロック及び前記リヤサイドブロックの少なくとも一方に設けられた、前記シリンダ室内に冷媒を吸入する吸入孔と、を備えた気体圧縮機を提供する。前記吸入孔の開口縁は、前記楕円内壁より内側で前記ロータの外周との間に位置する室内開口縁と、前記シリンダブロックの側壁に面するブロック内開口縁とからなる。前記室内開口縁は、前記ロータの外周より前記楕円内壁側に位置している。

　上記特徴によれば、吸入孔の室内開口縁がロータの外周よりも楕円内壁側に位置されていることによって、ベーンの側端縁がフロントサイドブロックによって確実に支持される。このため、ベーンの傾きが抑制され、フロントサイドブロックの削損・磨耗、振動や異音が抑制される。

　ここで、前記フロントサイドブロック及び前記リヤサイドブロックの少なくとも一方に、前記ベーンの側縁が接触する接触部が前記室内開口縁と前記ロータの外周との間に設けられている、ことが好ましい。

　また、前記室内開口縁が、シリンダ室の短径部近傍から長径部に向けて、弧状形状を有している、ことが好ましい。

　また、前記室内開口縁は、弧状形状を有しており、
　前記弧状形状の中心が、前記室内開口縁が前記ロータの外周から徐々に離れるように、前記ロータの回転中心に対してオフセットされている、ことが好ましい。

本発明の一実施形態にかかる気体圧縮機の断面図である。上記気体圧縮機におけるシリンダ室の説明図である。シリンダ室の内部を示す拡大説明図である。従来の気体圧縮機におけるシリンダ室の拡大説明図である。

　以下、図面を参照しつつ本発明の一実施形態を説明する。

　本実施形態の気体圧縮機１は、ベーンロータリー圧縮機である。気体圧縮機１は、図１に示されるように、ケース２と、圧縮機構５とを備えている。

　ケース２は、後端が底壁２ｂによって封鎖された有底筒形状を有している。ケース２内部の収容部２ｃには、圧縮機構５及び気液分離ユニット６が収容される。ケース２の上部には、冷媒の吐出ポート１８が形成されている。ケース２の前端には開口２ａが形成されている。ケース２の開口２ａ側に、フロントヘッド３が固定されている。フロントヘッド３には、冷媒を圧縮機構５に吸入するための吸入ポート１７が形成されている。吸入ポート１７は、吸入室１０と連通しており、吸入室１０がフロントサイドブロック１３に形成された吸入孔２２（図３参照）と連通している。従って、冷媒は、吸入ポート１７、吸入室１０、及び、吸入孔２２を通過して、圧縮機構５に吸入される。フロントサイドブロック１３の吸入孔２２については、後述する。

　圧縮機構５は、シリンダハウジング７と、シリンダハウジング７内に配置されたロータ８とを備えている。シリンダハウジング７は、シリンダブロック１１と、シリンダブロック１１の両側に設けられたリアサイドブロック１２及びフロントサイドブロック１３とを備えている。シリンダブロック１１、リヤサイドブロック１２、及び、フロントサイドブロック１３によって囲まれることで、シリンダ室１５が形成されている。すなわち、フロントサイドブロック１３のシリンダブロック１１側の端面１３ａが、シリンダブロック１１と当接すると共に、リヤサイドブロック１２のシリンダブロック１１側の端面１２ａが、シリンダブロック１１に当接している。これにより、シリンダブロック１１及び両サイドブロック１２，１３によって、シリンダ室１５が形成されている。

　図２に示されるように、シリンダ室１５は楕円形状を有しており、その内周面は楕円内壁１９である。

　ロータ８は、シリンダ室１５内に回転可能に配置されている。ロータ８は、シャフト９と一体化されている。シャフト９の後部は、リヤサイドブロック１２に回転可能に支持され、前部はフロントサイドブロック１３に回転可能に支持されている。エンジンの回転駆動力がシャフト９に伝達されると、ロータ８がシリンダ室１５内で回転して冷媒を圧縮する。

　図２に示されるように、ロータ８には、複数のベーン溝８ａが周方向に複数形成されている。各ベーン溝８ａには、ベーン１６が出入自在に挿入されている。複数のベーン１６は、シャフト９の軸方向（図１における横方向）に沿ってシリンダ室１５内に配置されている。そして、各ベーン１６の軸方向の側端縁が、上述したリヤサイドブロック１２の端面１２ａ及びフロントサイドブロック１３の端面１３ａと当接している。また、各ベーン１６は、ベーン溝８ａから突出しており、その先端縁１６ａが楕円内壁１９と接触している。ベーン１６の側端縁が端面１２ａ及び端面１３ａと接触し、かつ、ベーン１６の先端縁１６ａが楕円内壁１９と接触することで、シリンダ室１５内が複数の圧縮室に分割されている。

　気液分離ユニット６は、図１に示されるように、リヤサイドブロック１２の後側に配置されている。気液分離ユニット６には、シリンダ室１５で圧縮された冷媒が導入される。導入された冷媒は、気液分離ユニット６内でオイルと分離される。分離されたオイルは、気液分離ユニット６の下方に落下し、その後、圧縮機１内を循環されて圧縮機１の各部を潤滑する。

　上述の構造において、冷媒は、フロントヘッド３に設けられた吸入ポート１７から吸入され、吸入室１０及び吸入孔２２を通過してシリンダ室１５の圧縮室内に供給される。このとき、冷媒は、シリンダブロック１１に形成された吸入路２０（後述する）を通ってリヤサイドブロックの吸入孔（図示せず）からも圧縮室内に供給される。その後、冷媒は、ロータ８の回転に伴う圧縮室の容積減少によって圧縮される。圧縮室で圧縮された冷媒は、気液分離ユニット６に導入され、気液分離ユニット６内でオイルが分離された後、吐出ポート１８から冷凍サイクルへと吐出される。

　気液分離ユニット６で冷媒から分離されたオイルは、ケース２の収容部２ｃに落下し、その後、リアサイドブロック１２に形成されたオイル路３２、シリンダブロック１１に形成されたオイル路３３、フロントサイドブロック１３に形成されたオイル路３４を通って、シャフト９とブロック１１、１２、１３との間に循環されて、各部を潤滑する。

　次に、本実施形態における、冷媒のシリンダ室１５への吸入構造を図３を参照して説明する。楕円内壁１９を有するシリンダ室１５内にロータ８が回転可能に設けられ、フロントサイドブロック１３の吸入孔２２からシリンダ室１５内に冷媒が吸入される。また、ベーン１６の一方の側端縁は、フロントサイドブロック１３の端面１３ａと当接している。このようにベーン１６の一側端縁が端面１３ａに当接することにより、ベーン１６の一方の側端縁が端面１３ａに支持されている。

　フロントサイドブロック１３の吸入孔２２は、シリンダブロック１１に形成された吸入路２０を介して、リヤサイドブロック１２に形成された吸入孔（図示せず）と連通している。冷媒は、吸入孔２２からシリンダ室１５内に供給されると共に、吸入路２０を通ってリヤサイドブロックの吸入孔からもシリンダ室１５内に供給される。リヤサイドブロック１２の吸入孔（図示せず）は、フロントサイドブロック１３の吸入孔２２と対称形状を有しており、吸入路２０と連通している。

　この場合、吸入孔２２は吸入路２０よりも大きな通路として形成されている。

　吸入孔２２の開口端は、ブロック内開口縁[in-block opening edge]２３と、室内開口縁[in-chamber opening edge]２４との組み合わせ形状を有している。ブロック内開口縁２３は、シリンダブロック１１の側壁に面している。一方、室内開口縁２４は、シリンダ室１５の楕円内壁１９とロータ８の外周との間に位置している。従って、室内開口縁２４は、シリンダ室１５内に位置している。冷媒は、吸入孔２２の室内開口縁２４側の領域からシリンダ室１５内に吸入される。

　本実施形態では、室内開口縁２４が、ロータ８の外周（外周側縁）よりも楕円内壁１９側に位置するように形成されている。言い換えれば、室内開口縁２４とロータ８の外周とは一致しておらず、ロータ８の外周（外周側縁）と室内開口縁２４との間には、フロントサイドブロック１３の端面１３ａ（後述する接触部Ｇ）が存在する。さらに言い換えれば、室内開口縁２４は、ロータ８の外周（外周側縁）から離間されている。

　また、室内開口縁２４は、楕円形状のシリンダ室１５の短径部２５近傍から長径部２６に向けた弧状形状を有している。室内開口縁２４の弧状形状の中心２８は、ロータ８（シャフト９）の回転中心３０に対してオフセットされている。中心２８のオフセット位置は、室内開口縁２４が、短径部２５近傍から長径部２６に向けて、ロータ８の外周から徐々に離れるように設定される。

　このように設定された室内開口縁２４はロータ８の外周に臨んでいるが、室内開口縁２４とロータ８の外周との間には接触部Ｇが確保されている。従って、ベーン１６の一方の側端縁が、フロントサイドブロック１３の端面１３ａと接触部Ｇで接触する。この結果、ベーン１６の側端縁は、端面１３ａによって支持され得る。すなわち、端面１３ａの接触部Ｇは、ベーン１６の側端縁との接触によって、ベーン１６を支持する。

　上述した実施形態では、気体圧縮機１の起動時などにベーン１６が楕円内壁１９と接触していなくても、ベーン１６は、フロントサイドブロック１３の端面１３ａ又はリヤサイドブロック１２の端面１２ａによって接触部Ｇで支持される。このため、ベーン１６の傾きが抑制され得る。そして、ベーン１６の傾きが抑制されることで、ベーン１６と吸入孔２２との引っかかりがなくなる。この結果、フロントサイドブロック１３又はリヤサイドブロック１２の表面の削損・磨耗、振動や異音が抑制され得る。さらに、ベーン１６の出入量を小さくする必要がないので、シリンダ室１５を拡大する必要もない。従って、気体圧縮機の大型化や重量増加も抑止される。

Claims

　気体圧縮機であって、
　シリンダブロックと、
　前記シリンダブロックの両側に配置されたリヤサイドブロック及びフロントサイドブロックと、
　前記シリンダブロック、前記リヤサイドブロック、及び、前記フロントサイドブロックに囲まれて、前記シリンダブロックの内部に形成されたシリンダ室と、
　前記シリンダ室に面する前記シリンダブロックの内壁によって形成された楕円内壁と、
　前記シリンダ室内に回転可能に設けられたロータと、
　前記ロータに形成された複数のベーン溝と、
　前記複数のベーン溝のそれぞれに出入自在に挿入されたベーンと、
　前記フロントサイドブロック及び前記リヤサイドブロックの少なくとも一方に設けられた、前記シリンダ室内に冷媒を吸入する吸入孔と、を備え、
　前記吸入孔の開口縁が、前記楕円内壁より内側で前記ロータの外周との間に位置する室内開口縁と、前記シリンダブロックの側壁に面するブロック内開口縁とからなり、
　前記室内開口縁が、前記ロータの外周より前記楕円内壁側に位置する。
　請求項１記載の気体圧縮機であって、
　前記フロントサイドブロック及び前記リヤサイドブロックの少なくとも一方に、前記ベーンの側縁が接触する接触部が前記室内開口縁と前記ロータの外周との間に設けられている。
　請求項１又は２記載の気体圧縮機であって、
　前記室内開口縁は、シリンダ室の短径部近傍から長径部に向けて、弧状形状を有している。
　請求項１～３のいずれか１項に記載の気体圧縮機であって、
　前記室内開口縁は、弧状形状を有しており、
　前記弧状形状の中心が、前記室内開口縁が前記ロータの外周から徐々に離れるように、前記ロータの回転中心に対してオフセットされている。