JP2004211651A

JP2004211651A - 気体圧縮機

Info

Publication number: JP2004211651A
Application number: JP2003002001A
Authority: JP
Inventors: Toru Takahashi; 徹高橋
Original assignee: Calsonic Compressor Manufacturing Inc
Current assignee: Marelli Corp
Priority date: 2003-01-08
Filing date: 2003-01-08
Publication date: 2004-07-29

Abstract

【課題】ロータとシリンダ間での金属同士の溶着を防止するとともに、両者間のシール性を高めて性能向上を図ることを可能にする。
【解決手段】圧縮機本体におけるロータ１８の外周面とシリンダ１３の内周面の一方または両方に保護薄膜２０を形成する。前記保護薄膜の厚さ（Ｔ）×２と保護薄膜形成状態での前記ロータ１８とシリンダ１３の径方向両側の最小隙間量（Ａ×２）の比（Ｔ×２／Ａ×２）が０．７以上である。
【効果】ロータ外周とシリンダ短径部のクリアランスを小さくして、ガスリークを低減し、性能向上を図ることができる。保護薄膜が欠落した際にも金属同士の溶着等が回避され、気体圧縮機としての性能が確保される。
【選択図】図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車や建物などの空調に使用され、冷媒ガス等の気体を圧縮して吐出する気体圧縮機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
自動車や建物などの空調に使用される気体圧縮機には、例えば図３に示すものが使用されている（例えば特許文献１）。この気体圧縮機１を図３、図４に基づいて説明すると、内周が筒状のシリンダ１３と、該シリンダ１３の軸方向両端部にあるフロントサイドブロック１４およびリアサイドブロック１５とを備えている。上記シリンダ１３内には、回転軸１７に固定されたロータ１８が回転可能に配置され、該ロータ１８の外周部に設けられたベーン溝にベーン１６が出没自在に収容されている。上記シリンダ１３と、フロントサイドブロック１４と、リアサイドブロック１５と、ロータ１８と、ベーン１６とで圧縮機本体１０が構成され、上記ロータ１８とベーン１６とシリンダ１３とで仕切られてシリンダ圧縮室１９が形成されている。
【０００３】
上記各部材はフロントハウジング１１およびリアハウジング１２に内蔵されており、フロントハウジング１１は冷媒の吸入口２２を有し、リアハウジング１２は吐出口３３を有している。上記フロントハウジング１１内には、上記吸入口２２に連通する吸入室２３が設けられており、該吸入室２３と上記シリンダ圧縮室１９とが連通している。なお、この吸入口２２と吸入室２３との間のガス流路には逆止弁２４が設置されている。逆止弁２４は、ロータ１８の回転駆動を停止した際に、高圧側から低圧側への冷媒ガスとオイルの逆流が気体圧縮機１内のみでなされ、エバポレータ側（図示していない）へは逆流させないために設けられている。これによって、気体圧縮機１の運転停止直後の逆回転音の低減、エバポレータまでの高温冷媒ガスの逆流によって、エアコン吹き出し口から温風が吹き出すのを防止している。
【０００４】
また、リアハウジング１２の前方側に内蔵されたリアサイドブロック１５と、リアハウジング１２の後方側とで形成される空間内には上記シリンダ圧縮室１９に連通する吐出室３０が設けられており、該吐出室３０は上記吐出口３３に連通している。また、この吐出室３０内において、リアサイドブロック１５に油分離器３１が設けられ、シリンダ圧縮室１９で圧縮された気体はリアサイドブロック１５に形成された吐出通路（図示しない）から油分離器３１に導かれ、該油分離器３１を通過して吐出室３０へと放出されるようにしている。
【０００５】
上記気体圧縮機１では、図示しない原動機を駆動源としてベルトプーリ２１を介して回転する回転軸１７によってロータ１８を回転させると上記シリンダ圧縮室１９の容積が変化し、上記吸入口２２および吸入室２３を通過して導入された冷媒がシリンダ圧縮室１９内で圧縮される。圧縮された冷媒は、シリンダ圧縮室１９から吐出され、リアサイドブロック１５の吐出通路を通して油分離器３１へと放出されて圧縮気体に含まれる潤滑油を分離する。分離された潤滑油は油溜まり部３２に滴下滞留し、潤滑油が分離された圧縮気体は吐出室３０へと吐出される。また、油溜まり部３２の油は、圧縮機内部での圧力差により圧縮機の摺動部分に圧送して摩耗防止や油膜によるシールに供される。
【０００６】
ところで、シリンダ圧縮室１９では、上記ロータ１８とシリンダ１３の短径部１３ａ、１３ａとのシール性が良好な程、冷媒の圧縮効率が高く、性能に優れたものとなる。ただし、ロータ１８とシリンダ１３は通常、同種金属を使用しており、ロータ１８外周面とシリンダ短径部１３ａの内周面が接触すると即金属同士の溶着をおこしてしまう。そこで接触を防止するために、各部品の部品精度、摺動部のスキマによるガタツキ、組み付けによる変形、運転による変形等を考慮して、両者間には接触しない程度のクリアランス（数十μｍ）を設定している。
また異物のかみ込みを考慮して、ロータ１８の外周面にフッ素系樹脂や銅メッキ、鉛メッキ（例えば特許文献２）などの保護薄膜を形成しているものも知られている。フッ素樹脂薄膜などを施すと異物が入り込んでも薄膜によって異物のかみ込みが防止される。その場合、保護薄膜の厚さ×２と保護薄膜形成状態での前記ロータとシリンダの径方向両側の最小隙間量の比は０．３〜０．６程度とされている。
【０００７】
【特許文献１】
特開２００２−１９５１７９号公報
【特許文献２】
実開昭６０−３４５８９号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、ロ−タ外周とシリンダ短径部とのクリアランスを小さくすることによりシール性が上がり、圧縮機としての性能が向上することは前述したとおりである。上記フッ素樹脂等の薄膜を施したものでは、異物のかみ込みの防止効果があり、また、ロータとシリンダとの直接的な接触が避けられるため、上記クリアランスを小さくして性能向上を図ることが可能である。しかし、過酷な運転条件で運転され負荷が過大となった場合など、ロータ外周面のフッ素樹脂等の薄膜が削り取られたり、あるいは剥離する場合がある。保護薄膜が失われるとクリアランスが不十分な状態で金属同士の接触が起こり溶着などの問題がおきてしまう。したがって、フッ素樹脂等の薄膜をロータ外周に形成する場合にも、クリアランスはある程度大きくしなければならず、シール性を上げて性能向上を図ることは困難であると考えられている。
【０００９】
本発明は、上記事情を背景としてなされたものであり、ロータ外周に保護薄膜を形成して、シール性の向上を図ることができるとともに、万が一保護薄膜が剥離した場合にも金属同士の溶着等が防止される気体圧縮機を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため本発明の気体圧縮機のうち請求項１記載の発明は、筒状のシリンダと、該シリンダの軸方向両端部にあるサイドブロックと、前記シリンダ内に回転可能に配置されたロータと、前記ロータに半径方向に出没自在に設けられたベーンとを備え、冷媒ガスを前記シリンダ内で吸入、圧縮して吐出する圧縮機本体を有しており、かつ、前記ロータの外周面とシリンダの内周面の一方または両方に保護薄膜が形成されており、前記保護薄膜の厚さ×２と保護薄膜形成状態での前記ロータとシリンダの径方向両側の最小隙間量との比が、０．７以上であることを特徴とする。
【００１１】
請求項２記載の気体圧縮機の発明は、請求項１記載の発明において、前記保護薄膜がフッ素樹脂からなることを特徴とする。
【００１２】
請求項３記載の気体圧縮機の発明は、請求項１または２に記載の発明において、前記保護薄膜の厚さ×２と保護薄膜形成状態での前記最小隙間量の比が、１．７以下であることを特徴とする。
【００１３】
［作用］
すなわち、本発明によれば、ロータ外周とシリンダのクリアランスが小さくなる事により、ガスリークが低減され、性能が向上する。
また、気体圧縮機を運転する事により圧力等によりロータ外周とシリンダ内周面とに負荷かかかった場合でも、同種金属同士の接触はないため溶着は起こらない。
また、より過酷な条件で運転され負荷が過大になり、コーティング膜が削られるか、あるいは剥離した場合でも、クリアランスが十分確保されているため、金属同士の溶着は避けられる。
【００１４】
以下に、本発明で規定する数値条件について説明する。
保護薄膜の膜厚×２／保護薄膜形成後の最小隙間量の比：０．７以上
上記比が小さすぎると、保護薄膜剥離後のクリアランスが不十分となる。したがって、上記比は０．７以上であることが必須であり、さらに０．７５以上であるのが望ましい。一方、上記比が大きすぎると保護薄膜の膜厚が厚くなり、製造上困難となる。このため、上記比の上限を１．７に設定するのが望ましい。なお、ロータとシリンダの両方に保護薄膜を形成する場合には、両方の保護薄膜において上記条件を満たすことが必要である。また、上記隙間量は、ロータとシリンダとの径方向両側の隙間量を合算したものとなる。上記比においても上記最小隙間量は、ロータとシリンダ短径部との間における両側の隙間量を合算したものである。
【００１５】
本発明では、前述した気体圧縮機本体を有しており、その他には、通常、吸入口、吸入室、吐出口、吐出室を備えている。
なお、ロータ外周面とシリンダ内周面の一方または両方には、前述のように保護薄膜が形成される。該保護薄膜は、強度が高く、潤滑性に優れている材質が望ましく、好適にはフッ素樹脂を挙げることができる。
なお、保護薄膜は、上記のようにロータ外周面とシリンダ内周面のいずれに形成するものであってもよく、両方に形成することもできる。また、保護薄膜は、上記外周面、内周面の全面に亘って形成してもよいが、最小隙間量となる部分を含む一部の面に限って保護薄膜を形成するものであってもよい。保護薄膜の形成方法は特に限定されるものではなく、スプレーコート、スクリーンコートの方法など、常法により行うことができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の一実施形態の気体圧縮機を図１および図２に基づいて説明する。なお、この実施形態の気体圧縮機は、従来の気体圧縮機と一部を除いて同様の構成を有しており、同様の構成についてはその説明を省略または簡略にする。
この気体圧縮機では、従来の圧縮機と同様に、内周が筒状のシリンダ１３と、該シリンダ１３の軸方向両端部にあるフロントサイドブロック１４およびリアサイドブロック１５とを備えている。シリンダ１５内には、回転軸１７に固定されたロータ１８が回転可能に配置され、該ロータ１８に設けられたベーン溝にベーン１６が出没自在に収容されている。上記シリンダ１３と、フロントサイドブロック１４と、リアサイドブロック１５と、ロータ１８と、ベーン１６とで圧縮機本体１０が構成され、上記ロータ１８とベーン１６とシリンダ１３とで仕切られてシリンダ圧縮室１９が形成される。なお、この実施形態では、シリンダ１３の短径部１３ａと、ロータ１８の外周面との最小隙間量は図２示Ｂで表されている。
【００１７】
また、上記ロータ１８の外周面には、スプレーコート、スクリーンコートなどの方法によってフッ素系樹脂からなる保護薄膜２０を所定の厚さ（図２示Ｔ）で形成する。この保護薄膜２０の外表面とシリンダ１３の短径部１３ａとの隙間量（図２示Ａ）は、両側の合算量（Ａ×２）において、上記保護薄膜２０の厚さ（Ｔ）×２との比（Ｔ×２／Ａ×２）が、０．７以上（望ましくは１．７以下）となるように設定されている。
【００１８】
上記気体圧縮機１では、従来機と同様に、図示しない原動機を駆動源としてベルトプーリ２１を介して回転する回転軸１７によってロータ１８を回転させると、上記シリンダ圧縮室１９の容積が変化し、吸入口２２、吸入室２３を通して導入された冷媒がシリンダ圧縮室１９内で圧縮される。圧縮された冷媒は、シリンダ圧縮室１９からリアサイドブロック１５を通して吐出室３０へと吐出される。
【００１９】
なお、上記ロータ１８の回転に際し、保護薄膜２０を含むロータ１８の外周面と、シリンダ１３の短径部１３ａの内周面とは、最小限の隙間量となっており、高いシール性により圧縮効率に優れている。また、過酷な条件で運転され負荷が過大となった時でも、保護薄膜２０によってロータ１８の外周面とシリンダ１３の内周面とが直接接触することが避けられ、金属同士の溶着が防止される。また、万が一、保護薄膜２０が過大な負荷で削られ、あるいは剥離した際にも、ロータ１８の外周面とシリンダ１３の短径部１３ａとは、金属同士の溶着防止ができる十分な隙間量が確保されている。
【００２０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の気体圧縮機によれば、筒状のシリンダと、該シリンダの軸方向両端部にあるサイドブロックと、前記シリンダ内に回転可能に配置されたロータと、前記ロータに半径方向に出没自在に設けられたベーンとを備え、冷媒ガスを前記シリンダ内で吸入、圧縮して吐出する圧縮機本体を有しており、かつ、前記ロータの外周面とシリンダの内周面の一方または両方に保護薄膜が形成されており、前記保護薄膜の厚さ×２と保護薄膜形成状態での前記ロータとシリンダの径方向両側の最小隙間量との比が、０．７以上であるので、ロータ外周とシリンダ短径部のクリアランスを小さくして、ガスリークを低減し、性能向上を図ることができる。また、保護薄膜が欠落した際にも金属同士の溶着等が回避され、気体圧縮機としての性能が確保される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態における縦断面図を示す図である。
【図２】同じくロータ外周面とシリンダ短径部内周面との隙間部分を拡大して示す概略図である。
【図３】従来の気体圧縮機を示す正面断面図である。
【図４】図３のＩＶ−ＩＶ線断面図である。
【符号の説明】
１０圧縮機本体
１１フロントハウジング
１２リアハウジング
１３シリンダ
１３ａ短径部
１４フロントサイドブロック
１５リアサイドブロック
１６ベーン
１７回転軸
１８ロータ
２０保護薄膜
２２吸入室
２３吸入口
３０吐出室
３１油分離器
３２油溜まり部

Claims

筒状のシリンダと、該シリンダの軸方向両端部にあるサイドブロックと、前記シリンダ内に回転可能に配置されたロータと、前記ロータに半径方向に出没自在に設けられたベーンとを備え、冷媒ガスを前記シリンダ内で吸入、圧縮して吐出する圧縮機本体を有しており、かつ、前記ロータの外周面とシリンダの内周面の一方または両方に保護薄膜が形成されており、前記保護薄膜の厚さ×２と保護薄膜形成状態での前記ロータとシリンダの径方向両側の最小隙間量との比が、０．７以上であることを特徴とする気体圧縮機。
前記保護薄膜がフッ素樹脂からなることを特徴とする請求項１記載の気体圧縮機。
前記保護薄膜の厚さ×２と、保護薄膜形成状態での前記最小隙間量の比が、１．７以下であることを特徴とする請求項１または２に記載の気体圧縮機。