JP2015090135A - 気体圧縮機 - Google Patents
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Abstract
【課題】圧縮機本体のリアサイドブロックの外周面をハウジングの内周面に圧入するときに、リアサイドブロックの内側端面の中央側が凸状に変形することを防止することができる気体圧縮機を提供する。
【解決手段】圧縮機本体のリアサイドブロック15の外側端面15aには、吐出口28a,28bから油分離器へ吐出媒体を導入させるための凹状の吐出ガス通路29a,29bが形成されており、吐出ガス通路29a,29bは、リアサイドブロック15の外周面の、ハウジングの内周面に圧入される位置よりも油分離器側に形成されている。
【選択図】図4
【解決手段】圧縮機本体のリアサイドブロック15の外側端面15aには、吐出口28a,28bから油分離器へ吐出媒体を導入させるための凹状の吐出ガス通路29a,29bが形成されており、吐出ガス通路29a,29bは、リアサイドブロック15の外周面の、ハウジングの内周面に圧入される位置よりも油分離器側に形成されている。
【選択図】図4
Description
本発明は、例えば、車両などに搭載された空調装置に設置される気体圧縮機に関する。
例えば、自動車などの車両には、車室内の温度調整を行うための空調装置が設けられている。このような空調装置は、冷媒(冷却媒体)を循環させるようにしたループ状の冷媒サイクルを有しており、この冷媒サイクルは、蒸発器、気体圧縮機、凝縮器、膨張弁が順に設けられている。前記空調装置の気体圧縮機は、蒸発器で蒸発されたガス状の冷媒を圧縮して高圧の冷媒ガスとし、凝縮器へ送出するものである。
このような気体圧縮機として、従来より、略楕円状の内周面を有するシリンダ内に、先端部がシリンダの内周面に摺接し、突出収納自在に設けた複数枚のベーンを有するロータが回転自在に軸支されたベーンロータリー型の気体圧縮機が知られている(例えば、特許文献1参照)。
特許文献1に記載のベーンロータリー型の気体圧縮機は、回転軸と一体に回転可能なロータと、ロータ外周面の外方から取り囲む輪郭形状の内周面を有するシリンダと、ロータ外周面からシリンダ内周面に向けて突出自在に設けられた複数枚のベーンと、ロータ及びシリンダの両端を塞ぐとともに回転軸の両側を回転可能に軸支した2つのサイドブロックとを有する圧縮機本体を備えている。
この圧縮機本体は、隣り合う2枚のベーンにより、ロータ外周面とシリンダ内周面との間に形成される圧縮室の容積をロータの回転にともなって減少させることで、圧縮室に導入した低圧の冷媒ガスを圧縮し、圧縮された高圧の冷媒ガスを外部に吐出するように構成されている。
この圧縮機本体は、一端が開口し他端が塞がれたハウジング内に収納されており、ハウジングの一端側(外部から冷媒ガスが吸入される側)の開口はフロントヘッドで塞がれている。詳細には、圧縮機本体の一方側(フロントヘッド側)のフロントサイドブロックの外側面がフロントヘッド内に位置するようにしてボルト固定され、圧縮機本体の他方側(フロントヘッドと反対側)のリアサイドブロックの外周面がハウジング内周面に圧入(嵌合)されている。
また、前記リアサイドブロック側のハウジング内に形成された吐出室内には、リアサイドブロックの外側端面に設けた油分離器が配置されている。圧縮機本体の圧縮室内で圧縮された高圧の冷媒ガス(冷凍機油が混入している)は、リアサイドブロックに形成した吐出口、この吐出口に連通している吐出ガス通路を通して油分離器内に一旦導入されて、冷凍機油を分離した冷媒ガスを吐出室に吐出する。
油分離器は、油分離器ブロックと一体形成されており、この油分離器ブロックはリアサイドブロックの外側端面にボルト締結されている。
ところで、上記した吐出ガス通路は、リアサイドブロックと油分離器ブロックが密着される合わせ面に、リアサイドブロックの外側端面(油分離器ブロック側の表面)を凹刻することで形成されている。即ち、リアサイドブロックの外側端面(油分離器ブロック側の表面)を溝状に切削して吐出ガス通路を形成しており、リアサイドブロックの吐出ガス通路を形成した部分は他の部分よりも肉厚が薄くなっている。
また、上記したように圧縮機本体は、そのリアサイドブロックの外周面(油分離器ブロック側の周面)をハウジングの内周面に圧入(嵌合)して、ハウジング内に保持固定される。
このため、圧縮機本体のリアサイドブロックの外周面(油分離器ブロック側の周面)をハウジングの内周面に圧入するときに、リアサイドブロックの外周側周囲に対して、ハウジング内の吐出室側方向への力が作用する。この際、リアサイドブロックの外側端面(油分離器ブロック側の表面)に溝状の吐出ガス通路が形成されてその部分の肉厚が薄くなっているので、リアサイドブロックの外側端面の吐出ガス通路が形成されている付近に対して、圧縮機本体側(吐出室と反対側)方向への曲げモーメントが作用する。
この結果、リアサイドブロックの内側端面の中央側が凸状に変形する。リアサイドブロックの内側端面の中央側が凸状に変形すると、圧縮機本体内のロータの端面(リアサイドブロック側の端面)との間に形成されている所定幅の隙間が減少し、サイドブロックの内側端面の中央側がロータの端面に接触するおそれがある。
そこで、本発明は、圧縮機本体のリアサイドブロックの外周面(油分離器ブロック側の周面)をハウジングの内周面に圧入するときに、リアサイドブロックの内側端面の中央側が凸状に変形することを防止することができる気体圧縮機を提供することを目的とする。
前記課題を解決するために、本発明の気体圧縮機は、供給された媒体を圧縮して、圧縮された高圧の媒体を吐出する圧縮機本体と、前記圧縮機本体の両側端面をそれぞれ塞ぐ2つのサイドブロックと、一方の前記サイドブロックの外側端面側に設けた、前記圧縮機本体から該サイドブロックに形成した吐出口から吐出された吐出媒体中から混在している油分を分離する油分離器と、前記圧縮機本体及び前記油分離器を内部に収納するとともに、前記一方のサイドブロックの外周面を、ハウジング内周面に圧入して前記圧縮機本体を保持固定する略筒状のハウジングとを有し、前記一方のサイドブロックの外側端面には、前記吐出口から前記油分離器へ吐出媒体を導入させるための凹状の吐出媒体通路が形成されており、前記吐出媒体通路は、前記一方のサイドブロックの外周面の、前記ハウジングの内周面に圧入される位置よりも前記油分離器側に形成されていることを特徴としている。
本発明に係る気体圧縮機によれば、吐出媒体通路が、一方のサイドブロックの外周面の、ハウジングの内周面に圧入される位置よりも油分離器側に形成されている。よって、一方のサイドブロックの外周面をハウジングの内周面に圧入するときに、圧縮機本体側方向への曲げモーメントが作用することがなくなり、一方のサイドブロックの内側端面の中央側が凸状に変形することを防止することができる。
以下、本発明を図示の実施形態に基づいて説明する。図1は、本発明の実施形態に係る気体圧縮機としてのベーンロータリー型の気体圧縮機(以下、「コンプレッサ」という)のハウジング側を断面形状として示した図、図2は、このコンプレッサの分解斜視図である。
(コンプレッサ1の全体構成)
図示のコンプレッサ1は、例えば、冷却媒体の気化熱を利用して冷却を行なう空気調和システム(以下、「空調システム」という)の一部として構成され、この空調システムの他の構成要素である凝縮器、膨張弁、蒸発器等(いずれも図示を省略する)とともに冷却媒体の循環経路上に設けられている。なお、このような空調システムとしては、例えば、車両(自動車など)の車室内の温度調整を行うための空調装置が挙げられる。
図示のコンプレッサ1は、例えば、冷却媒体の気化熱を利用して冷却を行なう空気調和システム(以下、「空調システム」という)の一部として構成され、この空調システムの他の構成要素である凝縮器、膨張弁、蒸発器等(いずれも図示を省略する)とともに冷却媒体の循環経路上に設けられている。なお、このような空調システムとしては、例えば、車両(自動車など)の車室内の温度調整を行うための空調装置が挙げられる。
コンプレッサ1は、空調システムの蒸発器から取り入れた気体状の冷却媒体としての冷媒ガスを圧縮し、この圧縮された冷媒ガスを空調システムの凝縮器に供給する。凝縮器は圧縮された冷媒ガスを液化させ、高圧で液状の冷媒として膨張弁に送出する。そして、高圧で液状の冷媒は、膨張弁で低圧化され、蒸発器に送出される。低圧の液状冷媒は、蒸発器において周囲の空気から吸熱して気化し、この気化熱との熱交換により蒸発器周囲の空気を冷却する。
コンプレッサ1は、図1、図2に示すように、一端側(図1、図2の左側)が開口し他端側が塞がれた略円筒状のハウジング2と、このハウジング2の一端側の開口を塞ぐフロントヘッド3と、ハウジング2内に収納される圧縮機本体4と、駆動源である車両(自動車)のエンジン(不図示)からの駆動力を圧縮機本体4に伝達するための電磁クラッチ5を備えている。
フロントヘッド3は、ハウジング2の開口端面を塞ぐ蓋状に形成されており、ハウジング2の一端側の開口端部周囲に複数のボルト6で締結固定されている。フロントヘッド3には、空調システムの蒸発器(不図示)から低圧の冷媒ガスを吸入する吸入ポート7を有し、ハウジング2には、圧縮機本体4で圧縮された高圧の冷媒ガスを空調システムの凝縮器(不図示)に吐出する吐出ポート8を有している。
圧縮機本体4は、図3に示すように、回転軸10と一体的に回転する略円柱状のロータ11と、このロータ11をその外周面11aの外方から取り囲む略楕円形状の内周面12aを有するシリンダ12と、ロータ11の外周面11aからシリンダ12の内周面12aに向けて突出自在に設けられた5枚の板状のベーン13と、ロータ11及びシリンダ12の両端面を塞ぐ2つのサイドブロック(フロントサイドブロック14、リアサイドブロック15(図2参照))とを備えている。図3は、図1のA−A線断面図である。なお、図3では、圧縮機本体4の外周面側のハウジング2は省略している。
フロントサイドブロック14とリアサイドブロック15の外周面には、それぞれシール部材としてのOリング16が全周にわたって設置されており(フロントサイドブロック14側のOリングは不図示)、フロントサイドブロック14側のフロントヘッド3とハウジング2間に形成された吸入室(不図示)と、リアサイドブロック15側のハウジング2内に形成された吐出室17との間を気密性よく仕切っている。
リアサイドブロック15の外側端面には、油分離器ブロック19(図5(a)参照)と一体に形成され油分離器18が吐出室17内に位置するようにして設置されている。
フロントサイドブロック14は、フロントヘッド3の開口端部周囲の内周面に複数のボルトで締結固定されている。一方、リアサイドブロック15は、図1に示すように、その外周面の端部側(外周面に沿って設置したOリング16よりも油分離器18側)が、ハウジング2の内周面2a(図1に示した圧入部C)に圧入(嵌合)されている。このように、ハウジング2内に収納された圧縮機本体4は、フロントサイドブロック14側がフロントヘッド3にボルトで締結固定され、リアサイドブロック15側がハウジング2の内周面2aに圧入(嵌合)されるようにして保持されている。
なお、図1に示した圧入部C付近におけるハウジング2の内周面2aの内径は、圧縮機本体4が配置される部分(ハウジング2の開口側)の内径よりも少し小さく形成されている。
電磁クラッチ5は、フロントヘッド3の外面側に設置されており、エンジンの回転駆動力がベルト(不図示)を介してプーリ20に伝達される。回転軸10の一端側(図2の左側)は、電磁クラッチ5のアーマチュア21の中心貫通孔に嵌合されている。なお、回転軸10は、フロントサイドブロック14とリアサイドブロック15の中心貫通孔に軸支されている。
そして、コンプレッサ1(圧縮機本体4)の運転時に、プーリ29内の電磁石(不図示)の励磁によってアーマチュア21がプーリ20の側面に吸着されることにより、ベルト(不図示)を介してプーリ20に伝達されているエンジンの駆動力が、アーマチュア21を介して回転軸10(ロータ11)に伝達される。
(圧縮機本体4の構成、動作)
図3に示すように、シリンダ12の内周面12aとロータ11の外周面11aと両サイドブロック14,15(図2参照)との間の空間には、等間隔で設置された5つのベーン13によって仕切られた複数の圧縮室22a,22bが形成されている。
図3に示すように、シリンダ12の内周面12aとロータ11の外周面11aと両サイドブロック14,15(図2参照)との間の空間には、等間隔で設置された5つのベーン13によって仕切られた複数の圧縮室22a,22bが形成されている。
各ベーン13は、ロータ11内に形成されたベーン溝23に摺動可能に設置されていて、ベーン溝23の底部に供給される冷凍機油による背圧により、ロータ11の外周面11aから外方向に突出する。なお、図3では、シリンダ12の内周面12aとロータ11の外周面11aとの間の上部側の空間に形成される圧縮室を圧縮室22aとし、下部側の空間に形成される圧縮室を圧縮室22bとしている。
シリンダ12は、ロータ11の外周面11aの外方を取り囲む断面輪郭が略楕円形状の内周面12aを有している。各圧縮室22a,22bは、ロータ11の回転にともなう冷媒ガスの吸入工程及び圧縮工程で、それぞれ容積の増大及び減少を繰り返す。なお、本実施形態のコンプレッサ1(圧縮機本体4)は、ロータ11が1回転する間に2回の吸入工程と圧縮工程を有している。
シリンダ12には、各圧縮室22a,22bへ冷媒ガスa1,a2を吸入するための各吸入孔(不図示)と、各圧縮室22a,22bで圧縮された冷媒ガスb1,b2を吐出するための各吐出孔24a,24bが設けられている。
具体的には、圧縮室22a,22bの容積が増加する行程において、低圧の冷媒ガスをフロントサイドブロック14に形成された各吸入孔(不図示)を通して圧縮室22a,22b内に吸入し、容積が減少する行程において、圧縮室22a,22b内に閉じこめられた冷媒ガスを圧縮し、これによって冷媒ガスは高温、高圧となる。そして、この高温、高圧の冷媒ガスb1,b2は、各吐出孔24a,24bを通して、シリンダ12、ハウジング2及び両サイドブロック14,15で囲まれて区画された空間である吐出チャンバ25a,25bに吐出される。
各吐出チャンバ25a,25bには、冷媒ガスの圧縮室22a,22b側への逆流を阻止する吐出弁26と、吐出弁26の過大な変形(反り)を阻止する弁サポート27が設けられている。吐出孔24a,24bから吐出チャンバ25a,25bに吐出された高温、高圧の冷媒ガスは、リアサイドブロック15に形成された吐出口28a,28bから、後述する吐出ガス通路29a,29b(図4参照)を通して、吐出室17内に設けた油分離器18に導入される。なお、図1に示すように、各吐出孔24a,24bは、ロータ11の長手方向(回転軸10の軸方向)に沿って並設されている。
油分離器18は、冷媒ガスと混ざった冷凍機油(ロータ11に形成されたベーン溝23から圧縮室22a,22bに漏れたベーン背圧用の油など)を、遠心力を利用して冷媒ガスから分離するものである。詳細には、圧縮室22a,22bから高圧の冷媒ガスが、各吐出孔24a,24bに吐出されて、吐出チャンバ25a,25b、吐出口28a,28b、吐出ガス通路29a,29bを通して油分離器18内に導入されると、油分離器18の内周面に沿って冷媒ガスが螺旋状に旋回され、冷媒ガスに混ざっている冷凍機油を遠心分離するように構成されている。
そして、図1のように、油分離器18内で冷媒ガスから分離された冷凍機油Rは吐出室17の底部に溜まり、冷凍機油が分離された後の高圧の冷媒ガスGは、吐出室17から吐出ポート8(図2参照)を通して凝縮器(不図示)に吐出される。
なお、吐出室17の底部に溜まる冷凍機油Rは、吐出室17に吐出された高圧の冷媒ガスによる高圧雰囲気により、両サイドブロック14,15に形成された油路、サライ溝(不図示)等を通してベーン溝23にベーン背圧用として供給される。
(吐出ガス通路29a,29bの構造)
以下、本発明の特徴である、リアサイドブロック15に形成された吐出ガス通路29a,29bについて、図4〜図6を参照して説明する。
以下、本発明の特徴である、リアサイドブロック15に形成された吐出ガス通路29a,29bについて、図4〜図6を参照して説明する。
図4は、リアサイドブロック15の外側端面側を示す斜視図、図5(a)は、リアサイドブロック15の外側端面に設けた油分離器18(油分離器ブロック19)の外観を示す図、図5(b)は、油分離器ブロック19の裏側を示す図、図6は、図4のB−B線断面図である。なお、図4は、リアサイドブロック15の外側端面から油分離器18(油分離器ブロック19)を取り外した状態を示している。
図4に示すように、リアサイドブロック15の外側端面15aには、両側の吐出口28a,28bから中央上部付近まで延びるようにして凹状の吐出ガス通路29a,29bが形成されている。吐出ガス通路29a,29bの吐出口28a,28bと反対側は、リアサイドブロック15の外側端面15aの中央上部付近で合流している。なお、図4において、符号15は、リアサイドブロック15の外周面15bの周方向に沿って形成されたOリング溝15cであり、このOリング溝15c内にOリング16(図1、図6参照)が配置される。
リアサイドブロック15の外側端面15aには、図5(a)に示すように、油分離器18を一体に形成した油分離器ブロック19が複数のボルトで締結固定されている。この油分離器ブロック19の裏面(リアサイドブロック15の外側端面15aと接する面)には、図5(b)に示すように、前記外側端面15aの吐出口28a,28b、吐出ガス通路29a,29bの位置に合わせて、凹状の溝部19a,19bと、この溝部19a,19bの合流部から油分離器18内の上部側に連通する連通部19cが形成されている。なお、図5(a)において、矢印Rは、油分離器18内で冷媒ガスから分離された冷凍機油、矢印Gは、冷凍機油が分離された後の高圧の冷媒ガスを示している。
そして、リアサイドブロック15の外側端面15aに油分離器ブロック19をボルト締結で密着させることで、吐出ガス通路29a,29bと溝部19a,19bが合わさり、吐出ガス通路29a,29bが管状の通路となる。
よって、圧縮機本体4の圧縮室22a,22bで圧縮された高圧の冷媒ガスは、上記した吐出孔24a,24b、吐出口28a,28b、吐出ガス通路29a,29b及び連通部19cを通して油分離器18内に吐出される。
ところで、本実施形態では、図4、図6に示すように、吐出ガス通路29aは、その底面29a’(図6参照)がリアサイドブロック15の外側端面15aよりも外側(油分離器18側)に位置し、両側の突出部29a1,29a2によって凹状に形成されている。即ち、吐出ガス通路29aの底面29a’は、リアサイドブロック15の外周面15bの圧入部C(ハウジング2の内周面2aに圧入される部分で、外周面15bの外側端面15a側の部分)よりも外側(油分離器18側)に位置している。
上記圧入部Cは、リアサイドブロック15の外周面15bの略中央部周面に沿って形成されたOリング溝15c内のOリング16よりも外側端面15a側(油分離器18側)に位置している。なお、図6は、一方の吐出ガス通路29aを示しているが、他方の吐出ガス通路29bにおいても同様である。
このように、本実施形態のリアサイドブロック15は、吐出ガス通路29a,29bの部分の肉厚が他の部分よりも厚く、剛性が高いものとなっている。
そして、圧縮機本体4のリアサイドブロック15の外周面15b(圧入部C)をハウジング2の内周面に圧入するときに、図6に示すように、リアサイドブロック15の外周側周囲に対して、ハウジング2内の吐出室17側方向(図6の右側方向)への力Fが作用する。この際、リアサイドブロック16の外側端面15aから外側に突出するようにして吐出ガス通路29a,29bが形成されているので、吐出ガス通路29a,29bの部分での肉厚が他の部分よりも厚く、リアサイドブロック15の剛性が高くなっている。
よって、圧縮機本体4のリアサイドブロック15の外周面15b(圧入部C)をハウジング2の内周面に圧入するときに、圧縮室22a,22b側(吐出室17と反対側)方向への曲げモーメントが作用することはない。これにより、リアサイドブロック15に変形が生じることはなく、ロータ11の端面(リアサイドブロック15側の端面)との間の隙間を一定に保持することができる。
一方、従来では、図7に示すように、吐出ガス通路29aは、その底面29a’がリアサイドブロック15の外側端面15aよりも内側に位置するように形成されている。即ち、吐出ガス通路29aの底面29a’は、リアサイドブロック15の外周面15bの圧入部C(ハウジング2の内周面2aに圧入される部分で、外周面15bの外側端面15a側の部分)よりも内側に位置している。即ち、この従来のリアサイドブロック15は、吐出ガス通路29a,29bの部分の肉厚が他の部分よりも薄く、吐出ガス通路29a,29bの部分での剛性が低くなっている。
そして、圧縮機本体4のリアサイドブロック15の外周面15b(圧入部C)をハウジング2の内周面に圧入するときに、図7に示すように、リアサイドブロック15の外周側周囲に対して、ハウジング2内の吐出室17側方向(図7の右側方向)への力Fが作用する。この際、吐出ガス通路29a,29bの部分での剛性が低くなっているので、リアサイドブロックの外側端面15aの吐出ガス通路29a,29bがある中央側に対して、圧縮室22a,22b側(吐出室17と反対側)方向への曲げモーメントが作用し、リアサイドブロック15の中央側が圧縮室22a,22b側(吐出室17と反対側)に凸状となるように変形するおそれがある。
リアサイドブロック15の中央側が圧縮室22a,22b側(吐出室17と反対側)に凸状となるように変形すると、圧縮機本体4内のロータ11の端面(リアサイドブロック15側の端面)との間に形成されている所定幅の隙間が減少し、リアサイドブロック15の内側端面の中央側がロータ11の端面に接触するおそれがある。
1 コンプレッサ(気体圧縮機)
2 ハウジング
3 フロントヘッド
4 圧縮機本体
11 ロータ
12 シリンダ
13 ベーン
14 フロントサイドブロック
15 リアサイドブロック
15a 外側端面
18 油分離器
19 油分離器ブロック
28a,28b 吐出口
29a,29b 吐出ガス通路(吐出媒体通路)
2 ハウジング
3 フロントヘッド
4 圧縮機本体
11 ロータ
12 シリンダ
13 ベーン
14 フロントサイドブロック
15 リアサイドブロック
15a 外側端面
18 油分離器
19 油分離器ブロック
28a,28b 吐出口
29a,29b 吐出ガス通路(吐出媒体通路)
Claims (3)
- 供給された媒体を圧縮して、圧縮された高圧の媒体を吐出する圧縮機本体と、
前記圧縮機本体の両側端面をそれぞれ塞ぐ2つのサイドブロックと、
一方の前記サイドブロックの外側端面側に設けた、前記圧縮機本体から該サイドブロックに形成した吐出口から吐出された吐出媒体中から混在している油分を分離する油分離器と、
前記圧縮機本体及び前記油分離器を内部に収納するとともに、前記一方のサイドブロックの外周面を、ハウジング内周面に圧入して前記圧縮機本体を保持固定する略筒状のハウジングとを有し、
前記一方のサイドブロックの外側端面には、前記吐出口から前記油分離器へ吐出媒体を導入させるための凹状の吐出媒体通路が形成されており、
前記吐出媒体通路は、前記一方のサイドブロックの外周面の、前記ハウジングの内周面に圧入される位置よりも前記油分離器側に形成されていることを特徴とする気体圧縮機。 - 前記一方のサイドブロックの外周面には、Oリングが設置されるOリング溝が周方向に沿って形成されており、前記一方のサイドブロックの外周面の、前記Oリング溝の前記油分離器側が前記ハウジング内周面に圧入されることを特徴とする請求項1に記載の気体圧縮機。
- 前記油分離器は、油分離器ブロックに一体に形成されて、該油分離器ブロックが前記一方のサイドブロックの外側端面に固定されており、
前記油分離器ブロックの、前記一方のサイドブロックの外側端面側の面に、前記吐出媒体通路の位置に合わせて凹状の溝部が形成されていることを特徴とする請求項1又は2に記載の気体圧縮機。
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