JP3745915B2 - 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の一部として車両に搭載される気体圧縮機に関し、特に、圧縮室内からの高圧冷媒ガスの漏れを低減し、気体圧縮機の性能向上を図ったものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の気体圧縮機は、たとえば図６に示すように、内周略楕円状のシリンダ１を有し、このシリンダ１の両端面にはサイドブロック２、３が取り付けられ、またシリンダ１の内側にはロータ４が横架され、ロータ４はその軸心のロータ軸５とサイドブロックの軸受６、７を介して回転可能に支持されている。
【０００３】
ロータ４の外周面側にはスリット状のベーン溝８が複数形成されており（図７参照）、これらのベーン溝８にはベーン９がそれぞれ装着され、ベーン９はロータ４外周面からシリンダ１内壁に向って出没可能に設けられている。
【０００４】
図７に示すように、シリンダ１の内側はシリンダ１内壁、サイドブロック２、３内面、ロータ４外周面およびベーン９先端側両側面によって複数の小室に仕切られ、この仕切り形成された小室は圧縮室１０と称され、ロータ４が図中矢印イの方向に回転することにより容積の大小変化を繰り返す。圧縮室１０の容積変化が生じると、その容積増加時に、吸入室１１側から圧縮室１０側への低圧冷媒ガスの吸入が行われるとともに、圧縮室１０の容積減少時に、圧縮室１０での冷媒ガスの圧縮と、圧縮室１０から高圧室である吐出室１２側への高圧冷媒ガスの吐出が行なわれる。
【０００５】
すなわち、圧縮室１０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１１内の冷媒ガスが、シリンダ１等の吸入通路１３とこれに連通するサイドブロック２、３の吸入口１４とを介して圧縮室１０側に吸入される。そして、圧縮室１０の容積が最大付近になると、圧縮室１０が吸入口１４から離れて密閉空間となり、圧縮室１０内に低圧冷媒ガスが閉じ込められる。次に、この密閉空間である圧縮室１０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１０内の低圧冷媒ガスが圧縮される。さらに、圧縮室１０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１の吐出孔１５に取り付けられているリードバルブ１６が開き、かつ圧縮室１０内の高圧冷媒ガスが吐出孔１５からシリンダ１外周面側の吐出チャンバ１７に流出する。吐出チャンバ１７内に流入した高圧冷媒ガスは、さらに、リア側サイドブロック３の吐出通路（図示省略）を通過した後、同サイドブロック３に取り付けられている油分離器１８を通って吐出室１２内に吐出する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記のような気体圧縮機の性能向上を図るには、図６中矢印イで示すように、冷媒ガスの圧縮末期付近等における圧縮室１０内の冷媒ガスが、ロータサイド４ａからロータ４とサイドブロック２、３との隙間１９（ロータサイド隙間ともいう。）を通って吸入口１４側に漏れることを防止する必要がある。
【０００７】
このような事情から、従来の気体圧縮機においては、ロータ４とサイドブロック２、３との部品間を組立上詰めることにより、ロータサイド４ａからの吸入口１４側へのガス漏れを少なくしていた。
【０００８】
しかしながら、ロータ４とサイドブロック２、３の両部品間は摺動部分であるため、その両部品間を詰めすぎると、ロータ４の回転時に、ロータ４とサイドブロック２、３の部品どうしのかじりや摩耗等が生じる。したがって、従来の気体圧縮機では、ロータ４とサイドブロック２、３間に、部品どうしのかじりや摩耗の発生防止に必要な最低限の隙間１９を確保する必要があり、このように最低限でも隙間である以上、該隙間１９を通って吸入口１４側に圧縮室１０内の高圧冷媒ガスが漏れることは避けられず、このガス漏れが気体圧縮機の性能向上の妨げとなっていた。
【０００９】
本発明は上述の事情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、圧縮室内からの高圧冷媒ガスの漏れを低減し、気体圧縮機の性能向上を図るのに好適な気体圧縮機を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１記載の発明は、内周略楕円状のシリンダと、上記シリンダの両端面に取り付けられたサイドブロックと、上記シリンダの内側に回転可能に横架されたロータと、上記ロータの外周面からシリンダ内壁に向って出没可能に設けられた複数のベーンと、上記シリンダ、サイドブロック、ロータおよびベーンによって仕切り形成される圧縮室とを備え、上記ロータの回転により上記圧縮室の容積が大小変化を繰り返し、この圧縮室の容積変化により、低圧部から圧縮室側への冷媒ガスの吸入、圧縮室での冷媒ガスの圧縮、および圧縮室から高圧部側への冷媒ガスの吐出を行う気体圧縮機において、上記ロータとサイドブロックとの隙間に、上記圧縮室から該隙間を通って低圧部側に漏れようとする冷媒ガスのシール手段を設け、上記シール手段は、サイドブロック側に取り付けられるとともに、ロータの軸心回りを囲むように環状に形成されてなり、上記ロータのロータ軸の軸受隙間を介して供給され、かつ、上記シール手段の環内に溜まるオイルを、その環外の圧縮室側に供給する手段として、上記シール手段の環内に一端を開口し、他端を該シール手段の環外に開口するとともに、上記シール手段の環内から該シール手段の環下を潜って環外に抜けるように設けられたオイル通路を備えることを特徴とするものである。
【００１１】
請求項２記載の発明は、内周略楕円状のシリンダと、上記シリンダの両端面に取り付けられたサイドブロックと、上記シリンダの内側に回転可能に横架されたロータと、上記ロータの外周面からシリンダ内壁に向って出没可能に設けられた複数のベーンと、上記シリンダ、サイドブロック、ロータおよびベーンによって仕切り形成される圧縮室とを備え、
上記ロータの回転により上記圧縮室の容積が大小変化を繰り返し、この圧縮室の容積変化により、低圧部から圧縮室側への冷媒ガスの吸入、圧縮室での冷媒ガスの圧縮、および圧縮室から高圧部側への冷媒ガスの吐出を行う気体圧縮機において、上記ロータとサイドブロックとの隙間に、上記圧縮室から該隙間を通って低圧部側に漏れようとする冷媒ガスのシール手段を設け、上記シール手段は、サイドブロック側に取り付けられるとともに、ロータの軸心回りを囲むように環状に形成されてなり、上記ロータのロータ軸の軸受隙間を介して供給され、かつ、上記シール手段の環内に溜まるオイルを、その環外の圧縮室側に供給する手段として、上記シール手段の環内に一端を開口し、他端を該シール手段の環外に開口するとともに、上記シール手段の環内から該シール手段の環下を潜って環外に抜けるように設けられたオイル通路を備えるとともに、上記オイル通路の流出口が、圧縮室の前壁を形成するベーンの近傍に開口していることを特徴とするものである。
【００１２】
請求項３記載の発明は、内周略楕円状のシリンダと、上記シリンダの両端面に取り付けられたサイドブロックと、上記シリンダの内側に回転可能に横架されたロータと、上記ロータの外周面からシリンダ内壁に向って出没可能に設けられた複数のベーンと、上記シリンダ、サイドブロック、ロータおよびベーンによって仕切り形成される圧縮室とを備え、上記ロータの回転により上記圧縮室の容積が大小変化を繰り返し、この圧縮室の容積変化により、低圧部から圧縮室側への冷媒ガスの吸入、圧縮室での冷媒ガスの圧縮、および圧縮室から高圧部側への冷媒ガスの吐出を行う気体圧縮機において、上記ロータとサイドブロックとの隙間に、上記圧縮室から該隙間を通って低圧部側に漏れようとする冷媒ガスのシール手段を設け、上記シール手段は、サイドブロック側に取り付けられ、かつサイドブロックに形成された冷媒ガスの吸入口とシリンダに形成された冷媒ガスの吐出孔との間に位置することを特徴とするものである。
【００１３】
請求項４記載の発明は、内周略楕円状のシリンダと、上記シリンダの両端面に取り付けられたサイドブロックと、上記シリンダの内側に回転可能に横架されたロータと、上記ロータの外周面からシリンダ内壁に向って出没可能に設けられた複数のベーンと、上記シリンダ、サイドブロック、ロータおよびベーンによって仕切り形成される圧縮室とを備え、
上記ロータの回転により上記圧縮室の容積が大小変化を繰り返し、この圧縮室の容積変化により、低圧部から圧縮室側への冷媒ガスの吸入、圧縮室での冷媒ガスの圧縮、および圧縮室から高圧部側への冷媒ガスの吐出を行う気体圧縮機において、上記ロータとサイドブロックとの隙間に、上記圧縮室から該隙間を通って低圧部側に漏れようとする冷媒ガスのシール手段を設け、上記シール手段は、ロータ側に取り付けられ、かつ圧縮室の前壁と後壁を形成する先行のベーンと後行のベーン間に位置するとともに、上記シール手段と上記先行のベーンとの間及び上記シール手段と上記後行のベーンとの間には、上記ロータのロータ軸の軸受隙間を介して供給されたオイルを上記圧縮室に供給するためのオイル通路が設けられていることを特徴とするものである。
【００１５】
本発明では、圧縮室から該隙間を通って低圧部側に漏れようとする冷媒ガスがシール手段によってシールされるので、圧縮室から低圧部側への高圧冷媒ガスの漏洩量が大幅に減少する。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る気体圧縮機の実施形態について図１乃至図５を基に詳細に説明する。
【００１７】
なお、図１に示した気体圧縮機の基本的な構成、たとえば、気体圧縮機が内周略楕円状のシリンダ１を有し、シリンダ１の両端面にはサイドブロック２、３が取り付けられ、またシリンダ１の内側にはロータ４が回転可能に横架されていること、ロータ４の外周面からはシリンダ１内壁に向って複数のベーン９が出没可能に設けられていること、シリンダ１、サイドブロック２、３、ロータ４およびベーン９によって仕切り形成される圧縮室１０の容積がロータ４の回転により大小変化すると、この容積変化により、低圧室である吸入室１１側から吸気通路１３、吸入口１４を介して圧縮室１０側への低圧冷媒ガスの吸入と、圧縮室１０での冷媒ガスの圧縮、圧縮室１０から吐出孔１５等を通じて高圧室である吐出室１２側への冷媒ガスの吐出が行われること等は従来と同様なため、同一部材には同一符号を付し、その詳細説明は省略する。
【００１８】
図１に示すように、本実施形態の気体圧縮機では、フロント側のサイドブロック２とロータ４との隙間１９、およびリア側のサイドブロック３とロータ４との隙間１９に、シール部材４０を設けており、このシール部材４０は、図２に示すようにロータ４の軸心回りを囲むように環状に形成されているとともに、ロータ端面４ｂの外周縁部より少し内側に位置する。
【００１９】
また、シール部材４０は、ゴム材や樹脂材等の弾性材からなるとともに、サイドブロック２、３のロータ対向面２ａ、３ａに穿設された環状のシール取付溝４１に取り付け固定されている。
【００２０】
ロータ４の端面４ｂには、環状のシール部材４０の環内に溜まるオイルをその環外の圧縮室１０側に供給する手段として、溝状のオイル通路４２を設けている。このオイル通路４２の流入口（一端）４２ａは環状のシール部材４０の環内に開口され、オイル通路４２の流出口（他端）４２ｂは環状のシール部材４０の環外に開口されている。すなわち、このオイル通路４２は、ロータ４側からみると、シール部材４０の環内から該シール部材４０の環下を潜って環外に抜けるように設けられている。
【００２１】
圧縮室１０の前壁１０ａ、後壁１０ｂは、それぞれ先行のベーン９、その後を追う後行のベーン９によって形成されているが、上記のようなオイル通路４２の流出口４２ｂは、特に、圧縮室１０の前壁１０ａを形成する先行ベーン９の近傍に開口されている。なお、オイル通路４２の流入口４２ａはベーン９底部の背圧室付近に開口されている。
【００２２】
次に上記の如く構成された気体圧縮機の動作について図１および図２を用いて説明する。
【００２３】
なお、気体圧縮機の運転を開始すると、ロータ４の回転により圧縮室１０が容積の大小変化を繰り返し、この圧縮室１０の容積変化により、容積増加時に吸入室１１側から圧縮室１０側への低圧冷媒ガスの吸入が行われるとともに、その容積減少時に圧縮室１０での冷媒ガスの圧縮と、圧縮室１０から吐出室１２側への高圧冷媒ガスの吐出が行なわれることは従来と同様であり、その詳細説明は省略する。
【００２４】
図１に示した気体圧縮機によると、上記のような低圧冷媒ガスの吸入過程の段階における圧縮室１０内の圧力は低圧冷媒ガス圧相当の圧力しかないが、冷媒ガスの圧縮末期や吐出過程の段階に入ると、圧縮された高圧冷媒ガスの圧力によって圧縮室１０内の圧力が急激に高くなるため、圧縮室１０内の高圧冷媒ガスがロータ４とサイドブロック２との隙間（ロータサイド隙間１９）を通って低圧部側（吸入口１４、吸入通路１３、吸入室１２側）に漏れようとする。しかし、ロータサイド隙間１９には環状のシール手段４０があり、圧縮室１０からロータサイド隙間１９に流出しようとする高圧冷媒ガスはその大部分がシール手段４０によりシールされ圧縮室１０内に止まる。このため、低圧部側への高圧冷媒ガスの漏洩量が従来に比し減少する。
【００２５】
なお、高圧冷媒ガスは圧縮室１０からシール手段４０の環外を通過して低圧部側へ漏れようとするが、環状のシール部材４０はロータ端面４ａ、４ｂの外周縁部より少し内側に位置するだけであることから、シール手段４０の環外を通過する高圧冷媒ガスの漏洩ルートは極狭い。したがって、そのシール手段４０環外の漏洩ルートを経て低圧部側に移行する高圧冷媒ガスの漏洩量はきわめて微量である。
【００２６】
図１に示した気体圧縮機の運転時には、吐出室１２の底部に溜まっているオイル溜まり２０からサイドブロック２、３やシリンダ１の高圧油穴２１を通じて軸受６、６側に吐出圧相当のオイルが圧送され、さらに軸受６、７に達したオイルは、その軸受６、７隙間の通過時に減圧され中圧となった後、サイドブロック２、３の中圧油穴２２を通過して同サイドブロック２、３のサライ溝２３、２３に供給される。
【００２７】
このようにして供給されたサライ溝２３、２３内のオイルがベーン９底部の背圧室２４に供給され、この背圧室２４のオイル圧とロータ４の遠心力とによりベーン９がシリンダ１内壁に向って押し上げられる。
【００２８】
したがって、ロータ４の回転時には、ベーン９はシリンダ１内壁に押しつけられながら摺動するので、その摺動抵抗の増大や、それによるベーン等の摩耗や動力の増大等を回避する観点から、また、該ベーン９を挟んで隣接した圧縮室１０間の冷媒ガスの漏れを防止する観点から、ベーン９とシリンダ１内壁との摺動部には潤滑オイルを供給する必要がある。また、ベーン９を挟んで隣接した圧縮室１０間の冷媒ガスの漏れを防止するという意味においては、該ベーン９と両サイドブロック２、３との隙間部や、ロータサイド４ａと両サイドブロック２、３との隙間部（ロータサイド隙間１９）や、シリンダ１の楕円短径部とロータ４の外周部との隙間部にもオイルを供給する必要がある。
【００２９】
ここで、ベーン９とシリンダ１内壁との摺動部への潤滑オイル供給について説明すると、これは主に次のように行われる。
【００３０】
冷媒ガスの吸入過程段階にある圧縮室１０内の圧力は低圧冷媒ガス圧相当であって、サライ溝２３、２３内のオイル圧よりも低いため、サライ溝２３、２３に一度入ったオイルは、さらにロータサイド隙間１９を通って吸入過程段階にある圧縮室１０側に移行しようとする。このとき、オイルの流れ方向の先には環状のシール部材４０が存在するが、この環状のシール部材４０は圧縮室１０側へのオイル供給の障害にはならない。すなわち、サライ溝２３、２３から流出したオイルは、環状のシール部材４０の環内４０ａから直ちにオイル通路４２を通って該環状のシール部材４０の環外４０ｂに容易に流出し圧縮室１０側に移行して、ベーン９とシリンダ１内壁との摺動部やベーン９と両サイドブロック２、３との隙間に供給される。
【００３１】
また、圧縮室１０は先行のベーン９が吸入口１４を通過した直後から次第にその形が作られて行くが、本実施形態では、その先行のベーン９の近傍にオイル通路４２の流出口４２ｂが開口されているので、圧縮室１０の形が作られる比較的早い段階（低圧冷媒ガスの吸入初期過程）からオイル通路４２を通じて圧縮室１０側にオイルが供給される。このため、圧縮室１０側へオイル供給でき、ベーン９とシリンダ１内壁との摺動部には十分なオイルが供給され、摺動部の潤滑不良や、圧縮室１０間の冷媒ガスの漏れによる体積効率の低下が生じることはない。
【００３２】
以上のように、本実施形態の気体圧縮機にあっては、ロータ４とサイドブロック２、３との隙間１９に、圧縮室１０から該隙間１９を通って低圧部側に漏れようとする冷媒ガスのシール部材４０を設けたものである。このため、ロータ４とサイドブロック２、３の両部品間を詰めることなく、圧縮室１０から低圧部側への高圧冷媒ガスの漏洩量が大幅に減少し、従来この種のガス漏れにより制限されていた気体圧縮機の性能を飛躍的に向上させることができる。
【００３３】
図３はシール部材４０の他の実施形態を示したものである。同図のシール部材４０もまた上記実施形態のものと同じく、サイドブロック２、３のロータ対向面２ａ、３ａに取り付けられているが、その形状が上記実施形態のものとは異なり棒状に形成されている。また、このシール部材４０は、サイドブロック２、３に形成されている低圧冷媒ガスの吸入口１４と、シリンダ１に形成されている冷媒ガスの吐出孔１５との間に位置し、かつシリンダ１の楕円短軸付近にのみ部分的に配置されている。このような形状のシール手段４０によっても、圧縮室１０からロータサイド隙間１９を通って低圧部側へ漏れる高圧冷媒ガスをシールすることができる。なお、上述の実施形態ではシール部材４０が環状であるため、その環内から環外の圧縮室１０側にオイルを抜く必要があったが、この実施形態のシール部材４０は、環状でなく、吸入口１４と吐出孔１５との間にのみ部分的に配置されるものであるから、本シール手段４０がサライ溝２３から圧縮室１０側へのオイル供給の妨げとなることはなく、上記実施形態のように別途オイル通路４２を設けなくとも、圧縮室１０側へのオイル供給は十分確保されている。
【００３４】
図４もまたシール部材４０の他の実施形態を示したものである。同図のシール部材４０は上述の実施形態のものと異なり、ロータ端面４ｂに取り付けられているとともに、圧縮室１０の前壁１０ａと後壁１０ｂを形成する先行と後行のベーン９、９間に位置する。また、このシール部材４０は、輪型に形成され、その輪の外輪がロータ端面４ｂの外周縁部より少し内側の位置やベーン９の近傍にまで達するように形成されている。なお、先行のベーン９と後行のベーン９とにより挟まれたロータ端面４ｂの領域を１つのベーン区画領域とすると、本実施形態の気体圧縮機の場合、ベーン９の数が５枚であるから、ベーン区画領域は５つ存在する。本実施形態のシール手段４０は、この５つのベーン区画領域ごとに１つずつ配置されている。このような形態のシール手段４０によっても、圧縮室１０からロータサイド隙間１９を通って低圧部側へ漏れる高圧冷媒ガスをシールすることができる。なお、本シール手段４０の場合は、シール手段４０とベーン９との隙間がオイル通路４２となり、このオイル通路４２を介してサライ溝２３から圧縮室１０側へのオイルの供給が行われる。
【００３５】
【発明の効果】
本発明に係る気体圧縮機にあっては、上記の如くロータとサイドブロックとの隙間に、圧縮室から該隙間を通って低圧部側に漏れようとする冷媒ガスのシール手段を設けたため、ロータとサイドブロックの両部品間を詰めることなく、圧縮室から低圧部側への高圧冷媒ガスの漏洩量が大幅に減少し、従来この種のガス漏れにより制限されていた気体圧縮機の性能を飛躍的に向上させることができる等の効果がある。
【００３６】
また、本発明によると、気体圧縮機の性能向上に伴い、その向上分だけ圧縮機全体の容量を小型にすることができ、容量低減による動力の削減等をも図れ、エンジンへの負荷の小さい気体圧縮機を提供できるほか、車両の軽量化にも寄与する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る気体圧縮機の一実施形態を示す断面図。
【図２】図１のＡ−Ａ線断面図。
【図３】本発明におけるシール手段の他の実施形態を示した説明図。
【図４】本発明におけるシール手段の他の実施形態を示した説明図。
【図５】従来の気体圧縮機の断面図。
【図６】図５のＡ−Ａ線断面図。
【符号の説明】
１ シリンダ
２ フロント側のサイドブロック
２ａ フロント側サイドブロックのロータ対向面
３ リア側のサイドブロック
３ａ リア側サイドブロックのロータ対向面
４ ロータ
４ａ ロータサイド
４ｂ ロータ端面
５ ロータ軸
６、７ 軸受
８ ベーン溝
９ ベーン
１０ 圧縮室
１０ａ 圧縮室の前壁
１０ｂ 圧縮室の後壁
１１ 吸入室
１２ 吐出室
１３ 吸入通路
１４ 吸入口
１５ 吐出孔
１６ リードバルブ
１７ 吐出チャンバ
１８ 油分離器
１９ ロータサイド隙間
２０ オイル溜まり
２１ 高圧油穴
２２ 中圧油穴
２３ サライ溝
２４ 背圧室
４０ シール部材（シール手段）
４１ シール取付溝
４２ オイル通路
４２ａ オイル通路の流入口（一端）
４２ｂ オイル通路の流出口（他端）
【発明の属する技術分野】
本発明は、カーエアコンシステムの一部として車両に搭載される気体圧縮機に関し、特に、圧縮室内からの高圧冷媒ガスの漏れを低減し、気体圧縮機の性能向上を図ったものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の気体圧縮機は、たとえば図６に示すように、内周略楕円状のシリンダ１を有し、このシリンダ１の両端面にはサイドブロック２、３が取り付けられ、またシリンダ１の内側にはロータ４が横架され、ロータ４はその軸心のロータ軸５とサイドブロックの軸受６、７を介して回転可能に支持されている。
【０００３】
ロータ４の外周面側にはスリット状のベーン溝８が複数形成されており（図７参照）、これらのベーン溝８にはベーン９がそれぞれ装着され、ベーン９はロータ４外周面からシリンダ１内壁に向って出没可能に設けられている。
【０００４】
図７に示すように、シリンダ１の内側はシリンダ１内壁、サイドブロック２、３内面、ロータ４外周面およびベーン９先端側両側面によって複数の小室に仕切られ、この仕切り形成された小室は圧縮室１０と称され、ロータ４が図中矢印イの方向に回転することにより容積の大小変化を繰り返す。圧縮室１０の容積変化が生じると、その容積増加時に、吸入室１１側から圧縮室１０側への低圧冷媒ガスの吸入が行われるとともに、圧縮室１０の容積減少時に、圧縮室１０での冷媒ガスの圧縮と、圧縮室１０から高圧室である吐出室１２側への高圧冷媒ガスの吐出が行なわれる。
【０００５】
すなわち、圧縮室１０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１１内の冷媒ガスが、シリンダ１等の吸入通路１３とこれに連通するサイドブロック２、３の吸入口１４とを介して圧縮室１０側に吸入される。そして、圧縮室１０の容積が最大付近になると、圧縮室１０が吸入口１４から離れて密閉空間となり、圧縮室１０内に低圧冷媒ガスが閉じ込められる。次に、この密閉空間である圧縮室１０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１０内の低圧冷媒ガスが圧縮される。さらに、圧縮室１０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１の吐出孔１５に取り付けられているリードバルブ１６が開き、かつ圧縮室１０内の高圧冷媒ガスが吐出孔１５からシリンダ１外周面側の吐出チャンバ１７に流出する。吐出チャンバ１７内に流入した高圧冷媒ガスは、さらに、リア側サイドブロック３の吐出通路（図示省略）を通過した後、同サイドブロック３に取り付けられている油分離器１８を通って吐出室１２内に吐出する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記のような気体圧縮機の性能向上を図るには、図６中矢印イで示すように、冷媒ガスの圧縮末期付近等における圧縮室１０内の冷媒ガスが、ロータサイド４ａからロータ４とサイドブロック２、３との隙間１９（ロータサイド隙間ともいう。）を通って吸入口１４側に漏れることを防止する必要がある。
【０００７】
このような事情から、従来の気体圧縮機においては、ロータ４とサイドブロック２、３との部品間を組立上詰めることにより、ロータサイド４ａからの吸入口１４側へのガス漏れを少なくしていた。
【０００８】
しかしながら、ロータ４とサイドブロック２、３の両部品間は摺動部分であるため、その両部品間を詰めすぎると、ロータ４の回転時に、ロータ４とサイドブロック２、３の部品どうしのかじりや摩耗等が生じる。したがって、従来の気体圧縮機では、ロータ４とサイドブロック２、３間に、部品どうしのかじりや摩耗の発生防止に必要な最低限の隙間１９を確保する必要があり、このように最低限でも隙間である以上、該隙間１９を通って吸入口１４側に圧縮室１０内の高圧冷媒ガスが漏れることは避けられず、このガス漏れが気体圧縮機の性能向上の妨げとなっていた。
【０００９】
本発明は上述の事情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、圧縮室内からの高圧冷媒ガスの漏れを低減し、気体圧縮機の性能向上を図るのに好適な気体圧縮機を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１記載の発明は、内周略楕円状のシリンダと、上記シリンダの両端面に取り付けられたサイドブロックと、上記シリンダの内側に回転可能に横架されたロータと、上記ロータの外周面からシリンダ内壁に向って出没可能に設けられた複数のベーンと、上記シリンダ、サイドブロック、ロータおよびベーンによって仕切り形成される圧縮室とを備え、上記ロータの回転により上記圧縮室の容積が大小変化を繰り返し、この圧縮室の容積変化により、低圧部から圧縮室側への冷媒ガスの吸入、圧縮室での冷媒ガスの圧縮、および圧縮室から高圧部側への冷媒ガスの吐出を行う気体圧縮機において、上記ロータとサイドブロックとの隙間に、上記圧縮室から該隙間を通って低圧部側に漏れようとする冷媒ガスのシール手段を設け、上記シール手段は、サイドブロック側に取り付けられるとともに、ロータの軸心回りを囲むように環状に形成されてなり、上記ロータのロータ軸の軸受隙間を介して供給され、かつ、上記シール手段の環内に溜まるオイルを、その環外の圧縮室側に供給する手段として、上記シール手段の環内に一端を開口し、他端を該シール手段の環外に開口するとともに、上記シール手段の環内から該シール手段の環下を潜って環外に抜けるように設けられたオイル通路を備えることを特徴とするものである。
【００１１】
請求項２記載の発明は、内周略楕円状のシリンダと、上記シリンダの両端面に取り付けられたサイドブロックと、上記シリンダの内側に回転可能に横架されたロータと、上記ロータの外周面からシリンダ内壁に向って出没可能に設けられた複数のベーンと、上記シリンダ、サイドブロック、ロータおよびベーンによって仕切り形成される圧縮室とを備え、
上記ロータの回転により上記圧縮室の容積が大小変化を繰り返し、この圧縮室の容積変化により、低圧部から圧縮室側への冷媒ガスの吸入、圧縮室での冷媒ガスの圧縮、および圧縮室から高圧部側への冷媒ガスの吐出を行う気体圧縮機において、上記ロータとサイドブロックとの隙間に、上記圧縮室から該隙間を通って低圧部側に漏れようとする冷媒ガスのシール手段を設け、上記シール手段は、サイドブロック側に取り付けられるとともに、ロータの軸心回りを囲むように環状に形成されてなり、上記ロータのロータ軸の軸受隙間を介して供給され、かつ、上記シール手段の環内に溜まるオイルを、その環外の圧縮室側に供給する手段として、上記シール手段の環内に一端を開口し、他端を該シール手段の環外に開口するとともに、上記シール手段の環内から該シール手段の環下を潜って環外に抜けるように設けられたオイル通路を備えるとともに、上記オイル通路の流出口が、圧縮室の前壁を形成するベーンの近傍に開口していることを特徴とするものである。
【００１２】
請求項３記載の発明は、内周略楕円状のシリンダと、上記シリンダの両端面に取り付けられたサイドブロックと、上記シリンダの内側に回転可能に横架されたロータと、上記ロータの外周面からシリンダ内壁に向って出没可能に設けられた複数のベーンと、上記シリンダ、サイドブロック、ロータおよびベーンによって仕切り形成される圧縮室とを備え、上記ロータの回転により上記圧縮室の容積が大小変化を繰り返し、この圧縮室の容積変化により、低圧部から圧縮室側への冷媒ガスの吸入、圧縮室での冷媒ガスの圧縮、および圧縮室から高圧部側への冷媒ガスの吐出を行う気体圧縮機において、上記ロータとサイドブロックとの隙間に、上記圧縮室から該隙間を通って低圧部側に漏れようとする冷媒ガスのシール手段を設け、上記シール手段は、サイドブロック側に取り付けられ、かつサイドブロックに形成された冷媒ガスの吸入口とシリンダに形成された冷媒ガスの吐出孔との間に位置することを特徴とするものである。
【００１３】
請求項４記載の発明は、内周略楕円状のシリンダと、上記シリンダの両端面に取り付けられたサイドブロックと、上記シリンダの内側に回転可能に横架されたロータと、上記ロータの外周面からシリンダ内壁に向って出没可能に設けられた複数のベーンと、上記シリンダ、サイドブロック、ロータおよびベーンによって仕切り形成される圧縮室とを備え、
上記ロータの回転により上記圧縮室の容積が大小変化を繰り返し、この圧縮室の容積変化により、低圧部から圧縮室側への冷媒ガスの吸入、圧縮室での冷媒ガスの圧縮、および圧縮室から高圧部側への冷媒ガスの吐出を行う気体圧縮機において、上記ロータとサイドブロックとの隙間に、上記圧縮室から該隙間を通って低圧部側に漏れようとする冷媒ガスのシール手段を設け、上記シール手段は、ロータ側に取り付けられ、かつ圧縮室の前壁と後壁を形成する先行のベーンと後行のベーン間に位置するとともに、上記シール手段と上記先行のベーンとの間及び上記シール手段と上記後行のベーンとの間には、上記ロータのロータ軸の軸受隙間を介して供給されたオイルを上記圧縮室に供給するためのオイル通路が設けられていることを特徴とするものである。
【００１５】
本発明では、圧縮室から該隙間を通って低圧部側に漏れようとする冷媒ガスがシール手段によってシールされるので、圧縮室から低圧部側への高圧冷媒ガスの漏洩量が大幅に減少する。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る気体圧縮機の実施形態について図１乃至図５を基に詳細に説明する。
【００１７】
なお、図１に示した気体圧縮機の基本的な構成、たとえば、気体圧縮機が内周略楕円状のシリンダ１を有し、シリンダ１の両端面にはサイドブロック２、３が取り付けられ、またシリンダ１の内側にはロータ４が回転可能に横架されていること、ロータ４の外周面からはシリンダ１内壁に向って複数のベーン９が出没可能に設けられていること、シリンダ１、サイドブロック２、３、ロータ４およびベーン９によって仕切り形成される圧縮室１０の容積がロータ４の回転により大小変化すると、この容積変化により、低圧室である吸入室１１側から吸気通路１３、吸入口１４を介して圧縮室１０側への低圧冷媒ガスの吸入と、圧縮室１０での冷媒ガスの圧縮、圧縮室１０から吐出孔１５等を通じて高圧室である吐出室１２側への冷媒ガスの吐出が行われること等は従来と同様なため、同一部材には同一符号を付し、その詳細説明は省略する。
【００１８】
図１に示すように、本実施形態の気体圧縮機では、フロント側のサイドブロック２とロータ４との隙間１９、およびリア側のサイドブロック３とロータ４との隙間１９に、シール部材４０を設けており、このシール部材４０は、図２に示すようにロータ４の軸心回りを囲むように環状に形成されているとともに、ロータ端面４ｂの外周縁部より少し内側に位置する。
【００１９】
また、シール部材４０は、ゴム材や樹脂材等の弾性材からなるとともに、サイドブロック２、３のロータ対向面２ａ、３ａに穿設された環状のシール取付溝４１に取り付け固定されている。
【００２０】
ロータ４の端面４ｂには、環状のシール部材４０の環内に溜まるオイルをその環外の圧縮室１０側に供給する手段として、溝状のオイル通路４２を設けている。このオイル通路４２の流入口（一端）４２ａは環状のシール部材４０の環内に開口され、オイル通路４２の流出口（他端）４２ｂは環状のシール部材４０の環外に開口されている。すなわち、このオイル通路４２は、ロータ４側からみると、シール部材４０の環内から該シール部材４０の環下を潜って環外に抜けるように設けられている。
【００２１】
圧縮室１０の前壁１０ａ、後壁１０ｂは、それぞれ先行のベーン９、その後を追う後行のベーン９によって形成されているが、上記のようなオイル通路４２の流出口４２ｂは、特に、圧縮室１０の前壁１０ａを形成する先行ベーン９の近傍に開口されている。なお、オイル通路４２の流入口４２ａはベーン９底部の背圧室付近に開口されている。
【００２２】
次に上記の如く構成された気体圧縮機の動作について図１および図２を用いて説明する。
【００２３】
なお、気体圧縮機の運転を開始すると、ロータ４の回転により圧縮室１０が容積の大小変化を繰り返し、この圧縮室１０の容積変化により、容積増加時に吸入室１１側から圧縮室１０側への低圧冷媒ガスの吸入が行われるとともに、その容積減少時に圧縮室１０での冷媒ガスの圧縮と、圧縮室１０から吐出室１２側への高圧冷媒ガスの吐出が行なわれることは従来と同様であり、その詳細説明は省略する。
【００２４】
図１に示した気体圧縮機によると、上記のような低圧冷媒ガスの吸入過程の段階における圧縮室１０内の圧力は低圧冷媒ガス圧相当の圧力しかないが、冷媒ガスの圧縮末期や吐出過程の段階に入ると、圧縮された高圧冷媒ガスの圧力によって圧縮室１０内の圧力が急激に高くなるため、圧縮室１０内の高圧冷媒ガスがロータ４とサイドブロック２との隙間（ロータサイド隙間１９）を通って低圧部側（吸入口１４、吸入通路１３、吸入室１２側）に漏れようとする。しかし、ロータサイド隙間１９には環状のシール手段４０があり、圧縮室１０からロータサイド隙間１９に流出しようとする高圧冷媒ガスはその大部分がシール手段４０によりシールされ圧縮室１０内に止まる。このため、低圧部側への高圧冷媒ガスの漏洩量が従来に比し減少する。
【００２５】
なお、高圧冷媒ガスは圧縮室１０からシール手段４０の環外を通過して低圧部側へ漏れようとするが、環状のシール部材４０はロータ端面４ａ、４ｂの外周縁部より少し内側に位置するだけであることから、シール手段４０の環外を通過する高圧冷媒ガスの漏洩ルートは極狭い。したがって、そのシール手段４０環外の漏洩ルートを経て低圧部側に移行する高圧冷媒ガスの漏洩量はきわめて微量である。
【００２６】
図１に示した気体圧縮機の運転時には、吐出室１２の底部に溜まっているオイル溜まり２０からサイドブロック２、３やシリンダ１の高圧油穴２１を通じて軸受６、６側に吐出圧相当のオイルが圧送され、さらに軸受６、７に達したオイルは、その軸受６、７隙間の通過時に減圧され中圧となった後、サイドブロック２、３の中圧油穴２２を通過して同サイドブロック２、３のサライ溝２３、２３に供給される。
【００２７】
このようにして供給されたサライ溝２３、２３内のオイルがベーン９底部の背圧室２４に供給され、この背圧室２４のオイル圧とロータ４の遠心力とによりベーン９がシリンダ１内壁に向って押し上げられる。
【００２８】
したがって、ロータ４の回転時には、ベーン９はシリンダ１内壁に押しつけられながら摺動するので、その摺動抵抗の増大や、それによるベーン等の摩耗や動力の増大等を回避する観点から、また、該ベーン９を挟んで隣接した圧縮室１０間の冷媒ガスの漏れを防止する観点から、ベーン９とシリンダ１内壁との摺動部には潤滑オイルを供給する必要がある。また、ベーン９を挟んで隣接した圧縮室１０間の冷媒ガスの漏れを防止するという意味においては、該ベーン９と両サイドブロック２、３との隙間部や、ロータサイド４ａと両サイドブロック２、３との隙間部（ロータサイド隙間１９）や、シリンダ１の楕円短径部とロータ４の外周部との隙間部にもオイルを供給する必要がある。
【００２９】
ここで、ベーン９とシリンダ１内壁との摺動部への潤滑オイル供給について説明すると、これは主に次のように行われる。
【００３０】
冷媒ガスの吸入過程段階にある圧縮室１０内の圧力は低圧冷媒ガス圧相当であって、サライ溝２３、２３内のオイル圧よりも低いため、サライ溝２３、２３に一度入ったオイルは、さらにロータサイド隙間１９を通って吸入過程段階にある圧縮室１０側に移行しようとする。このとき、オイルの流れ方向の先には環状のシール部材４０が存在するが、この環状のシール部材４０は圧縮室１０側へのオイル供給の障害にはならない。すなわち、サライ溝２３、２３から流出したオイルは、環状のシール部材４０の環内４０ａから直ちにオイル通路４２を通って該環状のシール部材４０の環外４０ｂに容易に流出し圧縮室１０側に移行して、ベーン９とシリンダ１内壁との摺動部やベーン９と両サイドブロック２、３との隙間に供給される。
【００３１】
また、圧縮室１０は先行のベーン９が吸入口１４を通過した直後から次第にその形が作られて行くが、本実施形態では、その先行のベーン９の近傍にオイル通路４２の流出口４２ｂが開口されているので、圧縮室１０の形が作られる比較的早い段階（低圧冷媒ガスの吸入初期過程）からオイル通路４２を通じて圧縮室１０側にオイルが供給される。このため、圧縮室１０側へオイル供給でき、ベーン９とシリンダ１内壁との摺動部には十分なオイルが供給され、摺動部の潤滑不良や、圧縮室１０間の冷媒ガスの漏れによる体積効率の低下が生じることはない。
【００３２】
以上のように、本実施形態の気体圧縮機にあっては、ロータ４とサイドブロック２、３との隙間１９に、圧縮室１０から該隙間１９を通って低圧部側に漏れようとする冷媒ガスのシール部材４０を設けたものである。このため、ロータ４とサイドブロック２、３の両部品間を詰めることなく、圧縮室１０から低圧部側への高圧冷媒ガスの漏洩量が大幅に減少し、従来この種のガス漏れにより制限されていた気体圧縮機の性能を飛躍的に向上させることができる。
【００３３】
図３はシール部材４０の他の実施形態を示したものである。同図のシール部材４０もまた上記実施形態のものと同じく、サイドブロック２、３のロータ対向面２ａ、３ａに取り付けられているが、その形状が上記実施形態のものとは異なり棒状に形成されている。また、このシール部材４０は、サイドブロック２、３に形成されている低圧冷媒ガスの吸入口１４と、シリンダ１に形成されている冷媒ガスの吐出孔１５との間に位置し、かつシリンダ１の楕円短軸付近にのみ部分的に配置されている。このような形状のシール手段４０によっても、圧縮室１０からロータサイド隙間１９を通って低圧部側へ漏れる高圧冷媒ガスをシールすることができる。なお、上述の実施形態ではシール部材４０が環状であるため、その環内から環外の圧縮室１０側にオイルを抜く必要があったが、この実施形態のシール部材４０は、環状でなく、吸入口１４と吐出孔１５との間にのみ部分的に配置されるものであるから、本シール手段４０がサライ溝２３から圧縮室１０側へのオイル供給の妨げとなることはなく、上記実施形態のように別途オイル通路４２を設けなくとも、圧縮室１０側へのオイル供給は十分確保されている。
【００３４】
図４もまたシール部材４０の他の実施形態を示したものである。同図のシール部材４０は上述の実施形態のものと異なり、ロータ端面４ｂに取り付けられているとともに、圧縮室１０の前壁１０ａと後壁１０ｂを形成する先行と後行のベーン９、９間に位置する。また、このシール部材４０は、輪型に形成され、その輪の外輪がロータ端面４ｂの外周縁部より少し内側の位置やベーン９の近傍にまで達するように形成されている。なお、先行のベーン９と後行のベーン９とにより挟まれたロータ端面４ｂの領域を１つのベーン区画領域とすると、本実施形態の気体圧縮機の場合、ベーン９の数が５枚であるから、ベーン区画領域は５つ存在する。本実施形態のシール手段４０は、この５つのベーン区画領域ごとに１つずつ配置されている。このような形態のシール手段４０によっても、圧縮室１０からロータサイド隙間１９を通って低圧部側へ漏れる高圧冷媒ガスをシールすることができる。なお、本シール手段４０の場合は、シール手段４０とベーン９との隙間がオイル通路４２となり、このオイル通路４２を介してサライ溝２３から圧縮室１０側へのオイルの供給が行われる。
【００３５】
【発明の効果】
本発明に係る気体圧縮機にあっては、上記の如くロータとサイドブロックとの隙間に、圧縮室から該隙間を通って低圧部側に漏れようとする冷媒ガスのシール手段を設けたため、ロータとサイドブロックの両部品間を詰めることなく、圧縮室から低圧部側への高圧冷媒ガスの漏洩量が大幅に減少し、従来この種のガス漏れにより制限されていた気体圧縮機の性能を飛躍的に向上させることができる等の効果がある。
【００３６】
また、本発明によると、気体圧縮機の性能向上に伴い、その向上分だけ圧縮機全体の容量を小型にすることができ、容量低減による動力の削減等をも図れ、エンジンへの負荷の小さい気体圧縮機を提供できるほか、車両の軽量化にも寄与する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る気体圧縮機の一実施形態を示す断面図。
【図２】図１のＡ−Ａ線断面図。
【図３】本発明におけるシール手段の他の実施形態を示した説明図。
【図４】本発明におけるシール手段の他の実施形態を示した説明図。
【図５】従来の気体圧縮機の断面図。
【図６】図５のＡ−Ａ線断面図。
【符号の説明】
１ シリンダ
２ フロント側のサイドブロック
２ａ フロント側サイドブロックのロータ対向面
３ リア側のサイドブロック
３ａ リア側サイドブロックのロータ対向面
４ ロータ
４ａ ロータサイド
４ｂ ロータ端面
５ ロータ軸
６、７ 軸受
８ ベーン溝
９ ベーン
１０ 圧縮室
１０ａ 圧縮室の前壁
１０ｂ 圧縮室の後壁
１１ 吸入室
１２ 吐出室
１３ 吸入通路
１４ 吸入口
１５ 吐出孔
１６ リードバルブ
１７ 吐出チャンバ
１８ 油分離器
１９ ロータサイド隙間
２０ オイル溜まり
２１ 高圧油穴
２２ 中圧油穴
２３ サライ溝
２４ 背圧室
４０ シール部材（シール手段）
４１ シール取付溝
４２ オイル通路
４２ａ オイル通路の流入口（一端）
４２ｂ オイル通路の流出口（他端）
Claims (4)
- 内周略楕円状のシリンダと、上記シリンダの両端面に取り付けられたサイドブロックと、上記シリンダの内側に回転可能に横架されたロータと、上記ロータの外周面からシリンダ内壁に向って出没可能に設けられた複数のベーンと、上記シリンダ、サイドブロック、ロータおよびベーンによって仕切り形成される圧縮室とを備え、
上記ロータの回転により上記圧縮室の容積が大小変化を繰り返し、この圧縮室の容積変化により、低圧部から圧縮室側への冷媒ガスの吸入、圧縮室での冷媒ガスの圧縮、および圧縮室から高圧部側への冷媒ガスの吐出を行う気体圧縮機において、
上記ロータとサイドブロックとの隙間に、上記圧縮室から該隙間を通って低圧部側に漏れようとする冷媒ガスのシール手段を設け、
上記シール手段は、サイドブロック側に取り付けられるとともに、ロータの軸心回りを囲むように環状に形成されてなり、
上記ロータのロータ軸の軸受隙間を介して供給され、かつ、上記シール手段の環内に溜まるオイルを、その環外の圧縮室側に供給する手段として、上記シール手段の環内に一端を開口し、他端を該シール手段の環外に開口するとともに、上記シール手段の環内から該シール手段の環下を潜って環外に抜けるように設けられたオイル通路を備えること
を特徴とする気体圧縮機。 - 内周略楕円状のシリンダと、上記シリンダの両端面に取り付けられたサイドブロックと、上記シリンダの内側に回転可能に横架されたロータと、上記ロータの外周面からシリンダ内壁に向って出没可能に設けられた複数のベーンと、上記シリンダ、サイドブロック、ロータおよびベーンによって仕切り形成される圧縮室とを備え、
上記ロータの回転により上記圧縮室の容積が大小変化を繰り返し、この圧縮室の容積変化により、低圧部から圧縮室側への冷媒ガスの吸入、圧縮室での冷媒ガスの圧縮、および圧縮室から高圧部側への冷媒ガスの吐出を行う気体圧縮機において、
上記ロータとサイドブロックとの隙間に、上記圧縮室から該隙間を通って低圧部側に漏れようとする冷媒ガスのシール手段を設け、
上記シール手段は、サイドブロック側に取り付けられるとともに、ロータの軸心回りを囲むように環状に形成されてなり、
上記ロータのロータ軸の軸受隙間を介して供給され、かつ、上記シール手段の環内に溜まるオイルを、その環外の圧縮室側に供給する手段として、上記シール手段の環内に一端を開口し、他端を該シール手段の環外に開口するとともに、上記シール手段の環内から該シール手段の環下を潜って環外に抜けるように設けられたオイル通路を備えるとともに、
上記オイル通路の流出口が、圧縮室の前壁を形成するベーンの近傍に開口していることを特徴とする気体圧縮機。 - 内周略楕円状のシリンダと、上記シリンダの両端面に取り付けられたサイドブロックと、上記シリンダの内側に回転可能に横架されたロータと、上記ロータの外周面からシリンダ内壁に向って出没可能に設けられた複数のベーンと、上記シリンダ、サイドブロック、ロータおよびベーンによって仕切り形成される圧縮室とを備え、
上記ロータの回転により上記圧縮室の容積が大小変化を繰り返し、この圧縮室の容積変化により、低圧部から圧縮室側への冷媒ガスの吸入、圧縮室での冷媒ガスの圧縮、および圧縮室から高圧部側への冷媒ガスの吐出を行う気体圧縮機において、
上記ロータとサイドブロックとの隙間に、上記圧縮室から該隙間を通って低圧部側に漏れようとする冷媒ガスのシール手段を設け、
上記シール手段は、サイドブロック側に取り付けられ、かつサイドブロックに形成された冷媒ガスの吸入口とシリンダに形成された冷媒ガスの吐出孔との間に位置すること
を特徴とする気体圧縮機。 - 内周略楕円状のシリンダと、上記シリンダの両端面に取り付けられたサイドブロックと、上記シリンダの内側に回転可能に横架されたロータと、上記ロータの外周面からシリンダ内壁に向って出没可能に設けられた複数のベーンと、上記シリンダ、サイドブロック、ロータおよびベーンによって仕切り形成される圧縮室とを備え、
上記ロータの回転により上記圧縮室の容積が大小変化を繰り返し、この圧縮室の容積変化により、低圧部から圧縮室側への冷媒ガスの吸入、圧縮室での冷媒ガスの圧縮、および圧縮室から高圧部側への冷媒ガスの吐出を行う気体圧縮機において、
上記ロータとサイドブロックとの隙間に、上記圧縮室から該隙間を通って低圧部側に漏れようとする冷媒ガスのシール手段を設け、
上記シール手段は、ロータ側に取り付けられ、かつ圧縮室の前壁と後壁を形成する先行のベーンと後行のベーン間に位置するとともに、
上記シール手段と上記先行のベーンとの間及び上記シール手段と上記後行のベーンとの間には、上記ロータのロータ軸の軸受隙間を介して供給されたオイルを上記圧縮室に供給するためのオイル通路が設けられていること
を特徴とする気体圧縮機。
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