JP5701591B2 - 気体圧縮機 - Google Patents

Description

本発明は気体圧縮機に関し、詳細には、圧縮機本体を外側から覆うハウジングを構成するフロントヘッドの改良に関する。

従来、空気調和システム（以下、空調システムという。）には、冷媒ガス（気体冷媒）などを圧縮して、空調システムに気体冷媒を循環させるための気体圧縮機（コンプレッサ）が知られている。

このようなコンプレッサとしては、例えば、ケースおよびフロントヘッドからなるハウジングの内部に、圧縮機本体が収容された構成となっている。そして、圧縮機本体は、回転軸と、回転軸と一体的に回転可能な円柱状のロータと、ロータを取り囲む筒状のシリンダ本体と、回転軸の一端を覆うフロントサイドブロックと、シリンダ本体の他端を覆うリヤサイドブロックと、を備えたものがある（例えば、特許文献１参照）。

また、圧縮機本体の外面とハウジングの内面との間で、圧縮機本体に吸入される気体冷媒が通過する吸入チャンバが形成されており、圧縮機本体を挟んで吸入チャンバと反対側に、圧縮機本体から吐出された気体冷媒が通過する吐出チャンバが形成されている。

特開２００８−００８２５９号公報

ところで、冬季など外気温が低い環境においては、気体冷媒を循環させて空調システムを作動させる機会が少なくなり、そのような低温環境下での放置時間が長くなると、気体冷媒の多くが液化する。

そして、このような気体冷媒の液化は、吸入側および吐出側のいずれでも起こり、上述した特許文献１に提案されているコンプレッサでは、吸入チャンバ内で液化した冷媒の液面の高さが上昇し、吸入チャンバから圧縮機本体へ向けて気体冷媒を通過させる吸気孔にまで液面の高さが達することがある。

このように吸気孔まで液面が達した場合には、起動時に圧縮機本体（圧縮室内）に液が吸い込まれることになり、圧縮室内で液圧縮が起き、コンプレッサの耐久性に悪影響を及ぼすという問題があった。また、このような液圧縮に伴い、異音（液圧縮音）が発生するという問題があった。

本発明は上記事情に鑑みなされたものであって、液化した冷媒が圧縮機本体に吸い込まれることを防止または抑制して、液圧縮の防止およびその際の異音の発生を抑えることのできる気体圧縮機を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明に係る気体圧縮機にあっては、フロントヘッドの下側の壁部のみを回転軸に沿った奥行き方向に延ばすことにより吸入チャンバの容量を増大させたため、気体冷媒が液化した場合であっても、吸入チャンバ内の液面の高さが上昇することを防ぐことができるので、液化した冷媒が圧縮機本体に吸い込まれることを防止または抑制して、液圧縮の防止およびその際の異音の発生を抑えることができる。

すなわち、本発明に係る気体圧縮機は、回転軸を有する圧縮機本体と、前記圧縮機本体を外側から覆うケースおよびフロントヘッドからなるハウジングと、を有し、前記フロントヘッドは、前記圧縮機本体と前記フロントヘッドの内面との間で形成された吸入チャンバの少なくとも下側部分の容量を増大させるように、前記フロントヘッドの下側の壁部のみを前記回転軸に沿った奥行き方向に延ばしたことを特徴とする。

このように構成された本発明に係る気体圧縮機によれば、吸入チャンバの少なくとも下側の容量が増大しているため、液化した冷媒が増大した部分である吸入チャンバの下側に溜まり、吸入チャンバ内の液面の高さが上昇することを防ぐことができるので、液化した冷媒が圧縮機本体に吸い込まれることを防止または抑制して、液圧縮の防止およびその際の異音の発生を抑えることができる。更に、フロントヘッドの上側の壁部は奥行き方向に延ばすことなく形成されているため、吸入チャンバ全体としての容量が増大しすぎることを防ぎ、圧力損失を低くすることができる。

また、本発明に係る気体圧縮機においては、前記吸入チャンバに臨む前記圧縮機本体の側壁には、使用状態における高さ位置が異なる複数の吸気孔が設けられ、前記フロントヘッドの壁部のうち前記回転軸に沿った奥行き方向に延ばされた少なくとも下側部分は、前記複数の吸気孔のうち最も高い位置に設けられた吸気孔より下側の部分であることが好ましい。

このように構成された気体圧縮機によれば、吸入チャンバのうち、最も高い位置に設けられた吸気孔より下側の部分の容量が増大するため、液面が最も高い位置に設けられた吸気孔の高さまで達することを防ぎ、気体冷媒の多くが液化した場合であっても、この最も高い位置に設けられた吸気孔から液化した冷媒が圧縮機本体に吸い込まれることを防止することができる。

本発明に係る気体圧縮機によれば、液化した冷媒が圧縮機本体に吸い込まれることを防止または抑制して、液圧縮の防止およびその際の異音の発生を抑えることができる。

本発明に係る気体圧縮機の一実施形態を示す断面図（縦断面図）である。 図１におけるフロントヘッドのみを拡大した拡大図である 図１におけるＡ−Ａ線に沿った断面を示す断面図（横断面図）である。 図１における気体圧縮機による、吸入チャンバ内の液面の高さと吸入チャンバに溜まる液量との関係を示したグラフである。 従来のフロントヘッドのみを拡大した拡大図である。 図５における従来のフロントヘッドの構成を示す断面図（横断面図）である。

以下、本発明のコンプレッサ１００（気体圧縮機）を実現する形態を、図面に示す実施例に基づいて説明する。
［全体の概略構成］
図１は、本発明に係るコンプレッサ１００（気体圧縮機）の一実施形態を示す断面図（縦断面図）である。

このコンプレッサ１００は、例えば圧縮冷媒の気化熱を利用して冷却を行う空気調和システム（以下、単に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、冷媒の循環経路上に設けられている。

そして、コンプレッサ１００は、空調システムの蒸発器から取り入れた気体冷媒Ｇを圧縮し、この圧縮された気体冷媒Ｇを空調システムの凝縮器に供給するものである。また、凝縮器は、圧縮された気体冷媒Ｇを液化させ、高圧で液状の冷媒として膨張弁に送出するものである。

さらに、膨張弁は、高圧で液状の冷媒を低圧化して蒸発器に送出するものであり、蒸発器は、この低圧の液状の冷媒を周囲の空気から吸熱して気化させて、この気化熱との熱交換により周囲の空気を冷却するものである。

図１に示すように、コンプレッサ１００は、ケース１１およびフロントヘッド１２からなるハウジング１０と、ハウジング１０の内部に収容された圧縮機本体６０と、フロントヘッド１２に取り付けられ、図示しない駆動源からの駆動力を圧縮機本体６０に伝える伝達機構８０と、を備える。

ケース１１は、一端が閉じられた筒状体を呈している。フロントヘッド１２は、このケース１１の開放された側の端部を覆うように組み付けられている。また、フロントヘッド１２には、蒸発器から低圧の気体冷媒Ｇが吸入される吸入ポート１２ａが形成され、ケース１１には、圧縮機本体６０で圧縮された高圧の気体冷媒Ｇを凝縮器に吐出する吐出ポート１１ａが形成されている。

圧縮機本体６０は、伝達機構８０によって伝達された駆動力により軸回りに回転駆動される回転軸５１と、この回転軸５１と一体的に回転可能な円柱状のロータ５０と、ロータ５０の外周面の外方を取り囲む筒状のシリンダ本体４０と、シリンダ本体４０の一端を覆うフロントサイドブロック３０と、シリンダ本体４０の他端を覆うリヤサイドブロック２０と、を有している。

そして、図１に示すように、圧縮機本体６０のうちのフロントサイドブロック３０の外面とフロントヘッド１２の内面との間で、圧縮機本体６０に吸入される気体冷媒Ｇが通過する吸入チャンバ３４が形成されている。

さらに、吸入チャンバ３４に臨む圧縮機本体６０の側壁（フロントサイドブロック３０）には、吸入チャンバ３４を通過した気体冷媒Ｇを圧縮機本体６０へ吸い込ませるための複数の吸気孔３１（本実施例では、吸気孔３１ａ，３１ｂ）が設けられている。これら複数の吸気孔３１ａ，３１ｂは、使用状態における高さ位置が異なり、吸気孔３１ａが吸気孔３１ｂよりも高い位置に設けられている。

また、ロータ５０には、このロータ５０に埋設され、ロータ５０の両端面に供給された冷凍機油Ｒ（油分）による背圧を受けて、ロータ５０の外周面から外方に向けて突出可能とされ、その突出側の先端がシリンダ本体４０の内周面の輪郭形状に追従するように突出量が可変とされ、回転軸５１回りに等角度間隔でロータ５０に埋設された複数の板状のベーン５８が設けられている。

そして、リヤサイドブロック２０、フロントサイドブロック３０、ロータ５０、シリンダ本体４０、および回転軸５１の回転方向に相前後する２つのベーン５８，５８によって画成された各圧縮室４８の容積が、伝達機構８０によって伝達された駆動力による回転軸５１およびロータ５０の回転にしたがって増減を繰り返すことにより、各圧縮室４８に吸入された気体冷媒Ｇは圧縮されて、リヤサイドブロック２０の吐出通路を通って、油分離器であるサイクロンブロック７０を介して吐出室２１に吐出される。

吐出室２１は、圧縮機本体６０から吐出された高圧の気体冷媒Ｇが吐出される部屋であり、リヤサイドブロック２０とケース１１とにより形成されている。
［フロントヘッドの詳細な構成］
図２は、図１におけるフロントヘッド１２のみを拡大した拡大図であり、図３は、図１におけるＡ−Ａ線に沿った断面を示す断面図（横断面図）である。

フロントヘッド１２は、吸入チャンバ３４の少なくとも下側部分の容量を増大させるように、フロントヘッド１２の壁部９１のうち少なくとも下側の壁部９１ｂが回転軸５１に沿った奥行き方向（すなわち、図２における左方向）に延ばして形成されている。

ここで、図５は、従来のフロントヘッド１２´のみを拡大した拡大図であり、図６は、図５における従来のフロントヘッド１２´の構成を示す断面図（横断面図）である。これら図５および図６に示すように、従来のフロントヘッド１２´は、回転軸に沿って、図示を省略するケース側方向（すなわち、図５における右方向）に、壁部９１´（上側の壁部９１ａ´および下側の壁部９１ｂ´）が広がるように傾斜して形成されている。

これに対して本発明に係るフロントヘッド１２は、上述のように、壁部９１のうち少なくとも下側の壁部９１ｂが回転軸５１に沿った奥行き方向（図２における左方向）に延ばして形成されており、上側の壁部９１ａがケース側方向に広がるように傾斜して形成されている。

すなわち、本発明に係るフロントヘッド１２は、従来のフロントヘッド１２´と比較して、吸入チャンバ３４の下側部分のみ容量が増大し、上側部分の容量は従来のものと同じ容量となるように形成されている。

また、回転軸５１に沿った奥行き方向に延ばされた「少なくとも下側部分」とは、フロントサイドブロック３０に設けられた複数の吸気孔３１ａ，３１ｂのうち最も高い位置に設けられた吸気孔３１ａより下側の部分である。

次に、本発明に係るコンプレッサ１００による、液化した冷媒の圧縮機本体６０への吸い込まれ防止作用について説明する。

図４は、図１におけるコンプレッサ１００による、吸入チャンバ３４内の液面の高さと吸入チャンバ３４に溜まる液量との関係を示したグラフである。

図５および図６に示す従来のフロントヘッド１２´が備えられたコンプレッサでは、吸入チャンバ内の液面の高さと吸入チャンバに溜まる液量との関係は、図４のグラフＧ１ａに示すようになる。また、従来のフロントヘッド１２´は、吸入ポート１２ａ´が鉛直線上に位置するように、回転軸５１回りに回転して設けられている場合があるが、このような場合には、吸入チャンバ内の液面の高さと吸入チャンバに溜まる液量との関係は、図４のグラフＧ１ｂに示すようになる。

これらに対して、本発明に係るコンプレッサ１００による吸入チャンバ３４内の液面の高さと吸入チャンバ３４に溜まる液量との関係は、図４のグラフＧ２に示すようになる。

すなわち、本発明に係るコンプレッサ１００の吸入ポート１２ａに液化した冷媒が吸入されると、吸入チャンバ３４の下側に液化した冷媒が溜まるが、吸入チャンバ３４の下側部分の容量は従来のものと比較して増大しているため、グラフＧ１ａおよびＧ１ｂに対して、グラフＧ２では、同量の液量が吸入された場合における吸入チャンバ３４の液面の高さが低くなる。

このように構成された本発明に係るコンプレッサ１００によれば、フロントヘッド１２の少なくとも下側の壁部９１ｂを回転軸５１に沿った奥行き方向に延ばすことにより吸入チャンバ３４の容量を増大させたため、気体冷媒Ｇが液化した場合であっても、吸入チャンバ３４内の液面の高さが上昇することを防ぐことができるので、液化した冷媒が圧縮機本体６０に吸い込まれることを防止または抑制して、液圧縮の防止およびその際の異音の発生を抑えることができる。

さらに、下側の壁部９１ｂは、回転軸５１の長さの範囲内で、回転軸５１に沿った奥行き方向に形成されているため、コンプレッサ１００全体の外形の大きさを大きくする必要がない。

また、このように構成された本発明に係るコンプレッサ１００によれば、吸入チャンバ３４に臨む圧縮機本体６０の側壁（フロントサイドブロック３０）には、使用状態における高さ位置が異なる複数の吸気孔３１ａ，３１ｂが設けられ、フロントヘッド１２の壁部９１のうち回転軸５１に沿った奥行き方向に延ばされた少なくとも下側部分９１ｂは、複数の吸気孔３１ａ，３１ｂのうち最も高い位置に設けられた吸気孔３１ａより下側の部分であるため、吸入チャンバ３４のうち、最も高い位置に設けられた吸気孔３１ａより下側の部分の容量が増大するため、液面が吸気孔３１ａの高さまで達することを防ぎ、気体冷媒Ｇの多くが液化した場合であっても、この吸気孔３１ａから液化した冷媒が圧縮機本体６０に吸い込まれることを防止することができる。

さらに、このように構成された本発明に係るコンプレッサ１００によれば、フロントヘッド１２は、フロントヘッド１２の下側の壁部９１ｂのみを回転軸５１に沿った奥行き方向に延ばしたため、フロントヘッド１２の上側の壁部９１ａは奥行き方向に延ばすことなく形成されているため、吸入チャンバ３４全体としての容量が増大しすぎることを防ぎ、圧力損失を低くすることができる。

以上、本発明の実施形態としてコンプレッサ１００について図１から図６を用いて説明してきたが、本発明に係るコンプレッサ（気体圧縮機）はこのような形態に限定されるものではなく、吸入チャンバ３４の少なくとも下側部分の容量を増大させるように、フロントヘッド１２の少なくとも下側の壁部９１ｂが回転軸５１に沿った奥行き方向に延ばして形成されているものであればよい。

１２ フロントヘッド
３４ 吸入チャンバ
５１ 回転軸
６０ 圧縮機本体
９１ 壁部
９１ａ 上側の壁部
９１ｂ 下側の壁部
１００ コンプレッサ（気体圧縮機）

Claims (2)

1. 回転軸を有する圧縮機本体と、前記圧縮機本体を外側から覆うケースおよびフロントヘッドからなるハウジングと、を有し、
   前記フロントヘッドは、前記圧縮機本体と前記フロントヘッドの内面との間で形成された吸入チャンバの少なくとも下側部分の容量を増大させるように、前記フロントヘッドの下側の壁部のみを前記回転軸に沿った奥行き方向に延ばしたことを特徴とする気体圧縮機。
2. 前記吸入チャンバに臨む前記圧縮機本体の側壁には、使用状態における高さ位置が異なる複数の吸気孔が設けられ、
   前記フロントヘッドの壁部のうち前記回転軸に沿った奥行き方向に延ばされた少なくとも下側部分は、前記複数の吸気孔のうち最も高い位置に設けられた吸気孔より下側の部分であることを特徴とする請求項１に記載の気体圧縮機。