JP6076861B2 - 気体圧縮機 - Google Patents

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（冷媒ガス）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構部（圧縮機本体）を備えている。

この圧縮機構部は、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。

この圧縮機構部は、一端が開口したハウジング内に収納されており、ハウジングの一端側の開口はフロントヘッドで塞がれている。詳細には、圧縮機構部の一方側（フロントヘッドと反対側）のサイドブロックの外周面がハウジング内周面に嵌合（圧入）され、圧縮機構部の他方側（フロントヘッド側）のサイドブロックの外側面がフロントヘッド内にボルト固定されている。

特開２００８−９５５６６号公報

ところで、前記ベーンロータリー型の気体圧縮機の運転時において、回転軸（ロータ）の回転によって圧縮室で冷媒ガスが圧縮されるときに生じる圧縮反力等の加振力が周期的にシリンダに伝わるため、シリンダに周期的な振動が発生する。

このため、圧縮機構部の一方のサイドブロックがハウジング内周面に嵌合（圧入）されているので、シリンダに発生した振動が、このサイドブロックを介してハウジングに直接伝わり、ハウジングが振動する。

このため、回転軸（ロータ）を回転駆動する駆動源としての車両のエンジンが近くに設置されている場合、このエンジンが取り付けられているエンジンブラケットに、前記ハウジングの外周部に形成された取付足をボルト等で固定しているため、ハウジングの振動がこの取付足を介してエンジンブラケット側にも伝わる不具合が生じる。

そこで、本発明は上記事情に鑑みなされたものであって、運転時にシリンダに発生した振動がハウジングに直接伝えられても、ハウジングに生じる振動を効果的に低減（制振）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、請求項１に記載の発明は、一端側が開口し他端側が塞がれた略筒状のハウジングと、前記ハウジングの開口端面を塞ぐように取り付けられたフロントヘッドと、一端側が前記フロントヘッド内に固定されるとともに、前記一端側を除く略全体が前記ハウジング内に収納され、駆動源からの駆動力によって回転される回転軸の回転にともなって、圧縮された高圧の媒体を外部に吐出させる圧縮機構部と、前記ハウジングの開口端面側の外周面に形成され、外部の構造部材に固定される固定受部とを備え、前記圧縮機構部の前記ハウジング内に収納されている他端側の外周面が、ハウジング内周面に圧入されるようにして固定されている気体圧縮機であって、前記ハウジングの外周面に、前記固定受部から前記圧縮機構部の他端側が前記ハウジング内周面に圧入されている位置まで少なくとも延びているリブが一体に形成されていることを特徴としている。

請求項２に記載の発明は、前記圧縮機構部の中央部に該ハウジングの長手方向に沿って前記回転軸が回転可能に保持され、前記ハウジングの外周面の径方向の対向位置に、前記固定受部が前記回転軸の軸方向に対して直交方向に延びるようにしてそれぞれ形成されており、前記リブは、前記各固定受部の長手方向中央部から前記回転軸の軸方向に沿ってそれぞれ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、ハウジングの外周面に、固定受部から圧縮機構部の他端側がハウジング内周面に圧入されている位置まで少なくとも延びているリブが一体に形成されているので、ハウジングの外周面の、固定受部と圧縮機構部の他端側がハウジング内周面に圧入されている位置付近までの剛性を高めることができる。

このため、リブによって、気体圧縮機の運転時に圧縮機構部からの振動の伝搬を直接的に抑制することができるので、圧縮機構部の振動がハウジングに直接伝えられても、ハウジングの振動を効果的に低減（制振）させることができる。

本発明の実施形態に係る気体圧縮機（ベーンロータリー型の気体圧縮機）の外観を示す図。 この気体圧縮機の分解斜視図。 この気体圧縮機のハウジング側を断面形状として示した図。 図３のＡ−Ａ線断面図。

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）の外観を示す図、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。

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金属製のハウジング２と、このハウジング２の一端側の開口を塞ぐ金属製のフロントヘッド３と、ハウジング２内に収納される圧縮機構部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構部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、圧縮機構部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。

ハウジング２の開口端部付近の外周面の径方向の対向位置には、車両のエンジンが取り付けられているエンジンブラケット（不図示）にボルト固定するための取付足９ａ，９ｂが形成されている。また、取付足９ａ，９ｂとハウジング２の外周面との間には、図１、図３に示すように、リブ１０ａ，１０ｂが一体に形成されている。本発明の特徴であるリブ１０ａ，１０ｂの詳細については後述する。なお、図３は、コンプレッサ１のハウジング２側を断面形状として示した図である。

圧縮機構部４は、図４に示すように、回転軸２０と一体的に回転する略円柱状のロータ２１と、このロータ２１をその外周面２１ａの外方から取り囲む略楕円形状の内周面２２ａを有するシリンダ２２と、ロータ２１の外周面２１ａからシリンダ２２の内周面２２ａに向けて突出自在に設けられた５枚の板状のベーン２３と、ロータ２１及びシリンダ２２の両端を塞ぐ２つのサイドブロック（フロントサイドブロック２４、リヤサイドブロック２５（図２参照））とを備えている。図４は、図３のＡ−Ａ線断面図である。なお、図４では、圧縮機構部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２４とリヤサイドブロック２５の外周面には、それぞれシール部材としてのＯリング２６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２４側のＯリングは不図示）、フロントサイドブロック２４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、リヤサイドブロック２５側のハウジング２内に形成された吐出室２７との間を気密性よく仕切っている。リヤサイドブロック２５の外面には、油分離部２８が吐出室２７内に位置するようにして取付けられている。

フロントサイドブロック２４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。リヤサイドブロック２５の外周面は、ハウジング２の内周面２ａ（図３参照）に嵌合（圧入）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構部４は、フロントサイドブロック２４側がフロントヘッド３にボルトで締結固定され、リヤサイドブロック２５側がハウジング２の内周面２ａに嵌合（圧入）されるようにして保持されている。

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２９に伝達される。回転軸２０の一端側（図２の左側）は、電磁クラッチ５のアーマチュア３０の中心貫通孔に嵌合されている。なお、回転軸２０は、フロントサイドブロック２４とリヤサイドブロック２５の中心貫通孔に軸支されている。

そして、コンプレッサ１（圧縮機構部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３０がプーリ２９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２９に伝達されているエンジンの駆動力が、アーマチュア３０を介して回転軸２０（ロータ２１）に伝達される。

（圧縮機構部４の構成、動作）
図４に示すように、シリンダ２２の内周面２２ａとロータ２１の外周面２１ａと両サイドブロック２４，２５（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２３によって仕切られた複数の圧縮室３１ａ，３１ｂが形成されている。

ベーン２３は、ロータ２１に形成されたベーン溝３２に摺動可能に設置されていて、ベーン溝３２に供給される冷凍機油による背圧により、ロータ２１の外周面２１ａから外方向に突出する。なお、図４では、シリンダ２２の内周面２２ａとロータ２１の外周面２１ａとの間の上部側の空間に形成される圧縮室を圧縮室３１ａとし、下部側の空間に形成される圧縮室を圧縮室３１ｂとしている。

シリンダ２２は、ロータ２１の外周面２１ａの外方を取り囲む断面輪郭が略楕円形状の内周面２２ａを有している。各圧縮室３１ａ，３１ｂは、ロータ２１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（圧縮機構部４）は、ロータ２１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２２には、各圧縮室３１ａ，３１ｂ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３１ａ，３１ｂで圧縮された冷媒ガスｂ１，ｂ２を吐出するための各吐出孔３３ａ，３３ｂが設けられている。

具体的には、圧縮室３１ａ，３１ｂ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２４に形成された各吸入孔（不図示）を通して圧縮室３１ａ，３１ｂ内に吸入し、容積が減少する行程において、圧縮室３１ａ，３１ｂ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３３ａ，３３ｂを通して、シリンダ２２、ハウジング２および２つのサイドブロック２４，２５で囲まれて区画された空間である吐出チャンバ３４ａ，３４ｂに吐出される。

各吐出孔３３ａ，３３ｂには、冷媒ガスの圧縮室３１ａ，３１ｂ側への逆流を阻止する吐出弁３５と、吐出弁３５の過大な変形を阻止する弁サポート３６が設けられている。吐出孔３３ａ，３３ｂから吐出チャンバ３４ａ，３４ｂに吐出された高温、高圧の冷媒ガスは、リヤサイドブロック２５形成された吐出路３７ａ，３７ｂを通して吐出室２７内に設けた油分離部２８に導入される。なお、各吐出孔３３ａ，３３ｂ（吐出弁３５、弁サポート３６）は、ロータ２１の長手方向（回転軸２０の軸方向）に沿って２つ設けられている。

油分離部２８は、冷媒ガスと混ざった冷凍機油（ロータ２１に形成されたベーン溝３２から圧縮室３１ａ，３１ｂに漏れたベーン背圧用の油）を冷媒ガスから分離するものであり、各吐出孔３３ａ，３３ｂに吐出されて吐出チャンバ３４ａ，３４ｂ、吐出路３７ａ，３７ｂを通って導入された高圧の冷媒ガスを、内周面で螺旋状に旋回させることで冷凍機油を遠心分離するように構成されている。

そして、油分離部２８内で冷媒ガスから分離された冷凍機油は吐出室２７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は、吐出室２７の吐出ポート８（図１参照）を通って凝縮器（不図示）に吐出される。

（リブ１０ａ，１０ｂの詳細構造）
図１〜図３に示したように、ハウジング２の外周面において、開口端部付近の径方向の対向位置（図３では、上下位置）には、圧縮機構部４の中央部に回転可能に保持された回転軸２０の軸方向に対して直交方向に延びた取付足９ａ，９ｂが一体に形成されている。

各取付足９ａ，９ｂには、回転軸２０の軸方向に対して直交方向に沿ってボルト挿通孔９ｃが形成されており、各取付足９ａ，９ｂのボルト挿通孔９ｃにボルト（不図示）を挿通して、車両のエンジン（不図示）が固定されているエンジンブラケット（不図示）の締結部に固定されている。これにより、コンプレッサ１がエンジンブラケット（不図示）に固定されている。

そして、ハウジング２の外周面に、各取付足９ａ，９ｂの長手方向中央部から回転軸２０の軸方向に沿って、圧縮機構部４のリヤサイドブロック２５の外周面がハウジング２の内周面２ａに嵌合（圧入）されている位置（以下、「リヤサイドブロック圧入部」という）Ｃ（図３参照）付近まで延びているリブ１０ａ，１０ｂがそれぞれ一体に形成されている。

上記したコンプレッサ１の運転時において、ロータ２１（回転軸２０）の回転によって圧縮室３１ａ，３１ｂで冷媒ガスが圧縮されるときに生じる圧縮反力等の加振力が周期的にシリンダ２１に伝わるため、シリンダ２１の半径方向に対して周期的な振動が発生する。そして、このシリンダ２１の振動はリヤサイドブロック２５を介して、このリヤサイドブロック２５が嵌合（圧入）されて圧接しているハウジング内周面からハウジング２に直接伝わり、ハウジング２を振動させる加振力となる。

そこで、本実施形態では、上記したようにハウジング２の外周面の、エンジンブラケット（不図示）にボルト固定される各取付足９ａ，９ｂとリヤサイドブロック圧入部Ｃ間に、回転軸２０の軸方向に沿ってリブ１０ａ，１０ｂをそれぞれ一体に形成しているので、ハウジング２の外周面の各取付足９ａ，９ｂとリヤサイドブロック圧入部Ｃ間の部分の剛性を高めることができる。

このため、リブ１０ａ，１０ｂによって、リヤサイドブロック圧入部Ｃ付近でのシリンダ２１からの振動の伝搬を直接的に抑制することができる。よって、シリンダ２１の振動にともなうハウジング２の振動を効果的に低減（制振）することができる。よって、各取付足９ａ，９ｂに伝わる振動も低減されるので、各取付足９ａ，９ｂをボルト固定しているエンジンブラケット（不図示）へ振動が伝わることも低減される。

また、ハウジング２の外周面の、各取付足９ａ，９ｂとリヤサイドブロック圧入部Ｃ間に、回転軸２０の軸方向に沿ってリブ１０ａ，１０ｂをそれぞれ一体に形成してハウジング２の剛性を高めたことにより、ハウジング２の固有振動数を高周波領域に上げることができる。よって、シリンダ２１の振動数がハウジング２の固有振動数に達することが抑制されるので、共振現象が発生することが防止され、この共振現象にともなうハウジング２の振動を低減することができる。

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 圧縮機構部
５ 電磁クラッチ
９ａ，９ｂ 取付足（固定受部）
１０ａ，１０ｂ リブ
２０ 回転軸
２１ ロータ
２２ シリンダ
２３ ベーン
２４ フロントサイドブロック
２５ リヤサイドブロック
２８ 油分離部
３１ａ，３１ｂ 圧縮室
Ｃ リヤサイドブロック圧入部

Claims (2)

1. 一端側が開口し他端側が塞がれた略筒状のハウジングと、
   前記ハウジングの開口端面を塞ぐように取り付けられたフロントヘッドと、
   一端側が前記フロントヘッド内に固定されるとともに、前記一端側を除く略全体が前記ハウジング内に収納され、駆動源からの駆動力によって回転される回転軸の回転にともなって、圧縮された高圧の媒体を外部に吐出させる圧縮機構部と、
   前記ハウジングの開口端面側の外周面に形成され、外部の構造部材に固定される固定受部とを備え、
   前記圧縮機構部の前記ハウジング内に収納されている他端側の外周面が、ハウジング内周面に圧入されるようにして固定されている気体圧縮機であって、
   前記ハウジングの外周面に、前記固定受部から前記圧縮機構部の他端側が前記ハウジング内周面に圧入されている位置まで少なくとも延びているリブが一体に形成されていることを特徴とする気体圧縮機。
2. 前記圧縮機構部の中央部に前記ハウジングの長手方向に沿って前記回転軸が回転可能に保持され、前記ハウジングの外周面の径方向の対向位置に、前記固定受部が前記回転軸の軸方向に対して直交方向に延びるようにしてそれぞれ形成されており、前記リブは、前記各固定受部の長手方向中央部から前記回転軸の軸方向に沿ってそれぞれ形成されていることを特徴とする請求項１に記載の気体圧縮機。