(57)【要約】【課題】気体圧縮機本体を構成する部材の面精度に則した寸法管理が可能であり、かつ、気体圧縮機運転時の冷媒ガスの内部リークを防止することが可能な気体圧縮機を提供する。【解決手段】シリンダ４やフロントサイドブロック２、リアサイドブロック３の合わせ面には、熱硬化性のゾル又はゲル状の流体シールが、シール材６０として、吸入通路４１、油路３７、ボルト穴４９を除いた全面に塗布されている。シリンダ４と、フロントサイドブロック２、リアサイドブロック３は、シール材６０の塗布後にボルトによって締結される。その圧力により、このシール材６０は、表面の加工形状に従って移動し、自身による厚さをつくることなく、シリンダ４や、フロントサイドブロック２、リアサイドブロック３の合わせ面に生じている隙間６３を充填する。【選択図】　　　　図１
2004092416.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリンダと、
該シリンダを挟むように配設された一対のサイドブロックと、
前記シリンダの内部で回転するロータと、
該ロータを貫通し、外部から回転駆動される回転軸と、
前記ロータ及び前記シリンダ間に形成された少なくとも一つの圧縮室を備え、
前記シリンダと前記サイドブロックとの合わせ面に流体シールを介在させたことを特徴とする気体圧縮機。
【請求項２】
前記流体シールはゾル又はゲル状であることを特徴とする請求項１記載の気体圧縮機。
【請求項３】
前記流体シールは熱硬化性であることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の気体圧縮機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は気体圧縮機に係わり、特に、気体圧縮機本体を構成する部材の面精度に則した寸法管理が可能であり、かつ、気体圧縮機運転時の冷媒ガスの内部リークを防止することが可能な気体圧縮機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、空調システムにおいて冷媒ガスを圧縮する気体圧縮機が知られている。気体圧縮機は、外部より回転動力を受けることで、熱交換用のエバポレータで気化された冷媒ガスを吸入加圧し、室外放熱用の凝縮器に送る機器である。
【０００３】
気体圧縮機は、シリンダと、その内部に回転可能なロータと、シリンダとロータによって形成される圧縮室を有している。そして、シリンダは吸入側端面をフロントサイドブロックに、吐出側端面をリアサイドブロックによって狭装されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、このような気体圧縮機においては、気体圧縮機の運転時に、圧縮された冷媒ガスが、シリンダとフロントサイドブロック、リアサイドブロックとの隙間からリークしてしまうことが問題となる場合がある。
【０００５】
冷媒ガスの内部リークは、一度圧縮された冷媒ガスの再圧縮の原因となる。冷媒ガスの再圧縮は、本来吸入圧縮されるべき新たな冷媒ガスの量を少なくしてしまい、体積効率が低下することに加え、圧縮温度の上昇も招く。
【０００６】
従って、気体圧縮機の良好な運転のためには、この隙間からの冷媒ガスの内部リークを防止する必要がある。しかしながら、この隙間は以下のような原因において発生するため、その発生を完全に防止することは困難である。
【０００７】
シリンダと、フロントサイドブロック、リアサイドブロックは、ボルトによって締結されている。そしてこの締結時に一様に力が加えられず、各ボルト間に締め付けトルクや締結軸力に差が生じると、シリンダと、フロントサイドブロック、リアサイドブロックとは傾いて接合され、隙間が発生する。
【０００８】
また、等しい力で締結したとしても、ボルト周辺にはボルトから離れた部分よりも大きい応力がかかっているため、部分的に歪みを生じ、隙間の発生へとつながる。
【０００９】
さらに、そのような構造上の傾きによる隙間の他にも、加工上避けることのできない隙間も生じている。この様子を図４を用いて説明する。図４は、シリンダとフロントサイドブロック（又はリアサイドブロック）との間の合わせ面を概念的に誇張した拡大簡略図である。
【００１０】
シリンダ４、フロントサイドブロック２、リアサイドブロック３は金属製であるため、その加工の過程において表面には加工精度内での微少な凹凸が生じている。ここで、図４中の記号Ａに示すように凸部同士によって完全に金属面が接している部分や、図４中の記号Ｂで示したように、凹部同士によって隙間６３が生じている部分などが存在する。
【００１１】
このように、特に表面加工上生じる隙間を完全に消滅させることは困難であり、冷媒ガスの内部リークを防止するためには、隙間６３の発生を防ぐよりも、発生した隙間６３を塞ぐ方が現実的である。
【００１２】
そこで、この隙間６３を塞ぐ方法として、シリンダ４とフロントサイドブロック２、リアサイドブロック３との間に、図５に示すようなシート状シール６１や、図６（ａ）に示す成形パッキン６２（又はガスケット）のようなシール材を用いることも考えられる。
【００１３】
しかしながら、シート状シール６１等の弾性体は、応力によって変形する。そのため、ボルトの締結時に一様に力が加わらず、シリンダ４と、フロントサイドブロック２、リアサイドブロック３との間に傾きを生じてしまい、その軸心合わせにずれを生じる可能性がある。
【００１４】
また、シート状シール６１はそれ自体が厚みを持っており、シリンダ４とフロントサイドブロック２、リアサイドブロック３との間に寸法のずれを生じる。シート状シール６１の厚さ精度も低い場合があるため寸法管理も難しく、締結の際に作業の繁雑化を引き起こす。
【００１５】
気体圧縮機はわずかな寸法の違いや軸心のずれによっても、シリンダ４とロータ、回転軸等の接触不良を生じたり、ロータと、フロントサイドブロック２、リアサイドブロック３との接触面におけるかじりの原因となるため、運転に支障をきたすおそれがある。
【００１６】
また、成形パッキン６２の溝６４には推奨値が存在するが、図６（ｂ）に示すように、ボルトの締結等により、図６（ｂ）中の記号Ｆ１で示すような部分的な力が発生する場合がある。一方、力Ｆ１の作用点から離れた部分には、図６（ｂ）中の記号Ｆ２で示すような逆向きの力が生じるため、この力によって表面形状や溝６４の形状が変化し、推奨値から外れてしまい、良好なシール性が確保できない場合がある。
【００１７】
さらに、シート状シール６１や成形パッキン６２にはゴム材を用いているため、経年変化によってシール材が収縮してしまい、シール性を失うこともある。
【００１８】
本発明はこのような従来の課題に鑑みてなされたもので、気体圧縮機本体を構成する部材の面精度に則した寸法管理が可能であり、かつ、気体圧縮機運転時の冷媒ガスの内部リークを防止することが可能な気体圧縮機を提供することを目的とする。
【００１９】
【問題を解決するための手段】
このため本発明は、シリンダと、該シリンダを挟むように配設された一対のサイドブロックと、前記シリンダの内部で回転するロータと、該ロータを貫通し、外部から回転駆動される回転軸と、前記ロータ及び前記シリンダ間に形成された少なくとも一つの圧縮室を備え、前記シリンダと前記サイドブロックとの合わせ面に流体シールを介在させたことを特徴とする。
【００２０】
シリンダと各サイドブロックの間を流体シールによってシールしたことによって、寸法変化を起こすことなく、確実に気体圧縮機運転時の冷媒ガスの内部リークを防止する。従って、冷媒ガスの再圧縮を起こさないため、気体圧縮機の効率を上げることができる。
【００２１】
また、再圧縮を防止することで、圧縮温度の上昇を抑えることができるため、圧縮された冷媒ガスの通る配管等が過度な高温状態に晒されず、耐久性を向上させることができる。
【００２２】
さらに、シールは流体シールであるため、表面の加工形状に従って移動し、部品間の隙間にのみ充填される。そのため、シールによる厚さをつくることがなく、部品間の寸法に変化を生じない。
【００２３】
また、本発明は、前記流体シールはゾル又はゲル状の接着剤であることを特徴とする。
【００２４】
このため、流体シールが、液体のように流出してしまうことなく必要箇所に適量を塗布できる。また、塗布後は硬化するため、確実に隙間を充填できる。
【００２５】
さらに、本発明は、前記流体シールは熱硬化性であることを特徴とする。
【００２６】
このため、気体圧縮機の運転時に熱が発生しても、一度硬化した流体シールが再び溶融することがなく、確実なシールが可能となる
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について説明する。図１に、本発明の実施形態の合わせ面を概念的に誇張した拡大簡略構成図を示す。図２は本発明の全体構成図であり、図３は図２中のＡ−Ａ矢視線断面図である。
【００２８】
気体圧縮機５０において、フロントヘッド９には吸入口５１が形成され、この吸入口５１に図示しない吸入配管を介して接続されたエバポレータから低圧の冷媒ガスを吸入室１５に吸入するようになっている。
【００２９】
フロントヘッド９と回転軸６とフロントサイドブロック２とで囲まれた空間には、軸シール室１０が区画形成されており、この軸シール室１０には、回転軸シール１１が配設されている。
【００３０】
シリンダ４は、フロントサイドブロック２とリアサイドブロック３の間に挟装されている。シリンダ４内には、ロータ５が回転可能に配設され、このロータ５は、回転軸６によって貫通固定されている。ロータ５には略半径方向にベーン溝１２が複数形成され、各ベーン溝１２にはベーン１３が摺動可能に収容されている。そして、ベーン１３は、ロータ５の回転時には遠心力とベーン溝１２の底部の油圧とによりシリンダ４の内壁に付勢される。
【００３１】
また、シリンダ４内は、ロータ５、ベーン１３、１３・・により複数の小室に仕切られている。これらの小室は圧縮室１４、１４・・と称され、ロータ５の回転により容積の大小変化を繰り返す。そして、ロータ５が回転して圧縮室１４、１４・・の容積が変化すると、その容積変化により吸入口５１より低圧冷媒ガスを吸気し圧縮する。
【００３２】
次にシリンダ４内における圧縮行程を説明する。圧縮室１４、１４・・の容積が最小から最大になる過程では、吸入口５１より取り込まれた吸入室１５内の低圧冷媒ガスが、シリンダ４の吸入通路４１を介して圧縮室１４側に吸入される。
【００３３】
圧縮室１４、１４・・の各容積が最大となったところで吸入口５１との連通が遮断され、冷媒ガスが圧縮室１４、１４・・に閉じこめられる。
【００３４】
さらにロータ５が回転し、圧縮室１４、１４・・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冷媒ガスは圧縮される。その圧縮された冷媒ガスの圧力によってシリンダ４の吐出ポート１６に取り付けられている吐出弁１７が開かれ、圧縮室１４、１４・・内の圧縮された冷媒ガスが、吐出ポート１６からシリンダ４の外周面側に形成された吐出チャンバ４５に流出する。
【００３５】
圧縮室１４で圧縮された高圧冷媒ガスは、吐出ポート１６、吐出弁１７、リアサイドブロック３に設けられた、図示しない吐出通路を介して吐出室１９に送られる。吐出室１９は、リアサイドブロック３とケース５２によって形成された空間であり、冷媒ガスは吐出室１９から吐出口５３を経て外部の凝縮器へと送られる。
【００３６】
また、油分離器１８とリアサイドブロック３と回転軸６の図中左端面とで囲まれた空間には、リア軸端面側空間２１が形成されている。また、このリア軸端面側空間２１は、後述するリアサイドブロック３側のサライ溝３６と図示しない連通路により連通されている。
【００３７】
潤滑油は、摺動部の潤滑等のために、吐出室１９の圧力によって気体圧縮機５０内の各部に送られる。その一部は、油路３８によってリアサイドブロック３を介して回転軸６に至り、ロータ５に送られる。この潤滑油は、回転軸６のリア側を支える軸受孔８を潤滑した後、サライ溝３６に至る。
【００３８】
また他の一部は、油路３８からシリンダ４の油路３７を介して回転軸６に送られる。この潤滑油は、回転軸６のフロント側を支える軸受孔７を潤滑した後、サライ溝３５に至る。
【００３９】
サライ溝３５、３６に至った潤滑油の一部は、フロントサイドブロック２及びリアサイドブロック３とロータ５及びベーン１３、ベーン溝１２の間の摺動部を潤滑する。
【００４０】
その後、潤滑油は、圧縮室１４にしみ出され、ベーン１３の上端面とシリンダ４の内壁との間を潤滑しつつ、圧縮された冷媒ガスとともに、吐出室１９に吐き出される。
【００４１】
吐出室１９には、冷媒ガスとともに気体圧縮機５０に封入されている潤滑油を冷媒ガスから分離する油分離器１８が取り付けられている。この油分離器１８により冷媒ガスから潤滑油が分離され、吐出室１９の下部にある油溜まり２０に貯留される。
【００４２】
このように、固定構成部品であるシリンダ４、フロントサイドブロック２、及びリアサイドブロック３と、可動構成部品である回転軸６、ロータ５、及びベーン１３との間の摺動部が潤滑油により潤滑され、ロータ５とベーン１３との相互の間の摺動部も同様に潤滑される。
【００４３】
一方、図示しないエンジンやモータ等の外部駆動源による動力は、図示しないベルト等によりプーリ３１に伝えられる。プーリ３１とフロントヘッド９間には、ベアリング３２が配設されている。
【００４４】
回転軸先端側６ａの右端には、アマチュア３３が固着され、クラッチ用電磁コイル３４の励磁により、このアマチュア３３はプーリ３１の左端面に吸着若しくは離脱される。アマチュア３３がプーリ３１の左端面に吸着されたとき、ロータ５はプーリ３１の回転につれて回転する。
【００４５】
なお、図２に示すように、シリンダ４、フロントサイドブロック２、リアサイドブロック３は、ケース５２によって覆われ、気体圧縮機５０外部と遮断されている。
【００４６】
また、このケース５２と、フロントサイドブロック２、リアサイドブロック３で囲まれた溝には、Ｏリング４０が周状に埋設されている。
【００４７】
シリンダ４とロータ５、ベーン１３、１３・・によって、圧縮室１４、１４・・が形成されており、この圧縮室１４、１４・・は、シリンダ４と、フロントサイドブロック２、リアサイドブロック３が密着していることで気密性を生じている。
【００４８】
この気密性を保つため、図１に示すように、シリンダ４やフロントサイドブロック２、リアサイドブロック３の合わせ面に生じている隙間６３には、嫌気性熱硬化樹脂や、エポキシ系接着剤といった、熱硬化性のゾル又はゲル状の流体シールがシール材６０として充填されている。
【００４９】
このシール材６０は、シリンダ４と、フロントサイドブロック２、リアサイドブロック３の合わせ面の、吸入通路４１、油路３７、ボルト穴４９を除いた全面に塗布されている。
【００５０】
かかる構成において、本気体圧縮機５０は、シリンダ４、フロントサイドブロック２、リアサイドブロック３をケース５２によって覆ったシェル構造のために、気体圧縮機５０外部と、内部空間との接触部分は小さく、外部に対する気密性保持はＯリング４０に当接されるケース５２、フロントヘッド９、フロントサイドブロック２の各表面部位にのみ負担させられる。このときの各表面部位の面粗さはＪＩＳ１０点平均粗さで６．３Ｚに加工されている。
【００５１】
一方、シェル構造内部に配設された金属表面部位の面粗さは外部との気密性に関与しないため高精度である必要がなく、加工が容易で、かつ低コストに構成可能である。
【００５２】
ここで、シリンダ４とフロントサイドブロック２、リアサイドブロック３の合わせ面について、面粗さはＪＩＳ１０点平均粗さで１２．５Ｚ程度でよいが、この合わせ面に本発明の流体シールを施したことによって、合わせ面の面粗さに左右されず、従来より一層高い気密性を保持できるようになる。この流体シールにつき、以下詳述する。
【００５３】
シール材６０は、塗布時にはゾル又はゲル状であるため、シリンダ４の端面４ａ、フロントサイドブロック２の端面２ａ（リアサイドブロック３の端面３ａ）表面の加工形状に従って、隙間６３間を自由に移動可能である。
【００５４】
従って、シール材６０を塗布した後にボルトによってシリンダ４と、フロントサイドブロック２、リアサイドブロック３を締結すると、その圧力により、図１中の記号Ａで示したような、凸部同士により完全に金属面が接している部分からは、部品間のシール材６０は押し出され、金属同士が密接する。同時に、図１中の記号Ｂ部においては、Ａ部から押し出されたシール材６０が流れ込み、隙間６３を充填する。
【００５５】
このとき、シリンダ４と、フロントサイドブロック２、リアサイドブロック３との間には図５に示すような、シート状シール６１を用いた場合のような余分な厚みは生じず、寸法誤差は加工精度の範囲内に収まる。
【００５６】
充填されたシール材６０はその後、加圧や加熱によって硬化する。シール材６０は熱硬化性であるため、気体圧縮機５０の運転時に発生する熱によっても、一度硬化したシール材６０が再び溶融することがなく、確実なシールが可能となる。さらに、硬化時における収縮度も小さいため、硬化後に空間を生じることもない。
【００５７】
このように、シリンダ４とフロントサイドブロック２、リアサイドブロック３の間をシール材６０によって密着させるよう構成したことにより、部品間の寸法を変えることなくシリンダ４とフロントサイドブロック２、リアサイドブロック３との間の隙間６３を充填する。従って、合わせ面の面粗さが高精度ではなくても、気体圧縮機５０運転時の冷媒ガスの内部リークを防止することが可能となる。
【００５８】
さらに、冷媒ガスが低圧の吸入室１５側へ戻ることがなく、再圧縮を防止することで、気体圧縮機５０の体積効率が向上し、冷却能力やＣＯＰ（コンプレッサ能率を冷房能力との比によって表した成績係数）を上昇させるため、燃費性能の改善へとつながる。
【００５９】
さらに、圧縮温度の上昇を抑えることで、圧縮された冷媒ガスの通る、吐出口５３の先につながれた、図示しない配管等が高温に晒されることを防ぎ、配管の耐久性が向上する。同時に、耐熱性を考慮した場合に配管の材料選択の幅も拡大する。
【００６０】
また、圧縮時の熱の発生は、潤滑油の粘度を低下させ、摺動部の油膜切れの原因になりかねないが、そのような事故も防止する。
【００６１】
さらに、シール材６０は塗布するのみであり、成形パッキン６２を用いた場合のような溝加工等を必要としないため、製造工程の簡略化にもなる。
【００６２】
加えて、シート状シール６１や成形パッキン６２のようにゴム材を用いないので、経年変化を起こさず、シール性を維持することが可能となる。
【００６３】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、シリンダと各サイドブロックの間を流体シールによってシールしたことによって、このシール材は表面の加工形状に従って移動し、自身による厚さをつくることなくシリンダと、フロントサイドブロック、リアサイドブロックとの合わせ面の隙間を充填する。
【００６４】
従って、寸法変化を起こすことなく、確実に気体圧縮機運転時の冷媒ガスの内部リークを防止する。また、冷媒ガスの再圧縮を起こさないため、気体圧縮機の効率を上げることができる。
【００６５】
さらに、再圧縮を防止することで、圧縮温度の上昇を抑えることができるため、圧縮された冷媒ガスの通る配管等が過度な高温状態に晒されず、耐久性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態の合わせ面の拡大簡略図
【図２】気体圧縮機の構成図
【図３】図２中のＡ−Ａ矢視線断面図
【図４】従来の合わせ面の拡大簡略図
【図５】成形パッキンを用いた場合の合わせ面の拡大簡略図
【図６】シート状シール材を用いた場合の合わせ面の拡大簡略図
【符号の説明】
２　フロントサイドブロック
２ａ　フロントサイドブロック端面
３　リアサイドブロック
３ａ　リアサイドブロック端面
４　シリンダ
４ａ　シリンダ端面
５　ロータ
６　回転軸
９　フロントヘッド
１４　圧縮室
５０　気体圧縮機
５２　ケース
６０　シール材
６３　隙間
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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