(57)【要約】【課題】大型することなく、背圧空間の容積を増大し、ベーンの飛び出しを容易にして起動性を向上させる。【解決手段】リヤサイドブロック３０のシリンダ４０側に、ロータ５０に形成されているベーン５８の背圧室とつながる凹部３５が設けられ、凹部から吐出室側の端面に貫通する４つの連通穴３４が形成されているとともに、同じ端面にシリンダの回転軸５１を支持する貫通支持穴３２が開口している。サイクロンブロック６０は、連通穴と貫通支持穴が開口する端面に対向する底壁６６をもって、端面との間に密閉空間Ｒが形成されるようにリヤサイドブロック３０に取り付けられている。底壁の下部には所定の深さをもった袋部６３が形成されている。袋部によって、大型化することなく、密閉空間Ｒの容積を増大することができ、ベーン５８が飛び出しやすくなり、起動性が向上する。【選択図】　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
コンプレッサケース内に２つのサイドブロックで挟んで配置した内周面が略楕円形のシリンダ内にロータを配し、
該ロータはその回転軸を両サイドブロックに支持されるとともに、圧縮室を形成する複数のベーンをベーン溝に保持し、
一方のサイドブロック側に吸入室を、他方のサイドブロック側に吐出室を配し、
該吐出室側のサイドブロックには、前記ベーン溝の背圧室に連通するように配した凹部をその前記シリンダ側に設けるとともに、該凹部から貫通して吐出室側の端面に開口する複数の連通穴を設け、
吐出室側のサイドブロックの吐出室側の前記端面には前記回転軸を支持する貫通支持穴が開口し、
前記吐出室側のサイドブロックの吐出室側に、前記連通穴と貫通支持穴が開口する端面に対向する底壁を有するサイクロンブロックを取り付けて、前記端面との間に密閉空間を形成し、
該密閉空間は、サイクロンブロックの前記底壁に所定の深さをもって形成された袋部を有することを特徴とする気体圧縮機。
【請求項２】
前記背圧室、凹部、連通穴および密閉空間からなる背圧空間の容積が、前記複数のベーンのすべてがベーン溝に引き込まれた状態からすべてのベーンがシリンダの内周面に当接したときの容積変化分の２倍より大きく４倍以下になるように、前記袋部の容積が設定されていることを特徴とする請求項１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、車両用の空調装置等に用いられるベーンロータリ式の気体圧縮機の構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
空調装置等の冷媒圧縮に用いられる気体圧縮機は、コンプレッサケース内に配置した内周面が略楕円形のシリンダ内に、複数のベーンを備えるロータを回転可能に設け、その回転にしたがってベーンで仕切られた空間が容積変化を繰り返す圧縮室を形成し、吸入口から圧縮室へ吸入した冷媒ガスを圧縮して吐出口から吐出するようになっている。
【０００３】
図４はこのような従来の気体圧縮機を示す縦断面図、図５は図４におけるＢ−Ｂ部断面のシリンダとロータを示す図である。
コンプレッサケース１０内に、略楕円形状の内周面を有するシリンダ４０がフロントサイドブロック２０とリヤサイドブロック３０に挟まれて配置され、複数のベーン５８を備えるロータ５０がシリンダ４０内に回転可能に設けられている。
【０００４】
ロータ５０の外周面側にはスリット状のベーン溝５６が放射状に複数形成され、これらのベーン溝５６にはそれぞれベーン５８が装着されている。ベーン５８は、ロータ５０の回転時に遠心力とベーン溝５６の底部に形成される背圧室５９に加えられる油圧とにより、シリンダ４０の内周面へ付勢される。シリンダ４０内はロータ５０とベーン５８により複数の小室に仕切られ、ロータ５０の回転にしたがって容積の大小変化を繰り返す圧縮室４８を形成する。
【０００５】
冷媒ガス吸入ポート１４からフロント側の吸入室１３に流入した冷媒ガスは、フロントサイドブロック２０に形成された吸入口２２から圧縮室４８へ吸入される。吐出口４２からリヤ側の吐出室１５へ吐出された冷媒は、冷媒ガス吐出ポート１６から外部へ送出される。
リヤサイドブロック３０にはオイルセパレータ６２を備えるサイクロンブロック６０Ａが取り付けられている。
【０００６】
回転軸５１の貫通支持穴３２部における潤滑、およびベーン溝５６の背圧室５９への油圧供給のために、吐出室１５に貯留した潤滑油を導くようになっている。すなわち、リヤサイドブロック３０には吐出室１５の底部に開口するとともに貫通支持穴３２の側壁に至る油路３３が形成され、また、リヤサイドブロック３０のロータ５０に対向する面には、ベーン溝５６の背圧室５９に連通するように配した凹部（さらい）３５が設けられている。
【０００７】
そして、サイクロンブロック６０Ａとリヤサイドブロック３０間の密閉空間Ｒ’と凹部３５とが２つの連通路３４で結ばれ、吐出室１５の吐出圧に押されて、油路３３を経て貫通支持穴３２の側壁に至った潤滑油は、貫通支持穴３２と回転軸５１間の隙間を通って密閉空間Ｒ’へ流れ、連通路３４により凹部３５へ流れるものと、貫通支持穴３２と回転軸５１間の隙間を通って凹部３５へ流れるものがある。
【０００８】
互いに連通された密閉空間Ｒ’、連通路３４、凹部３５およびベーン溝５６の背圧室５９は、ベーン溝５６に装着されたベーン５８をシリンダ４０の内周面へ付勢させる背圧を提供する背圧空間を構成し、この背圧空間内の潤滑油は、吐出圧の潤滑油が貫通支持穴３２と回転軸５１間の微小隙間を通過する際の絞り作用で減圧され、運転中は吐出圧よりは低い中間圧力状態となる。背圧空間には、運転停止時にも、潤滑油が充満するようになっている。
【０００９】
起動時には、ロータ５０の回転時に遠心力によって、これまでベーン溝５６の底部に引っ込んでいたベーン５８が飛び出し、ベーン溝５６の底部にある背圧室が広がり、背圧空間全体の容積が増大するが、外部からの潤滑油の流入がまだないため、背圧空間内には、負圧が生じる。この負圧で、ベーン５８の飛び出す力が弱まり、起動時間が長くなるなど起動性が悪い。
背圧空間容積については、性能確保のために、下限値が設定されている。この下限値は、すべてのベーンがベーン溝に引っ込んだ状態から、すべてのベーンがシリンダの楕円内周面に当接したときの容積変化分の容積として算出されている。起動時に生ずる負圧を抑えるために、背圧空間容積を大きくしたほうがよいが、気体圧縮機全体が大型になるから、通常、下限値の２倍程度に設定されている。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、気体圧縮機においては、背圧空間容積が下限値の２倍に設定しても、起動性のことを考えると、ベーン５８に働く負の力はまだ大きい。
また、ベーンロータリ式気体圧縮機では、内部リーク防止、各摺動部の焼きつきや摩耗防止のため、斜板式コンプレッサやスクロール式コンプレッサに対して、比較的に高粘度の潤滑油が用いられる。したがって、同じ下限値の２倍に設定しても、潤滑油の粘性抵抗で、粘性の低い潤滑油に比べると、ベーンが飛びだしにくい状態にあるから、負圧を減少する必要がある。
しかし、背圧室の容積を拡大して背圧空間容積を増やす場合は、背圧室の円周方向の間隔を維持しなければならないから、必然的にロータの外径を大きくする必要が生じ、大型化する問題があった。
【００１１】
また、リヤサイドブロック３０の凹部３５の容積を増やす場合、深さを増すか、径を大きくすることが考えられる。しかし、深くした場合は、回転軸５１を支持する貫通支持穴３２の軸受け面積が減ってしまい、安定した回転が得られない可能性があることと、リヤサイドブロック３０の肉厚が薄くなることにより、強度が落ちる可能性がある。径を広げた場合には、圧縮室４８との距離が縮まるため、圧縮室内の高圧冷媒ガスが凹部に漏れやすく定常運転時のベーン５８の背圧の増加につながる問題があった。
したがって本発明は上記の問題点に鑑み、大型化することなく、背圧空間容積を増やし、起動性を向上させた気体圧縮機を提供することを目的としている。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
このため、請求項１記載の発明は、コンプレッサケース内に２つのサイドブロックで挟んで配置した内周面が略楕円形のシリンダ内にロータを配し、該ロータはその回転軸を両サイドブロックに支持されるとともに、圧縮室を形成する複数のベーンをベーン溝に保持し、一方のサイドブロック側に吸入室を、他方のサイドブロック側に吐出室を配し、該吐出室側のサイドブロックには、前記ベーン溝の背圧室に連通するように配した凹部をその前記シリンダ側に設けるとともに、該凹部から貫通して吐出室側の端面に開口する複数の連通穴を設け、吐出室側のサイドブロックの吐出室側の前記端面には前記回転軸を支持する貫通支持穴が開口し、前記吐出室側のサイドブロックの吐出室側に、前記連通穴と貫通支持穴が開口する端面に対向する底壁を有するサイクロンブロックを取り付けて、前記端面との間に密閉空間を形成し、該密閉空間は、サイクロンブロックの前記底壁に所定の深さをもって形成された袋部を有するものとした。
【００１３】
請求項２記載の発明は、前記背圧室、凹部、連通穴および密閉空間からなる背圧空間の容積が、前記複数のベーンのすべてがベーン溝に引き込まれた状態からすべてのベーンがシリンダの内周面に当接したときの容積変化分の２倍より大きく４倍以下になるように、前記袋部の容積が設定されているものとした。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
図１は実施の形態を示す縦断面図、図２は図１におけるＡ−Ａ部断面図である。
一端開口型のハウジング１１とその開口側に取り付けられたフロントヘッド１２によりコンプレッサケース１０が形成されている。ハウジング１１内に、略楕円形状の内周面を有するシリンダ４０がフロントサイドブロック２０とリヤサイドブロック３０に挟まれて配置され、複数のベーン５８を備えるロータ５０がシリンダ４０内に回転可能に設けられている。
【００１５】
ロータ５０と一体回転する回転軸５１は、フロントサイドブロック２０を貫通して前端側がコンプレッサケース端壁のリップシール１８からフロントヘッド１２の外方へ延び、後端はリヤサイドブロック３０に設けられた貫通支持穴３２に支持されている。回転軸５１の前端にはプーリ２４を有する電磁クラッチ２５が取り付けられ、図示しないエンジンのクランクプーリからの回転駆動力を受けるようになっている。
【００１６】
とくに図２に示すように、ロータ５０の外周面側にはスリット状のベーン溝５６が放射状に複数形成され、これらのベーン溝５６にはそれぞれベーン５８が装着されている。ベーン５８は、ロータ５０の回転時に遠心力とベーン溝５６の底部に形成される背圧室５９に加えられる油圧とにより、シリンダ４０の内周面へ付勢される。シリンダ４０内はロータ５０とベーン５８により複数の小室に仕切られ、ロータ５０の回転にしたがって容積の大小変化を繰り返す圧縮室４８を形成する。これにより、ベーンロータリ形圧縮機を形成している。
【００１７】
フロントヘッド１２とフロントサイドブロック２０の間には、冷媒ガス吸入ポート１４を備えるフロント側吸入室１３が形成されている。
フロントサイドブロック２０にはフロント側吸入室１３と圧縮室４８を連通させる吸入口２２が開口している。
冷媒ガス吸入ポート１４からフロント側の吸入室１３に流入した冷媒ガスは、フロントサイドブロック２０に形成された吸入口２２から圧縮室４８へ吸入される。
【００１８】
ハウジング１１の密閉側とリヤサイドブロック３０の間には吐出室１５が形成され、冷媒ガス吐出ポート１６を備えている。
またリヤサイドブロック３０の吐出室１５側には、オイルセパレータ６２を備えるサイクロンブロック６０が取り付けられている。
サイクロンブロック６０は、回転軸５１の後端を支持するリヤサイドブロック３０の貫通支持穴３２が形成されたボス部３８との間にシールリング６４を挟んで、貫通支持穴３２を封止した密閉空間Ｒを形成している。
【００１９】
図３は、サイクロンブロック６０をリヤサイドブロック３０側から見た図である。
すなわち、サイクロンブロック６０には、ボス部３８と勘合する穴６１が形成されており、この穴６１の底壁６６の下部に、吐出室１５側に延びる袋部６３（図１参照）が形成されている。
したがって、密閉空間Ｒは、袋部６３の空間と、穴６１の底壁６６とボス部３８の間に形成される空間とによって構成される。
【００２０】
図２に示すように、シリンダ４０の短径部近傍は外周部に吐出チャンバ４４が切り欠かれて薄肉部とされ、この薄肉部に吐出口４２が開口されている。吐出口４２にはリードバルブ４３が設けられている。
吐出口４２から吐出された冷媒ガスは、吐出チャンバ４４から後述する吐出路３９を経てオイルセパレータ６２から吐出室１５へ吐出される。
吸入口２２と吐出口４２は、ロータ５０の回転軸５１に関して対称に、シリンダ４０の周辺部にそったそれぞれ２個所に設けられている。
【００２１】
ロータ５０が回転すると、冷媒ガス吸入ポート１４に流入する冷媒ガスは、フロント側吸入室１３から吸入口２２を経て、圧縮室４８へ吸入される。そして、冷媒ガスは圧縮室４８で圧縮された後、吐出口４２からリードバルブ４３を経て吐出され、吐出室１５を経て冷媒ガス吐出ポート１６から外部へ供給される。
【００２２】
リヤサイドブロック３０には吐出室１５の底部に開口するとともに貫通支持穴３２の側壁に至る油路３３が形成され、また、リヤサイドブロック３０のロータ５０に対向する面には、ベーン溝５６の背圧室５９に連通するように配した凹部（さらい）３５が、回転軸５１に関して対称に２箇所設けられている。
サイクロンブロック６０とリヤサイドブロック３０間の密閉空間Ｒと凹部３５とが図２に示すように４つの連通路３４で結ばれている。
【００２３】
吐出室１５の吐出圧に押されて、油路３３を経て貫通支持穴３２の側壁に至った潤滑油は、貫通支持穴３２と回転軸５１間の隙間を通って密閉空間Ｒへ流れ、それから多数の連通路３４により凹部３５へ流れるものと、貫通支持穴３２と回転軸５１間の隙間を通って凹部３５へ流れるものがある。
【００２４】
互いに連通された密閉空間Ｒ、連通路３４、凹部３５およびベーン溝５６の背圧室５９は、ベーン溝５６に装着されたベーン５８をシリンダ４０の内周面へ付勢させる背圧を提供する背圧空間を構成し、背圧空間に潤滑油が充満するようになっている。この背圧空間内の潤滑油は、吐出圧の潤滑油が貫通支持穴３２と回転軸５１間の微小隙間を通過する際の絞り作用で減圧され、運転中は吐出圧より低く吸入圧より高い中間圧力状態となる。また、この絞り作用で、運転停止時にも、背圧空間が潤滑油に充満されている。
なお、潤滑油は、４０℃のときに９０ｃＳｔ以上、１００℃のときに１８ｃＳｔ以上の比較的高い動粘度のものを用いている。
ここでは、袋部６３の形成によって、背圧空間の容積はその下限値の４倍に設定されている。
【００２５】
前述のように、密閉空間Ｒの潤滑油は、吐出圧の潤滑油が貫通支持穴３２と回転軸５１間の微小隙間を通過する際の絞り作用で減圧されたもので、やや吐出圧に近い中間圧力状態となる。この中間圧力は、密閉空間Ｒが多数の連通路３４によって凹部３５と通じ、したがって複数のベーン溝５６の背圧室５９と連通しているので、複数のベーン背圧の平均圧力でもある。
【００２６】
シリンダ４０の底部にはリヤサイドブロック３０の油路３３に接続する貫通穴４６が設けられ、フロントサイドブロック２０に形成された油路２６でこの貫通穴４６とフロントサイドブロック２０の回転軸支持部２３を接続して、当該支持部２３並びにフロントサイドブロック２０のロータ５０に対向する面に形成した凹部２７へ潤滑油を導くようになっている。
【００２７】
リヤサイドブロック３０のサイクロンブロック６０側の面には、吐出チャンバ４４に連通する穴６５（図２参照）からオイルセパレータ６２へ向かう吐出路３９が形成されているとともに、吐出路３９の合流部（オイルセパレータ位置）に開口する流路７８が設けられている。
流路７８の中には、図示しない油分離用の金網フィルタが渦状に巻かれて収容されている。
【００２８】
実施の形態は以上のように構成され、ベーンロータリ形圧縮機において、連通路３４、貫通支持穴３２が開口するボス部３８の端面に対向して密閉空間Ｒを形成するサイクロンブロック６０の底壁６６に袋部６３を形成することによって、気体圧縮機の大型化を招くことなく、密閉空間Ｒの容積を増大することができる。そして、背圧空間の容積を下限値の２倍以上の４倍とすることが可能になる。また、密閉空間Ｒと凹部３５の間を連通する連通穴３４を４つに増やすことによって、密閉空間Ｒと凹部３５間の潤滑油の流れがよくなり、各背圧室５６に潤滑油を迅速に提供することができ、負圧が生じるのを抑え、起動時のベーン５８の飛び出しが円滑に行うことができるようになる。
なお、連通穴３４は、従来より多い３つ以上とすることにより、潤滑油の流れを滑らかとすることができるが、できるだけ均等配置するのが望ましい。
【００２９】
背圧空間を下限値の４倍とすることにより、背圧空間内の潤滑油の絶対量が増えるとともに、潤滑油に溶けて背圧空間内に確保される冷媒の絶対量が増え、ベーンが飛び出すときに、生ずる容積増加時に、溶け込んでいた冷媒が気化できる量が増える。このため、背圧空間内の圧力変化が少なくなる。容積が大きくなることとの相乗効果で、負圧を一層抑えることができ、ベーン５８が飛び出しやすい効果が得られる。
【００３０】
また、ベーン５８が飛び出すときに、生ずる容積増加時の背圧空間の圧力変化が小さくなるため、冷媒が気化する際に周囲から奪う熱量が少なくなり、潤滑油の温度低下が小さくなる。これによって、潤滑油の粘度が上昇しにくくなり、ベーン５８が飛び出しやすい。
【００３１】
背圧空間の容積を増やすことによって、背圧空間で確保する潤滑油が多くなるが、背圧空間容積の拡大を下限値の約４倍までに抑えることにより、潤滑油を増加することなくても、吐出室１５底部のオイル溜まりに貯留される潤滑油量も確保できる。すなわち、質量比冷媒量１０に対して潤滑油量１．４〜１．６という関係を維持でき、潤滑油の比率を上げなくてもよいから、エアコンディショナーシステム内全体潤滑油総量を増加させることもない。
【００３２】
【発明の効果】
以上のとおり、本発明は、ベーンロータリ形圧縮機において、サイクロンブロック６０に袋部を設けて密閉空間の容積を増やしたから、大型化することなく、背圧空間の容積を増やすことができた。
これによって、背圧空間内の潤滑油の絶対量が増えるとともに、潤滑油に溶けて背圧空間内に確保される冷媒の絶対量が増え、ベーンが飛び出し容積増加時に、溶け込んでいた冷媒が気化できる量が増えるため、背圧空間内の圧力変化が少なく、したがって、ベーンに働く負の力が小さくなる。
【００３３】
また、ベーンが飛び出すときに生ずる容積増加時の背圧空間の圧力変化が小さくなるため、冷媒が気化する際に周囲から奪う熱量が少なくなるため、潤滑油の温度低下が小さくなり、ベーンが飛び出しやすい。
【００３４】
さらに、背圧空間容積の拡大を下限値の約４倍までに抑えることにより、潤滑油の総量を増加しなくても、吐出室１５底部のオイル溜まりに貯留される潤滑油量も確保できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態を示す縦断面図である。
【図２】図１におけるＡ−Ａ部断面図である。
【図３】サイクロンブロックをリヤサイドブロックから見た図である。
【図４】従来例を示す縦断面図である。
【図５】図４におけるＢ−Ｂ部断面図である。
【符号の説明】
１０　　　コンプレッサケース
１１　　　ハウジング
１２　　　フロントヘッド
１３　　　吸入室
１４　　　冷媒ガス吸入ポート
１５　　　吐出室
１６　　　冷媒ガス吐出ポート
１８　　　リップシール
２０　　　フロントサイドブロック（吸入室側のサイクロンブロック）
２２　　　吸入口
２３　　　回転軸支持部
２４　　　プーリ
２５　　　電磁クラッチ
２６　　　油路
２７　　　凹部
３０　　　リヤサイドブロック（吐出室側のサイドブロック）
３２　　　貫通支持穴
３３　　　油路
３４　　　連通路
３５　　　凹部
３８　　　ボス部
３９　　　吐出路
４０　　　シリンダ
４２　　　吐出口
４３　　　リードバルブ
４４　　　吐出チャンバ
４６　　　貫通穴
４８　　　圧縮室
５０　　　ロータ
５１　　　回転軸
５４　　　溝
５６　　　ベーン溝
５８　　　ベーン
５９　　　背圧室
６０、６０Ａ　　　サイクロンブロック
６１　　　穴
６２　　　オイルセパレータ
６３　　　袋部
６４　　　シールリング
６６　　　底壁
６５　　　穴
７８　　　流路
Ｒ、Ｒ’　　　　密閉空間
【図１】
2004084621.tif 000003
【図２】
2004084621.tif 000004
【図３】
2004084621.tif 000005
【図４】
2004084621.tif 000006
【図５】
2004084621.tif 000007