(57)【要約】【課題】  ロータの周面とシリンダの周壁のロータの周面が接する領域との間隔を大きくすることなくロータの高速回転時にシリンダとロータとの摺動を潤滑にするのに十分な量の油を保持することができる気体圧縮機を提供する。【解決手段】  シリンダ１９内に回転可能に配置されたロータ２６の外周面２６ａの全域とシリンダ１９の内周面２２の互いに対向する一対の短径部３７に、ロータ２６の外周面２６ａとシリンダ１９の各短径部２２ａとの摺動を潤滑にすべく油を保持するための複数の窪み３７を形成する。【選択図】  図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリンダと、該シリンダ内に回転可能に配置され且つ前記シリンダの周壁との間に吸入した気体を圧縮するためのシリンダ室を形成すべく周面が前記シリンダの前記周壁に摺動可能に当接して配置されるロータとを備える気体圧縮機であって、前記シリンダの前記周壁の前記ロータの前記周面が当接する領域又は前記ロータの前記周面の全域の少なくともいずれか一方には、前記ロータの前記周面と前記シリンダの前記周壁との摺動を潤滑にすべく油を保持するための複数の窪みが形成されていることを特徴とする気体圧縮機。
【請求項２】
前記シリンダの前記周壁は、楕円形の縦断面を有し、前記ロータは、前記シリンダの前記周壁の短径と略等しい径を有し、その軸線を前記シリンダの中心軸に一致させて前記シリンダ内に回転可能に配置され且つその前記周面が前記シリンダの前記周壁の互いに対向する一対の短径部に摺動可能に当接して配置されており、前記複数の窪みは、前記シリンダの前記周壁の前記各短径部又は前記ロータの前記周面の少なくともいずれか一方に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。
【請求項３】
前記複数の窪みは、ショットピーニング処理により施されたディンプルであることを特徴とする請求項１に記載の気体圧縮機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空調装置に用いるのに好適な気体圧縮機に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、例えば車両に設けられる空調装置は、車室内の空気から吸収する熱により液状の冷媒を気化させるためのエバポレータと、該エバポレータで気化された冷媒を吸入して圧縮するための気体圧縮機と、該気体圧縮機で圧縮された冷媒から熱を放出することにより冷媒を液化させるためのコンデンサとを備える（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
従来、冷媒を圧縮する気体圧縮機として、シリンダと、該シリンダ内に回転可能に設けられ、エバポレータから吸入した冷媒を圧縮するための圧縮室をシリンダ内で規定する複数のベーンを備えた円柱形状のロータとを備えるベーンロータリー型の気体圧縮機が知られている。
【０００４】
この気体圧縮機では、ロータの回転に伴って圧縮室の容積が縮小していくことにより、圧縮室内に吸入された冷媒が圧縮される。
【０００５】
ロータは、その周面がシリンダの周壁の所定の領域に摺動可能に当接してシリンダ内に配置されている。ロータの周面及びシリンダの周壁のロータの周面が接する領域の間に、例えば気体圧縮機内に吸引された冷媒に混入した油の一部が保持されることにより、シリンダとロータとの摺動が潤滑になる。また、ロータの周面とシリンダの周壁のロータの周面が接する領域との間に油が保持されることにより、シリンダの周壁とロータの周面との間が気密的に封止されるため、圧縮室で圧縮された冷媒がロータの周面とシリンダの周壁との間から隣り合う圧縮室へ漏れることが防止される。
【特許文献１】特開２００２−２４２８３５号（第３−５頁、第１図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、ロータとシリンダとの間の封止性を向上させるべくロータの周面とシリンダの周壁のロータの周面が接する領域との間隔を狭めると、それらの間に保持される油の量が減ってしまうため、特にロータの高速回転時には、ロータの周面とシリンダの周壁のロータの周面が接する領域との間に供給される油の量よりそれらの間から排出される油の量が多くなることから、シリンダとロータとの摺動を潤滑にするのに十分な量の油をシリンダとロータとの間に保持することができなり、ロータの周面とシリンダの周壁のロータの周面が接する領域との間にいわゆる油切れが生じてしまうという問題があった。ロータの周面とシリンダの周壁のロータの周面が接する領域との間に油が保有されないと、ロータ及びシリンダに焼き付きが生じる。
【０００７】
他方、ロータの周面とシリンダの周壁のロータの周面が接する領域との摺動を潤滑にすべくそれらの間に保持する油の量を増やすためにそれらの間隔を広げると、ロータの周面とシリンダの周壁との間の封止性が低下してしまう。
【０００８】
本発明の目的は、ロータの周面とシリンダの周壁のロータの周面が接する領域との間隔を広げることなくロータの高速回転時にシリンダとロータとの摺動を潤滑にするのに十分な量の油を保持することができる気体圧縮機を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、シリンダと、該シリンダ内に回転可能に配置され且つ前記シリンダの周壁との間に吸入した気体を圧縮するためのシリンダ室を形成すべく周面が前記シリンダの前記周壁に摺動可能に当接して配置されるロータとを備える気体圧縮機であって、前記シリンダの前記周壁の前記ロータの前記周面が当接する領域又は前記ロータの前記周面の全域の少なくともいずれか一方には、前記ロータの前記周面と前記シリンダの前記周壁との摺動を潤滑にすべく油を保持するための複数の窪みが形成されていることを特徴とする。
【００１０】
請求項１に記載の構成によれば、シリンダの周壁のロータの周面が当接する領域又はロータの周面の全域の少なくともいずれか一方に油を保持するための複数の窪みが形成されていることから、ロータの周面とシリンダの周壁のロータの周面が接する領域との間に油を保持するためにそれらの間隔を広げる必要がないため、ロータの周面とシリンダの周壁との間の封止性を低下させることなくロータの周面とシリンダの周壁のロータの周面が接する領域との間にシリンダとロータとの摺動を潤滑にするのに十分な量の油を各窪みで確実に保持することができる。
【００１１】
これにより、ロータの高速回転時でも、ロータの周面とシリンダの周壁のロータの周面が接する領域との間の油が切れることがないため、シリンダ及びロータの焼付きを防止することができる。
【００１２】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記シリンダの前記周壁は、楕円形の縦断面を有し、前記ロータは、前記シリンダの前記周壁の短径と略等しい径を有し、その軸線を前記シリンダの中心軸に一致させて前記シリンダ内に回転可能に配置され且つその前記周面が前記シリンダの前記周壁の互いに対向する一対の短径部に摺動可能に当接して配置されており、前記複数の窪みは、前記シリンダの前記周壁の前記各短径部又は前記ロータの前記周面の少なくともいずれか一方に形成されていることを特徴とする。
【００１３】
請求項２に記載の構成によれば、油を保持するための各窪みがシリンダの周壁の各短径部又はロータの周面の少なくともいずれか一方に形成されていることから、各窪みに保持された油により、シリンダの周壁の各短径部とロータの周面との摺動を確実に潤滑にすることができる。
【００１４】
請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記複数の窪みは、ショットピーニング処理により形成されたディンプルであることを特徴とする。
【００１５】
請求項３に記載の構成によれば、各窪みをショットピーニング処理によって容易に形成することができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、シリンダの周壁のロータの周面が当接する領域又はロータの周面の全域の少なくともいずれか一方に油を保持するための複数の窪みが形成されていることから、ロータの周面とシリンダの周壁のロータの周面が接する領域との間に油を保持するためにそれらの間隔を広げる必要がないため、ロータの周面とシリンダの周壁との間の封止性を低下させることなくロータの周面とシリンダの周壁のロータの周面が接する領域との間にシリンダとロータとの摺動を潤滑にするのに十分な量の油を各窪みで確実に保持することができる。これにより、ロータの高速回転時でも、ロータの周面とシリンダの周壁のロータの周面が接する領域との間の油が切れることがないため、シリンダ及びロータの焼付きを防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本発明を図示の実施例に沿って説明する。
【実施例】
【００１８】
本実施例では、本発明に係る気体圧縮機を車両に設けられた空調装置に用いた例について説明する。
【００１９】
気体圧縮機は、従来よく知られているように、図示しないエバポレータで気化された冷媒を吸入し、吸入した冷媒ガスを圧縮することにより冷媒ガスを高圧高温にし、高圧高温にした冷媒ガスを図示しないコンデンサへ吐出するために用いられている。
【００２０】
本発明に係る気体圧縮機１０は、図１に示すように、一端１１ａが開放され、他端１１ｂが閉鎖された円筒状のハウジング本体１１と、該ハウジング本体の開放端１１ａに取り付けられるフロントハウジング１２とを備える。
【００２１】
フロントハウジング１２は、ハウジング本体１１の開放端１１ａを覆う大きさを有しており、複数のボルト１３によってハウジング本体１１に気密的に取り付けられる。フロントハウジング１２には、前記エバポレータから冷媒ガスを吸入するための吸入ポート１４が、図１で見てフロントハウジング１２の上方へ突出して設けられている。また、フロントハウジング１２には、気体圧縮機１０の駆動源である図示しない車両のエンジンからの駆動力を後述する圧縮機構１７に伝達するための伝動機構２８が設けられている。伝動機構２８には、図示の例では、従来よく知られた電磁クラッチ２８が用いられている。電磁クラッチ２８については、後に詳述する。
【００２２】
ハウジング本体１１は、その閉鎖端１１ａを構成する端壁１５と、該端壁の周縁から延びる周壁１６とを有する。ハウジング本体１１の内部には、フロントハウジング１２に設けられた吸入ポート１４から吸入された冷媒ガスを圧縮するための前記した圧縮機構１７（図２参照。）が収容されている。ハウジング本体１１の周壁１６には、端壁１５の近傍に圧縮機構１７で圧縮した冷媒ガスを前記コンデンサへ吐出するための吐出ポート１８が、図１で見てハウジング本体１１の上方へ突出して設けられている。
【００２３】
冷媒ガスを圧縮するための圧縮機構１７は、図２に示すように、シリンダ１９と、該シリンダ１９とフロントハウジング１２との間に配置されたフロントサイドブロック２０と、シリンダ１９とハウジング本体１１の端壁１５との間に配置されたリアサイドブロック２１とを備える。圧縮機構１７には、図示の例では、従来よく知られたベーンロータリー型の圧縮機構１７が用いられている。
【００２４】
シリンダ１９は、図３に示すように、縦断面が楕円形をなす内周面２２を有する円筒形状をなしており、その軸線をハウジング本体１１の軸線に一致させてハウジング本体１１（図２参照。）内に嵌合されている。シリンダ１９の外周面１９ａには、シリンダ１９内で圧縮された冷媒をシリンダ１９から吐出するための複数の吐出孔２５が設けられている。
【００２５】
フロントサイドブロック２０及びリアサイドブロック２１は、それぞれ平面が円形をなしており、ハウジング本体１１内に嵌合可能な径を有する。フロントサイドブロック２０及びリアサイドブロック２１は、図２に示すように、ハウジング本体１１の開放端１１ａ側及びハウジング本体１１の閉鎖端１１ｂ側のそれぞれにおけるシリンダ１９の各端面１９ｂ，１９ｃに固定されている。
【００２６】
フロントサイドブロック２０とフロントハウジング１２との間には、吸入ポート１４から吸入した冷媒ガスが導入される吸入室１４ａが設けられている。フロントサイドブロック２０には、吸入室１４ａに導入された冷媒ガスをシリンダ１９内へ案内するための吸入孔２３が設けられている。
【００２７】
リアサイドブロック２１とハウジング本体１１の端壁１５との間には、吐出ポート１８に連通する吐出室１８ａが設けられている。吐出室１８ａ内には、リアサイドブロック２１にシリンダ１９の各吐出孔２５から吐出された冷媒ガスに混入した油を冷媒ガスから分離するための従来よく知られた油分離部２４が設けられている。吐出室１８ａの下部には、油分離部２４で冷媒ガスから分離された油を貯留するための油溜部３５設けられている。また、リアサイドブロック２１には、油溜部３５に連通する通路３６ａが形成されている。リアサイドブロックのシリンダ１９に対向する面には、油溜部３５に貯留された油が通路３６ａを経て供給される凹部２１ａが形成されている。凹部２１ａは、後述するロータ２６のベーン溝３２に連通している。
【００２８】
シリンダ１９内には、図２及び図３に示すように、前記したロータ２６がその軸線をシリンダ１９の中心軸に一致させて回転可能に配置されている。ロータ２６は、円柱形状をなしており、シリンダ１９の内周面２２の短径に略等しい径を有する。ロータ２６の外周面２６ａは、シリンダ１９の内周面２２の互いに対向する一対の短径部２２ａに摺動可能に当接している。これにより、シリンダ１９内には、シリンダ１９内に吸入された冷媒ガスを圧縮するための一対のシリンダ室１９ｄが形成される。
【００２９】
ロータ２６には、ハウジング本体１１の軸線に沿って延びる回転軸２７が一体に設けられている。回転軸２７の一端２７ａは、リアサイドブロック２１に設けられた軸受部２１ｂに回転可能に支持されている。回転軸２７の他端２７ｂは、フロントサイドブロック２０及びフロントハウジング１２を貫通して該フロントハウジングにシール機構４５を介して回転可能に支持されている。シール機構４５は、フロントハウジング１２内からその外方へ冷媒ガスが漏れないように該フロントハウジングと回転軸２７との間を塞ぐ機能を有する。また、回転軸２７は、その中間部でフロントサイドブロック２０に設けられた軸受部２０ａに回転可能に支持されている。リアサイドブロック２１及びフロントサイドブロック２０の各軸受部２１ｂ，２０ａには、回転軸２７の回転を潤滑にするために、前記した油溜部３５からリアサイドブロック２１、フロントサイドブロック２０及びシリンダ１９に形成された通路３６ａ，３６ｂ，３６ｃを経て、油溜部３５に貯留された油が供給される。
【００３０】
回転軸２７の他端２７ｂには、前記した電磁クラッチ２８が接続されている。電磁クラッチ２８は、フロントハウジング１２にハウジング本体１１から離れる方向へ回転軸２７の他端２７ｂを取り巻いて伸びるように形成された筒部１２ａにベアリング４６を介して回転可能に支持されたプーリ３０と、該プーリと僅かな隙間をおいて回転軸２７の他端２７ｂに固定されたアマチュア２９とを備える。プーリ３０は、車体に設けられた図示しないエンジンからベルトを介して回転駆動力を受けることにより回転する。プーリ３０の内部には、電磁石３１が埋設されている。回転軸２７に固定されたアマチュア２９が、電磁石３１の励磁により該電磁石に吸引されてプーリ３０と一体に回転することにより、アマチュア２９の回転が回転軸２７を介してロータ２６に伝わる。
【００３１】
ロータ２６の外周面２６ａには、図３に示すように、該外周面からロータ２６の中心へ向けて複数の前記したベーン溝３２が互いに所定の間隔をおいて形成されている。各ベーン溝３２内には、それぞれ板状のベーン３３が摺動可能に挿入されている。各ベーン３３は、従来よく知られているように、ロータ２６の回転時には、ロータ２６の回転による遠心力とリアサイドブロック２１に形成された凹部２１ａに案内された油から各ベーン溝３２を介して受ける油圧とによりシリンダ１９の内周面２２に常時付勢される。このため、ロータ２６の回転時には、各シリンダ室１９ｄが各ベーン３３で複数の圧縮室３４に仕切られる。
【００３２】
ロータ２６が回転すると、吸入ポート１４から油を含んだ冷媒ガスが気体圧縮機１０内へ吸入され、フロントサイドブロック２０に設けられた吸入孔２３を経てシリンダ１９内の各ベーン３３で仕切られた各圧縮室３４内に案内される。各圧縮室３４内に案内された冷媒ガスは、ロータ２６の回転に伴って各圧縮室３４の容積が縮小していくことにより圧縮される。圧縮された冷媒ガスは、シリンダ１９の各吐出孔２５から吐出され、リアサイドブロック２１に形成された図示しない通路を経て前記した油分離部２４で油と分離される。油と分離された冷媒ガスは、吐出室１８ａを経て吐出ポート１８から前記コンデンサへ吐出され、冷媒ガスから分離された油は、前記したように、油溜部３５に貯留される。
【００３３】
また、ロータ２６が回転すると、油溜部３５に貯留された油は、吐出室１８ａに吐出された冷媒ガスの圧力を受けることにより、前記したように、リアサイドブロック２１に形成された通路３６ａを経て、リアサイドブロック２１に形成された凹部２１ａに案内される。凹部２１ａに案内された油は、ロータ２６のベーン溝３２内を経て、各シリンダ室１９ｄ内に案内される。更に、油溜部３５に貯留された油は、ロータ２６の回転により、前記したように、リアサイドブロック２１、シリンダ１９及びフロントサイドブロック２０に形成された通路３６ａ，３６ｂ，３６ｃを経て、リアサイドブロック２１及びフロントサイドブロック２０の各軸受部２１ｂ，２０ａに案内される。各軸受部２１ｂ，２０ａに案内された油は、回転軸２７を伝って、フロントサイドブロック２０とロータ２６との間の隙間やリアサイドブロック２１とロータ２６との間の隙間等を経て、各シリンダ室１９ｄ内に案内される。
【００３４】
本発明に係る気体圧縮機１０では、図４及び図５に示すように、ロータ２６の外周面２６ａの全域及びシリンダ１９の内周面２２のロータ２６の外周面２６ａが接する各短径部２２ａに、各シリンダ室１９ｄ内に吸入された冷媒ガスに混入した油の一部及びロータ２６の回転により各シリンダ室１９ｄ内に案内された油を保持するための複数の窪み３７が形成されている。
【００３５】
各窪み３７は、例えばショットピーニング処理により加工されたディンプルである。ショットピーニング処理は、従来よく知られているように、４０〜２００ミクロンの微小な大きさを有する無数の金属球を被処理面に毎秒数十メートルの速さで打ち付けることにより、被処理面に数ミクロン〜数十ミクロンの大きさの無数のディンプルを形成する処理方法である。
【００３６】
ショットピーニング処理により形成された各窪み３７に、シリンダ室１９ｄ内に案内された油が保持される。これにより、ロータ２６の外周面２６ａとシリンダ１９の内周面２２の各短径部２２ａとの摺動が円滑になる。また、各窪み３７に保持された油により、ロータ２６の外周面２６ａとシリンダ１９の各短径部２２ａとの間が封止される。これにより、一方のシリンダ室１９ｄで圧縮された冷媒ガスがロータ２６の外周面２６ａとシリンダ１９の内周面２２の各短径部２２ａとの間から他方のシリンダ室１９ｄへ漏れることが防止される。
【００３７】
本実施例によれば、前記したように、ロータ２６の外周面２６ａの全域とシリンダ１９の内周面２２の各短径部２２ａに、シリンダ室１９ｄ内に案内された油を保持するための複数の窪み３７が形成されていることから、ロータ２６の外周面２６ａとシリンダ１９の内周面２２の各短径部２２ａとの間に油を保持するためにそれらの間隔を広げる必要がないため、ロータ２６の外周面２６ａとシリンダ１９の各短径部２２ａとの間の封止性を低下させることなくロータ２６の外周面２６ａとシリンダ１９の内周面２２の各短径部２２ａとの間にシリンダ１９ｄとロータ２６との摺動を潤滑にするのに十分な量の油を各窪み３７で確実に保持することができる。これにより、ロータ２６の高速回転時でもシリンダ１９とロータ２６との間の油が切れることはないため、シリンダ１９及びロータ２６の焼付きを防止することができる。
【００３８】
本実施例では、ロータ２６の外周面２６ａ及びシリンダ１９の内周面２２の各短径部２２ａに、ショットピーニング処理により複数の窪み３７を形成した例を示したが、ショットピーニング処理以外の処理方法により各窪み３７を形成することができる。
【００３９】
また、本実施例では、ロータ２６の外周面２６ａとシリンダ１９の内周面２２の各短径部２２ａとの両方に複数の窪み３７を形成した例を示したが、ロータ２６の外周面２６ａ及びシリンダ１９の内周面２２の各短径部２２ａのどちらか一方に複数の窪み３７を形成することができる。また、シリンダ１９の内周面２２の各短径部２２ａに各窪み３７を形成した例を示したが、内周面２２の全域に各窪み３７を形成することができる。更に、ロータ２６の外周面２６ａ及びシリンダ１９の内周面２２の各短径部２２ａ以外に、例えばロータ２６とフロントサイドブロック２０とが互いに接する領域、ロータ２６とリアサイドブロック２１とが互いに接する領域又は回転軸２７と各軸受部２０ａ，２１ｂとがそれぞれ互いに接する領域等に、それらの相互の摺動を潤滑にすべく油を保持するための窪みを形成することができる。
【００４０】
更に、本実施例では、冷媒ガスを圧縮するための圧縮機構１７がベーンロータリー型の圧縮機構を用いた例を示したが、ベーンロータリー型以外の圧縮機構を用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明に係る気体圧縮機を概略的に示す側面図である。
【図２】本発明に係る気体圧縮機を概略的に示す縦断面図である。
【図３】図２のI−I線に沿った縦断面図である。
【図４】本発明に係るロータ及び回転軸を概略的に示す側面図である。
【図５】図３のII−II線に沿った縦断面図である。
【符号の説明】
【００４２】
１９  シリンダ
２２  周壁（シリンダの内周面）
１９ｄ  シリンダ室
２６ａ  周面（ロータの外周面）
２６  ロータ
１０  気体圧縮機
３７  窪み
２２ａ  短径部
【図１】
2005325721.tif 000003
【図２】
2005325721.tif 000004
【図３】
2005325721.tif 000005
【図４】
2005325721.tif 000006
【図５】
2005325721.tif 000007