(57)【要約】【課題】気体圧縮機において、気体から分離された油が、圧縮機本体から吐出された気体によって巻き上げられるのを抑制する。【解決手段】圧縮機本体から吐出された冷媒ガスＧをその周壁６２の内面に沿って旋回させることにより、冷媒ガスＧに混入した冷凍機油Ｒを分離させるサイクロンブロック６０を備え、内面のうち上方を向いた面（底壁６３の上面６３ａ）を、サイクロンブロック６０の、冷媒ガスＧの流れ出口側の端縁６２ｃに向かうにしたがって低くなるように傾斜して形成したことにより、この上面６３ａに付着した冷凍機油Ｒの滞留を抑制する。【選択図】図１
2007187060.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮機本体から吐出された気体をその周壁の内面に沿って旋回させることにより、該気体に混入した油を分離させるサイクロンブロックを備え、
前記内面のうち上方を向いた面が、前記サイクロンブロックの、前記気体の流れ出口側の端縁に向かうにしたがって低くなるように傾斜していることを特徴とする気体圧縮機。
【請求項２】
前記周壁のうち、前記流れ出口側の端縁に向かうにしたがって低くなるように傾斜している内面に対応した周壁部分全体が、前記流れ出口側の端縁に向かうにしたがって低くなるように傾斜して延在してい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】
本発明は気体圧縮機に関し、詳細には、吐出気体に含まれる油を分離するサイクロンブロックの改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、空気調和システム（以下、空調システムという。）には、冷媒ガスなどの気体を圧縮して、空調システムに気体を循環させるための気体圧縮機（コンプレッサ）が用いられている。
【０００３】
ここで、一般的なコンプレッサのひとつとして例えばベーンロータリ形式のコンプレッサが知られている。このベーンロータリ形式のコンプレッサは、一端が開放された略筒状のケースとこのケースの開放された一端開口を塞ぐように当該ケースの一端面に接続されるヘッドとを有す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。
【０００４】
圧縮機本体は、回転軸と一体的にその軸回りに回転するとともに、与えられた油圧によってその外周面から突出可能とされた複数枚の平板状ベーンを備えた回転体と、この回転体を外方側から取り囲み、突出したベーンの先端部および側面部に当接するシリンダとを備えた構成である。
【０００５】
そして、ベーンを突出させる背圧となる油は、圧縮機本体内部では潤滑油としても機能し、圧縮対象の気体に混じって圧縮機本体から吐出される。
【０００６】
この圧縮機本体から吐出された圧縮気体は、圧縮機本体とハウジングとの間の空間に形成された吐出室を経由して、空調システムの凝縮器に送出されるが、油が混入したままで吐出されると、気体圧縮機内部の油量が減少するため、ベーンに適切な背圧を供給することができない。
【０００７】
また、凝縮器へのラインに流出した油は、気体とともに空調システムのラインを巡り、蒸発器からのラインを通って気体圧縮機の吸入ポートに戻るが、吸入ポートは本来は気体の導入口であるため、圧縮機本体の内部に流れ込みやすく、したがって、この吸入ポートに戻された油も、気体とともに圧縮機本体内に流入しやすい。
【０００８】
ここで、油は非圧縮性の液体であるため、この油が圧縮機本体の内部に大量に流入すると、圧縮室内では液圧縮（Liquid compression）となって、動力損失の増大や騒音の発生の他、気体圧縮機自体の損傷をも招くおそれがある。
【０００９】
そこで、圧縮機本体から吐出された圧縮気体の経路上には、衝突作用によって油を分離させる油分離網が配置され、さらに、吐出された圧縮気体の速度を利用してこの圧縮気体を高速で旋回させ、油を遠心分離するサイクロンブロックが備えられている。
【００１０】
このサイクロンブロックは、周壁を有する概略有底筒状体を成し、その周壁が略水平に延在するように圧縮機本体からの圧縮気体の吐出口に設置される。なお、前述した油分離網も、このサイクロンブロックに備えられている。
【００１１】
そして、このサイクロンブロックによって分離された油は、吐出室の底部に溜められ、圧縮気体による吐出室内の高圧化により、ベーンの背圧用等として各部に供給されている（特許文献１）。
【特許文献１】特開２００５−３２５７２１号公報（明細書段落番号［００２７］等）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
ところで、上述したサイクロンブロックの周壁の内面において分離された油粒子は、サイクロンブロックの周壁内面を流れる圧縮気体によって適度に流されながら他の油粒子と凝集し、サイクロンブロックの気体流れ出口側の端縁に向かって流され、この端縁から下方に滴下して吐出室の底部に溜められる。
【００１３】
しかし、分離された後に凝集しなかった油粒子は、油粒子が凝集して形成された油滴と比べると軽量であるため、後続して吐出された圧縮気体によって吐出室内で巻き上げられ、圧縮気体とともに吐出ポートから流出する虞れがある。特に、周壁の内面のうち上方を向いた面に付着している油粒子は巻き上げられやすい。
【００１４】
本発明は上記事情に鑑みなされたものであり、気体から分離された油が、圧縮機本体から吐出された気体によって巻き上げられるのを抑制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。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明に係る気体圧縮機は、サイクロンブロックの底面を傾斜させて、この面上に付着している油粒子の流れ、凝縮を促進させるものである。
【００１６】
すなわち、本発明に係る気体圧縮機は、圧縮機本体から吐出された気体をその周壁の内面に沿って旋回させることにより、該気体に混入した油を分離させるサイクロンブロックを備え、前記内面のうち上方を向いた面が、前記サイクロンブロックの、前記気体の流れ出口側の端縁に向かうにしたがって低くなるように傾斜していることを特徴とする。
【００１７】
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、周壁の内面のうち上方を向いた面が、サイクロンブロックの、気体の流れ出口側の端縁に向かうにしたがって低くなるように傾斜しているため、この面に付着した油粒子はその面内で低い方、すなわち気体の流れ出口側の端縁に向けて流れやすくなる。
【００１８】
この結果、この面の油粒子は凝縮しやすくなり、凝集した油滴は、サイクロンブロックの、気体の流れ出口側の端縁から滴下するため、サイクロンブロックの周壁の内面に付着して残留している状態と比較して、気体の流れによって巻き上げられるのを抑制することができる。
【００１９】
なお、周壁の内面のうち上方を向いている面以外の面は、油粒子が付着しにくかったり、付着してもそもそも傾斜面であるため付着残留程度が低い面（天面や側面）であるため、これら天面や側面を、上述した面（上方を向いた面）と同様の傾斜面とする必要はないが、これらの面をも上述した面と同様の傾斜面とすることを排除するものではない。
【発明の効果】
【００２０】
本発明に係る気体圧縮機によれば、周壁の内面のうち上方を向いた面が、サイクロンブロックの、気体の流れ出口側の端縁に向かうにしたがって低くなるように傾斜しているため、この面に付着した油粒子はその面内で低い方、すなわち気体の流れ出口側の端縁に向けて流れやすくなる。
【００２１】
したがって、サイクロンブロックの周壁の内面に付着残留する油粒子を低減させることができる。よって、本発明に係る気体圧縮機は外部に流出される油量を低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明の気体圧縮機に係る最良の実施形態について、図面を参照して説明する。
【００２３】
図１は本発明に係る気体圧縮機の一実施形態であるベーンロータリ式コンプレッサ１００を示す概略縦断面図、図２は図１におけるサイクロンブロック６０の詳細を示す図であり、（ａ）は図１における矢視Ｂによる図、（ｂ）は（ａ）におけるＣ−Ｃ線に沿った断面を示す断面図、（ｃ）は図１に示したコンプレッサ１００の変形例に係る図２（ｂ）相当の断面図である。
【００２４】
図示のコンプレッサ１００は、例えば、冷却媒体の気化熱を利用して冷却を行なう空調システム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。
【００２５】
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状の冷却媒体、すなわち冷媒ガスＧを圧縮し、この圧縮された冷媒ガスＧ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Ｇを液化させ、高圧で液状の冷媒（液）として膨張弁に送出する。
【００２６】
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。
【００２７】
また、コンプレッサ１００は、回転軸５１回りに回転して冷媒ガスＧを圧縮する圧縮機本体と、この圧縮機本体を覆う、ケース１１およびフロントヘッド１２からなるハウジングと、図示しない車載エンジン等の駆動源から供給された回転駆動力を断接可能に回転軸５１に伝える伝達機構１３とを備える。
【００２８】
ハウジングの一方を構成するケース１１は、一端開放の略筒状を呈し、空調システムの蒸発器から低圧の冷媒ガスＧが吸入される吸入ポート１２ａおよび圧縮機本体で圧縮された高圧の冷媒ガスＧを空調システムの凝縮器に吐出する吐出ポート１１ａが形成されている。また、吸入ポート１２ａとフロントヘッド１２に形成された吸入室３４とは、逆止弁１２ｂを介して連通している。
【００２９】
ハウジングの他方であるフロントヘッド１２は、ケース１１の開放端面を閉じるように蓋状に形成され、ケース１１に接続される。そして、フロントヘッド１２の略中心部分を、回転軸５１が貫通するように形成されている。
【００３０】
ハウジング内に収容された圧縮機本体は、回転軸５１と、この回転軸５１が嵌入されて回転軸５１と一体的に軸回りに回転する円柱状のロータ５０と、ロータ５０の外周面の外方を取り囲む内壁面の断面輪郭形状が略楕円形状に形成され、両端が開放されたシリンダ４０と、ロータ５０の外周面から突出して、この突出した先端がシリンダ４０の内壁面に当接し、当該内壁面の形状変化に追従して突出長さが変化する、回転軸５１回りに等角度間隔でロータ５０に埋設された５枚の平板状のベーン５８と、ロータ５０、シリンダ４０およびベーン５８の両端面側にそれぞれ配設されて、ベーン５８によって仕切られた空間を外部から隔絶するフロントサイドブロック３０およびリヤサイドブロック２０とからなる。
【００３１】
そして、２つのサイドブロック２０，３０、ロータ５０、シリンダ４０、およびロータ５０の回転方向について相前後する２つのベーン５８，５８によって、冷媒ガスＧが、吸入ポート１２ａから吸入室３４を介して吸入される５つの圧縮室４８が画成され、回転軸５１の回転にしたがって、各圧縮室４８の容積が増減を繰り返すことにより、各圧縮室４８に吸入された冷媒ガスＧが圧縮され、圧縮室４８から吐出室２５に吐出され、吐出室２５から吐出ポート１１ａを通って、高圧の冷媒ガスＧとして空調システムの凝縮器へのラインに送出される。
【００３２】
また、各圧縮室４８から吐出室２５に吐出される通路上には、冷媒ガスＧに混入した冷凍機油Ｒを冷媒ガスＧから分離するためのオイルセパレータ６１を備えたサイクロンブロック６０が配設されている。
【００３３】
このオイルセパレータ６１は円筒状に形成された金網であり、圧縮室４８から吐出した冷媒ガスＧを通過させるが、この冷媒ガスＧに混入した冷凍機油Ｒのうち一部は、金網の網目（隙間）を通過できずに金網の網自体に衝突して網自体に付着するため、冷媒ガスＧから冷凍機油Ｒを分離させることができる。
【００３４】
一方、冷媒ガスＧには、オイルセパレータ６１を通過してもなお分離しきれない冷凍機油Ｒが含まれており、サイクロンブロック６０は、図２（ａ），（ｂ）に示すように、この冷凍機油Ｒを冷媒ガスＧから遠心分離させるための周壁６２を備えている。
【００３５】
すなわち、サイクロンブロック６０は、圧縮室４８から吐出され、オイルセパレータ６１を通過した、冷凍機油Ｒの混入した冷媒ガスＧを、その周壁６２の内面６２ａに沿って旋回させることにより、冷媒ガスＧ気体に混入した冷凍機油Ｒを周壁６２の内面６２ａに衝突、付着させて、冷媒ガスＧから分離させる。
【００３６】
この周壁６２の内面６２ａは、その断面（図２（ａ）における紙面と平行な面による断面）の輪郭が概略矩形に形成されているが、この内面６２ａのうち上方を向いた面、すなわち、周壁６２のうち下側の壁６３（以下、底壁６３という。）の上面６３ａは、図２（ｂ）に示すように、冷媒ガスＧの流れ出口側の端縁６２ｃに向かうにしたがって、その高さが低くなるように傾斜した面として形成されている。なお、周壁６２のうち、底壁６３を除いた他の壁部分は、略水平に延在している。
【００３７】
そして、オイルセパレータ６１で分離された冷凍機油Ｒや、遠心分離されて周壁６２の内面に付着した冷凍機油Ｒは、サイクロンブロック６０の端縁６３ｃから下方に滴下して、吐出室２５の底部に溜められている。
【００３８】
溜められた冷凍機油Ｒは、圧縮機本体に形成された油路を通じて、ベーン５８を突出させるための油圧供給源として、あるいは摺動部の潤滑、気密保持、冷却、清浄等の目的のために利用される。
【００３９】
また、ロータ５０の両端面側からそれぞれ突出した回転軸５１のうち一方の側の部分は、フロントサイドブロック３０の軸受部３２に軸支されるとともに、フロントヘッド１２を貫通して外方まで延びている。同様に、回転軸５１の突出部分のうち他方の側の部分は、リヤサイドブロック２０の軸受部２２に軸支されている。
【００４０】
そして、フロントヘッド１２による回転軸５１の支持と、両サイドブロック２０，３０の外周部がＯリングによりケース１１の内周面に支承されることとによって、圧縮機本体はケース１１の内部空間の所定位置に配置されている。
【００４１】
伝達機構１３は、本実施形態においては電磁クラッチであり、ラジアルボールベアリング１３ｆを介して回転可能にフロントヘッド１２に軸支され、図示しない車載エンジンにより駆動される循環ベルトが掛け回されて、矢視Ｂにより視認される時計回りの回転方向に回転されるプーリ１３ａと、回転軸５１にボルト１５で固定されて回転軸５１と一体的に回転する基部１３ｃと、プーリ１３ａの側端面（図１において右側端面）と摺接可能に断接する摩擦板としてのアーマチュア１３ｅと、内周部が基部１３ｃに固定され、外周部がアーマチュア１３ｅに固定されて、内周部と外周部との間の部分が弾性力を有する部材で形成された板ばね１３ｄと、フロントヘッド１２に対して固定されプーリ１３ａの内部に収容されたコイル１３ｂとを備えた構成である。
【００４２】
ここで、コイル１３ｂに通電されていない状態では、板ばね１３ｄの弾性力により、アーマチュア１３ｅはプーリ１３ａの側端面から離れた状態で位置し、車載エンジンからプーリ１３ａに回転駆動力が伝達されてプーリ１３ａが回転しても、この回転駆動力は、アーマチュア１３ｅに伝達されることはなく、アーマチュア１３ｅと連結された板ばね１３ｄ、および板ばね１３ｄを介して連結された基部１３ｃは回転せず、したがって、基部１３ｃと連結された回転軸５１も回転することはない。
【００４３】
一方、コイル１３ｂに通電された状態では、コイル１３ｂの電磁吸引力により、アーマチュア１３ｅは、板ばね１３ｄの弾性力に抗してプーリ１３ａに引き寄せられ、アーマチュア１３ｅとプーリ１３ａの側端面とが当接する。この結果、車載エンジンからプーリ１３ａに回転駆動力が伝達されて、プーリ１３ａが回転すると、アーマチュア１３ｅは、プーリ１３ａの側端面との摩擦力によって、プーリ１３ａと共に回転する。
【００４４】
そして、アーマチュア１３ｅと連結された板ばね１３ｄ、および板ばね１３ｄを介して連結された基部１３ｃも回転し、基部１３ｃに連結された回転軸５１を回転させる。この結果、回転軸５１と一体的に回転するロータ５０は、気体圧縮動作方向、すなわち、圧縮室４８内の冷媒ガスＧを圧縮する方向に回転し、冷媒ガスＧの圧縮動作が開始される。
【００４５】
圧縮室４８で圧縮された冷媒ガスＧは、吐出室２５に吐出されるが、冷媒ガスＧには冷凍機油Ｒが混入しているため、圧縮室４８から吐出室２５に吐出される冷媒ガスＧの経路上に設けられたサイクロンブロック６０が、この冷凍機油Ｒを分離する。
【００４６】
すなわち、圧縮室４８から吐出された、冷凍機油Ｒを含有した冷媒ガスＧがオイルセパレータ６１を通過することにより、冷媒ガスＧに混入した冷凍機油Ｒのうち少なくとも一部が、金網の網目を通過できずに金網の網自体に衝突して網自体に付着し、金網に付着した冷凍機油Ｒは凝集して、サイクロンブロック６０の内面６２ａに流れ落ちる。
【００４７】
オイルセパレータ６１を通過した冷媒ガスＧは、図２（ａ）に示すように、サイクロンブロック６０の周壁６２の内面６２ａに沿って旋回しながら周壁６２の端縁６２ｃ（冷媒ガスＧの流れ出口側の端縁）から吐出室２５に吹き出す。
【００４８】
そして、この周壁６２の内面６２ａに沿った旋回中に生じる遠心力により、冷媒ガスＧになお混入している冷凍機油Ｒが周壁６２の内面６２ａに衝突して付着し、旋回中の冷媒ガスＧから分離される。
【００４９】
ここで、周壁６２の各内面６２ａに付着した冷凍機油Ｒは、高さの低い方にそれぞれ流れ落ちるが、従来のコンプレッサにおけるサイクロンブロックの底壁の上面は略水平面であったため、この底壁の上面に付着した冷凍機油は流れ落ちにくかったところ、本実施形態のコンプレッサ１００におけるサイクロンブロック６０の底壁６３の上面６３ａは略水平面ではなく、冷媒ガスＧの流れ出口側の端縁６２ｃに向かうにしたがってその高さが低くなるように傾斜した面であるため、従来のコンプレッサにおける上面のように、略水平面であるが故に付着した冷凍機油が滞留し易い、ということがなく、当該上面６３ａに付着した冷凍機油Ｒは、その傾斜に沿って低い方、すなわち端縁６２ｃに向かって流れ易く、この上面６３ａに冷凍機油Ｒが滞留するのを顕著に抑制することができる。
【００５０】
冷凍機油Ｒは、この上面６３ａを含む周壁６２の内面６２ａに滞留すると、この内面６２ａを流れる冷媒ガスＧによって吐出室２５内に巻き上げられ、この吐出室２５内で巻き上げられた冷凍機油Ｒは、吐出室２５から吐出ポート１１ａを介して、空調システムの凝縮器に接続されたラインに流出するが、上述したように、本実施形態のコンプレッサ１００における底壁６３の上面６３ａには、冷凍機油Ｒが滞留しにくいため、その冷凍機油Ｒが空調システムの凝縮器に接続されたラインに流出するのを大幅に抑制することができる。
【００５１】
なお、本実施形態に係るコンプレッサ１００は、底壁６３自体が、冷媒ガスＧの流れ出口側の端縁６２ｃに向かうにしたがってその高さが低くなるように傾斜して延在するものであるが、本発明に係る気体圧縮機は、底壁６３自体が傾斜していることまで要求するものではなく、少なくともその上面６３ａが、冷媒ガスＧの流れ出口側の端縁６２ｃに向かうにしたがってその高さが低くなるように傾斜しているものであればよく、例えば、図２（ｃ）に示すように、底壁６３の下面６３ｂは、略水平に形成されたものであってもよい。
【００５２】
このように、下面６３ｂが略水平に形成された実施形態のコンプレッサ１００によっても、上述した実施形態のコンプレッサ１００と同一の作用および効果を発揮させることができる。
【００５３】
ただし、下面６３ｂを略水平に形成し、上面６３ａを傾斜して形成すると、底壁６３の肉厚が不均一となり、無駄な肉厚によって製造時の材料コストが増大するため、図２（ｂ）に示した、底壁６３自体の厚さが略均一であって、底壁６３自体が傾斜して形成されたものを採用するのが、製造コスト低減の観点から好ましい。
【００５４】
また、周壁６２の内面６２ａのうち上方を向いている面（底壁６３の上面６３ａ）以外の面（周壁６２の内側の側面や天面等）は、冷凍機油Ｒの粒子が付着しにくかったり、付着してもそもそも傾斜面（鉛直面を含む）であったり、あるいは滴下し易い天面であるため、冷凍機油Ｒの付着残留程度は低く、したがって、本実施形態のコンプレッサ１００においては、天面については特に傾斜面を形成していないが、図３（ａ），（ｂ）に示すように、この天壁６４の内面（天面）６４ａについても、冷媒ガスＧの流れ出口側の端縁６２ｃに向かうにしたがってその高さが低くなるように傾斜した面に形成することもできる。
【００５５】
このように構成された実施形態のコンプレッサ１００によっても、上述した実施形態のコンプレッサ１００と同一の作用および効果を発揮させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本発明に係る気体圧縮機の一実施形態であるベーンロータリ式コンプレッサを示す概略縦断面図である。
【図２】図１におけるサイクロンブロックの詳細を示す図であり、（ａ）は図１における矢視Ｂによる図、（ｂ）は（ａ）におけるＣ−Ｃ線に沿った断面を示す断面図、（ｃ）は変形例についての（ｂ）相当の断面図である。
【図３】変形例におけるサイクロンブロックの詳細を示す図であり、（ａ）は図２（ａ）相当の図、（ｂ）は（ａ）におけるＣ−Ｃ線に沿った断面を示す断面図である。
【符号の説明】
【００５７】
２０    リヤサイドブロック
３０    フロントサイドブロック
４０    シリンダ
４８    ベーン
５０    ロータ
５１    回転軸
６０    サイクロンブロック
６１    オイルセパレータ
６２    周壁
６２ｃ  出口側の端縁
６３    底壁
６３ａ  上面（上方を向いた面）
１００  コンプレッサ（気体圧縮機）
【図１】
2007187060.tif 000003
【図２】
2007187060.tif 000004
【図３】
2007187060.tif 000005