(57)【要約】【課題】油分離器の、回転軸の延びた方向に沿った大きさを小さくして、気体圧縮機を小型化する。【解決手段】柱状の空間７１ｂを有する本体部材７１と、柱状の空間７１ｂと略同軸であって柱状の空間７１ｂに配置された筒状の内筒部材７２とを有し、冷凍機油Ｒ（油分）が混ざった冷媒ガスＧ（気体）を、本体部材７１の内周面と内筒部材７２の内筒部７２ａの外周面とによって仕切られた筒状の油分離空間７３を旋回しながら通過させることにより冷凍機油Ｒを遠心分離させる、回転軸５１を有する圧縮機本体６０に対して回転軸５１の延びた方向Ｃに隣接して設けられたサイクロンブロック７０（油分離器）を備え、柱状の空間７１ｂの断面が、回転軸５１の延びた方向Ｃに直交する方向Ｋに沿った長さＤ２よりも回転軸５１の延びた方向Ｃに沿った長さＤ１が短い輪郭形状の断面を有するもの。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
下端面が閉じられた柱状の空間を有する本体部材と、前記柱状の空間と略同軸であって前記柱状の空間に配置された略円筒状の内筒部材とを有し、油分が混ざった気体を、前記本体部材の内周面と前記内筒部材の外周面とによって仕切られた略筒状の油分離空間を旋回しながら通過させることにより、前記気体から前記油分を遠心分離させる、回転軸を有する圧縮機本体に対して前記回転軸の延びた方向に隣接して設けられた油分離器を備え、
前記本体部材の柱状の空間が、前記回転軸の延びた方向に対して直交する方向に沿った長さよりも前記回転軸の延びた方向に沿った長さが短い輪郭形状の断面を有するものであることを特徴とする気体圧縮機。
【請求項２】
前記輪郭形状が、曲率が連続的に変化するように形成されたものであ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】
前記本体部材の柱状空間が、前記回転軸の延びた方向に対して直交する方向に沿った長さを長径とし、前記回転軸の延びた方向に沿った長さを短径とする楕円の輪郭形状の断面を有するものであることを特徴とする請求項１または２に記載の気体圧縮機。
【請求項４】
前記内筒部材は、 前記回転軸の延びた方向に対して直交する方向に沿った長さよりも前記回転軸の延びた方向に沿った長さが短い外縁輪郭形状の断面を有するものであることを特徴とする請求項１から３のうちいずれか１項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、圧縮機本体から吐出された圧縮気体から油分を遠心分離する油分離器の改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、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、コンプレッサは、気体を圧縮して吐出する圧縮機本体と、この圧縮機本体から吐出された圧縮冷媒ガスから冷凍機油等の油分を分離する油分離器とを備えている。
【０００４】
油分離器としては、例えば、排油路が形成された端壁で下端面が閉じられた略円柱状の空間を有する本体部材と、本体部材の略円柱状の空間と略同軸であって本体部材の内側に配設された略円筒状の内筒部材とを有して、本体部材の内周面と内筒部材の外周面とによって画成された略円筒状の空間（油分離空間）を、圧縮冷媒ガスを旋回させながら通過させることにより、冷凍機油を遠心分離させるものが知られている（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−２３５９９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、油分離器は吐出室内である程度の空間を占めるため、吐出室を、油分離器を収容可能の大きさに形成する必要がある。この結果、気体圧縮機自体の大きさも大きくなる。
【０００７】
本発明は上記事情に鑑みなされたものであって、回転軸の延びた方向に沿った大きさを小さく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】
【０００８】
本発明に係る気体圧縮機は、油分離器の本体部材の内側の空間の断面形状を、回転軸の延びた方向に沿った長さを回転軸の延びた方向に対して直交する方向に沿った長さよりも短くした形状（例えば楕円形状）にして、油分離器の、回転軸の延びた方向に沿った大きさを小さくし、その小さくなった分だけ吐出室を小さくすることで、気体圧縮機全体の大きさを小さくするものである。
【０００９】
すなわち、本発明に係る気体圧縮機は、下端面が閉じられた柱状の空間を有する本体部材と、前記柱状の空間と略同軸であって前記柱状の空間に配置された略円筒状の内筒部材とを有し、油分が混ざった気体を、前記本体部材の内周面と前記内筒部材の外周面とによって仕切られた略筒状の油分離空間を旋回しながら通過させることにより、前記気体から前記油分を遠心分離させる、回転軸を有する圧縮機本体に対して前記回転軸の延びた方向に隣接して設けられた油分離器を備え、前記本体部材の柱状空間が、前記回転軸の延びた方向に対して直交する方向に沿った長さよりも前記回転軸の延びた方向に沿った長さが短い輪郭形状の断面を有するものであることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明に係る気体圧縮機によれば、回転軸の延びた方向に沿った大きさを小さくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【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縦断面図である。
【図２】図１におけるＡ−Ａ線に沿った断面を示す図である。
【図３】変形例を示す図２相当の断面図であり、内筒部が、楕円の外縁輪郭形状の断面を有するサイクロンブロックを示す。
【図４】他の変形例を示す図２相当の断面図であり、柱状の空間の外縁輪郭形状が、例えば、かまぼこ状の断面を有するサイクロンブロックを示す。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明に係る気体圧縮機の具体的な実施形態について図面を参照して詳細に説明する。
【００１３】
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コンプレッサ１００（以下、単にコンプレッサ１００という。）は、自動車等に設置された、蒸発器、気体圧縮機、凝縮器および膨張弁を有する空気調和システムにおける気体圧縮機として用いられている。この空気調和システムは、冷媒ガスＧ（気体）を循環させることで冷凍サイクルを構成している。
【００１４】
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としての冷媒ガスＧ（気体、圧縮気体）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を周囲の空気等との間で熱交換することにより冷媒ガスＧから放熱させて液化させ、高圧で液状の冷媒として膨張弁に送出する。
【００１５】
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。
【００１６】
気化した低圧の冷媒ガスＧは、コンプレッサ１００に戻って圧縮され、以下、凝縮器、膨張弁、蒸発器、コンプレッサ１００を順次通過することを繰り返し、空調システム内を循環する。
【００１７】
コンプレッサ１００は、圧縮機本体６０と遠心分離式の油分離器であるサイクロンブロック７０とをハウジング１０の内部に収容している。
【００１８】
ハウジング１０は、一端が閉じられ、他端が開放された筒状体を呈した本体ケース１１と、この本体ケース１１の開放された他端を覆うフロントヘッド１２とを有し、フロントヘッド１２が本体ケース１１に組み付けられた状態で、ハウジング１０の内部に、圧縮機本体６０およびサイクロンブロック７０（油分離器）を収容する空間が形成されている。
【００１９】
そして、ハウジング１０に収容された圧縮機本体６０は、ハウジング１０の内部の空間を、図１において、圧縮機本体６０を挟んだ左側の空間と右側の空間とに仕切っている。
【００２０】
圧縮機本体６０の両側にそれぞれ配置されているサイドブロック２０，３０（フロントサイドブロック２０、リヤサイドブロック３０）にはそれぞれＯリング等のシール部材が設置されていて、フロントサイドブロック２０のシール部材がフロントヘッド１２と接することで、図１の右側の空間の気密を保持し、一方、リヤサイドブロック３０のシール部材が本体ケース１１と接することで、図１の左側の空間の気密を保持している。
【００２１】
これらハウジング１０の内部に仕切られた２つの空間のうち圧縮機本体６０のフロントサイドブロック２０が臨む右側の空間は、フロントヘッド１２に形成された吸入ポート１２ａを通じて蒸発器から低圧の冷媒ガスＧが導入される低圧雰囲気の吸入室１３であり、圧縮機本体６０のリヤサイドブロック３０が臨む左側の空間は、本体ケース１１に形成された吐出ポート１１ａを通じて高圧の冷媒ガスＧが凝縮器に吐出される高圧雰囲気の吐出室１４である。
【００２２】
圧縮機本体６０は、軸心Ｃ回りに回転駆動される回転軸５１と、この回転軸５１と一体的に回転する円柱状のロータ５０と、ロータ５０の外周面５２の外方を取り囲む断面輪郭略楕円形状の内周面４９を有するとともに両端が開放されたシリンダ４０と、ロータ５０の外周面５２から外方に向けて突出可能に埋設され、その突出側の先端がシリンダ４０の内周面４９の輪郭形状に追従するように突出量が可変とされ、回転軸５１回りに等角度間隔でロータ５０に設けられた、例えば５枚の板状のベーン５８と、シリンダ４０の両側開放端面の外側からそれぞれ開放端面を覆うように固定されたフロントサイドブロック２０およびリヤサイドブロック３０とからなる。
【００２３】
そして、２つのサイドブロック２０，３０、ロータ５０、シリンダ４０、および回転軸５１の回転方向に相前後する２つのベーン５８，５８によって仕切られた圧縮室４８の容積が、回転軸５１の回転にしたがって増減を繰り返すことにより、吸入ポート１２ａから吸入室１３およびフロントサイドブロック２０を介して各圧縮室４８に吸入された冷媒ガスＧを圧縮して、リヤサイドブロック３０および吐出室１４を介して吐出ポート１１ａから外部に吐出するように構成されている。
【００２４】
なお、ロータ５０の両端面側からそれぞれ突出した回転軸５１の部分のうち一方の部分は、フロントサイドブロック２０の軸受部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、図示しない外部の動力が伝達される駆動力伝達部８０に連結されている。
【００２５】
回転軸５１の突出部分のうち他方の側は、リヤサイドブロック３０の軸受部により軸支されている。
【００２６】
吐出室１４の底部には、冷凍機油Ｒが貯められていて、この冷凍機油Ｒは、吐出室１４に吐出された高圧の冷媒ガスＧの圧力を受けて、リヤサイドブロック３０、シリンダ４０およびフロントサイドブロック２０にそれぞれ形成された油路３２ａ，３２ｂ，４４，２２を通じてロータ５０のベーン溝に供給され、ベーン５８をロータ５０の外周面５２から外方に突出させる背圧となる。
【００２７】
なお、冷凍機油Ｒは、上述した背圧としての他に、ベーン５８とベーン溝との間の隙間やロータ５０と各サイドブロック２０，３０との間の隙間等から滲みだして、ロータ５０と各サイドブロック２０，３０との間の接触部分や、ベーン５８とシリンダ４０や各サイドブロック２０，３０との間の接触部分などにおける潤滑や冷却の機能も発揮する。
【００２８】
そして、そのように圧縮室４８内で冷凍機油Ｒの一部が冷媒ガスＧと混ざるため、サイクロンブロック７０により、冷媒ガスＧから冷凍機油Ｒの分離が行われる。
【００２９】
サイクロンブロック７０は、圧縮機本体６０に対して回転軸５１の延びた方向に隣接して、リヤサイドブロック３０の外面に取り付けられていて、圧縮室４８からリヤサイドブロック３０を介して吐出された高圧の冷媒ガスＧから、冷媒ガスＧに混ざっている冷凍機油Ｒ（油分）を遠心分離するものである。
【００３０】
サイクロンブロック７０は、詳細には、下側の端部が閉じられて底部７１ａとされた柱状の空間７１ｂを形成するとともに、この底部７１ａには、外部に通じる油排出孔７１ｃが形成された本体部材７１と、この本体部材７１の柱状の空間７１ｂよりも小さい直径の略円筒状の内筒部７２ａを有し、柱状の空間７１ｂ内に、柱状の空間７１ｂの中心軸Ｆと略同軸に配置された内筒部材７２とを備えている。
【００３１】
そして、圧縮機本体６０から吐出された、冷凍機油Ｒが混ざった冷媒ガスＧが、このサイクロンブロック７０の本体部材７１の内周面と内筒部材７２の内筒部７２ａの外周面とによって仕切って形成された筒状の油分離空間７３を螺旋状に旋回しながら降下している期間中に、冷媒ガスＧに混ざっている冷凍機油Ｒに遠心力が作用して、冷凍機油Ｒは冷媒ガスＧから遠心分離され、底部７１ａに形成された油排出孔７１ｃからサイクロンブロック７０の外部に排出され、吐出室１４の底部に貯められ、前述した背圧等として用いられる。
【００３２】
一方、冷凍機油Ｒが分離された後の冷媒ガスＧは、柱状の空間７１ｂの底部７１ａで反射されて上昇し、内筒部７２ａの内側空間を通過して吐出ポート１１ａを介して、凝縮器に供給される。
【００３３】
ここで、本体部材７１の柱状の空間７１ｂは、図２に示すように、回転軸５１の延びた方向（軸心Ｃ）に対して直交する方向Ｋに沿った長さＤ２よりも回転軸５１の延びた方向に沿った長さＤ１が短い外縁輪郭形状の断面を有するものに形成されている。
【００３４】
この輪郭形状は詳しくは、曲率が連続的に変化するように形成されていて、具体的には、回転軸５１の延びた方向Ｃに対して直交する方向Ｋに沿った長さＤ２を長径とし、回転軸５１の延びた方向Ｃに沿った長さＤ１を短径とする楕円の輪郭形状に形成されている。
【００３５】
一方、内筒部７２ａは略真円の外縁輪郭形状および内縁輪郭形状の断面を有している。
【００３６】
以上のように構成された本実施形態のコンプレッサ１００によれば、サイクロンブロック７０の柱状の空間７１ｂが、回転軸５１の延びた方向Ｃに対して直交する方向Ｋに沿った長さＤ２よりも回転軸５１の延びた方向Ｃに沿った長さＤ１が短い輪郭形状となる断面を有することで、本体部材７１の外形の輪郭形状も、回転軸５１の延びた方向Ｃに沿った長さＬを短くすることができ、これにより、吐出室１４の、回転軸５１の延びた方向Ｃに沿った長さを短縮して、コンプレッサ１００の大きさを小さくすることができる。
【００３７】
しかも、回転軸５１の延びた方向Ｃに対して直交する方向Ｋは、圧縮機本体６０の直径方向に一致するため、本体部材７１の、この方向Ｋに沿った外形の長さは、圧縮機本体６０の直径方向の大きさに一致する範囲まで大きくしても、コンプレッサ１００の外形の大きさには影響がないため、本体部材７１の柱状の空間７１の、この方向Ｋに沿った長さＤ２を、回転軸５１の延びた方向Ｃに沿った長さＤ１まで短くする必要がない。
【００３８】
したがって、仮に本体部材７１の柱状の空間７１の、回転軸５１の延びた方向Ｃに対して直交する方向Ｋに沿った長さＤ２を、回転軸５１の延びた方向Ｃに沿った長さＤ１まで短くした場合に生じる、油分離空間７３を旋回して通過する冷媒ガスＧの流通抵抗の大幅な増大による冷凍機油Ｒの分離性能の低下を招くおそれが少ない。
【００３９】
また、本実施形態のコンプレッサ１００は、サイクロンブロック７０の油分離空間７３に導かれた冷媒ガスＧが、油分離空間７３の外側の壁面を形成している柱状の空間７１ｂの輪郭に沿って旋回するが、その柱状の空間７１ｂが、曲率が連続的に変化するように形成された輪郭形状の断面を有するものであることで、柱状の空間７１ｂの輪郭に沿う冷媒ガスＧを滑らかに旋回させることができる。
【００４０】
この曲率が連続的に変化するように形成された輪郭形状の断面が、具体的には、回転軸５１の延びた方向Ｃに対して直交する方向Ｋに沿った長さＤ２を長径とし、回転軸５１の延びた方向Ｃに沿った長さＤ１を短径とする楕円の輪郭形状の断面を有するものであるため、油分離空間７３を通過する冷媒ガスＧには、曲率半径が大きい部分を通過するときと曲率半径の小さい部分を通過するときとで、作用する遠心力の大きさが急激に変化し、この遠心力の急激な変化により、冷媒ガスＧから冷凍機油Ｒを分離する性能を向上させることができる。
【００４１】
なお、上述した実施形態のコンプレッサ１００は、サイクロンブロック７０の内筒部７２ａが、外縁輪郭形状が真円である断面を有するものであるが、図３に示すように、内筒部７２ａが、回転軸５１の延びた方向Ｃに対して直交する方向Ｋに沿った長さｄ２よりも回転軸５１の延びた方向Ｃに沿った長さｄ１が短い外縁輪郭形状の断面を有するものであってもよく、このように構成された実施形態のコンプレッサ１００によれば、本体部材７１の内周面と内筒部７２ａの外周面とによって仕切られた筒状の油分離空間７３、すなわち冷媒ガスＧが旋回しながら通過する通路の幅の変動を抑制することができ、冷媒ガスＧの流通抵抗が変動するのを抑制することができる。
【００４２】
また、図２に示したサイクロンブロック７０は、柱状の空間７１ｂが、楕円の輪郭形状の断面を有するものであるが、本発明の気体圧縮機はこの形態に限定されるものではなく、例えば図４に示すように、矩形の角部を除去して、隣り合う辺同士を滑らかな曲線で接続して得られた輪郭形状の断面（例えば、かまぼこ状（semicylindrical）状の断面等）を有するものであってもよいし、その他、輪郭形状が、曲率が連続的に変化するように形成された輪郭形状の断面を有する柱状空間を有するものなどであってもよい。
【００４３】
なお、本発明に係る気体圧縮機は、ロータの１回転の期間に、気体の吸入、圧縮および吐出を１サイクルのみ行うものであってもよいし、ロータの１回転の期間に、気体の吸入、圧縮および吐出を２サイクル行うものであってもよい。
【００４４】
また、本発明に係る気体圧縮機は、上述した実施形態のコンプレッサ１００のように５枚のベーン５８を有するものに限定されるものではなく、ベーンの数が２枚、３枚、４枚、６枚等のものであってもよく、そのような枚数のベーンを備えた気体圧縮機によっても、上述した実施形態のコンプレッサ１００と同様の作用・効果を得ることができる。
【符号の説明】
【００４５】
１０    ハウジング
２０    フロントサイドブロック
３０    リヤサイドブロック
４０    シリンダ
５０    ロータ
５１    回転軸
５８    ベーン
６０    圧縮機本体
７０    サイクロンブロック（油分離器）
７１    本体部材
７１ｂ  柱状の空間
７１ｃ  油排出孔
７２    内筒部材
７２ａ  内筒部
７３    油分離空間
１００  ベーンロータリコンプレッサ（気体圧縮機）
Ｃ      軸心，方向
Ｄ１，Ｄ２，ｄ１，ｄ２  長さ
Ｆ      中心軸
Ｇ      冷媒ガス（気体）
Ｋ      方向
Ｌ      長さ
Ｒ      冷凍機油（油分）
【図１】
2013227890.tif 000003
【図２】
2013227890.tif 000004
【図３】
2013227890.tif 000005
【図４】
2013227890.tif 000006