(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷媒ガスが外部から吸入される吸入室と、
一対のサイドブロック間に介挿され、かつケース内に固定されたシリンダと、
該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、
前記ロータに対し出没自在の複数のベーンと、
該ベーン、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と、
前記シリンダと前記サイドブロックの当接部分のシリンダ側及び／又はサイドブロック側に配設され、前記シリンダの内部の短径部付近を通る溝と、
該溝に埋設されたシール材とを備え、
前記溝の短径部付近における断面積がその他の部分の断面積よりも小さく形成されたことを特徴とする気体圧縮機。
【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、圧縮された高圧の冷媒ガスが吐出チャンバから吸入通路や吸入行程にある圧縮室に漏れるのを防止することの可能な気体圧縮機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
気体圧縮機は、室内空調用や冷凍用に用いられている。気体圧縮機５０は図５に示す如く圧縮機本体１を有し、圧縮機本体１は一対のサイドブロック２、３間に介挿されたシリンダ４を備えてなり、シリンダ４内にはロータ５が回転可能に配設されている。
【０００３】
ロータ５には端面間を貫通する回転軸６が一体に設けられており、回転軸６は両サイドブロック２、３のそれぞれに設けられた軸受孔７、８に回転可能に嵌合されている。そして、その回転軸先端側６ａは軸受孔７より突出し、更にフロントヘッド９を貫通するように延長形成されている。
回転軸先端側６ａの外周にはシール室１０が設けられており、このシール室１０には軸受孔７と回転軸６との軸受隙間Ｇを介し潤滑油が供給される。
【０００４】
図６に、図５中のＡ−Ａ矢視線断面図を示す。ロータ５の外周面には径方向にベーン溝１２が形成され、ベーン溝１２にはベーン１３が摺動可能に装着されている。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底部の油圧とによりシリンダ４の内壁に付勢される。
【０００５】
シリンダ４内は、一対のサイドブロック２、３、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。
【０００６】
このような圧縮機本体１においては、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に通じる吸入室１５の低圧冷媒ガスを吸気し圧縮する。
【０００７】
サイドブロック３とケース５２により吐出室１９が形成されている。そして、圧縮後の高圧冷媒ガスは吐出ポート１６、吐出弁１７、油分離器１８等を介して吐出室１９に吐出される。
【０００８】
このとき、油分離器１８では高圧冷媒ガスから油分を分離し、分離の油分は吐出室１９の底部に溜まり、潤滑油の油溜まり２０を形成する。油分の分離された高圧冷媒ガスは、吐出口５３より外部の図示しない熱交換器等に供給される。
【０００９】
また、サイドブロック２、３のロータ５に面する回転軸６の周囲には、それぞれベーン溝底部に連通するサライ溝３５、３６が配設されている。そして、このサライ溝３５、３６には油溜まり２０より潤滑油通路３７、３８を経て潤滑油が供給されている。
【００１０】
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。
【００１１】
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。
【００１２】
次に、圧縮室１４における圧縮行程について説明する。
圧縮室１４の容積が最小から最大となるまでの吸入過程では、吸入室１５内の冷媒ガスが、シリンダ４等の吸入通路４１とこれに連通するサイドブロック２、３の図示しない吸入口とを介して圧縮室１４側に吸入される。そして、圧縮室１４の容積が最大付近になると、圧縮室１４が吸入口から離れて密閉空間となり、圧縮室１４内に低圧冷媒ガスが閉じ込められる。
【００１３】
次に、この密閉空間である圧縮室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圧縮室１４内の低圧冷媒ガスが圧縮される。更に、圧縮室１４の容積が最小付近になると、その圧縮された高圧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が開かれる。そして、圧縮室１４内の高圧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。
【００１４】
吐出チャンバ４５内に流入した高圧冷媒ガスは、更に、サイドブロック３の図示しない吐出通路を通過した後、油分離器１８を通って吐出室１９内に吐出される。ここに、シリンダ４とサイドブロック２、３間はボルト６１で締結され、シリンダ４とサイドブロック２、３間は通常シールを有さない構造となっている。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、かかるシールを有さない構造の場合には、ボルト６１により締結されているとはいえ、シリンダ４とサイドブロック２、３間に互いの表面仕上げ精度範囲内での微小な隙間を部分的に生じている。
【００１６】
このため、図６中矢印で示すように、圧縮機運転時には高圧に圧縮された冷媒ガスの存在する吐出チャンバ４５側から吸入通路４１や吸入行程にある圧縮室１４等の低圧部へと冷媒ガスが漏れるおそれがある。
【００１７】
また、図６において、シリンダ４の内部は楕円形の空洞にて形成されている。ここに、この空洞の内径に短径部（図６中のＥ点）を定義する。この短径部（Ｅ点）付近では圧縮機運転時に圧力が局所的に最大になることから、サイドブロック２、３がシリンダ４から離れる方向に変形する場合がある。
【００１８】
このとき、圧縮機停止時に隙間がなかった場合には隙間を生じ、停止時に隙間があった場合にはその隙間は一層拡大され、吸入通路４１や吸入行程にある圧縮室１４への漏れ量が増大する。
【００１９】
このように、高圧ガスが低圧部に流れ込むことで、エアコンシステムから本来吸入されるべき冷媒ガス量が少なくなり、体積効率が低下してしまうという問題がある。また、高温の高圧ガスが流れ込むために、圧縮された後の高圧ガスの温度が上昇してしまうという問題も発生する。
【００２０】
かかる弊害を防止するため、図７に示すようにシリンダ４の楕円形の空洞及び吸入通路４１の外周に沿って成形パッキン６３によるシールを施すことも考えられる。
【００２１】
しかしながら、楕円空洞の外側等に成形パッキン６３を付設するための溝６５を形成する必要が生じ、ボルト６１との緩衝を避けるためにボルト６１のねじ穴位置を溝６５よりも更に外側に配置する必要が生じる。したがって、気体圧縮機５０が大型になってしまう。
【００２２】
また、図８の部分断面図に示すように成形パッキン６３と溝６５の間に空間６７を生じている場合には、溝６５を図７に示すように楕円形の空洞の全周等に渡り配設すると、この空間６７を通じて高圧ガスが低圧部側に回り込むおそれがある。
この場合、前述と同じ理由で体積効率低下や温度上昇といった問題を発生してしまう。
【００２３】
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、圧縮された高圧の冷媒ガスが吐出チャンバから吸入通路や吸入行程にある圧縮室に漏れるのを防止することの可能な気体圧縮機を提供することを目的とする。
【００２４】
【課題を解決するための手段】
このため、本発明は、冷媒ガスが外部から吸入される吸入室と、一対のサイドブロック間に介挿され、かつケース内に固定されたシリンダと、該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、前記ロータに対し出没自在の複数のベーンと、該ベーン、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と、前記シリンダと前記サイドブロックの当接部分のシリンダ側及び／又はサイドブロック側に配設され、前記シリンダの内部の短径部付近を通る溝と、該溝に埋設されたシール材とを備え、前記溝の短径部付近における断面積がその他の部分の断面積よりも小さく形成されたことを特徴とする。
【００２９】
短径部付近を除いて、溝の断面積を拡大することにより、圧縮機運転時の温度上昇によるシール材の熱膨張が、シリンダからサイドブロックを離そうとする力の発生を吸収することができる。このことにより、高圧の冷媒ガスが低圧部側に漏れるのを防止することができる。
【００３０】
【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構成図を示す。なお、図６と同一要素のものについては同一符号を付して説明は省略する。
【００３１】
図１において、短径部（Ｅ点）付近をほぼ中央とする溝６９が図中左右に一対対称配設され、この溝６９中にシール材７１が配設されている。シール材７１は、塩素化ポリエチレンを主成分とする高分子の弾性材料を型成形したものである。
【００３２】
溝６９は短径部（Ｅ点）をほぼ中央として周方向に延長されている。吸入通路４１と吐出チャンバ４５間にはボルト６１が配設されており、溝６９の延長の一端は吸入通路４１とこのボルト６１の間を通されている。
【００３３】
また、溝６９の他端は吐出ポート１６の位置を越えて延長されている。圧縮行程にある圧縮室１４の圧力はベーン１３の位置によっては吐出チャンバ４５の圧力よりも低くなる場合があり、この場合に吐出チャンバ４５側から圧縮行程にある圧縮室１４側に冷媒ガスが漏れるのを防止する必要がある。
【００３４】
このため、吐出チャンバ４５の圧力よりも低くなるおそれのある圧縮行程にある圧縮室の周囲をもカバーするよう、溝６９の他端は吐出ポート１６の位置を越えて延長して配設されている。
【００３５】
ただし、この延長分は溝６９の付設距離を最短とするため、シリンダ４の内壁に接している隣接するベーン１３同士の間の間隔である、シリンダ４の内壁に沿った周長よりも短い距離とされている。
【００３６】
次に、本発明の実施形態の作用について説明する。溝６９の短径部（Ｅ点）より一端側に埋設されたシール材７１の存在により、吐出チャンバ４５から吸入通路４１や吸入行程にある圧縮室１４に冷媒ガスが流れ込むのを防止できる。
【００３７】
一方、溝６９の短径部（Ｅ点）より他端側に埋設されたシール材７１の存在により吐出チャンバ４５側から圧縮行程にある圧縮室１４へ冷媒ガスが流れ込むのを防止できる。
【００３８】
なお、シール材７１を埋設するための溝６９の溝幅と溝深さは、シリンダ４とサイドブロック２、３とを密接させたときのシール材７１の弾性変形量（つぶし代）を考慮して決定するが、特にシール材７１が弾性変形した後は、シール材７１が溝６９の幅方向に移動できないような寸法とすることが望ましい。
【００３９】
そして、熱により膨張したときのシール材７１及び溝６９の断面の形状は例えばシール材７１が半円状の場合には図２に示すように配設され、熱膨張時には、シール材７１の上端において溝６９との間に隙間を生じないように形成されるのが望ましい。
【００４０】
ただし、溝６９の断面形状は、矩形のものに限らず、一部又は全体が曲線状のものでも良い。例えばボールエンドミルなどで加工した場合のように、溝底部が円弧状に形成されていても良い。
【００４１】
また、図３に示すように、シール材７１を角形状のものとして形成することも可能である。この場合であっても同様に、熱膨張時にシール材７１と溝６９間に隙間を生じないように形成されるのが望ましい。
【００４２】
以上により、吐出チャンバ４５側の高圧ガスが低圧部に流れ込むのを防止することができるので、体積効率が向上し吐出ガス温度が上昇するのを防止することができる。
【００４３】
また、溝６９は短径部（Ｅ点）付近の局所にのみ配設したので、溝６９の長さは少なく、溝６９とシール材７１間の隙間からリークされる冷媒ガスの量は減る。
更に、シール材を全周に配設することがないので、ボルト６１の配設位置を変更するなど、形状上の制約はなく、小型化することができる。
【００４４】
なお、吐出チャンバ４５と吸入通路４１間にボルト６１が配設されている場合には、このボルト６１と吸入通路４１の間に溝６９を配設するのが望ましい。これは、ボルト６１の雄ねじと雌ねじ間には微小の隙間が存在しており、この隙間を通じて高圧のガスが低圧部側に漏れるのをシール材７１により防止するためである。
【００４５】
溝６９は局所配設なので、加工しやすくコストの低減にもつながる。なお、溝６９はシリンダ４の側に配設するとして説明したが、サイドブロック２、３の側に配設するようにしても良い。
【００４６】
また、本実施形態では、溝６９の溝幅と溝深さは溝の長手方向で一定であったが、図４に示すように、溝幅と溝深さを長手方向で一定とせずに、図１におけるシリンダ４の短径部（Ｅ点２箇所）付近を除いて、溝幅あるいは溝深さを拡大することも可能である。すなわち、短径部（Ｅ点２箇所）付近を除いて、溝６９の断面積が拡大している。逆をいえば、短径部（Ｅ点２箇所）付近において、断面積が縮小している。
【００４７】
このように、短径部（Ｅ点２箇所）付近を除いて、溝の断面積を拡大することにより、圧縮機運転時の温度上昇によるシール材７１の熱膨張が、シリンダ４からサイドブロック２、３を離そうとする力の発生を吸収することができる。
【００４８】
シリンダ４の短径部（Ｅ点２箇所）付近の溝６９の断面積を拡大しないのは、圧縮機運転時に過圧縮や液圧縮などが発生することがあるためである。過圧縮や液圧縮などが発生すると、この短径部（Ｅ点２箇所）付近の圧縮室１４で圧力が大きくなり、シリンダ４からサイドブロック２、３を離そうとする力が加わるとともに、シール材７１に対しては図１の中心部から外周側に向かって圧力が作用し、シール材７１を外周側に移動させようとするからである。
【００４９】
すなわち、この短径部（Ｅ点２箇所）付近で溝６９の溝深さを必要以上に深くしてしまうと、シリンダ４からサイドブロック２、３が離れようとする際に、シール材７１の弾性変形による接触量が不足して、漏れの原因となってしまう可能性があるからである。
【００５０】
また、この短径部（Ｅ点２箇所）付近で溝６９の溝幅を必要以上に拡大してしまうと、シール材７１が外周側に移動し、移動したことにより生じた溝の内周側の空間が、圧縮行程にある高圧の圧縮室から吸入行程にある低圧の圧縮室へ冷媒ガスが流れる通路となってしまい、圧縮機体積効率低下の原因となってしまう可能性があるからである。
【００５１】
なお、このシリンダ４の短径部（Ｅ点２箇所）付近でのシール材７１の熱膨張は、シール材７１を長手方向に伸ばそうとし、その長手方向に伸びた分が溝６９の断面積が拡大された部分で太くなることで吸収される。
したがって、シール材７１と溝６９間に図８で説明したような隙間を生ずることはない。
【００５２】
本実施形態では、塩素化ポリエチレンを主成分とする高分子弾性材料のシール材を用いたが、シール材はこれに限定されることはなく、適度な弾性と高い耐熱性をもち、使用される冷媒ガスや冷凍機油（冷凍機用潤滑油）との浸透性などの相性を考慮して選定すれば良い。
【００５３】
例えば、塩素化ポリエチレンを主成分とする高分子弾性材料は、冷媒ガスＨＦＣ−４０７ＣとＰＡＧ系オイルとの相性が良く、水素化ニトリルゴムは、冷媒ガスＨＦＣ−１３４ａとＰＡＧ系オイルとの相性が良い。また、四弗化エチレン樹脂に代表されるフッ素系樹脂は、殆どの冷媒ガスや冷凍機油と相性が良い。
【００５４】
更に、シール材は必ずしも型成形品である必要はなく、初期的に流動性を備え、固化して弾性体となるような、液状ガスケットタイプでも良い。
【００５５】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、吐出チャンバと吸入通路の間及び吐出チャンバと圧縮行程にある圧縮室の間にシール材を配設したので、高圧の冷媒ガスが低圧部側に漏れるのを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の実施形態の構成図
【図２】  シール材が半円状の場合
【図３】  シール材が角形状の場合
【図４】  溝にシール材が埋設されているときの様子の拡大図
【図５】  従来の気体圧縮機の構成図
【図６】  図５中のＡ−Ａ矢視線断面図
【図７】  従来のシール材の配設例
【図８】  成形パッキンと溝の間に隙間を生じている様子を示す図
【符号の説明】
１  圧縮機本体
２、３  サイドブロック
４  シリンダ
５  ロータ
６  回転軸
９  フロントヘッド
１０  シール室
１２  ベーン溝
１３  ベーン
１４  圧縮室
１５  吸入室
１６  吐出ポート
１７  吐出弁
１８  油分離器
１９  吐出室
３７  潤滑油通路
４１  吸入通路
４５  吐出チャンバ
５０  気体圧縮機
５１  吸入口
５２  ケース
５３  吐出口
６１  ボルト
６５、６９  溝
７１  シール材
【図１】
0004106223.tif 000002
【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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【図７】
0004106223.tif 000008
【図８】
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