(57)【要約】【課題】気体圧縮機において、サイドブロックとロータとの接触抵抗を低減する。【解決手段】ハウジング１０を構成するフロントヘッド１２の内側部分１２ａが、圧縮機本体６０のフロントサイドブロック３０をシリンダ４０との間に挟むように、フロントサイドブロック３０に突き当てて配置され、フロントサイドブロック３０に突き当てられているフロントヘッド１２の内側部分１２ａの内周側輪郭形状のうち少なくとも一部の範囲１２ｂが、フロントサイドブロック３０を挟んで対向するシリンダ４０の内周面４９の断面輪郭形状に一致するように形成されている。【選択図】図４
2009203800.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸と一体的に回転する略円柱状のロータと、前記ロータの周面外方を取り囲む内周面を有するとともに、前記内周面によって囲まれた内側空間が端面側において開放されたシリンダと、前記シリンダの端面および前記ロータの端面を一体的に覆うサイドブロックとを有する圧縮機本体と、
前記圧縮機本体を内部に収容するハウジングとを備え、
前記ハウジングの内側部分は、前記サイドブロックを前記シリンダとの間に挟むように、前記サイドブロックに突き当てて配置され、
前記サイドブロックに突き当てられている前記ハウジングの内側部分の内周側輪郭形状のうち少なくとも一部は、前記サイドブロックを挟んで対向する前記シリンダの内周面の断面輪郭形状に一致するように形成されていることを特徴とする気体圧縮機。
【請求項２】
前記ハウジングの内側部分の内周側輪郭形状のうち、シリンダの内周面の断面輪郭形状に一致している前記少なくとも一部は、前記シリンダの内径が最大となる長径部およびこの長径部の近傍部分に対応した部分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】
前記ハウジングは、一端が閉じられ他端が開放された筒状を呈し、前記筒状の内側空間に前記圧縮機本体を収容するケースと、前記ケースの前記他端を覆うフロントヘッドとを備えて、前記フロントヘッドの内側部分が、前記サイドブロックに突き当てられている前記ハウジングの内側部分として形成され、
前記シリンダの内周面の断面輪郭形状は略楕円形状であって、前記シリンダの長径部は前記楕円形状の長径に相当する部分であることを特徴とする請求項２に記載の気体圧縮機。
【請求項４】
前記フロントヘッドの内側部分は、前記回転軸回りの全周に亘って、前記サイドブロックに突き当てられていることを特徴とする請求項３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、シリンダとの間にサイドブロックを挟むように、このサイドブロックに突き当てられているハウジングの内側部分の改良に関する。
【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１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、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、回転軸と一体的に回転する略円柱状のロータと、ロータの周面外方を取り囲む内周面を有するとともに、内周面によって囲まれた内側空間が端面側において開放されたシリンダと、シリンダの端面およびロータの端面を一体的に覆うサイドブロックとを備えている。
【０００５】
また、ロータには、その突出側の先端がシリンダの内周面に追従するようにロータの外周面からの突出量が可変とされた板状のベーンが埋設されており、ロータの回転方向について相前後する２つのベーン、シリンダの内周面、ロータの外周面およびサイドブロックの端面によって、ロータの回転に伴ってその容積が変化する複数の圧縮室が画成されている。
【０００６】
そして、圧縮機本体は上述したようにハウジング内に収容されているが、このとき、ハウジングの内側部分とシリンダとでサイドブロックを挟むようにハウジングの内側部分がサイドブロックに突き当てられた状態で、ハウジングと圧縮機本体とが固定されている（特許文献１）。
【特許文献１】特開２００２−１９５１７９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、シリンダの内周面で囲まれた内側空間はロータ収容用の空間であるが、シリンダの端面においてこの空間は開放されているため、シリンダおよびロータの端面を一体的に覆うサイドブロックは、その周縁部分がシリンダの端面の肉厚部分に突き当てられた状態で支持されているものの、この空間に臨む部分では支持されていない状態となる。
【０００８】
なお、ロータは回転するのに対して、サイドブロックはシリンダに対して固定されているため、サイドブロックとロータとは実質的に接触していない状態で保持されている。
【０００９】
一方、圧縮機本体がハウジング内に収容された状態において、上述したサイドブロックの外側面（シリンダ（またはロータ）の端面に向かい合う面の背面）には、このサイドブロックをシリンダとで挟むように、ハウジングの内側部分（例えばハウジングを構成するケースとフロントヘッドとからなるものでは、フロントヘッドの内側部分）が突き当てられている。
【００１０】
そして、従来の気体圧縮機は、サイドブロックの外側面から突き当てられるハウジングの内側部分における内周側の輪郭形状が、シリンダの内周面の断面輪郭形状よりも内側（回転軸に近い側）にあり、したがって、サイドブロックは、シリンダの肉厚部で支持されていない範囲まで、ハウジングの内側部分によってロータ側に押圧されている。
【００１１】
この結果、サイドブロックは、シリンダで支持されていない中央部分がロータ側に突出する方向に変形し、サイドブロックの内側面とロータの端面との接触抵抗が増大し、気体圧縮機の作動に必要な供給動力の増大を招く虞がある。
【００１２】
本発明は上記事情に鑑みなされたものであり、サイドブロックとロータとの接触抵抗を低減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】
【００１３】
本発明に係る気体圧縮機は、サイドブロックに突き当てられているハウジングの一部分の輪郭形状の少なくとも一部を、シリンダの内周面の輪郭形状に一致させることにより、ハウジングの一部分がサイドブロックをロータ側に押圧しても、サイドブロックがロータの収容された空間側に突出する変形を防止することができ、これによって、サイドブロックがロータ側に変形した場合に生じるサイドブロックとロータとの接触抵抗の増大を防止して、気体圧縮機の作動に必要とされる動力の低減を図るものである。
【００１４】
すなわち、本発明に係る気体圧縮機は、回転軸と一体的に回転する略円柱状のロータと、前記ロータの周面外方を取り囲む内周面を有するとともに、前記内周面によって囲まれた内側空間が端面側において開放されたシリンダと、前記シリンダの端面および前記ロータの端面を一体的に覆うサイドブロックとを有する圧縮機本体と、
前記圧縮機本体を内部に収容するハウジングとを備え、
前記ハウジングの内側部分は、前記サイドブロックを前記シリンダとの間に挟むように、前記サイドブロックに突き当てて配置され、
前記サイドブロックに突き当てられている前記ハウジングの内側部分の内周側輪郭形状のうち少なくとも一部は、前記サイドブロックを挟んで対向する前記シリンダの内周面の断面輪郭形状に一致するように形成されていることを特徴とする。
【００１５】
サイドブロックに突き当てられているハウジングの内側部分は、その突当てによってサイドブロックを圧縮機本体の内側に向けて押圧するため、サイドブロックのうちシリンダの肉厚部で支持されていない部分（シリンダの内周面で囲まれたロータ収容用の空間に臨んだ部分）は、ロータ側に突出する変形を生じる。
【００１６】
しかし、本発明に係る気体圧縮機によれば、サイドブロックに突き当てられているハウジングの内側部分の内周側の輪郭形状が、サイドブロックを挟んで対向しているシリンダの内周面の断面輪郭形状に一致している範囲では、ハウジングの内側部分がサイドブロックを押圧しても、その押圧されているサイドブロックの部分はシリンダの肉厚部で完全に支持されているため、このサイドブロックの部分がロータ側に突出する変形を生じることはない。
【００１７】
したがって、サイドブロックがロータ側に変形した場合に生じるサイドブロックとロータとの接触抵抗の増大を防止することができる。
【００１８】
なお、ハウジングの内側部分の内周側輪郭形状のうち、シリンダの内周面の断面輪郭形状に一致している上記少なくとも一部は、シリンダの内径が最大となる長径部およびこの長径部の近傍部分に対応する部分であることが好ましい。
【００１９】
シリンダおよびロータの端面を一体的に覆っているサイドブロックの内面側は、ロータの端面には接触しないようにシリンダの端面だけで支持されているため、シリンダの内径が最大となる長径部に沿って支持されている部分では、支持点間の距離が最も長くなり、支持されていない部分の距離が最も長い。
【００２０】
そして、シリンダによって支持されていない範囲は、ハウジング（フロントヘッド）の内側部分の突当てによって作用する押圧力を受けたとき、撓みなどの変形を生じる部分であって、その支持点間の距離が長い程、その変形量は大きくなる。
【００２１】
したがって、変形量がより大きくなる部分において、変形を生じない構造とするのが好ましく、この観点から、シリンダの内径が最大となる長径部に本発明を適用したものでは、一層効果的であり好適である。
【発明の効果】
【００２２】
本発明に係る気体圧縮機によれば、サイドブロックとロータとの接触抵抗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】
【００２３】
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。
【００２４】
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を示す縦断面図、図２は図１におけるＡ−Ａ線に沿った断面を示す図である。なお、図１は、図２におけるＢ−Ｂ線に沿った断面図であり、このＢ−Ｂ線は、後述するシリンダ４０の内周面４９の断面輪郭形状である略楕円形状の長径部Ｄ１に沿った線である。
【００２５】
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気調和システム（以下、単に空調システムという。）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。
【００２６】
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、高圧で液状の冷媒として膨張弁に送出する。
【００２７】
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。
【００２８】
また、コンプレッサ１００は、ケース１１とフロントヘッド１２とからなるハウジング１０と、このハウジング１０の内部に収容された圧縮機本体６０とを備えている。
【００２９】
ケース１１は、一端が閉じられ他端が開放された筒状を呈し、この筒状の内側空間に圧縮機本体６０を収容する構造となっている。一方、フロントヘッド１２は、このケース１１の開放された他端を覆うようにケースに組み付けられて、ハウジング１０の内側空間を閉じたものとする構造となっている。
【００３０】
圧縮機本体６０は、図示しない供給動力を受けて回転する回転軸５１と、この回転軸５１と一体的に回転する略円柱状のロータ５０と、ロータ５０の周面外方を取り囲む内周面４９を有するとともに内周面４９によって囲まれた内側空間が端面側において開放されたシリンダ４０と、シリンダ４０の端面４１およびロータ５０の端面５２を一体的に覆うフロントサイドブロック３０と、シリンダ４０およびロータ５０の反対側の端面を同様に一体的に覆うリヤサイドブロック２０と、ロータ５０の周面外方に向けて突出可能にロータ５０に埋設され、その突出側の先端がシリンダ４０の内周面４９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配置された５枚の板状のベーン５８（図２参照）とを備えている。
【００３１】
シリンダ４０の内周面４９は、図２に示すように、回転軸５１に直交した面による断面輪郭形状が略楕円形状に形成されており、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（図２において時計回りの方向）に相前後する２つのベーン５８，５８によって画成された５つの圧縮室４８の各容積が、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、各圧縮室４８に吸入された冷媒ガスＧを圧縮して吐出するように構成されている。
【００３２】
ここで、圧縮機本体６０はハウジング１０内に収容されているが、この状態は、フロントヘッド１２の内側部分１２ａとシリンダ４０とでフロントサイドブロック３０を挟むように、フロントヘッド１２の内側部分１２ａがフロントサイドブロック３０に突き当てられていて、圧縮機本体６０はフロントヘッド１２に固定されており、ハウジング１０の内部で圧縮機本体６０はフロントヘッド１２に片持ちで支持されている。
【００３３】
なお、図１においては省略されているが、蒸発器から圧縮室４８に供給される冷媒ガスＧを取り入れる吸入ポートがフロントヘッド１２に形成されており、この吸入ポートを介して供給された低圧の冷媒ガスＧは、フロントヘッド１２の内側面とフロントサイドブロック１２の外側面とによって画成された吸入室３４を通って、圧縮室４８に供給される。
【００３４】
一方、圧縮室４８で圧縮されて高圧となった冷媒ガスＧは、リヤサイドブロック２０の外側面に組み付けられたサイクロンブロック７０を通過することで、冷媒ガスＧに混在した冷凍機油Ｒが分離され、リヤサイドブロック２０の外側面、サイクロンブロック７０の外側面およびケース１１の内側面によって画成された吐出室２１を通り、ケース１１に形成された吐出ポート１１ａを介して凝縮器に吐出される。
【００３５】
なお、サイクロンブロック７０によって冷媒ガスＧから分離され、吐出室２１の下部に溜められた冷凍機油Ｒは、ロータ５０に形成されたベーン背圧室５９（図２）に供給されて、ベーン５８をシリンダ４０の内周面４９に向けて突出させ、その先端を内周面４９に当接させた状態に付勢する、ベーン５８の背圧用の作動油となっている。
【００３６】
図３は、図１における矢視Ｃによって、フロントヘッド１２がフロントサイドブロック３０に突き当てられている面を見た仮想図であり、ハッチングが施された部分がフロントヘッド１２がフロントサイドブロック３０の外側面に突き当てられている面であるフロントヘッド１２の内側部分１２ａを示す。
【００３７】
なお、二点鎖線で示した略楕円形状は、フロントサイドブロック３０を仮想的に透過して見たシリンダ４０の内周面４９の断面輪郭形状を表している。
【００３８】
図示したように、フロントヘッド１２の、フロントサイドブロック３０の外側面に突き当てられている内側部分１２ａは、回転軸５０回りの全周に亘って形成されている。
【００３９】
そして、フロントサイドブロック３０の外側面に突き当てられている内側部分１２ａの内周側輪郭形状のうち一部１２ｂは、フロントサイドブロック３０を挟んで対向するシリンダ４０の内周面４９の断面輪郭形状に一致して形成されている。
【００４０】
具体的には、フロントサイドブロック３０の外側面に突き当てられている内側部分１２ａの内周側輪郭形状のうち一部１２ｂは、シリンダ４０の内径が最大となる長径部Ｄ１およびこの長径部Ｄ１の近傍部分（長径部Ｄ１を中心として回転軸５１回りの概ね角度３０度程度の範囲）の断面輪郭形状に一致している。
【００４１】
次に、本実施形態のコンプレッサ１００の作用について、図４を参照して説明する。
【００４２】
ここで、図４（ａ）は、図１におけるフロントヘッド１２およびフロントサイドブロック３０を拡大した図であり、同図（ｂ）は（ａ）における図示上側部分、同図（ｃ）は（ａ）における図示下側部分をそれぞれさらに拡大した図である。
【００４３】
フロントサイドブロック３０に突き当てられているフロントヘッド１２（ハウジング１０）の内側部分１２ａは、図４（ａ）に示すように、その突当てによってフロントサイドブロック３０を矢印Ｍ方向（圧縮機本体６０の内側）に向けて押圧するため、図示とは異なる従来の気体圧縮機の場合は、フロントサイドブロック３０のうちシリンダ４０で支持されていない部分（シリンダ４０の内周面４９で囲まれたロータ５０の収容用の空間に臨んだ部分）は、ロータ側に突出する変形を生じることになる。
【００４４】
しかし、本実施形態に係るコンプレッサ１００は、フロントサイドブロック３０に突き当てられているフロントヘッド１２の内側部分１２ａの内周側の輪郭の一部１２ｂは、図４（ａ），（ｂ），（ｃ）に示すように、フロントサイドブロック３０を挟んで対向しているシリンダ４０の内周面４９の断面輪郭形状に一致しているため、その一致している範囲１２ｂにおいて、フロントヘッド１２の内側部分１２ａがフロントサイドブロック３０を矢印Ｍ方向に押圧しても、その押圧されているフロントサイドブロック３０の部分の内周側は、シリンダ４０の肉厚部の端面４１によって完全に支持されているため、このフロントサイドブロック３０の内周側部分が矢印Ｍ方向（ロータ５０側に向かう方向）に突出する変形を生じることはない。
【００４５】
したがって、フロントサイドブロック３０がロータ５０側に変形した場合に生じるフロントサイドブロック３０とロータ５０との接触抵抗の増大を防止することができ、コンプレッサの作動に必要な供給動力の増大を招く虞がない。
【００４６】
なお、本実施形態のコンプレッサ１００においては、フロントヘッド１２の内側部分１２ａの内周側輪郭形状のうち、シリンダ４０の内周面４９の断面輪郭形状に一致している範囲（部分）が、シリンダ４０の内径が最大となる長径部Ｄ１およびこの長径部Ｄ１の近傍部分に対応する部分であるため、フロントサイドブロック３０がロータ５０側に変形するのを一層効果的に防止することができる。
【００４７】
すなわち、シリンダ４０およびロータ５０の端面４１，５１を一体的に覆っているフロントサイドブロック３０の内面３１は、ロータ５０の端面５２には接触しないようにシリンダ４０の端面４１だけで支持されているため、シリンダ４０の内径が最大となる長径部Ｄ１に沿って支持されている部分では、支持点間の距離が最も長くなり、支持されていない範囲の距離（長径部Ｄ１の長さ（長径）に相当）が最も長い。
【００４８】
そして、シリンダ４０によって支持されていない範囲は、フロントヘッド１２の内側部分１２ａの突当てによって矢印Ｍ方向に向かう押圧力（曲げモーメント）を受けたとき、撓みなどの変形を生じる部分であって、その支持点間の距離が長い程、その変形量は大きくなる。
【００４９】
したがって、フロントヘッド１２の内側部分１２ａの内周側輪郭形状の範囲１２ｂを、フロントサイドブロック３０の変形量がより大きくなり得る部分、すなわちシリンダ４０の内径が最大となる長径部Ｄ１およびその近傍部分に対応させて、シリンダ４０の内周面４９の断面輪郭形状に一致させることで、フロントサイドブロック３０の変形を効果的に防止することができる。
【００５０】
なお、本実施形態のコンプレッサ１００は、フロントヘッド１２の内側部分１２ａ（図３においてハッチングが施された範囲）の内周側輪郭のうちフロントサイドブロック３０を締結固定するボルト孔の座面の輪郭の一部がシリンダ４０の内周面４９の断面輪郭（二点鎖線）よりも内側（回転軸５１に近付く側）まで突出しているが、このボルト孔の座面の輪郭の一部も、シリンダ４０の内周面４９の長径部Ｄ１に対向する部分と同様に、シリンダ４０の内周面４９の断面輪郭形状に一致させるのが、より好ましい。
【００５１】
また、フロントヘッド１２の内側部分１２ａの内周側輪郭の全てが、シリンダ４０の内周面４９の断面輪郭（二点鎖線）よりも外側（回転軸５１から遠離る側）に位置するように、フロントヘッド１２の内側部分１２ａを形成した構成（本発明の範囲には含まれない）によっても、本発明と同様の効果を得ることは可能であるが、この場合、フロントサイドブロック３０を支持する面積が小さくなって支持剛性が低下し、しかも、フロントヘッド１２が圧縮機本体６０を片持ちで支持している構成においては、支持剛性の低下がガタつきの発生を招きやすく、異音や振動を発生し易くなる等、他の問題を生じる。
【００５２】
さらに、フロントヘッド１２の内側部分１２ａの内周側輪郭が、シリンダ４０の内周面４９の断面輪郭よりも外側に位置する程、吸入ポートを介して蒸発器から圧縮室４８に供給される冷媒ガスＧが圧縮室４８に吸入される以前に一時的に導入される吸入室３４の容積が大きくなり、この吸入室３４に滞留している時間が長くなる。
【００５３】
そして、冷媒ガスＧは、吸入室３４に滞留している時間が長くなる程、その温度が高くなり、圧縮機本体６０による体積効率が低下することになり、この観点からも、本発明に係る気体圧縮機は、より優れたものとなっている。
【００５４】
なお、本実施形態のコンプレッサ１００は、フロントサイドブロック３０に突き当てて配置されるハウジング１０としてフロントヘッド１２を適用した例であるが、本発明に係る気体圧縮機は、本実施形態のコンプレッサ１００におけるフロントヘッド１２の名称や構成に限定されるものではなく、ハウジングの一部であれば他の態様のものであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【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（図２におけるＢ−Ｂ線に沿った断面を示す図）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】図１における矢視Ｃによって、フロントヘッドがフロントサイドブロックに突き当てられている面を見た仮想図である。
【図４】（ａ）は図１におけるフロントヘッドおよびフロントサイドブロックを拡大した図であり、同図（ｂ）は（ａ）における図示上側部分、同図（ｃ）は（ａ）における図示下側部分をそれぞれさらに拡大した図である。
【符号の説明】
【００５６】
１０    ハウジング
１２    フロントヘッド
１２ａ  内側部分
１２ｂ  内周側輪郭の一部
３０    フロントサイドブロック
４０    シリンダ
４９    内周面
１００  コンプレッサ（気体圧縮機）
【図１】
2009203800.tif 000003
【図２】
2009203800.tif 000004
【図３】
2009203800.tif 000005
【図４】
2009203800.tif 000006