JP4354839B2 - 気体圧縮機 - Google Patents

Description

本発明は、気体圧縮機に関し、詳細には、圧縮室の上流側に形成された吸入室から、冷媒ガスが供給される吸入ポートへの冷媒ガスの逆流を阻止する逆止弁の改良に関する。

従来より、空調装置等における冷凍サイクルは、冷媒ガスを圧縮してシステムに冷媒ガスを循環させるために気体圧縮機が用いられている。

この気体圧縮機は、作動方式として往復動式や回転式などが実用化されているが、いずれの形式によるものであっても、その作動の過程で圧縮室の容積が縮小されることによって、圧縮室内の冷媒ガスを圧縮する構造となっている。

また、この圧縮室に対して冷媒ガスＲの上流側には、図５に示すように、圧縮室Ｃに連通する冷媒ガスＲの吸入室２３が形成され、さらに、この吸入室２３に連通するとともに、この気体圧縮機１００の外部から冷媒ガスＲが供給される吸入ポート２１が形成されている。

吸入ポート２１には、逆止弁３０が配設されており、この逆止弁３０を介して吸入室２３と吸入ポート２１とは連通する。

逆止弁３０は、吸入ポート２１から吸入室２３への冷媒ガスＲの流入を可能とする一方、吸入室２３から吸入ポート２１への冷媒ガスＲの逆流を阻止する機能を有し、詳細には、例えば図６の分解図（部分破断図）に示すように、円筒形状のストッパ３１と、ストッパ３１の図示下端面３１ａと密接する環状シール面３３ｂを有する弁本体３３と、弁本体３３を図示上方に付勢するスプリング３４と、弁本体３３およびスプリング３４を内部に収容するとともに、弁本体３３のスカート部３３ａが内接して図示上下方向に摺動可能の周壁３５ｄおよび底板３５ｇを有し、周壁３５ｄには吸入室２３と連通する複数の開口３５ａが形成されたケース３５とを備えている。

ここで、ケース３５の底板３５ｇには、供給された冷媒ガスＲに混じった冷凍機油Ｌがこのケース３５の底部に溜まるのを防止する油抜き孔３５ｃが形成されている。また、ケース３５の環状上端面３５ｅは、ストッパ３１の下部段付き部３１ｂが突き合わされる。

なお、ストッパ３１の上部外周面には、環状の溝３１ｃが形成されて、この溝３１ｃにシール部材３２が嵌挿されている。

そして、吸入ポート２１に組み込まれた逆止弁３０は、図７（ａ）に示すように、冷媒ガスＲの供給圧と吸入室２３の内部圧力（＜冷媒ガスＲの供給圧）との差圧がスプリング３４の付勢力よりも小さいときや、吸入室２３の内部圧力が冷媒ガスＲの供給圧より高いときは、弁本体３３がスプリング３４の付勢力によってストッパ３１に突き当てられて、吸入ポート２１の上流側と吸入室２３とは弁本体３３により仕切られ、吸入室２３から吸入ポート２１の上流側への冷媒ガスＲの逆流が阻止されている。

一方、冷媒ガスＲの供給圧と吸入室２３の内部圧力（＜冷媒ガスＲの供給圧）との差圧がスプリング３４の付勢力を超えると、図７（ｂ）に示すように、弁本体３３がスプリング３４の付勢力に抗して図示下方に変位し、このとき、弁本体３３のスカート部３３ａの図示上端縁がケース３５の開口３５ａの上端よりも下方まで変位することによって、吸入ポート２１の上流側と吸入室２３とが連通し、吸入ポート２１に供給された冷媒ガスＲを、吸入室２３に流入させることができる（特許文献１）。

ところで、この種の気体圧縮機１００は、高圧ガスとしての冷媒ガスＲを吐出ポートから冷凍サイクルのコンデンサ等外部に吐出する際に、冷凍機油Ｌの一部も吐出するため、冷凍サイクルを循環して吸入ポート２１に供給される冷媒ガスＲにも、冷凍機油Ｌが混じっている。

そして、この冷媒ガスＲに混じって吸入ポート２１に戻った冷凍機油Ｌの一部は、ケース３５の内部にも付着するが、凝集してケース３５の底部に流れ落ち、図７（ｂ）に示すように、底板３５ｇに形成された油抜き孔３５ｃを通って吸入室２３に戻される。
特開２００２−２５７０４６号公報

ところで、上述した吸入ポート２１が円柱状の空間として形成され、逆止弁３０のケース３５も軸回りに回転対称の円筒形状に形成されている場合、吸入ポート２１にケース３５を組み付ける際に、ケース３５の軸回りの位相に拘わらず組み付けることが可能となるため、例えば図８（ａ）に示すように、ケース３５の底板３５ｇに形成された油抜き孔３５ｃの真正面に、吸入ポート２１の座面２１ａが正対する位相で組み付けられることもある。

そして、このような位相関係で逆止弁３０が組み付けられると、油抜き孔３５ｃが吸入ポート２１の座面２１ａによって塞がれてしまい、ケース３５の底部に冷凍機油Ｌが不必要に溜まるだけでなく、弁本体３３が大きく押し下げられたとき、スカート部３３ａの下部に冷凍機油Ｌが大量に付着し、弁本体３５の摺動動作の抵抗（粘性抵抗）となって、逆止弁３０の正常な動作を妨げる虞がある。

また、吸入ポート２１が円柱状の空間ではなく、逆止弁３０のケース３５も軸回りに回転対称でない形状であって、ケース３５の底板３５ｇの油抜き孔３５ｃと座面２１ａとの位相位置関係が常に一定となる場合であっても、気体圧縮機１００の機種の仕様によっては、例えば図８（ｂ）に示すように、座面２１ａが吸入室２３側に大きく張り出して、底板３５ｇの下面３５ｂの全面が座面２１ａに密着して、張出部２１ｃが油抜き孔３５ｃを塞ぐ虞がある。そして、この場合にも、ケース３５が軸回りに回転対称の場合と同様に、逆止弁３０の正常な動作を妨げる虞がある。

本発明は上記事情に鑑みなされたものであり、逆止弁の油抜き孔の機能が妨げられることがない気体圧縮機を提供することを目的とするものである。

本発明に係る気体圧縮機は、吸入ポートに設けられた逆止弁の、油抜き孔が形成されたケース底板部の下面と、この下面が対向する吸入ポートの座面との間に、隙間を確保するように、底板部の下面および座面のうち少なくとも一方に、相手側に突出する凸部を形成して、底板部の下面と座面とが密着するのを防止し、底板部に形成された油抜き孔が座面によって塞がれるのを阻止したものである。

すなわち、本発明に係る気体圧縮機は、冷媒ガスを圧縮する圧縮室と、前記圧縮室に対して前記冷媒ガスの上流側に形成された吸入室と、外部から前記冷媒ガスが供給され、前記吸入室に連通する吸入ポートとを備えるとともに、前記吸入ポートには、該吸入ポートから前記吸入室への前記冷媒ガスの流入を可能とする一方、前記吸入室から前記吸入ポートへの前記冷媒ガスの逆流を阻止する逆止弁が設けられ、前記逆止弁は、油抜き孔が形成された底板部を有する筒状のケースを備えてなる気体圧縮機において、前記底板部の下面に、および／または該下面に対向する前記吸入ポートの座面に、該下面と該座面との隙間を確保する凸部が形成されていることを特徴とする。

ここで、凸部は、対向する相手側に向けて突出したものであり、ケースの底板部の下面に凸部を形成するときは、吸入ポートの座面に向けて突出した凸部となり、吸入ポートの座面に凸部を形成するときは、ケースの底板部の下面に向けて突出した凸部となる。

この凸部は、底板部の下面および座面のうちいずれか一方または両方に設けることができ、いずれか一方にのみ設けたものであっても、あるいは両方に設けたものであっても、両者間に油排出流路を確保することができる。

本発明に係る気体圧縮機によれば、逆止弁のケース底板部の下面およびこの下面に対向する吸入ポートの座面のうち少なくとも一方に、ケース底板部の下面と吸入ポートの座面との隙間を確保する凸部が形成されているため、ケース底板部に設けられた油抜き孔が吸入ポートの座面によって塞がれることがなく、したがって、ケースの底部に流れ込んだ冷凍機油は、この油抜き孔を通って吸入ポートの座面に流れ落ち、この座面から吸入室やフロントヘッドの軸受け等に排出される。

したがって、逆止弁の油抜き孔の機能が阻害されることがなく、逆止弁のケース底部に冷凍機油が溜まるのを防止することができる。

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。本実施形態の気体圧縮機は、車両の空調システムに用いられ、冷媒ガスＲを圧縮するベーンロータリコンプレッサ１００である。

このロータリコンプレッサ１００は、図１の縦断面に示すように、フロントサイドブロック１３、リヤサイドブロック１４、シリンダ１５、ロータ１７およびロータ１７に備えられたベーン１６に囲まれて形成された複数の圧縮室Ｃの各容積が、ロータ１７の回転にしたがって縮小されることにより、圧縮室Ｃ内の冷媒ガスＲを圧縮する構造となっている。

ここで、フロントサイドブロック１３には、冷媒ガスＲの吸入行程に対応する圧縮室Ｃに通じる吸入口（図示せず）が形成され、シリンダ１５には、冷媒ガスＲの吐出行程に対応する圧縮室Ｃに通じる吐出口（図示せず）が形成され、この吐出口には吐出弁（図示せず）が設けられている。

また、リヤサイドブロック１４には、シリンダ１５の吐出弁から吐出された冷媒ガスＲの流路となる吐出口が形成され、さらにこのリヤサイドブロック１４の外側には、吐出口から吐出した冷媒ガスＲに混じった冷凍機油Ｌを冷媒ガスＲから分離するための分離機金網１９を有するサイクロンブロック１８が取り付けられている。

そして、フロントサイドブロック１３、リヤサイドブロック１４、シリンダ１５、ロータ１７およびロータ１７に嵌合したシャフト２０は圧縮機本体１０を構成し、この圧縮機本体１０とサイクロンブロック１８は、フロントヘッド１１およびケース１２によって覆われている。

また、ロータ１７は、図示しない電動機から、動力伝達ベルト１３０、動力伝達機構９０、およびフロントサイドブロック１３とリヤサイドブロック１４とに軸支されたシャフト２０を介して回転力が与えられる。動力伝達機構９０は、動力伝達ベルト１３０が巻き掛けられ、ラジアルベアリング２０を介してフロントヘッド１１に支持されたプーリ９１、およびシャフト２０とプーリ９１とを連結する連結板９２を備えている。

一方、フロントヘッド１１とフロントサイドブロック１３との間には、フロントサイドブロック１３の吸入口に通じ、圧縮室Ｃに対して冷媒ガスＲの上流側となる吸入室２３が形成され、フロントヘッド１１には、このコンプレッサ１００の外部すなわち空調システムのエバポレータから吸入管１１０を介して冷媒ガスＲが供給される吸入ポート２１が形成され、ケース１２にはコンプレッサ１００の外部すなわち空調システムのコンデンサに、吐出管１２０を介して、圧縮されて高温・高圧となった冷媒ガスＲを吐出する吐出ポート２２が形成されている。

吸入ポート２１には、逆止弁３０が配設されており、この逆止弁３０を介して吸入ポート２１は吸入室２３と連通している。

逆止弁３０は、吸入ポート２１から吸入室２３への冷媒ガスＲの流入を可能とする一方、吸入室２３から吸入ポート２１への冷媒ガスＲの逆流を阻止する機能を有し、詳細には、例えば図２の分解図（部分破断図）に示すように、円筒形状のストッパ３１と、ストッパ３１の図示下端面３１ａと密接する環状シール面３３ｂを有する弁本体３３と、弁本体３３を図示上方に付勢するスプリング３４と、弁本体３３およびスプリング３４を内部に収容するとともに、弁本体３３のスカート部３３ａが内接して図示上下方向に摺動可能の周壁３５ｄおよび底板３５ｇを有し、周壁３５ｄには吸入室２３と連通する複数の開口３５ａが形成されたケース３５とを備えている。

このケース３５の底板３５ｇは略円板状であり、ケース３５は全体として略円筒形状を呈し、図３に示すように、吸入ポート２１の周壁面に内接して配設され、円筒形状の周壁３５ｄの一部に、吸入ポート２１から吸入室２３への冷媒ガスＲの流路となる複数の開口３５ａが形成され、周壁３５ｄに内接して摺動する弁本体３３とこれら開口３５ａとの位置関係に応じて、冷媒ガスＲの流入および逆流を規制している。

また、ケース３５の底板３５ｇには、供給された冷媒ガスＲに混じった冷凍機油Ｌがこのケース３５の底部に溜まるのを防止する油抜き孔３５ｃが形成されており、さらにこの底板３５ｇの図示下面３５ｂには、図３に示すように、この下面３５ｂに対向する吸入ポート２１の座面２１ａとの間の隙間を確保する凸部３５ｆが形成されている。

さらに、ケース３５の環状上端面３５ｅは、ストッパ３１の下部段付き部３１ｂが突き合わされる。

なお、ストッパ３１の上部外周面には、環状の溝３１ｃが形成されて、この溝３１ｃには、吸入ポート２１の周壁面と気密を確保するためのシール部材３２が嵌挿されている。

そして、吸入ポート２１に組み込まれた逆止弁３０は、図３（ａ）に示すように、冷媒ガスＲの供給圧と吸入室２３の内部圧力との差圧がスプリング３４の付勢力よりも小さいときや、コンプレッサ１００が運転されていない状態等吸入室２３の内部圧力が冷媒ガスＲの供給圧より高いときは、弁本体３３がスプリング３４の付勢力によってストッパ３１に突き当てられて、吸入ポート２１の上流側と吸入室２３とは弁本体３３により仕切られ、吸入室２３から吸入ポート２１の上流側への冷媒ガスＲの逆流が阻止されている。

一方、冷媒ガスＲの供給圧と吸入室２３の内部圧力（＜冷媒ガスＲの供給圧）との差圧がスプリング３４の付勢力を超えると、図３（ｂ）に示すように、弁本体３３がスプリング３４の付勢力に抗して図示下方に変位し、このとき、弁本体３３のスカート部３３ａの図示上端縁がケース３５の開口３５ａの上端よりも下方まで変位することによって、吸入ポート２１の上流側と吸入室２３とが連通し、吸入ポート２１に供給された冷媒ガスＲが、吸入室２３に流入される。

ここで、コンプレッサ１００は、高圧ガスとしての冷媒ガスＲを、吐出ポート２２から冷凍サイクルのコンデンサ等外部に吐出する際に、分離機金網１９で分離し切れなかった冷凍機油Ｌの一部も吐出するため、冷凍サイクルを循環して吸入ポート２１に供給される冷媒ガスＲにも、冷凍機油Ｌが混じっている。

そして、この冷媒ガスＲに混じって吸入ポート２１に戻った冷凍機油Ｌの一部は、ケース３５の内部にも付着するが、凝集してケース３５の底部に流れ落ち、図３（ｂ）に示すように、底板３５ｇに形成された油抜き孔３５ｃを通って吸入室２３に戻される。

このとき、ケース３５の底板３５ｇの下面３５ｂが吸入ポート２１の座面２１ａに密着すると、底板３５ｇに形成された油抜き孔３５ｃが、吸入ポート２１の座面２１ａによって塞がれてしまうが、本実施形態に係るコンプレッサ１００は、この下面３５ｂに、吸入ポート２１の座面２１ａとの間の隙間を確保する凸部３５ｆが形成されているため、底板３５ｇの下面３５ｂと吸入ポート２１の座面２１ａとの間には、凸部の突出高さに相当する隙間が確保され、これによって、ケース３５ｃの底部から吸入室２３への冷凍機油Ｌの流路が遮断されることがない。

したがって、ケース３５の底部に冷凍機油Ｌが不必要に溜まることがなく、弁本体３３が大きく押し下げられときに、そのスカート部３３ａの下部に、ケース３５の底部に溜まった冷凍機油Ｌが大量に付着して、弁本体３３の摺動動作の抵抗（粘性抵抗）となることも防ぐことができる。よって、逆止弁３０の正常な動作を妨げることがない。

また、本実施形態におけるケース３５は、軸回りに回転対称の円筒形状を呈しているため、吸入ポート２１にケース３５を組み付ける際に、ケース３５の軸回りの位相に拘わらず組み付けることが可能となるため、ケース３５の底板３５ｇに形成された油抜き孔３５ｃの真正面に、吸入ポート２１の座面２１ａが正対する位相で組み付けられることもある。

そして、このような位相関係で逆止弁３０が組み付けられると、従来の気体圧縮機では、図８（ａ）に示すように、油抜き孔３５ｃが吸入ポート２１の座面２１ａによって塞がれてしまうが、本実施形態に係るコンプレッサ１００では、組付け時の位相に拘わらず、ケース３５の底部から吸入室２３への冷凍機油Ｌの流路が確保されるため、逆止弁３０を吸入ポート２１に組み付ける際に、逆止弁３０の軸回りの組付け位相について、格別の注意を払う必要がなく、したがって、組付け作業性を向上させることができる。

また、吸入ポート２１の座面２１ａが吸入室２３側に大きく張り出す等して、ケース３５の底板３５ｇの下面３５ｂの正面全面に、座面２１ａが正対したコンプレッサ１００であっても、ケース３５の底部から吸入室２３への冷凍機油Ｌの流路が確保されるため、吸入ポート２１の座面２１ａの大きさについて、設計自由度を向上させることができる。

なお、このケース３５は、底板３５ｇが円板状であって、全体として円筒形状を呈し、吸入ポート２１の周壁に内接して配設され、円筒形状の周壁３５ｄの一部に、吸入ポート２１から吸入室２３への冷媒ガスＲの流路となる開口３５ａが形成され、周壁３５ｄに内接して摺動する弁本体３３と開口３５ａとの位置関係に応じて、冷媒ガスＲの流入および逆流を規制しているため、大部分の冷媒ガスＲはケース３５の上方から側方に向かう流れとなり、ケース３５の底部には冷凍機油Ｌを吹き飛ばす冷媒ガスＲの流入量は比較的少ない構造となっている。

したがって、ケース３５の底部には、冷凍機油Ｌが比較的溜まり易い構造となるが、このような構造であるにも拘わらず、上述した油抜き孔３５ｃと凸部３５ｆとによって冷凍機油Ｌが滞留することがなく、本発明による冷凍機油Ｌの滞留防止効果は、より一層効果的なものとなる。

また、本実施形態のコンプレッサ１００は、ベーンロータ形式の圧縮機構によって圧縮室Ｃが形成されるが、この形式の気体圧縮機は、運転を停止することによって、冷凍機油Ｌによるベーン１６の背圧が低下して、ベーン１６の先端がシリンダ１５の内壁面から離隔し、各圧縮室Ｃ間の気密が解除され、吐出ポート２２側と吸入ポート２１の弁本体３３よりも下流側部分とが各圧縮室Ｃを通じて連通することとなり、吐出側で浮遊している冷凍機油Ｌが、吸入ポート２１の弁本体３３よりも下流側部分すなわちケース３５の内部側に流れ込み、この点からも、ケース３５の底部に冷凍機油Ｌが溜まり易い構造ということができる。

しかし、本実施形態のコンプレッサ１００は、このような構造のベーンロータ形式の気体圧縮機であるにも拘わらず、上述した油抜き孔３５ｃと凸部３５ｆとによって冷凍機油Ｌが滞留することがなく、本発明による冷凍機油の滞留防止効果は、より一層効果的なものとなる。

なお、本実施形態に係るコンプレッサ１００は、ケース３５の底板３５ｇの下面３５ｂに凸部３５ｆを形成して、ケース３５の底部の冷凍機油Ｌの排出流路を確保したものであるが、本発明に係る気体圧縮機は、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、底板３５ｇの下面３５ｂに凸部３５ｆを形成するのに代えて、この下面３５ｂに対向する吸入ポート２１の座面２１ａに、底板３５の下面３５ｂと座面２１ａとの隙間を確保する凸部２１ｃを形成したものとしてもよいし、または、底板３５ｇの下面３５ｂに凸部３５ｆを形成するとともに吸入ポート２１の座面２１ａにも凸部２１ｃを形成してもよい。

このように、座面２１ａに凸部２１ｃを形成した形態であっても、上述した実施形態と同様の作用、効果を発揮する。

本発明に係る気体圧縮機の一実施形態であるコンプレッサの縦断面を示す断面図である。 吸入ポートに配設された逆止弁の詳細構造を示す分解図（部分破断図）である。 逆止弁のケースの底部下面に形成された凸部による冷凍機油の滞留防止作用を説明する要部断面図であり、（ａ）は冷媒ガスの流路が閉じられた状態、（ｂ）は冷媒ガスの流路が開いた状態、をそれぞれ示す。 吸入ポートの座面に形成された凸部による冷凍機油の滞留防止作用を説明する要部断面図であり、（ａ）は冷媒ガスの流路が閉じられた状態、（ｂ）は冷媒ガスの流路が開いた状態、をそれぞれ示す。 従来の気体圧縮機の要部縦断面を示す断面図である。 従来の逆止弁の詳細構造を示す分解図（部分破断図）である。 従来の逆止弁による冷凍機油の排出作用を説明する要部断面図であり、（ａ）は冷媒ガスの流路が閉じられた状態、（ｂ）は冷媒ガスの流路が開いた状態、をそれぞれ示す。 冷凍機油の排出作用が阻害される状態を説明する要部断面図であり、（ａ）は油抜き孔の位相位置が適切でない場合、（ｂ）は吸入ポートの座面が大きい場合、をそれぞれ示す。

符号の説明

２１ 吸入ポート
２１ａ 座面
２３ 吸入室
３０ 逆止弁
３３ 弁本体
３５ ケース
３５ａ 開口
３５ｂ 下面
３５ｃ 油抜き孔
３５ｄ 周壁
３５ｆ 凸部
３５ｇ 底板
Ｒ 冷媒ガス
Ｌ 冷凍機油

Claims (3)

1. 冷媒ガスを圧縮する圧縮室と、前記圧縮室に対して前記冷媒ガスの上流側に形成された吸入室と、外部から前記冷媒ガスが供給され、前記吸入室に連通する吸入ポートとを備えるとともに、前記吸入ポートには、該吸入ポートから前記吸入室への前記冷媒ガスの流入を可能とする一方、前記吸入室から前記吸入ポートへの前記冷媒ガスの逆流を阻止する逆止弁が設けられ、該逆止弁は、油抜き孔が形成された底板部を有する筒状のケースを備えてなる気体圧縮機において、
   前記底板部の下面に、および／または該下面に対向する前記吸入ポートの座面に、該下面と該座面との隙間を確保する凸部が形成されていることを特徴とする気体圧縮機。
2. 前記ケースは、前記底板部が略円板状であって、全体として略円筒形状を呈し、前記吸入ポートの周壁に内接して配設され、前記円筒形状の周壁の一部に、前記吸入ポートから前記吸入室への前記冷媒ガスの流路となる開口が形成され、前記円筒形状の周壁に内接して摺動する弁本体と前記開口との位置関係に応じて、前記冷媒ガスの流入および逆流を規制することを特徴とする請求項１に記載の気体圧縮機。
3. 前記圧縮室は、ベーンロータ形式の圧縮機構により、前記冷媒ガスを圧縮す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。

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