特許 6042260 気体圧縮機

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6042260

(24)【登録日】2016年11月18日

(45)【発行日】2016年12月14日

(54)【発明の名称】気体圧縮機

(51)【国際特許分類】

   F04B 39/06 20060101AFI20161206BHJP

   F04B 39/12 20060101ALI20161206BHJP

   F04C 29/04 20060101ALI20161206BHJP

【ＦＩ】

   F04B39/06 Q

   F04B39/12 101D

   F04C29/04 H

【請求項の数】3

【全頁数】9

(21)【出願番号】特願2013-93606(P2013-93606)

(22)【出願日】2013年4月26日

(65)【公開番号】特開2014-214691(P2014-214691A)

(43)【公開日】2014年11月17日

【審査請求日】2015年9月11日

(73)【特許権者】

【識別番号】000004765

【氏名又は名称】カルソニックカンセイ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】240000327

【弁護士】

【氏名又は名称】弁護士法人クレオ国際法律特許事務所

(74)【代理人】

【識別番号】100082670

【弁理士】

【氏名又は名称】西脇 民雄

(74)【代理人】

【識別番号】100180068

【弁理士】

【氏名又は名称】西脇 怜史

(72)【発明者】

【氏名】川村 誠

(72)【発明者】

【氏名】佐藤 敬太

【審査官】 田谷 宗隆

(56)【参考文献】

【文献】 特開昭６４−０７３１９２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開昭５２−０２８７１３（ＪＰ，Ｕ）

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

供給された気体を高圧の圧縮気体に圧縮する圧縮室および回転軸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とともに、外部から吸入口を通じて供給される気体が導入される吸入室を形成し、かつ、前記吸入室において前記回転軸の外周面との間を封止するシール部材が配置されたハウジングとを備え、
前記圧縮室と前記吸入室とを隔てた隔壁に、前記吸入室と前記圧縮室とを通じさせる吸入孔が形成され、
前記吸入室に、前記気体を、前記シール部材が配置された部分を通って前記吸入孔に到達させる、仕切られた流路が形成され、
前記流路は、前記ハウジングの内面から、前記隔壁に向けて延びたリブおよび前記隔壁によって形成されていることを特徴とする気体圧縮機。

【請求項2】

供給された気体を高圧の圧縮気体に圧縮する圧縮室および回転軸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とともに、外部から吸入口を通じて供給される気体が導入される吸入室を形成し、かつ、前記吸入室において前記回転軸の外周面との間を封止するシール部材が配置されたハウジングとを備え、
前記圧縮室と前記吸入室とを隔てた隔壁に、前記吸入室と前記圧縮室とを通じさせる吸入孔が形成され、
前記吸入室に、前記気体を、前記シール部材が配置された部分を通って前記吸入孔に到達させる、仕切られた流路が形成され、
前記流路は、筒状に形成された、一方の端部開口が前記シール部材の配置された部分に接続され、他方の端部開口が前吸入孔に接続されたダクトによって形成されていることを特徴とする気体圧縮機。

【請求項3】

前記流路は、前記気体の入口側が出口側よりも高い位置に形成されていることを特徴とする請求項１又は２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、圧縮室に供給される気体の通路の改良に関する。

【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、冷媒ガスなどの供給された気体を高圧の圧縮気体に圧縮する圧縮室を有する気体圧縮機（コンプレッサ）が用いられている。

【0003】

ここで、気体圧縮機は、ハウジングの内部に、圧縮室を有する圧縮機本体を備え、圧縮機本体から延びた回転軸はハウジングの外部の動力源に連結されるためハウジングを貫通している。
そして、回転軸の、ハウジングを貫通する部分には、ハウジングの内部と外部とを気密に隔てるための回転軸シールが設けられている（特許文献１）。
この回転軸シールには、気体圧縮機の内部の潤滑油が供給されるようになっている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２００４−３５３６２０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

上述した回転軸シールは回転軸と接しているため、回転軸の回転によって摩擦熱が発生し、この熱によって回転軸シールの耐久性等性能が低下するおそれがある。
本発明は上記事情に鑑みなされたものであって、回転軸とハウジングとの間に介在された回転軸シール等のシール部材の性能が熱によって低下するのを防止乃至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】

【0006】

本発明に係る気体圧縮機は、吸入室の内部に、シール部材が配置された部分（シール室）を通って、圧縮室に通じる吸入孔に到達させる、仕切られた流路を形成したことにより、吸入室に供給され圧縮室に導入される気体を、シール室のシール部材に強制的に接触させて冷却するものである。
すなわち、本発明に係る気体圧縮機は、供給された気体を高圧の圧縮気体に圧縮する圧縮室および回転軸を有する圧縮機本体と、前記圧縮機本体を覆うとともに、外部から吸入口を通じて供給される気体が導入される吸入室を形成し、かつ、前記吸入室において前記回転軸の外周面との間を封止するシール部材が配置されたハウジングとを備え、前記圧縮室と前記吸入室とを隔てた隔壁に、前記吸入室と前記圧縮室とを通じさせる吸入孔が形成され、前記吸入室に、前記気体を、前記シール部材が配置された部分を通って前記吸入孔に到達させる、仕切られた流路が形成され、前記流路は、前記ハウジングの内面から、前記隔壁に向けて延びたリブおよび前記隔壁によって形成されていることを特徴とする。
また、本発明に係る気体圧縮機は、供給された気体を高圧の圧縮気体に圧縮する圧縮室および回転軸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とともに、外部から吸入口を通じて供給される気体が導入される吸入室を形成し、かつ、前記吸入室において前記回転軸の外周面との間を封止するシール部材が配置されたハウジングとを備え、
前記圧縮室と前記吸入室とを隔てた隔壁に、前記吸入室と前記圧縮室とを通じさせる吸入孔が形成され、前記吸入室に、前記気体を、前記シール部材が配置された部分を通って前記吸入孔に到達させる、仕切られた流路が形成され、前記流路は、筒状に形成された、一方の端部開口が前記シール部材の配置された部分に接続され、他方の端部開口が前吸入孔に接続されたダクトによって形成されていることを特徴とする。

【発明の効果】

【0007】

本発明に係る気体圧縮機によれば、回転軸とハウジングとの間に介在されたシール部材の性能が熱によって低下するのを防止乃至抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【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分解斜視図である。

【図2】図１に示したコンプレッサの回転軸に直交する面での断面を示す断面図である。

【図3】フロントヘッドとフロントサイドブロックとの間に形成された吸入室を示す部分断面図である。

【図4】フロントヘッドとフロントサイドブロックとを対向させて表示した分解斜視図である（リップシールの図示を省略している）。

【図5】フロントヘッドの外面の側から吸入室を透視した状態を示す図である。

【図6】通路として、別体のダクトを用いた例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、本発明の気体圧縮機に係る実施形態について、図面を参照して説明する。

【0010】

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（以下、単にコンプレッサ１００という。）は、図１に示すように、圧縮機本体６０をハウジング１０の内部に収容している。
このコンプレッサ１００は、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、蒸発器等とともに、冷却媒体の循環経路上に設けられている。

【0011】

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）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。
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、この冷媒の気化に伴う熱交換により蒸発器周囲の空気を冷却する。
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、上記工程を繰り返す。

【0012】

ハウジング１０は、一端が閉じられ他端が開放されたケース１１と、このケース１１の開放された他端を覆うフロントヘッド１２とからなり、ボルト等の締結部材１８によって、フロントヘッド１２がケース１１に組み付けられている。
フロントヘッド１２がケース１１に組み付けられた状態で、ハウジング１０の内部に空間が形成され、その空間に圧縮機本体６０が収容されている。
フロントヘッド１２には、蒸発器から供給された低圧の冷媒ガスＧを内部に取り込む吸入ポート１２ａ（吸入口）が形成されており、ケース１１には、圧縮機本体６０で圧縮された高圧の冷媒ガスＧを凝縮器に吐出する吐出ポート１１ａが形成されている。

【0013】

圧縮機本体６０は、図２に示すように、軸Ｃ回りに回転駆動される回転軸５１と、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の外周に、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に埋設された複数枚（図示のものは５枚であるが、３枚、４枚等であってもよい）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、リヤサイドブロック３０に取り付けられ、冷媒ガスＧから冷凍機油を分離する油分離器（図示省略）とを備えている。

【0014】

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の回転方向に沿って相前後する２つのベーン５８，５８によって区画された空間である３つの圧縮室４８の容積が、回転軸５１の回転にしたがってそれぞれ増減を繰り返すことにより、各圧縮室４８内への冷媒ガスＧの吸入（吸入行程）、各圧縮室４８内での冷媒ガスＧの圧縮（圧縮行程）、各圧縮室４８内からの高圧の冷媒ガスＧの吐出（吐出行程）という行程を繰り返す。

【0015】

なお、このコンプレッサ１００は、回転軸５１が１回転する間に、吸入行程、圧縮行程、吐出行程という一連のサイクルを２回行うように構成されている。
したがって、２つの吸入行程、２つの圧縮行程、２つの吐出行程はそれぞれ互いに回転角度１８０［度］だけずれた範囲に設定されている。

【0016】

ハウジング１０の内部には、吸入ポート１２ａを通じて供給された冷媒ガスＧが導入される空間である吸入室１３が、フロントヘッド１２と圧縮機本体６０とによって形成され、また、吐出ポート１１ａを通じて冷媒ガスＧが外部に吐出される空間である吐出室１４が、ケース１１と圧縮機本体６０とによって形成されている。

【0017】

吸入室１３は、図３に示すように、フロントヘッド１２と圧縮機本体６０のフロントサイドブロック２０（隔壁）とによって囲まれた空間であり、図４に示した、フロントヘッド１２の内面のうち細かいドットで網掛けした部分１２ｂが、対向するフロントサイドブロック２０の外面２０ａに接し、この接する部分（網掛けした部分１２ｂ）で囲まれた内方の領域が吸入室１３として形成されている。
吸入室１３と圧縮室４８とはフロントサイドブロック２０によって隔てられているが、フロントサイドブロック２０には、吸入室１３と吸入行程にある２つの圧縮室４８とをそれぞれ別個に通じさせる２つの吸入孔２２，２３が形成されている。
２つの吸入孔２２，２３は、回転軸５１回りに互いに回転角度１８０［度］離れて形成されていて、一方の吸入孔２２は他方の吸入孔２３よりも上下方向（図２〜４に示した状態での上下方向）の低い位置に形成されている。

【0018】

フロントヘッド１２には、圧縮機本体６０から突出した回転軸５１をハウジングの外部に露出させる貫通孔１２ｍが形成されている。
ここで、ハウジング１０の外部は大気圧であり、吸入室１３は大気圧よりも低い圧力となっているため、ハウジング１０の内部である吸入室１３とハウジングの外部とを封止するために、貫通孔１２ｍの近くにはリップシール５２（シール部材）が配置されたシール室１３ａが形成されている。

【0019】

シール室１３ａは、貫通孔１２ｍを中心とする円筒状の周壁１２ｃによって囲まれた円柱状の空間であり、この円筒状の周壁１２ｃは、フロントヘッド１２の端面からフロントサイドブロック２０に向かって回転軸５１とほぼ平行に延びたリブによって形成されている。
シール室１３ａに配置されたリップシール５２は、その外周面が周壁１２ｃの内面に固定され、その内周部分のリップが、回転する回転軸５１の外周面５１ａに接することで、ハウジング１０の内外間を気密に隔てている。

【0020】

シール室１３ａの周壁１２ｃの先端部分の内面１２ｄには、フロントサイドブロック２０の軸受けの外周面２４が緩く嵌合していて、シール室１３ａは吸入室１３の内部で仕切られているが、周壁１２ｃのうち上側の一部と下側の吸入孔２２に向いた部分とにはそれぞれ切欠き１２ｅ，１２ｆが形成されている。
上側の切欠き１２ｅは、シール室１３ａを吸入室１３に通じさせている。

【0021】

フロントヘッド１２の端面からは、周壁１２ｃのうち下側の切欠き１２ｆに隣接する両端部から、下側の吸入孔２２を囲むように、フロントサイドブロック２０に向かって延びた２本の仕切りリブ１２ｇ，１２ｈが形成されている。
これらの仕切りリブ１２ｇ，１２ｈは、網掛けで示した部分１２ｂ（図４）と同じ高さに形成されていて、フロントサイドブロック２０の外面２０ａに突き当たっている。
この結果、２つの仕切りリブ１２ｇ，１２ｈは、フロントヘッド１２の端面とフロントサイドブロック２０の外面２０ａとともに、シール室１３ａと下側の吸入孔２２とを直接通じさせる通路１２ｊ（流路）を形成している。
また、この通路１２ｊは、２つの仕切りリブ１２ｇ，１２ｈとフロントヘッド１２の端面とフロントサイドブロック２０の外面２０ａとによって、吸入室１３の内部で仕切られている。

【0022】

このように構成された本実施形態のコンプレッサ１００によると、図３〜５に示すように、冷媒ガスＧは吸入ポート１２ａからハウジング１０の内部の吸入室１３に供給される。
吸入室１３に吸入された冷媒ガスＧは、上下の各吸入孔２２，２３を通じてそれぞれ圧縮機本体６０の圧縮室４８に吸入される。

【0023】

ここで、吸入室１３の内部は、下側の吸入孔２２に通じる通路１２ｊが、シール室１３ａの周壁１２ｃおよび仕切りリブ１２ｇ，１２ｈによって仕切られているため、吸入室１３に吸入された冷媒ガスＧのうち下側の吸入孔２２から圧縮室４８に吸入される冷媒ガスＧは、常に、シール室１３ａを仕切る周壁１２ｃの上側の切欠き１２ｅを通じて周壁１２ｃで囲まれたシール室１３ａを通り、下側の切欠き１２ｆを通じて仕切りリブ１２ｇ，１２ｈで仕切られた通路１２ｊを通る。
つまり、シール室１３ａに設置されたリップシール５２には、吸入孔２２に向かって流れる冷媒ガスＧが常に強制的に接触する。

【0024】

リップシール５２は、内周部分が回転軸５１の外周面５１ａに接触するため、回転軸５１の回転に伴って摩擦熱が発生するが、流れる冷媒ガスＧが常に接触することで、リップシール５２に発生する熱は冷却される。
したがって、リップシール５２の性能が熱によって低下するのを防止乃至抑制することができる。
この結果、リップシール５２の性能が低下することによる冷媒ガスＧの漏れや、ハウジング１０の内部や空気調和システムの内部で循環している冷凍機油の漏れを防止乃至抑制することができる。

【0025】

また、このコンプレッサ１００を含む空気調和システムが搭載された車両等が長時間に亘って寒冷な状態に晒されると、冷媒ガスＧが液化し、その液化した冷媒（以下、液冷媒という）が吸入室１３の下部に溜まることがある。
そして、コンプレッサ１００は、吸入室１３に通じる２つの吸入孔２２，２３が形成されていて、下側の吸入孔２２は上側の吸入孔２３よりも低い位置に形成されているため、上述したように液冷媒が吸入室１３に下部に溜まると、この液冷媒の液面が、相対的に低い位置の吸入孔２２よりも高くなるおそれがある。

【0026】

ここで、従来の気体圧縮機であれば、液冷媒の液面が吸入孔２２よりも高くなれば、液冷媒が吸入孔２２を通じて、吸入行程にある圧縮室４８に流れ込み、液冷媒が流れ込んだ圧縮室４８は圧縮行程で液圧縮を生じる。
これに対して本実施形態のコンプレッサ１００は、仕切りリブ１２ｇ，１２ｈ、フロントヘッド１２の端面およびフロントサイドブロック２０の外面２０ａによって、吸入孔２２は吸入室１３の内部で仕切られた状態となるため、吸入室１３内で液冷媒の液面が高い位置になっても、液冷媒は、仕切りリブ１２ｇ，１２ｈ、フロントヘッド１２の端面およびフロントサイドブロック２０の外面２０ａに遮られて吸入孔２２に流れ込むことがない。

【0027】

そして、通路１２ｊの、吸入孔２２よりも高い側の端部は、切欠き１２ｆを通じてシール室１３ａに開口しているが、このシール室１３ａも、周壁１２ｃによって吸入室１３とは仕切られており、周壁１２ｃの上側の切欠き１２ｅの形成された部分において吸入室１３に通じている。
したがって、仮に吸入室１３に液冷媒が溜まった場合にも、その液冷媒の液面が、切欠き１３ｅの位置まで到達するまでは、吸入孔２２に液冷媒が流れ込むことがなく、圧縮室４８での液圧縮を防止乃至抑制することができる。

【0028】

本実施形態のコンプレッサ１００は、フロントヘッド１２に形成した仕切りリブ１２ｇ，１２ｈによって、通路１２ｊの周壁の一部を形成したものであるが、本発明に係る気体圧縮機はこの実施形態のものに限定されるものではなく、シール部材が配置された部分（コンプレッサ１００におけるシール室１３ａ）を通って吸入孔（コンプレッサ１００における吸入孔２２）に到達させる流路（コンプレッサ１００における通路１２ｊ）を、圧縮機本体６０（例えば、フロントサイドブロック２０）からフロントヘッド１２に向かって延ばした仕切りリブによって形成してもよい。

【0029】

また、通路１２ｊを、フロントヘッド１２およびフロントサイドブロック２０とは別体の管状（例えばシュノーケル状）のダクトによって形成してもよい。
例えば、図６に示すように、開口８１と開口８２との間で通路８３が形成されたダクト８０を用い、このダクト８０の一方の開口８１を吸入孔２２に対向させてフロントサイドブロック２０に接続し、他方の開口８２をシール室１３ａの周壁１２ｃの切欠き１２ｆに対向させて周壁１２ｃに接続することで、シール室１３ａを通って吸入孔２２に到達させる通路８３を形成してもよい。
このように形成された通路８３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】

【0030】

１０ ハウジング
１２ フロントヘッド
１２ａ 吸入ポート
１２ｇ，１２ｈ リブ
１２ｊ 通路
１３ 吸入室
１３ａ シール室
１４ 吐出室
２０ フロントサイドブロック
２０ａ 外面
２２，２３ 吸入孔
５１ 回転軸
５１ａ 外周面
５２ リップシール（シール部材）
６０ 圧縮機本体
１００ ベーンロータリ式コンプレッサ（気体圧縮機）
Ｇ 冷媒ガス（気体）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】