特許 6076851 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】6076851

(24)【登録日】2017年1月20日

(45)【発行日】2017年2月8日

(54)【発明の名称】気体圧縮機

(51)【国際特許分類】

   F04C 29/12 20060101AFI20170130BHJP

   F04C 18/344 20060101ALI20170130BHJP

【ＦＩ】

   F04C29/12 D

   F04C18/344 351P

【請求項の数】3

【全頁数】10

(21)【出願番号】特願2013-145326(P2013-145326)

(22)【出願日】2013年7月11日

(65)【公開番号】特開2015-17551(P2015-17551A)

(43)【公開日】2015年1月29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】柳川 英輝

(72)【発明者】

【氏名】久保田 篤

【審査官】 冨永 達朗

(56)【参考文献】

【文献】 国際公開第２００７／０１５４３４（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 実開平０２−１２２９６８（ＪＰ，Ｕ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ０４Ｃ ２９／１２

Ｆ０４Ｃ １８／３４４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

配管を含む配管部材が接続された、ハウジングに形成された開口と、前記配管と前記開口との間に配置されたシール部材とを備え、
前記配管部材と前記開口との間に形成された微小な隙間のうち、前記ハウジングの外方から前記シール部材に至る範囲であって前記配管回りの全周に、前記微小な隙間に浸入した水分が前記シール部材に到達するのを阻止する遮断部を設け、
前記遮断部は、前記微小な隙間のうち一部に形成された、毛細管現象を遮断する環状の空間であり、
前記開口の周囲に環状の第１の凸部が形成され、
前記配管部材の、前記第１の凸部から半径方向の外側に離れた位置に環状の第２の凸部が形成され、
前記環状の空間が、前記第１の凸部と前記第２の凸部との間に形成された空間である気体圧縮機。

【請求項2】

配管を含む配管部材が接続された、ハウジングに形成された開口と、前記配管と前記開口との間に配置されたシール部材とを備え、
前記配管部材と前記開口との間に形成された微小な隙間のうち、前記ハウジングの外方から前記シール部材に至る範囲であって前記配管回りの全周に、前記微小な隙間に浸入した水分が前記シール部材に到達するのを阻止する遮断部を設け、
前記遮断部は、前記微小な隙間のうち一部に形成された、毛細管現象を遮断する環状の空間であり、
前記開口の周囲または前記配管に環状の溝が形成され、
前記環状の空間が前記溝である気体圧縮機。

【請求項3】

前記開口は、前記ハウジングの内部に気体を供給する吸入口である請求項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（コンプレッサ）に関し、詳細には、気体が供給される低圧配管が接続される吸入口や、気体が排出される高圧配管が接続される吐出口等の改良に関するものである。

【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高圧の圧縮気体に圧縮する圧縮室を有する気体圧縮機が用いられている。

【0003】

ここで、気体圧縮機は、ハウジングに、低圧の気体が供給される低圧配管と高圧の気体が排出される高圧配管とが接続されている。
低圧配管は、気体圧縮機の外部、例えば蒸発器から低圧の気体を供給する配管であり、高圧配管は、気体圧縮機の圧縮室で圧縮された高圧の気体を、気体圧縮機の外部、例えば凝縮器に吐出する配管である（特許文献１）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２００４−６８７８１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

上述した各配管と吸入口や吐出口等の各開口との間には、気体圧縮機の内外間での気密を確保するために、Ｏリングなどが設けられている。
ここで、Ｏリングの手前までは、配管と開口との間の微小な隙間を通る毛細管現象によって水分が浸入することがある。
この水分は、Ｏリングによって遮断されてハウジングの内部まで浸入することはないが、Ｏリングの付近で滞留し、その滞留した部分の付近の開口部分に、酸素濃淡電池による腐食を発生させることがある。
本発明は上記事情に鑑みなされたものであって、開口の腐食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、配管部材と開口との間に形成された微小な隙間に浸入した水分が、その微小な隙間を進むのを阻止する遮断部を設けて、開口の腐食を防止乃至抑制するものである。
すなわち、本発明に係る気体圧縮機は、配管を含む配管部材が接続された、ハウジングに形成された開口と、前記配管と前記開口との間に配置されたシール部材とを備え、前記配管部材と前記開口との間に形成された微小な隙間のうち、前記ハウジングの外方から前記シール部材に至る範囲であって前記配管回りの全周に、前記微小な隙間に浸入した水分が前記シール部材に到達するのを阻止する遮断部を設けたものである。

【発明の効果】

【0007】

本発明に係る気体圧縮機によれば、開口の腐食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形式のコンプレッサを示す縦断面図である。

【図2】図１に示したコンプレッサの吸入ポート（吐出ポート）を示す詳細断面図である。

【図3】他の実施形態（実施形態２）を示す、図２相当の断面図である。

【図4】他の実施形態（実施形態３）を示す、図２相当の断面図である。

【図5】他の実施形態（実施形態４）を示す、図２相当の断面図である。

【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】

（実施形態１）
（構成）
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形式のコンプレッサ１００（以下、単にコンプレッサ１００という。）は、図１に示すように、供給された冷媒ガスＧ（気体）を高圧に圧縮する圧縮機本体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、蒸発器から連なる低圧配管１２０（配管部材）が接続されて低圧の冷媒ガスＧを内部に取り込む吸入ポート１２ａ（吸入口、開口）が形成されており、ケース１１には、凝縮器に連なる高圧配管１１０（配管部材）が接続されて、圧縮機本体６０で圧縮された高圧の冷媒ガスＧを吐出する吐出ポート１１ａ（吐出口、開口）が形成されている。

【0013】

吸入ポート１２ａには、ハウジング１０の内部から低圧配管１２０に冷媒ガスＧが逆流するのを阻止する逆止弁が配置されているが、煩雑さを避けるために逆止弁の図示は省略している。

【0014】

吸入ポート１２ａと低圧配管１２０とは、詳細には図２に示すように接続されている。
すなわち、低圧配管１２０は、配管部１２２（配管）の先端近傍に、吸入ポート１２ａにボルト１６で結合するためのフランジ部１２１を備えている。
配管部１２２は、フランジ部１２１よりも先端側に突出した挿入配管１２２ａと、フランジ部１２１よりも上流側の露出配管１２２ｂとに区分けされる。
挿入配管１２２ａは、フランジ部１２１がボルト１６で吸入ポート１２ａに結合された状態で、図２に示すように、吸入ポート１２ａに挿入されてハウジング１０の内部に隠された状態となる。
一方、露出配管１２２ｂは、フランジ部１２１がボルト１６で吸入ポート１２ａに結合された状態で、図２に示すように、ハウジング１０の外部に露出した状態となる。

【0015】

挿入配管１２２ａの先端近くには、その外周壁に全周に亘る溝が形成されており、この溝にＯリング１２ｍ（シール部材）が嵌め合わされていて、Ｏリング１２ｍが、挿入配管１２２ａの溝の底面と吸入ポート１２ａの内周面との間に挟まれて、吸入ポート１２ａにおけるハウジング１０の内外の気密を確保している。

【0016】

また、フランジ部１２１のうち、吸入ポート１２ａの端面１２ｃに対向する対向面１２１ａには、吸入ポート１２ａの端面１２ｃに向けて突出した凸部１２１ｂ（第２の凸部）が形成されている。
この凸部１２１ｂは、挿入配管１２２ａの外側を挿入配管１２２ａ回りの全周に亘って形成されている。
一方、吸入ポート１２ａの端面１２ｃには、低圧配管１２０のフランジ部１２１に向けて突出した凸部１２ｂ（第１の凸部）が形成されている。
この凸部１２ｂも、挿入配管１２２ａの外側を挿入配管１２２ａ回りの全周に亘って形成されている。
本実施形態のコンプレッサ１００においては、低圧配管１２０の凸部１２１ｂは吸入ポート１２ａの凸部１２ｂの外側に、凸部１２ｂから離れて形成されているが、本発明に係る気体圧縮機においては、吸入ポート１２ａの凸部１２ｂが低圧配管１２０の凸部１２１ｂの外側に形成されていてもよい。

【0017】

低圧配管１２０の凸部１２１ｂの端面（図示において下面）は、吸入ポート１２ａの端面１２ｃに接し、吸入ポート１２ａの凸部１２ｂの端面（図示において上面）は、低圧配管１２０の対向面１２１ａに接している。
低圧配管１２０の凸部１２１ｂと、吸入ポート１２ａの凸部１２ｂとは、挿入配管１２２ａの半径方向に沿って離れている。
この隙間も、挿入配管１２２ａ回りの全周に亘って形成されているため、凸部１２１ｂと凸部１２ｂとの間には環状の空間１２ｄ（遮断部、毛細管現象を遮断する環状の空間）が形成されている。

【0018】

図２は吸入ポート１２ａおよび低圧配管１２０の構造を示すものであるが、括弧内の符号で示した通り、過去内に吐出ポート１１ａおよび高圧配管１１０の構造も、吸入ポート１２ａおよび低圧配管１２０の構造と同様である。

【0019】

圧縮機本体６０は、回転軸５１と、ロータ５０と、シリンダ４０と、ベーン５８と、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とを備えている。
回転軸５１は、軸心Ｃ回りに回転駆動される。
ロータ５０は、円柱状に形成され、回転軸５１と一体的に回転する。
シリンダ４０は、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４１を有するとともに両端が開放されている。
ベーン５８は、板状に形成され、ロータ５０の外周面５２から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４１の輪郭形状に追従するように突出量が可変とされ、軸心Ｃ回りに等角度間隔でロータ５０に配置されている。
このベーン５８は、例えば５枚（５枚以外の２枚、３枚、４枚等であってもよい）設けられている。
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は、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ている。
なお、リヤサイドブロック３０には、冷媒ガスＧから冷凍機油Ｒ（潤滑油）を分離する油分離器７０が取り付けられている。

【0020】

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によって仕切られた空間である圧縮室４３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４３内への冷媒ガスＧの吸入（吸入行程）、各圧縮室４３内での冷媒ガスＧの圧縮（圧縮行程）、各圧縮室４３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。
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。

【0021】

ハウジング１０の内部には、吸入ポート１２ａを通じて供給され圧縮機本体６０の圧縮室４３に吸入される冷媒ガスＧが通る空間である吸入室１３と、圧縮機本体６０の圧縮室４３から吐出され吐出ポート１１ａを通じて吐出される冷媒ガスＧが通る空間である吐出室１４とが、ハウジング１０と圧縮機本体６０とによってそれぞれ形成されている。
吸入室１３は、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とによって囲まれた空間であり、一部には、フロントヘッド１２の貫通孔と回転軸５１との隙間をシールするリップシール５３が設けられたシール室１３ａが形成されている。
一方、吐出室１４は、ケース１１と圧縮機本体６０のリヤサイドブロック３０とによって囲まれた空間である。

【0022】

吐出室１４の底部には、油分離器７０によって冷媒ガスＧから分離された冷凍機油Ｒが溜められている。
この冷凍機油Ｒは、吐出室１４に吐出された冷媒ガスＧの高い圧力によって圧縮機本体６０のリヤサイドブロック３０に形成された油路３４ａ，３４ｂ、シリンダ４０に形成された油路４４およびフロントサイドブロック２０に形成された油路２４を通じて、ベーン５８を外方に突出させる背圧として供給される。

【0023】

（作用）
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、低圧配管１２０を通じて吸入ポート１２ａに供給された相対的に低圧の冷媒ガスＧは、吸入室１３から圧縮機本体６０の圧縮室４３に導入され、回転軸５１の回転に伴って圧縮室４３で圧縮され、圧縮室４３内で相対的に高圧となった冷媒ガスＧは、油分離器７０で冷凍機油Ｒが分離され、吐出室１４に流れて、吐出ポート１１ａから高圧配管１１０を通じて、ハウジング１０の外部に排出される。

【0024】

ここで、吸入ポート１２ａと低圧配管１２０とはボルト１６によって締結されているが、この締結による接合面である吸入ポート１２ａの端面１２ｃと低圧配管１２０のフランジ部１２１の対向面１２１ａとの間の微小な隙間(毛細管現象が生じる程度の隙間）には、低圧配管１２０の凸部１２１ｂの外側から、毛細管現象によって水分が浸入することがある。

【0025】

しかし、吸入ポート１２ａの端面１２ｃと低圧配管１２０の凸部１２１ｂの対向面１２１ａとの間の微小な隙間は、挿入配管１２２ａに至るまでの間に、毛細管現象が生じない程度の大きさの環状の空間１２ｄに繋がっているため、吸入ポート１２ａの端面１２ｃと低圧配管１２０の凸部１２１ｂの対向面１２１ａとの間の微小な隙間を通った水分は、環状の空間１２ｄに溜まり、挿入配管１２２ａのＯリング１２ｍに到達することがない。
したがって、吸入ポート１２ａのうち、挿入配管１２２ａに設けられたＯリング１２ｍが接する部分乃至その近傍部分で、浸入した水分を原因とする腐食を防止乃至低減することができる。
吸入ポート１２ａの腐食が防止されることによって、Ｏリング１２ｍが接する部分からの冷媒ガスＧの漏れを防止することができる。

【0026】

なお、本実施形態のコンプレッサ１００は、水分の浸入の原因となる毛細管現象を妨げる空間１２ｄよりも内側におけるフランジ部１２１の対向面１２１ａと凸部１２ｂとの接合面、すなわち空間１２ｄよりもＯリング１２ｍに近い側の接合面は、空間１２ｄよりも外側における接合面（フランジ部１２１の凸部１２１ｂと吸入ポート１２ａの端面１２ｃとの接合面）よりも、鉛直方向の高い位置となるため、空間１２ｄよりも外側の接合面から空間１２ｄに浸入した水分の、空間１２ｄにおける水面は、空間１２ｄよりも内側における接合面（フランジ部１２１の対向面１２１ａと凸部１２ｂとの接合面）まで到達することはない。

【0027】

本実施形態のコンプレッサ１００は、吐出ポート１１ａと高圧配管１１０との接続部分が吸入ポート１２ａと低圧配管１２０との接続部分と同じ構成であるため、上述した吸入ポート１２ａと低圧配管１２０との接続部分での毛細管現象による吸入ポート１２ａの腐食を防止する効果は、吐出ポート１１ａと高圧配管１１０との接続部分においても同様に発揮され、吐出ポート１１ａの腐食を防止乃至低減することができる。

【0028】

本実施形態のコンプレッサ１００は、吸入ポート１２ａと吐出ポート１１ａとの両方に、腐食を防止乃至低減する構造を適用したものであるが、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、吸入ポート１２ａにのみ、または吐出ポート１１ａにのみ、上記構造を適用したものであってもよい。
なお、吸入ポート１２ａと吐出ポート１１ａとの比較では、吸入ポート１２ａの方が吐出ポート１１ａよりも、低温で水分が蒸発しにくいことに起因して水分の浸入が発生し易いため、吐出ポート１１ａよりも優先して吸入ポート１２ａに、上記構造を適用するのが好ましい。

【0029】

（実施形態２，３）
上述した実施形態もコンプレッサ１００は、吸入ポート１２ａや吐出ポート１１ａに、低圧配管１２０や高圧配管１１０との接合面の間を水分が浸入する毛細管現象を断ち切る空間１２ｄを、低圧配管１２０に設けた凸部１２１ｂと吸入ポート１２ａの端面１２ｃに設けた凸部との組み合わせによって形成したものであるが、空間１２ｄは、この形態のものに限定されるものではない。
すなわち、例えば図３に示すように、空間１２ｄを、吸入ポート１２ａの端面１２ｃの、挿入配管１２２ａ回り全周に亘る環状の溝（実施形態２）によって形成してもよい。
これとは反対に、例えば図４に示すように、空間１２ｄを、低圧配管１２０のフランジ部１２１の対向面１２１ａの、挿入配管１２２ａ回り全周に亘る環状の溝（実施形態３）によって形成してもよい。

【0030】

（実施形態４）
上述した各実施形態のコンプレッサ１００は、吸入ポート１２ａや吐出ポート１１ａに、低圧配管１２０や高圧配管１１０との接合面の間を水分が浸入する毛細管現象を断ち切る空間１２ｄを、その接合面の経路上の設けた例であるが、本発明に係る気体圧縮機は、この形態のものに限定されるものではない。
すなわち、例えば図５に示すように、吸入ポート１２ａに、低圧配管１２０との接合面の間を水分が浸入する毛細管現象を断ち切る遮断部として、毛細管現象によって水分が通過する経路（接合面である吸入ポート１２ａの端面１２ｃとフランジ部１２１の対向面１２１ａとの間の隙間）のうち、既存のＯリング１２ｍよりも上流側に、Ｏリング１２ｍとは別のＯリング１２ｎ（第２のシール部材）を設けた構成を適用することもできる。

【0031】

このように、既存のＯリング１２ｍよりも上流側に、別のＯリング１２ｎが設けられていることにより、毛細管現象によって、吸入ポート１２ａの端面１２ｃとフランジ部１２１の対向面１２１ａとの間の隙間に浸入した水分は、既存のＯリング１２ｍに到達する前に追加されたＯリング１２ｎによって、Ｏリング１２ｍへの進行が妨げられるため、既存のＯリング１２ｍの近傍での腐食を防止乃至低減することができる。
なお、毛細管現象で隙間に浸入した水分は、追加したＯリング１２ｎの近傍で滞留するため、Ｏリング１２ｎの近傍部分を腐食させることもあるが、このＯリング１２ｎの近傍部分が腐食しても、もう一つのＯリング１２ｍの近傍部分も腐食しない限り、冷媒ガスＧの漏れは発生しないため、冷媒ガスＧの漏れが発生する確率を著しく低減することができる。

【0032】

さらに、追加するＯリング１２ｎの配置位置として、既存のＯリング１２ｍと同様に挿入配管１２２ａを適用すると、この挿入配管１２２ａに、Ｏリング１２ｎの脱落を防止するための溝を新たに形成する必要があるが、例えば図５に示したように、吸入ポート１２ａの端面１２ｃと内周面１２ｅとが交差する部分に予め形成された面取り部分１２ｆにＯリング１２ｎを配置する構成を採用することで、上述した新たな溝を形成する必要がない。
しかも、面取り部分１２ｆにＯリング１２ｎを配置した構成によれば、毛細管現象で吸入ポート１２ａの端面１２ｃとフランジ部１２１の対向面１２１ａとの間の隙間に浸入した水分は、水平面である端面１２ｃには浸入するが、鉛直面である内周面１２ｅには到達しない。
水分は、水平面内においては拡散し易いため、鉛直面におけるほど滞留することがなく、したがって、この実施形態２のコンプレッサ１００によれば、水分の滞留によって生じる腐食自体を生じにくくすることができる。

【符号の説明】

【0033】

１０ ハウジング
１１ａ 吐出ポート（開口）
１２ａ 吸入ポート（吸入口、開口）
１２ｂ 凸部（第１の凸部）
１２ｄ 空間（遮断部、空間）
１２ｍ Ｏリング（シール部材）
１２ｎ Ｏリング（第２のシール部材）
１００ コンプレッサ（気体圧縮機）
１１０ 高圧配管（配管部材）
１２０ 低圧配管（配管部材）
１１１，１２１ フランジ部
１１２，１２２ 配管部（配管）
１１２ａ，１２２ａ 挿入配管
１２１ｂ 凸部（第２の凸部）
Ｃ 軸心
Ｇ 冷媒ガス（気体）
Ｒ 冷凍機油

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】