説明

気体圧縮機

【課題】気体圧縮機において、ベーン背圧空間内での液圧縮を防止して圧力調整弁に影響が及ぶのを防止する。
【解決手段】トリガーバルブ66(圧力調整弁)の通路66aのうち、ベーン背圧空間69に臨む側の開口66gを、ベーン背圧空間69の最上部69aよりも下方の位置で開口させることで、あるいは、ベーン背圧空間69を、その開口66gよりも上方まで広がって形成されたものとすることで、ベーン背圧空間69内に冷媒ガスGが閉じ込められて残存する空間69b(トリガーバルブ66の通路66aの開口66gよりも上方の空間)が形成され、この空間69b内には液冷媒Lや冷凍機油R等の液体が充填されないため、ベーン背圧空間69内での液圧縮を防止する。

【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、遠心分離による油分離器に取り付けられる圧力調整弁の改良に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、空気調和システムには、冷媒ガスなどの気体を圧縮して、空気調和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】
この気体圧縮機は、回転駆動されて気体を圧縮する圧縮機本体がハウジングの内部に収容され、圧縮機本体から高圧の気体が吐出される吐出室が区画して形成され、この吐出室からハウジングの外部に高圧の気体を排出するものである。
【0004】
ここで、圧縮機本体は、圧縮機本体の圧縮室から吐出された高圧の気体から油分を分離する油分離器を有し、油分離器によって分離された油分は、吐出室の底部に溜められる。
【0005】
そして、この吐出室底部に溜められた油分は、吐出室内の圧力(高圧気体の圧力)によって圧縮機本体に形成された油路およびベーン背圧空間を通って圧縮機本体内に導かれ、圧縮室内のロータに埋設された複数のベーンを突出させるベーン背圧として利用されている。
【0006】
ところで、気体圧縮機は、その停止状態(非運転状態)が長く続くと吐出室の内圧が低下するため、ベーン背圧空間等の圧力が低下し、いくつかのベーンは自重によりロータのベーン溝内に落ち込み、圧縮室が形成されない状態となる。
【0007】
このような状況下で気体圧縮機が起動すると、ベーンは遠心力やわずかなベーン背圧だけで突出するため、必要なベーン背圧が得られず、したがって圧縮室から所望とする高圧の圧縮気体を得るのに時間がかかる、という問題がある。
【0008】
そこで、気体圧縮機の起動直後に、吐出室に残る相対的に高い圧力の気体をベーン背圧空間に直接導入する圧力調整弁(トリガーバルブ)を設けることで、ベーン背圧を急速に高める技術が提案されている(特許文献1)。
【0009】
この圧力調整弁は、ベーン背圧空間と吐出室とを通じさせる通路と、ベーン背圧空間内の圧力と吐出室内の圧力との差に応じてこの通路を開閉する弁とを有するものであり、気体圧縮機の起動直後のように圧力差が小さいときは弁を開放することで、吐出室の比較的高圧の気体を通路を通ってベーン背圧空間に導入してベーン背圧を高め、これによりベーンを迅速に突出させる。
【0010】
一方、気体圧縮機の定常運転時は、圧力差が大きいため弁は閉鎖され、吐出室の気体は通路を通ってベーン背圧空間に導入されなくなり、これにより、ベーン背圧が過度に高められるのを防止して、ベーンとシリンダとが過度に強く接するのを防止している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0011】
【特許文献1】特開2008−223526号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0012】
ところで、定常運転時のベーン背圧空間には油分や冷媒ガスで満たされているが、非運転状態の長期化によって、冷媒ガスが液化した液冷媒も浸入し、ベーン背圧空間が油分や液冷媒など液体で完全に満たされてしまう場合がある。
【0013】
このような状況化で気体圧縮機の運転が再開されると、ベーンのわずかな動き(特に、ベーン溝に沈み込む動き)によっても、ベーン背圧空間内で液圧縮が発生し、この液圧縮により、このベーン背圧空間に通じる圧力調整弁にも過度の圧力が作用する虞がある。
【0014】
本発明は上記事情に鑑みなされたものであり、ベーン背圧空間内での液圧縮を防止して圧力調整弁に影響が及ぶのを防止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】
【0015】
本発明に係る気体圧縮機は、圧力調整弁の通路のうち、ベーン背圧空間に臨む側の開口を、ベーン背圧空間の上端よりも下方の位置で開口させることで、あるいは、ベーン背圧空間を、その開口よりも上方まで広がって形成されたものとすることで、ベーン背圧空間内に気体を閉じ込める空間(圧力調整弁の通路の開口よりも上方の空間)が形成され、この空間内には液冷媒や冷凍機油等の液体が充填されないため、ベーン背圧空間内での液圧縮を防止するものである。
【発明の効果】
【0016】
本発明に係る気体圧縮機によれば、ベーン背圧空間内での液圧縮を防止して圧力調整弁に影響が及ぶのを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【0017】
【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である。
【図2】図1におけるA−A線に沿った断面を示す断面図である。
【図3】(a)は図1における矢視Bによるサイクロンブロックおよびリヤサイドブロックを示す図であり、(b)は(a)のサイクロンブロックをリヤサイドブロック側から見た背面図である。
【図4】図3(a)におけるD−D線に沿った断面を示す断面図である。
【図5】他の実施形態の一例を示す、図3(a)相当の図である。
【図6】ベーン背圧空間における、トリガーバルブの通路の開口を示す図であり、(a)は冷凍機油や液冷媒の溜まった様子を示す図であり、(b)は溜まった冷凍機油や液冷媒が攪拌される様子を示す図である。
【図7】ベーン背圧空間からベーン溝に至る経路における気体の閉じ込め空間を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0018】
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。
(構成)
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(以下、単にコンプレッサ100という。)を示す縦断面図、図2は図1におけるA−A線に沿った横断面を示す図である。
【0019】
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。
【0020】
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。
【0021】
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。
【0022】
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の内部に収容された圧縮機本体70と、サイクロンブロック60(油分離器)と、フロントヘッド12に取り付けられ、図示しない駆動源からの駆動力を圧縮機本体に伝える伝達機構80とを備えている。
【0023】
ケース11は、一端が閉じられた筒状体を呈し、フロントヘッド12は、このケース11の開放された側の端部を覆うように組み付けられている。また、フロントヘッド12には、蒸発器から低圧の冷媒ガスGが吸入される吸入ポート(図示を略す。)が形成され、一方、ケース11には、圧縮機本体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(図示を略す。)が形成されている。
【0024】
ハウジング10の内部には、ハウジング10の内面と圧縮機本体の外面とによって、吸入ポートに通じる空間である吸入室31と吐出ポートに通じる空間である吐出室21とが区画して形成されている。
【0025】
圧縮機本体70は、回転軸51と、ロータ50と、シリンダ40と、5つのベーン58と、フロントサイドブロック30と、リヤサイドブロック20とからなる。
【0026】
回転軸51は、伝達機構80によって伝達された駆動力により軸回りに回転駆動される。
【0027】
ロータ50は、回転軸51と同軸の円柱状を呈し、回転軸51と一体的に回転する。
【0028】
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が略楕円形状の内周面49を有するとともに、両端が開放された形状を呈している。
【0029】
ベーン58は、ロータ50の両端面まで延びたベーン溝59に埋設され、ベーン溝59のうちロータ50の両端面に開口した部分を介して供給された冷凍機油Rによるベーン背圧を受けて、ロータ50の外周面から外方に向けて(シリンダ40の内周面49に向けて)突出可能とされ、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5つ備えられている。
【0030】
フロントサイドブロック30は、シリンダ40の両側端面のうち吸入室31側の端面を覆うように固定され、リヤサイドブロック20は、シリンダ40の両側端面のうち吐出室21側の端面を覆うように固定されている。
【0031】
また、これら2つのサイドブロック20,30の略中央部には、ロータ50の両端面から突出した回転軸51の部分をそれぞれ回転自在に支持する軸受けとしての貫通孔が形成されている。
【0032】
圧縮機本体70のうち、2つのサイドブロック20,30およびシリンダ40で囲まれた内部には、5つの圧縮室48が形成されている。
【0033】
これらの圧縮室48は、2つのサイドブロック20,30、シリンダ40、ロータ50および回転軸51の回転方向に相前後する2つのベーン58,58によって区画された空間である。
【0034】
そして、これらの圧縮室48は、ロータ50の回転にしたがってその容積が増減を繰り返すことで、圧縮室48の内部に吸入された冷媒ガスGを圧縮する。
【0035】
具体的には、圧縮室48の容積が増加する行程において、吸入室31の冷媒ガスGを、フロントサイドブロック30に形成された吸入窓(図示を略す。)を介して圧縮室48内に吸入し、容積が減少する行程において、圧縮室48内に閉じこめられた冷媒ガスGを圧縮し、これによって冷媒ガスGは高温、高圧となり、シリンダ40、ケース11および2つのサイドブロック20,30で囲まれて区画された空間である吐出チャンバ43(図2参照)に吐出される。
【0036】
吐出チャンバ43に吐出された高温、高圧の冷媒ガスGは、リヤサイドブロック20のうち吐出チャンバ43を区画する部分に形成されたチャンバ孔44を通って吐出される。
【0037】
この吐出された冷媒ガスGは、サイクロンブロック60に導入される。
【0038】
サイクロンブロック60は、リヤサイドブロック20に密着して取り付けられるとともに下端部が閉じた略円筒状の外周壁を有する本体部64と、その外周壁の内部空間に、外周壁の円筒と略同軸に設けられたパイプ65とを備えている。
【0039】
サイクロンブロック60の、リヤサイドブロック20に密着される面(以下、背面という。図3(b)参照)には、上述した2つのチャンバ孔44にそれぞれ臨む凹部61a,62aが形成されている。
【0040】
これらの凹部61a,62aのうち一方の凹部61aは、サイクロンブロック60の背面に形成された溝61に通じ、他方の凹部62aは、サイクロンブロック60の背面に形成された溝62に通じている。
【0041】
2つの溝61,62は、凹部61aに通じた側とは反対側の端部と凹部62aに通じた側とは反対側の端部とにおいて交わって合流部63となり、この合流部63は、本体部64の外周壁の内側とパイプ65の外側との間の空間に通じている。
【0042】
したがって、リヤサイドブロック20の各チャンバ孔44から吐出した冷媒ガスGは、各チャンバ孔44に対応したサイクロンブロック60の凹部61a,62aに流入し、各凹部61a,62aから対応する溝61,62を流れて合流部63に到達する。
【0043】
冷媒ガスGは、合流部63からさらに、本体部64の外周壁の内側とパイプ65の外側との間の空間に導かれ、その空間内を螺旋状に旋回しながら下方に移動する。
【0044】
圧縮室48から吐出された冷媒ガスGには冷凍機油Rが混在しているが、冷媒ガスGが上記空間を旋回しているときは、その混在している冷凍機油Rも含めた冷媒ガスGに強い遠心力が作用する。
【0045】
この結果、冷媒ガスGに混在している冷凍機油Rは、その遠心力によって冷媒ガスGから分離され、本体部64の内側の底部に落ち、その底部に形成された排出孔64cから図示下方に噴出され、吐出室21の底部に溜められる。
【0046】
一方、冷凍機油Rが分離された冷媒ガスGは、パイプ65の内側の空間を通って図示上方に流れて、サイクロンブロック60の上端の開口から吐出室21を通り、前述した吐出ポートからコンプレッサ100の外部に吐出される。
【0047】
また、サイクロンブロック60の背面には、リヤサイドブロックの軸受けとしての貫通孔の周囲に形成されたボスと嵌め合わされる丸穴68が形成されていて、サイクロンブロック60がリヤサイドブロック20に密着して取り付けられた状態において、この丸穴68とリヤサイドブロック20のボスの端面との間には、後述するベーン背圧空間69が形成されている。
【0048】
さらに、サイクロンブロック60には、後述する、コンプレッサ100の起動時におけるベーン58の迅速な突出を補助するトリガーバルブ66(圧力調整弁)が設けられている。
【0049】
このトリガーバルブ66は、図4に示すように、吐出室21とベーン背圧空間69とを通じさせる通路66aと、この通路66aを閉鎖する位置(以下、閉鎖位置という。)と開放する位置(以下、開放位置という。)との間を移動可能とされたボール弁体66bと、ボール弁体66bを開放位置の側に弾性力で押圧する(付勢する)バネ66cと、ボール弁体66bが吐出室21に脱落するのを阻止する弁体止めピン66dと、を有している。
【0050】
ここで、上記閉鎖位置は、ボール弁体66bの外周面が、通路66aに形成された座66eに接した位置であり、一方、上記開放位置は、ボール弁体66bの外周面が、通路66aの座66eから離れた範囲の位置である。
【0051】
また、弁体止めピン66dは、開放位置にあるボール弁体66bに接することで、ボール弁体66bの脱落を阻止している。
【0052】
ボール弁体66bには、開放位置に向けて、ベーン背圧空間69の圧力に応じた荷重とバネ66cの弾性力とが合力が作用し、一方、閉鎖位置に向けて、吐出室の圧力に応じた荷重が作用している。
【0053】
そして、吐出室21の圧力とベーン背圧空間69の圧力との差が、バネ66cの弾性力を上回っているときは、ボール弁体66bは閉鎖位置にあって、通路66aを閉鎖し、吐出室21とベーン背圧空間69との間の気体や流体の流通は阻止される(トリガーバルブ66が閉じている)。
【0054】
このように、トリガーバルブ66が閉じているのは、コンプレッサ100が定常運転しているときなどである。
【0055】
一方、吐出室21の圧力とベーン背圧空間69の圧力との差が、バネ66cの弾性力を下回っているときは、ボール弁体66bは開放位置にあって、通路66aを開放し、吐出室21とベーン背圧空間69との間の気体や流体の流通は許容される(トリガーバルブ66が開いている)。
【0056】
このように、トリガーバルブ66が開いているのは、コンプレッサ100が比較的長く停止している状態や、その状態から運転を再開した直後(起動直後)などである。
【0057】
なお、通路66aは直線状に形成されているが、ボール弁体66bが配置されている側(吐出室21に臨む側)の開口66fは、冷媒ガスGが噴出する上端の開口面64aよりも上方の領域E1、すなわちボール弁体66bがサイクロンブロック60から断続的に噴出する冷媒ガスGの噴出圧力(動圧)の影響を受け得る領域E1にはなく、かつ冷凍機油Rが噴出する排出孔64cが形成された底面64bよりも下方の領域E2、すなわちボール弁体66bがサイクロンブロック60から断続的に噴出する冷凍機油Rの噴出圧力(動圧)の影響を受け得る領域E2にもない。
【0058】
つまり、トリガーバルブ66は、吐出室21側において、サイクロンブロック60から噴出する冷媒ガスGや冷凍機油Rの動圧の影響を受けない領域(領域E1を除いた領域かつ領域E2を除いた領域)に臨んでいる。
【0059】
一方、通路66aの、ベーン背圧空間69に臨む側の開口66gは、図3および図7に示すように、ベーン背圧空間69の最上部69a(上端)よりも下方の位置で開口している。
【0060】
このことは、ベーン背圧空間69の側からみると、ベーン背圧空間69が開口66gよりも上方まで広がって形成されていることになる。
【0061】
また、ベーン背圧空間69には、リヤサイドブロック20に形成された2つのサライ溝25,25にそれぞれ通じる連通路24,24(ベーン58に向けた通路)が接続されているが、ベーン背圧空間69の、連通路24,24が接続された部分も、ベーン背圧空間69の最上部69aよりも下方の位置である。
【0062】
また、この開口66gは、図6(a)に示すように、回転軸51の中心Cと同心となるベーン背圧空間69の中心C(つまり、回転軸51の中心C)よりも上方の位置(中心Cよりも高さhだけ高い位置)で開口している。
【0063】
すなわち、前述したように通路66aは直線状に延びているが、その通路66aの延びた方向Vは、延長してもベーン背圧空間69の中心Cを通過することはなく、通路66aは、ベーン背圧空間69の中心Cから偏心して形成されている。
【0064】
吐出室21の底部に溜められた冷凍機油Rは、コンプレッサ100の摺動部等を潤滑・冷却・清浄するとともに、ベーン58をシリンダ40の内周面49に向けて突出させて、その先端を内周面49に当接させた状態に付勢するようにベーン58に背圧を作用させるなどに用いられる。
【0065】
圧縮機本体70のリヤサイドブロック20には、吐出室21の底部に溜められ、吐出室21に吐出された冷媒ガスGの圧力により高圧となった冷凍機油Rを、ロータ50の端面まで導く導油路23が形成されている。
【0066】
この導油路23はリヤサイドブロック20の軸受けまで延び、軸受けに導かれた冷凍機油Rの一部は、軸受けと回転軸51の外周面との間の僅かな隙間を通って、リヤサイドブロック20の端面に形成された油溜め用の溝であるサライ溝25に供給される。
【0067】
一方、軸受けに導かれた冷凍機油Rの他の一部は、軸受けと回転軸51の外周面との間の僅かな隙間を通って、サイクロンブロック60が取り付けられている側のベーン背圧空間69に導かれ、このベーン背圧空間69から連通路24を通ってサライ溝25に供給される。
【0068】
なお、これらサライ溝25に供給された冷凍機油Rは、回転軸51の外周面と軸受けとの間の僅かな隙間を通過する間に、圧力損失を受けるため、吐出室21にあるときの圧力よりも低くなっている。
【0069】
また、シリンダ40およびフロントサイドブロック30にも、リヤサイドブロック20と同様に、冷凍機油Rを、ロータ50の他方の端面まで導く導油路46,33が形成されている。
【0070】
この導油路33はフロントサイドブロック30の軸受けまで延び、導油路23,46,33を介してフロントサイドブロック30の軸受けに導かれた冷凍機油Rは、この軸受けと回転軸51の外周面との間の僅かな隙間を通って、フロントサイドブロック30の端面に形成されたサライ溝35に供給される。
【0071】
ここで、ロータ50の回転に伴って各ベーン溝59も回転するが、これらベーン溝59の、ロータ50の両端面でそれぞれ開口する部分が、リヤサイドブロック20のサライ溝25、フロントサイドブロック30のサライ溝35にそれぞれ対向している期間中に、サライ溝25,35から冷凍機油Rがベーン溝59に供給され、この供給された冷凍機油Rがベーンを突出させるベーン背圧として作用する。
(作用)
以上のように構成された実施形態のコンプレッサ100によれば、通常の運転状態、すなわち、ベーン58に適正な背圧が作用して5つの圧縮室48が形成され、予め設定されている定格出力(排気量等)が得られる運転状態のときは、サイクロンブロック60に設けられているトリガーバルブ66は閉じている。
【0072】
つまり、コンプレッサ100は、通常の運転状態においては、吐出室21の圧力がベーン背圧空間69の圧力よりも相当程度高いため、トリガーバルブ66のボール弁体66bに作用する閉鎖位置に向かう荷重(吐出室21の圧力に応じた荷重)は、開放位置に向かう荷重(ベーン背圧空間69の圧力に応じた荷重とバネ66cの弾性力との和)を上回り、ボール弁体66bの外周面が通路66aの座66eに接し、通路66aは閉鎖され、吐出室21の高い圧力が、通路66aを通ってベーン背圧空間69に作用することがなく、吐出室21の高い圧力がベーン背圧空間69に作用したと仮定したときに生じうる問題、すなわちベーン58の背圧が過度に大きくなって、ベーン58の先端とシリンダ40の内周面49との接触圧力が高くなり、摩擦損失が大きくなるという問題を回避することができる。
【0073】
一方、コンプレッサ100が長く停止状態(非運転状態)に置かれると、冷媒ガスGの圧力が空気調和システムの全体で均一化するように変化する。
【0074】
この結果、吐出室21の内圧が低下し、これによりベーン溝59の背圧が低下し、いくつかのベーンは自重によりロータ50のベーン溝59内に沈み込んでしまい、圧縮室48が形成されない状態となっている。
【0075】
ここで、トリガーバルブ66を備えていないコンプレッサの場合は、この状態でコンプレッサ100が起動されると、起動直後の初期段階において、一部の圧縮室48が形成されていないため吐出室21の圧力が急激に高められず、したがってベーン溝59に作用する背圧も急激には高められず、結果的に全ての圧縮室48が形成されるまでに長い時間がかかり、通常の運転状態で安定するまでに長い時間を要することになる。
【0076】
しかし、本実施形態のコンプレッサ100はトリガーバルブ66を備えていて、上述の状態では、トリガーバルブ66のボール弁体66bに作用する閉鎖位置に向かう荷重(吐出室21の圧力に応じた荷重)は、開放位置に向かう荷重(ベーン背圧空間69の圧力に応じた荷重とバネ66cの弾性力との和)を下回り、ボール弁体66bの外周面が通路66aの座66eから離れ、通路66aは開放され、ベーン背圧空間69の圧力との比較では相対的に高い圧力の吐出室21の冷媒ガスGが、通路66aを通ってベーン背圧空間69に流れ込み、これによってベーン背圧空間69の圧力が高められ、ベーン溝59の圧力が高められ、ベーン58の迅速な突出を補助する。
【0077】
これにより、コンプレッサ100が通常の運転状態で安定するまでに要する時間を短縮することができる。
【0078】
なお、コンプレッサ100が通常の運転状態で安定するまでの間に、または安定した後は吐出室21の圧力は相当程度高められるため、トリガーバルブ66のボール弁体66bに作用する閉鎖位置に向かう荷重(吐出室21の圧力に応じた荷重)が、開放位置に向かう荷重(ベーン背圧空間69の圧力に応じた荷重とバネ66cの弾性力との和)を上回る。
【0079】
これにより、ボール弁体66bの外周面が通路66aの座66eに接して通路66aは閉鎖され、ベーン背圧空間69に、相対的に圧力の高い吐出室21の冷媒ガスGが流れ込むことがない。
【0080】
したがって、ベーン溝59に作用するベーン背圧が通常の運転状態(ベーン58の先端がシリンダ40の内周面49から離れることで圧縮室48を形成しなくなることが発生しない状態)における圧力を大きく超えて過度に高められることがなく、ベーン背圧が過度に高められたときに生じる摩擦抵抗の増大を防止することができる。
【0081】
また、本実施形態のコンプレッサ100はトリガーバルブ66がサイクロンブロック60に設けられていることにより、圧縮機本体70に設けるためのスペースが存在しないか足りない場合であっても、トリガーバルブ66を設けることができる。
【0082】
ここで、本実施形態のコンプレッサ100は、図3に示したようにトリガーバルブ66がサイクロンブロック60から噴出する冷媒ガスGや冷凍機油Rの動圧の影響を受けない領域(領域E1を除いた領域かつ領域E2を除いた領域)に配置されている。
【0083】
特に、その吐出室21に臨む側の開口66fが、冷媒ガスGが噴出するサイクロンブロック60の開口面64aよりも上方の領域E1になく、かつ冷凍機油Rが噴出するサイクロンブロック60の排出孔64cが形成された底面64bよりも下方の領域E2にもない。
【0084】
したがって、トリガーバルブ66のボール弁体66bは、サイクロンブロック60から噴出する冷媒ガスGや冷凍機油Rの動圧の影響を受けない。
【0085】
すなわち、トリガーバルブ66の動作は、吐出室21の圧力とベーン背圧空間69の圧力とバネ66cのバネ定数とに依存するが、このうち予め設定されているのはバネ66cのバネ定数であり、そのバネ定数は、吐出室21の圧力(静圧)およびベーン背圧空間69の圧力(静圧)に基づいて設定されている。
【0086】
しかし、仮にトリガーバルブ66、特に吐出室21に臨む側の開口66fが、冷媒ガスGの動圧の影響を受け得る領域E1や冷凍機油Rの動圧の影響を受け得る領域E2に配置されているものでは、トリガーバルブ66のボール弁体66bが受ける吐出室21の圧力(動圧の影響を受けた圧力)が、バネ66cのバネ定数を設定する際に想定されていた吐出室21の圧力(静圧)とは異なる圧力となる。
【0087】
つまり、トリガーバルブ66は、想定されていた圧力とは異なる圧力で動作することになり、トリガーバルブ66の機能が適切に発揮されない虞がある。
【0088】
しかし、本実施形態のコンプレッサ100は、トリガーバルブ66の開口66fが、サイクロンブロック60から断続的に噴出する冷媒ガスGの動圧の影響を受けない位置で開口していて、ボール弁体66bはその動圧による影響を受けず、したがって、トリガーバルブ66は、想定されていた圧力で動作することになり、トリガーバルブ66の機能を適切に発揮させることができる。
【0089】
しかも、本実施形態のコンプレッサ100は、トリガーバルブ66の開口66fが、サイクロンブロック60から噴出する冷凍機油Rの動圧の影響も受けない位置で開口していて、ボール弁体66bはその動圧による影響も受けず、したがって、トリガーバルブ66は、想定されていた圧力で動作が一層確実となり、トリガーバルブ66の機能を一層適切に発揮させることができる。
【0090】
なお、図3に示すように、この開口66fが吐出室21に臨んでいる向きVが、サイクロンブロック60から噴出する冷媒ガスGの向きや冷凍機油Rの向きに対して、それぞれ略直交する向きであるため、これら冷媒ガスGの動圧による影響と冷凍機油Rの動圧による影響とを効果的に同時に受けにくくすることができる。
【0091】
本実施形態のコンプレッサ100は、トリガーバルブ66の吐出室21に臨んだ開口66fが、サイクロンブロック60から噴出する冷媒ガスGの動圧の影響および冷凍機油Rの動圧の影響を受けない領域で開口しているものであるが、本発明の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、トリガーバルブ66の吐出室21に臨んだ開口66fが、サイクロンブロック60から噴出する冷媒ガスGの動圧の影響のみを受けない領域で開口しているものであってもよい。冷凍機油Rの動圧による影響は、冷媒ガスGの動圧による影響よりも小さいため、冷凍機油Rの動圧による影響を排除するだけでも、トリガーバルブ66の動作の精度を向上させることができるからである。
【0092】
したがって、トリガーバルブ66の開口66fの吐出室21に臨んでいる向きVも、サイクロンブロック60から噴出する冷媒ガスGの向きや冷凍機油Rの向きに対して、それぞれ略直交する向きであるものに限定されない。
【0093】
また、本実施形態のコンプレッサ100は、トリガーバルブ66の吐出室21に臨んだ開口66fを、サイクロンブロック60から噴出する冷媒ガスGの動圧の影響および冷凍機油Rの動圧の影響を受けない領域(領域E1および領域E2を除いた領域)に開口させることで、トリガーバルブ66の動作がサイクロンブロック60から噴出する冷媒ガスGの動圧の影響および冷凍機油Rの動圧の影響を受けないようにしたものであるが、本発明の気体圧縮機はこの形態に限定されるものではない。
【0094】
すなわち、例えば図5に示すように、トリガーバルブ66の開口66fの周囲(周囲の全部でなくてもよい。)を覆って、噴出する冷媒ガスGおよび冷凍機油Rを遮蔽する遮蔽板64d,64dを設けた構成を採用することもできる。
【0095】
このような構成によっても、トリガーバルブ66の動作がサイクロンブロック60から噴出する冷媒ガスGの動圧の影響および冷凍機油Rの動圧の影響を受けないようにすることができる。
【0096】
この場合、図5に示したように、トリガーバルブ66の吐出室21に臨んだ開口66fを、サイクロンブロック60から噴出する冷媒ガスGの動圧の影響および冷凍機油Rの動圧の影響を受けない領域(領域E1および領域E2を除いた領域)に開口させる必要はなく、そのような動圧の影響を受ける領域に開口66fを開口させたものにあっては、それらの動圧の影響を受けないように、例えばサイクロンブロック60に遮蔽板64d,64dを設けて、その遮蔽板64d,64dによって冷媒ガスGの動圧の影響および冷凍機油Rの動圧の影響を阻止すればよい。
【0097】
なお、動圧の影響を受けないように開口66fの近傍などに設ける部材としては、上述した2つの平板状の2つの遮蔽板64d,64dに限定されるものではなく、他の形状や数の遮蔽部材を適用することもできる。また、サイクロンブロック60と別体で形成したものに限定されず、鋳物として一体的に形成したものであってもよい。
【0098】
図5においては、この遮蔽板64d,64dは、トリガーバルブ66の吐出室21に臨んだ開口66fを、サイクロンブロック60から噴出する冷媒ガスGの動圧の影響および冷凍機油Rの動圧の影響を受けない領域に開口させたうえで付加的に設けられたものとして記載されているため、トリガーバルブ66の動作に対する、冷媒ガスGの動圧の影響および冷凍機油Rの動圧の影響を、一層確実に排除することができるが、これらの遮蔽板64d,64dは上述したように、開口66fが、サイクロンブロック60から噴出する冷媒ガスGの動圧の影響を受ける領域E1または冷凍機油Rの動圧の影響を受ける領域E2に開口されたものに設けたものであってもよい。
【0099】
また、この開口66gは、図6(a)に示したように、ベーン背圧空間69の中心Cよりも上方の位置で開口していて、通路66aはベーン背圧空間69の中心Cから偏心しているため、トリガーバルブ66が開放されて吐出室21からこの通路66aを通ってベーン背圧空間69に流れ込んだ冷媒ガスGは、同図の矢印で示すような一方向(図6(a)において、中心Cを中心とした時計回り方向)への流れを生じさせる。
【0100】
そして、そのような一方向への流れとなった冷媒ガスGが、図6(b)に示すように、ベーン背圧空間69に存在している冷凍機油Rの油面を傾けるように押圧し、冷凍機油Rを揺動させ、攪拌させることで、冷凍機油Rに冷媒ガスGが混じり合ったり、冷凍機油Rをミスト化させやすくなる。
【0101】
ベーン背圧空間69における、冷媒ガスGが混在した冷凍機油Rやミスト化した冷凍機油Rは、連通路24、サライ溝25、ベーン溝59を順次通って、ベーン58に背圧として付与されるが、このベーン背圧空間69からベーン溝59に至る流通経路では、ミスト化されていない液状の冷凍機油Rだけが通過するよりも冷媒ガスGの混在した冷凍機油Rやミスト化した冷凍機油Rが通過する方が、通過速度が速くなる。
【0102】
つまり、冷凍機油Rは冷媒ガスGに比べて粘性が高いため、ベーン背圧空間69からベーン溝59に至る流通経路を冷凍機油Rが通過する際には、その粘性抵抗により、ベーン背圧として作用するまでにタイムラグが生じやすくなる。
【0103】
これに対して、冷媒ガスGは冷凍機油Rに比べて粘性が低いため、ベーン背圧空間69からベーン溝59に至る流通経路を、冷媒ガスGが混在した冷凍機油Rが通過する際の粘性抵抗は、冷凍機油R単独での粘性抵抗よりも小さく、したがって、ベーン背圧として作用するまでのタイムラグが、冷凍機油R単独でのタイムラグよりも格段に小さくなる。
【0104】
小さい粒状にミスト化した冷凍機油Rも同様に、ミスト化されていない塊の冷凍機油Rよりも抵抗が小さいためタイムラグが小さくなる。
【0105】
よって、トリガーバルブ66が開放されて吐出室21から通路66aを通ってベーン背圧空間69に流れ込んだ冷媒ガスGによるベーン58の突出に要する時間を短縮することができる。したがって、ベーン58の突出を迅速に行うことができる。
【0106】
なお、ベーン背圧空間69の中心Cに対する通路66aの偏心方向(上方に偏心または下方に偏心)としては、ベーン背圧空間69内に回転軸51の端部が露出しているときは、偏心によって生じるベーン背圧空間69内での冷媒ガスGの流れの向き(回転方向)が、ベーン背圧空間69内で露出している回転軸51の回転方向と一致するように同じ方向となるように偏心させることが好ましい。
【0107】
つまり、ベーン背圧空間69の中心Cに対する開口66gの向きが、開口66gからベーン背圧空間69に流れ込んだ冷媒ガスGによってベーン背圧空間69内で生じる冷媒ガスGの回転方向が回転軸51の回転方向と一致するように、向けられていることが好ましい。
【0108】
このように構成されたものでは、ベーン背圧空間69内での冷媒ガスGによる流れと回転軸51の回転によって生じる冷凍機油R等の流れとが相俟って、ベーン背圧空間69内での冷媒ガスGおよび冷凍機油Rを強く攪拌することができ、上述したベーン58の突出の迅速性を一層向上させることができる。
【0109】
また、本実施形態のコンプレッサ100は、トリガーバルブ66の通路66aの、ベーン背圧空間69に臨む側の開口66gが、ベーン背圧空間69の最上部69aよりも下方の部分で開口しているため、ベーン背圧空間69の内部に、冷媒ガスGが液化した液冷媒Lや冷凍機油Rが多く溜まって、トリガーバルブ66の通路66aの開口66gが、その溜められた液冷媒L乃至冷凍機油Rによって塞がれた状態となり、ベーン背圧空間69、連通路24(ベーン58に向けて延びた通路)、サライ溝25およびベーン溝59が閉じた空間となった場合であっても、液冷媒L乃至冷凍機油Rにより塞がれた開口66gよりも上方には、冷媒ガスGが閉じこめられて残存する空間69bが残される。
【0110】
ここで、ベーン背圧空間69の、連通路24が接続された部分も、ベーン背圧空間69の最上部69aよりも下方の位置である。
【0111】
このように構成されたコンプレッサ100は、ベーン背圧空間69、連通路24、サライ溝25およびベーン溝59の全てが液冷媒L乃至冷凍機油Rの液体によって完全に充填されることはない。
【0112】
したがって、ベーン58がベーン溝59に強制的に押し戻されて、これらベーン背圧空間69、連通路24、サライ溝25およびベーン溝59内の液体(液冷媒Lや冷凍機油R)が圧縮される状態となっても、気体である冷媒ガスGが残存する空間69bが緩衝空間となって液圧縮状態に陥るのを防止することができる。
【0113】
これにより、トリガーバルブ66のボール弁体66bとピン66dとの間で、液圧縮による過度の荷重が作用するのを防止することができ、トリガーバルブ66の破損等影響が及ぶのを防止することができる。
【0114】
なお、本実施形態のコンプレッサ100は、トリガーバルブ66として、ボール弁体66bとバネ66cとを用いた構成のものを適用したものであるが、本発明に係る気体圧縮機は、この形態の圧力調整弁(トリガーバルブ)に限定されるものではなく、バネ66cに代えて他の弾性部材を適用したものや、ボール弁体66bに代えて弾性変形する板状の弁体を適用したものなど、公知の種々のものを適用することができる。
【符号の説明】
【0115】
66 トリガーバルブ(圧力調整弁)
66a 通路
66g 開口
69 ベーン背圧空間
69a 最上部(上端)
69b 空間
100 コンプレッサ(気体圧縮機)
R 冷凍機油(油分)
G 冷媒ガス(気体)

【特許請求の範囲】
【請求項1】
ハウジング内に、導入された気体を高圧に圧縮するベーンロタリー形式の圧縮機本体と、前記高圧の気体に混在した油分を分離する油分離器とを備え、
前記油分離器に、前記圧縮機本体と前記ハウジングとによって形成された吐出室と前記圧縮機本体のベーンを突出させるベーン背圧が作用するベーン背圧空間とを通じさせる通路が形成されているとともに、前記通路を開閉する弁体が設けられ、
前記通路のうち、前記ベーン背圧空間に臨む側の開口が、前記ベーン背圧空間の上端よりも下方の位置で開口していることを特徴とする気体圧縮機。
【請求項2】
ハウジング内に、導入された気体を高圧に圧縮するベーンロタリー形式の圧縮機本体と、前記高圧の気体に混在した油分を分離する油分離器とを備え、
前記油分離器に、前記圧縮機本体と前記ハウジングとによって形成された吐出室と前記圧縮機本体のベーンを突出させるベーン背圧が作用するベーン背圧空間とを通じさせる通路が形成されているとともに、前記通路を開閉する弁体が設けられ、
前記ベーン背圧空間は、前記通路のうち前記ベーン背圧空間に臨む側の開口よりも上方まで広が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】
前記圧縮機本体に、前記ベーン背圧空間から前記ベーンに向けて延びた通路が形成され、前記ベーン背圧空間の、前記通路が接続された部分が、前記ベーン背圧空間の上端よりも下方の位置であ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。

【図1】
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【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】
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【公開番号】特開2012−246848(P2012−246848A)
【公開日】平成24年12月13日(2012.12.13)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2011−119554(P2011−119554)
【出願日】平成23年5月27日(2011.5.27)
【出願人】(000004765)カルソニックカンセイ株式会社 (3,404)
【Fターム(参考)】