JP2005127306A - 車載用ロータリ圧縮機 - Google Patents

Abstract

【課題】
高速回転が可能な車載用ロータリ圧縮機を提供する。
【解決手段】
上記課題を解決するために、圧縮機１１２は、フロント回転ピストン３０ａ及びリア回転ピストン３０ｂが、その外周に設けられたフロントローラ３２及びリアローラ３３がクランクシャフト３１からの回転力をフロント側ニードル軸受３４及びリア側ニードル軸受３５を介して受け、これによってフロントローラ３２及びリアローラ３３がフロントシリンダ２１及びリアシリンダ２２に対して偏心して回転運動するように構成されている。これにより、圧縮機１１２は、フロントローラ３２の外周面とフロントシリンダ２１の内周面との間及びリアローラ３３の外周面とリアシリンダ２２の内周面との間の機械損失を低減することができ、高速回転による圧縮効率を向上させることができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、自動車の空調装置に用いられる車載用ロータリ圧縮機に関する。

ロータリ圧縮機には、特許文献１に記載されたスライディングベーン型ロータリ圧縮機と、特許文献２に記載されたローリングピストン型ロータリ圧縮機がある。自動車の空調装置には前者のロータリ圧縮機を用いるのが一般的である。後者のロータリ圧縮機は家庭用のルームエアコンなどに用いられている。

特開平１１−３５１１７３号公報 特開２００１−１６５０６５号公報

近年、自動車の省燃費化に伴って空調装置の省動力化が要求されている。特にそれに用いられる圧縮機の省動力化が望まれている。圧縮機の省動力化を図るためには圧縮効率をこれまで以上に向上させる必要がある。圧縮効率の向上にあたっては低コストで実現できることが好ましい。

ところが、自動車の空調装置に用いられてきた前者の圧縮機においてこれまで以上に回転速度を上げると、ロータからシリンダの内部に出没してシリンダの内周面に摺動接触する５つのベーンとシリンダとの間の滑り速度が大きくなり、摩擦による機械損失が大きくなる。前者の圧縮機において機械損失を低減するためには、潤滑油の給油回路の改良などによって潤滑性能を向上させることが考えられるが、コストアップの要因になり得る。この点、後者の圧縮機は前者の圧縮機よりも機械損失が小さい。このため、前者の圧縮機に替えて後者の圧縮機を自動車に搭載することが考えられる。

しかしながら、後者の圧縮機では、回転ピストンの外周に設けられたローラが回転軸の回転力をすべりによって受けている（すべり軸受を介して受けている）ので、高速回転に対して限界がある。本願発明者らの実験によれば、圧縮機の回転数が７０００rpm で限界に達することが確認された。従って、後者の圧縮機を自動車の空調装置に適用する場合には高速回転への対応が必須となる。

本発明は、高速回転が可能な車載用ロータリ圧縮機を提供する。

本発明の特徴は、回転ピストンが、その外周に設けられたローラが回転軸からの回転力を転がり軸受を介して受け、これによってローラがシリンダに対して偏心して回転運動するように構成されていることにある。

本発明によれば、回転軸とローラとの間に転がり軸受を介在させているので、回転軸とローラとの間の摩擦による機械損失及びベーンとローラの外周面との間の摩擦による機械損失を低減しながら、ローラをシリンダに対して偏心して回転運動させることができる。従って、本発明によれば、圧縮機を高速（前述した従来技術の限界である回転数よりも大きい回転数）で回転させることができる。

本発明によれば、圧縮機を高速で回転させることができるので、圧縮機の圧縮効率を向上させて、圧縮機の省動力化を図ることができる。従って、本発明によれば、自動車の省燃費化に貢献することができる。

本発明の最も代表的な最良の実施形態は、回転軸に対して偏心して設けられた回転ピストンが、内部に出没可能なベーンが設けられたシリンダの内部で、シリンダの内周面及びベーンに接しながらシリンダに対して偏心して回転運動し、シリンダの内部に導かれた媒体を圧縮する車載用ロータリ圧縮機であって、シリンダが軸方向に複数並設されて筐体内に収納されており、回転ピストンが、その外周に設けられたローラが回転軸からの回転力を転がり軸受を介して受け、これによってローラがシリンダに対して偏心して回転運動するように構成されている車載用ロータリ圧縮機にある。

本発明の実施例を図１乃至図７に基づいて説明する。

図７は、本実施例の自動車に搭載された空調装置（カーエアコンシステム）の概略構成を示す。図において１００は自動車の車体である。車体１００の前部にはエンジンルーム１１０が設けられている。エンジンルーム１１０の後部には、エンジンルーム１１０とは仕切られた車室１２０が設けられている。エンジンルーム１１０は、自動車を駆動するために必要な機器及び空調装置を構成する一部の機器などを収納するための部屋である。車室１２０は、運転席１２５に座ってハンドル１２４を操作する運転者、助手席１２６や後部座席（図示省略）に座る同乗者が乗車するための部屋である。車室１２０の内部（具体的にはエンジンルーム１１０側でダッシュボード（図示省略）の下部）には、空調装置を構成する一部の機器が収納されている。

エンジンルーム１１０の内部において１１１は、変速機（図示省略）を介して車輪（前輪）の駆動軸に回転駆動力を出力する内燃機関（エンジン）である。内燃機関１１１のクランクシャフトにはプーリー１１１ａが取り付けられている。内燃機関１１１には、空調装置の空調用冷媒を圧縮する圧縮機１１２が取り付けられている。圧縮機１１２のクランクシャフトにはクラッチ付きのプーリー１１２ａが取り付けられている。内燃機関１１１のプーリー１１１ａと圧縮機１１２のプーリー１１２ａは互いに駆動用ベルト１１６によって機械的に連結されている。これにより、内燃機関１１１の出力である回転駆動力が圧縮機１１２に供給（伝達）され、圧縮機１１２が回転駆動される。プーリー１１１ａの直径（外径）はプーリー１１２ａの直径（外径）よりも大きい。これにより、圧縮機１１２の回転速度は内燃機関１１１の回転速度よりも大きくなる。圧縮機１１２で圧縮された空調用冷媒は吐出配管１１９を介して凝縮器１１３に供給される。凝縮器１１３は、圧縮機１１２で圧縮した高温・高圧のガス状（気体状）の空調用冷媒を外気で冷やして液化するものであり、コンデンサとも呼ばれている。凝縮器１１３の後部にはラジェータ１１４が設けられている。ラジェータ１１４は、内燃機関１１１の冷却水を外気又はファンモータ１１５によって冷却する冷却器である。

車室１２０の内部において１２１は、クーリングユニットを構成するエバポレータである。エバポレータ１２１は空気流路の内部に配置されており、配管１１７を介して凝縮器１１３から供給された空調用冷媒を気化し、空気を冷却する。空気流路内でエバポレータ１２１の上流側にはインテークブロワ１２２が配置されている。インテークブロワ１２２は外気或いは内気を空気流路に送風する。空気流路内でエバポレータ１２１の下流側にはヒータユニット１２３が配置されている。ヒータユニット１２３は、エバポレータ１２１によって冷却された空気を暖める。インテークブロワ１２２によって空気流路に空気（外気或いは内気）が送風されると、その空気はエバポレータ１２１によって冷却される。冷却された空気は空気流路をヒータユニット１２３側に流れる。エバポレータ１２１とヒータユニット１２３との間の空気流路内にはエアミックスドワ（図示省略）が設けられている。エアミックスドアは、ヒータユニット１２３に流れる空気量とヒータユニット１２３をバイパスする空気量を制御するものであり、エバポレータ１２１によって冷却された空気を分流させる。ヒータユニット１２３側に分流した空気はヒータユニット１２３によって暖められ、ヒータユニット１２３をバイパスした空気と混合される。これにより、車室１２０内に送風される空気温度が制御される。混合した空気は、車室１２０内に設けられた複数の吹出し口のいずれかから車室１２０内に吹出される。これにより、車室１２０内の温度が設定温度に制御される。

エバポレータ１２１で気化された空調用冷媒は吸入配管１１８を介して圧縮機１１２に供給されて圧縮される。圧縮された空調用冷媒は吐出配管１１９を介して凝縮器１１３に供給されて液化される。液化された空調用冷媒は配管１１７を介してエバポレータ１２１に供給されて気化される。空調装置においてはその冷凍サイクルが繰り返される。吐出配管１１９，配管１１７及び吸入配管１１８は金属製の配管或いはフレキシブルホースで構成されている。

次に、本実施例の圧縮機１１２の構成について説明する。図１乃至図５は本実施例の圧縮機１１２の構成を示す。本実施例の圧縮機１１２は、２シリンダを備えたローリングピストン型圧縮機である。図１において、１０は筐体（ハウジング）であり、内燃機関１１１の筐体に固定されている。筐体１０は、蓋状のフロントカバー１１と、器状のリアカバー１２からなる密閉容器である。リアカバー１２のフロントカバー１１との軸方向対向面（軸方向接触面）には、環状の溝１２ａと、この溝１２ａに収納されたＯリング１２ｂから構成されたシール機構が設けられている。このシール機構によって筐体１０の内部は気密に保持されている。リアカバー１２の外周部の一部分（具体的にはリアカバー１２の水平方向の一方側の側部）には、吸入配管１１８（図７）が接続される吸入配管接続口１３が設けられている。リアカバー１２の外周部の一部分（具体的にはリアカバー１２の上部）には吐出配管１１９が接続される吐出配管接続口１４が形成されている。筐体１０の内部には、固定部２０及び回転部３０から構成された圧縮機構が収納されている。筐体１０の内側と圧縮機構との間は、圧縮機構部の内部よりも高い圧力の圧力室になっており、高圧チャンバ５１と呼ばれる。高圧チャンバ５１の底部には、後述する潤滑油５０（冷凍機油）が貯留されている。

固定部２０は圧縮機構のシリンダ部を構成するもので、その構成要素としてフロントシリンダ２１，リアシリンダ２２，仕切り板２４，フロントベア２３，リアベア２５及びリアベアカバー２７を備えている。フロントシリンダ２１及びリアシリンダ２２は、内周面が円形で軸方向両端部が開口した短筒体であり、仕切り板２４を介して軸方向に並設されている。仕切り板２４は、内周面が円形で軸方向両端部が開口した環状板部材である。フロントベア２３は、内周面が円形で軸方向両端部が開口した環状板部材であり、フロントシリンダ２１の軸方向一端部（フロントカバー１１側端部）の開口部を塞いでいる。リアベア２５は、内周面が円形で軸方向両端部が開口しかつ軸方向リアカバー１２側に突出した環状部材であり、リアシリンダ２２の軸方向一端部（リアカバー１２の側端部）の開口部を塞いでいる。

フロントベア２３及びリアベア２５は、フロントシリンダ２１，リアシリンダ２２及び仕切り板２４と共にフロントカバー１１に一体にシリンダ用締付けボルト２６で締め付け固定されている。フロントカバー１１のフロントベア２３との軸方向対向面(軸方向接触面)には、環状の溝１１ｂと、この溝１１ｂに収納されたＯリング１１ｃから構成されたシール機構が設けられている。このシール機構によってシリンダの内部は気密に保持されている。リアベアカバー２７は、内周面が円形で軸方向一端部（リアベア２５側端部）が開口し軸方向他端部（リアカバー１２側端部）が閉塞された環状部材であり、リアベア２５の軸方向一端部（リアカバー１２側端部）の開口部を塞いでいる。リアカバー２７の周壁には内部と外部とを連通するための孔が設けられており、その孔には潤滑油５０を吸い上げるための吸上げ管１８が接続されている。

回転部３０は圧縮機構の回転ピストン部を構成するもので、その構成要素としてクランクシャフト３１，フロント回転ピストン３０ａ，リア回転ピスト３０ｂ，フロントベーン３６，リアベーン３７，フロントバネ３８及びリアバネ３９を備えている。クランクシャフト３１はクロムモリブデン鋼製のものであって、筐体１０の軸方向一方端部側（フロントカバー１１側端部側）の外部からフロントカバー１１，フロントベア２３，フロントシリンダ２１，仕切り板２４，リアシリンダ２２を貫通してリアベア２５の内周部に至るように、筐体１０の軸方向他方端側（リアカバー１２側端部側）に延びている。そして、クランクシャフト３１は、フロントシリンダ２１とリアシリンダ２２が並設されて構成されたシリンダ部の軸方向両端側においてその軸方向両端部側が、フロントカバー１１の内周部に保持されたフロント側ニードル軸受１５と、リアベア２５の内周部に保持されたリア側ニードル軸受１６によって回転可能に軸支されている。

クランクシャフト３１の一部分でフロントシリンダ２１の内部に位置する部位には、フロント側ニードル軸受１５によって回転可能に軸支された軸受支持部３１ｃに偏心するように、短円柱状の偏心カム部３１ａが設けられている。クランクシャフト３１の一部分でリアシリンダ２２の内部に位置する部位には、リア側ニードル軸受１６によって回転可能に軸支された軸受支持部３１ｄに偏心するように、短円柱状の偏心カム部３１ｂが設けられている。軸受支持部３１ｃ，３１ｄと、フロントシリンダ２１と、リアシリンダ２２は同心円状に配置されており、それぞれの中心軸は同一軸上にある。偏心カム部３１ａと偏心カム部３１ｂはクランクシャフト３１と一体成形されたものであり、材質もクランクシャフト３１と同質である。偏心カム部３１ａは偏心カム部３１ｂに対して１８０度の位相で偏心している。これによって、フロント回転ピストン３０ａはリア回転ピスト３０ｂに対して１８０度の位相で回転運動する。

図４に示すように、偏心カム部３１ａの外周面上にはフロント側ニードル軸受３４が嵌合されている。フロント側ニードル軸受３４は、図３に示すように円柱状のコロ３４ａが同一円周上に複数配置され、保持器３４ｂによって回転可能に軸支されて構成されている。偏心カム部３１ａとコロ３４ａと保持器３４ｂとは一体的に組み上げられた後、フロントローラ３２の内部に圧入若しくは焼きばめにより固定される。リア側ニードル軸受３５も同様の構成になっており、偏心カム部３１ｂの外周面上にはリア側ニードル軸受３５が嵌合されている。そして、図２に示すように円柱状のコロ３５ａが同一円周上に複数配置され、保持器３５ｂによって回転可能に軸支されて構成されている。コロ３４ａ，３５ａは高炭素クロム鋼製である。ニードル軸受は玉軸受と共に転がり軸受と呼ばれている。転がり軸受は、コロの内周側に内輪、コロの外周側に外輪を設けているが、本実施例では省略し、偏心カム部３１ａ，３１ｂが内輪、フロントローラ３２及びリアローラ３３が外輪を兼ねている。尚、内輪と外輪はあっても構わない。

フロント側ニードル軸受３４の外周面上には円筒状のフロントローラ３２が嵌合されている。これにより、フロントローラ３２はクランクシャフト３１（偏心カム部３１ａ）に回転可能に軸支されている。リア側ニードル軸受３５の外周面上には円筒状のリアローラ３３が嵌合されている。これにより、リアローラ３３はクランクシャフト３１（偏心カム部３１ｂ）に回転可能に軸支されている。フロントローラ３２及びリアローラ３３は鋳鉄製或いはクロムモリブデン鋼製である。

図３に示すように、フロントベーン３６はフロントシリンダ２１の底部に内蔵されており、フロントシリンダ２１の径方向外側から内側に向かうフロントバネ３８の付勢力、フロントローラ３２の回転運動による押圧力を受けて、フロントシリンダ２１の内部に出没可能に（フロントシリンダ２１の径方向（上下方向）に直線運動（揺動運動）ができるように）構成されている。図２に示すように、リアベーン３７は、リアシリンダ２２の底部に内蔵されており、リアシリンダ２２の径方向外側から内側に向うリアバネ３９の付勢力、リアローラ３３の回転運動による押圧力を受けて、リアシリンダ２２の内部に出没可能に（リアシリンダ２２の径方向（上下方向）に直線運動（揺動運動）ができるように）構成されている。フロントベーン３６及びリアベーン３７は高速度工具鋼製である。

図１に示すように、フロントカバー１１から軸方向外方に延びるクランクシャフト３１の軸方向先端部にはクラッチ４０が設けられている。クラッチ４０は、軸方向をリアカバー１２側とは反対側に延びるフロントカバー１１の突起環状部の外周部に固定された円筒状の電磁コイル４３と、電磁コイル４３の内周側と外周側を挟み込むように、フロントカバー１１の突起環状部の外周部に軸受４５を介して回転可能に軸支された円筒状の回転子４１と、クランクシャフト３１の先端部に固定されると共に、回転子４１に対して空隙を介して軸方向に対向配置されたアーマチャ４４から構成されている。回転子４１の外周部にはプーリー４２が回転子４１と一体に設けられている。プーリー４２は、図７のプーリー１１２ａに相当するものであり、内燃機関１１１のプーリー１１１ａに掛けられた駆動用ベールト１１６が掛けられている。フロントカバー１１の突起環状部と、これに対向するクランクシャフト３１との間には、筐体１０の内部を気密に保持するためのシール部材４６が設けられている。シール部材４６は、ＮＢＲ（アクリロニトル・ブタジエン・ラバー）を主体として形成されたＮＢＲ系ポリマー製のすだれ状部材であり、その一方がフロントカバー１１の突起環状部の内周面に固定され、他方がクランクシャフト３１の外周面上に摺動接触するように設けられている。

電磁コイル４３は、空調装置の制御装置（図示省略）から出力された制御信号を受けたクラッチ駆動回路（図示省略）によって通電が制御され、回転子４１とアーマチャ４４の締結，切り離し動作を制御する。クラッチ駆動回路を介して電磁コイル４３に供給される電流は、自動車に搭載されたバッテリ（図示省略）からのものである。空調装置の制御装置は、エバポレータ１２１の設定温度（目標温度）とエバポレータ１２１の実際の温度（検出値）との比較に応じてクラッチ駆動回路に制御信号（設定温度に対して検出温度が高い場合にはオン信号、設定温度に対して検出温度が低い場合にはオフ信号）を出力する。クラッチ駆動回路は、空調装置の制御装置からオン信号を受けた場合には電磁コイル４３への通電をオンする。これにより、電磁コイル４３は励磁され、その電磁力(吸引力)によって回転子４１とアーマチャ４４とが締結される。オフ信号を受けた場合にはクラッチ駆動回路は電磁クラッチ４３への通電をオフする。これにより、電磁コイル４３は無励磁となり、回転子４１とアーマチャ４４は切り離される。

次に、本実施例の圧縮機１１２の動作について説明する。回転子４１はプーリー４２を介して内燃機関１１１の回転駆動力を常時受けて回転している。空調装置がオフの場合或いは空調装置がオンで空調用媒体の圧縮が不要な場合、回転子４１は空回りしている。空調装置がオンで空調用媒体の圧縮が必要な場合、電磁コイル４３にはバッテリから電力が供給される。これにより、電磁コイル４３は励磁され、軸方向の空隙を介して回転子４１とアーマチャ４４とを周回する磁束の流れが発生する。これにより、回転子４１とアーマチャ４４との間の軸方向の空隙には電磁力（吸引力）が作用し、回転子４１とアーマチャ４４が締結される。これにより、回転子４１の回転力はアーマチャ４４を介してクランクシャフト３１に伝達される。

図２及び図３に示すように、クランクシャフト３１が回転すると、その回転力を受けて偏心カム部３１ａ，３１ｂが軸受支持部３１ｃ，３１ｄに対して偏心して同一方向（図中、矢印Ｒ１方向）に回転運動する。偏心カム部３１ａの回転力はフロント側ニードル軸受３４に、偏心カム部３１ｂの回転力はリア側ニードル軸受３５にそれぞれ伝達される。これにより、フロント側ニードル軸受３４とリア側ニードル軸受３５は、矢印Ｒ２方向に回転運動する。すなわちフロント側ニードル軸受３４とリア側ニードル軸受３５の全体は軸受支持部３１ｃ，３１ｄを回転軸として、その回転軸に対して偏心して公転或いは旋回する。コロ３４ａ，３５ａは偏心カム部３１ａ，３１ｂの回転方向（矢印Ｒ１方向）とは逆方向に自転する。フロントローラ３２の外周部とフロントシリンダ２１の内周面との間には僅かな隙間（例えば、３０μｍ）があるが、この隙間には潤滑油が充填されており、フロントローラ３２の外周部とフロントシリンダ２１の内周面とは潤滑油を介して接している。また、リアローラ３３の外周部とリアシリンダ２２の内周面との間には僅かな隙間（例えば、３０μｍ）があるが、この隙間には潤滑油が充填されており、リアローラ３３の外周部とリアシリンダ２２の内周面とは潤滑油を介して接している。したがって、フロントローラ３２は、フロントシリンダ２１の内部でフロントシリンダ２１の内周面に沿って、かつフロントベーン３６に摺動接触しながらフロントシリンダ２１に対して偏心して矢印Ｒ３方向に旋回運動する。リアローラ３３は、リアシリンダ２２の内部でリアシリンダ２２の内周面に沿って、かつリアベーン３７に摺動接触しながらリアシリンダ２２に対して偏心して矢印Ｒ３方向に旋回運動する。従って、フロントシリンダ２１の内部には、フロントローラ３２の旋回運動とフロントベーン３６の直線運動によって高圧及び低圧の２つの圧縮室が形成される。これにより、吸入口２１ａを介してフロントシリンダ２１の内部に導かれた空調用冷媒は圧縮される。そして、圧縮された空調用冷媒は吐出口２１ｂを介してフロントシリンダ２１の内部から送出される。一方、リアシリンダ２２の内部には、リアローラ３３の旋回運動とリアベーン３７の直線運動によって高圧室ＲＨ及び低圧室ＲＬの２つの圧縮室が形成される。これにより、吸入口２２ａを介してリアシリンダ２２の内部に導かれた空調用冷媒は圧縮される。そして、圧縮された空調用冷媒は吐出口２２ｂを介してリアリンダ２２の内部から送出される。

以上説明したように、本実施例では、フロントローラ３２は、フロント側ニードル軸受３４を介して偏心カム部３１ａによりシリンダ２１と微小隙間（３０μｍ）を保ちながらシリンダ２１の内周面に沿って移動する。この移動の時、フロントローラ３２とシリンダ２１の摺動抵抗により、フロントローラ３２はクランクシャフト３１の回転方向と逆方向に回転しながら移動する。これにより、本実施例では、フロントローラ３２の外周面とフロントシリンダ２１の内周面との間の滑り速度が、リアローラ３３の外周面とリアシリンダ２２の内周面との間の滑り速度がそれぞれ、ローラを自転させずにその外周面をシリンダの内周面に摺動接触させた時のローラの外周面とシリンダの内周面との間の滑り速度よりも大幅に低減される。従って、本実施例では、ローラの外周面とシリンダの内周面との間の摩擦による機械損失を大幅に低減することができ、フロント回転ピストン３０ａとリア回転ピストン３０ｂの回転速度を上げることができる。従来の構成では、７０００ｒｐｍが限界であったが、本実施例では１００００ｒｐｍまで回転速度を上げることができる。回転速度を上げることより、本実施例では、圧縮効率を向上させることができる。この圧縮効率の向上は、圧縮機１１２の省動力化に大きく貢献することができる。さらに、圧縮機１１２の省動力化は自動車の省燃費化に大きく貢献することができる。

また、本実施例によれば、ローラの外周面とシリンダの内周面との間の摩擦による機械損失を大幅に低減することができるので、潤滑油５０による潤滑性能を向上させるための複雑な給油回路を設ける必要がない。

さらに、本実施例によれば、偏心カム部３１ａとフロントローラ３２との間にフロント側ニードル軸受３４を介在させ、偏心カム部３１ｂとリアローラ３３との間にリア側ニードル軸受３５を介在させているので、内燃機関１１１からクランクシャフト３１に伝達された振動のフロントローラ３２とリアローラ３３への伝達を抑制することができ、圧縮機１１２の耐振性を向上させることができる。

さらにまた、本実施例によれば、２つのシリンダを軸方向に並設した圧縮機構、すなわち対向バランス型の圧縮機構を備えているので、圧縮動作における振動を低減することができる。

次に、潤滑油２０の給油回路について、図５及び図６に基づいて説明する。図５は、本実施例の圧縮機１１２の油量調整機構の構成を示す。図６は、本実施例の圧縮機１１２の給油回路構成を示す。図中矢印が潤滑油５０の流れを示している。尚、圧縮機１１２の構成は図１と全く同じである。

本実施例の給油回路は、高圧チャンバ５１の内部の圧力と圧縮機構の内部の圧力との差圧によって、潤滑油５０を圧縮機構内に潤滑させるようにしたものである。そして、本実施例の給油回路において、潤滑油５０は、次のように循環する。

潤滑油５０は高圧チャンバ５１とシリンダ部との圧力差によってまず、吸上げ管１８を介してリアべアカバー２７の内部に吸上げられる。吸上げられた潤滑油５０はリア側ニードル軸受１６に循環され、リア側ニードル軸受１６を潤滑する。リア側ニードル軸受１６を潤滑した潤滑油５０はリアシリンダ２２側に循環され、リアシリンダ２２のリアベア２５側端面をシールすると共に、リア側ニードル軸受３５を潤滑し、かつリアシリンダ２２の仕切り板２４側端面をシールする。リア側圧縮機構を潤滑及びシールした潤滑油５０は仕切り板２４の開口部を介してフロントシリンダ２１側に循環され、フロントシリンダ２１の仕切り板２４側端面をシールすると共に、フロント側ニードル軸受３４を潤滑し、かつフロントシリンダ２１のフロントベア２３側端面をシールする。フロント側圧縮機構を潤滑及びシールした潤滑油５０は、フロントベア２３の開口部を介してフロント側ニードル軸受１５側に循環され、フロント側ニードル軸受１５を潤滑する。この時、潤滑油５０は、フロントベア２３及びフロントベア２３の内周部でフロント側ニードル軸受１５側に設けられた油量調整機構２３ｂによってその油量が調節され、必要とされる油量がフロント側ニードル軸受１５側に循環される。フロント側ニードル軸受１５を潤滑した潤滑油５０は、シール部材４６と、フロント側ニードル軸受１５のシール部材４６側軸方向端部と、フロントカバー１１の内周面と、ドライブシャフトの外周面の間に形成された中間圧部１７に循環され、フロントカバー１１に形成された油通路１１ａとフロントベア２３に形成された貫通孔２３ａから構成された油戻り通路１９を介してフロントシリンダ２１側に戻される。フロントシリンダ２１及びリアシリンダ２２に循環されてシリンダ端面のシール及び潤滑に不必要な潤滑油５０や、油戻り通路１９を介してフロントシリンダ２１側に戻された潤滑油５０は、フロントシリンダ２１及びリアシリンダ２２の側面を内周側から外周側に沿って径方向に押出され、高圧チャンバ５１の底部に自重で落下して貯留され、再び吸上げ管１８から吸上げられる。

また、本実施例では、上記給油回路が構成されるように、各部の圧力を次の関係となるように設定している。すなわち高圧チャンバ５１の内部の圧力をＰｄ，リアシリンダ２２の内部の圧力をＰｍ１、中間圧部１７の圧力をＰｍ２、フロントシリンダ２１の内部に開口したもので油戻り通路１９の戻り口（フロントシリンダ２１側開口部）の圧力をＰｓとしたとき、Ｐｄ＞Ｐｍ１＞Ｐｍ２＞Ｐｓとなるように設定している。これにより、潤滑油５０は上記の通り循環する。

本実施例では、以上説明した給油回路を備えているので、潤滑油５０を安定して圧縮機構内部の摺動部に供給することができる。

図５に示すように、油量調整機構２３ｂは、フロントベア２３の内周部でフロント側ニードル軸受１５側に設けられた溝と、その溝に収納されたオリフイスから構成されている。オリフィスは環状部材である。本実施例では、オリフィスの内周面とクランクシャフト３１の外周面との間の隙間を３５μ程度に絞っている。また、本実施例では、オリフイスの外径とそれを包み込んでいるフロントベア２３の内径とのクリアランスは０.５μ 以上確保し、組立性を容易にしている。

本実施例によれば、油量調整機構２３ｂを備えているので、シリンダ部に導かれる潤滑油５０の油量を最小限に抑えて圧縮機構に供給することができる。

もし、シリンダ部に導かれる潤滑油５０の油量が必要以上に多いと、高圧チャンバ５１に貯留している潤滑油５０が全て吸い上げられて過剰供給となる。これにより、シリンダ部の内部の潤滑油の油量が多くなり、圧縮性能が急激に低下する。また、吸上げる潤滑油５０がなくなると、給油回路の中を圧縮された高圧冷媒が通過し、シール用の潤滑油５０を取り去り、シール性を急激に低下させてしまう。これにより、シリンダ部から高圧の冷媒が漏洩し、圧縮性能が急激に低下する。一方、シリンダ部に導かれる潤滑油５０の油量が必要以上に少ないと、シール性の低下及び軸受の潤滑不足によるカジリや焼き付きが生じ、故障の原因となる。尚、必要最少の潤滑油５０の油量は圧縮機１１２の回転数，容量によって決まり、これに応じて油量調整機構２３ｂのクリアランス及び寸法精度を調整する。

図６に示すように、フロントカバー１１に形成された油通路１１ａは、中間圧部１７と貫通孔２３ａとを連通する連通孔である。フロントベア２３に形成された貫通孔２３ａは軸方向に貫通しているもので、油通路１１ａとフロントシリンダ２１側とを連通する連通孔であり、フロントベア２３の開口部よりも径方向外側の部位（フロントシリンダ２１のフロントベア２３側軸方向端面と対向する部位）に設けられている。このため、油通路１１ａは中間圧部１７から軸方向リアカバー１２側に向かって延びかつ径方向外側に向かって延びた傾斜孔になっている。

次に、図８及び図９を用いて、ローラと転がり軸受の取付構造の他の構造例について説明する。

図８は、他の第１の構造例を示し、フロント側ニードル軸受３４（リア側ニードル軸受３５）をフロントローラ３２（リアローラ３３）の内部に滑合配置した構成を示したものである。フロント側ニードル軸受３４とリア側ニードル軸受３５は、止め輪５２Ａ，５２Ｂをフロント側ニードル軸受３４（リア側ニードル軸受３５）の設置場所の両側に設けることにより軸方向の移動を阻止されている。フロント側ニードル軸受３４（リア側ニードル軸受３５）と止め輪５２Ａ，５２Ｂの間には間座５３Ａ，５３Ｂを備えている。止め輪５２Ａ，５２Ｂは、フロントローラ３２とリアローラ３３の内側にフロント側ニードル軸受３４（リア側ニードル軸受３５）の設置場所の両側に設けた止め輪溝３２ａ，３３ａにそれぞれに組込まれて構成されている。本実施例によれば、フロントローラ３２（リアローラ３３）にフロント側ニードル軸受３４（リア側ニードル軸受３５）を圧入していないため、フロントローラ３２とリアローラ３３の変形が無くなり、信頼性の高い製品にできる。また、フロントローラ３２とリアローラ３３は、高強度のクロムモリブデン鋼製を使用しているので薄肉化できるため、フロントローラ３２とリアローラ３３の外径を小さくでき、フロントシリンダ２１とリアシリンダ２２の容積拡大や、圧縮機の小形化に貢献することができる。更に、間座５３Ａ，５３Ｂを採用することにより、摩擦抵抗削減に貢献することができる。

図９は、他の第２の構造例を示し、フロントローラ３２（リアローラ３３）を２重構造にし、フロント側ニードル軸受３４（リア側ニードル軸受３５）を内部に滑合配置した構成を示したものである。フロントローラ３２（リアローラ３３）の内側には剛性の強い金属クロムモリブデン鋼製を使用し、外側には鋳鉄製を使用している。フロントローラ３２（リアローラ３３）の外側に鋳鉄製を採用したのは、フロントべーン３６（リアベーン３７）との相性を損なわないよう現行材質にしてある。フロント側ニードル軸受３４（リア側ニードル軸受３５）は、止め輪５２Ａ，５２Ｂをフロント側ニードル軸受３４（リア側ニードル軸受３５）の設置場所の両側に設けることにより軸方向の移動を阻止されている。フロント側ニードル軸受３４（リア側ニードル軸受３５）と止め輪５２Ａ，５２Ｂの間には間座５３Ａ，５３Ｂを備えている。止め輪５２Ａ，５２Ｂは、フロントローラ３２（リアローラ３３）の内側にフロント側ニードル軸受３４（リア側ニードル軸受３５）の設置場所の両側に設けた止め輪溝３２ａ，３３ａにそれぞれに組込まれて構成されている。本実施例によれば、フロントローラ３２（リアローラ３３）にフロント側ニードル軸受３４（リア側ニードル軸受３５）を圧入していないため、フロントローラ３２（リアローラ３３）の変形が無くなり、信頼性の高い製品にできる。また、間座５３Ａ，５３Ｂを採用することにより、摩擦抵抗削減に貢献することができる。

本発明の実施例である圧縮機の内部構成を示す断面図である。 図１のII−II矢視断面図である。 図１のIII−III矢視断面図である。 図１の圧縮機の一部分の構成を拡大して示した拡大断面図であり、回転ピストンの構成を示す。 図１の圧縮機の一部分の構成を拡大して示した拡大断面図であり、潤滑油の給油回路に設けられた油量調整機構の構成を示す。 図１の圧縮機の潤滑油の給油回路の構成を示す断面図である。 本発明の実施例である自動車用空調装置（カーエアコンシステム）の概略構成を示す平面図。 本発明の実施例である圧縮機に用いる回転ピストンの転がり軸受の他の第１の構成図を示す。 本発明の実施例である圧縮機に用いる回転ピストンの転がり軸受の他の第２の構成図を示す。

符号の説明

１０…筐体、２１…フロントシリンダ、２２…リアシリンダ、３０ａ…フロント回転ピストン、３０ｂ…リア回転ピストン、３１…クランクシャフト、３２…フロントローラ、３３…リアローラ、３４…フロント側ニードル軸受、３５…リア側ニードル軸受、３６…フロントベーン、３７…リアベーン、１１２…圧縮機。

Claims (13)

1. 回転軸に対して偏心して設けられた回転ピストンが、内部に出没可能なベーンが設けられたシリンダの内周面に沿って、かつ前記ベーンに接しながら前記シリンダに対して偏心して回転運動し、前記シリンダの内部に導かれた媒体を圧縮する車載用ロータリ圧縮機であって、
   前記シリンダは軸方向に複数並設されて筐体内に収納されており、
   前記回転ピストンは、その外周に設けられたローラが前記回転軸からの回転力を転がり軸受を介して受け、これによって前記ローラが前記シリンダに対して偏心して回転運動するように構成されていることを特徴とする車載用ロータリ圧縮機。
2. 筐体と、
   回転駆動力を受けると共に、前記筐体の内部に軸支された回転軸と、
   内部に出没可能なベーンを有すると共に、軸方向に並んで前記筐体の内部に設けられた複数のシリンダと、
   該シリンダの内部で回転運動すると共に、前記回転軸に対して偏心して設けられた回転ピストンとを有し、
   前記回転ピストンは、
   前記回転軸の中心軸に対して偏心するように前記回転軸に形成された偏心部と、
   該偏心部の外周側に設けられたローラと、
   該ローラと前記偏心部との間に設けられると共に、前記偏心部に対して前記ローラを回転可能に支持する転がり軸受とを備えてなると共に、
   前記シリンダの内周面にに沿って、かつ前記ベーンに接して前記ベーンを前記シリンダの内部に出没させながら前記シリンダに対して偏心して回転運動し、前記シリンダの内部に圧縮室を形成し、前記シリンダの内部に導かれた媒体を圧縮して前記シリンダの内部から送り出すことを特徴とする車載用ロータリ圧縮機。
3. 車両の空調装置用として前記車両に搭載されて前記空調装置の空調用媒体を圧縮する車両用ロータリ圧縮機であって、
   前記車両に固定された筐体と、
   回転駆動力を受けると共に、前記筐体の内部に軸支された回転軸と、前記空調用媒体を圧縮すると共に、前記筐体の内部に設けられた圧縮機構とを有し、
   前記圧縮機構は、
   軸方向に並んで前記筐体の内部に設けられた複数のシリンダと、
   該シリンダの内部で回転運動すると共に、前記回転軸に対して偏心して設けられた回転ピストンとを備えてなり、
   前記シリンダは、
   前記シリンダの内部に前記空調用媒体を導入する吸込み口と、
   前記シリンダの内部において圧縮された前記空調用媒体を前記シリンダの内部から送り出す吐出口と、
   前記シリンダの内部に出没可能なベーンとを備えてなり、
   前記回転ピストンは、
   前記回転軸の中心軸に対して偏心するように前記回転軸に形成された偏心部と、
   該偏心部の外周側に設けられたローラと、
   該ローラと前記偏心部との間に設けられると共に、前記偏心部に対して前記ローラを回転可能に支持する転がり軸受とを備えてなると共に、
   前記シリンダの内周面に沿って、かつ前記ベーンに接して前記ベーンを前記シリンダの内部に出没させながら前記シリンダに対して偏心して回転運動し、前記シリンダの内部に圧縮室を形成し、前記吸込み口を介して前
   記シリンダの内部に導入された前記空調用媒体を圧縮し、圧縮された前記空調用媒体を前記吐出口を介して前記シリンダの内部から送り出すことを特徴とする車載用ロータリ圧縮機。
4. 車両に搭載された空調装置に用いられると共に、前記車両に搭載された内燃機関の回転駆動力を受けて駆動され、前記空調装置の空調用媒体を圧縮する車両用ロータリ圧縮機であって、
   前記車両に固定された筐体と、
   前記内燃機関からの回転駆動力を受ける受動手段と、
   該受動手段からの回転駆動力を受けると共に、前記筐体の内部に軸支された回転軸と、
   前記受動手段から前記クランクシャフトへの回転駆動力の伝達を制御するクラッチと、
   前記空調用媒体を圧縮すると共に、前記筐体の内部に設けられた圧縮機構とを有し、
   前記圧縮機構は、
   軸方向に並んで前記筐体の内部に設けられた複数のシリンダと、
   該シリンダの内部で回転運動すると共に、前記回転軸に対して偏心して設けられた回転ピストンとを備えてなり、
   前記シリンダは、
   前記シリンダの内部に前記空調用媒体を導入する吸込み口と、
   前記シリンダの内部において圧縮された前記空調用媒体を前記シリンダの内部から送り出す吐出口と、
   前記シリンダの内部に出没可能なベーンとを備えてなり、
   前記回転ピストンは、
   前記回転軸の中心軸に対して偏心するように前記回転軸に形成された偏心部と、
   該偏心部の外周側に設けられたローラと、
   該ローラと前記偏心部との間に設けられると共に、前記偏心部に対して前記ローラを回転可能に支持する転がり軸受とを備えてなると共に、
   前記シリンダの内周面に沿って、かつ前記ベーンに接して前記ベーンを前記シリンダの内部に出没させながら前記シリンダに対して偏心して回転運動し、前記シリンダの内部に圧縮室を形成し、前記吸込み口を介して前記シリンダの内部に導入された前記空調用媒体を圧縮し、圧縮された前記空調用媒体を前記吐出口を介して前記シリンダの内部から送り出すことを特徴とする車載用ロータリ圧縮機。
5. 請求項１乃至４のいずれかに記載の車載用ロータリ圧縮機において、
   前記筐体は、フロントカバー及びリアカバーから構成された密閉容器であり、
   前記複数のシリンダは、前記フロントカバー側の軸方向端部がフロントベアによって塞がれ、前記リアカバー側の軸方向端部がリアベアによって塞がれており、
   前記複数のシリンダ，前記フロントベア及び前記リアベアは、前記フロントカバーに一体に締め付け固定されていることを特徴とする車載用ロータリ圧縮機。
6. 請求項１乃至５のいずれかに記載の車載用ロータリ圧縮機において、
   前記複数のシリンダが並設されてなるシリンダ部の軸方向両端側には、前記回転軸の軸方向両端を支承する軸受が設けられており、
   前記筐体の内部には潤滑油が封入されていると共に、前記潤滑油を前記軸受及び前記シリンダ内部に強制循環する給油回路が構成されており、
   前記給油回路は、前記シリンダと前記筐体の内部との圧力差によって前記潤滑油を前記軸受及び前記シリンダ内に強制循環するようになっていることを特徴とする車載用ロータリ圧縮機。
7. 請求項６に記載の車載用ロータリ圧縮機において、
   前記給油回路は、前記潤滑油を吸い上げて前記軸受の一方に供給し、前記軸受の一方から前記シリンダの内部に、前記シリンダの内部から前記軸受の他方に循環し、前記軸受の他方から再び前記シリンダの内部に戻すように構成されていることを特徴とする車載用ロータリ圧縮機。
8. 請求項７に記載の車載用ロータリ圧縮機において、
   前記給油回路は、前記筐体の内部の圧力に対して、前記軸受の一方から前記潤滑油が循環される前記シリンダの内部の圧力、前記軸受の他方の潤滑油排出側の圧力、前記軸受の他方を循環した前記潤滑油が戻される前記シリンダの潤滑油戻り口の圧力の順に圧力の大きさが小さくなっていることを特徴とする車載用ロータリ圧縮機。
9. 請求項７に記載の車載用ロータリ圧縮機において、
   前記給油回路は、前記シリンダから前記軸受の他方に前記潤滑油を循環する回路部分に前記潤滑油の油量調整機構を具備していることを特徴とする車載用ロータリ圧縮機。
10. 請求項９に記載の車載用ロータリ圧縮機において、
    前記油量調整機構オリフィスであることを特徴とする車載用ロータリ圧縮機。
11. 請求項２に記載の車載用ロータリ圧縮機において、
    前記転がり軸受は、前記ローラの内部に滑合配置され、該転がり軸受の両面を前記ローラの内周面に係止される止め輪によって軸方向の移動を阻止していることを特徴とする車載用ロータリ圧縮機。
12. 請求項１１に記載の車載用ロータリ圧縮機において、
    前記転がり軸受は、間座を介して止め輪に保持されていることを特徴とする車載用ロータリ圧縮機。
13. 請求項１１に記載の車載用ロータリ圧縮機において、
    前記ローラは２重構造であって、内側に剛性の強い金属を配置したことを特徴とする車載用ロータリ圧縮機。

Images