JP2006046104A - 容量可変型気体圧縮機 - Google Patents

Abstract

【課題】 リーク通路の開放口の開放動作の始動性に優れた弁機構が設けられた容量可変型気体圧縮機を提供する。
【解決手段】 排出ポート１４から排出される圧縮気体の吐出容量を変更する容量変更手段３５を備えたベーンロータリー式容量可変型気体圧縮機１０。容量変更手段３５は、シリンダ室１８の壁面に開放して形成されるリーク通路３６と、吐出容量の切替えのためにリーク通路３６のシリンダ室１８への開放口３６ａを開閉する弁体３８が設けられた弁機構３７とを有する。弁体３８の一端には、開放口３６ａの閉鎖位置でシリンダ室１８内に突出することなく開放口３６ａ内を充填する頭部３８ｂが形成され、また閉鎖位置で頭部３８ｂの端面には圧縮室１８ａ内の圧縮気体の圧力が適用される。弁体３８の他端の端面には弁体３８を閉鎖位置へ向けて作動させる流体圧力が適用可能である。弁体３８の頭部３８ｂの端面における受圧面積とその他端の端面における受圧面積がほぼ等しい。
【選択図】 図３

Description

本発明は、冷凍機や空気調和装置に冷媒圧縮機として組み込むのに好適な気体圧縮機に関し、特に、圧縮された気体の排出容量が切り替え可能な容量可変型気体圧縮機に関する。

従来のこの種の気体圧縮機に、容量可変型のベーンロータリ式気体圧縮機がある（例えば、特許文献１参照。）。このベーンロータリ式気体圧縮機では、ハウジング内に収容された圧縮機構のシリンダ室内にロータが回転可能に収容されている。このロータには複数のベーンが保持され、これらのベーンによってシリンダ室がロータの周方向へ区画されることにより、複数の圧縮室が構成されている。ロータが円形横断面形状を有するシリンダ室に偏心的に配置されあるいはロータが同芯的に配置されるシリンダ室に楕円の横断面形状が与えられることから、各圧縮室は、ロータの回転に伴い、その容積を増減する。この圧縮室の容積の増減によってハウジングの吸入ポートを経て圧縮機構の圧縮室に気体が吸入され、圧縮された後、ハウジングの吐出ポートから圧縮気体が排出される。

圧縮機構のロータの回転速度を変更することなく吐出ポートから排出される吐出容量を変更するために、前記特許文献に記載の気体圧縮機では、前記シリンダ室の壁面における圧縮領域で端部をシリンダ室に開放して形成されるリーク通路を形成し、吐出容量の切替えのためにリーク通路を開閉するための弁機構を設けることが提案された。この弁機構によれば、前記リーク通路の開閉により、各圧縮室の実質的な圧縮容量を切り替えが可能になることから、ロータの回転速度を変えることなく、吐出容量の切り替えが可能となる。

また、本出願人は、先に、特願平２００４−０４４３９８号で、ベーンロータリ式気体圧縮機のシリンダ室の壁面における圧縮領域で端部をシリンダ室に開放して形成されるリーク通路を形成し、吐出容量の切替えのためにリーク通路のシリンダ室への開放口を開閉すべく、該開放口に向け及びこれから離れる方向へ移動可能に前記シリンダ室の外方に配置される弁体が設けられた新規な構成の弁機構を提案した。

この弁機構の前記開放口に対向する前記弁体の一端には、前記開放口の閉鎖位置でシリンダ室内に突出することなく前記開放口内を充填する頭部が形成され、また前記閉鎖位置で前記頭部の端面には前記圧縮室内の圧縮気体の圧力が適用され、前記弁体の他端の端面には前記圧縮室内の気体圧縮力に打ち勝って前記弁体を前記閉鎖位置へ向けて作動させる潤滑油のような圧液流体が適用される。

弁体が前記開放口の閉鎖位置で確実に該開放口を閉鎖するように、弁体の他端における受圧面積は頭部先端の受圧面積の約４倍を超えるような大きな値に設定されている。

この頭部を有する弁体構造によれば、閉鎖位置にある弁体を開放動作させようとするとき、該弁体の頭部と反対側の他端に作用する前記圧液流体の圧力が解除される。この圧力解除によって、弁体の前記頭部端面の面積と、この端面に作用する圧縮室内の気体圧力との積で求められる開放位置へ向けての作用力が、前記弁体の他端端面の面積と、これに作用する流体圧力との積で求められる閉鎖位置へ向けての作用力よりも大きくなり、その結果、これらの作用力の大きさが反転すると、前記弁体が開放位置へ向けて作動する。この弁体の開放動作により、前記シリンダ室の前記開放口が開放されると、圧縮行程でシリンダ室の周壁を摺動するベーンがこの開放口を通過するまで、ロータの回転に伴うベーンの摺動によって圧縮を受ける気体の一部がリーク通路を経て吸入側に戻されるので、圧縮室の容量が実質的に低減される。
実開昭５７−１２３９９１号公報

しかしながら、先の出願で提案した弁機構では、閉鎖位置で確実に前記開放口を閉鎖すべく弁体の他端における受圧面積は頭部先端の受圧面積の約４倍を超えるような大きな面積に設定されているので、閉鎖位置にある弁体の開放動作のために弁体の頭部と反対側の端面に作用する圧力流体の圧力が解除され始めてから、開放位置へ向けて前記弁体に作用する作用力がこの作用力と反対方向へ作用する閉鎖位置へ向けての作用力を超えるまでの時間が比較的長く、この圧力流体の圧力解除開始から弁機構の弁体が開放動作を開始するまでに大きな時間遅れを生じることがあり、その開放動作の始動性を高めることが望まれていた。

そこで、本発明の目的は、リーク通路の開放口の開放動作の始動性に優れた弁機構が設けられた容量可変型気体圧縮機を提供することにある。

本発明は、吸入ポート及び吐出ポートが設けられたハウジング内に収容され、圧縮すべき気体を前記吸入ポートを経て吸入、圧縮した後、前記吐出ポートから排出する圧縮機構と、前記排出ポートから排出される圧縮気体の吐出容量を変更する容量変更手段とを備え、前記圧縮機構は、シリンダ室を規定するシリンダと、前記シリンダ室内に回転可能に収容されるロータと、該ロータに保持され前記シリンダ室を前記ロータの周方向へ区画することにより、前記ロータの回転に伴って、気体を吸入し圧縮するために容積を増減する圧縮室を規定するベーンとを有し、前記容量変更手段は、前記シリンダ室の壁面における圧縮領域で端部を前記シリンダ室に開放して形成されるリーク通路と、吐出容量の切替えのために前記リーク通路の前記シリンダ室への開放口を開閉すべく、前記開放口に向け及び該開放口から離れる方向へ移動可能に前記シリンダ室の外方に配置される弁体が設けられた弁機構とを有する容量可変型気体圧縮機において、前記開放口に対向する前記弁体の一端には、該開放口の閉鎖位置で前記シリンダ室内に突出することなく前記開放口内を充填する頭部が形成され、また前記閉鎖位置で前記頭部の端面には前記圧縮室内の圧縮気体の圧力が適用され、前記弁体の他端の端面には前記圧縮室内の気体圧縮力に打ち勝って前記弁体を前記閉鎖位置に保持すべく流体圧力が適用可能であり、前記弁体の前記頭部端面における受圧面積とその前記他端の端面における受圧面積がほぼ等しいことを特徴とする。

本発明に係る前記容量可変型気体圧縮機では、前記弁体は、その前記頭部端面に前記リーク通路の前記開放口を開放する方向の作用力を受け、他端の端面に前記開放口を閉鎖する方向への作用力を受けるが、前記頭部端面と前記他端の端面との面積がほぼ等しく設定されていることから、前記弁体を開放動作させるべく前記他端の端面に作用する流体圧力が解除され始めると、前記両作用力の大きさの反転が従来に比較して早期に生じる。そのため、従来のような時間遅れを生じることなく迅速に前記開放口を開放させることができ、吐出量の低減への切替えを迅速に行うことができる。また、前記弁体の前記頭部端面における受圧面積とその前記他端の端面における受圧面積をほぼ等しく設定しても、弁体を前記開放口の閉鎖位置で確実に保持でき、弁体の受圧面積の変更によって前記弁体による前記開放口の封止機能が実質的に低下することはなかった。

前記弁体の頭部と反対側の他端の受圧面積を前記頭部のそれにほぼ等しくなるように前記弁体の他端部の小径化を図ることにより、弁機構のコンパクト化が可能となる。

一端が前記シリンダ室に開放する前記リーク通路の他端を前記ハウジングの吸入ポートに連通する吸入室に連通させることができ、これにより前記リーク通路を経て圧縮室から排出された圧縮気体を吸入側に戻すことができる。

前記弁体は、長手方向へ一様な径を有する棒状の弁体で構成することができ、この棒状の弁体を一端開放の弁ケースに、前記開放口へ向けて弁体の一端を突出可能に、収容することができる。前記弁ケースの開放端から突出する前記弁体の一端の近傍に、前記弁体の径方向外方へ張り出すフランジを形成することができる。このフランジの一側面が前記シリンダ壁面の前記開口縁部に当接可能であり、また前記フランジの他側面が前記弁ケースの前記開放端の縁部に当接可能であり、前記弁体の前記フランジの前記一側面側の端部で前記頭部が構成される。この構成によれば、弁体のフランジを除く部分を頭部の外径に合わせて小径化することができ、弁機構のコンパクト化の点で有利となる。

前記弁ケースの前記開放端と前記フランジとの当接位置で、前記弁ケースと前記弁本体の他端部との間に、前記流体圧力を導入する圧力室のための間隔が保持することができる。この間隔の保持により、開放位置での弁体の弁ケースへの張り付きを防止することができる。

前記弁体の前記開放位置で前記フランジの他側面が前記弁ケースの前記開放端の縁部から間隔をおくように、前記弁体の開放位置で前記弁体の他端を前記弁ケースの端壁に当接させることができる。これにより弁体が前記開放位置へ向けて移動したとき、前記弁体のフランジと弁ケースの開口縁部とが当接することを防止することができる。

前記シリンダは、円形または楕円形の横断面形状を有するシリンダ室を規定する両端開放のシリンダ部材と該シリンダ部材の両端を閉鎖する一対の端壁部材とで構成することができる。一方の前記端壁部材に前記シリンダ室と反対側の面に開放する一端開放の凹所が形成され、該凹所の底面に前記開放口が形成される。前記弁ケースは前記弁体を保持した状態で前記弁ケースの前記開放端を前記凹所内に嵌合させて配置される。前記弁ケースの周壁部には前記弁ケースの閉鎖端と前記弁体の前記他端との間に形成された前記圧力室に前記流体圧力を導入するための流体導入路が形成される。この流体導入路を経て前記圧力室に導入することができる。

前記流体導入路を経て前記圧力室に圧力潤滑油を導入すべく前記流体導入路に加圧された圧力潤滑油がオリフィスを介して導入可能であり、該オリフィスを経て加圧室への圧力潤滑油の供給を制御するためのバルブ装置を前記流体導入路に関連して設けることができ、このバルブ装置の動作によって前記弁機構の弁体を開閉動作させることができる。

本発明によれば、シリンダの壁面に開放する開放口を開閉する弁体は、前記開放口を開放する方向への作用力を受ける頭部端面と、前記開放口を閉鎖する方向への作用力を受ける他端の端面との面積がほぼ等しく設定されていることから、前記弁体を開放動作させるべく前記他端の端面に作用する流体圧力が解除され始めると、前記両作用力の大きさの反転が従来に比較して早期に生じることから、従来のような時間遅れを生じることなく迅速に前記開放口を開放させることができ、吐出量の低減への切替えを迅速に行うことができる。

本発明を図示の実施例に沿って以下に詳細に説明する。

本発明に係る気体圧縮機は、例えば自動車に搭載される空気調和装置に適用され、空気調和装置の構成要素である従来よく知られた凝縮器、膨張弁及び蒸発器等と共に、冷却サイクルのための冷媒循環経路を構成する。

本発明に係る気体圧縮機１０は、図１に示すように、全体に筒状のハウジング１１と、該筒状ハウジング内に収容された圧縮機構１２とを備える。図示の例では、ハウジング１１は、一端開放の筒状体から成るハウジング本体１１ａと、該ハウジング本体の開放端を覆うフロントハウジング部材１１ｂとから成る。フロントハウジング部材１１ｂには前記蒸発器に接続される吸入ポート１３が形成されており、ハウジング本体１１ａには前記凝縮器に接続される吐出ポート１４が形成されている。

圧縮機構１２は、従来よく知られた同芯型のベーンロータリ式の圧縮機構である。ベーンロータリ式圧縮機構１２は、図示の例では、両端開放のシリンダ部材１５と、該シリンダ部材の各開放端を気密的に閉鎖する一対の端壁部材であるフロントサイドブロック１６及びリアサイドブロック１７とを備える。これらシリンダ部材１５及び両サイドブロック１６、１７はシリンダを構成し、このシリンダ（１５、１６、１７）より、図２に示すような楕円の横断面形状を有するシリンダ室１８が規定されている。

シリンダ室１８内には、回転軸１９を有する円柱状のロータ２０が収容されている。ロータ２０の回転軸１９は、図１に示すように、その中心軸線をシリンダ室１８のそれに一致させて配置され、フロントサイドブロック１６及びリアサイドブロック１７に形成された各滑り軸受面１６ａ、１７ａで回転可能に支承されている。

回転軸１９は、フロントサイドブロック１６を貫通して該フロントサイドブロックの外方へ伸長する。フロントサイドブロック１６を覆って配置されるフロントハウジング部材１１ｂには、図１に示すように、回転軸１９に沿ってこれから間隔をおいて伸びる筒状端部１１ｃが形成されている。筒状端部１１ｃには、ベアリング２１を介してプーリ２２が回転可能に支持されており、車両のエンジンにより駆動される循環駆動ベルト（図示せず）がプーリ２２を巡る。

回転軸１９の先端には電磁石装置２３ａを有する従来よく知られた電磁クラッチ２３が組み込まれており、プーリ２２が前記駆動ベルトにより駆動されると、プーリ２２の回転力は、電磁クラッチ２３を介して回転軸１９に伝達可能である。従って、電磁クラッチ２３の操作によって、該電磁クラッチを介して回転軸１９を回転させることができ、この回転軸１９と一体にロータ２０が一方向へ駆動回転される。フロントハウジング部材１１ｂの筒状端部１１ｃと回転軸１９との間には、潤滑油の漏れを防止するための従来よく知られた環状シール機構２４が設けられている。

ロータ２０には、図２に示すように、複数のベーン溝２５が形成されている。各ベーン溝２５はロータ２０の軸線方向へ伸びかつそれぞれが該ロータの外周面に開放する。各ベーン溝２５内には、ベーン２６が摺動可能にかつロータ２０の周方向へ突出可能に収容されている。各ベーン２６は、各ベーン溝２５の底部に形成された背圧室２５ａに供給される潤滑油の圧力を背圧として受ける。この背圧により、各ベーン２６は、シリンダ室１８の周壁へ向けての偏倚力を受け、これにより、ロータ２０の回転に伴い前記周壁を摺動する。

シリンダ室１８は、ロータ２０に保持されたベーン２６によってロータ２０の周方向へ区画され、これにより、各圧縮室１８ａに分割されている。図示の例では、５枚のベーンにより５つの圧縮室１８ａが形成されている。各圧縮室１８ａは、従来よく知られているように、ロータ２０の回転に伴なう吸入行程及び圧縮行程でそれぞれ容積の増大及び減少を繰り返す。

シリンダ室１８の両短径部近傍には、各圧縮室１８ａに冷媒を吸入するための一対の吸入口２７が開放する。また、シリンダ室１８の両短径部近傍には、各圧縮室１８ａで圧縮された冷媒を該圧縮室から吐出するための一対の吐出口２８が開放する。吸入口２７は両サイドブロック１６、１７のそれぞれに形成され、また吐出口２８はシリンダ部材１５に形成されている。各短径部を間に、ロータ２０の回転方向（図２では時計方向）の側へ偏倚した位置にはシリンダ室１８の径方向に整列して各吸入口２７が配置され、ロータ２０の回転方向と逆方向（図２では反時計方向）の側へ偏倚した位置には各吐出口２８がシリンダ室１８の径方向に整列して配置されている。各吐出口２８には、圧縮室１８ａから排出される冷媒の逆流を阻止する従来よく知られた吐出弁２９ａ及び該吐出弁の過大な変形を阻止する弁サポート２９ｂが設けられている。また、各吐出口２８は、吐出弁２９ａを経て、リアサイドブロック１７に形成された後述する従来と同様な油分離器３２（図１参照）に連通する。吸入口２７は、図１に示すように、フロントハウジング部材１１ｂとフロントサイドブロック１６との間に形成された吸入室３０に連通する。

本発明に係る気体圧縮機１０では、従来よく知られているように、前記エンジンの回転力が電磁クラッチ２３を経て回転軸１９に伝えられると、この回転力によってロータ２０が回転する。ロータ２０が回転すると、ロータ２０の回転に伴ってこれに保持された各ベーン２６がシリンダ室１８を摺動する。ベーン２６の摺動によって容積を増大する圧縮室１８ａには吸引力が作用する。従って、吸引力が作用する吸入行程の圧縮室１８ａには、ハウジング１１の吸入ポート１３に接続された前記蒸発器からの冷媒が吸入ポート１３、吸入室３０及び吸入口２７を経て吸入される。

引き続くロータ２０の回転により、吸入行程にある圧縮室１８ａがその容積を減少させる圧縮行程に移行すると、圧縮室１８ａ内の冷媒が圧縮される。圧縮行程中の圧縮室１８ａ内の冷媒圧力が所定値を越えると、吐出口２８から吐出弁２９ａを経て圧縮室１８ａから圧縮冷媒が油分離器３２へ向けて排出され、図１に示すように、ハウジング１１内の圧縮機構１２の背面側で該圧縮機構のリアサイドブロック１７とハウジング本体１１ａとの間に形成された高圧室３１内の油分離器３２に案内され、さらに、該油分離器を経て高圧室３１内に吐出される。高圧室３１で脈動成分を除去された冷媒は、ハウジング１１に形成された吐出ポート１４を経て、前記凝縮器に圧送される。

油分離器３２で冷媒から分離された潤滑油は、高圧室３１の吐出圧力により、高圧室３１の底部に形成された油貯め３３から、従来と同様な油供給路３４（図面の簡素化のために一部のみが示されている。）を経て、前記した滑り軸受面１６ａ、１７ａ及びこれらに関連してフロントサイドブロック１６及びリアサイドブロック１７の内面に形成された従来よく知られた油貯め用の凹所１６ｂ、１７ｂに供給される。油貯め用凹所１６ｂ、１７ｂに供給された潤滑油はベーン２６の背圧として前記した背圧室２５ａに供給される。

本発明に係る前記気体圧縮機１０には、ロータ２０の回転速度の変更を招くことなく前記した吐出ポート１４からの吐出量を変更するために、図１に示すような容量変更手段３５が設けられている。容量変更手段３５は、図３に拡大して示すように、フロントサイドブロック１６に形成された一対のリーク通路３６（図３には、その一方が示されている。）と、該各リーク通路の連通を断続するための弁機構３７とを備える。

各リーク通路３６の一端はシリンダ室１８に開放する円形の開放口３６ａを経てシリンダ室１８に連通し、また各リーク通路３６の他端は吸入室３０に連通する。各リーク通路３６の開放口３６ａは、図２に示すように、圧縮行程にある圧縮室１８ａに開放すべく、圧縮領域で該圧縮室１８ａのシリンダ壁に開放する。

再び図３を参照するに、フロントサイドブロック１６には、リーク通路３６に関連して弁機構３７の弁体３８を収容するための凹所３９が形成されている。凹所３９は、その開放端を吸入室３０に開放し、凹所３９の閉鎖端である凹所底部に前記開放口３６ａが形成されている。凹所３９には、その開放を閉鎖する一端開放の弁ケース４０がその内部空間４１を凹所３９内に開放させて嵌合されている。弁ケース４０の内部空間４１は開放口３６ａの口径にほぼ等しい口径を有し、内部空間４１には全体に棒状の前記弁体３８が開放口３６ａへ向けて及び該開放口から遠ざかる方向へ移動可能に収容されている。

弁体３８の弁ケース４０から突出する先端部近傍には、その径方向外方へ張り出すフランジ３８ａが形成されている。弁体３８のフランジ３８ａよりも開放口３６ａ側に位置する頭部３８ｂは、弁体３８の突出位置で、凹所３９の前記底壁部に形成された開放口３６ａに嵌合可能である。この突出位置では、頭部３８ｂは圧縮室１８ａ内に突出することなく、したがって、ベーン２６の摺動を妨げることはない。また、突出位置では、頭部３８ｂは、開放口３６ａを充填することにより、圧縮行程にある圧縮室１８ａとこれに隣り合う他の圧縮室１８ａとの開放口３６ａを経る短絡を確実に防止する。弁体３８の前記した突出位置では、フランジ３８ａの前記底壁部に対向する一側面４２ａが開放口３６ａの縁部に当接し、リーク通路３６の開放口３６ａが確実に閉鎖される。

また、図４に示すように、弁体３８のフランジ３８ａの他側面４２ｂが弁ケース４０の内部空間４１の開口縁部に当接する開放位置では、リーク通路３６の開放口３６ａは開放状態におかれ、圧縮行程にある圧縮室１８ａから開放口３６ａを経て圧縮気体の一部が吸入室３０に帰還可能である。また、弁体３８の開放位置では、フランジ３８ａの他側面４２ｂが弁ケース４０の内部空間４１の開口縁部に当接することにより、弁体３８の他端の端面すなわち弁体３８の頭部３８ｂと反対側に位置する端面と、弁ケース４０の内部空間４１の端壁との間に、圧力室４１ａのための間隔が保持されている。

弁体３８はそのフランジ３８ａを除く部分でほぼ一様な外径を有する棒状の弁体で構成されており、開放口３６ａを閉鎖する閉鎖位置にあるとき、その頭部３８ｂに圧縮室１８ａの圧縮気体の圧力を開放位置へ向けての作用力として受ける。また弁体３８はその他端に圧力室４１ａに導入される潤滑油の圧力を閉鎖位置へ向けての作用力として受ける。

図３に示す例では、前記した油貯め３３（図１参照）内の加圧潤滑油が、シリンダ部材１５に形成された油案内通路４３、該油案内通路に連通してフロントサイドブロック１６に形成された連結通路４４及び弁ケース４０の側壁に形成された入り口通路４５を経て圧力室４１ａ内に案内される。この加圧潤滑油の圧力室４１ａへの導入により、弁体３８は、前記したように、その前記他端に開放口３６ａの閉鎖位置へ向けての作用力を受ける。また、油案内通路４３と連結通路４４との間には、油貯め３３から弁機構３７の圧力室４１ａへ向けての圧液流に所定の抵抗値を与えるためのオリフィス４６が設けられている。図示の例では、オリフィス４６は、流量を制御するための流量調整弁４６ａと、該流量調整弁に流量を低減させる方向へのばね力を付与するコイルばね４６ｂとを有し、圧力室４１ａ内の圧力が油貯め３３内の圧力よりも所定値を超えて低下すると、油案内通路４３から連結通路４４へ向けての圧液流に作用する抵抗値が増大する。

開放口３６ａの閉鎖位置にある弁体３８は、その前記他端に受ける作用力が頭部３８ｂに受ける作用力を超える限り、開放口３６ａの閉鎖位置に確実に保持されるが、圧力室４１ａ内の圧力の低減により前記他端に作用する作用力が頭部３８ｂへの作用力よりも小さくなると、弁体３８は開放位置へ向けて作動する。

この弁体３８の開放作動のために、連結通路４４には、該連結通路を吸入室３０に短絡するための圧力放出路４７が連結され、また圧力放出路４７には該圧力放出路の連通を断続するための例えば電磁バルブ装置４８が設けられている。

電磁バルブ装置４８が圧力放出路４７の連通を遮断する閉鎖位置に保持されると、前記したとおり、油貯め３３内の加圧潤滑油がオリフィス４６を経て圧力室４１ａ内に導入されることにより、弁体３８が開放口３６ａの閉鎖位置に保持される。開放口３６ａの閉鎖状態では、リーク通路３６を経る圧縮ガスの吸入室３０への漏れが防止されることから、圧縮機構１２は最大吐出量で動作する。

他方、電磁バルブ装置４８が圧力放出路４７の連通を許す開放位置に保持されると、圧力室４１ａ内の加圧潤滑油が圧力放出路４７を経て吸入室３０に案内され、これにより圧力室４１ａ内の圧力が解除される。この圧力室４１ａ内の圧力解除により、弁体３８の前記他端に作用する作用力が頭部３８ｂへの作用力よりも小さくなると、弁体３８は開放位置へ向けて作動し、開放口３６ａが開放される。オリフィス４６は、圧力室４１ａ内の圧力が解除されたとき油貯め３３から吸入室３０へ向けて過剰な加圧潤滑油が流れることを防止する。

電磁バルブ装置４８の前記した開放動作によって弁体３８が開放口３６ａの開放位置に動作されると、ベーン２６の摺動に伴う圧縮行程で一部の圧縮ガスはリーク通路３６を経て吸入室３０に戻され、ベーン２６がシリンダ室１８の周壁を摺動に際し、開放口３６ａの位置を通過して実質的な圧縮行程が開始されることから、圧縮機構１２による吐出量が低減される。

従って、電磁バルブ装置４８の作動を制御することにより、圧力室４１ａの圧力解除を制御することができ、電磁バルブ装置４８の動作を介して弁体３８の開閉動作を制御することができる。

本発明に係る気体圧縮機１０では、前記したように弁機構３７の弁体３８の一端である頭部３８ｂに作用する作用力と、弁体３８の他端に作用する作用力との大小関係によってシリンダ室１８の開放口３６ａの開閉が制御される。これらの作用力を両端に受ける弁体３８は、それぞれの受圧面積がほぼ等しくなるようにフランジ３８ａを除く部分でほぼ等径に形成されていることから、頭部３８ｂに作用する圧縮室１８ａ内の圧力が圧力室４１ａ内の圧力を超えると、弁体３８は迅速に開放口３６ａの開放位置に作動されることから、電磁バルブ装置４８の開放動作によって圧力室４１ａ内の圧力が解除され始めると、弁体３８の両端に作用する前記両作用力の大きさの反転が従来に比較して早期に生じる。そのため、従来のような時間遅れを生じることなく迅速に開放口３６ａを開放させることができ、吐出量の低減への切替えを迅速に行うことができる。

また、弁体３８の頭部３８ｂと反対側の前記他端の受圧面積を頭部３８ｂのそれにほぼ等しくなるように弁体３８の他端部の小径化を図ることができ、これにより、弁体３８及び該弁体を収容する弁ケース４０の小径化を図ることができるので、弁機構３７のコンパクト化が可能となる。

弁ケース４０の入り口通路４５を弁体３８の他端が対向する弁ケース４０の端壁に形成することができるが、構成の簡素化を図る上で、図示のとおり弁ケース４０の周壁部に形成することが望ましい。また、弁体３８にフランジ３８ａを設け、該フランジとの弁ケース４０の開放端とを当接させることにより、図４に示す弁体３８の開放位置で、弁ケース４０の閉鎖端と弁本体３８の前記他端部との間に潤滑油を導入する圧力室４１ａのための間隔を保持することができるので、開放位置にある弁体３８の前記他端が弁体３８の弁ケース４０の端壁に張り付くことを防止することができる。

図５に実線で示すように、開放口３６ａを開放する開放位置に弁体３８があるとき、弁体３８の他端３８ｃを該他端に対向する弁ケース４０の端壁４０ａに当接させることができる。これにより弁体３８ａが開放位置にあるとき、フランジ３８ａの前記他側と弁ケース４０の開放端の縁部との間に隙間δを保持させることができる。

この間隙δにより、弁体３８が開放口３６ａを閉鎖する図５に仮想線で示す開放位置から実線で示す開放位置へ動作したときにフランジ３８ａと弁ケース４０の開放端縁部との当接によるフランジ３８ａの損傷を防止することができる。

なお、図５に示す例では、弁体３８の他端３８ｃに減径部３８ｄが形成され、これにより弁体３８の開放位置で、弁体３８の他端３８ｃと弁ケース４０の端壁４０ａとの間に、入り口通路４５に連通する圧力室４１ａが形成されている。また、図５に示す例では、弁体３８の頭部３８ａにおける受圧面積（Ｓ１）が、減径部により規定される環状受圧面積（Ｓ２）とその内方の円形受圧面積（Ｓ３）との和に等しく設定される。入り口通路４５を端壁４０ａに開放させることにより、弁体３８の他端を一様な外径で構成し、これにより弁体３８の減径部３８ｄを不要とすることができる。

前記したところでは、楕円の横断面形状を有するシリンダ室が設けられた同芯型のベーンロータリー式容量可変型気体圧縮機の例について本発明を説明したが、本発明は、円形の横断面形状を有するシリンダ室が設けられる偏心型のベーンロータリー式容量可変型気体圧縮機に適用することができる。また、本発明は、電気モータが駆動源として組み込まれた電動式気体圧縮機に適用可能である。

本発明に係るベーンロータリー式容量可変型気体圧縮機を示す縦断面図である。 図１に示す線II−IIに沿って得られる断面図である。 本発明に係るベーンロータリー式容量可変型気体圧縮機の弁体が閉鎖位置にある状態を拡大して示す断面図である。 本発明に係るベーンロータリー式容量可変型気体圧縮機の弁体が開放位置にある状態を拡大して示す断面図である。 本発明に係るベーンロータリー式容量可変型気体圧縮機の他の実施例を示す図４と同様な図面である。

符号の説明

１０ 気体圧縮機
１１ ハウジング
１２ 圧縮機構
１３ 吸入ポート
１４ 吐出ポート
１５ シリンダ部材（シリンダ）
１６ フロントサイドブロック（シリンダの端壁部材）
１７ リアサイドブロック（シリンダの端壁部材）
１８ シリンダ室
１８ａ 圧縮室
２０ ロータ
２６ ベーン
３０ 吸入室
３５ 容量変更手段
３６ リーク通路
３６ａ リーク通路の開放口
３７ 弁機構
３８ 弁体
３８ａ 弁体のフランジ
３８ｂ 弁体の頭部
３９ 凹所
４０ 弁ケース
４２ａ フランジの一側面
４２ｂ フランジの他側面
４６ オリフィス
４８ バルブ装置

Claims (8)

1. 吸入ポート及び吐出ポートが設けられたハウジング内に収容され、圧縮すべき気体を前記吸入ポートを経て吸入、圧縮した後、前記吐出ポートから排出する圧縮機構と、前記排出ポートから排出される圧縮気体の吐出容量を変更する容量変更手段とを備え、
   前記圧縮機構は、シリンダ室を規定するシリンダと、前記シリンダ室内に回転可能に収容されるロータと、該ロータに保持され前記シリンダ室を前記ロータの周方向へ区画することにより、前記ロータの回転に伴って、気体を吸入し圧縮するために容積を増減する圧縮室を規定するベーンとを有し、
   前記容量変更手段は、前記シリンダ室の壁面における圧縮領域で端部を前記シリンダ室に開放して形成されるリーク通路と、吐出容量の切替えのために前記リーク通路の前記シリンダ室への開放口を開閉すべく、前記開放口に向け及び該開放口から離れる方向へ移動可能に前記シリンダ室の外方に配置される弁体が設けられた弁機構とを有し、
   前記開放口に対向する前記弁体の一端には、該開放口の閉鎖位置で前記シリンダ室内に突出することなく前記開放口内を充填する頭部が形成され、また前記閉鎖位置で前記頭部の端面には前記圧縮室内の圧縮気体の圧力が適用され、前記弁体の他端の端面には前記圧縮室内の気体圧縮力に打ち勝って前記弁体を前記閉鎖位置に保持すべく流体圧力が適用可能であり、前記弁体の前記頭部端面における受圧面積とその前記他端の端面における受圧面積がほぼ等しいことを特徴とする容量可変型気体圧縮機。
2. 前記ハウジング内には前記吸入ポートに連通する吸入室が形成されており、前記リーク通路の他方の端部は前記吸入室に連通する請求項１に記載の容量可変型気体圧縮機。
3. 前記弁体はその長手方向へ一様な径を有する棒状の弁体であり、前記弁機構は前記弁体の一端を前記開放口へ向けて突出可能に該弁体を収容する一端開放の弁ケースを有し、前記弁ケースの開放端から突出する前記弁体の前記一端の近傍には、前記弁体の径方向外方へ張り出すフランジが形成され、該フランジの一側面が前記シリンダ壁面の前記開口縁部に当接可能であり、また前記フランジの他側面が前記弁ケースの前記開放端の縁部に当接可能であり、前記弁体の前記フランジの前記一側面側の端部で前記頭部が構成されている請求項１に記載の容量可変型気体圧縮機。
4. 前記弁ケースの前記開放端と前記フランジとの当接位置で、前記弁ケースと前記弁体の他端部との間には、前記流体圧力を導入する圧力室のための間隔が保持されている請求項３に記載の容量可変型気体圧縮機。
5. 前記弁体はその長手方向へ一様な径を有する棒状の弁体であり、前記弁機構は前記弁体の一端を前記開放口へ向けて突出可能に該弁体を収容する一端開放の弁ケースを有し、前記弁ケースの開放端から突出する前記弁体の前記一端の近傍には、前記弁体の径方向外方へ張り出すフランジが形成され、該フランジの一側面が前記シリンダ壁面の前記開口縁部に当接可能であり、また前記フランジの他側面は前記開放位置で前記弁ケースの前記開放端の縁部から間隔をおくように前記弁体の開放位置で該弁体の他端が前記弁ケースの対向する端壁に当接し、前記弁体の前記フランジの前記一側面側の端部で前記頭部が構成されている請求項１に記載の容量可変型気体圧縮機。
6. 前記弁体の他端には、前記開放位置で前記弁体と前記弁ケースの端壁との間に前記流体圧力を導入する圧力室を規定するための減径部が形成されている請求項５に記載の容量可変型気体圧縮機。
7. 前記シリンダは、円形または楕円形の横断面形状を有するシリンダ室を規定する両端開放のシリンダ部材と該シリンダ部材の両端を閉鎖する一対の端壁部材とを備え、一方の前記端壁部材には前記シリンダ室と反対側の面に開放する一端開放の凹所が形成され、該凹所の底面に前記開放口が形成され、前記弁ケースは前記弁体を保持した状態で前記弁ケースの前記開放端を前記凹所内に嵌合させて配置されており、前記弁ケースの周壁部には前記弁ケースの閉鎖端と前記弁体の前記他端との間に形成された前記圧力室に前記流体圧力を導入するための流体導入路が形成されている請求項４または６に記載の容量可変型気体圧縮機。
8. 前記流体導入路を経て前記圧力室に圧力潤滑油を導入すべく前記流体導入路には加圧された圧力潤滑油がオリフィスを介して導入可能であり、該オリフィスを経て加圧室への圧力潤滑油の供給を制御するためのバルブ装置が前記流体導入路に関連して設けられている請求項７に記載の容量可変気体圧縮機。

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