JP2006057544A

JP2006057544A - 容量可変型気体圧縮機

Info

Publication number: JP2006057544A
Application number: JP2004240716A
Authority: JP
Inventors: Hideki Sakai; 秀樹酒井; Hiromiki Ono; 浩幹大野
Original assignee: Calsonic Compressor Inc
Current assignee: Marelli Corp
Priority date: 2004-08-20
Filing date: 2004-08-20
Publication date: 2006-03-02

Abstract

【課題】
高い加工精度を必要とすることなく通常運転時における連通路を経た各圧縮室内から吸入室への気体のリークを防ぐことができ、且つベーンを挟んで隣接する両前記圧縮室の間での気体のリークを抑制することができる容量可変型気体圧縮機を提供する。
【解決手段】
圧縮室２２からの吐出容量を切り替えるために、連通路４１の一端であるシリンダ室１７を規定するフロントサイドブロック１５の壁面１５ａに開放する開口４０を開閉する弁装置を備える容量可変型気体圧縮機１０である。前記弁装置は、シリンダ室１７の外方で開口４０を取り巻く弁座５１と、該弁座の開口４０を開閉する弁体４３とを有し、その先端面４３ａあるいはそれに対向する端壁面４８ａには環状の相互の線接触を可能とするテーパが付され、先端面４３ａの嵌入部４３ｃは、弁座５１の開口４０に嵌入可能であり且つ弁体４３の閉鎖位置で壁面１５ａに一致する端面４３ｄを有することを特徴とする。
【選択図】図３

Description

本発明は、例えば、冷房装置の冷媒ガスの圧縮に用いられる気体圧縮機に関し、特に、圧縮した冷媒ガスの吐出容量を変更することができる容量可変型気体圧縮機に関する。

例えば冷房装置に用いられるベーンロータリー式の気体圧縮機では、シリンダにより規定されるシリンダ室内にロータが配置され、該ロータの回転に伴って該ロータに保持された複数のベーンが前記シリンダ室の壁面を摺動する。各前記ベーンが摺動することにより、前記シリンダ室内で各前記ベーンにより区画されて形成された複数のチャンバは、それぞれ容積が増減する圧縮室として機能する。前記気体圧縮機では、吸入室から吸入された冷媒ガスが各前記圧縮室で圧縮され、この圧縮された冷媒ガスが吐出室に吐出される。前記気体圧縮機は、この冷媒ガスを前記吐出室に形成された吐出ポートを経て前記冷房装置の凝縮器に供給する。前記気体圧縮機では、前記冷房装置がより効率良く空気を冷却するために、例えば、該冷房装置の蒸発器での過冷却を防止すべく、圧縮された冷媒ガスの吐出容量を変更することが望まれている。

このため、各前記圧縮室からそれぞれ前記吐出室へ吐出される圧縮された冷媒ガスの容量を変更すべく切り替えることができる容量可変型気体圧縮機が提案されている。前記容量可変型気体圧縮機には、各前記圧縮室から吐出される圧縮された冷媒ガスの吐出容量の減少を可能とすべく前記シリンダ室の壁面に開放する開口を介して前記シリンダ室と前記吸入室とを連通する連通路が設けられ、該連通路には、吐出容量を切り替えるべく該連通路を断続するために、前記シリンダ室の外方で前記開口を開閉する弁装置が設けられている。前記容量可変型気体圧縮機では、通常の運転時には、前記冷房装置による冷却効果を高めるべく該冷房装置内を循環する圧縮気体を増やすために、前記連通路は前記弁装置により遮断されている。

このような弁装置には、例えば、該弁装置および前記開口の近傍の前記シリンダ室の断面図である図５に示すように構成された弁装置１がある。弁装置１は、シリンダ室２の壁面２ａに開放する開口３をシリンダ室２の外方で取り巻いて形成される座部４と、該座部の開口３を開閉すべく座部４に近づく方向へおよび該座部から離れる方向へ移動可能の弁体５とを有する（例えば、特許文献１参照。）。弁装置１は、弁体５と座部４とが互いに面で接触することにより座部４の開口３を閉鎖し、連通路６を遮断する。前記容量可変型気体圧縮機では、例えば、弁体５の動作を電磁石の磁気による吸引作用を利用して制御すべく弁装置１を構成し、該弁装置が操作されて連通路６が断続されることにより、連通路６が遮断された通常の吐出容量での運転と、開放された連通路６を経てシリンダ室２から前記吸入室への冷媒ガスのリークが生じることにより吐出容量が減少した運転との切り替えが可能となる。通常の吐出容量で運転するときに連通路６は遮断されるので、通常運転時に連通路６を経て各圧縮室７内から前記吸入室へのリークによる各圧縮室７における体積効率の低減を防止するために、弁装置１には高い密閉性が求められる。
特開２００１−２８０２８１号公報（第２−５頁、第５図）

しかしながら、面接触により高い密閉性を得るには、弁体５および座部４に相互の高い加工精度が必要となるため、実現するには製造コストが上がってしまう。

また、弁装置１では、弁体５が閉鎖位置にあるときであっても、図５に示すように、シリンダ室２の外方に位置する連通路６には、シリンダ室２の壁面２ａから弁体５の先端面５ａに至る隙間８が形成されてしまう。開口３の直径がベーン９の厚さよりも大きい場合、シリンダ室２の壁面２ａを摺動するベーン９が開口３を通過するとき、隙間８は、ベーン９を挟んで隣接する二つの圧縮室７の間で、前記ロータの回転に伴うベーン９の摺動方向（図５矢印Ａ１参照。）から見てベーン９の前方に位置する圧縮室７ａ内の高い圧力の冷媒ガスがベーン９の後方に位置する圧縮室７ｂ内にリークする通路（図５矢印Ａ２参照。）となってしまう。このリークにより、圧縮によって高圧且つ高温となった冷媒ガスが各圧縮室７内に混入すると、各該圧縮室から吐出される圧縮された冷媒ガスの温度上昇、この温度上昇による各圧縮室７における体積効率の低下等の問題が生じる。このような問題を回避するために、ベーン９および開口３は、ベーン９の厚さが開口３の径よりも大きくなるように形成される必要があり、ベーン９および開口３の設計自由度は狭められていた。

そこで、隙間８をなくすために、閉鎖位置にある弁体５が隙間８を充填するように、弁体５が隙間８に嵌合する形状に弁体５を形成することが考えられるが、このように弁体５を形成するには、弁体５が隙間８に適正な位置で嵌合し且つ弁体５が座部４に適正な姿勢で面接触する必要があり、より高い加工精度が必要となってしまう。

そこで、本発明の目的は、高い加工精度を必要とすることなく通常運転時における連通路を経た各圧縮室内から吸入室への気体のリークを防ぐことができ、且つベーンを挟んで隣接する両前記圧縮室の間での気体のリークを抑制することができる容量可変型気体圧縮機を提供することにある。

上記した課題を解決するために、請求項１に記載の容量可変型気体圧縮機は、シリンダ室を規定するシリンダと、前記シリンダ室内に配置されるロータと、該ロータの回転に伴って前記シリンダ室の壁面を摺動すべく前記ロータに保持されるベーンと、該ベーンによって前記シリンダ室内をその周方向へ区画して形成され、吸入室からの気体を圧縮して吐出すべく前記ロータの回転に伴う前記ベーンの前記シリンダ室の壁面に沿う摺動によって容積を増減する圧縮室と、前記シリンダ室の壁面に開放する開口を経て前記圧縮室内での圧縮気体の前記吸入室へのリークを許す連通路と、圧縮気体の吐出容量の切り替えのために前記開口を開閉する弁装置とを備える容量可変型気体圧縮機であって、前記弁装置は、前記シリンダ室の外方で前記開口を取り巻いて前記シリンダに形成される弁座と、該弁座の前記開口を開閉すべく前記弁座に近づく方向へおよび該弁座から離れる方向へ移動可能の弁体とを有し、該弁体の前記弁座に向き合う先端面および該先端面に対向する前記弁座の対向面のいずれか一方には、環状の相互の線接触を可能とするためにテーパが付されており、前記弁体の前記先端面には前記弁座の前記開口に嵌入可能であり且つ前記弁体の閉鎖位置で前記シリンダ室の壁面に一致する端面を有する嵌入部が形成されていることを特徴とする。

請求項２に記載の容量可変型気体圧縮機は、請求項１に記載の容量可変型気体圧縮機において、前記弁体は、該弁体が閉鎖位置にあるとき、前記弁座の前記開口の縁部を規定する稜線が前記弁体の前記先端面における前記嵌入部の基端近傍に接触することを特徴とする。

請求項３に記載の容量可変型気体圧縮機は、請求項２に記載の容量可変型気体圧縮機において、前記弁体の前記先端面は、前記弁体の移動方向に対して直交し、前記弁座の前記対向面は、前記開口の縁部から外方へ向けて前記弁体の前記先端面との間隔が拡がる傾斜面であることを特徴とする。

請求項４に記載の容量可変型気体圧縮機は、請求項２に記載の容量可変型気体圧縮機において、前記弁座の前記対向面は、前記弁体の移動方向に対して直交し、前記弁体の前記先端面は、前記嵌入部の前記基端から外方へ向けて前記弁座の前記対向面との間隔が拡がる傾斜面であることを特徴とする。

請求項１に記載の容量可変型気体圧縮機では、前記弁体の前記先端面と前記弁座の前記対向面とが互いに環状の線接触をすることにより前記弁装置が前記連通路を閉鎖している。この接触個所には、該接触個所が線状であることから面接触する接触面と比較して大きな圧力が働くこととなるので、前記弁装置は高い密閉性を有する。また、前記弁装置では、前記先端面および前記対向面のいずれか一方にテーパを付すことにより環状の互いの線接触を可能としているので、高い加工精度を必要とはしない。さらに、前記弁装置は、前記弁体が閉鎖位置にあるとき、前記弁座の前記開口に嵌入する前記嵌入部の前記端面が前記シリンダ室の壁面に一致しているので、前記連通路内に前記シリンダ室の壁面から前記弁体の先端面に至る隙間が形成されることはない。

請求項２ないし請求項４に記載の容量可変型気体圧縮機では、前記弁座の前記開口の縁部を規定する稜線を利用することにより環状の互いの線接触を可能としているので、より容易に実現することができる。

本発明に係る容量可変型気体圧縮機によれば、前記弁体の前記先端面および前記弁座の前記対向面のいずれか一方にテーパを付すことにより、前記先端面および前記対向面が互いに環状の線接触を可能とし、この線接触により前記弁装置が前記連通路を閉鎖しているので、高い加工精度を必要とすることなく通常運転時における前記連通路を経た前記圧縮室内から前記吸入室への気体のリークを防ぐことができる。また、前記弁体が閉鎖位置にあるとき、該弁体の前記嵌入部の前記端面が前記シリンダ室の壁面に一致しているので、前記連通路内に前記シリンダ室の壁面から前記弁体の先端面に至る隙間が形成されることはない。前記隙間がなくなることにより、前記連通路によって引き起こされる前記ベーンを挟んで隣接する前記圧縮室の間での気体のリークを防ぐことができる。

本発明を図１ないし図４に示した実施例に沿って詳細に説明する。

図１は、車両用空調装置に用いられる容量可変型気体圧縮機１０の断面図を示す。

容量可変型気体圧縮機１０は、例えば、冷却媒体の気化熱を利用して冷却を行なう前記車両用空調装置に組み込まれ、この車両用空調装置の構成要素である凝縮器、膨張弁、蒸発器等（図示せず。）と共に冷却媒体の循環経路を構成する。容量可変型気体圧縮機１０は、前記蒸発器から取り入れた気体状の冷却媒体すなわち冷媒ガスを圧縮し、この圧縮した冷媒ガスを前記凝縮器に供給する。容量可変型気体圧縮機１０で圧縮された冷媒ガスは、前記凝縮器で液化され、高圧の液状の冷却媒体として前記膨張弁に送り出される。高圧の液状の冷却媒体は、前記膨張弁で低圧の液状の冷却媒体にされ、前記蒸発器に送り出される。低圧の液状の冷却媒体は、前記蒸発器で気化されることにより、該蒸発器の周囲の空気から熱を吸収し、その周囲の空気を冷却する。

容量可変型気体圧縮機１０は、ハウジング１１と、該ハウジングの内方に収容された圧縮機構１２と、駆動源（図示せず。）からの駆動力を圧縮機構１２に伝えるべくハウジング１１に取り付けられた伝達機構１３とを備える。

ハウジング１１は、図示した例では、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部１１ｃを覆うように取り付けられたフロントハウジング部材１１ｂとを有する。

圧縮機構１２は、横断面が楕円形状の内周壁面１４ａを持つ筒状を呈する両端開放のシリンダ本体１４と、その一方の開放端１４ｂを覆うフロントサイドブロック１５と、シリンダ本体１４の他方の開放端１４ｃを覆うリアサイドブロック１６とを有する。シリンダ本体１４および両サイドブロック１５、１６によりシリンダ室１７（図２参照。）が形成される。

シリンダ室１７内には、両サイドブロック１５、１６の内壁面１５ａ、１６ａに摺動可能に当接し、シリンダ本体１４の軸線に一致する回転軸線を有するロータ１８が回転可能に配置されている。ロータ１８は、シリンダ本体１４の内周壁面１４ａの短軸に関して対称に位置する二つの空間にシリンダ室１７を区画する（図２参照。）。ロータ１８は、該ロータの回転軸線と一致する回転軸１９を有し、該回転軸は、両サイドブロック１５、１６に形成された軸受部１５ｂ、軸受部１６ｂに支持されている。

図２は、図１に示されたＩ−Ｉ線に沿って得られた断面図を示す。

図２に示すように、ロータ１８には、その周方向に互いに等しい間隔を置いて五つのスリット状のベーン溝２０が形成され、該各ベーン溝には、両サイドブロック１５、１６の内壁面１５ａ、１６ａに当接し、各ベーン溝２０に嵌合する形状のベーン２１がそれぞれ進退可能に保持されている。各ベーン溝２０は、フロントサイドブロック１５に形成された油貯め用の一対の凹所１５ｃおよびリアサイドブロック１６に形成された一対の凹所１６ｃ（図１参照。）から油が供給されるように両凹所１５ｃ、１６ｃに連通可能である。

五つのベーン２１は、それぞれが各ベーン溝２０に供給される油の圧力とロータ１８の回転により各ベーン２１に作用する遠心力とを受け、シリンダ本体１４の内周壁面１４ａに向けて付勢されて該内周壁面に当接することにより、シリンダ室１７をロータ１８の外周でその周方向に沿って等間隔に配列される五つのチャンバ（２２）に区画する。五つのチャンバ（２２）は、各ベーン２１への付勢下でロータ１８が回転して各ベーン２１の先端がシリンダ本体１４の内周壁面１４ａを摺動することにより、それぞれが容積を増減する圧縮室２２として機能する。各圧縮室２２は、その一つ一つが前述したシリンダ室１７内で対を為す前記空間のそれぞれで容積を増減する。

圧縮機構１２は、図１に示すように、フロントハウジング部材１１ｂに取り付けられた伝達機構１３から駆動力を受ける。伝達機構１３は、従来よく知られているように、プーリ２３に巡らされたベルト（図示せず。）を介して与えられた駆動力を回転軸１９に伝えることにより、ロータ１８を回転させる。

ロータ１８の回転時に、冷媒ガスを蒸発器（図示せず。）から各圧縮室２２に取り入れるために、フロントハウジング部材１１ｂには前記蒸発器に接続する吸入ポート２４が設けられ、フロントハウジング部材１１ｂとフロントサイドブロック１５との間には、吸入ポート２４に連通し、ロータ１８の回転軸１９の周りを取り巻くような環状の吸入室２５が設けられている。フロントサイドブロック１５には、吸入室２５と圧縮室２２とを連通するための二つの吸入孔２６が設けられ、両該吸入孔は、シリンダ室１７内で対を為す前記空間に対応すべく対を為している（図２参照。）。

ロータ１８の回転に伴って各圧縮室２２に取り入れられた冷媒ガスは、該各圧縮室により圧縮され高圧となる。この圧縮された冷媒ガスを各圧縮室２２から吐出するために、シリンダ本体１４の内周壁面１４ａの短軸上に位置する該内周壁面の短軸部の近傍には、図２に示すように、一対の薄肉部１４ｄが形成され、該各薄肉部にはそれぞれ吐出孔２７が形成されている。各吐出孔２７には、シリンダ本体１４の内方から外方への冷媒ガスの通過を制御する吐出弁２８がそれぞれ設けられ、該吐出弁は、冷媒ガスの圧力により吐出孔２７を開閉するために撓み変形する薄い板状の吐出弁体２８ａと、該吐出弁体が冷媒ガスの圧力により必要以上に撓むことを防ぐ弁サポート２８ｂとを有する。各吐出孔２７は、図１に示すように、ハウジング１１内で圧縮機構１２の奥側、すなわち圧縮機構１２から見てフロントハウジング部材１１ｂと反対側に形成された吐出室２９に吐出弁２８を経て連通可能である。

各圧縮室２２で圧縮され各吐出孔２７から吐出された高圧の冷媒ガスは、リアサイドブロック１６に取り付けられ油分離部３０ａが設けられたサイクロンブロック３０を通過することにより、冷媒ガスに含まれる油が分離されて吐出室２９に貯留される。この貯留された冷媒ガスは、吐出ポート３１を経て凝縮器（図示せず。）に供給される。

冷媒ガスから分離された油は、吐出室２９の下方に溜められ、従来良く知られているように、相対運動を為す圧縮機構１２の各部材間、例えば、ロータ１８の回転軸１９と、該回転軸を支持する軸受部１５ｂ、１６ｂとの間に、それらの相対運動による摺動を円滑にするために、吐出室２９に作用する圧力によって供給可能である。この油の一部は回転軸１９に沿って伝達機構１３に向かうが、回転軸１９には、該回転軸を取り巻くように、油が伝達機構１３に達することを防止するためのシール機構３２が設けられている。

また、圧縮機構１２の各部材間に供給された油の一部は、ロータ１８の回転軸１９と該回転軸を支持する軸受部１５ｂ、１６ｂとの間を経て、両サイドブロック１５、１６にそれぞれ形成された両凹所１５ｃ、１６ｃに供給される。両サイドブロック１５、１６に形成された両凹所１５ｃ、１６ｃは、前述したように、各ベーン溝２０に油を供給する。

さらに、フロントサイドブロック１５には、各圧縮室２２で圧縮される冷媒ガスの容量を変更するために、その一端がフロントサイドブロック１５の内壁面１５ａに形成された円形状を呈する開口４０に接続し、他端が吸入室２５に接続する連通路４１が設けられている（図３参照。）。連通路４１は、シリンダ室１７内で対を為す前記空間のそれぞれに対応し、シリンダ本体１４の内周壁面１４ａにより規定される楕円形状の直径方向で対向するように形成されている。なお、本実施例では、両連通路４１の一端となる開口４０は、フロントサイドブロック１５の内壁面１５ａに形成されているが、両連通路４１はそれぞれシリンダ室１７と吸入室２５とを連通させるものであればよいためシリンダ室１７を規定するシリンダ、すなわち両サイドブロック１５、１６およびシリンダ本体１４の何れかに設けられていればよく、リアサイドブロック１６の内壁面１６ａまたはシリンダ本体１４の内周壁面１４ａに形成することができる。

両開口４０は、各圧縮室２２に接続可能とするためにロータ１８の外方で各ベーン２１が摺動する領域のフロントサイドブロック１５の内壁面１５ａに設けられている。両連通路４１が遮断されていないとき、各圧縮室２２の冷媒ガスは各連通路４１を経て吸入室２５に流出するので、各圧縮室２２では、摺動するベーン２１が開口４０を通り過ぎた位置から冷媒ガスの圧縮が始まる。また、両連通路４１が遮断されると、各圧縮室２２ではその最大容積の冷媒ガスが圧縮される。このため、後述するように両連通路４１を断続することで、圧縮行程毎に各圧縮室２２で圧縮される冷媒ガスの容量を変更すべく切り替えることができる。

両開口４０は、切り替え時の所望量に応じて各ベーン２１が摺動する領域で種々の位置に設けることができるが、本実施例では、ロータ１８の回転に伴って容積が増減する圧縮室２２の最大容積の３０％の容積となる位置から各圧縮室２２による冷媒ガスの圧縮が始まるように、それぞれフロントサイドブロック１５の内壁面１５ａにロータ１８の回転軸線に関して対を為すように設けられている。

図１は、二つの連通路４１の一方を示しているが、他方の連通路４１も同様の構成である。図１に示すように、連通路４１には、その開口４０をシリンダ室１７の外方から開閉する開閉弁機構４２が設けられている。容量可変型気体圧縮機１０は、通常の吐出容量、すなわち圧縮室２２の最大容積で冷媒ガスを圧縮するときには、開閉弁機構４２により連通路４１の開口４０が閉鎖される。

図３は、図１における連通路４１および開閉弁機構４２の近傍を拡大して示す。

図３に示すように、フロントサイドブロック１５には、連通路４１の開口４０を開閉する開閉弁機構４２のための凹部４４が設けられ、該凹部には、開閉弁機構４２の弁体４３が収容されている。凹部４４は、本実施例では、貫通孔４５と弁ケース４６とにより構成されている。貫通孔４５は、一端がフロントサイドブロック１５の内壁面１５ａに設けられた開口４０に接続し、他端がフロントサイドブロック１５の外壁面１５ｂに開放端４５ａで開放する。弁ケース４６は、貫通孔４５の他端となる開放端４５ａを閉塞する。貫通孔４５は、開口４０の中心を通り且つ内壁面１５ａと直交する軸線を有し、開口４０の口径に等しい一様な口径で軸線方向に沿って伸長する円柱形状を呈する開口路４７と、該開口路の口径よりも大きい口径で該開口路の軸線方向に沿って伸長する円柱形状を呈し、フロントサイドブロック１５の外壁面１５ｂの開放端４５ａに接続する増径部４８とからなる。増径部４８は、開口路４７よりも大きな口径であれば軸線方向に一様な口径で伸長する円柱形状を呈していてもよいが、図示の例では、弁ケース４６の取り付けのために開放端４５ａに向けて口径が段階的に増大している。弁ケース４６は、一端が開放し他端が閉鎖する筒形状を呈し、軸線が増径部４８の軸線と一致するように該増径部に取り付けられている。

増径部４８は、その口径と開口路４７の口径との差により該開口路の増径部４８への開放端となる開放口（４９）から外方へ向けて貫通孔４５の肩部を規定する端壁面４８ａと、該端壁面を取り囲む周壁面４８ｂとを有する。端壁面４８ａは、開放口（４９）を規定する縁部から開放口（４９）の外方へ向けて、フロントサイドブロック１５の内壁面１５ａと直交する方向における該内壁面との肉厚が漸減するように形成されている。これにより、端壁面４８ａには、開放口（４９）からフロントサイドブロック１５の内壁面１５ａに平行な方向で見て俯角を為す傾斜が与えられている。

増径部４８の周壁面４８ｂには、連通路部５０の一端が接続されている。連通路部５０の他端は、吸入室２５に接続されている。この連通路部５０、開口路４７および増径部４８より、フロントサイドブロック１５の内壁面１５ａに設けられた開口４０を経て、シリンダ室１７から吸入室２５に至る連通路４１が構成されている。

凹部４４には、該凹部を構成する開口路４７、増径部４８および弁ケース４６の相互に等しい軸線と軸線が一致するように円柱形状の弁体４３が収容されている。弁体４３は、開口路４７の開放口（４９）を開閉するために、軸線方向に沿って、開放口（４９）へ近づく方向すなわち前方へおよび該開放口から遠ざかる方向すなわち後方へ凹部４４内を移動すべく摺動可能に弁ケース４６に保持されている。

弁体４３は、軸線方向に対して直交する先端面４３ａおよび後端面４３ｂと、フロントサイドブロック１５の開口路４７に嵌入可能な円柱形状を呈し且つ軸線が弁体４３の軸線と一致するように先端面４３ａから立ち上がる嵌入部４３ｃとを有する。嵌入部４３ｃは、軸線に直交する端面４３ｄを有し、フロントサイドブロック１５の内壁面１５ａから増径部４８の端壁面４８ａに至る開口路４７の長さ寸法に等しい軸線方向の長さ寸法を有する。

弁体４３の先端面４３ａは、弁体４３の摺動方向すなわち軸線方向に対して直交するためフロントサイドブロック１５の内壁面１５ａに平行であり、増径部４８の端壁面４８ａは、開放口（４９）を頂部として該開放口から内壁面１５ａに平行な方向で見て俯角を為す傾斜を有しているので、弁体４３が凹部４４内を前方へ移動すると弁体４３の先端面４３ａが端壁面４８ａの開放口（４９）に接触する。この接触時に、嵌入部４３ｃは、開口路４７に嵌入し、且つ嵌入部４３ｃの端面４３ｄは、フロントサイドブロック１５の内壁面１５ａに一致する。このように、弁体４３の前方への移動により先端面４３ａが開放口（４９）に接触した位置が弁体４３の閉鎖位置となり、開放口（４９）は、連通路４１の開口４０を閉鎖する開閉弁機構４２の弁体４３の座部４９となる。このため、貫通孔４５の首部を規定する肉厚部、すなわちフロントサイドブロック１５の内壁面１５ａに設けられた開口４０を取り巻き且つ内壁面１５ａから増径部４８の端壁面４８ａに至る肉厚部は、開閉弁機構４２の弁体４３を受ける弁座５１となる。増径部４８の端壁面４８ａは、弁体４３の先端面４３ａに対向する弁座５１の対向面となる。

弁ケース４６の内方には、弁体４３を弁座５１へ向けて付勢するために、弁体４３の後端面４３ｂと弁ケース４６の閉鎖した他端部とにより圧力空間５２が規定される。圧力空間５２には、該圧力空間と吐出室２９とを連通すべくリアサイドブロック１６、シリンダ本体１４およびフロントサイドブロック１５を貫通する供給通路５３を経て吐出室２９の油が供給可能である。供給通路５３には、該供給通路におけるフロントサイドブロック１５内での延在個所に、圧力空間５２の油を吸入室２５に放出するための放出通路５４が接続されている。

放出通路５４は、供給通路５３への接続個所からハウジング１１の外方へ向けてフロントサイドブロック１５およびフロントハウジング部材１１ｂ内を伸長する分岐通路部５５を有する。さらに、放出通路５４は、電磁弁５６が取り付けられるべくハウジング１１の外方を通る外方通路部５７を有する。外方通路部５７は、一端を分岐通路部５５に接続すべくフロントハウジング部材１１ｂに取り付けられた第一の接続部分５７ａと、他端を吸入室２５に接続すべくフロントハウジング部材１１ｂに取り付けられた第二の接続部分５７ｂと、両接続部分５７ａ、５７ｂを繋ぐ通路部分５７ｃとを有する。電磁弁５６は、通路部分５７ｃを断続すべく該通路部分に設けられている。電磁弁５６は、該電磁弁のソレノイドコイル（図示せず。）に電圧が印加されると放出通路５４を開放すべく通路部分５７ｃを開放し、電圧が印加されていない通常時は放出通路５４を閉鎖すべく通路部分５７ｃを閉鎖する。この電磁弁５６の動作は、例えば、電磁弁５６に設けられた切替スイッチ（図示せず。）を操作することにより切り替えることができる。

供給通路５３には、流量調整弁体５８ａが開放される方向にバネ５８ｂにより付勢された流量調整弁５８が設けられている。流量調整弁５８は、供給通路５３内に吐出室２９から圧力空間５２あるいは吸入室２５への油または冷媒ガスの流れが生じているとき、この流れにより流量調整弁体５８ａに生じる押圧力とバネ５８ｂによる付勢力とのバランスに応じて、供給通路５３内の流量を調整しあるいは供給通路５３を閉鎖する。

前述したように、一方の連通路４１のみが示された図１および図３に沿って、容量可変型気体圧縮機１０の吐出容量を切り替えるために連通路４１を断続する弁装置、すなわち開閉弁機構４２、供給通路５３、放出通路５４および電磁弁５６の構成を説明してきたが、他方の連通路４１およびその弁装置も同様の構成であり、同様の動作をする。

容量可変型気体圧縮機１０は、通常の吐出容量で運転するとき、すなわち圧縮室２２の最大容積から圧縮した冷媒ガスを吐出するときには、電磁弁５６により放出通路５４が遮断され、この遮断により吐出室２９に等しい圧力の油が圧力空間５２に供給され、この油の圧力下で動作した開閉弁機構４２により連通路４１の開口４０は閉鎖されている。

従来良く知られているように、冷房装置では、例えば、冷却部である蒸発器（図示せず。）がその周辺の空気を冷却しすぎると、その周辺空気に含まれる水蒸気が昇華して霜となり、その霜が前記蒸発器に付着することで冷却効果が低減してしまう。このような冷却効果の低減を抑制するために、容量可変型気体圧縮機１０では、通常の吐出容量での運転からその吐出容量よりも低減した吐出容量での運転に切り替えられる。

容量可変型気体圧縮機１０では、通常の吐出容量での運転時に、吐出容量を低減すべく運転を切り替えるときには電磁弁５６が操作され放出通路５４が開放される。放出通路５４が開放されると、圧力空間５２の油は放出通路５４を経て吸入室２５へと流出し、圧力空間５２は吸入室２５に等しい圧力となる。このため、開閉弁機構４２の弁体４３は、吸入室２５よりも高い各圧縮室２２の圧力により押されることにより、弁体４３の先端面４３ａが座部４９となる開放口（４９）に接触し且つ弁体４３の嵌入部４３ｃがフロントサイドブロック１５の開口路４７に嵌入した閉鎖位置から、開放口（４９）と先端面４３ａとが間隔を置き且つ嵌入部４３ｃが開口路４７から抜けた開放位置へと移動する。この弁体４３の開放位置への移動により、連通路４１は開放される。連通路４１が開放されると、前述したように、各圧縮室２２では、その最大容積の３０％の容積から冷媒ガスの圧縮が始まるので、容量可変型気体圧縮機１０の吐出容量は、その最大容量の３０％に切り替えられる。

容量可変型気体圧縮機１０の吐出容量を通常の吐出容量に戻すときには、電磁弁５６を操作して放出通路５４を閉鎖する。放出通路５４が閉鎖されると、吐出室２９の油が供給通路５３を経て圧力空間５２に供給され、この油の圧力により開閉弁機構４２の弁体４３は閉鎖位置へと移動する。放出通路５４が閉鎖されたとき、流量調整弁５８が供給通路５３を閉鎖している場合には、流量調整弁５８から漏れ出た油の圧力とバネ５８ｂの付勢力とにより流量調整弁体５８ａが開放位置に移動することで供給通路５３が開放され、上記したように弁体４３は閉鎖位置へと移動する。弁体４３が閉鎖位置へと移動することにより、容量可変型気体圧縮機１０の吐出容量は再び通常の吐出容量に戻る。

容量可変型気体圧縮機１０では、通常の吐出容量で運転しているとき、すなわち開閉弁機構４２が連通路４１の開口４０を閉鎖しているとき、閉鎖位置にある開閉弁機構４２の弁体４３は、その先端面４３ａが弁座５１の座部４９を規定する稜線すなわち増径部４８の端壁面４８ａの開放口（４９）を規定する稜線に接触することにより封止効果を得ている。このため、線接触する座部４９には、面で当接する従来の弁体と比較して大きな圧力が働くこととなり、従来の前記弁体と比較して高い密閉性を有している。

また、容量可変型気体圧縮機１０では、弁体４３の先端面４３ａに対向する増径部４８の端壁面４８ａに傾斜を与えることにより、閉鎖位置にある弁体４３の先端面４３ａと弁座５１の座部４９とを線接触させている。このため、高い加工精度を必要とすることなく連通路４１の開口４０を閉鎖する開閉弁機構４２の密閉性を高めることができ、通常の吐出容量で運転しているときに、連通路４１を経た各圧縮室２２から吸入室２５への冷媒ガスのリークが生じることを防ぐことができる。

容量可変型気体圧縮機１０では、開閉弁機構４２が連通路４１の開口４０を閉鎖しているとき、閉鎖位置にある開閉弁機構４２の弁体４３に設けられた嵌入部４３ｃの端面４３ｄは、フロントサイドブロック１５の内壁面１５ａに一致する。このため、ベーン２１を挟んで隣接する二つの圧縮室２２の間で、両圧縮室２２を連通する通路となる隙間がシリンダ室１７の外方に位置する連通路４１内に形成されることはない。前記隙間が形成されないことから、容量可変型気体圧縮機１０では、ベーン２１を挟んで隣接する二つの圧縮室２２の間での冷媒ガスのリークが生じることを抑制することができる。

前記弁装置の一部を構成する開閉弁機構４２の弁体４３は、その嵌入部４３ｃが開口路４７に嵌入すると、該開口路と嵌入部４３ｃとの案内作用により閉鎖位置への移動が安定し、確実に閉鎖位置に案内されることから、先端面４３ａが適正な位置で座部４９に接触し、閉鎖位置での高い密閉性を繰り返し再現することができる。このため、容量可変型気体圧縮機１０では、その吐出容量を切り替えるために連通路４１の断続を反復しても、通常の吐出容量で運転しているときに、連通路４１を経た各圧縮室２２から吸入室２５への冷媒ガスのリークが生じることを確実に防ぐことができる。

前記弁装置の一部を構成する開閉弁機構４２は、弁体４３、該弁体を保持する弁ケース４６、弁体４３の嵌入部４３ｃおよび該嵌入部が嵌入される開口路４７がそれぞれの軸線を一致させるように構成されているので、弁体４３は、該弁体と弁ケース４６との案内作用により凹部４４内での移動が安定し、開放位置から前方に移動するときに確実に嵌入部４３ｃが開口路４７に嵌入する。さらに、弁体４３と弁ケース４６との案内作用および嵌入部４３ｃと開口路４７との案内作用により、弁体４３は、その先端面４３ａが適正な位置で座部４９に接触するので、閉鎖位置での高い密閉性を繰り返し再現することができる。

開閉弁機構４２では、弁体４３の嵌入部４３ｃが開口路４７に嵌入しているので、シリンダ室１７の冷媒ガスは、嵌入部４３ｃと開口路４７との間に形成される隙間を通過するときに減圧し、この減圧した冷媒ガスを弁体４３の先端面４３ａと座部４９との接触により封止するので、より確実に冷媒ガスを封止することができる。

前記弁装置の一部を構成する開閉弁機構４２では、フロントサイドブロック１５の内壁面１５ａに設けられた開口４０から伸長する開口路４７の増径部４８への開放端となる開放口（４９）を規定する稜線を座部４９として利用することにより、弁体４３の先端面４３ａと座部４９との線接触が可能とされている。このため、座部４９は、弁体４３の先端面４３ａにおける嵌入部４３ｃの近傍位置で該嵌入部を取り囲むように先端面４３ａに線接触するので、封止位置となる先端面４３ａとの接触個所が該先端面における嵌入部４３ｃから間隔を置いた位置である場合と比較して、弁体４３が閉鎖位置にあるとき、互いに嵌合する該弁体と弁座５１との間に形成され得る間隙を小さくすることができる。前記間隙を小さくすると、弁体４３が閉鎖位置にあるとき、各圧縮室２２で圧縮される冷媒ガスが前記間隙に入り込むことにより生じ得る各圧縮室２２における体積効率の低下を抑制することができる。

したがって、本発明に係る容量可変型気体圧縮機１０によれば、高い加工精度を必要とすることなく通常運転時における連通路４１を経た各圧縮室２２内から吸入室２５への気体のリークが生じることを防ぐことができ、且つベーン２１を挟んで隣接する両圧縮室２２の間での気体のリークが生じることを抑制することができる。

なお、上記した実施例では、増径部４８の端壁面４８ａに開放口（４９）からフロントサイドブロック１５の内壁面１５ａに平行な方向で見て俯角を為す傾斜を与えることにより、フロントサイドブロック１５の内壁面１５ａに平行な弁体４３の先端面４３ａに線接触させて封止効果を得ていたが、上記した実施例に限定されるものではない。例えば、図４に示すように、増径部４８の端壁面４８ａをフロントサイドブロック１５の内壁面１５ａに平行に形成し、弁体４３の先端面４３ａを嵌入部４３ｃが立ち上がる基端近傍から嵌入部４３ｃの外方へ向けて先端面４３ａと内壁面１５ａとの距離が漸増するような傾斜を有するように形成することができる。図３あるいは図４に示した例以外であっても、弁体４３の先端面４３ａと座部４９とが線接触することを可能とする傾斜を先端面４３ａあるいは端壁面４８ａに設けることができる。また、先端面４３ａおよび端壁面４８ａの少なくとも一方を曲面として形成することにより先端面４３ａと座部４９とが線接触することを可能とすることもできる。しかしながら、図３あるいは図４に示したように弁体４３の先端面４３ａおよび増径部４８の端壁面４８ａを形成すると、容易に弁体４３の先端面４３ａに線接触する座部４９を実現することができる。

上記した実施例では、容量可変型気体圧縮機１０の吐出容量を切り替えるために開口４０を開閉する弁装置は、その開閉弁機構４２の弁体４３が圧力空間５２内の圧力を調整することにより動作が制御されていたが、開口４０を開閉することができるものであれば、例えば、開口４０を開閉する弁体の移動を電磁石の吸引作用を利用して制御する電磁弁であってもよく、上記した実施例に限定されるものではない。

また、上記した例では、内方が楕円形状を呈する筒状のシリンダ本体１４の軸線上に回転軸線を持つようにロータ１８が設けられた同心ロータ式の圧縮機に適用した例を示したが、例えば、内方が円形状を呈する筒状のシリンダの内側に、該シリンダの軸線とは異なる回転軸線を持つようにロータが配置される偏心ロータ式の圧縮機に適用しても良く、上記した実施例に限定されるものではない。

本発明に係る可変容量型気体圧縮機１０を示す断面図である。図１に示したI―I線に沿って得られた断面図である。図１における連通路４１および開閉弁機構４２の近傍を拡大して示した断面図である。図３と異なる例を示す図１における連通路４１および開閉弁機構４２の近傍を拡大して示した図３と同様の断面図である。従来の弁装置および開口の近傍を拡大して示した断面図である。

符号の説明

１０可変容量型気体圧縮機
１４ａ（シリンダ室の壁面としてのシリンダ本体の）内周壁面
１５ａ（シリンダ室の壁面としてのフロントサイドブロックの）内壁面
１６ａ（シリンダ室の壁面としてのリアサイドブロックの）内壁面
１７シリンダ室
１８ロータ
２１ベーン
２２圧縮室
２５吸入室
４０開口
４１連通路
４２（弁装置としての）開閉弁機構
４３弁体
４３ａ先端面
４３ｃ嵌入部
４３ｄ端面
４８ａ（弁座の対向面としての）端壁面
５１弁座
５３（弁装置としての）供給通路
５４（弁装置としての）放出通路
５６（弁装置としての）電磁弁

Claims

シリンダ室を規定するシリンダと、前記シリンダ室内に配置されるロータと、該ロータの回転に伴って前記シリンダ室の壁面を摺動すべく前記ロータに保持されるベーンと、該ベーンによって前記シリンダ室内をその周方向へ区画して形成され、吸入室からの気体を圧縮して吐出すべく前記ロータの回転に伴う前記ベーンの前記シリンダ室の壁面に沿う摺動によって容積を増減する圧縮室と、前記シリンダ室の壁面に開放する開口を経て前記圧縮室内での圧縮気体の前記吸入室へのリークを許す連通路と、圧縮気体の吐出容量の切り替えのために前記開口を開閉する弁装置とを備える容量可変型気体圧縮機であって、
前記弁装置は、前記シリンダ室の外方で前記開口を取り巻いて前記シリンダに形成される弁座と、該弁座の前記開口を開閉すべく前記弁座に近づく方向へおよび該弁座から離れる方向へ移動可能の弁体とを有し、該弁体の前記弁座に向き合う先端面および該先端面に対向する前記弁座の対向面のいずれか一方には、環状の相互の線接触を可能とするためにテーパが付されており、前記弁体の前記先端面には前記弁座の前記開口に嵌入可能であり且つ前記弁体の閉鎖位置で前記シリンダ室の壁面に一致する端面を有する嵌入部が形成されていることを特徴とする容量可変型気体圧縮機。
前記弁体は、該弁体が閉鎖位置にあるとき、前記弁座の前記開口の縁部を規定する稜線が前記弁体の前記先端面における前記嵌入部の基端近傍に接触することを特徴とする請求項１に記載の容量可変型気体圧縮機。
前記弁体の前記先端面は、前記弁体の移動方向に対して直交し、前記弁座の前記対向面は、前記開口の縁部から外方へ向けて前記弁体の前記先端面との間隔が拡がる傾斜面であることを特徴とする請求項２に記載の容量可変型気体圧縮機。
前記弁座の前記対向面は、前記弁体の移動方向に対して直交し、前記弁体の前記先端面は、前記嵌入部の前記基端から外方へ向けて前記弁座の前記対向面との間隔が拡がる傾斜面であることを特徴とする請求項２に記載の容量可変型気体圧縮機。