JP3767036B2 - 可変容量型圧縮機 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、吸入吐出される流体の流量を実質的に零とすること（容量＝０の運転）が可能な可変容量型圧縮機に関するもので、自動車用空調装置の冷媒圧縮機に用いて好適なものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の容量＝０の運転が可能な可変容量型圧縮機は、特開平６−１４７１１１号公報等において提案されている。
この公報にも記載されているように、容量＝０の運転が可能となることにより圧縮機の運転の断続のために、通常、使用されている電磁クラッチを廃止することができ、圧縮機の大幅なコスト低減、および体格の小型化が可能となる。
【０００３】
しかし、自動車空調用の可変容量型圧縮機では、容量＝０の運転を行っているときに、冷媒流量がほとんど零になるので、冷媒中に混合している潤滑油も、圧縮機ハウジング内の油溜部等に滞留したままとなる。その結果、圧縮機の回転軸とハウジングとの間に設けられる軸封装置等の潤滑部に対する潤滑、冷却作用が不十分となり、これら軸封装置等が過熱して、熱劣化するという問題が発生する恐れがあった。
【０００４】
そこで、上記公報のものでは、圧縮機の駆動用プーリに通気穴を設けるとともに、この駆動用プーリの内側に送風ファンを配設し、このファンにより外気を軸封装置の周辺に積極的に導入することにより、軸封装置等を熱劣化から防護しようとしている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記公報のものでは、送風ファンの送風性能については具体的に考慮されておらず、送風ファンのブレード先端と圧縮機のハウジング壁面との間に十分なクリアランスが存在しているので、ファンは駆動用プーリの内側空間にて空気をかき混ぜる程度の作用しか果たさず、その結果、発生熱を奪うだけの十分な風量を得ることができず、軸封装置等の熱劣化防護の効果が乏しいものとなっている。
【０００６】
本発明は上記点に鑑み、軸封装置等へ冷却空気を送風する送風ファンの風量増加を図ることを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明では、送風ファンの先端と圧縮機のハウジング壁面との間のクリアランスを小さくする程、冷却空気の風量が増加する関係にあることに着目し、このクリアランスを最小に設定できる手段を採用することにより、上記目的を達成しようとするものである。
【０００８】
すなわち、請求項１〜４記載の発明では、プーリ（１）に機械的に連結され、回転する回転軸（１１）と、流体を吸入、圧縮、吐出するとともに、この流体の吸入容積を変化させる可変容量型圧縮機構（１３）とをハウジング（３）に内蔵し、
回転軸（１１）とハウジング（３）の内壁との間に、回転軸（１１）周囲からの流体漏れを防止する軸封装置（１４）を配置する可変容量型圧縮機において、
ハウジング（３）には、ハウジング（３）の外壁面から軸方向外方へ突出して回転軸（１１）を取り囲む円筒状の突出部（３ａ）を形成し、
プーリ（１）の外周部に、回転駆動源からの回転を伝達するベルトが係合される円筒状のプーリ溝部（１ａ）が形成され、
プーリ溝部（１ａ）から内周方向に延びるように中間部分（１ｂ）が形成され、
中間部分（１ｂ）の内周端には、ハウジング（３）の外壁面側へ向かって軸方向に延びる円筒状の内周部（１ｃ）が形成され、
プーリ（１）の内周部（１ｃ）は円筒状の軸受（４）により突出部（３ａ）の外周部に回転自在に支持されており、
プーリ（１）は、円筒状のプーリ溝部（１ａ）と中間部分（１ｂ）と円筒状の内周部（１ｃ）とによりハウジング（３）の外壁面に向かって開口する内側空間が形成されるようになっており、
ハウジング（３）の外壁面に対向するようにして送風ファン（１５）が前記内側空間に収容されるとともに、この送風ファン（１５）が中間部分（１ｂ）に一体に回転可能に配設されており、
この送風ファン（１５）により、少なくとも、軸封装置（１４）の周辺部に冷却空気が送風されるようにし、
送風ファン（１５）には、弾性変形可能で、かつ機械的接触により容易に削り落とすことが可能な弾性材からなる弾性片（１６）を装着し、
この弾性片（１６）を、送風ファン（１５）への装着当初には、ハウジング（３）の外壁面に弾性的に当接するようにしたことを特徴としている。
【０００９】
このような構成によれば、圧縮機の初期運転の間に、弾性片（１６）をハウジング（３）の外壁面に沿った形態に磨耗させることができるため、送風ファン（１５）および弾性片（１６）の寸法がラフであっても、弾性片（１６）とハウジング（３）の外壁面との間のクリアランスを実質的に零に設定できる。
その結果、送風ファン（１５）および弾性片（１６）の組み合わせによる送風作用によって送風ファン（１５）の性能を最高効率点まで高めることができ、風量増加を図ることができる。
【００１０】
それ故、圧縮機構（１３）により容量＝０の運転が設定されているときにも送風ファン（１５）の風量を十分増加できるため、軸封装置（１４）等の発生熱を送風ファン（１５）の送風空気にて吸熱でき、軸封装置（１４）等の過熱を防止できる。
しかも、送風ファン（１５）および弾性片（１６）の寸法がラフであってもよいので、これらの製造コストを低減できる。
【００１１】
また、弾性片（１６）を機械的接触により容易に削り落とすことが可能な弾性材にて成形しているため、圧縮機の初期運転の間に、弾性片（１６）が磨耗し、ハウジング（３）の外壁面との摺動接触が微弱なものとなるので、弾性片（１６）の摺動熱等が実用上、問題となることはない。
さらに、請求項３記載の発明によれば、送風ファン（１５）を、一枚の金属板から一体に切り起こし成形された複数枚の円弧状ファンブレード（１５ａ）により構成することを特徴としており、このように、一枚の金属板からの一体成形により送風ファン（１５）を低コストにて製作できる。
請求項４記載の発明では、請求項３に記載の可変容量型圧縮機において、プーリ（１）の中間部分（１ｂ）のうち、円弧状ファンブレード（１５ａ）の内周側部位に複数の通風穴（１７）が貫通して設けられ、
プーリ溝部（１ａ）とハウジング（３）の外壁面との間の間隙部から外気が円弧状ファンブレード（１５ａ）によりプーリ（１）の内側空間に導入され、この導入外気が通風穴（１７）を通過してプーリ（１）の外部へ排出されることを特徴とする。
これにより、プーリ（１）の外周側から内周側へと送風される外気流れ（図１の矢印Ｂ参照）を形成して、軸封装置（１４）等を良好に冷却できる。
【００１２】
なお、上記各手段に付した括弧内の符号は、後述する実施形態記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図に基づいて説明する。
図１〜図５は本発明の一実施形態を示すもので、自動車用空調装置の可変容量型圧縮機を示す。
１はプーリで、図示しない車両エンジン（回転駆動源）からの回転がベルトを介して伝達され回転するものである。このプーリ１は鉄系の金属からなるもので、ベルトが係合されるプーリ溝部１ａを有しており、このプーリ溝部１ａの軸方向の一端部（図１の左端部）から内周方向にリング状の支持板部１ｂが一体に延びる形状になっている。
【００１４】
プーリ１の支持板部１ｂの内周側には円筒部１ｃが一体形成され、この円筒部１ｃの内周側には円筒状の軸受支持部材２が溶接により一体に接合されている。２ａはこの溶接部であり、図３に示すように円周方向の３箇所に設定されている。
一方、圧縮機のハウジング（フロントハウジング）３には、その中心部から円筒状の突出部３ａが軸方向の外方へ突出しており、この突出部３ａの外周面に軸受４が配設され、この軸受４の外輪上に軸受支持部材２が設置されている。これにより、プーリ１はハウジング３の突出部３ａに対して回転自在に支持されている。
【００１５】
また、プーリ１の支持板部１ｂは、複数（本例では、図３に示すように４本）のリベット５により第１連結板６に一体に結合されている。そして、この第１連結板６の円筒面の外周側に所定間隔を開けて第２連結板７の円筒面が配設されており、この両連結板６、７の円筒面の内外周の間には、ゴムからなる円筒状の弾性部材８が配設されている。
【００１６】
この弾性部材８は第１連結板６と第２連結板７に接着等により一体に接合され、両連結板６、７間を弾性的に連結してトルク変動を吸収するものである。そして、第２連結板７の内周側は、複数のリベット９によりハブ１０のフランジ部に一体に連結されている。
圧縮機の回転軸１１は、軸受１１ａによりハウジング３内に回転自在に配設されており、また、回転軸１１の先端部はハウジング３の突出部３ａより外部へ突出するように配設されている。この回転軸１１の先端部にハブ１０の円筒部がスプライン嵌合され、ボルト１２により回転軸１１とハブ１０が一体に連結されている。
【００１７】
また、圧縮機のハウジング３内には、回転軸１１と機械的に連結され、冷媒（流体）を吸入、圧縮、吐出する可変容量型圧縮機構１３が内蔵されている。この圧縮機構１３は、特開平６−１４７１１１号公報記載のものと同様に、例えば、回転斜板の回転揺動運動によりピストンを往復動させて冷媒の吸入、圧縮、吐出を行うとともに、回転斜板の傾斜角度を可変して、冷媒の吸入容積を変化させることができる。この圧縮機構１３は、上記公報と同じ機構でよいので、詳細な説明は省略する。
【００１８】
また、回転軸１１とハウジング３の突出部３ａの内壁との間には、リップシール機構からなる軸封装置１４が配置され、回転軸１１周囲を通ってハウジング３外へ冷媒が漏れるのを防止するようになっている。軸封装置１４には、回転軸１１に設けられた冷媒穴１１ｂを通して、圧縮機構１３の作動に伴って、潤滑油を含む冷媒が供給される。
【００１９】
一方、前記したプーリ１のうち、プーリ溝部１ａの内周側に形成される空間内に、送風ファン１５がハウジング３の外壁面に対向するようにして配設されている。この送風ファン１５は一枚の金属板から一体に切り起こし成形された複数枚（本例では、図３に示すように８枚）の円弧状ファンブレード１５ａから構成されている。
【００２０】
より具体的に説明すると、鉄系の金属からなる一枚のリング状の金属板を用意し、この金属板の外周側からファンブレード１５ａを円弧状に一体に切り起こし成形することにより、遠心型送風ファン１５を形成している。そして、ファンブレード１５ａを切り起こした後の基板部１５ｂは前記したリベット５によりプーリ１の支持板部１ｂに一体に連結して、送風ファン１５をプーリ１と一体に回転可能としている。
【００２１】
リベット５は、プーリ１の支持板部１ｂを中間に挟んで、この支持板部１ｂと第１連結板６および送風ファン１５の基板部１５ｂの三者を一体に連結している。また、ファンブレード１５ａのうち、内周側端部近傍には補強用のリブ１５ｃが備えられている。
送風ファン１５のファンブレード１５ａにはそれぞれ弾性片１６が装着されている。この弾性片１６は図５に示すようにファンブレード１５ａの円弧形状に沿った凹部１６ａを有するキャップ形状に形成され、ファンブレード１５ａの先端部に被せられ、接着にてファンブレード１５ａに固定されるものである。この弾性片１６は、弾性変形可能で、かつ機械的接触により容易に削り落とすことが可能な弾性材からなり、その具体的材質例としては、エチレンプロピレンゴム（ＥＰＤＭ）が好適である。
【００２２】
この弾性片１６は、その高さをファンブレード１５ａの先端部とハウジング３の外壁面との間の間隙より十分大きく設定することにより、弾性片１６をファンブレード１５ａに装着した当初には、弾性片１６の先端部がハウジング３の外壁面に弾性的に当接するようにしてある。つまり、図２に示すように、弾性片１６の先端部を、ファンブレード１５ａへの装着当初には、折れ曲がった状態にてハウジング３の外壁面に弾性的に当接させている。
【００２３】
また、図１に示すように、弾性片１６の外周側はプーリ１のプーリ溝部１ａの側面端部とハウジング３の外壁面との間の間隙に挿入される延長部１６ｂを有する形状にしてある。
送風ファン１５はプーリ１と一体に図３の矢印Ａ方向に回転することにより、プーリ１とハウジング３の外壁面との間の間隙部を通して矢印Ｂで示すように外気をプーリ１の内側空間に導入する。そして、プーリ１の支持板部１ｂおよび送風ファン１５の基板部１５ｂには、その円周方向に、等間隔で複数（本例では、図３に示すように８個）の通風穴１７が貫通している。これにより、プーリ１の内側空間に導入された外気はこの通風穴１７を通って、図１の矢印Ｂのごとくプーリ１の外部へ排出される。
【００２４】
次に、上記構成において本実施形態の作動を説明する。図示しない車両エンジンの回転がベルトを介してプーリ１に伝達されると、プーリ１から第１連結板６、弾性部材８、第２連結板７およびハブ１０を介して圧縮機の回転軸１１に回転が伝達される。これにより、圧縮機の回転軸１１と一体に可変容量型圧縮機構１３が作動して、冷媒の吸入、圧縮、吐出作用を行う。
【００２５】
また、この圧縮機構１３はその回転斜板の傾斜角度を可変して、冷凍サイクルの冷房熱負荷に応じて冷媒の吸入容積を変化させることができる。
ところで、弾性片１６の先端部は、図２に示すように、ファンブレード１５ａへの装着当初には、折れ曲がった状態にてハウジング３の外壁面に弾性的に当接させているので、弾性片１６はハウジング３の外壁面に摺動しながら、ファンブレード１５ａとともにプーリ１と一体に回転することになる。従って、弾性片１６の摺動発熱およびど動力損失が懸念されるが、実際には、弾性片１６を機械的接触により容易に削り落とすことが可能な弾性材にて成形しているため、圧縮機の初期運転の間に、弾性片１６が磨耗し、ハウジング３の外壁面との摺動接触が微弱なものとなる。従って、実用上、上記の懸念が不具合となることはない。
【００２６】
そして、上記のように、圧縮機の初期運転の間に、弾性片１６をハウジング３の外壁面に沿った形態に磨耗させることができるため、ファンブレード１５ａおよび弾性片１６の寸法がラフであっても、弾性片１６とハウジング３の外壁面との間の間隙を実質的に零に設定できる。
このように、弾性片１６とハウジング３の外壁面との間隙を実質的に零に設定できることから、ファンブレード１５ａと弾性片１６との組み合わせによる送風作用によって送風ファン１５の性能を最高効率点まで高めることができ、風量増加を図ることができる。
【００２７】
圧縮機構１３により容量＝０の運転が設定されているときは、回転軸１１が回転しても、冷媒穴１１ｂから軸封装置１４に潤滑油を含む冷媒が供給されないため、軸封装置１４、軸受１１ａ等が過熱する恐れがあるが、本実施形態によれば、送風ファン１５の性能を高めて、冷却空気の風量を十分増加できるため、軸封装置１４、軸受１１ａ等の過熱を防止できる。
【００２８】
なお、上記実施形態では、本発明を自動車用空調装置の冷媒圧縮機に用いた場合について説明したが、種々な用途の圧縮機に本発明を適用できることはもちろんである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態を示す断面図である。
【図２】図１の要部上面図である。
【図３】図１において、プーリ単体の状態における側面図である。
【図４】図３のＣ−Ｃ線に沿う半断面図である。
【図５】本発明の一実施形態におけるファンブレード１５ａへの弾性片１６の組付法を説明する説明図である。
【符号の説明】
１…プーリ、１ａ…プーリ溝部、３…ハウジング、１１…回転軸、
１３…可変容量型圧縮機構、１４…軸封装置、１５…送風ファン、
１５ａ…ファンブレード、１６…弾性片。

Claims (4)

1. 回転駆動源からの回転が伝達されるプーリ（１）と、
   このプーリ（１）に機械的に連結され、回転する回転軸（１１）と、
   この回転軸（１１）に機械的に連結され、流体を吸入、圧縮、吐出するとともに、この流体の吸入容積を変化させる可変容量型圧縮機構（１３）と、
   前記回転軸（１１）および前記可変容量型圧縮機構（１３）を内蔵するハウジング（３）と、
   前記回転軸（１１）と前記ハウジング（３）の内壁との間に配置され、前記回転軸（１１）周囲からの流体漏れを防止する軸封装置（１４）とを備え、
   前記ハウジング（３）に、前記ハウジング（３）の外壁面から軸方向外方へ突出して前記回転軸（１１）を取り囲む円筒状の突出部（３ａ）が形成され、
   前記プーリ（１）の外周部に、前記回転駆動源からの回転を伝達するベルトが係合される円筒状のプーリ溝部（１ａ）が形成され、
   前記プーリ溝部（１ａ）から内周方向に延びるように中間部分（１ｂ）が形成され、
   前記中間部分（１ｂ）の内周端には、前記ハウジング（３）の外壁面側へ向かって軸方向に延びる円筒状の内周部（１ｃ）が形成され、
   前記プーリ（１）の内周部（１ｃ）は円筒状の軸受（４）により前記突出部（３ａ）の外周部に回転自在に支持されており、
   前記プーリ（１）は、前記円筒状のプーリ溝部（１ａ）と前記中間部分（１ｂ）と前記円筒状の内周部（１ｃ）とにより前記ハウジング（３）の外壁面に向かって開口する内側空間が形成されるようになっており、
   前記ハウジング（３）の外壁面に対向するようにして送風ファン（１５）が前記内側空間に収容されるとともに、この送風ファン（１５）が前記中間部分（１ｂ）に一体に回転可能に配設されており、
   この送風ファン（１５）により、少なくとも、前記軸封装置（１４）の周辺部に冷却空気が送風されるようにし、
   前記送風ファン（１５）には、弾性変形可能で、かつ機械的接触により容易に削り落とすことが可能な弾性材からなる弾性片（１６）が装着されており、
   この弾性片（１６）は、前記送風ファン（１５）への装着当初には、前記ハウジング（３）の外壁面に弾性的に当接するようにしたことを特徴とする可変容量型圧縮機。
2. 前記弾性片（１６）の先端部は、前記送風ファン（１５）への装着当初には、折れ曲がった状態にて前記ハウジング（３）の外壁面に弾性的に当接していることを特徴とする請求項１に記載の可変容量型圧縮機。
3. 前記送風ファン（１５）は、一枚の金属板から一体に切り起こし成形された複数枚の円弧状ファンブレード（１５ａ）を備えていることを特徴とする請求項１または２に記載の可変容量型圧縮機。
4. 前記プーリ（１）の前記中間部分（１ｂ）のうち、前記円弧状ファンブレード（１５ａ）の内周側部位に複数の通風穴（１７）が貫通して設けられ、
   前記プーリ溝部（１ａ）と前記ハウジング（３）の外壁面との間の間隙部から外気が前記円弧状ファンブレード（１５ａ）により前記プーリ（１）の内側空間に導入され、この導入外気が前記通風穴（１７）を通過して前記プーリ（１）の外部へ排出されることを特徴とする請求項３に記載の可変容量型圧縮機。

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