JP4787095B2 - 気体圧縮機 - Google Patents

Description

本発明は、ロータを挟んで対を為す２つの対向空間のそれぞれで圧縮行程が行なわれる気体圧縮機であって、ロータの回転速度の変更を招くことなく圧縮された気体の吐出容量を変更することができる可変容量型の気体圧縮機に関する。

従来の気体圧縮機は、例えば、冷却媒体の気化熱を利用して冷却を行なう冷房システムとしての機能を有する空調システムで気体状態の冷却媒体すなわち冷媒ガスを圧縮するために用いられ、空調システムを構成する蒸発器に接続された吸入ポートを経て蒸発器から冷媒ガスを取り込み、取り込んだ冷媒ガスを圧縮して空調システムを構成する凝縮器に吐出する。

このような気体圧縮機として、ロータがシリンダ室を２つの対向空間に区画するようにシリンダ室に回転可能に収容され、シリンダ室内でロータの外周を等間隔で取り巻く奇数個の吸入圧縮室を有する同芯ロータ式のものがある（例えば、特許文献１参照。）。この気体圧縮機の各吸入圧縮室は、低圧空間を介して吸入ポートに通じており、低圧空間は、ロータを挟んで対を為す２つの対向空間に対応すべくロータの回転軸を取り巻くように延在され、その中間位置で吸入ポートに通じている。各吸入圧縮室は、ロータの回転に伴って容積が増減することにより、吸入ポートから低圧空間を経て冷媒ガスを吸入する吸入過程と、吸入した冷媒ガスを圧縮する圧縮過程と、圧縮した冷媒ガスを吐出室へ吐出する吐出過程とを経る圧縮行程を各対向空間で行う。

このような気体圧縮機では、空調システムでの過冷却を防ぐために、圧縮された冷媒ガスの吐出容量を低減できることが望ましい。このため、上記した気体圧縮機では、圧縮過程にある各吸入圧縮室の冷媒ガスの一部を低圧空間に戻して、各吸入圧縮室が圧縮する際に当該吸入圧縮室に存在する冷媒ガスの容積を低減することにより、ロータの回転速度の変更を招くことなく圧縮された冷媒ガスの吐出容量を低減することが考えられている。

このものでは、各吸入圧縮室が圧縮過程となる個所のシリンダ室と低圧空間とを連通するバイパス通路が２つの対向空間のそれぞれに対応して設けられ、各バイパス通路の連通がバイパスバルブ機構により断続可能とされている。この気体圧縮機では、通常時には、バイパス通路がバイパスバルブ機構により遮断されており、各吸入圧縮室はその最大容積を満たす冷媒ガスが存在する状態で圧縮過程に入ることができ、この容積の冷媒ガスが圧縮されて吐出室へ吐出される。また、気体圧縮機では、バイパス通路が開放されると、各吸入圧縮室の容積が減少し圧縮過程となる回転位置であっても、各吸入圧縮室では冷媒ガスがバイパス通路を経て低圧空間へ押し戻され、バイパス通路が設けられていない回転位置から各吸入圧縮室が圧縮過程に入るので、通常時に比較して圧縮された冷媒ガスの吐出容量が低減される。
特開２００２−２５０２９１号公報

ところで、上記した気体圧縮機では、バイパス通路が開放されていると、各吸入圧縮室に吸入された冷媒ガスの一部が各吸入圧縮室の容積の減少により低圧空間に押し戻される構成であるので、この冷媒ガスの押し戻しは、低圧空間の圧力を瞬間的に変動させる脈動となる。

ここで、この気体圧縮機では、一例として互いに等間隔で５つの吸入圧縮室を有するものとすると、５つの吸入圧縮室のそれぞれが各対向空間で圧縮行程を行なうことから、ロータが１回転する毎に、各対向空間から低圧空間へは等時間間隔で５回の冷媒ガスの押し戻しが生じ、これにより５次の圧力脈動成分（略等しい波形状で５周期分繰り返される圧力脈動成分、すなわち５回のピーク値を有する圧力脈動成分）が発生することとなる。

この気体圧縮機では、低圧空間が各対向空間に対応して延在されていることから、２つのバイパス通路が吸入ポートから見て互いに異なる延在端側に位置するので、一方の対向空間に通じるバイパス通路からの圧力脈動成分と他方の対向空間に通じるバイパス通路からの圧力脈動成分とが吸入ポートの近傍で重なり合って圧力脈動成分の振幅が大きくなる虞がある。特に、両バイパス通路からは、互いに等しい時間間隔の５次の圧力脈動成分が発生しているので、吸入ポートの近傍で変位のタイミングが完全に一致して重なり合うと、大きな振幅の５次の圧力脈動成分となる虞がある。このように、大きな振幅の圧力脈動成分が吸入ポートの近傍で生じると、気体圧縮機自体およびその吸入ポートと接続された蒸発器等で圧力脈動に起因する振動や騒音等の問題を引き起こしてしまう。

そこで、本発明の目的は、ロータを挟んで対を為す２つの対向空間で各吸入圧縮室が圧縮行程を行なう気体圧縮機において、圧縮された気体の吐出容量を低減すべく圧縮過程にある各吸入圧縮室から冷媒ガスの一部を低圧空間に戻すことに起因する圧力脈動成分の振幅が大きくなることを防止することができる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に記載の気体圧縮機は、シリンダ室内でロータを挟んで対を為す２つの対向空間のそれぞれで、前記ロータが１回転する毎に、吸入ポートから気体を吸入する吸入過程と吸入した気体を圧縮する圧縮過程と圧縮した気体を吐出室へ吐出する吐出過程とを経る圧縮行程が等しい時間間隔で奇数回行われ、各圧縮行程において前記吐出室に吐出される圧縮された気体の吐出容量を低減するために、吸入過程が終了してから圧縮過程に移行する間で前記各対向空間と前記吸入ポートとを連通しバイパスバルブ機構により断続される２つのバイパス通路が設けられた気体圧縮機であって、
前記両バイパス通路は、前記各対向空間から前記吸入ポートに至るまでの経路長が互いに等しくなるように形成されていることを特徴とする。

請求項２に記載の気体圧縮機は、請求項１に記載の気体圧縮機であって、前記各対向空間での圧縮行程は、前記シリンダ室内で前記ロータの外周を等間隔で取り巻く奇数個の吸入圧縮室で行なわれることを特徴とする。

請求項３に記載の気体圧縮機は、請求項２に記載の気体圧縮機であって、前記各吸入圧縮室は、前記両対向空間に対応して前記ロータの回転軸を取り巻くように延在し延在方向で見た中間位置で前記吸入ポートに通じかつ各延在端側で前記各バイパス通路に通じる低圧空間を経て前記吸入ポートから気体を吸入し、前記各バイパス通路は、前記各対向空間から前記低圧空間を経て前記吸入ポートに至る経路長が等しくなるように形成されていることを特徴とする。

請求項４に記載の気体圧縮機は、吸入ポートおよび吐出ポートが設けられたハウジングと、該ハウジング内で、内壁面の輪郭形状が楕円形状とされた筒状のシリンダ本体および該シリンダ本体の両開放端を覆うサイドブロックにより形成されたシリンダ室と、前記シリンダ本体の前記内壁面に臨む外周面を有する円柱形状を呈し、その軸線回りに回転可能に前記シリンダ室に収容され、該シリンダ室を軸線に対して点対称な２つの対向空間に仕切るロータと、該ロータの軸線回りに等角度間隔で進退自在に該ロータに埋設され、突出側先端が前記シリンダ本体の前記内壁面の輪郭形状に追従するように前記ロータから進退されることにより、前記シリンダ室内の前記ロータの前記外周面の外方の空間を等間隔に区画する奇数枚の平板状のベーンと、前記ハウジング内の一方の前記サイドブロックと前記吸入ポートとの間で前記ロータの軸線を取り巻いて延在し、前記各対向空間に通じかつ延在方向で見た中間位置で該吸入ポートに通じる低圧空間と、前記ハウジング内で他方の前記サイドブロックと前記吐出ポートとの間に位置し、該吐出ポートと前記各対向空間とを連通する吐出室とを備え、前記各ベーンで区画された奇数個の空間が、前記各対向空間で前記ロータの回転に伴って容積が増減することにより、前記吸入ポートから前記低圧空間を経て気体を吸入する吸入過程と、吸入した気体を圧縮する圧縮過程と、圧縮した気体を前記吐出室へ吐出する吐出過程とを経る圧縮行程を行う吸入圧縮室として機能する気体圧縮機であって、一方の前記サイドブロックには、一方の前記対向空間に対応し前記各吸入圧縮室が圧縮過程となる個所の前記シリンダ室と前記低圧空間の一方の延在端側とを連通するように穿孔されて形成された一方のバイパス通路と、他方の前記対向空間に対応し前記各吸入圧縮室が圧縮過程となる個所の前記シリンダ室と前記低圧空間の他方の延在端側とを連通するように穿孔されて形成された他方のバイパス通路と、前記各バイパス通路を断続するバイパスバルブ機構とが設けられ、前記両バイパス通路は、前記各対向空間から前記低圧空間を経て前記吸入ポートに至るまでの経路長が互いに等しくなるように形成されていることを特徴とする。

請求項５に記載の気体圧縮機は、請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の気体圧縮機であって、前記各バイパス通路は、前記シリンダ室に開放するバイパス開口で前記各対向空間に通じており、前記両バイパス開口から前記吸入ポートに至るまでの経路長が互いに等しくされていることを特徴とする。

請求項６に記載の気体圧縮機は、請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の気体圧縮機であって、前記両バイパス通路は、互いに等しい長さ寸法でかつ互いに等しい内径寸法とされていることを特徴とする。

請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載の気体圧縮機では、２つのバイパス通路のシリンダ室から吸入ポートに至る経路長が互いに等しく形成されていることから、一方の対向空間で圧縮過程にある気体が吸入ポートへ向けて押し戻されることにより発生する圧力脈動成分と、他方の対向空間で圧縮過程にある気体が吸入ポートへ向けて押し戻されることにより発生する圧力脈動成分とを、１８０度の位相差で吐出ポートに到達させることができる。

特に、請求項６に記載の気体圧縮機では、両バイパス通路が互いに等しい長さ寸法でかつ互いに等しい内径寸法とされていることから、各対向空間から吸入ポートに至るまでの経路の構成が互いに近似することとなるので、両対向空間からの圧力脈動成分を近似したものとすることができる。

本発明に係る気体圧縮機によれば、２つのバイパス通路のシリンダ室から吸入ポートに至る経路長が互いに等しく形成されていることから、一方の対向空間で圧縮過程にある気体が吸入ポートへ向けて押し戻されることにより発生する圧力脈動成分と、他方の対向空間で圧縮過程にある気体が吸入ポートへ向けて押し戻されることにより発生する圧力脈動成分とが、１８０度の位相差で吐出ポートに到達する。このため、２つの圧力脈動成分が干渉する際、互いに重なり合って振幅が大きくなることを防止することができる。これは、２つの対向空間がロータを挟んで対を為しており、各対向空間では、ロータが１回転する毎に等しい時間間隔で奇数回の圧縮行程が行われていることによる。よって、本発明に係る気体圧縮機では、圧縮過程にある各吸入圧縮室から冷媒ガスの一部を低圧空間に戻すことに起因する、気体圧縮機自体およびその吸入ポートと接続された蒸発器等で生じる圧力脈動に起因する振動や騒音等の問題を抑制することができる。

本発明を図１ないし図５に示した実施例に沿って詳細に説明する。

図１は、ガスヒートポンプ（ＧＨＰ）に採用された同芯ロータ式の気体圧縮機１０を模式的に示す断面図であり、図２は、図１のＩ―Ｉ線に沿って得られた模式的な断面図であり、図３は、図１のII―II線に沿って得られた模式的な正面図であり、図４は、低圧空間およびバイパス通路の位置関係を説明するために図３に対応して示す模式的な正面図であり、図５は、一方のバイパス通路４０およびその周辺を模式的に示す断面図である。

気体圧縮機１０は、冷却媒体の気化熱を利用して冷却を行なう冷房システムとしての機能を有するＧＨＰで冷媒ガスを圧縮するために用いられ、ＧＨＰの凝縮器、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。気体圧縮機１０は、ガスエンジン（図示せず。）から回転動力を受けて動作し、蒸発器から取り入れた気体状態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凝縮器へ吐出（供給）する。

気体圧縮機１０は、ハウジング１１と、圧縮機構１２と、伝達機構１３とを備える。ハウジング１１は、ハウジング本体１４およびフロントハウジング１５を有する。ハウジング本体１４は、一端開放の円筒形状を呈しており、その開放端がフロントハウジング１５により閉鎖されている。ハウジング１１は、フロントハウジング１５に設けられた吸入ポート１６と、ハウジング本体１４に設けられた吐出ポート１７とを有し、吸入ポート１６および吐出ポート１７により外方と内方とが連通されている。吸入ポート１６は、本実施例では、鉛直方向に沿って延在された筒状の貫通孔であり（図４参照。）、ＧＨＰの蒸発器（図示せず。）に接続され、吐出ポート１７は、ＧＨＰの凝縮器（図示せず。）に接続されている。ハウジング１１には、回転軸１８を有する圧縮機構１２が収容されている。

圧縮機構１２の回転軸１８には、伝達機構１３を介してガスエンジン（図示せず。）の回転動力が伝達される。伝達機構１３は、フロントハウジング１５に形成された突起部１５ａに設けられたプーリ１９を有する。プーリ１９は、突起部１５ａの外周を取り巻いて配置された環状ボールベアリングからなる転がり軸受２０を介して突起部１５ａに取り付けられている。プーリ１９は、圧縮機構１２の回転軸１８に接続され、転がり軸受２０により回転軸１８と共に回転可能とされている。プーリ１９には、ベルト（図示せず。）が巻き掛けられており、ベルトを介して伝えられたガスエンジン（図示せず。）からの回転動力を回転軸１８に伝達することができる。

圧縮機構１２は、内壁面の輪郭形状すなわち内周の断面が楕円形状を呈する筒状のシリンダ本体２１と、その両開放端に取り付けられたフロントサイドブロック２２およびリアサイドブロック２３とを有する。シリンダ本体２１、フロントサイドブロック２２およびリアサイドブロック２３は、その内方に冷媒ガスが圧縮されるシリンダ室２４（図２参照。）を構成する。フロントサイドブロック２２は、フロントハウジング１５に当接して配置されており、シリンダ室２４の内方には、ロータ２５が収容されている。

ロータ２５は、図２に示すように、断面が円形の円柱形状を呈しており、シリンダ室２４の中心軸線に等しい回転軸線を有する回転軸１８が設けられている。ロータ２５は、その外周面２６がシリンダ本体２１の内壁面２７に臨むように配置され、断面が楕円形状のシリンダ本体２１とその短径部で当接し、シリンダ室２４を回転軸１８の回転軸線に対して点対称な２つの対向空間２８に区画している。このため、シリンダ本体２１の内壁面２７とロータ２５の外周面２６との間隔は、断面で見て、連続する２つの曲線により規定されており、各対向空間２８で連続的に増減する。

回転軸１８は、図１に示すように、一端部１８ａがフロントサイドブロック２２のフロント側軸受部２２ａに回転自在に支持され、他端部１８ｂがリアサイドブロック２３のリア側軸受部２３ａに回転自在に支持されている。回転軸１８は、一端部１８ａ側でフロントハウジング１５を貫通し、前述した伝達機構１３のプーリ１９に接続されている。回転軸１８は、プーリ１９を介してガスエンジン（図示せず。）から伝達された回転動力を受けてロータ２５と共に回転する。

ロータ２５には、その回転軸線回りに等角度間隔で奇数枚のベーン２９が進退可能に埋設されている。図２に示すように、本実施例では、ロータ２５には、５枚のベーン２９が埋設されている。各ベーン２９は、スリット状のベーン溝３０に進退可能に保持されており、各ベーン溝３０は、凹所２２ｂ、２３ｂ（図１参照。）に連通可能である。凹所２２ｂ、２３ｂは、各サイドブロック２２、２３に対を為して形成されており、後述するように各ベーン溝３０に潤滑油を供給することができる。

各ベーン２９は、各ベーン溝３０に供給される潤滑油の圧力を受けて突出先端側がシリンダ本体２１の内壁面２７に当接することにより、シリンダ室２４をロータ２５の回転方向に沿って複数の等間隔のチャンバ（３１）に区画する。各ベーン２９の突出先端は、ロータ２５の回転に伴ってシリンダ本体２１の内壁面２７の輪郭形状に追従し、複数のチャンバ（３１）は、それぞれがロータ２５の回転に伴って、２つの対向空間２８のそれぞれで、容積が増減する吸入圧縮室３１として機能する。

各吸入圧縮室３１は、図１に示すように、吸入ポート１６および吸入室３２を経て蒸発器（図示せず。）から冷媒ガスを取り入れることが可能とされている。吸入ポート１６は、ハウジング１１の外方で蒸発器（図示せず。）に通じ、ハウジング１１の内方で吸入室３２に通じている。

吸入室３２は、互いに当接するフロントハウジング１５とフロントサイドブロック２２との間に位置し、フロントハウジング１５のフロントサイドブロック２２に面する壁面１５ｂに設けられた溝部１５ｃと、フロントサイドブロック２２とにより形成されている。吸入室３２すなわち溝部１５ｃは、図４に示すように、回転軸１８を取り巻くように延在され、その延在方向で見た中間位置で吸入ポート１６に通じている。

吸入室３２は、フロントサイドブロック２２を貫通する（図１参照。）２つの吸入孔３３を介してシリンダ室２４の各対向空間２８（図２参照。）すなわち各吸入圧縮室３１に通じている。各吸入孔３３は、ロータ２５の回転方向で見て、各吸入圧縮室３１の容積が増加する個所で各対向空間２８に通じている。この吸入室３２および両吸入孔３３は、気体圧縮機１０において、蒸発器（図示せず。）に接続された吸入ポート１６を経て取り込まれる冷媒ガス、すなわち圧縮される前の低い圧力の冷媒ガスが存在する低圧空間であり、かつ吸入ポート１６から各吸入圧縮室３１への冷媒ガスの取り入れのための通路となる。

各吸入圧縮室３１は、ロータ２５の回転に伴って、容積が増加することにより吸入孔３３を経て吸入室３２から冷媒ガスを吸入する吸入過程と、容積が減少することにより吸入した冷媒ガスを圧縮する圧縮過程と、圧縮した冷媒ガスを吐出空間３４（図２参照。）およびサイクロンブロック３５を経て吐出室３６に吐出する吐出過程とを経る圧縮行程を、２つの対向空間２８のそれぞれで行う。

サイクロンブロック３５には油分離部３７が設けられている。油分離部３７は、冷媒ガスがサイクロンブロック３５を通過するときに冷媒ガスに含まれる潤滑油を冷媒ガスから分離する。この分離された潤滑油は、吐出室３６の下方に形成された油溜め部３８に貯留される。吐出室３６に吐出された圧縮されて高圧の冷媒ガスは、吐出ポート１７を経てＧＨＰの凝縮器（図示せず。）へと吐出される。油溜め部３８の潤滑油は、吐出室３６の圧力により油供給路（図示せず。）を経て圧縮機構１２に供給され、一部が圧縮機構１２の各摺動個所に到達してその摺動を円滑なものとし、残部が凹所２２ｂ、２３ｂに到達して各ベーン２９を進退させるべく各ベーン２９を付勢にする。

本発明に係る気体圧縮機１０には、図４に示すように、ロータ２５の回転速度の変更を招くことなく圧縮された冷媒ガスの吐出容量を変更するために、バイパス通路４０、４１と、それぞれに対応するバイパスバルブ機構４２、４３とが設けられている。

各バイパス通路４０、４１は、圧縮過程にある各吸入圧縮室３１に存在する冷媒ガスの一部を低圧空間へ押し戻すことを可能とするために、２つの対向空間２８のそれぞれで、ロータ２５の回転により各吸入圧縮室３１の容積が減少する個所のシリンダ室２４と、低圧空間とを連通するようにフロントサイドブロック２２を穿孔して形成されている。このため、各バイパス通路４０、４１の一端は、各対向空間２８に対応して、フロントサイドブロック２２のシリンダ室２４に面する壁面２２ｃ（図５参照。）をバイパス開口４０ａ、４１ａ（図２参照。）で開口している。２つのバイパス開口４０ａ、４１ａは、回転軸１８の回転軸線に対して点対称となるようにロータ２５の外方で各ベーン２９が摺動する領域に設けられており、それらの領域内での設定位置は、変更後の所望の吐出容量に応じて適宜設定される。

また、本実施例では、２つのバイパス通路４０、４１の他端が低圧空間である吸入室３２に連通されている。図４に示すように、一方の対向空間２８（図２参照。）に通じる一方のバイパス通路４０は、吸入室３２の一方の延在端３２ａの近傍の第１連通開口４０ｂで吸入室３２に接続している。他方の対向空間２８（図２参照。）に通じる他方のバイパス通路４１は、吸入室３２の延在方向で見て、吸入室３２の他方の延在端３２ｂと吸入ポート１６への連通個所との略中央位置の第２連通開口４１ｂで吸入室３２に接続している。

本発明に係る気体圧縮機１０では、シリンダ室２４から一方のバイパス通路４０を経て吸入ポート１６へ至る経路、すなわち第１連通開口４０ｂから一方のバイパス通路４０を経て吸入ポート１６へ至る経路Ｃ１と、シリンダ室２４から他方のバイパス通路４１を経て吸入ポート１６へ至る経路、すなわち第２連通開口４１ｂから他方のバイパス通路４１を経て吸入ポート１６へ至る経路Ｃ２と、の長さが等しくなるように設定されている。さらに、本実施例では、両バイパス通路４０、４１は、互いに等しい長さ寸法にかつ互いに等しい内径寸法に形成されており、第１連通開口４０ｂと第２連通開口４１ｂとが、等しい高さ位置で回転軸１８の回転軸線に対して点対称となるように形成されている。

両バイパス通路４０、４１が開放されているとき、各対向空間２８の冷媒ガスは各バイパス通路４０、４１を経て吸入室３２に流出するので、各対向空間２８では、ベーン２９がバイパス開口４０ａ、４１ａを通り過ぎた位置から冷媒ガスの圧縮が始まる。また、両バイパス通路４０、４１が遮断されると、各吸入圧縮室３１ではその最大容積の冷媒ガスが圧縮される。

各バイパス通路４０、４１には、その連通を断続するバイパスバルブ機構４２、４３が設けられている。この２つのバイパスバルブ機構４２、４３は、互いに等しい構成とされており、単一の電磁弁４４により開閉制御されるものであるので、一方のバイパスバルブ機構４２について説明し、他方のバイパスバルブ機構４３の説明を省略する。

バイパスバルブ機構４２は、図５に示すように、弁体４５と、それを移動可能に保持する弁ケース４６とを有する。弁ケース４６は、フロントサイドブロック２２に形成された貫通孔４７に嵌入されている。貫通孔４７は、弁体４５を受ける弁座４８を規定している。

さらに、圧縮機構１２には、図１に示すように、吐出室３６の潤滑油を各弁ケース４６（図５参照。）に供給するための油供給路４９が設けられている。油供給路４９は、吐出室３６と弁ケース４６とを連通している。油供給路４９は、リアサイドブロック２３に形成されたリア油供給路部５０と、シリンダ本体２１に形成されたシリンダ油供給路部５１と、フロントサイドブロック２２に形成されたフロント油供給路部５２とからなる。リア油供給路部５０は、リアサイドブロック２３の下端縁部で吐出室３６に通じており、シリンダ油供給路部５１を介してフロント油供給路部５２に連通している。

フロント油供給路部５２は、図５に示すように、拡径通路部分５３と、２つの直交通路部分５４（他方は図示せず。）と、連通路部分５５とを有する。拡径通路部分５３は、シリンダ油供給路部５１に通じており、一方の直交通路部分５４に通じている。直交通路部分５４は、２つの弁ケース４６に対応して２つ設けられており（他方の弁ケースおよび直交通路部分は図示せず。）、中間位置で拡径通路部分５３に通じ、一端部が弁ケース４６に設けられたケース油供給路部５６に通じ、かつ他端部が連通路部分５５に通じている。ケース油供給路部５６は、弁ケース４６内で、弁体４５の後端面側に形成される圧力室５７に通じている。連通路部分５５は、フロントハウジング１５とフロントサイドブロック２２との当接個所でフロントサイドブロック２２を取り巻くように形成されており、両直交通路部分５４（他方の直交通路部分は図示せず。）を連通している。

このため、吐出室３６の潤滑油は、油供給路４９のシリンダ油供給路部５１、拡径通路部分５３、両直交通路部分５４および連通路部分５５を経て、各ケース油供給路部５６から弁ケース４６の圧力室５７に流入し、各弁体４５を弁座４８へ向けて付勢する。この付勢により各弁体４５が弁座４８に当接する位置が、各弁体４５の閉鎖位置であり、気体圧縮機１０では、後述する通常時に各弁体４５が閉鎖位置とされ、バイパス通路４０、４１が設けられていない気体圧縮機と同様の吐出容量、すなわち各吸入圧縮室３１の最大容量となる吐出容量での運転を行う。

また、バイパスバルブ機構４２、４３は、フロントハウジング１５に形成された排出通路５８と、排出通路５８の連通を断続するための電磁弁４４とにより、開閉動作が制御される。排出通路５８は、油供給路４９のフロント油供給路部５２の連通路部分５５と吸入室３２との間で潤滑油の通過を許す通路である。電磁弁４４は、排出通路５８の中間位置に設けられており、そのソレノイドコイル（図示せず。）に電圧が印加されると排出通路５８を連通させ、電圧が印加されてない通常時には排出通路５８の連通を遮断する。

フロント油供給路部５２の拡径通路部分５３には、流量調整弁５９が設けられている。流量調整弁５９は、閉鎖位置で吐出室３６からバイパスバルブ機構４２、４３への潤滑油または冷媒ガスの流れを遮る流量調整弁体５９ａと、これを開放位置へ向けて付勢するバネ５９ｂとにより構成されている。流量調整弁５９は、バネ５９ｂによる付勢力と、潤滑油または冷媒ガスによる押圧力とのバランスに応じて、拡径通路部分５３内の流量を調整しあるいは拡径通路部分５３内の流れを遮る。

気体圧縮機１０は、図１に示すように、ガスエンジン（図示せず。）から回転動力を受けると圧縮機構１２が作動する。気体圧縮機１０は、圧縮機構１２の作動により、蒸発器（図示せず。）から吸入室３２を経て冷媒ガスを吸入圧縮室３１に取り入れ、吸入圧縮室３１が取り入れた冷媒ガスを圧縮し、吸入圧縮室３１が圧縮した冷媒ガスを吐出室３６に吐出し、この冷媒ガスを凝縮器（図示せず。）へと吐出（供給）する。この冷媒ガスには、圧縮機構１２に供給された潤滑油が混入しているが、冷媒ガスが吐出室３６へと吐出される際、サイクロンブロック３５の油分離部３７により潤滑油が冷媒ガスから分離されて吐出室３６の油溜め部３８に貯留される。

気体圧縮機１０では、図５に示すように、通常の吐出容量での運転から吐出容量が低減された運転に切り替えるとき、電磁弁４４が操作されて排出通路５８が開放される。すると、各弁ケース４６の圧力室５７の潤滑油は、両ケース油供給路部５６、両直交通路部分５４、連通路部分５５、排出通路５８を経て、低圧空間である吸入室３２へ流出する。これにより、各バイパスバルブ機構４２、４３の弁体４５（バイパスバルブ機構４３の弁体は図示せず。）は、弁ケース４６内を閉鎖位置から開放位置へ移動し、両バイパス通路４０、４１は開放され、前述したように気体圧縮機１０の吐出容量が低減する。このとき、油供給路４９には流量調整弁５９が設けられているので、吐出室３６の油溜め部３８から吸入室３２への潤滑油の流出が制限されている。

気体圧縮機１０では、吐出容量を通常の吐出容量に戻すとき、電磁弁４４を操作して排出通路５８を閉鎖する。すると、吐出室３６（図１参照。）の潤滑油が油供給路４９を経て弁ケース４６の圧力室５７に供給されて、各バイパスバルブ機構４２、４３の弁体４５（バイパスバルブ機構４３の弁体は図示せず。）が閉鎖位置へと移動する。これにより、気体圧縮機１０は再び通常の吐出容量、すなわち各吸入圧縮室３１の最大容量となる吐出容量での運転に戻る。

ここで、本発明に係る気体圧縮機１０では、図４に示すように、両バイパス通路４０、４１から吸入ポート１６へ至る経路Ｃ１、Ｃ２の長さが互いに等しくされているので、各バイパスバルブ機構４２、４３の弁体４５（バイパスバルブ機構４３の弁体は図示せず。）が開放位置にあるとき、すなわち吐出容量が低減された運転とされたとき、両バイパス通路４０、４１を経て各吸入圧縮室３１から吸入室３２に冷媒ガスが押し戻されることにより生じる脈動の振幅が大きくなることが防止されている。

詳細には、各吸入圧縮室３１は、ロータ２５の外周を等間隔で取り巻くように形成されていることから、各対向空間２８（図２参照。）から吸入室３２へは、等しい時間間隔で冷媒ガスが押し戻されることとなる。このため、ロータ２５が１回転する毎に、各対向空間２８（図２参照。）から吸入室３２へは等時間間隔で５回の冷媒ガスの押し戻しがなされ、各対向空間２８からの冷媒ガスの押し戻しにより５次の圧力脈動成分（略等しい波形状で５周期分繰り返される圧力脈動成分、すなわち５回のピーク値を有する波形状の圧力脈動成分）が生じている。

ここで、吸入圧縮室３１は、奇数個（本実施例では５個）形成されており、両対向空間２８が回転軸１８の回転軸線に対して点対称とされていることから、一方の対向空間２８と他方の対向空間２８とでは、互いに１８０度の位相差で圧縮行程が行なわれる。また、各対向空間２８に対応する２つのバイパス通路４０、４１が互いに等しい長さ寸法とされ、かつバイパス通路４０の第１連通開口４０ｂとバイパス通路４１の第２連通開口４１ｂとが回転軸１８の回転軸線に対して点対称とされていることから、各対向空間２８から吸入室３２への冷媒ガスの押し戻しによる５次の圧力脈動成分は、互いに１８０度の位相差で吸入室３２の各連通開口４０ｂ、４１ｂに生じることとなる。さらに、各連通開口４０ｂ、４１ｂから吸入ポート１６までの経路長が互いに等しいことから、吸入室３２の第１連通開口４０ｂの近傍に生じた５次の圧力脈動成分と、吸入室３２の第２連通開口４１ｂの近傍に生じた５次の圧力脈動成分とは、吸入室３２の吸入ポート１６の近傍で相互に干渉しても、等時間間隔の１０次の圧力脈動成分となるので、互いの圧力脈動成分が重なり合うことにより振幅が大きくなることを最小限なものとすることができる。

したがって、本発明に係る気体圧縮機１０では、吐出容量を低減すべく各吸入圧縮室３１の冷媒ガスを低圧空間である吸入室３２へと押し戻すことに起因する圧力脈動成分の振幅が大きくなることを防止することができる。これにより、各吸入圧縮室３１の冷媒ガスを吸入室３２へと押し戻すことにより生じる圧力脈動に起因する振動や騒音等が大きくなることを防止することができる。

なお、上記した実施例では、両バイパス通路４０、４１が等しい長さ寸法とされていたが、各対向空間２８に対応する両バイパス通路のシリンダ室２４への接続個所となる各バイパス開口４０ａ、４１ａから吸入ポート１６までの経路長が等しいものであれば、両バイパス通路は等しい長さ寸法でなくてもよく、上記した実施例に限定されるものではない。しかしながら、本実施例のように、各バイパス開口４０ａ、４１ａから吸入ポート１６に至るまでの経路の構成が近似していると、各対向空間２８から吸入室３２への冷媒ガスの押し戻しによる圧力脈動成分をより近似した状態とすることができることから、両バイパス通路４０、４１を互いに等しくし、かつ各バイパス開口４０ａ、４１ａを互いに等しい高さ位置で回転軸１８の回転軸線に対して点対称とすることが望ましい。ここで、例えば、ハウジング１１および圧縮機構１２での締結部材、冷媒ガスの通路および油通路等の位置関係により各バイパス開口４０ａ、４１ａから吸入ポート１６までの経路長が等しくすることが困難な場合には、吸入ポート１６の設定個所および延在方向等を変更してもよい。

また、上記した実施例では、ロータ２５を等間隔で取り巻くように５つの吸入圧縮室３１を有するものであったが、吸入圧縮室３１はロータ２５を等間隔で取り巻くように奇数個設けられていればよく、上記した実施例に限定されるものではない。

上記した実施例では、両バイパス通路４０、４１は吸入室３２に通じていたが、吸入ポート１６に通じかつ圧縮される前の低圧な気体が存在する場所であり、一方のバイパス通路４０から吸入ポート１６に至る経路と、他方のバイパス通路４１から吸入ポート１６に至る経路とが等しい経路長となるものであれば、例えば、両バイパス通路４０、４１は吸入孔３３に通じる構成であってもよく、上記した実施例に限定されるものではない。

両バイパスバルブ機構４２、４３は、それぞれが対応するバイパス通路４０、４１の連通を断続することができるものであればよく、上記した実施例に限定されるものではない。

上記した実施例では、気体圧縮機１０は、ＧＨＰに採用されていたが、奇数個の吸入圧縮室が２つの対向空間２８で圧縮行程を行なう構成（内方が楕円形状を呈する筒状のシリンダ本体２１の軸線上に回転軸線を持つようにロータ２５が設けられた同心ロータ式の圧縮機）であり、かつ吐出室３６に吐出される圧縮された冷媒ガスの吐出容量（吐出ポート１７からの圧縮された冷媒ガスの排出容量）を変更することができるものであれば、例えば車両用空調システムに採用されるものであってもよく、上記した実施例に限定されるものではない。

本発明に係る気体圧縮機を示す断面図である。 図１のＩ―Ｉ線に沿って得られた模式的な断面図である。 図１のII―II線に沿って得られた模式的な断面図である。 低圧空間およびバイパス通路の位置関係を説明するための図面であり、図３に対応して示す模式的な正面図である。 一方のバイパス通路およびその周辺を模式的に示す断面図である。

符号の説明

１０ 気体圧縮機
１１ ハウジング
１２ 圧縮機構
１３ クラッチ機構
１６ 吸入ポート
１７ 吐出ポート
１８ ロータ
２１ シリンダ本体
２２ フロントサイドブロック
２３ リアサイドブロック
２４ シリンダ室
２６ （ロータの）外周面
２７ （シリンダ本体の）内壁面
２８ 対向空間
２９ ベーン
３１ 吸入圧縮室
３２ （低圧空間としての）吸入室
３２ａ、３２ｂ 延在端
３６ 吐出室
４０、４１ バイパス通路
４２、４３ バイパスバルブ機構

Claims (6)

1. シリンダ室内でロータを挟んで対を為す２つの対向空間のそれぞれで、前記ロータが１回転する毎に、吸入ポートから気体を吸入する吸入過程と吸入した気体を圧縮する圧縮過程と圧縮した気体を吐出室へ吐出する吐出過程とを経る圧縮行程が等しい時間間隔で奇数回行われ、
   各圧縮行程において前記吐出室に吐出される圧縮された気体の吐出容量を低減するために、吸入過程が終了してから圧縮過程に移行する間で前記各対向空間と前記吸入ポートとを連通しバイパスバルブ機構により断続される２つのバイパス通路が設けられた気体圧縮機であって、
   前記両バイパス通路は、前記各対向空間から前記吸入ポートに至るまでの経路長が互いに等しくなるように形成されていることを特徴とする気体圧縮機。
2. 前記各対向空間での圧縮行程は、前記シリンダ室内で前記ロータの外周を等間隔で取り巻く奇数個の吸入圧縮室で行なわれることを特徴とする請求項１に記載の気体圧縮機。
3. 前記各吸入圧縮室は、前記両対向空間に対応して前記ロータの回転軸を取り巻くように延在し延在方向で見た中間位置で前記吸入ポートに通じかつ各延在端側で前記各バイパス通路に通じる低圧空間を経て前記吸入ポートから気体を吸入し、前記各バイパス通路は、前記各対向空間から前記低圧空間を経て前記吸入ポートに至る経路長が等しくなるように形成されていることを特徴とする請求項２に記載の気体圧縮機。
4. 吸入ポートおよび吐出ポートが設けられたハウジングと、
   該ハウジング内で、内壁面の輪郭形状が楕円形状とされた筒状のシリンダ本体および該シリンダ本体の両開放端を覆うサイドブロックにより形成されたシリンダ室と、
   前記シリンダ本体の前記内壁面に臨む外周面を有する円柱形状を呈し、その軸線回りに回転可能に前記シリンダ室に収容され、該シリンダ室を軸線に対して点対称な２つの対向空間に仕切るロータと、
   該ロータの軸線回りに等角度間隔で進退自在に該ロータに埋設され、突出側先端が前記シリンダ本体の前記内壁面の輪郭形状に追従するように前記ロータから進退されることにより、前記シリンダ室内の前記ロータの前記外周面の外方の空間を等間隔に区画する奇数枚の平板状のベーンと、
   前記ハウジング内の一方の前記サイドブロックと前記吸入ポートとの間で前記ロータの軸線を取り巻いて延在し、前記各対向空間に通じかつ延在方向で見た中間位置で該吸入ポートに通じる低圧空間と、
   前記ハウジング内で他方の前記サイドブロックと前記吐出ポートとの間に位置し、該吐出ポートと前記各対向空間とを連通する吐出室とを備え、
   前記各ベーンで区画された奇数個の空間が、前記各対向空間で前記ロータの回転に伴って容積が増減することにより、前記吸入ポートから前記低圧空間を経て気体を吸入する吸入過程と、吸入した気体を圧縮する圧縮過程と、圧縮した気体を前記吐出室へ吐出する吐出過程とを経る圧縮行程を行う吸入圧縮室として機能する気体圧縮機であって、
   一方の前記サイドブロックには、一方の前記対向空間に対応し前記各吸入圧縮室が圧縮過程となる個所の前記シリンダ室と前記低圧空間の一方の延在端側とを連通するように穿孔されて形成された一方のバイパス通路と、他方の前記対向空間に対応し前記各吸入圧縮室が圧縮過程となる個所の前記シリンダ室と前記低圧空間の他方の延在端側とを連通するように穿孔されて形成された他方のバイパス通路と、前記各バイパス通路を断続するバイパスバルブ機構とが設けられ、
   前記両バイパス通路は、前記各対向空間から前記低圧空間を経て前記吸入ポートに至るまでの経路長が互いに等しくなるように形成されていることを特徴とする気体圧縮機。
5. 前記各バイパス通路は、前記シリンダ室に開放するバイパス開口で前記各対向空間に通じており、前記両バイパス開口から前記吸入ポートに至るまでの経路長が互いに等しくされていることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の気体圧縮機。
6. 前記両バイパス通路は、互いに等しい長さ寸法でかつ互いに等しい内径寸法とされていることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の気体圧縮機。
   

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