JPS63201389A - 気体圧縮機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、カークーラー等に用いられる気体圧縮機（コ
ンプレッサ）に関し、特にその圧縮作業室の容量を可変
とした気体圧縮機に関する。

（従来′の技術） 通常、乗用車などの冷房に用いられる従来の気体圧縮機
はエンジンに並設され、このエンジンのクランクシャフ
トブーりからＶベルトで駆動されて、気゛体圧縮機側に
装着された電磁クラッチでエンジン側との駆動連結を断
続するようにしている。この種の気体圧縮機の能力はエ
ンジンの回転速度に比例して向上することになり、乗用
車などが高速度で走行した場合には気体圧縮機も高速で
駆動されて、車室内を過冷房気味にしてしまうとともに
、これに比例して消費動力が増大して燃費が悪化すると
いう問題点がある。

この対策として、気体圧縮機の駆動速度に応じて冷媒ガ
スの圧縮作業室の容量を変化させる、いわゆる容量可変
型の気体圧縮機が種々提案されており、たとえば第１０
図に示すような、本出願人による先の出願に係る容量可
変型の気体圧縮機がある（第１従来例、昭和６１年１１
月１７日提出の特許願）。

この気体圧縮機は、所定角度内で回転可能な略円盤状の
客員制御プレート２２を備え、この容量制御プレート２
２の周縁にはバイパス用凹部１１が形成され、気体圧縮
機が高速で駆動されると容量制御プレート２２が回転し
てそのバイパス用凹部１１はフロントサイドブロック５
に形成された図外のバイパス孔と連通し、圧縮作業室の
冷媒ガスを一部吸入室１３にバイパスさせて圧縮作業室
の容量を減少させる。このことにより、気体圧縮機が高
速で駆動されても車室内を過冷房気味にすることを防止
することができるとともに、消費動力が軽減して燃費が
悪化することを防止することができる。

また、フロントサイドブロック５の半径内方に、先端面
がシリンダ４側に突出してロータ９の端面に近接し、そ
の内側にベーン圧力室としての溝部２３を有するような
円筒状段部２１が形成され、この円筒状段部２１の外周
に回転可能に容量制御プレート２２が嵌合するよう構成
されている。

このことにより、溝部２３内の中圧の潤滑油はフロント
サイドブロック５の円筒状段部２１と容量制御プレート
２２との間で絞られてから、容量制御プレート２２とフ
ロントサイドブロック５との突合せ面（ＷＬ径方向の接
触面）に流入するため、その突合せ面の隙間から潤滑油
が多量にリークして吸入室１３に流、れ込むのを防止し
、さらに潤滑油が吸入室１３からシリンダ４内に多量に
流れ込んで気体圧縮機の性能が低下することを防止して
いる。

また、このような従来のロータリーベーン型の気体圧縮
機にあっては、始動時のような低速駆動時においてはベ
ーン８をロータ９の半径外方に押圧する溝部２３内の潤
滑油の圧力が低いために、ベーン８がシリンダ４の短径
部近傍においてロータ９の半径内方に押し戻された後、
再びその半径外方に突出してシリンダ４の内周面に衝突
し、このとき衝突音を発生するいわゆるチャタリング現
象が起きることがある。

この対策として、ベーンが前記シリンダの短径部近傍に
きたときは前記ベーン圧力室の圧力を増大させるよう作
用するベーン圧力増大手段によリチャタリング現象を防
止した、本出願人による先の出願に係る容量可変型の気
体圧縮機がある（第２従来例、特願昭６１−２７３６０
７号に係る特許願）、この気体圧縮機におけるベーン圧
力増大手段は、中圧の潤滑油が供給される溝部（ベーン
圧力室）をシリンダの短径部近傍を除いてロータ軸の周
りに２つに分屋して形成するとともに、高圧の潤滑油が
供給される小孔を吐出ボート位置よりもベーンの回転方
向と反対方向にずれた位置に設定し、ベーン先端が吐出
ボートを通過してシリンダ短径部に到達するまでの区間
で、吐出ボートを通過する直前で小孔からの高圧潤滑油
が充填されたベーン背圧室を前記溝部および小孔と非連
通として、その区間でベーン背圧室を密閉して超高圧と
することにより前記チャタリング現象を防止したもので
ある。

（発明が解決しようとする問題点） ところで、前記第２従来例のようなチャタリング現象を
防止するベーン圧力増大手段を前記第１従来例のような
気体圧縮機に用いた場合には、、中圧の潤滑油が供給さ
れる溝部（ベーン圧力室）は、フロントサイドブロック
５の円筒状段部２１および の先端面ｍリアサイドブロック６のシリンダ対向面に穿
設される。

このため、そのような前記第１従来例と第２従来例とを
ともに実施した気体圧縮機にあっては、前記ベーン圧力
増大手段を構成する溝部および小孔はその位置が低速運
転時あるいは高速運転時を問わず常に一定であることに
より、高速運転時においてもベーン背圧室はベーン圧力
増大手段により前記区間で超高圧となり、ベーン先端に
不必要な押圧力が働いてベーン先端が牽耗しなり消費動
力が増大して燃費が悪化するという問題点があった。

（間組点を解決するための手段） そこで、本発明は上記問題点を解決するため、内周が略
楕円状に形成されたシリンダと、このシリンダの一端側
に取付けられ半径内方に軸孔を有しシリンダ側の軸孔周
部にベーン圧力室を形成するリアサイドブロックと、前
記シリンダの他端側に取付けられ半径内方に先端面がシ
リンダ側に突出した段部が形成されこの段部の半径内方
に軸孔を有するフロントサイドブロックと、前記段部の
外周に回転可能に嵌合して前記シリンダの他端側に対向
する容量制御プレートと、前記フロントサイドブロック
およびリアサイドブロックの軸孔に両端軸が回転自在に
支持され前記シリンダと同軸の回転軸線を有するようシ
リンダ内に収納されたロータと、このロータのほぼ半径
方向に進退自在に支持され前記ベーン圧力室の圧力によ
りロータの半径外方に押圧されて前記シリンダの内周と
前記ロータの外周との間に圧縮作業室を画成する複数の
ベーンと、このベーンが前記シリンダの短径部近傍にき
たときは前記ベーン圧力室の圧力を増大させるよう作用
するベーン圧力増大手段と、を備え、前記容量制御プレ
ートを回転させることにより前記圧縮作業室の容量を運
転状態に応じて可変とした気体圧縮機において、前記容
量制御プレートに前記フロントサイドブロックの段部の
外周に回転可能に嵌合する段部を形成するとともにこの
段部より半径内方にフロントサイドブロックの段部の先
端面とともに画成するベーン圧力室を形成し、前記容量
制御プレートが前記圧縮作業室の容量を減少させる方向
に回転したときは前記ベーン圧力増大手段の作用を制限
するようにした構成としたものである。

（作用） このような構成の気体圧縮機によれば、容量制御プレー
トに形成した段部を介してフロントサイドブロックの段
部の外周に容量制御プレートを回転可能に嵌合させ、容
量制御プレートの段部より半径内方にフロントサイドブ
ロックの段部の先端面とともに画成するベーン圧力室を
形成するよう構成したため、容量制御プレートの段部よ
り半径内方には中圧の潤滑油が供給される２つに分離し
なベーン圧力室（溝部）の半径方向の輪郭が形成される
ことになる。

このため、容量制御プレートが圧縮作業室の容量を減少
させる方向に回転する高速運転時には、容量制御プレー
トの前記輪郭により形成されたベーン圧力室の位置もと
もに回転することになり、高速運転時にはベーン圧力増
大手段の作用は制限される。このことにより、高速運転
時にはベーン圧力増大手段の作用を制限してベーン背圧
室が前記区間で超高圧となることを防止し、ベーン先端
に不必要な押圧力が働いてベーン先端が串耗したり消′
ｇ！動力が増大して燃費が悪化することを防止すること
ができる。

（実施例） 以下、本発明の実施例について図面に基づいて説明する
。第１〜９図は本発明による気体圧縮機の一実施例を示
す図である。

まず構成について説明すると、第１図において、３０は
図中右端が開口したケーシングであり、このケーシング
３０内にはシリンダ３２が収納されていて、このシリン
ダ３２は第２．３図に示すようにその内周が略楕円状に
形成されている。シリンダ３２の一端側（第１図中左端
側）には、その半径内方に軸孔３３ａを有するとともに
シリンダ３２側の軸孔３３ａの周部にベーン圧力室３９
が形成されたリアサイドブロック３３が取付けられ、他
方、シリンダ３２の他端側（第１図中右端側）にはフロ
ントサイドブロック３５が取付けられてい為。

フロントサイドブロック３５の半径内方（中心側）には
段部３５ａが形成されており、この段部３５ａの先端面
３５ｂはシリンダ３２側に突出している。フロントサイ
ドブロック３５の段部３５ａの半径内方には軸孔３５ｃ
を有する。また、フロントサイドブロック３５の段部３
５ａの外周には、容量制御プレート３６に形成された段
部３６ａの内周が回転可能に嵌合しており、この容量制
御プレート３６はシリンダ３２の他端側に対向するよう
配置されている。

フロントサイドブロック３５と容量制御プレート３６と
の突合せ面（直径方向の接触面）の隙間の半径内方には
、容量ｖｉ御プレート３６が円滑に回転するようスラス
ト軸受４０が介装されている。リアサイドブロック３３
の軸孔３３ａおよびフロントサイドブロック３５の軸孔
３５ｃには、ロータ４１の両端部に突出したロータ軸４
１ａ、４１ｂが回転自在に支持され、このことによりロ
ータ４１はシリンダ３２内にシリンダ３２と同軸の回転
軸線を有するよう収納されている。　　　′ロータ４１
には第２図に示すように、円周方向に等間隔をおいて５
つのベーン渭４３がロータ４１の軸線と同方向に延在す
るよう形成されており、これらのベーン渭４３内にはそ
れぞれベーン４４がロータ４１の半径方向に進退自在に
支持されている。ベーン渭４３の半径方向内側にはベー
ン背圧室４３ａがあり、このベーン背圧室４３ａは前記
ベーン圧力室３８と連通している。このため、ベーン背
圧室４３ａにはベーン圧力室３８内の中圧の潤滑油圧力
が作用してベーン４４をロータ４１の半径外方に押圧し
、このことによりベーン４４の先端部は常にシリンダ３
２の内周面に接触しながらロータ４１とともに回転する
。隣り合う２枚のベーン４４はシリンダ３２の内周面と
ロータ４１の外周面との間に圧縮作業室５２を画成する
。また、同図に示すようにシリンダ３２には一対の吐出
ボート５４が開口形成され、その外側にはそれぞれ吐出
弁５５が設けられている。

第１図に示すようにフロントサイドブロック３５のシリ
ンダ３２と反対側には、その内部に冷媒ガス（気体）の
吸入室５７を形成するフロントヘッド５８が取付けられ
ている。

第７図に示すようにフロントサイドブロック３５には連
絡孔６０とバイパス孔６１がそれぞれ一対ずつ開口して
おり、そのうちの連絡孔６０に対向するシリンダ３２の
地面には、第１図に示すようにロータ４１の軸線と平行
に延在する吸気道＃３６２が開口している。フロントサ
イドブロック３５の連絡孔６０に対向するりアサイドブ
ロック３３の部分には連絡孔６０と同形の吸気四部６４
が形成されており、この吸気凹部６４は吸気通路６２に
連通しているとともに、シリンダ３２内にも連通してい
る。

第４．５．７図に示すように、容量制御プレート３６に
は互いに中心に対称の位置に一対の凹部６６が形成され
ており、この四部６６は容量制御プレート３６が回転し
ないときは吸気通路６２および連絡孔６０と同じ位置に
あり、後述するように容量制御プレート３６が回転する
と第３図に示すように凹部６６はバイパス孔６１と連通
するようになっている。

第１図において、ケーシング３０内のリアサイドブロッ
ク３３に対してシリンダ３２と反対側には油分離室６８
が画成されており、この油分離室６８のリアサイドブロ
ック３３側には油分離器６９が設けられている。油分離
室６８の下方に溜まった高圧の潤滑油はリアサイドブロ
ック３３、シリンダ３２、フロントサイドブロック３５
の肉厚内にそれぞれ形成された油供給路７１．７２．７
３を通ってロータ軸４１ａ、４１ｂの潤滑部に供給され
、さらにこの潤滑部からロータ軸４１ａ、４１ｂと軸孔
３３ａ、３５ｂとの間で絞られて中圧となってベーン圧
力室３８．３９に供給されるようになっている。

吸入室５７内には第７図に示すように駆動シリンダ７５
がロータ４１の軸線と直角に接触しないで交差するよう
に配設されており、この駆動シリンダ７５の一端部７５
ａは吸入室５７内に突出していて、その他端部７５ｂは
フロントヘッド５８の外部に対向している。駆動シリン
ダ７５とフロントヘッド５８との間にはスプリング７８
が駆動シリンダ７５と同軸上に介装されていて、このス
プリング７８はそのバネ圧で常に駆動シリンダ７５の一
端部７５ａが吸入室５７内に突入する方向（図中左上方
向）に駆動シリンダ７５を押圧している。容量制御プレ
ート３６には駆動ピン８０が立設されており、この駆動
ピン８０はフロントサイドブロック３５に弧状に開口形
成されたガイド孔８２を貫通していて、この駆動ピン８
０の先端部は駆動シリンダ７５の一端ｇ７５ａに形成さ
れた係合凹部８３に常に係合している。

容量制御プレート３６の段部３６ａより半径内方には、
フロントサイドブロック３５の段部３５ａの先端面３５
ｂとともに画成するベーン圧力室３８が形成される。す
なわち、容量制御プレート３６は第６図に示すようにそ
の中心部に異形の孔４６を有し、その異形の孔−４６を
形成する円弧４７はロータ４１のロータ軸４１ｂに回転
可能に嵌合する。同じく異形の孔４６を形成する円弧４
８は、上述のようにフロントサイドブロック３５の段部
３５ａの先端面３５ｂとともに、第４図に示すような、
シリンダ３２の短径部近傍を除いてロータ軸４１ｂの周
りに２つに分離して形成されるベーン圧力室３８を画成
する。

容量制御プレート３６が第４図に示す位置にあるときは
、ベーン圧力室３８は第８図に示すようにリアサイドブ
ロック３３のベーン圧力室３９とほぼ一致する実線で示
す位置にあるが、ベーン圧力室３８の方が、破線で示す
部分３８ａだけ矢印で示すロータ４１の回転方向側の吐
出ボート５４側に長く伸びて形成されている。

リアサイドブロック３３のベーン圧力室３９の前記回転
方向側には、少し間隔を置いて小孔４５が開口形成され
ている。ベーン圧力室３８に対しては、小孔４５は前記
破線で示す部分３８ａの端部よりわずかに前記回転方向
側に位置している。

この小孔４５は前記油供給路７１と連通していて、油分
離室６８内の高圧の潤滑油を直接ベーン背圧室４３ａに
供給可能となっている。

それぞれ２つに分離して形成された前記ベーン圧力室３
８．３９および小孔４５はベーン圧力増大手段を構成す
る。

次に作用について説明する０図外のエバポレータ（蒸発
器）から吸入室５７に吸入された低温低圧の冷媒ガスは
連絡孔６０から吸気通路６２、吸気凹部６４を経て、あ
るいは連絡孔６０から直接シリンダ３２内に吸入され、
ロータ４１とともに回転するベーン４４により圧縮作業
室５２内で圧縮されて高温高圧となって吐出ボート５４
、吐出弁５５を通って油分離室６８に吐出される。この
とき冷媒ガスは油分離器６９により潤滑油と分離されて
潤滑油は油分離室６８の下方に溜まり、高温高圧の冷媒
ガスは油分離室６８から国外のコンデンサ（凝縮器）に
送られる。

ロータ４１が低速で回転しているときは容量制御プレー
ト３６は第２図に示す位置にあるため、圧縮作業室５２
は最大容量の状態で冷媒ガスを圧縮する。油分離室６８
内の高圧の潤滑油は油供給路７１．７２．７３等を通っ
てロータ軸４１ａ、４１ｂの潤滑部に、あるいはさらに
絞られて中圧となってベーン圧力室３８．３９に供給さ
れる。

ベーン圧力室３８．３９に供給された中圧の潤滑油はさ
らに、フロントサイドブロック３５の段部３５ａと容量
ＩＩＩ御プレート３６の段部３６ａとの間で絞られて低
圧となってスラスト軸受４０、さらにはフロントサイド
ブロック３５と容量制御プレート３６との突合せ面の隙
間に供給される。

このことにより、容量制御プレート３６とフロントサイ
ドブロック３５との突合せ面の隙間から潤滑油が多量に
リークして吸入室５７に流れ込むのを防止し、さらに潤
滑油が吸入室５７からシリンダ３２内に多量に流れ込ん
で気体圧縮機の性能が低下することを防止することがで
きる。

このような低速運転時で容量制御プレート３６が第４図
に示す位置にあるときは、ベーン圧力室３８は第８図に
示すように、リアサイドブロツり３３のベーン圧力室３
９とほぼ一致する実線で示す位置にある。この場合には
、ロータ４１とともにベーン４４が回転してベーン背圧
室４３ａがベーン圧力室３８あるいは３９と連通してい
る間は、ベーン４４はそれらの中圧でシリンダ３２の内
周面に押圧されるが、ベーン４４がさらに回転してベー
ン背圧室４３ａがまずベーン圧力室３９と非連通となり
、さらに回転すると同図に示すように、ベーン背圧室４
３ａはベーン圧力室３８の破線部３８ａとも非連通とな
って小孔４５だけと連通する。このときベーン背圧室４
３ａには油供給路７１からの高圧潤滑油が充填され、第
９図に示すようにさらに回転すると小孔４５とも非連通
となってベーン背圧室４３ａはその状態で密閉され、ベ
ーン４４の先端が吐出ボート５４を通過してシリンダ３
２の短径部に到達するまでの区間でベーン背圧室４３ａ
を超高圧とすることができる。

このようなベーン圧力増大手段の作用により、低速運転
時における前記チャタリング現象を防止することができ
る。

ロータ４１が高速で回転すると吸入室５７内の吸入圧が
下がるためにスプリング７８のバネ圧が吸入圧に打ち勝
ち、駆動シリンダ７５が吸入室５７にさらに突入して（
第７図中左上方向に進行して）駆動ピン８０をガイド孔
８２に沿って所定角度内で回転させる。このため容量制
御プレート３６も駆動ピン８０とともに回転してその四
部６６はバイパス孔６１と連通ずるようになり、第３図
に示すように圧縮作業室５２の容量を小さくする。この
ことにより、気体圧縮機の吐出容量が小さくなって高速
運転時に車室内を過冷房気味にすることを防止すること
ができるるとともに、消費動力が軽減して燃費が悪化す
るのを防止することができる。

このような高速運転時で容量制御プレート３６が第５図
に示ず位置にきたときは、ベーン圧力室３８は同図に示
すように容量制御プレート３６とともに回転して、シリ
ンダ３２の短径部に対応する位置にくる。このため、ベ
ーン背圧室４３ａはシリンダ３２の短径部においてもベ
ーン圧力室３８と連通して中圧となり、前記ベーン圧力
増大手段の作用による場合のような超高圧になることは
ない、このため、高速運−転時においてはベーン背圧室
４３ａは、ベーン圧力増大手段の作用の制限により前述
のような超高圧となることを防止することができ、ベー
ン４４の先端に不必要な押圧力が働いてベーン４４の先
端が摩耗したり消費動力が増大して燃費が悪化すること
を防止することができる。

また、このように前記ベーン圧力増大手段の作用を制限
することによりベーン背圧室４３ａが超高圧にならなく
とも、高速運転時にはベーン１１に遠心力が働くために
その先端がシリンダ３２の内周面から離れることはなく
、前記チャタリング現象が生ずることはない。

なお、上記実施例においてはベーンが５枚の気体圧縮機
について説明したが、ベーンは５枚に限定することなく
それ以外の枚数のものでもよい。

〈発明の効果） 以上説明したように本発明によれば、高速運転時にはベ
ーン圧力増大手段の作用をＭｔ１４するようにしたため
、高速運転時にベーン背圧室が超高圧となることを防止
して、ベーン先端に不必要な押圧力が働いてベーン先端
が摩耗したり消費動力が増大して燃費が悪化することを
防止することができる。

また、このようにベーン圧力増大手段の作用を制限して
も、高速運転時にはベーンに遠心力が働くためにその先
端がシリンダの内周面から離れることはなく、前記チャ
タリング現象が生ずることはない。

【図面の簡単な説明】

第１〜９図は本発明による気体圧縮機の一実施例を示す
図であり、第１図はその断面側面図、第２．３図は第１
図における■−■矢視断面図、第４．５図は第１図にお
けるＩＶ　−ＩＶ矢視断面図、第６図（ａ）は容量制御
プレート３６の正面図、第６図（ｂ）は第６図（ａ＞に
おけるＶｌ−Ｖｌ矢視断面図、第７図は第１図における
■−■矢視断面図、第８．９図は第１図における■−■
矢視正面図、第１０図は従来の気体圧縮機の断面側面図
である。 ３０・・・ケーシング ３２・・・シリンダ ３３・・・リアサイドブロック ３３ａ・・・軸孔 ３５・・・フロントサイドブロック ３５ａ・・・段部 ３５ｂ・・・先端部 ３５ｃ・・・軸孔 ３６・・・容量制御プレート ３６ａ・・・段部 ３８．３９・・・ベーン圧力室 ３８ａ・・・破線部 ４０・・・スラスト軸受 ４１・・・ロータ ４１ａ、４１ｂ・・・ロータ軸 ４３・・・ベーン渭 ４３ａ・・・ベーン背圧室 ４４・・・ベーン ４５・・・小孔 ４６・・・異形の孔 ４７．４８・・・円弧 ５２・・・圧縮作業室 ５４・・・吐出ポート ５５・・・吐出弁 ５７・・・吸入室 ５８・・・フロントヘッド ６０・・・連絡孔 ６１・・・バイパス孔 ６２・・・吸気通路 ６４・・・吸気凹部 ６６・・・四部 ６８・・・油分離室 ６９・・・油分離器 ７１．７２．７３・・・油供給路 ７５・・・駆動シリンダ ７５ａ・・・一端部 ７５ｂ・・・他端部 ７８・・・スプリング ８０・・・駆動ビン ８２・　・　・ガイド孔 ８３・・・係合凹部 特許出願人　　セイコー精機株式会社 第１図にお番するｎ−ｎ矢視断ＩＩｉ図第２図 容量制御プレート３６の正面図 第６図（ａ） 第６図（ａ）に８けるＶｌ−Ｖｌ視断面図第６図（ｂ） 第７図 ）？

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　内周が略楕円状に形成されたシリンダと、このシリン
   ダの一端側に取付けられ半径内方に軸孔を有しシリンダ
   側の軸孔周部にベーン圧力室を形成するリアサイドブロ
   ックと、前記シリンダの他端側に取付けられ半径内方に
   先端面がシリンダ側に突出した段部が形成されこの段部
   の半径内方に軸孔を有するフロントサイドブロックと、
   前記段部の外周に回転可能に嵌合して前記シリンダの他
   端側に対向する容量制御プレートと、前記フロントサイ
   ドブロックおよびリアサイドブロックの軸孔に両端軸が
   回転自在に支持され前記シリンダと同軸の回転軸線を有
   するようシリンダ内に収納されたロータと、このロータ
   のほぼ半径方向に進退自在に支持され前記ベーン圧力室
   の圧力によりロータの半径外方に押圧されて前記シリン
   ダの内周と前記ロータの外周との間に圧縮作業室を画成
   する複数のベーンと、このベーンが前記シリンダの短径
   部近傍にきたときは前記ベーン圧力室の圧力を増大させ
   るよう作用するベーン圧力増大手段と、を備え、前記容
   量制御プレートを回転させることにより前記圧縮作業室
   の容量を運転状態に応じて可変とした気体圧縮機におい
   て、前記容量制御プレートに前記フロントサイドブロッ
   クの段部の外周に回転可能に嵌合する段部を形成すると
   ともにこの段部より半径内方にフロントサイドブロック
   の段部の先端面とともに画成するベーン圧力室を形成し
   、前記容量制御プレートが前記圧縮作業室の容量を減少
   させる方向に一回転したときは前記ベーン圧力増大手段
   の作用を制限するようにしたことを特徴とする気体圧縮
   機。