JP4370037B2 - 気体圧縮機 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、カーエアコンシステムの一部として車両等に搭載される気体圧縮機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の気体圧縮機は、たとえば図５に示すように、内周略楕円状のシリンダ１を有し、このシリンダ１の両端面にはサイドブロック２、３が取り付けられている。またシリンダ１の内側にはロータ４が横架されており、このロータ４はその軸心のロータ軸５とサイドブロック２、３の軸受６、７を介して回転可能に支持されている。
【０００３】
図６に示すように、ロータ４の外周面側にはスリット状のベーン溝８が複数形成されており、これらのベーン溝８にはベーン９がそれぞれ装着され、ベーン９はロータ４外周面からシリンダ１内壁に向かって出没自在に設けられている。
【０００４】
シリンダ１の内側はシリンダ１内壁、サイドブロック２、３内面、ロータ４外周面およびベーン９先端側両側面によって複数の小室に仕切られており、この仕切り形成された小室が圧縮室１０であり、圧縮室１０はロータ４が図中矢印ロの方向に回転することにより容積の大小変化を繰り返す。
【０００５】
圧縮室１０の容積変化が生じると、その容積増加時に、吸気室１１側から圧縮室１０側への低圧冷媒ガスの吸入が行われるとともに、その容積減少時に、圧縮室１０での冷媒ガスの圧縮と、圧縮室１０から吐出室１２側への高圧冷媒ガスの吐出が行われる。
【０００６】
具体的には、圧縮室１０の容積が最小から最大となるまでの範囲は吸入過程であり、吸入過程においては、吸気室１１内の冷媒ガスが、シリンダ１等の吸入通路１３とサイドブロック２、３の吸入口１４とを介して圧縮室１０側に吸入される。そして、圧縮室１０の容積が最大付近になると、圧縮室１０が吸入口１４から離れて密閉空間となり、この密閉された圧縮室１０内に低圧冷媒ガスが閉じ込められる。その後、圧縮室１０の容積が最大から最小に移行すると、その容積減少量に応じて圧縮室１０内の低圧冷媒ガスが圧縮される。さらに、圧縮室１０の容積が最小付近になると、圧縮された高圧冷媒ガスの圧力により、シリンダ楕円短径部１ａの吐出孔１５に取り付けられているリードバルブ１６が開き、かつ圧縮室１０内の高圧冷媒ガスが吐出孔１５からシリンダ１外周面側の吐出チャンバ１７に流出する。また、吐出チャンバ１７内に流入した高圧冷媒ガスは、リア側サイドブロック３の吐出通路（図示省略）を通過した後、同サイドブロック３に取り付けられている油分離器１８を経て吐出室１２内に吐出する。
【０００７】
吐出室１２の底部にはオイル溜まり２０が設けられており、このオイル溜まり２０のオイルには吐出室１２内に吐出した高圧冷媒ガスの圧力Ｐｄ（以下「吐出圧力」という。）が作用している。この吐出圧力Ｐｄの作用するオイル溜まり２０のオイルは、サイドブロック２、３やシリンダ１の油穴２１を流れ軸受６、７隙間で減圧され、吐出圧力Ｐｄより低い圧力の減圧オイルとなり、この減圧オイルがサイドブロック２、３のサライ溝２２、２２からベーン９底部の背圧室１９へ供給されベーン背圧となる。
【０００８】
また、上記気体圧縮機では、シリンダ１の吐出孔１５付近において、冷媒ガスの吐出圧力が作用する高圧オイルを、サイドブロック２、３の高圧孔２３、２３から背圧室１９側へ供給することで、ベーン背圧を高めている。これはベーン９のチャタリングを防止するためである。すなわち、圧縮室１０内の圧力は冷媒ガスの吐出前後で急激に変化する。この際、冷媒ガスの吐出直前で、圧縮室１０内の圧力が最大になるが、この大きな圧力が圧縮室１０の前後壁１０ａ、１０ｂを形成しているベーン９先端に加わり、ベーン９がベーン溝８底部側へ押し戻されることから、ベーン９が瞬間的に沈んで跳び上がりシリンダ１の内壁に衝突する現象、いわゆるベーン９のチャタリングが生じやすいためである。
【０００９】
フロント側サイドブロック２（以下「フロントサイドブロック」ともいう。）のサライ溝２２は、背圧室１９を介してリア側サイドブロック３（以下「リアサイドブロック」ともいう）の高圧穴２３と連通するように形成されている。これは圧縮機の起動時におけるベーン９の飛出し性をよくするためである。すなわち、圧縮機の起動時は、吐出圧力Ｐｄが低くベーン背圧が小さいことや、ロータ４の回転による遠心力が小さいこと等から、ベーン９がシリンダ１内壁に向かって飛び出し難いため、高圧穴２３から供給される高圧オイルの影響によりベーン背圧を高めて、圧縮機の起動時におけるベーン９の飛び出し性を改善しようとしたものである。
【００１０】
しかしながら、上記のように、フロントサイドブロック２のサライ溝２２とリアサイドブロック３の高圧穴２３とが背圧室１９を介して常時連通する構造を採用した場合には、起動時のみならず定常運転時にも、高圧穴２３からの高圧オイルの影響により背圧室１９内の圧力、すなわちベーン背圧が高くなるため、ベーン９とシリンダ１の接触部分が早期に摩耗しやすく、また、圧縮機の定常運転にあたり大きな動力が必要となる等の問題点が生じる。この問題は、上記のようなサライ溝２２と高圧穴２３との連通構造によるものであるため、その連通構造を廃止すれば解決できるが、それを廃止すると、圧縮機の起動時にベーン背圧が不足しベーン９の飛出し性が悪くなり、ベーン９のチャタリングが生じ易くなるという問題が生じる。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記問題点を解決するためになされたもので、その目的とするところは、圧縮機の起動時におけるベーン飛び出し性の向上とベーン背圧の低減という一見相反する二つの目的を同時に両立・達成でき、耐久性に優れ車両の低燃費化を図るのに好適な気体圧縮機を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、内周略楕円状のシリンダと、上記シリンダの両端面に取り付けられたサイドブロックと、上記シリンダの内側に回転可能に横架されたロータと、上記ロータの外周面から上記シリンダの内壁に向かって出没自在に設けられたベーンと、上記シリンダ、サイドブロック、ロータおよびベーンによって仕切り形成されるとともに、上記ロータの回転により容積の大小変化を繰り返し、この容積変化により、吸気室の冷媒ガスを吸入、圧縮して吐出室側へ吐出する圧縮室と、上記冷媒ガスの吐出圧力より低い圧力の減圧オイルを上記ベーン底部の背圧室へ供給するサライ溝と、上記冷媒ガスの吐出圧力が作用する高圧オイルを上記ベーン底部の背圧室へ供給する高圧穴とを備えてなる気体圧縮機において、上記冷媒ガスの吸入圧力と吐出圧力の差圧に基づき上記サライ溝を移動させるとともに、この移動により上記サライ溝と上記高圧穴とを連通または非連通の状態とするサライ溝移動手段を設け、上記サライ溝移動手段は、気体圧縮機の起動時等のように冷媒ガスの吸入圧力と吐出圧力との差圧が小さいとき、サライ溝と高圧穴とが連通の状態となるようにサライ溝を移動させ、かつ、気体圧縮機の定常運転時等のように上記差圧が大きくなると、上記サライ溝と高圧穴とが非連通の状態となるようにサライ溝を移動させてなることを特徴とするものである。
【００１４】
本発明は、上記サライ溝移動手段は、一方のサイドブロックの一部をロータの軸心周りに独立に回転可能な回動体とし、この回動体にサライ溝を形成してなるとともに、上記回動体を冷媒ガスの吸入圧力と吐出圧力の差圧に基づき回転させる回転駆動手段を有することを特徴とするものである。
【００１５】
本発明は、上記回転駆動手段は、冷媒ガスの吸入圧力、吐出圧力、およびバネ力のバランスでスライドする駆動軸と、この駆動軸に一端が係合し他端が回転体に固着されてなるとともに、上記駆動軸のスライド移動を回転体の回転移動に変換する駆動ピンとからなることを特徴とするものである。
【００１６】
本発明では、サライ溝移動手段が冷媒ガスの吸入圧力と吐出圧力の差圧に基づきサライ溝を移動させ、この移動によりサライ溝と高圧穴を連通または非連通の状態とする。そして、上記差圧が小さい圧縮機起動時は、サライ溝と高圧穴を連通させ、高圧穴からの高圧オイルの影響によりサライ溝から背圧室側へ供給されるオイルの圧力を高く設定する。また、上記差圧が大きくなる定常運転時は、サライ溝と高圧穴を非連通の状態とし、上記のような高圧穴からの高圧オイルの影響を断ち、サライ溝から背圧室側へ供給されるオイルの圧力を低く設定する。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る気体圧縮機の実施形態について図１ないし図４を基に詳細に説明する。
【００１８】
なお、本実施形態の気体圧縮機の基本的な構成、たとえば従来例の図５および図６を用いて説明すると、気体圧縮機が内周略楕円状のシリンダ１を有し、シリンダ１の両端面にはサイドブロック２、３が取り付けられ、またシリンダ１の内側にはロータ４が回転可能に横架されていること、ロータ４の外周面からはシリンダ１内壁に向って複数のベーン９が出没可能に設けられていること、圧縮室１０の容積がロータ４の回転により大小変化すると、この容積変化により吸気室１１側から吸気通路１３、吸入口１４を介して圧縮室１０側への低圧冷媒ガスの吸入と、圧縮室１０での冷媒ガスの圧縮、圧縮室１０から吐出孔１５等を通じて吐出室１２側への冷媒ガスの吐出が行われること等は従来と同様なため、同一部材には同一符号を付し、その詳細説明は省略する。
【００１９】
図１は本発明に係る気体圧縮機の要部の一実施形態を示したものである。本実施形態の気体圧縮機にあっては、フロントサイドブロック２の中央部が回動体５０として設けられており、この回動体５０はロータ４の軸心（ロータ軸５）周りに独立に回転でき、このように回転可能な回動体５０のロータ対向面側にサライ溝２２が形成されている。したがって、本実施形態におけるフロントサイドブロック２側のサライ溝２２は、回動体５０の回転によりロータ４の軸心Ｏ１−Ｏ１周りに回動できる。
【００２０】
つまり、本実施形態においては、サライ溝移動手段ａとして、フロントサイドブロック２の一部をロータ４の軸心周りに独立に回転可能な回動体５０とし、この回動体５０にサライ溝２２を形成するという構造を採用し、これによりフロントサイドブロック２側のサライ溝２２を回転させることができるように構成している。
【００２１】
シリンダ１、サイドブロック２、３、ロータ４等の組立構造体からなる圧縮機本体３０は、従来例の図５を用いて説明すると、一端開口型ケーシング３１内に収納されており、また、吸気室１１は、ケーシング３１の開口端に取り付けられているフロントヘッド３２とフロントサイドブロック２との間に、吐出室１２はケーシング３１の密閉端とリアサイドブロック３との間に形成されており、吸気室１１には上記回動体５０の回転駆動手段ｂが設けられている。
【００２２】
図２および図３に示すように、回転駆動手段ｂはスライド可能な駆動軸５１を備え、この駆動軸５１の先端には駆動ピン５２との係合部５３が形成されている一方、駆動軸５１の後端にはピストン５４が取り付けられている。なお、駆動ピン５２は、その一端側が駆動軸５１先端の係合部５３に係合するように設けられているとともに、その他端が上記フロントサイドブロック２中央の回動体５０表面に固着されている。
【００２３】
駆動軸５１は冷媒ガスの吸入圧力Ｐｓ、吐出圧力Ｐｄおよびバネ５５の力Ｆのバランスによってスライドすることができる。すなわち、駆動軸５１後端のピストン５４には冷媒ガスの吐出圧力Ｐｄ、吸入圧力Ｐｓ、およびバネ力Ｆが加わるように構成されており、これらの力のうち、図上、吸入圧力Ｐｓとバネ力Ｆはピストン５４を上側に押圧する方向の力として作用し、吐出圧力Ｐｄは同ピストン５４を下側に押圧する方向の力として作用するように設定されている。
【００２４】
したがって、吐出圧力Ｐｄと吸入圧力Ｐｓの差圧が小さい場合は、バネ力Ｆの影響が大となり、そのバネ力Ｆによってピストン５４と駆動軸５１が一体に上側にスライドするが、この状態から吐出圧力Ｐｄと吸入圧力Ｐｓの差圧が次第に大きくなると、バネ力Ｆの影響が小さくなり、ピストン５４と駆動軸５１が一体に下側にスライドする。
【００２５】
また、図上、駆動軸５１が下側にスライドすると、そのスライド移動が駆動ピン５２により回動体５０の回転移動に変換され、該回動体５０が右回りに回転する一方、これとは逆に、駆動軸５１が上側にスライドすると、駆動ピン５２を介して回動体５０が左回りに回転するように構成されている。なお、このような回動体５０の回転角度は、駆動ピン５２の固着位置と駆動軸５１のスライドストロークによって決定される。
【００２６】
図４（Ａ）は回動体５０が左回りに回転しているとき（圧縮機の起動時）のサライ溝２２と高圧穴２３の位置関係を示したものであり、この状態のときは、回動体５０に設けたフロントサイドブロック２側のサライ溝２２とリアサイドブロック３の高圧穴２３とが互いに重なるように向い合い、かつ背圧室１９を介して連通するように構成されている。また、この連通状態から同図（Ｂ）に示すように図２の回動体５０が右回りに回転すると、上記のようなサライ溝２２と高圧穴２３の位置関係がずれ、サライ溝２２と高圧穴２３が非連通の状態となる。
【００２７】
本実施形態においては、サライ溝２２は一定の角度で扇状に開いた形態を呈しているが、このサライ溝２２の開きの開始角φ１と終了角φ２については、圧縮機の起動時にサライ溝２２が背圧室１９を介して高圧穴２３に連通し、圧縮機の定常運転時はその連通状態がなくなるように開始角度φ１を設定し、また、定常運転時におけるサライ溝２２の終了角が従来の終了角と同じになるように終了角φ２を設定するものとする。
【００２８】
また、本実施形態の場合、サライ溝２２には冷媒ガスの吐出圧力Ｐｄより低い圧力の減圧オイルが流入し、この減圧オイルがサライ溝２２からベーン９底部の背圧室１９側へ供給されるが、このようなサライ溝２２への減圧オイルの供給手段や、高圧穴２３の具体的な構成は従来と同様であるため、その詳細説明は省略する。
【００２９】
なお、本実施形態の気体圧縮機では、フロントサイドブロック２の中央部を回動体５０としたこととの関係から、従来フロントサイドブロック２に設けていた軸受６（図５参照）をフロントヘッド３２へ移設し、このフロントヘッド３２の軸受６でロータ軸５の一端を支持するものとしている。また、フロントサイドブロック２とその中央部の回動体５０との隙間には、圧縮室１０から吸気室１１側への冷媒ガス漏れ防止のために、シール材５６が介挿されている。
【００３０】
次に、上記の如く構成された本実施形態の気体圧縮機の動作について図２ないし図４を基に図６を参照しながら説明する。
【００３１】
本気体圧縮機は、その起動時は背圧室１９（図６参照）内のオイルの圧力、すなわちベーン背圧が高くなり、定常運転になると当該ベーン背圧が低下する。
【００３２】
すなわち、圧縮機の起動時は、冷媒ガスの吐出圧力Ｐｄと吸入圧力Ｐｓの差圧がなく、このように差圧が小さいときは、図３のバネ力Ｆによりピストン５４と駆動軸５１が上側にスライドし、これにより、回動体５０がロータ４の軸心を中心に左回りに最大に回転した状態となる。このとき、図４（Ａ）に示したように、回動体５０に設けたフロントサイドブロック２側のサライ溝２２とリアサイドブロック３の高圧穴２３とが背圧室１９を介して連通する。このため、その高圧穴２３からの高圧オイルの影響によってサライ溝２３から背圧室１９側へ供給されるオイルの圧力が高くなり、ベーン背圧が上昇する。したがって、圧縮機の起動時にベーン９の飛び出し性がよく、ベーン９のチャタリングも効果的に防止される。
【００３３】
圧縮機の起動後、吐出圧力Ｐｄが上昇し始めると、吐出圧力Ｐｄと吸入圧力Ｐｓの差圧が徐々に大きくなることから、ピストン５４と駆動軸５１が下側にスライドし、これにより回動体５０がロータ４の軸心を中心に右回りに回転する。このように回転すると、図４（Ｂ）に示したように、回動体５０に設けたフロントサイドブロック２側のサライ溝２２とリアサイドブロック３の高圧穴２３とが非連通の状態となることから、ベーン背圧が低減され、圧縮機起動時よりも小さな動力で定常運転を行うことができる。これは圧縮機の起動時のような高圧穴２３からサライ溝２２への高圧オイルの影響がなくなり、サライ溝２２から背圧室１９側へ供給されるオイルの圧力が低くなるためである。
【００３４】
なお、上記実施形態では、フロントサイドブロック２のサライ溝２２を回動可能としたが、これに代えて、図５に示したリアサイドブロック３のサライ溝２２を回動可能としてもよく、この場合は、リアサイドブロック３の中央部を回動体５０とし、この回動体５０にサライ溝２２を設けるとともに、上記実施形態と同じく、冷媒ガスの吐出圧力Ｐｄと吸入圧力Ｐｓの差圧に基づき回動体５０を回転させることで、リアサイドブロック３のサライ溝２２とフロントサイドブロック２の高圧穴２３とが連通または非連通の状態になるものとする。
【００３５】
【発明の効果】
本発明に係る気体圧縮機にあっては、上記の如くサライ溝移動手段が冷媒ガスの吸入圧力と吐出圧力の差圧に基づきサライ溝を移動させ、この移動によりサライ溝と高圧穴を連通または非連通の状態とする構成を採用したものである。このため、上記差圧が小さい圧縮機起動時は、サライ溝と高圧穴を連通させ、高圧穴からの高圧オイルの影響によりサライ溝から背圧室側へ供給されるオイルの圧力を高く設定することができ、また、上記差圧が大きくなる定常運転時は、サライ溝と高圧穴を非連通の状態とし、高圧穴からサライ溝への高圧オイルの影響を断ち、サライ溝から背圧室側へ供給されるオイルの圧力を低く設定することができることから、圧縮機起動時のベーン飛び出し性を損なうことなく、ベーン背圧の低減を図ることができ、また、このベーン背圧の低減を通じて、圧縮機の動力低減や車両の低燃費化、およびベーンとシリンダの摩耗減少による機器の耐久性の向上も図れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る気体圧縮機の要部の一実施形態を示した断面図。
【図２】図１に示した実施形態の気体圧縮機におけるサライ溝と高圧穴との関係の説明図。
【図３】図１に示した実施形態の気体圧縮機における回動体の回転駆動手段の説明図。
【図４】図１に示した実施形態の気体圧縮機の動作説明図であり、同図（Ａ）は圧縮機の起動時におけるサライ溝と高圧穴の位置関係、同図（Ｂ）は圧縮機の定常運転時におけるサライ溝と高圧穴の位置関係を示したものである。
【図５】従来の気体圧縮機の断面図。
【図６】図５のＣ−Ｃ線断面図。
【符号の説明】
１ シリンダ
１ａ シリンダ楕円短径部
２ フロント側のサイドブロック
３ リア側のサイドブロック
４ ロータ
５ ロータ軸
６、７ 軸受
８ ベーン溝
９ ベーン
１０ 圧縮室
１１ 吸気室
１２ 吐出室
１３ 吸入通路
１４ 吸入口
１５ 吐出孔
１６ リードバルブ
１７ 吐出チャンバ
１８ 油分離器
１９ 背圧室
２０ オイル溜まり
２１ 油穴
２２ サライ溝
２３ 高圧穴
３０ 圧縮機本体
３１ ケーシング
３２ フロントヘッド
５０ 回動体
５１ 駆動軸
５２ 駆動ピン
５３ 係合部
５４ ピストン
５５ バネ
５６ シール材
ａ サライ溝移動手段
ｂ 回転移動手段
Ｐｓ 吸入圧力
Ｐｄ 吐出圧力
Ｆ バネ力
【発明の属する技術分野】
本発明は、カーエアコンシステムの一部として車両等に搭載される気体圧縮機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の気体圧縮機は、たとえば図５に示すように、内周略楕円状のシリンダ１を有し、このシリンダ１の両端面にはサイドブロック２、３が取り付けられている。またシリンダ１の内側にはロータ４が横架されており、このロータ４はその軸心のロータ軸５とサイドブロック２、３の軸受６、７を介して回転可能に支持されている。
【０００３】
図６に示すように、ロータ４の外周面側にはスリット状のベーン溝８が複数形成されており、これらのベーン溝８にはベーン９がそれぞれ装着され、ベーン９はロータ４外周面からシリンダ１内壁に向かって出没自在に設けられている。
【０００４】
シリンダ１の内側はシリンダ１内壁、サイドブロック２、３内面、ロータ４外周面およびベーン９先端側両側面によって複数の小室に仕切られており、この仕切り形成された小室が圧縮室１０であり、圧縮室１０はロータ４が図中矢印ロの方向に回転することにより容積の大小変化を繰り返す。
【０００５】
圧縮室１０の容積変化が生じると、その容積増加時に、吸気室１１側から圧縮室１０側への低圧冷媒ガスの吸入が行われるとともに、その容積減少時に、圧縮室１０での冷媒ガスの圧縮と、圧縮室１０から吐出室１２側への高圧冷媒ガスの吐出が行われる。
【０００６】
具体的には、圧縮室１０の容積が最小から最大となるまでの範囲は吸入過程であり、吸入過程においては、吸気室１１内の冷媒ガスが、シリンダ１等の吸入通路１３とサイドブロック２、３の吸入口１４とを介して圧縮室１０側に吸入される。そして、圧縮室１０の容積が最大付近になると、圧縮室１０が吸入口１４から離れて密閉空間となり、この密閉された圧縮室１０内に低圧冷媒ガスが閉じ込められる。その後、圧縮室１０の容積が最大から最小に移行すると、その容積減少量に応じて圧縮室１０内の低圧冷媒ガスが圧縮される。さらに、圧縮室１０の容積が最小付近になると、圧縮された高圧冷媒ガスの圧力により、シリンダ楕円短径部１ａの吐出孔１５に取り付けられているリードバルブ１６が開き、かつ圧縮室１０内の高圧冷媒ガスが吐出孔１５からシリンダ１外周面側の吐出チャンバ１７に流出する。また、吐出チャンバ１７内に流入した高圧冷媒ガスは、リア側サイドブロック３の吐出通路（図示省略）を通過した後、同サイドブロック３に取り付けられている油分離器１８を経て吐出室１２内に吐出する。
【０００７】
吐出室１２の底部にはオイル溜まり２０が設けられており、このオイル溜まり２０のオイルには吐出室１２内に吐出した高圧冷媒ガスの圧力Ｐｄ（以下「吐出圧力」という。）が作用している。この吐出圧力Ｐｄの作用するオイル溜まり２０のオイルは、サイドブロック２、３やシリンダ１の油穴２１を流れ軸受６、７隙間で減圧され、吐出圧力Ｐｄより低い圧力の減圧オイルとなり、この減圧オイルがサイドブロック２、３のサライ溝２２、２２からベーン９底部の背圧室１９へ供給されベーン背圧となる。
【０００８】
また、上記気体圧縮機では、シリンダ１の吐出孔１５付近において、冷媒ガスの吐出圧力が作用する高圧オイルを、サイドブロック２、３の高圧孔２３、２３から背圧室１９側へ供給することで、ベーン背圧を高めている。これはベーン９のチャタリングを防止するためである。すなわち、圧縮室１０内の圧力は冷媒ガスの吐出前後で急激に変化する。この際、冷媒ガスの吐出直前で、圧縮室１０内の圧力が最大になるが、この大きな圧力が圧縮室１０の前後壁１０ａ、１０ｂを形成しているベーン９先端に加わり、ベーン９がベーン溝８底部側へ押し戻されることから、ベーン９が瞬間的に沈んで跳び上がりシリンダ１の内壁に衝突する現象、いわゆるベーン９のチャタリングが生じやすいためである。
【０００９】
フロント側サイドブロック２（以下「フロントサイドブロック」ともいう。）のサライ溝２２は、背圧室１９を介してリア側サイドブロック３（以下「リアサイドブロック」ともいう）の高圧穴２３と連通するように形成されている。これは圧縮機の起動時におけるベーン９の飛出し性をよくするためである。すなわち、圧縮機の起動時は、吐出圧力Ｐｄが低くベーン背圧が小さいことや、ロータ４の回転による遠心力が小さいこと等から、ベーン９がシリンダ１内壁に向かって飛び出し難いため、高圧穴２３から供給される高圧オイルの影響によりベーン背圧を高めて、圧縮機の起動時におけるベーン９の飛び出し性を改善しようとしたものである。
【００１０】
しかしながら、上記のように、フロントサイドブロック２のサライ溝２２とリアサイドブロック３の高圧穴２３とが背圧室１９を介して常時連通する構造を採用した場合には、起動時のみならず定常運転時にも、高圧穴２３からの高圧オイルの影響により背圧室１９内の圧力、すなわちベーン背圧が高くなるため、ベーン９とシリンダ１の接触部分が早期に摩耗しやすく、また、圧縮機の定常運転にあたり大きな動力が必要となる等の問題点が生じる。この問題は、上記のようなサライ溝２２と高圧穴２３との連通構造によるものであるため、その連通構造を廃止すれば解決できるが、それを廃止すると、圧縮機の起動時にベーン背圧が不足しベーン９の飛出し性が悪くなり、ベーン９のチャタリングが生じ易くなるという問題が生じる。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記問題点を解決するためになされたもので、その目的とするところは、圧縮機の起動時におけるベーン飛び出し性の向上とベーン背圧の低減という一見相反する二つの目的を同時に両立・達成でき、耐久性に優れ車両の低燃費化を図るのに好適な気体圧縮機を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、内周略楕円状のシリンダと、上記シリンダの両端面に取り付けられたサイドブロックと、上記シリンダの内側に回転可能に横架されたロータと、上記ロータの外周面から上記シリンダの内壁に向かって出没自在に設けられたベーンと、上記シリンダ、サイドブロック、ロータおよびベーンによって仕切り形成されるとともに、上記ロータの回転により容積の大小変化を繰り返し、この容積変化により、吸気室の冷媒ガスを吸入、圧縮して吐出室側へ吐出する圧縮室と、上記冷媒ガスの吐出圧力より低い圧力の減圧オイルを上記ベーン底部の背圧室へ供給するサライ溝と、上記冷媒ガスの吐出圧力が作用する高圧オイルを上記ベーン底部の背圧室へ供給する高圧穴とを備えてなる気体圧縮機において、上記冷媒ガスの吸入圧力と吐出圧力の差圧に基づき上記サライ溝を移動させるとともに、この移動により上記サライ溝と上記高圧穴とを連通または非連通の状態とするサライ溝移動手段を設け、上記サライ溝移動手段は、気体圧縮機の起動時等のように冷媒ガスの吸入圧力と吐出圧力との差圧が小さいとき、サライ溝と高圧穴とが連通の状態となるようにサライ溝を移動させ、かつ、気体圧縮機の定常運転時等のように上記差圧が大きくなると、上記サライ溝と高圧穴とが非連通の状態となるようにサライ溝を移動させてなることを特徴とするものである。
【００１４】
本発明は、上記サライ溝移動手段は、一方のサイドブロックの一部をロータの軸心周りに独立に回転可能な回動体とし、この回動体にサライ溝を形成してなるとともに、上記回動体を冷媒ガスの吸入圧力と吐出圧力の差圧に基づき回転させる回転駆動手段を有することを特徴とするものである。
【００１５】
本発明は、上記回転駆動手段は、冷媒ガスの吸入圧力、吐出圧力、およびバネ力のバランスでスライドする駆動軸と、この駆動軸に一端が係合し他端が回転体に固着されてなるとともに、上記駆動軸のスライド移動を回転体の回転移動に変換する駆動ピンとからなることを特徴とするものである。
【００１６】
本発明では、サライ溝移動手段が冷媒ガスの吸入圧力と吐出圧力の差圧に基づきサライ溝を移動させ、この移動によりサライ溝と高圧穴を連通または非連通の状態とする。そして、上記差圧が小さい圧縮機起動時は、サライ溝と高圧穴を連通させ、高圧穴からの高圧オイルの影響によりサライ溝から背圧室側へ供給されるオイルの圧力を高く設定する。また、上記差圧が大きくなる定常運転時は、サライ溝と高圧穴を非連通の状態とし、上記のような高圧穴からの高圧オイルの影響を断ち、サライ溝から背圧室側へ供給されるオイルの圧力を低く設定する。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る気体圧縮機の実施形態について図１ないし図４を基に詳細に説明する。
【００１８】
なお、本実施形態の気体圧縮機の基本的な構成、たとえば従来例の図５および図６を用いて説明すると、気体圧縮機が内周略楕円状のシリンダ１を有し、シリンダ１の両端面にはサイドブロック２、３が取り付けられ、またシリンダ１の内側にはロータ４が回転可能に横架されていること、ロータ４の外周面からはシリンダ１内壁に向って複数のベーン９が出没可能に設けられていること、圧縮室１０の容積がロータ４の回転により大小変化すると、この容積変化により吸気室１１側から吸気通路１３、吸入口１４を介して圧縮室１０側への低圧冷媒ガスの吸入と、圧縮室１０での冷媒ガスの圧縮、圧縮室１０から吐出孔１５等を通じて吐出室１２側への冷媒ガスの吐出が行われること等は従来と同様なため、同一部材には同一符号を付し、その詳細説明は省略する。
【００１９】
図１は本発明に係る気体圧縮機の要部の一実施形態を示したものである。本実施形態の気体圧縮機にあっては、フロントサイドブロック２の中央部が回動体５０として設けられており、この回動体５０はロータ４の軸心（ロータ軸５）周りに独立に回転でき、このように回転可能な回動体５０のロータ対向面側にサライ溝２２が形成されている。したがって、本実施形態におけるフロントサイドブロック２側のサライ溝２２は、回動体５０の回転によりロータ４の軸心Ｏ１−Ｏ１周りに回動できる。
【００２０】
つまり、本実施形態においては、サライ溝移動手段ａとして、フロントサイドブロック２の一部をロータ４の軸心周りに独立に回転可能な回動体５０とし、この回動体５０にサライ溝２２を形成するという構造を採用し、これによりフロントサイドブロック２側のサライ溝２２を回転させることができるように構成している。
【００２１】
シリンダ１、サイドブロック２、３、ロータ４等の組立構造体からなる圧縮機本体３０は、従来例の図５を用いて説明すると、一端開口型ケーシング３１内に収納されており、また、吸気室１１は、ケーシング３１の開口端に取り付けられているフロントヘッド３２とフロントサイドブロック２との間に、吐出室１２はケーシング３１の密閉端とリアサイドブロック３との間に形成されており、吸気室１１には上記回動体５０の回転駆動手段ｂが設けられている。
【００２２】
図２および図３に示すように、回転駆動手段ｂはスライド可能な駆動軸５１を備え、この駆動軸５１の先端には駆動ピン５２との係合部５３が形成されている一方、駆動軸５１の後端にはピストン５４が取り付けられている。なお、駆動ピン５２は、その一端側が駆動軸５１先端の係合部５３に係合するように設けられているとともに、その他端が上記フロントサイドブロック２中央の回動体５０表面に固着されている。
【００２３】
駆動軸５１は冷媒ガスの吸入圧力Ｐｓ、吐出圧力Ｐｄおよびバネ５５の力Ｆのバランスによってスライドすることができる。すなわち、駆動軸５１後端のピストン５４には冷媒ガスの吐出圧力Ｐｄ、吸入圧力Ｐｓ、およびバネ力Ｆが加わるように構成されており、これらの力のうち、図上、吸入圧力Ｐｓとバネ力Ｆはピストン５４を上側に押圧する方向の力として作用し、吐出圧力Ｐｄは同ピストン５４を下側に押圧する方向の力として作用するように設定されている。
【００２４】
したがって、吐出圧力Ｐｄと吸入圧力Ｐｓの差圧が小さい場合は、バネ力Ｆの影響が大となり、そのバネ力Ｆによってピストン５４と駆動軸５１が一体に上側にスライドするが、この状態から吐出圧力Ｐｄと吸入圧力Ｐｓの差圧が次第に大きくなると、バネ力Ｆの影響が小さくなり、ピストン５４と駆動軸５１が一体に下側にスライドする。
【００２５】
また、図上、駆動軸５１が下側にスライドすると、そのスライド移動が駆動ピン５２により回動体５０の回転移動に変換され、該回動体５０が右回りに回転する一方、これとは逆に、駆動軸５１が上側にスライドすると、駆動ピン５２を介して回動体５０が左回りに回転するように構成されている。なお、このような回動体５０の回転角度は、駆動ピン５２の固着位置と駆動軸５１のスライドストロークによって決定される。
【００２６】
図４（Ａ）は回動体５０が左回りに回転しているとき（圧縮機の起動時）のサライ溝２２と高圧穴２３の位置関係を示したものであり、この状態のときは、回動体５０に設けたフロントサイドブロック２側のサライ溝２２とリアサイドブロック３の高圧穴２３とが互いに重なるように向い合い、かつ背圧室１９を介して連通するように構成されている。また、この連通状態から同図（Ｂ）に示すように図２の回動体５０が右回りに回転すると、上記のようなサライ溝２２と高圧穴２３の位置関係がずれ、サライ溝２２と高圧穴２３が非連通の状態となる。
【００２７】
本実施形態においては、サライ溝２２は一定の角度で扇状に開いた形態を呈しているが、このサライ溝２２の開きの開始角φ１と終了角φ２については、圧縮機の起動時にサライ溝２２が背圧室１９を介して高圧穴２３に連通し、圧縮機の定常運転時はその連通状態がなくなるように開始角度φ１を設定し、また、定常運転時におけるサライ溝２２の終了角が従来の終了角と同じになるように終了角φ２を設定するものとする。
【００２８】
また、本実施形態の場合、サライ溝２２には冷媒ガスの吐出圧力Ｐｄより低い圧力の減圧オイルが流入し、この減圧オイルがサライ溝２２からベーン９底部の背圧室１９側へ供給されるが、このようなサライ溝２２への減圧オイルの供給手段や、高圧穴２３の具体的な構成は従来と同様であるため、その詳細説明は省略する。
【００２９】
なお、本実施形態の気体圧縮機では、フロントサイドブロック２の中央部を回動体５０としたこととの関係から、従来フロントサイドブロック２に設けていた軸受６（図５参照）をフロントヘッド３２へ移設し、このフロントヘッド３２の軸受６でロータ軸５の一端を支持するものとしている。また、フロントサイドブロック２とその中央部の回動体５０との隙間には、圧縮室１０から吸気室１１側への冷媒ガス漏れ防止のために、シール材５６が介挿されている。
【００３０】
次に、上記の如く構成された本実施形態の気体圧縮機の動作について図２ないし図４を基に図６を参照しながら説明する。
【００３１】
本気体圧縮機は、その起動時は背圧室１９（図６参照）内のオイルの圧力、すなわちベーン背圧が高くなり、定常運転になると当該ベーン背圧が低下する。
【００３２】
すなわち、圧縮機の起動時は、冷媒ガスの吐出圧力Ｐｄと吸入圧力Ｐｓの差圧がなく、このように差圧が小さいときは、図３のバネ力Ｆによりピストン５４と駆動軸５１が上側にスライドし、これにより、回動体５０がロータ４の軸心を中心に左回りに最大に回転した状態となる。このとき、図４（Ａ）に示したように、回動体５０に設けたフロントサイドブロック２側のサライ溝２２とリアサイドブロック３の高圧穴２３とが背圧室１９を介して連通する。このため、その高圧穴２３からの高圧オイルの影響によってサライ溝２３から背圧室１９側へ供給されるオイルの圧力が高くなり、ベーン背圧が上昇する。したがって、圧縮機の起動時にベーン９の飛び出し性がよく、ベーン９のチャタリングも効果的に防止される。
【００３３】
圧縮機の起動後、吐出圧力Ｐｄが上昇し始めると、吐出圧力Ｐｄと吸入圧力Ｐｓの差圧が徐々に大きくなることから、ピストン５４と駆動軸５１が下側にスライドし、これにより回動体５０がロータ４の軸心を中心に右回りに回転する。このように回転すると、図４（Ｂ）に示したように、回動体５０に設けたフロントサイドブロック２側のサライ溝２２とリアサイドブロック３の高圧穴２３とが非連通の状態となることから、ベーン背圧が低減され、圧縮機起動時よりも小さな動力で定常運転を行うことができる。これは圧縮機の起動時のような高圧穴２３からサライ溝２２への高圧オイルの影響がなくなり、サライ溝２２から背圧室１９側へ供給されるオイルの圧力が低くなるためである。
【００３４】
なお、上記実施形態では、フロントサイドブロック２のサライ溝２２を回動可能としたが、これに代えて、図５に示したリアサイドブロック３のサライ溝２２を回動可能としてもよく、この場合は、リアサイドブロック３の中央部を回動体５０とし、この回動体５０にサライ溝２２を設けるとともに、上記実施形態と同じく、冷媒ガスの吐出圧力Ｐｄと吸入圧力Ｐｓの差圧に基づき回動体５０を回転させることで、リアサイドブロック３のサライ溝２２とフロントサイドブロック２の高圧穴２３とが連通または非連通の状態になるものとする。
【００３５】
【発明の効果】
本発明に係る気体圧縮機にあっては、上記の如くサライ溝移動手段が冷媒ガスの吸入圧力と吐出圧力の差圧に基づきサライ溝を移動させ、この移動によりサライ溝と高圧穴を連通または非連通の状態とする構成を採用したものである。このため、上記差圧が小さい圧縮機起動時は、サライ溝と高圧穴を連通させ、高圧穴からの高圧オイルの影響によりサライ溝から背圧室側へ供給されるオイルの圧力を高く設定することができ、また、上記差圧が大きくなる定常運転時は、サライ溝と高圧穴を非連通の状態とし、高圧穴からサライ溝への高圧オイルの影響を断ち、サライ溝から背圧室側へ供給されるオイルの圧力を低く設定することができることから、圧縮機起動時のベーン飛び出し性を損なうことなく、ベーン背圧の低減を図ることができ、また、このベーン背圧の低減を通じて、圧縮機の動力低減や車両の低燃費化、およびベーンとシリンダの摩耗減少による機器の耐久性の向上も図れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る気体圧縮機の要部の一実施形態を示した断面図。
【図２】図１に示した実施形態の気体圧縮機におけるサライ溝と高圧穴との関係の説明図。
【図３】図１に示した実施形態の気体圧縮機における回動体の回転駆動手段の説明図。
【図４】図１に示した実施形態の気体圧縮機の動作説明図であり、同図（Ａ）は圧縮機の起動時におけるサライ溝と高圧穴の位置関係、同図（Ｂ）は圧縮機の定常運転時におけるサライ溝と高圧穴の位置関係を示したものである。
【図５】従来の気体圧縮機の断面図。
【図６】図５のＣ−Ｃ線断面図。
【符号の説明】
１ シリンダ
１ａ シリンダ楕円短径部
２ フロント側のサイドブロック
３ リア側のサイドブロック
４ ロータ
５ ロータ軸
６、７ 軸受
８ ベーン溝
９ ベーン
１０ 圧縮室
１１ 吸気室
１２ 吐出室
１３ 吸入通路
１４ 吸入口
１５ 吐出孔
１６ リードバルブ
１７ 吐出チャンバ
１８ 油分離器
１９ 背圧室
２０ オイル溜まり
２１ 油穴
２２ サライ溝
２３ 高圧穴
３０ 圧縮機本体
３１ ケーシング
３２ フロントヘッド
５０ 回動体
５１ 駆動軸
５２ 駆動ピン
５３ 係合部
５４ ピストン
５５ バネ
５６ シール材
ａ サライ溝移動手段
ｂ 回転移動手段
Ｐｓ 吸入圧力
Ｐｄ 吐出圧力
Ｆ バネ力
Claims (4)
- 内周略楕円状のシリンダと、上記シリンダの両端面に取り付けられたサイドブロックと、上記シリンダの内側に回転可能に横架されたロータと、上記ロータの外周面から上記シリンダの内壁に向かって出没自在に設けられたベーンと、上記シリンダ、サイドブロック、ロータおよびベーンによって仕切り形成されるとともに、上記ロータの回転により容積の大小変化を繰り返し、この容積変化により、吸気室の冷媒ガスを吸入、圧縮して吐出室側へ吐出する圧縮室と、上記冷媒ガスの吐出圧力より低い圧力の減圧オイルを上記ベーン底部の背圧室へ供給するサライ溝と、上記冷媒ガスの吐出圧力が作用する高圧オイルを上記ベーン底部の背圧室へ供給する高圧穴とを備えてなる気体圧縮機において、
上記冷媒ガスの吸入圧力と吐出圧力の差圧に基づき上記サライ溝を移動させるとともに、この移動により上記サライ溝と上記高圧穴とを連通または非連通の状態とするサライ溝移動手段を設け、
上記サライ溝移動手段は、気体圧縮機の起動時等のように冷媒ガスの吸入圧力と吐出圧力との差圧が小さいとき、サライ溝と高圧穴とが連通の状態となるようにサライ溝を移動させ、かつ、気体圧縮機の定常運転時等のように上記差圧が大きくなると、上記サライ溝と高圧穴とが非連通の状態となるようにサライ溝を移動させてなること
を特徴とする気体圧縮機。 - 上記サライ溝移動手段は、一方のサイドブロックの一部をロータの軸心周りに独立に回転可能な回動体とし、この回動体にサライ溝を形成してなるとともに、上記回動体を冷媒ガスの吸入圧力と吐出圧力の差圧に基づき回転させる回転駆動手段を有すること
を特徴とする請求項１に記載の気体圧縮機。 - 上記回転駆動手段は、冷媒ガスの吸入圧力、吐出圧力、およびバネ力のバランスでスライドする駆動軸と、この駆動軸に一端が係合し他端が回転体に固着されてなるとともに、上記駆動軸のスライド移動を回転体の回転移動に変換する駆動ピンとからなること
を特徴とする請求項２に記載の気体圧縮機。 - 上記サライ溝と高圧穴との連通は上記ベーン底部の背圧室を介すること
を特徴とする請求項１に記載の気体圧縮機。
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