JP4459661B2

JP4459661B2 - 気体圧縮機

Info

Publication number: JP4459661B2
Application number: JP2004061244A
Authority: JP
Inventors: 秀久高津; 沖和桑原
Original assignee: Calsonic Kansei Corp
Current assignee: Calsonic Kansei Corp
Priority date: 2004-03-04
Filing date: 2004-03-04
Publication date: 2010-04-28
Anticipated expiration: 2024-03-04
Also published as: JP2005248861A

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、ロータの回転に伴って前記冷媒ガスを圧縮するシリンダ室を形成すべく前記ロータに該ロータから出入自在のベーンが設けられた気体圧縮機に関する。

例えば冷房装置に用いられる気体圧縮機は、その圧縮機構の動作により、吸入室から吸入された冷媒ガスを容積が変動するシリンダ室で圧縮して、この冷媒ガスを吐出室に吐出する。

前記圧縮機構のうちベーンロータリー式の気体圧縮機の前記圧縮機構は、筒状のシリンダと、該シリンダの両開口端を覆うように配置された一対のサイドブロックと、前記シリンダおよび前記一対のサイドブロックにより形成されたチャンバ内に回転自在に収容され、複数のベーンが出入自在に設けられたロータとを有する。従来良く知られているように、前記ロータの回転時に各前記ベーンは、主として前記吐出室から各前記ベーンの背圧空間に供給された油の圧力により前記シリンダの周面を摺動するように付勢される。また、各前記ベーンには、前記ロータの回転により各前記ベーンに働く遠心力も作用する。この付勢力により複数の前記ベーンは、各該ベーンと前記シリンダの前記周面との間を前記冷媒ガスが漏れないように前記チャンバを区画することで、前記ロータと共に前記シリンダ室を規定している。前記冷媒ガスは、前記シリンダ室の容積が増加するときに前記吸入室から前記シリンダ室に吸入され、該シリンダ室の容積が減少するときに該シリンダ室で圧縮され、前記吐出室に吐出される（例えば、特許文献１参照。）。
特開２００３−２５４２７５号公報（第２−６頁、第６図）

しかしながら、前記気体圧縮機では、例えば、圧縮された前記気体の吐出量を増やすために前記圧縮機構の動作を速めるべく前記ロータの回転速度を増加すると、各前記ベーンに働く前記シリンダの前記周面への付勢力が大きくなるので、前記ベーンと前記シリンダの前記周面との摺動抵抗が大きくなる。すなわち、前記ロータの回転速度が増加すると、圧縮された前記気体の吐出量が増えることにより前記吐出室内の圧力が高くなることから、前記吐出室内から各前記ベーン溝に供給される前記油の圧力は高くなる。各前記ベーンへの付勢力の増大により、前記ベーンと前記シリンダの前記周面との摺動抵抗が大きくなると、前記ロータには大きな回転動力が必要となるため、駆動効率が低下してしまう。

そこで、本発明の目的は、運転状況の変化に拘わらずベーンとシリンダの周面との摺動抵抗が必要以上に増大することのない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、吸入室から吸入した気体をシリンダ室で圧縮するために該シリンダ室の容積を増減させるべく回転するロータから前記シリンダ室の周壁へ向けて出入自在に設けられ且つ背圧空間に導かれる圧力が前記周壁へ向けての付勢力として作用するベーンを備えた気体圧縮機であって、前記背圧空間は、前記ロータに設けられた回転軸部材内に該回転軸部材の軸線に沿って形成され、一端が前記背圧空間に接続され、他端が前記吸入室に接続され、開閉弁機構により連通が断続される連通路を有し、前記開閉弁機構は、前記吸入室内で前記回転軸部材に設けられ、前記連通路の前記他端の閉鎖のために前記連通路の圧力を開方向への付勢力としかつ前記吸入室の圧力を閉方向への付勢力とすべく配置する弁体と、該弁体を前記他端の閉鎖位置へと前記閉方向に付勢する弾性部材とを有し、該弾性部材は、前記回転軸部材の回転により前記ベーンに働く遠心力に対応すべく前記回転軸部材の回転により前記弁体に働く遠心力に対向する方向へと該弁体を付勢し、前記ベーンへの付勢力が所定の値を超えたときに前記背圧空間の前記圧力を低減すべく前記連通路を開放する付勢力に設定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において、前記シリンダ室は、前記ロータの回転軸線方向と平行な軸線を有するように回転可能に該ロータを収容する筒状の両端開放のシリンダと、該シリンダの前記両端を覆って配置されるフロントサイドブロックおよびリアサイドブロックと、前記シリンダの周面および前記両サイドブロックの内壁面により規定されるシリンダ壁面を摺動する複数の前記ベーンとにより形成さ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において、前記シリンダ室で圧縮された前記気体は吐出室に吐出され、前記背圧空間は、各前記ベーンを出入可能にそれぞれ収容すべく前記ロータに形成された複数のベーン溝により複数規定され、各前記背圧空間は、前記シリンダ室から見て前記吐出室側に位置する前記リアサイドブロックの前記内壁面に設けられた凹所と連通可能であり、該凹所は、前記回転軸部材の端面と面するように前記リアサイドブロックの外壁面に関連して形成された第三の空間に連通し、前記連通路の前記一端は、前記第三の空間と接続し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、請求項３に記載の気体圧縮機において、前記回転軸部材の周面には、前記吸入室に開放する開口部が形成され、前記連通路の前記他端は、前記開口部で前記回転軸部材の周面に開放し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４に記載の気体圧縮機において、前記回転軸部材には、前記吸入室に連通する空間において、前記回転軸部材に沿って油が漏れ出すことを防止するためのシール機構が設けられ、前記開口部は、前記シール機構が設けられた前記吸入室に連通する空間の近傍に形成されていることを特徴とする。

請求項１に記載の気体圧縮機では、前記ベーンを前記シリンダ室の前記周壁へ向けて付勢する力が所定の値を超えると、前記連通路が開放されて前記背圧空間の前記圧力が低減される。このため、前記ベーンへの付勢力が必要以上に大きくなることが防止され、これにより、前記ベーンと前記シリンダの周面との摺動抵抗が大きくなることを防ぐことができる。

また、請求項１に記載の気体圧縮機では、前記開閉弁機構は前記ベーンへの付勢力に基づいて前記連通路を開閉するため、前記ベーンに作用する遠心力を考慮して前記開閉弁機構が動作するので、より適正に前記ベーンと前記シリンダの周面との摺動抵抗の増大による駆動効率の低下を防止することができる。
さらに、請求項１に記載の気体圧縮機では、前記連通路は前記吸入室と接続しているため、前記背圧空間の前記圧力を低減させるときには前記吸入室の圧力が導入されるので、前記ベーンへの前記付勢力を低減するために新たに外部から圧力を導入する必要がない。
ついで、請求項１に記載の気体圧縮機では、前記連通路の前記開口部は、前記弁体が前記弾性部材により付勢されることで閉鎖されているので、該弾性部材の前記弁体への付勢力を適宜選定することで前記連通路を開放することができ、前記ベーンと前記シリンダの周面との摺動抵抗が大きくなることを防ぐことができる。

請求項１および請求項２に記載の気体圧縮機では、前記背圧空間を経て前記連通路に導かれた前記圧力と前記ロータの回転により前記弁体に働く遠心力とにより、前記開閉弁機構は前記連通路を開放する。前記背圧空間と前記連通路との圧力とは等しく、前記弁体と前記ベーンとに働く遠心力は、共に前記ロータの回転速度に応じて変化するので、前記ベーンの前記付勢力を測定することなく該付勢力が所定の値を超えたときに前記連通路を開放し、前記付勢力を低減することができる。

請求項３に記載の気体圧縮機では、前記連通路の前記一端は、前記第三の空間と接続しているので、前記背圧空間に導かれた前記圧力を容易に前記回転軸部材内に形成された前記連通路に導入させることができる。

本発明に係る気体圧縮機によれば、例えば、圧縮した気体の吐出量を増やすべく前記ロータを高速回転させ、前記ベーンを付勢する力が大きくなったときであっても、前記ベーンと前記シリンダの前記周面との摺動抵抗が必要以上に増大することを防ぐことができる。このように前記摺動抵抗が必要以上に増大しないため、前記ロータの駆動力が大きく損なわれることを抑止できるので、効率良く気体を圧縮して排出することができる。

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、冷房装置に用いられる気体圧縮機１０の断面図を示す。

気体圧縮機１０は、従来良く知られているように、冷房装置の冷却部である蒸発器（図示せず。）から冷媒ガスを取り入れ、圧縮した冷媒ガスを冷房装置の熱放出部である凝縮器（図示せず。）に供給する。前記蒸発器では、液化された冷媒ガスを気化させることで該蒸発器の周囲の空気から熱が吸収され、その周囲の空気は冷却される。前記凝縮器は、前記蒸発器が気化熱を利用し易いように冷媒ガスを液化し、この液化した冷媒ガスを前記蒸発器に送り出す。気体圧縮機１０は、前記凝縮器が冷媒ガスを液化し易いように、圧縮した冷媒ガスを前記凝縮器に供給する。

気体圧縮機１０は、ハウジング１１と、冷媒ガスを圧縮すべくハウジング１１内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に伝える伝達機構１３とを備える。図示した例では、ハウジング１１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１１ｂとを有する。

圧縮機構１２は、横断面が楕円形状の内周面を持つ筒状を呈する両端開放のシリンダ１４と、その一方の開放端１４ａを覆うフロントサイドブロック１５と、シリンダ１４の他方の開放端１４ｂを覆うリアサイドブロック１６とを有する。シリンダ１４および両サイドブロック１５、１６により形成されたチャンバ内には、フロントサイドブロック１５の内壁面１５ａおよびリアサイドブロック１６の内壁面１６ａに摺動可能に当接し、シリンダ１４の軸線に一致する回転軸線を有するロータ１７が回転自在に配置されている。ロータ１７は、該ロータの回転軸線と一致してロータ１７から伸長する回転軸１８、１９を有し、両該回転軸は、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１７には、その周方向に互いに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、各ベーン溝２０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がそれぞれ出入自在に設けられている。従来良く知られているように、ロータ１７の回転時に各ベーン２１は、後述する一対の凹所１５ｃおよび一対の凹所１６ｃ（図１参照。）から各ベーン溝２０に供給される油の圧力と各ベーン２１に働く遠心力とにより、シリンダ１４の内周面１４ｃに向けて付勢されることで該内周面を摺動する。これにより、シリンダ１４および両サイドブロック１５、１６により形成されたチャンバは、ロータ１７および五つのベーン２１により五つの空間に区画され、ロータ１７の回転により容積が増減する五つのシリンダ室２２が形成される。

ロータ１７は、伝達機構１３から駆動力を受けて回転する。図１に示した例では、伝達機構１３は電磁クラッチであり、回転軸１８を取り巻いて伸長するようにフロントハウジング１１ｂに設けられた伸長部１１ｄに取り付けられている。伝達機構１３は、伸長部１１ｄに取り付けられた環状のベアリング２３と、該ベアリングを介して伸長部１１ｄに回転可能に取り付けられたプーリ２４と、該プーリから与えられた駆動力を圧縮機構１２のロータ１７に伝えるべく回転軸１８に連結されたアーマチャ２５と、プーリ２４とアーマチャ２５とを連結するための電磁石２６とを有する。従来良く知られているように、プーリ２４には、該プーリに駆動力を与えるべくベルト（図示せず。）が巡らされ、該ベルトを介して与えられた駆動力によりプーリ２４は回転する。電磁石２６を励磁させてプーリ２４とアーマチャ２５とを連結させると、プーリ２４の回転によりロータ１７に駆動力を伝えることができる。

ロータ１７の回転時にシリンダ室２２が蒸発器（図示せず。）から冷媒ガスを取り入れるべく、フロントハウジング１１ｂには吸入ポート２７が形成されている。吸入ポート２７から取り入れられた冷媒ガスは、フロントハウジング１１ｂとフロントサイドブロック１５との間に、ロータ１７の回転軸１８の周りを取り巻くように環状に形成された吸入室２８に貯留される。この冷媒ガスは、ロータ１７の回転により容積が増加する位置のシリンダ室２２（図２参照。）と吸入孔２９とが連通することで、吸入室２８からシリンダ室２２に吸入される。吸入孔２９はフロントサイドブロック１５に形成され、吸入孔２９は、その一端はフロントサイドブロック１５の内壁面１５ａに開放し、吸入孔２９の他端は吸入室２８に開放するようにフロントサイドブロック１５を貫通している。

シリンダ室２２に吸入された冷媒ガスは、シリンダ室２２の容積が減少することにより圧縮され高圧となる。図２に示すように、圧縮された冷媒ガスをシリンダ室２２から吐出するために、シリンダ１４の内周面１４ｃの短径部近傍には、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３０が形成されている。各吐出孔３０には、シリンダ１４の内方から外方への冷媒ガスの通過を許すべく冷媒ガスの圧力により開放する吐出弁３１が設けられている。各吐出孔３０は、ハウジング本体１１ａ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１１ｂと反対側に形成された吐出室３２（図１参照。）に吐出弁３１を経て連通可能である。シリンダ室２２で圧縮され各吐出孔３０から吐出された高圧の冷媒ガスは、図１に示すように、リアサイドブロック１６に取り付けられたサイクロンブロック３３を通過して吐出室３２に貯留される。サイクロンブロック３３には油分離部３４が設けられている。従来良く知られているように、油分離部３４は、冷媒ガスがサイクロンブロック３３を通過するときに冷媒ガスに含まれる油を冷媒ガスから分離する。この分離された油は、吐出室３２の下方に溜められる。シリンダ室２２で圧縮され各吐出孔３０から吐出された高圧の冷媒ガスは、吐出室３２に一時的に貯留されることにより吐出時に生じる脈動が除去され、ハウジング本体１１ａに形成された吐出ポート３５を経て凝縮器（図示せず。）に供給される。

気体圧縮機１０では、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１７の回転軸１８、１９と、両回転軸１８、１９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３２の下方に溜められた高圧の油が供給される。この油は、吐出室３２内の冷媒ガスの高い圧力により、シリンダ１４、および両サイドブロック１５、１６に形成された油供給路部分３６ａ、３６ｂ、３６ｃを有する油供給路３６を通り圧縮機構１２の摺動する各部材間に供給される。この油の一部は回転軸１８に沿って伝達機構１３に向かうが、回転軸１８には、該回転軸を取り巻くようにシール機構３７が設けられているので、油が、伝達機構１３に達することは防止されている。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１７の回転軸１８、１９と該両回転軸を支持する軸受部１５ｂ、１６ｂとの間を経て、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に供給される。サライと称される一対の凹所１５ｃおよび一対の凹所１６ｃは、ロータ１７の回転時に断続的に各ベーン溝２０に連通することで、前述したように、各ベーン溝２０に油を供給し、各ベーン溝２０により規定される空間を各ベーン２１の背圧空間として機能させる。

シリンダ１４および両サイドブロック１５、１６により形成されたチャンバは、ロータ１７によりシリンダ１４の内周面１４ｃの二つの長径部近傍の空間に区画されている。各シリンダ室２２は、それぞれの前記長径部近傍の前記空間でその容積が増減することにより、同時的に吸入、圧縮する行程を行なっている。このように各シリンダ室２２が二つの前記長径部近傍でそれぞれ吸入、圧縮する行程を行なうべく、二つの長径部近傍の前記空間に対応して凹所１５ｃおよび凹所１６ｃは、それぞれロータ１７の直径方向に対を為して設けられている。従来よく知られているように、各ベーン２１の出入に伴う各ベーン溝２０内の圧力の変動を抑制するために、一対の凹所１６ｃは、それぞれが一対の接続通路３８を経て空間３９と接続することで連通している。

空間３９は、リアサイドブロック１６の軸受部１６ｂが形成されたボス部１６ｄとサイクロンブロック３３とが嵌合することで、ボス部１６ｄの端面１６ｅと該端面に対向するサイクロンブロック３３の端面３３ａとにより両端面１６ｅ、３３ａの間に形成される。空間３９は、ボス部１６ｄを取り囲んで配置されたシールリング４０により油の漏れが防止されている。空間３９には、軸受部１６ｂに挿通された回転軸１９の端面１９ａとボス部１６ｄの端面１６ｅとが同一平面上に位置するように回転軸１９の端面１９ａが面している。

ロータ１７の回転時に、各ベーン溝２０内の油の圧力が高くなり、また、ロータ１７の回転速度が増加し各ベーン２１に働く遠心力が増加することにより各ベーン２１への付勢力が大きくなると、この付勢力の増大により各ベーン２１とシリンダ１４の内周面１４ｃとの摺動抵抗が大きくなる。このようなときに、各ベーン２１への付勢力を低減すべく、各ベーン２１の背圧空間としての各ベーン溝２０内の油を吸入室２８に流出させるための連通路５０が設けられている。

連通路５０は、ロータ１７および回転軸１８、１９内でロータ１７の回転軸線と中心線が一致して伸長するように形成されている。連通路５０の一端は、回転軸１９の端面１９ａで空間３９に開放し、連通路５０の他端は、連絡路５０ａを介して回転軸１８の周面１８ａに形成された開口部１８ｂ（図３参照。）で吸入室２８に開放している。開口部１８ｂには、開閉弁機構５５が設けられており、開口部１８ｂは開閉弁機構５５の動作により開閉される。

図３には、図１に示したII−II線に沿って得られた開閉弁機構５５の断面を拡大して示す。

図３に示すように、開閉弁機構５５は、回転軸１８を取り巻くように形成され回転軸１８に固定されたバックアップリング５６を有する。バックアップリング５６は、回転軸１８からその径方向に伸長する環状の支持部５６ａ（図１参照。）と、回転軸１８の周面１８ａと間隔を開けて開口部１８ｂを覆うように支持部５６ａから回転軸１８の回転軸線方向に沿って伸長するフランジ部５６ｂとからなる。開口部１８ｂには、該開口部を閉鎖する開閉弁体５７が設けられ、該開閉弁体は、開口部１８ｂを閉鎖すべくコイルスプリング５８に付勢されている。コイルスプリング５８は、その一端が開閉弁体５７に取り付けられ、他端がフランジ部５６ｂに取り付けられている。コイルスプリング５８は、連通路５０内の油の圧力と吸入室２８の圧力との差により開閉弁体５７に働く力、およびロータ１７の回転により開閉弁体５７に働く遠心力の合成力に対向して開閉弁体５７を開口部１８ｂの閉鎖位置へ向けて付勢している。このため、開閉弁体５７を開方向へ向けて付勢する連通路５０内の油の圧力および開閉弁体５７に働く遠心力の合成力と、開閉弁体５７を閉方向へ向けて付勢する吸入室２８の圧力との差が、開閉弁体５７を閉方向へ向けて付勢するコイルスプリング５８の付勢力を超えたときに開閉弁体５７は開口部１８ｂを開放するので、所定の値はコイルスプリング５８の付勢力により規定される。コイルスプリング５８の付勢力を適切に設定することで、各ベーン溝２０内の油の圧力と各ベーン２１に働く遠心力とによる各ベーン２１への付勢力が所定の値を超えたときに開口部１８ｂを開放させることができる。すなわち、連通路５０は空間３９と接続しているので、一対の凹所１６ｃ、連通路５０、接続通路３８、空間３９および一対の凹所１６ｃと連通しているときの各ベーン溝２０内の油はそれぞれが等しい圧力となる。また、開閉弁体５７および各ベーン２１はロータ１７の回転軸線を中心に回転しているので、開閉弁体５７に働く遠心力と各ベーン２１に働く遠心力とは、共にロータ１７の回転速度に比例して変化する。このため、コイルスプリング５８の付勢力を適宜選定することで、各ベーン２１への付勢力を測定することなく、該各ベーンへの付勢力が所定の値を超えたときに開口部１８ｂを開放させることができる。各ベーン２１とシリンダ１４の内周面１４ｃとの摺動抵抗の増大に伴い、ロータ１７の駆動効率は低下するが、この駆動効率が許容値より低下しないように開口部１８ｂを開放するような付勢力のコイルスプリング５８を選定することが望ましい。

気体圧縮機１０は、その動作時には前述したように、プーリ２４に巡らされたベルト（図示せず。）から動力を与えられ、回転軸１８を介してロータ１７を回転させる。吸入室２８の冷媒ガスは、ロータ１７の回転によりシリンダ室２２内に吸入され、この吸入された冷媒ガスは、シリンダ室２２の容積が減少することにより圧縮される。シリンダ室２２で圧縮され高圧となった冷媒ガスは、その高圧により吐出弁３１を開放し、吐出孔３０およびサイクロンブロック３３を経て吐出室３２に貯留され、吐出ポート３５から排出される。

気体圧縮機１０は、圧縮された冷媒ガスの排出量を増やすためにロータ１７の回転速度を増加させると、各ベーン２１に働くシリンダ１４の内周面１４ｃへの付勢力が大きくなる。すなわち、圧縮された冷媒ガスの単位時間当たりの吐出量が増えたため、吐出室３２内に貯留される冷媒ガスの圧力が高くなるので、吐出室３２から油供給路３６を経て凹所１５ｃおよび凹所１６ｃに供給される油の圧力は高くなる。また、ロータ１７の回転速度が増加すると各ベーン２１に働く遠心力は増加する。各ベーン２１に働く付勢力は、各ベーン溝２０に供給される油の圧力とロータ１７の回転により各ベーン２１に働く遠心力との合成力であるため、ロータ１７の回転速度が増加すると各ベーン２１に働く付勢力が増加する。このように、各ベーン２１に働く付勢力が増加し各ベーン２１とシリンダ１４の内周面１４ｃとの摺動抵抗が大きくなることにより気体圧縮機１０の動作に悪影響がでる、すなわちロータ１７の駆動効率が許容値よりも低下しそうなときは、前述したように、連通路５０が接続する開口部１８ｂに設けられた開閉弁機構５５の開閉弁体５７が開口部１８ｂを開放する。開口部１８ｂが開放されると連通路５０内の油が、該油の圧力よりも低圧な空間である吸入室２８へと流出するので、各ベーン２１の背圧空間、すなわち各ベーン溝２０内の油の圧力は下がる。このため、各ベーン２１と内周面１４ｃとの摺動抵抗は所定の値を超えず、該摺動抵抗の増加による気体圧縮機１０の動作への悪影響が防止される。連通路５０から吸入室２８に油が流出することで連通路５０内の油の圧力が下がると、開閉弁機構５５の開閉弁体５７は、再びコイルスプリング５８の付勢力により開口部１８ｂを閉鎖する。

このため、気体圧縮機１０では、例えば、圧縮された冷媒ガスの吐出量を増やすべく、ロータ１７の回転速度を増加させたときであっても、各ベーン２１に働く付勢力は所定の値以上にはなることはない。したがって、各ベーン２１とシリンダ１４の内周面１４ｃとの摺動抵抗の増加によって生じるロータ１７の駆動効率の低下を防止することができる。

また、開閉弁機構５５は、連通路５０内の油の圧力とロータ１７の回転による開閉弁体５７への遠心力との合成力を利用しているので、例えば、連通路５０内の油の圧力を検出する圧力計あるいはロータ１７の回転数を検出する回転計を用いることなく各ベーン２１とシリンダ１４の内周面１４ｃとの摺動抵抗に応じて連通路５０を断続することができる。

連通路５０は、その他端が吸入室２８に接続されているため、各ベーン溝２０内の油の圧力を低減すべく連通路５０を導通させても、油は、気体圧縮機１０の外部に流出せずに該気体圧縮機内部で循環することになる。このため、各ベーン溝２０内の油の圧力を低減することで、気体圧縮機１０内の油が減少し、例えば、圧縮機構１２の動作に支障を来すことは無い。

したがって、本実施例に記載の気体圧縮機１０によれば、運転状況の変化に拘わらず各ベーン２１とシリンダ１４の内周面１４ｃとの摺動抵抗が必要以上に増大することを防ぐことができる。

なお、連通路５０を断続する開閉弁機構５５の動作にロータ１７の回転による遠心力と連通路５０内の油の圧力とによる合成力を利用するために、例えば、図４および図５に示すように連通路６０および開閉弁機構６５を構成することもできる。図５は、図４における連通路６０および開閉弁機構６５の近傍を拡大して示した断面図である。

連通路６０は、その一端が空間３９に開放し、他端が吸入室２８に開放している。開閉弁機構６５は、連通路６０を閉鎖する球状の開閉弁体６６と、該開閉弁体を移動可能に収容する拡径通路６７と、連通路６０を閉鎖すべく開閉弁体６６を付勢するコイルスプリング６８と、該コイルスプリングが取り付けられた基部６９とを有する。拡径通路６７は、その一端が開閉弁体６６と嵌合する形状の拡径部分６７ａで連通路６０と接続し、他端が回転軸１８を開放している。基部６９は、拡径通路６７の前記他端を閉鎖している。開閉弁体６６が拡径通路６７の拡径部分６７ａと嵌合することで、拡径部分６７ａの弁座開口部分６７ｂが閉鎖され、連通路６０は遮断される。上記した開閉弁機構５５（図２参照。）と同様に、コイルスプリング６８の付勢力を適宜選定することで、開閉弁機構６５は、各ベーン溝２０内の油の圧力と各ベーン２１に働く遠心力とによる各ベーン２１への付勢力が所定の値を超えたときに連通路６０を導通させることができる。

図４に示した例では、連通路６０は、ロータ１７の回転軸線と異なる中心線を持つように形成されている。しかしながら、連通路６０がロータ１７の回転軸線と偏心していると、気体圧縮機１０の動作時に振動が生じる虞がある。また、連通路６０がロータ１７の回転軸線と偏心していると、ロータ１７が回転しているときに連通路６０が移動するため、空間３９内の油が連通路６０に流入し難くなってしまう。このため、連通路５０（図１参照。）と同様に、連通路６０の中心線がロータ１７の回転軸線と一致するように形成することが望ましい。

開閉弁機構５５、６５では、その開閉弁体５７、６６に付勢位置へ向けての付勢力を付与する弾性部材としてコイルスプリング５８、６８が使われていたが、ロータ１７の回転による開閉弁体５７、６６への遠心力と連通路５０内の油の圧力とによる合成力に対向して開閉弁体５７、６６を付勢するものであればよく、上記した例に限定されるものではない。例えば、板バネのようなバネを用いてもよく、バネの替わりにゴムを用いることもできる。

開閉弁機構５５のバックアップリング５６は、回転軸１８を取り巻くような形状を呈していたが、開閉弁体５７を付勢するようにコイルスプリング５８が取り付け可能であればよく、例えば、回転軸１８から間隔を置いてその開口部１８ｂを覆うように伸長したアーム状の突起部として形成することもでき、上記した例に限定されるものではない。

上記した例では、開閉弁機構５５、６５の開閉弁体５７、６６は、連通路５０内の油の圧力とロータ１７の回転による開閉弁体５７、６６への遠心力とによる合成力が所定の値を超えると開口部１８ｂを開放しているので、ロータ１７の回転が低速であり開閉弁体５７、６６への遠心力が殆ど働かないときであっても連通路５０内の油の圧力が高くなると連通路５０、６０は導通する。また、ロータ１７の回転速度を増加させたときに、例えば、冷房装置の凝縮器（図示せず。）での冷媒ガスを液化する行程速度が大きく吐出室３２内の圧力が変わらないときであってもロータ１７の回転速度の増加に伴い各ベーン２１にかかる遠心力が増加すると連通路５０、６０は導通する。

また、各ベーン２１への付勢力を低減すべく設けられる連通路５０、６０および該連通路を断続する開閉弁機構５５、６５は上記した例に限定されるものではない。連通路５０、６０は空間３９に接続してなくても良く、開閉弁機構５５、６５は、その開閉弁体５７、６６に遠心力を働かせることなく、連通路５０、６０内の圧力により開放するように形成することができる。例えば、一端がフロントサイドブロック１５に形成された一対の凹所１５ｃに開放し、他端が吸入室２８に開放するように連通路を設ける。この場合、該連通路に開閉弁機構としてリリーフ弁を設け、該リリーフ弁を調整することで各ベーン溝２０内の油の圧力が所定の値を超えたときに各ベーン溝２０内の油を吸入室２８に流出させることができ、各ベーン２１とシリンダ１４の内周面１４ｃとの摺動抵抗が必要以上に増大することを防ぐことができる。しかしながら、上記した連通路５０、６０および開閉弁機構５５、６５のように構成すると各ベーン２１に働く遠心力も考慮することができるので、より適正に各ベーン２１とシリンダ１４の内周面１４ｃとの摺動抵抗の増大を防止することができる。

上記した実施例では、内方が楕円形状を呈する筒状のシリンダ１４の軸線上に回転軸線を持つようにロータ１７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。

上記した実施例では、気体圧縮機１０は冷房装置に用いられ、冷媒ガスを圧縮していたが、上記した実施例に限定されるものではなく、圧縮した気体を得たいときに使用することができる。

本発明に係る気体圧縮機１０の一例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に示したII―II線に沿って得られ、開閉弁機構５５を拡大して示す断面図である。本発明に係る気体圧縮機１０の他の例を示す断面図である。図１における連通路６０および開閉弁機構６５の近傍を拡大して示した断面図である。

符号の説明

１０気体圧縮機
１４シリンダ
１４ａ内周面
１５フロントサイドブロック
１５ａ内壁面
１６リアサイドブロック
１６ａ内壁面
１６ｃ凹所
１７ロータ
１８、１９回転軸
１８ａ周面
１８ｂ開口部
１９ａ端面
２０ベーン溝
２１ベーン
２２シリンダ室
２８吸入室
３２吐出室
３９（第三の）空間
５０、６０連通路
５５、６５開閉弁機構
５７、６６開閉弁体
５８、６８（弾性部材としての）コイルスプリング
６７ｂ弁座開口部分

Claims

吸入室から吸入した気体をシリンダ室で圧縮するために該シリンダ室の容積を増減させるべく回転するロータから前記シリンダ室の周壁へ向けて出入自在に設けられ且つ背圧空間に導かれる圧力が前記周壁へ向けての付勢力として作用するベーンを備えた気体圧縮機であって、
前記背圧空間は、前記ロータに設けられた回転軸部材内に該回転軸部材の軸線に沿って形成され、一端が前記背圧空間に接続され、他端が前記吸入室に接続され、開閉弁機構により連通が断続される連通路を有し、
前記開閉弁機構は、前記吸入室内で前記回転軸部材に設けられ、前記連通路の前記他端の閉鎖のために前記連通路の圧力を開方向への付勢力としかつ前記吸入室の圧力を閉方向への付勢力とすべく配置する弁体と、該弁体を前記他端の閉鎖位置へと前記閉方向に付勢する弾性部材とを有し、
該弾性部材は、前記回転軸部材の回転により前記ベーンに働く遠心力に対応すべく前記回転軸部材の回転により前記弁体に働く遠心力に対向する方向へと該弁体を付勢し、前記ベーンへの付勢力が所定の値を超えたときに前記背圧空間の前記圧力を低減すべく前記連通路を開放する付勢力に設定されていることを特徴とする気体圧縮機。
前記シリンダ室は、前記ロータの回転軸線方向と平行な軸線を有するように回転可能に該ロータを収容する筒状の両端開放のシリンダと、該シリンダの前記両端を覆って配置されるフロントサイドブロックおよびリアサイドブロックと、前記シリンダの周面および前記両サイドブロックの内壁面により規定されるシリンダ壁面を摺動する複数の前記ベーンとにより形成されることを特徴とする請求項１に記載の気体圧縮機。
前記シリンダ室で圧縮された前記気体は吐出室に吐出され、前記背圧空間は、各前記ベーンを出入可能にそれぞれ収容すべく前記ロータに形成された複数のベーン溝により複数規定され、各前記背圧空間は、前記シリンダ室から見て前記吐出室側に位置する前記リアサイドブロックの前記内壁面に設けられた凹所と連通可能であり、該凹所は、前記回転軸部材の端面と面するように前記リアサイドブロックの外壁面に関連して形成された第三の空間に連通し、前記連通路の前記一端は、前記第三の空間と接続していることを特徴とする請求項２に記載の気体圧縮機。
前記回転軸部材の周面には、前記吸入室に開放する開口部が形成され、前記連通路の前記他端は、前記開口部で前記回転軸部材の周面に開放していることを特徴とする請求項３に記載の気体圧縮機。
前記回転軸部材には、前記吸入室に連通する空間において、前記回転軸部材に沿って油が漏れ出すことを防止するためのシール機構が設けられ、
前記開口部は、前記シール機構が設けられた前記吸入室に連通する空間の近傍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。