JPH0765587B2 - 気体圧縮機 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 《産業上の利用分野》 この発明は、カークーラ等に用いられる気体圧縮機に係
り、特に圧縮作業室の容量を可変とした気体圧縮機に関
する。

《従来技術とその問題点》 通常、乗用車等の冷房に用いられる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プーリ
からＶベルト駆動され、圧縮機側に装着された電磁クラ
ッチで駆動側と断続するようにしている。

従って、この種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るが、このことは逆に高速
度で走行した場合には気体圧縮機が高速で駆動されるた
めに、車室内を過冷房気味にしてしまう原因となるとと
もに、これに比例して消費動力も増大するという欠点が
あり、特にロータリ式の気体圧縮機においてはこのよう
な傾向が著しい。

この対策としては、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可変させる、いわゆる容量
可変型の気体圧縮機が種々提案されている。

例えば、本出願人が先に出願した容量可変型の気体圧縮
機の一例を第７図に基づき説明すると、この気体圧縮機
は、圧縮機本体１とこの本体を気密に包囲する一端開口
型のケーシング２と、該ケーシング２の開口端面に取り
付けられるフロントヘッド３を備えている。

上記圧縮機本体１は、内周略楕円筒状のシリンダブロッ
ク４と、このシリンダブロック４の両側に取り付けられ
たフロントサイドブロック5,およびリアサイドブロック
６とを有し、これによって形成された内周略楕円筒状の
シリンダ室内にはロータ軸７と一体で、かつ周囲にその
半径方向に進退自在な５枚のベーン８を装着した充実円
筒状のロータ９が回転自在に横架されている。

また、上記フロントサイドブロック５とシリンダブロッ
ク４との間には、略円盤状の制御プレート10が、ロータ
軸７に嵌め込み支持されており、この制御プレート10は
所定角度内で回動自在に駆動される。

そして、上記制御プレート10の周縁部にバイパス用凹部
11,11が180゜対向状に凹設されており、このバイパス用
凹部11は、フロントサイドブロック５の連絡孔12ならび
にバイパス孔13と連通するようになっている。

すなわち、この制御プレート10は所定角度内で回動可能
になっており、例えば低速運転時には、制御プレート10
は第８図に示す位置にあり、吸気された冷媒ガスは殆ど
バイパスされることなく、図中斜線で示す圧縮作業室の
容量が確保される。

一方、高速運転時には、制御プレート10は第９図中時計
廻り方向に回転し、バイパス用凹部11とバイパス孔13と
が連通するため、圧縮作業室内の冷媒ガスはバイパス孔
13を通じて吸入室側にバイパスされ、結果的に図中斜線
で示す圧縮作業室の容量分圧縮が行なわれる。

このように構成された容量可変型の気体圧縮機の冷媒ガ
スの流れについて説明すると、まずフロントヘッド３に
設けられた吸気口14から吸気室15に導入された冷媒ガス
は、第７図の実線矢印で示すように、連絡孔12を経て、
シリンダブロック４に貫通形成された吸気通路16に導入
され、この吸気通路15の両端に切欠き17a,17bが設けら
れ、この切欠き17a,17bからシリンダ室内に吸込まれ、
次いで、圧縮された高圧ガスは図示しない吐出ポート，
吐出弁を経てリアサイドブロック６に設けられた連絡孔
を経てリアサイドブロック６の背部に設けられた油分離
器18に供給され、第７図破線矢印で示すようにケーシン
グ２の後部空間から吐出口19を経て外部に吐出される。

しかしながら、第９図に示す小容量運転時、フロントサ
イドブロック５の連絡孔12を通じて吸気通路16の手前側
の切欠き17aからシリンダ室に導入される冷媒ガスは、
即座にバイパス用凹部11からバイパス孔13を通じて吸入
室15側にバイパスされるため、乱流が生じ、円滑な冷媒
ガスの流れ経路を形成することができず、同じく圧縮効
率の低下をもたらす欠点が指摘されていた。

加えて、シリンダ室内には、吸気通路16の両端に設けら
れた切欠き17a,17bから冷媒ガスが導入されるため、シ
リンダ内面に切欠きが生じ、ベーン８に偏摩耗が生じ易
く、ベーンの耐久性にも問題があった。

《発明が解決しようとする問題点》 この発明は、上述の事情に鑑みてなされたもので、本発
明が解決しようとする問題点は、制御プレートを回転駆
動させて、冷媒ガスを閉込め圧縮する圧縮作業室の容量
を可変とするいわゆる容量可変型の気体圧縮機におい
て、 容量制御時の圧縮効率を飛躍的に向上させるために、小
容量運転時、圧縮室が負圧状態になるのを防止し、かつ
冷媒ガスのバイパスの流れを円滑なものにすることにあ
り、加えてベーンの偏摩耗を可及的に防止することであ
る。

《問題点を解決しようとするための手段》 上記問題点を解決するために本発明は、内周略楕円筒状
のシリンダブロックと、このシリンダブロックの両側に
取付けら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、シリンダブロックおよび両サイドブロック
によって構成されるシリンダ室内に回転自在に横架さ
れ、その半径方向に進退自在な複数のベーンを有するロ
ータと、この両サイドブロックのうち、吸入室側のサイ
ドブロックの内側面に配設され、所定角度内で回転可能
に支持された略円盤状の制御プレートとを備え、制御プ
レートを回転させ、シリンダ室と吸入室を連通するバイ
パス経路を通じてシリンダ室内の冷媒ガスを吸入室側に
バイパスさせることにより、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、冷媒ガスを
シリンダ室内に導入する吸入口は、制御プレートが配設
されたサイドブロックとは反対側のサイドブロックの所
定位置に形成され、吸入口からシリンダ室内に導入され
た冷媒ガスの一部を、運転状態に対応した制御プレート
の回転角度に応じて制御プレートを配設するサイドブロ
ック側に形成されるバイパス経路によって、吸入室側に
バイパスさせる構成とした。

《作用》 前記構成によれば、容量制御時、すなわち圧縮作業室の
容量が小容量であるとき、シリンダブロックの側面に当
接するサイドブロックに形成された吸入口から直接シリ
ンダ室内に冷媒ガスが導入されるため、バイパス用凹部
を吸気口として利用できない小容量運転時にあっても充
分な量の冷媒ガスを作業室内に送り込むことができ、圧
縮室が負圧になることがない。

また、小容量運転時、吸入口から導入された冷媒ガスは
シリンダブロックの反対側面に設定した制御プレートの
バイパス用凹部を通じて吸入室側にバイパスされるた
め、容量制御時、冷媒ガスの円滑なバイパス経路を形成
することができる。

従って、容量制御時の圧縮損失を可及的に抑えることが
できる。

さらに、シリンダ室内に冷媒ガスを上記吸入口から直接
導入するため、シリンダ内面に切欠きがなく、ベーンに
偏荷重がかかることはないので、ベーンの偏摩耗を確実
に防止できる。

《実施例の説明》 以下、本発明に係る気体圧縮機の一実施例について添付
図面を用いて詳細に説明する。

ただし、本実施例において、従来と同一箇所には同一符
号を用い、新規な部分のみについて異なる符号を用いて
その説明をする。

第１図は、本発明に係る気体圧縮機を示す側断面図であ
り、低速運転時、つまり圧縮作業室の容量を大容量とし
た場合を示しており、第２図は同気体圧縮機を示す側断
面図で圧縮作業室の容量を小容量とした場合を示してい
る。また、第３図ないし第５図は本発明に係る気体圧縮
機の容量制御に用いる制御プレートを駆動させて、圧縮
作業室の容量をそれぞれ可変にした状態を示す断面図、
第６図は同制御プレートの駆動機構を示す構成図であ
る。

第１図において、シリンダブロック４に貫通形成された
吸気通路16には切欠きが設けられておらず、この吸気通
路16と連通する吸入口20が、リアサイドブロック６に設
けられている。

従って、低速運転時には、フロントサイドブロック５の
連絡孔12からの冷媒ガスは吸気通路16,吸入口20を経て
シリンダ室21内に入る一方、直接、制御プレート10のバ
イパス用凹部11からシリンダ室21内に入ることになり、
圧縮作業室の容量が大容量であっても、充分な量の冷媒
ガスが供給できる。

そして、後述する制御プレート10の駆動機構の動作によ
り、制御プレート10が回転し、バイパス用凹部11が移動
して、圧縮作業室の容量を小容量とした場合、吸気室15
から連絡孔12,吸気通路16,吸入口20を経てシリンダ室21
内に導入された冷媒ガスは、第２図中矢印で示すように
制御プレート10のバイパス用凹部11ならびにフロントサ
イドブロック５のバイパス孔13を通じて吸入室15内に円
滑にバイパスされ、このようにリア側から入ってフロン
ト側へバイパスされるバイパス経路が確立されるため、
小容量運転時における冷媒ガスの乱流の発生を未然に防
止することができる。

なお、第１図ならびに第２図において、ロータ９に設け
られるベーン８を便宜上図示していないが、シリンダ室
21内にその側方から冷媒ガスが導入されるため、ベーン
８の先端に偏荷重が加わることがないので、ベーン８先
端に偏摩耗が生じることがなく、ベーン８の耐久性にも
優れる。

次に、第３図ないし第５図は、圧縮作業室の容量を大，
中，小と徐々に変化させていった状態を示すもので、第
３図は第１図に対応する状態であり、また第５図は第２
図に対応する状態を示し、第４図はその中間の状態であ
る。

すなわち、第３図に示す状態は、制御プレート10のバイ
パス用凹部11が、フロントサイドブロック５の連絡孔12
と一致しており、このとき、シリンダ室21内には連絡孔
12からバイパス用凹部11を経てシリンダ室21内に冷媒ガ
スが導入される一方、吸気通路16,吸入口20を経てリア
側からもシリンダ室21内に冷媒ガスが供給され、充分な
量の冷媒ガスがシリンダ室21内に導入される。そしてシ
リンダ室21内に閉じこまれた冷媒ガスは、ベーン８によ
り第３図中斜線で示す圧縮作業室の冷媒ガスを圧縮させ
る。

そして、気体圧縮機の駆動速度が高まるにつれ、制御プ
レート10が図中時計廻り方向に回転し、それにつれてバ
イパス用凹部11も移動する。このときバイパス用凹部1
1,バイパス孔13通じてシリンダ室内の冷媒ガスは吸入室
15側にバイパスされるため、圧縮作業室の容量は第４図
斜線で示すようにその容量が小さくなる。

そして、さらに圧縮機の駆動速度が高速になれば、さら
に、制御プレート10が図中時計廻り方向に回転し、バイ
パス用凹部11ならびにバイパス孔13から吸入室15側に逃
げる冷媒ガスのバイパス量が多くなり、冷媒ガスの閉じ
こみ容量はさらに小さくなる。

なお、第４図ならびに第５図のように小容量運転時にお
いて、第３図ではフロントサイドブロック５の連絡孔12
を通じて冷媒ガスをシリンダ室21内に導入していたバイ
パス用凹部11は連絡孔12と連通しなくなり、このバイパ
ス用凹部11を通じての冷媒ガスの導入は停止するが、吸
気通路16を経てリアサイドブロック６に形成された吸入
口20からシリンダ室21内に充分の冷媒ガスが供給される
ため、第４図ならびに第５図で示す小容量運転時でも、
圧縮作業室が負圧になることはなく、優れた圧縮効率が
得られる。

なお第３図ないし第５図において、符号22は、圧縮作業
室で圧縮された高圧ガスをリアサイドブロック６の連絡
孔（図示せず）に送り込む吐出ポートを示し、符号23は
吐出弁を示す。

次に第６図に基き、上記制御プレート10の駆動機構につ
いて説明する。

すなわち、シリンダ24が、フロントヘッド３にその先端
24aが吸入室15内に臨ませて、圧縮機の軸と直交する方
向に配設され、またこのシリンダ24の後端24bは外部に
臨んでいる。

なお、上記シリンダ24内にスプリング25が内挿され、こ
のスプリング25はシリンダ24を常時吸入室15側に付勢す
るように適度のバネ圧を備えている。

一方、制御プレート10の面上に駆動ピン26が立設され、
このピン26はフロントサイドブロック５に弓状に開設さ
れたカム溝27を貫通して吸入室15側にその先端26aが臨
んでいる。

そして、この駆動ピン26の先端26aはシリンダ24の先端2
4aに設けた係合部28内に嵌挿されている。

従って、スプリング25のバネ圧と、吸入室15の吸入圧と
の差圧により、シリンダ24は進退動作を行なう。そし
て、この進退動作に伴い係合部28内に嵌挿された駆動ピ
ン26は制御プレート10の軸芯廻りに回転し、よって制御
プレート10が所望角度回転する。

このように、本実施例では吸入室15の吸入圧に応じて、
制御プレート10が所望角度回転し、制御プレート10のバ
イパス用凹部11が連続的に移動して、冷媒ガスのバイパ
ス量を調整して圧縮作業室容量を可変とし、常に圧縮作
業室内に吸気される吸入圧を一定値に保つようにしてい
る。

なお、第６図で示す位置にシリンダ24があるときは、第
１図，第３図の状態であり、圧縮作業室の容量が制御さ
れていないときである。そして気体圧縮機の駆動速度に
応じて、速度が早まるにつれ容量制御が行なわれるとき
は、シリンダ24が前進し第６図中に示す制御プレート10
を時計廻り方向に回転させ、第４図ならびに第５図で示
す位置に制御プレート10を駆動させて圧縮作業室の容量
を可変にするのである。

以上説明した実施例は制御プレート10をフロントサイド
ブロック５の内面側に設定し、リアサイドブロック６に
吸入口20を形成したが、例えば制御プレートをリアサイ
ドブロック６の内面側に設定し、フロントサイドブロッ
ク５に吸入口を設定する仕様にしても、本発明の趣旨を
何等逸脱するものではない。

《効果》 以上、実施例により詳細に説明したように、本発明に係
る気体圧縮機にあっては、気体圧縮機の作業室容量を可
変に制御する制御プレートがシリンダブロックの一方側
面側に設けられ、かつシリンダブロックの他方側面と当
接するサイドブロックに冷媒ガスを供給する吸入口が設
定されているものであるから、圧縮作業室の容量制御
時、制御プレートのバイパス用凹部を冷媒ガス導入用に
用いなくとも、吸入口から充分な冷媒ガスがシリンダ室
内に供給されるため、圧縮効率が低下することはなく、
また、容量制御時、吸入口からシリンダ室内に導入され
る冷媒ガスはバイパス用凹部，バイパス孔を通じて吸入
室側にバイパスされ、円滑なバイパス経路が形成される
ため、バイパスに伴うガス乱流が発生することなく、優
れた圧縮効率が得られる。

このように本発明に係る気体圧縮機にあっては、容量制
御時における圧縮損失を最低限に食止めることができる
ため、圧縮機の効率を高め、消費動力を大幅に軽減する
ことができ、冷媒ガスの吐出温度の上昇を可及的に防止
できる効果がある。

加えて、本発明の気体圧縮機にあっては、ベーン先端に
偏荷重が加わることがないため、ベーンの偏摩耗を防止
でき、ベーンの耐久性を向上させる利点もある。

【図面の簡単な説明】

第１図ならびに第２図は本発明に係る気体圧縮機の側断
面図を示すもので、それぞれ圧縮作業室の容量が大，小
の状態を示す。第３図ないし第５図は本発明に係る気体
圧縮機において、制御プレートと圧縮作業室との関係を
示す断面図であり、順次圧縮作業室の容量を大，中，小
の状態をそれぞれ示す。第６図は本発明に係る気体圧縮
機に使用する制御プレートの駆動機構を示す構成図、第
７図は従来の気体圧縮機を示す側断面図、第８図ないし
第９図は従来の気体圧縮機において、それぞれ圧縮作業
室の容量が大，小の場合を示す断面図である。 １……圧縮機本体 ２……ケーシング ３……フロントヘッド ４……シリンダブロック ５……フロントサイドブロック ６……リアサイドブロック ７……ロータ軸 ８……ベーン ９……ロータ 10……制御プレート 11……バイパス用凹部 12……連絡孔 13……バイパス孔 14……吸気口 15……吸入室 16……吸気通路 17……切欠き 18……油分離器 19……吐出口 20……吸入口 21……シリンダ室 22……吐出ポート 23……吐出弁 24……シリンダ 25……スプリング 26……駆動ピン 27……カム溝 28……係合部

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】内周略楕円筒状のシリンダブロックと、こ
   のシリンダブロックの両側に取付けられるフロントサイ
   ドブロックおよびリアサイドブロックと、前記シリンダ
   ブロックおよび両サイドブロックによって構成されるシ
   リンダ室内に回転自在に横架され、その半径方向に進退
   自在な複数のベーンを有するロータと、前記両サイドブ
   ロックのうち、吸入室側のサイドブロックの内側面に配
   設され、所定角度内で回転可能に支持された略円盤状の
   制御プレートとを備え、 前記制御プレートを回転させ、シリンダ室と吸入室とを
   連通するバイパス経路を通じてシリンダ室内の冷媒ガス
   を吸入室側にバイパスさせることにより、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、 前記冷媒ガスを前記シリンダ室内に導入する吸入口は、
   前記制御プレートが配設されたサイドブロックとは反対
   側のサイドブロックの所定位置に形成され、 前記吸入口からシリンダ室内に導入された冷媒ガスの一
   部を、運転状態に対応した前記制御プレートの回転角度
   に応じて前記制御プレートを配設するサイドブロック側
   に形成される前記バイパス経路によって、吸入室側にバ
   イパスさせることを特徴とする気体圧縮機。