(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１および第２のブロック間に介挿されたシリンダと、上記両ブロックとシリンダによって形成されるシリンダ室内に回転可能に横架されたロータと、このロータに設けられたベーン溝に進退自在に装着されたベーンと、上記ブロックとシリンダ間に回転可能に配設された制御プレートと、この制御プレートを回転駆動するためのプレート駆動手段とを有し、上記ロータの回転により吸気室からシリンダ室側に吸い込まれる冷媒ガスの容量を制御プレートで調整し、この調節された容量の冷媒ガスを圧縮して吐出室側に吐出する、容量可変型の気体圧縮機において、
上記プレート駆動手段が、
上記吸入室側の圧力×先端面面積の力とバネ力とからなる駆動軸先端押力が先端面に作用し、後端面には上記吐出室側の圧力×後端面面積の駆動軸後端押力が作用する駆動軸と、
上記駆動軸の先端側凹部と係合し、かつ駆動軸のスライドに連動して制御プレートを回転させる駆動ピンと、
上記駆動軸の後端側外周に、その駆動軸の先端面より大径に形成されるとともに、上記吸入室側の圧力×受圧部面積の受圧部先端押力と吐出室側の圧力×受圧部面積の受圧部後端押力とが作用する受圧部とを備え、
上記駆動軸先端押力と上記受圧部先端押力とからなる先端押力と、上記駆動軸後端押力と上記受圧部後端押力とからなる後端押力との差により駆動軸がスライドすること
を特徴とする気体圧縮機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明はカーエアコン等に用いられる容量可変の気体圧縮機に関し、特にその機器外観形状が小型で、容量制御の立上がりに優れたものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、この種の気体圧縮機は図２に示すように第１および第２のブロックとしてフロントヘッド１およびリアサイドブロック２を有し、この両ブロック間に内周略楕円のシリンダ３を介挿してなる。
【０００３】
フロントヘッド１、リアサイドブロック２およびシリンダ３によって形成されるシリンダ室４には、ロータ５が回転可能に横架されており、ロータ５には図３に示すように、径方向にスリット状のベーン溝６、６…が形成され、また、ベーン溝６、６…にはベーン７、７…が進退自在に装着されている。なお、ベーン７、７…はロータ５の回転による遠心力とベーン溝底部の油圧とによりシリンダ１の内壁側に付勢される。
【０００４】
このようなベーン７、７…によりシリンダ室４が複数の小室に仕切られ、これらの小室は圧縮室８、８…と称され、ロータ５の回転により容積の大小変化を繰り返すとともに、その容積変化により低圧冷媒ガスの圧縮を行う。圧縮後の高圧冷媒ガスは吐出ポート９、９、吐出弁１０、１０等を経て吐出室１１に吐出される。
【０００５】
図２に示すように、フロントヘッド１とシリンダ３の間には制御プレート１２が回転可能に設けられており、この制御プレート１２は、冷媒ガスの吸込み量の調節を通じて冷媒ガスの圧縮容量を制御する。
【０００６】
すなわち、圧縮される低圧冷媒ガスは、吸入室１３から制御プレート１２の切欠き部１２ａ、１２ａ（図４参照）、およびシリンダ３の吸気通路１４を介してシリンダ室４側に吸込まれるが、制御プレート１２がロータ５回転方向側へ回転すると、切欠き部１２ａの位置が変わり、制御プレート１２、リアサイドブロック２およびシリンダ３、ロータ５、ベーン６により仕切られる圧縮室８の圧縮開始時の容積が小さくなり、つまり吸入される冷媒ガスが減少するため、圧縮容量が減少する。
【０００７】
一方、この状態から制御プレート１２がロータ５と逆方向に回転して切欠き部１２ａ、１２ａの位置が元に戻ると、圧縮開始時の圧縮室８の容積が大きくなり、吸気される冷媒ガスが増加するため、圧縮容量が増加するものとなる。
【０００８】
制御プレート１２の回転駆動は、図４に示すプレート駆動手段１５により行われる。
【０００９】
プレート駆動手段１５はフロントヘッド１内にスライド可能に配設された駆動軸１６を有し、駆動軸１６の先端面１６ａには吸入室１３の圧力（吸入圧Ｐ１）とバネ１７の力が作用する一方、その後端面１６ｂには吐出室１１側の圧力（吐出圧Ｐ２）が作用するように設けられている。より厳密に言うと、駆動軸１６の先端面１６ａには、吸入圧Ｐ１×先端面１６ａの面積の力とバネ力とからなる駆動軸先端押力が作用し、後端面１６ｂには、吐出圧Ｐ２×後端面１６ｂの面積の駆動軸後端押力が作用するようになっている。なお、駆動軸後端面１６ｂに作用する吐出圧Ｐ２は、吐出室１１の油溜り１８からオイル通路１９を介し供給される油圧を、絞り通路２０と制御調節弁２１により調整したものである。
【００１０】
駆動軸１６の先端側凹部２２は駆動ピン２３と係合し、この駆動ピン２３は制御プレート１２上に立設されている。
【００１１】
このようなプレート駆動手段１５においては、吸入圧Ｐ１、吐出圧Ｐ２、バネ１７の力のバランスにより駆動軸１６がスライドし、そのスライド停止位置が定まる。また駆動軸１６がスライドすると、その推進力が駆動ピン２３を介して制御プレート１２側に伝達され、これにより制御プレート１２および駆動ピン２３が一体に駆動軸１６のスライドに連動して回転移動する。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の気体圧縮機にあっては、▲１▼機器外観形状の小型化を図るべく、フロントヘッド１の大型化を避ける観点より、駆動軸１６の径が駆動ピン２３の回転移動に最低限必要な径しかない。▲２▼圧縮機の運転停止時においては、吐出圧Ｐ２と吸入圧Ｐ１に差がなく、機内圧が一定であるため、駆動軸１６がバネ１７の力で押されてスライド範囲の最下部に位置し、これにより制御プレート１２が時計回りに最大に回転し、圧縮容量が最小となるように設定されることから、次のような不具合が生じる。
【００１３】
圧縮機の運転を再開した場合、最小の圧縮容量からスタートするので吸入圧Ｐ１と吐出圧Ｐ２の大きな圧力差が発生し難く、しかも駆動軸１６が小径であることから、その差が微差の間は駆動軸１６に十分な推進力が発生し難く、発生してもバネ１７の力に比し小さい。このため圧縮容量を最小とする位置から最大とする位置へ向かう駆動軸１６のスライド（図中矢印イで示す方向への駆動軸１６のスライド）と、圧縮容量が増加する方向への制御プレート１２の回転移動（図中矢印ロで示す方向への制御プレート１２の回転移動）とがなされず、よって圧縮容量が増加せず、制御プレート１２による容量制御の立上がりが悪く、必要な冷房能力が得られない。
【００１４】
また、このような立上がりの悪さは圧縮機の起動時のみに限られず、圧縮機の運転中に圧縮容量が最小から最大へ移行する場合も同様である。
【００１５】
この発明は上述の事情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、機器外観形状が小型で、容量制御の立上がりに優れた気体圧縮機を提供することにある。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、この発明は第１および第２のブロック間に介挿されたシリンダと、上記両ブロックとシリンダによって形成されるシリンダ室内に回転可能に横架されたロータと、このロータに設けられたベーン溝に進退自在に装着されたベーンと、上記ブロックとシリンダ間に回転可能に配設された制御プレートと、この制御プレートを回転駆動するためのプレート駆動手段とを有し、上記ロータの回転により吸気室からシリンダ室側に吸い込まれる冷媒ガスの容量を制御プレートで調整し、この調節された容量の冷媒ガスを圧縮して吐出室側に吐出する、容量可変型の気体圧縮機において、上記プレート駆動手段が、上記吸入室側の圧力×先端面面積の力とバネ力とからなる駆動軸先端押力が先端面に作用し、後端面には上記吐出室側の圧力×後端面面積の駆動軸後端押力が作用する駆動軸と、上記駆動軸の先端側凹部と係合し、かつ駆動軸のスライドに連動して制御プレートを回転させる駆動ピンと、上記駆動軸の後端側外周に、その駆動軸の先端面より大径に形成されるとともに、上記吸入室側の圧力×受圧部面積の受圧部先端押力と吐出室側の圧力×受圧部面積の受圧部後端押力とが作用する受圧部とを備え、上記駆動軸先端押力と上記受圧部先端押力とからなる先端押力と、上記駆動軸後端押力と上記受圧部後端押力とからなる後端押力との差により駆動軸がスライドすることを特徴とする。
【００１７】
この発明では、駆動軸の吸入圧と吐出圧の受圧面が受圧部により拡大される。よって圧縮機の運転開始直後等のように、吸入圧と吐出圧の差が小の場合でも、バネ力に負けない大きな推進力が駆動軸に発生し、駆動軸のスライドと、これに連動した制御プレートの回転移動が迅速になされる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、この発明に係る気体圧縮機の実施形態について図１を基に詳細に説明する。
【００１９】
なお、気体圧縮機の基本構造、たとえばフロントヘッド１とリアサイドブロック２の間にシリンダ３が介挿され、このフロントヘッド１、リアサイドブロック２およびシリンダ３により形成されるシリンダ室４内にはロータ５が回転可能に横架されており、ロータ５に設けられたベーン溝６、６…にはベーン７、７…が進退自在に装着されていること、フロントヘッド１とシリンダ３間には制御プレート１２が回転可能に配設されており、制御プレート１２はプレート駆動手段１５により回転駆動されることは従来と同様なため、それと同一部材には同一符号を付し、その詳細説明は省略する。
【００２０】
この気体圧縮機は図１に示す如くプレート駆動手段１５として駆動軸１６を有し、この駆動軸１６はフロントヘッド１内にスライド可能に配設されている。
【００２１】
駆動軸１６の先端側１６ａには凹部２２が設けられ、この凹部２２は駆動ピン２３と係合し、また駆動ピン２３は制御プレート１２上に立設されている。
【００２２】
駆動軸１６の後端側１６ｂには外周１６ｃに受圧部３０が一体に設けられており、受圧部３０は駆動軸１６の先端凹部２２が形成される径より大径に形成されている。
【００２３】
受圧部３０の前面部３０ａ（駆動軸１６との境）には吸入室１３の圧力（吸入圧Ｐ１）が、受圧部３０の後面部３０ｂには駆動軸１６の後端面１６ｂと同じく吐出室１１側の圧力（吐出圧Ｐ２）が作用し、また駆動軸１６の先端面１６ａには吸入圧Ｐ１とバネ１７の力が作用するように構成されている。
【００２４】
すなわち、この受圧部３０は駆動軸１６の推進力向上を図る観点から、駆動軸１６の後端側１６ｂを拡径して大径に設けたものである。なお駆動軸１６の先端側１６ａの径はフロントヘッド１の大型化を避ける観点より、駆動ピン２３の回転移動に最低限必要な径に形成されている。
【００２５】
受圧部３０の後面部３０ｂに作用する吐出圧Ｐ２は、吐出室１１の油溜り１８からオイル通路１９を介して供給される油圧を、絞り通路２０と制御調節弁２１により調整したものである。
【００２６】
次に、上記の如く構成された気体圧縮機の動作について説明する。
【００２７】
なお、圧縮機の運転を開始し、ロータ５が回転すると、圧縮室８、８…の容積変化が生じ、これにより吸入室１３から制御プレート１２の切欠き部１２ａ、１２ａ、およびシリンダ３の吸気通路１４を介しシリンダ室４に低圧冷媒ガスが吸込まれ圧縮されること、圧縮後の高圧冷媒ガスは吐出ポート９、９、吐出弁１０、１０等を介して吐出室１１に吐出されることは従来と同様なため、その詳細説明は省略する（図２ないし図４参照）。
【００２８】
この気体圧縮機によれば、その運転停止時においては、吐出圧Ｐ２と吸入圧Ｐ１に差がなく、機内圧が一定であるため、駆動軸１６がバネ１７の力で押されてスライド範囲の最下部に位置し、これにより制御プレート１２が時計回りに最大に回転して、圧縮容量が最小となるように設定される。
【００２９】
すなわち、運転開始時は、圧縮開始時の圧縮室８の容積は最少であり、また制御プレート１２の切欠き部１２ａ、１２ａがシリンダ３の楕円長径を過ぎた位置にあり、この位置では、シリンダ室４内に吸込まれた冷媒ガスの一部が切欠き部１２ａ、１２ａより吸入室１３に吐き出され、圧縮容量が減少するものとなる。
【００３０】
このような状態から圧縮機の運転が開始されると、運転開始の直後より吸入室１３の圧力（吸入圧Ｐ１）が駆動軸１６の先端面１６ａ、および受圧部３０の前面部３０ａにも作用し、かつ吐出室１１の圧力（吐出圧Ｐ２）が駆動軸１６の後端面１６ｂ、および受圧部３０の後面部３０ｂにも作用する。より厳密に言うと、駆動軸１６の先端面１６ａには、吸入圧Ｐ１×先端面１６ａの面積の力とバネ力とからなる駆動軸先端押力が作用し、受圧部の前面部３０ａには、吸入圧Ｐ１×受圧部面積の受圧部先端押力が作用し、駆動軸１６の後端面１６ｂには、吐出圧Ｐ２×後端面１６ｂの面積の駆動軸後端押力が作用し、受圧部の後面部３０ｂには、吐出圧Ｐ２×受圧部面積の受圧部後端押力が作用する。
【００３１】
つまり、運転開始直後、あるいは運転中に圧縮容量が最小から最大へ移行する場合のように、吸入圧Ｐ１と吐出圧Ｐ２の差が小の場合においても、その吸入圧Ｐ１、吐出圧Ｐ２を駆動軸１６の先端面１６ａおよび後端面１６ｂのみならず、受圧部３０の前面部３０ａおよび後面部３０ｂでも受圧し、受圧の面積が大である。そのためバネ１７の力に負けない大きな推進力が駆動軸１６に発生し、駆動軸１６が図中矢印イで示すようにバネ１７の方向に向かって、すなわち圧縮容量を最小とする位置からそれを最大とする位置に向かってスライドする。
【００３２】
このように、駆動軸１６がスライドすると、その推進力が駆動ピン２３を介して制御プレート１２側に伝達され、これにより駆動軸１６のスライドに連動して制御プレート１２および駆動ピン２３が図中矢印ロで示すように反時計回りに回転する。
【００３３】
制御プレート１２が反時計回りに回転して切欠き部１２ａ、１２ａの位置が元に戻ると、圧縮開始時の圧縮室８の容積は大きくなり、また上記の如き切欠き部１２ａ、１２ａを介する冷媒ガスの吐き出し（バイパス）がなくなり、圧縮容量が増加するものとなる。
【００３４】
この実施形態の気体圧縮機にあっては、駆動軸１６の後端側外周に受圧部３０を設け、受圧部３０においても吸入圧Ｐ１と吐出圧Ｐ２を受けるように構成したものである。このため駆動軸１６の吸入圧Ｐ１と吐出圧Ｐ２の受圧面が受圧部３０により拡大されることから、圧縮機の運転開始直後、あるいは運転中に圧縮容量が最小から最大へ移行する場合のように、吸入圧Ｐ１と吐出圧Ｐ２の差が小の場合でも、バネ１７の力に負けない大きな推進力が駆動軸１６に発生し、駆動軸１６のスライドと、これに連動した制御プレート１２の回転移動が迅速になされ、このような制御プレート１２による容量制御の立上がりが向上する。
【００３５】
また、この気体圧縮機は、駆動軸１６全体でなく、その一部のみを拡径して受圧部３０を設けたものであるから、駆動軸１６を収納するフロントヘッド１も大型にはならず、機器外観形状が小型である。
【００３６】
【発明の効果】
この発明に係る気体圧縮機にあっては、上記の如く駆動軸の後端側外周に受圧部を設け、受圧部においても吸入室と吐出室の圧力を受けるように構成したものである。このため駆動軸の吸入圧と吐出圧の受圧面が受圧部により拡大されることから、圧縮機の運転開始直後等のように、吸入圧と吐出圧の差が小の場合でも、バネ力に負けない大きな推進力が駆動軸に発生し、駆動軸のスライドと、これに連動した制御プレートの回転移動が迅速になされる点で、このような制御プレートによる容量制御の立上がりが向上する。
【００３７】
また、この発明によると、駆動軸全体でなく、その一部のみを拡径して受圧部を設けたものであるから、駆動軸を収納するフロントヘッドも大型のものを適用する必要がなく、機器外観形状の小型化にも好適である。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明に係る気体圧縮機の実施形態の説明図。
【図２】従来の気体圧縮機の断面図。
【図３】図２のＡ−Ａ線断面図。
【図４】従来の気体圧縮機における容量制御の説明図。
【符号の説明】
１  フロントヘッド
２  リアサイドブロック
３  シリンダ
４  シリンダ室
５  ロータ
６  ベーン溝
７  ベーン
１１  吐出室
１２  制御プレート
１３  吸気室
１５  プレート駆動手段
２０  駆動軸
２２  凹部
２３  駆動ピン
３０  受圧部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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