(57)【要約】【課題】  気体圧縮機の吸入ポート側および吐出ポート側の圧力差に起因するトルク変動による振動の低減を図る。【解決手段】  圧縮機構１５の吸入ポート１４の側および吐出ポート１６の側を連通するバイパス路４１と、該バイパス路の連通を断続するバイパス弁４２とを備える気体圧縮機１０。バイパス弁４２は、吸入ポート側および吐出ポート側の圧力差に起因する振動の低減を図るべく、圧力差が所定の値を超えるときバイパス路４１の連通を許すように作動する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸入ポートおよび吐出ポートが設けられたハウジングと、該ハウジング内に収容され前記吸入ポートを経て気体を吸入し、吸入した気体を圧縮した後、圧縮した気体を前記吐出ポートを経て排出する圧縮機構と、該圧縮機構の前記吸入ポート側および前記吐出ポート側を連通するバイパス路と、該バイパス路の連通を断続するバイパス弁とを備え、該バイパス弁は、前記吸入ポート側および前記吐出ポート側の圧力差に起因する振動の低減を図るべく前記圧力差が所定の値を超えるとき前記バイパス路の連通を許すように作動することを特徴とする気体圧縮機。
【請求項２】
前記吸入ポートと前記圧縮機構との間には吸入室が設けられ、また前記吐出ポートと前記圧縮機構との間には吐出室が設けられ、前記バイパス路の一端が前記吸入室に連通し、またその他端が前記吐出室に連通し、前記バイパス弁は前記吸入室および前記吐出室の圧力差が所定の値を超えるとき前記バイパス路の連通を許すように作動する請求項１に記載の気体圧縮機。
【請求項３】
前記バイパス弁は、前記吐出室から前記吸入室への流れを許す逆止弁から成ることを特徴とする請求項２に記載の気体圧縮機。
【請求項４】
前記逆止弁は、弁座開口を有し前記バイパス路を横切って形成される弁座と、前記弁座開口を開閉すべく前記弁座に相近づきまたはこれから遠ざかる方向へ移動可能に前記バイパス路内に収容され前記弁座に対向する一端に前記吐出室の気体圧力を受け、他端に前記吸入室の気体圧力および弾性部材による前記弁座へ向けての偏倚力を受ける弁体とを備える請求項３に記載の気体圧縮機。
【請求項５】
前記弁体の側部には、該弁体の長手方向に沿ってその両端に開放する案内溝が形成され、前記弁体が前記弁座への当接位置にあるとき、前記案内溝と前記弁座開口との連通が遮断されることにより前記バイパス路に沿った流体の流れが阻止され、前記弁体が前記弁座からの離反位置にあるとき、前記案内溝と前記弁座開口とが連通することにより前記案内溝を経て前記バイパス路に沿った流体の流れが許される請求項４に記載の気体圧縮機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷凍機及び空気調和装置等に冷媒圧縮機として組み込むのに好適な気体圧縮機に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の気体圧縮機では、冷却サイクルの蒸発器から供給される冷媒は、気体圧縮機のハウジングに形成された吸入ポートから前記ハウジング内に形成された吸入室を経て気体圧縮機の圧縮機構に吸入され、該圧縮機構により圧縮を受けた後、前記ハウジング内に形成された吐出室を経て前記ハウジングに形成された吐出ポートから凝縮器に圧送される。
【０００３】
圧縮機構の吸入ポート側である吸入室と、吐出ポート側である吐出室との圧力差が大きくなると、気体圧縮機の負荷が大きくなることから、気体圧縮機のトルク変動が増大し、大きな振動が生じる。
【０００４】
ところで、従来、スクロール圧縮機の圧縮室にガスを供給する低圧室と、加圧されたガスが排出される高圧室との間に、両室を連通するバイパス路を設け、このバイパス路の連通を断続するバイパス弁の開閉制御によって、低圧室の異常低圧を防止し、この異常低圧によって生じる冷媒の発泡を防止する技術が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００５】
また、従来、スクロール圧縮機の圧縮室にガスを供給する低圧室と、圧縮途上の中間圧室との間に、該両室を連通するバイパス路を設け、このバイパス路の連通を断続するバイパス弁の開閉制御によって、高圧室の異常高圧を防止する技術が提案されている（例えば、特許文献２参照。）。
【０００６】
これら両特許文献１、２に記載の従来技術によれば、単に、吸入室である低圧室あるいは吐出室である高圧室のそれぞれの圧力を独立的に制御することができる。
【特許文献１】特開平８−２１３８３号公報
【特許文献２】特開平９ー１１９３８９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、両特許文献１、２に記載の従来技術によれば、前記したように、吸入室あるいは吐出室のそれぞれの圧力を独立的に制御することができるものの、圧縮機のトルク変動によって生じる振動を抑制し得るほどに両室の圧力差を抑制することはできない。
【０００８】
そのため、吸入室および吐出室の圧力差が大きくなると、この圧力差を抑制することはできず、この大きな圧力差に起因する振動の伝達が種々の騒音問題を引き起こすおそれがあった。
【０００９】
そこで、本発明の目的は、圧縮機の吸入ポート側および吐出ポート側の圧力差の変動に起因する圧縮機のトルク変動による振動の低減を図ることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に係る気体圧縮機は、吸入ポートおよび吐出ポートが設けられたハウジングと、該ハウジング内に収容され前記吸入ポートを経て気体を吸入し、吸入した気体を圧縮した後、圧縮した気体を前記吐出ポートを経て排出する圧縮機構と、該圧縮機構の前記吸入ポート側および前記吐出ポート側を連通するバイパス路と、該バイパス路の連通を断続するバイパス弁とを備え、該バイパス弁は、前記吸入ポート側および前記吐出ポート側の圧力差に起因する振動の低減を図るべく前記圧力差が所定の値を超えるとき前記バイパス路の連通を許すように作動することを特徴とする。
【００１１】
本発明に係る前記気体圧縮機では、圧縮機構の吸入ポート側および吐出ポート側を連通するバイパス路は、両ポート側の圧力差が所定値を超えない限り、バイパス弁によって前記バイパス路は閉鎖され、該バイパス路の連通は遮断されている。これにより、前記両ポート側の圧力差が所定値を超えないとき、従来の気体圧縮機におけると同様に、圧縮機構の作動に応じて吸入ポートから吸入された気体は前記圧縮機構により圧縮され、この圧縮された気体が排出ポートから排出される。
【００１２】
例えば吐出ポート側の圧力が上昇し、その結果、吸入ポート側圧力との差圧が所定の値を超えようとすると、前記バイパス弁がバイパス路を開放し、該バイパス路により両ポート側が連通され、このバイパス路の連通によって両ポート側の圧力差が緩和される。両ポート側の圧力差の緩和によってその圧力差が所定の値を下回ると、再びバイパス路の連通が遮断され、圧縮機構の作動に応じて圧縮された気体が排出ポートから排出される。
【００１３】
従って、本発明に係る前記気体圧縮機によれば、吸入ポート側および吐出ポート側の大きな圧力差が防止され、この大きな圧力差による圧縮機の大きなトルク変動が防止され、このトルク変動による振動の発生が抑制される。
【００１４】
吸入ポートと圧縮機構との間に吸入室を設け、吐出ポートと圧縮機構との間に吐出室を設けることができる。吸入室は、例えば吸入ポートから案内された気体を圧縮機構の複数の吸入口に分配する作用をなす。また吐出室は、例えば圧縮機構から吐出された圧縮気体の脈動を緩和する作用をなす。バイパス路は、一端で前記吸入室に連通し、またその他端で前記吐出室に連通するように、前記両室に接続される。バイパス弁は前記吸入室および前記吐出室の圧力差が所定の値を超えるとき前記バイパス路の連通を許すように作動する。
【００１５】
前記バイパス弁は、前記吐出室から前記吸入室への流れを許する逆止弁で構成することができる。
【００１６】
前記逆止弁は、弁座開口を有し前記バイパス路を横切って形成される弁座と、前記弁座開口を開閉すべく前記弁座に相近づきまたはこれから遠ざかる方向へ移動可能に前記バイパス路内に収容される弁体と、該弁体に前記弁座へ向けての偏倚力を与える弾性部材とで構成することができ、前記弁体は前記弁座に対向する一端に前記吐出室の気体圧力を受け、他端に前記吸入室の気体圧力および前記弾性部材による前記弁座へ向けての偏倚力を受ける。
【００１７】
前記弁体の側部に、該弁体の長手方向に沿ってその両端に開放する案内溝を形成することができる。前記弁体が前記弁座への当接位置にあるとき、前記案内溝と前記弁座開口との連通が遮断されることにより前記バイパス路に沿った流体の流れが阻止される。前記弁体が前記弁座からの離反位置にあるとき、前記案内溝と前記弁座開口とが連通することにより前記案内溝を経て前記バイパス路に沿った流体の流れが許される。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、前記したように、吸入ポート側および吐出ポート側を連通するバイパス路の開閉制御により、両ポート間の大きな圧力差が防止され、この大きな圧力差による圧縮機の大きなトルク変動が防止されることから、このトルク変動による振動の発生を抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
本発明を図示の実施例に沿って以下に詳細に説明する。
【実施例】
【００２０】
本発明に係る気体圧縮機は、例えば自動車に搭載される空気調和装置に適用され、図示しないが、空気調和装置の構成要素である従来よく知られた凝縮器、膨張弁及び蒸発器等と共に、冷却サイクルのための冷媒循環経路を構成する。
【００２１】
本発明に係る気体圧縮機１０は、図１に示すように、一端開放の筒状ハウジング本体１１と、該筒状ハウジング本体の前記開放端を閉じるフロントハウジング部材１２とからなる全体に円筒状のハウジング１３を備える。
【００２２】
フロントハウジング部材１２には、前記蒸発器に接続される吸入ポート１４が設けられている。また、フロントハウジング部材１２によって前記開放端を閉鎖されるハウジング本体１１内には、圧縮機構１５が収容されている。圧縮機構１５は、後述するように、前記自動車に搭載されたエンジン（図示せず）の回転駆動力によって作動され、この作動により、吸入ポート１４を経て前記蒸発器から取り入れた冷媒ガスを圧縮する。吸入ポート１４には、冷媒ガスの逆流を阻止するための従来よく知られた逆止弁１４ａが設けられている。また、ハウジング本体１１には、圧縮された冷媒ガスを前記凝縮器へ吐出すべく該凝縮器に接続される吐出ポート１６が設けられている。
【００２３】
圧縮機構１５は、図示の例では、従来よく知られた同芯型のベーンロータリ式の圧縮機構である。冷媒ガスを圧縮するための圧縮機構１５は、両端開放のシリンダ部材１７と該シリンダ部材の各開放端を気密的に閉鎖する平板状のフロントサイドブロック１８及びリアサイドブロック１９とで規定されるシリンダ室２０を備える。
【００２４】
シリンダ室２０は、その横断面が楕円形（図２参照）をなす。このシリンダ室２０内には、回転軸２１を有する円柱状のロータ２２が収容されている。回転軸２１は、図１に示すように、フロントサイドブロック１８及びリアサイドブロック１９の各ボス部２３および２４の内周面で形成された各滑り軸受面１８ａ、１９ａで回転可能に支承されている。
【００２５】
回転軸２１は、その先端をフロントハウジング部材１２の筒状端部１２ａから突出させて配置されている。筒状端部１２ａには、前記エンジンにより駆動される循環駆動ベルト２５を受けるプーリ２６が軸受２７を介して回転可能に支持されている。回転軸２１は、その先端部に設けられた電磁クラッチ２８を介してプーリ２６に断続可能に結合される。従って、電磁クラッチ２８への通電によって、回転軸２１はプーリ２６と一体的に回転され、これによりロータ２２が一方向へ駆動回転される。
【００２６】
ロータ２２には、図２に示すように、その外周面に開放するベーン溝２９が形成されている。各ベーン溝２９内には、ベーン３０がロータ２２の周方向へ突出可能に収容されている。各ベーン３０は、各ベーン溝２９の底部に形成された背圧室３１に供給される潤滑油の圧力を背圧として受ける。この背圧により、各ベーン３０は、シリンダ室２０の周壁へ向けての偏倚力を受け、該周壁に先端が当接する。各背圧室３１およびベーン溝２９は、各サイドブロック１８および１９に当接するロータ２２の両端に開放する。
【００２７】
シリンダ室２０は、ロータ２２に保持されたベーン３０によってロータ２２の周方向へ区画されることにより、各圧縮室２０ａに分割されている。図示の例では、５枚のベーンにより５つの圧縮室２０ａが形成されている。各圧縮室２０ａは、ロータ２２の回転に伴って、その容積の増大および減少を繰り返す。
【００２８】
シリンダ室２０の両短径部近傍には、各圧縮室２０ａに冷媒を吸入するための一対の吸入口３２及び各圧縮室２０ａで圧縮された冷媒を該圧縮室から吐出するための一対の吐出口３３がそれぞれ形成されている。各短径部を間に、ロータ２２の回転方向（図２では時計方向）の側へ偏倚した位置にはシリンダ室２０の径方向に整列して各吸入口３２が配置され、ロータ２２の回転方向と逆方向（図２では反時計方向）の側へ偏倚した位置には各吐出口３３がシリンダ室２０の径方向に整列して配置されている。各吐出口３３には、圧縮室２０ａから排出される冷却媒体の逆流を阻止する従来よく知られた逆止弁３４が設けられている。各吐出口３３は、逆止弁３４を経て、シリンダ部材１７の軸線方向に沿って伸長する連通路３５に連通する。
【００２９】
再び図１を参照するに、吸入ポート１４は、該吸入ポートが形成されたフロントハウジング部材１２とフロントサイドブロック１８との間に形成された吸入室３６を経て、従来よく知られているように、圧縮機構１５の前記した吸入口３２（図２参照）に連通する。吸入室３６は、吸入ポート１４から各吸入口３２への分岐部として作用する。
【００３０】
従って、ロータ２２が回転されると、該ロータ２２の回転に伴い、吸入行程で、吸入ポート１４から各吸入口３２を経て圧縮室２０ａに冷媒が吸入され、吸入された冷媒は、圧縮行程で圧縮される。この圧縮された冷媒は、ロータ２２の回転に伴い、吐出行程で、吐出口３３（図２参照）から連通路３５に排出される。
【００３１】
吐出口３３から連通路３５に排出された冷媒は、該連通路により従来よく知られた油分離器３７に案内され、該油分離器を経てハウジング１３内に形成された吐出室３８に排出される。
【００３２】
油分離器３７は、図１に示すように、ハウジング１３内で、ハウジング本体１１と圧縮機構１５のリアサイドブロック１９との間に規定された吐出室３８内に配置されており、吐出口３３から各連通路３５を経て吐出室３８に排出される冷媒から該冷媒中の潤滑油を分離する。潤滑油が分離された冷媒は、吐出室３８に連通する吐出ポート１６を経て前記凝縮器に供給される。この吐出室３８は、該吐出室内に排出された冷媒の脈動を吸収する作用をなす。
【００３３】
冷媒から分離された潤滑油は、吐出室３８内の吐出圧力により、吐出室３８の底部の油貯めから、図面の簡素化のために省略された従来と同様な油供給路を経て、軸受部を構成するボス部２３、２４の各軸受面１８ａ、１９ａ、に供給され、回転軸２１を円滑に回転させる。回転軸２１とフロントハウジング部材１２との間には、潤滑油の漏れを防止するためのシール機構３９が設けられている。
【００３４】
各軸受面１８ａ、１９ａ、に供給された潤滑油は、従来よく知られているように、回転軸２１との間を経て、各サイドブロック１８、１９に形成されたサライと称される凹所４０に案内され、各ベーン溝２９に収容されたベーン３０の背圧のために、各凹所４０から背圧室３１に供給される。この背圧により、前記したように、ベーン３０はロータ２２の回転に伴ってシリンダ室２０の周壁を適正に摺動する。
【００３５】
吸入ポート１４に連通する吸入室３６の圧力と、吐出ポート１６に連通する吐出室３８との圧力差が大きくなると、気体圧縮機１０の負荷、すなわち圧縮機構１５の負荷が増大する。そのため、ロータ２２の円滑な回転が困難となり、トルク変動が増大し、大きな振動が引き起こされる。この振動が前記エンジンを搭載する車両室内に伝わると、車内騒音や車内振動の原因となる。
【００３６】
この両室３６、３８の圧力差の増大による振動の発生を抑制するために、図１に示すように、圧縮機構１５のシリンダ室２０を経ることなく吸入室３６および吐出室３８を連通するバイパス路４１と、該バイパス路の連通を断続するためのバイパス弁４２とが、シリンダ室２０を規定するシリンダブロックすなわちシリンダ部材１７および各サイドブロック１８、１９に関連して設けられている。
【００３７】
図３に拡大して示すように、シリンダ部材１７には、フロントサイドブロック１８との接合面に開放する円形空所４１ａが形成されている。円形空所４１ａの前記開放端と反対側の底部４３には、該円形空所の口径よりも小さな口径を有する通路４１ｂが形成されている。この通路４１ｂは、リアサイドブロック１９をその板厚方向に貫通し、吐出室３８に開放する。他方、円形空所４１の前記開放端には、円形空所の口径よりも小さな口径を有する通路４１ｃが形成されたばね座部材４４ｂが配置されており、該ばね座部材の通路４１ｃはフロントサイドブロック１８をその板厚方向に貫通して吸入室３６に連通する。従って、円形空所４１ａ、該円形空所の両端に形成された各通路４１ｂおよび４１ｃは、圧縮機構１５を経ることなく両室３６、３８を連通する前記したバイパス路４１を構成する。
【００３８】
シリンダ部材１７とフロントサイドブロック１８との間およびシリンダ部材１７とリアサイドブロック１９との間には、バイパス路４１を取り巻く環状シール部材４４ａがそれぞれ配置されており、環状シール部材４４ａによってバイパス路４１の径方向外方での気密性が維持されている。
【００３９】
バイパス弁４２は、バイパス路４１を構成する円形空所４１ａ内に収容された弁体４２ａと、該弁体とばね座部材４４ｂとの間に配置された圧縮コイルばね４２ｂとを有する。弁体４２ａは、通路４１ｂの開口が形成された円形空所４１ａの底部４３すなわち弁座４３に向けおよび弁座４３から離れる方向へ移動可能である。弁体４２ａの側方には、図４に示すように、一対の案内溝４５が形成されている。各案内溝４５は、弁体４２ａの長手方向である軸線方向に沿って、その両端に開放する。
【００４０】
弁体４２ａは、弁座４３に対向する一端に、吐出室３８の気体圧力Ｐｄを弁座４３から離れる方向への偏倚力として受ける。また、弁体４２ａは、その他端に、吸入室３６内の気体圧力Ｐｓと圧縮コイルばね４２ｂのばね力Ｆｋとを弁座４３へ向けての偏倚力として受ける。
【００４１】
これらの偏倚力を両端に受ける弁体４２ａは、吸入室３６内の気体圧力Ｐｓと圧縮コイルばね４２ｂのばね力Ｆｋとの和が吐出室３８の気体圧力Ｐｄ以上であるとき、図３に示す閉鎖位置に保持される。この閉鎖位置では、弁体４２ａの一端であるその先端が弁座４３に当接することにより、弁座開口である通路４１ｂの開口と案内溝４５との連通が絶たれることから、バイパス路４１が遮断状態におかれる。
【００４２】
従って、図３に示す弁体４２ａの閉鎖位置では、吸入室３６および吐出室３８がバイパス路４１を経て連通することはなく、前記したように、圧縮機構１５の作動に応じて吸入ポート１４からの冷媒が圧縮され、この圧縮された冷媒が適正に吐出ポート１６から排出される。
【００４３】
気体圧縮機１０の運転中、例えば吐出室３８の気体圧力Ｐｄの上昇あるいは吸入室３６の気体圧力Ｐｓの降下によって、吐出室３８の気体圧力Ｐｄが吸入室３６内の気体圧力Ｐｓと圧縮コイルばね４２ｂのばね力Ｆｋとの和を超えると、弁体４２ａの両端に作用する偏倚力の差によって、図５に示すように、弁体４２ａは、その先端が弁座４３から離反する位置に移動する。この離反位置では、弁座４３の弁座開口である通路４１ｂの開口は弁体４２ａの案内溝４５を経て通路４１ｃに連通する。
【００４４】
そのため、バイパス路４１が連通され、これにより吐出室３８から吸入室３６へのバイパス路４１を経る圧縮ガスの部分的な帰還が許されることから、その結果、吸入室３６と吐出室３８との圧力差が緩和される。圧力差の緩和によって、吸入室３６内の気体圧力Ｐｓと圧縮コイルばね４２ｂのばね力Ｆｋとの和が吐出室３８の気体圧力Ｐｄ以上になると、弁体４２ａは、その圧力差により、再び図３に示した閉鎖位置に保持される。
【００４５】
このことから、バイパス弁４２は、吸入室３６と吐出室３８との圧力差がバイパス弁４２の圧縮コイルばね４２ｂのばね力を超えないように、バイパス路４１の連通を自動的に制御する逆止弁として機能する。
【００４６】
従って、圧縮コイルばね４２ｂのばね力Ｆｋを適切に設定することにより、吸入ポート側および吐出ポート側の大きな圧力差を防止することができ、この大きな圧力差による気体圧縮機１０の大きなトルク変動が防止され、このトルク変動による振動の発生が抑制される。
【００４７】
圧縮コイルばね４２ｂに代えて、種々のばね手段からなる弾性部材を用いることができる。
【００４８】
本発明に係る気体圧縮機１０によれば、前記したように、圧縮コイルばね４２ｂのばね力の設定により、吐出室３８の気体圧力Ｐｄを弁体４２ａに直接作用させ、この吐出室３８の気体圧力Ｐｄによって弁体４２ａを作動させることができ、比較的単純な構成で以て吸入室３６と吐出室３８との圧力差が所定値を超えることを防止し、この圧力差に起因する振動を効果的に抑制することができる。
【００４９】
前記したところでは、バイパス路が吸入室と吐出室とを短絡する例について説明したが、吸気室あるいは吐出室を設けることなくバイパス路によって吸入ポートおよび吐出ポート１６を直接的に連通させることができる。
【００５０】
また、本発明をベーンロータリ式気体圧縮機に適用した例について説明したが、スクロール式の他、種々の気体圧縮機に本発明を適用することができる。また、バイパス路の連通を断続するバイパス弁は、前記した例に限らず、種々のバルブ構造を適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明に係る気体圧縮機を示す縦断面図である。
【図２】図１に示す線II−IIに沿って得られた断面図である。
【図３】本発明に係るバイパス弁がバイパス路の連通を遮断する位置にある状態を拡大して示す縦断面図である。
【図４】図３に示す線IV-IVに沿って得られた断面図である。
【図５】本発明に係るバイパス弁がバイパス路の連通位置にある状態を拡大して示す図３と同様な図面である。
【符号の説明】
【００５２】
１０  気体圧縮機
１３  ハウジング
１４  吸入ポート
１５  圧縮機構
１６  吐出ポート
３６  吸入室
３８  吐出室
４１  バイパス路
４２  バイパス弁
４２ａ  弁体
４２ｂ  （圧縮コイルばね）弾性部材
４３  （円形空所の底部）弁座
４５  案内溝
【図１】
2006144622.tif 000003
【図２】
2006144622.tif 000004
【図３】
2006144622.tif 000005
【図４】
2006144622.tif 000006
【図５】
2006144622.tif 000007