(57)【要約】【課題】  気体圧縮機構の圧縮室への吸入効率の低下を招くことのない容量可変型気体圧縮機を提供する。【解決手段】  ハウジング１１と、吸入室２７に開放する吸入口２３が設けられかつ容積が増減する圧縮室１６ａを有する圧縮機構１２と、該圧縮機構の圧縮行程中に圧縮室１６ａから一部の圧縮気体を吸入室２７へ案内する帰還通路３３と、圧縮気体の吐出容量の切換のために帰還通路３３の連通を断続する弁機構３４とを備える容量可変型気体圧縮機１０。帰還通路３３は、吸入室２７内での吸入ポート１３から吸入口２３に至る吸入ガス流α、βと帰還通路３３を経て吸入室２７に戻った帰還ガスの吸入口２３に至る帰還ガス流γ、δとが相互に逆方向に重複することなく該帰還ガス流を吸入室２７に案内する。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸入ポート及び吐出ポートが形成され、前記吸入ポートに連通する吸入室を規定するハウジングと、前記吸入室に開放する吸入口が設けられかつ容積が増減する圧縮室を有し、前記吸入ポートから前記吸入室及び前記吸入口を経て気体を前記圧縮室に吸入し、吸入した気体を圧縮し、圧縮した気体を前記圧縮室から吐出ポートを経て排出すべく、前記ハウジング内に収容された圧縮機構と、該圧縮機構の圧縮行程中に前記圧縮室から一部の圧縮気体を前記吸入室へ案内する帰還通路と、圧縮気体の吐出容量の切換のために前記帰還通路の連通を断続する弁機構とを備える容量可変型気体圧縮機であって、
前記帰還通路は、前記吸入室内での前記吸入ポートから前記吸入口に至る吸入ガス流と前記帰還通路を経て前記吸入室に戻った帰還ガスの前記吸入口に至る帰還ガス流とが相互に逆方向に重複することなく該帰還ガス流を前記吸入室に案内すべく、前記吸入室に開放することを特徴とする容量可変型気体圧縮機。
【請求項２】
前記帰還通路の前記吸入室に開放する一端は、前記帰還通路からの帰還ガス流を前記吸入ポートから前記吸入口への吸入ガス流に沿うように方向付けるべく、前記吸入室の壁面に関して前記吸入ガス流の方向へ傾斜して形成された帰還開口を経て前記吸入室に連通する請求項１に記載の容量可変型気体圧縮機。
【請求項３】
前記圧縮機構は、前記圧縮室のためのシリンダ室を規定するシリンダと、前記シリンダ室内に回転可能に配置されるロータとを有し、該ロータの回転に伴ってベーンが前記シリンダ室の壁面を摺動すべく前記ベーンがロータに保持され、前記ベーンによって前記シリンダ室内がその周方向へ区画されて前記圧縮室が形成されるベーンロータリー式気体圧縮機構である請求項１または２に記載の容量可変型気体圧縮機。
【請求項４】
前記帰還通路の他端は前記圧縮室の前記ベーンが摺動する壁面に開放するリーク開口を経て前記圧縮室に連通し、前記弁機構は吐出容量の切換のために前記リーク開口を開閉する請求項３に記載の容量可変型気体圧縮機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、気体圧縮機に関し、特に、吐出容量が切換可能な容量可変型気体圧縮機に関する。
【背景技術】
【０００２】
気体圧縮機は、容積を増減する圧縮室が設けられた気体圧縮機構と、該気体圧縮機構を収容するハウジングとを備える。気体圧縮機は、圧縮室の容積の増大に伴い、そのハウジングに形成された吸入ポートからハウジング内に形成された吸入室を経て、圧縮室に気体を吸入する。また気体圧縮機は、圧縮室の容積の減少に伴い、該圧縮室で圧縮された圧縮気体を前記ハウジングに形成された吐出ポートから排出する。
【０００３】
容量可変型の気体圧縮機には、さらに、圧縮室内で圧縮された圧縮気体の一部を該圧縮室から吸入室に案内する帰還通路と、この帰還通路の連通を断続するための弁機構とが設けられており、該弁機構による帰還通路の連通の断続によって、吐出容量の切換がなされている（例えば特許文献１参照。）。
【０００４】
すなわち、弁機構により帰還通路が遮断されているとき、圧縮室内で圧縮された圧縮気体の帰還が阻止されることから、通常の吐出量での通常運転が行われる。他方、弁機構によって帰還通路が連通状態におかれているとき、該帰還通路を経て圧縮気体の一部が圧縮室から吸入室に戻されることにより、小容量運転が行われる。
【特許文献１】実開昭５７−１２３９９１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、帰還通路を経て圧縮室から吸入室に戻された帰還ガス流と吸入ポートから吸入室内に流入する吸入ガス流とが、吸入室内で互いに逆行するように重なり合うと、帰還ガス流の抵抗によって、圧縮機構の吸入口を経て圧縮室に吸入される吸入ガスの流量および速度が低下し、そのため圧縮室への吸入ガスの吸入効率が低下する。
【０００６】
そこで、本発明の目的は、気体圧縮機構の圧縮室への吸入効率の低下を招くことのない容量可変型気体圧縮機を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、吸入ポート及び吐出ポートが形成され、前記吸入ポートに連通する吸入室を規定するハウジングと、前記吸入室に開放する吸入口が設けられかつ容積が増減する圧縮室を有し、前記吸入ポートから前記吸入室及び前記吸入口を経て気体を前記圧縮室に吸入し、吸入した気体を圧縮し、圧縮した気体を前記圧縮室から吐出ポートを経て排出すべく、前記ハウジング内に収容された圧縮機構と、該圧縮機構の圧縮行程中に前記圧縮室から一部の圧縮気体を前記吸入室へ案内する帰還通路と、圧縮気体の吐出容量の切換のために前記帰還通路の連通を断続する弁機構とを備える容量可変型気体圧縮機であって、前記帰還通路は、前記吸入室内での前記吸入ポートから前記吸入口に至る吸入ガス流と前記帰還通路を経て前記吸入室に戻った帰還ガスの前記吸入口に至る帰還ガス流とが相互に逆方向に重複することなく該帰還ガス流を前記吸入室に案内すべく、前記吸入室に開放することを特徴とする。
【０００８】
本発明に係る容量可変型気体圧縮機では、前記吸入ポートから前記吸入口に至る吸入ガス流と前記帰還通路を経て前記吸入室に戻った帰還ガスの前記吸入口に至る帰還ガス流とが前記吸入室内で相互に逆方向に重複することがないので、該帰還ガス流によって圧縮室への吸入ガス流が従来のような強い抵抗を受けることはなく、帰還ガス流による圧縮室への吸入効率の低下を防止することができる。
【０００９】
前記帰還通路の前記吸入室に開放する一端は、前記帰還通路からの帰還ガス流を前記吸入ポートから前記吸入口への吸入ガス流に沿うように方向付けるべく、前記吸入室の壁面に関して前記吸入ガス流の方向へ傾斜して形成された帰還開口を経て前記吸入室に連通させることができる。この帰還開口を経て吸入室に戻される帰還ガス流は、吸入ガス流を促進させる方向に作用することから、より確実に吸入効率の低下を防止し、その改善を図ることを可能にする。
【００１０】
前記圧縮機構には、ベーンロータリー式気体圧縮機構を採用することができる。このベーンロータリー式気体圧縮機は、前記圧縮室のためのシリンダ室を規定するシリンダと、前記シリンダ室内に回転可能に配置されるロータとを有し、該ロータの回転に伴ってベーンが前記シリンダ室の壁面を摺動すべく前記ベーンがロータに保持され、前記ベーンによって前記シリンダ室内がその周方向へ区画されて前記圧縮室が形成される。
【００１１】
前記帰還通路の他端は前記圧縮室の前記ベーンが摺動する壁面に開放するリーク開口を経て前記圧縮室に連通させることができる。この場合、吐出容量の切換のために、前記弁機構により前記リーク開口を開閉させることができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明に係る前記容量可変型気体圧縮機によれば、前記したように、圧縮室から吸入室に戻される帰還ガス流によって前記圧縮室に吸入される吸入ガス流が抵抗を受けることがないので、この帰還ガス流による吸入効率の低下を防止することができ、本発明を冷却媒体の圧縮に用いる容量可変型気体圧縮機に適用することにより、冷却効率の向上を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明が特徴とするところは、図示の実施例に沿っての以下の説明により、さらに明らかとなろう。
【実施例】
【００１４】
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用いられ、図示しないが、この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、膨張弁および蒸発器等と共に、冷却サイクルのための冷媒循環経路を構成する。
【００１５】
本発明に係る気体圧縮機１０は、図１に示すように、全体に円筒状のハウジング１１と、該ハウジング内に収容された圧縮機構１２とを備える。ハウジング１１は、一端開放のハウジング本体１１ａおよび該ハウジング本体の開放端を閉鎖するフロントハウジング部材１１ｂを有する。フロントハウジング部材１１ｂには前記蒸発器に接続される吸入ポート１３が形成されており、ハウジング本体１１ａには前記凝縮器に接続される吐出ポート１４が形成されている。
【００１６】
圧縮機構１２は、従来よく知られた同芯型のベーンロータリー式の圧縮機構である。ベーンロータリー式の圧縮機構１２は、シリンダ１５を備える。シリンダ１５は、両端開放のシリンダ部材１５ａと、該シリンダ部材の各開放端を気密的に閉鎖する一対の端壁部材であるフロントサイドブロック１５ｂおよびリアサイドブロック１５ｃとで構成されている。このシリンダ１５により、図２に示すような楕円の横断面形状を有するシリンダ室１６が規定されている。
【００１７】
シリンダ室１６内には、回転軸１７ａを有する円柱状のロータ１７が収容されている。ロータ１７の回転軸１７ａは、図１に示すように、その中心軸線をシリンダ室１６のそれに一致させて配置され、フロントサイドブロック１５ｂおよびリアサイドブロック１５ｃに形成された各滑り軸受面１８ａ、１８ｂで回転可能に支承されている。
【００１８】
回転軸１７ａは、フロントサイドブロック１５ｂを貫通して該フロントサイドブロックの外方へ伸長する。この回転軸１７ａには、その伸長端に設けられた従来よく知られた電磁クラッチ１９を経て、車両のエンジンの回転力が伝達可能であり、電磁クラッチ１９の電磁石装置１９ａへの通電により、回転軸１７ａと一体にロータ１７が一方向へ駆動回転される。回転軸１７ａには、大気側への冷媒ガス及び潤滑油の漏れを防止するための従来と同様な環状シール機構２０が設けられている。
【００１９】
ロータ１７には、図２に示すように、複数のベーン溝２１が形成されている。各ベーン溝２１内には、ベーン２２が摺動可能にかつロータ１７の周方向へ突出可能に収容されている。各ベーン２２は、各ベーン溝２１の底部に形成された背圧室２１ａに供給される潤滑油の圧力を受けることにより、ロータ１７の回転に伴いシリンダ室１６の壁面を摺動する。
【００２０】
シリンダ室１６は、ロータ１７に保持されたベーン２２によってロータ１７の周方向へ区画され、これにより、各圧縮室１６ａに分割されている。各圧縮室１６ａは、従来よく知られているように、ロータ１７の回転に伴なう吸入行程および圧縮行程でそれぞれ容積の増大および減少を繰り返す。
【００２１】
シリンダ室１６の両端径部近傍には、各圧縮室１６ａに冷媒を吸入するための一対の吸入口２３ａ、２３ｂが開放する。図１には、これら一対の吸入口２３ａ、２３ｂが代表的に吸入口２３で示されている。
【００２２】
図３は、図１に符号Ａで示した矢印方向へ見たシリンダ１５のフロントサイドブロック１５ｂの端面図である。この図３に示すように、この一対の吸入口２３ａ、２３ｂは、それぞれシリンダ室１６の一方の端壁を規定する円形のフロントサイドブロック１５ｂの直径方向に整合して配置され、該フロントサイドブロックをその板厚方向に貫通して形成されている。
【００２３】
各吸入口２３は、フロントハウジング部材１１ｂとフロントサイドブロック１５ｂとの間に形成された吸入室２７に連通する。この吸入室２７は、図１に符号Ｂで示した矢印方向へ見たハウジングのフロントハウジング部材の端面を示す図４に示されるように、フロントハウジング部材１１ｂのフロントサイドブロック１５ｂの外面に対向する内面に、回転軸１７ａを周方向に部分的に取り巻いて形成された弧状の凹所２７ａと、フロントサイドブロック１５ｂの外面である前記対向面との間で弧状に形成されており、凹所２７ａには、吸入ポート１３が開放し、また各吸入口２３ａ、２３ｂに対応して凹部２３′ａ、２３′ｂが形成されている。
【００２４】
また、シリンダ室１６の両短径部近傍には、図２に示すように、各圧縮室１６ａ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２４が開放する。シリンダ室１６の短径から見て、ロータ１７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１６の径方向に整列して前記した各吸入口２３（２３ａ、２３ｂ）が配置され、また、ロータ１７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各吐出口２４がシリンダ室１６の径方向に整列して配置されている。各吐出口２４には、圧縮室１６ａから排出される冷媒の逆流を阻止する従来よく知られた吐出弁２５ａおよび該吐出弁の過大な変形を阻止する弁サポート２５ｂが設けられている。
【００２５】
各吐出口２４は、吐出弁２５ａを経て、図１に示すように、リアサイドブロック１５ｃに設けられた油分離器２６に連通する。
【００２６】
本発明に係る気体圧縮機１０では、前記エンジンの回転力が電磁クラッチ１９を経て回転軸１７ａに伝えられると、該回転軸と一体にロータ１７が回転する。ロータ１７が回転すると、ロータ１７の回転に伴ってこれに保持された各ベーン２２がシリンダ室１６を摺動する。ベーン２２の摺動によって容積を増大する圧縮室１６ａには吸引力が作用する。
【００２７】
この圧縮室１６ａに作用する吸引力により、吸入行程では、図４に示すように、前記蒸発器からの冷媒が該蒸発器に接続されたハウジング１１の吸入ポート１３を経て吸入室２７に吸引され、この吸入室２７内を図４の矢印α及び矢印βで示されるように、一対の吸入口２３ａ、２３ｂに対応して形成された凹部２３′ａ、２３′ｂに向けて分流α、βを生じ、図４に示した各吸入口２３ａ及び２３ｂへ向けて流れることから、図２に示す各吸入口２３ａ、２３ｂを経て対応する各圧縮室１６ａに冷媒が吸入される。
【００２８】
引き続くロータ１７の回転により、吸入行程にある圧縮室１６ａがその容積を減少させる圧縮行程に移行すると、圧縮室１６ａ内の冷媒が圧縮される。圧縮行程中の圧縮室１６ａ内の冷媒圧力が所定値を越えると、吐出口２４から吐出弁２５ａを経て圧縮室１６ａから圧縮冷媒が油分離器２６へ向けて排出され、図１に示すように、ハウジング１１内の圧縮機構１２の背面側で該圧縮機構のリアサイドブロック１５ｃとハウジング本体１１ａとの間に形成された高圧室２８内の油分離器２６に案内され、さらに、該油分離器を経て高圧室２８内に吐出される。高圧室２８で脈動成分を除去された冷媒は、ハウジング１１に形成された吐出ポート１４を経て、前記凝縮器に圧送される。
【００２９】
油分離器２６で冷媒から分離された潤滑油は、高圧室２８の吐出圧力により、高圧室２８の底部に形成された油貯め２９から、従来と同様な油供給路３０（図面の簡素化のためにその一部が示されている。）を経て、前記した滑り軸受面１８ａ、１８ｂおよびこれらに関連してフロントサイドブロック１５ｂおよびリアサイドブロック１５ｃの内面に形成された従来よく知られた油貯め用の凹所３１ａ、３１ｂに供給される。油貯め用凹所３１ａ、３１ｂに供給された潤滑油はベーン２２の背圧として前記した背圧室２１ａに供給される。
【００３０】
また、本発明に係る前記気体圧縮機１０には、ロータ１７の回転速度の変更を招くことなく前記した吐出ポート１４からの冷媒の吐出量を変更するために、図１に示すような容量変更手段３２が設けられている。
【００３１】
容量変更手段３２は、図１に拡大して示すように、フロントサイドブロック１５ｂに形成された一対の帰還通路３３（図１には、その一方が示されている。）と、該各帰還通路の連通を断続するための弁機構３４とを備える。
【００３２】
各帰還通路３３は、図１に示すように、フロントサイドブロック１５ｂの内面に形成されたリーク開口３３ａを経て圧縮室１６ａに連通し、また、図３に示すように、フロントサイドブロック１５ｂの外面に形成された帰還開口３３ｂを経て吸入室２７に連通する。フロントサイドブロック１５ｂの外面には、前記したように、一対の吸入口２３ａ、２３ｂが、フロントサイドブロック１５ｂの直径方向に整列して配置されており、一対の帰還開口３３ｂは、それとほぼ直角な直径方向に整列して配置されている。
【００３３】
各帰還通路３３は、図３で見て、リーク開口３３ａから開放口３３ｂへ向けて、フロントサイドブロック１５ｂの時計方向に沿ってその板厚方向に関して傾斜して伸長することから、各帰還開口３３ｂは、その軸線をフロントサイドブロック１５ｂの平坦な外面に関して時計方向へ傾斜させて開放する。これにより、各帰還開口３３ｂは、時計方向の近傍に位置する各吸入口２３ａ、２３ｂに向けて開放されている。
【００３４】
各弁機構３４は、オリフィス４０ａが設けられた油案内通路４０を経て、その加圧室３４ａに油貯め２９から潤滑油の供給を受けると、帰還通路３３を遮断すべく弁体３５をリーク開口３３ａの閉鎖位置に保持する。また、電磁バルブ４５が加圧室３４ａと吸入室２７とを連通する通路４４に設けられ、該通路を開閉する電磁バルブ４５の開放動作によって加圧室３４ａの圧力が解除されると、弁体３５は圧縮室１６ａ内の圧縮ガスの圧力によりリーク開口３３ａの開放位置に作動される。
【００３５】
従って、電磁バルブ４５の非作動状態では、加圧室３４ａに供給される潤滑油の圧力によりリーク開口３３ａが閉鎖状態に保持されることから、圧縮室１６ａ内の圧縮ガスが帰還通路３３を経て吸入室２７に戻されることはなく、気体圧縮機１０は、この圧縮ガスの戻りによる容量の低下を招くことなくその最大吐出量で動作する。
【００３６】
他方、電磁バルブ４５が作動することにより、加圧室３４ａの圧力が解除され、これによりリーク開口３３ａが開放されると、ベーン２２の摺動に伴う圧縮行程で一部の圧縮ガスは帰還通路３３を経て吸入室２７に戻され、ベーン２２がシリンダ室１６の周壁を摺動するに際し、リーク開口３３ａの位置を通過して実質的な圧縮行程が開始されることから、圧縮機構１２による吐出量が低減される。
【００３７】
これにより、電磁バルブ４５の操作に応じて気体圧縮機１０の容量の切り換えがなされる。
【００３８】
この電磁バルブ４５の作動によってリーク開口３３ａが開放された小容量運転状態では、前記したように、圧縮室１６ａで圧縮された一部の圧縮ガスが各帰還通路３３を経て吸入室２７に戻される。この帰還ガスは、図３に沿って説明したように、それぞれ時計方向に傾斜して吸入室２７内に開放する帰還開口３３ｂから吸入室２７内に吹き出される。従って、両帰還開口３３ｂのうち、図３に示すフロントサイドブロック１５ｂの左半下部に示された一方の帰還開口３３ｂから吹き出されるガス流γは、吸入ポート１３からの吸入ガスの分流αと逆方となるが、両ガス流α、γ間には一方の吸入口２３ａが位置することから、両ガス流α、γは、相互に重複することはなく、したがって、この重複による干渉を生じることなく吸入口２３ａを経て良好に対応する圧縮室１６ａに吸入される。
【００３９】
また、図３に示すフロントサイドブロック１５ｂの右半上部に示された他方の帰還開口３３ｂから吹き出されるガス流δは、吸入ポート１３からの吸入ガスの分流βと同一方向の流れとなることから、両ガス流β、δは、相互に合流して他方の吸入口２３ｂに向かい、この吸入口２３ｂを経て良好に対応する圧縮室１６ａに吸入される。
【００４０】
従来では、図５に示すフロントサイドブロック１ｂの左半下部に示された一方の帰還開口３ｂから吹き出されるガス流γ′は、吸入ポートからの吸入ガスの分流α′と逆方となるが、本発明に係る気体圧縮機１０におけると同様に、両ガス流α′、γ′間には一方の吸入口２ａが位置することから、両ガス流α′、γ′は、相互に重複することはなく、したがって、この重複による干渉を生じることなく吸入口２ａを経て良好に対応する圧縮室１６ａに吸入される。
【００４１】
しかしながら、図５に示すフロントサイドブロック１ｂの右半上部に示された他方の帰還開口３ｂから吹き出されるガス流δ′は、吸入ポートからの吸入ガスの分流β′と逆方向の流れとなり、しかも他方の吸入口２ｂに向かう分流β′と流路を重複することから、この他方の帰還開口３ｂから吹き出されるガス流δ′は、他方の吸入口２ｂに向かう吸入ガス流の分流β′に大きな抵抗を与える。そのため、前記したように、従来の容量可変型気体圧縮機では、その小吐出容量運転時における吸入効率の低下が見られた。
【００４２】
これに対し、本発明に係る気体圧縮機１０によれば、前記したように、両帰還通路３３から吸入室２７に戻される両帰還ガス流γ、δが吸入ポート１３からの吸入ガスの両分流α、βに抵抗を与えることはなく、この帰還ガス流による小吐出容量運転時における吸入効率の低下が防止され、これにより冷却効率の向上を図ることができる。
【００４３】
前記したところでは、楕円の横断面形状を有するシリンダ室が設けられた同芯型のベーンロータリー式容量可変型気体圧縮機の例について本発明を説明したが、本発明は、円形の横断面形状を有するシリンダ室が設けられる偏心型のベーンロータリー式容量可変型気体圧縮機あるいはスクロール式容量可変型気体圧縮機に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明に係る容量可変型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】図１に符号Ａで示した矢印方向へ見たシリンダのフロントサイドブロックの端面図である。
【図４】図１に符号Ｂで示した矢印方向へ見たハウジングのフロントハウジング部材の端面図である。
【図５】従来技術を示す図３と同様な図面である。
【符号の説明】
【００４５】
１０  容量可変型気体圧縮機
１１  ハウジング
１２  圧縮機構
１３  吸入ポート
１４  吐出ポート
１５  シリンダ
１６  シリンダ室
１６ａ  圧縮室
１７  ロータ
２２  ベーン
２３（２３ａ、２３ｂ）  吸入口
３３  帰還通路
３３ａ  リーク開口
３３ｂ  帰還開口
３４  弁機構
【図１】
2006177278.tif 000003
【図２】
2006177278.tif 000004
【図３】
2006177278.tif 000005
【図４】
2006177278.tif 000006
【図５】
2006177278.tif 000007