(57)【要約】【課題】ベーン型圧縮機のような容積型流体機械において、ベーンがスロット内で摩擦摺動すること等によって発生する機械損失を低減する。【解決手段】シリンダ２の内壁面から概ね半径方向に延びる隔壁２ａに円弧面２ｂが形成され、基端部をシリンダ２に支持されたベーン５６が扇のように揺動することによって、その先端部が円弧面２ｂ上を摺動して、拡縮する作動室２ｂを形成する。例えば可変容量型の圧縮機として構成する場合には、中心部の空間を制御圧室２ｃとすることができる。その場合には作動室２ｂによって流体を加圧すると共に、制御圧室２ｃの圧力を制御弁等によって変化させることによりベーン５６の角振幅を変化させて、吐出容量を０％まで無段階に変化させることができる。摺動部分はベーン５６の縁部だけであり、０％容量の時はベーン５６がシリンダ２の内壁面に密着して、その揺動も停止する。【選択図】　　　図２
2004019521.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハウジングと、前記ハウジングに取り付けられて靜止しているシリンダと、前記シリンダの中心軸線上において前記ハウジングによって軸支されているシャフトと、前記シリンダの中心軸線に対して平行な中心軸線の回りに揺動をすることができるように基端部側を支持されたベーンと、前記シリンダの内面からその中心部に向かって概ね半径方向に延びると共に前記ベーンの先端の摺動縁部が気密を保持して摺動するように前記ベーンの揺動の中心軸線を中心とする円弧面を備えている隔壁と、シャフトの回転運動と前記ベーンの揺動運動のいずれか一方を他方に変換するために公転運動をする少なくとも１つの部材を有する運動変換機構とを備えていることを特徴とする容積型流体機械。
【請求項２】
請求項１において、前記運動変換機構が、前記シャフトと一体化されていると共にその中心軸線に対して偏心している偏心駆動部と、それ自体の中心軸線に対して偏心している穴部を備えていて該穴部によって前記偏心駆動部に対して回転可能に係合しているスイングブッシュと、該スイングブッシュによって回転可能に支持されて公転運動をする旋回スプールと、該旋回スプールの自転を阻止する自転防止機構と、前記旋回スプールと前記ベーンとを連結するリンク機構と、前記ベーンの角振幅を変化させる機構とによって構成されていることを特徴とする容積型流体機械。
【請求項３】
請求項１又は２において、前記シリンダの内壁面と、前記ベーンの一面と、前記隔壁の面の一部とによってに囲まれた空間が流体のための作動室になっていると共に、中心部において前記ベーンの他面と前記隔壁の他の部分とによって囲まれた単一の空間が前記作動室の容量を変化させるための制御圧室となっていることを特徴とする容積型流体機械。
【請求項４】
請求項に３おいて、前記制御圧室の圧力を変化させるために制御弁が設けられていることを特徴とする容積型流体機械。
【請求項５】
請求項３又は４において、前記シャフトの中心軸線に対する前記旋回スプールの偏心量と公転半径を変化させることによって前記ベーンの角振幅を変化させて、前記作動室の容量を変化させるように構成されていることを特徴とする容積型流体機械。
【請求項６】
請求項２ないし５のいずれかにおいて、前記旋回スプールの自転を阻止するための自転防止機構が、前記旋回スプールの側面に形成された複数個の円錐溝部と、該円錐溝部にそれぞれ係合するボールと、ハウジングの一部によって回転可能に支持されると共に複数個の前記ボールを保持する穴を備えている円板と、該円板を回転方向に付勢する手段と、複数個の前記ボールにそれぞれ係合してそれらを前記旋回スプールの円錐溝部に向かって押し出すために前記ハウジングの面に形成された断面形状が楔形の複数個のボール溝部とからなっていることを特徴とする容積型流体機械。
【請求項７】
請求項６において、前記ボールが前記旋回スプールの円錐溝部の中心に係合する時に前記旋回スプールの公転半径が０となって、前記ベーンの角振幅も０となることにより作動室の容量が０になるように構成されていることを特徴とする容積型流体機械。
【請求項８】
請求項１において、前記運動変換機構が、前記シャフトと一体化されていると共にその中心軸線に対して偏心している偏心駆動部と、前記偏心駆動部によって回転可能に支持されて公転運動をする旋回スプールと、該旋回スプールの自転を阻止する自転防止機構と、前記旋回スプールと所定の角振幅において揺動運動をする前記ベーンとを連結するリンク機構とによって構成されていることを特徴とする容積型流体機械。
【請求項９】
請求項１ないし８のいずれかにおいて、流体を圧縮するための圧縮機として構成されていることを特徴とする容積型流体機械。
【請求項１０】
請求項９において、空調装置の冷凍サイクルにおける冷媒圧縮機として構成されていることを特徴とする容積型流体機械。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、非圧縮性流体或いは圧縮性流体を取り扱うことができる容積型の流体機械（圧縮機、ポンプ又は原動機）に係り、可動のベーンを使用するものではあるが、従来のベーン型の流体機械のように各ベーンがロータ等に設けられたスロットの中で半径方向に摺動しながら出入りする形式のものとは異なり、各ベーンが扇のように揺動する形式であって、例えば、空調装置における冷媒圧縮機として利用することができる容積型流体機械に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
自転するロータ上に一端を枢着されてそれと共に回転する複数個のベーンを、その回転軸線に対して偏心した軸線上で回転するシャフトと一体のアンカープレートによってコネクティングロッドを介して揺動させることにより、各ベーンが揺動する作動空間において流体を圧縮するポンプが米国特許第２４７０６７０号明細書に記載されている。このポンプは、偏心した位置で回転するシャフトとそれに関連する部分のみならず、それとは別に、複数個のベーンと、それらが係合して複数個の作動空間を形成する部材等もまた自転する形式のものであって、ポンプとしての吐出容量は、ベーンを支持して回転するロータに対するシャフト及びアンカープレートの偏心量を変化させて、ベーンの揺動範囲（角振幅）を変化させることにより、無段階に変化させることができる。
【０００３】
このような従来のポンプにおいては、回転するシャフトとそれに関連する部分の他に、複数個のベーンと、それらが係合して複数個の作動空間を形成する部材等を支持しているロータもまた自転するので、静止しているケーシングに対してロータと共に高速で回転する部分が大きくて質量も大きいため、それらを回転可能に支持している軸受部分の負担が大きいだけでなく、それらの部分が流体の中で回転するときに大きな粘性抵抗を受けるので、このポンプを吐出容量０の状態で運転する場合でも、無視することができないほど大きい機械損失を生じるので効率が悪いという欠点がある。また、複数個の作動空間を形成する大きいロータが高速で回転するために作動空間をシールすることが難しいという問題や、駆動部であるアンカープレートがベーンや作動空間と同一の平面上にあるために全体に半径が大きくなるので、小型化することが難しいという問題もある。
【０００４】
また、無段階に吐出容量を変化させることができる圧縮機として従来からよく使用されている斜板型の可変容量圧縮機においては、クランク室（斜板室）を制御圧室としているものがあるが、この形式のものでは、固定容量の斜板型圧縮機に比べてクランク室の圧力が高くなるために、例えばシャフトシールの耐久性に問題があった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、従来の容積型流体機械における前述のような諸問題に鑑み、ベーンを使用する圧縮機のような容積型流体機械において、可変容量型として実施する場合には、容量が１００％と０％との間で円滑に且つ連続的に変化するように、また、従来のベーン型圧縮機のように、多数のベーンがロータ等に形成されたスロットの中で摺動しながら出入りすることによって生じる摺動摩擦による機械損失がなく、０％容量の運転状態においてはベーンの摺動部分が実質的に皆無となるようにすると共に、ベーンが係合して作動空間を形成する相手方のシリンダが回転することに伴う機械損失をも防止し、ベーンを揺動させる機構に改良を加えて、全体の構成を簡素化、小型化することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、この課題を解決するための手段として、特許請求の範囲の請求項１に記載された容積型流体機械を提供する。
【０００７】
この容積型流体機械においては、シリンダの内部空間においてベーンが扇のように揺動運動をすることにより流体を加圧して圧送若しくは圧縮するので、従来のベーン型流体機械のように、ベーンがロータ等に形成されたスロットの中で出入りするような摺動運動をしないから、スロットとベーンの間の摺動摩擦に伴う機械損失がなく、少なくともその分だけ効率が改善される。
【０００８】
より具体的に、本発明の容積型流体機械は、ハウジングと、ハウジングに取り付けられて靜止しているシリンダと、シリンダの中心軸線上においてハウジングによって軸支されているシャフトと、シリンダの中心軸線に対して平行な中心軸線の回りに揺動をすることができるように基端部側を支持されたベーンと、シリンダの内面からその中心部に向かって概ね半径方向に延びると共にベーンの先端の摺動縁部が気密を保持して摺動するようにベーンの揺動の中心軸線を中心とする円弧面を備えている隔壁と、シャフトの回転運動とベーンの揺動運動のいずれか一方を他方に変換するために公転運動をする少なくとも１つの部材を有する運動変換機構とから構成されている。
【０００９】
本発明の容積型流体機械においては、従来の容積型流体機械のように、ベーンが回転するロータ等に形成されたスロットに摺動可能に嵌合して、スロットに対して半径方向に出入りするものとは異なり、基端部側をシリンダの中心軸線に対して平行な中心軸線の回りに支持されて扇のように揺動をするので、ベーンとスロットの間の摩擦による機械損失がない。また、ベーンが、ハウジングと一体化されたシリンダによって支持されているので、それらの全体を回転させる必要がなく、公転運動をする運動変換機構によって必要最小の運動をするだけであるから、ベーンと流体との間の無駄な摩擦による動力損失も発生しない。更に、この容積型流体機械を可変容量型として構成した場合に、容量が０となった時には、全てのベーンがシリンダの内壁面に近接して揺動もしなくなるので、シャフトに電磁クラッチのような動力伝達機構を設けて動力伝達を遮断しなくても、シャフトが空転するだけであるから、機械損失がきわめて小さくなる。
【００１０】
本発明の容積型流体機械において使用される運動変換機構は、シャフトと一体化されていると共にその中心軸線に対して偏心している偏心駆動部と、それ自体の中心軸線に対して偏心している穴部を備えていて該穴部によって偏心駆動部に対して回転可能に係合しているスイングブッシュと、該スイングブッシュによって回転可能に支持されて公転運動をする旋回スプールと、該旋回スプールの自転を阻止する自転防止機構と、旋回スプールとベーンとを連結するリンク機構と、ベーンの角振幅を変化させる機構とによって構成することができる。
【００１１】
旋回スプールは運動変換機構と自転防止機構によって公転をするだけであり、それによってリンク機構を介してベーンを揺動させるので、回転をするものはシャフトだけである。従って、流体の中で回転する部分がきわめて少ないので、流体摩擦による動力損失が少なくなる。
【００１２】
本発明の容積型流体機械においては、シリンダの内壁面と、ベーンの一面と、隔壁の面の一部とによってに囲まれた空間を流体のための作動室とするが、この容積型流体機械が可変容量型として構成される場合には、中心部においてベーンの他面と隔壁の他の部分とによって囲まれた単一の空間を、作動室の容量を変化させるための制御圧室として、これに制御弁等から高低変化する制御圧を供給することによって作動室の容積を円滑に変化させて、単位時間当たりの容積型流体機械の容量を変化させることができる。容量を変化させる時には、同時にシャフトの中心軸線に対する旋回スプールの偏心量と公転半径を変化させることによってベーンの角振幅を変化させる。
【００１３】
旋回スプールの自転を阻止するための自転防止機構を、旋回スプールの側面に形成された複数個の円錐溝部と、該円錐溝部にそれぞれ係合するボールと、ハウジングの一部によって回転可能に支持されると共に複数個のボールを保持する穴を備えている円板と、該円板を回転方向に付勢する手段と、複数個のボールにそれぞれ係合してそれらを旋回スプールの円錐溝部に向かって押し出すためにハウジングの面に形成された断面形状が楔形の複数個のボール溝部とによって構成することができる。それによって、容量変化にも円滑に対応することができる。この場合、ボールが旋回スプールの円錐溝部の中心に係合する時に旋回スプールの公転半径が０となり、ベーンの角振幅も０となることにより作動室の容量が０になるので、容量が０の時はベーンが全く揺動をしない。
【００１４】
本発明の容積型流体機械において、運動変換機構を、シャフトと一体化されていると共にその中心軸線に対して偏心している偏心駆動部と、偏心駆動部によって回転可能に支持されて公転運動をする旋回スプールと、該旋回スプールの自転を阻止する自転防止機構と、旋回スプールと所定の角振幅において揺動運動をするベーンとを連結するリンク機構とによって構成すると、旋回スプールの偏心量や公転半径が一定となる。それによって定容量型の流体機械が得られる。
【００１５】
本発明の容積型流体機械は、流体を圧縮するための圧縮機として実施するのに適しており、特に、その中でも空調装置の冷凍サイクルにおける冷媒圧縮機として使用するのに適している。
【００１６】
【発明の実施の形態】
次に、図１〜図１２を参照しながら本発明の容積型流体機械の第１実施例として具体化された空調装置用の冷媒圧縮機について詳細に説明する。圧縮機のフロントハウジング１には、図示しない車両の内燃機関のような動力源から回転駆動力を受け入れるシャフト４がフロントベアリング１１とメインベアリング１３とによって軸承されており、シャフト４がフロントハウジング１を貫通している部分において、シャフトシール１２が圧縮機の内部と外気との間をシールしている。
【００１７】
シャフト４はその中心軸線から偏心した中心軸線を有する偏心駆動部４１を一体的に備えている。偏心駆動部４１には、外形が円柱形のスイングブッシュ４３が回転可能に装着される。スイングブッシュ４３はそれ自体の中心軸線に対して偏心した位置に偏心駆動部４１と略同径の穴部４３ａを備えている。この穴部４３ａがシャフト４の偏心駆動部４１に回転可能に嵌合されて、サークリップ４２によって抜け止めが施される。このような構成によって、スイングブッシュ４３がシャフト４の偏心駆動部４１を中心として振り子状にスイングすることができるため、シャフト４の中心軸線とスイングブッシュ４３の中心軸線との間隔を「偏心量ｅ」を呼ぶことにすると、偏心量ｅは連続的に変化する値となり、更に、この偏心量ｅが、後述の旋回スプール５１の公転運動の半径（略して「公転半径」）となる。
【００１８】
旋回スプール５１は、そのフロント側の側面部分が図４に示すような大きい五角形に近い形状を有していると共に、そのリア側の側面部分が図３に示すような比較的に小さい五角形に近い形状を有していて、前後の五角形部分の間を、ニードルベアリング４４に嵌合する薄肉の円筒によって接続した形の糸巻き形のものである。従って、旋回スプール５１は、中心の円孔に装着されたニードルベアリング４４を介して、スイングブッシュ４３によって回転可能に支持されている。
【００１９】
この旋回スプール５１のフロント側の面には、図４や１００％容量の運転状態を示す図５Ａ及び図５Ｂ、０％容量の運転状態を示す図７Ａ及び図７Ｂに示したように、外周に近い部分に均等に配置された複数個の円錐形の窪みとしての円錐溝部５１ａが形成されている。それらの複数個の円錐溝部５１ａと対応してフロントハウジング１の内面には、図５Ｂ、図６、及び図７Ｂ、図８に示すように、回転方向の一方向に傾斜して深さが変化する楔形のボール溝部１４が形成されており、円錐溝部５１ａとボール溝部１４との間にそれらと同数のボール１６が挟持されて、それらの溝部１４及び５１ａに対して転がり接触をしている。
【００２０】
複数個のボール１６の間に所定の間隔を保持するために、ボール１６と略同径の複数個の穴を有するフロントプレート１８が、ボール１６のリテーナとして、フロントハウジング１の内部においてそれと旋回スプール５１のフロント側の面との間に挟み込まれて、シャフト４の中心軸線の回りに回転可能に装着されており、バネ１９によって回転方向の一方向に付勢されている。それによって、旋回スプール５１は、シャフト４が回転した時に円錐溝部５１ａ及びボール溝部１４とボール１６との係合によって自転を規制されるので、実質的に自転を含まない公転運動をするようになる。なお、図１において１５はフロントベアリング１１をシャフト４に位置決めするためのサークリップを示している。
【００２１】
シャフト４の中心軸線と平行に、旋回スプール５１には５本のピン５４によってそれと同数の、図３に示すような形状のアーム５２の基端部がそれぞれ枢着されている。そしてアーム５２の先端部にはピン５５によってベーン駆動リンク５３が枢着されていて、それぞれのベーン駆動リンク５３と一体的に、図１及び図２に示すような形状のベーン５６が形成されている。ベーン５６はその回転軸部５６ａが軸受メタル等を介してフロントハウジング１に軸支されていることにより、図２に示すようにシリンダ２の内部で揺動をすることができる。
【００２２】
概ね円筒形のシリンダ２はフロントサイドプレート２１を挟んでフロントハウジング１の後部に連結されていると共に、シリンダ２の後部にはリアハウジング３が連結されている。これらのハウジング構成部材は５本のスルーボルト７によって締結されることによって一体化されている。シリンダ２の内部には、図２に示すように、ハウジングの一部となる円筒形の外殻部分から円弧状に中心部に向かって延びる５個の隔壁２ａが形成されている。前述のベーン５６が回転軸部５６ａの回りに揺動回転をするときに、ベーン５６の先端部は隔壁２ａの内側の円弧面２ｄに対して軽く接触しながら気密性を保って移動する。それによって、シリンダ２の内部にベーン５６と隔壁２ａによって囲まれた５個の作動室２ｂと、中心部側に１個の制御圧室２ｃが形成される。
【００２３】
５個の作動室２ｂには、図１及び図３に示すように、フロントサイドプレート２１の周辺部に設けられた吸入孔２２がそれぞれ開口している。フロントサイドプレート２１における吸入孔２２の開口部には、それぞれ薄いリード状の吸入弁６２が設けられる。それらの吸入弁６２は吸入弁ストッパ６１によって保護されている。ベーン５６が揺動をするとき、その前方の側縁部がフロントサイドプレート２１に対して気密性を保つように接触しながら摺動するので、吸入弁６２とストッパ６１がベーン５６の可動範囲内に入らないように、それらはフロントサイドプレート２１に形成された溝の中に設けられる。それぞれの吸入孔２２は、フロントハウジング１の内部に形成されてフロントサイドプレート２１によって閉じられた共通の吸入室１７に連通している。なお、前述の旋回スプール５１やフロントプレート１８等はこの吸入室１７内に設けられている。
【００２４】
ベーン５６の後方の側縁部が気密性を保って摺動するように、シリンダ２の後端には底部としてリアプレート２ｆが形成されているが、このリアプレート２ｆの周辺部に図１及び図２に示すような５個の吐出孔２３が設けられていて、それぞれ対応する作動室２ｂに開口している。それらの吐出孔２３はいずれもリアハウジング３の内部に形成された単一の吐出室３１に開口しているが、それらの吐出孔２３を吐出室３１側からリード状の吐出弁６４が覆っている。また、各吐出弁６４にはそれらを保護するストッパ６３が設けられる。
【００２５】
リアプレート２ｆの中心部には制御圧導入孔２４が開口していて、リアハウジング３に形成された制御圧導出孔３２を介して、リアハウジング３に取り付けられた制御弁６５の出力ポートに接続している。図示していないが制御弁６５は吐出室３１と吸入室１７にそれぞれ接続する２つのポートを備えていて、やはり図示しない電子式制御装置のような手段によって例えばデューティ制御を受けることにより、吐出圧（高圧）と吸入圧（低圧）の中間の任意の高さの制御圧を作り出し、制御圧導出孔３２と制御圧導入孔２４を通じて制御圧室２ｃへ供給する。
【００２６】
第１実施例の冷媒圧縮機はこのように構成されているから、シャフト４が車両に搭載された内燃機関等によって駆動されて回転すると、スイングブッシュ４３が偏心した状態で回転する。旋回スプール５１は、図５Ａから図８に示したようにフロントハウジング１に形成されて一定の回転方向に深さが変化するボール溝部１４によって支持されるボール１６と、旋回スプール５１に形成された円錐溝部５１ａとによって構成される自転防止機構により自転運動を規制されるので、スイングブッシュ４３の中心軸線とシャフト４の中心軸線との距離、即ち偏心量ｅを半径とする公転運動をする。
【００２７】
旋回スプール５１が公転運動をすると、ピン５４によって旋回スプール５１に枢着されたアーム５２はピン５５を介してベーン駆動リンク５３を回転軸部５６ａの回りに揺動させる。それによって、回転軸部５６ａと一体化されたベーン５６も扇のように揺動（スイング）することになる。ベーン５６の揺動は作動室２ｂの拡縮（容積変化）を伴うので、作動室２ｂが拡大する時に吸入室１７にある低圧の冷媒（一般的には被圧縮流体）を吸入孔２２と吸入弁６２を介して作動室２ｂ内へ吸入し、作動室２ｂが縮小する時に内部の冷媒を圧縮して、吐出孔２３と吐出弁６４を介して吐出室３１へ吐出する。
【００２８】
この基本的な圧縮作用に加えて、第１実施例の圧縮機は可変容量型であるから吐出容量を変化させることができる。そのために、リアハウジング３に設けられた制御弁６５によって任意の高さの制御圧に調整された冷媒の一部が制御圧導入孔２４を経てシリンダ２内の制御圧室２ｃへ導かれる。制御圧室２ｃの圧力が吸入圧のように最も低くなっている時は、ベーン５６が旋回スプール５１のピン５４とアーム５２を介して駆動される時に、ベーン５６の揺動を妨げる力がきわめて小さいので、ベーン５６は最大の角振幅において揺動することができる。それに伴って駆動側の旋回スプール５１の公転半径が最大になるので、スイングブッシュ４３はシャフト４の偏心駆動部４１に対して最も大きく回転し、シャフト４に対する偏心量ｅが最大となる。この時の状態が図１からから図６に示す１００％容量の運転状態である。特にボール１６の位置に関しては図４から図６に詳しく示されている。
【００２９】
冷媒圧縮機の吐出容量を減少させる場合には、制御弁６５によって制御圧室２ｃの圧力、即ち制御圧を徐々に高めて吐出圧に近づける。制御圧が高くなって行くと、その高さに応じてベーン５６は作動室２ｂ側へ押されて軸部５２ａの回りに少し回転するので、ベーン５６の揺動可能な角度範囲（角振幅）が制約を受けて小さくなる。これに対して、作動室２ｂ内で冷媒を圧縮することによって圧縮反力が発生するので、ベーン５６が制御圧室２ｃ側へ押し戻されて作動室２ｂの縮小が妨げられる。従って、冷媒圧縮機の吐出容量に対応するベーン５６の角振幅は、相反するそれらの作用が釣り合う状態において決まる。
【００３０】
また、このように制御圧室２ｃの圧力上昇と作動室２ｂにおいて高まる圧縮反力とが拮抗する結果として、ベーン５６を作動室２ｂ側へ押す力がそれに抵抗する力を上回った時は、ベーン５６を押す力のモーメントが回転軸部５６ａからベーン駆動リンク５３を介してアーム５２に伝わり、旋回スプール５１の公転を抑制しようとする力、即ち、スイングブッシュ４３を偏心駆動部４１に対して回転させて公転半径を小さくさせようとする力になる。このように、旋回スプール５１には圧縮反力によって公転半径を大きくさせようとする力と、制御圧によって公転半径を小さくさせようとする力との差が働き、差の力によって公転半径が変化すると共に、ベーン５６の角振幅によって決まる冷媒圧縮機の吐出容量が無段階に変化する。
【００３１】
制御圧を大きくすることによって、公転半径が小さくなる方向に旋回スプール５１が自転しようとすると、フロントプレート１８の穴とフロントハウジング１のボール溝部１４とによって保持されているボール１６が、図５Ｂ及び図６に示されたボール溝部１４の１００％容量側の溝部分１４ａから、図７Ｂ及び図８に示す０％容量側の溝部分１４ｂへ向かう方向に移動する。ボール溝部１４の断面形はテーパー状であって、溝の深さが１００％容量側の溝部分１４ａから０％容量側の溝部分１４ｂの方に向かって連続的に浅くなるような斜面１４ｃを形成しているので、前者から後者の方向にボール１６が移動する場合には、斜面１４ｃによってボール１６が競り上がって来て、旋回スプール５１の円錐溝部５１ａとの接触点が円錐形の頂点に向かって移動し、旋回スプール５１の公転半径を小さくする。それと同時にこの機構によって旋回スプール５１の公転運動時の自転が阻止されるので、旋回スプール５１は制御弁６５によって調整された公転半径において公転運動をするようになる。
【００３２】
この場合、ボール１６は、フロントプレート１８を公転半径が大きくなる方向に付勢するバネ１９の力と、それに拮抗して旋回スプール５１に作用する力とが釣り合うところまで転がって移動する。このように、制御弁６５によって制御圧室２ｃの制御圧を調整することにより、冷媒圧縮機の吐出容量を任意の大きさの中間容量まで変化させることができる。
【００３３】
更に、制御弁６５を作動させて制御圧を最大にすると、制御圧は実質的に吐出圧と等しくなる。この状態においては、ボール１６は図７Ｂ及び図８に示すようにボール溝部１４の０％容量側の溝部分１４ｂまで移動する。この時はボール１６が図７Ａに示すように旋回スプール５１の円錐溝部５１ａの中心部へ来て、スイングブッシュ４３の中心軸線がシャフト４のそれと一致し、偏心量が０となるので、旋回スプール５１の公転半径も０になる。それによって旋回スプール５１が自転は勿論、公転もしなくなるので、ベーン５６の角振幅が０になり、図１０に示すように全てのベーン５６が作動室２ｂ側の周壁内面に密着した状態となって揺動をしなくなる。０％容量の状態における冷媒圧縮機の各部分の位置関係を図９に、旋回スプール５１やアーム５２、ベーン駆動リンク５３等の位置を図１１及び図１２に示す。
【００３４】
従って、シャフト４に電磁クラッチのようなものを設けて駆動側からの動力を遮断しなくても、圧縮機は冷媒の圧縮動作を停止する。また、この時はベーン５６がシリンダ２の内面に対して摺動することもないので、機械損失による動力損失もきわめて小さくなる。それによって、従来の可変容量型圧縮機を０％容量とした運転状態よりも動力が大幅に節減されるし、従来のベーン型圧縮機において摺動によって生じるベーン自体やロータのスロット、或いはシリンダの内面等の摩耗も少なくなるので、圧縮機の耐久性が高くなる。
【００３５】
更に、図示実施例の冷媒圧縮機においては、シャフトシール１２によって外気から遮断される吸入室１７の圧力は常に比較的に低圧の吸入圧であるから、シャフトシール１２に高い圧力差が作用することはないので、斜板室を制御圧室とする可変容量型の斜板型圧縮機等に比べて、シャフトシール１２として特別に高価なものを使用しなくても十分に高い耐久性が得られる。
【００３６】
図１３乃至図１６に本発明の容積型流体機械の第２実施例としての可変容量型圧縮機を示す。第２実施例は、圧縮機全体を小型化するために、第１実施例の可変容量型圧縮機における５本のスルーボルト７によるハウジング１及び３やシリンダ２の突出部分をなくして、スルーボルト７を圧縮機本体の内部機構に取り込んだものである。単に本体に取り込むだけでなく、スルーボルト７をベーン５６やベーン駆動リンク５３のための回転軸として活用している。即ち、ベーン５６及びベーン駆動リンク５３に回転軸線を中心として開口を形成し、それにスルーボルト７を挿入することにより、スルーボルト７に回転軸を兼ねさせている。
【００３７】
第２実施例の冷媒圧縮機は、ベーン５６及びベーン駆動リンク５３がスルーボルト７を中心として揺動すること、及び、スルーボルト７による突出部分がないことを除いて、可変容量型の圧縮機として、第１実施例のそれと同様な作用効果を奏する。図１３乃至図１６はいずれも第２実施例の可変容量型圧縮機について１００％容量の運転状態を示している。
【００３８】
第２実施例によれば、圧縮機全体の体格を小型化すると共に、部品点数を減少させて圧縮機の機構を簡素化し、製造のためのコストも低減することができる。なお、第２実施例の圧縮機においては、ハウジング１及び３やシリンダ２の外形が円筒形となるので、圧縮機を対象機器へ取り付けるために、図１３に二点鎖線によって例示したように、ハウジング１及び３に取り付け用の突出部分１ａ，３ａを設けるとか、シリンダ２の外周の一部に巻き付けるように、図示しないバンド状のクランプを取り付けるというような手段を講じる。
【００３９】
図１７に本発明の容積型流体機械の第３実施例としての圧縮機を示す。なお、図１７のＡ’−Ａ’断面における横断面図は、第２実施例について示した図１４と同じ形状になるので、第３実施例についても図１４を援用することにして、第３実施例については横断面を図示していない。但し、第１実施例や第２実施例の冷媒圧縮機が可変容量型のものであるのと異なって、第３実施例の圧縮機は固定容量型のものである。しかし、両者が実質的に同様なものを使用している部分もあるので、それらについては同じ参照符号を付すか、或いは参照符号の記載を省略している。
【００４０】
固定容量型である第３実施例の圧縮機においては、旋回スプール５１の公転半径を変化させる必要がないので、シャフト４’として、偏心駆動部４１’が一体化された偏心量が一定のクランクシャフトを使用する。また、第１実施例（及び第２実施例）においてフロントハウジング１に設けられる楔形のボール溝部１４に対応するものは、第２実施例においてはボール１６を定位置に保持することができる半球形の窪み１４’となっている。図１４に示すように、第３実施例の圧縮機においてもシリンダ２’に５個の隔壁２ａが設けられるが、第１実施例や第２実施例のように制御圧室２ｃを設ける必要がないので、中心部の空間は吸入室１７に連通させるか、或いは密封してもよい。
【００４１】
第３実施例の圧縮機においても、第２実施例と同様に、スルーボルト７をハウジング１及び３やシリンダ２の内部機構に取り込んで、スルーボルト７によってベーン５６及びベーン駆動リンク５３の回転軸を兼ねさせているので、圧縮機全体の体格を小型化することができると共に、機構を簡素化して低コスト化することができる。
【００４２】
なお、図示の各実施例においてはいずれも、ベーン５６及びベーン駆動リンク５３やスルーボルト７等の個数を５としているが、５個としたことには特に意味がないので、必要に応じてそれらの個数を４或いは６のように、５以外の数とすることができることは言うまでもない。
【００４３】
以上の説明から明らかなように、本発明の容積型流体機械においては、ベーン５６が固定されたシリンダ２の内部で扇のように揺動することによって作動室２ｂ内において流体を圧縮するので、従来のベーン型圧縮機のようにベーンがロータ等のスロットの中で摺動することがない。従って、ベーンとスロットの摩擦による機械損失をなくすことができる。特に、本発明の容積型流体機械を可変容量型の圧縮機として実施した場合には、０％容量、或いはその付近の運転状態においては摺動する部分がなくなり、摺動摩擦による機械損失が殆ど０に近くなることから、高価で重量が大きく、嵩張る電磁クラッチを設けなくても、圧縮機を停止させたのと同じ運転状態を実現することができる。従って、本発明の容積型流体機械は車両空調装置用の冷媒圧縮機として使用するのに最も適している。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施例としての可変容量型の圧縮機の縦断面図である。
【図２】第１実施例の圧縮機の図１のＡ−Ａ断面における横断面図である。
【図３】第１実施例の圧縮機の図１のＢ−Ｂ断面における横断面図である。
【図４】第１実施例の圧縮機の図１のＣ−Ｃ断面における横断面図である。
【図５】第１実施例の圧縮機の１００％容量の運転状態において一部を拡大して示すもので、（Ａ）及び（Ｂ）はいずれも縦断面図である。
【図６】第１実施例の圧縮機の１００％容量の運転状態を示すもので、図１のＤ−Ｄ断面における横断面図である。
【図７】第１実施例の圧縮機の０％容量の運転状態において一部を拡大して示すもので、（Ａ）及び（Ｂ）はいずれも縦断面図である。
【図８】第１実施例の圧縮機の０％容量の運転状態を示すもので、図１のＤ−Ｄ断面における横断面図である。
【図９】第１実施例の圧縮機の０％容量の運転状態を示す縦断面図である。
【図１０】第１実施例の圧縮機の０％容量の運転状態を示す図１のＡ−Ａ断面における横断面図である。
【図１１】第１実施例の圧縮機の０％容量の運転状態を示す図１のＢ−Ｂ断面における横断面図である。
【図１２】第１実施例の圧縮機の０％容量の運転状態を示す図１のＣ−Ｃ断面における横断面図である。
【図１３】第２実施例としての可変容量型の圧縮機の縦断面図である。
【図１４】第２実施例の圧縮機の図１３のＡ−Ａ断面における横断面図である。
【図１５】第２実施例の圧縮機の図１３のＢ−Ｂ断面における横断面図である。
【図１６】第２実施例の圧縮機の図１３のＣ−Ｃ断面における横断面図である。
【図１７】第３実施例としての固定容量型の圧縮機の縦断面図である。
【符号の説明】
１…フロントハウジング
２、２’…シリンダ
２ａ…隔壁
２ｂ…作動室
２ｃ…制御圧室
３…リアハウジング
４…シャフト
４’…偏心クランクシャフト
１４…ボール溝部
１６…ボール
１７…吸入室
２１…フロントサイドプレート
３１…吐出室
４１…偏心駆動部
４３…スイングブッシュ
５１…旋回スプール
５１ａ…円錐溝部
５２…アーム
５３…ベーン駆動リンク
５６…ベーン
５６ａ…ベーンの回転軸部
６５…制御弁
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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