(57)【要約】【課題】冷房システムに採用された場合であっても、複数の圧縮機構の運転の組み合わせの変更に応じて循環経路の調節を必要とすることなく循環油の偏りが生じることを防止することができ、かつ各伝達機構の伝達効率を高めることができる気体圧縮機を提供する。【解決手段】共用の吐出室１５を内方に規定するハウジング１２と、ハウジング１２に収容され回転軸１６の回転により作動し取り入れた気体を圧縮して吐出室１５に吐出する複数の圧縮機構１３と、ハウジング１２に回転可能に支持され回転軸１６に回転力を伝達可能なプーリ１７を有しかつ各圧縮機構１３と対を為して設けられた伝達機構１４とを備える気体圧縮機１０である。各圧縮機構１３は、吐出室１５を挟んで配置されている。【選択図】図１
2007100605.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
共用の吐出室を内方に規定するハウジングと、該ハウジングに収容され回転軸の回転により作動し取り入れた気体を圧縮して前記吐出室に吐出する複数の圧縮機構と、前記ハウジングに回転可能に支持され前記回転軸に回転力を伝達可能なプーリを有しかつ前記各圧縮機構と対を為して設けられた伝達機構とを備える気体圧縮機であって、
前記各圧縮機構は、前記吐出室を挟んで配置されていることを特徴とする気体圧縮機。
【請求項２】
前記ハウジングには、前記吐出室を挟んで対向する２つの前記圧縮機構が収容され、前記伝達機構は、前記ハウジングを挟んで対向する位置に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の気体圧縮機。
【請求項３】
前記伝達機構は、前記プーリと前記回転軸とを断続自在に接続するクラッチ機構を有することを特徴とする請求項１または請求項２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、冷房装置の冷媒ガスの圧縮に用いられるのに好適な気体圧縮機に関し、特に、複数の圧縮機構がハウジングに収容された気体圧縮機に関する。
【背景技術】
【０００２】
気体圧縮機は、例えば、冷房システム内を循環する冷媒ガスの循環経路を構成すべく用いられ、循環される冷媒ガスを圧縮する。気体圧縮機では、回転軸を有する圧縮機構と、回転軸に回転力を伝えることができる伝達機構と、吐出室を内方に規定し圧縮機構を収容するハウジングとを備えるものがある。圧縮機構は、回転軸が回転することにより、冷媒ガスを取り入れ、取り入れた冷媒ガスを圧縮し、圧縮した冷媒ガスを吐出室へ吐出する。気体圧縮機は、この圧縮された冷媒ガスを排出するので、循環される冷媒ガスが圧縮される。伝達機構は、ハウジングに回転可能に支持されベルトを巻き掛けることができるプーリを有し、駆動源と共に巻き掛けられたベルトを介して回転力を回転軸に伝える。このような気体圧縮機では、円滑に作動させるための潤滑油が圧縮機構に供給されている。この潤滑油は、圧縮機構で冷媒ガスが圧縮される際冷媒ガスに混入し、その一部は冷媒ガスが吐出室へと吐出される際冷媒ガスから分離され吐出室の下方に溜められる。冷媒ガスに含まれる潤滑油の残部は、冷媒ガスと共に冷房システム内を循環され、再び圧縮機構へと戻る。
【０００３】
このような気体圧縮機が自動車の冷房システムに採用された場合、伝達機構が伝える駆動源にはエンジンが利用される。ところが、冷媒システムでは、冷却効率を高めるために気体圧縮機からの冷媒ガスの排出量を調節することが求められており、エンジンを駆動源とすると、駆動源の出力を調整して冷媒ガスの排出量を調節することができなくなる。
【０００４】
そこで、例えば、１つの冷房システムに２つの気体圧縮機を設け、冷房システムへの冷媒ガスの排出量を変更するために駆動させる両気体圧縮機の組み合わせを適宜変更する、すなわち両気体圧縮機を駆動する、一方の気体圧縮機のみを駆動する、両気体圧縮機とも運転停止することにより、冷房システムによる冷却効率を高めることが考えられる。
【０００５】
ところが、この冷房システムでは、両気体圧縮機を駆動する場合と一方の気体圧縮機のみを駆動する場合とで冷媒ガスの循環経路が変化し、各気体圧縮機の吐出室に溜められる潤滑油がいずれか一方の吐出室に偏ってしまう虞がある。このような潤滑油の偏りは、各気体圧縮機の適切な動作の妨げとなるので、例えば、駆動状態にある各気体圧縮機の組み合わせに応じて開閉される弁機構を設けて循環経路を適宜調節し、両気体圧縮機の吐出室間の潤滑油の量のバランスを取ることが要求される。
【０００６】
そこで、循環経路の調節を必要とすることなく循環油の偏りを抑制するために、単一のハウジングに２つの圧縮機構を並列させて収容し、かつ各圧縮機構と対を為す伝達機構を並列させて設け、ハウジングの内方に共用の吐出室が形成された気体圧縮機が提案されている（例えば、参考文献１参照。）。このものでは、冷房システム内を循環した冷媒ガスは、循環経路の変化に拘わらず共用の吐出室に吐出されるので、潤滑油の偏りが生じることはない。
【特許文献１】特開２００３−２０１９６６号公報（第２−５頁、第２図）
【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、この気体圧縮機では、各伝達機構が各圧縮機構に駆動源からの回転力を均等に伝達するために、並列する２つのプーリおよびエンジンの出力軸が同一平面上で三角形を形成する位置に配置され、両プーリと出力軸とが単一のベルトで三角形状に巻き掛けている。このため、この気体圧縮機では、１つのプーリとエンジンとを巻き掛けることに比較して、各プーリとベルトとの接触面積が小さくなり、エンジンからのエネルギーの伝達効率が低下する。これにより、エンジンのトルクを必要以上に消費することとなり、また、プーリを回転可能に支持する箇所に必要以上の負荷が加わることとなる。
【０００８】
このため、本発明の目的は、冷房システムに採用された場合であっても、作動状態にある複数の圧縮機構の組み合わせの変更に応じて循環経路の調節を必要とすることなく循環油の偏りが生じることを防止することができ、かつ各伝達機構の伝達効率を高めることができる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】
【０００９】
上記した課題を解決するために、請求項１に記載の気体圧縮機は、共用の吐出室を内方に規定するハウジングと、該ハウジングに収容され回転軸の回転により作動し取り入れた気体を圧縮して前記吐出室に吐出する複数の圧縮機構と、前記ハウジングに回転可能に支持され前記回転軸に回転力を伝達可能なプーリを有しかつ前記各圧縮機構と対を為して設けられた伝達機構とを備える気体圧縮機であって、前記各圧縮機構は、前記吐出室を挟んで配置されていることを特徴とする。
【００１０】
請求項２に記載の気体圧縮機は、請求項１に記載の気体圧縮機であって、前記ハウジングには、前記吐出室を挟んで対向する２つの前記圧縮機構が収容され、前記伝達機構は、前記ハウジングを挟んで対向する位置に設けられていることを特徴とする。
【００１１】
請求項３に記載の気体圧縮機は、請求項１または請求項２に記載の気体圧縮機であって、前記伝達機構は、前記プーリと前記回転軸とを断続自在に接続するクラッチ機構を有することを特徴とする。
【００１２】
請求項１に記載の気体圧縮機では、各圧縮機構により圧縮された気体が吐出される吐出室が共用であるので、循環油の偏りの問題が生じることはない。また、各伝達機構は、吐出室を挟んで設けられた各圧縮機構と対を為して設けられているので、各プーリが並列されている場合と異なり、各プーリに別々のベルトを巻き掛けることができ、各伝達機構の伝達効率を高めることができる。
【００１３】
請求項２に記載の気体圧縮機では、２つの伝達機構が吐出室を挟む対向位置に配置されているので、例えば、単一の出力軸を有するエンジンを駆動源とした場合であっても、各プーリに別々にベルトを巻き掛けることができ、各伝達機構の伝達効率を高めることができる。
【００１４】
請求項３に記載の気体圧縮機では、各プーリがクラッチ機構を介して圧縮機構の回転軸に接続されているので、容易に各圧縮機構の作動制御を行うことができ、圧縮された気体の排出量を調節することができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明に係る気体圧縮機によれば、各圧縮機構が圧縮した気体が吐出される吐出室が共用であるので、循環油の偏りの問題が生じることはない。このため、複数の圧縮機構の作動状態に応じて循環経路の調節が必要とされることはない。また、各伝達機構は、吐出室を挟んで設けられた各圧縮機構と対を為して設けられているため、各プーリに別々にベルトを巻き掛けることができるので、並行する両伝達機構に単一のベルトを巻き掛ける場合に比較して、ベルトとプーリとの接触面積を大きくすることができ、各伝達機構の伝達効率を高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明を図１ないし図３に示した実施例に沿って詳細に説明する。
【実施例】
【００１７】
図１は、車両用空調装置（図示せず。）に採用された気体圧縮機１０と、エンジン１１とを模式的に示す側面図である。
【００１８】
気体圧縮機１０は、冷却媒体の気化熱を利用して冷却を行なう冷房システムとして機能することが可能な車両用空調装置で冷媒ガスを圧縮するために用いられ、車両用空調装置の凝縮器、蒸発器等（図示せず。）と共に冷却媒体の循環経路を構成する。気体圧縮機１０は、車両に設けられたエンジン１１から駆動力を受けて動作し、蒸発器から取り入れた気体状態の冷却媒体すなわち冷媒ガスを圧縮し、この圧縮した冷媒ガスを凝縮器へ排出する。気体圧縮機１０は、車両の内方でエンジン１１と並列して配置されている。
【００１９】
エンジン１１は、エンジン本体１１ａと、出力軸１１ｂと、出力プーリ１１ｃとを有する。エンジン本体１１ａは、熱エネルギーを運動エネルギーに変換し、出力軸１１ｂを回転させる。本実施例では、エンジン１１の出力軸１１ｂは、エンジン本体１１ａを挟んで対向する位置で２方向に突出されており、その各突出箇所に出力プーリ１１ｃが取り付けられている。両出力プーリ１１ｃは、出力軸１１ｂの回転により互いに等しく回転する。
【００２０】
気体圧縮機１０は、ハウジング１２と、２つの圧縮機構１３と、２つの伝達機構１４とを備える。ハウジング１２は、ハウジング本体１２ａと、２つのサイドハウジング部１２ｂとを有する。ハウジング本体１２ａは、円筒形状を呈しており、その両開放端を塞ぐようにサイドハウジング部１２ｂが設けられている。ハウジング１２の各端部には、サイドハウジング部１２ｂに接するように圧縮機構１３が収容されている。この両圧縮機構１３およびハウジング本体１２ａにより、ハウジング１２の中央部に吐出室１５が規定される。
【００２１】
両圧縮機構１３は、回転軸１６を有し、後述するように、回転軸１６が回転することにより冷媒ガスを圧縮することができる。各回転軸１６には、エンジン１１の出力軸１１ｂの回転力がそれぞれ伝達機構１４を介して伝達される。伝達機構１４は、圧縮機構１３に対応すべくハウジング１２の両端に設けられている。２つの伝達機構１４は、それぞれが圧縮機構１３と対を為しており、対を為す圧縮機構１３の回転軸１６に回転力を伝達可能である。
【００２２】
図２は、気体圧縮機１０の一方の圧縮機構１３、伝達機構１４およびその周辺を模式的に示す断面図である。各伝達機構１４は、図２に示すように、プーリ１７と、クラッチ機構１８とを有する。各プーリ１７は、クラッチベアリング１９を介してサイドハウジング１２ｂに回転可能に支持されている。各プーリ１７には、それぞれに対応するエンジン１１の出力プーリ１１ｃとの間にベルト２０（図１参照。）が巻き掛けられている。
【００２３】
クラッチ機構１８は、アーマチュア２１と、クラッチ板２２と、電磁コイル２３とを有する。アーマチュア２１は、プーリ１７の端面に沿う板形状を呈し、回転軸１６に取り付けられ、回転軸１６と共に回転可能である。クラッチ板２２は、プーリ１７の端面とアーマチュア２１との間に配置され、アーマチュア２１に取り付けられている。電磁コイル２３は、プーリ１７の内方に配置されており、励磁電流が流されることにより、アーマチュア２１をプーリ１７側に引き寄せ、クラッチ板２２を介在させてプーリ１７とアーマチュア２１とを連結させる。これにより、アーマチュア２１とプーリ１７とが一体的に動作可能となり、プーリ１７に与えられた回転力を回転軸１６に伝えることができる。よって、各伝達機構１４は、プーリ１７に与えられた回転力を各回転軸１６に断続自在に伝えることができる。このため、電磁コイル２３への励磁電流を制御することにより、車両の駆動のために駆動されるエンジン１１のエネルギーを利用して、各圧縮機構１３を別々に断続自在に作動させることができる。
【００２４】
圧縮機構１３は、冷媒ガスが圧縮されるシリンダ室２４を有する。シリンダ室２４は、断面が楕円形状を呈する筒状のシリンダ本体２５と、その両開放端に取り付けられた両サイドブロック２６とにより形成されている。この一方のサイドブロック２６は、ハウジング１２のサイドハウジング部材１２ｂに当接している。シリンダ室２４の内方には、ロータ２７が収容されている。ロータ２７は、断面が円形の円柱状を呈し、同心上で貫通するように回転軸１６が取り付けられている。ロータ２７は、回転軸１６が両サイドブロック２６に回転可能に軸支されており、回転軸１６と共に回転可能である。
【００２５】
ロータ２７には、図３に示すように、複数のベーン２８が設けられている。各ベーン２８は、スリット状のベーン溝２９に進退可能に保持されており、各ベーン溝２９は、凹所２６ａに連通可能である。凹所２６ａは、各サイドブロック２６に対を為して形成され、後述するように各ベーン溝２９に潤滑油を供給する。
【００２６】
各ベーン２８は、それぞれが各ベーン溝２９に供給される潤滑油の圧力を受けることにより、シリンダ室２４をロータ２７の回転方向に沿って複数のチャンバ（３０）に区画する。複数のチャンバ（３０）は、それぞれがロータ２７の回転に伴って容積が増減する圧縮室３０として機能する。
【００２７】
各圧縮室３０は、図２に示すように、吸入ポート３１、吸入室３２および吸入孔３３を介して蒸発器（図示せず。）から冷媒ガスを取り入れる。吸入ポート３１は、サイドハウジング部１２ｂに設けられ、蒸発器に接続されている。吸入室３２は、互いに当接するサイドハウジング部１２ｂとサイドブロック２６との間に形成され、吸入ポート３１に通じている。吸入孔３３は、サイドブロック２６を貫通し、吸入室３２およびシリンダ室２４（図３参照。）を連通させている。
【００２８】
各圧縮室３０は、図３に示すように、取り入れた冷媒ガスを圧縮し、圧縮した冷媒ガスを吐出チャンバ３４と吐出孔３５とを経て吐出室１５に吐出する。吐出チャンバ３４は、シリンダ本体２５に形成されており、吐出孔３５に通じている。吐出孔３５は、吐出チャンバ３４と吐出室１５とを連通させており、吐出チャンバ３４には、吐出孔３５を開閉する吐出弁機構３６が設けられている。吐出弁機構３６は、各圧縮室３０から吐出チャンバ３４への冷媒ガスの流出を許し、且つ吐出チャンバ３４から各圧縮室３０への冷媒ガスの流入を阻止する逆止弁として機能する。
【００２９】
各圧縮機構１３の他方のサイドブロック２６は、吐出室１５に面しており、吐出室１５の一部を規定している。この他方のサイドブロック２６には、サイクロンブロック３７が取り付けられている。サイクロンブロック３７は、吐出室１５に吐出される冷媒ガスの通路の一部とされており、内方を通過する冷媒ガスからそこに含まれる潤滑油を分離する。サイクロンブロック３７により冷媒ガスから分離された潤滑油は、吐出室１５の下方に形成された油溜め部３８に貯留される。
【００３０】
吐出室１５の冷媒ガスは、吐出ポート３９（図１参照。）から凝縮器（図示せず。）へと排出される。吐出ポート３９は、ハウジング本体１２ａに設けられており、凝縮器に接続されている。油溜め部３８の潤滑油は、圧縮機構１３を円滑に作動させるためおよび各ベーン２８を進退させるべく各ベーン２８を付勢するために、吐出室１５の圧力を利用して各圧縮機構１３に供給され、その一部が各サイドブロック２６に対を為して形成された凹所２６ａに供給される。このため、潤滑油は、各圧縮機構１３が作動し冷媒ガスを圧縮する際、冷媒ガスに混入し、サイクロンブロック３７により冷媒ガスから分離されなかった残部が冷媒ガスと共に循環経路を循環する。
【００３１】
本発明に係る気体圧縮機１０が採用された車両用空調装置（図示せず。）では、エンジン１１からのエネルギーを各伝達機構１４がそれぞれに対応する各圧縮機構１３に伝えることにより、ハウジング１２の両端に設けられた両圧縮機構１３から圧縮された冷媒ガスが共有の吐出室１５に吐出され、この冷媒ガスが凝縮器（図示せず。）へと排出される。よって、車両用空調装置内の冷媒ガスの循環経路は、各圧縮機構１３を通過した後必ず吐出室１５を経ることとなる。このため、各伝達機構１４を操作することにより各圧縮機構１３の作動を制御し、この制御により循環経路が変化した場合であっても、冷媒ガスに含まれる潤滑油は共用の吐出室１５で冷媒ガスから分離されて共用の油溜め部３８に溜められるので、潤滑油の偏りの問題が生じることはない。
【００３２】
また、気体圧縮機１０では、両伝達機構１４のプーリ１７と、それぞれに一対一で対応するエンジン１１の各出力プーリ１１ｃとがベルト２０で巻き掛けられているので、ベルトが三角形状に巻き掛けられた場合に比較して各プーリ１７とベルト２０との接触面積が大きくなっている。このため、エンジン１１からのエネルギーの伝達効率が高められており、気体圧縮機１０の動作のためにエンジン１１のトルクが消費されることを抑制することができる。
【００３３】
さらに、気体圧縮機１０では、消費するトルクが少ないことから、トルクの消費量に比例するベルト２０にかかる力を低減することができるので、各伝達機構１４のプーリ１７を支持するクラッチベアリング１９にかかる半径方向への負荷を低減することができ、クラッチベアリング１９の使用寿命延いては気体圧縮機１０の使用寿命を長くすることができる。
【００３４】
気体圧縮機１０では、車両（図示せず。）の走行のために駆動されるエンジン１１のエネルギーを利用する場合であっても、各伝達機構１４への励磁電流を制御することにより、各圧縮機構１３を別々に断続自在に作動させることができ、圧縮された冷媒ガスの排出量を調節することができる。よって、車両用空調装置に採用した場合であっても、圧縮機構の作動状態に合わせて循環経路の調節を必要とすることなく、冷却効率を高めることができる。
【００３５】
気体圧縮機１０では、単一のハウジング１２の内方で各圧縮機構１３が直列に設けられており、かつこの並びの延長線上に各伝達機構１４が配置されているので、車両内の空間を有効に利用することができる。これは、エンジン１１が一般に単一の圧縮機構１３および伝達機構１４で構成される気体圧縮機よりも長尺であり、エンジン１１を駆動源とするために気体圧縮機とエンジン１１とを並列位置で配置すると、長さの差分がデッドスペースとなってしまうが、本発明の気体圧縮機１０では、２つの圧縮機構１３および２つの伝達機構１４を直列に配置することにより、このデッドスペースを有効に利用することができることによる。
【００３６】
気体圧縮機１０では、各圧縮機構１３が吐出室１５を挟んで対向して位置されており、各圧縮機構１３から吐出室１５への冷媒ガスの吐出方向が正反対となるので、両圧縮機構１３を共に作動させた場合、吐出に伴う互いの冷媒ガスの勢いが相殺され、冷媒ガスの吐出による脈動を抑制することができる。
【００３７】
気体圧縮機１０では、各伝達機構１４が吐出室１５を挟む対向位置に位置しているので、一般に単一の出力軸のみを有する構成とされるエンジンの出力軸を駆動源とした場合であっても、各プーリ１７に別々にベルト２０を巻き掛けることが容易である。
【００３８】
したがって、本発明に係る気体圧縮機１０によれば、冷房システムに採用された場合であっても、作動状態にある複数の圧縮機構の組み合わせの変更に応じて循環経路の調節を必要とすることなく循環油の偏りが生じることを防止することができ、かつ各伝達機構の伝達効率を高めることができる。
【００３９】
なお、上記した実施例では、圧縮機構１３および伝達機構１４がそれぞれ２つ設けられていたが、圧縮機構１３および伝達機構１４が対を為して設けられ、かつ共用の吐出室１５を有していればよく、対を為す圧縮機構１３および伝達機構１４は２組に限定されるものではない。
【００４０】
上記した実施例では、内方が楕円形状を呈する筒状のシリンダ本体２５の軸線上に回転軸線を持つようにロータ２７が設けられた同心ロータ式の圧縮機に適用した例を示したが、圧縮機構が気体を圧縮するための回転軸を有しかつ回転軸に駆動源からベルトが巻き掛けられる構成の気体圧縮機であれば、例えば、内方が円形状を呈する筒状のシリンダの内側に、該シリンダの軸線とは異なる回転軸線を持つようにロータが配置される偏心ロータ式の圧縮機に適用しても良く、上記した実施例に限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明に係る気体圧縮機およびその駆動源を示す模式図である。
【図２】気体圧縮機の一端側を模式的に示す断面図である。
【図３】図２に示したI―I線に沿って得られた断面図である。
【符号の説明】
【００４２】
１０  気体圧縮機
１２  ハウジング
１３  圧縮機構
１４  伝達機構
１５  吐出室
１６  回転軸
１７  プーリ
１８  クラッチ機構
【図１】
2007100605.tif 000003
【図２】
2007100605.tif 000004
【図３】
2007100605.tif 000005