(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
エアコンシステムの低圧側から吸入ポートの逆止弁を介して冷媒が導入される低圧室と、上記低圧室に導入された冷媒を吸気し圧縮する圧縮機構部とを備え、
上記圧縮機構部は、
内周楕円状のシリンダと、
上記シリンダの内側に回転可能に横架されたロータと、
上記ロータの外周面に形成されたベーン溝と、
上記ベーン溝内に摺動可能に設置されたベーンと、
上記ベーンの底部にベーン背圧を供給するベーン背圧空間とを有し、
上記シリンダの内周面と上記ロータの外周面との間に、上記複数のベーンにより仕切られてなる圧縮室が形成され、
上記ロータの回転に伴う上記ベーンの移動により上記圧縮室の容積が増加する際に、上記シリンダの内側に連通する吸入口を介して上記低圧室から上記圧縮室側へ冷媒が吸気されてなり、
上記逆止弁の下流側に位置する低圧室の圧力をＰｆｈ、上記逆止弁の上流側の圧力をＰｓとした場合に、上記逆止弁を閉の状態に維持するバネは、Ｐｓ−Ｐｆｈ＞１［ｋｇｆ／ｃｍ２］となるようにＰｆｈが低下するまで上記逆止弁を閉の状態に維持できるバネ力を有すること
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】
本発明は、カーエアコンシステム等に用いられるベーンロータリー型の気体圧縮機に関し、特に、そのベーン跳ね現象を防止することにより起動性の向上を図ったものである。
【０００２】
【従来の技術】
この種従来のベーンロータリー型の気体圧縮機を図１及び図２に基づき説明すると、従来、この型の気体圧縮機は、吸入ポート１０を介してエアコンシステムの低圧側配管（図示省略）に連通しているが、気体圧縮機の停止後に、吸入ポート１０を介して気体圧縮機とエアコンシステムの低圧側配管とが連通していると、気体圧縮機の内部において、高圧室９の冷媒がシリンダ７内、低圧室８、吸入ポート１０を順に経てエアコンシステムの低圧側配管へ逆流し、その逆流する冷媒の流れによりシリンダ７内のロータ１２が逆回転し、ロータ１２の逆回転による摺動音が発生するという騒音の問題が生じる。
【０００３】
そこで、この種従来の気体圧縮機においては、停止直後に生じる冷媒の逆流を阻止することで、上記のような騒音問題を解決するために、吸入ポート１０に逆止弁５０を設置している。
【０００４】
ところで、上記のような従来の気体圧縮機の場合、その起動時はロータ１２の回転による遠心力だけでベーン１７が飛び出し、しかも、そのベーン１７の先端部には圧縮室１８内で圧縮された冷媒の圧力と低圧室８の圧力とが作用するため、これらの圧力によりベーン１７がロータ１２の外周面側へ押し戻されてシリンダ７の内周面から離れてしまう、いわゆる“ベーン跳ね現象”が生じる可能性がある。ベーン跳ね現象が生じると、圧縮した冷媒がベーン１７の先端部側から低圧側へ漏洩してしまい、圧縮効率が低下する。
【０００５】
そこで、上記のような従来の気体圧縮機においては、圧縮後の冷媒が吐出される高圧室９の圧力を利用してベーン背圧Ｐｖを得るとともに、このベーン背圧Ｐｖをベーン背圧空間２８からベーン１７の底部へ供給するという構成を採用している。
【０００６】
しかしながら、上記のような従来の気体圧縮機にあっては、その起動時からロータ１２が低速で回転するいわゆる低速運転のときに、ベーン跳ね現象がいつまで経っても消滅せず継続的に発生するという問題点を有している。これは次のような原因によるものと考えられる。
【０００７】
すなわち、低速運転の場合、ベーン１７に作用する遠心力が小さいため、圧縮室１８内で圧縮された冷媒の圧力と低圧室８の圧力とによりベーン１７が容易にロータ１２の外周面側へ押し戻され、ベーン１７先端部側からの冷媒の漏れ量が多くなる。その結果、繰り返し圧縮が行われても冷媒の圧力は上昇せず、これに伴い圧縮後の冷媒が吐出される高圧室９の圧力も上昇し難いことから、所定のベーン背圧Ｐｖを得ることができず、ベーン１７の飛び出し力が弱いため、上記のようなベーン跳ね現象が継続的に生じるものと考えられる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記問題点を解決するためになされたもので、その目的とするところは、ベーン跳ね現象を防止した起動性のよい気体圧縮機を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、エアコンシステムの低圧側から吸入ポートの逆止弁を介して冷媒が導入される低圧室と、上記低圧室に導入された冷媒を吸気し圧縮する圧縮機構部とを備え、上記圧縮機構部は、内周楕円状のシリンダと、上記シリンダの内側に回転可能に横架されたロータと、上記ロータの外周面に形成されたベーン溝と、上記ベーン溝内に摺動可能に設置されたベーンと、上記ベーンの底部にベーン背圧を供給するベーン背圧空間とを有し、上記シリンダの内周面と上記ロータの外周面との間に、上記複数のベーンにより仕切られてなる圧縮室が形成され、上記ロータの回転に伴う上記ベーンの移動により上記圧縮室の容積が増加する際に、上記シリンダの内側に連通する吸入口を介して上記低圧室から上記圧縮室側へ冷媒が吸気されてなり、上記逆止弁の下流側に位置する低圧室の圧力をＰｆｈ、上記逆止弁の上流側の圧力をＰｓとした場合に、上記逆止弁を閉の状態に維持するバネは、Ｐｓ−Ｐｆｈ＞１［ｋｇｆ／ｃｍ２］となるようにＰｆｈが低下するまで上記逆止弁を閉の状態に維持できるバネ力を有することを特徴とするものである。
【００１２】
本発明では、気体圧縮機の起動時のようにベーン背圧よりも低圧室の圧力の方が高いとき、上記逆止弁の閉動作効果により、低圧室内の圧力がベーン背圧またはそれ以下に低下するように作動する。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る気体圧縮機の実施形態について図１ないし図３を基に詳細に説明する。
【００１４】
本実施形態の気体圧縮機は、図１に示したように外装ケーシング１の内側に圧縮機構部２を収納した構造を採用している。
【００１５】
上記外装ケーシング１は、一端開口型のコンプレッサケース３と、このコンプレッサケース３の開口端に取り付けられたフロントヘッド４とにより形成されている。
【００１６】
圧縮機構部２は、フロントサイドブロック５とその後方に位置するリアサイドブロック６との間に内周楕円状のシリンダ７を介挿した構造であり、フロントサイドブロック５は、シリンダ７のフロント側端面に取り付けられるとともに、フロントヘッド４の内側面と対向するように配置されている。また、リアサイドブロック６はシリンダ７のリア側端面に取り付けられるとともに、コンプレッサケース３の内側面と対向するように配置されている。
【００１７】
さらに、フロントサイドブロック５はフロントヘッド４との間に低圧室８を形成し、リアサイドブロック６はコンプレッサケース３の内側面との間に高圧室９を形成するように構成されている。
【００１８】
低圧室８は、フロントヘッド４に設けた吸入ポート１０を介して図示しないエアコンシステムの低圧側配管に接続され、高圧室９は、コンプレッサケース３の吐出ポート１１を介して同エアコンシステムの高圧側配管に接続される構造となっている。
【００１９】
シリンダ７内にはロータ１２が配設されており、このロータ１２は、その軸心に一体に設けたロータ軸１３とこれを支持するフロントおよびリアサイドブロック５、６の軸受け１４、１５とにより、シリンダ７内に回転可能に横架されている。
【００２０】
図２に示したように、ロータ１２にはその径方向にベーン溝１６が５つ切込み形成され、これらのベーン溝１６にはベーン１７が１つずつ摺動可能に装着されており、各ベーン１７は、いずれもロータ１２の外周面からシリンダ７の内周面に向って出没自在に設けられている。
【００２１】
さらに、上記シリンダ７の内周面とロータ１２の外周面との間には、上記のような複数のベーン１７、１７…により仕切り形成されてなる圧縮室１８が設けられ、この圧縮室１８は、ロータ１２の回転に伴うベーンの移動により容積の大小変化を繰り返し、この容積変化により低圧室８の冷媒を吸気し圧縮する。
【００２２】
すなわち、圧縮室１８の容積変化が生じると、その容積増加時に、低圧室８内からシリンダ７等の吸入通路１９とフロントおよびリアサイドブロック５、６の吸入口２０を介して圧縮室１８に冷媒が吸入される。そして、圧縮室１８の容積が減少し始めると、その容積減少効果により圧縮室１８内の冷媒が圧縮され始める。その後、圧縮室１８の容積が最小付近に近づくと、圧縮された高圧冷媒の圧力により、シリンダ７楕円短径部付近に位置するシリンダ吐出孔２１のリードバルブ２２が開く。これにより、圧縮室１８内の高圧冷媒は、シリンダ吐出孔２１からシリンダ外部の吐出チャンバ２３とリアサイドブロック６の高圧ガス通路２４を経て高圧室９に吐出する。
【００２３】
上記のように低圧室８から圧縮室１８内に吸気される冷媒中には、エアコンシステム内を循環するオイルが通常数％含まれており、このオイル含有冷媒が上記のように圧縮室１８内で圧縮されるので、吐出チャンバ２３側へ吐出した高圧冷媒中にもオイルがミストの状態で含まれており、このような高圧冷媒中のオイル成分は高圧ガス通路２４の高圧室側開口端に設けた油分離器２５により分離捕獲され、かつ、高圧室９底部のオイル溜まり２６に滴下し貯留される。
【００２４】
上記オイル溜まり２６には、高圧室９内へ吐出した高圧冷媒の圧力が作用しており、このような吐出圧力の作用するオイル溜まり２６のオイルは、フロントおよびリアサイドブロック５、６やシリンダ７の油穴２７、軸受け１４、１５のクリアランスを通過し、最終的にベーン１７底部に連通するベーン背圧空間２８へ圧送される。
【００２５】
本実施形態の場合、ベーン背圧空間２８は、フロントおよびリアサイドブロック５、６のシリンダ対向面に形成されたサライ溝２９と、これに連通するベーン溝１６の底部空間とにより構成されている。そして、このようなベーン背圧空間２８に圧送されたオイルの圧力がベーン背圧Ｐｖとしてベーン１７の底部に作用し、このベーン背圧Ｐｖにより、ベーン１７はロータ１２の外周面側からシリンダ７の内周面に向って押し上げ付勢される。
【００２６】
ところで、本実施形態の気体圧縮機においても、図１に示したように、吸入ポート１０には逆止弁５０が設置されており、次に、この逆止弁５０の構成について説明する。
【００２７】
逆止弁５０は、図３に示したように、バルブケース５１、ストッパ５２、弁体５３およびバネ５４等の部品から構成されており、バルブケース５１は吸入ポート１０内に挿入装着され、ストッパ５２はバルブケース５１の上部に設置されている。弁体５３はバルブケース５１内にスライド可能に装着され、バネ５４は弁体５３を常時ストッパ５２下面の弁座部５５側に向って付勢するように構成されている。
【００２８】
弁体５３がバネ５４の力に抗してスライドすることにより、この逆止弁５０は開となるように構成されている。すなわち、バルブケース５１の側面には開口部５６が形成されており、この開口部５６の形成位置まで弁体５３がバネ５４の力に抗してスライドすると、この逆止弁５０は開の状態となり、バルブケース５１側面の開口部５６を介して吸入ポート１０と低圧室８が連通する。
【００２９】
また、この逆止弁５０はバネ５４の力によって閉の状態が維持される構造となっている。すなわち、バネ５４の力で弁体５３がストッパ５２下部の弁座部５５側に付勢されて密着すると、その弁体５３の先端縁部と弁座部５５との間にシール部５７が形成され、この逆止弁５０は閉の状態となり、上記のような開口部５６を介する吸入ポート１０と低圧室８の連通は遮断される。
【００３０】
ところで、本実施形態の気体圧縮機においても、これを起動すると、ロータ１２が回転し、このロータ１２の回転による遠心力でロータ１２の外周面からシリンダ７の内周面に向ってベーン１７、１７…が飛び出すことにより、シリンダ７内側の圧縮室１８において冷媒の圧縮が開始される。この際、圧縮される冷媒は低圧室８から圧縮室１８側へ吸気されるので、圧縮開始時から低圧室８の圧力は低下する。その結果、逆止弁５０の下流側に位置する低圧室８の圧力Ｐｆｈと逆止弁５０の上流側の圧力Ｐｓとの差圧は徐々に大きくなり、その差圧が逆止弁５０のバネ５４力を上回ると、逆止弁５０の弁体５３は弁座部５５から離れ、この逆止弁５０は開の状態となる。
【００３１】
ここで、上記のような気体圧縮機の起動直後におけるベーン１７の飛び出し性を考察すると、ベーン背圧空間２８内の圧力、すなわちベーン背圧をＰｖ、逆止弁５０の下流側に位置する低圧室８内の圧力をＰｆｈ、逆止弁５０の上流側の圧力をＰｓとすれば、Ｐｆｈ≒Ｐｖとなったときに、ベーン１７は飛び出しやすいことが実験により判明した。また、気体圧縮機の起動時はＰｆｈ−Ｐｖ＝１［ｋｇｆ／ｃｍ２］であることも実験により判明している。
【００３２】
したがって、気体圧縮機を起動直後におけるベーン１７の飛び出し性の向上を図るにはＰｆｈ≒Ｐｖとなればよく、このようなＰｆｈ≒Ｐｖという状態を気体圧縮機の起動直後に得るには、起動後直ちにＰｆｈが１［ｋｇｆ／ｃｍ２］だけ低下すればよく、また、それだけＰｆｈを低下させる手段としては、Ｐｆｈが１［ｋｇｆ／ｃｍ２］だけ低下するまでの間、吸入ポート１０の逆止弁５０を閉の状態に設定することにより、エアコンシステムの低圧側から吸入ポート１０の逆止弁５０を介して低圧室８側へ導入される冷媒の流れを阻止するという構成を採用すればよい。
【００３３】
そこで、本実施形態の気体圧縮機においては、その起動直後におけるベーン１７の飛び出し性の向上を図るべく、逆止弁５０のバネ５４の構成として、Ｐｓ−Ｐｆｈ＞１［ｋｇｆ／ｃｍ２］となるようにＰｆｈが低下するまで逆止弁５０を閉の状態に設定できるバネ力を採用するものとした。
【００３４】
これにより、本実施形態の気体圧縮機を起動すると、逆止弁５０が閉じている間に、Ｐｆｈは１［ｋｇｆ／ｃｍ２］以上低下し、Ｐｆｈ≒Ｐｖとなるので、ベーン１７は飛び出しやすくなる。
【００３５】
要するに、本実施形態の場合、圧縮室１８側への冷媒の吸気により低圧室８内の圧力Ｐｆｈが低下しベーン背圧Ｐｖと略等しくなるか、あるいは、ベーン背圧Ｐｖよりも低圧室８内の圧力Ｐｆｈの方が低くなるまで、逆止弁５０は閉の状態に設定される。
【００３６】
したがって、本実施形態の気体圧縮機によると、その起動時はベーン背圧Ｐｖよりも低圧室８内の圧力Ｐｆｈの方が高くなっているが、このとき上記のような逆止弁５０の閉動作効果により、低圧室８内の圧力はベーン背圧Ｐｖまたはそれ以下に低下するので、起動時からロータ１２が低速で回転する低速運転の場合であっても、ロータ１２の回転による遠心力のみで十分にベーン１７を飛び出させることができ、ベーン１７の飛び出し力が強くなり、いわゆるベーン跳ね現象を効果的に防止することができる。
【００３７】
なお、上記実施形態では、気体圧縮機の起動直後におけるベーン１７の飛び出し性の向上を図るために、起動直後にＰｆｈを１［ｋｇｆ／ｃｍ２］以上低下させる手段として、逆止弁５０のバネ５４の力を調整したが、これに代えて、逆止弁５０の弁体５３のシール構造を変更することにより、気体圧縮機の起動直後においてＰｆｈを１［ｋｇｆ／ｃｍ２］以上低下させるように構成することもできる。
【００３８】
具体的には、上記実施形態においては、弁体５３の先端縁部と弁座部５５との間にシール部５７が構成されるシール構造を採用していたが、これに代えて、図４に示したように、弁体５３の外周面全体とバルブケース５１の内周面との間にシール部５７が構成されるシール構造を採用してもよい。
【００３９】
この図４のシール構造の場合、弁体５３のスライド時にバルブケース５１との間で摺動抵抗が発生し、これが弁体５３のスライド動作に対する抵抗となるため、弁体５３が弁座部５５から離れて開口部５６の形成位置までスライドするに要する時間、すなわち逆止弁５０が開の状態となるまでにかかる時間は、上記実施形態のシール構造と比ベて長くなり、このように時間をかけて逆止弁５０が開となる間に、Ｐｆｈは１［ｋｇｆ／ｃｍ２］以上低下する。なお、逆止弁５０が開くまでに約１秒程度あれば、Ｐｆｈを１［ｋｇｆ／ｃｍ２］まで低下させることができる。
【００４０】
また、上記のように時間をかけて逆止弁５０が開くように構成する手段としては、たとえば、弁座部５５から開口部５６までの距離、すなわち弁体５３のスライドストロークを長くしてもよい。
【００４１】
【発明の効果】
本発明に係る気体圧縮機にあっては、上記の如く、圧縮室側への冷媒の吸気により低圧室内の圧力が低下しベーン背圧と略等しくなるか、あるいはベーン背圧よりも低圧室内の圧力の方が低くなるまで、逆止弁は閉の状態に設定される構成を採用したものである。このため、この種気体圧縮機の起動時のようにベーン背圧よりも低圧室の圧力の方が高いときに、低圧室内の圧力がベーン背圧またはそれ以下に低下するので、起動時からロータが低速で回転する低速運転の場合であっても、ロータの回転による遠心力のみで十分にベーンを飛び出させることができ、ベーンの飛び出し力が強くなり、ベーン跳ね現象を防止した起動性のよい気体圧縮機を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ベーンロータリー型の気体圧縮機の基本構成を示した断面図。
【図２】図２のＡ−Ａ線断面図。
【図３】逆止弁の拡大図とその分解図。
【図４】本発明の他の実施形態の説明図。
【符号の説明】
１  外装ケーシング
２  圧縮機構部
３  コンプレッサケース
４  フロントヘッド
５  フロントサイドブロック
６  リアサイドブロック
７  シリンダ
８  低圧室
９  高圧室
１０  吸入ポート
１１  吐出ポート
１２  ロータ
１３  ロータ軸
１４、１５  軸受け
１６  ベーン溝
１７  ベーン
１８  圧縮室
１９  吸入通路
２０  吸入口
２１  シリンダ吐出孔
２２  リードバルブ
２３  吐出チャンバ
２４  高圧ガス通路
２５  油分離器
２６  オイル溜まり
２７  油穴
２８  ベーン背圧空間
２９  サライ溝
５０  逆止弁
５１  バルブケース
５２  ストッパ
５３  弁体
５４  バネ
５５  弁座部
５６  開口部
５７  シール部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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