JP4040604B2 - 容量可変回転圧縮機 - Google Patents

Description

本発明は、回転圧縮機に係り、より詳細には、回転軸に配置される偏心装置を用い、相異なる内容積を有する二つの圧縮室のうちいずれか一方に選択的に圧縮動作を行わせることにより容量を可変させられる回転圧縮機に関する。

空気調和装置と冷蔵庫などのように冷凍サイクルを用いて特定の空間を冷却させる冷却装置には、冷凍サイクルの閉回路を循環する冷媒を圧縮するための圧縮機が設けられる。この種の冷却装置の冷却能力は、通常、圧縮機の圧縮容量によって定められ、よって、圧縮機の圧縮容量を可変可能に構成すれば、実際の温度と設定温度との温度差など周りの状況に応じて冷却装置を最適の状態で運転せしめ、特定の空間を適切に冷却できるとともに、省エネルギー化を図ることができる。

冷却装置に用いられる圧縮機には様々なものがあるが、大きく、回転圧縮機と往復動圧縮機とに区分される。本発明は、前者の回転圧縮機に関するもので、その詳細は後述するものとする。

かかる従来の回転圧縮機は、内部に固定子及び回転子が設けられる密閉容器と、前記回転子を貫通する回転軸と、前記回転軸の外面に一体に設けられる偏心カムと、圧縮チャンバー内の前記偏心カム上に固定されるローラとを含む。

このように構成される回転圧縮機は、次のように動作する。すなわち、回転軸が回転するに伴い、前記偏心カムと前記ローラは前記圧縮チャンバ内において偏心回転をする。この時、圧縮された冷媒が前記密閉容器の外部に排出される前に、冷媒ガスが前記圧縮チャンバ内に流入されて圧縮動作が行われる。

しかしながら、前記従来の回転圧縮機は、その圧縮容量が可変的ではなく固定されているため、実際の周囲温度と設定温度との違いに応じて圧縮容量を変えられないという問題があった。

より詳細に説明すれば、前記実際の周囲温度が前記設定温度よりも遥かに高いとき、前記圧縮機は前記周囲温度を急速に下げるために大容量の圧縮モードにより動作する必要がある。これに対し、前記周囲温度と前記設定温度との違いが大きくないとき、前記圧縮機は省エネルギーのために小容量の圧縮モードにより動作する必要がある。しかしながら、従来の回転圧縮機は、前記周囲温度と前記設定温度との違いに応じて容量を変えられないため、かかる温度の変化に効率よく対応できず、エネルギーの無駄使いを招いてきた。

本発明は、上記の背景の下になされたものであり、その目的は、回転軸に配置される偏心装置を用い、相異なる内容積を有する二つの圧縮室のうちいずれか一方に選択的に圧縮動作を行わせることにより容量を可変させられる容量可変回転圧縮機を提供することにある。

本発明の他の目的は、回転軸の回転に伴って各圧縮室内部で発生する圧力変化に起因して特定区間において偏心ブッシュが回転軸よりも高速にて回転するのを抑えられる容量可変回転圧縮機を提供することにある。

本発明の他の目的は、各部品の衝突による圧縮機内の騒音を低減できる容量可変回転圧縮機を提供することにある。

上記の目的を達成するために、本発明に係る容量可変回転圧縮機は、相異なる内容積を有する上部及び下部圧縮室と、前記上部及び下部圧縮室を貫通する回転軸と、前記回転軸に設けられる上部及び下部偏心カムと、前記上部及び下部偏心カムの外周面にそれぞれ配置される上部及び下部偏心ブッシュと、前記上部及び下部偏心ブッシュとの間の所定の位置において設けられるスロットと、前記スロットと相まって前記上部及び下部偏心ブッシュを選択的に最大偏心位置に切り換えるロックピンと、前記スロットに設けられて、前記ロックピンが前記スロットの第１端または第２端に位置する際、前記ロックピンを一定の弾性力で拘束する拘束部材と、を備えてなることを特徴とする。

前記拘束部材は、その両端部にお互い一定の間隔に離れて設けられた一対の弾性片を各々備え、前記ロックピンを一定の弾性力で拘束する。

前記拘束部材は、上部唇及び下部唇、そして前記上部唇と下部唇の各端部をお互いつなぐ一対の連結部をさらに備えてなり、前記スロットの周縁にはめ込まれる。

前記一対の弾性片は、前記各連結部に隣接した位置において各々前記上部唇と下部唇から内側に突出して形成される。

前記一対の弾性片は、前記上部及び下部偏心ブッシュのスリップ回転力よりは大きく、前記回転軸の回転駆動力よりは小さい弾性力を有する。

前記上部唇は、その内側端から垂直上方に突出して前記スロットに係止される第１係止突起を備え、前記下部唇は、その内側端から垂直下方に突出して前記スロットに係止される第２係止突起を備えて、前記拘束部材が前記スロットから取り外されるのを防止する。

前記各連結部は、その内側端から後方に突出して前記スロットに係止される第３係止突起を備えて、前記拘束部材が横方向に動くのを防止する。

好ましくは、前記拘束部材は、プレス加工により一体に成型されてなる。

また、前記ロックピンは、前記上部偏心カムと前記下部偏心カムとの間の所定の位置において前記回転軸から突出し、前記スロットは、前記上部偏心ブッシュと下部偏心ブッシュとの間の所定の位置において形成されて前記ロックピンが収容されるとともに、その第１端から前記回転軸の中心に延長される第１線と、その第２端から前記回転軸の中心に延長される第１線とが１８０°の角度をなす長さを有する。

このように構成される本発明に係る容量可変回転圧縮機は、相異なる内容積を持つ上部圧縮室と下部圧縮室において第１方向または第２方向に回転する偏心装置により圧縮容量を可変させられる構造となっているため、周囲空間を望むとおり冷却させられるとともに、省エネルギー化を図れる効果がある。

特に、本発明に係る容量可変圧縮機は、スロットにはめ込まれた拘束部材により、偏心装置が第１方向または第２方向に回転する過程中に上部または下部圧縮室における圧力変化に起因して上部偏心ブッシュまたは下部偏心ブッシュがスリップする現象が抑えられるため、上部及び下部偏心ブッシュが円滑に回転できる効果がある。

以下、添付した図面に基づき、本発明の好ましい実施の形態について詳細に説明する。図面中、同一の構成要素には可能な限り同一の参照符号及び番号を共通使用し、周知技術については適宜説明を省略するものとする。

以下、本発明に係る可変容量回転圧縮機は、先に出願された米国特許出願第１０/３５２,０００号に記載の内容を参照しつつ説明される。本発明の詳細な説明に先立って先出願の容量可変回転圧縮機について簡略に述べると下記のようである。

つまり、既存の前記容量可変回転圧縮機は、第１及び第２圧縮室を含めてなり、各圧縮室内には回転軸の方向によっていずれか一方の圧縮室においてのみ圧縮動作が行われるようにする偏心装置が配置されている。この偏心装置は、圧縮室を貫通する回転軸の外面に取り付けられる第１及び第２偏心カムと、これら第１及び第２偏心カムの外面に回転自在に配置される第１及び第２偏心ブッシュと、これら第１及び第２偏心ブッシュの外面に回転自在に配置されて冷媒ガスを圧縮する第１及び第２ローラと、回転軸が回転する方向によって第１及び第２偏心ブッシュのうちいずか一方を、回転軸の中心線に対して偏心位置に切り替え、残りの偏心ブッシュは同心位置に切り替えるロックピンとを含めて構成される。

したがって、回転軸が第１方向(図面では反時計方向)または第２方向(図面では時計方向)に回転すると、上記のように構成された偏心装置により内容積の異なる第１及び第２圧縮室のうちいずれか一方においてのみ圧縮動作がなされるため、圧縮機の容量を可変させられるのである。

次に、本発明について詳細に説明する。

図１は、本発明に係る容量可変回転圧縮機の内部構造の概略を示す縦断面図である。図１に示すように、本発明に係る容量可変回転圧縮機は、内部に設けられて回転力を生じる駆動部２０と、前記駆動部２０の回転力によりガスを圧縮する圧縮部３０とを有する密閉容器１０を備える。駆動部２０は、密閉容器１０の内面に固定される円筒状の固定子２２と、前記固定子２２の内部に回転自在に設けられる回転子２３と、前記回転子２３の中心部から延設され、回転子２３とともに第１方向(反時計方向)もしくは第２方向(時計方向)に回転する回転軸２１と、からなる。

圧縮部３０は、上部と下部にそれぞれ相異なる内容積を有する円筒状の上部圧縮室３１及び下部圧縮室３２が設けられているハウジング３３と、前記ハウジング３３の上端と下端に配置され、回転軸２１を回転自在に支える上部フランジ３５及び下部フランジ３６と、前記上部圧縮室３１と下部圧縮室３２との間に配置され、上部圧縮室３１と下部圧縮室３２を互いに仕切る仕切板３４と、を含む。

上部圧縮室３１は下部圧縮室３２よりも高く形成されて上部圧縮室３１の内容積が下部圧縮室３２の内容積よりも大きくなり、これにより、上部圧縮室３１においては下部圧縮室３２に比べてより大量のガスを圧縮できるようになり、本発明に係る回転圧縮機が可変容量を有するのである。

もちろん、下部圧縮室３２を上部圧縮室３１よりも高めれば、下部圧縮室３２の内容積が上部圧縮室３１の内容積よりも大きくなり、下部圧縮室３２において、より大量のガスが圧縮できるのである。

上部圧縮室３１及び下部圧縮室３２の内部には、回転軸２１の方向に沿って上部圧縮室３１及び下部圧縮室３２のうちいずれか一方においてのみ選択的に圧縮動作が行われるようにする偏心装置４０が配置され、該偏心装置４０には、この偏心装置４０をスリップさせることなく円滑に動作させるための本発明に係る拘束部材８０が設けられるが、この偏心装置４０と拘束部材８０の構造及び動作については、図２ないし図８に基づき後述する。

また、上部圧縮室３１と下部圧縮室３２には、それぞれ前記偏心装置４０の外周面に回転自在に配置される上部ローラ３７と下部ローラ３８が設けられ、ハウジング３３には上部圧縮室３１及び下部圧縮室３２とそれぞれ連通するように上・下部吸入口６３，６４と上・下部吐出口６５，６６(図６及び図８参照)が形成されている。

上部吸入口６３と上部吐出口６５との間には、上部ベーン６１が支持バネ６１ａにより上部ローラ３７と密着された状態で半径方向に配置されており(図６参照)、下部吸入口６４と下部吐出口６６との間には下部ベーン６２が支持バネ６２ａにより下部ローラ３８と密着された状態で半径方向に配置されている(図８参照)。

また、液体冷媒を分離してガス冷媒のみを圧縮機に流入させるアキュミュレータ６９の出口管６９ａには、ハウジング３３に形成された上部及び下部吸入口６３，６４のうち圧縮動作が行われる吸入口にのみガス冷媒が供給されるように各吸入流路６７，６８を選択的に開閉する流路切換装置７０が設けられる。該流路切換装置７０の内部には、上部吸入口６３と繋がっている吸入流路６７及び下部吸入口６４と繋がっている吸入流路６８間の圧力差に応じてこれら吸入流路６７，６８のうちいずれか一方のみを開き、冷媒ガスを供給するバブル装置７１が横方向に移動可能に配置されている。

次に、本発明の一実施例による回転軸２１、偏心装置４０、そして拘束部材の構造を図２と図３を参照して説明する。

図２は、図１に示した本発明の偏心装置において偏心ブッシュが回転軸から切り離された状態を示す図であり、図３は、拘束部材が図１に示した偏心装置に組み合わせられた状態を示す図である。

図２に示すように、偏心装置４０は、回転軸２１において各々上部圧縮室３１と下部圧縮室３２に対応する位置に設けられた上部偏心カム４１及び下部偏心カム４２、前記上部偏心カム４１と下部偏心カム４２の外周面にそれぞれ配置される上部偏心ブッシュ５１及び下部偏心ブッシュ５２、上部偏心カム４１と下部偏心カム４２との間に設置されたロックピン４３、該ロックピン４３が係止されるように上部偏心ブッシュ５１と下部偏心ブッシュ５２との間に一定長さにて形成されたスロット５３、そして上部偏心ブッシュ５１と下部偏心ブッシュ５２が特定区間において各々上部偏心カム４１と下部偏心カム４２に対してスリップ回転しないように拘束する拘束部材８０を備えてなる。

上部偏心カム４１及び下部偏心カム４２は、回転軸２１の外周面から横方向に一体に突出して回転軸２１の中心線(Ｃ１−Ｃ１)に対して偏心された状態で垂直に配置される。また、上部及び下部偏心カム４１，４２は、回転軸２１から最大限に突出された上部及び下部偏心カム４１，４２の各々の最大偏心部と、回転軸２１から最小限に突出された上部及び下部偏心カム４１，４２の各々の最小偏心部とを連結する上部偏心線(Ｌ１−Ｌ１)と下部偏心線(Ｌ２−Ｌ２)がお互い一致するように配置される。

ロックピン４３は、ネジ山が形成された胴部４４と、この胴部４４の先端において胴部４４よりやや大きい直径で形成された頭部４５とからなり、上部偏心カム４１と下部偏心カム４２との間の回転軸２１において前記偏心線(Ｌ１−Ｌ１)，(Ｌ２−Ｌ２)と略９０°の角度をなす位置に形成されたねじ穴４６に、前記胴部４４がネジ結合されることで回転軸２１に締め付けられる。

上部偏心ブッシュ５１及び下部偏心ブッシュ５２は、それらの間の連結部５４を介して一体形成され、ロックピン４３の頭部４５の直径よりやや大きめの幅を持つ前記スロット５３は、連結部５４に円周方向に沿って形成される。

したがって、連結部５４により一体に連結形成された上部偏心ブッシュ５１と下部偏心ブッシュ５２を回転軸２１に嵌め、スロット５３からロックピン４３を回転軸２１のねじ穴４６に結合すると、ロックピン４３がスロット５３に嵌められつつ回転軸２１に設置されるのである。

この状態で、回転軸２１が第１または第２方向に回転し、ロックピン４３がスロット５３の第１端５３ａまたは第２端５３ｂに係合されると、上部偏心ブッシュ５１及び下部偏心ブッシュ５２が回転軸２１と共に第１または第２方向に回転することになる。

一方、上部偏心ブッシュ５１の最大偏心部と最小偏心部とを連結する偏心線(Ｌ３−Ｌ３)と、スロット５３の第１端５３ａと連結部５４の中心とをつなぐ線間の角度は、略９０°をなすように形成され、下部偏心ブッシュ５２の最大偏心部と最小偏心部を連結する偏心線(Ｌ４-Ｌ４)と、スロット５３の第２端５３ｂと連結部５４の中心とをつなぐ線間の角度もまた略９０°をなすように形成される。

また、上部偏心ブッシュ５１の偏心線(Ｌ３−Ｌ３)と下部偏心ブッシュ５２の偏心線(Ｌ４−Ｌ４)は、お互い同一の平面上に位置するものの、上部偏心ブッシュ５１の最大偏心部と下部偏心ブッシュ５２の最大偏心部はお互い反対向きに偏心配置され、連結部５４に円周方向に沿って形成されたスロット５３の第１端５３ａと第２端５３ｂをつなぐ線は１８０°の角度をなすように形成される。

このような配置構造により、ロックピン４３がスロット５３の第１端５３ａに係合されて上部偏心ブッシュ５１が回転軸２１と共に第１方向に回転する(もちろん、下部偏心ブッシュも同時に回転する)と、上部偏心ブッシュ５１は、上部偏心カム４１の最大偏心部と上部偏心ブッシュ５１の最大偏心部とが当接するようになって回転軸２１と最大に偏心された状態で第１方向に回転するようになるのに対し(図６参照)、下部偏心ブッシュ５２は、下部偏心カム４２の最大偏心部と下部偏心ブッシュ５２の最小偏心部とが当接するようになって回転軸２１と同心をなしつつ第１方向に回転するようになる(図７参照)。

逆に、ロックピン４３がスロット５３の第２端５３ｂに係合され、下部偏心ブッシュ５２が回転軸２１と共に第２方向に回転すると、下部偏心ブッシュ５２は、下部偏心カム４２の最大偏心部と下部偏心ブッシュ５２の最大偏心部とが当接するようになって回転軸２１と最大に偏心された状態で第２方向に回転するようになるのに対し(図８参照)、上部偏心ブッシュ５１は、上部偏心カム４１の最大偏心部と上部偏心ブッシュ５１の最小偏心部とが当接するようになって回転軸と同心をなしつつ第２方向に回転するようになる(図９参照)。

このように構成された偏心装置４０において、上部偏心ブッシュ５１と下部偏心ブッシュ５２がスリップ回転することなく回転軸２１と同速度にて回転できるようにするための拘束部材８０は、略リング状の薄い板がスロット５３の形状と同一になるよう上下に折り曲げられてなるもので、スロット５３に嵌め込まれる。このような拘束部材８０がスロット５３に嵌め込まれた状態でロックピン４３がスロット５３を通して回転軸２１に締め付けられる。

本発明によれば、拘束部材８０は、スロット５３の周縁に触れるよう、上部唇８１及び下部唇８２、上部唇８１と下部唇８２の両端を連結する一対の連結部８３、そして各連結部８３に隣接した位置において上部唇８１と下部唇８２から内側へ突出して形成された一対の第１弾性片８４及び一対の第２弾性片８５を備える。

前記上部唇８１及び下部唇８２、そして各連結部８３と第１及び第２弾性片８４，８５は、プレス加工またはその他の加工方式により一体に成形されるため、一定の弾性力を持つようになる。したがって、上・下部唇８１，８２をやや加圧した状態で拘束部材８０をスロット５３に嵌め込むと、図３に示すように、上部唇８１と下部唇８２は各々スロット５３の上縁と下縁に密着されるとともに、一対の連結部８３は各々スロット５３の第１端５３ａと第２端５３ｂに密着固定される。

一対の第１弾性片８４は、スロット５３の第１端５３ａに隣接する位置において各々上部唇８１と下部唇８２が内側にカッティングされ曲げられてなるもので、ロックピン４３が前記第１弾性片８４により拘束または拘束解除されるようにお互い一定の間隔に離れて配置される。したがって、回転軸２１が第１方向に回転し、ロックピン４３がスロット５３の第１端５３ａに移動すると、一対の第１弾性片８４は伸縮しつつ前記ロックピン４３を一定の弾性力で拘束するようになる。

同様に、一対の第２弾性片８５は、スロット５３の第２端５３ｂに隣接する位置において各々上部唇８１と下部唇８２が内側にカッティングされ曲げられてなるもので、ロックピン４３が前記第２弾性片８５により拘束または拘束解除されるようにお互い一定の間隔に離れて配置される。したがって、回転軸２１が第２方向に回転し、ロックピン４３がスロット５３の第２端５３ｂに移動すると、一対の第２弾性片８５が伸縮しつつ前記ロックピン４３を一定の弾性力で拘束するようになる。

また、拘束部材８０がスロット５３に嵌め込まれて確実に固定されるよう、上部唇８１の内側端の中心部には垂直上方に突出した第１係止突起８６が形成されており、下部唇８２の内側端の中心部には垂直下方に突出した第２係止突起８７が形成されており、一対の連結部８３の内側端には後方に突出した第３係止突起８８が形成されている。したがって、図３に示すように、上部唇８１と下部唇８２をやや加圧した状態で拘束部材８０をスロット５３に嵌め込むと、前記第１及び第２係止突起８６，８７は各々スロット５３の上縁と下縁に係止されて拘束部材８０が前方に抜けるのを抑え、第３係止突起８８はスロット５３の第１及び第２端５３ａ，５３ｂの後方に延長されて拘束部材８０が横方向に動かず固定されるようにする。

前記一対の第１弾性片８４と前記一対の第２弾性片８５の弾性力は、上部及び下部偏心ブッシュ５１，５２のスリップ回転力よりは大きく、回転軸２１の回転駆動力よりは小さくなるように設定される。したがって、回転軸２１の回転によってはロックピン４３が自由に第１及び第２弾性片８４，８５に拘束または拘束解除されるようになるのに対し、上部偏心ブッシュ５１または下部偏心ブッシュ５２がスリップ回転する場合にはロックピン４３が第１弾性片８４または第２弾性片８５に係止されて上部及び下部偏心ブッシュ５１，５２がスリップ回転することがなく回転軸２１と同速度にて回転できるようにする。

以下、図４ないし図９を参照して上記のように構成された偏心装置により上部圧縮室または下部圧縮室において選択的に冷媒ガスが圧縮される動作について説明する。

図４及び図５は各々、回転軸が第１方向に回転し、ロックピンが本発明に係る拘束部材に拘束される直前の状態と、拘束部材に拘束された状態を示す図であり、図６は回転軸が第１方向に回転し、本発明に係る偏心装置により上部圧縮室においてスリップが発生することなく圧縮作用がなされることを示す図であり、図７は、図６に対応するものであり、回転軸が第１方向に回転し、本発明に係る偏心装置により下部圧縮室において圧縮作用がなされないことを示す図である。

図４に示すように、回転軸２１が第１方向(図４では反時計方向)に回転すると、回転軸２１から突出したロックピン４３が、拘束部材８０の嵌め込まれているスロット５３の案内によってスロット５３の第１端５３ａに向けて回動するとともにスロット５３の第１端５３ａに隣接して配置された拘束部材８０の第１弾性片８４に近づき、この状態でもう少し回動するとロックピン４３の頭部４５が第１弾性片８４に嵌められる。

このようにロックピン４３が第１弾性片８４に嵌められると、第１弾性片８４が弾性変形されつつ、図４に示すように、ロックピン４３が第１弾性片８４と連結部８３との間に位置するようになる。このようにロックピン４３が第１弾性片８４に嵌められた後には第１弾性片８４が再び元の形態に復元されながらロックピン４３を一定の弾性力で拘束するようになる。

ロックピン４３がスロット５３の第１端５３ａにおいて第１弾性片８４により一定の弾性力で拘束された状態では、前述したように、上部偏心カム４１の最大偏心部が上部偏心ブッシュ５１の最大偏心部と当接するようになって上部偏心ブッシュ５１が回転軸２１の中心線(Ｃ１−Ｃ１)に対して最大偏心位置に切り換えられた状態で回転するようになり、これにより、図６に示すように、上部ローラ３７が上部圧縮室３１を形成するハウジング３３の内周面と接触した状態で回転しつつ圧縮動作を行うことになる。

このとき、下部偏心カム４２の最大偏心部は下部偏心ブッシュ５２の最小偏心部に当接するようになって下部偏心ブッシュ５２が回転軸２１の中心線(Ｃ１−Ｃ１)に対して同心をなす位置に切り換えられた状態で回転するようになり、これにより、図７に示すように、下部ローラ３８が下部圧縮室３２を形成するハウジング３３の内周面と一定間隔だけ離れたまま回転する結果、圧縮作用は行われなくなる。

したがって、回転軸２１が第１方向に回転する場合には、相対的に内容積の大きい上部圧縮室３１においては上部ローラ３７により上部吸入口６３に流入した冷媒ガスが圧縮されて上部吐出口６５を通して排出され、相対的に内容積の小さい下部圧縮室３２においては圧縮動作がなされない結果、回転圧縮機は圧縮容量が大きい状態に可変されて作動するのである。

一方、図６に示すように、上部ローラ３７が上部ベーン６１に当接して冷媒ガスの圧縮動作が終わると同時に冷媒ガスの吸入動作が始まる時点では、上部吐出口６５を介してまだ放出されていない一部の圧縮ガスが再び上部圧縮室３１に戻されて再膨張させられつつ上部ローラ３７及び上部偏心ブッシュ５１に回転軸２１の方向に沿って圧力を加え、瞬間的に上部偏心ブッシュ５１が回転軸２１よりも高速にて回転することにより、上部偏心ブッシュ５１が上部偏心カム４１から滑り込むスリップ現象が起こる。

さらに、このような状態で回転軸２１がさらに回転すれば、ロックピン４３がスロット５３の第１端５３ａに衝突して上部偏心ブッシュ５１が回転軸２１と同速度にて回転し、このような衝突中に騒音が生じ、接触箇所において損傷が生じる恐れがある。

しかしながら、本発明に係る偏心装置４０は、上述した拘束部材８０を備えることにより、上部偏心ブッシュ５１がスリップ回転するのを防止する。

すなわち、上部ローラ３７が上部ベーン６１に当接する回転位置において、上部偏心ブッシュ５１には上部吐出口６５から冷媒ガスの一部が逆流して再膨張するときに生じるガス圧力により、回転軸２１が回転する方向(第１方向)に力が働き上部偏心ブッシュ５１においてスリップ現象が起こるが、本発明では、図５に示すように、ロックピン４３がスロット５３の第１端５３ａに隣接して形成された拘束部材８０の第１弾性片８４により上部偏心ブッシュ５１のスリップ回転力よりも大きい弾性力で拘束されていて、上部偏心ブッシュ５１がスリップ回転することなく回転軸２１と同速度にて回転するのである。

上部圧縮室３１において上部偏心ブッシュ５１がスリップ回転することなく圧縮作用を終えた後、下部圧縮室３２において圧縮作用がなされるようにするためには、回転軸２１が停止した後、再び第２方向に方向を切り換える動作が必要である。以下、このような下部圧縮室３２において圧縮作用が行われる動作について図４、図５、図８、及び図９に基づき詳細に説明する。

図８は、回転軸が第２方向に回転し、本発明に係る偏心装置により下部圧縮室においてスリップが抑えられる状態で圧縮作用が行われることを示す図であり、図９は、図８に対応するものであり、回転軸が第２方向に回転し、本発明に係る偏心装置により上部圧縮室において圧縮作用が行われないことを示す図である。

下部圧縮室３２に圧縮作用を行わせるために回転軸２１を第２方向に回転させると、図５に示すように、ロックピン４３がスロット５３の第１端５３ａにおいて第１弾性片８４により拘束された状態で回転軸２１の回転駆動力によりロックピン４３が第１弾性片８４に対して第２方向に力を加えることになり、これにより、図４に示すように第１弾性片８４が広がりながらロックピン４３は第１弾性片８４から抜け出るようになる。

このような状態で回転軸２１がさらに回転するとロックピン４３はスロット５３の第２端５３ｂに向けて回動し、上述したようにロックピン４３がスロット５３の第１端５３ａに隣接して配置された第１弾性片８４に嵌められる動作と同方式にてスロット５３の第２端５３ｂに隣接して配置された第２弾性片８５に嵌められて拘束される。

このようにロックピン４３がスロット５３の第２端５３ｂにおいて第２弾性片８５により拘束されると、下部偏心カム４２の最大偏心部が下部偏心ブッシュ５２の最大偏心部と当接するようになって下部偏心ブッシュ５２が回転軸２１の中心線(Ｃ１−Ｃ１)に対して最大に偏心された状態に切り換えられて回転し、これにより、図８に示すように、下部ローラ３８が下部圧縮室３２を形成するハウジング３３の内周面と接触した状態で回転しつつ圧縮動作を行うようになる。

これと同時に、上部偏心カム４１の最大偏心部は上部偏心ブッシュ５１の最小偏心部と当接するようになって上部偏心ブッシュ５１は回転軸２１の中心線(Ｃ１−Ｃ１)に対して同心をなす状態に切り換えられて回転し、これにより、図９に示すように、上部ローラ３７が上部圧縮室３１を形成するハウジング３３の内周面と一定間隔だけ離れたまま回転する結果、圧縮動作が行われなくなる。

したがって、相対的に内容積が小さい下部圧縮室３２においては下部ローラ３８により下部吸入口６４に流入した冷媒ガスが圧縮されて下部吐出口６６を介して排出され、相対的に内容積が大きい上部圧縮室３１においては圧縮動作が行われず、回転圧縮機は圧縮容量が小さい状態に可変されて作動するようになる。

一方、図８に示すように、下部ローラ３８が下部ベーン６２に当接し、冷媒ガスの圧縮動作が完了すると同時に冷媒ガスの吸入動作が始まる時点では、下部吐出口６６を介して未だ放出されていない一部の圧縮ガスが再び下部圧縮室３２に流入して再膨脹しつつ下部ローラ３８と下部偏心ブッシュ５２に、回転軸２１が回転する方向に圧力を加えることから瞬間的に下部偏心ブッシュ５２が回転軸２１よりも高速度にて回転することになり、下部偏心ブッシュ５２が下部偏心カム４２から滑り込むスリップ現象が起こってしまう。

さらに、このような状態で回転軸２１がさらに回転すれば、ロックピン４３が再びスロット５３の第２端５３ｂに衝突して下部偏心ブッシュ５２が回転軸２１と同速度にて回転し、このような衝突中に騒音が生じ、衝突箇所において損傷が起こる恐れがある。

しかしながら、前記の如きスリップ現象と衝突現象は、本発明に係る拘束部材８０が、回転軸２１が第１方向に回転するときにおけると同様に、下部偏心ブッシュ５２を拘束する結果、発生しなくなる。

すなわち、下部ローラ３８が下部ベーン６２に当接すれば、下部偏心ブッシュ５２には下部吐出口６６から冷媒ガスの一部が逆流して再膨張し、これにより発生するガス圧力により、回転軸２１が回転する方向(第２方向)に力が働き、下部偏心ブッシュ５２においてスリップ現象が起こるが、ロックピン４３が、図５におけるのと同方式でスロット５３の第２端５３ｂに配置された第２弾性片８５により、下部偏心ブッシュ５２のスリップ回転力よりも大きい弾性力で拘束されていて、下部偏心ブッシュ５２がスリップ回転することなく回転軸２１と同速度にて回転するようになるのである。

上記の如く、回転軸２１が第１方向または第２方向に回転する場合、上部偏心ブッシュ５１と下部偏心ブッシュ５２は、本発明に係る拘束部材８０によりスリップ回転することなく各々上部圧縮室３１と下部圧縮室３２において圧縮作用を行うことができるのである。

以上では具体的な実施例を挙げて説明してきたが、本発明はこれに限定されず、当分野で通常の知識を持つ者により本発明の範囲を外れない限度内で様々な変形が可能であることは言うまでもなく、したがって、本発明の範囲は特許請求の範囲及びこの特許請求の範囲と均等なものによって定められるべきである。

本発明に係る容量可変回転圧縮機の内部構造の概略を示す縦断面図である。 本発明に係る偏心装置が回転軸から切り離されている状態を示す分解斜視図である。 図２の拘束部材が本発明による偏心装置に嵌め込まれた状態を示す斜視図である。 回転軸が第１方向に回転することによってロックピンが本発明に係る拘束部材に拘束される直前の状態を示すために、図２のＡ−Ａに沿って切り取られた断面図である。 回転軸が第１方向に回転することによってロックピンが本発明に係る拘束部材に拘束された状態を示すために、図２のＡ−Ａに沿って切り取られた断面図である。 回転軸が第１方向に回転し、本発明に係る偏心装置により上部圧縮室においてスリップが抑えられる状態で圧縮作用が行われることを示す図である。 図６に対応するものであって、回転軸が第１方向に回転し、本発明に係る偏心装置により下部圧縮室において圧縮作用が行われないことを示す図である。 回転軸が第２方向に回転し、本発明に係る偏心装置により下部圧縮室においてスリップが抑えられる状態で圧縮作用が行われることを示す図である。 図８に対応するものであって、回転軸が第２方向に回転し、本発明に係る偏心装置により上部圧縮室において圧縮作用が行われないことを示す図である。

符号の説明

２１ 回転軸
３１ 上部圧縮室
３２ 下部圧縮室
４０ 偏心装置
４１ 上部偏心カム
４２ 下部偏心カム
４３ ロックピン
５１ 上部偏心ブッシュ
５２ 下部偏心ブッシュ
５３ スロット
８０ 拘束部材
８１ 上部唇
８２ 下部唇
８３ 連結部
８４ 第１弾性片
８５ 第２弾性片
８６，８７，８８ 係止突起

Claims (17)

1. 相異なる内容積を有する上部及び下部圧縮室と、
   前記上部及び下部圧縮室を貫通する回転軸と、
   前記回転軸に設けられる上部及び下部偏心カムと、
   前記上部及び下部偏心カムの外周面にそれぞれ配置される上部及び下部偏心ブッシュと、
   前記上部及び下部偏心ブッシュとの間の所定の位置において設けられるスロットと、
   前記スロットと相まって前記上部及び下部偏心ブッシュを選択的に最大偏心位置に切り換えるロックピンと、
   前記スロットに設けられて、前記ロックピンが前記スロットの第１端または第２端に位置する際、前記ロックピンを一定の弾性力で拘束する拘束部材と、を備えてなることを特徴とする容量可変回転圧縮機。
2. 前記拘束部材は、その両端部にお互い一定の間隔に離れて設けられた一対の弾性片を各々備えて、前記ロックピンを一定の弾性力で拘束することを特徴とする請求項１に記載の容量可変回転圧縮機。
3. 前記拘束部材は、上部唇及び下部唇、そして前記上部唇と下部唇の各端部をお互いつなぐ一対の連結部をさらに備えてなり、前記スロットの周縁にはめ込まれることを特徴とする請求項２に記載の容量可変回転圧縮機。
4. 前記一対の弾性片は、前記各連結部に隣接した位置において各々前記上部唇と下部唇から内側に突出して形成されたことを特徴とする請求項３に記載の容量可変回転圧縮機。
5. 前記一対の弾性片は、前記上部及び下部偏心ブッシュのスリップ回転力よりは大きく、前記回転軸の回転駆動力よりは小さい弾性力を有することを特徴とする請求項４に記載の容量可変回転圧縮機。
6. 前記上部唇は、その内側端から垂直上方に突出して前記スロットに係止される第１係止突起を備え、前記下部唇は、その内側端から垂直下方に突出して前記スロットに係止される第２係止突起を備えて、前記拘束部材が前記スロットから取り外されないようにしたことを特徴とする請求項３に記載の容量可変回転圧縮機。
7. 前記各連結部は、その内側端から後方に突出して前記スロットに係止される第３係止突起を備えて、前記拘束部材が横方向に動かないようにしたことを特徴とする請求項３に記載の容量可変回転圧縮機。
8. 前記拘束部材は、プレス加工により一体に成型されてなることを特徴とする請求項３に記載の容量可変回転圧縮機。
9. 前記ロックピンは、前記上部偏心カムと前記下部偏心カムとの間の所定の位置において前記回転軸から突出し、前記スロットは、前記上部偏心ブッシュと下部偏心ブッシュとの間の所定の位置において形成されて前記ロックピンが収容されるとともに、その第１端から前記回転軸の中心に延長される第１線と、その第２端から前記回転軸の中心に延長される第１線とが１８０°の角度をなす長さを有することを特徴とする請求項２に記載の容量可変回転圧縮機。
10. 相異なる内容積を有する上部及び下部圧縮室と、
    前記上部及び下部圧縮室を貫通する回転軸と、
    前記回転軸に同方向に偏心設置される上部及び下部偏心カムと、
    お互い反対方向に偏心されるよう、前記上部及び下部偏心カムの外周面にそれぞれ配置される上部及び下部偏心ブッシュと、
    前記上部偏心ブッシュと下部偏心ブッシュとの間に設けられるスロットと、
    前記回転軸の回転方向に沿って前記スロットの第１端または第２端のうちいずれか一方に係合されて、前記上部偏心ブッシュまたは下部偏心ブッシュを選択的に最大偏心位置に切り換えるロックピンと、
    前記スロットの周縁に設置され、前記ロックピンが前記スロットの第１端または第２端に位置する際、前記上部及び下部偏心ブッシュがスリップすることなく回転するよう前記ロックピンを一定の弾性力で拘束する拘束部材と、を備えてなることを特徴とする容量可変回転圧縮機。
11. 前記ロックピンは、前記上部偏心カムと前記下部偏心カムとの間の所定位置において前記回転軸から突出し、前記スロットは、前記上部偏心ブッシュと下部偏心ブッシュとの間の所定の位置に形成されて前記ロックピンが収容されるとともに、その第１端から前記回転軸の中心に延長される第１線と、その第２端から前記回転軸の中心に延長される第１線とが１８０°の角度をなす長さを有することを特徴とする請求項１０に記載の容量可変回転圧縮機。
12. 前記拘束部材は、上部唇と下部唇、前記上部唇と下部唇の各端部をお互いつなぐ一対の連結部、そして前記各連結部に隣接した位置において前記上部唇と下部唇から内側に突出して形成された一対の第１弾性片及び一対の第２弾性片を備えてなり、前記スロットの周縁にはめ込まれることを特徴とする請求項１１に記載の容量可変回転圧縮機。
13. 前記上部及び下部唇から突出した前記各弾性片は、お互い一定間隔に離れて設けられるとともに、前記連結部の方へ曲がった曲面を形成することを特徴とする請求項１２に記載の容量可変回転圧縮機。
14. 前記上部唇は、その内側端から垂直上方へ突出して前記スロットに係止される第１係止突起を備え、前記下部唇は、その内側端から垂直下方へ突出して前記スロットに係止される第２係止突起を備えて、前記拘束部材が前記スロットから取り外されないようにしたことを特徴とする請求項１２に記載の容量可変回転圧縮機。
15. 前記各連結部は、その内側端から後方へ突出して前記スロットに係止される第３係止突起を備えて、前記拘束部材が横方向に動かないようにしたことを特徴とする請求項１２に記載の容量可変回転圧縮機。
16. 前記一対の第１弾性片と前記一対の第２弾性片は、前記上部及び下部偏心ブッシュのスリップ回転力よりは大きく、前記回転軸の回転駆動力よりは小さい弾性力を有することを特徴とする請求項１２に記載の容量可変回転圧縮機。
17. 相異なる内容積を有する上部及び下部圧縮室と、前記上部及び下部圧縮室を貫通する回転軸と、前記回転軸に設けられる上部及び下部偏心カムと、前記上部及び下部偏心カムの外周面に各々配置される上部及び下部偏心ブッシュと、を含む容量可変回転圧縮機において、
    前記上部偏心ブッシュと下部偏心ブッシュとの間に設けられたスロットと、
    前記スロットと相まって前記上部または下部偏心ブッシュを最大偏心位置に切り換えるロックピンと、
    前記ロックピンが前記スロットの第１端または第２端に位置する際、前記ロックピンを一定の弾性力で拘束する拘束部材と、を備えることを特徴とする容量可変回転圧縮機。

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