JP4040605B2 - 容量可変回転圧縮機 - Google Patents

Description

本発明は、回転圧縮機に係り、さらに詳細には、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。

一般に、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、該回転軸の外面に一体に設けられる偏心カムと、該偏心カム上に回転可能に圧縮チャンバー内に設けられるローラと、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ー内において偏心回転をする。この時、冷媒ガスが前記圧縮密閉容器の外部に排出されるも前に、冷媒ガスが前記圧縮チャンバー内に流入し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、周囲温度と予め設定された基準温度との違いに応じて圧縮容量が変えられないという点に問題があった。

より詳細に説明すれば、前記周囲温度が前記予め設定された基準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り、逆に、前記周囲温度と前記予め設定された基準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。にもかかわらず、従来の回転圧縮機は、前記周囲温度と前記予め設定された基準温度との違いに応じて容量が変えられないため、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望むとおりに圧縮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。

本発明のさらに他の目的は、各部品のスリップ現象及び衝突による騒音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。

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、前記上部偏心ブッシュと下部偏心ブッシュがそれぞれ前記上部及び下部偏心カムにおいてスリップするのを防ぐべく前記上部偏心カムと下部偏心カムの少なくとも一方に設置される摩擦装置と、を備えてなる。

前記摩擦装置は、前記上部偏心カムに横方向に形成された貫通穴と、前記貫通穴に嵌められる弾性部材と、前記弾性部材の両端に配置されて前記上部偏心ブッシュの内周面に摩擦力を働かせる摩擦部材と、を備えてなる。

好ましくは、前記弾性部材はコイルバネからなり、該コイルバネの弾性力は、前記摩擦部材により前記上部偏心ブッシュに働く摩擦力が前記上部または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くなるように設定される。

また、前記摩擦部材の外面は、前記上部偏心ブッシュの内周面と同じ曲率で形成され、前記上部偏心ブッシュに有効に摩擦力を働かせる。

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２線とが略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に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、上部偏心カムに設けられた摩擦装置により、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、下記の説明において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になる。

つまり、既存の前記容量可変回転圧縮機は、第１及び第２圧縮室を含んでおり、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換え、残りの偏心ブッシュは同心位置に切り換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、圧縮機の容量を望むとおりに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と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ることから上部圧縮室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摩擦装置８０が設けられるが、この偏心装置４０と摩擦装置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３及び図６参照)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３参照)、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６参照)。

また、液体冷媒を分離して冷媒ガス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冷媒ガス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間の圧力差を用いてこれら吸入流路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の構造を、図２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４０において、その上部及び下部偏心ブッシュ５１，５２が回転軸２１から切り離さ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防ぐ摩擦装置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それぞれ連結してなる上部偏心線(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により一体に連結してなる上部偏心ブッシュ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に係止されると、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に係止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から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３参照)、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４参照)。

逆に、ロックピン４３がスロット５３の第２端５３ｂに係止され、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から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６参照)、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７参照)。

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摩擦装置８０は、上部偏心カム４１に設けられる。

前記摩擦装置８０は、上部偏心カム４１において一定の直径で横方向に形成された貫通穴８１と、該貫通穴８１に嵌められて弾性力を提供する弾性部材８２と、該弾性部材８２の両端に配置されて弾性部材８２の弾性力により上部偏心ブッシュ５１の内周面に摩擦力を働かせる摩擦部材８３と、を備えてなる。

本発明の一実施例において、前記弾性部材８２は、一定大きさの弾性力を持つコイルバネからなると好ましい。すなわち、弾性部材８２の弾性力Ｆｅは、摩擦部材８３により上部偏心ブッシュ５１に働く摩擦力Ｆｒが上部偏心部材５１と下部偏心ブッシュ５２のスリップ回転力Ｆｓ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(図５及び図８参照)。

このような弾性力を持つ弾性部材８２により、上部及び下部偏心ブッシュ５１，５２はスリップ回転することなく上部及び下部偏心カム４１，４２と同速度にて回転する一方、回転軸２１の回転方向が切り換えられる際には、スロット５３の第１端部５３ａまたは第２端部５３ｂに係止されているロックピン４３は、前記弾性部材８２により加圧される前記摩擦部材８３にかかわらず、スロット５３内において所望の位置に回動する。

また、前記摩擦部材８３の外面は、上部偏心ブッシュ５１の内周面と同じ曲率を持つ曲面から形成され、全体外面が上部偏心ブッシュ５１に触れるようにすることによって上部偏心ブッシュ５１に有効に摩擦力が働くようにする。

図２には示していないが、摩擦装置は、弾性部材と摩擦部材を貫通穴に簡便に設置するべく摩擦部材を弾性部材に固定する構成にしてもいい。また、摩擦装置は、上部偏心カムに連通しない二つの穴を形成し、各穴に一つの弾性部材と摩擦部材を嵌め込む構成にしてもよい。

以下、図３ないし図８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３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無しで圧縮動作が行われることを示す断面図であり、図４は、図３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行われないことを示す断面図である。図５は、回転軸が第１方向に回転するとき、図２の偏心装置によりスリップすることなく回転する上部回転ブッシュを示す断面図である。

図３に示すように、回転軸２１が第１方向(図３では反時計方向)に回転し、回転軸２１から突出したロックピン４３が、上部偏心ブッシュ５１と下部偏心ブッシュ５２との間において形成されたスロット５３に嵌められた状態で一定角度回動すると、ロックピ４３がスロック５３の第１端５３ａに係止されることによって上部偏心ブッシュ５１が回転軸２１と共に回転する。このとき、下部偏心ブッシュ５２も連結部５４により上部偏心ブッシュ５１と一体に連結されているため、上部偏心ブッシュ５１と一体に回転するようになる。

ロックピン４３がスロット５３の第１端５３ａに係止された状態では、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、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。

これと同時に、図４に示すように、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、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くなる。つまり、この場合、回転圧縮機は圧縮容量の大きい状態に可変されて作動するのである。

一方、図３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に戻されて再膨張しつつ上部ローラ３７及び上部偏心ブッシュ５１に回転軸２１の回転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ようになり、このため、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と同速度にて回転するが、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。このように上部ローラ３７が上部ベーン６１に当接するとき、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脹する際に発生するガス圧力により回転軸２１が回転する方向(第１方向)に力が作用するようになって上部偏心ブッシュ５１においてスリップ現象が起こってしまう。

しかし、上部偏心カム４１に設置された本発明に係る摩擦装置８０により、上部偏心ブッシュ５１のスリップ回転方向と反対方向に上部偏心ブッシュ５１の内周面に摩擦力Ｆｒが働くため、上部偏心ブッシュ５１が上部偏心カム４１においてスリップされるのが抑えられる。

すなわち、図５に示すように、摩擦装置８０の摩擦部材８３は弾性部材８２により上部偏心ブッシュ５１の内周面に密着されて半径方向に弾性部材８２の弾性力Ｆｅを働かせ、この弾性力Ｆｅにより各摩擦部材８３と上部偏心ブッシュ５１の内周面との間には上部偏心ブッシュ５１の回転方向と反対方向に摩擦力Ｆｒが生じる。

前記摩擦力Ｆｒは、回転軸２１の高速回転により発生する遠心力(図示せず)が弾性力Ｆｅに加えられるにつれてより大きくなるため、上部偏心ブッシュ５１のスリップ回転力Ｆｓが十分に相殺され、これにより、上部偏心ブッシュ５１は偏心回転させられることなく回転軸２１と同速度にて回転するようになる。

本発明による偏心装置４０により、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方向に回転方向を切り換える動作が必要とされる。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６ないし図８に基づき詳細に説明する。

図６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７は、図６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り、図８は、回転軸が第２方向に回転するとき、本発明に係る偏心装置により下部回転ブッシュがスリップ回転しなくなることを示す図である。

図６に示すように、回転軸２１が第２方向(図６では時計方向)に回転すると、図３及び図４に示した、上部圧縮室３１においてのみ圧縮作用がなされる動作とは逆に動作する結果、下部圧縮室３２においてのみ圧縮動作がなされる。

すなわち、回転軸２１が第２方向に低速に回転方向を切り換えると、回転軸２１の回転駆動力が上部偏心カム４１と上部偏心ブッシュ５１との間に作用する摩擦力を超えるため、回転軸２１から突出したロックピン４３がスロット５３の第２端部５３ｂに係止されるようになる。

この場合、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)から最大に偏心された状態に切り換えられて回転軸２１と共に回転するようになり、これにより、下部ローラ３８が下部圧縮室３２を形成するハウジング３３の内周面に触れ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、図７に示すように、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、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、相対的に内容積の小さい下部圧縮室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、相対的に内容積の大きい上部圧縮室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の小さい状態に可変されて作動するようになるのである。

一方、図６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、この結果、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と同速度にて回転するが、このような衝突により騒音が生じ、衝突箇所において損傷が起こる恐れがある。

しかし、本発明では、前述したように回転軸２１が第１回転方向に回転するとき摩擦装置８０が上部偏心ブッシュ５１に摩擦力Ｆｒを働かせて上部偏心ブッシュ５１がスリップ回転するのを抑える方式と同一にして摩擦力Ｆｒを下部偏心ブッシュ５２に働かせることによってスリップ現象と衝突現象を防ぐことができる。

すなわち、図８に示すように、摩擦装置８０の各摩擦部材８３が回転軸２１の高速回転時に発生する遠心力(図示せず)と共に働く弾性部材８２の弾性力Ｆｅにより上部偏心ブッシュ５１の内周面に密着され、この遠心力と弾性力Ｆｅにより各摩擦部材８３と上部偏心ブッシュ５１の内周面との間には下部偏心ブッシュ５２の回転方向と反対方向に摩擦力Ｆｒが発生するようになる。したがって、下部偏心ブッシュ５１は前記摩擦力Ｆｒにより偏心回転することなく回転軸２１と同速度にて回転することができる。

要するに、回転軸２１が第１方向または第２方向に回転するとき、本発明に係る摩擦装置８０により上部偏心ブッシュ５１と下部偏心ブッシュ５２はスリップ回転することなくそれぞれ上部圧縮室３１と下部圧縮室３２において圧縮作用が行われるようにする。

上述した本発明の実施例では摩擦装置が上部偏心カムに設置された例を示したが、これに限定されず、摩擦装置が下部偏心カムに設置されてもよく、上部偏心カム及び下部偏心カムの両方に設置される構成にしてもよい。

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。 回転軸が第１回転方向に回転するとき、図２の偏心装置によりスリップ現象無しで圧縮作用が行われる上部圧縮室を示す断面図である。 図３に対応するものであって、回転軸が第１回転方向に回転するとき、図２の偏心装置により圧縮作用が行われない下部圧縮室を示す断面図である。 回転軸が第１回転方向に回転するとき、図２の偏心装置によりスリップ現象無しで回転する上部圧縮室を示す断面図である。 回転軸が第２回転方向に回転するとき、図２の偏心装置によりスリップ現象無しで圧縮作用が行われる下部圧縮室を示す断面図である。 図６に対応するものであって、回転軸が第２回転方向に回転するとき、図２の偏心装置により圧縮作用が行われない上部圧縮室を示す断面図である。 回転軸が第２回転方向に回転するとき、図２の偏心装置によりスリップ現象無しで回転する下部圧縮室を示す断面図である。

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 摩擦装置
８１ 貫通穴
８２ 弾性部材
８３ 摩擦部材

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、正逆両方向に回転可能な回転軸と、
   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、
   前記スロットの両端のいずれか一方に係止され、前記回転軸の回転方向によ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、
   前記上部偏心ブッシュと下部偏心ブッシュがそれぞれ前記上部及び下部偏心カムにおいてスリップするのを防ぐべく前記上部偏心カムと下部偏心カムの少なくとも一方に設置される摩擦装置と、を備えてなることを特徴とする容量可変回転圧縮機。
2. 前記摩擦装置は、
   前記上部偏心カムに横方向に形成された貫通穴と、
   前記貫通穴に嵌められる弾性部材と、
   前記弾性部材の両端に配置されて前記上部偏心ブッシュの内周面に摩擦力を働かせる摩擦部材と、を備えてな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. 前記弾性部材はコイルバネからなり、該コイルバネの弾性力は、前記摩擦部材により前記上部偏心ブッシュに働く摩擦力が前記上部または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くなるように設定さ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. 前記摩擦部材の外面は、前記上部偏心ブッシュの内周面と同じ曲率で形成され、前記上部偏心ブッシュに有効に摩擦力を働かせ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。
5. 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２線とが略１８０°の角度をなす長さを有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。
6. 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、
   前記回転軸から同一の方向に偏心されるように前記回転軸上に設置される上部及び下部偏心カムと、
   前記回転軸からお互い反対方向に偏心されるように、それぞれ前記上部及び下部偏心カムの外周面に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の所定の位置において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止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、
   前記上部偏心ブッシュと下部偏心ブッシュがそれぞれ前記上部及び下部偏心カムにおいてスリップするのを防ぐべく前記上部偏心カムまたは下部偏心カムに設置される摩擦装置と、を備えてなることを特徴とする容量可変回転圧縮機。
7. 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２線とが略１８０°の角度をなす長さを有することを特徴とする請求項６に記載の容量可変回転圧縮機。
8. 前記摩擦装置は、
   前記上部偏心カムに横方向に形成された貫通穴と、
   前記貫通穴に嵌められるコイルバネと、
   前記コイルバネの両端に配置されて前記上部偏心ブッシュの内周面に摩擦力を働かせる摩擦部材と、を備えてなることを特徴とする請求項７に記載の容量可変回転圧縮機。
9. 前記コイルバネの弾性力は、前記摩擦部材により前記上部偏心ブッシュに働く摩擦力が前記上部または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くなるように設定されることを特徴とする請求項８に記載の容量可変回転圧縮機。
10. 前記摩擦部材の外面は、前記上部偏心ブッシュの内周面と同じ曲率で形成され、前記上部偏心ブッシュに有効に摩擦力を働かせることを特徴とする請求項８に記載の容量可変回転圧縮機。
11. 相異なる内容積を有する二つの圧縮室と、これら圧縮室を貫通する、正逆両方向に回転可能な回転軸と、該回転軸上に前記圧縮室の一方及び他方にそれぞれ対応して設けられる上部及び下部偏心カムと、該上部及び下部偏心カム上にそれぞれ設けら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の所定に位置において設けられるスロットと、
    前記スロットの両端のいずれか一方に係止され、前記回転軸の回転方向によ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、
    前記上部偏心ブッシュと下部偏心ブッシュがそれぞれ前記上部及び下部偏心カムにおいてスリップするのを防ぐべく前記上部偏心カムと下部偏心カムの少なくとも一方に設置される摩擦装置と、を備えてなることを特徴とする容量可変回転圧縮機。
12. 前記摩擦装置は、
    前記上部偏心カムに横方向に形成された貫通穴と、
    前記貫通穴に嵌められる弾性部材と、
    前記弾性部材の両端に配置されて前記上部偏心ブッシュの内周面に摩擦力を働かせる摩擦部材と、を備えてな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. 前記弾性部材はコイルバネからな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. 前記コイルバネの弾性力は、前記摩擦部材により前記上部偏心ブッシュに働く摩擦力が前記上部または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くなるように設定されることを特徴とする請求項１３に記載の容量可変回転圧縮機。
15. 前記摩擦部材の外面は、前記上部偏心ブッシュの内周面と同じ曲率で形成され、前記上部偏心ブッシュに有効に摩擦力を働かせ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。
16. 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。
17. 前記スロットは、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２線とが略１８０°の角度をなす長さを有することを特徴とする請求項１６に記載の容量可変回転圧縮機。

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