気体圧縮機
【課題】気体圧縮機において、圧縮機の回転体に作用する荷重のバランスを崩すことなく、比較的簡単な構造で、強度向上と電磁クラッチの適切な断接動作とを両立する。
【解決手段】外部の自動車エンジンからコンプレッサ１００の圧縮機本体への駆動力の伝達を断接する電磁クラッチ１３が、コイル１３ａへの通電により発生する磁気吸引力に応じて、アーマチュア１３ｅとプーリ１３ｃとの断接が切り替えられ、プーリ１３ｃに磁気吸着したアーマチュア１３ｅをプーリ１３ｃから切り離す方向に向いた荷重Ｆをアーマチュア１３ｅに作用させる切離荷重負荷部１４（バネ１４ｄ、可動ピン１４ａ、止め輪１４ｃ）を、プーリ１３ｃの、アーマチュア１３ｅとの磁気吸着摩擦面である端面１３ｂに設ける。
【解決手段】外部の自動車エンジンからコンプレッサ１００の圧縮機本体への駆動力の伝達を断接する電磁クラッチ１３が、コイル１３ａへの通電により発生する磁気吸引力に応じて、アーマチュア１３ｅとプーリ１３ｃとの断接が切り替えられ、プーリ１３ｃに磁気吸着したアーマチュア１３ｅをプーリ１３ｃから切り離す方向に向いた荷重Ｆをアーマチュア１３ｅに作用させる切離荷重負荷部１４（バネ１４ｄ、可動ピン１４ａ、止め輪１４ｃ）を、プーリ１３ｃの、アーマチュア１３ｅとの磁気吸着摩擦面である端面１３ｂに設ける。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は気体圧縮機に関し、詳細には、圧縮機本体への駆動力に伝達を断接する電磁クラッチの改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、空気調和システム（以下、空調システムという。）には、冷媒ガスなどの気体を圧縮して、空調システムに気体を循環させるための気体圧縮機（コンプレッサ）が用いられている。
【０００３】
ここで、一般的なコンプレッサの１つとして例えばベーンロータリ形式のコンプレッサが知られている。このベーンロータリ形式のコンプレッサは、ハウジングの内部に、圧縮機本体が収容された構成となっている。
【０００４】
圧縮機本体は、回転軸と一体的に回転する略円柱状のロータと、ロータの外方を取り囲むシリンダと、ロータに埋設されて、突出側の先端が、断面輪郭形状が略楕円形のシリンダの内周面に追従するように該ロータの外周面からの突出量が可変とされた板状のベーンと、ロータやベーンを、ロータの両端面側から覆う２つのサイドブロックとを備えている。
【０００５】
そして、ロータの回転方向について相前後する２つのベーン、シリンダの内周面、ロータの外周面および両サイドブロックの端面により、ロータの回転に伴ってその容積が変化し、吸入された気体を圧縮して吐出する複数の圧縮室が画成されている。
【０００６】
ここで、ベーンロータリ形式のものに限らず、コンプレッサには、外部の動力源からの動力を圧縮機本体の回転軸に伝達する伝達機構が設けられており、動力源が、圧縮機本体の必要に応じて、その駆動状態を任意に変化させることができない種類の動力源の場合、例えば、自動車の空調システム用のコンプレッサを駆動する自動車エンジンなどでは空調システムの負荷に応じて、エンジン回転数を任意に高低させることはできないため、動力源（自動車エンジン等）からの動力の伝達を断接することによって、圧縮機本体の運転状態を調整する必要がある。
【０００７】
そこで、動力源からの動力の伝達を断接する機能を有する種類の伝達機構として、電磁クラッチが用いられている。
【０００８】
この電磁クラッチは、内部に円環状の空間を有し、円状の外周面に、エンジン等外部の動力源によって循環駆動されるベルト等が掛け回されて回転するプーリと、このプーリの上記円環状空間内に収容され、通電により磁気吸引力を発生するコイルと、回転軸に固定され、所定の間隙を介してプーリの端面に対向して配置された円板状を呈し、コイルが発生する磁気吸引力によってプーリの端面に吸着されるアーマチュアとを備え、コイルへの通電により、アーマチュアはプーリとともに回転して圧縮機本体の回転軸に駆動力を伝達し、一方、コイルへの通電を停止すると、アーマチュアはプーリから離れて回転は停止し、圧縮機本体の回転軸に対して駆動力は伝達されなくなる（特許文献１）。
【特許文献１】特開２００５−３２５７３２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところで、プーリの端面（磁気吸着摩擦面）には、コイルで発生した磁力線をアーマチュアに効率よく伝えるために、貫通孔が形成されており、この貫通孔は、効率面から、周方向に長く形成されているのが好ましい。
【００１０】
そして、複数個の貫通孔を形成することで、磁力線の通過面積を広く確保し、磁気吸引力をアーマチュアに効率的に作用させることが行われている。
【００１１】
しかし、貫通孔間の間隔が狭まると、このプーリの端面部分の強度が低下するため、材質面での強度向上が図られる。具体的には、材料中の炭素含有量を高めることで、プーリの強度向上を図ることができる。
【００１２】
しかし、材料中の炭素は残留磁気と密接な関係があり、炭素含有量を増大させると、残留磁気が増大するため、電磁クラッチの切断時に応答遅れが生じる虞がある。
【００１３】
そこで、残留磁気に打ち勝って円滑な切断を得るために、プリセット荷重を高めることも可能であるが、そのようにプリセット荷重を高めると、回転体内でのスラスト荷重が増大し、圧縮機本体の回転体（ロータリ、ベーン、回転軸）に作用する荷重や圧力のバランスが崩れてしまうため、根本から設計をやり直す必要があり、作業負荷が過大となる。
【００１４】
本発明は上記事情に鑑みなされたものであり、圧縮機の回転体に作用する荷重のバランスを崩すことなく、比較的簡単な構造で、強度向上と電磁クラッチの適切な断接動作とを両立することができる気体圧縮機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明に係る気体圧縮機は、プーリとアーマチュアとが吸着する磁気吸着摩擦面に、プーリに磁気吸着したアーマチュアをプーリから切り離す方向への荷重をアーマチュアに作用させる切離荷重負荷手段を備えることで、強度向上と電磁クラッチの適切な断接動作とを両立するものである。
【００１６】
すなわち、本発明に係る気体圧縮機は、駆動力の供給により運転される気体圧縮機本体と、外部の動力源から前記気体圧縮機本体への前記駆動力の伝達を断接する電磁クラッチとを備え、前記電磁クラッチは、コイルへの通電により発生する磁気吸引力に応じて、アーマチュアとプーリとの断接が切り替えられ、前記プーリに磁気吸着した前記アーマチュアを該プーリから切り離す方向に向いた荷重を前記アーマチュアに作用させる切離荷重負荷手段を、前記プーリの、前記アーマチュアとの磁気吸着摩擦面に設けたことを特徴とする。
【００１７】
ここで、切離荷重負荷手段が、アーマチュアに対して、プーリから切り離す方向に向いた荷重を作用させるのは、アーマチュアとプーリとが離れている状態においてまで作用する必要はなく、少なくとも、アーマチュアがプーリに磁気吸着されている状態において作用すれば十分である。切り離しの瞬間における動作遅れを解消すれば十分だからである。
【００１８】
このように構成された気体圧縮機によれば、プリセット荷重を変化させるものではないため圧縮機の回転体に作用する荷重のバランスを崩すことがなく、また、比較的簡単な構造であり、炭素を含有させるなどにより強度向上を図っても、電磁クラッチの適切な断接動作とを両立することができる。
【００１９】
本発明に係る気体圧縮機においては、磁気吸着摩擦面に、磁力線通過用の貫通孔が形成されるとともに、炭素が配合されていることが好ましい。
【００２０】
このように構成された気体圧縮機によれば、磁気吸着摩擦面に、磁力線通過用の貫通孔が形成されているため、コイルの磁気吸引力を効率的にアーマチュアに作用させて、より強い磁気吸引力でアーマチュアを吸着することができ、一方、磁気吸着摩擦面に貫通孔が形成されてプーリの強度低下の虞があっても、炭素の配合により、プーリの強度低下を補うことができる。
【００２１】
本発明に係る気体圧縮機においては、切離荷重負荷手段による切り離す方向に向いた荷重は、炭素の配合によって生じる残留磁気による吸着力よりも大きく、かつ、磁気吸引力よりも小さく設定されていることが好ましい。
【００２２】
このように構成された気体圧縮機によれば、切離荷重負荷手段による切り離す方向への荷重が、残留磁気による吸着力に容易に打ち勝って、アーマチュアとプーリとの吸着は容易に解除され、両者を切離することができ、磁気吸引力の低減という影響は小さいものとすることができる。
【００２３】
一方、切離荷重負荷手段による切り離す方向への荷重が、磁気吸引力よりも小さく設定されているため、アーマチュアとプーリとの吸着が不用意に解除されることはない。
【００２４】
本発明に係る気体圧縮機においては、切離荷重負荷手段が、アーマチュアの回転中心回りに略等角度間隔で複数設けられたことが好ましい。
【００２５】
このように構成された気体圧縮機によれば、切離荷重負荷手段が複数設置されたことで、切り離す方向に向いた荷重がアーマチュアの一点にのみ集中するのを防止することができ、荷重が一点にのみ集中した場合に、切り離す方向への荷重がアーマチュアの弾性変形によって吸収されやすくなるのに対して、複数の切離荷重負荷手段が設置されているものでは、荷重による曲げモーメントが大きくなってアーマチュアの弾性変形だけでは吸収されにくくなり、切離しの確実性を高めることができる。
【００２６】
しかも、複数の切離荷重負荷手段が略等角度間隔に配置されていることにより、切離し荷重をアーマチュアの吸着摩擦面内で略均等に作用させることができ、不均等な場合に比べて、切離しに必要な個々の荷重を、より小さいものに設定することができる。
【発明の効果】
【００２７】
本発明に係る気体圧縮機によれば、プリセット荷重を変化させるものではないため圧縮機の回転体に作用する荷重のバランスを崩すことがなく、また、比較的簡単な構造であり、炭素を含有させるなどにより強度向上を図っても、電磁クラッチの適切な断接動作とを両立することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下、本発明の気体圧縮機に係る最良の実施形態について、図面を参照して説明する。
【００２９】
図１は、本発明に係る気体圧縮機の第一実施形態であるベーンロータリ式コンプレッサ１００を示す縦断面図、図２は図１におけるＡ−Ａ線に沿った断面を示す図、図３は図１における電磁クラッチのプーリに可動ピン（切離荷重負荷手段）が埋め込まれた状態を示す断面図である。
【００３０】
図示のコンプレッサ１００は、例えば、冷却媒体の気化熱を利用して冷却を行なう空気調和システム（以下、単に空調システムという。）の一部として構成され、この空調システムの他の構成要素である凝縮器、膨張弁、蒸発器等（いずれも図示を省略する。）とともに、冷却媒体の循環経路上に設けられている。
【００３１】
そして、コンプレッサ１００は、空調システムの蒸発器から取り入れた気体状の冷却媒体としての冷媒ガスＧを圧縮し、この圧縮された冷媒ガスＧを空調システムの凝縮器に供給する。凝縮器は、圧縮された冷媒ガスＧを液化させ、高圧で液状の冷媒として膨張弁に送出する。
【００３２】
高圧で液状の冷媒は、膨張弁で低圧化され、蒸発器に送出される。低圧の液状冷媒は、蒸発器において周囲の空気から吸熱して気化し、この気化熱との熱交換により蒸発器周囲の空気を冷却する。
【００３３】
また、コンプレッサ１００は、ケース１１とフロントヘッド１２とからなるハウジングの内部に収容された圧縮機本体と、フロントヘッド１２に取り付けられ、図示しない外部の動力源から圧縮機本体への駆動力の伝達を断接する電磁クラッチ１３とを備える。そして、圧縮機本体は、複数のボルトによってフロントヘッド１２に固定されている。
【００３４】
電磁クラッチ１３は、ラジアルボールベアリング１３ｇを介して、フロントヘッド１２に回転自在に支持され、内部に円環状の空間を有し、円状の外周面に、エンジン等外部の動力源によって循環駆動されるベルト等が掛け回されるプーリ１３ｃと、フロントヘッド１２に固定支持され、プーリ１３ｃの上記円環状空間内に収容され、通電により磁気吸引力を発生するコイル１３ａと、圧縮機本体の後述する回転軸５１に固定され、所定の間隙を介してプーリ１３ｃの端面（磁気吸着摩擦面）１３ｂに対向して配置された円板状を呈し、コイル１３ａが発生する磁気吸引力によってプーリ１３ｃの端面１３ｂに吸着されるアーマチュア１３ｅとを備え、コイル１３ａへの通電により発生する磁気吸引力に応じて、アーマチュア１３ｅとプーリ１３ｃの端面１３ｂとの断接が切り替えられる。
【００３５】
なお、アーマチュア１３ｅには、ダンパ１３ｆが配設されて、回転軸５１へのトルクの急激な付加を緩和している。
【００３６】
また、プーリ１３ｃは、炭素が配合されており、その端面１３ｂの端壁には、コイル１３ａが発生する磁力線通過用の貫通孔１３ｄが形成されている。
【００３７】
このように端面１３ｂの端壁に、磁力線通過用の貫通孔１３ｄが形成されているため、コイル１３ａの磁気吸引力を効率的にアーマチュア１３ｅに作用させて、より強い磁気吸引力でアーマチュア１３ｅを端面１３ｂに吸着することができ、一方、端面１３ｂに貫通孔１３ｄが形成されてプーリ１３ｃの強度低下の虞があっても、炭素の配合により、プーリ１３ｃの強度低下を補うことができる。
【００３８】
また、プーリ１３ｃの端面１３ｂの端壁には、磁気吸着したアーマチュア１３ｅをプーリ１３ｃから切り離す方向に向いた荷重Ｆをアーマチュア１３ｅに作用させる切離荷重負荷部１４（切離荷重負荷手段）が設けられている。
【００３９】
具体的には、端面１３ｂの端壁に形成された穴に、アーマチュア１３ｅ方向にスライド自在の可動ピン１４ａと、可動ピン１４ａをアーマチュア１３ｅに向けて付勢するバネ１４ｄと、可動ピン１４ａの鍔部１４ｄが突き当たって、可動ピン１４ａが端壁から脱落するのを阻止する止め輪１４ｃとを備えた構成であり、可動ピン１４ａが穴の内部に最も押し込まれた状態では、可動ピン１４ａの、アーマチュア１３ｅに向いた端面は、端面１３ｂから突出しない位置にあり、可動ピン１４ａがバネ１４ｄによってアーマチュア１３ｅ側に最も突出した状態では、可動ピン１４ａの、アーマチュア１３ｅに向いた端面は、端面１３ｂから突出した位置にある。
【００４０】
このバネ１４ｄの、可動ピン１４ａを付勢する荷重（付勢力）Ｆは、プーリ１３ｃへの炭素の配合によって生じる、コイル１３ｄの磁気吸引力の残留磁気による吸着力よりも大きく、かつ、磁気吸引力よりも小さく設定されている。
【００４１】
ケース１１は、一端開放の筒状体を呈し、フロントヘッド１２は、このケース１１の開放された部分を覆うように組み付けられている。また、フロントヘッド１２には、蒸発器から低圧の冷媒ガスＧが吸入される吸入ポート１２ａが形成され、この吸入ポート１２ａには、冷媒ガスＧの逆流を防ぐ逆止弁１２ｂが設けられている。一方、ケース１１には、圧縮機本体で圧縮された高圧の冷媒ガスＧを凝縮器に吐出する吐出ポート１１ａが形成されている。
【００４２】
ハウジング内に収容された圧縮機本体は、電磁クラッチ１３のアーマチュア１３ｅを介して供給された駆動力によって軸回りに回転する回転軸５１と、この回転軸５１と一体的に回転する円柱状のロータ５０と、ロータ５０の外周面の外方を取り囲む断面輪郭略楕円形状の内周面４９ａを有するとともに、両端が開放されたシリンダ４０と、ロータ５０の外方に向けて突出可能にロータ５０に埋設され、その突出側の先端がシリンダ４０の内周面４９ａに追従するように突出量が可変とされ、回転軸５１回りに等角度間隔で配置された５枚の板状のベーン５８と、シリンダ４０の両側開放端面の外側からそれぞれ開放端面を覆うように固定されたフロントサイドブロック３０およびリヤサイドブロック２０とからなる。
【００４３】
そして、２つのサイドブロック２０，３０、ロータ５０、シリンダ４０、および回転軸５１の回転方向（図２において時計回りの矢印方向）に相前後する２つのベーン５８，５８によって画成された各圧縮室４８の容積が、回転軸５１の回転にしたがって増減を繰り返すことにより、各圧縮室４８に吸入された冷媒ガスＧを圧縮して吐出するように構成されている。
【００４４】
なお、ロータ５０の両端面５０ａ，５０ｂからそれぞれ突出した回転軸５１の部分のうち一方の部分は、フロントサイドブロック３０の軸受部３２に軸支されるとともに、フロントヘッド１２を貫通して外方まで延び、この貫通部分がフロントヘッド１２により軸支され、外方に延びた部分が電磁クラッチ１３のアーマチュア１３ｅに連結されている。同様に回転軸５１の突出部分のうち他方の側は、リヤサイドブロック２０の軸受部２２により軸支されており、これらによって、回転軸５１は、リヤサイドブロック２０およびフロントサイドブロック３０に対して回転自在とされている。
【００４５】
また、回転軸５１のうち、フロントサイドブロック３０の軸受部３２よりも外側部分であってフロントヘッド１２よりも内側の部分には、リップシール１５が配置されて、冷凍機油Ｒが、回転軸５１とフロントヘッド１２との隙間からフロントヘッド１２の外部に漏れるのを阻止している。
【００４６】
そして、フロントヘッド１２による回転軸５１の支持と、ボルトによるフロントヘッド１２へのフロントサイドブロック３０の固定と、両サイドブロック２０，３０の外周部がＯリングによりケース１１，フロントヘッド１２の内周面に保持されることとによって、圧縮機本体はハウジング内の所定位置に保持されている。
【００４７】
また、圧縮機本体がケース１１の内部に収容された状態で、リヤサイドブロック２０とケース１１とにより、圧縮機本体から高圧の冷媒ガスＧが吐出される高圧雰囲気の吐出室２１が形成され、一方、フロントサイドブロック３０とフロントヘッド１２とにより、圧縮機本体に低圧の冷媒ガスＧを供給する低圧雰囲気の吸入室３４が形成され、吐出室２１は吐出ポート１１ａに連通し、吸入室３４は吸入ポート１２ａに連通している。そして、吸入室３４と吐出室２１とは、前述したＯリング等によって気密に隔絶されている。
【００４８】
また、リヤサイドブロック２０には、冷凍機油Ｒを冷媒ガスＧから分離するためのサイクロンブロック６０が取り付けられており、このサイクロンブロック６０は吐出室２１内に配置されており、リヤサイドブロック２０とサイクロンブロック６０との間には、短円柱状の軸背圧空間６６が形成されている。
【００４９】
吐出室２１の下部には、このコンプレッサ１００の摺動部等を潤滑、冷却、清浄するとともに、ベーン５８をシリンダ４０の内周面４９ａに向けて突出させて、その先端を内周面４９ａに当接させた状態に付勢するように、ベーン５８に背圧を作用させる冷凍機油Ｒが溜められている。
【００５０】
すなわち、ロータ５０には、図２に示すように、スリット状のベーン溝５６が放射状に、かつロータ５０の回転中心回りに等角度間隔で５つ形成され、これらのベーン溝５６に、前述のベーン５８が挿入され、各ベーン５８は、ロータ５０の回転によって生じる遠心力と、ベーン溝５６およびベーン５８の底面によって画成された背圧室５９に加えられる冷凍機油Ｒの油圧とにより、シリンダ４０の内周面４９ａに向けて突出し、このベーン５８の突出した先端がシリンダ４０の内周面４９ａに当接した状態に付勢され、回転軸５１の回転に伴って、この先端は内周面４９ａに追従する。
【００５１】
これにより、シリンダ４０と、ロータ５０と、回転軸５１の回転方向について相前後する２つのベーン５８，５８と、フロントサイドブロック３０と、リヤサイドブロック２０とにより画成された各圧縮室４８は、ロータ５０の回転にしたがって容積の変化を繰り返す。
【００５２】
また、フロントサイドブロック３０には、吸入室３４と圧縮室４８とを連通させるフロント側吸入口３１が開口しており、吸入ポート１２ａから吸入室３４に導入された冷媒ガスＧは、このフロント側吸入口３１を介して圧縮室４８に吸入される。
【００５３】
一方、シリンダ４０の外周の一部には凹部が形成され、この凹部は、両サイドブロック２０，３０の各内側端面とケース１１の内周面とによって囲まれた吐出チャンバ４５を形成している。
【００５４】
そして、この吐出チャンバ４５が形成されて薄肉化されたシリンダ４０のうち、冷媒ガスＧの圧縮行程に対応した圧縮室４８に臨む部分に、圧縮室４８内の冷媒ガスＧを圧縮室４８の外部、すなわち吐出チャンバ４５に吐出させる吐出口４２が設けられているとともに、圧縮室４８の内部圧力に応じて吐出口４２を開閉するリードバルブ４３が配設されている。
【００５５】
リードバルブ４３は板ばね状であって、圧縮室４８の冷媒ガスＧから吐出口４２を通じて作用する圧力（詳細には、この圧力と吐出チャンバ４５の内部の圧力（さらに、リードバルブ４３を吐出口４２に付勢している場合には、その付勢力に応じた初期負荷圧力も加算した圧力）との差）に応じて吐出チャンバ４５の側に撓むように弾性変形し、この弾性変形によって、閉止していた吐出口４２を開放する。
【００５６】
また、このリードバルブ４３が、過大な撓みにより破損したり、大きな撓みの持続によって永久変形が生じるのを防止するために、リードバルブ４３の変形量を規制するバルブサポート４４が、リードバルブ４３に重ね合わされて、シリンダ４０に共締め固定されている。
【００５７】
そして、圧縮室４８から吐出口４２、リードバルブ４３を通って吐出チャンバ４５に吐出された高圧の冷媒ガスＧは、リヤサイドブロック２０に形成された連通孔２０ａ、およびリヤサイドブロック２０に固定されたサイクロンブロック６０のオイルセパレータ６０ａを経て、吐出室２１に吐出される。
【００５８】
一方、サイクロンブロック６０およびオイルセパレータ６０ａによって、冷媒ガスＧから分離された冷凍機油Ｒは、吐出室２１の底部に滴下し、前述したようにこの底部に溜められる。
【００５９】
ここで、ケース１１のうち、吐出室２１の内壁を形成する部分に、吐出室２１の底部に溜められた冷凍機油Ｒの油面の上方に張り出して、冷凍機油Ｒが吐出された冷媒ガスＧによって巻き上げられるのを抑制する庇状のリブ７０が形成されている。
【００６０】
さらに、このコンプレッサ１００には、回転軸５１と軸受部２２，３２との間の潤滑、ロータ５０の各端面と各サイドブロック２０，３０の内側端面との間の潤滑等する目的と、ベーン５８をシリンダ４０の内周面４９ａに付勢すべく背圧空間（背圧室５９、後述するサライ溝２５および軸背圧空間６６）に油圧（背圧）を供給等する目的とにより、吐出室２１の下部に貯留した冷凍機油Ｒを各部位に導く構造を備えている。
【００６１】
すなわち、リヤサイドブロック２０に、軸受部２２に至る油路２３が形成され、また、リヤサイドブロック２０の内側端面２６（ロータ５０の端面５０ａに向いた面）には、軸受部２２における油路２３の開口から、軸受部２２と回転軸５１との間の微小隙間（絞り）を通って、ロータ５０の背圧室５９に連通する凹部であるサライ溝２５が形成されている。
【００６２】
また、軸受部２２まで延びた油路２３は、軸受部２２と回転軸５１との間の微小隙間（絞り）を介して、リヤサイドブロック２０とサイクロンブロック６０との間に形成された空間である軸背圧空間６６にも連通し、この軸背圧空間６６は背圧連通路２８を介してサライ溝２５に、圧力損失なく連通している。
【００６３】
これにより、背圧室５９、サライ溝２５、背圧連通路２８および軸背圧空間６６は、略同一の圧力Ｐｖとなり、ベーン５８の背圧空間を構成している。
【００６４】
この背圧空間に作用する圧力Ｐｖは、具体的には、低圧雰囲気の吸入室３４の圧力Ｐｓよりも高い圧力であって、軸受部２２と回転軸５１の周面部分との間の微小隙間（絞り）を通過した分だけ、高圧雰囲気の吐出室２１の圧力Ｐｄよりも低い中間圧（Ｐｓ＜Ｐｖ＜Ｐｄ）となる。
【００６５】
サライ溝２５は、軸受部２２の中心回りの所定角度範囲に亘って、略扇形状の輪郭（図２において破線で示す）を有する凹部であり、上述した微小隙間を通過して中間圧Ｐｖまで低下した冷凍機油Ｒが溜められる。
【００６６】
そして、ロータ５０の回転に伴って、ロータ５０の端面５０ａに露呈しているベーン溝５６の背圧室５９がリヤサイドブロック２０のサライ溝２５を通過している間だけ、ベーン溝５６の背圧空間５９とサライ溝２５とが連通して、ベーン溝５６の背圧空間５９にサライ溝２５の中間圧Ｐｖの冷凍機油Ｒが供給され、ベーン５８はこの供給された冷凍機油Ｒの中間圧Ｐｖを受けて、シリンダ４０の内周面４９ａに向かって突出する。
【００６７】
また、シリンダ４０の底部側には、リヤサイドブロック２０の油路２３に接続する貫通孔４６が設けられ、フロントサイドブロック３０に、この貫通孔４６のフロントサイドブロック３０側の開口と軸受部３２とを連通させる油路３３が形成され、冷凍機油Ｒは、軸受部３２と回転軸５１との間の微小隙間を通過して中間圧Ｐｖまで降圧され、フロントサイドブロック３０の内側端面に形成された凹部であるサライ溝３５等に導かれる。
【００６８】
なお、フロントサイドブロック３０のサライ溝３５も、リヤサイドブロック２０のサライ溝２５と同様、ロータ５０の背圧室５９に連通している。
【００６９】
サライ溝２５，３５に供給された冷凍機油Ｒは、ロータ５０のベーン溝５８の背圧室５９が連通したときに、この背圧室５９にベーン５８の突出力を作用させるが、背圧室５９が連通しない角度範囲も含めて、ロータ５０の端面５０ａ，５０ｂと各サイドブロック２０，３０の端面２６，３６との間などにそれぞれ浸透して、これらの端面５０ａ，２６間、端面５０ｂ，３６間や、サイドブロック２０，３０の端面２６，３６とベーン５８の側面との間、ベーン５８の先端とシリンダ４０の内周面４９ａとの間など、摺動部分における摺動摩擦力を低減させている。
【００７０】
そして、各摺動部分に浸透した冷凍機油Ｒは、圧縮室４８内の冷媒ガスＧに混入し、冷媒ガスＧとともに圧縮室４８から吐出され、サイクロンブロック６０を介して吐出室２１に吐出される。
【００７１】
冷媒ガスＧがサイクロンブロック６０を通過する間に、この冷媒ガスＧに混入していた冷凍機油Ｒの一部は冷媒ガスＧから分離され、冷媒ガスＧは吐出室２１に吐出され、一方、分離された冷凍機油Ｒは吐出室２１の下部に滴下して溜められるが、冷凍機油Ｒは、上述したようにコンプレッサ１００の内部で必要とされるため、コンプレッサ１００の外部のシステム（蒸発器等）に過度に流出しないように、上述した庇状のリブ７０が冷凍機油Ｒの油面を覆うように形成されて、冷凍機油Ｒが、冷媒ガスＧの気流に直接晒されて、この冷媒ガスＧの気流によって吐出ポートに巻き上げられるのを抑制している。
【００７２】
このように構成された本実施形態のコンプレッサ１００によれば、電磁クラッチ１３のコイル１３ａに通電されていないときは、プーリ１３ｃは、例えば自動車エンジンなどの外部動力源からベルトを介して駆動力が伝達されて回転するが、回転軸５１に固定されたアーマチュア１３ｅは、プーリ１３ｃと所定の間隙を介してプーリ１３ｃから切り離されているため回転せず、したがって、回転軸５１は回転せず、コンプレッサ１００は気体圧縮機の機能を発揮しない。
【００７３】
一方、コイル１３ａに通電されると、コイル１３ａが磁気吸引力を発生し、この磁気吸引力は、プーリ１３ｃの端面１３ｂに形成された貫通孔１３ｄにより、効率よくアーマチュア１３ｅに作用し、アーマチュア１３ｅは、この磁気吸引力によって端面１３ｂに引き寄せられるように弾性変形し、端面１３ｂに当接する。
【００７４】
これによって、アーマチュア１３ｅに、プーリ１３ｃの回転が伝達されて、アーマチュア１３ｅは回転し、回転軸５１はこのアーマチュア１３ｅの回転に伴って回転し、コンプレッサ１００は気体圧縮機の機能を発揮する。
【００７５】
このように、電磁クラッチ１３は、自動車エンジンのように、コンプレッサ１００の必要に応じてその駆動状態を任意に変化させることができない種類の動力源の場合は、自動車エンジン等からの動力の伝達を断接することによって、コンプレッサ１００の運転状態を調整することができる。
【００７６】
ここで、プーリ１３ｃには、炭素が配合されており、貫通孔１３ｄの形成によってプーリ１３ｃの強度低下を補っているが、炭素の配合が多くなると、プーリ１３ｃに残留する磁気が増大するため、アーマチュア１３ｅの切離しに遅れが生じ、電磁クラッチ１３の切断時に応答遅れが生じ、適切な切断タイミングを制御できないおそれがある。
【００７７】
これに対して、プーリ１３ｃの端面１３ｂの端壁には、磁気吸着したアーマチュア１３ｅをプーリ１３ｃから切り離す方向に向いた荷重Ｆをアーマチュア１３ｅに作用させる切離荷重負荷部１４が設けられているため、コイル１３ａへの通電を停止したとき、切離荷重負荷部１４のバネ１４ｄが付勢する可動ピン１４ａが、磁気吸着力に打ち勝って、アーマチュア１３ｅをプーリ１３ｃから切り離す方向に荷重Ｆを作用させ、これにより、アーマチュア１３ｅの切離しに遅れが生じるのを防止し、電磁クラッチ１３の切断時に応答遅れを防止することができる。
【００７８】
このように、比較的簡単な構造の切離荷重負荷部１４でありながら、炭素を含有させるなどによりプーリ１３ｃの強度向上を図っても、電磁クラッチ１３の適切な切断タイミングを逸することがない。しかも、プリセット荷重を変化させるものではないためコンプレッサ１００に作用する荷重のバランスを崩すことがない。
【００７９】
また、バネ１４ｄの付勢力（荷重Ｆ）は、プーリ１３ｃへの炭素の配合によって生じる、コイル１３ｄの磁気吸引力の残留磁気による吸着力よりも大きく、かつ、磁気吸引力よりも小さく設定されているため、切離荷重負荷部１４による切り離す方向への荷重Ｆが、残留磁気による吸着力に容易に打ち勝って、アーマチュアとプーリとの吸着は容易に解除され、両者を切離することができる一方、磁気吸引力の低減という影響は小さいものとすることができる。
【００８０】
なお、上述した実施形態の気体圧縮機は、ベーンロータリ形式の気体圧縮機であるが、本発明に係る気体圧縮機は、この実施形態のベーンロータリ形式のものに限定されるものではなく、他の形式の気体圧縮機、例えば、斜板往復動形式やスクロール形式の気体圧縮機にも適用することができる。
【００８１】
また、本実施形態のコンプレッサ１００においては、図示の都合上、切離荷重負荷部１４が、１つしか表示されていないが、実際には、アーマチュア１３ｅの回転中心（回転軸５１）回りに略等角度間隔で複数の切離荷重負荷部１４が設けられており、これによって、切離荷重負荷部１４による切り離す方向に向いた荷重が、アーマチュア１３ｅの一点に集中して、アーマチュア１３ｅに対して切り離す方向への荷重Ｆが効果的に作用しないのを防止することができる。
【００８２】
しかも、複数の切離荷重負荷部１４が略等角度間隔に配置されていることにより、切離し荷重をアーマチュア１３ｅの吸着摩擦面内で略均等に作用させることができ、不均等に設置されているものに比べて、切離しに必要な個々の荷重を、より小さいものに設定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００８３】
【図１】本発明に係る気体圧縮機の第一実施形態であるベーンロータリ式コンプレッサを示す縦断面図である。
【図２】図１におけるＡ−Ａ線に沿った面による断面図である。
【図３】図１に示したコンプレッサの電磁クラッチ部分の詳細を示す断面図である。
【符号の説明】
【００８４】
１３ 電磁クラッチ
１３ａ コイル
１３ｃ プーリ
１３ｂ 端面
１３ｃ プーリ
１４ 切離荷重負荷部（切離荷重負荷手段）
１４ａ 可動ピン
１４ｃ 止め輪
１４ｄ バネ
１００ コンプレッサ（気体圧縮機）
Ｇ 冷媒ガス
Ｒ 冷凍機油
【技術分野】
【０００１】
本発明は気体圧縮機に関し、詳細には、圧縮機本体への駆動力に伝達を断接する電磁クラッチの改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、空気調和システム（以下、空調システムという。）には、冷媒ガスなどの気体を圧縮して、空調システムに気体を循環させるための気体圧縮機（コンプレッサ）が用いられている。
【０００３】
ここで、一般的なコンプレッサの１つとして例えばベーンロータリ形式のコンプレッサが知られている。このベーンロータリ形式のコンプレッサは、ハウジングの内部に、圧縮機本体が収容された構成となっている。
【０００４】
圧縮機本体は、回転軸と一体的に回転する略円柱状のロータと、ロータの外方を取り囲むシリンダと、ロータに埋設されて、突出側の先端が、断面輪郭形状が略楕円形のシリンダの内周面に追従するように該ロータの外周面からの突出量が可変とされた板状のベーンと、ロータやベーンを、ロータの両端面側から覆う２つのサイドブロックとを備えている。
【０００５】
そして、ロータの回転方向について相前後する２つのベーン、シリンダの内周面、ロータの外周面および両サイドブロックの端面により、ロータの回転に伴ってその容積が変化し、吸入された気体を圧縮して吐出する複数の圧縮室が画成されている。
【０００６】
ここで、ベーンロータリ形式のものに限らず、コンプレッサには、外部の動力源からの動力を圧縮機本体の回転軸に伝達する伝達機構が設けられており、動力源が、圧縮機本体の必要に応じて、その駆動状態を任意に変化させることができない種類の動力源の場合、例えば、自動車の空調システム用のコンプレッサを駆動する自動車エンジンなどでは空調システムの負荷に応じて、エンジン回転数を任意に高低させることはできないため、動力源（自動車エンジン等）からの動力の伝達を断接することによって、圧縮機本体の運転状態を調整する必要がある。
【０００７】
そこで、動力源からの動力の伝達を断接する機能を有する種類の伝達機構として、電磁クラッチが用いられている。
【０００８】
この電磁クラッチは、内部に円環状の空間を有し、円状の外周面に、エンジン等外部の動力源によって循環駆動されるベルト等が掛け回されて回転するプーリと、このプーリの上記円環状空間内に収容され、通電により磁気吸引力を発生するコイルと、回転軸に固定され、所定の間隙を介してプーリの端面に対向して配置された円板状を呈し、コイルが発生する磁気吸引力によってプーリの端面に吸着されるアーマチュアとを備え、コイルへの通電により、アーマチュアはプーリとともに回転して圧縮機本体の回転軸に駆動力を伝達し、一方、コイルへの通電を停止すると、アーマチュアはプーリから離れて回転は停止し、圧縮機本体の回転軸に対して駆動力は伝達されなくなる（特許文献１）。
【特許文献１】特開２００５−３２５７３２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところで、プーリの端面（磁気吸着摩擦面）には、コイルで発生した磁力線をアーマチュアに効率よく伝えるために、貫通孔が形成されており、この貫通孔は、効率面から、周方向に長く形成されているのが好ましい。
【００１０】
そして、複数個の貫通孔を形成することで、磁力線の通過面積を広く確保し、磁気吸引力をアーマチュアに効率的に作用させることが行われている。
【００１１】
しかし、貫通孔間の間隔が狭まると、このプーリの端面部分の強度が低下するため、材質面での強度向上が図られる。具体的には、材料中の炭素含有量を高めることで、プーリの強度向上を図ることができる。
【００１２】
しかし、材料中の炭素は残留磁気と密接な関係があり、炭素含有量を増大させると、残留磁気が増大するため、電磁クラッチの切断時に応答遅れが生じる虞がある。
【００１３】
そこで、残留磁気に打ち勝って円滑な切断を得るために、プリセット荷重を高めることも可能であるが、そのようにプリセット荷重を高めると、回転体内でのスラスト荷重が増大し、圧縮機本体の回転体（ロータリ、ベーン、回転軸）に作用する荷重や圧力のバランスが崩れてしまうため、根本から設計をやり直す必要があり、作業負荷が過大となる。
【００１４】
本発明は上記事情に鑑みなされたものであり、圧縮機の回転体に作用する荷重のバランスを崩すことなく、比較的簡単な構造で、強度向上と電磁クラッチの適切な断接動作とを両立することができる気体圧縮機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明に係る気体圧縮機は、プーリとアーマチュアとが吸着する磁気吸着摩擦面に、プーリに磁気吸着したアーマチュアをプーリから切り離す方向への荷重をアーマチュアに作用させる切離荷重負荷手段を備えることで、強度向上と電磁クラッチの適切な断接動作とを両立するものである。
【００１６】
すなわち、本発明に係る気体圧縮機は、駆動力の供給により運転される気体圧縮機本体と、外部の動力源から前記気体圧縮機本体への前記駆動力の伝達を断接する電磁クラッチとを備え、前記電磁クラッチは、コイルへの通電により発生する磁気吸引力に応じて、アーマチュアとプーリとの断接が切り替えられ、前記プーリに磁気吸着した前記アーマチュアを該プーリから切り離す方向に向いた荷重を前記アーマチュアに作用させる切離荷重負荷手段を、前記プーリの、前記アーマチュアとの磁気吸着摩擦面に設けたことを特徴とする。
【００１７】
ここで、切離荷重負荷手段が、アーマチュアに対して、プーリから切り離す方向に向いた荷重を作用させるのは、アーマチュアとプーリとが離れている状態においてまで作用する必要はなく、少なくとも、アーマチュアがプーリに磁気吸着されている状態において作用すれば十分である。切り離しの瞬間における動作遅れを解消すれば十分だからである。
【００１８】
このように構成された気体圧縮機によれば、プリセット荷重を変化させるものではないため圧縮機の回転体に作用する荷重のバランスを崩すことがなく、また、比較的簡単な構造であり、炭素を含有させるなどにより強度向上を図っても、電磁クラッチの適切な断接動作とを両立することができる。
【００１９】
本発明に係る気体圧縮機においては、磁気吸着摩擦面に、磁力線通過用の貫通孔が形成されるとともに、炭素が配合されていることが好ましい。
【００２０】
このように構成された気体圧縮機によれば、磁気吸着摩擦面に、磁力線通過用の貫通孔が形成されているため、コイルの磁気吸引力を効率的にアーマチュアに作用させて、より強い磁気吸引力でアーマチュアを吸着することができ、一方、磁気吸着摩擦面に貫通孔が形成されてプーリの強度低下の虞があっても、炭素の配合により、プーリの強度低下を補うことができる。
【００２１】
本発明に係る気体圧縮機においては、切離荷重負荷手段による切り離す方向に向いた荷重は、炭素の配合によって生じる残留磁気による吸着力よりも大きく、かつ、磁気吸引力よりも小さく設定されていることが好ましい。
【００２２】
このように構成された気体圧縮機によれば、切離荷重負荷手段による切り離す方向への荷重が、残留磁気による吸着力に容易に打ち勝って、アーマチュアとプーリとの吸着は容易に解除され、両者を切離することができ、磁気吸引力の低減という影響は小さいものとすることができる。
【００２３】
一方、切離荷重負荷手段による切り離す方向への荷重が、磁気吸引力よりも小さく設定されているため、アーマチュアとプーリとの吸着が不用意に解除されることはない。
【００２４】
本発明に係る気体圧縮機においては、切離荷重負荷手段が、アーマチュアの回転中心回りに略等角度間隔で複数設けられたことが好ましい。
【００２５】
このように構成された気体圧縮機によれば、切離荷重負荷手段が複数設置されたことで、切り離す方向に向いた荷重がアーマチュアの一点にのみ集中するのを防止することができ、荷重が一点にのみ集中した場合に、切り離す方向への荷重がアーマチュアの弾性変形によって吸収されやすくなるのに対して、複数の切離荷重負荷手段が設置されているものでは、荷重による曲げモーメントが大きくなってアーマチュアの弾性変形だけでは吸収されにくくなり、切離しの確実性を高めることができる。
【００２６】
しかも、複数の切離荷重負荷手段が略等角度間隔に配置されていることにより、切離し荷重をアーマチュアの吸着摩擦面内で略均等に作用させることができ、不均等な場合に比べて、切離しに必要な個々の荷重を、より小さいものに設定することができる。
【発明の効果】
【００２７】
本発明に係る気体圧縮機によれば、プリセット荷重を変化させるものではないため圧縮機の回転体に作用する荷重のバランスを崩すことがなく、また、比較的簡単な構造であり、炭素を含有させるなどにより強度向上を図っても、電磁クラッチの適切な断接動作とを両立することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下、本発明の気体圧縮機に係る最良の実施形態について、図面を参照して説明する。
【００２９】
図１は、本発明に係る気体圧縮機の第一実施形態であるベーンロータリ式コンプレッサ１００を示す縦断面図、図２は図１におけるＡ−Ａ線に沿った断面を示す図、図３は図１における電磁クラッチのプーリに可動ピン（切離荷重負荷手段）が埋め込まれた状態を示す断面図である。
【００３０】
図示のコンプレッサ１００は、例えば、冷却媒体の気化熱を利用して冷却を行なう空気調和システム（以下、単に空調システムという。）の一部として構成され、この空調システムの他の構成要素である凝縮器、膨張弁、蒸発器等（いずれも図示を省略する。）とともに、冷却媒体の循環経路上に設けられている。
【００３１】
そして、コンプレッサ１００は、空調システムの蒸発器から取り入れた気体状の冷却媒体としての冷媒ガスＧを圧縮し、この圧縮された冷媒ガスＧを空調システムの凝縮器に供給する。凝縮器は、圧縮された冷媒ガスＧを液化させ、高圧で液状の冷媒として膨張弁に送出する。
【００３２】
高圧で液状の冷媒は、膨張弁で低圧化され、蒸発器に送出される。低圧の液状冷媒は、蒸発器において周囲の空気から吸熱して気化し、この気化熱との熱交換により蒸発器周囲の空気を冷却する。
【００３３】
また、コンプレッサ１００は、ケース１１とフロントヘッド１２とからなるハウジングの内部に収容された圧縮機本体と、フロントヘッド１２に取り付けられ、図示しない外部の動力源から圧縮機本体への駆動力の伝達を断接する電磁クラッチ１３とを備える。そして、圧縮機本体は、複数のボルトによってフロントヘッド１２に固定されている。
【００３４】
電磁クラッチ１３は、ラジアルボールベアリング１３ｇを介して、フロントヘッド１２に回転自在に支持され、内部に円環状の空間を有し、円状の外周面に、エンジン等外部の動力源によって循環駆動されるベルト等が掛け回されるプーリ１３ｃと、フロントヘッド１２に固定支持され、プーリ１３ｃの上記円環状空間内に収容され、通電により磁気吸引力を発生するコイル１３ａと、圧縮機本体の後述する回転軸５１に固定され、所定の間隙を介してプーリ１３ｃの端面（磁気吸着摩擦面）１３ｂに対向して配置された円板状を呈し、コイル１３ａが発生する磁気吸引力によってプーリ１３ｃの端面１３ｂに吸着されるアーマチュア１３ｅとを備え、コイル１３ａへの通電により発生する磁気吸引力に応じて、アーマチュア１３ｅとプーリ１３ｃの端面１３ｂとの断接が切り替えられる。
【００３５】
なお、アーマチュア１３ｅには、ダンパ１３ｆが配設されて、回転軸５１へのトルクの急激な付加を緩和している。
【００３６】
また、プーリ１３ｃは、炭素が配合されており、その端面１３ｂの端壁には、コイル１３ａが発生する磁力線通過用の貫通孔１３ｄが形成されている。
【００３７】
このように端面１３ｂの端壁に、磁力線通過用の貫通孔１３ｄが形成されているため、コイル１３ａの磁気吸引力を効率的にアーマチュア１３ｅに作用させて、より強い磁気吸引力でアーマチュア１３ｅを端面１３ｂに吸着することができ、一方、端面１３ｂに貫通孔１３ｄが形成されてプーリ１３ｃの強度低下の虞があっても、炭素の配合により、プーリ１３ｃの強度低下を補うことができる。
【００３８】
また、プーリ１３ｃの端面１３ｂの端壁には、磁気吸着したアーマチュア１３ｅをプーリ１３ｃから切り離す方向に向いた荷重Ｆをアーマチュア１３ｅに作用させる切離荷重負荷部１４（切離荷重負荷手段）が設けられている。
【００３９】
具体的には、端面１３ｂの端壁に形成された穴に、アーマチュア１３ｅ方向にスライド自在の可動ピン１４ａと、可動ピン１４ａをアーマチュア１３ｅに向けて付勢するバネ１４ｄと、可動ピン１４ａの鍔部１４ｄが突き当たって、可動ピン１４ａが端壁から脱落するのを阻止する止め輪１４ｃとを備えた構成であり、可動ピン１４ａが穴の内部に最も押し込まれた状態では、可動ピン１４ａの、アーマチュア１３ｅに向いた端面は、端面１３ｂから突出しない位置にあり、可動ピン１４ａがバネ１４ｄによってアーマチュア１３ｅ側に最も突出した状態では、可動ピン１４ａの、アーマチュア１３ｅに向いた端面は、端面１３ｂから突出した位置にある。
【００４０】
このバネ１４ｄの、可動ピン１４ａを付勢する荷重（付勢力）Ｆは、プーリ１３ｃへの炭素の配合によって生じる、コイル１３ｄの磁気吸引力の残留磁気による吸着力よりも大きく、かつ、磁気吸引力よりも小さく設定されている。
【００４１】
ケース１１は、一端開放の筒状体を呈し、フロントヘッド１２は、このケース１１の開放された部分を覆うように組み付けられている。また、フロントヘッド１２には、蒸発器から低圧の冷媒ガスＧが吸入される吸入ポート１２ａが形成され、この吸入ポート１２ａには、冷媒ガスＧの逆流を防ぐ逆止弁１２ｂが設けられている。一方、ケース１１には、圧縮機本体で圧縮された高圧の冷媒ガスＧを凝縮器に吐出する吐出ポート１１ａが形成されている。
【００４２】
ハウジング内に収容された圧縮機本体は、電磁クラッチ１３のアーマチュア１３ｅを介して供給された駆動力によって軸回りに回転する回転軸５１と、この回転軸５１と一体的に回転する円柱状のロータ５０と、ロータ５０の外周面の外方を取り囲む断面輪郭略楕円形状の内周面４９ａを有するとともに、両端が開放されたシリンダ４０と、ロータ５０の外方に向けて突出可能にロータ５０に埋設され、その突出側の先端がシリンダ４０の内周面４９ａに追従するように突出量が可変とされ、回転軸５１回りに等角度間隔で配置された５枚の板状のベーン５８と、シリンダ４０の両側開放端面の外側からそれぞれ開放端面を覆うように固定されたフロントサイドブロック３０およびリヤサイドブロック２０とからなる。
【００４３】
そして、２つのサイドブロック２０，３０、ロータ５０、シリンダ４０、および回転軸５１の回転方向（図２において時計回りの矢印方向）に相前後する２つのベーン５８，５８によって画成された各圧縮室４８の容積が、回転軸５１の回転にしたがって増減を繰り返すことにより、各圧縮室４８に吸入された冷媒ガスＧを圧縮して吐出するように構成されている。
【００４４】
なお、ロータ５０の両端面５０ａ，５０ｂからそれぞれ突出した回転軸５１の部分のうち一方の部分は、フロントサイドブロック３０の軸受部３２に軸支されるとともに、フロントヘッド１２を貫通して外方まで延び、この貫通部分がフロントヘッド１２により軸支され、外方に延びた部分が電磁クラッチ１３のアーマチュア１３ｅに連結されている。同様に回転軸５１の突出部分のうち他方の側は、リヤサイドブロック２０の軸受部２２により軸支されており、これらによって、回転軸５１は、リヤサイドブロック２０およびフロントサイドブロック３０に対して回転自在とされている。
【００４５】
また、回転軸５１のうち、フロントサイドブロック３０の軸受部３２よりも外側部分であってフロントヘッド１２よりも内側の部分には、リップシール１５が配置されて、冷凍機油Ｒが、回転軸５１とフロントヘッド１２との隙間からフロントヘッド１２の外部に漏れるのを阻止している。
【００４６】
そして、フロントヘッド１２による回転軸５１の支持と、ボルトによるフロントヘッド１２へのフロントサイドブロック３０の固定と、両サイドブロック２０，３０の外周部がＯリングによりケース１１，フロントヘッド１２の内周面に保持されることとによって、圧縮機本体はハウジング内の所定位置に保持されている。
【００４７】
また、圧縮機本体がケース１１の内部に収容された状態で、リヤサイドブロック２０とケース１１とにより、圧縮機本体から高圧の冷媒ガスＧが吐出される高圧雰囲気の吐出室２１が形成され、一方、フロントサイドブロック３０とフロントヘッド１２とにより、圧縮機本体に低圧の冷媒ガスＧを供給する低圧雰囲気の吸入室３４が形成され、吐出室２１は吐出ポート１１ａに連通し、吸入室３４は吸入ポート１２ａに連通している。そして、吸入室３４と吐出室２１とは、前述したＯリング等によって気密に隔絶されている。
【００４８】
また、リヤサイドブロック２０には、冷凍機油Ｒを冷媒ガスＧから分離するためのサイクロンブロック６０が取り付けられており、このサイクロンブロック６０は吐出室２１内に配置されており、リヤサイドブロック２０とサイクロンブロック６０との間には、短円柱状の軸背圧空間６６が形成されている。
【００４９】
吐出室２１の下部には、このコンプレッサ１００の摺動部等を潤滑、冷却、清浄するとともに、ベーン５８をシリンダ４０の内周面４９ａに向けて突出させて、その先端を内周面４９ａに当接させた状態に付勢するように、ベーン５８に背圧を作用させる冷凍機油Ｒが溜められている。
【００５０】
すなわち、ロータ５０には、図２に示すように、スリット状のベーン溝５６が放射状に、かつロータ５０の回転中心回りに等角度間隔で５つ形成され、これらのベーン溝５６に、前述のベーン５８が挿入され、各ベーン５８は、ロータ５０の回転によって生じる遠心力と、ベーン溝５６およびベーン５８の底面によって画成された背圧室５９に加えられる冷凍機油Ｒの油圧とにより、シリンダ４０の内周面４９ａに向けて突出し、このベーン５８の突出した先端がシリンダ４０の内周面４９ａに当接した状態に付勢され、回転軸５１の回転に伴って、この先端は内周面４９ａに追従する。
【００５１】
これにより、シリンダ４０と、ロータ５０と、回転軸５１の回転方向について相前後する２つのベーン５８，５８と、フロントサイドブロック３０と、リヤサイドブロック２０とにより画成された各圧縮室４８は、ロータ５０の回転にしたがって容積の変化を繰り返す。
【００５２】
また、フロントサイドブロック３０には、吸入室３４と圧縮室４８とを連通させるフロント側吸入口３１が開口しており、吸入ポート１２ａから吸入室３４に導入された冷媒ガスＧは、このフロント側吸入口３１を介して圧縮室４８に吸入される。
【００５３】
一方、シリンダ４０の外周の一部には凹部が形成され、この凹部は、両サイドブロック２０，３０の各内側端面とケース１１の内周面とによって囲まれた吐出チャンバ４５を形成している。
【００５４】
そして、この吐出チャンバ４５が形成されて薄肉化されたシリンダ４０のうち、冷媒ガスＧの圧縮行程に対応した圧縮室４８に臨む部分に、圧縮室４８内の冷媒ガスＧを圧縮室４８の外部、すなわち吐出チャンバ４５に吐出させる吐出口４２が設けられているとともに、圧縮室４８の内部圧力に応じて吐出口４２を開閉するリードバルブ４３が配設されている。
【００５５】
リードバルブ４３は板ばね状であって、圧縮室４８の冷媒ガスＧから吐出口４２を通じて作用する圧力（詳細には、この圧力と吐出チャンバ４５の内部の圧力（さらに、リードバルブ４３を吐出口４２に付勢している場合には、その付勢力に応じた初期負荷圧力も加算した圧力）との差）に応じて吐出チャンバ４５の側に撓むように弾性変形し、この弾性変形によって、閉止していた吐出口４２を開放する。
【００５６】
また、このリードバルブ４３が、過大な撓みにより破損したり、大きな撓みの持続によって永久変形が生じるのを防止するために、リードバルブ４３の変形量を規制するバルブサポート４４が、リードバルブ４３に重ね合わされて、シリンダ４０に共締め固定されている。
【００５７】
そして、圧縮室４８から吐出口４２、リードバルブ４３を通って吐出チャンバ４５に吐出された高圧の冷媒ガスＧは、リヤサイドブロック２０に形成された連通孔２０ａ、およびリヤサイドブロック２０に固定されたサイクロンブロック６０のオイルセパレータ６０ａを経て、吐出室２１に吐出される。
【００５８】
一方、サイクロンブロック６０およびオイルセパレータ６０ａによって、冷媒ガスＧから分離された冷凍機油Ｒは、吐出室２１の底部に滴下し、前述したようにこの底部に溜められる。
【００５９】
ここで、ケース１１のうち、吐出室２１の内壁を形成する部分に、吐出室２１の底部に溜められた冷凍機油Ｒの油面の上方に張り出して、冷凍機油Ｒが吐出された冷媒ガスＧによって巻き上げられるのを抑制する庇状のリブ７０が形成されている。
【００６０】
さらに、このコンプレッサ１００には、回転軸５１と軸受部２２，３２との間の潤滑、ロータ５０の各端面と各サイドブロック２０，３０の内側端面との間の潤滑等する目的と、ベーン５８をシリンダ４０の内周面４９ａに付勢すべく背圧空間（背圧室５９、後述するサライ溝２５および軸背圧空間６６）に油圧（背圧）を供給等する目的とにより、吐出室２１の下部に貯留した冷凍機油Ｒを各部位に導く構造を備えている。
【００６１】
すなわち、リヤサイドブロック２０に、軸受部２２に至る油路２３が形成され、また、リヤサイドブロック２０の内側端面２６（ロータ５０の端面５０ａに向いた面）には、軸受部２２における油路２３の開口から、軸受部２２と回転軸５１との間の微小隙間（絞り）を通って、ロータ５０の背圧室５９に連通する凹部であるサライ溝２５が形成されている。
【００６２】
また、軸受部２２まで延びた油路２３は、軸受部２２と回転軸５１との間の微小隙間（絞り）を介して、リヤサイドブロック２０とサイクロンブロック６０との間に形成された空間である軸背圧空間６６にも連通し、この軸背圧空間６６は背圧連通路２８を介してサライ溝２５に、圧力損失なく連通している。
【００６３】
これにより、背圧室５９、サライ溝２５、背圧連通路２８および軸背圧空間６６は、略同一の圧力Ｐｖとなり、ベーン５８の背圧空間を構成している。
【００６４】
この背圧空間に作用する圧力Ｐｖは、具体的には、低圧雰囲気の吸入室３４の圧力Ｐｓよりも高い圧力であって、軸受部２２と回転軸５１の周面部分との間の微小隙間（絞り）を通過した分だけ、高圧雰囲気の吐出室２１の圧力Ｐｄよりも低い中間圧（Ｐｓ＜Ｐｖ＜Ｐｄ）となる。
【００６５】
サライ溝２５は、軸受部２２の中心回りの所定角度範囲に亘って、略扇形状の輪郭（図２において破線で示す）を有する凹部であり、上述した微小隙間を通過して中間圧Ｐｖまで低下した冷凍機油Ｒが溜められる。
【００６６】
そして、ロータ５０の回転に伴って、ロータ５０の端面５０ａに露呈しているベーン溝５６の背圧室５９がリヤサイドブロック２０のサライ溝２５を通過している間だけ、ベーン溝５６の背圧空間５９とサライ溝２５とが連通して、ベーン溝５６の背圧空間５９にサライ溝２５の中間圧Ｐｖの冷凍機油Ｒが供給され、ベーン５８はこの供給された冷凍機油Ｒの中間圧Ｐｖを受けて、シリンダ４０の内周面４９ａに向かって突出する。
【００６７】
また、シリンダ４０の底部側には、リヤサイドブロック２０の油路２３に接続する貫通孔４６が設けられ、フロントサイドブロック３０に、この貫通孔４６のフロントサイドブロック３０側の開口と軸受部３２とを連通させる油路３３が形成され、冷凍機油Ｒは、軸受部３２と回転軸５１との間の微小隙間を通過して中間圧Ｐｖまで降圧され、フロントサイドブロック３０の内側端面に形成された凹部であるサライ溝３５等に導かれる。
【００６８】
なお、フロントサイドブロック３０のサライ溝３５も、リヤサイドブロック２０のサライ溝２５と同様、ロータ５０の背圧室５９に連通している。
【００６９】
サライ溝２５，３５に供給された冷凍機油Ｒは、ロータ５０のベーン溝５８の背圧室５９が連通したときに、この背圧室５９にベーン５８の突出力を作用させるが、背圧室５９が連通しない角度範囲も含めて、ロータ５０の端面５０ａ，５０ｂと各サイドブロック２０，３０の端面２６，３６との間などにそれぞれ浸透して、これらの端面５０ａ，２６間、端面５０ｂ，３６間や、サイドブロック２０，３０の端面２６，３６とベーン５８の側面との間、ベーン５８の先端とシリンダ４０の内周面４９ａとの間など、摺動部分における摺動摩擦力を低減させている。
【００７０】
そして、各摺動部分に浸透した冷凍機油Ｒは、圧縮室４８内の冷媒ガスＧに混入し、冷媒ガスＧとともに圧縮室４８から吐出され、サイクロンブロック６０を介して吐出室２１に吐出される。
【００７１】
冷媒ガスＧがサイクロンブロック６０を通過する間に、この冷媒ガスＧに混入していた冷凍機油Ｒの一部は冷媒ガスＧから分離され、冷媒ガスＧは吐出室２１に吐出され、一方、分離された冷凍機油Ｒは吐出室２１の下部に滴下して溜められるが、冷凍機油Ｒは、上述したようにコンプレッサ１００の内部で必要とされるため、コンプレッサ１００の外部のシステム（蒸発器等）に過度に流出しないように、上述した庇状のリブ７０が冷凍機油Ｒの油面を覆うように形成されて、冷凍機油Ｒが、冷媒ガスＧの気流に直接晒されて、この冷媒ガスＧの気流によって吐出ポートに巻き上げられるのを抑制している。
【００７２】
このように構成された本実施形態のコンプレッサ１００によれば、電磁クラッチ１３のコイル１３ａに通電されていないときは、プーリ１３ｃは、例えば自動車エンジンなどの外部動力源からベルトを介して駆動力が伝達されて回転するが、回転軸５１に固定されたアーマチュア１３ｅは、プーリ１３ｃと所定の間隙を介してプーリ１３ｃから切り離されているため回転せず、したがって、回転軸５１は回転せず、コンプレッサ１００は気体圧縮機の機能を発揮しない。
【００７３】
一方、コイル１３ａに通電されると、コイル１３ａが磁気吸引力を発生し、この磁気吸引力は、プーリ１３ｃの端面１３ｂに形成された貫通孔１３ｄにより、効率よくアーマチュア１３ｅに作用し、アーマチュア１３ｅは、この磁気吸引力によって端面１３ｂに引き寄せられるように弾性変形し、端面１３ｂに当接する。
【００７４】
これによって、アーマチュア１３ｅに、プーリ１３ｃの回転が伝達されて、アーマチュア１３ｅは回転し、回転軸５１はこのアーマチュア１３ｅの回転に伴って回転し、コンプレッサ１００は気体圧縮機の機能を発揮する。
【００７５】
このように、電磁クラッチ１３は、自動車エンジンのように、コンプレッサ１００の必要に応じてその駆動状態を任意に変化させることができない種類の動力源の場合は、自動車エンジン等からの動力の伝達を断接することによって、コンプレッサ１００の運転状態を調整することができる。
【００７６】
ここで、プーリ１３ｃには、炭素が配合されており、貫通孔１３ｄの形成によってプーリ１３ｃの強度低下を補っているが、炭素の配合が多くなると、プーリ１３ｃに残留する磁気が増大するため、アーマチュア１３ｅの切離しに遅れが生じ、電磁クラッチ１３の切断時に応答遅れが生じ、適切な切断タイミングを制御できないおそれがある。
【００７７】
これに対して、プーリ１３ｃの端面１３ｂの端壁には、磁気吸着したアーマチュア１３ｅをプーリ１３ｃから切り離す方向に向いた荷重Ｆをアーマチュア１３ｅに作用させる切離荷重負荷部１４が設けられているため、コイル１３ａへの通電を停止したとき、切離荷重負荷部１４のバネ１４ｄが付勢する可動ピン１４ａが、磁気吸着力に打ち勝って、アーマチュア１３ｅをプーリ１３ｃから切り離す方向に荷重Ｆを作用させ、これにより、アーマチュア１３ｅの切離しに遅れが生じるのを防止し、電磁クラッチ１３の切断時に応答遅れを防止することができる。
【００７８】
このように、比較的簡単な構造の切離荷重負荷部１４でありながら、炭素を含有させるなどによりプーリ１３ｃの強度向上を図っても、電磁クラッチ１３の適切な切断タイミングを逸することがない。しかも、プリセット荷重を変化させるものではないためコンプレッサ１００に作用する荷重のバランスを崩すことがない。
【００７９】
また、バネ１４ｄの付勢力（荷重Ｆ）は、プーリ１３ｃへの炭素の配合によって生じる、コイル１３ｄの磁気吸引力の残留磁気による吸着力よりも大きく、かつ、磁気吸引力よりも小さく設定されているため、切離荷重負荷部１４による切り離す方向への荷重Ｆが、残留磁気による吸着力に容易に打ち勝って、アーマチュアとプーリとの吸着は容易に解除され、両者を切離することができる一方、磁気吸引力の低減という影響は小さいものとすることができる。
【００８０】
なお、上述した実施形態の気体圧縮機は、ベーンロータリ形式の気体圧縮機であるが、本発明に係る気体圧縮機は、この実施形態のベーンロータリ形式のものに限定されるものではなく、他の形式の気体圧縮機、例えば、斜板往復動形式やスクロール形式の気体圧縮機にも適用することができる。
【００８１】
また、本実施形態のコンプレッサ１００においては、図示の都合上、切離荷重負荷部１４が、１つしか表示されていないが、実際には、アーマチュア１３ｅの回転中心（回転軸５１）回りに略等角度間隔で複数の切離荷重負荷部１４が設けられており、これによって、切離荷重負荷部１４による切り離す方向に向いた荷重が、アーマチュア１３ｅの一点に集中して、アーマチュア１３ｅに対して切り離す方向への荷重Ｆが効果的に作用しないのを防止することができる。
【００８２】
しかも、複数の切離荷重負荷部１４が略等角度間隔に配置されていることにより、切離し荷重をアーマチュア１３ｅの吸着摩擦面内で略均等に作用させることができ、不均等に設置されているものに比べて、切離しに必要な個々の荷重を、より小さいものに設定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００８３】
【図１】本発明に係る気体圧縮機の第一実施形態であるベーンロータリ式コンプレッサを示す縦断面図である。
【図２】図１におけるＡ−Ａ線に沿った面による断面図である。
【図３】図１に示したコンプレッサの電磁クラッチ部分の詳細を示す断面図である。
【符号の説明】
【００８４】
１３ 電磁クラッチ
１３ａ コイル
１３ｃ プーリ
１３ｂ 端面
１３ｃ プーリ
１４ 切離荷重負荷部（切離荷重負荷手段）
１４ａ 可動ピン
１４ｃ 止め輪
１４ｄ バネ
１００ コンプレッサ（気体圧縮機）
Ｇ 冷媒ガス
Ｒ 冷凍機油
【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動力の供給により運転される気体圧縮機本体と、外部の動力源から前記気体圧縮機本体への前記駆動力の伝達を断接する電磁クラッチとを備え、
前記電磁クラッチは、コイルへの通電により発生する磁気吸引力に応じて、アーマチュアとプーリとの断接が切り替えられ、前記プーリに磁気吸着した前記アーマチュアを該プーリから切り離す方向に向いた荷重を前記アーマチュアに作用させる切離荷重負荷手段を、前記プーリの、前記アーマチュアとの磁気吸着摩擦面に設けたことを特徴とする気体圧縮機。
【請求項２】
前記磁気吸着摩擦面には、磁力線通過用の貫通孔が形成されるとともに、炭素が配合さ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】
前記切離荷重負荷手段による前記切り離す方向に向いた荷重は、前記炭素の配合によって生じる残留磁気による吸着力よりも大きく、かつ、前記磁気吸引力よりも小さく設定されていることを特徴とする請求項２に記載の気体圧縮機。
【請求項４】
前記切離荷重負荷手段は、前記アーマチュアの回転中心回りに略等角度間隔で複数設けられたことを特徴とする請求項１から３のうちいずれか１項に記載の気体圧縮機。
【請求項１】
駆動力の供給により運転される気体圧縮機本体と、外部の動力源から前記気体圧縮機本体への前記駆動力の伝達を断接する電磁クラッチとを備え、
前記電磁クラッチは、コイルへの通電により発生する磁気吸引力に応じて、アーマチュアとプーリとの断接が切り替えられ、前記プーリに磁気吸着した前記アーマチュアを該プーリから切り離す方向に向いた荷重を前記アーマチュアに作用させる切離荷重負荷手段を、前記プーリの、前記アーマチュアとの磁気吸着摩擦面に設けたことを特徴とする気体圧縮機。
【請求項２】
前記磁気吸着摩擦面には、磁力線通過用の貫通孔が形成されるとともに、炭素が配合さ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】
前記切離荷重負荷手段による前記切り離す方向に向いた荷重は、前記炭素の配合によって生じる残留磁気による吸着力よりも大きく、かつ、前記磁気吸引力よりも小さく設定されていることを特徴とする請求項２に記載の気体圧縮機。
【請求項４】
前記切離荷重負荷手段は、前記アーマチュアの回転中心回りに略等角度間隔で複数設けられたことを特徴とする請求項１から３のうちいずれか１項に記載の気体圧縮機。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２００８−１４４３５（Ｐ２００８−１４４３５Ａ）
【公開日】平成２０年１月２４日（２００８．１．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−１８７４４５（Ｐ２００６−１８７４４５）
【出願日】平成１８年７月７日（２００６．７．７）
【出願人】（５０４２１７７４２）カルソニックコンプレッサー株式会社 (101)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年１月２４日（２００８．１．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年７月７日（２００６．７．７）
【出願人】（５０４２１７７４２）カルソニックコンプレッサー株式会社 (101)
【Ｆターム（参考）】
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