JP2912720B2 - ベーン回転式可変容量型圧縮機 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、自動車用空調装置等に
供されるベーン回転式可変容量型圧縮機に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】自動車用空調装置に用いられる圧縮機
は、電磁クラッチを介して、エンジンによりベルト駆動
されているため、高速走行時や、春秋の中間季節の低熱
負荷時には、冷房能力が過剰となり、冷えすぎという問
題が生じるので、クラッチを断続することにより、圧縮
機をＯＮ・ＯＦＦ制御しているが、車室内の温度が変動
したり、ＯＮ・ＯＦＦ時のショックにより、冷房フィー
リング、運転フィーリングが低下するという問題が生じ
る。

【０００３】従って、吐出容量を連続的に広範囲に変化
させることができ、しかも、可変容量を行なうための駆
動損失の少ない容量可変型圧縮機が要望されている。

【０００４】特開昭５８−１２８４８７号公報には、バ
イパス孔を２つのベーン間に区画形成される作動室が吸
入口とバイパス孔とに対して同時に開口しない位置に互
いに間隔を隔てて配列形成し、吸入口が配された吸入圧
室に開口する構成の可変容量型圧縮機が開示されてい
る。また特開昭５８−１５５２８７号公報には、バイパ
スポート面積可変用のスプール弁は、吐出圧力もしくは
シリンダ内圧のガスを制御弁により導く構成の可変容量
型圧縮機が開示されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特開昭
５８−１２８４８７号公報の構成では、一担圧縮した作
動ガスを吸入圧室に戻すため動力損失が過大となるとい
う欠点を有する。特に、高速走行時においては、圧縮機
が高回転となるため、この方式のように圧縮行程のガス
をバイパス孔を介して吸入圧室に戻す場合、圧縮行程の
ガス圧力が必要以上に上昇して圧縮ロスを発生するばか
りでなく、吸入口と同空間の吸入圧室へバイパス孔を連
通しているために十分に圧縮ガスを戻しきれないと同時
に、間欠的なバイパス流が吸入口部に戻るため吸入圧力
脈動が増大する。よって、小容量運転時の効率が悪化す
るばかりでなく、吐出容量を広い範囲で制御できず、更
に圧力脈動の増大することにより振動・騒音悪化という
問題を生ずる。

【０００６】また特開昭５８−１５５２８７号公報の構
成では、運転条件によって、前記バイパスポート面積可
変用のスプール弁が作動しないという欠点を有する。つ
まり吐出圧力を制御弁により導く構成では、外気温が高
くなると吐出圧力が上昇し、前記スプールに導かれるガ
ス量が過剰となり、スプール弁が作動せず、バイパスポ
ートの開口面積を可変できなくなる。

【０００７】また、特開昭６１−９３２９１号公報に示
されるように吐出行程にある作動室に対向するロータと
側板との圧力を制御弁によりスプール弁の制御圧を導い
た場合、最大容量運転状態から最小容量とする際、前記
同様、吐出圧力が高い条件下ではスプール弁に導かれる
ガス量が過剰となり、スプール弁が作動しなくなる。更
に、最小容量運転状態から最大容量とする際、つまり、
スプール弁を閉じる際上記ロータと側板との圧力は、回
転方向に対して逆隣りのバイパス口開状態の作動室の低
い圧力の影響を受けるため、供給圧が低下し、前記スプ
ール弁を作動する圧力が発生しなくなるので、最小容量
から最大容量へとすることができなくなるという問題が
生ずる。

【０００８】上記問題点に鑑み、本発明では、回転数の
変化や外気の温度変化に影響されずに安定して連続的に
容量可変することができるベーン回転式可変容量型圧縮
機を提供するものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の手段として、本発明は、筒状内壁を有するシリンダ
と、このシリンダの内部に配設されその外周の一部がシ
リンダ内壁と微小隙間を形成するロータと、このロータ
に設けられたベーンスリット内に摺動自在に挿入された
複数のベーンと、前記ロータと一体的に形成され回転自
在に軸支される駆動軸と、前記シリンダの両端を閉塞す
る前部側板および後部側板と、前記ロータと前記ベーン
と前記シリンダと前記一対の側板とで形成されて前記ロ
ータの回転に伴って容量変化をする複数の作動室と、前
記ロータ外周とシリンダ内壁が近接している部分をはさ
んで前記作動室に連通する吸入口および吐出口と、この
吐出口通路に設けられた吐出弁とを備えたベーン回転式
圧縮機において、前記側板のすくなくとも一方に、吸入
行程および圧縮行程の作動室と連通し、ロータの回転方
向に配列された複数のポートと、吸入行程の作動室に開
口するリターンポートと、前記複数のポートと前記リタ
ーンポートを連通するガス戻り通路と、前記複数のポー
トの開口面積を連続的に可変させるポート開閉弁を備
え、前記ポート開閉弁は、吐出圧力変動の影響を受けに
くく、またシリンダ内の作動室圧力の影響を受けにく
い。

【００１０】空間の中間圧力を圧力制御弁を介して導く
ことにより、連続的に前記複数のポート開口面積を可変
するようにしたベーン回転式可変容量型圧縮機を提供す
るものである。

【００１１】

【作用】本発明による上記構成のベーン回転式可変容量
型圧縮機においては、吸入行程および圧縮行程の作動室
に連通する複数のポートを配しているので、ベーンが複
数のポートを通過する行程において複数のポートを介し
て、隣接する吸入行程である作動室へと圧縮ガスを戻す
ことができる。また、リターンポートは吸入行程の作動
室に位置しているので、吸入口の圧力よりも低い空間に
戻されることになり、圧縮行程の圧縮ロスを低減するこ
とができる。

【００１２】一方、複数のポートの開口面積を可変する
ポート開閉弁は、駆動軸部の中間圧もしくは、軸封装置
の還流通路の中間圧を圧力制御弁を介して導いているの
で、運転条件変化に伴い変動する吐出圧力やシリンダ内
の作動室の影響を受けにくく、安定した制御を実現でき
る。

【００１３】したがって、圧縮損失を低減でき広い運転
範囲で連続的に容量を可変することができるようにな
る。

【００１４】

【実施例】図１〜図３は本発明の第１実施例を示すもの
で有る。１００は筒状内壁を有するシリンダで、シリン
ダ１００の内部には、ロータ２００が配設されておりシ
リンダ内壁１０１とロータ外周２０１は微小隙間を形成
するように配されている。

【００１５】ロータ２００には複数のベーンスリット２
０２が設けられており、各ベーンスリット２０２内にベ
ーン３００が摺動自在に挿入されている。

【００１６】前記シリンダ１００の両端を閉塞するよう
に前部側板５００と後部側板７００が配され、前記ロー
タ２００と一体的に形成された駆動軸４００は、前記前
部側板５００に当接するフロントカバー６００と前記後
部側板７００内に設けられた前部軸受４１１、後部軸受
４１２に回転自在に軸支される。

【００１７】シリンダ１００とロータ２００との間の空
間は、複数のベーンによって複数の作動室３１０に分割
されており、各作動室は、ロータ２００の回転に伴って
容量変化を行ない、吸入行程、圧縮行程、吐出行程を繰
り返す。シリンダ１００には、前記ロータ外周２０１と
シリンダ内壁１０１が近接している部分をはさんで前記
作動室３１０に連通する吸入口１２０と吐出口１５０が
設けられている。この吐出口１５０には吐出弁１５１が
備えられている。

【００１８】図３に示すように前部側板５００には、吸
入行程および圧縮行程の作動室３１０に開口する位置に
複数のポート５０１と、吸入行程の作動室３１１に開口
する位置にリターンポート５１０と、前記複数のポート
５０１と前記リターンポート５１０を連通するガス戻り
通路６１０が備えられており、前記複数のポート５０１
の開口面積を連続的に可変させるポート開閉弁５５０が
配設させている。前記ポート開閉弁５５０は、円筒状の
弁体５５１と、バネ５５５と、前記バネを保持するスト
ッパボルト５６０から構成されており、前記前部側板５
００に設けられたガイド穴５６５内に配設されている。
前記弁体５５１の一端と前記ガイド穴５６５で形成され
る制御室５６６は、圧力制御弁７５０を介して駆動軸外
周空間８０２と連通している。

【００１９】次に、上記構成のベーン回転式可変容量型
圧縮機の作動について説明する。図３に示すように複数
のポート５０１が閉じて最大吐出量の場合について説明
する。駆動軸４００によりロータ２００が回転するとと
もに、吸入口１２０から作動室３１１に冷媒ガスが吸い
込まれ、ベーン３００がシリンダの吸入切欠終端１２５
の位置で吸入行程が終了する。更に、ロータ２００の回
転が進むと回転前方のベーン３０１と前記ベーン３００
とで囲まれた作動室は、容積減少となるため、圧縮行程
となる、次に、前記回転前方のベーン３０１が吐出口１
５０を通過して、ヘッドカバー９００内の吐出室９２０
の圧力より、作動室３１０の圧力が高くなると圧縮され
た冷媒ガスは吐出口１５０に配された吐出弁１５１を開
くことにより吐出される。

【００２０】次に、複数のポートが開口し、吐出量を減
少する場合を図３および図４〜図７を用いて説明する。

【００２１】圧力制御弁７５０により、制御室５６６の
圧力を低下させることにより、弁体５５１に付勢してい
るバネ５５５の荷重が優り、弁体５５１を移動し、複数
のポート５０１の開口面積を拡大する。この複数のポー
ト５０１は、フロントカバー６００と、前部側板５００
により形成されるガス戻り通路６１０を介して、リター
ンポート５１０に連通する。このことによりロータ２０
０の回転とともに吸入された冷媒ガスは、シリンダの吸
入切欠終端１２５をベーン３００が通過しても、前記複
数のポート５０１が開口しているため、ベーン３００と
回転前方のベーン３０１で囲まれた作動室のガスは、圧
縮されない。更に回転が進みベーン３００がポート５０
１を通過後より、圧縮行程に進むため、囲まれた作動室
３１２の冷媒ガスのみが圧縮・吐出されるため吐出容量
を減少することができる。また、リターンポート５１０
は吸入行程の終了位置に配され、吸入口１２０と距離を
有しているため、ロータが高回転ほど、前記吸入口１２
０の圧力より、リターンポート５１０部の圧力は低くな
るためポート５０１〜５０２を介して戻される作動ガス
は、圧縮機内の最も低い圧力部に戻されることになる。

【００２２】次に、前記複数のポートの開口面積を可変
する開閉弁の作動について図８を用いて説明する。

【００２３】リアケース９３０の底部のオイル９６０
は、オイル供給装置を介して後部側板７００に配された
オイル供給溝７１０に導かれ、圧縮機が稼働時にロータ
に設けられたベーンスリット空間に供給され、一部はロ
ータ２００の端面と前部側板５００および後部側板７０
０の隙間より、前部軸受４１１と後部軸受４１２へと供
給される。

【００２４】前記後部軸受４１２と駆動軸４００との駆
動軸周囲空間８０２の中間圧力は圧力制御弁７５０の入
力孔７５１に導かれている。

【００２５】一方前部側板５００内に設けられた制御室
５６６と圧力制御弁の出力孔７５２と連通する制御圧力
通路８５１が配されている。

【００２６】圧力制御弁は、圧縮機内部の吸入圧力信号
もしくは、圧縮機外部の信号により前記駆動軸周囲空間
８０２の中間圧力を前記制御圧力通路８５１を介して制
御室５６６に調整供給し開閉弁５５０を駆動して連続的
に複数のポートの開口面積を可変することができる。

【００２７】以上のように前記後部軸受４１２と駆動軸
４００との駆動軸周囲空間８０２の圧力は、各部品間の
微小隙間を介して吐出圧力が導かれているため、吐出圧
力の変動に対して影響を受けにくく、吸入圧力の影響も
受けにくいため、安定した中間圧力となり、外気温の変
化、車速の変化による圧縮機の回転数の変化に対して、
広範囲で、連続的に安定して制御圧を出力することがで
きる。

【００２８】図８では後部軸受と駆動軸との駆動軸周囲
空間８０２の中間圧力を用いたが、前部軸受と駆動軸と
の駆動軸周囲空間８０３の中間圧力を用いてもよい。

【００２９】次に図９に第２の実施例を示す。フロント
カバー６００に配された軸封装置からのオイル戻し通路
６６１は圧力制御弁の入力孔７５１に導かれている。一
方前部側板５００内に設けられた制御室５６６と圧力制
御弁の出力孔７５２とを連通する制御圧力通路８５１が
配されている。圧力制御弁は、圧縮機内部の吸入圧力信
号もしくは、圧縮機外部の信号により、前記オイル戻し
通路６６１の圧力を制御室５６６に調整供給し、開閉弁
５５０を駆動して連続的に複数のポート面積を可変する
ことができる。

【００３０】図９では軸封装置のオイル戻し通路の圧力
を用いたが、軸封装置へのオイル供給通路の圧力を用い
てもよい（図示せず）。

【００３１】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
においては吸入行程および圧縮行程の作動室に、複数の
ポートを配し戻りガス通路を介してシリンダ内で最も圧
力の低い吸入口より別空間の吸入行程の作動室に開口す
るリターンポートへと作動ガスをバイパスすることによ
り、高速回転域においてもバイパスガス流を確保し圧縮
ロスを低減し、高効率な容量可変を実現できるととも
に、間欠的なバイパス流による圧力脈動を吸入口に及ぼ
さない。更にはポートの開口面積を可変する開閉弁の制
御圧の供給位置を駆動軸外周空間もしくは軸封装置付近
とすることにより外気の温度変化による吐出圧力変化や
回転数変化による影響を受けにくく安定した供給圧を得
られるため広範囲で確実に開閉弁を作動させ圧縮機の吐
出容量を可変することができるベーン回転式圧縮機を提
供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例を示すベーン回転式可変容
量型圧縮機の縦断面図

【図２】図１のＡ−Ａ断面図

【図３】作動原理を示す同圧縮機の説明図

【図４】図３に示す作動状態を示す概略構成図

【図５】同概略構成図

【図６】同概略構成図

【図７】同概略構成図

【図８】制御圧力通路を示す同圧縮機の断面図

【図９】本発明の第２実施例を示すベーン回転式可変容
量型圧縮機の縦断面図

【符号の説明】

１００ シリンダ ２００ ロータ ３００ ベーン ４００ 駆動軸 ５００ 前部側板 ５０１ 複数のポート ５１０ リターンポート ５５０ 開閉弁 ６００ フロントカバー ６５０ 軸封装置 ７００ 圧力制御弁 ７５０ 圧力制御弁 ９５０ オイル供給装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 牧野 雅彦 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電 器産業株式会社内 (56)参考文献 特開 昭63−134871（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−121585（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−121586（ＪＰ，Ａ)

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】筒状内壁を有するシリンダと、このシリン
   ダの内部に配設されその外周の一部が前記シリンダの内
   壁と微少隙間を形成するロータと、このロータに設けら
   れたベーンスリット内に摺動自在に挿入された複数のベ
   ーンと、前記ロータと一体的に形成され回転自在に軸支
   される駆動軸と、前記シリンダの両端を閉塞する前部側
   板および後部側板と、前記ロータと前記ベーンと前記シ
   リンダと前記一対の側板とで形成される、前記ロータの
   回転に伴って容積変化をする複数の作動室と、前記ロー
   タ外周とシリンダ内壁が近接している部分をはさんで前
   記作動室に連通する吸入口および吐出口と、この吐出口
   に設けられた吐出弁とを備えたベーン回転式圧縮機であ
   って、前記前部側板および前記後部側板の少なくとも一
   方に、吸入行程および圧縮行程の作動室に連通し、ロー
   タの回転方向に配列された複数のポートと、吸入行程の
   作動室に開口するリターンポートと、前記複数のポート
   と前記リターンポートを連通するガス戻り通路と、前記
   複数のポートの開口面積を連続的に可変させるポート開
   閉弁を備え、前記ポート開閉弁は、前記駆動軸とフロン
   トカバー、前記前部側板、前記後部側板のいずれかより
   形成される空間の中間圧を圧力制御弁を介して導くこと
   により、連続的に前記複数のポートの開口面積を可変す
   るようにしたベーン回転式可変容量型圧縮機。
2. 【請求項２】ポート開閉弁は、前部側板もしくは、フロ
   ントカバーに配された軸封装置へのオイル給供通路もし
   くはオイル戻し通路のいずれかの中間圧を圧力制御弁を
   介して導くことにより、連続的に複数のポート開口面積
   を可変するようにした請求項１記載のベーン回転式可変
   容量型圧縮機。