JPH0551077B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は、ロータ室内でロータが回転させられ
ることにより容積が変化する圧縮室で圧縮仕事を
行う回転圧縮機に関し、特に圧縮室を完全には圧
縮仕事が行われない状態とすることによつて吐出
容量を減少させ得るようにした可変容量型の回転
圧縮機に関するものである。

従来の技術 回転圧縮機、例えば冷媒ガス圧縮用ベーン圧縮
機の中には、シリンダの開口端にサイドプレート
が固定されることによりロータ室が形成され、こ
のロータ室内でベーンを保持するロータが回転さ
せられることによつて容積が変化する圧縮室に吸
入室から冷媒ガスを吸入して吐出室へ吐出すると
ともに、その吐出室に連なる油分離室において吐
出冷媒ガス中の油（潤滑油）を分離して貯える構
造のものがある。そして、このような圧縮機にお
いて、冷房負荷が小さくなつた場合には、過剰冷
房を防止し、所要動力の軽減を図るために小容量
運転状態へ移行させることが行われている。

このような可変容量型の回転圧縮機として、米
国特許第4060343号明細書には、サイドプレート
とシリンダの開口端との間にほぼシリンダの中心
線周りに回動可能な状態で回動板が設けられた構
造のものが開示されている。この回動板は、ロー
タとベーンとの端面に接触または極く近接する状
態で配設されると共に、ロータ室側に開口するバ
イパス溝を備えて、このバイパス溝がロータ回転
方向において圧縮行程途上にある前側の圧縮室を
吸入行程途上にある後側の圧縮室へベーンの側端
を抜けて連通させる役割を果たす。そして、回動
板を油圧等を利用した駆動装置で回動させること
により、バイパス溝のロータ回転方向における吐
出口側の端の位置を変更して吐出容量を変え得る
ように構成される。

発明が解決しようとする問題点 このような回動板とロータ及びベーンの端面と
の隙間が大きいと、それらの間のシール性が低下
してしまうため、回動板のロータ側の板面は、ロ
ータ及びベーンの端面に接触もしくは極く近接す
る状態としてシール性を保持することが必要であ
る。しかしながら、このように回動板を配設する
ことは、組付け時の誤差や加工時の誤差が累積す
るために容易なことではなく、回動板の特に厚さ
方向の加工精度さらには組付け精度の要求が厳し
くなることを避け得ない。このような問題は、冷
媒ガス圧縮用のベーン圧縮機に限るものではな
く、回動板を備えた同様な構造の回転圧縮機につ
いて共通に言えることである。

問題点を解決するための手段 このような問題を解決するために、本発明は、
前述のような回動板を含む可変容量型回転圧縮機
において、前記油分離室に貯えられる高圧の油を
利用して、回動板をシリンダ開口端面に押し付け
るようにしたことをその要旨とする。すなわち、
本発明に係る回転圧縮機は、(a)前記サイドプレー
トとシリンダの開口端との間に形成された一定厚
さの隙間内に、ほぼシリンダの中心線周りに回動
可能に設けられ、厚さが上記隙間の厚さより薄く
されるとともに、外周部がシリンダの開口端面に
面接触可能とされ、かつ駆動装置によつて回動さ
せられることによりロータ室に臨む板面に開口す
るバイパス通路を経て圧縮行程途上にある圧縮室
を吸入側空間へ連通させる回動板と、(b)その回動
板の上記ロータ室に臨む板面とは反対側の板面と
サイドプレートとの間に前記油分離室に貯えられ
ている高圧の油を導き、その油の圧力で回動板を
シリンダ開口端面に押し付けさせる導圧手段とを
含んで構成される。

実施例 以下、自動車の車室冷房装置に用いられる冷媒
ガス圧縮用ベーン圧縮機に本発明を適用した場合
の一実施例を図面に基づいて詳細に説明する。

第１図において、２は筒状のシリンダであり、
その両端開口がフロントサイドプレート４及びリ
ヤサイドプレート６でそれぞれ塞がれることによ
つてその内側に横断面が楕円状のロータ室８が形
成されている。一方、それらの外側は、フロント
ハウジング１０及びリヤハウジング１２によつて
覆われ、かつ両ハウジング１０，１２とシリンダ
２及び両サイドプレート４，６とが図示しないボ
ルトで締結されて一体的なハウジング１４を構成
している。

上記ロータ室８には、円形断面のロータ１６が
シリンダ２の楕円状内周面の短軸上の二箇所に極
く近接する状態で配置されている。このロータ１
６の両端面中央部からは、回転軸１８が突出させ
られ、軸受２０，２２を介して両サイドプレート
４，６によつて回転可能に支承されている。回転
軸１８の前端部はフロントハウジング１０の中央
部に形成された中心孔２４内に延び出し、フロン
トハウジング１０と回転軸１８との気密は、軸封
装置２６によつて保たれている。

ロータ１６には、第２図から明らかなように、
４枚のベーン２８がそれぞれベーン溝３０によつ
てロータ１６の外周面から出入り可能に保持され
ており、かつ後述する潤滑油によつてベーン先端
がシリンダ２の内周面に押し付けられるようにさ
れている。その結果、隣合うベーン２８、ロータ
１６の外周面、シリンダ２の内周面及びフロン
ト・リヤ両サイドプレート４，６の内側面によつ
て囲まれる気密な複数の圧縮室３２がロータ１６
の軸心に関して対称な位置に形成され、回転軸１
８によつてロータ１６が矢印で示す方向に回転さ
せられることによりそれら圧縮室３２の容積が一
旦増大した後減少することとなる。

前記フロントサイドプレート４とフロントハウ
ジング１０との間には、吸入室３４が形成されて
おり、フロントハウジング１０に形成された圧縮
機入口３６から冷媒ガスがこの吸入室３４内に吸
入され、更にフロントサイドプレート４とシリン
ダ２とに跨つて形成された吸入通路３８を経て、
シリンダ２の内周面に形成された吸入口４０から
容積増大過程にある圧縮室３２に吸入されるよう
になつている。圧縮室３２の容積の減少により圧
縮された冷媒ガスは、シリンダ２に形成された複
数の吐出口４２から吐出室４４に吐出される。こ
の吐出室４４は、シリンダ２の外周面に形成され
た切欠とリヤハウジング１２との間に形成されて
おり、吐出室４４内には吐出弁としてのリード弁
４６と、そのリフト量を規制するための規制部材
４８とが配設されている。吐出室４４に吐出され
た冷媒ガスは、リヤサイドプレート６に形成され
た連通孔５０を経て、リヤハウジング１２内に形
成された油分離室５２に至り、ここで図示しない
フイルタによつて吐出冷媒ガス中に存在するミス
ト状の油（潤滑油）が分離された後、リヤハウジ
ング１２に形成された圧縮機出口５４から車室冷
房装置の冷凍回路に向つて送り出される。

油分離室５２で分離されたミスト状の油は、そ
の下部に貯えられ、かつリヤサイドプレート６に
形成された油通路５６を経て前記軸受２２に導か
れ、更に油溝５８、ベーン溝３０及び油溝６０に
も供給されて、ロータ１６、ベーン２８及び両サ
イドプレート４，６間の潤滑を行うとともにベー
ン２８をベーン溝３０から押し出す作用を為すよ
うになつている。６２はシールリングである。

シリンダ２とフロントサイドプレート４との間
には、円環状の回動板６４が設けられている。こ
の回動板６４は、フロントサイドプレート４の内
側面に形成された浅い円環溝６５内に嵌め入れら
れて、シリンダ２の中心線の周りに回動可能に保
持されており、上記円環溝６５がフロントサイド
プレート４とシリンダ２の開口端との間に形成さ
れた一定厚さの隙間として機能している。そし
て、回動板６４は、その厚さが円環溝６５の深さ
より僅かに薄くされるとともに、ロータ室８に臨
む内側面の外周部分がシリンダ２の開口端面に面
接触可能とされている。

この回動板６４には、それを厚さ方向に貫通す
る２個の第一貫通穴６６が第３図から明らかなよ
うに回動板６４自体の中心線に関して対称な位置
に設けられており、また、フロントサイドプレー
ト４には、それを厚さ方向に貫通してこれら第一
貫通穴６６と連通する２個の第二貫通穴６８が中
心線に関して対称な位置に形成されている。第一
貫通穴６６は、ベーン２８の前側にある（先行側
の）圧縮行程途上の圧縮室３２を後側にある（後
行側の）吸入行程途上の圧縮室３２に連通させる
バイパス通路としての役割を果たすものであつ
て、ほぼロータ１６の回転方向に沿つて円弧状
に、かつベーン２８の厚さ寸法より十分長く形成
されている。この第一貫通穴６６に第二貫通穴６
８が連通し、吸入室３４と容積増大過程にある圧
縮室３２とを連通させた状態とするため、これら
貫通穴６８及び６６を経て、或る程度は吸入室３
４から冷媒ガスが吸入されることとなるが、吸入
室３４の冷媒ガスは、主に前記吸入通路３８を経
て吸入口４０から容積増大過程にある圧縮室３２
に吸入されることとなり、第二貫通穴６８は、吸
入通路と言うよりは、むしろ圧縮行程途上にある
圧縮室３２を第一貫通穴６６と共同して吸入室３
４へ連通させるバイパス通路として機能するとい
うことができる。

回動板６４には、ロータ１６とは反対側に突出
するピン７２が固設されており、フロントサイド
プレート４に形成された円弧穴７４を経てピスト
ン７６に形成された長穴７８に緩く嵌入させられ
ている。このピストン７６は、フロントサイドプ
レート４に形成されたピストン室８０内に配設さ
れている。

ピストン室８０は、第３図から明らかなよう
に、フロントサイドプレート４の前記回転軸１８
を支承するボス部の近傍に形成された有底穴の開
口部が、閉塞部材８２によつて閉塞されることに
より形成されている。上記ピストン７６は、この
ピストン室８０内に回動板６４の接線方向に摺動
可能に嵌合されている。それによつてピストン室
８０は、ピストン７６の一端側の第一室８４と他
端側の第二室８６とに仕切られており、ピストン
７６は予圧縮されたスプリング８８によつて第二
室８６の容積を減少させる向きに付勢されてい
る。そして第一室８４は、連通孔８７によつて前
記吸入室３４に連通させられており、吸入室３４
の冷媒ガス圧力がピストン７６の第一受圧面９０
にそれを第二室８６側へ移動させる向きに作用す
るようになつている。

一方、第二室８６は、第４図から明らかなよう
に、フロントサイドプレート４、シリンダ２及び
リヤサイドプレート６に跨がつて形成された油通
路９２によつて前記油分離室５２に連通可能とさ
れており、油分離室５２の下部に貯えられた高圧
の油が油通路９２を経て第二室８６に導かれ、ピ
ストン７６の第二受圧面９４にそれを第一室８４
側へ移動させる向きに作用するようになつてい
る。

この油通路９２の途中、特にフロントサイドプ
レート４の部分には、第４図に示すように開閉弁
９６が設けられている。この開閉弁９６は、油分
離室９２からの油の圧力を受ける球状の弁子９８
と、この弁子９８と共同して油通路９２を遮断す
る弁座１００と、通常はこの弁座１００に弁子９
８が着座することを許容するが、吸入室３４の冷
媒ガス圧力が設定値以下に低下した場合には前進
して、弁子９８を弁座１００から押し上げるピス
トン１０２とを備えている。このピストン１０２
は吸入室３４に開口するピストン室１０４内に気
密に且つ摺動可能に嵌合されており、スプリング
１０６によつて弁子９８を弁座１００から押し離
す向きに付勢されている。また、このピストン１
０２には、フロントハウジング１０に形成された
連通孔１０８を経て、大気圧がスプリング１０６
の付勢方向と同じ方向に作用する一方、吸入室３
４の吸入冷媒ガス圧力がそれとは逆向きに、すな
わち後退方向に作用するようになつている。

油通路９２の開閉弁９６と油分離室５２との間
の部分からは、分岐通路１１０が分岐させられ、
前記回動板６４のロータ１６とは反対側の板面と
前記円環溝６５の底面との間の隙間を常時油分離
室５２に連通させている。したがつて、この隙間
に油分離室５２の下部に貯えられた高圧の油が供
給されることとなるが、回動板６４の外周面と円
環溝６５の周壁との間及び円環溝６５の底面と回
動板６４の板面との間には、それぞれシールリン
グ１１２及び１１４が配設されて油密が保たれて
おり、油分離室５２の油の圧力は、回動板６４と
円環溝６５との間のこれらシールリング１１２及
び１１４によつてシールされた円環状の受圧部分
に、回動板６４をシリンダ２の開口端側に向つて
押す向きに作用することとなる。そして、これら
シールリング１１２及び１１４と、上記分岐通路
１１０と、油通路９２の分岐通路１１０が分岐す
る分岐点から油分離室５２側の部分とが、油分離
室５２に貯えられている油を回動板６４と円環溝
６５との間に導き、回動板６４をシリンダ２の開
口端面に押し付けさせる導圧手段を構成してい
る。

なお、第１図に示すように、回動板６４の内周
面と円環溝６５の内周壁面との間にもシールリン
グ１１６が配設されて、前記ベーン溝３０等に存
在する油が円環溝６５及び円弧穴７４を経て前記
第二室８６へ入ることが防止されている。

この圧縮機は、回転軸１８が図示しない電磁ク
ラツチを介して自動車の駆動源であるエンジンに
連結されて使用されるのであるが、冷房負荷が大
きく、大きな吐出容量を必要とする状態では、冷
媒ガスの吸入圧力が高いため、第４図に示すピス
トン１０２がスプリング１０６の付勢力に抗して
後退させられた状態にあり、弁子９８が弁座１０
０に着座することにより油通路９２を遮断してい
る。したがつて、第３図に示すピストン７６は、
スプリング８８および吸入冷媒ガス圧力に基づい
て第二室８６側に移動させられた状態にあり、こ
のとき回動板６４に形成された第一貫通穴６６の
ロータ回転方向において前記吐出口４２側の端
（以下、単に吐出口側端と称する）は吐出口４２
から最も遠いP₁の位置にあつて、圧縮室３２を
仕切る後行側のベーン２８がこの吐出口側端の位
置P₁を通過する直前に圧縮室３２の容積が最大
となり、位置P₁から圧縮が開始されるため、圧
縮機は大容量運転を行い、大きな冷房能力が得ら
れる。

このような大容量運転状態が一定時間維持され
ることによつて、車室温度が徐々に快適温度に接
近し、冷房負荷が小さくなると、冷媒ガスの吸入
圧力が低下し、第４図に示すピストン１０２がス
プリング１０６の付勢力に基づいて前進させら
れ、弁子９８を弁座１００から押し離すことによ
り油通路９２を開く。その結果、油分離室５２の
下部に貯えられている高圧の油が、第３図に示す
第二室８６に供給されるため、ピストン７６はス
プリング８８及び吸入冷媒ガス圧力に抗して第一
室８４側へ移動させられ、長穴７８とピン７２と
の係合に基づき、回動板６４を第３図において時
計回りに所定角度回動させる。それに伴い、第一
貫通穴６６の吐出口側端が吐出口４２側へP₂の
位置まで接近させられ、且つ第一貫通穴６６と第
二貫通穴６８との連通面積が増大させられる。し
たがつて、圧縮室３０を仕切る後行側のベーン２
８がその吐出口側端の位置P₂を通過するまでは、
そのベーン２８を挟んで高圧側の圧縮室３２から
ベーン側部を吹き抜けて低圧側の圧縮室３２へ冷
媒ガスが漏れ、更に第一貫通穴６６と第二貫通穴
６８との連通部を経て吸入室３４へ逃げることが
許容されるため、有効な圧縮仕事が行われず、上
記後行側のベー２８が吐出口側端の位置P₂を通
過した以後から圧縮が開始されることとなつて、
圧縮開始時期が遅れるため、圧縮機は小容量運転
状態に移行し、過剰冷房が回避されるとともにエ
ンジンの負担が軽減される。

冷房負荷が高まつてくると、吸入圧力の増大に
伴い開閉弁９６が閉じて、油通路９２が遮断され
る結果、ピストン７６はスプリング８８の付勢力
と第一室８４内の吸入冷媒ガス圧力とに基づいて
第二室８６側へ移動させられ、回動板６４を第３
図において反時計回りに回動させた状態とし、前
述のような大容量運転状態に戻る。このとき、第
二室８６に存在する油は、ピストン室８０とピス
トン７６との隙間から第一室８４側へ僅かづつ漏
洩し、ピストン７６の穏やかな後退が許容され
る。

このように回動させられる回動板６４と円環溝
６５との間には、油通路９２の一部及び分岐通路
１１０を経て油分離室５２の下部に貯えられた高
圧の油が常時供給されるため、回動板６４はその
油の圧力をシールリング１１２と１１４との間の
円環状の受圧面に受けて、シリンダ２の開口端面
に押し付けられた状態に保たれる。したがつて、
回動板６４の厚さや組付けの精度を厳しくするこ
となく、回動板６４のロータ１６側の内側面とフ
ロントサイドプレート４の内側面とが高精度に一
平面上において連続した状態に維持され、回動板
６４がロータ１６及びベーン２８の端面に極く近
接した位置に保たれるため、それらの間のシール
が適正に為され、効率のよい圧縮仕事を行うこと
ができる。しかも、回動板６４の背面に加えられ
る油分離室５２の油の圧力は、その外周部背面の
全域にわたつて均等に加えられるため、回動板６
４が円環溝６５内において傾かされることがな
い。

また、この回動板６４を押し付ける油の圧力は
圧縮機の吐出圧に等しく、この吐出圧が大きくな
れば回動板６４への押付け圧力も大きくなるので
あるが、回動板６４には、上記油による押付け方
向とは逆向き、つまりシリンダ２の開口端面から
押し離す向きに、圧縮行程途上にある圧縮室３２
の冷媒ガス圧力や前記ベーン溝３０のベーン２０
を押し出すための油の圧力等が作用し、この押し
離す向きの力も吐出圧に或る程度比例する。した
がつて、吐出圧が高まり回動板６４の背面に作用
する油の圧力が増大しても、それとは逆向きに作
用する圧力もまた増大し、吐出圧の変動に拘らず
回動板６４は常時適正な力でシリンダ２の開口端
面に押し付けられることとなり、そのため回動板
６４を回動させるための所要駆動力がほぼ一定に
保たれる利点がある。

以上、本発明の一実施例を詳細に説明したが、
これは文字通り例示であつて、その他の態様、例
えば回動板６４を駆動するために、ピストン７６
をスプリングによつて第一室８４側へ向つて付勢
すると共に、第一室８４に油分離室５２の高圧の
油を油通路５６、ベーン溝３０、油溝６０および
円環溝６５等を経て適当に減圧した状態で導く一
方、第二室８６を圧縮行程途上にある圧縮室３２
にガス通路を経て連通させ、そのガス通路に前述
のような開閉弁９６を設けるようにし、回動板６
４の背面には独立の導圧通路を経て油分離室５２
の油を導くようにすることも可能である。更に、
回動板６４を回動させる駆動装置は、ピストン・
シリンダ機構に限られるものではなく、例えばス
テツピングモータ等適宜のものを採用することが
できる。

また、第一貫通穴６６と第二貫通穴６８との連
通部を積極的に吸入通路の一部として機能させ、
第一貫通穴６６の吐出口側端を吐出口側にずらす
と同時に第一貫通穴６６と第二貫通穴６８との連
通面積を減少させて吸入冷媒ガス量を減少させる
構成を採ることもできる。他方、第二貫通穴６８
を省略すること、更には第一貫通穴６６ではなく
有底溝状のバイパス溝を回動板６４に設けること
も可能である。

また、フロントサイドプレート４に円環溝６５
を形成するのではなく、回動板６４の外周部の外
側にシリンダ２の開口端面とフロントサイドプレ
ート４とに挟まれた状態でリングプレートを介在
させることにより、フロントサイドプレート４と
シリンダ２の開口端面との間に回動板６４を配設
するための隙間を形成することもできる。また、
ロータが円筒状シリンダの内周面の一箇所に極く
近接する状態で偏心配置されたタイプのベーン圧
縮機、更にはロータがシリンダ内周面に摺接しつ
つ偏心回転させられるローリングピストンタイプ
等他の回転圧縮機に本発明を適用すること、また
冷媒ガス以外の気体を圧縮する回転圧縮機に適用
すること等を始めとして、当業者の知識に基づき
種々の変更、改良を施した態様で本発明を実施し
得ることは勿論である。

発明の効果 以上詳記したように、本発明は回動板を用いた
可変容量型圧縮機において、回動板とサイドプレ
ートとの間に油分離室に貯えられた高圧の油を導
き、回動板をシリンダ開口端面に押し付けるよう
にしたものであり、それによつて回動板の加工精
度や組付け精度をそれほど厳しくしなくても、回
動板をロータ端面に接触若しくは極く近接する状
態に保つことができ、それらの間のシールを良好
に維持することができる効果が得られるのであ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例である冷媒ガス圧
縮用ベーン圧縮機の縦断面図である。第２図及び
第３図は、それぞれ第１図における−断面図
及び−断面図である。第４図は第１図に示す
ベーン圧縮機の別の部分を示す部分断面図であ
る。 ２：シリンダ、４：フロントサイドプレート、
１０：フロントハウジング、１６：ロータ、２
８：ベーン、３２：圧縮室、３４：吸入室、３
８：吸入通路、４０：吸入口、４２：吐出口、４
４：吐出室、５２：油分離室、６４：回動板、６
６：第一貫通穴（バイパス通路）、７２：ピン、
７６：ピストン、７８：長穴、８４：第一室、８
６：第二室、９２：油通路、９６：開閉弁、９
８：弁子、１００：弁座、１０２：ピストン、１
１０：分岐通路、１１２，１１４：シールリン
グ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ シリンダの開口端にサイドプレートが固定さ
   れることにより形成されたロータ室内でロータが
   回転させられることによつて、該ロータ室内の圧
   縮室に吸入室から気体を吸入して吐出室へ吐出す
   るとともに、その吐出室に連なる油分離室におい
   て吐出気体中の油を分離して貯える構造の回転圧
   縮機であつて、 前記サイドプレートと前記シリンダの開口端と
   の間に形成された一定厚さの隙間内に、ほぼ前記
   シリンダの中心線周りに回動可能に設けられ、厚
   さが前記隙間の厚さより薄くされるとともに外周
   部が前記シリンダの開口端面に面接触可能とさ
   れ、かつ、駆動装置によつて回動させられること
   により前記ロータ室に臨む板面に開口するバイパ
   ス通路を経て圧縮行程途上にある圧縮室を吸入側
   空間へ連通させる回動板と、 その回動板の前記ロータ室に臨む板面とは反対
   側の板面と前記サイドプレートとの間に、前記油
   分離室に貯えられている高圧の油を導き、その油
   の圧力で前記回動板を前記シリンダ開口端面に押
   し付けさせる導圧手段とを含む可変容量型回転圧
   縮機。