JPH0610474B2

JPH0610474B2 - ベ−ン型圧縮機

Info

Publication number: JPH0610474B2
Application number: JP10788186A
Authority: JP
Inventors: 信文中島; 健一猪俣; 茂岡田
Original assignee: Zexel Corp
Current assignee: Bosch Corp
Priority date: 1986-05-12
Filing date: 1986-05-12
Publication date: 1994-02-09
Anticipated expiration: 2009-02-09
Also published as: JPS62265491A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、例えば自動車用空調装置の冷媒圧縮機として
用いられるベーン型圧縮機に関する。

（従来技術及びその問題点）従来、ベーン型圧縮機の能力を被圧縮ガスの吸入量の調
節によって制御し得るようにした所謂、可変容量式ベー
ン型圧縮機として、実開昭５５−２０００号が公知であ
る。

斯かる従来のベーン型圧縮機は、シリンダの下側部分に
設けた吸入ポートの側方にエンドプレートを通して円弧
状のスロットを穿設し、該スロットにスロットルプレー
トを摺動自在に嵌装し、該スロットルプレートをスロッ
ト内にて摺動偏位させ、その先端で吸入ポートの長さを
規制することにより圧縮開始位置を変化させ、吐出容量
を可変し得る如く構成されている。また、前記スロット
ルプレートには、軸を介して揺動レバーの一端が連結さ
れ、該揺動レバーは前記エンドプレートに固着された支
持軸に軸支されており、他端に連結されたアクチュエー
タが該揺動レバーを回動して前記スロットルプレートを
摺動偏位するようにしている。

従って、駆動手段であるアクチュエータが揺動レバーを
介して吸入ポートの制御部材であるスロットルプレート
を偏位させるようにしているため、制御部材のヒステリ
シスが大きく、また加工及び組立が複雑であるという問
題があった。

また、上記の制御部材のヒステリシスを少なくしたベー
ン型圧縮機として、本出願人により特願昭60-71984号が
出願されている。該出願に係るベーン型圧縮機は、両端
面をサイドブロックにて閉塞したカムリングと、該カム
リング内に回転自在に配設されたロータと、該ロータの
ベーン溝に摺動自在に嵌装された複数のベーンと、前記
一側のサイドブロックの吸入ポートに偏位自在に取り付
けられた制御部材と、該制御部材を駆動せしめる駆動手
段とを備え、前記サイドブロック、ロータ及びベーンに
よって画成される圧縮室の容積変動によって液体の圧縮
を行なうようにすると共に、前記制御部材にて前記吸入
ポートの圧縮開始位置を変化させることにより吐出容量
を可変制御し得るようにしたベーン型圧縮機において、
前記制御部材に被駆動用の歯部を刻設すると共に、該歯
部と噛合する歯部を前記駆動手段の出力軸に設け、前記
制御部材を前記駆動手段により直接駆動するようにした
ものである。

しかしながら、このベーン型圧縮機においては、駆動手
段としてステップモータをハウジングに内蔵しているの
で、そのための広い収納スペースが必要になると共に構
造も複雑となり、且つコストも高くなる等の問題があっ
た。

（発明の目的）本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、構造が簡単
且つコンパクトでコストが安く、しかもヒステリシスを
防止した制御の信頼性が高い可変容量制御機構を備えた
ベー型圧縮機を提供することを目的とする。

（問題点を解決するための手段）上述の問題点を解決するため本発明においては、両側を
サイドブロックにて閉塞したカムリングと、該カムリン
グ内に回転自在に配設されたロータと、該ロータのベー
ン溝に摺動自在に嵌装されたベーンとを備え、前記サイ
ドブロック、カムリング、ロータ及びベーンによって画
成される空隙室の容積変動によって流体の圧縮を行なう
ようにしたベーン型圧縮機において、前記両サイドブロ
ックのうちの吸入ポートを有するサイドブロックに設け
られたバイパスポートと、前記吸入ポートを有するサイ
ドブロックに設けられ且つ低圧室側と高圧室側とに連通
する圧力作動室と、該圧力作動室内に該圧力作動室内を
前記低圧室側に連通される第１の室と前記高圧室側に連
通される第２の室とに気密に区画する如くしてスライド
可能に嵌装された受圧部を有すると共に前記バイパスポ
ートの開き角を制御する制御部材と、該制御部材を前記
バイパスポートの開き角が大きくなる方向に付勢する付
勢部材と、前記第２の室と低圧室側とを連通する連通路
と、該連通路に配設されて前記低圧室側圧力が所定値以
上の時、前記連通路を閉塞し且つ前記低圧室側圧力が所
定値以下の時、前記連通路を開口する弁体及び該弁体を
常に高圧室側圧力によって閉弁方向へ付勢するヒステリ
シス防止部材を有する開閉弁機構とを具備し、前記第１
の室と第２の室との差圧に応じて前記制御部材が回動し
て前記バイパスポートの開き角を制御することにより圧
縮開始時期を制御して吐出容量を可変制御し得るように
したことを特徴とする。

（実施例）以下、本発明の一実施例を添付図面に基づき説明する。
第１図は本発明のベーン型圧縮機の一部切欠側面図であ
り、同図中１はハウジングで一端面が開口する円筒形の
ケース２と、該ケース２の一端面にその開口面を閉塞す
る如くボルト（図示省略）にて取り付けたフロントヘッ
ド３とからなる。前記ケース２のリヤ側上面には熱媒体
である冷媒ガスの吐出口４が、また、前記フロントヘッ
ド３の上面には冷媒ガスの吸入口５がそれぞれ設けてあ
る。これら吐出口４と吸入口５は後述する吐出室と吸入
室にそれぞれ連通している。

前記ハウジング１の内部にはポンプ本体６が収納してあ
る。該ポンプ本体６は、カムリング７と、該カムリング
７の両側開口端に該開口面を閉塞する如く装着したフロ
ントサイドブロック８、及びリヤサイドブロック９と、
前記カムリング７の内部に回動自在に収納した円形状の
ロータ１０と、該ロータ１０の回転軸１１とを主要構成
要素としており、該回転軸１１は前記両サイドブロック
８、９に設けた各軸受（フロントサイドブロック８側の
み図示してある。）１２に回転可能に支持してある。

前記カムリング７の内周面は第２図に示す如く楕円形状
をなし、該カムリング７の内周面と前記ロータ１０の外
周面との間に、周方向に１８０度偏位して対称的に空隙
室１３、１３が画成されている。

前記ロータ１０にはその径方向に沿うベーン溝１４が周
方向に等間隔を存して複数（例えば４個）設けてあり、
これらのベーン溝１４内にベーン１５_１〜１５_５がそれ
ぞれ放射方向に沿って出没自在に嵌装してある。

前記フロントサイドブロック８には周方向に１８０度偏
位して対称的に吸入ポート１６、１６が設けてある（第
２図乃至第７図参照）。これら吸入ポート１６、１６は
前記ベーン１５_１〜１５_５によって区分される空隙室１
３の容積が最大となる位置に配置してある。前記吸入ポ
ート１６、１６は前記フロントサイドブロック８の厚さ
方向に貫通しており、これら吸入ポート１６を介して、
前記フロントヘッド３とフロントサイドブロック８との
間の吸入室（低圧側室）１７と前記空隙室１３とが連通
している。

前記カムリング７の両側周壁には吐出ポート１８、１８
が設けてあり、これら吐出ポート１８を介して前記ケー
ス２内の吐出室（高圧側室）１９と前記空隙室１３とが
連通している。これら吐出ポート１８、１８には第２図
に示すように吐出弁２０及び吐出弁止め２１がそれぞれ
設けてある。

前記フロントサイドブロック８には、第７図に示すよう
にその片側（ロータ１０側）表面に環状の凹部２２が設
けてあり、この凹部２２内に円弧状のバイパスポート２
３、２３が周方向に１８０度偏位して対称的に設けら
れ、これらバイパスポート２３を介して吸入室１７と空
隙室１３とが連通する。更に、この凹部２２内には前記
バイパスポート２３、２３の開き角を制御するためのリ
ング状の制御部材２４が正逆回転可能に嵌装されてい
る。該制御部材２４の外周縁にはその周方向に１８０度
偏位して対称的に円弧状の切欠部２５、２５が設けられ
ている。また、前記制御部材２４の一側面には周方向に
１８０度偏位して対称的に突片状の受圧部２６、２６が
一体的に突設されている。これら受圧部２６、２６は、
前記バイパスポート２３、２３と連続して設けた円弧状
の圧力作動室２７、２７内にスライド可能に嵌装されて
いる。これら圧力作動室２７内は前記受圧部２６により
第１の室２７_１と第２の室２７_２とに２分され、第１の
室２７_１は吸入ポート１６及びバイパスポート２３を介
して吸入室１７に、第２の室２７_２はオリフィス２８を
介して吐出室１９にそれぞれ連通する。前記一方の第２
の室２７_２と他方の第２の室２７_２とは連通孔２９を介
して互いに連通し、一方の第２の室２７_２と吐出室１９
との間に前記オリフィス２８が介装してある。

前記制御部材２４の一側面中央部及び受圧部２６の端面
に亘って第７図のような特殊形状のシール部材３０が装
着してある。該シール部材３０により第３図に示す如く
前記第１の室２７_１と第２の室２７_２との間が、第１図
に示す如く前記制御部材２４の一側面中央部と前記フロ
ントサイドブロック８の環状凹部２２の中央部との間が
それぞれ気密状態にシールされている。

前記制御部材２４は付勢部材であるコイルばね３１によ
り前記バイパスポート２３の開き角を大きくする方向
（第５図中反時計方向）に付勢されている。このコイル
ばね３１は前記吸入室１７側に延出している前記フロン
トサイドブロック８の中央ボス部８ａの外周側に嵌合し
てある。このコイルばね３１はその一端が前記中央ボス
部８ａに、他端が前記制御部材２４にそれぞれ連結され
ている。

前記他方の第２の室２７_２は第１図及び第３図に示す如
く連通路３２を介して前記吸入室１７に連通してあり、
該連通路３２には開閉弁機構３３が設けてある。該開閉
弁機構３３は吸入室１７側（低圧室側）の圧力Ｐｓに感
応して開閉作動するもので、第８図に示したようにベロ
ーズ３４と、ケース３５と、ボール弁体３６と、該ボー
ル弁体３６を閉弁方向に付勢するばね３７と、プランジ
ャ３９とからなる。前記ベローズ３４の一端にはロッド
３４ａが取り付けてあり、該ロッド３４ａはケース３５
に穿設された連通路３２ａに摺動可能に挿通され、その
先端がボール弁体３６の片側に当接している。また前記
プランジャ３９は該開閉弁機構３３のヒステリシスを防
止して開閉を円滑にすべく設けられたもので、フロント
サイドブロック８に穿設された貫通孔４０に摺接可能に
挿通されている。該貫通孔４０にはフロントサイドブロ
ック８とカムリング７とのクリアランスを介して吐出室
１９の吐出圧（高圧室側圧力）Ｐｄが導入されるため、
プランジャ３９はその吐出圧Ｐｄによって常にボール弁
体３６側に付勢され、その先端面がボール弁体３６に当
接している。なお、ボール弁体３６のシート面積Ｓとプ
ランジャ３９の端面（受圧面）の面積Ｓ′とは略同一に
なるように形成されている。そして、前記吸入室１７側
の圧力Ｐｓが所定値以上の時前記ベローズ３４は収縮状
態にあって、ボール弁体３６はばね３７及びプランジャ
３９の付勢力により連通路３２ａを閉塞している。ま
た、前記吸入室１７側の圧力Ｐｓが所定値以下の時前記
ベローズ３４は膨張状態となってその先端のロッド３４
ａによりボール弁体３６はばね３７及びプランジャ３９
の付勢力に抗して押圧されて連通路３２ａを開口する。
前記ケース３５とフロントサイドブロック８との間には
Ｏリング３８が介装してある。

（作用）次に上記構成になる本発明のベーン型圧縮機の作動を説
明する。

回転軸１１が車両の機関等に関連して回転されてロータ
１０が第２図中時計方向に回転すると、ベーン１５_１〜
１５_５が遠心力及びベーン背圧によりベーン溝１４から
放射方向に突出し、その先端面がカムリング８の内周面
に摺接しながら前記ロータ１０と一体に回転し、各ベー
ン１５_１〜１５_５にて区分された空隙室１３の容積を拡
大する吸入行程において、吸入ポート１６から空隙室１
３内に熱媒体である冷媒ガスを吸入し、該空隙室１３の
容積を縮小する圧縮行程で冷媒ガスを圧縮し、圧縮行程
末期の吐出行程で該圧縮冷媒ガスの圧力にて吐出弁０が
開弁されて、該圧縮冷媒ガスは吐出ポート１８、吐出室
１９及び吐出口４を順次介して図示しない空気調和装置
の熱交換回路に供給される。

このような圧縮機の作動時において低圧側である吸入室
１７内の圧力Ｐｓが吸入ポート１６を介して両方の圧力
作動室２７、２７の第１の室２７_１、２７_１内に導入さ
れ、また高圧側である吐出室１９内の圧力Ｐｄがオリフ
ィス２８及び連通孔２９を介して両方の圧力作動室２
７、２７の第２の室２７_２、２７_２内に導入される。従
って、第１の室２７_１内の圧力とコイルばね３１の付勢
力との和の力（制御部材２４をバイパスポート２３の開
き角が大きくなる方向に押圧する力、即ち第５図中矢印
Ｂ方向へ回動させる力）と第２の室２７_２内の圧力（制
御部材２４をバイパスポート２３の開き角が小さくなる
方向に押圧する力、即ち第５図中矢印Ａ方向へ回動させ
る力）との差圧に応じて制御部材２４が回動して、前記
バイパスポート２３の開き角を制御することにより圧縮
開始時期を制御して吐出容量を制御するものである。

即ち、上記圧縮機の低速運転時においては吸入室１７内
の冷媒ガスの圧力（吸入圧Ｐｓ）が比較的高いため、開
閉弁機構３３のベローズ３４は収縮し、ボール弁体３６
が連通路３２ａを閉塞した状態にあり、第２の室２７_２
内の圧力が、第１の室２７_１内の圧力とコイルばね３１
の付勢力との和の力に打ち勝って、制御部材２４は第５
図中矢印Ａ方向への回動限界位置に回動保持され、該制
御部材２４により第５図中２点鎖線で示す如くバイパス
ポート２３の全体が閉塞される（開き角はゼロ）。従っ
て、吸入ポート１６から空隙室１３内に送られた冷媒ガ
スの総てが圧縮されて吐出されるため、圧縮機の吐出容
量が最大となり全稼動状態となる。

次いで、圧縮機が高速運転状態になると、吸入室１７内
の吸入圧Ｐｓが低下するため、開閉弁機構３３のベロー
ズ３４が膨張してロッド３４ａがボール弁体３６をばね
３７及びプランジャ３９の付勢力に抗して押圧して開弁
するため連通路32ａが開口する。これにより、第２の室
２７_２内の圧力が連通路３２、３２ａを介して低圧側で
ある吸入室１７内へリークするため該第２の室２７_２内
の圧力が低下し、その結果、制御部材２４は第５図中矢
印Ｂ方向に回動し、該制御部材２４の切欠部２５がバイ
パスポート２３と合致することにより、第５図中実線で
示す如く該バイパスポート２３が開口する。従って、ポ
ート１６から空隙室１３内に送られた冷媒ガスがバイパ
スポート２３を通って吸入室１７へリークするためその
バイパスポート２３が開口した分だけ圧縮開始時期が遅
くなり、空隙室１３内の冷媒ガスの圧縮量が減少するた
め、圧縮機の吐出容量が減少し一部稼動状態となる。

なお、上記バイパスポート２３の開き角は、第１の室２
７_１内の圧力とばね３７との和の力と、第２の室２７_２
内の圧力とが釣り合うところで決まるものであり、低圧
側である吸入室１７内の圧力（吸入圧Ｐｓ）の変化に応
じて制御部材２４の回動位置が連続的に変化するので圧
縮機の連続的な可変容量制御が可能である。また、第２
の室２７_２に吐出室１９の圧力即ち吐出圧Ｐｄを導入す
るようにしたが、これに限らずベーン１５_１〜１５_５を
突出方向に押圧すべく作用する圧力、即ちベーン背圧を
導入するようにしてもよい。

次に、前記開閉弁機構３３に設けたヒステリシス防止用
のプランジャ３９の作用を説明する。まず、該プランジ
ャ３９を設けない場合を考えると、ボール弁体３６を閉
弁する方向にはばね３７の付勢力と圧力作動室２７の第
２の室２７_２内の圧力（Ｐｃとする）との和の力が働い
ている。ところが該第２の室２７_２内の圧力Ｐｃは常に
変動する値（例えば３〜１４kg／cm²）であるため、吸
入圧Ｐｓの変化に応じてベローズ３４が伸縮してボール
弁体３６が開閉作動する際に、常に一定の規則的な状態
でボール弁体３６が開閉作動しにくく、ヒステリシスが
生じ易い。

そこで前記プランジャ３９を設けると、該プランジャ３
９は常に吐出圧Ｐｄによってボール弁体３６を閉弁方向
へ押圧するため、該ボール弁体３６は前記圧力Ｐｃの変
動の影響を受けなくなる。なぜならば、吐出圧ｐｄは常
に略一定であり、かつＰｄ≧Ｐｃの関係にあるため、ボ
ール弁体３６は常に高い方の圧力、即ちＰｄの影響を受
け、Ｐｃの値の変動には左右されなくなるためである。
したがって、ボール弁体３６が閉弁方向へ受ける力は、
ばね３７の付勢力と吐出圧Ｐｄとの和の力となって常に
一定となるため、開閉作動の状態も常に一定となってヒ
ステリシスが防止され制御性が向上する。

また、吐出圧Ｐｄが通常の値（例えば１４kg／cm²）よ
りも高くなった場合（例えば２０kg／cm²）、即ち圧縮
機が小容量化した場合には、ボール弁体３６はプランジ
ャ３９によりその分高い圧力を受けるため開弁しにくく
なり、したがって吸入圧Ｐｓが通常の値（例えば２kg／
cm²）よりも低い値（例えば１．７kg／cm²）になっては
じめて開弁するように自動調節される。その結果、制御
部材２４のＢ方向（第５図）への作動も遅れるため、圧
縮機の吐出容量は大となり、いわゆる高圧補正が行われ
る。

なお、開閉弁機構３３の弁体としては、ボール弁体３６
の代りにニードル弁を使用してもよい。

（発明の効果）以上説明したように本発明は、両側をサイドブロックに
て閉塞したカムリングと、該カムリング内に回転自在に
配設されたロータと、該ロータのベーン溝に摺動自在に
嵌装されたベーンとを備え、前記サイドブロック、カム
リング、ロータ及びベーンによって画成される空隙室の
容積変動によって流体の圧縮を行なうようにしたベーン
型圧縮機において、前記両サイドブロックのうちの吸入
ポートを有するサイドブロックに設けられたバイパスポ
ートと、前記吸入ポートを有するサイドブロックに設け
られ且つ低圧室側と高圧室側とに連通する圧力作動室
と、該圧力作動室内に該圧力作動室内を前記低圧室側に
連通される第１の室と前記高圧室側に連通される第２の
室とに気密に区画する如くしてスライド可能に嵌装され
た受圧部を有すると共に前記バイパスポートの開き角を
制御する制御部材と、該制御部材を前記バイパスポート
の開き角が大きくなる方向に付勢する付勢部材と、前記
第２の室と低圧室側とを連通する連通路と、該連通路に
配設されて前記低圧室側圧力が所定値以上の時、前記連
通路を閉塞し且つ前記低圧室側圧力が所定値以下の時、
前記連通路を開口する弁体及び該弁体を常に高圧室側圧
力によって閉弁方向へ付勢するヒステリシス防止部材を
有する開閉弁機構とを具備し、前記第１の室と第２の室
との差圧に応じて前記制御部材が回動して前記バイパス
ポートの開き角を制御することにより圧縮開始時期を制
御して吐出容量を可変制御し得るようにしたことを特徴
とするものである。

従って、圧縮機の圧力を利用して制御部材を制御動作さ
せるから可変容量制御機構の構造が簡単で且つコンパク
トとなり、その組立も容易でコストも安く、しかも信頼
性も高い。更に、圧力作動室は高圧を低圧側に逃すため
の通路の一部を兼ねるのでスペースの有効利用を図るこ
とができ、特にスペース的に制約を受けるこの種の圧縮
機としてより一層、可変容量制御機構のコンパクト化が
図れる。

また開閉弁機構のヒステリシスが防止されるので制御性
が一層向上し、更にまた吐出圧が通常より高くなった場
合のいわゆる高圧補正が自動的に行われる効果もある。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第８図は本発明のベーシ型圧縮機の一実施例
を示し、第１図はベーン型圧縮機の一部切欠側面図、第
２図は第１図のII−II線に沿う断面図、第３図は第１図
のIII−III線に沿う断面図、第４図は第１図のIV−IV線
に沿う断面図、第５図は第１図のＶ−Ｖ線に沿う断面
図、第６図は第４図のVI−VI線に沿う断面図、第７図は
要部の分解斜視図、第８図は要部の拡大断面図である。７……カムリング、８……フロントサイドブロック、
９，９ａ……リヤサイドブロック、１０……ロータ、１
３……空隙室、１４……ベーン溝、１５_１〜１５_５……
ベーン、１６……吸入ポート、１７……吸入室（低圧側
室）、１９……吐出室（高圧側室）、２３……バイパス
ポート、２４……制御部材、２６……受圧部、２７……
圧力作動室、２７_１……第１の室、２７_２……第２の
室、３１……コイルばね（付勢部材）、３２……連通
路、３３……開閉弁機構、３４……ベローズ、３４ａ…
…ロッド、３５……ケース、３６……ボール弁体、３７
……ばね、３９……プランジャ（ヒステリシス防止部
材）。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】両側をサイドブロックにて閉塞したカムリ
ングと、該カムリング内に回転自在に配設されたロータ
と、該ロータのベーン溝に摺動自在に嵌装されたベーン
とを備え、前記サイドブロック、カムリング、ロータ及
びベーンによって画成される空隙室の容積変動によって
液体の圧縮を行なうようにしたベーン型圧縮機におい
て、前記両サイドブロックのうちの吸入ポートを有する
サイドブロックに設けられたバイパスポートと、前記吸
入ポートを有するサイドブロックに設けられ且つ低圧室
側と高圧室側とに連通する圧力作動室と、該圧力作動室
内に該圧力作動室内を前記低圧室側に連通される第１の
室と前記高圧室側に連通される第２の室とに機密に区画
する如くしてスライド可能に嵌装された受圧部を有する
と共に前記バイパスポートの開き角を制御する制御部材
と、該制御部材を前記バイパスポートの開き角が大きく
なる方向に付勢する付勢部材と、前記第２の室と低圧室
側とを連通する連通路と、該連通路に配設されて前記低
圧室側圧力が所定値以上の時、前記連通路を閉塞し且つ
前記低圧室側圧力が所定値以下の時、前記連通路を開口
する弁体及び該弁体を常に高圧室側圧力によって閉弁方
向へ付勢するヒリテリシス防止部材を有する開閉弁機構
とを具備し、前記第１の室と第２の室との差圧に応じて
前記制御部材が回動して前記バイパスポートの開き角を
制御することにより圧縮開始時期を制御して吐出容量を
可変制御し得るようにしたことを特徴とするベーン型圧
縮機。