JPH0776552B2 - 可変容量型ベーン圧縮機 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 発明の目的 （産業上の利用分野） 本発明はシリンダの両開口端に固定された一対のサイド
プレートの内側においてベーンを備えたロータが回転さ
れることにより容積が変化する複数の圧縮室に吸入室の
冷媒ガスを吸入口から吸入し、吐出口から吐出するベー
ン圧縮機に関し、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って、吐出容量を減少させるよう
にした可変容量型ベーン圧縮機に関するものである。

（従来の技術） 従来、このような圧縮機は、例えば自動車の車室冷房装
置用の冷媒ガス圧縮機として好適に使用される。冷房装
置が車室の温度を下げる冷却形態で作動している間は、
圧縮機に大吐出容量が要求されるが、室温が快適な温度
に達して冷房装置の運転形態がその温度を維持すれば良
い保温形態に移行した場合には、それぼどの吐出容量を
必要としなくなるため、圧縮機は小吐出容量運転に移行
することが望ましい。

そこで、本願発明の発明者等は実願昭62-15161号におい
て、次のような可変容量型ベーン圧縮機を提案してい
る。この圧縮機は第６図〜第８図に示すようにシリンダ
１の端面に接合されたフロントサイドプレート２には吸
入室４と吸入行程中の圧縮室17とを連通する第一貫通穴
58を設け、前記シリンダ１及びロータ13の端面と、前記
フロントサイドプレート２の内側面との間には自身の厚
さ方向に形成され、かつ前記第一貫通穴58と連通部、つ
まり通路断面積を変更可能に対応する第二貫通穴59を備
えた容量制御板としてのドーナッツ板状の回動板32をほ
ぼ前記シリンダ１の中心軸線の回りに回動可能に設けて
いる。又、前記サイドプレート２にはスプール室40を設
けて前記回動板32を駆動するスプール38を往復動可能に
収容するとともに、該スプール38の両端に第一圧力室42
と第二圧力室43を設け、第二圧力室43と油分離室８の底
部とを第7,8図に示す油通路60により連通し、該油通路6
0には冷房負荷に応じて変動する吸入圧力により作動さ
れる制御弁61を設けている。さらに、第７図に示すよう
に第二圧力室43と吸入室４をドレン通路57により連通
し、第6,7図に示すように前記第１圧力室42をガス通路6
2により吐出室24と連通し、吐出圧力が作用するように
なし、第二圧力室43にはスプール38を第１圧力室42側へ
付勢するスプリング44を収容していた。そして、前記制
御弁61を冷房負荷に応じて開閉動作することにより、第
二圧力室43内の圧力を増減して、スプール38を往復動し
回動板32の位置を変更し、吸入室４から吸入行程中の圧
縮室17へ吸入される冷媒ガスの量を加減して容量制御を
行うようにしていた。

（発明が解決しようとする問題点） このベーン圧縮機においては、第二圧力室43に油（液
体）圧力を作用させていたので、制御弁61が開放されて
も直ちにスプール38が移動し難く、前記回動板32及びス
プール38を主体とする容量可変機構が遅延動作されると
いう問題があった。

又、第一圧力室42にガスが供給されているので、スプー
ル38が第一圧力室42側、つまり小容量位置へ急激に移動
したり、一時的に動作が遅れたりして、容量制御動作が
目標とする制御動作を挟んで変動する所謂ハンチングを
生ずるという問題があった。

さらに、第二圧力室43への油の供給量を確保しようとす
ると、制御弁61内の通路面積や弁リフト量が大きくな
り、該制御弁61が大型化し圧縮機のコストアップにつな
がるという問題もあった。

本発明の目的は上記従来の問題点を解消して、容量制御
動作の遅延及びハンチングを防止でき、制御弁を小型化
してコストダウンを図ることができる可変容量型ベーン
圧縮機を提供することにある。

発明の構成 （問題点を解決するための手段） 本発明は前記問題点を解消するため、ベーン圧縮機にお
いて、容量制御板をシリンダとサイドプレートとの間に
往復動可能に介在し、前記容量制御板と対応する所定位
置にはスプール室を設けて該容量制御板を駆動するスプ
ールを往復動可能に収容するとともに、該スプールの両
端に第一圧力室と第二圧力室を設け、同じくスプール室
には前記スプールを第一圧力室側へ付勢するスプリング
を設け、前記第一圧力室と油分離室とを、該第一圧力室
に吐出圧力相当の油圧力が作用するのを許容する油通路
により連通し、前記第二圧力室と吐出室とを吐出圧力相
当のガス圧力が作用するのを許容するガス通路により連
通し、該ガス通路には冷房負荷に応じて作動される制御
弁を設け、前記第二圧力室と、吸入室、吸入行程中の圧
縮室等の低圧室とをドレン通路により連通するという手
段を採っている。

（作用） 本発明は前記手段を採ったことにより、次のように作用
する。

圧縮機の運転状態において、制御弁が開放されて吐出室
の吐出圧相当のガスが第二圧力室に供給されると、スプ
ールはそのガス圧力及びスプリングの付勢力により第一
圧力室側へ移動される。このとき、第一圧力室には吐出
圧力相当の油圧が連通路により作用しているので、この
油圧のダンパー効果によりスプールは第一圧力室側へ適
正速度で移動され、容量制御動作が遅延したり、急激と
なったりすることなく適正に行われる。

又、大容量運転状態で制御弁が閉鎖されると、第二圧力
室からドレン通路を介して低圧室へガス圧力が放出さ
れ、第一圧力室には吐出圧相当の油圧力が作用し、かつ
スプール室にはスプリングが収容されているため、スプ
ールの第二圧力室側への移動が適正速度で行われ、容量
制御動作が適正に行われる。

（実施例） 以下、本発明を具体化した一実施例を第１図〜第５図に
基づいて説明する。

圧縮機の楕円筒状中空部を有するシリンダ１の両端面に
は円盤状のフロントサイドプレート２及びリヤサイドプ
レート３が接合され、これらによってロータ収容用の楕
円筒状空間が形成されている。フロントサイドプレート
２の前面には吸入室４を有するフロントハウジング５が
設けられ、吸入室４は圧縮機入口６を介して外部回路と
連通されている。フロントサイドプレート２の後面には
リヤサイドプレート３及びシリンダ１の外周を囲繞する
ようにリヤハウジング７が接合され、リヤサイドプレー
ト３とリヤハウジング７とで囲まれる空間には吐出冷媒
ガス中のミスト状の油を分離するための油分離室８が形
成され、この油分離室８は圧縮機出口９を介して外部回
路と連通されている。

前記フロントサイドプレート２及びリヤサイドプレート
３の中心部には、回転軸10がプレーンベアリング11,12
を介して積極回転可能に支承されており、第２図に示す
ように同回転軸10に形成された円柱状のロータ13の外周
面がシリンダ１内周面の短径部と対応する二箇所に極近
接するように収容され、シリンダ室をロータ13の中心軸
線に関して点対称な三日月状の一対の室14に区画してい
る。ロータ13の円周上には全幅にわたって複数個（この
実施例では４個の場合を示す）のベーン溝15が所要深さ
をもって形成され、各ベーン溝15に摺動可能に嵌合され
たベーン16はその先端がシリンダ１の内周面に当接する
ことで前記三日月状の室14をそれぞれ複数の圧縮室17に
区画形成している。

前記フロントサイドプレート２及びシリンダ１には吸入
室４のガスを吸入行程（容積増大）途上の圧縮室17へ導
くための主吸入通路18が両部材1,2の厚さ方向に貫通形
成され、該主吸入通路18はシリンダ１に形成した主吸入
口19により圧縮室17と連通されている。又、前記フロン
トサイドプレート２には前記吸入室４内の冷媒ガスを吸
入行程途上の圧縮室17へ導くための副吸入通路20が貫通
形成されている。この副吸入通路20は第2,3図に示すよ
うに回転軸10の中心に関して点対称の位置に二箇所に、
かつロータ13がシリンダ１の内周面に最も近接するトッ
プ位置Ｔからロータ13の回転方向に向かって円弧状に形
成されている。そして前記副吸入通路20から後に詳述す
る容量制御板としてのドーナッツ板状の回動板32に形成
した副吸入口35を介して吸入室４の冷媒ガスが圧縮室17
に供給されるようになっている。

又、圧縮室17はシリンダ１に貫設された吐出口23により
シリンダ１に切欠形成した吐出室24と連通され、同吐出
口23には吐出弁25、及びリテーナ26が設けられている。
前記吐出室24はリヤサイドプレート３に設けた連通路27
を介して前記油分離室８と連通されている。

前記リヤサイドプレート３には油分離室８内の油を前記
プレーンベアリング12へ導くための油通路28が形成さ
れ、同じくリヤサイドプレート３のロータ側端面は前記
ベーン溝15と連通するように環状油溝29が形成され、フ
ロントサイドプレート２のロータ側端面にもベーン溝15
と連通する環状油溝30が形成されている。そして、プレ
ーンベアリング12、ロータ13と両サイドプレート2,3の
摺動面の潤滑を行うとともに、ベーン溝15に所定の圧力
を付与してベーン16をシリンダ内周面に圧接する方向に
付勢し得るようになっている。なお、前記フロントサイ
ドプレート２には前記環状油溝30の内側に位置するよう
にシールリング31が設けられている。

前記シリンダ１及びロータ13の前端面と、フロントサイ
ドプレート２との間には、前記回動板32が設けられてい
る。この回動板32は、フロントサイドプレート２の内側
面に前記環状油溝30と連通する状態で形成された浅い円
環溝33によって、シリンダ１の中心軸線の回りに回転可
能に保持され、かつその一板面がフロントサイドプレー
ト２の内側面と連続した一平面をなし、ロータ13とベー
ン16との端面に接触又は極近接する状態としている。こ
の回動板32にはそれを厚さ方向に貫通する副吸入口35が
前記副吸入通路20と対応するように二箇所に設けられて
いる。この副吸入口35は第３図に示す回動板32の回動位
置を調節することで、副吸入通路20から圧縮室17へ吸入
される冷媒ガスの通路断面積を変更可能である。又、こ
の副吸入口35はベーン16の前側にある圧縮行程途上の先
行側の圧縮室17を、後ろ側にある吸入行程途上の後行側
の圧縮室17に連通させるバイパス通路としても機能する
ようにしている。

第1,3図に示すように、前記回動板32にはロータ13とは
反対側に突出するピン36が螺合固定されており、前記フ
ロントサイドプレート２の内側面に形成された円弧孔37
を経て、スプール38に形成された長孔39に緩く挿入され
ている。同スプール38はフロントサイドプレート２の前
記回転軸10を支承するボス部の近傍に形成された有底穴
の開口部を蓋体41によって閉塞してなるスプール室40内
に前記回動板32の接線方向と同方向への往復動可能に収
容されている。このスプール室40は前記スプール38によ
って第一圧力室42と、第二圧力室43に仕切られており、
第二圧力室43にはスプール38を第一圧力室42側へ付勢す
るスプリング44が収容されている。

前記シリンダ１、フロントサイドプレート２及びリヤサ
イドプレート３には第４図に示すように、前記油分離室
８底部と前記第一圧力室42とを連通する油通路45が貫通
され、油分離室８から吐出圧力相当の油圧力を第一圧力
室42内に供給し、スプール38を第二圧力室43側へ移動し
得るようにしている。

一方、第５図に示すようにシリンダ１及びフロントサイ
ドプレート２には、吐出室24と前記第二圧力室43とを連
通するガス通路46が設けられ、このガス通路46を経て吐
出圧相当のガス圧を第二圧力室43に供給し、スプール38
を第一圧力室42側へ移動し得るようにしている。

前記ガス通路46の途上には第５図に示すように容量自動
調整用の電磁制御弁50が設けられている。この電磁制御
弁50は弁室51内に弁体52が往復動可能に収容され、ソレ
ノイド53の消磁状態においては弁体52がスプリング54の
弾性力により第５図に示すガス通路46が開放される位置
に配置され、ソレノイド53の励磁状態においては弁体52
がスプリング54の弾性力に抗して第５図の左方へ移動さ
れてガス通路46が閉鎖されるようになっている。又、電
磁制御弁50は冷房負荷に応じて制御信号を出力する制御
装置（図示略）により動作されるようになっている。

第３図に示すように、前記蓋体41には第二圧力室43内の
吐出圧相当の冷媒ガスを徐々に吸入室４へリークさせ
て、第二圧力室43内を減圧し得るドレン通路57が透設さ
れている。なお、このドレン通路57を省略して蓋体41の
螺合部をドレン通路としてもよい。

次に、前記のように構成したベーン圧縮機について、そ
の作用を説明する。

今、車室内の温度が高くて冷房負荷が大きい圧縮機の運
転状態にあっては、第５図において電磁制御弁50の弁体
52が閉鎖されていて、吐出室24からガス通路46を経て第
二圧力室43へのガス供給は停止されており、油分離室８
から油通路45を経て第一圧力室42へ吐出圧相当の油が供
給され、第二圧力室43はドレン通路57により吸入室４と
連通されているため、第３図に示すようにスプール38が
スプリング44の弾性力に抗して第二圧力室43側に押圧さ
れ、ピン36を介して回動板32が最大容量位置、つまり副
吸入通路20と副吸入口35とがほぼ対応する位置にあっ
て、副吸入通路20との連通面積は最大であり、かつ、こ
の副吸入口35の吐出口側開口端が吐出口23から最も離隔
する位置にある。

大容量運転状態が一定時間維持されることによって、室
温が徐々に快適に接近し、冷房負荷が小さくなると、制
御装置（図示略）により電磁制御弁50が開放されて吐出
室24からガス通路46を経て第二圧力室43へ吐出圧相当の
冷媒ガスが供給され、スプール38の受圧面49に付与さ
れ、スプリング44の付勢力と協働してスプール38が第一
圧力室42側、つまり小容量位置へ移動される。

その後、第二圧力室43内の吐出圧力及びスプリング44が
スプール38に与える力と、第一圧力室42の油圧力がスプ
ール38に与える力とが釣り合う位置で、スプール38が停
止される。このようにして、回動板32が小容量運転を行
う位置へ回動される。すなわち、吸入室４の冷媒ガス
が、副吸入通路20と副吸入口35との連通部を通じて主吸
入口19及び副吸入口35から容積増大過程にある圧縮室17
に吸入されるが、副吸入通路20及び副吸入口35の連通部
において絞り効果が与えられるため、上記圧縮室17に吸
入される冷媒ガスの量が少なく、又、副吸入口35の吐出
口側端が吐出口23の側に移動した位置にあって、圧縮行
程途上にある圧縮室17内の冷媒ガスが後行側の吸入行程
途上にある圧縮室17及び吸入室４へバイパスされて圧縮
開始時期が遅くなるため、圧縮機は小容量運転状態とな
る。

さて、本発明実施例では第二圧力室43に吐出圧相当の冷
媒ガスが供給されるので、スプール38の移動が遅延する
ことなく適正に行われる。又、第一圧力室42内には油分
離室８からの高圧油が供給されているので、そのダンパ
ー効果によりスプール38の移動速度が早過ぎることもな
く適正となり、回動板32の回動量、つまり容量切換のハ
ンチング動作が抑制される。さらに、前記制御弁50の流
体が冷媒ガスであるため、制御弁50内の通路面積、弁体
52のリフト量を小さく設計することができ、制御弁50を
小型化することができる。

なお、本発明は次のように具体化することも可能であ
る。

（１）前記実施例では副吸入通路20と副吸入口35の通路
面積を調整して容量を制御するようにしたが、これに加
えて、又はこれに代えて、フロントサイドプレート２及
び回動板32に対し、圧縮行程中の冷媒ガスを圧縮室17か
ら吸入室４へ還元する貫通穴（図示略）を設けて、容量
を調節するようにすること。又、回動板32のみに圧縮行
程中の圧縮室17から低圧室側へ還元される通路（図示
略）を設け、この通路の位置により容量を調節するよう
にすること。さらに、回動板32には副吸入口を設けない
で、回動板32に間欠部を設け、この端部によりフロント
サイドプレート２に設けた副吸入通路20の絞り量を調節
する機能を付与すること。

（２）スプール38をシリンダ１側に設けること。

発明の効果 以上詳述したように、本発明は容量制御動作の遅延及び
ハンチングをなくして適正速度で容量制御を行い、制御
弁を小型化して圧縮機のコストダウンを図ることができ
る効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第５図は本発明のベーン圧縮機の一実施例を示
し、第１図はベーン圧縮機の縦断面図、第２図は第１図
のシリンダ付近の横断面図、第３図は第１図のＡ−Ａ線
断面図、第４図は第３図のＢ−Ｂ線断面図、第５図は第
３図のＣ−Ｃ線断面図、第６図〜第８図は従来の可変容
量型ベーン圧縮機を示し、第６図はベーン圧縮機の中央
部縦断面図、第７図は第６図のＥ−Ｅ線断面図、第８図
は第７図のＦ−Ｆ線断面図である。 シリンダ１、フロント（リヤ）サイドプレート２
（３）、吸入室４、フロント（リヤ）ハウジング５
（７）、油分離室８、回転軸10、ロータ13、ベーン16、
圧縮室17、主吸入通路18、主吸入口19、副吸入通路20、
吐出口23、吐出室24、容量制御板としての回動板32、副
吸入口35、ピン36、円弧孔37、スプール38、長孔39、ス
プール室40、第一圧力室42、第二圧力室43、スプリング
44、油通路45、ガス通路46、電磁制御弁50、ドレン通路
57。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭62−55487（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−265491（ＪＰ，Ａ) 実開 昭62−108585（ＪＰ，Ｕ)

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ハウジング内に収容したシリンダの両開口
   端に固定された一対のサイドプレートの内側に、前記シ
   リンダの内周面に摺接するベーンを有するロータを回転
   軸により回転可能に支持することにより、容積が変化す
   る複数の圧縮室に吸入室の冷媒ガスを吸入口から吸入
   し、吐出口から吐出室及び油分離室へ吐出するベーン圧
   縮機において、 前記吸入室から吸入行程中の圧縮室へ供給される吸入冷
   媒ガスの吸入量を制御するか、圧縮行程中の圧縮室から
   低圧室へ還元される圧縮された冷媒ガスの還元量を制御
   するか、あるいは、これら二つの制御機能を備えた容量
   制御板を、前記シリンダとサイドプレートとの間に往復
   動可能に介在し、前記容量制御板と対応する所定位置に
   はスプール室を設けて該容量制御板を駆動するスプール
   を往復動可能に収容するとともに、該スプールの両端に
   第一圧力室と第二圧力室を設け、同じくスプール室には
   前記スプールを第一圧力室側へ付勢するスプリングを設
   け、前記第一圧力室と油分離室とを、該第一圧力室に吐
   出圧力相当の油圧力が作用するのを許容する油通路によ
   り連通し、前記第二圧力室と吐出室とを吐出圧力相当の
   ガス圧力が作用するのを許容するガス通路により連通
   し、該ガス通路には冷房負荷に応じて作動される制御弁
   を設け、前記第二圧力室と、吸入室、吸入行程中の圧縮
   室等の低圧室とをドレン通路により連通した可変容量型
   ベーン圧縮機。
2. 【請求項２】前記制御弁は電磁開閉弁である特許請求の
   範囲第１項に記載の可変容量型ベーン圧縮機。
3. 【請求項３】前記容量制御板は回転軸を中心として回動
   されるドーナッツ板状の回動板である特許請求の範囲第
   １項に記載の可変容量型ベーン圧縮機。