JPH0784873B2 - 可変容量型ベ−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） この発明はハウジング内のシリンダ両端に接合固定され
た一対のサイドプレート間に複数のベーンを備えたロー
タを回転可能に収容支持してシリンダ内周面とロータ外
周面との間の空間を前記ベーンにより複数の圧縮室に区
画形成し、ロータの回転により圧縮室が拡大又は縮小す
るとともに吸入口及び吐出口に交互に連通して冷媒ガス
の吸入、圧縮及び吐出を行い、かつ前記一方のサイドプ
レートとロータとの間に圧縮室閉塞時の最大容積を制御
する容量制御板を回動可能に介在した可変容量型ベーン
圧縮機に関するものであり、特に車の加速時に圧縮容量
を短時間で最小容量としてエンジンに対する負荷を軽減
して省動力効果を大きくするここができる可変容量型ベ
ーン圧縮機に関するものである。

（従来の技術） この種の可変容量型ベーン圧縮機として特開昭61−7679
2号公報には、前記容量制御板を駆動制御する制御機構
として第5,6図に示すように、一方のサイドプレート61
の容量制御板62と対応する所定位置にスプール室63を設
け、該スプール室63内には該スプール室63を吐出圧相当
の冷媒ガスが導入される第１圧力室S1と、吸入圧利用の
開閉弁機構を介して吐出圧相当の油が導入される第２圧
力室S2とに区画するスプール64を往復動可能に収容する
とともに、該スプール64と前記容量制御板62とをピン65
で一体移動可能に連結し、両圧力室S1,S2間の圧力バラ
ンスによりスプール64を介して容量制御板62を駆動制御
するようにしたものが開示されている。この装置には第
２圧力室S2への吐出圧相当の油の導入を制御するため第
７図に示すように、リヤハウジング66内の油分離室66a
と第２圧力室S2とを結ぶ通路67の途中に、逆止弁68と、
フロントハウジング69の吸入室69a内に露出するピスト
ン70と、押圧ばね71とからなる開閉弁機構が設けられて
いる。開閉弁機構は室温に左右される吸入圧を利用して
その開閉制御が行われるため、室温に応じて容量制御板
62がロータ軸周りに回動され、容量制御板62に形成され
た副吸入口と圧縮室との連通時期及び連通時間が変更さ
れ、室温に応じた圧縮容量が得られる。

（発明が解決しようとする問題点） この種の圧縮機は自動車用空調装置に用いられ、エンジ
ンの駆動力が電磁クラッチを介してロータに伝達され
る。従って、車の発進、加速時にはエンジン負荷が最大
の上にさらに圧縮機駆動のための負荷が加わるため、車
の加速性が悪くなる。前記従来装置では車の発進時には
圧縮機は最小容量から運転が開始されるため特に問題は
ないが、圧縮機の容量制御を行う前記開閉弁機構が室温
に左右される吸入圧を利用して制御される構成のため、
走行中の追い越しあるいは登板時に加速する場合には車
の加速に対応して圧縮機の容量が最小容量となるように
制御することができない。そのため、前記加速時にエン
ジンに対する負荷が大きくなり動力消費が大きくなるば
かりでなく、加速性も悪いという問題がある。

この問題を解決する手段として、吸入圧を利用して制御
される前記開閉弁機構に代えて電磁開閉弁を設け、吸入
室69aの圧力を検出するセンサ及び車の加速状態を検出
するセンサからの信号に基いて該電磁開閉弁を制御する
ことが考えられる。この場合、前記従来の容量制御板の
駆動制御機構では、大容量で運転中の圧縮機の容量を最
小とするには、電磁開閉弁を開状態とし第２圧力室S2に
油を供給してスプール64を第１圧力室S1側へ移動させる
必要がある。ところが、油の通路67が長いことと油の粘
性抵抗のため、スプール64の移動すなわち容量制御板62
の作動に遅れが生じ、圧縮容量の大きな状態のまま車の
加速操作が行われる。従って、エンジンの負荷の軽減、
加速性の向上効果を上げることができない。

発明の効果 （問題点を解決するための手段） 前記の問題点を解決するためこの発明においては、シリ
ンダに接合固定された一方のサイドプレートの容量制御
板と対応する所定位置に設けられたスプールと、前記ス
プール室内に往復動可能に収容され、該スプール室を吐
出圧相当の冷媒ガスが導入される第１圧力室と、吐出圧
相当の油が導入されかつドレイン孔を介して吸入室と連
通された第２圧力室とに区画するとともに、連結部材を
介して前記容量制御板と一体移動可能に連結されたスプ
ールと、前記第１圧力室内に収容され前記スプールを第
２圧力室側へ付勢するばねと、前記第２圧力室に吐出圧
相当の油を供給する供給路の途中に設けられた電磁開閉
弁と、圧縮機の熱負荷を代表するパラメータ信号、車の
加速状態を検出するセンサの信号等を入力してその信号
に基づいて前記電磁開閉弁を制御する制御装置とを備
え、前記容量制御板には前記スプールの前記第１圧力室
側への移動にともない圧縮機の圧縮容量を大きくし、第
２圧力室側への移動にともない圧縮容量を小さくするよ
うに補助吸入口を設けた。

（作用） 前記の構成によりこの圧縮機においては、容量制御板を
圧縮機の容量が大きくなる方向へ作動させる力は吐出圧
相当の油により与えられ、容量制御板を圧縮機の容量が
小さくなる方向へ作動させる力は吐出圧相当の冷媒ガス
の圧力とスプールを第２圧力室側へ付勢するばねの弾性
力とにより与えられる。圧縮機を大容量で運転中に車の
加速を行う場合、加速信号に基いて電磁開閉弁が作動さ
れ吐出圧相当の油が導かれる通路が閉じると、第２圧力
室の圧力は吸入室の圧力と同じになる。そして、スプー
ルが第１圧力室に供給されている吐出圧相当の冷媒ガス
の圧力と、ばねの弾性力とにより、直ちに第２圧力室側
に移動されそれにともない容量制御板が圧縮機の容量が
最小となる方向へ回動される。スプールが第２圧力室側
へ移動する際の抵抗となるのはドレイン孔の流路抵抗の
みで非常に小さいため、最大容量から最小容量への切換
えが１秒弱と短い時間で行われる。従って、加速時にエ
ンジンの負荷が軽減されて動力消費が小さくなるととも
に、加速性が向上して短時間で所定速度まで加速され
る。

（実施例） 以下、この発明を具体化した一実施例を第１〜４図に従
って説明する。互いに接合固定されたフロントハウジン
グ１及びリヤハウジング２内にはシリンダ３が収容固定
されており、シリンダ３の前後両端にはフロントサイド
プレート４及びリヤサイドプレート５が接合されてい
る。シリンダ３には楕円柱状の室が形成され、該室内に
は円柱状のロータ６がその前後両端に突設された支軸部
6a,6bにおいて前記両サイドプレート4,5に回動可能に支
持された状態で収容されている。ロータ６の周面には複
数（この実施例では４個）のベーン溝７が全幅に亘って
所要深さをもって形成され、各ベーン溝７にはベーン８
が両サイドプレート4,5に密接してほぼ半径方向へ摺動
可能に嵌挿されている。ベーン溝７の底部はリヤサイド
プレート５上の環状通路5a、支軸部6bの軸受部及び通路
９を介してリヤハウジング２内後部の油分離室2aに連通
されており、油分離室2a内に溜められている潤滑油Ｏが
ベーン溝７底部へ供給され得るようになっている。各ベ
ーン８はロータ６の回転に伴い遠心力及び油分離室2aに
連通するベーン溝７底部の圧力によりシリンダ室周面に
当接され、シリンダ室を複数の圧縮室R1,R2に区画形成
する。フロントサイドプレート４上にもベーン溝７底部
と対応する半径位置に環状通路4aが形成されており、潤
滑油Ｏがベーン溝７を介して環状通路4aへ供給されてい
る。

第1,2図に示すようにシリンダ３には軸方向に貫通する
一対の吸入通路10,11が設けられ、シリンダ室に開口す
る吸入口12,13が180度の位相差をもって吸入通路10,11
に連通されている。シリンダ３の周方向において吸入通
路10,11の近傍には一対の吐出室3a,3bが設けられてお
り、シリンダ室に開口する吐出口14,15が180度の位相差
をもって吐出室3a,3bに接続されている。吐出室3a,3b内
にて吐出口14,15が弾性板からなる吐出弁16,17により開
放可能に閉鎖されており、吐出弁16,17は押え板18,19に
より可動量を規制されている。両吐出室3a,3bはリヤサ
イドプレート５上の通孔20（一方のみ図示）を介してリ
ヤハウジング２内後部の油分離室2aに接続されており、
油分離室2aには圧縮機出口21が接続されている。

ロータ６とフロントサイドプレート４との間には円環状
の容量制御板22が支軸部6aを中心に回動可能に介在さ
れ、該容量制御板22には一対の補助吸入口22a,22bが180
度の位相差をもって形成されている。補助吸入口22a,22
bは吸入通路10,11及びシリンダ室の両者に連通可能に形
成され、容量制御板22はこの連通形態を取り得る範囲で
回動規制される。第３図に示すようにフロントサイドプ
レート４には一対の導入孔23,24が吸入通路10,11と対応
して設けられており、入口1bに連通するフロントハウジ
ング１内の吸入室1aが導入孔23,24及び補助吸入口22a,2
2bを介して吸入通路10,11及びシリンダ室に接続されて
いる。補助吸入口22a,22bは後記するスプール26が第１
圧力室S1側へ移動することにより圧縮機の圧縮容量が大
きくなり、スプール26の第２圧力室S2側への移動にとも
ない圧縮容量が小さくなるように配設されている。

第1,3図に示すようにフロントサイドプレート４の前記
容量制御板22と対応する所定位置にはスプール室25が設
けられ、該スプール室25内にはスプール室25を一対の第
１圧力室S1及び第２圧力室S2に区画形成するスプール26
が容量制御板22の周方向へ往復摺動可能に収容され、容
量制御板22に螺着固定された連結部材としての駆動ピン
27がフロントサイドプレート４上の長孔28を介してスプ
ール26に遊嵌されている。スプール26は第１圧力室S1内
に装備された押圧ばね29により第２圧力室S2側へ押圧付
勢されている。第1,3図に示すように第１圧力室S1は通
路30を介して一方の吐出室3bに接続されるとともに、該
通路30の途中には急激な吐出圧変動による脈動防止のた
め絞り部30aが形成されている。一方第２圧力室S2はド
レイン孔31を介して吸入室1aに連通されるとともに、第
４図に示すように途中に電磁開閉弁32が設けられた通路
33,34を介して油分離室2a内の潤滑油溜り部に連通され
ている。

電磁開閉弁32は弁室35内に弁体36が往復動可能に収容さ
れ、ソレノイド37の消磁状態においては弁体36がばね38
の弾性力により第４図に示す通路33と通路34とが連通さ
れる位置に配置され、ソレノイド37の励磁状態において
は弁体36がばね38の弾性力に抗して第４図の左方へ移動
されて通路33,34の連通状態を阻止するようになってい
る。また、電磁開閉弁32は圧縮機の熱負荷を代表するパ
ラメータとしての吸入冷媒ガスの圧力を検出する圧力セ
ンサ39からの信号と、車の加速状態を検出するセンサ
（例えばアクセルの踏込み角検出センサ）40からの信号
とを入力し、その信号に基づいて電磁開閉弁32に対して
開閉時期を指令する制御装置41により駆動制御されるよ
うになっている。

次に前記のように構成されたベーン圧縮機についてその
作用を説明する。さて、運転開始時には車の加速と圧縮
機の運転とが同時に行われる。この時電磁開閉弁32は制
御装置41の指令によりソレノイド37が励磁状態に保持さ
れて弁体36が通路33,34の連通状態の阻止する位置に配
置され、第２圧力室S2内は吸入室1aの圧力と等しくな
る。これによりスプール26は押圧ばね29の弾性力と第１
圧力室S1内の吐出圧相当の圧力を受けて第３図に示すよ
うに第２圧力室S2の内端面に当接した状態に保持され
る。この状態では補助吸入口22a,22bが第2,3図に示すよ
うに導入孔23,24及び吸入通路10,11からロータ６の回転
側へ離間する位置に配置されている。吸入室1a内の冷媒
ガスは複数枚のベーン８により区画形成される圧縮室R
1,R2のうち容積増大過程にある圧縮室R1へ吸入され、次
いで圧縮室R1が容積減少過程へ移行する。圧縮室R1が容
積減少過程へ移行した後も暫くの間補助吸入口22a,22b
が圧縮室R1に連通しており、圧縮室R1内の冷媒ガスの圧
縮は実質的に行われない。すなわち、圧縮室R1閉塞時の
最大容積が容量制御板22により下限容積に制御されてお
り、圧縮機は小容量圧縮を行う。これによりエンジン負
荷の立ち上がりがおだやかとなる。

車の加速状態が解除されるとそれを確認した制御装置41
からの指令によりソレノイド37が消磁され、弁体36がば
ね38の弾性力により第４図に示す通路33,34を連通する
位置に配置される。これにより油分離室2a内の吐出圧相
当の潤滑油が第２圧力室S2内に供給される。スプール26
は第２圧力室S2側の受圧面積が第１圧力室S1側の受圧面
積より大きいため、前記潤滑油の供給によりスプール26
が第１圧力室S1内の圧力及び押圧ばね29の弾性力に抗し
て第１圧力室S1側へ移動され、補助吸入口22a,22bが導
入孔23,24、吸入通路10,11とほぼ重合する。従って、圧
縮室R1が容積増大過程から容積減少過程へ移行した後に
直ちに補助吸入口22a,22bと圧縮室R1との連通が断た
れ、圧縮室R1内の冷媒ガスの圧縮が直ちに行われる。す
なわち、圧縮室R1閉塞時の最大容積が容量制御板22によ
り上限容積に制御されており、圧縮機は大容量圧縮作業
を行う。

室内温度が高く冷房負荷が大きい場合には、圧力センサ
39からの信号に基づき制御装置41はソレノイド37を消磁
状態に保持し、大容量圧縮作業が継続される。大容量圧
縮運転により室温が所望の温度に近づくに伴い、吸入圧
が冷房負荷の減少により所望温度に応じた設定値以下に
低下すると、制御装置41は圧力センサ39の信号に基づき
ソレノイド37を励磁する。これにより通路33,34の連通
が阻止され、スプール26が第２圧力室S2側へ移動し、容
量制御板22は小容量圧縮作業を行う位置へ回動配置され
る。

圧縮機が大容量で運転されている通常の走行時に、追い
越しあるいは登板のためアクセルペダルが踏込まれる
と、センサ40の信号により制御装置41は電磁開閉弁32に
ソレノイド37の励磁指令を発し、ソレノイド37が励磁さ
れる。これにより前記と同様に弁体36が通路33,34の連
通を阻止する位置に配置され、第２圧力室S2内の圧力が
吸入室1a内の圧力と等しくなり、スプール26が直ちに第
２圧力室S2側に移動される。このときスプール26の移動
の抵抗となるのはドレイン孔31の流路抵抗のみであるた
め、スプールは迅速に第２圧力室S2の内端面に当接する
位置まで移動され、圧縮機の圧縮容量が最小となる。す
なわち、圧縮機の容量が最大から最小に切換えられるま
での時間が１秒弱と短くなるため、車の加速時のエンジ
ン負荷が軽減され、加速時間が短くなる。

なお、この発明は前記実施例に検定されるものではな
く、例えば第１圧力室S1へ吐出圧相当の冷媒ガスを導く
通路30の絞り部30aを省略したり、通常走行中室温に応
じて圧縮機の圧縮容量を適量とするための電磁開閉弁32
をデューティ比制御するようにしてもよい。

発明の効果 以上詳述したように、この発明によれば自動車の加速時
に圧縮機の圧縮容量が電磁開閉弁の作動により最大容量
から最小容量へと迅速に切換えられるため、加速時にエ
ンジンの負荷が軽減され動力消費が少なくなるととも
に、加速時間が短縮され加速フィーリングが向上すると
いう優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１〜４図はこの発明を具体化した一実施例を示すもの
であって第１図は縦断面図、第２図は第１図のＡ−Ａ線
断面図、第３図は第１図のＢ−Ｂ線断面図、第４図は開
閉弁機構付近を示す部分拡大断面図、第５図は従来装置
の一部破断側面図、第６図は第５図のＣ−Ｃ線断面図、
第７図は同じく開閉弁機構の部分断面図である。 フロントハウジング１、リヤハウジング２、吸入室1a、
シリンダ３、吐出室3a,3b、フロントサイドプレート
４、ロータ６、ベーン８、吸入口12,13、吐出口14,15、
容量制御板22、スプール室25、スプール26、連結部材と
しての駆動ピン27、長孔28、電磁開閉弁32、圧力センサ
39、センサ40、潤滑油Ｏ、第１圧力室S1、第２圧力室S
2。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中井 達也 愛知県刈谷市豊田町２丁目１番地 株式会 社豊田自動織機製作所内 (56)参考文献 特開 昭61−76792（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ハウジング内のシリンダ両端に接合固定さ
   れた一対のサイドプレート間に複数のベーンを備えたロ
   ータを回転可能に収容支持してシリンダ内周面とロータ
   外周面との間の空間を前記ベーンにより複数の圧縮室に
   区画形成し、ロータの回転により圧縮室が拡大又は縮小
   するとともに吸入口及び吐出口に交互に連通して冷媒ガ
   スの吸入、圧縮及び吐出を行い、かつ前記一方のサイド
   プレートとロータとの間に圧縮室閉塞時の最大容積を制
   御する容量制御板を回動可能に介在した可変容量型ベー
   ン圧縮機において、 前記一方のサイドプレートの前記容量制御板と対応する
   所定位置に設けられたスプール室と、 前記スプール室内に往復動可能に収容され、該スプール
   室を吐出圧相当の冷媒ガスが導入される第１圧力室と、
   吐出圧相当の油が導入されかつドレイン孔を介して吸入
   室と連通された第２圧力室とに区画するとともに、連結
   部材を介して前記容量制御板と一体移動可能に連結され
   たスプールと、 前記第１圧力室内に収容され前記スプールを第２圧力室
   側へ付勢するばねと、 前記第２圧力室に吐出圧相当の油を供給する供給経路の
   途中に設けられた電磁開閉弁と、 圧縮機の熱負荷を代表するパラメータ信号、車の加速状
   態を検出するセンサの信号等を入力してその信号に基づ
   いて前記電磁開閉弁を制御する制御装置と を備え、前記容量制御板には前記スプールの前記第１圧
   力室側への移動にともない圧縮機の圧縮容量を大きく
   し、第２圧力室側への移動にともない圧縮容量を小さく
   するように補助吸入口が設けられている可変容量型ベー
   ン圧縮機。