JPS5874892A - 可変容量型ベ−ン圧縮機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は車両用空調装置等に使用される可変容量型ベー
ン圧縮機に関するものである。

一般に、車両用空調装置においては車室温度が高くて冷
房負荷が大きいときには、圧縮機を１゜０％容量で運転
し、車室温度が下がって冷房負荷力？小さくなると、圧
縮機の容量をダウンさせることが検討されている。この
ような可変容量型のベーン圧縮機として、従来特開昭５
５−１２５９９２号公報に示すようにシリンダ、ロータ
及びベーンによって形成され、吸入行程から圧縮行程へ
経時的に変化する作動室が圧縮開始状態になったとき、
この作動室と吸入室を連通ずる還元孔の開閉弁を開いて
、ある程度圧縮されたガスを吸入室へ戻して再膨張させ
る構造のものがあった。

ところが、上記ベーン圧縮機にはある程度圧縮されたガ
スをそのまま吸入室へ戻して再膨張させてしまうため、
再膨張時の動力を利用することができず、動力損失が大
きいという欠陥があった。

本発明は上記欠陥を解消するために案出されたものであ
って、その目的は吸入室を２つの第１吸入ν第２吸入室
とに分割し、第１吸入室には外部からガスを吸入する吸
入口を開口するとともに、作動室へガスを供給する主吸
入孔を設け、一方圧縮動作途中の作動室と前記第２吸入
室とを還元孔により連通し、同第２吸入室と吸入行程初
期の作動室とを副吸入孔により連通ずることにより、小
容量運転時にある程度圧縮されたガスを吸入行程初期の
圧動室に流入させて再膨張させ、そこで再膨張エネルギ
ーをロータの回転運動を促進する力として利用し、動力
損失を小さくすることができかつ回路からの吸入ガスの
吸込み量を減らす可変容量型ベーン圧縮機を提供するこ
とにある。

以下、本発明の可変容量型ベーン圧縮機を具体化した第
一実施例を第１図〜第３図について説明すると、肉厚円
筒状のシリンダ１の前後両端面にはフロント及びリヤの
サイドプレート２，３が接合固定され、フロントサイド
プレート２の前端面にはフロントハウジング４が接合固
定され、両部材により吸入室５が形成されている。前記
シリンダ１及び両サイドプレート２，３の外周面には有
底横置筒状をなすリヤハウジング６が嵌合固定されてお
り、シリンダ１、フロントサイドプレート２及びフロン
トハウジング４は第２図に示す複数本のボルト７により
互に締付固定されている。又、シリンダ１及びリヤサイ
ドプレート３と、フロント及びリヤのハウジング４，６
はそれぞれ複数本のボルト（図示路）により締付固定さ
れている。

前記両サイドプレート２，３及びフロント／）ウジング
４には、シリンダ１の中心軸線から偏心するように軸支
筒部２ａ、３．ａ及び４ａが一体に形成されている。前
記軸支筒部２　ａ　、　３　ａにはラジアルニードル〉
アリング８を介して回転軸９が支承され、同軸９と前記
軸支筒部４ａの間にはシャフトシール機構１０が介装さ
れている。前記回転軸９の中間部にはシリンダ１内に位
置する横円柱状のロータ１１が一体形成されており、そ
の前後側ｆｍ面は前記一対のサイドプレート２，３の端
面に摺へされ、外周面は第２図に示すようにシリンダ１
の内周面に対し局部的に摺接されている、。又、前記ロ
ータ１１の外周面には同ロータの全幅にわたって複数の
ベーン溝１１ａが形成され、各ベーン溝ｔｔａにベーン
１２が出没可能に嵌入されている。

一方、前記フロントハウジング４の内側壁面には第３図
に示すように前記吸入室５を第１吸入室５ａと第２吸入
室５ｂに分割する隔壁１３が一体形成され、第１吸入室
５ａ側に前記シャフトシール機構１０を位置させている
。前記フロントハゆジング４の外周には外部から前記第
１吸入室５ａヘガスを導入する吸入口１４が設けられて
いる。

前記フロントサイドプレート２には前記第１吸入室５ａ
と前記シリンダ１内の作動室、すなわちシリンダ１、フ
ロント及びリヤのサイドプレート２゜３、ロータ１１及
びベーン１２等によって形成され吸入行程から圧縮行程
へ経時変化する作動室１５とを連通ずる主吸入孔１６が
透設されている。

この主吸入孔１６の終Ｍｅ（、を最大吸入容積の作動室
１５を形成する前後２つのベーン１２ａ、１２ｂのうち
後続のベーン１２１）の前面とほぼ一致している。

又、前記フロントサイドプレート２には圧縮行程の作動
室１５と前記第２吸入室５１＋とを連通ずる還元孔１７
が透設され、小容量運転時に作動室１５から第２吸入室
５１）へ圧縮途中のガスを供給し得るようにしている。

第１図に示すように、前記還元孔１７と対応して前記フ
ロントハウジング４に貫設した取付孔４ｂに対し、電磁
弁１８が嵌入固定され、そのスプール１９及び同スプー
ル先端に止着した弁板２０はコイルスプリング２１によ
り前記還元孔１７を閉鎖する方向に付勢されている。同
じく前記フロントサイドプレート２には第３図に示すよ
うに前記第２吸入室５　ｂと吸入行程初期、すなわちシ
リンダ１に対しロータ１１が最も接近するトップ位置Ｔ
、Ｐと先行するベーン１２との間の作動室１５とを連通
ずる副吸入孔２ら作動室１５へ圧縮途中のガスを供給し
得るようにしている。この副吸入孔２°２は前記トップ
位置Ｔ、Ｐに可及的に接近させている。

第２図に示すようにシリンダ１の外周に切欠形成した区
画面２３と、前記両サイ・ドブレート２゜３及びリヤハ
ウジング６とにｒり吐出室２４が形成されている。この
吐出室２４と圧縮行程の作動室１５はシリンダ１に透設
した複数の吐出孔２５によって連通されており、これら
の吐出孔２５と対応するように前記区画面２３には逆止
弁２６及びリテーナ２７が止着されている。前記リヤサ
イドプレート３には第１図に示すように前記吐出室２４
とリヤハウジング６の後部に形成された油分離室２Ｂと
を連通ずる通路２９が透設されている。：前記リヤサイ
ドプレート３の後端面には前記ラジアルベアリング８を
覆うようにキャップ３ｏが固着され、同キャップ３ｏと
前記油分離室２８とを連通ずるように、リヤサイドプレ
ート３には油吸上孔（図示略）が設けられている。さら
に、同サイドプレート３の前面には前記各ベーン溝１１
ａを互に連通ずる溝３ｂが・刻設され、間溝３ｂと前〉
キャップ３０内部はサイドプレート３に透設した導油孔
３ｃにより連通されている。

さらに、リヤハウジング６の内周面と前記キャップ３０
との間には前記通路２９と対応して油分離用のフィルタ
３１が配設されている。又、リヤハウジング６の外周に
は油分離室２８内の圧縮ガスを外部へ移送すみ吐出口３
２が設けられている。

次に、前述した可変容量型ベーン圧縮機についてその作
用を説明する。

まず、１００％容量での運転時について説明すると、こ
の場合には容量制御器（図示略）の制御作用により、前
記電磁弁１８が消磁状態にあってスプリング２１により
スプール１９及び弁板２０が第１図においてリヤ側へ移
動し還元孔１７を閉鎖している。この状態でロータ１１
が第２図矢印方向へ回転されると、各ベーン１２は先端
がシリンダ１の内周面に摺接してロータ１１とともに回
転される。シリンダ１とロータ１１が最も接近するトッ
プ位置Ｔ、Ｐと同トップ位置Ｔ、Ｐを通過したベーン１
２との間に形成される吸入行程初期の作動室１５は容積
漸増により負圧となり、副吸入孔２２からガスを吸入し
ようとするが還元孔１７が閉鎖されて第２吸入室５ｂへ
ガスが流入しないので、副吸入孔２２からガスが吸入さ
れることはない。

ロータ１１が回転されてベーン１２が主吸入孔１６の始
縁Ｓを通過すると、第１吸入室５ａ内のガスが主吸入孔
１６を経て作動室１５へ吸入される。このガスの吸入は
作動室１５の容積が最大、すなわち作動室１５を形成す
る後続のベーン２３が主吸入孔１６の終縁ｅに至るまで
行なわれる。

後続のベーン２３が主吸入孔１６の終縁ｅを通過してか
ら儲作動室１５の圧縮が始まり、圧縮されたガスは吐出
孔２５から吐出室２４へ圧送される。吐出室２４へ圧送
されたガスは通路２９を通って油分離室２８へ至り吐出
口３２から外部へ吐出される。

次に、能力過剰で小容量運転が要求されるときには、容
量制御器の制御作用により、電磁弁１８が励磁され、そ
のスプール１９が第１図フロント側へ移動され還元孔１
７が開放される。すると、作動室１５が最大容積となっ
て圧縮を開始してから後続のベーン１２ｂが還元孔１７
を通過するまでに圧縮されたガスは回礼１７を通って第
２吸入室５１）へ圧送され、さらに同吸入室５ｂから副
吸入孔２２を経て吸入行程初期の作動室１５へ供給され
る。このとき、作動室１５へ入ったガスはある程度圧縮
されて高圧となっているので、作動室１５内で再膨張し
、圧力が低下する。この圧縮ガスが膨張する見には、そ
のガスの圧力により作動室１５の先行するベーン１２力
光−タロ転方向へ押圧される力を受け、ロータ１１の回
転が促進さシれる。

一方、作動室１５を形成する後続のベーン１２が還元孔
１７を通過してからは実質的な圧縮が行なわれる。従っ
て、この実施例では作動室１５の最大容積をＶｏとし、
後続のベーン１２が還元孔１７を通過した時点での作動
室の容積を■とすると、最大で（Ｖｏ　−Ｖ　１の容積
性だけ容量ダウンすることが可能である。この最大容量
ダウン率（Ｖｏ−Ｖ）／　Ｖｏ以下の容量制御を行なう
ときには、制御装置により電磁弁１８の励磁時間を短か
くしてやればよい。

さて、本発明第一実施例においては、フロントハウジン
グ４内の吸入室５を第１吸入室５ａと第２吸入室５ｂに
分割し、圧縮行程初期の圧縮ガスを還元孔１７から第２
吸入室５ｂへ圧送し、さらに副吸入孔２２から吸入行程
初期の作動室１５へ供給するようにしたので、圧縮ガス
を作動室１５内で再膨張させてそのエネルギーをロータ
回転促進力として利用することができ、動力損失を少く
することができる。又、このように圧縮ガスの再膨張を
ロータ回転力に転化することができるので、還元孔１７
の位置をある程度吐出孔２５寄りに設けても動力損失を
考慮する必要がなく、従って、還元孔、１７の開口位置
の自由度を増すことができる。

次に、本発明の第二実施例を第４図について説明する。

こ・の実施例はフロントハウジング４に一体形成した＠
１及び第２の吸入室５ａ、５ｂを区画形成する隔壁１３
に対し１６両吸入室５ａ　、５ｂを連通し得る連通孔３
３を透設するとともに、隔壁１３゛の第２吸入室５ｂ側
壁面には前記連通孔３３を開閉し得る逆止弁３４をボル
トにより止着した点に特徴があるが、その他の構成は前
記第一実施例と同様である。従って、この第二実施例は
１００％容量での運転時には第１吸入室５ａのガスが連
通孔３３を通って第２狼入室５ｂへ移動し、さらに副吸
入孔２２を通って吸入行程初期の作動室１５へ供給され
るので、作動室が負圧になるのを防止して動力損失をよ
り少くすることができる。

なお、１００％容量での運転時に第２吸入室５１）へも
冷たいガスが吸入されるので、シャフトシール機構１０
を第２吸入室５ｂ内に位置させてもよく、従って、隔壁
１３の形状を前記第一実施例のようにシール機構１０を
包み込むような形状にしなくても済み、それだけ隔壁１
３の形状を簡素化することができる。

また、第５図〜第８図に示した第三実施例においては、
第１吸入室５ａ′がリヤハウジング６ａ内゛に、そして
第２吸入室５　ｂ’がフロントハウジング４内にそれぞ
れ配設されたところに特徴があり、他の構成及びその作
用は第一の実施例とほぼ同様のため、詳しい説明は省略
する。そして、さらに第９図〜第１１図に示した第四実
施例においては、第１吸入室は省略してＣｐ　＋）ンダ
１に設けられた吸入口１４＃を介して、吸入冷媒が作動
室１５に直接導入されるようにするとともに、第２吸入
室５Ｎ）“をフロントハウジング４内に設けたところに
特徴があり、他の構成及びその作用は同じく第一実施例
とほぼ同様のため、詳しい説明は省略する。

又、本発明は次のような実施例で具体化することもでき
る。

（１）前記実施例では主吸入孔１６を局部的に設けたが
、この始縁Ｓを副吸入孔２２側へ延長すること。このよ
うにすれば、第一実施例においても１００％容量での運
転時に吸入行程初期の作動室１５番と生じる負圧を軽減
することができる。

（２）還元孔１７の形状をロータ１１から突出している
ベーン１２の断面形状と同じかそれよりも小さく形成す
ること。このようにすれば、１００％容量での運転時ベ
ーン１２が還元孔１７を通過する際、圧縮途中のガスが
吸入行程の作動室へ漏れるのを防ぐことができる。・ （３）還元孔１７の開閉を圧縮機内に内蔵された電磁弁
で直接行う倚りに、交互に切換えられる吐…圧及び吸入
圧によって還元孔ｔ゛７を開閉動作するスプールを配設
し、該スプールに供給される吐出圧及び吸入圧のパイロ
ット圧を適宜切換える電磁弁を圧縮機外部に配設するこ
と。

以上詳述したように本発明は、小容量運転時にある程度
圧縮されたガスを吸入行程初期の作動室に流入させて再
膨張させ、そこで再膨張エネルギ。

−をロータの回転運動を促進する力として利用し、゛動
力損失を小さくすることができ、又、１００％容量での
運転時にも吸入初期状態の給圧をなくして動力損失をな
くすことができ−る効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の可変容量型ベーン圧縮機の第一実施例
を示す縦断面図、第２図は第１図のＩ−１線断面図、第
３図は第１図の１Ｉ−１線断面図、第４図は本発明の第
二実施例を示すフロントハウジングの横断面図であり、
第５図は第三実施例を示す縦断面図（第６図におけるＶ
−■断面図）、第６図は第５図におけるＶｌ−Ｖｌ断面
図、第７図は第５図における■−■断面図、第８図は第
５図におけるＳ’！Ｉｌ−■断面図であり、又、第９図
は第四実施例を示す縦断面図、第１０図は第９図におけ
るＸ−Ｘ断面図、第ｉｔ図は第９図におけるＸｌ−Ｘｌ
断面図である。 シリンダ１、フロント及びリヤのサイドプレート２，３
、フロントハウジング４、第１及び第２の吸入室５　ａ
＋　５　Ｊ回転軸９、ｃｌ−１１１、ベーン１２、隔壁
１３、作動室１５、主吸入孔１６、還元孔１７、電磁弁
１８、副吸入孔２２、連通孔３３、逆比弁３４゜ 特許出願人　　　株式会社豊田自動織機製作所代　理　
人　　　弁理士　恩　１）博　宣第１図 ４８８− 第２図 第３図 １人 １１４図 第５図 コ ＝４８５ 第６図 昭和５６年１２月１０口 特許庁館島田春樹　殿 １、事件の表示 特願昭５６−１７４１４２ ２、発明の名称 可変容量型ベーン圧縮機 ３、補正をする者 事件との関係　　　特許出願人 ４、代理人 ５、　　　　　　の日付 ６、補正の対象 明細書の特許請求の範囲、発明の詳細な説明の欄及び図
面７、補正の内容 （１）明細書の特許請求の範囲の欄の記載を別紙のとお
と」と補正します。 （３）同第５ｊ［第７行の「初期の圧動室」の記載を、
「初期の作動室」と補正します。 （４）同第８買第４行〜第６行の「はぼ一致している。 」の記載を、「はぼ一致させ、始縁ａは前記後続のべ−
７１１１）の後面に近いところに位置させている。」と
補正します。 （５）同第９貞第４行の「供給し得るよう」の記載を、
「供給して再膨張させるよう」と補正しｔ−！。 （６）　　同第９頁第６行と第７行との間に次の記載を
挿入します。 「　ところで、本発明においては圧縮動作途中の作動室
１６のガスを還元孔１７．第２吸入室５ｂ及び剛吸入孔
！２により吸入行程初期の作動室１５へ導ひいて再膨張
させ、吸入行程初期の作動室１６に発生する負圧を正圧
に上昇させることが要件である。従って、これを満足す
るように還元孔１７の開口位ｆ（あｔ）後続べ一７１２
１）へ近ずくとガス圧が低すぎて前記負圧を正圧にでき
ない）、あるいは還元孔１７と副吸入孔２２の大きさが
設定される。」（η　同第１１１第１８行の「ベーン２
８」の記載を、「ベーン１２Ｊと補正します・ （８）同第１８頁第１行の「、圧力が低下する。」の記
載を、「、同作動室１５の容積断増Ｅより生ずる負正に
打ち−って同室１５を正圧に上昇させる。」と補正しま
す。 （９）同第１８ｊ［第１２行〜第１５行の「この最大容
量６．６６．短かくしてやればよい。」の記載を削除し
ます。 に）同第１４貞第８行の「供給する」の記載を、「供給
して再膨張させ同室１５に生じる負圧を正圧に質える」
と補正します。 （ロ）同第１６員第１７行と第１８行との間に次の記載
を挿入します。 「しかし、この別例の場合には小容量運転時に吸入行程
初期の作動室１６へ圧入された圧縮途中のガスが主吸入
孔１６から第１吸入室５ａへ逃げ易くなるので、あまり
近づけると問題である。」 （ロ）図面中、第１図を別紙のとおり補正します。 「２、特許請求の範囲 １　シリンダ内にはベーンを有するロータを回転可１＠
に内装し、同シリンダの前後両端面にはフロント及びリ
ヤのサイドプレートを接合固定し、第１吸入室と縞２吸
入室を形成し、前記ｗ、ｌ吸入室には外部からガスを吸
入する吸入口を開口し、前記シリンダ、両サイドプレー
ト、ロータ及びベーン等により形成される作動室に＃ｉ
、前記第１吸入室からガスを吸入する九めの主吸入口を
開口するとともに、圧縮されたガスを外部へ吐出するた
めの逆止弁を有する吐出孔を開口し、さらに圧縮動作途
中のガスを前記第２吸入室へ導くための還元孔を設け、
前記吸入行程初期の作動ｗｉＫは前記第２吸入室から前
記圧縮途中副吸入口を開口し、前記還元孔には負荷状Ｉ
ＩＫ応じて開閉される開閉弁を設けたことを特徴とする
可変容量型ベーン圧縮機。 ２　主吸入孔の終縁は最大吸入容積のｎ＊ｍｔｉ形成す
る後続のベーンの前轍とほぼ同じ位置にある特許請求の
範囲ｗｃ１項記載の可変容量減べ一／圧ａｌ！。 ８　副吸入孔はシリンダに対しロータが最も近接するト
ップ位置付近の吸入性ｌｊＡ極初期の作動Ｗ１に開口さ
れている特許請求の範囲第１項記載の可変容量塵ベーン
圧縮機。 ４　主吸入孔の始縁は　大吸入　積の作動室を形成する
後続のベーンに近い位置にある特許請求の範囲第１項記
載の可変容量型ベーン圧縮機。 ６　シリンダ内圧はベーンを有するロータを回転可能に
内装し、同シリンダの前後両端面にはフ四ント及びリヤ
のサイドプレートを接合固定し、第１吸入室と第２吸入
憲を区画形成し、それらを隔離する隔壁Ｋｔｉ菖ｌ及び
第２の吸入室を連通する連通孔を透設してこの連通孔に
第２吸入室から＠１＠入室へのガスの逆流を防止する逆
止弁を設け、前Ｖ、第１吸入室には外部からガスを吸入
する吸入口をＷＩＡ口シ、前記シリンダ、両サイドプレ
ート、ロータ及びベーン等により形成される作動室には
、前記第１吸入室からガスを吸入する九めの主吸入孔を
開口するとともに、圧縮されたガスを外部へ吐出するた
めの逆止弁を有する吐出孔を開口し、さらに圧縮動作途
中のガスを前記＠２吸入室へ導くための還元孔を設け、
前記吸入行程初期の作動室には前記第２吸入室から前記
圧縮途中のガスを吸入Ｌ？ｆｉＪｆ’Ｎ勢鼠八工長ｌ羞
Ｊせへための副吸入孔を開口し、前記還元孔ＫＦｉ負荷
状１ａＫ応じて開閉される開閉弁を設けたことを特徴と
する可変容量型ベーン圧縮機。　」

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　シリンダ内にはベーンを有するロータを回転可能に
   内装し、同シリンダの前後両端面にはフロント及びリヤ
   のサイドプレートを接合固定し、第１吸入室と第２吸入
   室を形成し、前記第１吸入室には外部から・ガスを吸入
   する吸入口を開口し、前記シリンダ、両サイドプレート
   、ロータ及びヘ−ン等により形成される作動室には、前
   記第１吸入室からガスを吸入するための主吸入孔を開口
   するとともに、圧縮されたガスを外部へ吐出するための
   逆圧弁を有する吐出孔を開口し、さらに圧縮動作途中の
   ガスを前記第２吸入室へ導くための還元孔を設け、前記
   吸入行程初期の作動室には前記第２吸入室から前記圧縮
   途中のガスを吸入するための副吸入孔を開口し、前記還
   元孔には負荷状態に応じて開閉される開閉弁を設けたこ
   とを特徴とする可変容量型ベーン圧縮機。 ２　主吸入孔の終縁は鏝大吸入容積の作動室を形成する
   後続のベーンの前縁とほぼ同じ位置にある特許請求の範
   囲第１項起載の可変容量型ベーン圧縮機。 ３　副吸入孔はシリンダに対しロータが最も近接するト
   ップ位置付近の吸入行程初期の作動室に開口されている
   特許請求の範囲第１項記載の可変容量型ベーン圧縮機。 ４　主吸入孔の始縁は副吸入孔へ可及的に接近した位置
   にある特許請求の範囲第１項記載の可変容量型ベーン圧
   縮機。 ５　シリンダ内にはベーンを有するロータを回転可能に
   内装し、同シリンダの前後両端面にはフロント及びリヤ
   のサイドプレートを接合固定し、第１吸入室と第２吸入
   室を区画形成し、それらを隔離する隔壁には第１及び第
   ２の吸入室を連通ずる連通孔を透設してこの連通孔に第
   ２吸入室から第１吸入室へのガスの逆流を防止する逆比
   弁を設け、前記第１吸入室には外部からガスを吸入する
   吸入口を開口し、前記シリンダ、両サイドプレート、ロ
   ータ及びベーン等により形成される作動室には、前記第
   １吸入室からガスを吸入するための主吸入孔を開口する
   とともに、圧縮されたガスを外部へ吐出するための逆止
   弁を有する吐出孔を開口し、さらに圧縮動作途中のガス
   を前記第２吸入室へ導くための還元孔を設け、前記吸入
   行程初期の作動室には前記第２吸入室から前記圧縮途中
   のガスを吸入するための副吸入孔を開口し、前記還元孔
   には負荷状態に応じて開閉される開閉弁を設けたことを
   特徴とする可変容量型ベーン圧縮機。