JPS611887A - 回転圧縮機 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は、回転圧縮機、特に自動車用ターラシステムの
冷媒圧縮機として有用な可変容量型の回転圧縮機に関す
るものである。

（従来技術） 自動車用ターラシステムに用いられる冷媒圧縮機用の回
転圧縮機は、自動車の燃費向上という要求に応じて、そ
の容量を変更することにより消費動力を軽減する可変容
量型の回転圧縮機が考案されている。例えば、特開昭５
８−１２８４８７号公報に開示さる様に、圧縮機本体に
複数個のバイパス孔（作動室と吸入室とを連通ずる）を
設け、バイパス孔に交差させて設けたシリンダ穴に摺動
可能に設けたスプールによりバイパス孔群を順次開閉さ
せることにより、回転圧縮機の吐出容量を制御するもの
が考案されている。

（発明が解決しようとする問題点） 種々の条件を考慮すると、回転圧縮機は、吐出容量の可
変範囲が広範囲で、連続的に容量を変化することができ
、しかも小型のものが要望される。

そのため、上述バイパス孔群は、作動室が最大容積にあ
る状態から、最小容積となる状態の間において、吸入室
と作動室を連通ずるように配設される必要がある。とこ
ろが、従来のようにバイパス孔群を直線上に配設するの
みでは、ロータ等が円筒状であるため、その要望を満足
することができないという問題がある。

さらに、発明者らの実験研究によると、容量制御時の消
費動力軽減するためには、最大容積の状態から容積減少
の段階に入った作動室でも特に初期（最大容積）の状態
において、作動室と吸入室とを大面積のバイパス孔で連
通ずると効果があることが判明した。ところが、バイパ
ス孔の径をヘーン幅（肉厚）より大きくすると、ベーン
によって区画されて隣接する各々の作動室が連通してし
まうという問題があり、バイパス孔の径は制限されるも
のであった。このため、圧縮機の高回転域においては、
作動室より冷媒が十分に吸入室にバイパスされず、消費
動力が軽減されないという問題があった。

（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、本発明は、圧縮機本体を
形成するハウジングに、ロータの回転に伴なって作動し
つつ容積変化を繰り返す作動室と、容積増加の行程に入
った作動室に吸入通路を介して連通される吸入室と、吐
出圧力に達した作動室に吐出ボートを介して連通される
吐出室生を形成した回転圧縮機において、前記ハウジン
グに設けられて容積減少の段階に入った前記作動室と前
記吸入室とを連通し、かつ直線上に沿って配設される複
数個の第１バイパス孔と前記ハウジングに設けられて容
積減少の段階に入った前記作動室と前記吸入室とを連通
ずる第２バイパス孔とを備え、前記作動室が前記吸入通
路と連通を断って容積減少の段階に入ったとき前記第１
バイパス孔および第２バイパス孔のうち少なくとも１つ
が前記作動室と前記吸入室とを連通ずることによるもの
である。

（作用） 回転圧縮機の作動室が圧縮行程の初期にあって、即ち作
動室が吸入通路との連通を断って容積減少する段階に入
った時にあって、第１バイパス孔及び第２バイパス孔の
うち少なくとも１つが作動室と吸入室を連通していると
、そのバイパス孔より作動室内の作動流体が吸入室へバ
イパスされる。

よって、圧縮行程の初期にある行動室内の作動流体が吸
入室へバイパスされたことにより、作動室を圧縮するた
めの消費動力は軽減されると同時に、その吐出量は減少
する。

また、直線上に配設される第１バイパス孔と、第２バイ
パス孔を設けたことにより、作動室の容積が最大から最
小となる範囲において、そのバイパス孔が作動室と吸入
室を連通ずることが可能となり、そバイパス孔を順次開
閉して作動室から吸入室へバイパスされる量を制御する
ことによって、吐出容量の可変範囲を広範囲しかも連続
的にすることができる。

（発明の効果） 本発明は、第１バイパス孔と第２バイパス孔を設けると
いう簡単な構成でもって吐出容量の可変範囲が広範囲で
、連続的に容量を変化することができ、しかも小型の可
変容量型の回転圧縮機を提供することができる。さらに
、容量制御時の消費動力が従来のものよりも軽減される
という優れた効果を発揮する。

（実施例） 次に、本発明の一実施例について説明する。第１図は本
実施例の縦断面図、第２図は第１図の■−ＩＩ断面図で
ある。第１．２図において、１はコンプレッサ外形を形
成する円筒状のハウジングで、このハウジング１内には
円筒状のシリンダ２が配設され、このシリンダ２内には
シリンダ２の中心より偏心してロータ３が配設されてい
る。このシリンダ２とロータ３のフロント側端面にはフ
ロントプレート４が配設され、リヤ側端面にはりャプレ
ート５が配設されており、フロントプレート４とシリン
ダ２、リヤプレート５とシリンダ２とは互いにボルト６
．７によって固定されている。ロータ３には、ロータ中
心を貫通するベーン溝８ａが周方向に９０°離れて２ケ
所設けてあり、このベーン溝りａ内にはベーン８が摺動
自在に挿入されている。そして、このベーン８とシリン
ダ２の内壁と、フロントプレート４とリヤプレート５と
によって作動家人が区画形成される。また、ロー□り３
のフロント側端面にはフロントシャフト３ａが一体形成
されており、リヤ側端面にはりャソヤフト３ｂだボルト
９により固定されている。そして、フロントシャフト３
ａはフロントプレート４に軸受１０を介して軸支され、
リヤシャフト３ｂはりャプレート５に軸受１１を介して
軸支されている。フロントプレート４のさらにフロント
側にはフロントハウジング１２．が配設され、一方、前
記ロータ３、シリンダ２、リヤプレート５を包む様にし
てリヤハウジング１３が配設されている。

フロントハウジング１２とフロントプレート４とリヤハ
ウジング１３とは、ボルト１４にて相互に固定されてい
る。

また、フロントプレート４とフロントハウジング１２と
によって吸入室Ｂが形成され、リヤハウジング１３とを
前記シリンダ２とによって吐出室Ｃが形成され、リヤハ
ウジング１３とリヤプレート５によって油分離室りが形
成されている。油分離室りには、吐出冷媒中のオイルを
分離するオイルセパレータ１６が配設されている。さら
に、リヤハウジング１３には油分離室りへ吐出された冷
媒を冷凍サイクルの凝縮器に吐出するための吐出ボート
５０が設けられている。なお、前記ハウジング２には作
動室Ａの冷媒を吐出室Ｃに導くための吐出通路１７が設
けられており、前記フロントプレート４には吸入室Ｂか
らの冷媒を吸入する吸入通路２５が設けられている。

フロントプレート４には、第２図、第３図（８）に示す
様に、第１バイパス孔１８ａと第２バイパス孔１８ｂが
設けられて容積減少する段階に入った作動室Ａと吸入室
Ｂを連通している。ここで、第１バイパス孔１８ａ、第
２バイパス孔１８ｂ　設けられる位置は、作動室Ａが圧
縮行程の初期において冷媒がバイパスされるように決定
される。即ち、作動室Ａが圧縮行程の初期のとき、つま
り吸入通路との連通を断って容積減少する段階に入った
ときに、少なくとも１つ以上のバイパス孔が連通ずるよ
うに第１バイパス孔ｌｅａ、第２バイパス孔１８ｂが配
設されている。さらに、その詳細を説明する。

フロントプレート４には、第２図、第３図（ａｌに示す
様に、容積の減少する段階に入った（圧縮行程にある）
作動家人と吸入室Ｂとを連通ずる４つの第１バイパス孔
１８ａが、直線上に沿って配設されており、またフロン
トプレート４には、これらの第１バイパス孔群１８ａと
交差する第１スプール孔１９ａが設けられている。実際
は、第３図（ｂｌに示すように、このフロントプレート
４の作動室Ａ側は前記第１バイパス１８ａがあり、吸入
室Ｂ側には長孔５０があり、両者はスプール孔１９ａに
よって通過している。第１スプール穴１９ａ内には、第
１スプール２０ａが摺動可能に設けられている。第１ス
プール穴１９ａの一端と第１スプール２０ａの間に第１
コントロール室２１ａが形成され、この第１コントロー
ル２１ａは通路２２ａを介して、吐出室Ｃもしくは容積
減少途中にある作動室への高圧冷媒が導入されている。

一方、この第１スプール穴１９ａの他端には、キャップ
２３ａの一端の支持されたばね２４ａが配設されており
、第１スプール２０ａの第１バイパス孔群１８ａを開く
方向に付勢されている。この第１スプール２０ａの移動
によって第１バイパス孔群１’８　ａが順次開閉制御さ
れる。

同様に、フロントプレート４の吸入通路２５および第１
バイパス孔群１８ａの間には、容積減少途中にある作動
家人と吸入室ＩＢと連通させる第２バイパス孔１８ｂが
配設されている。

この第２バイパス孔１８ｂと交差する第２スプール穴１
９ｂが設けられている。第２スプール穴１９ｂには、第
２スプール穴１９ｂには、第２スプール２０ｂが摺動可
能に設けられている。この第２スプール穴１９ｂの一端
には、通路２２’ｂを介して同様に高圧冷媒が導入され
る第２コントロール室２１ｂが形成され、他端にはキャ
ップ２３ｂが支持されて、かつ、第２バイパス孔１８ｂ
を開く方向に第２スプール２０ｂを付勢するばね２４ｂ
が配設されている。

そして、第１．第２コントロール室２１ａ、２１ｂ内の
圧力とばね２４ａ、２４ｂの付勢力のそれぞれの釣り合
いにより第１．第２スプール２０ａ、２０ｂの位置が制
御され１、第１．第２バイパス孔１８ａ、１８ｂの開口
面積が制御される。

ここで、作動室Ａが圧縮行程の初期において、第１バイ
パス孔１８ａの少なくとも１つ、もしくは、第２バイパ
ス孔１８ｂが作動室Ａと吸入室Ｂとを連通しており、必
ず両バイパス孔のうち少なくとも１つが作動室Ａと吸入
室Ｂとを連通している。

また、直線上に設けられた第１バイパス群１８ａと第２
バイパス１８ｂを組合せることによって作動室Ａの容積
が最大から最小となる範囲において、両バイパス孔が作
動室と吸入室を連通ずることが可能となる。

なお、このバイパス孔の径は、ずべてベーン８の内厚よ
りも小さいものである。

第４図に電磁弁１５と上記容量制御用箱１．第２スプー
ル１８ａ、１８ｂ機構との配置を模式的に示す。吐出室
Ｃもしくは容積減少途中にある圧縮家人から高圧冷媒を
圧力導入通路２２ａを通じて第１．第２コントロール室
２１８．２１ｂに導く。電磁弁１５が閉じている状態で
はコントロール室２１ａ−、２Ｉｂ内は、通路２２ａ、
２２ｂを介して導かれた高圧冷媒により高圧となる。こ
の第１．第２コントロール室２１ａ、２１ｂ内の圧力と
ばね”１４ａ、　　２４ｂとの釣り合う位置で第１゜第
２スプールｊＯａ、　、２０　ｂは、それぞれ静止する
。もし、電磁弁１５を完全に閉じた状態に維持すればコ
ントロール室２１ａ、２１ｂの圧力は上昇し、ばね２４
ａ、２４ｂの付勢力に打ち勝って、第１．第２バイパス
孔１８ａ、１８ｂは、第１゜第２スプール２０ａ、２０
ｂによって完全に閉じられる。そのため、作動室Ａと吸
入室Ｂとを連通ずるバイパス孔１８．ａ、１８ｂが閉じ
られることになるため、作動室Ａ内の冷媒は、吸入室Ｂ
にバイパスされることなく、全て圧縮されて、吐出する
ことになり、回転圧縮機の吐出容量は、１００％となる
。

一方、電磁弁１５が開かれた状態では作動室Ａから圧力
導入通路２２を通じて導かれた高圧冷媒が電磁弁１５を
通って低圧側吸入室Ｂに逃がされるため、第１．第２コ
ントロール室２１ａ、２１ｂ内の圧力は低下し、第１．
第２スプール２０ａ。

２０ｂはばね２４ａ、２４ｂの付勢力により移動し、第
１．第２バイパス孔１８ａ、、１８ｂは開けられる。そ
のため、作動室Ａ内の冷媒は、一部吸入室Ｂにバイパス
され、コンプレッサの容量部小さくなる。

以上の作動をもとに、電磁弁３５ＯＮ−ＯＦＦを繰り返
せば、コントロール室２１ａ、２１ｂの圧力を任意にコ
ントロールでき、そして、第１゜第２スプール２０ａ、
２０ｂの位置を連続的にコントロールでき、その結果、
回転圧縮機の吐出量を連続制御することになる。

なお、第１スプール２０ａ、第２スプール２０ｂに付勢
力を与えるそれぞれのばね２４ａ、２４ｂの設定荷重は
、適宜選択されるものである。

（ここでは、コントロール室２１ａ、２　ｌ　ｂヨリ圧
力を受ける面積は、第１．第２スプール２０ａ。

２０ｂで同一とする。） すなわち、ばね２４ａ、２４ｂの設定荷重を同一にする
と、第１．第２スプール２０ａ、２０ｂは同時に第１．
第２バイパス孔１８ａ、１８ｂを開放する。また、ばね
２４ａの設定荷重をばね２４ｂの設定荷重より小さくす
ると２．第１スプール２０ａは第１バイパス孔１８ａを
、第２バイパス孔１８ｂが第２スプール２０ｂによって
開放されるより先に開放する。また、逆の場合は、第２
バイパス孔１８ｂが第１バイパス孔１８ａよりも先に開
放されることとなる。

ここで、消費動力を軽減するという点では、第１、第２
バイパス孔１８ａ、１８ｂは同時に開放される。もしく
は、第２バイパス孔１８ａが第１バイパス孔１８ａより
先に開放される方が望ましい。以下に説明する作動にお
いては、便宜上ばね２４ａ、２４ｂの設定荷重を同一と
して第１．第２バイパス孔１８ａ、１８ｂが同時に開放
されるものとして説明する。

次に、上記構成よりなる本実施例の作動について説明す
る。

電磁クラッチを介して自動車走行用エンジン（図示せず
）の駆動力がフロントシャフト３ａ伝わるとフロントシ
ャフト３ａは回転し、同時にローター３もシリンダ２内
を回転する。この回転により圧縮室Ａの容積が変動し、
容積が増加する部位では冷凍サイクルの蒸発器（図示せ
ず）より導かれた冷媒がフロントハウジング１２に設け
た吸入ポート（図示せず）より吸入室Ｂに吸入され、フ
ロントプレート４に設けた吸入通路２５を介して圧縮室
Ａ内に吸入される。ロー、ター回転に伴って作動室Ａは
、吸入通路２５との連通を断って容積が減少して圧縮行
程になる。さらに、作動室への容積が減少して作動室Ａ
の圧力が吐出圧力に達すると、高圧となった冷媒となっ
た吐出通路孔″１７より吐出弁を介して吐出室Ｃに吐出
される。その後、油分離室りに流出し、オイルセパレー
タ１６内の潤滑油を分離したのち、吐出ボート５０より
凝縮器側に吐出される。

圧縮機が起動する際には、自動車走行時エンジンに大き
な衝撃を与えないためその起動負荷を低減す必要がある
。すなわち、起動時には、第１゜第２バイパス孔ｔ８ａ
、１８ｂを開いて圧縮機の吐出容量を小さくしておく必
要がある。本例の場合起動時には、第１．第２スプール
２０ａ、２０ｂの前後面に圧力差が生じていないため、
スプール２０ａ、２０ｂはばね２４ａ、２４ｂによって
付勢され、第１．第２バイパス孔１８ａ、１８ｂを開い
ている。従って、本例の圧縮機では起動時にエンジンに
衝撃を与えることなく、乗員に不快感を与えな、い。

圧縮機に十分な吐出能力が要求される状態では第１．第
２スプール２０ａ、２０ｂはバイパス孔１８ａ、１８ｂ
を閉じておく必要がある。そのため、電磁弁１５を閉じ
て圧縮室Ａからの高圧冷媒をすべてコントロール室２１
ａ、２１ｂに導き、この高圧冷媒の圧力がばね２４ａ、
２４ｂの付勢力に打ち勝ち、スプール２０　ａ、　　２
０　ｂは第１゜第２バイパス孔１８ａ、１８ｂを閉じる
。すなわち、通常の運転状態では圧縮機は最大容量で運
転され十分な冷媒能力を発揮する。

一方、車室内が十分に冷房され、圧縮機の吐出能力が過
剰になると、車室内に設けた温度センサ。

低圧配管に設けられた圧力センサなどにより電磁弁１５
に信号が送られ、電磁弁１５が開閉制御される。すると
、圧縮家人からの高圧冷媒が電磁弁１５より分岐通路２
７を通って吸入室Ｂに開放さ□れ、コントロール２１ａ
、２１ｂ内の圧力が下がり第１．第２スプール２０ａ、
２０’ｂがばね２４゜２４ｂの付勢力によって移動しバ
イパス孔１８ａ。

１８ｂを開く。

その結果、吸入通路２５と連通を断って容積が減少する
段階に入った作動室Ａ内の冷媒は、圧縮行程の初期にお
いて両バイパス孔ｔｅａ、ｔａｂのうち少なくとも１つ
を介して吸入室Ｂにバイパスされる。よって吐出容量は
小さくなり、その消費動力は軽減されることとなる。ま
た、圧縮行程の初期において両バイパス孔ｉａａ、１８
ｂの複数が作動室Ａと吸入室Ｂを連通している場合は、
バイパスされる冷媒の量は多くなり、さらにその消費動
力は軽減されることになる。

ここで、第１バイパス孔１８ａ、第２バイパス孔１８ｂ
の開放時期、開放面積はばね２４ａ、２４ｂの設定荷重
、第１．第２スプール２０ａ、２０ｂの受圧面積などの
構成要素によって決めるものである同時に、車室内など
の温度などの条件によって任意に決定することができる
。

次に、他の実施例を第５図に基づいて説明する。

前述の実施例において、第１．第２バイパス孔はそれぞ
れのスプールで開閉されるものであったが、本実施例は
１つのスプールでもって第１、第２バイパス孔を開閉す
るものである。

第５図の要部概略図に示す様に、フロントプレート４に
は前述と同様に直線上に沿フて第１バイパス孔ｔｓ’ａ
が設けられている。この第１バイパス孔群１８′ａは、
第１スプール穴１９′を交差しており、第１スプール穴
１９′内に第１スプール２０′が挿入されている。第２
バイパス孔１８’ｂの一開孔端は、フロントプレート４
の第１バイパス孔群１８′ａと吸入通路２５の間に位置
して、作動家人に開孔している。また他の開孔端は、第
１スプール穴１９′ａ内に開孔している。

よって、第１スプール２０′の移動により第２バイハス
孔１８′ｂは、第１バイパス孔群１８′ａと同様に第１
スプール孔１９′ａを介して作動室Ａと吸入室Ｂとを連
通ずる。ここで、第２バイパス孔１８′ｂが第１スプー
ル穴１９′ａ内に開孔する位置は、第１バイパス孔１８
′ａの開放時期と第２バイパス孔１８′ｂの開放時期と
を考慮して適宜選択するものである。たとえば、図中最
も下に位置する第１バイパス孔１８′ａと同時に第２バ
イパス孔１８′ｂを開放する場合は、第１スプール穴１
９′ａと図中最も下に位置する第１バイパス孔１８’ａ
が交差する位置と同一の位置に第２バイパス孔１８′ｂ
を開孔する。また、第２バイパス孔１８′ｂを第１スプ
ール孔１９′ａの最も下方位置に開孔すると、第２バイ
パス孔１８′ｂは第１バイパス孔群１８′ａより先に開
放される。

以上述べた様に、直線上に沿って配設される第１バイパ
ス孔１８ａと、さらに第２バイパス孔１８ｂを設けたこ
とにより、作動室Ａが最大容積にある状態から、最小と
なる状態の間において広範囲で作動室Ａと吸入室Ｂを連
通ずることが可能となり、可変容量の可変範囲を連続的
にかつ広範囲で制御することが可能となる。さらに、高
回転域でも、作動室Ａ内の冷媒は、両バイパス孔１８ａ
。

１８ｂの少なくとも１つより吸入室Ｂに十分バイパスさ
れるため、その消費動力は第１バイパス孔１８ａだけの
ときよりも軽減される。

なお、上述の実施例において、第２バイパス孔１８ｂ、
１８”ｂは第１バイパス孔群１８ａと一吸入通路２５と
の間に１位置してフロントプレートに設けたが、第１バ
イパス孔群１８’ａを第２バイ六ス孔１８ｂ、１８’−
ｂと吸入通路２５との間に設けてもよい。このときは、
作動室Ａが圧縮行程の初期において、第１バイパス孔群
１８ａのうち少なくとも１つ以上が、作動室Ａと吸入室
Ｂとを連通ずる位置に配設されることが必要である。

また、第２バイパス孔１８ｂ、１８’−ｂは、上述の実
施例においては１つであったが、複数にしても同様の効
果を得られることは言うまでもない。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の回転圧縮機を示す縦断面図、第２図
は第１図におけるｎ−ｎ線に沿う断面図、第３図（ａｌ
は、フロントプレートの要部断面図、第、３図ｆｂ）は
第３図ｆａｔにおける■−■線に沿う断面図、第４図は
作動の説明に供する部分概略図、第５図は他の実施例を
示す図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 圧縮機本体を形成するハウジングに、ロータの回転に伴
   なって作動しつつ容積変化を繰り返す作動室と、容積増
   加の行程に入った作動室に吸入通路を介して連通される
   吸入室と、吐出圧力に達した作動室に吐出通路を介して
   連通される吐出室とを形成した回転圧縮機において、前
   記ハウジングに設けられて容積減少の段階に入った前記
   作動室と前記吸入室とを連通し、かつ直線上に沿って配
   設される複数個の第１バイパス孔と、前記ハウジングに
   設けられて容積減少の段階に入った前記作動室と前記吸
   入室とを連通する第２バイパス孔とを備え、前記作動室
   が前記吸入通路と連通を断って容積減少の段階に入った
   とき前記第１バイパス孔および第２バイパス孔のうち少
   なくとも１つが前記作動室と前記吸入室とを連通するこ
   とを特徴とする回転圧縮機。 ２、前記第１バイパス孔は、このバイパス孔に交差して
   設けられる第１スプール穴に挿入された第１スプールに
   よって開閉制御され、前記第２バイパス孔は、この第２
   バイパス孔に交差して設けられる第２スプール穴に挿入
   された第２スプールにって開閉制御される特許請求の範
   囲第１項記載の回転圧縮機。 ３、前記第１バイパス孔および第２バイパス孔は、前記
   第１バイパス孔と交差して設けられる第１スプール穴に
   挿入された第１スプールによって開閉制御される特許請
   求の範囲第１項記載の回転圧縮機。