JPS6149189A - 可変容量型回転圧縮機 - 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】 艮血立！ 本発明は、ロータ室内でロータが回転させられることに
より容積が変化する圧縮室で圧縮仕事を行う回転圧縮機
に関し、特に圧縮室を完全には圧縮仕事か行われない状
態とすることによって吐出容量を減少させ得るようにし
た可変容量型の回転圧縮機に関するものである。

従太二孜皿 回転圧縮機、例えば冷媒ガス圧縮用ベーン圧縮機の中に
は、シリンダの開口端にサイドプレートが固定されるこ
とによりロータ室が形成され、このロータ室内でベーン
を保持するロータが回転させられることによって容積が
変化する圧縮室に吸入室から冷媒ガスを吸入して吐出室
へ吐出するとともに、その吐出室に連なる油分離室にお
いて吐出冷媒ガス中の油（潤滑油）を分離して貯える構
造のものがある。そして、このような圧縮機において、
冷房負荷が小さくなった場合には、過剰冷房を防止し、
所要動力の軽減を図るために小容量運転状態へ移行させ
ることが行われている。

このような可変容量型の回転圧縮機として、米国特許第
４０６０３４３号明細書には、サイドプレートとシリン
ダの開口端との間にほぼシリンダの中心線周りに回動可
能な状態で回動板が設けられた構造のものが開示されて
いる。この回動板は、ロータとベーンとの端面に接触ま
たは極く近接する状態で配設されると共に、ロータ室側
に開口するバイパス溝を備えて、このバイパス溝がロー
タ回転方向において圧縮行程途上にある前側の圧縮室を
吸入行程途上にある後側の圧縮室ヘベーンの側端を抜け
て連通させる役割を果たす。そして、回動板を油圧等を
利用した駆動装置で回動させることにより、バイパス溝
のロータ回転方向における吐出口側の端の位置を変更し
て吐出容量を変え得るように構成される。

？−５日力（ｎンしよ゛と　る、：ｌｒ′占このような
回動板とロータ及びベーンの端面との隙間が大きいと、
それらの間のシール性が低下してしまうため、回動板の
ロータ側の板面ば、ロータ及びベーンの端面に接触もし
くは極く近接する状態としてシール性を保持することが
必要である。しかしながら、このように回動板を配設す
ることは、組付は時の誤差や加工時の誤差が累積するた
めに容易なことではなく、回動板の特に厚さ方向の加工
精度さらには組付は精度の要求が厳しくなることを避は
得ない。このような問題は、冷媒ガス圧縮用のベーン圧
縮機に限るものではなく、回動板を備えた同様な構造の
回転圧縮機について共通に言えることである。

。　占　で；　るための　ｌ このような問題を解決するために、本発明は、前述のよ
うな回動板を含む可変容量型回転圧縮機において、前記
油分離室に貯えられる高圧の油を利用して、回動板をシ
リンダ開口端面に押し付けるようにしたことをその要旨
とする。すなわち、本発明に係る回転圧縮機は、（ａｌ
前記サイドプレートとシリンダの開口端との間に形成さ
れた一定厚さの隙間内に、ほぼシリンダの中心線周りに
回動可能に設けられ、厚さが上記隙間の厚さより薄くさ
れるとともに、外周部がシリンダの開口端面に面接触可
能とされ、かつ駆動装置によって回動させられることに
よりロータ室に臨む板面に開口するバイパス通路を経て
圧縮行程途上にある圧縮室を吸入側空間へ連通させる回
動板と、（ｂ）その回動板の上記ロータ室に臨む板面と
は反対側の板面とサイドプレートとの間に前記油分離室
に貯えられている高圧の油を導き、その油の圧力で回動
板をシリンダ開口端面に押し付けさせる導圧手段とを含
んで構成される。

災詣土 以下、自動車の車室冷房装置に用いられる冷媒ガス圧縮
用ベーン圧縮機に本発明を適用した場合の一実施例を図
面に基づいて詳細に説明する。

第１図において、２は筒状のシリンダであり、その両端
開口がフロントサイドプレート４及びリヤサイドプレー
ト６でそれぞれ塞がれることによってその内側に横断面
が楕円状のロータ室８が形成されている。一方、それら
の外側は、フロントハウジング１０及びリヤハウジング
１２によって覆われ、かつ両ハウジング１０．１２とシ
リンダ２及び両サイドプレート４．６とが図示しないボ
ルトで締結されて一体的なハウジング１４を構成してい
る。

上記ロータ室８には、円形断面のロータ１６がシリンダ
２の楕円状内周面の短軸上の三箇所に極く近接する状態
で配置されている。このロータ１６の両端面中央部から
は、回転軸１８が突出させられ、軸受２０．２２を介し
て両サイドプレート４．６によって回転可能に支承され
ている。回転軸１８の前輪部はフロントハウジング１０
の中央部に形成された中心孔２４内に延び出し、フロン
トハウジング１０と回転軸１８との気密は、軸封装置２
６によって保たれている。

ロータ１６には、第２図から明らかなように、４枚のベ
ーン２８がそれぞれベーン溝３０によってロータ１６の
外周面から出入り可能に保持されており、かつ後述する
′ａ滑油によってベーン先端がシリンダ２の内周面に押
し付けられるようにされている。その結果、隣合うベー
ン２８．ロータ１６の外周面、シリンダ２の内周面及び
フロント・リヤ両サイドプレート４．６の内側面によっ
て囲まれる気密な複数の圧縮室３２がロータ１６の軸心
に関して対称な位置に形成され、回転軸１８によってロ
ータ１６が矢印で示す方向に回転させられることにより
それら圧縮室３２の容積が一旦増大した後減少すること
となる。

前記フロントサイドプレート４とフロントハウジング１
０との間には、吸入室３４が形成されており、フロント
ハウジング１０に形成された圧縮機入口３６から冷媒ガ
スがこの吸入室３４内に吸入され、更にフロントサイド
プレート４とシリンダ２とに跨って形成された吸入通路
３８を経て、シリンダ２の内周面に形成された吸入口４
０から容積増大過程にある圧縮室３２に吸入されるよう
になっている。圧縮室３２の容積の減少により圧縮され
た冷媒ガスは、シリンダ２に形成された複数の吐出口４
２から吐出室４４に吐出される。この吐出室４４は、シ
リンダ２の外周面に形成された切欠とリヤハウジング１
２との間に形成されており、吐出室４４内には吐出弁と
してのり−ド弁４６と、そのリフト量を規制するための
規制部材４８とが配設されている。吐出室４４に吐出さ
れた冷媒ガスは、リヤサイドプレート６に形成された連
通孔５０を経て、リヤハウジング１２内に形成された油
分離室５２に至り、ここで図示しないフィルタによって
吐出冷媒ガス中に存在するミスト状の油（潤滑油）が分
離された後、リヤハウジング１２に形成された圧縮機出
口５４から車室冷房装置の冷凍回路に向って送り出され
る。

油分離室５２で分離されたミス１〜状の油は、その下部
に貯えられ、かつリヤサイドプレート６に形成された油
通路５６を経て前記軸受２２に導かれ、更に油溝５８．
ベーン溝３０及び油溝６０にも供給されて、ロータ１６
．ベーン２８及び両サイドプレート４，６間の潤滑を行
うとともにベーン２８をベーン溝３０から押し出す作用
を為すようになっている。６２はシールリングである。

シリンダ２とフロントサイドプレート４との間には、円
環状の回動板６４が設けられている。この回動板６４は
、フロントサイドプレート４の内側面に形成された浅い
円環溝６５内に嵌め入れられて、シリンダ２の中心線の
周りに回動可能に保持されており、上記円環溝６５がフ
ロントサイドプレート４とシリンダ２の開口端との間に
形成された一定厚さの隙間として機能している。そして
、回動板６４は、その厚さが円環溝゛６５の深さより僅
かに薄くされるとともに、ロータ室８に臨む内側面の外
周部分がシリンダ２の開口端面に面接触可能とされてい
る。

この回動板６４には、それを厚さ方向に貫通する２個の
第一貫通穴６６が第３図から明らかなように回動板６４
自体の中心線に関して対称な位置に設けられており、ま
た、フロントサイドプレート４には、それを厚さ方向に
貫通してこれら第一貫通穴６６と連通ずる２個の第二貫
通穴６８が中心線に関して対称な位置に形成されている
。第一貫通穴６６は、ベーン２８の前側にある（先行側
の）圧縮行程途上の圧縮室３２を後側にある（後行側の
）吸入行程途上の圧縮室３２に連通させるバイパス通路
としての役割を果たすものであって、ほぼロータ１６の
回転方向に沿って円弧状に、かつベーン２８の厚さ寸法
より十分長く形成されている。この第一貫通穴６６に第
二貫通穴６８が連通し、吸入室３４と容積増大過程にあ
る圧縮室３２とを連通させた状態とするため、これら貫
通穴６８及び６６を経て、成る程度は吸入室３４から冷
媒ガスが吸入されることとなるが、吸入室３４の冷媒ガ
スは、主に前記吸入通路３８を経て吸入口４０から容積
増大過程にある圧縮室３２に吸入されることとなり、第
二貫通穴６８は、吸入通路と言うよりは、むしろ圧縮行
程途上にある圧縮室３２を第一貫通穴６６と共同して吸
入室３４へ連通させるバイパス通路として機能するとい
うことができる。

回動板６４には、ロータ１６とは反対側に突出するピン
７２が固設されており、フロントサイドプレート４に形
成された円弧穴７４を経てピストン７６に形成された長
大７８に緩く嵌入させられている。このピストン７６は
、フロントサイドプレート４に形成されたピストン室８
０内に配設されている。

ピストン室８０は、第３図がら明らかなように、フロン
トサイドプレート４の前記回転軸１８を支承するボス部
の近傍に形成された有底穴の開口部が、閉塞部材８２に
よって閉塞されることにより形成されている。上記ピス
トン７６は、このピストン室８０内に回動板６４の接線
方向に摺動可能に嵌合されている。それによってピスト
ン室８゜は、ピストン７６の一端側の第−室８４と他端
側の第二室８６とに仕切られており、ピストン７６は予
圧縮されたスプリング８８によって第二室８６の容積を
減少させる向きに付勢されている。そして第−室８４は
、連通孔８７によって前記吸入室３４に連通させられて
おり、吸入室３４の冷媒ガス圧力がピストン７６の第一
受圧面９０にそれを第二室８６側へ移動させる向きに作
用するようになっている。

一方、第二室８６は、第４図から明らかなように、フロ
ントサイドプレート４．シリンダ２及びリヤサイドプレ
ート６に跨がって形成された油通路９２によって前記油
分離室５２に連通可能とされており、油分離室５２の下
部に貯えられた高圧の油が油通路９２を経て第二室８６
に導かれ、ピストン７６の第二受圧面９４にそれを第−
室８４側へ移動させる向きに作用するようになっている
。

この油通路９２の途中、特にフロントサイドプレート４
の部分には、第４図に示すように開閉弁９６が設けられ
ている。この開閉弁９６は、油分離室９２からの浦の圧
力を受ける球状の弁子９８と、この弁子９８と共同して
油通路９２を遮断する弁座１００と、通常はこの弁座１
００に弁子９８が着座することを許容するが、吸入室３
４の冷媒ガス圧力が設定値以下に低下した場合には前進
して、弁子９８を弁座１００から押し上げるピストン１
０２とを備えている。このピストン１０２は吸入室３４
に開口するピストン室１０４内に気密に且つ摺動可能に
嵌合されてお゛す、スプリング１０６によって弁子９８
を弁座１００から押し離す向きに付勢されている。また
、このピストン１０２には、フロントハウジング１ｏに
形成された連通孔１０８を経て、大気圧がスプリング１
０６の付勢方向と同じ方向に作用する一方、吸入室３４
の吸入冷媒ガス圧力がそれとは逆向きに、すなわち後退
方向に作用するようになっている。

油通路９２の開閉弁９６と油分離室５２との間の部分か
らは、分岐通路１１０が分岐させられ、前記回動板６４
のロータ１６とは反対側の板面と前記円環溝６５の底面
との間の隙間を常時油分離室５２に連通させている。し
たがって、この隙間に油分離室５２の下部に貯えられた
高圧の油が供給されることとなるが、回動板６４の外周
面と円環溝６５の周壁との間及び円環溝６５の底面と回
動Ｆｊ、６４の板面との間には、それぞれシールリング
１１２及び１１４が配設されて油密が保たれており、油
分離室５２の浦の圧力は、回りｊ板６４と円環溝６５と
の間のこれらシールリング１１２及び１１４によってシ
ールされた円環状の受圧部分に、回動板６４をシリンダ
２の開口端側に向って押す向きに作用することとなる。

そして、これらシールリング１１２及び１１４と、上記
分岐通路１１０と、油通路９２の分岐通路１１０が分岐
する分岐点から油分離室５２側の部分とが、油分離室５
２に貯えられている油を回動（反６４と円環溝６５との
間に導き、回動板６４をシリンダ２の開口端面に押し付
けさせる導圧手段を構成している。

なお、第１図に示すように、回動板６４の内周面と円環
溝６５の内周壁面との間にもシールリング１１６が配設
されて、前記ベーン溝３０等に存在する油が円環溝６５
及び円弧穴７４を経て前記第二室８６へ入ることが防止
されている。

この圧縮機は、回転！［１１１８が図示しない電磁クラ
ッチを介して自動車の駆動源であるエンジンに連結され
て使用されるのであるが、冷房負荷が大きく、大きな吐
出容量を必要とする状態では、冷媒ガスの吸入圧力が高
いため、第４図に示すピストン１０２がスプリング１０
６の付勢力に抗して後退させられた状態にあり、弁子９
８が弁座１００に着座することにより油通路９２を遮断
している。したがって、第３図に示すピストン７６は、
スプリング８８および吸入冷媒ガス圧力に基づいて第二
室８６側に移動させられた状態にあり、このとき回動Ｆ
ｉ６４に形成された第−貫通穴６６のローフ回転方向に
おいて前記吐出口４２側の端（以下、単に吐出口側端と
称する）は吐出口４２から最も遠いＰｉの位置にあって
、圧縮室３２を仕切る後行側のベーン２８がこの吐出口
側端の位置Ｐ工を通過する直前に圧縮室３２の容積が最
大となり、位置Ｐユから圧縮が開始されるため、圧縮機
は大容量運転を行い、大きな冷房能力が得られる。

このような大容量運転状態が一定時間維持されることに
よって、車室温度が徐々に快適温度に接近し、冷房負荷
が小さくなると、冷媒ガスの吸入圧力が低下し、第４図
に示すピストン１０２がスプリング１０６の付勢力に基
づいて前進させられ、弁子９８を弁座１００から押し離
すことにより油通路９２を開く。その結果、油分離室５
２の下部に貯えられている高圧の油が、第３図に示す第
二室８６に供給されるため、ピストン７６はスプリング
８８及び吸入冷媒ガス圧力に抗して第−室８４側へ移動
させられ、長穴７８とピン７２との係合に基づき、回動
板６４を第３図において時計回りに所定角度回動させる
。それに伴い、第一貫通穴６６の吐出口側端が吐出口４
２側へＰ２の位置まで接近させられ、且つ第−貫通穴６
６と第二貫通穴６８との連通面積が増大させられる。し
たがって、圧縮室３０を仕切る後行側のベーン２８がそ
の吐出口側端の位置Ｐ２を通過するまでは、そのベーン
２８を挟んで高圧側の圧縮室３２からベーン側部を吹き
抜けて低圧側の圧縮室３２へ冷媒ガスが漏れ、更に第一
貫通穴６６と第二貫通穴６８との連通部を経て吸入室３
４へ逃げることが許容されるため、有効な圧縮仕事が行
われず、上記後行側のベーン２８が吐出口側端の位置Ｐ
２を通過した以後から圧縮が開始されることとなって、
圧縮開始時期が遅れるため、圧縮機は小容量運転状態に
移行し、過剰冷房が回避されるとともにエンジンの負担
が軽減される。

冷房負荷が高まってくると、吸入圧力の増大に伴い開閉
弁９６が閉じて、油通路９２が遮断される結果、ピスト
ン７６はスプリング８８の付勢力と第−室８４内の吸入
冷媒ガス圧力とに基づいて第二室８６側へ移動させられ
、回動板６４を第３図において反時計回りに回動させた
状態とし、前述のような大容量運転状態に戻る。このと
き、第二室８６に存在する油は、ピストン室８０とピス
トン７６との隙間から第−室８４側へ僅かづつ漏洩し、
ピストン７６の穏やかな後退が許容される。

このように回動させられる回動板６４と円環溝６５との
間には、油通路９２の一部及び分岐通路１１０を経て油
分離室５２の下部に貯えられた高圧の油が常時供給され
るため、回動板６４はその油の圧力をシールリング１１
２と１１４との間の円環状の受圧面に受けて、シリンダ
２の開口端面に押し付けられた状態に保たれる。したが
って、回動板６４の厚さや組付けの精度を厳しくするこ
となく、回動板６４のロータ１６側の内側面とフロント
サイドプレート４の内側面とが高精度に一平面上におい
て連続した状態に維持され、回動板６４がロータ１６及
びベーン２８の端面に極く近接した位置に保たれるため
、それらの間のシールが適正に為′され、効率のよい圧
縮仕事を行うことができる。しかも、回動板６４の背面
に加えられる油分離室５２の油の圧力は、その外周部背
面の全域にわたって均等に加えられるため、回動板６４
が円環溝６５内において頭かされることがない。

また、この回動板６４を押し付ける油の圧力は圧縮機の
吐出圧に等しく、この吐出圧が大きくなれば回動板６４
への押付は圧力も大きくなるのであるが、回動板６４に
は、上記油による押付は方向とは逆向き、つまりシリン
ダ２の開口端面から押し離す向きに、圧縮行程途上にあ
る圧縮室３２の冷媒ガス圧力や前記ベーン溝３０のヘー
ン２０を押し出すための油の圧力等が作用し、この押し
離す向きの力も吐出圧に成る程度比例する。したがって
、吐出圧が高まり回動板６４の背面に作用する油の圧力
が増大しても、それとは逆向きに作用する圧力もまた増
大し、吐出圧の変動に拘らず回動板６４は常時適正な力
でシリンダ２の開口端面に押し付けられることとなり、
そのため回動板６４を回動させるための所要駆動力がほ
ぼ一定に保たれる利点がある。

以上、本発明の一実施例を詳細に説明したが、これは文
字通り例示であって、その他の態様、例えば回動板６４
を駆動するために、ピストン７６をスプリングによって
第−室８４側へ向って付勢すると共に、第−室８４に油
分離室５２の高圧の油を油通路５６．ベーン溝３０．油
溝６０および円環溝６５等を経て適当に減圧した状態で
導く一方、第二室８６を圧縮行程途上にある圧縮室３２
にガス通路を経て連通させ、そのガス通路に前述のよう
な開閉弁９６を設けるようにし、回動板６４の背面には
独立の導圧通路を経て油分離室５２の油を導くようにす
ることも可能である。更に、回動板６４を回動させる駆
動装置は、ピストン・シリンダ機構に限られるものでは
なく、例えばステ・レピングモータ等適宜のものを採用
することができる。

また、第一貫通穴６６と第二貫通穴６Ｂとの連通部を積
極的に吸入通路の一部として機能させ、第一貫通穴６６
の吐出口側端を吐出口側にずらすと同時に第−貫通穴６
６と第二貫通穴６８との連通面積を減少させて吸入冷媒
ガス量を減少させる構成を採ることもできる。他方、第
二貫通穴６８を省略すること、更には第−貫通穴６６で
はなく有底溝状のバイパス溝を回動板６４に設けること
も可能である。

また、フロントサイドプレート４に円環溝６５を形成す
るのではなく、回動板６４の外周部の外側にシリンダ２
の開口端面とフロントサイドプレート４とに挟まれた状
態でリングプレートを介在させることにより、フロント
サイドプレート４とシリンダ２の開口端面との間に回動
板６４を配設するための隙間を形成することもできる。

また、ロータが円筒状シリンダの内周面の一箇所に極く
近接する状態で偏心配置されたタイプのベーン圧縮機、
更にはロータがシリンダ内周面に摺接しつつ偏心回転さ
せられるローリングピストンタイプ等地の回転圧縮機に
本発明を適用すること、また冷媒ガス以外の気体を圧縮
する回転圧縮機に適用すること等を始めとして、当業者
の知識に基づき種々の変更、改良を施した態様で本発明
を実施し得ることは勿論である。

光ユニ立来 以上詳記したように、本発明は回動板を用いた可変容量
型圧縮機において、回動板とサイドプレートとの間に油
分離室に貯えられた高圧の油を導き、回動板をシリンダ
開口端面に押し付けるようにしたものであり、それによ
って回動板の加工精度や組付は精度をそれほど厳しくし
なくても、回動板をロータ端面に接触若しくは極く近接
する状態に保つことができ、それらの間のシールを良好
に維持することができる効果が得られるのである。

縮用ベーン圧縮機の縦断面図である。第２図及び第３図
は、それぞれ第り図におけるｌｌ−ｆｆ断面図及びｍ−
ｍ断面図である。第４図は第１図に示すベーン圧縮機の
別の部分を示す部分断面図である。

２ニジリンダ　４：フロントサイドプレート１０：フロ
ントハウジング　１６：ロータ２８：ベーン　　　　３
２：圧縮室 ３４：吸入室　　　　３８：吸入通路 ４０；吸入口　　　　４２：吐出口 ４４：吐出室　　　　５２：油分離室 ６４：回動板 ６６：第一貫通穴（バイパス通路） ７２：ピン　　　　　７６：ピストン ７８：長穴　　　　　８４：第−室 ８６：第二室　　　　９２：油通路 ９６：開閉弁　　　　９８：弁子 １００：弁座　　　　１０２：ピストン１１０：分岐通
路 １１２．１１４：シールリング 出願人　株式会社　豊田自動織機製作所第２図 第４図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 シリンダの開口端にサイドプレートが固定されることに
   より形成されたロータ室内でロータが回転させられるこ
   とによって、該ロータ室内の圧縮室に吸入室から気体を
   吸入して吐出室へ吐出するとともに、その吐出室に連な
   る油分離室において吐出気体中の油を分離して貯える構
   造の回転圧縮機であって、 前記サイドプレートと前記シリンダの開口端との間に形
   成された一定厚さの隙間内に、ほぼ前記シリンダの中心
   線周りに回動可能に設けられ、厚さが前記隙間の厚さよ
   り薄くされるとともに外周部が前記シリンダの開口端面
   に面接触可能とされ、かつ、駆動装置によって回動させ
   られることにより前記ロータ室に臨む板面に開口するバ
   イパス通路を経て圧縮行程途上にある圧縮室を吸入側空
   間へ連通させる回動板と、 その回動板の前記ロータ室に臨む板面とは反対側の板面
   と前記サイドプレートとの間に、前記油分離室に貯えら
   れている高圧の油を導き、その油の圧力で前記回動板を
   前記シリンダ開口端面に押し付けさせる導圧手段とを含
   む可変容量型回転圧縮機。