JPS63140883A - 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】 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
気体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、そればどの吐出容量を
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開昭６１−６５２９５
号公報において、次のような可変容量型ベーン圧縮機を
提案している。この圧縮機はシリンダの端面に接合され
たサイドプレートには吸入室と吸入行程中の圧縮室とを
連通ずる第一貫通穴を設け、前記シリンダ及びロータの
端面と、サイドプレート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と連通部を変更可
能に対応する第二貫通穴を備えた回動板をほぼ前記シリ
ンダの中心軸線の回りに回動可能に設け、前記サイドプ
レートにはスプール室を設けて前記回動板を駆動するス
プールを往復動可能に収容するとともに、該スプールの
両端に高圧室と中間圧室を設け、中間圧室と圧縮行程中
の圧縮室とを連通路により連通し、該連通路には冷房負
荷に応じて作動される開閉弁を設け、さらに前記高圧室
は組曲孔によりベーン溝と、ベーン溝はリヤのプレーン
ベアリングを介して油分離室底部とそれぞれ連通され、
高圧室には吐出圧力のほぼ６０％の圧力が作用するよう
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冷房負荷が大きい場合には
吐出室の圧力が、例えば１２ｋｇ／ｃｎ！になっていて
、高圧室へその約６０％の高い圧力（７，２ｋｇ／ｃｕ
ｔ＞が作用しているので、開閉弁により連通路が閉じら
れ、中間圧室の圧力が低下すると、スプールが高圧室側
から中間圧室側へ迅速に移行して小容量運転から大容量
運転へ早く移行するため問題はない。ところが、低冷房
負荷時に小容量運転が行われている時には吐出圧力Ｐｄ
が５〜７　ｋｇ　／　ｃｔｉと大幅に低下するが、この
とき約０．６ＸＰｄの低い圧力（３，０〜４．　２ｋｇ
／ｃｙＪ）となるため、スプールとスプール室内壁面及
び回動板とサイドプレート等の摺動摩擦抵抗によりスプ
ールが高圧室側から中間圧室側へ迅速に移行されず、従
って、小容量から大容量への容量切換が円滑に行われな
いという問題があった。

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、サイドプレートには吸入室と吸入行程中の圧縮室
とを連通ずる第一貫通穴を設け、シリンダ及びロータの
端面と、サイドプレート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と連通部を変更可
能に対応する第二貫通穴を備えた回動板をほぼ前記シリ
ンダの中心軸線の回りに回動可能に設け、前記サイドプ
レートにはスプール室を設けて前記回動板を駆動するス
プールを往復動可能に収容するとともに、該スプールの
両端に高圧室と中間圧室を設け、中間王室にはスプール
を高圧室側へ付勢するスプリングを設け、前記中間圧室
と圧縮行程中の圧縮室とを連通路により連通し、該連通
路には冷房負荷に応じて作動される開閉弁を設け、さら
に前記高圧室と吐出室側とを、該高圧室に吐出圧力相当
の油圧力が作用するのを許容する油通路により連通ずる
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、高圧室には吐出圧力相当の
圧力が常時作用しているので、冷房負荷が小さく、小容
量で運転されている状態で、冷房負荷が大きくなると、
開閉弁により連通路が閉鎖され、中間圧室の圧力が低下
され、スプールが高圧室内の吐出圧力相当の油圧力によ
り中間圧室側のスプリングの付勢力及び中間圧室内の圧
力の合力に抗して迅速に中間圧室側へ移行され、この結
果、圧縮機が小容量運転から大容量運転へ円滑に移行さ
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４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は圧縮機人口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
りャサイドプレート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三
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１
４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（この実施例では四個の場合を示す）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。

前記回転軸１０の前端部はフロントハウジング５のボス
部内周面１８内に延長され、同内周面１８と前記回転軸
１０の外周面との間にシール機構１９が装着されている
。

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（容積増大）途上の圧縮室１７へ導く
ための第一貫通穴２０が同サイドプレート２の厚さ方向
に貫通形成されている。この第一貫通穴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
に三箇所に、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ＩＴ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。前記シリンダ１には前
記第一貫通穴２０と対応する位置に吸入通路２１が貫設
され、同吸入通路２１と前記圧縮室１７とを連通ずる主
吸入口２２が透設されている。

そして前記第一貫通穴２０から後に詳述する吸入量調整
用の回動板３２に形成した第二貫通穴３４を介して前記
吸入通路２１、主吸入口２２から圧縮室１７に冷媒ガス
が吸入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ｌ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が一形成
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ｌ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、吸入量調整用の回動板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／ＪＳ３０と連通ずる
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−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
面を成なし、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第二貫通穴３４が前記第一貫通穴
２０と対応するように三箇所に設けられている。この第
二貫通穴３４は第２図に示すように回動板３２の回動位
置を調節することで、第一貫通穴２０から吸入通路２１
へ吸入される冷媒ガスの通路断面積を変更可能であり、
しかも前記圧縮室１７のフロント側面を開放して、副吸
入口３５となし、ここからも冷媒ガスが吸入行程中の圧
縮室１７内に吸入されるようにしている。又、この第二
貫通穴３４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１
３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密栓４１によって閉塞し
てなるスプール室４０内に前記回動＠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によって高圧室
４２と、中間圧室４３に仕切られており、中間圧室４３
にはスプール３８を高圧室４２側へ付勢するスプリング
４４が収容されている。

前記リヤサイドプレート３、シリンダ１、及びフロント
サイドプレート２には、前記油分離室８の底部と、前記
高圧室４２とを連通ずる油通路４５．４６が貫通され、
油分離室８から吐出圧力相当の油を高圧室４２内に供給
し、スプール３８の第一受圧面４７にそれを中間圧室４
３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４図に示すようにシリンダ１とフロントサイド
プレート２には、圧縮行程途上の圧縮室１７と前記中間
圧室４３とを連通する連通路４８が設けられ、この連通
路４８を経て圧縮行程途上の冷媒ガス圧力が中間圧室４
３に供給され、スプール３８の第二受圧面４９にそれを
高圧室４２側へ移動させる向きに作用するようになって
いる。

前記連通路４８の途上には第４図に示すように容量自動
調整用の開閉弁５０が設けられている。

この開閉弁５０は圧縮途上の冷媒ガス圧力を受ける球状
弁体５１と、この弁体５１と協働して連通路４８を遮断
する弁座５２と、通常弁座５２に弁体５１が着座するこ
とを許容するが、吸入室４の冷媒ガス圧力が設定値以下
に低下した時には前進して、弁体５１を弁座５２から押
し上げるピストン５３とを備えている。前記ピストン５
３は吸入室４に開口するピストン室５４内に気密に、か
つ摺動可能に嵌合されており、スプリング５５によって
弁体５１を弁座５２から押し離す向きに付勢されている
。又、このピストン５３にはフロントハウジング５に形
成された連通孔５６を経て大気圧がスプリング５５の付
勢方向と同じ方向に作用する一方、吸入室４の冷媒ガス
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。

以上の説明から明らかなように、スプール３８の第一受
圧面４７には油分離室８から油通路４５゜４６を経て吐
出圧力Ｐｄが作用し、第二受圧面４９にはスプリング４
４の付勢力の他、圧縮行程途上の圧縮室１７から連通路
４８を経て開閉弁５０の作用により選択的に中間圧力が
作用する。

そして、スプール３８に作用する前述した各圧力の総合
力がスプール３８を高圧室４２　（ｉｌｌへ移動するよ
うに作用すると、ピン３６を介して回動板３２が第２図
の時計回り方向（第３図の反時計回り方向）へ回動され
て、第２図に示すように第二貫通穴３４の吐出口２３例
の端部Ｐの位置が吐出口２３側へ移動して有効圧縮仕事
の開始時期が遅れて容量が低減され、反対に回動板３２
が第２図の反時計回り方向に回動されると、第二貫通穴
３４の吐出口２３例の端部Ｐが主吸入口２２へ接近して
、圧縮容量が増大するようにしている。

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。

この圧縮機は回転軸１０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、圧縮機が停止状態で長く放置された場
合には、圧縮機内の全ての空間の圧力が均等となり、回
動板３２に接続されたスプール３８は、スプリング４４
によって高圧室４２の端面に当接するまで、高圧室４２
側へ移動された状態にある。このとき、回動板３２に形
成された第二貫通穴３４はフロントサイドプレート２に
形成された第一貫通穴２０及びシリンダ１に形成された
吸入通路２１と最も食い違う位置にあって、第一貫通穴
２０等との連通面積は最小であり、かつ、この第二貫通
穴３４の吐出口側開口端Ｐが吐出口２３に最も近くに位
置している。又、第４図のピストン５３はスプリング５
５によって前進位置に保持されており、弁体５１は弁座
５２から離隔され、連通路４８が開放されている。

この状態で冷房負荷が大きくてクラッチが接続され、回
転軸１０、ロータ１３及びベーン１６が回転を開始する
と、吸入室４の冷媒ガスが、第一貫通穴２０と第二貫通
穴３４との連通部を通じて主吸入口２２及び副吸入口３
５から容積増大過程にある圧縮室１７に吸入されるが、
再貫通穴２０゜３４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Ｐ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ヘバイパスされて圧縮開始時期が遅
くなるため、起動当初においては圧縮機は小容量運転状
態で作動する。従って、圧縮機起動状態におけるエンジ
ン負荷の立ち上がりが穏やかでショックが小さく、又、
液圧縮の発生も回避される。

このように圧縮が開始されると、圧縮途上にある圧縮室
」７内の中間圧力の冷媒ガスが連通路４８を介して中間
圧室４３に導かれようとするが、この状態では吸入室４
の圧力が大気圧よりも高（従って、ピストン５３がスプ
リング５５の付勢力に抗して後退位置に移動され、弁体
５１は弁座５２に着座され、開閉弁５０が閉鎖された状
態とな−る。

そして、前述した小容量運転が短時間行われて、吐出室
２４及び油分離室８の圧力が充分に上昇すると、油分離
室８の下部に貯留された油が、油通路４５．４６を経て
高圧室４２へ圧送され、スプール３８がスプリング４４
の付勢力に抗して中間圧室４３側へ移動される。その結
果、回動板３２が回動され、第３図に示すように第一貫
通穴２０と第二貫通穴３４がほぼ一致する状態となって
、これらの連通面積が最大となる。又、副吸入口３５の
吐出口側端Ｐがロータ１３０回転方向において最も吐出
口２３から離れた状態となる。従って、吸入室４から圧
縮室１７に吸入される冷媒ガスが、第−及び第二の貫通
穴２０．３４の連通部において殆ど絞り作用を受けない
ため、吸入される冷媒ガスの量が増大し、圧縮室１７の
容積がほぼ最大となった状態で後行側のベーン１６が副
吸入口３５の吐出口側端Ｐを通過して、その時から圧縮
を開始するため、圧縮機は大容量運転状態となり、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、室温が徐々に快適に接近し、冷房負荷が小さく
なると、冷媒ガスの吸入圧力が設定値以下に低下するた
め、第４図に示すピストン５３がスプリング５５の付勢
力に基づいて前進され、弁体５１を弁座５２から押し離
すことにより連通路４８が開かれる。このため、前記連
通路４８を経て圧縮途上にある冷媒ガスの圧力が第３図
に示す中間圧室４３に供給され、スプール３８の第二受
圧面４９に付与され、スプール３８が高圧室４２側へ移
動され、圧縮途上の冷媒ガス圧力及びスプリング４４が
スプール３８に与える力と、高圧室４２の油の圧力がス
プール３８に与える力とが釣り合う位置で停止される。

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。

この状態、つまり冷房負荷が小さく、かつ小容量運転状
態においては、吐出圧力と同等の油分離室８内底部の油
圧力Ｐｄが、５〜６ｋｇ／ｃｒｌに低下するが、この油
圧力が油通路４５．４６を介して殆ど減圧されることな
くそのまま高圧室４２に作用しているので、該高圧室４
２の油圧力は吐出圧相当の高い圧力に保持される。この
結果、急激に冷房負荷が大きくなって、吸入室４の圧力
が設定値より高くなり、開閉弁５０のピストン５３がス
プリング５５の付勢力に抗して後退され、弁座５２が弁
体５１により閉鎖された場合、中間圧室４３の圧力が低
下するので、高圧室４２の吐出圧力相当の油圧力により
スプール３８がスプリング４４の付勢力と中間圧力との
合力に抗して中間圧室４３側へ迅速に移動され、圧縮機
の小容量運転から大容量運転への移行が円滑に行われる
。

発明の効果 以上詳述したように、本発明は冷房負荷が小さい状態で
小容量運転が行われている場合に、冷房負荷が大きくな
ると、吐出圧力相当の油圧力によりスプールを迅速に高
圧室側から中間圧室側へ移行させて、小容量運転から大
容量運転へ迅速に切換えることができ、ひいては車室内
の温度を適正に保持することができる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のベーン圧縮機の一実施例を示す縦断面
図、第２図及び第３図はそれぞれ第１図のＡ−Ａ線、Ｂ
−Ｂ線における断面図、第４図は第３図におけるＣ−Ｃ
線の断面図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 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
   圧縮室に吸入室の気体を吸入口から吸入し、吐出口から
   吐出室へ吐出するベーン圧縮機において、 前記サイドプレートには前記吸入室と吸入行程中の圧縮
   室とを連通する第一貫通穴を設け、前記シリンダ及びロ
   ータの端面と、サイドプレート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と連通部を
   変更可能に対応する第二貫通穴を備えた回動板をほぼ前
   記シリンダの中心軸線の回りに回動可能に設け、前記サ
   イドプレートにはスプール室を設けて前記回動板を駆動
   するスプールを往復動可能に収容するとともに、該スプ
   ールの両端に高圧室と中間圧室を設け、中間圧室にはス
   プールを高圧室側へ付勢するスプリングを設け、前記中
   間圧室と圧縮行程中の圧縮室とを連通路により連通し、
   該連通路には冷房負荷に応じて作動される開閉弁を設け
   、さらに前記高圧室と吐出室側とを、該高圧室に吐出圧
   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
   通した可変容量型ベーン圧縮機。