JPH0125915B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は回転式圧縮機に関するもので、例えば
自動車用空調装置の冷媒圧縮用に用いると有効で
ある。

従来周知のこの種の回転式圧縮機は能力可変機
構を持たず、圧縮機回転数が同一であれば圧縮機
能力は変らないようになつていた。そして、自動
車用空調装置において圧縮機は凝縮器、レジバー
膨張弁、蒸発器とともに蒸気圧縮機冷凍サイクル
を構成しており、そのため冷凍サイクルにおいて
エンジン回転数の増加に伴い、圧縮機回転数が増
加したり、または冷房負荷が減少したりすれば、
圧縮機の能力が過大となることがあつた。この能
力過大状態では蒸発器のフイン温度、即ち冷媒の
蒸発温度が０℃以下になることがあり、その結果
フインに霜が付着したり、氷結したりして、送風
機によつて出される風量が減少し、冷房能力が低
下することになる。

そのため、従来の圧縮機ではこの着霜現象の防
止や車室内の温度制御を目的として蒸発器直後の
空気温度を温度感知器４０にて感知し第１図に示
す回路にて圧縮機に設けられたクラツチ４１を断
続し、圧縮機の稼動時間を調整することによつて
冷媒の蒸発温度を制御し併せて空気温度を制御す
るようにしていた。

しかしながら、このようなクラツチ断続による
制御では、第２図に示すように、一旦クラツチを
接続して（ｅ点）圧縮機を作動させると、冷凍サ
イクルの能力が冷房負荷を上まわつて、蒸発器直
後の空気温度ｍが低下し、設定温度ｌ以下となつ
た状態（ｃ点）でも、温度感知器４０はその熱容
量のため、制御回路４２を作動させるために、時
間的な遅れ（図中で示す）を持つており、Ｃ点
から制御回路４２が働くａ点までの間、空気温度
はさらに減少し、設定温度ｌよりもかなり低くな
る。そして制御回路４２が働き、クラツチ４１が
切れると圧縮機は停止して膨張弁が閉じ蒸発器の
液冷媒の供給が止まる。すると蒸発器内の圧力ｎ
が上昇し、蒸発器中の過熱域が増加するため、有
効伝熱面積が減少する。その結果、蒸発器直後の
空気温度ｍが急上昇し、設定温度ｌ以上になる
（ｄ点）。しかし、上記と同様の理由により、温度
感知器４０の遅れ（第２図中で示す）のため、
制御回路４２が作動するｂ点まで空気温度ｍが上
昇し続ける。ｂ点で制御回路４２が作動し、クラ
ツチ４１が再び接続され圧縮機が動き始め、以後
上記動作を繰り返すことになる。以上のことか
ら、次のごとき問題点が発生する。

(1) 圧縮機稼動時、圧縮機は冷房負荷に比べ余剰
能力となつている。また圧縮機停止時には蒸発
器内部での液冷媒不足による過熱域増加をきた
し、冷房能力が低下するばかりか次に圧縮機を
作動させた場合にも過熱域を減少させるための
余分な仕事が必要になることになり、全体とし
て無駄な動力を消費していることになる。

(2) 圧縮機の断続運転中、温度変動が著しく、冷
房感が悪化する。

(3) クラツチが断続する時、クラツチ摩擦面に働
くトルクの差が大きくクラツチの耐久性に悪影
響を及ぼす。

(4) クラツチが接続する時、エンジンに比較的大
きなトルクが加わるため、シヨツク等により、
走行フイーリングを悪くする。

本発明は上記問題点を解決すべく案出されたも
ので、シリンダ室に対向すべく組み込んだ可変リ
ングを可動し、可変リングに設けたバイパス通路
の開口位置を変化させて圧縮機の能力制御を可能
とすることによつて消費動力を低く抑え、圧縮機
断続使用による不具合の発生を防止することを目
的とするものである。

この目的を達成するため、本発明圧縮機では、
側板のうちシリンダ室と対向する部位に環状の可
変リングを回転可能に配設し、この可変リングの
うち、シリンダ室と対向する部位にバイパスポー
トを設け、吸入室と対向する部位にこのバイパス
ポートを連通するバイパス通路を設けるという構
成を採用する。特に、本発明圧縮機では、バイパ
スポートの開口幅をベーンの板厚以下に抑える。
また、本発明圧縮機では、更に可変リングを回転
駆動する駆動手段を設けるという構成を採用す
る。

上記構成の採用により、本発明圧縮機では、吸
入室より吸入孔を介してシリンダ室に流入された
流体を、バイパスポートからバイパス通路を介し
吸入室へ再び還流させることができる。その結
果、シリンダ室はベーンがバイパスポートを通過
した後に圧縮開始することになり、バイパスポー
トの開口位置を可変制御することにより、圧縮機
の吐出容量を制御することができる。

更に、本発明圧縮機では、バイパスポートの開
口幅をベーン板厚以下に設定したため、バイパス
ポートを介して隣接するシリンダ室へ流体が漏れ
出ることがない。その結果、一のシリンダ室内の
流体が、隣接する他のシリンダ室へ漏れることに
よつて生ずる圧縮機内部での自己圧縮が極めて良
好に防止される。そのため、本発明圧縮機では、
バイパスポートを設けたことに伴う圧縮機効率の
低下を効果的に防止することができる。

以下本発明を図示の実施例に基づいて説明す
る。

第３図中１は駆動軸で、図示しない電磁クラツ
チ及びＶベルトを介して自動車走行用エンジンの
駆動力を受けて回転する。２はこの駆動軸１に圧
入固定された円筒状のロータでこのロータ２には
第４図に示すようにベーン溝２ａが形成され、ベ
ーン溝２ａ内にはベーン３が摺動自在に嵌入され
ている。４はロータ２を収納する筒状ハウジング
で、内面４ａは楕円形状をしており、２点でロー
タ２外面と摺接するようになつている。

５はハウジング４の前面に密着した前部側板、
６はハウジング４の後面に密着した後部側板で、
これら両側板５，６により前記駆動軸１を軸受７
を介して回転支持する。また、８は前部側板５の
前方に密着固定されたフロントハウジングで、こ
のフロントハウジング８には圧縮機内部の潤滑油
及び冷媒が駆動軸１に沿つて漏洩するのを防止す
る軸封装置９が保持されている。またフロントハ
ウジング８には図示しない蒸発器より冷媒を吸入
する冷媒吸入部１０が開口しており、この吸入部
１０より導入された冷媒はハウジング４に形成さ
れた吸入室１１を介して吸入口１２へ向うように
なつている。

そして、ハウジング内面４ａ、ロータ２、側板
５，６、及びベーン３により形成されるシリンダ
室Ｒの容積変動に応じて吸入口１２よりシリンダ
室Ｒ内へ冷媒を吸入する。１３はハウジング４の
うちシリンダ室Ｒ容積が最も減少した部位に開口
した吐出口、１４はこの吐出口１３を開閉する吐
出弁である。吐出口１３より吐出室１５に吐出し
た冷媒は、後部側板６に形成した吐出通路３８を
介してオイルセパレータ１６に向い、オイルセパ
レータ１６の網目状分離部１７通過時に潤滑油を
分離し、その後カバー１８の上方部に開口した冷
媒吐出部１９より図示しない凝縮器へ吐出され
る。

一方、オイルセパレータ１６で分離した潤滑油
はカバー１８の底部に溜り、次いで側板５，６や
ハウジング４に形成された導油通路２０を介して
軸受７等の被給油部分に供給される。

以上によりベーン型回転式圧縮機の基礎構造を
説明したが、次に本実施例に示す可変機構につい
て説明する。

２１はオイルセパレータ１６に取付部材３７を
利用して固定されたサーボモータで、その回転力
は第５図に示すようにウオームギヤ２２および２
３によつてシヤフト２４に伝えられ、さらにこの
シヤフト２４に取り付けられた第１平歯車２５と
第１平歯車２５に歯合する第２平歯車２６によつ
てシヤフト２７に伝えられる。シヤフト２７は後
部側板６によつて回軸自在に支持されており、シ
ヤフト２７がハウジング４と隣接するところに第
３平歯車２８が取り付けられている。２９は可変
リングで後部側板６のシリンダ室Ｒと接する面に
ロータ２と同軸となるように配設され、シヤフト
２７の回転力が第３平歯車２８および可変リング
２９外周部に設けられた歯３０を介して伝えられ
可動するようになつている。

第６図は可変リング２９が60゜回転したときの
Ａ―Ａ線断面図である。また、可変リング２９は
第７，８図のごとき形状をしている。そして、圧
縮工程にあるシリンダ室Ｒ内の冷媒ガスは可変リ
ング２９に設けたバイパスポート３１より可変リ
ング２９のシリンダ室Ｒと反対側面に設けられた
バイパス溝３２を通り、その後後部側板６にあけ
られたバイパスポート３３を介して吸入室１１と
導通するようになつている。

なお、バイパスポート３１の開口幅は、第６図
より明らかなように、ベーン３の板厚より小さな
ものとなつている。

また、可変リング２９の回動位置は第１平歯車
２５と歯合する第４平歯車３４によつてポテンシ
ヨンメータ３５に伝えられるようになつている。
ポテンシヨメータ３５は第４平歯車３４の回転を
受けて内蔵する可変抵抗器の抵抗が増減し、従つ
て可変リング２９の回動位置に応じた電気信号を
出力できるようになつている。

可変リング２９の回転角が大きくなり、バイパ
スポート３１の位置がロータ８の回転方向に移動
するほど、バイパスポート３１の開口位置がシリ
ンダ室Ｒの圧縮機側へ移行してシリンダ容積が小
さくなり、圧縮機は小容量となり、省動力効果が
得られる。

なお、３６は圧縮機１の内外部を電気的に接続
するためのカプラーでカバー１８に固定されてい
る。

そして、このように要求される能力に応じて吐
出能力を細やかに制御できるようにしたため、空
調装置の幅広い運転状態において電磁クラツチを
断続することなく、圧縮機を回転させたままとす
ることができ、その結果、電磁クラツチの断続に
伴なうクラツチ及び圧縮機の耐久性劣化、及び走
行フイーリングの悪化を防止することができる。
しかも電磁クラツチの断続の遅れに伴なう冷房感
の悪化も防止でき、同時に高能力のまま無駄に圧
縮機を回転させることもなくなつて全体としては
省動力となる。更に従来の圧縮機を断続させる形
式の冷房能力制御では圧縮機を停止した時に蒸発
器内が直ちに過熱状態となり再び圧縮機を運転さ
せた時にも、蒸発器から過熱領域をなくするまで
は有効な冷房ができず、その間圧縮機を運転する
動力が実質的に無駄となつていたが、本例の如く
圧縮機を停止させることなく冷房能力制御を行な
うものでは、従来のように蒸発器を過熱状態とす
ることがないので、上記の様に圧縮機を無駄に運
転させることもなくなつている。

併せて吸入室１１に導通するバイパス溝３２を
前記可変リング２９の後部側板６と接する側に設
けているため、バイパス溝３２をベーン３がよぎ
ることはなくなり、ベーン３と可変リング２９と
は常に接することになつて、そのため冷媒の脈動
音が発生するといつた現象を回避することができ
る。特に、バイパスポート３１の開口幅をベーン
３の板厚以下としたため、バイパスポート３１の
開口位置に限らず、バイパスポートを介してシリ
ンダ室内の冷媒が隣接するシリンダ室へ流れるこ
とが効果的に防止される。これにより、圧縮機内
部での自己圧縮も良好に防止でき、圧縮機の駆動
効率低下も良好に防止できる。

なお、上述の実施例では可変リング２９を後部
側板６側に設けたが、前部側板５のシリンダ室Ｒ
と対向する部位に設けてもよいことはいうまでも
なく、その場合はバイパスポート３３を冷媒吸入
部１０に連通させるとよい。従つて本発明におい
ては吸入部１０等吸入圧状態にある空間も吸入室
１１の一部とみなすことにする。また、回転式圧
縮機の様式も上記例以外に、例えばシリンダ内面
４ａが円形となつたものや、ベーン３がロータ２
内を貫通するもの、またはベーン３がハウジング
４に形成されたベーン溝内を摺動するもの等幅広
く適用できることは勿論である。

更に、上述の例では本発明圧縮機を自動車用空
調装置に用いたが、本発明圧縮機の用途は上記一
例に限定されるべきでなく、住宅用空調装置、冷
凍機一般等他にも種々の使用態様がある。

以上説明したように本発明圧縮機は要求に応じ
て正味圧縮仕事のためのシリンダ容積を可変でき
るようにして、能力制御のために圧縮機の運転・
停止をさせなくてもよくしたため、冷房装置に用
いた場合には冷房感の大幅な向上が図れるという
優れた効果を有する。

併せて、圧縮機を停止させずに吐出能力の制御
ができるようにしたことに伴なつて、蒸発器を過
熱状態にすることなく冷却能力の調整が可能とな
り、従つて冷房能力の調整の為に（蒸発器の過熱
領域をなくす為に）無駄な動力を用いることがな
くなり、全体として圧縮機の駆動動力を低減でき
るという効果も有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来周知の自動車用空調装置の能力制
御回路を示す電気回路図、第２図は、従来周知の
能力制御方法による蒸発器内冷媒圧力と、蒸発器
直後の空気温度の変化を示す図。第３図は本発明
になる回転式圧縮機の一実施例を示す断面図で、
第４図のＢ―Ｂ矢視断面を示す。第４図は第３図
のＡ―Ａ矢視断面図、第５図は第３図のＣ―Ｃ矢
視断面図、第６図は第３図図示圧縮機の能力可変
状態を示す断面図、第７図は第３図図示の可変リ
ングを示す正面図、第８図は第７図の側面図であ
る。 ２…ロータ、３…ベーン、４…ハウジング、
５，６…側板、２１…駆動手段をなすサーボモー
タ、２９…可変リング、３１，３２…バイパス通
路をなすバイパスポート、及びバイパス溝。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 筒状のハウジングと、このハウジングの端面
   を覆う側板と、前記ハウジング内に回転自在に配
   設されたロータと、このロータと前記ハウジング
   内面との間を仕切るベーンとを備え、前記ハウジ
   ング、側板、ロータ、及びベーンによつて形成さ
   れるシリンダ室の容積変動によつて冷媒を吸入室
   より吸入して圧縮する回転式圧縮機において、前
   記側板のうち前記シリンダ室と対向する部位に環
   状の可変リングを回転可能に配設すると共に、こ
   の可変リングのうち前記シリンダ室と対向する部
   位にその開口幅が前記ベーンの板厚以下のバイパ
   スポートを設け、かつ前記吸入室と対向する部位
   にこのバイパスポートと連通するバイパス通路を
   設け、更に前記可変リングを回転駆動する駆動手
   段を設け、この駆動手段が前記可変リングを回転
   させることにより、前記バイパス通路の前記シリ
   ンダ室側開口位置が変動する様構成したことを特
   徴とする回転式圧縮機。