JPH02227590A

JPH02227590A - 可変容量圧縮機

Info

Publication number: JPH02227590A
Application number: JP4675889A
Authority: JP
Inventors: Kenichi Kazaoka; 風間　鍵一; Hiroshi Okazaki; 洋岡崎
Original assignee: Aisin Seiki Co Ltd
Current assignee: Aisin Corp
Priority date: 1989-02-28
Filing date: 1989-02-28
Publication date: 1990-09-10

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］本発明は冷房装置等に利用される圧縮機、特にベーン式
可変容量圧縮機に関する。

［従来技術］冷房装置に用いられる圧縮機としてベーン式圧縮機とい
われる形式のものがある。第１２図を参照してこの従来
例の圧縮機を説明する。シリンダ１中心と偏心して回転
し、且つこのシリンダと一端が常に内接するロータ２の
周方向には、このロータから出没自在に配された複数の
ベーン３が形成され、これらベーンはシリンダ内壁面を
常に摺動するようにロータ内側から付勢されている。吸
入孔４から吸入された冷媒はロータの反時計方向の回転
により一旦は隣り合うベーン間で区画され。

最終的にはロータと１枚のベーンとの間で圧縮された後
吐出孔５より吐出される。

［発明が解決しようとする課題］冷房装置は一般に所要負荷の変化が大きく１例えば車両
用の冷房装置の場合には、この変化がきわめて大きく、
従って圧縮機の容量も変動する必要がある。圧縮機を駆
動するエンジンの回転数は車速等により決まってしまう
ので、一般に車両用の圧縮機にあっては、エンジンとの
間に設けたクラッチによって圧縮機を入切することによ
り、この要求される出力変化に応えている。

しかしこの場合には、クラッチの人、幼時に発生する衝
撃による不快感のみならず、０Ｎ−ＯＦＦ制御にとって
避けることのできない、制御値、即ち制御すべき温度の
変動が生じ好適な温度制御が達成できないという問題が
ある。

特開昭５７−２０６７８９号公報は、ベーン式圧縮機に
おいて１例えばベーンで区画される１つの作動室を吸入
孔側にバイパスさせることにより２段階的にではあるが
、圧縮機自体でこの容量変化に対応することができる圧
縮機を開示している。

本発明は、上記公報とは別に容量が可変であり、更には
大容量から小容量まで連続的に容量変化が可能である。

ベーン式圧縮機を提供することを目的とする。

［課題を解決するための手段］本発明の前記目的は、略長円状のシリンダ２０をその内
部に配し、該シリンダ２０と共にシリンダ内空間の壁部
を構成するエンドプレート２２．２３と。

該シリンダ内空間に開口する吸入孔２１及び吐出孔３２
と、シリンダ２０の中心と偏心し前記ケーシングに支承
される回転軸２６を介して、該シリンダ内空間で回転す
るロータ２８と、該ロータ２８の周方向に配された各溝
２９内を摺動可能であり、前記シリンダ内壁に摺接する
ことによりシリンダ内空間を複数の作動室Ａ　　、Ａ　
　、Ａ　　、Ａ４に区画する複数のベーン３０と。

から構成され、吸入孔２１から吸入された気体を圧縮し
た後吐出孔３２から吐出するベーン式圧縮機において。

前記シリンダ２０が、シリンダ外の一点を中心として揺
動されること、該揺動は、吸入孔２１から吐出孔３２ま
でのベーンの回転範囲に在る作動室Ａｌ、Ａ２の容積が
、揺動の一端において・最大になる最大容量時から、他
端において最小になる最小容量時までの範囲で行われる
ことを特徴とすることによって達成される（請求項１）
。

更に前記揺動の駆動モーメントが。

シリンダ内空間の圧力によりシリンダに加わる第１のモ
ーメントＭ、と。

第１のモーメントＭ、と対抗するモーメントであって、
吐出孔３２出口に逆止弁５５を介して形成され、ケーシ
ング２７内壁とシリンダ２０外壁とから構成される吐出
圧室３３において、シリンダ外壁に形成される壁部２０
ａに加えられる第２のモーメントＭ２と。

第２のモーメントＭ２に対抗するモーメントであって、
ケーシング２７内壁とシリンダ２０外壁とから構成され
、吐出側チャンバ４７と吸入側チャンバ３５とのいずれ
かに連通可能である圧力油室において、吸入圧と吐出圧
のいずれかの圧力により前記壁部２０ａに加わる第３の
モーメントＭ３と。

からなるとすることも可能である（請求項２）。

このようにシリンダ自身を揺動させ、これによリ、偏心
ロータとの間で流体の吐出容量を調整する方法は油ポン
プにおいては従来使用された例があるが、気体の場合に
は、最終圧縮後の容積を極めて小さくする必要があるた
め、実用的な用途には用いられていなかったものである
。

［作用］シリンダ自体を、シリンダ外の一点を中心として揺動さ
せることにより、各ベーン間の作動室。

又はベーンとロータとで囲まれた作動空間の容積が変化
するので、冷房装置等において要求される出力容量の変
動に応えることができる圧縮機の提供が可能となる（請
求項１）。

又、揺動に必要なモーメントを、シリンダ内空間でシリ
ンダ自体に働く第１のモーメントと。

吐出圧室でシリンダ壁部に働く第２のモーメントと、吸
入側チャンバ又は吐出側チャンバのいずれかに連通可能
な圧力油室のやはり壁部に働く第３のモーメントとで構
成することにより、そのときの状態に対応した作動室及
び作動空間の容積が定まり、これにより圧縮機の出力容
量を変えることができる。

［実施例］次に図面を参照して本発明の一実施例に係る圧縮機の構
成を説明する。

第１図には２本発明に係る可変容量圧縮機が最大容量で
運転中の状態が描かれている。この図に描かれているシ
リンダ２０の正確な形状は第１１図に示されている。第
１１図においてシリンダ内径は、ロータ外径と同一の半
径Ｒ１を有する右上の略１／４円周部分及び左上の略１
／４円周部分と、この円周より稍大きい半径Ｒ２を有す
る図の下半分の略１／２円周部分とから主として構成さ
れ、この他に右上部分と左上部分の略１／４円周部分と
をつなぐ大半径Ｒ３の短かい円弧部分とを含む。図のＰ
点はシリンダ中心Ｏから偏心したロータの回転中心を示
している。

第１図に戻り、ロータ２８には４枚のベーン３０が、ロ
ータに形成されたベーン溝２９内を摺動可能に円周方向
に配されている。このベーンはベーン溝内に導入された
油圧により、シリンダ２０内壁に一定圧力で押しつけら
れ、この内壁上を摺動する。ベーン３０の向きはロータ
２８の回転により生ずる遠心力により、ベーン３０がシ
リンダ内壁に不必要に強く押し付けられることがない様
に、遠心力の働く方向とできるだけ直角になるように配
されている。

シリンダ２０には吸入孔２１と吐出孔３２とが形成され
、吸入孔２１は吸入側チャンバを構成する吸入ガス通路
３Ｂ及び吸入圧室３５を経て吸入口３４と連通し、吐出
孔３２は逆止弁でなる吐出弁５５を通り。

更にケーシング２７の内壁とシリンダ２０の外壁とで構
成されている吐出圧室３３．及び吐出ポート３３ａを経
て、第５図の吐出側チャンバ４７に連通している。

シリンダ２０はケーシング２７の内側にあり、ケーシン
グの一部をなすエンドプレート２２．２３に支承された
ビン４Ｇを支点として、シリンダの一端で揺動可能であ
る。吐出圧室３３はシリンダ２０中心部を挟んで前記ビ
ン４０と対向する側に配されている。

吐出圧室３３の隣りには圧力油室３７があり、この圧力
油室はシリンダ外壁に形成された突起壁部２０ａを挟ん
で吐出圧室３３と対向している。突起壁部２０ａとケー
シング内壁との間にはシール部５４が介在し、吐出圧室
及び圧力油室内におけるケーシング内！２５８の形状が
、ビン４０を中心とする円弧の一部を構成しているので
、シリンダ２０のシール部５４は、このケーシング内壁
５Ｂ上を摺動可能である。圧力油室３７内の下方位置に
はオイル注入口３８が、上方位置にはオイル排出口３９
が夫々開口し。

吸入側チャンバの前記吸入ガス通路３Ｂと吸入圧室３５
との間には排出油路５１の一端である連通孔５３が開口
している。

第５図において、ロータの回転軸２Ｂがシリンダ２０の
両端を閉そくするエンドプレートであるフロントプレー
ト２２及びリアプレート２３に軸受を介して支承される
様が、更にシリンダ２０を回動可能に軸支する前述のビ
ン４０もこの両プレート２２．２３に固定されている様
が示されている。

吐出側チャンバ４７の吐出、ボート３３ａの出口側付近
Ｊ、Ｚは図示しない油分離器が配され、更にこの吐出側
チャンバ４７の上端には吐出口４７ａが、下部には油溜
り４８が形成されている。

第７図においてこのチャンバ４フが吐出口４７ａを上部
に、油溜り４８を下部に備える様が示されている。

第７図に示されているように６円筒形状の制御室４１が
、吐出側チャンバ４７同様、シリンダを閉そくするリア
プレート外側に設けられている。

制御室４１内部中央付近には圧力油室３７に開口してい
る前記オイル注入口３８と連通ずる流入通路５０が制御
室４１内に開口し、他端が油溜り４８と連通する別の流
入油路４９が制御室内の同じレベルにおいて開口してい
る。更に、一端が吸入側チャンバに開口する連通孔５３
となっている排出油路５１の他端が前記流入油路より上
部において制御室内に開口し、又一端が圧力油室３７に
開口するオイル排出口３９となっている別の排出油路５
２の他端がこれと同じレベルに開口している。

制御室４１内下側にはバネ力を備えるベローズ４２の下
端が固定され、このベローズ内部には外気圧導入通路４
５が開口し、これによりベローズ内は常に大気圧に保た
れる。制御室内上部とベローズ外側空間とは吸入圧通路
４４で結ばれ、この外側空間はさらに吸入圧通路４Ｂを
介して吸入側チャンバと連通している。ベローズ４２上
部にはスライド弁４３が形成され、スライド弁は制御室
内の上部圧力とベローズ内部圧力との圧力差及びベロー
ズのバネ力により上下する。第７図の状態はスライド弁
が最下端の場合の図である。

スライド弁４３には中央付近の円周方向に溝４３ａが形
成され、第７図においてはこの溝４３ａが流入油路とレ
ベルが合っているので、双方の流入通路４９、５０が連
通しく第６図）、排出油路５１．５２は互いに切離され
ている（第９図）。スライド弁４３が最上端位置にくる
と（第８図）、今度は流入通路４９、５０は切離され排
出油路５１．５２が連通ずる。中間位置では流入油路及
び排出油路のいずれも連通しない構造となっている。

次にこの圧縮機の動作について説明する。

第１図には圧縮機のシリンダ２０がビン４０を支点とし
て左へ一杯に揺動し、従って最大容量で運転する時のシ
リンダ位置での状態の圧縮機が示されている。今ロータ
がシャフトの回転により矢印の如く時計方向に回転する
と、吸入孔２１より流入したガスは１次のベーン３０が
吸入孔後端をすぎて矢印の方向に移動すると回転方向前
方にある他のベーンとの間の作動室Ａ１において圧縮さ
れる。

この状態からロータが回転し、ロータが第２図の状態に
到達すると作動室Ａ１の冷媒は既に吐出され１作動室Ａ
２の冷媒が圧縮され始めている。このようにして順次次
の作動室の冷媒が圧縮され。

逐次吐出弁５５を経て、吐出側チャンバ４７に吐出され
ることとなる。

第３図、第４図には、夫々、　５０％容量の時及び最小
容量の時の圧縮機の運転中の状態が示されている。この
ように容量の調整はシリンダの一端のピン４０回りの揺
動により行われる。

次に第１図に戻り、この揺動の駆動モーメントについて
説明する。

シリンダ２０には主として作動室Ａ１内の圧力により図
示左側方向にシリンダを回転させようとするモーメント
Ｍ１と、これと反対方向で、吐出圧室３３内の圧力によ
りシリンダを右側方向に回転させようとするモーメント
Ｍ　と、又Ｍ２のモーノントと反対方向に圧力油室３７
内の油圧によりシリンダを図示左側方向に回転させよう
とするモーメントＭ３の三つのモーメントが働く。尚、
ベーンの旋回半径の違いによりベーンに加わる遠心力も
左右で異なる為モーメントを発生させるが、小さいため
無視できる。このモーメント間では圧力及び回転中心か
らの距離の違いにより常にＭｌのモーメントはＭｌのモ
ーメントより大であるが。

Ｍ３の大きさは運転中の状態により変化する。

第１の場合として冷媒の蒸発温度が高く、従って吸入側
の圧力が高い場合には、この高い吸入側圧力は吸入圧通
路４Ｂを経て第７図のベローズ外側空間へ、更に次の吸
入圧通路４４を経て制御室４１内上部に導入されている
ので、この圧力がベローズのバネ力に抗してスライド弁
４３を最下端位置に押し下げ゛る。これにより双方の流
入油路４９．５０が連通し、これを経て油溜り４８内の
油がオイル注入口３８から圧力油室３７内に流入する。

油溜り４８は吐出側チャンバ内にあり吐出側圧力を受け
ているので、これにより圧力油室３７の圧力は、吐出圧
力と同じ値になり、モーメントＭ３はモーメントＭ２に
等しくなる。従ってシリンダ２０に働くモーメントはＭ
、のみとなり、シリンダはこのＭｌにより第１図に示し
た最左端位置に押し付けられる。これにより圧縮機は要
求されている最大容量運転を行うことができる。

第２の場合として蒸発温度が低く、従って吸入圧力が低
いときには、制御室内上部の圧力が低く第８図の如くス
ライド弁４３はベローズ４２のバネ力により最上端に位
置する。これにより、双方の排出油路５１．５２が連通
ずるので圧力油室３７内はこの時の吸入側チャンバと連
通ずる。

従って、この小さなモーメントＭ３を無視すればシリン
ダにかかるモーメントは第１図においてＭ２−Ｍｌの右
側方向へのモーメントとなり、圧力油室内の油は吸入側
チャンバに排出される。

従って、シリンダは右方向へ揺動し、これにより圧縮機
は最小容量となる。尚、その後この排出された油は圧縮
機に吸入され、圧縮機の内部を潤滑し吐出側チャンバに
排出され、再び油溜り４８に戻る。

第３の場合として、スライド弁４３が流入油路４９、５
０及び排出油路５１．５２のいずれの油路をも閉鎖する
中間位置においては、シリンダ２０にはＭ２−Ｍｌの右
側方向へのモーメントが働くが、圧力油室３７内に残留
している油の出口がなく、これによりシリンダ２０はロ
ックされ、現在位置にとどまる。

尚本実施例においては、吸入圧及び吐出圧を利用してシ
リンダの揺動モーメントを得ることとしているが、勿論
これに限るものではなく１例えば圧力センサにより検出
した吸入圧の信号で電動機を位置制御し、これによりシ
リンダの揺動位置を決めたり、或いは他の方法で駆動す
ることも可能である。

［発明の効果］本発明の構成において、ベーン式圧縮機のシリンダをそ
の一端で、シリンダ室外部の支点を中心として揺動させ
、その揺動範囲の一点でシリンダを停止させることによ
り、シリンダ室内部におけるロータとの間で圧縮機とし
て有効な作動空間の容積を所要の値に保つことができる
ので、容量変化にそれ自体で対応可能な圧縮機となる（
請求項１）。

これによりクラッチ等を介さないで冷房装置等から要求
される。運転中に所要の容量に対応することが可能であ
るので、クラッチの断続時の衝撃をなくすることができ
るばかりでなく、この容量はシリンダの停止位置を変え
ることで連続的に調整が可能であるので温度の変動が少
ない好適な制御が可能となる。

シリンダの揺動の駆動モーメントを、シリンダ内部にお
いてこの内部圧力によりシリンダに働く第１のモーメン
トと、吐出圧室においてこの内部圧力によりシリンダに
働く第２のモーメントと。

吸入圧及び吐出圧のいずれかに連通可能な圧力油室にお
いてこの内部圧力によりシリンダに働く第３のモーメン
トとの合成モーメントとすることにより、吸入圧の高い
時は大容量で、吸入圧の低い時は低容量で、中間時は中
間の容量で、夫々圧縮機を運転することができるので、
この揺動にあたり特別な動力を必要とすることのない容
量調整を可能とする。このためセンサー等特別な計測器
。

制御器、動力を要しないで、それ自体で必要な調整を行
う圧縮機を提供することができる（請求項２）。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係る可変容量圧縮機の１０
０％（最大）容量運転中のシリンダ部断面図（第５図の
１’　−１矢視図）。第２図は第１図においてロータが約゛４５°回転した時
の状態を示す説明図。第３図は第１図の圧縮機、の５０％（中間）容量運転中
−切状態を示す説明図２第４図は第１図の圧縮機の最小容量運転中の状態を示す
説明図。第５図は第１図の圧縮機の軸方向の縦断面図。第６図はスライド弁の動作説明図（第７図の■−■矢視
図）。第７図は第５図の■−■矢視図（第１Ｏ図の■−■矢視
図）。第８図は第７図においてスライド弁が最上端に移動した
時の説明図。第９図は第７図のＩＸ−ＩＸ矢視図。第１Ｏ図は第７図のＸ−Ｘ矢視図。第１１図はシリンダ形状の説明図。第１２図は従来例のベーン式圧縮機の説明図。を夫々示す。符号の説明２０・・・シリンダ２０ａ・・・壁部（突起壁部）２１・・・吸入孔２２・・・エンドプレート（フロントプレート）２３・
・・エンドプレート２Ｂ・・・回転軸２８・・・ロータ３０・・・ベーン３３・・・吐出圧室３４・・・吸入口３５・・・吸入側チャンバ３Ｂ・・・吸入側チャンバ３７・・・圧力油室３９・・・オイル排出口４１・・・制御室４３・・・切換弁（スライ４４、４８・・・吸入圧通路４８・・・油溜り５１、５２・・・排出油路Ａ　　、Ａ　　、Ａ　　。（リアプレート）２７・・・ケーシング２９・・・ベーン溝３２・・・吐出孔３３ａ・・・吐出ボート（吸入圧室）（吸入ガス通路）３８・・・オイル注入口４０・・・ピント弁）４７・・・吐出側チャンバ４９、５０・・・流入油路５４・・・シール部Ａ４・・・作動室

Claims

【特許請求の範囲】

（１）　略長円状のシリンダをその内部に配し，該シリ
ンダと共にシリンダ内空間の壁部を構成するエンドプレ
ートを備えたケーシングと，該シリンダ内空間に開口す
る吸入孔及び吐出孔と，シリンダの中心と偏心し前記ケ
ーシングに支承される回転軸を介して，該シリンダ内空
間で回転するロータと，該ロータの周方向に配された各
溝内を摺動可能であり，前記シリンダ内壁に摺接するこ
とによりシリンダ内空間を複数の作動室に区画する複数
のベーンと，　から構成され，吸入孔から吸入された気体を圧縮した
後吐出孔から吐出するベーン式圧縮機において，　前記シリンダが，シリンダ外の一点を中心として揺動
されること，該揺動は，吸入孔から吐出孔までのベーン
の回転範囲に在る作動室の容積が，揺動の一端において
最大になる最大容量時から，他端において最小になる最
小容量時までの範囲で行われることを特徴とする可変容
量圧縮機。
（２）　前記揺動の駆動モーメントが，　シリンダ内空間の圧力によりシリンダに加わる第１の
モーメントＭ＿１と，　第１のモーメントＭ＿１と対抗するモーメントであっ
て，吐出孔出口に逆止弁を介して形成され，ケーシング
内壁とシリンダ外壁とから構成される吐出圧室において
，シリンダ外壁に形成される壁部に加えられる第２のモ
ーメントＭ＿２と，　第２のモーメントＭ＿２に対抗す
るモーメントであって，ケーシング内壁とシリンダ外壁
とから構成され吐出側チャンバと吸入側チャンバとのい
ずれかに連通可能である圧力油室において，吸入圧と吐
出圧のいずれかの圧力により前記壁部に加わる第３のモ
ーメントＭ＿３と，　からなることを特徴とする請求項１記載の可変容量圧
縮機。