JPH0230996A - ベーン型回転圧縮機 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は、原動機に直結されて圧縮容量を可変できるベ
ーン型回転圧縮機に関し、車両用空調装置に用いて好適
なものである。

（従来の技術） 近年、ベーン型回転圧縮機として圧縮容量を可変とする
タイプのものがある。このようなベーン星回転圧縮機は
、例えば、シリンダと一方のサイドブロックとの間にラ
ジアルピストンな回動可能に設け、このラジアルピスト
ンに吸入孔と連通ずる切欠部を形成し、吐出圧の大きさ
に応じてラジアルピストンを回動することにより切欠部
の位置を可変とし、圧縮室の圧縮開始時期を変化させ、
圧縮室内の容量を可変とするものがある（特開昭６３−
８５２８５号公報）。

（発明が解決しようとする課Ｍ） ところが、従来のベーン型回転圧ＩＴｉ！機においては
、圧縮容量を可変とするものの、吐出圧に基づいて容量
変化を制御する構造となっていることにより、圧縮機起
動時等、吐出量が零となる場合には吐出圧が零となり、
制御をすることができないため、最小吐出量を例えば最
大吐出量の約１０％としている。この最小吐出量におい
て、エバポレータ（蒸発器）の熱負荷が小さく、圧縮機
の回転数が高いときには、エバポレータの凍結が生じる
。これを避けるため、エバポレータ温度を検出するサー
モスイッチによりクラッチをオフにして圧縮機の駆動を
停止するようにしていた。

因みに、電磁クラッチの重量は、圧縮機全体の約半分に
も相当し、軽量化を図るための大きな要因であった。

そこで、本発明では、必要時には吐出冷媒を吸入側へバ
イパスさせることにより、電磁クラッチを不要とし、圧
縮機全体の軽量化を図ることを目的としている。

（課題を解決するための手段） 本発明のベーン型回転圧縮機は、両側かサイドブロック
により閉塞され筒状の内周面を有するシリンダブロック
と、このシリンダブロック内に回転自在に配設されたロ
ータと、このロータ内に形成されたベーン溝内に摺動自
在に収納されたベーンとを備え、前記シリンダ、ロータ
、両サイドブロック及びベーンにより画成される圧縮室
が前記ロータの回転に伴って容積変化するベーン型回転
圧ｍ機であって、少なくとも空調装置のエバポレータの
凍結限界状態を検出する温度センサと、前記一方のサイ
ドブロックに回動自在に設けられ前記圧縮室の圧縮開始
位置を調節する調節部材と、この調節部材の、最も遅い
圧縮開始位置を検出する位置センサとを備え、さらに、
吐出側と吸入側とを連通ずるバイパス通路と、このバイ
パス通路に介装されて開閉する開閉手段と、少なくとも
温度センサおよび位置センサからの検出信号が出力され
たときにのみ、前記開閉手段によりバイパス通路を開通
させる制御手段と、を備えて構成される。

（作　用） 原動機の駆動によりロータが回転すると、ロータととも
にベーンがシリンダブロックの内周面に沿って移動し圧
縮室内で冷媒の拡縮が行なわれる。また、吐出圧の大き
さに基づいて調節部材により、ベーンによる圧縮開始位
置が制御され、これにより圧縮室の容量が可変とされる
。

そして、調節部材が最も遅い圧縮開始位置にあり、且つ
エバポレータが凍結限界状態にある場合にのみ、吐出側
と吸入側とを連通ずるバイパス通路が開閉手段により開
通状態とされる。したがって、冷媒が吐出側と吸入側と
の間で還流し、エバポレータの凍結が防止され、圧１１
機を連続駆動でき、電磁クラッチを不要とすることがで
きる。

（実施例） 以下に本発明の一実施例を図面に基づき説明する。

第１図ないし第４図に本実施例のベーン型回転圧縮機ｌ
を示す。このベーン型回転圧縮機１は、内面が略楕円形
に形成されたシリンダ２を有し、このシリンダ２内にロ
ータ３がシリンダ２の両短径部付近で接触するよう挿入
されており、このロータ３によりシリンダ２内に２つの
動作空間が対称的に画成されている。ロータ３は、中心
に駆動軸４が固着されていると共に、ロータ３の略半径
方向に例えば５個のベーン溝５が形成され、ベーン溝５
のそれぞれにベーン６が摺動自在に挿入されている。

サイトブロック７ａ、７ｂは、シリンダ２の両側に固着
され、サイドブロック７ａ、７ｂにはロータ３、ベーン
６の端面が接しており、シリンダ２、ロータ３、ベーン
６及びサイドブロック７ａ、７ｂにより５個の圧縮室８
が形成されている。

シェル９ａ、９ｂはそれぞれの開口端が互いに接合され
、シリンダ２とサイドブロック７ａ、７ｂの周縁を取囲
んでいる。リアサイドブロック７ｂとリヤ側シェル９ｂ
とにより低圧室１ｏが、フロントサイドブロック７ａと
フロント側シェル９ａとにより高圧室１１がそれぞれ形
成されている。低圧室１０はシェル９ｂに形成された吸
入口１２に接続され、また、高圧室１１はシェル９ａに
形成された吐出口１３に接続されている。

上記駆動軸４は、両サイドブロック７ａ、７ｂにラジア
ルベアリング１４ａ、１４ｂを介して回転自在に支持さ
れていると共に、フロント側のシェル９ａに形成された
円筒状の中心孔まで延び、この延在部分でエンジン（原
動機）にベルトやチェーンなどの伝達機構を介して直接
連結されるようになっている。駆動軸４とシェル９ａと
の間にはメカニカルシール１５か設けられている。

吸入孔１６ａ、１６ｂは、第２図の如く圧縮室８が拡大
する時低圧室１０と連通ずるように対称的にリヤサイド
ブロック７ｂに形成されている。

ただし、この吸入孔１６ａ、１６ｂの圧縮室８に対する
開口後端位置、即ち、圧縮開始位置は後述する調節部材
２２により調節されるようになっている。吐出孔１７ａ
、１７ｂは、シリンダ２の両側にそれぞれ複数個形成さ
れ、圧縮室８が縮小する時弁挿入空間１８ａ、１８ｂと
連通する。弁挿入空間１８ａ、１８ｂは、シリンダ２と
、このシリンダ２に取付けられたカバー１９ａ、１９ｂ
とから構成され、それぞれロール状の吐出弁２０ａ、２
０ｂと、この吐出弁２０ａ、２０ｂを規制するストッパ
２１ａ、２１ｂとが配置され、該吐出弁２０ａ、２０ｂ
及びストッパ２１ａ、２１ｂがカバー１９ａ、１９ｂに
支持されている。また、弁挿入空間１８ａ、１８ｂは、
フロントサイドブロック７ａに形成された吐出連通孔５
０を介して高圧室１１に連通している。

また、上記調節部材２２は、第２図に示すように、リン
グ状に形成され、リアサイトブロック７ｂに形成された
環状溝２３に回動自在となるよう嵌合されている。この
調節部材２２には、上記サイドブロック７ｂの吸入孔１
６ａ、１６ｂに常時連通する切欠部２４ａ、２４ｂか形
成されている。したがって、この調節部材２２を回動す
ると、切欠部２４ａ、２４ｂの周方向の位置が変化し、
そのためベーン６により、圧縮室８の吸入孔１６ａ、１
６ｂに対する連通が遮断される位置、即ち圧縮開始位置
が調節されることになる。

また、リヤサイドブロック７ｂと調節部材２２との間に
は第１図に示す付勢手段を構成するコイル状のスプリン
グ２５が配設され、調節部材２２を第３図、第４図の時
計方向に付勢している。更に、調節部材２２には、第３
図、第４図の如く、舌片状の受圧部２６ａ、２６ｂが突
設され、この受圧部２６ａ、２６ｂがリヤサイドブロッ
ク７ｂに吸入孔１６ａ、１６ｂから連続的に形成された
摺動溝２７ａ、２７ｂに嵌挿されており、この摺動溝２
７ａ、２７ｂと調節部材２２とに囲まれて圧力室２８ａ
、２８ｂか構成されている。この圧力室２８ａ、２８ｂ
は、調節部材２２の内周、外周及び受圧部周縁に嵌合さ
れたシール部材２９により気密が保たれるようになって
いる。また、この圧力室２８ａ、２８ｂは、サイドプロ
・ンク７ｂに形成された接続孔３０ａ、３０ｂ及びリヤ
サイドブロック７ｂとリヤ側シェル９ｂとに囲まれた接
続空間３１を介して互いに連通している。また、この圧
力室２８ａ、２８ｂの一方は、シリンダ２及び両サイド
ブロック７ａ、７ｂと両シェル９ａ、９ｂとの間に形成
された高圧路３２と、リヤサイドブロック７ｂに形成さ
れた高圧導入路３３を通して高圧室１１に連通し、高圧
導入路３３に設けられたオリフィス３４を介して吐出ガ
スが絞られて導入されるようになっている。

したかって、高圧室２８ａ、２８ｂ内の圧力が高くなる
と、受圧部２６ａ、２６ｂか摺動溝２７ａ、２７ｂに沿
って反時計方向に移動し、これに伴って調節部材２２の
切欠部２４ａ、２４ｂの位置も同方向に移動し、圧縮室
の圧縮開始時期が早まる。反対に、高圧室２８ａ、２８
ｂ内の圧力が低くなると、受圧部２６ａ、２６ｂが時計
方向に移動するとともに切欠部２４ａ、２４ｂの位置も
同方向に移動し、圧縮室の圧縮開始時期が遅くなり、例
えば、吐出圧が最少となる駆動停止時には摺動溝２７ａ
、２７ｂの右端に受圧部２６ａ、２６ｂが当接する。す
なわち、調節部材２２が最少位置に位置する。このよう
な吐出量最少時の調節部材２２の位置を検出する位置セ
ンサ４３が摺動溝２７ａに臨むようにリヤサイドブロッ
ク７ｂに取付けられている。この位置センサ４３は、本
実施例では接点を押圧することにより感知するリミット
スイッチにより構成されている。

更に、第１図、第４図及び第５図に示すように、低圧室
１０には制御弁３５が設けられている。この制御弁３５
は、低圧室１０の圧力に応じて低圧室１０と圧力室２８
ａ、２８ｂとの連通度を調節するためのもので、低圧室
１０と圧力室２８ａ、２８ｂとを連通ずる連通路３６に
ボール状の弁体３７と、この弁体３７が着座する弁座３
８とを有する。弁体３７は、弁ばね３９により着座方向
に押圧されていると共に、弁ｔＪ４０を介してベローズ
４１に接続されている。このベローズ４１は、低圧室１
０に配置され、低圧室１ｏの圧力が高いと縮小し、低い
と伸張する。このベローズ４１のセット力は調節ねじ４
２により調節てきるようになっている。

また、第１図に示すように、リヤサイドブロック７ｂに
は、低圧室１０と高圧路１１とを連通ずるバイパス通路
４５が形成され、このバイパス通路４５には、電磁弁（
開閉手段）４６が介装されている。この電磁弁４６は、
バイパス通路４５の弁座４７に先端が着座する針弁４８
と、励磁コイルおよびステータとからなり、コントロー
ルユニット（制御手段）５０により通電制御される。

尚、図中４９は接続コネクタを示す。

コントロールユニット５０は、第６図に示すように、マ
ルチプレクサ（ＭＰＸ）５１．Ａ／Ｄ変換機５２、マイ
クロコンピュータ５３、増幅器（ＡＭＰ）５４等から構
成され、エンジン（原動機）５５のアイドル回転等所定
回転数以上を検出する回転数センサ５８、上記位置セン
サ４３．空調装置のエバポレータ５９の下流側に設置さ
れ、凍結限界状態を検出する温度センサ６０、の各々か
ら各検出信号ｓ、、ｓ、、Ｓ３が入力され、これに基づ
いて電磁弁４６を開閉制御する構成となっている。尚、
第６図中、５６はベルト、５５ａ、５７はそれぞれプー
リを示す。

以上の構成において、エンジン５５とともに駆動軸４が
回転すると、ロータ３と共にベーン５がシリンダ２の内
面に沿って回転し、圧縮室８が容積変化する。圧縮室８
が拡大するときには圧縮室８と低圧室１０とが吸入孔ｌ
ｅａ、１６ｂ及び調節部材２２の切欠部２４ａ、２４ｂ
を介して連通ずるので、吸入口１２から低圧室１０に入
ったガスが吸入孔１６ａ、１６ｂ及び切欠部２４ａ、２
４ｂを介して圧縮室８に吸入される。次に圧縮室８の容
積が縮小する際、後方のベーン５が切欠部２４ａ、２４
ｂの一端を通り過ぎていない場合には圧縮室８のガスは
切欠部２４ａ、２４ｂ及び吸入孔１６ａ、１６ｂを介し
て低圧室１０に逆流し、未だ圧縮は開始されない。そし
て、後方のベーン５が切欠部２４ａ、２４ｂを通り過ぎ
ると、圧縮室８内のガスが閉じ込められ、圧縮が開始さ
れる。さらにロータ２が回転して先行するベーン５が吐
出孔１７ａ、１７ｂを通り過ぎると、吐出弁２０ａ、２
０ｂがその圧縮室８の圧力により開かれ、圧縮室８と弁
挿入空間１８ａ、１８ｂとが連通し、圧縮室８のガスは
、吐出孔１７ａ、１７ｂを介して弁挿入空間１８ａ、１
８ｂに吐出され、吐出連通孔５０を介して高圧室１１に
至り、吐出口１３から圧縮機外へ吐出されるものである
。

次に容量可変機構の作動について説明すると、低速運転
時やエバポレータ５９の高熱負荷時のように低圧室１０
の圧力が窩い場合には、第１の制御弁３５のベローズ４
１が縮小して弁体３７と弁座３８との間の開口面積が小
さくなるので、圧力室２８ａ、２８ｂの圧力が高圧室１
１の圧力に近づくように上昇し、これによりスプリング
２５に抗して調節部材２２が反時計方向に回動し、後方
のベーン５が切欠部２４ａ、２４ｂを閉じる時期、即ち
圧縮開始時期が早まり、圧縮機が大容量で運転されるこ
とになる。

高速運転時やエバポレータ５９の低熱負荷時にはその逆
に低圧室１０の圧力が低いので、制御弁３５のベローズ
４１が伸張して弁体３７と弁座３８との間の開口面積が
大きくなるので、圧力室２８ａ、２８ｂの圧力が低圧室
１０の圧力に近づくように低下し、スブリンク２５の押
圧力により調節部材２２が時計方向に回動し、後方のベ
ーンが切欠部２４ａ、２４ｂを閉じる時期が遅くなり、
圧縮機が小容量で運転されるようになる。

また、第７図のフローチャートに示すように、回転セン
サ５８の信号Ｓ工がないとき、又は位置センサ４３、温
度センサ６０からの検出信号Ｓ２．Ｓｏ＋が入力された
場合にのみ、制御手段５０から電磁弁４６の励磁コイル
に通電され、針弁４８が没入して、バイパス通路４５が
開通され、吐出側から吸入側へ冷媒が還流し、冷凍サイ
クルへは冷媒の通流が行なわれない。

つまり、圧縮機１が回転停止時か又は、調節部材２２か
最少吐出量位置にあり、且つエバポレータ５９が凍結限
界状態時には、バイパス通路４５が開かれ、冷媒が冷凍
サイクルには流れないこととなり、圧縮機１か連続駆動
した場合もエバポレータ５９の凍結が防止される。

他方、エンジン５５の起動時においては、吐出量が零で
あるため、調節部材２２の位置は最少吐出量位置に位置
し、最少吐出量の状態で駆動されるが、エンジンがアイ
ドル回転に達していないため、バイパス通路は開かれ、
冷媒サイクルの循環はなく、エンジンの負荷を軽減し、
エンジンの起動を容易にする。そして、エンジン回転の
上昇後に、エバポレータ５９が凍結状態でなければ、バ
イパス通路４５を閉止した状態で通常の運転が行なわれ
、直ちに調節部材２２を駆動する圧力を得ることができ
る。反対に、エバポレータ５９が凍結状態にあれば、バ
イパス通路４５が上記同様開通される。このように、エ
バポレータの凍結時や、限界時でも、圧縮機を駆動した
状態を持続できるので、従来の如く、エンジンとの間に
動力を断続する電磁クラッチを設ける必要がない。尚、
エンジン起動負荷を軽減するため回転数センサを設けた
が、起動時は冷媒吐出量も少なく、負荷は小さいため、
これを省略することもできる。尚、冬期等長期に亘り圧
縮機を駆動しないことを望むときは、簡便な噛合クラッ
チ、又はテンションプーリーを緩める構成を設け、手動
操作するようにしてもよい。

（発明の効果） 以上説明したように、本発明によれば、調節部材が最も
遅い圧縮開始となる位置で、且つエバポ・レータが凍結
状態時にのみ、吐出側と吸入側とを連通ずるバイパス通
路が開通されるので、圧縮機を連続駆動しても、エバポ
レータが凍結したり、原動機の起動負荷を軽減でき同時
に、原動機の起動時に圧縮機に及ぶ機械シヨ・ンク等の
悪影響を受けることがなく、その結果、原動機との間に
介装される電磁クラッチを不要とすることができ、とり
わけ圧縮機全体の軽量化を図ることに効果が大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第７図は、本発明の一実施例を示し、第１図は
ベーン型回転圧縮機の縦断面図、第２図は第１図中のＩ
Ｉ　−ＩＩ矢視断面図、第３図は第１図中の■−■矢視
断面図、第４図は第１図中のＩＶ−■矢視断面図、第５
図は要部の分解斜視図、第６図はコントロールユニット
のブロック構成図、第７図はバイパス制御のフローチャ
ートを示す図である。 １・・・ベーン型回転圧縮機　２・・・シリンダブロッ
ク３・・・ロータ　　　　　　　５・・・ベーン溝６・
・・ベーン ７ａ、７ｂ・・・サイドブロック ８・・・圧縮室　　　　　　　２２・・・調節部材４３
・・・位置センサ　　　　４５・・・バイパス通路４６
・・・開閉手段　　　　　５０・・・制御手段５５・・
・原動機　　　　　　５８・・・回転数センサ５９・・
・エバポレータ　　　６０・・・温度センサ特許出願人
　ヂーゼル機器株式会社

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 　両側がサイドブロックにより閉塞され筒状の内周面を
   有するシリンダブロックと、このシリンダブロック内に
   回転自在に配設されたロータと、このロータ内に形成さ
   れたベーン溝内に摺動自在に収納されたベーンとを備え
   、前記シリンダ、ロータ、両サイドブロック及びベーン
   により画成される圧縮室が前記ロータの回転に伴って容
   積変化するベーン型回転圧縮機において、 少なくとも、空調装置のエバポレータの凍結限界状態を
   検出する温度センサと、前記一方のサイドブロックに回
   動自在に設けられ前記圧縮室の圧縮開始位置を調節する
   調節部材と、この調節部材の、最も遅い圧縮開始位置を
   検出する位置センサとを備え、さらに、吐出側と吸入側
   とを連通するバイパス通路と、このバイパス通路に介装
   されて開閉する開閉手段と、少なくとも温度センサおよ
   び位置センサからの検出信号が出力されたときにのみ、
   前記開閉手段によりバイパス通路を開通させる制御手段
   と、を備えたことを特徴とするベーン型回転圧縮機。