JPH0418152B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、回転圧縮機、特に自動車用クーラシ
ステムの冷媒圧縮機として有用な可変容量型の回
転圧縮機に関するものである。

（従来技術） 自動車用クーラシステムに用いられる冷媒圧縮
機用の回転圧縮機は、自動車の燃費向上という要
求に応じて、その容量を変更することにより消費
動力を軽減する可変容量型の回転圧縮機が考案さ
れている。例えば、特開昭58−128487号公報に開
示さる様に、圧縮機本体に複数個のバイパス孔
（作動室と吸入室とを連通する）を設け、バイパ
ス孔に交差させて設けたシリンダ穴に摺動可能に
設けたスプールによりバイパス孔群を順次開閉さ
せることにより、回転圧縮機の吐出容量を制御す
るものが考案されている。

（発明が解決しようとする問題点） 種々の条件を考慮すると、回転圧縮機は、吐出
容量の可変範囲が広範囲で、連続的に容量を変化
することができ、しかも小型のものが要望され
る。そのため、上述バイパス孔群は、作動室が最
大容積にある状態から、最小容積となる状態の間
において、吸入室と作動室を連通するように配設
される必要がある。ところが、従来のようにバイ
パス孔群を直線上に配設するのみでは、ロータ等
が円筒状であるため、その要望を満足することが
できないという問題がある。

さらに、発明者らの実験研究によると、容量制
御時の消費動力軽減するためには、最大容積の状
態から容積減少の段階に入つた作動室でも特に初
期（最大容積）の状態において、作動室と吸入室
とを大面積のバイパス孔で連通すると効果がある
ことが判明した。ところが、バイパス孔の径をベ
ーン幅（肉厚）より大きくすると、ベーンによつ
て区画されて隣接する各々の作動室が連通してし
まうという問題があり、バイパス孔の径は制限さ
れるものであつた。このため、圧縮機の高回転域
においては、作動室より冷媒が十分に吸入室にバ
イパスされず、消費動力が軽減されないという問
題があつた。

（問題点を解決するための手段） 上述の問題点を解決するため、本発明は、圧縮
機本体を形成するハウジングに、ロータの回転に
伴なつて作動しつつ容積変化を繰り返す作動室
と、容積増加の行程に入つた作動室に吸入通路を
介して連通される吸入室と、吐出圧力に達した作
動室に吐出ポートを介して連通される吐出室とを
形成した回転圧縮機において、前記ハウジングに
設けられて容積減少の段階に入つた前記作動室と
前記吸入室とを連通し、かつ直線上に沿つて配設
される複数個の第１バイパス孔と、前記ハウジン
グに設けられて容積減少の段階に入つた前記作動
室と前記吸入室とを連通する第２バイパス孔とを
備え、前記作動室が前記吸入通路と連通を断つて
容積減少の段階に入つたとき前記第１バイパス孔
および第２バイパス孔のうち少なくとも１つが前
記作動室と前記吸入室とを連通することによるも
のである。

（作用） 回転圧縮機の作動室が圧縮行程の初期にあつ
て、即ち作動室が吸入通路との連通を断つて容積
減少する段階に入つた時にあつて、第１バイパス
孔及び第２バイパス孔のうち少なくとも１つが作
動室と吸入室を連通していると、そのバイパス孔
より作動室内の作動流体が吸入室へバイパスされ
る。よつて、圧縮行程の初期にある行動室内の作
動流体が吸入室へバイパスされたことにより、作
動室を圧縮するための消費動力は軽減されると同
時に、その吐出量は減少する。

また、直線上に配設される第１バイパス孔と、
第２バイパス孔を設けたことにより、作動室の容
積が最大から最小となる範囲において、そのバイ
パス孔が作動室と吸入室を連通することが可能と
なり、そのバイパス孔を順次開閉して作動室から
吸入室へバイパスされる量を制御することによつ
て、吐出容量の可変範囲を広範囲しかも連続的に
することができる。

（発明の効果） 本発明は、第１バイパス孔と第２バイパス孔を
設けるという簡単な構成でもつて吐出容量の可変
範囲が広範囲で、連続的に容量を変化することが
でき、しかも小型の可変容量型の回転圧縮機を提
供することができる。さらに、容量制御時の消費
動力が従来のものよりも軽減されるという優れた
効果を発揮する。

（実施例） 次に、本発明の一実施例について説明する。第
１図は本実施例の縦断面図、第２図は第１図の
−断面図である。第１，２図において、１はコ
ンプレツサ外形を形成する円筒状のハウジング
で、このハウジング１内には円筒状のシリンダ２
が配設され、このシリンダ２内にはシリンダ２の
中心より偏心してロータ３が配設されている。こ
のシリンダ２とロータ３のフロント側端面にはフ
ロントプレート４が配設され、リヤ側端面にはリ
ヤプレート５が配設されており、フロントプレー
ト４とシリンダ２、リヤプレート５とシリンダ２
とは互いにボルト６，７によつて固定されてい
る。ロータ３には、ロータ中心を貫通するベーン
溝８ａが周方向に90゜離れて２ケ所設けてあり、
このベーン溝８ａ内にはベーン８が摺動自在に挿
入されている。そして、このベーン８とシリンダ
２の内壁と、フロントプレート４とリヤプレート
５とによつて作動室Ａが区画形成される。また、
ロータ３のフロント側端面にはフロントシヤフト
３ａが一体形成されており、リヤ側端面にはリヤ
シヤフト３ｂだボルト９により固定されている。
そして、フロントシヤフト３ａはフロントプレー
ト４に軸受１０を介して軸支され、リヤシヤフト
３ｂはリヤプレート５に軸受１１を介して軸支さ
れている。フロントプレート４のさらにフロント
側にはフロントハウジング１２が配設され、一
方、前記ロータ３、シリンダ２、リヤプレート５
を包む様にしてリヤハウジング１３が配設されて
いる。フロントハウジング１２とフロントプレー
ト４とリヤハウジング１３とは、ボルト１４にて
相互に固定されている。

また、フロントプレートとフロントハウジング
１２とによつて吸入室Ｂが形成され、リヤハウジ
ング１３と前記シリンダ２とによつて吐出室Ｃが
形成され、リヤハウジング１３とリヤプレート５
によつて油分離室Ｄが形成されている。油分離器
Ｄには、吐出冷媒中のオイルを分離するオイルセ
パレータ１６が配設されている。さらに、リヤハ
ウジング１３には油分離室Ｄへ吐出された冷媒を
冷凍サイクルの凝縮器に吐出するための吐出ポー
ト５０が設けられている。なお、前記ハウジング
２には作動室Ａの冷媒を吐出室Ｃに導くための吐
出通路１７が設けられており、前記フロントプレ
ート４には吸入室Ｂからの冷媒を吸入する吸入通
路２５が設けられている。

フロントプレート４には、第２図，第３図ａに
示す様に、第１バイパス孔１８ａと第２バイパス
孔１８ｂが設けられて容積減少する段階に入つた
作動室Ａと吸入室Ｂを連通している。ここで、第
１バイパス孔１８ａ、第２バイパス孔１８ｂ設け
られる位置は、作動室Ａが圧縮行程の初期におい
て冷媒がバイパスされるように決定される。即
ち、作動室Ａが圧縮行程の初期のとき、つまり吸
入通路との連通を断つて容積減少する段階に入つ
たときに、少なくとも１つ以上のバイパス孔が連
通するように第１バイパス孔１８ａ、第２バイパ
ス孔１８ｂが配設されている。さらに、その詳細
を説明する。

フロントプレート４には、第２図，第３図ａに
示す様に、容積の減少する段階に入つた（圧縮行
程にある）作動室Ａと吸入室Ｂとを連通する４つ
の第１バイパス孔１８ａが、直線上に沿つて配設
されており、またフロンプレート４には、これら
の第１バイパス孔群１８ａと交差する第１スプー
ル孔１９ａが設けられている。実際は、第３図ｂ
に示すように、このフロントプレート４の作動室
Ａ側は前記第１バイパス１８ａがあり、吸入室Ｂ
側には長孔５０があり、両者はスプール孔１９ａ
によつて通過している。第１スプール穴１９ａ内
には、第１スプール２０ａが摺動可能に設けられ
ている。第１スプール穴１９ａの一端と第１スプ
ール２０ａの間に第１コントロール室２１ａが形
成され、この第１コントロール２１ａは通路２２
ａを介して、吐出室Ｃもしくは容積減少途中にあ
る作動室Ａの高圧冷媒が導入されている。

一方、この第１スプール穴１９ａの他端には、
キヤツプ２３ａの一端の支持されたばね２４ａが
配設されており、第１スプール２０ａの第１バイ
パス孔群１８ａを開く方向に付勢されている。こ
の第１スプール２０ａの移動によつて第１バイパ
ス孔群１８ａが順次開閉制御される。

同様に、フロントプレート４の吸入通路２５お
よび第１バイパス孔群１８ａの間には容積減少途
中にある作動室Ａと吸入室１Ｂと連通させる第２
バイパス孔１８ｂが配設されている。

この第２バイパス孔１８ｂと交差する第２スプ
ール穴１９ｂが設けられている。第２スプール穴
１９ｂには、第２スプール穴１９ｂには、第２ス
プール２０ｂが摺動可能に設けられている。この
第２スプール穴１９ｂの一端には、通路２２ｂを
介して同様に高圧冷媒が導入される第２コントロ
ール室２１ｂが形成され、他端にはキヤツプ２３
ｂが支持されて、かつ、第２バイパス孔１８ｂを
開く方向に第２スプール２０ｂを付勢するばね２
４ｂが配設されている。

そして、第１、第２コントロール室２１ａ，２
１ｂ内の圧力とばね２４ａ，２４ｂの付勢力のそ
れぞれの釣り合いにより第１、第２スプール２０
ａ，２０ｂの位置が制御され、第１、第２バイパ
ス孔１８ａ，１８ｂの開口面積が制御される。

ここで、作動室Ａが圧縮行程の初期において、
第１バイパス孔１８ａの少なくとも１つ、もしく
は、第２バイパス孔１８ｂが作動室Ａと吸入室Ｂ
とを連通しており、必ず両バイパス孔のうち少な
くとも１つが作動室Ａと吸入室Ｂとを連通してい
る。

また、直線上に設けられた第１バイパス群１８
ａと第２バイパス１８ｂを組合せることによつて
作動室Ａの容積が最大から最小となる範囲におい
て、両バイパス孔が作動室と吸入室を連通するこ
とが可能となる。

なお、このバイパス孔の径は、すべてベーン８
の肉厚よりも小さいものである。

第４図に電磁弁１５と上記容量制御用第１、第
２スプール１８ａ，１８ｂ機構との配置を模式的
に示す。吐出室Ｃもしくは容積減少途中にある圧
縮機Ａから高圧冷媒を圧力導入通路２２ａを通じ
て第１、第２コントロール室２１ａ，２１ｂに導
く。電磁弁１５が閉じている状態ではコントロー
ル室２１ａ，２１ｂ内は、通路２２ａ，２２ｂを
介して導かれた高圧冷媒により高圧となる。この
第１、第２コントロール室２１ａ，２１ｂ内の圧
力とばね２４ａ，２４ｂとの釣り合う位置で第
１、第２スプール２０ａ，２０ｂは、それぞれ静
止する。もし、電磁弁１５を完全に閉じた状態に
維持すればコントロール室２１ａ，２１ｂの圧力
は上昇し、ばね２４ａ，２４ｂの付勢力に打ち勝
つて、第１、第２バイパス孔１８ａ，１８ｂは、
第１、第２スプール２０ａ，２０ｂによつて完全
に閉じられる。そのため、作動室Ａと吸入室Ｂと
を連通するバイパス孔１８ａ，１８ｂが閉じられ
ることになるため、作動室Ａ内の冷媒は、吸入室
Ｂにバイパスされることなく、全て圧縮されて、
吐出することになり、回転圧縮機の吐出容量は、
100％となる。

一方、電磁弁１５が開かれた状態では作動室Ａ
から圧力導入通路２２を通じて導かれた高圧冷媒
が電磁弁１５を通つて低圧側吸入室Ｂに逃がされ
るため、第１、第２コントロール室２１ａ，２１
ｂ内の圧力は低下し、第１、第２スプール２０
ａ，２０ｂはばね２４ａ，２４ｂの付勢力により
移動し、第１、第２バイパス孔１８ａ，１８ｂは
開けられる。そのため、作動室Ａ内の冷媒は、一
部吸入室Ｂにバイパスされ、コンプレツサの容量
は、小さくなる。

以上の作動をもとに、電磁弁１５ON−OFFを
繰り返せば、コントロール室２１ａ，２１ｂの圧
力を任意にコントロールでき、そして、第１、第
２スプール２０ａ，２０ｂの位置を連続的にコン
トロールでき、その結果、回転圧縮機の吐出量を
連続制御することになる。

なお、第１スプール２０ａ、第２スプール２０
ｂに付勢力を与えるそれぞれのばね２４ａ，２４
ｂの設定荷重は、適宜選択されるものである。
（ここでは、コントロール室２１ａ，２１ｂより
圧力を受ける面積は、第１、第２スプール２０
ａ，２０ｂで同一とする。） すなわち、ばね２４ａ，２４ｂの設定荷重を同
一にすると、第１、第２スプール２０ａ，２０ｂ
は同時に第１、第２バイパス孔１８ａ，１８ｂを
開放する。また、ばね２４ａの設定荷重をばね２
４ｂの設定荷重より小さくすると、第１スプール
２０ａは第１バイパス孔１８ａを、第２バイパス
孔１８ｂが第２スプール２０ｂによつて開放され
るより先に開放する。また、逆の場合は、第２バ
イパス孔１８ｂが第１バイパス孔１８ａよりも先
に開放されることとなる。

ここで、消費動力を軽減するという点では、第
１、第２バイパス孔１８ａ，１８ｂは同時に開放
される、もしくは、第２バイパス孔１８ａが第１
バイパス孔１８ａより先に開放される方が望まし
い。以下に説明する作動においては、便宜上ばね
２４ａ，２４ｂの設定荷重を同一として第１、第
２バイパス孔１８ａ，１８ｂが同時に開放される
ものとして説明する。

次に、上記構成よりなる本実施例の作動につい
て説明する。

電磁クラツチを介して自動車走行用エンジン
（図示せず）の駆動力がフロントシヤフト３ａに
伝わるとフロントシヤフト３ａは回転し、同時に
ローター３もシリンダ２内を回転する。この回転
により圧縮室Ａの容積が変動し、容積が増加する
部位では冷媒サイクルの蒸発器（図示せず）より
導かれた冷媒がフロントハウジング１２に設けた
吸入ポート（図示せず）より吸入室Ｂに吸入さ
れ、フロントプレート４に設けた吸入通路２５を
介して圧縮室Ａ内に吸入される。ローター回転に
伴つて作動室Ａは、吸入通路２５との連通を断つ
て容積が減少して圧縮行程になる。さらに、作動
室Ａの容積が減少して作動室Ａの圧力が吐出圧力
に達すると、高圧となつた冷媒となつた吐出通路
孔１７より吐出弁を介して吐出室Ｃに吐出され
る。その後、油分離室Ｄに流出し、オイルセパレ
ータ１６内の潤滑油を分離したのち、吐出ポート
５０より凝縮器側に吐出される。

圧縮機が起動する際には、自動車走行時エンジ
ンに大きな衝撃を与えないためその起動負荷を低
減す必要がある。すなわち、起動時には、第１、
第２バイパス孔１８ａ，１８ｂを開いて圧縮機の
吐出容量を小さくしておく必要がある。本例の場
合起動時には、第１、第２スプール２０ａ，２０
ｂの前後面に圧力差が生じていないため、スプー
ル２０ａ，２０ｂはばね２４ａ，２４ｂによつて
付勢され、第１、第２バイパス孔１８ａ，１８ｂ
を開いている。従つて、本例の圧縮機では起動時
にエンジンに衝撃を与えることなく、乗員に不快
感を与えない。

圧縮機十分な吐出能力が要求される状態では第
１、第２スプール２０ａ，２０ｂはバイパス孔１
８ａ，１８ｂを閉じておく必要がある。そのた
め、電磁弁１５を閉じて圧縮機Ａから高圧冷媒を
すべてコントロール室２１ａ，２１プールｂに導
き、この高圧冷媒の圧力がばね２４ａ，２４ｂの
付勢力に打ち勝ち、スプール２０ａ，２０ｂは第
１、第２バイパス孔１８ａ，１８ｂを閉じる。す
なわち、通常の運転状態では圧縮機は最大容量で
運転され十分な冷媒能力を発揮する。

一方、車室内が十分に冷房され、圧縮機の吐出
能力が過剰になると、車室内に設けた温度セン
サ、低圧配管に設けられた圧力センサなどにより
電磁弁１５に信号が送られ、電磁弁１５が開閉制
御される。すると、圧縮室Ａからの高圧冷媒が電
磁弁１５より分岐通路２７を通つて吸入室Ｂに開
放され、コントロール２１ａ，２１ｂ内の圧力が
下がり第１、第２スプール２０ａ，２０ｂがばね
２２４，２４ｂの付勢力によつて移動しバイパス
孔１８ａ，１８ｂを開く。

その結果、吸入通路２５と連通を断つて容積が
減少する段階に入つた作動室Ａ内の冷媒は、圧縮
行程の初期において両バイパス孔１８ａ，１８ｂ
のうち少なくとも１つを介して吸入室Ｂにバイパ
ス孔される。よつて吐出容量は小さくなり、その
消費動力は軽減されることとなる。また、圧縮行
程の初期において両バイパス孔１８ａ，１８ｂの
複数が作動室Ａと吸入室Ｂを連通している場合
は、バイパスされる冷媒の量は多くなり、さらに
その消費動力は軽減されることになる。

ここで、第１バイパス孔１８ａ、第２バイパス
孔１８ｂの開放時期、開放面積はばね２４ａ，２
４ｂの設定荷重、第１、第２スプール２０ａ，２
０ｂの受圧面積などの構成要素によつて決めるも
のである同時に、車室内などの温度などの条件に
よつて任意に決定することができる。

次に、他の実施例を第５図に基づいて説明す
る。前述の実施例において、第１、第２バイパス
孔はそれぞれのスプールで開閉されるものであつ
たが、本実施例は１つのスプールでもつて第１、
第２バイパス孔を開閉するものである。

第５図の要部概略図に示す様に、フロントプレ
ート４には前述と同様に直線上に沿つて第１バイ
パス孔１８′ａが設けられている。この第１バイ
パス孔群１８′ａは、第１スプール穴１９′を交差
しており、第１スプール穴１９′内に第１スプー
ル２０′が挿入されている。第２バイパス孔１
８′ｂの一開孔端は、フロントプレート４の第１
バイパス孔群１８′ａと吸入通路２５の間に位置
して、作動室Ａに開孔している。また他の開孔端
は、第１スプール穴１９′ａ内に開孔している。
よつて、第１スプール２０′の移動により第２バ
イパス孔１８′ｂは、第１バイパス孔群１８′ａと
同様に第１スプール孔１９′ａを介して作動室Ａ
と吸入室Ｂとを連通する。ここで、第２バイパス
孔孔１８′ｂが第１スプール穴１９′ａ内に開孔す
る位置は、第１バイパス孔１８′ａの開放時期と
第２バイパス孔１８′ｂの開放時期とを考慮して
適宜選択するものである。たとえば、図中最も下
に位置する第１バイパス孔１８′ａと同時に第２
バイパス孔１８′ｂを開放する場合は、第１スプ
ール穴１９′ａと図中最も下に位置する第１バイ
パス孔１８′ａが交差する位置と同一の位置に第
２バイパス孔１８′ｂを開放する。また、第２バ
イパス孔１８′ｂを第１スプール孔１９′ａの最も
下方位置に開孔すると、第２バイパス孔１８′ｂ
は第１バイパス孔群１８′ａより先に開放される。

以上述べた様に、直線上に沿つて配設される第
１バイパス孔１８ａと、さらに第２バイパス孔１
８ｂを設けたことにより、作動室Ａが最大容積に
ある状態から、最小となる状態の間において広範
囲で作動室Ａと吸入室Ｂを連通することが可能と
なり、可変容量の可変範囲と連続的にかつ広範囲
で制御することが可能となる。さらに、高回転域
でも、作動室Ａ内の冷媒は、両バイパス孔１８
ａ，１８ｂの少なくとも１つより吸入室Ｂに十分
バイパスされるため、その消費動力は第１バイパ
ス孔１８ａだけのとときよりも軽減される。

なお、上述の実施例において、第２バイパス孔
１８ｂ，１８′−ｂは第１バイパス孔群１８ａと
吸入通路２５との間に位置してフロントプレート
に設けたが、第１バイパス孔群１８ａを第２バイ
パス孔１８ｂ，１８′−ｂと吸入通路２５との間
に設けてもよい。このときは、作動室Ａが圧縮行
程の初期において、第１バイパス孔群１８ａのう
ち少なくとも１つ以上が、作動室Ａと吸入室Ｂと
を連通する位置に配設されることが必要である。
また、第２バイパス孔１８ｂ，１８′−ｂは、上
述の実施例においては１つであつたが、複数にし
ても同様の効果を得られることは言うまでもな
い。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の回転圧縮機を示す縦断面
図、第２図は第１図における−線に沿う断面
図、第３図ａは、フロントプレートの要部断面
図、第３図ｂは第３図ａにおける−線に沿う
断面図、第４図は作動の説明に供する部分概略
図、第５図は他の実施例を示す図である。 １，４，５…ハウジング、３…ロータ、８…ベ
ーン、１８ａ，１８′−１，１８a′−２，１８′−
３…第１バイパス孔、１９ａ，１９a′…第１スプ
ール穴、２０ａ…第１スプール、１８ｂ，１８′
−ｂ…第２バイパス孔、１９ｂ…第２スプール
穴、２０ｂ…第２スプール、２５…吸入通路、Ａ
…作動室、Ｂ…吸入室、Ｃ…吐出室。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 圧縮機本体を形成するハウジングに、ロータ
   の回転に伴なつて作動しつつ容積変化を繰り返す
   作動室と、容積増加の行程に入つた作動室に吸入
   通路を介して連通される吸入室と、吐出圧力に達
   した作動室に吐出通路を介して連通される吐出室
   とを形成した回転圧縮機において、前記ハウジン
   グに設けられて容積減少の段階に入つた前記作動
   室と前記吸入室とを連通し、かつ直線上に沿つて
   配設される複数個の第１バイパス孔と、前記ハウ
   ジングに設けられて容積減少の段階に入つた前記
   作動室と前記吸入室とを連通する第２バイパス孔
   とを備え、前記作動室が前記吸入通路と連通を断
   つて容積減少の段階に入つたとき前記第１バイパ
   ス孔および第２バイパス孔のうち少なくとも１つ
   が前記作動室と前記吸入室とを連通することを特
   徴とする回転圧縮機。 ２ 前記第１バイパス孔は、このバイパス孔に交
   差して設けられる第１スプール穴に挿入された第
   １スプールによつて開閉制御され、前記第２バイ
   パス孔は、この第２バイパス孔に交差して設けら
   れる第２スプール穴に挿入された第２スプールに
   つて開閉制御される特許請求の範囲第１項記載の
   回転圧縮機。 ３ 前記第１バイパス孔および第２バイパス孔
   は、前記第１バイパス孔と交差して設けられる第
   １スプール穴に挿入された第１スプールによつて
   開閉制御される特許請求の範囲第１項記載の回転
   圧縮機。