JPH0457876B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は車輌用空調装置等に用いられるベーン
型圧縮機に関する。

（従来技術及びその問題点） 周知のように、ベーン型圧縮機は、両側をサイ
ドブロツクにて閉塞したカムリングと、該カムリ
ング内に回転自在に配設されたロータと、該ロー
タのベーン溝に出没自在に嵌装され先端がカムリ
ングの内周面に摺接可能なベーンとを備え、前記
サイドブロツク、ロータ及びベーンにより画成さ
れる圧縮室の容積変動により吸入ポートを介して
吸入室から該圧縮室に導入された流体の圧縮を行
うものである。

この種のベーン型圧縮機においては、被圧縮ガ
スの吸入量調節により圧縮開始位置を変化させ、
もつて吐出容量が最大となる全稼動状態と吐出容
量が減少した部分稼動状態とを実現することによ
り、圧縮機の能力を制御し得るようにした所謂可
変容量式のベーン型圧縮機が種々提案されてい
る。

しかし、従来提案されている可変容量式ベーン
型圧縮機においては、被圧縮ガスの吸入量調節機
構が複雑で、コストアツプの要因となつている。

（発明の目的） 本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、構
造簡単で、かつ安価に製造できる可変容量式のベ
ーン型圧縮機を提供することを目的とする。

（問題点を解決するための手段） 上記目的を達成するために、本発明に係るベー
ン型圧縮機は、両側をサイドブロツクにて閉塞し
たカムリングと、該カムリング内に回転自在に配
設されたロータと、該ロータのベーン溝に摺動自
在に嵌装された複数のベーンとを備え、前記サイ
ドブロツク、ロータ、及びベーンにより画成され
る圧縮室の容積変動により吸入ポートを介して吸
入室から該圧縮室に導入された流体の圧縮を行う
ようにしたベーン型圧縮機において、前記吸入ポ
ートが設けられる前記一側のサイドブロツクの該
吸入ポート下流側に形成され前記吸入室と圧縮室
とを連通するバイパスポートと、前記ベーン基部
に加えられる背圧が導入される背圧受圧室を有し
該背圧受圧室の圧力により前記バイパスポートを
閉塞する方向に付勢されると共に、バネ力により
該バイパスポートを開放する方向に付勢される開
閉手段と、前記背圧受圧室と前記吸入室とを連通
する連通路を開閉する開閉弁と、前記吸入室の圧
力が所定値以下のとき前記開閉弁を開弁させるこ
とにより前記背圧受圧室の圧力を前記バネ力以下
に降下させると共に、該吸入室の圧力が前記所定
値以上のとき前記開閉弁を開弁させることにより
前記背圧受圧室の圧力を前記バネ力以上に昇圧さ
せる制御手段とを備えたことを特徴とする。

（実施例） 以下、本発明の各実施例を添付図面を参照して
説明する。

第１図乃至第５図は本発明の第１実施例に係る
ベーン型圧縮機を示す。図において、この圧縮機
のハウジング１は、一端面が開口する有底円筒状
のケース２と、該ケース２の一端面にその開口面
を閉塞する如くボルト３にて取り付けたフロント
ヘツド４とからなる。

前記ケース２の上面には熱媒体であるガスの吐
出口５が、また前記フロントヘツド４の上面には
ガスの吸入口６が夫々設けてある。

前記ハウジング１の内部には圧縮機本体７が収
納してある。該圧縮機本体７は、カムリング８
と、該カムリング８の両側開口端に該開口面を閉
塞する如く装着したフロントサイドブロツク９、
及びリヤサイドブロツク１０と、前記カムリング
８の内部に回転自在に収納したロータ１１と、該
ロータ１１の回転軸１２とを主要構成要素として
おり、該回転軸１２は両サイドブロツク９，１０
に設けた各軸受１３及び１４に回転自在に支持さ
せてある。

前記カムリング８の内周面は第５図に示す如く
楕円形状をなし、前記ロータ１１は該カムリング
８の短軸側内周面に摺接する如く配設してある。
従つて、該カムリング８の長軸側内周面とロータ
１１の外周面間には、180度対称位置に圧縮室１
５，１５が画成されることになる。

前記ロータ１１には径方向に沿うベーン溝１６
が周方向に等間隔を存して複数（例えば４個）設
けてあり、これらのベーン溝１６にはベーン１７
が放射方向に沿つて出没自在で、その先端がカム
リング８内周面に摺接可能に嵌装してある。各ベ
ーン溝１６の底部とベーン１７の基端部間には背
圧室１８が夫々画成され、この背圧室１８には潤
滑オイルが圧送される。背圧室１８に著圧される
背圧はベーン１７がベーン溝１６から飛び出し容
易であり、かつベーン１５の先端がカムリング８
内周面に摺接する際の摺動抵抗が過大にならない
適宜な値、例えば吐出圧力と吸入圧力の和の１／
２（即ち中間圧力）に設定されることは周知の通
りである。

前記サイドブロツク９には、第３図に示す如
く、180度対称位置に吸入ポート１９，１９が設
けてある。これら吸入ポート１９，１９を介して
前記フロントヘツド４とフロントサイドブロツク
９間の吸入室２０と前記圧縮室１５とが連通して
いる。さらに、このサイドブロツク９には、吸入
ポート１９，１９の下流側に、バイパスポート２
１，２１が180度対称位置に設けてある。これら
バイパスポート２１，２１は前記吸入ポート１
９，１９と同様に吸入室２０と圧縮室１５とを連
通している。

前記バイパスポート２１，２１はピストン弁２
２により開閉制御される。第１図はピストン弁２
２がバイパスポート２１を閉塞した状態（上方
側）と、開放した状態（下方側）とを夫々示して
いる。このピストン弁２２は、第１図及び第２図
に示す如く、吸入室２０の内底部のフロントヘツ
ド４にロータ１１の軸線方向に摺動自在に支持さ
れるピストン可動部２３と、ピストン可動部２３
のサイドブロツク９側一端に直立するアーム２４
の両端に突設され前記バイパスポート２１，２１
内周面の一部に摺接するポート弁２５，２５とか
らなる。バイパスポート２１，２１は圧縮室１
５，１５側が小径孔に、吸入室２０側が大径孔に
夫々形成してある。ポート弁２５，２５は大径孔
内周の一部に摺接して進退動をし、その先端が弁
座をなす小径孔を開閉する。そして、ポート弁２
５，２５が吸入室２０側に後退して小径孔を開放
すると、吸入室２０と圧縮室１５，１５は大径孔
を介して連通する。

ポート弁２５，２５は波板バネ２６により常時
吸入室２０側に向けて付勢されている。波板バネ
２６はリング状に形成してあり、その内周端がフ
ロントサイドブロツク９とフロントヘツド４に挾
持され、その外周端にポート弁２５，２５の側周
面に係止している。

ピストン可動部２３の他端側摺接部位には背圧
受圧室２７を設けてある。この背圧受圧室２７は
連通路２８を介して前記背圧室１８に連通してい
る。

一方、第４図に示す如く、フロントサイドブロ
ツク９には開閉弁としてのボール弁２９が設けて
ある。このボール弁２９は弁室に配設されるコイ
ルスプリング３０と、コイルスプリング３０によ
り弁座を閉塞すべく付勢されるボール３１とから
なる。ボール弁２９の弁室は連通路３２を介して
前記背圧室１８に連通し、またボール弁２９の弁
座は連通路３３を介して前記吸入室２０に連通し
ている。そして、フロントヘツド４には前記ボー
ル弁２９を開閉制御する制御手段としての圧力応
動体、例えばベローズ３４が設けてある。このベ
ローズ３４は連通路３３を介して吸入室２０の圧
力値に応じて膨張・収縮し、その先端に突設して
あるロツドがボール３１と係合する。

前記カムリング８の両側周壁には吸入ポート３
５，３５が穿設してあり、これら吐出ポート３
５，３５を介してケース２内の吐出室３６と圧縮
室１５に連通している。これら吐出ポート３５，
３５には吐出弁３７及び吐出弁止め３８が夫々設
けてある。

（作用） 次に、以上のように構成される本発明の第１実
施例に係るベーン型圧縮機の作用を説明する。

まず、この種ベーン型圧縮機の一般的な作用を
説明する。回転軸１２が車輌の機関等に関連して
回転されロータ１１が第５図中時計方向に回転す
ると、ベーン１７が背圧室１８の圧力及び遠心力
によりベーン溝１６から放射方向に突出し、その
先端面がカムリング８の内周面に摺接しながら回
転し、圧縮室１５の容積を拡大する吸入行程にお
いて吸入口６、吸入室２０及び吸入ポート１９を
介して圧縮室１５内に熱媒体であるガスを吸入
し、圧縮室１５の容積を縮小する圧縮行程で該ガ
スを圧縮し、圧縮行程末期の吐出行程で該圧縮ガ
スを吐出ポート３５、吐出弁３７、吐出室３６及
び吐出口５を順次介して図示しない空気調和装置
の熱交換回路に供給される。

以上の動作が繰り返されて、一般には吐出容量
が最大となり最大能力を発揮する全稼動状態にな
る。

ところで、室温が例えば過冷却となる程に全稼
動状態が継続進行すると吸入室２０に吸入口６を
介して導入されるガス圧は降下する。また、作動
開始初期における吸入室２０内のガス圧は低い状
態にある。

そこで、本発明に係るベーン圧縮機は次の如き
作用を行う。即ち、吸入室２０のガス圧が所定値
（例えば２Kg／cm²）以下になると、ベローズ３４
が膨張してボール３１をコイルスプリング３０の
バネ力に抗して弁室内に押し込みその弁座を開放
して両連通路３２，３３を連通する。その結果、
背圧室１８が吸入室２０に連通し、背圧が吸入ガ
ス圧に向かい降下する。すると、ピストン弁２２
は、背圧受圧室２７の圧力が波板バネ２６のバネ
力以下となつた時点で、波板バネ２６のバネ力に
より背圧受圧室２７を縮小する如く後退移動し、
ポート弁２５がバイパスポート２１を開放する
（第１図中下方に示す状態）。その結果、圧縮行程
の開始時期は、前記全稼動時と異なり、ベーン１
７がバイパスポート２１を通過した時点に遅延変
更され、吐出容量が減少した部分稼動状態にな
る。

次いで、吸入室２０のガス圧が上昇し、前記所
定値を越えると、ベローズ３４が縮小してボール
３１に対する押圧力が消失するので、ボール３１
はコイルスプリング３０のバネ力により弁座に当
接し、連通路３２，３３の連通を遮断し、その結
果、背圧室１８の圧力が上昇する。背圧が上昇
し、背圧受圧室２７の圧力が波板バネ２６のバネ
力以上になると、背圧受圧室２７は該バネ力に抗
して膨張するので、ピストン弁２２はバイパスポ
ート２１を閉塞する方向に前進付勢される。バイ
パスポート２１が閉塞すると、圧縮行程の開始時
期は吸入ポート１９で規定される本来の時期に復
帰する（第１図中上方に示す状態）。

作動開始初期においては、吸入室２０のガス圧
は元々低い状態にあるので、バイパスポート２１
は当初から開放した状態で作動を開始することに
なる。従つて始動時の衝撃が緩和され始動が円滑
に開始する。

そして、部分稼動状態と全稼動状態とが交互に
自動的に繰り返される。部分稼動時には吐出ガス
の一部が、第１図中矢印で示す如く、バイパスポ
ート２１から吸入室２０側に排出され、従つて、
当該圧縮機の能力が減少する。その結果、部分稼
動状態と全稼動状態とが繰り返されることによ
り、最適空調状態が得られる。

なお、以上説明した第１実施例に係るベーン型
圧縮機においては、ベローズ３４によりボール弁
２９を開閉駆動するようにしたが、ベローズ３４
に替えて例えばダイヤフラム等その他の適宜な圧
力応動体により構成できる。

また、第６図に示す如く、ボール弁７１はボー
ル７２のみで構成し、このボール７２を押圧・解
除するソレノイド７３を設け、ソレノイド７３を
制御装置７４で制御するようにしてもよい。即
ち、制御装置７４は室温（Temp.）ロータ１１
の回転数（rpm）、その他の運転パラメータ
（PRAM.）に応じて吸入室２０のガス圧を演算
し、そのガス圧が前記所定値以下であればソレノ
イド７３を励磁し、またガス圧が前記所定値以上
であればソレノイド７３を消磁する如く構成す
る。また、ソレノイド７３は電磁石７５と、コイ
ルスプリング７６によりボール７２を押圧する方
向に付勢されるアーマチヤ７７とからなり、電磁
石７５が消磁状態ではアーマチヤ７７がボール７
２を押圧して連通路３２，３３を遮断するように
し、また電磁石７５が励磁されるとアーマチヤ７
７をコイルスプリング７６のバネ力に抗して吸引
しボール７２をその弁座から引離す如く構成する
のである。

次に、第７図乃至第１０図は本発明の第２実施
例に係るベーン型圧縮機を示す。なお、前記第１
実施例と同一構成部分には同一符号を付しその説
明を省略する。

この第２実施例においては、バイパスポート２
１，２１を開閉する開閉手段としてスライダ８１
が設けてある。このスライダ８１はフロントサイ
ドブロツク９の圧縮室１５側側壁面に上下動自在
に配設してあり、スライダ８１の一端とロータ軸
１２間には背圧室１８に連通する背圧受圧室８２
が形成され、またスライダ８１の他端は、第９図
に示す如く、コイルバネ８２により常時押圧付勢
されている。

また、第１０図に示す如く、フロントサイドブ
ロツク９には開閉弁としてのボール弁２９が第１
実施例と同様に設けてあり、このボール弁２９を
開閉制御するベローズ３４が第１実施例と同様に
設けてある。

（作用） 以上のように構成される本発明の第２実施例に
係るベーン型圧縮機の作用を説明する。

吸入室２０のガス圧が前記所定値以下の場合に
は、ボール弁２９が開弁し背圧室１８の圧力が吸
入室２０のガス圧に向かい降下する。背圧受圧室
８２の圧力がコイルバネ８３のバネ力以下になる
と、スライダ８１はコイルバネ８３に付勢されて
ロータ軸１２に向かい下動し、第７図及び第９図
中下方側に示す如くバイパスポート２１が開放さ
れる。その結果、第１実施例と同様に部分稼動状
態となる。

また、吸入ガス圧が前記所定値以上となると、
ボール弁２９が閉弁し背圧室１８の圧力を上昇さ
せる。背圧受圧室８２の圧力が膨張しスライダ８
１をコイルバネ８３側に押し上げ、第７図及び第
９図中上方側に示す如くバイパスポート２１が閉
塞される。その結果、第１実施例と同様に全稼動
状態となる。

次に、第１１図は本発明の第３実施例に係るベ
ーン型圧縮機を示す。

この第３実施例においては、バイパスポート２
１を開閉する開閉手段として第２実施例と同様の
スライダ８３を用いるが、背圧を制御する方式と
して、フロントサイドブロツク９の背圧受圧室８
２と吸入室２０とを連通する連通路９１と、連通
路９１を開閉制御するボール弁９２を設け、この
ボール弁９２をソレノイド９３により駆動制御
し、ソレノイド９３は第６図に例示した如き制御
装置７４により制御する。

ソレノイド９３は電磁石９４とアーマチヤ９５
とからなり、電磁石９４が消磁状態では、アーマ
チヤ９５は板バネ９６に付勢されてボール弁９２
を閉弁駆動し、電磁石９４が励磁状態ではアーマ
チヤ９５が電磁石９４に吸引されボール弁９２を
開弁駆動する。

その結果、前記第２実施例と同様の作用が得ら
れる。

尚、上記各実施例では、ベーン背圧を制御する
ようにしたが、さらに積極的に吐出圧を制御する
ようにしてもよい。

（発明の効果） 以上詳述した如く、本発明のベーン型圧縮機
は、吸入ポートが設けられるサイドブロツクの該
吸入ポート下流側に形成され吸入室と圧縮室を連
通するバイパスポートと、ベーン基部に加えられ
る背圧が導入される背圧受圧室を有し該背圧受圧
室の圧力により前記バイパスポートを閉塞する方
向に付勢されると共に、バネ力により該バイパス
ポートを開放する方向に付勢される開閉手段と、
前記背圧受圧室と前記吸入室とを連通する連通路
を開閉する開閉弁と、前記吸入室の圧力が所定値
以下のとき前記開閉弁を開弁させることにより前
記背圧受圧室の圧力を前記バネ力以下に降下させ
ると共に、該吸入室の圧力が前記所定値以上のと
き前記開閉弁を閉弁させることにより前記背圧受
圧室の圧力を前記バネ力以上に昇圧させる制御手
段とを備えるようにしたので、全稼動状態と部分
稼動状態とを段階的に、かつ交互に切替えること
ができる可変容量式のベーン型圧縮機を製造容易
な簡単な構造で実現できる。

また、部分稼動時ベーン背圧をを減少させる背
圧制御方式であるので、ベーンとカムリングの摺
動抵抗が減少する。従つて、耐久性が向上すると
共に、動力損失が減少する。

さらに、作動開始時は部分稼動であるので、始
動時の衝撃が緩和される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例に係るベーン型圧
縮機を示す断面図、第２図は本発明の要部を示す
斜視図、第３図は第１図のＡ−Ａ線に沿う断面
図、第４図は第３図のＣ−Ｃ線に沿う断面図、第
５図は第１図のＢ−Ｂ線に沿う断面図、第６図は
第４図に示した制御手段の他の実施例を示す一部
断面図、第７図は本発明の第２実施例に係るベー
ン型圧縮機を示す断面図、第８図は第７図のＡ−
Ａ線に沿う断面図、第９図は第７図のＢ−Ｂ線に
沿う断面図、第１０図は第８図のＥ−Ｅ線に沿う
断面図、第１１図は本発明の第３実施例に係るベ
ーン型圧縮機を示す断面図である。 ８…カムリング、９…フロントサイドブロツ
ク、１１…ロータ、１２…回転軸、１５…圧縮
室、１６…ベーン溝、１７…ベーン、１８…背圧
室、１９…吸入ポート、２０…吸入室、２１…バ
イパスポート、２２…ピストン弁、２６…波板バ
ネ、２７，８２…背圧受圧室、２９，７１，９２
…ボール弁、２８，３２，３３，９１…連通路、
３４…ベローズ、７３，９３…ソレノイド、７４
…制御装置。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 両側をサイドブロツクにて閉塞したカムリン
   グと、該カムリング内に回転自在に配設されたロ
   ータと、該ロータのベーン溝に摺動自在に嵌装さ
   れた複数のベーンとを備え、前記サイドブロツ
   ク、ロータ、及びベーンにより画成される圧縮室
   の容積変動により吸入ポートを介して吸入室から
   該圧縮室に導入された流体の圧縮を行うようにし
   たベーン型圧縮機において、前記吸入ポートが設
   けられる前記一側のサイドブロツクの該吸入ポー
   ト下流側に形成され前記吸入室と圧縮室とを連通
   するバイパスポートと、前記ベーン基部に加えら
   れる背圧が導入される背圧受圧室を有し該背圧受
   圧室の圧力により前記バイパスポートを閉塞する
   方向に付勢されると共に、バネ力により該バイパ
   スポートを開放する方向に付勢される開閉手段
   と、前記背圧受圧室と前記吸入室とを連通する連
   通路を開閉する開閉弁と、前記吸入室の圧力が所
   定値以下のとき前記開閉弁を開弁させることによ
   り前記背圧受圧室の圧力を前記バネ力以下に降下
   させると共に、該吸入室の圧力が前記所定値以上
   のとき前記開閉弁を閉弁させることにより前記背
   圧受圧室の圧力を前記バネ力以上に昇圧させる制
   御手段とを備えたことを特徴とするベーン型圧縮
   機。 ２ 前記開閉手段は前記吸入室側において前記ロ
   ータの軸線方向に往復動をし弁体をなす一端が前
   記バイパスポートを開閉するピストン弁からな
   り、前記背圧受圧室は該ピストン弁の他端側であ
   つて吸入室内底面に摺接する部位に形成され、か
   つ前記バネ材は該ピストン弁の前記一端側に配設
   されていることを特徴とする特許請求の範囲第１
   項記載のベーン型圧縮機。 ３ 前記開閉手段は前記一側のサイドブロツクの
   前記圧縮室側側面に上下動自在に配設され前記ロ
   ータに向かい下動したとき前記バイパスポートを
   開放し上動したとき該バイパスポートを閉塞する
   スライダからなり、前記背圧受圧室は該スライダ
   の下動端側に形成され、かつ前記バネ材は該スラ
   イダの上動端側に配設されていることを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項記載のベーン型圧縮機。 ４ 前記制御手段は前記吸入室の圧力に応動して
   前記開閉弁を開閉駆動する圧力応動体からなるこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のベー
   ン型圧縮機。 ５ 前記制御手段は、前記開閉弁を開閉駆動する
   ソレノイドと、前記吸入室の圧力検出値に応じて
   前記ソレノイドの励磁・消磁を制御する制御装置
   とからなることを特徴とする特許請求の範囲第１
   項記載のベーン型圧縮機。