JPH045839B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は、ロータの回転に伴つて容積が変化す
る圧縮室を備えて冷媒ガスを圧縮するロータリ圧
縮機において、圧縮室を完全には圧縮仕事が行わ
れない状態とすることによつて部分負荷運転を行
い得るようにしたロータリ圧縮機に関するもので
ある。

背景技術 このような圧縮機は、例えば、自動車の車室冷
房装置用の圧縮機として好適に使用される。冷房
装置が車室の温度を下げる冷却形態で作動してい
る間は、圧縮機にも大きな吐出容量が要求される
が、室温が快適な温度に達して、冷房装置の運転
形態がその温度を維持すればよい保温形態に移行
した場合には、それほどの吐出容量を必要としな
くなるため、圧縮機は部分負荷運転に移行するこ
とが望ましいのである。

そこで、本願発明の発明者らは、圧縮室の容積
変化を利用して冷媒ガスの圧縮を行う圧縮機にお
いて、圧縮行程途上にある圧縮室を吸入室に連通
させるバイパス孔を設けるとともに、そのバイパ
ス孔を開閉すべく移動するスプールを設け、か
つ、そのスプールの一端にバイパス孔を開く向き
にスプリングの弾性力および吸入冷媒ガス圧力を
作用させる一方、他端に圧縮途上冷媒ガス圧力を
作用させることにより、冷房負荷が小さくなつて
スプールの両端に作用する冷媒ガスの圧力差が小
さくなると、スプリングの弾性力によりスプール
がバイパス孔を開いて圧縮されるべき冷媒ガスの
一部を吸入室側に逃がすようにすることを試み
た。

また、そのようなバイパス孔に代えて、吸入行
程途上にある圧縮室に連通する吸入孔に上述のよ
うなスプール式の開閉弁を設け、冷房負荷が小さ
くなつた場合には吸入孔の吸入有効面積を減少さ
せて部分負荷運転を行い得るようにすることも試
みた。

上記のようにすれば、冷房負荷が低下した場合
には圧縮機が自動的に部分負荷運転状態に移行す
ることとなつて好都合なのであるが、しかし、こ
れらの対策が施された圧縮機であつても回転数が
著しく高められた場合には必要以上の圧縮仕事を
行つてしまうことを避け得ないことが判明した。
例えば、圧縮機が自動車の車室冷房装置用の冷媒
ガスを圧縮するためのものである場合には、自動
車の加速時にエンジンの回転数が一時的に著しく
高められることに伴つて、そのエンジンによつて
駆動される圧縮機の回転数も著しく高められるの
であり、その場合には前記スプールがバイパス孔
を閉じあるいは吸入孔を開く向きに移動して、圧
縮機は必要以上の圧縮仕事を行い、エンジンの負
担を増大させて自動車の加速性を害してしまうこ
ととなるのである。前記スプールが設けられてい
ない場合にはこの傾向が更に顕著に現れることは
勿論である。

発明の目的 本発明は上記のような事情を背景として、ロー
タの回転に伴つて容積が変化する圧縮室を備えて
冷媒ガスを圧縮するロータリ圧縮機であつて、回
転数が著しく高められた場合に、必要以上の圧縮
仕事を行うことを可及的に回避するために部分負
荷運転を行い得る、すなわち、能力ダウンを図り
得る圧縮機を提供することを目的として為された
ものである。

発明の構成 上記のような目的を達成すべく、本願の第一発
明に係る圧縮機は、(a)吸入室と吸入行程途上にあ
る圧縮室とをつなぐ吸入孔と、(b)その吸入孔の前
記吸入室側の開口近傍に、その開口の開口面積を
変えるべく移動可能に設けられ、かつ、吸入室内
を流れる冷媒ガスの動圧を開口面積を減少させる
向きに受ける受圧部を備えた開口開閉部材と、(c)
その開口開閉部材を前記開口面積を増大させる向
きに付勢する弾性部材とを含むように構成され、
かつ、その弾性部材の荷重特性が前記ロータの回
転速度が増大した場合に、吸入室内における冷媒
ガスの流速増大に伴う前記動圧の増大によつて開
口開閉部材が開口面積を減少させる向きに移動さ
せられて当該圧縮機が部分負荷運転状態となるよ
うに選定される。

また、本願の第二発明に係るロータリ圧縮機
は、(a)吸入室と圧縮行程途上にある圧縮室とをつ
なぐバイパス孔と、(b)そのバイパス孔の前記吸入
室側の開口近傍に、その開口の開口面積を変える
べく移動可能に設けられ、かつ、吸入室内を流れ
る冷媒ガスの動圧を開口面積を増大させる向きに
受ける受圧部を備えた開口開閉部材と、(c)その開
口開閉部材を前記開口面積を減少させる向きに付
勢する弾性部材とを含むように構成され、かつ、
その弾性部材の荷重特性が前記ロータの回転速度
が増大した場合に、吸入室内における冷媒ガスの
流速増大に伴う前記動圧の増大によつて開口開閉
部材が開口面積を増大させる向きに移動させられ
て当該圧縮機が部分負荷運転状態となるように選
定される。

発明の効果 上記のように構成された圧縮機においては、回
転数が著しく増大させられた場合には、吸入孔の
開口面積が減少させられ、もしくはバイパス孔が
開けられて圧縮機は部分負荷運転状態へ移行す
る。すなわち、圧縮機の運転中においては吸入室
内には冷媒ガスの流れが存在するのであるが、こ
の流れは圧縮機の回転数が高くなるほど増すもの
であるため、圧縮機の回転数が高まれば開口開閉
部材の受圧部が受ける冷媒ガスの動圧が増大して
開口開閉部材が弾性部材の付勢力に抗して移動さ
せられ、吸入孔の開口面積を減少させ、もしくは
バイパス孔を開き、それによつて圧縮機が必要以
上の圧縮仕事を行わないようにすることができる
のである。

したがつて、このような圧縮機を特に自動車の
車室冷房装置用の冷媒ガス圧縮機として使用すれ
ば、エンジンの回転数が著しく高められる自動車
加速時において圧縮機を部分負荷運転状態へ移行
させ、加速時におけるエンジン負荷の増大を可及
的に低く抑え、もしくは更に積極的にエンジン負
荷を低減させることによつて、自動車の加速性能
を向上させることができる。

実施例 以下、第一発明の一実施例として、自動車の車
室冷房装置に用いられるベーン式冷媒ガス圧縮機
を図面に基づいて詳細に説明する。

第１図において２は円筒状のシリンダであり、
その両側開口がフロントサイドプレート４および
リヤサイドプレート６でそれぞれ塞がれることに
よつて、その内側にロータ室８が形成されてい
る。一方、それらの外側はフロントハウジング１
０およびリヤハウジング１２によつて覆われ、か
つ、両ハウジング１０，１２とシリンダ２および
両サイドプレート４，６とがボルトで締結されて
一体的なハウジング１４を構成している。

上記ロータ室８には円形断面のロータ１８がシ
リンダ２の内周面の一箇所に極く近接する状態で
偏心配置されており、ロータ１８の両端面中央部
からは回転軸２０が突出させられ、軸受２２，２
２を介して両サイドプレート４，６によつて回転
可能に支承されている。回転軸２０の前端部はフ
ロントハウジング１０の中央部に形成された中心
孔２３内に延び出させられており、フロントハウ
ジング１０と回転軸２０との気密は軸封装置２４
によつて保たれている。

ロータ１８には、第２図から明らかなように、
４枚のベーン２６が組み込まれ、それぞれベーン
溝２８によつてロータ１８の外周面から出入り可
能に保持されており、かつ、スプリングあるいは
冷媒ガス圧力等適宜の手段によつて、ベーン先端
がシリンダ２の内周面に押し付けられるようにさ
れている。その結果、隣合うベーン２６、ロータ
１８の外周面、シリンダ２の内周面およびフロン
ト・リヤ両サイドプレート４，６の内側面によつ
て囲まれる複数の圧縮室３０が形成され、回転軸
２０によつてロータ１８が矢印で示す方向に回転
させられることにより、それら圧縮室３０の容積
が一旦増大した後、減少することとなる。

前記シリンダ２の外周面とフロントハウジング
１０の内周面との間には環状の吸入室３２が形成
されており、フロントハウジング１０に形成され
た圧縮機入口３４から冷媒ガスがこの吸入室３２
内に吸入され、さらにシリンダ２に形成された主
吸入孔３６および副吸入孔３８からロータ室８内
へ吸入されるようになつている。副吸入孔３８は
ロータ１８の外周面がシリンダ２の内周面に最も
接近した位置から僅かにロータ回転方向に隔たつ
た位置に形成されており、圧縮行程途上にある圧
縮室３０と吸入室３２とを常に連通させている。
一方、主吸入孔３６は副吸入孔３８より更にロー
タ１８の回転方向に進んだ位置に形成されてお
り、副吸入孔３８より大きな流路面積を備えてい
る。

この主吸入孔３６の吸入室３２側の開口近傍に
は、開口開閉部材たるスライダ４０が設けられて
いる。このスライダ４０はシリンダ２の外周面に
密着し得るように湾曲させられており、主吸入孔
３６の吸入室側開口より広い面積を有している。
スライダ４０は引張コイルスプリング４２，４４
によつてシリンダ２の外周面に沿つた正逆両方向
に引張力を加えられており、圧縮機の停止状態に
おいては両スプリング４２，４４の弾性力の釣合
いによつて主吸収孔３６の開口から圧縮機入口３
４側へ外れた位置に保たれている。スライダ４０
には受圧部４６が設けられている。この受圧部４
６はスライダ４０の一端からシリンダ２の半径方
向外向きに立ち上がる状態で形成されており、圧
縮機の運転時に圧縮機入口３４から主吸入孔３６
に向かつて流れる冷媒ガスの動圧を受け、引張コ
イルスプリング４２の弾性力に抗してスライダ４
０を主吸入孔３６の吸入室側開口の開口面積を減
少させる向きに移動するようにされている。引張
コイルスプリング４２および４４の弾性力は、自
動車の通常走行状態におけるエンジンの回転数、
例えば2000rpmにおいてはスライダ４０が僅かに
主吸入孔３６の吸入室側開口に掛かり、自動車の
加速時におけるエンジン回転数、例えば3000rpm
においては主吸入孔３６の吸入室側開口をほぼ完
全に閉じることとなるように選定されている。

シリンダ２には更に、複数の吐出孔４８が形成
されている。これら吐出孔４８は圧縮行程の末期
にある圧縮室３０に連通する位置、すなわちロー
タ１８の外周面がシリンダ２の内周面に最も接近
する位置からロータ１８の回転方向とは逆向きに
小距離隔たつた位置に形成されている。シリンダ
２の外側の吐出孔４８が開口する部分の周辺はカ
バー５０によつて囲まれており、このカバー５０
の内側が吐出室５２とされている。この吐出室５
２内には、吐出弁としてのリード弁５４とそのリ
フト量を規制するための規制部材５６とが配設さ
れている。吐出室５２はリヤサイドプレート６に
形成された図示しない連通孔によつて第１図に示
すリヤハウジング１２内に形成された油分離室５
８に至り、ここでミスト状の油を分離された後、
リヤハウジング１２に形成された図示しない圧縮
機出口から車室冷房装置の冷凍回路に向かつて送
り出されるようになつている。

この圧縮機は、回転軸２０が図示しない電磁ク
ラツチを介して自動車の駆動源であるエンジンに
連結されて使用されるのであるが、自動車が通常
の走行状態にあつて圧縮機の回転数が例えば
2000rpmというように比較的低い状態において
は、圧縮機入口３４から主吸入孔３６に向かつて
流れる冷媒ガスの流速が比較的低いため、受圧部
４６はスライダ４０を僅かに主吸入孔３６の開口
の縁に掛かる程度に移動させる大きさの動圧を受
けるのみである。したがつて、主吸入孔３６が全
開状態に保たれ、圧縮機入口３４から吸入室３２
内に吸入された冷媒ガスは副吸入孔３８は勿論、
主吸入孔３６からも十分な流量で圧縮室３０内に
吸入され得る。したがつて、この状態においては
圧縮機は全負荷運転状態を維持する。

しかし、自動車の加速時にエンジンの回転数が
高められるにつれて圧縮機入口３４から主吸入孔
３６に向かつて流れる冷媒ガスの流速が増大する
ため受圧部４６が受ける動圧も増大し、この動圧
の増大に伴つてスライダ４０は引張コイルスプリ
ング４２の弾性力に抗して移動させられ、主吸入
孔３６の開口面積を減少させる。そして、圧縮機
の回転数が約3000rpmに達したとき、主吸入孔３
６の吸入室側開口はスライダ４０によつて完全に
塞がれる。

このような主吸入孔３６の開口面積の減少もし
くは完全な閉塞によつて圧縮機３０内に吸入され
る冷媒ガス量が減少し、圧縮機は部分負荷運転状
態に移行する。特に本実施例の圧縮機において
は、引張コイルスプリング４２，４４の弾性力、
主吸入孔３６および副吸入孔３８の流路面積が、
吐出冷媒ガス量が圧縮機の回転数増大にかかわら
ずほぼ一定となるように選定されているため、圧
縮機は自動車の加速時においても必要以上に冷媒
ガスを圧縮して電磁クラツチの断続頻度を増大さ
せることがなく、また、エンジン負荷を増大させ
て自動車の加速性を害することもないのである。

次に、第二発明の一実施例を第３図乃至第５図
に基づいて説明する。本実施例の圧縮機は上記実
施例の圧縮機と共通の部分が多いため、共通の部
分に同一の符号を付して上記実施例との対応関係
を示すに止め、異なる部分のみを以下に説明す
る。

本実施例においてはフロントサイドプレート４
の前方に形成されたフロントハウジング１０内の
空間が吸入室３２とされており、シリンダ２の外
周面とフロントハウジング１０とに囲まれた環状
の空間が吐出室５２とされている。

フロントサイドプレート４には第４図に示すよ
うに主吸入孔３６と副吸入孔３８とが形成されて
おり、圧縮機入口３４から吸入室３２内に流入し
た冷媒ガスは仕切壁６０に案内されて吸入室３２
内を主吸入孔３６に向かつて流れ、多くの冷媒ガ
スが主吸入孔３６から第２図に示したのと同様な
圧縮機３０内に吸入されるが、一部の冷媒ガスは
副吸入孔３８まで流されてここで吸入される。

圧縮機３０内に吸入された冷媒ガスはロータ１
８の回転に伴つて圧縮されるのであるが、この圧
縮行程途上にある圧縮室３０に連通する状態でバ
イパス孔６２，６４が形成されている。これらバ
イパス孔６２，６４は、第２図に示したのと同様
なベーン２６がこれらバイパス孔６２，６４を通
過する際には、ベーン２６の側端面によつて完全
に閉塞され得るように、ベーン２６の側端面に沿
つた方向にその側端面より狭い幅で形成されてい
る。したがつて、ベーン２６がこれらバイパス孔
６２および６４を通過するとき、そのベーン２６
より前方の圧力の高い圧縮室から後方の圧力の低
い圧縮室に向かつて冷媒ガスが吹き抜けることは
ない。

上記バイパス孔６２および６４の吸入室３２側
の開口は、常には開口開閉部材としてのスライダ
６６によつて塞がれている。スライダ６６はフロ
ントサイドプレート４の前面に形成された案内溝
６８内に摺動可能に嵌合されている。案内溝６８
は第３図から明らかなように断面形状がＴ字形を
為す溝であつて、これにスライダ６６が溝底面７
０からの浮き上がりを防止された状態で嵌合され
ているのである。このスライダ６６は第５図に示
すように溝底面７０から直角に遠ざかる向きに立
ち上がる受圧部７２を備えており、かつ、引張コ
イルスプリング７４，７６によつてバイパス孔６
２および６４の吸入室側開口を塞ぐ位置に保持さ
れている。

前述のように圧縮機入口３４から吸入された冷
媒ガスは吸入室３２内を主吸入孔３６に向かつて
流れ、ここから圧縮室３０に吸入されるのである
が、主吸入孔３６から吸入されなかつた冷媒ガス
は第４図に白抜きの矢印で示すように吸入室３２
内を副吸入孔３８に向かつて流れるのであり、こ
の冷媒ガス流の流速は圧縮機の回転数の増大に伴
つて増大する。そして、フロントハウジング１０
の内面には、この冷媒ガス流をスライダ６６の受
圧部７２に有効に作用させるように案内する案内
壁７７および７８が設けられている。

したがつて、本実施例の圧縮機においては回転
数が増大するにつれてスライダ６６の受圧部７２
に作用する動圧が増大し、スライダ６６が引張コ
イルスプリング７４の弾性力に抗して移動させら
れ、バイパス孔６２および６４の吸入室側開口を
開く。そのため圧縮室３０内においてある程度圧
縮された冷媒ガスがこのバイパス孔６２，６４か
ら吸入室３２へバイパスさせられ、圧縮機は部分
負荷運転状態へ移行することとなる。そして、こ
のバイパス孔６２，６４の開口面積は圧縮機の回
転数が高いほど増大するため、本実施例の圧縮機
は回転数の増大にかかわらずほぼ一定の圧縮仕事
を行うこととなる。

なお、副吸入孔３８から吸入される冷媒ガスの
流れのみではスライダ６６の受圧部７２に作用す
る動圧が不足である場合には、仕切壁６０に開口
７９を形成して副吸入孔３８側から主吸入孔３６
側へ冷媒ガスが吹き抜けることを許容して、受圧
部７２の周辺を流れる冷媒バスの流速を増大させ
ることも可能である。

以上、第一発明および第二発明の２つの実施例
を一つずつ説明したが、本発明はこれら以外の態
様でも実施し得るものである。

例えば、前記実施例では開口開閉部材としてス
ライダ４０（または６６）が採用されていたが、
第６図に示すように扇形のプレート８０をその基
端部において回動軸８２に支持させて、これを開
口開閉部材とすることもできる（バイパス孔の開
口開閉部材としても同様のプレートが使用し得
る）。プレート８０には吸入孔８４の開口と重な
り合うことのできる通口８６を形成し、プレート
８０が引張コイルスプリング８８によつてストツ
パ９０に当接させられた状態では、通口８６が吸
入孔８４の開口に重なり合つてこれを全開状態と
するが、圧縮機の回転数が増して吸入室内におけ
る冷媒ガスの流速が増した場合には、受圧部９２
に作用する動圧の増大によつてプレート８０がス
プリング８８の付勢力に抗してストツパ９０から
離れる向きに回動させられ、通口８６が吸入孔８
４の開口に対してずれることによつてその開口面
積を減少させるようにするのである。

あるいは第７図に示すように吸入孔９４の開口
に対して接近・離間し得るように回動軸９６のま
わりに回動可能なプレート９８を設けて、これを
開口開閉部材とすることも可能である。プレート
９８は引張コイルスプリング１００によつて吸入
孔９４の開口から離れる方向に付勢されており、
吸入室１０１から吸入孔９４に流入する冷媒ガス
の動圧によつて吸入孔９４の開口に接近する向き
の力を加えられるようにするのであり、このプレ
ート９８においては吸入孔９４の開口面積を変化
させる部分自体が冷媒ガスの動圧を受ける受圧部
としても機能することとなる。なお、この場合、
プレート９８に過度の吸引力が作用することを防
止するために吸入孔９４の開口周縁にストツパ１
０２を設けることが望ましく、また、プレート９
８の回動軸９６まわりの振動を防止するために適
宜のダンパを設けることが望ましい。また、引張
コイルスプリング１００に代えて密閉された蛇腹
形の弾性部材を使用し、この弾性部材に細孔を設
けてこれを通して冷媒ガスを流通させ、細孔の絞
り効果によつて弾性部材自体がダンパとしての機
能をも果たすようにすることもできる。

さらに付言すれば、以上の実施例はすべてベー
ン圧縮機に対して本発明を適用したものであつた
が、本発明はスクリユー式圧縮機、スクロール式
圧縮機、ロタスコ式圧縮機等を始めとする各種の
ロータリ圧縮機に対しても適用することが可能で
あり、また、圧縮機の用途も自動車の車室冷房用
に限定されるものではなく、同様な要求のある圧
縮機であれば本発明を適用して有効であることは
勿論である。

【図面の簡単な説明】

第１図は第一発明の一実施例であるベーン式冷
媒ガス圧縮機の正面断面図であり、第２図は第１
図における−断面図である。第３図は第二発
明の一実施例であるベーン式冷媒ガス圧縮機の正
面断面図であり、第４図は第３図における−
断面図である。第５図は第４図における−断
面図である。第６図は第一発明の別の実施例にお
ける吸入孔周辺の正面図であり、第７図は第一発
明の更に別の実施例における吸入孔周辺の断面図
である。 ２：シリンダ、１４：ハウジング、１８：ロー
タ、２６：ベーン、３０：圧縮室、３２，１０
１：吸入室、３４：圧縮機入口、３６：主吸入
孔、３８：副吸入孔、４０，６６：スライダ、４
２，４４，７４，７６，８８，１００：引張コイ
ルスプリング、４６，７２，９２：受圧部、６
２，６４：バイパス孔、６８：案内溝、７７，７
８：案内壁、８０，９８：プレート、８２，９
６：回動軸、８４，９４：吸入孔、８６：通口、
１０２：ストツパ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ロータの回転に伴つて容積が変化する圧縮室
   を備えて冷媒ガスを圧縮するロータリ圧縮機であ
   つて、 吸入室と吸入行程途上にある圧縮室とをつなぐ
   吸入孔と、 該吸入孔の前記吸入室側の開口近傍に、該開口
   の開口面積を変えるべく移動可能に設けられ、か
   つ、該吸入室内を流れる冷媒ガスの動圧を該開口
   面積を減少させる向きに受ける受圧部を備えた開
   口開閉部材と、 該開口開閉部材を前記開口面積を増大させる向
   きに付勢する弾性部材と を含み、かつ、該弾性部材の荷重特性が前記ロー
   タの回転速度が増大した場合に、前記吸入室内に
   おける冷媒ガスの流速増大に伴う前記動圧の増大
   によつて前記開口開閉部材が前記開口面積を減少
   させる向きに移動させられて当該圧縮機が部分負
   荷運転状態となるように選定されていることを特
   徴とする部分負荷運転の可能なロータリ圧縮機。 ２ ロータの回転に伴つて容積が変化する圧縮室
   を備えて冷媒ガスを圧縮するロータリ圧縮機であ
   つて、 吸入室と圧縮行程途上にある圧縮室とをつなぐ
   バイパス孔と、 該バイパス孔の前記吸入室側の開口近傍に、該
   開口の開口面積を変えるべく移動可能に設けら
   れ、かつ、該吸入室内を流れる冷媒ガスの動圧を
   該開口面積を増大させる向きに受ける受圧部を備
   えた開口開閉部材と、 該開口開閉部材を前記開口面積を減少させる向
   きに付勢する弾性部材と を含み、かつ、該弾性部材の荷重特性が前記ロー
   タの回転速度が増大した場合に、前記吸入室内に
   おける冷媒ガスの流速増大に伴う前記動圧の増大
   によつて前記開口開閉部材が前記開口面積を増大
   させる向きに移動させられて当該圧縮機が部分負
   荷運転状態となるように選定されていることを特
   徴とする部分負荷運転の可能なロータリ圧縮機。