JPH09280186A

JPH09280186A - 気体圧縮機

Info

Publication number: JPH09280186A
Application number: JP11537296A
Authority: JP
Inventors: Tetsuya Toyokata; 哲也豊方; Shuji Yamane; 修二山根
Original assignee: Seiko Seiki KK
Current assignee: Seiko Seiki KK
Priority date: 1996-04-12
Filing date: 1996-04-12
Publication date: 1997-10-28
Anticipated expiration: 2016-04-12
Also published as: JP2890248B2

Abstract

(57)【要約】【課題】容量制御時に、シリンダ室に取り込んだガス
のバイパスに起因する吐出ガスの温度上昇の防止などを
図ること。【解決手段】この発明は、シリンダ室４と、このシリ
ンダ４室内に回転自在に収納するロータ５と、このロー
タ５のベーン溝７に、シリンダ室４の内周面に向かって
出没自在に収納する複数のベーン６と、シリンダ室４の
吸い込み部に、所定角度内で回動自在に装着する制御板
２１とを備えている。この制御板２１に吸い込み孔２５
ａ、２５ｂを設けるとともに、この吸い込み孔２５ａ、
２５ｂと係合してシリンダ室４と連通する切り欠き２６
ａ〜２６ｅを、ロータ５の端面と外周面との間に設けて
いる。従って、ロータ５の回転に伴って、切り欠き２６
ａが、制御板２１の吸い込み孔２５ａと一致するとき
に、シリンダ室４に必要量の冷媒ガスを吸い込むことが
でき、バイパスする冷媒ガスが生じない。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、気体圧縮機に係
り、例えば、自動車の空調設備等に使用される可変容量
型の気体圧縮機に関する。

【０００２】

【従来の技術】図７は、従来からの可変容量型の気体圧
縮機の断面を表したものである。図８は、図７のＡ−Ａ
線から見た断面図である。この気体圧縮機は、図７に示
すように、シリンダ１の両端側にフロントヘッド２とリ
ヤサイドブロック３とが取り付けられており、これらシ
リンダ１、フロントヘッド２、リヤサイドブロック３に
よって、図８に示すような楕円筒状のシリンダ室４を形
成している。シリンダ室４には、充実円筒状のロータ５
が回転自在に収納されている。ロータ５の径方向には、
ベーン６を収納する複数（５個）のベーン溝７が設けら
れ、この各ベーン溝７にはベーン６がシリンダ室４の内
周面に向けて出没自在に収納されている。

【０００３】シリンダ室４とフロントヘッド２との間に
は、ほぼ円形状の制御板８が配置されている。この制御
板８は、所定角度内で回動可能に装着されているととも
に、その外周縁の一部を切り欠いた一対の切欠部９、９
が形成されている。この切欠部９、９は、互いに対向す
るように設けられ、かつフロントヘッド２の内部に形成
された吸気室１０とシリンダ室４とを連通するように構
成されている。また、この気体圧縮機は、吸気室１０と
シリンダ室４とを連通する吸気通路１１を有し、この吸
気通路１１を介して吸気室１０の冷媒ガスがシリンダ室
４に吸い込まれるように構成されている。さらに、図８
に示すように、シリンダ室１０には一対の吐出口１２、
１２が設けられ、この各吐出口１２には、開閉自在な吐
出弁１３が設けられている。

【０００４】このような従来の気体圧縮機では、起動時
にロータ５が回転すると、吸気室１０の低圧冷媒ガスを
吸気通路１１、および制御板８の切欠部９からベーン６
によりシリンダ室４に吸い込んだのち、シリンダ室４に
冷媒ガスを閉じ込むと、その閉じ込んだ冷媒ガスの圧縮
が開始され、圧縮後の冷媒ガスが吐出口１２から吐き出
されることになる。また、図８に示すように、制御板８
の回動角θを変化させることにより、冷媒ガスのシリン
ダ室４内への閉じ込み量Ｖ（図８の斜線の部分）を変
え、これによってシリンダ室４からの吐出容量を変化さ
せている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、制御板８を
図９の（Ｂ）の位置まで回転させ、この位置で冷媒ガス
を閉じ込む場合には、図９の（Ａ）のＶo に相当する量
の冷媒ガスを、いったん吸い込んだのち、図９の（Ｂ）
に示すＶ1 とＶo の差に相当する（Ｖo −Ｖ1 ）なる量
の冷媒ガスを、制御板８の切欠部９を介して吸気室１０
側にバイパス（逆流）させている。このように、いった
んシリンダ室４に吸い込んだ冷媒ガスを、吸気室１０側
にバイパスさせるためには、バイパスさせる冷媒ガスの
圧力を吸入する冷媒ガスの圧力よりも高くしなければな
らない。換言すれば、バイパスしない場合に比べて余分
な仕事をしなければならない。その結果、従来の気体圧
縮機では、容量制御時において、シリンダ室４から吐き
出される吐出ガスの温度が上昇したり、ＣＯＰ（coeffi
cient of performance: 成績係数）＝（冷房能力／消費
動力）の低下を招いたり、または吸気する冷媒ガスの吸
気脈動の増加による騒音の発生などが問題になる。

【０００６】そこで、本発明は、容量制御時において、
吐出ガスの温度上昇の防止、ＣＯＰの低下の防止、およ
び吸気脈動に起因する騒音防止を図ることができる気体
圧縮機を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明で
は、吸い込み部と吐出部を有するシリンダ室と、このシ
リンダ室内に回転自在に収納するロータと、このロータ
のベーン溝に、前記シリンダ室の内周面に向かって出没
自在に収納する複数のベーンと、前記シリンダ室の吸い
込み部に、所定角度内で回動自在に装着する制御板とを
備え、この制御板に吸い込み孔を設けるとともに、この
吸い込み孔と前記シリンダ室とを連通する連通路を、前
記ロータの制御板側のベーンの位置近傍であって、ベー
ンの回転方向の前方位置側に設けたことにより、前記目
的を達成する。

【０００８】請求項２記載の発明では、請求項１記載の
気体圧縮機において、前記連通路は、前記ロータのベー
ンの位置近傍であって、ベーンの回転方向の前方位置側
に、ロータの端面と外周面との間を切り欠いて形成した
切り欠きであることにより、前記目的を達成する。請求
項３記載の発明では、請求項１記載の気体圧縮機におい
て、前記ロータの制御板側の端面に固定板を固定し、こ
の固定板に前記制御板が重なり合うように設け、かつ、
前記固定板のベーン延長上であってベーンの回転方向の
前方位置側の近傍に、前記制御板の吸い込み孔と係合し
て連通する吸い込み孔設け、この吸い込み孔を前記連通
路としたことにより、前記目的を達成する。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の第１の実施の形態
について、図１ないし図３を参照して詳細に説明する。
図１は、本発明の第１の実施の形態の気体圧縮機の全体
構成を示す断面図である。図２は、同気体圧縮機のロー
タと制御板との関係を示す斜視図である。図３は、図１
のＢ−Ｂ線から見た断面図であり、（Ａ）は冷媒ガスの
吸い込み開始時を示し、（Ｂ）は冷媒ガスの閉じ込み時
を示す。この気体圧縮機の以下の説明では、図７の従来
の気体圧縮機と同一部材についいては同一符号を付すも
のとする。

【００１０】この第１の実施の形態の気体圧縮機は、図
１に示すように、シリンダ１の両端側にフロントヘッド
２とリヤサイドブロック３とが取り付けられており、こ
れらシリンダ１、フロントヘッド２、リヤサイドブロッ
ク３によって、楕円筒状のシリンダ室４が形成されてい
る（図３参照）。シリンダ室４には、充実円筒状のロー
タ５が回転自在に収納されている。すなわち、ロータ５
は、ロータ軸５ａに一体に固定され、このロータ軸５ａ
の左右は、ロータ軸５ａよりも若干径の大きくフロント
ヘッド２とリヤサイドブロック３に形成された軸支承孔
２ａ、３ａに、回転自在に支持されている。ロータ５の
径方向には、ベーン６を収納する複数のベーン溝７が設
けられ、この各ベーン溝７には、図３に示すように、ベ
ーン６がシリンダ室４の内周面に向けて出没自在に収納
されている。

【００１１】シリンダ室４の吸い込み側とフロントヘッ
ド２との間には、その吸い込み側を塞ぐ制御板２１が、
所定角度内で回動自在に装着されている。すなわち、制
御板２１は、図２に示すように、所定の厚さの円盤から
なり、その中央孔２２が、フロントヘッド２のシリンダ
室４側に形成されたボス部２３に、ベアリング２４を介
して所定角度内で回動自在に嵌合されている。また、制
御板２１は、図２に示すように、同一円周上の対向する
所定の位置に、後述ようにロータ５に形成される切り欠
き２６ａ〜２６ｂと係合し、吸気室１０の冷媒ガスをシ
リンダ室４に吸い込むための吸い込み孔２５ａ、２５ｂ
が穿設されている。

【００１２】ロータ５の制御板２１側には、図２および
図３で示すように、上述の制御板２１の吸い込み孔２５
ａ、２５ｂと係合し、吸気室１０とシリンダ室４とを連
通するための連通路として切り欠き２６ａ〜２６ｅが設
けられている。この各切り欠き２６ａ〜２６ｅは、図２
に示すように、ロータ５のベーン６の位置近傍であっ
て、ベーン６の回転方向の前方位置側に、ロータ５の端
面と外周面との間を切り欠くことにより形成されてい
る。この各切り欠き２６ａ〜２６ｅは、ロータ５の回転
により、制御板２１に設けた吸い込み孔２５ａ、２５ｂ
と係合するときに、ベーン６により制御板２１の回動角
度に応じた必要量の冷媒ガスを、吸気室１０からシリン
ダ室４に吸い込む働きをする。

【００１３】さらに、図３に示すように、シリンダ室４
の吐出部側には一対の吐出口１２、１２が設けられ、こ
の各吐出口１２には、開閉自在な吐出弁１３が設けられ
ている。

【００１４】次に、このように構成する第１の実施の形
態の動作について、図面を参照して説明する。いま、制
御板２１が、図３の（Ａ）、（Ｂ）に示す位置にあるも
のとし、この状態でロータ５が回転しているものとす
る。この場合には、ロータ５の回転に伴って、図３
（Ａ）に示すように、ロータ５に設けた切り欠き２６ａ
が、制御板２１に設けた吸い込み孔２５ａとの一致（係
合）を開始すると、吸気室１０とシリンダ室４とが連通
状態になるので、ベーン６により吸気室１０からシリン
ダ室４への冷媒ガスの吸い込みが開始される。

【００１５】この冷媒ガスの吸い込みは、ロータ５が回
転を続け、その切り欠き２６ａが、図３の（Ｂ）に示す
ように、制御板２１の吸い込み孔２５ａから外れるまで
継続される。ロータ５の切り欠き２６ａが、制御板２１
の吸い込み孔２５ａから外れると、その瞬間にベーン６
により冷媒ガスのシリンダ室４への閉じ込みが行われ
る。このようにしてシリンダ室４に閉じ込められた冷媒
ガスは、ロータ５の回転により圧縮されたのち、吐出口
１２を経由してシリンダ室４から外部に吐き出される。

【００１６】この第１の実施の形態では、図３におい
て、制御板２１が時計方向に回動すると、吸い込み孔２
５ａ、２５ｂも同方向に回動するので、これにより吸い
込み孔２５ａ、２５ｂからシリンダ室４に吸い込まれる
低圧冷媒ガスが減少し、その結果、高圧冷媒ガスの吐出
量が減少する。これに対し、制御板２１が反時計方向に
回動すると、吸い込み孔２５ａ、２５ｂも同方向に回動
するので、これにより吸い込み孔２５ａ、２５ｂからシ
リンダ室４に吸い込まれる低圧冷媒ガスが増加し、その
結果、高圧冷媒ガスの吐出量が増加する。従って、制御
板２１の回動角度を変えることにより、冷媒ガスの吐出
容量を制御できる。

【００１７】このように、第１の実施の形態では、制御
板２１に吸い込み孔２５ａ、２５ｂを設けるとともに、
この吸い込み孔２５ａ、２５ｂと係合して吸気室１０と
シリンダ室４とを連通する切り欠き２６ａ〜２６ｅを、
ロータ５のベーン６の位置近傍であって、ベーン６の回
転方向の前方位置側に、ロータ５の端面と外周面との間
を切り欠くことにより設けるようにした。従って、制御
板２１の回動角度の変化により、圧縮すべき冷媒ガスの
吐出容量を変えて容量制御を行う場合でも、冷媒ガスを
必要量だけシリンダ室４に吸い込むことができるので、
従来のようにシリンダ室４に吸い込んだ冷媒ガスを吸気
室１０にバイパスする必要がなくなり、以下のような利
点が得られる。容量制御時に、シリンダ室４からの吐出ガスの温度上
昇が抑えられる。容量制御時に、ＣＯＰの低下を防止できる。容量制御時に、従来のようなバイパスガスによる吸気
脈動の発生がなくなるので、外部に接続されるエバポレ
ータの共振による異常音の発生を防止できる。

【００１８】次に、本発明の第２の実施の形態につい
て、図４および図５を参照して説明する。図４は、この
第２の実施の形態の全体構成を示す断面図である。図５
は、第２の形態のロータと制御板との関係を示す斜視図
である。図６は、図４のＢ−Ｂ線からみた断面図であ
る。

【００１９】この第２の実施の形態は、第１の実施の形
態における切り欠き２６ａ〜２６ｅを、図４および図５
に示すように、ロータ５の制御板２１側の端面に一体に
取り付けた固定板３１に穿った吸い込み孔３２ａ〜３２
ｅに代えるものである。すなわち、この第２の実施の形
態では、図示のように、ロータ５の制御板２１側の端面
に制御板２１とほぼ同形状の固定板３１を固定する。そ
して、この固定板３１のベーン６の延長上であって、ベ
ーン６の回転方向の前方位置の近傍に、制御板２１に穿
った吸い込み孔２５ａ、２５ｂと係合し、吸入室１０と
シリンダ室４とを連通するための連通路として、吸い込
み孔２５ａ、２５ｂと同径からなる吸い込み孔３２ａ〜
３２ｅが穿設されている。また、この固定板３１には制
御板２１が重なるように配置され、かつ制御板２１は、
第１の実施の形態と同様に、所定角度内で回動自在に構
成されている。第２の実施の形態の他の構成について
は、第１の実施の形態と同様であるので、同一部材には
同一符号を付してその説明は省略する。

【００２０】次に、このように構成する第２の実施の形
態の動作について、図面を参照して説明する。いま、制
御板２１が、図６の（Ａ）、（Ｂ）に示す位置にあるも
のとし、この状態でロータ５が回転しているものとす
る。この場合には、ロータ５の回転に伴って、ロータ５
に一体に固定した固定板３１の吸い込み孔３２ａが、制
御板２１の吸い込み孔２５ａとの一致（係合）を開始す
ると、吸気室１０とシリンダ室４とが連通状態になるの
で、ベーン６により吸気室１０からシリンダ室４への冷
媒ガスの吸い込みが開始される。

【００２１】この冷媒ガスの吸い込みは、ロータ５が回
転を続け、その吸い込み孔３２ａが、図６の（Ｂ）に示
すように、制御板２１の吸い込み孔２５ａから外れるま
で継続される。固定板３１の吸い込み孔３２ａが、制御
板２１の吸い込み孔２５ａから外れると、その瞬間にベ
ーン６により冷媒ガスのシリンダ室４への閉じ込みが行
われる。このようにしてシリンダ室４に閉じ込められた
冷媒ガスは、ロータ５の回転により圧縮されたのち、吐
出口１２を経由してシリンダ室４から外部に吐き出され
る。

【００２２】なお、この第２の実施の形態では、第１の
実施の形態と同様に、制御板２１の回動角度を変えるこ
とにより、冷媒ガスの吐出容量を制御できる。

【００２３】このように、第２の実施の形態では、制御
板２１に吸い込み孔２５ａ、２５ｂを設けるとともに、
この吸い込み孔２５ａ、２５ｂと係合し吸気室１０とシ
リンダ室４とを連通する吸い込み孔３２ａ、３２ｂを、
固定板３１のベーン６延長上であって、ベーン６の回転
方向の前方位置側の近傍に設けるようにした。従って、
制御板２１の回動角度の変化により、圧縮すべき冷媒ガ
スの吐出容量を変えて容量制御を行う場合でも、冷媒ガ
スを必要量だけシリンダ室４に吸い込むことができるの
で、従来のようにシリンダ室４に吸い込んだ冷媒ガスを
吸気室１０にバイパスする必要がなくなり、第１の実施
の形態と同様の利点が得られる。

【００２４】なお、第１の実施の形態では、制御板２１
に設けた吸い込み孔２５ａ、２５ｂに係合する切り欠き
２６ａ〜２６ｅをロータ５の端面に設けたが、この切り
欠き２６ａ〜２６ｅに代えて、ロータ５の端面と外周面
とを結ぶ連通孔を設けるようにしても良い。また、制御
板２１に設けた吸い込み孔２５ａ、２５ｂの形状は、図
面では円形としているが、多角形、楕円、扇型などであ
っても良い。吸い込み孔２５ａ、２５ｂの形状を変える
場合には、この形状に合わせて固定板３１側の吸い込み
孔３２ａ〜３２ｅもその形状を変えるのが好ましい。

【００２５】

【発明の効果】以上説明したように本発明の気体圧縮機
では、制御板に吸い込み孔を設けるとともに、この吸い
込み孔とシリンダ室とを連通する連通路を、ロータの制
御板側のベーンの位置近傍であって、ベーンの回転方向
の前方位置側に設けるようにした。従って、本発明で
は、制御板の回動角度の変化により、圧縮すべき冷媒ガ
スの吐出容量を変えて容量制御を行う場合でも、冷媒ガ
スを必要量だけシリンダ室に吸い込むことができるの
で、従来のようにシリンダ室に吸い込んだ冷媒ガスを外
部にバイパスする必要がなくなり、もって、吐出ガスの
温度上昇の防止、ＣＰＯの低下の防止、および吸気脈動
に起因する騒音防止を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態の気体圧縮機の全体
構成を示す断面図である。

【図２】同気体圧縮機のロータと制御板との関係を示す
斜視図である。

【図３】図１のＢ−Ｂ線から見た断面図であり、（Ａ）
は冷媒ガスの吸い込み開始時を示し、（Ｂ）は冷媒ガス
の閉じ込み時を示す。

【図４】本発明の第２の実施の形態の気体圧縮機の全体
構成を示す断面図である。

【図５】同気体圧縮機のロータ、円板、および制御板と
の関係を示す斜視図である。

【図６】図４のＣ−Ｃ線から見た断面図であり、（Ａ）
は冷媒ガスの吸い込み開始時を示し、（Ｂ）は冷媒ガス
の閉じ込み時を示す。

【図７】従来の可変容量型の気体圧縮機の断面図であ
る。

【図８】図７のＡ−Ａ線から見た断面図である

【図９】同気体圧縮機の問題点を説明する図である。

【符号の説明】

１シリンダ２フロントヘッド２ａ、３ａ軸支承孔３リヤサイドブロック４シリンダ室５ロータ５ａロータ軸６ベーン７ベーン溝１２吐出口１３吐出弁２１制御板２５ａ、２５ｂ吸い込み孔２６ａ〜２６ｅ切り欠き（連通路）３１固定板３２ａ〜３２ｅ吸い込み孔（連通路）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】吸い込み部と吐出部を有するシリンダ室
と、このシリンダ室内に回転自在に収納するロータと、このロータのベーン溝に、前記シリンダ室の内周面に向
かって出没自在に収納する複数のベーンと、前記シリンダ室の吸い込み部に、所定角度内で回動自在
に装着する制御板とを備え、この制御板に吸い込み孔を設けるとともに、この吸い込み孔と前記シリンダ室とを連通する連通路
を、前記ロータの制御板側のベーンの位置近傍であっ
て、ベーンの回転方向の前方位置側に設けたことを特徴
とする気体圧縮機。
【請求項２】前記連通路は、前記ロータのベーンの位
置近傍であって、ベーンの回転方向の前方位置側に、ロ
ータの端面と外周面との間を切り欠いて形成した切り欠
きであることを特徴とする請求項１記載の気体圧縮機。
【請求項３】前記ロータの制御板側の端面に固定板を
固定し、この固定板に前記制御板が重なり合うように設
け、かつ、前記固定板のベーン延長上であってベーンの
回転方向の前方位置側の近傍に、前記制御板の吸い込み
孔と係合して連通する吸い込み孔設け、この吸い込み孔
を前記連通路としたことを特徴とする請求項１記載の気
体圧縮機。