JPS6334320B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は車両用空調装置等に使用される可変容
量型ベーン圧縮機に関するものである。

一般に、車両用空調装置においては車室温度が
高くて冷房負荷が大きいときには、圧縮機を100
％容量で運動し、車室温度が下がつて冷房負荷が
小さくなると、圧縮機の容量をダウンさせること
が検討されている。このような可変容量型のベー
ン圧縮機として、従来特開昭55−125992号公報に
示すようにシリンダ、ロータ及びベーンによつて
形成され、吸入行程から圧縮行程へ経時的に変化
する作動室が圧縮開始状態になつたとき、この作
動室と吸入室を連通する還元孔の開閉弁を開い
て、ある程度圧縮されたガスを吸入室へ戻して再
膨張させる構造のものがあつた。

ところが、上記ベーン圧縮機にはある程度圧縮
されたガスをそのまま吸入室へ戻して再膨張させ
てしまうため、再膨張時の動力を利用することが
できず、動力損失が大きいという欠陥があつた。

本発明は上記欠陥を解消するために案出された
ものであつて、その目的は吸入室を２つの第１吸
入室と第２吸入室とに分割し、第１吸入室には外
部からガスを吸入する吸入口を開口するととも
に、作動室へガスを供給する主吸入孔を設け、一
方圧縮動作途中の作動室と前記第２吸入室とを還
元孔により連通し、同第２吸入室と吸入行程初期
の作動室とを副吸入孔により連通して同作動室内
で圧縮ガスを再膨張させることにより、小容量運
転時にある程度圧縮されたガスを吸入行程初期の
作動室に流入させて再膨張させ、そこで再膨張エ
ネルギーをロータの回転運動を促進する力として
利用し、動力損失を小さくすることができかつ回
路からの吸入ガスの吸込み量を減らす可変容量型
ベーン圧縮機を提供することにある。

以下、本発明の可変容量型ベーン圧縮機を具体
化した第一実施例を第１図〜第３図について説明
すると、肉厚円筒状のシリンダ１の前後両端面に
はフロント及びリヤのサイドプレート２，３が接
合固定され、フロントサイドプレート２の前端面
にはフロントハウジング４が接合固定され、両部
材により吸入室５が形成されている。前記シリン
ダ１及び両サイドプレート２，３の外周面には有
底円筒状をなすリヤハウジング６が嵌合固定され
ており、シリンダ１、フロントサイドプレート２
及びフロントハウジング４は第２図に示す複数本
のボルト７により互に締付固定されている。又、
シリンダ１及びリヤサイドプレート３と、フロン
ト及びリヤのハウジング４，６はそれぞれ複数本
のボルト（図示略）により締付固定されている。

前記両サイドプレート２，３及びフロントハウ
ジング４には、シリンダ１の中心軸線から偏心す
るように軸支筒部２ａ，３ａ及び４ａが一体に形
成されている。前記軸支筒部２ａ，３ａにはラジ
アルニードルベアリング８を介して回転軸９が支
承され、同軸９と前記軸支筒部４ａの間にはシヤ
フトシール機構１０が介装されている。前記回転
軸９の中間部にはシリンダ１内に位置する横円柱
状のロータ１１が一体形成されており、その前後
両端面は前記一対のサイドプレート２，３の端面
に摺接され、外周面は第２図に示すようにシリン
ダ１の内周面に対し局部的に摺接されている。
又、前記ロータ１１の外周面には同ロータの全幅
にわたつて複数のベーン溝１１ａが形成され、各
ベーン溝１１ａにベーン１２が出没可能に嵌入さ
れている。

一方、前記フロントハウジング４の内側壁面に
は第３図に示すように前記吸入室５を第１吸入室
５ａと第２吸入室５ｂに分割する隔壁１３が一体
形成され、第１吸入室５ａ側に前記シヤフトシー
ル機構１０を位置させている。前記フロントハウ
ジング４の外周には外部から前記第１吸入室５ａ
へガスを導入する吸入口１４が設けられている。
前記フロントサイドプレート２には前記第１吸入
室５ａと前記シリンダ１内の作動室、すなわちシ
リンダ１、フロント及びリヤのサイドプレート
２，３、ロータ１１及びベーン１２等によつて形
成され吸入行程から圧縮行程へ経時変化する作動
室１５とを連通する主吸入孔１６が透設されてい
る。この主吸入孔１６の終縁ｅは最大吸入容積の
作動室１５を形成する前後２つのベーン１２ａ，
１２ｂのうち後続のベーン１２ｂの前面とほぼ一
致させ、始縁ｓは前記後続のベーン１２ｂの後面
に近いところに位置させている。

又、前記フロントサイドプレート２には圧縮行
程の作動室１５と前記第２吸入室５ｂとを連通す
る還元孔１７が透設され、小容量運転時に作動室
１５から第２吸入室５ｂへ圧縮途中のガスを供給
し得るようにしている。第１図に示すように、前
記還元孔１７と対応して前記フロントハウジング
４に貫設した取付孔４ｂに対し、電磁弁１８が嵌
入固定され、そのスプール１９及び同スプール先
端に止着した弁板２０はコイルスプリング２１に
より前記還元孔１７を閉鎖する方向に付勢されて
いる。同じく前記フロントサイドプレート２には
第３図に示すように前記第２吸入室５ｂと吸入行
程初期、すなわちシリンダ１に対しロータ１１が
最も接近するトツプ位置Ｔ・Ｐと先行するベーン
１２との間の作動室１５とを連通する副吸入孔２
２が透設され、小容量運転時に第２吸入室５ｂか
ら作動室１５へ圧縮途中のガスを供給して再膨張
させるようにしている。この副吸入孔２２は前記
トツプ位置Ｔ・Ｐに可及的に接近させている。

ところで、本発明においては圧縮動作途中の作
動室１５のガスを還元孔１７、第２吸入室５ｂ及
び副吸入孔２２により吸入行程初期の作動室１５
へ導びいて再膨張させ、吸入行程初期の作動室１
５に発生する負圧を正圧に上昇させることが要件
である。従つて、これを満足するように還元孔１
７の開口位置（あまり後続ベーン１２ｂへ近ずく
とガス圧が低すぎて前記負圧を正圧にできない）、
あるいは還元孔１７と副吸入孔２２の大きさが設
定される。

第２図に示すようにシリンダ１の外周に切欠形
成した区画面２３と、前記両サイドプレート２，
３及びリヤハウジング６とにより吐出室２４が形
成されている。この吐出室２４と圧縮行程の作動
室１５はシリンダ１に透設した複数の吐出孔２５
によつて連通されており、これらの吐出孔２５と
対応するように前記区画面２３には逆止弁２６及
びリテーナ２７が止着されている。前記リヤサイ
ドプレート３には第１図に示すように前記吐出室
２４とリヤハウジング６の後部に形成された油分
離室２８とを連通する通路２９が透設されてい
る。

前記リヤサイドプレート３の後端面には前記ラ
ジアルベアリング８を覆うようにキヤツプ３０が
固着され、同キヤツプ３０と前記油分離室２８と
を連通するように、リヤサイドプレート３には油
吸上孔（図示略）が設けられている。さらに、同
サイドプレート３の前面には前記各ベーン溝１１
ａを互に連通する溝３ｂが刻設され、同溝３ｂと
前記キヤツプ３０内部はサイドプレート３に透設
した導油孔３ｃにより連通されている。

さらに、リヤハウジング６の内周面と前記キヤ
ツプ３０との間には前記通路２９と対応して油分
離用のフイルタ３１が配設されている、又、リヤ
ハウジング６の外周には油分離室２８内の圧縮ガ
スを外部へ移送する吐出口３２が設けられてい
る。

次に、前述した可変容量型ベーン圧縮機につい
てその作用を説明する。

まず、100％容量での運転時について説明する
と、この場合には容量制御器（図示略）の制御作
用により、前記電磁弁１８が消磁状態にあつてス
プリング２１によりスプール１９及び弁板２０が
第１図においてリヤ側へ移動し還元孔１７を閉鎖
している。この状態でロータ１１が第２図矢印方
向へ回転されると、各ベーン１２は先端がシリン
ダ１の内周面に摺接してロータ１１とともに回転
される。シリンダ１とロータ１１が最も接近する
トツプ位置Ｔ・Ｐと同トツプ位置Ｔ・Ｐを通過し
たベーン１２との間に形成される吸入行程初期の
作動室１５は容積漸増により負圧となり、副吸入
孔２２からガスを吸入しようとするが還元孔１７
が閉鎖されて第２吸入室５ｂへガスが流入しない
ので、副吸入孔２２からガスが吸入されることは
ない。

ロータ１１が回転されてベーン１２が主吸入孔
１６の始縁ｓを通過すると、第１吸入室５ａ内の
ガスが主吸入孔１６を経て作動室１５へ吸入され
る。このガスの吸入は作動室１５の容積が最大、
すなわち作動室１５を形成する後続のベーン１２
が主吸入孔１６の終縁ｅに至るまで行なわれる。

後続のベーン２３が主吸入孔１６の終縁ｅを通
過してからは作動室１５の圧縮が始まり、圧縮さ
れたガスは吐出孔２５から吐出室２４へ圧送され
る。吐出室２４へ圧送されたガスは通路２９を通
つて油分離室２８へ至り吐出口３２から外部へ吐
出される。

次に、能力過剰で小容量運転が要求されるとき
には、容量制御器の制御作用により、電磁弁１８
が励磁され、そのスプール１９が第１図フロント
側へ移動され還元孔１７が開放される。すると、
作動室１５が最大容積となつて圧縮を開始してか
ら後続のベーン１２ｂが還元孔１７を通過するま
でに圧縮されたガスは同孔１７を通つて第２吸入
室５ｂへ圧送され、さらに同吸入室５ｂから副吸
入孔２２を経て吸入行程初期の作動室１５へ供給
される。このとき、作動室１５へ入つたガスはあ
る程度圧縮されて高圧となつているので、作動室
１５内で再膨張し、同作動室１５の容積漸増によ
り生ずる負圧に打ち勝つて同室１５を正圧に上昇
させる。この圧縮ガスが膨張する際には、そのガ
スの圧力により作動室１５の先行するベーン１２
がロータ回転方向へ押圧される力を受け、ロータ
１１の回転が促進される。

一方、作動室１５を形成する後続のベーン１２
が還元孔１７を通過してからは実質的な圧縮が行
なわれる。従つて、この実施例では作動室１５の
最大容積をV₀とし、後続のベーン１２が還元孔
１７を通過した時点での作動室の容積をＶとする
と、最大で（V₀−Ｖ）の容積分だけ容量ダウン
することが可能である。

さて、本発明第一実施例においては、フロント
ハウジング４内の吸入室５を第１吸入室５ａと第
２吸入室５ｂに分割し、圧縮行程初期の圧縮ガス
を還元孔１７から第２吸入室５ｂへ圧送し、さら
に副吸入孔２２から吸入行程初期の作動室１５へ
供給して再膨張させ同室１５に生じる負圧を正圧
に変えるようにしたので、圧縮ガスを作動室１５
内で再膨張させてそのエネルギーをロータ回転促
進力として利用することができ、動力損失を少く
することができる。又、このように圧縮ガスの再
膨張をロータ回転力に転化することができるの
で、還元孔１７の位置をある程度吐出孔２５寄り
に設けても動力損失を考慮する必要がなく、従つ
て、還元孔１７の開口位置の自由度を増すことが
できる。

次に、本発明の第二実施例を第４図について説
明する。

この実施例はフロントハウジング４に一体形成
した第１及び第２の吸入室５ａ，５ｂを区画形成
する隔壁１３に対し、両吸入室５ａ，５ｂを連通
し得る連通孔３３を透設するとともに、隔壁１３
の第２吸入室５ｂ側壁面には前記連通孔３３を開
閉し得る逆止弁３４をボルトにより止着した点に
特徴があるが、その他の構成は前記第一実施例と
同様である。従つて、この第二実施例は100％容
量での運転時には第１吸入室５ａのガスが連通孔
３３を通つて第２吸入室５ｂへ移動し、さらに副
吸入孔２２を通つて吸入行程初期の作動室１５へ
供給されるので、作動室が負圧になるのを防止し
て動力損失をより少くすることができる。

なお、100％容量での運転時に第２吸入室５ｂ
へも冷たいガスが吸入されるので、シヤフトシー
ル機構１０を第２吸入室５ｂ内に位置させてもよ
く、従つて、隔壁１３の形状を前記第一実施例の
ようにシール機構１０を包み込むような形状にし
なくても済み、それだけ隔壁１３の形状を簡素化
することができる。

また、第５図〜第８図に示した第三実施例にお
いては、第１吸入室５a′がリヤハウジング６ａ内
に、そして第２吸入室５b′がフロントハウジング
４内にそれぞれ配設されたところに特徴があり、
他の構成及びその作用は第一の実施例とほぼ同様
のため、詳しい説明は省略する。そして、さらに
第９図〜第１１図に示した第四実施例において
は、第１吸入室は省略してシリンダ１に設けられ
た吸入口１４″を介して、吸入冷媒が作動室１５
に直接導入されるようにするとともに、第２吸入
室５b″をフロントハウジング４内に設けたところ
に特徴があり、他の構成及びその作用は同じく第
一実施例とほぼ同様のため、詳しい説明は省略す
る。

又、本発明は次のような実施例で具体化するこ
ともできる。

(1) 前記実施例では主吸入孔１６を局部的に設け
たが、この始縁ｓを副吸入孔２２側へ延長する
こと。このようにすれば、第一実施例において
も100％容量での運転時に吸入行程初期の作動
室１５に生じる負圧を軽減することができる。
しかし、この別例の場合には小容量運転時に吸
入行程初期の作動室１５へ圧入された圧縮途中
のガスが主吸入孔１６から第１吸入室５ａへ逃
げ易くなるので、あまり近づけると問題であ
る。

(2) 還元孔１７の形状をロータ１１から突出して
いるベーン１２の断面形状と同じかそれよりも
小さく形成すること。このようにすれば、100
％容量での運転時ベーン１２が還元孔１７を通
過する際、圧縮途中のガスが吸入行程の作動室
へ漏れるのを防ぐことができる。

(3) 還元孔１７の開閉を圧縮機内に内蔵された電
磁弁で直接行う代りに、交互に切換えられる吐
出圧及び吸入圧によつて還元孔１７を開閉動作
するスプールを配設し、該スプールに供給され
る吐出圧及び吸入圧のパイロツト圧を適宜切換
える電磁弁を圧縮機外部に配設すること。

以上詳述したように本発明は、小容量運転時に
ある程度圧縮されたガスを吸入行程初期の作動室
に流入させて再膨張させ、そこで再膨張エネルギ
ーをロータの回転運動を促進する力として利用
し、動力損失を小さくすることができ、又、100
％容量での運転時にも吸入初期状態の負圧をなく
して動力損失をなくすことができる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の可変容量型ベーン圧縮機の第
一実施例を示す縦断面図、第２図は第１図の−
線断面図、第３図は第１図の−線断面図、
第４図は本発明の第二実施例を示すフロントハウ
ジングの横断面図であり、第５図は第三実施例を
示す縦断面図（第６図における−断面図）、
第６図は第５図における−断面図、第７図は
第５図における−断面図、第８図は第５図に
おける−断面図であり、又、第９図は第四実
施例を示す縦断面図、第１０図は第９図における
−断面図、第１１図は第９図におけるXI−XI
断面図である。 シリンダ……１、フロント及びリヤのサイドプ
レート……２，３、フロントハウジング……４、
第１及び第２の吸入室……５ａ，５ｂ、回転軸…
…９、ロータ……１１、ベーン……１２、隔壁…
…１３、作動室……１５、主吸入孔……１６、還
元孔……１７、電磁弁……１８、副吸入孔……２
２、連通孔……３３、逆止弁……３４。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ シリンダ内にはベーンを有するロータを回転
   可能に内装し、同シリンダの前後両端面にはフロ
   ント及びリヤのサイドプレートを接合固定し、第
   １吸入室と第２吸入室を形成し、前記第１吸入室
   には外部からガスを吸入する吸入口を開口し、前
   記シリンダ、両サイドプレート、ロータ及びベー
   ン等により形成される作動室には、前記第１吸入
   室からガスを吸入するための主吸入口を開口する
   とともに、圧縮されたガスを外部へ吐出するため
   の逆止弁を有する吐出孔を開口し、さらに圧縮動
   作途中のガスを前記第２吸入室へ導くための還元
   孔を設け、前気吸入行程初期の作動室には前記第
   ２吸入室から前記圧縮途中のガスを吸入して、同
   作動室内で再膨張させるための副吸入口を開口
   し、前記還元孔には負荷状態に応じて開閉される
   開閉弁を設けたことを特徴とする可変容量型ベー
   ン圧縮機。 ２ 主吸入孔の終縁は最大吸入容積の作動室を形
   成する後続のベーンの前縁とほぼ同じ位置にある
   特許請求の範囲第１項記載の可変容量型ベーン圧
   縮機。 ３ 副吸入孔はシリンダに対しロータが最も近接
   するトツプ位置付近の吸入行程極初期の作動室に
   開口されている特許請求の範囲第１項記載の可変
   容量型ベーン圧縮機。 ４ 主吸入孔の始縁は最大吸入容積の作動室を形
   成する後続のベーンに近い位置にある特許請求の
   範囲第１項記載の可変容量型ベーン圧縮機。 ５ シリンダ内にはベーンを有するロータを回転
   可能に内装し、同シリンダの前後両端面にはフロ
   ント及びリヤのサイドプレートを接合固定し、第
   １吸入室と第２吸入室を区画形成し、それらを隔
   離する隔壁には第１及び第２の吸入室を連通する
   連通孔を透設してこの連通孔に第２吸入室から第
   １吸入室へのガスの逆流を防止する逆止弁を設
   け、前記第１吸入室には外部からガスを吸入する
   吸入口を開口し、前記シリンダ、両サイドプレー
   ト、ロータ及びベーン等により形成される作動室
   には、前記第１吸入室からガスを吸入するための
   主吸入孔を開口するとともに、圧縮されたガスを
   外部へ吐出するための逆止弁を有する吐出孔を開
   口し、さらに圧縮動作途中のガスを前記第２吸入
   室へ導くための還元孔を設け、前記吸入行程初期
   の作動室には前記第２吸入室から前記圧縮途中の
   ガスを吸入して同作動室内で再膨張させるための
   副吸入孔を開口し、前記還元孔には負荷状態に応
   じて開閉される開閉弁を設けたことを特徴とする
   可変容量型ベーン圧縮機。