JPH0258478B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、例えば自動車用空調装置の冷媒圧縮
機として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） 従来、ベーン型圧縮機の能力を被圧縮ガスの吸
入量の調節によつて制御し得るようにした所謂、
可変容量式ベーン型圧縮機として、実開昭55−
2000号が公知である。

斯かる従来のベーン型圧縮機は、シリンダの下
側部分に設けた吸入ポートの側方にエンドプレー
トを通して円弧状のスロツトを穿設し、該スロツ
トにスロツトルプレートを摺動自在に嵌装し、該
スロツトルプレートをスロツト内にて摺動偏位さ
せ、その先端で吸入ポートの長さを規制すること
により圧縮開始位置を変化させ、吐出容量を可変
し得る如く構成されている。また、前記スロツト
ルプレートには、軸を介して揺動レバーの一端が
連結され、該揺動レバーは前記エンドプレートに
固着された支持軸に軸支されており、他端に連結
されたアクチユエータが該揺動レバーを回動して
前記スロツトルプレートを摺動偏位するようにし
ている。

従つて、駆動手段であるアクチユエータが揺動
レバーを介して吸入ポートの制御部材であるスロ
ツトルプレートを偏位させるようにしているた
め、制御部材のヒステリシスが大きく、また加工
及び組立が複雑であるという問題があつた。

また、上記の制御部材のヒステリシスを少なく
したベーン型圧縮機として、本出願人により特願
昭60−71984号が出願されている。該出願に係る
ベーン型圧縮機は、両端面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、前記一側
のサイドブロツクの吸入ポートに偏位自在に取り
付けられた制御部材と、該制御部材を駆動せしめ
る駆動手段とを備え、前記サイドブロツク、ロー
タ及びベーンによつて画成される圧縮室の容積変
動によつて流体の圧縮を行なうようにすると共
に、前記制御部材にて前記吸入ポートの圧縮開始
位置を変化させることにより吐出容量を可変制御
し得るようにしたベーン型圧縮機において、前記
制御部材に被駆動用の歯部を刻設すると共に、該
歯部と噛合する歯部を前記駆動手段の出力軸に設
け、前記制御部材を前記駆動手段により直接駆動
するようにしたものである。

しかしながら、このベーン型圧縮機において
は、駆動手段としてステツプモータをハウジング
に内蔵しているので、そのための広い収納スペー
スが必要になると共に構造も複雑となり、且つコ
ストも高くなる等の問題があつた。

（発明の目的） 本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、
構造が簡単且つコンパクトでコストが安く、しか
も制御の信頼性が高い可変容量制御機構を備えた
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ベーンと
を備え、前記サイドブロツク、カムリング、ロー
タ及びベーンによつて画成される空隙室の容積変
動によつて流体の圧縮を行なうようにしたベーン
型圧縮機において、前記両サイドブロツクのうち
の吸入ポートを有するサイドブロツクに設けられ
たバイパスポートと、前記吸入ポートを有するサ
イドブロツクに設けられ且つ低圧室側と高圧室側
とに連通する圧力作動室と、該圧力作動室内に該
圧力作動室内を前記低圧室側に連通される第１の
室と前記高圧室側に連通される第２の室とに区画
するようにスライド可能に嵌装された受圧部を有
すると共に前記バイパスポートの開き角を制御す
る制御部材と、該制御部材と前記吸入ポートを有
するサイドブロツクとの間及び制御部材と前記ロ
ータとの間の少くとも一方に所定寸法の間隙を保
持するように設けられた間隙保持部材と、前記第
２の室と低圧室側とを連通する連通路と、該連通
路に配設されて前記低圧室側圧力が所定値以上の
時、前記連通路を閉塞し且つ前記低圧室側圧力が
所定値以下の時、前記連通路を開口する開閉弁機
構とを具備し、前記第１の室と第２の室との差圧
に応じて前記制御部材が回動して前記バイパスポ
ートの開き角を制御することにより圧縮開始時期
を制御して吐出容量を可変制御し得るようにした
ことを特徴とする。

（実施例） 以下、本発明の一実施例を添付図面に基づいて
説明する。第１図は本発明に係るベーン型圧縮機
の一部切欠側面図であり、同図中１はハウジング
で一端面が開口する円筒形のケース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
（図示省略）にて取り付けたフロントヘツド３と
からなる。前記ケース２のリヤ側上面には熱媒体
である冷媒ガスの吐出口４が、また、前記フロン
トヘツド３の上面には冷媒ガスの吸入口５がそれ
ぞれ設けてある。これら吐出口４と吸入口５は後
述する吐出室と吸入室にそれぞれ連通している。

前記ハウジング１の内部にはポンプ本体６が収
納してある。該ポンプ本体６は、カムリング７
と、該カムリング７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８、
及びリヤサイドブロツク９と、前記カムリング７
の内部に回転自在に収納した円形状のロータ１０
と、該ロータ１０の回転軸１１とを主要構成要素
としており、該回転軸１１は前記両サイドブロツ
ク８，９に設けた各軸受（フロントサイドブロツ
ク８側のみ図示してある。）１２に回転可能に支
持してある。

前記カムリング７の内周面は第２図に示す如く
楕円形状をなし、該カムリング７の内周面と前記
ロータ１０の外周面との間に、周方向に180度偏
位して対称的に空隙室１３，１３が画成されてい
る。

前記ロータ１０にはその径方向に沿うベーン溝
１４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１４内にベー
ン１５₁〜１５₄がそれぞれ放射方向に沿つて出没
自在に嵌装してある。

前記フロントサイドブロツク８には周方向に
180度偏位して対称的に吸入ポート１６，１６が
設けてある（第２図乃至第７図参照）。これら吸
入ポート１６，１６は前記ベーン１５₁〜１５₄に
よつて区分される空隙室１３の容積が最大となる
位置に配置してある。前記吸入ポート１６，１６
は前記フロントサイドブロツク８の厚さ方向に貫
通しており、これら吸入ポート１６を介して、前
記フロントヘツド３とフロントサイドブロツク８
との間の吸入室（低圧側室）１７と前記空隙室１
３とが連通している。

前記カムリング７の両側周壁には吐出ポート１
８，１８が設けてあり、これら吐出ポート１８を
介して前記ケース２内の吐出室（高圧側室）１９
と前記空隙室１３とが連通している。これら吐出
ポート１８，１８には第２図に示すように吐出弁
２０及び吐出弁止め２１がそれぞれ設けてある。

前記フロントサイドブロツク８には、第７図に
示すようにその片側（ロータ１０側）表面に環状
の凹部２２が設けてあり、この凹部２２内に円弧
状のバイパスポート２３，２３が周方向に180度
偏位して対称的に設けられ（第５図）、これらバ
イパスポート２３を介して吸入室１７と空隙室１
３とが連通する。更に、この凹部２２内には前記
バイパスポート２３，２３の開き角を制御するた
めのリング状の制御部材２４が正逆回転可能に嵌
装されている。該制御部材２４の外周縁にはその
周方向に180度偏位して対称的に円弧状の切欠部
２５，２５が設けられている。また、前記制御部
材２４の一側面には周方向に180度偏位して対称
的に突片状の受圧部２６、２６が一体的に突設さ
れている。これら受圧部２６、２６は、第３図に
示したように前記バイパスポート２３，２３と連
続して設けた円弧状の圧力作動室２７，２７内に
スライド可能に嵌装されている。これら圧力作動
室２７内は前記受圧部２６により第１の室２７₁
と第２の室２７₂とに２分され、第１の室２７₁は
吸入ポート１６及びバイパスポート２３を介して
吸入室１７に、第２の室２７₂はオリフイス２８
を介して吐出室１９にそれぞれ連通する。前記一
方の第２の室２７₂と他方の第２の室２７₂とは制
御部材２４に穿設された連通孔２９を介して互い
に連通し、一方の第２の室２７₂と吐出室１９と
の間に前記オリフイス２８が介装してある。

前記他方の第２の室２７₂は第３図に示す如く
連通路３２を介して前記吸入室１７に連通してあ
り、該連通路３２には開閉弁機構３３が設けてあ
る。該開閉弁機構３３は吸入室１７側（低圧室
側）の圧力に感応して開閉作動するもので、ベロ
ーズ３４と、ケース３５と、ボール弁体３６と、
該ボール弁体３６を閉弁方向に付勢するばね３７
とからなる。前記吸入室１７側の圧力が所定値以
上の時前記ベローズ３４は収縮状態にあつて、ボ
ール弁体３６はばね３７の付勢力により連通路３
２を閉塞している。また、前記吸入室１７側の圧
力が所定値以下の時前記ベローズ３４は膨張状態
となつてその先端のロツド３４ａによりボール弁
体３６はばね３７の付勢力に抗して押圧されて連
通路３２を開口する。前記ケース３５とフロント
サイドブロツク８との間にはＯリング３８が介装
してある。

前記制御部材２４は付勢部材であるコイルばね
３１により前記バイパスポート２３の開き角を大
きくする方向（第５図中反時計方向）に付勢され
ている。このコイルばね３１は前記吸入室１７側
に延出している前記フロントサイドブロツク８の
中央ボス部８ａの外周側に巻装され、その一端が
該中央ボス部８ａに、他端が制御部材２４の受圧
部２６にそれぞれ連結されている。

なお、制御部材２４のフロントサイドブロツク
８側には第７図に示したような特殊形状のシール
部材３０が取り付けられており、これにより前記
第１の室２７₁と第２の室２７₂との間、及びベー
ン背圧側と吸入圧側との間が気密状態にシールさ
れる。

前記制御部材２４とフロントサイドブロツク８
との間及び制御部材２４とロータ１０との間に
は、制御部材２４が回転軸１１の軸方向に移動し
た際にそれぞれ各部材間に所定寸法の間隙を保持
すべくシム４０，４１（間隙保持部材）が介設さ
れている（第８図）。該間隙は例えば１〜10μ、
好ましくは5μ程度が好適である。第８図におい
て、制御部材２４とフロントサイドブロツク８と
の間隙C₁及び制御部材２４とロータ１０との間
隙C₂は、制御部材２４が軸方向に移動し得るた
めそれぞれ可変であるが、それらの和C₁＋C₂の
値は40μ程度が好適である。

（作用） 次に前記構成になる本発明のベーン型圧縮機の
作動を説明する。

回転軸１１が車両の機関等に関連して回転され
てロータ１０が第２図中時計方向に回転すると、
ベーン１５₁〜１５₄が遠心力及びベーン背圧によ
りベーン溝１４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前記ロ
ータ１０と一体に回転し、各ベーン１５₁〜１５₄
にて区分された空隙室１３の容積を拡大する吸入
行程において、吸入ポート１６から空隙室１３内
に熱媒体である冷媒ガスを吸入し、該空隙室１３
の容積を縮小する圧縮行程で冷媒ガスを圧縮し、
圧縮行程末期の吐出行程で該圧縮冷媒ガスの圧力
にて吐出弁２０が開弁されて、該圧縮冷媒ガスは
吐出ポート１８、吐出室１９及び吐出口４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。

このような圧縮機の作動時において低圧側であ
る吸入室１７内の圧力が吸入ポート１６を介して
両方の圧力作動室２７，２７の第１の室２７₁，
２７₁内に導入され、また高圧側である吐出室１
９内の圧力がオリフイス２８及び連通孔２９を介
して両方の圧力作動室２７，２７の第２の室２７
_２，２７₂内に導入される。従つて、第１の室２７
_１内の圧力とコイルばね３１の付勢力との和の力
（制御部材２４をバイパスポート２３の開き角が
大きくなる方向に押圧する力、即ち第５図中矢印
Ｂ方向へ回動させる力）と、第２の室２７₂内の
圧力（制御部材２４をバイパスポート２３の開き
角が小さくなる方向に押圧する力、即ち第５図中
矢印Ａ方向へ回動させる力）との差圧に応じて制
御部材２４が回動して、前記バイパスポート２３
の開き角を制御することにより圧縮開始時期を制
御して吐出容量を制御するものである。

即ち、上記圧縮機の低速運転時においては吸入
室１７内の冷媒ガスの圧力（吸入圧力）が比較的
高いため、開閉弁機構３３のベローズ３４は収縮
し、ボール弁体３６が連通路３２を閉塞した状態
にあり、第２の室２７₂内の圧力が、第１の室２
７₁内の圧力とコイルばね３１の付勢力との和の
力に打ち勝つて、制御部材２４は第５図中矢印Ａ
方向への回動限界位置に回動保持され、該制御部
材２４により第５図中２点鎖線で示す如くバイパ
スポート２３の全体が閉塞される（開き角はゼ
ロ）。従つて、吸入ポート１６から空隙室１３内
に送られた冷媒ガスの総てが圧縮されて吐出され
るため、圧縮機の吐出容量が最大となり全稼動状
態となる。

次いで、圧縮機が高速運転状態になると、吸入
室１７内の吸入圧が低下するため、開閉弁機構３
３のベローズ３４が膨張してロツド３４ａがボー
ル弁体３６をばね３７の付勢力に抗して押圧して
開弁するため連通路３２が開口する。これによ
り、第２の室２７₂内の圧力が連通路３２を介し
て低圧側である吸入室１７内へリークするため該
第２の室２７₂内の圧力が低下し、その結果、制
御部材２４は第５図中矢印Ｂ方向に回動し、該制
御部材２４の切欠部２５がバイパスポート２３と
合致することにより、第５図中実線で示す如く該
バイパスポート２３が開口する。従つて、吸入ポ
ート１６から空隙室１３内に送られた冷媒ガスが
バイパスポート２３を通つて吸入室１７へリーク
するためそのバイパスポート２３が開口した分だ
け圧縮開始時期が遅くなり、空隙室１３内の冷媒
ガスの圧縮量が減少するため、圧縮機の吐出容量
が減少し一部稼動状態となる。

なお、上記バイパスポート２３の開き角は、第
１の室２７₁内の圧力とばね３７の付勢力との和
の力と、第２の室２７₂内の圧力とが釣り合うと
ころで決まるものであり、低圧側である吸入室１
７内の圧力（吸入圧）の変化に応じて制御部材２
４の回動位置が連続的に変化するので圧縮機の連
続的な可変容量制御が可能である。また、第２の
室２７₂に吐出室１９の圧力即ち吐出圧力を導入
するようにしたが、これに限らずベーン１５₁〜
１５₄を突出方向に押圧すべく作用する圧力、即
ちベーン背圧を導入するようにしてもよい。

ところで、圧縮機の前記全稼動状態においては
圧力作動室２７内の圧力がベーン背圧よりも高く
なるため、制御部材２４はロータ１０側へ押し付
けられるが、その際、前記シム４１により制御部
材２４とロータ１０との間には所定寸法の間隙が
保持されるため、制御部材２４の回動が阻害され
ることがない。即ち、制御部材２４とロータ１０
との摺動抵抗が抑えられるため、制御部材２４の
回動が円滑に行なわれその制御性が向上する。

また、一部稼動状態への移行時には圧力作動室
２７内の圧力よりもベーン背圧が高くなるため、
制御部材２４はフロントサイドブロツク８側に押
し付けられるが、その場合もシム４０により該フ
ロントサイドブロツク８との間に所定寸法の間隙
が保持されるため、前記と同様に制御部材２４の
回動が円滑に行なわれスムースに一部稼動状態に
移行することができる。

なお、前記全稼動時においては制御部材２４と
ロータ１０との間隙C₂が最小（１〜10μ）となつ
て吐出圧及びベーン背圧のリーク量が減少するた
め、圧縮機がさらに高性能化され、一方、一部稼
動時には上記間隙C₂が最大（30〜39μ）となつて
吐出圧及びベーン背圧のリーク量が増加するため
圧縮機の性能がより低下する。

また圧力作動室２７の圧力が常にベーン背圧よ
りも高くなるような構造の場合には、制御部材２
４がフロントサイドブロツク８側に押し付けられ
ることはないため一方のシム４１のみ設ければよ
く、逆に圧力作動室２７の圧力が常にベーン背圧
よりも低いような構造の場合は他方のシム４０の
みでよい。

なおまた、上記シム４０，４１の代りにニード
ルベアリングを介設して前記所定寸法の間隙を保
持させるようにすれば、該ニードルベアリングの
作用により制御部材２４の回動は一層円滑になり
制御性が向上する。さらにまた、シムとニードル
ベアリングの両者を隣接させて配設してもよい。

また間隙保持部材として上記シム又はニードル
ベアリングの代りに、制御部材２４、フロントサ
イドブロツク８及びロータ１０の少くとも一部材
に突起を設けてもよい。

（発明の効果） 以上説明したように本発明は、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ベーンとを備
え、前記サイドブロツク、カムリング、ロータ及
びベーンによつて画成される空隙室の容積変動に
よつて流体の圧縮を行なうようにしたベーン型圧
縮機において、前記両サイドブロツクのうちの吸
入ポートを有するサイドブロツクに設けられたバ
イパスポートと、前記吸入ポートを有するサイド
ブロツクに設けられ且つ低圧室側と高圧室側とに
連通する圧力作動室と、該圧力作動室内に該圧力
作動室を前記低圧室側内に連通される第１の室と
前記高圧室側に連通される第２の室とに区画する
ようにスライド可能に嵌装された受圧部を有する
と共に前記バイパスポートの開き角を制御する制
御部材と、該制御部材と前記吸入ポートを有する
サイドブロツクとの間及び制御部材と前記ロータ
との間の少くとも一方に所定寸法の間隙を保持す
るように設けられた間隙保持部材と、前記第２の
室と低圧室側とを連通する連通路と、該連通路に
配設されて前記低圧室側圧力が所定値以上の時、
前記連通路を閉塞し且つ前記低圧室側圧力が所定
値以下の時、前記連通路を開口する開閉弁機構と
を具備し、前記第１の室と第２の室との差圧に応
じて前記制御部材が回動して前記バイパスポート
の開き角を制御することにより圧縮開始時期を制
御して吐出容量を可変制御し得るようにしたこと
を特徴とするものである。

従つて、圧縮機の圧力を利用して制御部材を制
御動作させるから可変容量制御機構の構造が簡単
に且つコンパクトとなり、その組立も容易でコス
トも安く、しかも信頼性も高い。

また制御部材が冷媒ガスの圧力によつて押し付
けられる側には常に所定寸法の間隙が保持される
ので、該制御部材は常に円滑に回動することがで
き制御の信頼性が一層向上化される。

【図面の簡単な説明】

図は本発明のベーン型圧縮機の一実施例を示
し、第１図はベーン型圧縮機の切欠側面図、第２
図は第１図の−線に沿う断面図、第３図は第
１図の−線に沿う断面図、第４図は第１図の
−線に沿う断面図、第５図は第１図の−
線に沿う断面図、第６図は第４図の−線に沿
う断面図、第７図は要部の分解斜視図、第８図は
要部の拡大断面図である。 ７…カムリング、８…フロントサイドブロツ
ク、９…リヤサイドブロツク、１０…ロータ、１
３…空隙室、１４…ベーン溝、１５₁〜１５₄…ベ
ーン、１６…吸入ポート、１７…吸入室（低圧側
室）、１９…吐出室（高圧側室）、２３…バイパス
ポート、２４…制御部材、２６…受圧部、２７…
圧力作動室、２７₁…第１の室、２７₂…第２の
室、３２…連通路、３３…開閉弁機構、４０，４
１…シム（間隙保持部材）。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 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
   れたベーンとを備え、前記サイドブロツク、カム
   リング、ロータ及びベーンによつて画成される空
   隙室の容積変動によつて流体の圧縮を行なうよう
   にしたベーン型圧縮機において、前記両サイドブ
   ロツクのうちの吸入ポートを有するサイドブロツ
   クに設けられたバイパスポートと、前記吸入ポー
   トを有するサイドブロツクに設けられ且つ低圧室
   側と高圧室側とに連通する圧力作動室と、該圧力
   作動室内に該圧力作動室内を前記低圧室側に連通
   される第１の室と前記高圧室側に連通される第２
   の室とに区画するようにスライド可能に嵌装され
   た受圧部を有すると共に前記バイパスポートの開
   き角を制御する制御部材と、該制御部材と前記吸
   入ポートを有するサイドブロツクとの間及び制御
   部材と前記ロータとの間の少くとも一方に所定寸
   法の間隙を保持するように設けられた間隙保持部
   材と、前記第２の室と低圧室側とを連通する連通
   路と、該連通路に配設されて前記低圧室側圧力が
   所定値以上の時、前記連通路を閉塞し且つ前記低
   圧室側圧力が所定値以下の時、前記連通路を開口
   する開閉弁機構とを具備し、前記第１の室と第２
   の室との差圧に応じて前記制御部材が回動して前
   記バイパスポートの開き角を制御することにより
   圧縮開始時期を制御して吐出容量を可変制御し得
   るようにしたことを特徴とするベーン型圧縮機。