JPS6232292A - ベ−ン型圧縮機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

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１両側をサイドブロッ
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複
数のベーンとを備え、前記サイドブロック、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。

もっ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
ストアップの要因となっている。

（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１両側をサイドブロッ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、前記サイドブロック、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ッ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ずるバイパ
スポートと、前記ベーン基部に加えられる背圧が導入さ
九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ずる
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。

（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ｌ
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ッド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ッド４の上面にはガスの吸入口６
が夫々設けである。

前記ハウジング１の内部には圧縮機本体７が収納しであ
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
ントサイドブロック９、及びリヤサイドブロック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は両サイドブロック９，１０に
設けた各軸受１３及び１４に回転自在に支持させである
。

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である。

従って、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１５．１５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が放射方向に沿って出
没自在で、その先端がカムリング８内周面に摺接可能に
嵌装しである。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に蓄圧される
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１例えば吐
出圧力と吸入圧力の和のｌ／２（即ち中間圧力）に設定
されることは周知の通りである。

前記サイドブロック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が設けである。これ
ら吸入ポート１９．１９を介して前記フロントヘッド４
とフロントサイドブロック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、このサイドブロック
９には、吸入ポート１９．１９の下流側に、バイパスポ
ート２１゜２１が１８０度対称位置に設けである。これ
らバイパスポート２１．２１は前記吸入ポート１９．１
９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２２により
開閉制御される。第１図はピストン弁２２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
ロントヘッド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
サイドブロック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１５．１５側が小径孔に、吸入室
２０側が大径孔に夫々形成しである。ポート弁２５．２
５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２５
，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２
０側に向けて付勢されている。波板バネ２Ｇ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ック
９とフロントヘッド４に挾持され、その外周端がポート
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２
７を設けである。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ック９に
は開閉弁としてのボール弁２９が設けである。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２
９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、フロントヘッド４には前記ボール弁２
９を開閉制御する制御手段としての圧力応動体１例えば
ベローズ３４が設けである。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
、その先端に突設しであるロッド、がボール３１と係合
する。

前記カムリング８の両側周壁には吐出ポート３５゜３５
が穿設してあり、これら吐出ポート３５．３５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が夫々設けである。

（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２ｏのガス圧が所定値（例えば２ｋｇ
／ｃｄ）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速通路３２．３３を連通
ずる。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
以下となった時点で、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１７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３
０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。従って始動時の
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
繰り返さ九る。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２
０側に排出され、従って、当該圧縮機の能力が減少する
。その結果１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を抑圧・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（Ｔｅ
ｍｐ、）、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ャ
７７とからなり、電磁石７５が消磁状態ではアーマチャ
７７がボール７２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ャ
７７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２１゜２１
を開閉する開閉手段としてスライダ８１が設けである。

このスライダ８１はフロントサイドブロック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８
１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ック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である。

（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が開弁じ背圧室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２
１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８１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２１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
ブロック９に背圧受圧室８２と吸入室２０とを連通ずる
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とアーマチャ９５とからな
り、電磁石９４が消磁状態では、アーマチャ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ャ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１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ッ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ずる連通路を開閉す
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１部分稼動時ベーン背圧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
。従って、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ｍ１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ック
、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、２
６・・・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、両側をサイドブロッ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、前記サイドブロック、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ッ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っ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ックの前記圧
   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。