JPH073233B2

JPH073233B2 - 可変容量ベ−ン型回転圧縮機

Info

Publication number: JPH073233B2
Application number: JP27092786A
Authority: JP
Inventors: 幸雄須藤; 俊徳相原
Original assignee: 株式会社ユニシアジェックス
Priority date: 1986-11-13
Filing date: 1986-11-13
Publication date: 1995-01-18
Anticipated expiration: 2010-01-18
Also published as: JPS63124894A

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
用いられる可変容量ベーン型回転圧縮機の改良に関す
る。

（従来の技術）一般に、ベーン型回転圧縮機においては吐出量を可変制
御するために、カムリング内に開口する吸入ポートをカ
ムリングの一端を封止するサイドプレートに設け、その
開口位置をカム面に沿って移動することによってベーン
の圧縮開始位置を変化させて吐出量を制御している。

従来のこの種の可変容量ベーン型回転圧縮機としては、
例えばフロントプレートに作動室の略全域に開口する円
弧状のバイパスポートを形成し、フロントプレートとカ
ムリングの間に円弧状のバイパス開口部を有する可動板
を設けたものが知られている。このものにおいては、圧
縮機に設けられた、例えばピストン−シリンダ型のアク
チュエータによって可動板を回動させ、バイパス開口部
の位置を変化させることによって、吐出量の可変制御が
行われている。

（発明が解決しようとする問題点）しかしながら、このような従来の可変容量ベーン型回転
圧縮機においては、アクチュエータが、シリンダおよび
シリンダ内に摺動自在に嵌挿されたピストンよりなり、
シリンダ内に制御用圧力を導入し、シリンダの底部とピ
ストンの間に介装されたスプリングの付勢力に抗してピ
ストンを作動させて可動板を回動する構成となってい
た。このため、ピストンのストローク位置によってスプ
リングの反力が変化し、ピストンのストローク全域に亘
って、圧縮機の吐出量制御の応答性、安定性を一様にす
ることが困難であるという問題点があった。また、上記
の問題点を解決するために、スプリングのばね定数を小
さくしてスプリング反力の変化を小さくすると、スプリ
ングのコイル径およびコイル巻数が大きくなってスプリ
ングの形状が大きくなるので、アクチュエータが大型化
し、これに伴って圧縮機自体が大型化するという問題点
もあった。

（発明の目的）そこで本発明は、アクチュエータのピストンに小径部、
大径部および中径部を形成してシリンダ内に第１シリン
ダ室、第２シリンダ室および第３シリンダ室を画成し、
第１シリンダ室に圧縮機の吸入圧力を、第２シリンダ室
に制御弁を介して制御圧力を、第３シリンダ室に吸入圧
力より低い圧力をそれぞれ供給することにより、ピスト
ンのストローク全域に亘ってピストンに作用する反力を
一定にして、圧縮機の吐出量制御の応答性、安定性を一
様にし、併せて圧縮機を小型化することを目的としてい
る。

（問題点を解決するための手段）本発明による可変容量ベーン型回転圧縮機は上記目的達
成のため、内周にカム面が形成されたカムリングと、複
数の吸入口が穿設され、カムリングのフロント側に設け
られたフロントプレートと、カムリングのリヤ側の開口
を封止するリヤプレートと、フロントプレートおよびリ
ヤプレートの間に位置し、カムリング内に回転自在に収
装されたロータと、カムリングとロータの間に形成され
る複数の作動室と、ロータに出没自在に嵌挿され先端部
でカム面と摺接する複数のベーンと、前記カムリング、
フロントプレート、リヤプレート、ロータおよびベーン
を収装した有底筒状のハウジングと、ハウジングの開口
端を封止するヘッドカバーと、ヘッドカバーとフロント
プレートによって画成された吸入室と、前記カムリング
に形成され、フロントプレートの吸入口を介して吸入室
に連通するとともに、ベーンによって区分される作動室
の容積が最大になったとき、該作動室との連通が遮断さ
れるようにカム面に開口する複数の吸入ポートと、フロ
ントプレートに形成され、カム面に沿って作動室に開口
し吸入室に連通するバイパスポートと、フロントプレー
トとカムリングの間に回動自在に設けられ、バイパスポ
ートの開度を調節するバイパス開口部を有する可動板
と、可動板を回動するアクチュエータと、を備え、該ア
クチュエータを制御弁の制御圧力に応じて作動させるこ
とによって圧縮機の吐出量を変化させる可変容量ベーン
型回転圧縮機において、前記アクチュエータがシリンダ
および該シリンダに摺動自在に嵌挿され、前記可動板を
回動させるピストンを有し、該ピストンに小径部、外周
がシリンダに摺接する大径部および外周がシリンダに摺
接する中径部をピストンの軸方向に順次に形成して、シ
リンダ、小径部および大径部によって画成される第１シ
リンダ室に圧縮機の吸入圧力を供給し、シリンダ、大径
部および中径部によって画成される第２シリンダ室に制
御弁を介して圧縮機から制御圧力を供給するとともに、
シリンダおよび中径部によって画成される第３シリンダ
室に吸入圧力より低い圧力を供給するようにしている。

（作用）本発明では、アクチュエータのピストンに小径部、大径
部および中径部が形成されてシリンダ内に第１シリンダ
室、第２シリンダ室および第３シリンダ室が画成され、
第１シリンダ室に圧縮機の吸入圧力が、第２シリンダ室
に制御弁を介して制御圧力が、第３シリンダ室に吸入圧
力より低い圧力がそれぞれ供給される。そして、ピスト
ンのストローク全域に亘ってピストンに作用する反力が
一定になる。したがって、圧縮機の吐出量制御の応答
性、安定性が一様化され、併せて圧縮機が小型化され
る。

（実施例）以下、本発明を図面に基づいて説明する。

第１〜３図は本発明の一実施例を示す図である。

第１、２図において、１は筒状のカムリングであり、断
面が略楕円状のカム面1aが内周に形成されている。カム
リング１のフロント側（第１図左側）の開口端にはフロ
ントプレート２が取付けられ、リヤ側（第１図中右側）
の開口端にはリヤプレート３が取付けられ、カムリング
１の開口を封止している。フロトプレート２およびリヤ
プレート３の間でカムリング１内には円柱状のロータ４
が回転自在に収装され、ロータ４には複数のベーン５が
先端部でカム面1aと摺接するよう出没自在に嵌挿されて
いる。前記カムリング１、フロントプレート２、リヤプ
レート３、ロータ４、およびベーン５は有底円筒状のハ
ウジング６内に収装され、ハウジング６のフロント側開
口端（第１図中左端）にはその開口を封止するヘッドカ
バー７が図外のボルトによって取付けられている。

10はカムリング１とロータ４との間に形成された一対の
作動室であり、カム面1aに開口した一対の吸入ポート11
と連通している。これらの吸入ポート11はベーン５によ
って区分される作動室10の容積が最大となったときに、
作動室10との連通が遮断されるように設けられている。
また、吸気ポート11はカムリング１のカム面1aに開口す
る複数の孔11aとフロントプレート２に穿設された吸入
口16（第２図参照）を通して後述する吸入室14に連通す
る孔11bとからなる。作動室10の終端（第２図中時計回
転方向の終端）の位置には、カムリング１に形成された
一対の吐出ポート12が開口し、吐出ポート12に設けられ
た吐出バルブを介してハウジング６内の吐出室13と作動
室10が連通している。14はフロントプレート２およびヘ
ッドカバー７によって画成された吸入室であり、ヘッド
カバー７に設けられた流入口15から冷媒ガスが導入さ
れ、吸入口16およびカムリング１に形成された吸入ポー
ト11を介して（第２図参照）作動室10にそれぞれ冷媒ガ
スが供給される。

17はフロントプレート２に形成された一対の円弧状のバ
イパスポートであり、第２図に示すように、カム面1aに
沿って吸入ポート11が作動室10に開口する開口終端11c
の近傍から吐出ポート12の開口位置近傍まで作動室10に
沿って開口し、作動室10と吸入室14を連通している。フ
ロントプレート２とカムリング１およびロータ４の間に
は、円板状の可動板18が介装され、可動板18の外周18a
がフロントプレート２のロータ４側の内周2aに摺接し
て、可動板18はロータ４のフロント軸4aの周りに回動自
在に支持されている。可動板18の外周部には、可動板18
の外周に沿って扇形に切欠いて形成された一対のバイパ
ス開口部19が穿設され、可動板18の回動によって作動室
10と吸入室14を連通するバイパスポート17の開度を調節
するようになっている。そして、第２図中可動板18が時
計回転方向に回動されバイパスポート17の開度が大きく
なると、作動室10から吸入室14へのバイパス流量が大き
くなるので圧縮機の吐出量が減少し、逆に可動板18が反
時計回転方向に回動されバイパスポート17の開度が小さ
くなると、圧縮機の吐出量は増加する。

20はヘッドカバー７に設けられたアクチュエータであ
り、アクチュエータ20は、第３図に示すように、シリン
ダ21およびシリンダ21に摺動自在に嵌挿されたピストン
22を有する。そして、ピストン22には、図中上方からピ
ストン22の軸方向に順次に、小径部22a、大径部22bおよ
び中径部22cが形成され、大径部22bの外周および中継部
22cの外周はそれぞれシリンダ21に摺接している。した
がって、シリンダ21内には、図中上方から順次に、シリ
ンダ21、小径部22aおよび大径部22bによって第１シリン
ダ室23が、シリンダ21、大径部22bおよび中径部22cによ
って第２シリンダ室24が、また、シリンダ21、中径部22
cによって第３シリンダ室25がそれぞれ画成される。シ
リンダ21の頭部がヘッドカバー７の吸入室14に開放され
ているので、第１シリンダ室23には圧縮機の吸入圧力Ps
が供給され、第２シリンダ室24はシリンダ21に形成され
た連通孔26および、制御弁（図示せず）を介して吐出室
13に連通し、第２シリンダ室24には圧縮機から制御圧力
P_Dが供給される。そして、第３シリンダ室25には、シリ
ンダ21の底部に設けられ、通過気体のダストを除去する
フィルター27を介して大気圧Poが導入されている。

小径部22aにはＬ字型のアーム部材28が取付けられ、ア
ーム部材28の先端部には長孔28aが形成されており、第
２図に示すように、長孔28aにはリンクプレート29の外
周部に設けられた突起部29aが係合している。リンクプ
レート29はフロントプレート２とヘッドカバー７の間で
ロータ４の軸の周りに回動自在に設けられ、リンクプレ
ート29の外周部に突起部29aに対向して取付けられたピ
ン30を介して可動板18に連結されている。そして、アク
チュエータ20の各シリンダ室に圧力が供給されてピスト
ン22に作用する差圧によって、ピストン22が図中矢印Ｕ
方向に移動するとリンクプレート29、ピン30を介して可
動板18を回動し、圧縮機の吐出量は減少し、逆にピスト
ン22が矢印Ｌ方向に移動すると圧縮機の吐出量は増加す
る。

ここで、第１シリンダ室23内の吸入圧力Psを受けてピス
トン22をＬ方向に押圧する大径部22bの上側面の受圧面
積をA₁とし、第２シリンダ室24内の制御圧力P_Dを受けて
ピストン22をＵ方向に押圧する大径部22bの下側面の受
圧面積A₂とし、また、大気圧Poを受けてピストン22をＵ
方向に押圧する中径部22cの下端面の受圧面積をA₃とす
る。そして、A₁＞A₃となるように構成されている。

なお、31、32はそれぞれ大径部22b、中径部22cの外周に
設けられ、シリンダ21に摺接して第１シリンダ室23、第
２シリンダ室24および第３シリンダ室25の間を互いにシ
ールするシール部材である。

次に、作用を説明する。

第１図において、ロータ４の回転軸が車両のエンジン等
に連結して駆動され、ロータ４が第２図中時計回転方向
に回転すると、ベーン５が遠心力およびベーン５の背圧
によって放射方向に突出し、その先端部がカムリング１
のカム面1aに摺接しながら回転し、流入口15から吸入ポ
ート11を通して冷媒ガスが圧縮機内に吸入され、冷媒ガ
スは作動室10内で圧縮されて高圧、高温となって吐出室
13を通して図外の空調装置へ供給される。このとき、第
３図において、第１シリンダ室23には常に圧縮機の吸入
圧力Psが供給されているので、Ｌ方向にPs×A₁の力でピ
ストン22が押圧され、第３シリンダ室25にも常に大気圧
Poが導入されているので、Ｕ方向にPo×A₃の力でピスト
ン22が押圧される。ここで、吸入圧力Psは圧縮機の通常
運転時には、例えば２〜3kg/cm²であるので、Ps＞Poで
あり、また、A₁＞A₃であるため、ピストン22はＬ方向に
（Ps×A₁）−（Po×A₃）の力で常に押圧されている。

一方、第２シリンダ室24に圧縮機から制御圧力P_Dが供給
されると、ピストン22がＵ方向にP_D×A₂の力で押圧され
る。したがって、Ｕ方向およびＬ方向にそれぞれピスト
ン22に作用する力がバランスしてピストン22が移動しな
いときには、次式、が成立する。

P_D×A₂＝（Ps×A₁）−（Po×A₃） …… そして、ピストン22に作用する力が次式、に示す状
態になったときに、ピストン22がＵ方向に移動し、第２
図中、アーム部材28、リンクプレート29およびピン30を
介して可動板18が時計回転方向に回動され、圧縮機の吐
出量が減少する。

P_D×A₂＞（Ps×A₁）−（Po×A₃） …… また、ピストン22に作用する力が次式、に示す状態
になったときには、ピストン22がＬ方向に移動し、第２
図中、アーム部材28、リンクプレート29およびピン30を
介して回動板18が反時計回転方向に回動され、圧縮機の
吐出量が増加する。

P_D×A₂＜（Ps×A₁）−（Po×A₃） …… ここで、自動車用空調装置においては、空調装置の負荷
に対応して圧縮機の吐出量を変化させ、圧縮機の吸入圧
力Psを一定値に保つことにより、空調装置の蒸発器内に
おける冷媒の蒸発状態を一定にして冷房能力を安定させ
ることが行われている。本実施例においても、アクチュ
エータ20によって上記の要求に対応することができる。
すなわち、圧縮機の吐出量が空調装置の負荷に対して過
大であるため、吸入圧力Psが目標値P_STより低下する
と、前述の式に示すピストン22に作用する力のバラン
スが崩れ、式に示す状態になってピストン22がＵ方向
に移動し、圧縮機の吐出量が減少する。その結果、吸入
圧力Psが上昇して目標値P_STとなった状態でピストン22
に作用する力がバランスし、ピストン22が停止する。ま
た、圧縮機の吐出量が空調装置の負荷に対して過小であ
るため、吸入圧力Psが目標値P_STより上昇すると、前述
の式に示す状態になってピストン22がＬ方向に移動
し、圧縮機の吐出量が増加する。このため、吸入圧力Ps
が低下して目標値P_STとなった状態でピストン22に作用
する力がバランスしピストン22が停止する。

そして、吸入圧力Psが一定となり、さらに大気圧Poが常
に一定であるので、ピストン22をＬ方向に押圧する力
（Ps×A₁）−（Po×A₃）、すなわち、ピストン22に作用
する反力がピストン22のストローク全域に亘って一定値
に確保することができる。

このように、本実施例によれば、アクチュエータ20のピ
ストン22に小径部22a、大径部22bおよび中径部22cを形
成してシリンダ21内に第１シリンダ室23、第２シリンダ
室24および第３シリンダ室25を画成し、第１シリンダ室
23に圧縮機の吸入圧力Psを、第２シリンダ室24に制御圧
力P_Dを、第３シリンダ室25に大気圧Poをそれぞれ供給し
ているので、ピストン22のストローク全域に亘ってピス
トン22に作用する反力を一定にすることができる。その
結果、圧縮機の吐出量制御の応答性、安定性を一様にす
ることができ、併せて圧縮機を小型化することができ
る。また、制御圧力は一定の圧力に制御したり、ドライ
ブフィーリングに応じて積極的に制御圧力を可変制御す
る事も可能である。

なお、本実施例においては、第３シリンダ25に大気圧Po
を供給しているが、これに限らず圧縮機の吸入圧力より
低い圧力、例えば真空源によって供給される定圧の真空
圧力を供給しても、本実施例と同様な効果を得ることが
できる。

（効果）本発明によれば、アクチュエータのピストンに小径部、
大径部および中径部を形成してシリンダ内に第１シリン
ダ室、第２シリンダ室および第３シリンダを画成し、第
１シリンダ室に圧縮機の吸入圧力を、第２シリンダ室に
制御圧力を、第３シリンダ室に吸入圧力より低い圧力を
それぞれ供給しているので、ピストンのストローク全域
に亘ってピストンに作用する反力を一定にすることがで
きる。したがって、圧縮機の吐出量制御の応答性、安定
性を一様することができ、併せて圧縮機を小型化するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１〜３図は本発明による可変容量ベーン型回転圧縮機
の一実施例を示す図であり、第１図はその正面縦断面
図、第２図はそのII−II線断面図、第３図はそのアクチ
ュエータの正面縦断面図である。１……カムリング、 1a……カム面、２……フロントプレート、３……リヤプレート、４……ロータ、５……ベーン、６……ハウジング、７……ヘッドカバー、 10……作動室、 11……吸入ポート、 14……吸入室、 16……吸入口、 17……バイパスポート、 18……可動板、 19……バイパス開口部、 20……アクチュエータ、 21……シリンダ、 22……ピストン、 22a……小径部、 22b……大径部、 22c……中径部、 23……第１シリンダ室、 24……第２シリンダ室、 25……第３シリンダ室。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】内周にカム面が形成されたカムリングと、
複数の吸入口が穿設され、カムリングのフロント側に設
けられたフロントプレートと、カムリングのリヤ側の開
口を封止するリヤプレートと、フロントプレートおよび
リヤプレートの間に位置し、カムリング内に回転自在に
収装されたロータと、カムリングとロータの間に形成さ
れる複数の作動室と、ロータに出没自在に嵌挿され先端
部でカム面と摺接する複数のベーンと、前記カムリン
グ、フロントプレート、リヤプレート、ロータおよびベ
ーンを収装した有底筒状のハウジングと、ハウジングの
開口端を封止するヘッドカバーと、ヘッドカバーとフロ
ントプレートによって画成された吸入室と、前記カムリ
ングに形成され、フロントプレートの吸入口を介して吸
入室に連通するとともに、ベーンによって区分される作
動室の容積が最大になったとき、該作動室との連通が遮
断されるようにカム面に開口する複数の吸入ポートと、
フロントプレートに形成され、カム面に沿って作動室に
開口し吸入室に連通するバイパスポートと、フロントプ
レートとカムリングの間に回動自在に設けられ、バイパ
スポートの開度を調節するバイパス開口部を有する可動
板と、可動板を回動するアクチュエータと、を備え、該
アクチュエータを制御弁の制御圧力に応じて作動させる
ことによって圧縮機の吐出量を変化させる可変容量ベー
ン型回転圧縮機において、前記アクチュエータが、シリ
ンダおよび該シリンダに摺動自在に嵌挿され、前記可動
板を回動させるピストンを有し、該ピストンに小径部、
外周がシリンダに摺接する大径部および外周がシリンダ
に摺接する中径部をピストンの軸方向に順次に形成し
て、シリンダ、小径部および大径部によって画成される
第１シリンダ室に圧縮機の吸入圧力を供給し、シリン
ダ、大径部および中径部によって画成される第２シリン
ダ室に制御弁を介して圧縮機から制御圧力を供給すると
ともに、シリンダおよび中径部によって画成される第３
シリンダ室に吸入圧力より低い圧力を供給したことを特
徴とする可変容量ベーン型回転圧縮機。