JPH073234B2 - 可変容量ベ−ン型回転圧縮機 - 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
用いられる可変容量ベーン型回転圧縮機に関する。

（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
の圧縮開始点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
縮機の内部あるいは外部に設けられた電動機によって可
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。

しかしながら、上記装置にあっては、可動板を電動機に
よって回動させる構成となっていたため、電力の消費量
が増加してエンジンの燃費を悪化しさらに、電動機の駆
動制御のため、例えば圧力センサー、温度センサーある
いと風量センサー等の各種センサーおよび電気的制御回
路が必要であるので、装置が複雑となってその製作コス
トが高くなる。

そこで、本発明の出願人は上記問題点を解決するものと
して先に可変容量ベーン型回転圧縮機（特願昭61−2255
63号）を出願している。この先願に係る装置では、圧縮
機の吐出圧が制御弁により制御され作動圧としてアクチ
ュエータシリンダに供給され、アクチュエータシリンダ
では作動圧がスプリングの付勢力によりストロークエン
ドに停止しているピストンをスプリングの反力に抗して
押圧し、可動板を回動して圧縮機の吐出量を可変してい
る。

（発明が解決しようとする問題点） ところで、このような先願に係る装置にあってはアクチ
ュエータシリンダのピストンをスプリングによりシリン
ダのストロークエンドに向けて付勢する構成となってい
るため、例えば圧縮機の停止時に可動板がバイパスポー
トを全閉あるいは全開にした位置に停止する。すなわ
ち、圧縮機は吐出量が最大あるいは最少の状態で停止す
ることになる。したがって、吐出量が最大の状態で停止
した場合は起動トルクが大きくなる。また、吐出量が最
少の状態で停止した場合はシリンダを駆動する作動圧が
得られず、最少容量を大きくしてシリンダを駆動するこ
とが可能な作動圧を得ることになる。その結果、最少容
量を小さくすることが難しく、吐出容量の可変範囲が小
さく空調の条件によっては圧縮機を運転あるいは停止し
なければならず、結果として、始動時にエンジンの負荷
変動が避けられず、車両の運転フィーリングを損ねると
いうことも予想され、この点で改善を図るのが望まし
い。

（発明の目的） そこで本発明は、アクチュエータシリンダのピストンを
付勢手段によりストロークの中間位置に停止させるとと
もに、アクチュエータシリンダを吸入圧力、吐出圧力お
よび吐出圧力を制御して得られる中間圧力によって駆動
することにより、圧縮機を中間の吐出量から起動させる
とともに吐出量の可変範囲を大きくして、圧縮機の運転
によるエンジンの負荷変動を軽減して、車両の運転フィ
ーリングを向上させ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との間に形成さ
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、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と
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に、この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、圧縮機の吸入
圧力あるいは吐出圧力をアクチュエータに供給してアク
チュエータを作動させるコントロールバルブと、を備え
て、該コントロールバルブを駆動す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、前記可動板を回動するピスト
ンを有し、該シリンダがピストンによって第１シリンダ
室および第２シリンダ室に画成され、第１シリンダ室に
吐出圧力を制御して得られる中間圧力を供給し、第２シ
リンダ室にコントロールバルブによって圧縮機の吐出圧
力あるいは吸入圧力を供給するとともに、第１シリンダ
室および第２シリンダ室にそれぞれ第１付勢手段、第２
付勢手段を介装して、圧縮機の停止時にピストンをスト
ロークの中間位置に停止させて、圧縮機を最大あるいは
最少以外の中間の吐出量の状態から起動させている。

（作用） 本発明では、圧縮機を中間の吐出量から起動して、起動
トルクを軽減するとともに、最少吐出量が小さくなり吐
出量の可変範囲が大きくなって、圧縮機の運転と停止を
繰返すことなく空調機の負荷に応じた吐出量を維持する
ことができる。したがって、圧縮機の起動と停止の繰返
しによるエンジンの急激な負荷変動が軽減され、車両の
運転フィーリングが向上する。

（実施例） 以下、本発明を図面に基づいて説明する。

第１〜４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図中左側）およびリヤ側
（第１図中右側）の両開口端にはフロントプレート２お
よびリヤプレート３が取付けられ、リヤプレート３はカ
ムリング１のリヤ側の開口端を封止している。フロント
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
に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。８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９と連通している。作動室８にはカム
リング１に形成された図外の吐出ポートおよび吐出バル
ブを介してハウジング６内の吐出室10と作動室８が連通
している。11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12から冷媒ガスが導入され、フロント
プレート２に穿設された一対の吸入口13（第２図参照）
およびカムリング１に形成された吸入ポート９を介して
作動室８にそれぞれ冷媒ガスが供給される。

14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９が作動室８に開口する開口端11aの近
傍からカム面1aに沿って作動室８と吸入室11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15が介装されており、可動板
15はフロントプレート２のリング部材2aの内周2bに収容
されている。可動板15はロータ４の軸線周りに可動自在
に支持されており、外周15aには扇状の一対のバイパス
開口部16が切欠形成され、可動板15の回動によって作動
室８と吸入室11を連通するバイパスポート14の開度を調
節するようになっている。すなわち、第２図中、可動板
15が時計方向に回動し、バイパスポート14の開度が大き
くなると、作動室８から吸入室11へのバイパス量が大き
くなるので圧縮機の吐出量は減少し、逆に可動板18が反
時計方向に回動し、バイパスポート14の開度が小さくな
ると、圧縮機の吐出量は増加する。

一方、17はヘッドカバー７に設けられたアクチュエータ
であり、第３図に示すように、アクチュエータ17はヘッ
ドカバー７と一体的に形成された筒状のシリンダ18を有
する。シリンダ18内にはピストン19が摺動自在に設けら
れており、ピストン19によってシリンダ18内は第１シリ
ンダ室20および第２シリンダ室21に画成されている。第
１シリンダ室20にはヘッドカバー７に形成された中間圧
通路24が接続されており、中間圧通路24によって圧縮機
の中間圧力が第１シリンダ室20内に導入される。なお、
中間圧力は吐出室10からリヤプレート３に形成された絞
りを通ってベーン５の背部に送り込まれ、ベーン５をカ
ム面1aに向けて付勢する潤滑油の圧力であり、第５図に
示すように吐出圧力より低く、吸入圧力より高い圧力で
ある。また、第１シリンダ室20および第２シリンダ室21
内にはコイルスプリング（第１付勢手段）22、コイルス
プリング（第２付勢手段）23が設けられており、ピスト
ン19は、コイルスプリング22のバネ力と中間圧力とによ
って、第３図中右向きに付勢され、コイルスプリング23
のバネ力とコントロールバルブ29からの圧力とによっ
て、左向きに付勢されている。一方、圧縮機が停止する
と、内部の洩れによって、吸入圧力、吐出圧力および中
間圧力は漸次等しくなるので、このとき、ピストン19に
はコイルスプリング22と23との各バネ力のみが対向して
作用することとなる。このような状態でピストン19がシ
リンダ18の中間の位置に停止するように各コイルスプリ
ング22、23のバネ力を設定している。ピストン19の第１
シリンダ室20側にはピストンロッド19aが設けられてお
り、ピストンロッド19aの先端にはＬ字状の連結板25の
一端が固定部材26によって取付けられている。連結板25
の他端はピン27を介して可動板15に連結している。第２
シリンダ室21の開口端は栓28により封止されており、第
２シリンダ室21はコントロールバルブ29に制御圧通路30
を介して連通している。第１図に示すように、コントロ
ールバルブ29には吸入圧力導入通路31および吐出圧力導
入通路32を介して圧縮機の吸入圧力および吐出圧力が導
かれており、コントロールバルブ29は吸入圧力あるいは
吐出圧力を切換えて圧縮機の運転状態に応じて制御圧通
路30を介して第２シリンダ室21に供給している。この作
動圧と中間圧の差圧によってピストン19がシリンダ18の
軸方向に移動し連結板25、ピン27を介して可動板18が回
動され圧縮機の吐出量が制御される。

次に、作用を説明する。

圧縮機の起動時には、まだ吸入圧力と吐出圧力との差圧
が生じていないのでアクチュエータ17に作用する中間圧
力と制御圧力とは等しくて、ピストン19を移動させる状
態にない。したがって、ピストン19はコイルスプリング
22とコイルスプリング23がつり合ったピストン19のスト
ロークの中間位置に保持される。すなわち、第２、４図
に示すように、バイパスポート14は中間の開度となり、
圧縮機は中間の吐出量の状態から起動される。そして、
ロータ４の回転軸が車両のエンジン等に駆動され、ロー
タ４が第２図中時計回転方向に回転すると、最大容量時
の約半分の冷媒ガスが圧縮機内に吸入され、冷媒ガスは
圧縮されて高圧、高温となって吐出室10に流入し、該室
10の圧力を漸次高めるとともに図外の空調装置へ供給さ
れる。

圧縮機の起動後、アクチュエータシリンダ17の第１シリ
ンダ室20に供給される中間圧力が吐出圧力の上昇と共に
高くなる。一方、第２シリンダ室21には空調装置の負荷
に応じた吸入圧力または吐出圧力の作動圧力がコントロ
ールバルブ29によって供給される。例えば、空調装置の
負荷が大きくなると、第２シリンダ室21には中間圧力よ
り低い圧力の吸入圧力がコントロールバルプ29によって
供給され、ピストン19は第３図中右側に押圧され、バイ
パスポート14の開度が小さくなり、冷媒のバイパス量が
少なくなって圧縮機の吐出容量が増大する。一方、空調
装置の負荷が小さくなると第２シリンダ室21には中間圧
力より高い圧力の吐出圧力がコントロールバルブ29によ
って供給され、ピストン19は第３図中左側に押圧されバ
イパスポート14の開度が大きくなり、冷媒のバイパス量
が多くなり、圧縮機の吐出容量が減少する。

また、圧縮機の停止時においてはロータ４が停止すると
吐出室10内の圧力は低下して、吐出室10と吸入室11の圧
力及び中間圧力は同一になる。すなわち、圧縮機によっ
て高圧の吐出圧力が発生されないため、空調機内の機器
および配管内の圧力が一定となり吐出室10および吸入室
11の圧力も同一となる。そして、アクチュエータ17の第
１シリンダ室20および第２シリンダ室21内の圧力は平衡
する。このため、ピストン19はコイルスプリング22とコ
イルスプリング23がつり合った中間位置に静止する。し
たがって、次回の起動時には中間位置、すなわち圧縮機
の中間吐出量から圧縮機を起動することができる。

このように、本実施例の可変容量ベーン型回転圧縮機に
おいては、圧縮機を中間吐出量の状態から起動できるた
め、圧縮機の起動トルクを小さくし、急激なエンジンの
負荷変動を軽減することができる。

また、圧縮機を中間吐出量の状態から起動できるため、
最少吐出量を小さくして吐出量の可変範囲を大きくする
ことができるので、圧縮機のクラッチをON→OFFするこ
となく空調装置の負荷に応じた吐出量を得ることができ
る。したがって、エンジンの急激な負荷変動を軽減する
ことができ、車両の運転フィーリングを向上させること
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を付勢手段
によりストロークの中間位置に静止させるとともに、ア
クチュエータを吸入圧力あるいは吐出圧力の制御圧力
と、吐出圧力と吸入圧力の中間の中間圧力により駆動し
ているので、圧縮機を中間の吐出量から起動するととも
に、吐出量の可変範囲を大きくすることができ、圧縮機
の運転によるエンジンの負荷変動を軽減して、車両の運
転フィーリングを向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１〜５図は本発明に係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図はその正面断面図、
第２図は第１図のII−II′断面図、第３図は第２図のII
I−III′断面図、第４図は第１図のIV−IV′断面図、第
５図は中間圧力を説明するための図である。 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、 ８……作動室、 ９……吸入ポート、 11……吸入室、 14……バイパスポート、 15……可動板、 16……バイパス開口部、 17……アクチュエータ、 18……シリンダ、 19……ピストン、 20……第１シリンダ室、 21……第２シリンダ室、 22……コイルスプリング（第１付勢手段）、 23……コイルスプリング（第２付勢手段）、 29……コントロールバルブ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【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、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と
   連通するとともに、ベーンによって区分される作動室の
   容積が最大となったときに、この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、圧縮機の吸入
   圧力あるいは吐出圧力をアクチュエータに供給してアク
   チュエータを作動させるコントロールバルブと、を備え
   て、該コントロールバルブを駆動す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、前記可動板を回動するピスト
   ンを有し、該シリンダがピストンによって第１シリンダ
   室および第２シリンダ室に画成され、第１シリンダ室に
   吐出圧力を制御して得られる中間圧力を供給し、第２シ
   リンダ室にコントロールバルブによって圧縮機の吐出圧
   力あるいは吸入圧力を供給するとともに、第１シリンダ
   室および第２シリンダ室にそれぞれ第１付勢手段、第２
   付勢手段を介装して、圧縮機の停止時にピストンをスト
   ロークの中間位置に停止して、圧縮機を最大あるいは最
   少以外の中間の吐出量の状態から起動させるようにした
   ことを特徴とする可変容量ベーン型回転圧縮機。