JPH0776556B2

JPH0776556B2 - 可変容量ベ−ン型回転圧縮機

Info

Publication number: JPH0776556B2
Application number: JP61225563A
Authority: JP
Inventors: 俊徳相原; 幸雄須藤
Original assignee: 株式会社ユニシアジェックス
Priority date: 1986-09-24
Filing date: 1986-09-24
Publication date: 1995-08-16
Anticipated expiration: 2010-08-16
Also published as: JPS6380091A; US5030066A

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
の圧縮開口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。

（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、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は風量センサ
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と
いう問題点があった。

（発明の目的）そこで、本発明は、圧縮機の吸入圧力および吐出圧力の
変化によって制御部材を移動させて制御弁を駆動し、吸
入圧力あるいは吐出圧力をアクチュエータシリンダに連
通して可動板を回動することにより、自動的に空調装置
の負荷に応じた適切な圧縮機の吐出量を確保して、空調
装置を簡素化し、装置のコストの低減と信頼性の向上を
図り、併せてエンジンの燃費の改善を図ることを目的と
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、カ
ムリングのフロント側の開口を封止するフロントプレー
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、フロントプレート、リヤプレートおよびロー
タによって画成された作動室と、カムリング、フロント
プレート、リヤプレートおよびロータを収装した有底筒
状の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、前記カムリングに形成された吐出
ポートを介して前記作動室に連通し、前記ハウジングの
閉塞端側に形成された吐出室と、を備えて、該可動板を
回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、前記可動板を回転さ
せるピストンを有するアクチュエータシリンダと、圧縮
機の吸入圧力をアクチュエータシリンダにパイロット圧
力通路を介して導入してピストンを作動させる制御弁
と、吸入室に連通する制御圧室を備えた制御シリンダ
と、制御シリンダ内に位置し、吸入圧力および吐出圧力
の変化によって制御シリンダの軸方向に移動し、前記制
御弁を駆動する制御部材と、を設け、且つ前記制御弁
は、該制御部材に係合して前記吸入室の吸入圧力に応じ
て開閉動するポペット弁と、該ポペット弁のニードル部
に当接しかつ前記ポペット弁の開閉動に応じて閉開動
し、前記ポペット弁と協働して前記パイロット圧力通路
に吸入圧力または吐出圧力を選択的に導入するボール弁
とを有し、吸入圧力の変動に応じて圧縮機の吐出量を変
化させるようにしている。

（作用）本発明では、圧縮機の吸入圧力および吐出圧力の変化に
よって制御部材が移動して制御弁が駆動され、吸入圧力
あるいは吐出圧力がパイロット圧力通路を介して選択的
にアクチュエータシリンダに導入されて可動板が回動さ
れる。そして、自動的に空調装置の負荷に応じた適切な
圧縮機の吐出量が確保される。したがって、空調装置が
簡素化され、その製作コストが低減し、信頼性が向上
し、併せてエンジンの燃費が改善される。

（実施例）以下、本発明を図面に基づいて説明する。

第１〜７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、それぞれカムリング
１の開口を封止している。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、フロントプレート２、リヤプレート３
およびロータ４によって画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。作動室10の終端（第２図中時計回転方向側の終
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、フロント
プレート２に穿設された一対の吸入口16（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11を介して
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11a
よりもカム面1aに沿って図中時計回転方向に離隔した位
置から吐出ポート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の軸線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、第３図に示すように一対
の円弧状のバイパス開口部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、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
は減少し、逆にバイパスポート17の開度が小さくなる
と、圧縮機の吐出量は増加する。20はフロントプレート
２とヘッドカバー７の間に設けられたリンクプレートで
あり、リンクプレート20はプレート部20aとボス部20bと
からなっている。プレート部20aはフロントプレート２
のヘッドカバー７側の側面に摺接し、ボス部20bはフロ
ントプレート２のボス部2bの外周に回動自在に摺接して
いる。リンクプレート20のプレート部20dには、第２図
に示すように、放射外方向に突出する一対の凸部20cが
形成され、凸部20cがフロントプレート２のバイパスポ
ート17を通る一対の駆動ピン21によって可動板18に連結
されている。

一方、22はヘッドカバー７に設けられたアクチュエータ
シリンダである。第４図に示すように、アクチュエータ
シリンダ22は、シリンダ部23とシリンダ部23のシリンダ
23aに摺動自在に嵌挿されたピストン24およびピストン2
4にピン25によって連結されるアーム部26を有する。シ
リンダ部23の図中下端部にはシリンダ底部27が設けら
れ、シリンダ底部27にはシリンダ23a内に連通し、ピス
トン24を作動する圧力が供給される供給ポート27aが形
成され、さらにアクチュエータシリンダ22をヘッドカバ
ー７に装着するためのフランジ27bが形成されている。
シリンダ部23の頭部（図中上端部）を封止するプレート
28の内壁とピストン24の間にはコイルスプリング29が介
装され、ピストン24を図中下方向に付勢している。アー
ム部26の先端部にはピン25の軸線に対して直交する方向
に長い溝26aが形成され、第２図に示すように駆動ピン2
1が係合している。そして、ピストン24の軸方向の動き
が駆動ピン21を介して可動板18に伝達され、可動板18が
ロータ４の軸を中心に回動される。なお、23bは、ピス
トン24の軸方向の移動に支障ないように、アーム部26お
よびピストン24の移動方向に沿ってシリンダ部23に形成
された一対のスリットである。

第５、６図において、30はヘッドカバー７に形成された
制御シリンダである。この制御シリンダ30内にはコイル
スプリング32を内蔵したベローズ33を有する制御部材31
が制御シリンダ30の軸方向に移動可能に設けられ、この
ベローズ33によって制御シリンダ30内は、略真空に保た
れたベローズ33内のベローズ室33aと図外の通孔を通し
て吸入室14に連通する制御圧室31とに隔成されている。
制御部材31の左端部34は制御シリンダ30の左端内壁30a
に当接し、制御部材31の右端部35はポペット弁体39に係
合し、制御シリンダ30の右端内壁30bと制御部材31の右
端部35の間に介装されたコイルスプリング36によって制
御部材31が図中左方向に付勢され、制御部材31のコイル
スプリング32の付勢力とバランスが保たれている。一
方、37は同じくヘッドカバー７に設けられた制御弁であ
り、制御弁37はポペット弁38およびボール弁41によって
構成される。そして、ポペット弁38は制御部材31の右端
部35と係合するポペット弁体39とポペット弁座部40より
なり、制御部材31の軸方向の移動によってポペット弁38
が開閉される。また、ボール弁41は、ボール弁体42、ボ
ール弁座部43、ボール弁41が連通し、開口する吐出室13
の壁面13aに取付けられたばね座金44およびばね座金44
とボール弁体42の間に介装されボール弁体42をボール弁
座部43に向かって付勢するコイルスプリング45よりなっ
ている。そして、ポペット弁38のポペット弁体39の先端
部には大径の第１ニードル部39a、小径の第２ニードル
部39bがボール弁41に向かって順次形成され、第２ニー
ドル部39bの先端がボール弁体42に当接し、制御部材31
の軸方向の移動によってボール弁41が開閉される。第１
ニードル部39aと第２ニードル部39bとの段差部39cの外
周には、アクチュエータシリンダ22の供給ポート27aに
連通するパイロット圧力通孔46が開口する連通室47が形
成され、第１通孔48および第２通孔49を通してそれぞれ
ポペット弁38およびボール弁41に連通している。

ここで、第１図に戻って、50はフロントプレート２と可
動板18の間に設けられたスラスト軸受であり、スラスト
軸受50は可動板18に作用し可動板18をフロントプレート
２に押圧するロータ４のスラスト荷重を受けて、可動板
18の回動を円滑にしている。また、可動板18の内周部18
bには円環状の溝部18cが形成され、溝部18cには、放射
内周がロータ４のフロント側（図中左側）の軸部4bに摺
接し、放射外周が溝部18cの放射内周面18dに摺接するシ
ール部材52が嵌挿されている。そして、ベーン５がロー
タ４に嵌挿される溝部内の中圧の冷媒ガスあるいは潤滑
油が、吸入室14あるいはロータ４の軸部4bを支持する軸
受53の低圧側に洩れるのを防止している。

次に、作用を説明する。

第７図は本実施例の作用を説明する全体構成図であり、
第７図には第１〜６図において説明した主要構成部材と
同一の符号を付して、第１〜７図に基づいて作用を説明
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を通して冷
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13を通して図外の空調装置へ供
給される。このとき、空調装置の負荷を超えた流量の冷
媒ガスが空調装置に供給される場合、例えば冷房負荷に
対して圧縮機の吐出量が過大である場合には、空調装置
から圧縮機に戻される冷媒ガスの圧力が低下する。した
がって、圧縮機の吸入圧力が低くなって吸入室14に連通
する制御シリンダ30内の圧力も低下する。制御シリンダ
30内の圧力が低下すると第６図に示すように制御部材31
のコイルスプリング32がコイルスプリング36、45の付勢
力に打勝って軸方向右向き（第７図中矢印A₁方向）に移
動し、制御部材31の右端部を介してポペット弁38が閉止
され、逆にボール弁41が開放される。そして、第７図に
示すように第２通孔49、連通室47、パイロット圧力通孔
46およびアクチュエータシリンダ22の供給ポート27aを
通して吐出室13内の圧力、すなわち高圧の圧縮機の吐出
圧力がアクチュエータシリンダ22のシリンダ23aに供給
され、ピストン24がコイルスプリング29の付勢力に打勝
って図中矢印A₂方向に上昇する。その結果、可動板18が
矢印A₃方向に回動されバイパスポート17の開度が大きく
なり、圧縮機の吐出量が減少して、空調装置の負荷に見
合った流量の冷媒ガスが空調装置に供給される。次に冷
房負荷に対して圧縮機の吐出量が過少である場合には、
空調装置から圧縮機に戻される冷媒ガスの圧力が高くな
る。したがって、圧縮機の吸入圧力が高くなって吸入室
14に連通する制御シリンダ30内の圧力も高くなる。制御
シリンダ30内の圧力が高くなると、第５図に示すように
制御シリンダ30内の圧力が制御部材31を軸方向左向きに
移動させるように作用するとともにコイルスプリング3
6、45の付勢力も加わって、制御部材31のコイルスプリ
ング32が軸方向左向き（第７図中B₁方向）に収縮し、ボ
ール弁41がコイルスプリング45に付勢されて閉止され、
逆にポペット弁38が開放される。そして、第７図に示す
ように、アクチュエータシリンダ22の供給ポート27a、
パイロット圧力通孔46、連通室47、第１通孔48を通して
アクチュエータシリンダ22のシリンダ23a内の高圧が制
御シリンダ30内の圧力、すなわち低圧の圧縮機の吸入圧
力に開放され、ピストン24がコイルスプリング29の付勢
力によって矢印B₂方向に下降する。その結果、可動板18
が矢印B₃方向に回動されバイパスポート17の開度が小さ
くなり、圧縮機の吐出量が増加して、空調装置の負荷に
見合った流量の冷媒ガスが空調装置に供給される。

さらに、冷房能力に対する吐出量の制御を具体的に説明
すると、例えば圧縮機を含めた空調装置全体の周囲温度
が高い場合、すなわち夏期外気温度および車室内温度が
高いときに圧縮機を起動した場合には、冷房のために大
流量が必要となり、蒸発器から圧縮機への流量が増加し
て圧縮機に吸入される冷媒ガスの圧力が高くなる。従っ
て、制動部材31は左方に移動してボール弁41が閉塞さ
れ、アクチュエータシリンダ22内が低圧となってピスト
ン24が下降し、リンクプレート20を介して可動板18が反
時計方向に回転して圧縮器は大吐出量で作動することと
なる。こうして圧縮機が大吐出量で作動していくうち
に、車室内温度は低下し負荷必要流量も減少するので、
吸入圧力は低下する。一方、吐出室13内の吐出圧力が高
くなるので、ボール弁41のボール弁体42に作用する圧縮
機の吐出圧が大きくなり、ボール弁41を閉止する方向に
働く付勢力が大きくなる。従って、吐出流量を減少させ
るように制御するためには、より低い吸入圧力が必要に
なり、その分、圧縮機は大吐出量で作動するので、車室
内が十分に冷房される。また、このときには、空調装置
の蒸発器と圧縮機の間のパイプライン内を通過する冷媒
の流量が増加し、パイプライン内の圧力損失が大きくな
って圧縮機の吸入圧力が低下するので、この面からも、
大吐出量を維持するように作用する。逆に、周囲温度が
低い場合、例えば冬期外気温度が低くて車室内の湿度の
みを低下させる場合には、冷媒ガスの流量をそれほど必
要としないので、蒸発器から圧縮機への流量が減少して
圧縮機の吸入圧力が低くなる。従って、制御部材31は右
方に移動してボール弁41が開放し、アクチュエータシリ
ンダ22内が高圧となってピストン24が上昇し、リンクプ
レート20を介して可動板18が時計方向に回転して圧縮機
は小吐出量で作動することとなる。一方、吐出量が少な
いので、吐出室13内の圧力が低くなって、ボール弁41を
閉塞する方向に作用する付勢力が小さくなる。従って、
吐出量を増加させるように制御するためには、より高い
吸入圧力が必要になり、その分圧縮機は小吐出量の領域
を中心に作動するので、動力損失の防止に効果がある。

以上述べて来たように、本実施例によれば、圧縮機の吸
入圧力および吐出圧力の変化によって制御部材31を移動
させて制御弁37を駆動し、吸入圧力あるいは吐出圧力を
アクチュエータシリンダ22に連通して可動板18を回動さ
せているので、自動的に空調装置の負荷に応じた適切な
圧縮機の吐出量を確保して、可変容量圧縮機の本来の目
的を達成することができる。さらに、空調装置を簡素化
し、装置のコストの低減と信頼性の向上を図ることがで
き、併せてエンジンの燃費の改善を図ることができる。

なお、上記実施例においては、制御部材31を構成するた
めに、ベローズ33を施用しているが、この他に、ピスト
ンやダイヤフラム等を施用することができる。

（効果）本発明によれば、圧縮機の吸入圧力および吐出圧力の変
化によって制御部材を移動させて制御弁を駆動し、吸入
圧力あるいは吐出圧力をアクチュエータシリンダに連通
して可動板を回動させているので、自動的に空調装置の
負荷に応じた適切な圧縮機の吐出量を確保することがで
きる。したがって、空調装置を簡素化し、その製作コス
トを低減させ、信頼性を向上させることができ、併せて
エンジンの燃費を改善することができる。

【図面の簡単な説明】

第１〜７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図はその正面断面図、
第２図は第１図のＸ−Ｘ線断面図、第３図はその可動板
の斜視図、第４図はそのアクチュエータシリンダの正面
断面図、第５、６図はそれぞれその制御部材および制御
弁の構成を示す正面断面図、第７図はその作用を示す全
体構成図である。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、６……ハウ
ジング、７……ヘッドカバー、10……作動室、14……吸
入室、17……バイパスポート、18……可動板、19……バ
イパス開口部、22……アクチュエータシリンダ、24……
ピストン、30……制御シリンダ、31……制御部材、37…
…制御弁、38……ポペット弁、39……弁体、39a……第
１ニードル部（ニードル部）、39b……第２ニードル部
（ニードル部）、41……ボール弁、46……パイロット圧
力通路。

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、
カムリングのフロント側の開口を封止するフロントプレ
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、フロントプレート、リヤプレートおよびロ
ータによって画成された作動室と、カムリング、フロン
トプレート、リヤプレートおよびロータを収装した有底
筒状の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た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、前記カムリングに形成された
吐出ポートを介して前記作動室に連通し、前記ハウジン
グの閉塞端側に形成された吐出室と、を備えて、該可動
板を回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、前記可動板を回
動させるピストンを有するアクチュエータシリンダと、
圧縮機の吸入圧力あるいは吐出圧力をアクチュエータシ
リンダにパイロット圧力通路を介して導入してピストン
を作動させる制御弁と、吸入室に連通する制御室を備え
た制御シリンダと、制御シリンダ内に位置し、吸入圧力
の変化によって制御シリンダの軸方向に移動し、前記制
御弁を駆動する制御部材と、を設け、且つ前記制御弁
は、該制御部材に係合して前記吸入室の吸入圧力に応じ
て開閉動するポペット弁と、該ポペット弁のニードル部
に当接しかつ前記ポペット弁の開閉動に応じて閉開動
し、該ポペット弁と協働して前記パイロット圧力通路に
吸入圧力または吐出圧力を選択的に導入するボール弁と
を有し、吸入圧力の変動に応じて圧縮機の吐出量を変化
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。