JPS63162993A - 可変容量ベ−ン型回転圧縮機 - 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、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、自動車用空調装置の冷媒圧縮機においては、空
調装置の負荷に対応して冷媒ガスの循環量を変化させて
車内を常に快適な環境に保つために、吐出量を可変制御
することができる可変容量ベーン型回転圧縮機が用いら
れている。

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。

ところで、本出願人は５、上述のような可変容量ベーン
型回転圧縮機が電動機によって可動板を駆動する構成と
なっていたため、エンジンの燃費を悪化させたり、装置
の製作コストを高くしていることに着目して、圧縮機の
吸入圧力あるいは吐出圧力によって可動板を回動させる
可変容量ベーン型回転圧縮機を既に先願（特願昭６１−
２２５５６３号）によって提出している。

この先願の可変容量ベーン型回転圧縮機においては、圧
縮機の吸入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す
ることができる。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、このような先願の可変容量ベーン型回転
圧縮機においては、吸入圧力の変化によって移動し、制
御弁を駆動する制御部材（ベローズ）内の圧力が常に一
定であるので、圧縮機の吐出圧力に対応して変化する吸
入圧力の特性が一定に保たれる。さらに、この吸入圧力
の特性は、年間を通して十分な空調装置の冷房能力が得
られるように設定されているので、運転者の好み、乗員
の数あるいは日射等の変化に応じて、一度空調装置で冷
却された送風空気を再度加熱し、車内温度を乗員の好み
に合った温度に制御することが行われている。このため
、空調装置には必要以上の冷却仕事が課せられて、圧縮
機の消費動力が増大するという不具合を生じ、ひいては
エンジンの燃費の低下を招くことも予想される。

（発明の目的） そこで、本発明は、隔壁によって制御シリンダを第１制
御室および第２制御室に画成して第１制御室に圧縮機の
吸入圧力を導入し、第２制御室に制御圧力を導入すると
ともに制御圧力を変化させ、隔壁を変位させる吸入負圧
の大きさを制御圧力に応じて変化させて吸入圧力によっ
て制御される圧縮機の吐出量を制御圧力に応じて変化さ
せることにより、圧縮機の消費動力を低減し、併せてエ
ンジンの燃費の向上を図る。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、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、カムリングおよびロータの間に形成
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
に形成されたフロントプレートの吸入口を介して吸入室
と連通ずるとともに、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ず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連通してア
クチュエータを作動させる制御弁と、を備え、該制御弁
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、隔壁によって第１
制御室および第二制御室に画成される制御シリンダを設
け、該制御シリンダの第１制御室に圧縮機の吸入圧力を
導入するとともに第２制御室にエンジンの負圧、大気圧
、エンジンの正圧を含む複数の制御圧力のうち一つを切
換導入し、前記隔壁を制御シリンダの軸方向に変位させ
る吸入負圧の大きさを制御圧力に応じて変化させて前記
制御弁を駆動し、吸入圧力によって制御される圧縮機の
吐出量を制御圧力に応じて変化させるようにしている。

（作用） 本発明では、隔壁によって制御シリンダが第１制御室お
よび第２制御室に画成されて第１制御室に圧縮機の吸入
圧力が導入され、第２制御室に制御圧力が導入されると
ともに制御圧力を変化させ、隔壁が変位して圧縮機の吐
出量が変化する。そして、圧縮機の吸入圧力特性が変化
するので、圧縮機の消費動力が低減し、併せてエンジン
の燃費が向上する。

（実施例） 以下、本発明を図面に基づいて説明する。

第１〜６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）にはフロント
プレート２が設けられ、リヤ側（第１図中右側）の開口
端にはカムリング１の開口を封止するリヤプレート３が
取付けられている。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およびロータ４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ＬＯ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、吸入ポート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に連通ずる孔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）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、吸入室１４にはヘ
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に形成されな吸
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１
ａ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、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を連通ずる
バイパスポート１７の開口位置を調節するようになって
いる。そして、バイパスポー１−１７の開口位置がロー
タの回転方向に大きくなると、作動室１０から吸入室１
４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の開口位置がロータの
回転方向に小さくなると、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２０ａ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１
７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
タである。第３図に示すように、アクチュエータ２２は
、シリンダ２３とシリンダ２３に摺動自在に嵌挿された
ピストン２４およびピストン２４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２３の図中下
端部には、シリンダ２３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２３ａが形成され、さ
らにアクチュエータ２２をヘッドカバー７に装着するた
めのフランジ２３ｂが形成されている。シリンダ２３の
頭部（図中上端部）を封止するプレート２３ｃ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の先端部にはピストン２４およびピン２５の軸線に
それぞれ直交する方向に溝２６ａが形成され、第２図に
示すように駆動ピン２１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、２３ｄ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２３に形成された一対のス
リットである。

第４．５図において、３０はハウジング６に形成された
制御シリンダであり、制御シリンダ３０の図中右端部に
はキャップ３４が嵌挿され、制御シリンダ３０の開口を
封止している。制御シリンダ３０内には、ベローズ（隔
壁）３１が設けられ、ベローズ３１の外周が制御シリン
ダ３０の内壁に固着されている。

そして、ベローズ３１によって制御シリンダ３０は第１
制御室３２および第２制御室３３に画成されている。

キャンプ３４とベローズ３１の間にはコイルスプリング
３５が介装され、コイルスプリング３５はベローズ３１
を図中左方向に付勢している。第１制御室３２は連通孔
３６を介して吸入室１４に連通しく第１図参照）、圧縮
機の吸入圧力が第１制御室３２に導入される。一方、３
７は電磁切換弁であり、電磁切換弁３７は、第２制御室
３３に連、通する導入ポート３８、大気に連通ずる第１
供給ポート３９、図外のエンジンの負圧部、例えばエン
ジンの吸気管等に連通ずる第２供給ボート４０、導入ポ
ート３８を第１供給ボート３９または第２供給ボート４
０に切換えて連通する弁体４１および弁体４１を吸引あ
るいは離隔して作動させる電磁コイル４２よりなってい
る。また、４３は電磁コイル４２を励磁するバッテリー
であり、４４は開閉によって電磁コイル４２への通電を
断接するスイッチである。そして、スイッチ４４の開閉
によって電磁切換弁３７が作動し、吐出ポート３８を介
して第２制御室３３に大気圧およびエンジンの負圧より
なる制御圧力のうち一方が導入される。

４５は同じ（ハウジング６に設けられた制御弁であり、
制御弁４５はポペット弁４６と、このポペット弁４６に
対向するボール弁４９によって構成される。

そして、ポペット弁４Ｇは、基端部がベローズ３１に当
接するポペット弁体４７とポペット弁体座部４８．！り
なり、ベローズ３１の制御シリンダ３ｏの軸方向Ｃ変位
によってポペット弁４６が開閉される。また、ホー　ル
弁４９４；ｔ：、ボール弁体５ｏ、ボール弁１ｉ　部５
１、およびボール弁４９内に介装され、ボール弁体５ｏ
をボール弁座部５１に向って付勢するコイルスプリング
５２よりなり、ボール弁４９の背部は通孔５７を介して
吐出室１３に連通している。そして、ポペット弁４６の
ポペット弁体４７の先端部には大径の第に一ドル部４７
ａ、小径の第２ニードル部４７ｂがボール弁４９に向っ
て順次に形成され、第２ニードル部４７ｂの先端がボー
ル弁体５ｏに当接し、ベローズ３１の制御シリンダ３０
の軸方向の変位によってボール弁４９が開閉される。第
に一ドル部４７ａと第２ニードル部４７ｂとの段差部４
７ｃの外周には、アクチュエータ２２の供給ボート２３
ａに連通ずるパイロット圧力通孔５３（第１図参照）が
開口する連通室５４が形成され、連通室５４は第１通孔
５５および第２通孔５６を通してそれぞれポペット弁４
６およびボール弁４９に連通している。

次に、作用を説明する。

第６図は本実施例の作用を説明する全体構成図であり、
第６図には第１〜５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１〜６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、−ｇに、吐出量の増大に伴
って吐出圧は高くなり吸入圧は低下する。したがって、
連通孔３６を介して吸入室１４と連通ずる第１制御室３
２の圧力は吐出量の増大と共に低下する。

一方、ダイヤフラム３１によって第１制御室３２から隔
成された第２制御室３３には、大気圧またはエンジン負
圧のいずれが一方が切換導入される。

第１制御室３２の圧力が吐出量の増大と共に低下してい
くと遂には、ダイヤフラムが左向方向に変位してポペッ
ト弁４７を押出し弁座４８を閉塞すると共に、ポペット
弁４７の先端の第２ニードル４７ｂによってボール弁５
ｏが押圧され弁座５１が開放されて第４図に示す状態に
なる。そして、高圧の吐出圧力が、通孔５７から第２通
孔５６、連通室５４、パイロット圧力通路５３を通して
アクチュエータ２２の供給ボート２３ａに供給され、こ
のため、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ボート１７０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、吐出量が減少すると吸入圧力が高くなりこれに伴
って、第１制御室３２の圧力は吐出量の減少と共に高く
なって、遂にはダイヤフラム３１を押圧して右方向に変
位させる。すると、コイルスプリング５２の付勢力にょ
ってボール弁５ｏが右行して弁座５１を閉塞すると共に
ポペット弁４７を押圧して右行させ弁座４８を開放する
。このため、アクチュエータ２２の供給ボート２３　ａ
は連通室５４を介して低圧の吸入圧の状態にある第１制
御室３２と連通ずることとなり、ピストン２４はコイル
スプリング２９の付勢力によって図中Ｂｔ力方向下降す
る。その結果、可動板１８が矢印Ｂ３方向に回動され、
バイパスボート１７の開度が小さくなり、圧縮機の吐出
量が増大する。

ところで、第１制御室３２に導入される吸入圧力が一定
の場合は、第２制御室３３の圧力が高くなると、ダイヤ
フラム３１を左向きに押圧するカが大きくなる。したが
って、スイッチ４４が閉じると、電磁切換弁３７によっ
て、導入ボート３８は大気ボート３９と連通ずることと
なり、ダイヤフラム３１を左向きに強く押圧するので、
吸入圧力が十分に低下していない状態においても、吐出
量を早めに減少させるように作用する。このため、空調
装置には大きい負荷がかからないので、例えば冬期の車
室内の除湿時に、動力損失を少なくして、コンプレ。

すを作動させることができる。

またスイッチ４４を開くと、電磁切換弁３７によって、
導入ボート３８は、エンジン側の吸入負圧部に連なる第
２供給ボート４０と連通ずることとなり、ダイヤフラム
３１を左向きに押圧する力が小さくなるので、吸入圧力
が十亦に低下した状態になって初めて吐出量を減少させ
るように作用する。したがって、空調装置に大きい負荷
が加えられ真夏の昼間の冷房運転時に、十分に車室内を
冷房することができる。

以上述べてきたように、本実施例によれば、ベローズ３
１によって、制御シリンダ３０を第１制御室３２および
第２制御室３３に画成して第１制御室３２に圧縮機の吸
入圧力を導入し、第２制御室３３に制御圧力を導入する
とともに制御圧力を電磁切換弁３７によって大気圧ある
いはエンジンの負圧に切換えている。そして、制御圧力
に応じてベローズ３１を変型させる吸入圧力の大きさを
変化させ、制御弁４５を制御して圧縮機の吐出量を、例
えば季節に応じて変化させて圧縮機の吸入圧力特性を任
意に変化させることができる。したがって、電磁切換弁
３７を作動させるのみで、制御圧力に応じた圧縮機の吸
入圧力に対応して、冷媒の蒸発圧力、すなわち冷媒の蒸
発温度を変化、させて常に乗員の好みあるいは日射状況
等に応じた車内温度を確保することができる。その結果
、圧縮機がより少量の吐出量で運転され、圧縮機の消費
動力を低減することができ、併せてエンジンの燃費を向
上させることができる。

ここで、圧縮機の消費動力を決定する圧縮比は次式■に
よって与えられる。

一般に、圧縮機の吐出量を減少させると、吸入圧力が上
昇するので、０式によって圧縮比が低下し、上述のよう
に圧縮機の消費動力は低下する。

なお、上記実施例においては、第２制御弁３３内を大気
圧にするかこれより低圧のエンジン負圧にすることによ
って制御される吐出量を変化させているが、一方を正圧
、即ち、大気圧より高い圧力にすることもできる。また
、大気圧、正圧、負圧の３段切換にして、よりきめ細か
な制御をすることもできる。

（効果） 本発明によれば、隔壁によって制御シリンダを第１制御
室および第２制御室に画成して第１制御室に圧縮機の吸
入圧力を導入し、第２制御室に制御圧力を導入するとと
もに制御圧力を変化し、隔壁を変位させる吸入圧力の大
きさを制御圧力によって変化させて圧縮機の吐出量を変
化させているので、圧縮機の吸入圧力特性を変化させる
ことができる。したがって、圧縮機の消費動力を低減し
、併せてエンジンの燃費を向上することができる。

【図面の簡単な説明】

第１〜６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ｎ−ｎ線断面図、第３図はそのアクチ
ュエータの正面断面図、第４図はその制御シリンダおよ
び制御弁の構成を示す正面断面図、第５図はその制御シ
リンダおよび制御弁の作動を示す正面断面図、第６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、 ５・・・・・・ベーン、 ６・・・・・・ハウジング、 ７・・・・・・ヘッドカバー、 ＩＯ・・・・・・作動室、 １１・・・・・・吸入ボート、 １４・・・・・・吸入室、 １６・・・・・・吸入口、 １７・・・・・・バイパスボート、 １８・・・・・・可動板、 １９・・・・・・バイパス開口部、 ２２・・・・・・アクチュエータ、 ３０・・・・・・制御シリンダ、 ３１・・・・・・ベローズ（隔壁）、 ３２・・・・・・第１制御室、 ３３・・・・・・第２制御室、 ４５・・・・・・制御弁。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
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、カムリングおよび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
   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、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連通してアクチュエー
   タを作動させる制御弁と、を備え、該制御弁を駆動する
   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、隔壁によって第１制御室およ
   び第二制御室に画成される制御シリンダを設け、該制御
   シリンダの第１制御室に圧縮機の吸入圧力を導入すると
   ともに第２制御室にエンジンの負圧、大気圧、エンジン
   の正圧を含む複数の制御圧力のうち一つを切換導入し、
   前記隔壁を制御シリンダの軸方向に変位させる吸入負圧
   の大きさを制御圧力に応じて変化させて前記制御弁を駆
   動し、吸入圧力によって制御される圧縮機の吐出量を制
   御圧力に応じて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。