JPH0716071Y2 - 可変容量圧縮機 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 《産業上の利用分野》 本考案は、車両用空調装置等に用いられる可変容量圧縮
機に関する。

《従来の技術》 吸入量を増減調整できる可変容量圧縮機は、例えば車両
用空調装置に使用する場合、過冷房を防止することが容
易で、駆動系の切り換えが比較的少なく、運転フィーリ
ングの点でも定容量の回転圧縮機よりも優れている。こ
の種の圧縮機の一例が特開昭62-265491号公報に開示さ
れている。

この公報に開示された可変容量圧縮機は、第３図に示す
ように、回転軸１、フロントヘッド２、ケース３、カム
リング４、フロントサイドブロック５、図示しないリア
サイドブロック等で構成されている。特に、フロントサ
イドブロック５の凹部に回転自在にアジャストプレート
６が収容され、このアジャストプレート６にはその一側
に図示しない受圧部が突設されている。この受圧部は円
弧状の圧力作動室７にスライド可能に嵌挿されており、
この受圧部の外周である圧力作動室７との摺動部分には
図示しない特殊形状のシール部材が取り付けられてい
る。そして、受圧部により二分された圧力作動室７の一
方には吸入室９側の吸入圧が、他方にはパイロット圧が
加わるように構成され、パイロット圧は、吐出室14と圧
力作動室７の他方とを連通する図示しないオリフィス及
び開閉弁機構８側から供給される。ここで、開閉弁機構
８は、吸入室９のベローズ10によるボール弁16に対する
開弁力とばね11及びプランジャ12の閉弁力との相対変動
に応じ、吸入圧あるいは吐出圧を選択的にパイロット圧
として圧力作動室７の他方に導く。プランジャ12の後端
には吐出圧が加わるようになっている。

アジャストプレート６の外周には図示しないバイパス開
口が形成され、これを回転中心軸回りに回動させること
により、吸入口の面積を増減させ、ロータ15に出没自在
にかつカムリング４の内周に摺接するように取り付けら
れた各ベーンの圧縮開始時期を調整して吐出量を調整で
きるようになている。

また、プランジャ12は吐出圧によりボール弁16を吸入室
９を封鎖する方向に押圧するため、ボール弁16の開閉動
作が安定し、開閉弁機構８のヒステリシスを防止するよ
うに動いている。即ち、このプランジャ12がない場合に
は、ボール弁16を開弁する方向にはばね11の付勢力と圧
力作動室７内の圧力Pcとの和の力が働いているが、この
圧力Pcは常に変動する値であるため、吸入圧Psの変化に
応じてベローズ10が伸縮してボール弁16が開閉作動する
際に、常に一定の規則的な状態でボール弁16が開閉動作
しにくく、ヒステリシスが生じ易くなっている。

そこでプランジャ12を設けると、このプランジャ12は常
に吐出圧Pdによってボール弁16を開弁方向へ押圧するた
め、ボール弁16は前記圧力Pcの変動の影響を受けなくな
る。なぜならば、吐出圧Pdは常に略一定であり、かつPd
≧Pcの関係にあるため、ボール弁16は常に高い方の圧
力、即ちPdの影響を受け、Pcの値の変動には左右されな
くなるためである。したがって、ボール弁16が開弁方向
へ受ける力は、ばね11の付勢力と吐出圧Pdとの和の力と
なって常に一定となるため、開閉作動の状態も常に一定
となってヒステリシスが防止され制御性が向上する。

さらに、プランジャ12が吐出圧Pdを受ける受圧面積とボ
ール弁16がパイロット圧Pcを受ける受圧面積（弁座面
積）とが略同一に形成されて、ある設定されてパイロッ
ト圧Pcを境にボール弁16が応圧性良く開閉動作するよう
になっている。

《考案が解決しようとする課題》 ところで、前記構造の可変容量圧縮機では、圧力作動室
７の他方と吐出室14とは、図示しないオリフィス及び連
通路13によって連通され、吐出室14内の吐出圧がパイロ
ット圧力として直接的に導かれるようになっている。

このため、圧縮機が最大容量で運転しているときは吐出
圧力と略同等の圧力が圧力作動室７の受圧部に作用する
ことになり、この受圧部のシール部材が変形しやすく、
シール性の低下及び寿命の低下を生じてしまうという問
題点がある。

また、圧縮機が最大容量運転から容量制御運転に移ると
きは、吸入室９内の圧力低下に反応して開閉弁機構８の
ベローズ10が伸長し、ボール弁16が開放されて連通路13
内が制御圧（吸入圧からこの吸入圧より1.5kg/cm²程度
高い圧力の範囲）になる。そして、圧力作動室７内の他
方も制御圧になって受圧部が移動し、アジャストプレー
ト６が回動されて容量制御運転になるが、圧力作動室７
内の他方には図示しないオリフィスから直接的に吐出圧
がパイロット圧力として導入されており、圧力作動室７
内を制御圧に低下させるのに時間がかかり、応答性が悪
いという問題点がある。

本考案は、前記問題点に鑑みてなされたもので、アジャ
ストプレートの制御部が吐出圧力を直接的に受けること
による不具合を解消するとともに圧力変動に対する応答
性を改善した可変容量圧縮機を提供することを目的とす
る。

《課題を解決するための手段》 本考案は、前記目的を達成するために、圧縮機の吸入室
及び吐出室間を連通する通路の途中に介装され吸入室内
圧の変動に応じてこの通路を開閉制御する開閉弁機構
と、該開閉弁機構の作動に応じて作動するアクチュエー
タシリンダとを備え、前記アクチュエータシリンダがパ
イロット圧通路を介して前記開閉弁機構に連通されると
ともに、前記パイロット圧通路に、パイロット圧が設定
値を越えるとこの通路を前記吸入室側へ開放する圧力調
整弁を介装したことを特徴としている。

《作用》 前記構造の可変容量圧縮機では、この圧縮機が最大容量
運転状態になると、吐出室と吸入室との間の圧力差が大
きくなり、パイロット圧も高くなる。そして、パイロッ
ト圧が一定以上になると圧力調整弁が開弁し、パイロッ
ト圧通路を吸入室へ開放する。この結果、パイロット圧
がスムーズに低下して、最大容量運転から容量制御運転
への移行が応答性良く行われるとともに、アクチュエー
タシリンダ内の圧力の上昇が低く抑えられるので、シー
ルの変形が防止されてシール性が向上する。

《実施例》 以下、添付図面を参照して本考案の一実施例を説明す
る。

本考案の可変容量圧縮機の全体構成を説明すると、第２
図に示すようになっている。

図中の符号21は筒体状のカムリングを示しており、この
カムリング21の前面（図中の左側面）にフロントサイド
プレート22が取り付けられている。カムリング21の後面
（図中の右側面）にはリアサイドプレート23が取り付け
られている。さらに、カムリング21の前面には、フロン
トサイドプレート22を覆ってその内部に吸入室25を形成
するヘッドカバー26が取り付けられている。カムリング
21の後面には、リアサイドプレート23を覆ってその内部
に吐出室27を形成するリアカバー28が取り付けられてい
る。

カムリング21内には、ロータ30が装着されており、この
ロータ30は、一端をリアサイドプレート23に回転自在に
軸支され他端をヘッドカバー26に軸支された回転軸31に
回転自在に支持されている。ロータ30には図示しないベ
ーンが複数配設され、このベーンとカムリング21とロー
タ30との間に作動室32が形成されている。そして、フロ
ントサイドプレート22には、吸入室25内の流体を作動室
32へ吸入させる図示しない吸入ポートが設けられ、リア
サイドプレート23には、作動室32内で加圧された流体を
吐出室27へ吐出させる図示しない吐出ポートが形成され
ている、さらに、フロントサイドプレート22には、吐出
室27と吸入室25内との間の圧力差が大きくなったときに
開弁して、作動室32内の流体を吸入室25側へ還流させる
バイパス通路33（第１図参照）が形成されている。

フロントサイドプレート22のカムリング21側には、円形
凹部22aが形成されており、この円形凹部22aにアジャス
トプレート34が回転自在に装着されている。円形凹部22
a内には、アジャストプレート34を回転自在にかつロー
タ30に押圧させるスラスト軸受け35が取り付けられてい
る。アジャストプレート34の外周には、その中心点対称
の位置に一対の切欠部34a,34b（第１図参照）が設けら
れており、アジャストプレート34が回転することで、そ
の切欠部34a,34bがバイパス通路33の開度を調整して、
作動室32から吸入室25へ還流する流体の量を制御するよ
うになっている。

ヘッドカバー26内には、開閉弁機構37及びアクチュエー
タシリンダ38が設けられている。開閉弁機構37は、第１
図に示すように、その内部にコイルスプリングを内蔵し
たベローズ40と、このベローズ40が装着されるとともに
連通路41により吸入室25に連通されるベローズ室42と、
このベローズ室42に内蔵されベローズ40の先端を押圧す
るセットスプリング43と、ベローズ室42を吐出室27と連
通させる連通路44と、この連通路44に介装され連通路44
を開閉するボール弁45とから構成されている。ボール弁
45は、ボール弁室45b内に挿入されたボール弁体45aと、
連通路44内のベローズ室42側に形成された弁座46と、ベ
ローズ室42側から弁座46を介してボール弁体45aを押圧
するニードル47と、ボール弁体45aを弁座46に押圧する
コイルスプリング48と、ヒステリシスを防止するプラン
ジャ49とから構成され、ベローズ室42内の圧力の低下に
よるベローズ40の伸長によってニードル47が押されてボ
ール弁体45aが押し開かれ、吐出室27と吸入室25とを、
連通路44及び連通路41を介して連通するようになってい
る。プランジャ49と連通路44との隙間には、第１絞り44
aが構成されており、ニードル47と連通路44との間の隙
間には、第２絞り44bが構成されている。

アクチュエータシリンダ38は、主に、ヘッドカバー26内
に取り付けられたシリンダ部50と、このシリンダ部50の
基端50aから内部へ延出して取り付けられたガイドロッ
ド51と、シリンダ部50内に装着されたガイドロッド51に
その移動が支持された筒状のピストン52と、このピスト
ン52内に挿入されるとともにガイドロッド51に嵌挿され
てシリンダ部50の基端50a側に反力を取りピストン52を
シリンダ部50の先端50b側に押圧するリターンスプリン
グ53とから構成されている。シリンダ部50内の先端50b
側には、ピストン52によってパイロット圧室54が区画形
成されており、このパイロット圧室54が、連通路44内の
ボール弁室45bにパイロット圧通路55を介して連通され
ている。

さらに、シリンダ部50の基端50a側には、縦長のスリッ
ト61が設けられている。シリンダ部50の外側には、スリ
ット61に沿って縦長の凹溝62が形成されており、この凹
溝62にリンク部材63が装着されている。このリンク部材
63は、その一端が連結ピン64によってピストン52の基端
部と連結されており、その他端部が連結ピン65によっ
て、フロントサイドプレート22内に装着されたアジャス
トプレート34に連結されており、ピストン52の移動によ
ってアジャストプレート34が回転され、バイパス通路33
の開度が制御されるようになっている。なお、符号66は
ピストン52に先端に取り付けられこのピストン52とシリ
ンダ部50と間をシールするシール部材を示している。

そして、パイロット圧室54とボール弁室45bとを連通す
るパイロット圧通路55には、圧力調整弁70が設けられて
いる。この圧力調整弁70は、パイロット圧通路55及び吸
入室25間を連通する通路71を開閉するボール弁体72と、
このボール弁体72のパイロット圧通路55側に形成された
弁座73と、ボール弁体72を弁座73側に付勢するコイルス
プリング74と、このコイルスプリング74の基端部を支持
するスナップリング75とから構成されている。この圧力
調整弁70が作動する設定圧力は、コイルスプリング74の
ばね定数を変えることで調整される。この設定圧力、つ
まり、圧力調整弁70が作動しはじめるパイロット圧通路
55と吸入室25との圧力の差は、本実施例では３〜5kg/cm
²程度に設定されている。また、アクチュエータシリン
ダ38のピストン52をリターンスプリング53の反力に抗し
て基端50aまで移動させるのに必要な設定圧力は、パイ
ロット圧通路55と吸入室25との圧力の差で1.5kg/cm²程
度に設定されている。

なお、第２図中の符号73はエンジン等の動力源とベルト
で連結されるプーリを示しており、符号74は回転軸31と
プーリ73とを断接させる電磁クラッチを示している。

以上のように構成された可変容量圧縮機では、運転停止
状態では、吸入室25と吐出室27の圧力の差がなく、アク
チュエータシリンダ38のピストン52はリターンスプリン
グ53で付勢されてシリンダ部50の先端50b側に移動して
いる。これにより、ピストン52にリンク部材63及び連結
ピン65を介して連結されたアジャストプレート34が回動
してバイパス通路33の開度は最大に調整している。

圧縮機が運転されると、動力源からの駆動力でプーリ73
が駆動されてロータ30が回転する。これにより、吸入室
25内の流体が作動室32内に吸入され、加圧されて吐出室
27へ吐出される。そして、吐出室27内の流体は、外部ア
クチュエータ等に供給される。このとき、吸入室25内の
吸入圧も高くなっているのでベローズ室42の圧力も高く
なっており、開閉弁機構37では、ベローズ40が圧縮され
て、ボール弁45はスプリング48に押圧されて閉塞状態に
なっている。したがって、アクチュエータシリンダ38の
パイロット圧室54には、吐出室27内の吐出圧が第１絞り
44a及びボール弁室45a及びパイロット圧通路55を介して
供給され、ピストン52が基端50a側に押圧される。これ
により、リンク部材63及び連結ピン65によって連結され
たアジャストプレート34が回動してバイパス通路33の開
度を最小に絞って、最大容量運転に入る。

容量が増大すると、吸入室25の吸入圧が低下し、これと
連通する開閉弁機構37のベローズ室42の内圧も低下し
て、ベローズ40が伸長する。このベローズ40の伸長によ
ってニードル47が押され、ボール弁体46を押し開く。こ
れにより、吐出室27内の吐出圧がベローズ室42内にリー
クし、パイロット圧通路55を通じてアクチュエータシリ
ンダ38に供給されるパイロット圧が低下してピストン52
がリターンスプリグ53に付勢されて先端50b側へ移動
し、リンク部材63及びピン65によって連結されたアジャ
ストプレート34が回動してバイパス通路33を開き、容量
制御運転に入る。

このように、圧縮機の運転中は、アクチュエータシリン
ダ38のパイロット圧室54に供給されるパイロット圧の変
化に変化に応じてピストン52が移動して容量の制御が行
われる。そして、ボール弁体45aにはプランジャ49を介
して常に吐出圧が加えられているので、ヒステリシスが
防止されるとともに、パイロット圧が第１絞り部44aを
通して得られるので、吐出圧が比較的高い場合はやや低
目の吸入圧で、また、吐出圧が比較的低い場合はやや高
目の吸入圧でボール弁体45aが作動して開閉弁機構の応
答性を良くしている。

しかしながら、夏場で気温が高く、かつ圧縮機が中低速
運転されるときは、圧縮機は最大容量で運転されるもの
の、吸入圧は高くなりベローズ40が収縮して開閉弁機構
37は閉塞されている。一方、吐出圧も高く、通路55を介
してパイロット圧室54へ導かれるパイロット圧も高くな
る。このパイロット圧が前記した設定圧を越えると、圧
力調整弁70が開弁してパイロット圧を吸入室25に逃がす
ので、パイロット圧が低下してすぐに容量制御運転に入
るとともに、パイロット圧室54内の過度の圧力上昇を抑
えてシール部材66を保護する。

《考案の効果》 以上、説明したように、本考案の可変容量圧縮機によれ
ば、アクチュエータシリンダがパイロット圧通路を介し
て開閉弁機構に連通されるとともに、このパイロット圧
通路に、パイロット圧が設定値を越えるとこの通路を吸
入室側へ開放する圧力調整弁を介装したので、最大運転
を行っても吐出圧が上がるだけで吸入圧に下がらない場
合に、パイロット圧の過度の上昇を抑えてアクチュエー
タシリンダ内のシール部材の変形を防止し、もってシー
ル部材の長寿命化とシール性の向上とを図ることができ
る。

また、パイロット圧が設定圧を越えたときにパイロット
圧を吸入室側に逃がすので、パイロット圧がスムーズに
低下して最大容量運転から容量制御運転への移動が速や
かに行われ、容量制御の応答性を高めることができ、こ
の圧縮機を車両用空調装置に使用した場合には、効率的
な冷房を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の可変容量圧縮機を示す概略構成図、第
２図は本考案の可変容量圧縮機を示す縦断面図、第３図
は従来の可変容量圧縮機の要部を示す断面図である。 25……吸入室、27……吐出室、32……作動室、33……バ
イパス通路、34……アジャストプレート、37……開閉弁
機構、38……アクチュエータシリンダ、55……パイロッ
ト圧通路、70……圧力調整弁。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】圧縮機の吸入室及び吐出室間を連通する通
   路の途中に介装され吸入室内圧の変動に応じてこの通路
   を開閉制御する開閉弁機構と、該開閉弁機構の作動に応
   じて作動するアクチュエータシリンダとを備え、前記ア
   クチュエータシリンダがパイロット圧通路を介して前記
   開閉弁機構に連通されるとともに、前記パイロット圧通
   路に、パイロット圧が設定値を越えるとこの通路を前記
   吸入室側へ開放する圧力調整弁を介装したことを特徴と
   する可変容量圧縮機。