JPH09329095A - 可変容量型ベーン型圧縮機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 シール部材の形状を単純にして、コスト低減
を図るとともに、シール性を向上させる。 【解決手段】制御圧室４５，４６と吸入室１１との連通
を吸入室１１の吸入圧Ｐｓに応じて制御し、制御圧Ｐｃ
の変化に応じてピストン４２，４３を直線運動させ、円
錐ばね５１と渦巻きばね５２とを利用してピストン４
２，４３の直線運動を回転プレート５０の回転運動に変
換するようにした。ピストン４２，４３が移動して円錐
ばね５１が軸方向に収縮するとき、円錐ばね５１が渦巻
きばね５２にガイドされて半径方向へ収縮し、この収縮
時の弾性力が回転プレート５０に回転力として作用する
ので、回転プレート５０は一部稼働位置から全稼働位置
へ回転する。シール部材についてはピストン４２，４３
に装着すればよく、回転プレート５０に装着する必要は
なくなるので、シール部材として単純な構造のＯリング
５３，５４を使用することができることになる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は可変容量型ベーン
型圧縮機に関し、特に圧縮開始時期を制御する回転プレ
ートを備えた可変容量型ベーン型圧縮機に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の可変容量型ベーン型圧縮機として
は、一部稼働位置（吐出容量を制限する位置）と全稼働
位置（吐出容量を最大にする位置）との間で回転して圧
縮開始時期を制御する回転プレートと、この回転プレー
トを一部稼働位置方向へ付勢するリターンスプリング
と、前記回転プレートの一端面に設けられた受圧片と、
この受圧片の一方に形成され、低圧である吸入圧が導入
される低圧作動室と、前記受圧片の他方に形成され、高
圧である吐出圧がオリフィスを介して導入される高圧作
動室と、この高圧作動室と前記吸入室とを連通させる通
路を熱負荷に応じた吸入圧に応じて開閉して、前記高圧
作動室の圧力を変化させる開閉弁機構とを備えたものが
ある（例えば特開平１−２６２３９４号公報）。

【０００３】前記回転プレートは、高圧作動室の圧力が
リターンスプリングの付勢力及び吸入圧の合力より小さ
いとき、一部稼働位置をキープし、高圧作動室の圧力が
リターンスプリングの付勢力及び吸入圧の合力より大き
くなったとき、全稼働位置方向へ回転する。

【０００４】その結果、圧縮開始時期が早くなり、吐出
容量が増える。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、回転プレー
トはカムリングのフロント側又はリヤ側のサイドブロッ
クに回転可能に保持され、回転プレートの一端面の受圧
片はサイドブロックの円弧状凹部に収容されている。円
弧状凹部内は受圧片によって低圧作動室と高圧作動室と
に仕切られる。低圧作動室と高圧作動室との気密性を確
保するために、回転プレートにはシール部材が装着され
ている。

【０００６】ところが、回転プレートの外周には吸入ガ
スを圧縮室へ送り込むための切欠部が設けられており、
更には前述のように回転プレートの一端面には受圧片が
設けられているので、シール部材の形状は立体的（３次
元）で複雑である。したがって、製造が難しく、コスト
を増加させる原因の１つになっていた。

【０００７】また、シール部材は周方向に摺動し、しか
も上述のように大型かつ特殊な形状であるから、シール
領域も大きく、シール漏れが起き易いという問題があっ
た。

【０００８】この発明はこのような事情に鑑みてなされ
たもので、その課題は回転プレートのシール部材の形状
を単純にしてコストの低減を図るとともに、高いシール
性が得られる可変容量型ベーン型圧縮機を提供すること
である。

【０００９】

【課題を解決するための手段】前述の課題を解決するた
め請求項１記載の発明の可変容量型ベーン型圧縮機は、
ロータが回転可能に収容されるカムリングと、前記カム
リングのフロント側に設けられるフロントサイド部材
と、前記カムリングのリヤ側に設けられるリヤサイド部
材と、前記フロントサイド部材及び前記リヤサイド部材
の一方のサイド部材に形成される低圧室と、前記一方の
サイド部材に、吐出容量を制限する一部稼働位置と吐出
容量を最大にする全稼働位置との間で回転可能に収容さ
れた回転プレートと、前記低圧室の圧力に応じて、前記
回転プレートを回転させる駆動機構とを備えた可変容量
型ベーン型圧縮機において、前記駆動機構は、前記一方
のサイド部材に軸方向移動可能に支持されるピストン
と、一端が前記ピストンに連結され、他端が前記回転プ
レートに連結されて、前記回転プレートを所定回転方向
へ付勢する円錐ばねと、前記円錐ばねと軸方向上で対向
する渦巻き部材と、高圧室から絞り通路を介して高圧が
導入され、前記ピストンを駆動するためのピストン駆動
圧力が生成されるピストン駆動圧力室と、前記ピストン
駆動圧力室と前記低圧室との連通を前記低圧室の圧力に
応じて制御し、前記ピストン駆動圧力を変化させる圧力
調整弁機構とを備え、前記ピストンが前記ピストン駆動
圧力の上昇によって前記回転プレート側へ移動して前記
円錐ばねが軸方向に収縮するとき、前記円錐ばねが前記
渦巻き部材にガイドされて半径方向へ収縮し、この収縮
時の弾性力が前記回転プレートに前記所定回転方向と反
対方向の回転力として作用することを特徴とする。

【００１０】上述のようにピストンがピストン駆動圧力
の上昇によって回転プレート側へ移動して円錐ばねが軸
方向に収縮するとき、円錐ばねが渦巻き部材にガイドさ
れて半径方向へ収縮し、この収縮時の弾性力が回転プレ
ートに所定回転方向と反対方向の回転力として作用する
ので、回転プレートは一部稼働位置から全稼働位置へ、
又は一部稼働位置から全稼働位置へ回転し、吐出容量が
変化する。

【００１１】請求項２記載の発明の可変容量型ベーン型
圧縮機は、請求項１記載の発明の可変容量型ベーン型圧
縮機において、前記渦巻き部材が、渦巻きばねであるこ
とを特徴とする。

【００１２】円錐ばねが軸方向に収縮するとき、円錐ば
ねが渦巻きばねにガイドされて半径方向へ収縮する。

【００１３】請求項３記載の発明の可変容量型ベーン型
圧縮機は、請求項１記載の発明の可変容量型ベーン型圧
縮機において、前記渦巻き部材が、前記回転プレートの
カムリング側端面に設けられた渦巻き状の突起であるこ
とを特徴とする。

【００１４】円錐ばねが軸方向に収縮するとき、円錐ば
ねが渦巻き状の突起にガイドされて半径方向へ収縮す
る。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下この発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。

【００１６】図１はこの発明の第１実施形態に係るベー
ン型圧縮機の一部稼働状態を示す縦断面図、図２は図１
のベーン型圧縮機の全稼働状態を示す縦断面図、図３は
図１のベーン型圧縮機のロータの横断面図である。

【００１７】このベーン型圧縮機は、カムリング１と、
カムリング１の両端面に配設されるフロントサイド部材
２５及びリヤサイド部材２０と、カムリング１内に回転
可能に収容されるロータ２と、ロータ２の駆動軸７とを
備えている。駆動軸７は軸受８，９によって回転可能に
支持されている。

【００１８】前記フロントサイド部材２５は、カムリン
グ１のフロント側端面に固定されるフロントヘッド５だ
けで構成されている。

【００１９】フロントヘッド５には冷媒ガスの吸入口
（図示しない）が形成され、吸入口はフロントヘッド５
内に形成される吸入室（低圧室）１１に連通している。

【００２０】フロントヘッド５の吸入室１１には、カム
リング１のフロント側端面と対向する環状の回転プレー
ト５０が、収容されている。回転プレート５０によっ
て、吸入室１１と後述する圧縮室とが仕切られる。回転
プレート５０は、吐出容量を制限する（例えば最小にす
る）一部稼働位置と、吐出容量を最大にする全稼働位置
との間で回転可能（正逆回転可能）である。

【００２１】吸入室１１の内壁面には２つのピストン収
容室４０，４１が形成され、ピストン収容室４０，４１
にはそれぞれピストン４２，４３が軸方向に移動可能に
収容されている。ピストン４２，４３の外周面にはＯリ
ング溝４２ａ，４３ａが設けられ、Ｏリング溝４２ａ，
４３ａにはシール部材としてのＯリング５３，５４が装
着されている。

【００２２】ピストン４２，４３のリヤ側端面には環状
プレート４４が固着され、環状プレート４４は回転プレ
ート５０のフロント側端面と対向している。ピストン４
２，４３のリヤ側端面と回転プレート５０のフロント側
端面との間には、円錐ばね５１が配置されている。

【００２３】円錐ばね５１の一端５１ａはピストン４３
のリヤ側端面に連結され、円錐ばね５１の他端５１ｂは
回転プレート５０のフロント側端面に連結されている。
円錐ばね５１により、可動プレート５０は一部稼働位置
方向へ付勢されている。

【００２４】ピストン４２，４３のフロント側には、ピ
ストン４２，４３を駆動する制御圧（ピストン駆動圧
力）Ｐｃが生成される制御圧室（ピストン駆動圧力室）
４５，４６が形成されている。制御圧室４５，４６は図
示しない連通路を介して互いに連通している。一方の制
御圧室４５にはオリフィス（絞り通路）４９を介して高
圧空間（高圧室）１ｃの吐出圧Ｐｄが導入され、制御圧
Ｐｃ（Ｐｄ≧Ｐｃ）が生成される。他方の制御圧室４６
は連通路４７を介して吸入室１１と連通する。連通路４
７は、通路４７ａ、開閉弁収容室４７ｂ及び通路４７ｃ
で構成されている。連通路４７の途中には後述する開閉
弁機構（圧力調整弁機構）４８が設けられている。

【００２５】開閉弁機構４８は、吸入室１１と制御圧室
４６とを連通させる連通路４７を開閉するボール弁体４
８ｂと、このボール弁体４８ｂを閉弁方向に付勢するば
ね４８ｃと、高圧空間１ｃに通じる高圧溝１ｅの吐出圧
Ｐｄによりボール弁体４８ｂを閉弁方向に付勢する高圧
補正用のプランジャ４８ｅと、吸入圧Ｐｓの変化に応じ
て伸縮するベローズ４８ａと、このベローズ４８ａの自
由端に固定されてボール弁体４８ｂを開弁方向へ押圧す
るロッド４８ｆとを備えている。

【００２６】回転プレート５０のフロント側端面には、
円錐ばね５１と軸方向上で対向する渦巻きばね（渦巻き
部材）５２が配置されている。渦巻きばね５２の剛性は
円錐ばね５１の剛性よりも格段に高い。渦巻きばね５２
の両端は回転プレート５０のフロント側端面の穴（図示
せず）に挿入してもよいし、渦巻きばね５２の片面を回
転プレート５０のフロント側端面に固着してもよいし、
フリーの状態にしておいてもよい。

【００２７】前記リヤサイド部材２０は、カムリング１
のリヤ側端面に固定されるリヤヘッド６だけで構成され
ている。

【００２８】リヤヘッド６のフロント側端面には、カム
リング１のリヤ側端面と対向する環状の可動プレート４
が、軸方向に移動可能に保持されている。

【００２９】また、可動プレート４のフロント側端面に
は、吸入開始から圧縮終了までの間、ベーン溝１３の奥
部と連通する背圧溝６０が設けられている。

【００３０】リヤヘッド６内には吐出室１０が形成さ
れ、吐出室１０と後述する圧縮室とは可動プレート４に
よって仕切られている。リヤヘッド６には冷媒ガスの吐
出口６ａが形成され、吐出口６ａは吐出室１０に連通し
ている。

【００３１】前記カムリング１の内周面とロータ２の外
周面との間には、図３に示すように、上下２つの圧縮空
間１２が形成されている。ロータ２には複数のベーン溝
１３が設けられ、これらのベーン溝１３内にはベーン１
４が摺動可能に挿入されている。圧縮空間１２はベーン
１４によって仕切られて複数の圧縮室が形成され、各圧
縮室の容積はロ−タ２の回転によって変化する。

【００３２】また、カムリング１には、圧縮室の高圧の
冷媒ガスが吐出される吐出空間１ｃが設けられ、吐出空
間１ｃは吐出室１０と連通している。吐出空間１ｃに
は、吐出ポート１６を開閉する吐出弁（図示省略）が収
容されている。

【００３３】前記吐出空間１ｃと圧縮空間１２とを仕切
る隔壁１ａには、吐出ポート１６が設けられている。

【００３４】カムリング１のフロント側端面には、吸入
工程で吸入室１１から圧縮室へ低圧の冷媒ガスを送り込
ませる吸入ポート（図示せず）が設けられている。ま
た、カムリング１のフロント側端面には、吐出空間１ｃ
と連通する高圧溝１ｄ，１ｅが設けられている。

【００３５】次に、このベーン型圧縮機の動作を説明す
る。

【００３６】図示しないエンジンの回転動力が図示しな
い電磁クラッチを介して駆動軸７に伝わるとロータ２が
回転する。図示しないエバポレータからの冷媒ガスは吸
入口から吸入室１１に入り、この吸入室１１から吸入ポ
ートを通じて圧縮空間１２に吸入される。圧縮空間１２
内はベーン１４によって複数の圧縮室に仕切られてお
り、各圧縮室の容積はロータ２の回転にともなって変化
するので、ベーン１４間に閉じ込められた冷媒ガスは圧
縮され、圧縮された冷媒ガスは吐出弁を開き、吐出ポー
ト１６から吐出空間１ｃを経て吐出室１０へ流入し、更
に吐出口６ａから吐出される。

【００３７】熱負荷の変化に応じて吸入圧Ｐｓが所定値
以上になると、開閉弁機構４８はベローズ４８ａが収縮
して閉弁状態になる。このとき制御圧室４５，４６の制
御圧Ｐｃが高圧に保持され、これにより制御圧Ｐｃが円
錐ばね５１の軸方向の弾性力を上回り、ピストン４２，
４３は回転プレート５０側へ移動する。ピストン４２，
４３が移動すると、円錐ばね５１が軸方向に収縮する
（図２の状態）。図４（ａ）及び（ｂ）に示すように、
円錐ばね５１が軸方向に収縮するとき、円錐ばね５１は
渦巻きばね５２にガイドされ、円錐ばね５１は渦巻きば
ね５２の隙間に入り込む（図４（ｂ）の状態）。このと
き図５（ａ）に示す状態から図５（ｂ）に示す状態へ
と、円錐ばね５１は半径方向に収縮するので、このとき
の円錐ばね５１の弾性力が回転プレート５０の全稼働位
置側への回転力になり、回転プレート５０は全稼働位置
側へ回転する。この全稼働位置では、圧縮開始時期が最
も早く、相前後する２つのベーン１４間に閉じ込められ
る冷媒の体積が最大になって吐出容量が最大になる。

【００３８】吸入圧Ｐｓが所定値より小さくなると、開
閉弁機構４８はベローズ４８ａが伸長して開弁状態にな
る。このとき制御圧室４６の制御圧Ｐｃの冷媒が連通路
４７を通じて吸入室１１へ流出し、制御圧Ｐｃは低下す
る。制御圧Ｐｃが円錐ばね５１の軸方向の弾性力より小
さくなると、円錐ばね５１が軸方向に伸長して反回転プ
レート側へ移動する。このとき円錐ばね５１は渦巻きば
ね５２による拘束状態から解放される（円錐ばね５１が
渦巻きばね５２の隙間からフロント側へ抜け出る）の
で、円錐ばね５１は半径方向にも伸長する。その結果、
回転プレート５０が全稼働位置から一部稼働位置へ回転
する。この一部稼働位置では、圧縮開始時期が最も遅
く、相前後する２つのベーン１４間に閉じ込められる冷
媒の体積が最小になって吐出容量が最小になる。

【００３９】この実施形態のベーン型圧縮機によれば、
制御圧室４６と吸入室１１との連通は吸入室１１の吸入
圧Ｐｓに応じて制御され、制御圧Ｐｃの変化に応じてピ
ストン４２，４３が直線運動し、このピストン４２，４
３の動きに回転プレート５０が連動するので、シール部
材をピストン４２，４３に装着すればよく、回転プレー
ト５０にシール部材を装着する必要はなく、シール部材
としてこの実施形態で示すＯリング５３，５４でもよい
ことになるから、従来例に較べ、シール部材が単純な形
状になり、その製造が簡単になり、コストを低減させる
ことができる。

【００４０】また、ピストン４２，４３にシール部材と
してＯリング５３，５４を装着したとき、Ｏリング５
３，５４は直線的に摺動し、しかも小型かつ単純な形状
であるから、シール領域も小さく、シール性が良い。

【００４１】なお、前述の実施形態では渦巻き部材とし
て渦巻きばね５２を用いた場合について述べたが、他の
実施形態の渦巻き部材として回転プレートのフロント側
端面に渦巻き状の凸部を設けるようにしてもよい。この
ようにしても前述の実施形態と同様の効果を得ることが
できる。

【００４２】また、前述の実施形態では、ピストンを２
つ（ピストン４２，４３）使用した場合について述べた
が、ピストンは１つでもよいし、３つ以上でもよい。

【００４３】

【発明の効果】以上説明したようにこの発明のベーン型
圧縮機によれば、ピストン駆動圧力室と低圧室との連通
は低圧室の圧力に応じて制御され、ピストン駆動圧力の
変化に応じてピストンが直線運動し、このピストンの動
きに回転プレートが連動するので、シール部材をピスト
ンに装着すればよく、回転プレートにシール部材を装着
する必要はなく、シール部材として例えばＯリングでも
よいことになるから、従来例に較べ、シール部材が単純
な形状になり、その製造が簡単になり、コストを低減す
ることができる。

【００４４】また、ピストンにシール部材を装着したと
き、シール部材は直線的に摺動し、しかも小型かつ単純
な形状であるから、シール領域も小さく、シール性が良
い。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１はこの発明の第１実施形態に係るベーン型
圧縮機の一部稼働状態を示す縦断面図である。

【図２】図２は図１のベーン型圧縮機の全稼働状態を示
す縦断面図である。

【図３】図３は図１のベーン型圧縮機のロータの横断面
図である。

【図４】図４はピストンと円錐ばねと渦巻きばねとの関
係を説明するための断面図である。

【図５】図５は円錐ばねと渦巻きばねとの関係を説明す
るための平面図である。

【符号の説明】

１ カムリング ２ ロータ ５ フロントヘッド ６ リヤヘッド １０ 吐出室 １１ 吸入室 ２０ リヤサイド部材 ２５ フロントサイド部材 ４２，４３ ピストン ４５，４６ 制御圧室 ４８ 圧力調整弁機構 ５０ 回転プレート ５１ 円錐ばね ５１ａ 円錐ばねの一端 ５１ｂ 円錐ばねの他端 ５２ 渦巻きばね ５３，５４ Ｏリング

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ロータが回転可能に収容されるカムリン
   グと、 前記カムリングのフロント側に設けられるフロントサイ
   ド部材と、 前記カムリングのリヤ側に設けられるリヤサイド部材
   と、 前記フロントサイド部材及び前記リヤサイド部材の一方
   のサイド部材に形成される低圧室と、 前記一方のサイド部材に、吐出容量を制限する一部稼働
   位置と吐出容量を最大にする全稼働位置との間で回転可
   能に収容された回転プレートと、 前記低圧室の圧力に応じて、前記回転プレートを回転さ
   せる駆動機構とを備えた可変容量型ベーン型圧縮機にお
   いて、 前記駆動機構は、 前記一方のサイド部材に軸方向移動可能に支持されるピ
   ストンと、 一端が前記ピストンに連結され、他端が前記回転プレー
   トに連結されて、前記回転プレートを所定回転方向へ付
   勢する円錐ばねと、 前記円錐ばねと軸方向上で対向する渦巻き部材と、 高圧室から絞り通路を介して高圧が導入され、前記ピス
   トンを駆動するためのピストン駆動圧力が生成されるピ
   ストン駆動圧力室と、 前記ピストン駆動圧力室と前記低圧室との連通を前記低
   圧室の圧力に応じて制御し、前記ピストン駆動圧力を変
   化させる圧力調整弁機構とを備え、 前記ピストンが前記ピストン駆動圧力の上昇によって前
   記回転プレート側へ移動して前記円錐ばねが軸方向に収
   縮するとき、前記円錐ばねが前記渦巻き部材にガイドさ
   れて半径方向へ収縮し、この収縮時の弾性力が前記回転
   プレートに前記所定回転方向と反対方向の回転力として
   作用することを特徴とする可変容量型ベーン型圧縮機。
2. 【請求項２】 前記渦巻き部材が、渦巻きばねであるこ
   とを特徴とする請求項１記載の可変容量型ベーン型圧縮
   機。
3. 【請求項３】 前記渦巻き部材が、前記回転プレートの
   カムリング側端面に設けられた渦巻き状の突起であるこ
   とを特徴とする請求項１記載の可変容量型ベーン型圧縮
   機。