JP2715755B2 - 可変容量コンプレッサ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、車両用空調装置に用い
て好適な可変容量コンプレッサに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、特開昭５８−１５８３８２号
公報に示されているような可変容量コンプレッサが知ら
れている。この可変容量コンプレッサは、コンプレッサ
や車両の運転状態に応じて吐出圧力または吸入圧力をケ
ーシング内に択一的に導く制御弁を有し、制御弁で吐出
圧力をケーシング内に導くことにより斜板の傾斜角を低
減させ、吸入圧力を導くことにより傾斜角を増大させる
構造である。

【０００３】このような従来の可変容量コンプレッサに
おいては、制御弁によりケーシング室内とシリンダ室内
の圧力差を変更させて斜板の傾斜角を制御する方式を採
用しているため、最小傾斜角を０度にしてしまうと、制
御弁によりケーシング内に吸入圧力を導いても、吐出容
量を増加すべく斜板の傾斜角を０度以上の値に復帰させ
ることができない。したがって、従来は、斜板の最小傾
斜角を０度より大きな所定値に規制している。そのた
め、斜板の傾斜角を最小値にしても冷媒吐出容量はゼロ
にはならず、冷媒流量をゼロにしようとする場合には、
コンプレッサ回転軸とエンジン回転軸との間に電磁クラ
ッチを設けてコンプレッサの回転自体を停止する必要が
ある。しかしながら、電磁クラッチによってコンプレッ
サの駆動停止を行なうと、エンジンの負荷変動が頻繁に
繰り返されることになり好ましくない。また、比較的高
価でかつ相当程度の重量がある電磁クラッチの付設につ
いても、そのコストおよび重量の低減、ならびに小型化
の点で問題がある。

【０００４】そこで、本出願人は先に、特開平３−１４
３７２５号公報に開示する、斜板の傾斜角を０度にする
ことのできる可変容量コンプレッサを提案した。この可
変容量コンプレッサでは、傾斜角が０度になるように斜
板を構成するとともに、ケーシング室と吐出室とを連通
する通路を設け、さらにその通路を開閉する弁を設けて
いる。そして、コンプレッサオフ時に開閉弁を開いてケ
ーシング室と吐出室とを連通させて斜板の傾斜角を０度
にし、コンプレッサオン時に開閉弁を閉じてケーシング
室と吐出室とを遮断し、傾斜角０度の斜板を油圧アクチ
ュエータで強制的に０度以上の所定値まで傾動させると
ともに、ピストン室内とケーシング室内の差圧により斜
板の傾斜角を制御する。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この既
提案の可変容量コンプレッサにあっては、コンプレッサ
オフ時にケーシング内が吐出ポートあるいは吸入ポート
と遮断され、ケーシング内で冷媒や潤滑油の流れが生じ
なくなり、それらの温度が上がるおそれがある。

【０００６】

【発明の目的】本発明の目的は、斜板傾斜角を０度にで
き、しかも斜板傾斜角度０度の状態でケーシング内の冷
媒や潤滑油の温度が高くならないようにした可変容量コ
ンプレッサを提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】一実施例を示す図１およ
び図２により本発明を説明すると、本発明は、最小傾斜
角がほぼ０度である斜板２４と、吐出圧力をケーシング
１５内に導いて斜板２４の傾斜角を低減させ、吸入圧力
を導いて傾斜角を増大させる傾斜角制御手段３２と、傾
斜角制御手段３２とは別に設けられ、コンプレッサオフ
時は斜板２４がほぼ０度となるように吐出圧力をケーシ
ング１５内に導き、オン時は傾斜角制御手段３２により
斜板２４の傾斜角が増減されるように吐出圧力の導入を
停止する吐出圧力導入手段４７と、ほぼ０度状態にある
斜板２４を押動して０度より大きい所定値に設定保持す
る第１の位置と斜板２４がほぼ０度になることを許容す
る第２の位置との間で駆動されるアクチュエータ４１と
を具備する可変容量コンプレッサに適用される。そし
て、ケーシング１５内の冷媒温度または潤滑油温度に相
関する温度を検出する検出手段４９と、コンプレッサオ
フ時には検出された温度が所定値未満であればアクチュ
エータ４１を第２の位置に操作し所定値以上であればア
クチュエータ４１を少なくとも所定時間は第１の位置に
操作し、コンプレッサオン時には記アクチュエータ４１
を第１の位置に操作するアクチュエータ駆動制御手段６
０とを具備することにより、上記目的を達成する。

【０００８】

【作用】コンプレッサオフのときに吐出圧力導入手段４
７により吐出圧力がケーシング１５内に導入され、斜板
２４の傾斜角がゼロとなり、コンプレッサの吐出容量は
ゼロとなる。その状態でコンプレッサがオンされると、
アクチュエータ４１により斜板２４が駆動されその傾斜
角はゼロより大きな値となる。したがって、傾斜角制御
手段３２によりケーシング１５に吸入圧力が導かれると
斜板２４は容易にその傾斜角が大きくなる。そして、コ
ンプレッサオフ時でもケーシング１５内の冷媒や潤滑油
の温度が上昇して検出手段４９により検出されると、油
圧アクチュエータ４１は第１の位置に操作されて斜板２
４が０度よりも大きい所定の傾斜角に設定される。この
ため、ケーシング内で冷媒や潤滑油の流れが生じてそれ
らの温度上昇が防止される。

【０００９】なお、本発明の構成を説明する課題を解決
するための手段および作用の項では、本発明を分かり易
くするために実施例の図を用いたが、これにより本発明
が実施例に限定されるものではない。

【００１０】

【実施例】図１は本発明の可変容量コンプレッサの一実
施例を示す断面図である。図１において、可変容量コン
プレッサは、周方向の等角間隔位置を占めて軸方向に平
行な複数のシリンダ（ここでは、煩雑さを避けるために
１つだけを示す）１３を設けたシリンダブロック１２
と、このシリンダブロック１２の一方の端面を覆って内
部ケーシング室１５を形成するケーシング１４と、この
シリンダブロック１２の他方の端面に取付けられ、各シ
リンダ１３に対応する吸入ポート１７および吐出ポート
１８をそれぞれに形成したシリンダヘッド１６とからな
るコンプレッサ本体１１を有している。

【００１１】シリンダブロック１２の各シリンダ１３に
は、軸方向にストローク摺動可能なピストン１９が嵌装
され、後述するように、このピストン１９のストローク
作動に伴い、吸入ポート１７から吸入バルブを経て低温
低圧ガス状の冷媒を吸入し、これを加圧圧縮して高温高
圧ガス状の冷媒として吐出ポート１８に吐出する。この
シリンダブロック１２とケーシング１４との中心部間に
枢支されている回転軸２０は、ケーシング１４の外部で
Ｖプーリー２１を介して図示しないエンジンにより回転
駆動される。

【００１２】また、回転軸２０にはロータリドライブプ
レート２２がピボット支持され、軸方向に対する相対的
な傾斜角は最小吐出量から最大吐出量までの範囲に対応
して変更可能とされているとともに、０度にも設定可能
とされている。。このロータリドライブプレート２２の
シリンダ側端面には、スラスト軸受２３を介してノンロ
ータリワップル板２４が支承されている。

【００１３】ノンロータリワップル板２４の下方フォー
ク端部は、ケーシング室１５内に装架させた案内軸２５
上に摺動駒２６を介して摺動自在に係合され、その回転
作動のみを拘束している。このノンロータリワップル板
２４の端面と各シリンダ１３内のピストン１９との間は
ピストンロッド３０により連結され、ロータリドライブ
プレート２２の傾斜角の変化に対応してピストン１９の
作動ストローク、すなわち、コンプレッサ吐出容量を最
小値から最大値まで変化させ得るようになっている。な
お、符号２７は、ケーシング室１５内の下部に貯留され
た潤滑油である。

【００１４】ロータリドライブプレート２２が回転軸２
０により回転駆動されると、回転が拘束されているノン
ロータリワップル板２４によって、そのときにロータリ
ドライブプレート２２に与えられている傾斜角に対応し
た作動ストロークで、各シリンダ１３内のピストン１９
が往復作動され、吸入ポート１７から冷媒を吸込み加圧
圧縮して吐出ポート１８から吐出される。

【００１５】ここで、傾斜角、すなわち、ノンロータリ
ワップル板２４によって往復作動されるピストン１９の
作動ストロークは、シリンダヘッド１６内に設けられる
制御バルブ装置３２によりケーシング室１５内に吸入圧
力Ｐｓまたは吐出圧力Ｐｄを選択的に導入し、各ピスト
ン１９の前後の圧力差、換言すると、ピストン室内とケ
ーシング室１５内との圧力差を利用して、ロータリドラ
イブプレート２２の傾斜角を設定圧力に対応させて自動
的に調整することで制御される。

【００１６】制御バルブ装置３２は、図２に示すよう
に、吸入圧力Ｐｓをケーシング室１５内に導入する吸入
側バルブ３３と、吐出圧力Ｐｄをケーシング室１５内に
導入する吐出側バルブ３４と、これらの両バルブ３３，
３４を設定圧力によって切換制御する、例えば、圧力応
動ベローズを含んだ制御部３５とから成っている。

【００１７】コンプレッサでの吸入圧力Ｐｓが設定圧力
以上になると、図２（ａ）に示すように、制御部３５の
応動により吐出側バルブ３４を閉じ、吸入側バルブ３３
を開いて、吸入圧通路３６からケーシング室１５内に吸
入圧力Ｐｓを導入して、ロータリドライブプレート２２
の傾斜角を大きくして吐出量を増加させる。また、吸入
圧力Ｐｓが設定圧力以下になると、図２（ｂ）に示すよ
うに、制御部３５の応動により吸入側バルブ３３を閉
じ、吐出側バルブ３４を開いて、吐出圧通路３７からケ
ーシング室１５内に吐出圧力Ｐｄを導入して、ロータリ
ドライブプレート２２の傾斜角を小さくして吐出量を減
少させ、この操作を繰り返して、常時、吐出圧力Ｐｄを
設定圧力に維持させる。

【００１８】また以上のコンプレッサでは、ロータリド
ライブプレート２２の傾斜角が０度に設定されるが、こ
の状態で吸入圧力をケーシング室１５に導いても傾斜角
が増大しない。そこで、ノンロータリワップル板２４に
対向して油圧アクチュエータ４１を回転軸２０と一体的
に設け、傾転角をゼロの状態から大きくするときには、
そのアシストプランジャ４１ａでノンロータリワップル
板２４を押動して初期傾斜角（最小傾斜角）を与えるよ
うにしている。

【００１９】そのため、シリンダブロック１２の軸芯部
には、回転軸２０によって駆動されるギアポンプ４２が
配置されている。シリンダブロック１２には、ケーシン
グ室１５の底部に貯溜している油２７をギアポンプ４２
で吸い上げる吸入通路４３と、その吸入通路４３を開閉
する電磁式開閉弁４４が設けられている。また、ギアポ
ンプ４２の吐出ポートは回転軸２０の軸心に設けた通路
４５を介して油圧アクチュエータ４１に連通されてい
る。さらに、シリンダヘッド１６とシリンダブロック１
２には、吐出ポート１８をケーシング室１５に導く通路
４６が設けられ、シリンダブロック１２には通路４６を
開閉する電磁式開閉弁４７が設けられている。また、符
号４９はケーシング１５内の温度によってオン・オフす
る温度スイッチであり、ケーシング１５内の冷媒の温度
が所定値以上のときに閉じるように構成されている。

【００２０】図３は開閉弁４４，４７の駆動制御回路６
０を示す。電磁式開閉弁４４のソレノイド４４Ｓはリレ
ー４８の常開接点４８ＳＯを介して、電磁式開閉弁４７
のソレノイド４７Ｓはリレー４８の常閉接点４８ＳＣを
介してそれぞれバッテリ５０と接続されると共に、リレ
ー４８のコイル４８Ｃは、不図示のブロアファンをオン
・オフするファンスイッチ５１と、このスイッチ５１に
直列接続されコンプレッサをオン・オフするエアコンス
イッチ５２に直列接続され、これら直列回路の両端はバ
ッテリ５０と接地にそれぞれ接続される。さらに、温度
スイッチ４９で駆動されるリレー５３を設け、バッテリ
５０と接地間には温度スイッチ４９とリレーコイル５３
Ｃとを直列接続する。また、常閉接点４８ＳＣとソレノ
イド４７Ｓとの間と、常開接点４８ＳＯとソレノイド４
４Ｓとの間をリレー５３の常開接点５３ＳＯで接続す
る。なお、５４は、常開接点４８ＳＯが閉じ、常閉接点
４８ＳＣが開いているときにソレノイド４７Ｓを励磁さ
せないためのダイオードである。

【００２１】このように構成された可変容量コンプレッ
サの動作を説明する。ファンスイッチ５１またはエアコ
ンスイッチ５２が開放されているとリレー４８は非作動
で常閉接点４８ＳＣが閉じている。したがって、開閉弁
４７のソレノイド４７Ｓはリレー４８を介して通電され
て開閉弁４７が開放され、これにより吐出ポート１８と
ケーシング室１５とが通路４６を介して連通され、ケー
シング室１５内には吐出圧力Ｐｄが導かれる。そのた
め、ノンロータリワップル板２４はその傾斜角が０度の
状態になり、コンプレッサの吐出容量がゼロとなり回転
軸２０の回転にも拘らず、コンプレッサは冷媒を吐出し
ない。

【００２２】次に、ファン５１とエアコンスイッチ５２
が共に閉成されるとリレー４８は作動して、常閉接点４
８ＳＣが開き、常開接点４８ＳＯが閉じる。これによ
り、開閉弁４７が閉じて通路４６を介したケーシング室
１５と吐出ポート１８との連通は遮断されると共に、開
閉弁４４が開き、ギアポンプ４２は吸入通路４３から潤
滑油３１を吸入し吐出通路４５に油圧を吐出し、油圧ア
クチュエータ４１のアシストプラジャ４１ａを伸出させ
る。アシストプランジャ４１ａはノンロータリワップル
板２４を押動し、ノンロータリワップル板２４の傾斜角
は０度より大きい最小吐出容量を定める値となる。

【００２３】この状態で制御バルブ装置３２を経由して
吸入圧力Ｐｓがケーシング室１５に導かれれば、従来と
同様にピストン１９の前後に働く圧力差によりノンロー
タリワップル板２４の傾斜角は大きくなり、コンプレッ
サの吐出容量が増加する。そして、吐出圧力Ｐｄがケー
シング室１５に導かれれば傾斜角は小さくなる。一方、
ノンロータリワップル板２４の傾斜角がアシストプラン
ジャ４１ａで最小容量の値となっているときに、制御バ
ルブ装置３２を経由して吐出圧力Ｐｄがケーシング室１
５に導かれても、アシストプラジャ４１によりそれ以下
の傾斜角になることが阻止される。

【００２４】また、ノンロータリワップル板２４の傾斜
角が０度に設定されているとき、ケーシング室１５内の
冷媒温度あるいは潤滑油の温度が上昇して所定値を越え
ると、温度スイッチ４９が閉じてリレー５３が励磁さ
れ、リレー常開接点５３ＳＯが閉じる。これにより、リ
レー４８の常閉接点４８ＳＣ，リレー５３の常開接点５
３ＳＯ，ダイオード５４を通ってソレノイド４４Ｓに通
電され、開閉弁４４が開かれる。したがって、上述した
のと同様に、ギアポンプ４２の吐出圧力でアシストプラ
ンジャ４１が伸出してノンロータリワップル板２４が０
度状態から０度より大きい初期位置まで傾動される。そ
の結果、可変容量コンプレッサは冷媒を吐出するように
なり、ケーシング室１５内で冷媒が流れるから冷媒や潤
滑油の温度上昇が防止される。冷媒や潤滑油の温度が所
定値以下になると温度スイッチ４９が開き、ふたたび開
閉弁４４は閉じるからアシストプランジャ４１ａはノン
ロータリワップル板２４により押動されて収縮し、ノン
ロータリワップル板２４の傾斜角は０度に設定される。
なお、開閉弁４４を閉じるとギアポンプ４２の吸込み口
が塞がれるので各部のリークによって油通路４５の圧力
は低圧であり、プランジャ４１ａはノンロータリワップ
ル板２４により容易に押動される。

【００２５】このようにこの実施例によれば、コンプレ
ッサの機能を停止させるときにコンプレッサの吐出容量
がゼロになるようにノンロータリワップル板２４の傾斜
角をゼロに設定しても、再起動時にアシストプランジャ
４１ａによりノンロータリワップル板２４が押動され、
最小容量に対応する最小傾斜角に強制的に傾動される。
したがって、再起動が容易となり、従来不可欠であった
電磁クラッチが不要となる。さらに、ノンロータリワッ
プル板２４の傾斜角が０度の状態でケーシング室１５内
の冷媒や潤滑油の温度が上昇すると、温度スイッチ４９
が閉じてアシストプランジャ４１ａが伸出するから、ノ
ンロータリワップル板２４の傾斜角が０度よりも大きい
初期傾斜角になり、可変容量コンプレッサは冷媒を吐出
し、ケーシング室１５の冷媒や潤滑油に流れが生じる。
その結果、ケーシング室１５内の冷媒や潤滑油の温度上
昇が防止される。

【００２６】図４は、ケーシング室１５内の冷媒や潤滑
油の温度が上昇して温度スイッチ４９が閉じたときに、
制御回路５４により所定周期でリレー５３の常開接点５
３ＳＯをオン・オフさせ、ノンロータリワップル板２４
の傾斜角を０度と最小傾斜角との間で周期的に駆動する
ようにしたものである。すなわち、可変容量コンプレッ
サは吐出容量ゼロと最小吐出容量との間で運転される。
このように構成しても上記実施例と同様の作用効果が得
られる。またこの実施例によれば、上記実施例に比べて
消費馬力の点で有利となる。

【００２７】なお、傾斜角ゼロのノンロータリワップル
板２４を最小傾斜角に傾動する油圧アクチュエータは本
実施例に限定されず、油圧式以外のアクチュエータでも
よい。また、弁駆動制御回路６０の構成も上記実施例の
限定されない。

【００２８】以上の実施例の構成において、制御バルブ
装置３２が傾斜角制御手段を、開閉弁４７が吐出圧力導
入手段を、温度スイッチ４９が検出手段を、弁駆動制御
回路６０がアクチュエータ駆動制御手段をそれぞれ構成
する。

【００２９】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によ
れば、コンプレッサの吐出容量をゼロで運転していると
きにケーシング内の冷媒や潤滑油の温度が上昇すると、
吐出容量ゼロ運転を中止して所定量の冷媒を吐出するよ
うにしたので、ケーシング内の冷媒や潤滑油に流れが生
じてケーシング室内の冷媒や潤滑油の温度上昇を防止で
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を適用した可変容量コンプレ
ッサの概略構成を示す断面図

【図２】制御バルブ装置の各切換作動の態様を模式的に
示した説明図

【図３】その電気回路図

【図４】電気回路の他の例を示す図

【符号の説明】

１１：コンプレッサ本体 １２：シリンダブ
ロック １３：シリンダ １４：ケーシング １５：ケーシング室 １６：シリンダヘ
ッド １７：吸入ポート １８：吐出ポート １９：ピストン ２０：回転軸 ２２：ロータリドライブプレート ２４：ノンロータ
リワップル板 ３２：制御バルブ装置 ３６：吸入圧通路 ３７：吐出圧通路 ４１：油圧アクチ
ュエータ ４１ａ：アシストプランジャ ４２：ギヤポン
プ ４３，４５：油通路 ４４，４７：電磁
式開閉弁 ４６：吐出圧通路 ４８：リレー ４９：温度スイッチ ５１：ファンスイ
ッチ ５２：エアコンスイッチ ５３：リレー

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 冷媒を吸入ポートから吸込み加圧圧縮し
   て吐出ポートから吐出させるピストンと、 ケーシング内で回転軸と一体に回転するとともに前記ピ
   ストンのストローク量を可変にすべく傾斜角が調節可能
   でその最小傾斜角がほぼ０度である斜板と、 吐出圧力をケーシング内に導いて斜板の傾斜角を低減さ
   せ、吸入圧力を導いて傾斜角を増大させる傾斜角制御手
   段と、 前記傾斜角制御手段とは別に設けられ、コンプレッサオ
   フ時は前記斜板がほぼ０度となるように前記吐出圧力を
   ケーシング内に導き、オン時は前記傾斜角制御手段によ
   り斜板の傾斜角が増減されるように吐出圧力の導入を停
   止する吐出圧力導入手段と、 ほぼ０度状態にある斜板を押動して０度より大きい所定
   値に設定保持する第１の位置と斜板がほぼ０度になるこ
   とを許容する第２の位置との間で駆動されるアクチュエ
   ータとを具備する可変容量コンプレッサにおいて、 前記ケーシング内の冷媒温度または潤滑油温度に相関す
   る温度を検出する検出手段と、 コンプレッサオフ時には検出された温度が所定値未満で
   あれば前記アクチュエータを第２の位置に操作し所定値
   以上であれば前記アクチュエータを少なくとも所定時間
   は第１の位置に操作し、コンプレッサオン時には前記ア
   クチュエータを第１の位置に操作するアクチュエータ駆
   動制御手段とを具備することを特徴とする可変容量コン
   プレッサ。