JP2765057B2 - 可変容量圧縮機 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、車両用空調装置における冷媒ガスの圧縮
に使用される可変容量圧縮機に関するものである。

［従来の技術］ 従来のこの種の可変容量圧縮機としては、例えば実公
昭63−32933号公報に示すような構成のものが知られて
いる。

この可変容量圧縮機においては、吐出側高圧室とクラ
ンク室とを連通する連通路に圧力調整弁が設けられ、こ
の圧力調整弁の開閉によりクランク室の圧力が変更され
て、圧縮容量が制御されるように構成されている。又、
クランク室と吸入側低圧室との間には両室を連通するた
めの開口面積の変更可能は可変オリフィスが設けられ、
通常はこの可変オリフィスの開口面積が広くなる方向に
付勢され、クランク室の圧力の上昇に伴って可変オリフ
ィスの開口面積が狭くなるように構成されている。

［発明が解決しようとする課題］ ところが、この従来構成においては、圧力調整弁の閉
弁によりクランク室の圧力が低下されて、圧縮容量が最
大に設定されている状態から、例えば車両の急加速時に
はエンジンに作用する負荷を速やかに軽減するため、圧
縮容量を最小状態まで急激に変更する必要がある場合、
圧力調整弁の開弁によってクランク室の圧力が急上昇さ
れると、その圧力上昇に伴って可変オリフィスの開口面
積が狭くなる。このため、圧縮機の耐久性限界を越えて
クランク室の圧力が異常に上昇し、ハウジングと回転軸
との間のシール部分等に高圧が作用してシール性が悪く
なったり、ピストンロッドと揺動傾斜板及びピストンと
の連結部分等に過大な負荷が掛かって、それらの連結部
分が外れたりするという問題点があった。

さらに、クランク室の圧力が異常に上昇すると、これ
を適性圧力に下げて通常運転状態に復帰するのに時間が
かかり、冷房フィーリングが低下するという問題があっ
た。

この発明は、このような従来の技術に存在する問題点
に着目してなされたものであって、その目的とするとこ
ろは、例えば車両の急加速時など圧縮容量を最大設定状
態から最小状態へ急激に変更する必要がある場合、クラ
ンク室の圧力が所定値を越えて異常に上昇するのを防ぐ
ことができ、ハウジングと回転軸との間のシール部分等
に高圧が作用してシール性が悪くなったり、ピストンロ
ッドと揺動傾斜板及びピストンとの連結部分等に過大な
負荷が掛かって、それらの連結部分が外れたりするおそ
れを確実に防止し、さらに冷房フィーリングを向上する
ことができる可変容量圧縮機を提供することにある。

［課題を解決するための手段］ 上記の目的を達成するために、本発明の可変容量圧縮
機は、吸入室４と吐出室５とクランク室７とを設けると
ともに、前記吐出室５とクランク室７とを連通する給気
通路21には開閉弁22を設け、この開閉弁22の開閉により
クランク室７の圧力を変更して圧縮容量を制御するよう
にした可変容量圧縮機において、 前記クランク室７と吸入室４とを連通すべく設けられ
た抽気通路28と、前記抽気通路28の途中に形成された弁
収容室29と、前記弁収容室29内において第１開放位置
（第２図参照）、中間位置（第４図参照）及び第２開放
位置（第５図参照）の少なくとも三位置間で切替え配置
可能に設けられるとともに、前記クランク室７の圧力を
受けとめる端面を有する弁体33と、前記弁収容室29内に
設けられ、前記弁体33の端面が受ける圧力に抗する方向
に弁体を付勢するバネ37とを備えてなり、 前記弁体には、該弁体が前記第１又は第２開放位置に
あるときにクランク室７と吸入室４とを連通させる連通
孔35と、該弁体が前記中間位置にあるときにクランク室
７と吸入室４とを連通させる前記連通孔35よりも連通断
面積の小さな絞り36とが形成されており、前記弁体は、
クランク室７の圧力Pcが第１設定値Pc1以下のときには
前記第１開放位置に配置され、クランク室７の圧力Pcが
第１設定値Pc1を越えて第２設定値Pc2に達するまでの間
は前記中間位置に配置され、クランク室７の圧力Pcが第
２設定値Pc2以上となるときには前記第２開放位置に配
置されることを特徴とするものである。

［作用］ 上記のように構成された可変容量圧縮機において、吐
出室５とクランク室７とを連通する給気通路21に設けら
れた開閉弁22が開放又は閉塞されると、それに応じてク
ランク室７の圧力が上昇又は低下し圧縮容量が低減又は
増大される。その一方で、クランク室７と吸入室４とを
連通する抽気通路28の途中に形成された弁収容室29内に
は、弁体33とバネ37とが設けられている。弁体33はその
端面でクランク室７の圧力を受けとめており、バネ37は
弁体の端面が受ける圧力に応じてその受圧力に抗する方
向に弁体を付勢している。このため、弁体33は、その端
面の受圧力（クランク室７の圧力）の大きさとバネ37の
付勢力との間のバランスに基づいて、弁収容室29内にお
いて第１開放位置（第２図参照）、中間位置（第４図参
照）及び第２開放位置（第５図参照）の少なくとも三位
置間で切替え配置可能となっている。

即ち、クランク室７の圧力Pcが第１設定値Pc1以下の
ときには弁体33は第１開放位置に配置され、弁体33に形
成された連通孔35を介してクランク室７と吸入室４とが
連通されている。そして、圧縮容量時の低減時（開閉弁
の開放でクランク室圧力を迅速に上昇させたいとき）に
おいて、クランク室７の圧力が第１設定値Pc1から第２
設定値Pc2まで上昇される間は、弁体33の第１開放位置
から中間位置への切替え配置に伴い、弁体33に形成され
た絞り36介してクランク室７と吸入室４とが連通され
る。換言すれば、クランク室７と吸入室４とを連通する
抽気通路28の開口量が絞り36によって絞られて、圧縮容
量の変更が迅速に行われる。ここで、例えば車両の急加
速時などにエンジン負荷を低減する目的で圧縮容量を最
大設定状態から最小状態へ急激に変更する必要がある場
合に、開閉弁22が開放されてクランク室７の圧力Pcが第
２設定値Pc2を越えようとしたとき、弁体33は中間位置
から第２開放位置に切替え配置される。すると、再び弁
体33の連通孔35を介してクランク室７と吸入室４とが連
通されることになり、第２設定値Pc2を越える程度に高
まったクランク室７の内圧が吸入室４に迅速に逃がされ
クランク室７の圧力の異常上昇が抑制される。

［実施例］ 以下、この発明を具体化した可変容量圧縮機の一実施
例を、第１図〜第６図に基づいて詳細に説明する。

第１図において、１はシリンダブロックを示すもの
で、その右端面には弁板２を介してリヤハウジング３が
接合固定されている。吸入室４及び吐出室５はリヤハウ
ジング３内の外周部及び中央部に区画形成され、図示し
ない吸入口及び吐出口を介して外部冷媒回路に連結され
ている。フロントハウジング６はシリンダブロック１の
左端面に接合固定され、その内部にはクランク室７が形
成されている。

駆動軸８は一対の軸受９により、前記シリンダブロッ
ク１及びフロントハウジング６の中心部に回転可能に支
持されている。複数のシリンダ室10はシリンダブロック
１にその両端部を貫通して形成され、駆動軸８と平行に
延びている。ピストン11は各シリンダ室10内に往復摺動
可能に収容され、その左端面にはピストンロッド12が連
節されている。

吸入弁機構13は前記弁板２に設けられ、この吸入弁機
構13を介して吸入室４から各シリンダ室10の圧縮室内に
冷媒ガスが導入される。吐出弁機構14は弁板２に設けら
れ、各シリンダ室10の圧縮室内で圧縮された冷媒ガスが
この吐出弁機構14を介して吐出室５に導出される。

回転体15は前記駆動軸８に嵌合固定され、この回転体
15には連結ピン16により揺動傾斜板17が傾斜可能に連結
支持されている。案内ロッド18はクランク室７内に横架
され、この案内ロッド18により揺動傾斜板17の回転が規
制される。又、前記揺動傾斜板17には各ピストンロッド
12の左端部がそれぞれ連節され、駆動軸８の回転により
回転体15が回転されて、揺動傾斜板17が傾動されたと
き、ピストンロッド12を介してピストン11が往復動され
る。

そして、前記ピストン11の背面に作用するクランク室
７のクランク室圧力Pcの昇降に伴い、そのクランク室圧
力Pcとピストン11の前面に作用する圧縮室内の吸入圧力
Psとの差圧に応じて、ピストンストロークが変化し、前
記揺動傾斜板17の傾斜角が変わって圧縮容量Ｖが制御さ
れる。

膨出部19は前記リヤハウジング３の外側部に一体に形
成され、この膨出部19には弁収容室20が設けられてい
る。給気通路21は弁収容室20を介して吐出室５とクラン
ク室７とを連通するように、シリンダブロック１からリ
ヤハウジング３にわたって形成され、高圧の冷媒ガスが
吐出室５からこの給気通路21を介してクランク室７に供
給される。電磁開閉弁22は弁収容室20内に収容配置さ
れ、この電磁開閉弁22によって給気通路21が開閉制御さ
れる。

そして、前記電磁開閉弁22は中心に弁孔23aを透設し
た弁座23と、中心に挿通孔24aを透設した弁ケーシング2
4と、弁座23の弁孔23aと接離可能に対向するように弁ケ
ーシング24の挿通孔24aに往復動可能に挿通支持された
磁性体よりなる弁体25と、弁体25を弁孔23aと接合した
閉鎖位置に付勢保持するためのコイルバネ26と、弁体25
をコイルバネ26の付勢力に抗して弁孔23aから離間した
開放位置に移動させるための電磁コイル27とから構成さ
れている。

抽気通路28は前記クランク室７と吸入室４とを連通す
るように、シリンダブロック１及び弁板２に形成され、
そのクランク室７側の端部には弁収容室29が設けられて
いる。制御弁30は弁収容室29内に設けられ、この制御弁
30によりクランク室７のクランク室圧力Pcに応じて抽気
通路28の開口量が変更される。そして、圧縮機の運転中
に、シリンダ室10の圧縮室内からシリンダ室10の内周面
とピストン11の外周面との間の細隙を介してクランク室
７内にブローバイされる冷媒ガスが、この抽気通路28を
通って吸入室４内に還元される。

そこで、前記制御弁30の構成を詳述すると、第２図〜
第５図に示すように、前記弁収容室29は断面円形状に形
成され、その一端においてクランク室７に開口されてい
る。第１及び第２環状凹所31,32は弁収容室29の周面に
所定間隔をおいて形成され、抽気通路28を介して吸入室
４に連通されている。スプール状の弁体33は弁収容室29
内に移動可能に収容され、その外周には各環状凹所31,3
2に対応可能な環状溝34が形成されている。

連通孔35は弁体33の中心に形成され、この連通孔35を
介して弁体33のクランク室７側の端面と環状溝34とが連
通されている。絞り用溝36は弁体33の外周面に形成さ
れ、この絞り用溝36を介して弁体33のクランク室７側の
端面と前記第１環状凹所31とが連通可能になっている。
コイルバネ37は弁収容室29の奥部と弁体33との間に介装
され、このコイルバネ37により第２図に示すように、常
には弁体33がストップリング38と係合する左端位置に付
勢保持されている。

そして、前記弁体33は、そのクランク室７側の端面に
作用するクランク室圧力Pcと、他端面に作用するコイル
バネ37の付勢力に抽気通路28を介して作用する吸入室４
の吸入圧力Psを加えた合力との差圧により、弁収容室29
内で左右に移動され、その移動位置に応じて抽気通路28
の開放量の調整が行われる。

次に、前記のように構成された可変容量圧縮機につい
て動作を説明する。

さて、この圧縮機の停止時には、電磁開閉弁22が閉鎖
状態にあり、クランク室７のクランク室圧力Pcが吸入室
４の吸入圧力Ps及び吐出室５の吐出圧力Pdとほぼ同一圧
力で、第６図に示す第１設定値Pc1以下になっている。
このときには、第２図に示すように、制御弁30における
弁体33がコイルバネ37の付勢力によりストップリング38
と係合する左端位置に配置されて、弁体33の環状溝34が
第１環状凹所31に合致し、抽気通路28が開放状態にあっ
て、クランク室７が連通孔35、環状溝34、第１環状凹所
31及び抽気通路28を介して吸入室４と連通されている。

この状態で、エンジンの動力により駆動軸８が回転さ
れると、回転体15及び連結ピン16を介して揺動傾斜板17
が回転規制状態にて傾動される。それにより、ピストン
ロッド12を介して各ピストン11が往復動され、冷媒ガス
が吸入室４から吸入弁機構13を介してシリンダ室10の圧
縮室内に吸入されて、その圧縮室内で圧縮された後に、
吐出弁機構14を介して吐出室５に圧送される。

そして、圧縮機の起動初期において、冷房しようとす
る車両室内の温度が高くて冷房負荷が大きい場合には、
電磁開閉弁22が閉鎖状態にあり、クランク室圧力Pcが吸
入圧力Psよりも若干高くて、その差圧が設定値よりも小
さい状態に保たれるため、ピストン11が最大ストローク
にて往復動されて、揺動傾斜板17の傾斜角が大きい状態
で圧縮容量Ｖが最大の運転が行われる。

又、この最大容量運転時には、クランク室圧力Pcが第
１設定値Pc1以下となっているため、制御弁30は前述し
た停止時と同様に、抽気通路28を開放した状態にある。
従って、圧縮運転に伴い各シリンダ室10の圧縮室内か
ら、そのシリンダ室10の内周面とピストン11の外周面と
の間の細隙を介してクランク室７内にブローバイされる
冷媒ガスは、抽気通路28を通して吸入室４内に還元され
る。

このように圧縮機の運転が行われ、車両室内の温度が
低下して冷房負荷が小さくなると、電磁開閉弁22が開放
され、高圧の冷媒ガスが吐出室５から給気通路21を介し
てクランク室７内に供給されて、圧縮容量Ｖが減少され
る。この圧縮運転に伴ってクランク室圧力Pcが上昇する
が、そのクランク室圧力Pcが第１設定値Pc1を越えてそ
れよりも大きな第２設定値Pc2に達するまでの間は、第
４図に示すように、制御弁30における弁体33がコイルバ
ネ37の付勢力に抗して右方に移動されて、クランク室７
が絞り用溝36及び第１環状凹所31を介して抽気通路28に
連通され、絞り用溝36によって抽気通路28の開口量が絞
られる。従って、抽気通路28を通って吸入室４に還元さ
れる冷媒ガスの量が制限され、圧縮容量Ｖの減少変更が
迅速に行われる。

さらに、車両のキックダウン運転時等において、エン
ジンに掛かる負荷を低減するために、圧縮容量Ｖを最大
状態から最小状態へ急激に変更する必要がある場合に
は、電磁開閉弁22が最大開放状態にされ、高圧の冷媒ガ
スが吐出室５から抽気通路28を介してクランク室７内に
過剰に供給されて、クランク室圧力Pcが急激に上昇され
る。このようにクランク室圧力Pcが上昇されて第２設定
値Pc2以上になると、第５図に示すように、制御弁30の
弁体33が右端位置まで移動されて、弁体33の環状溝34が
第２環状凹所32に合致し、連通孔35、環状溝34及び第２
環状凹所32を介して抽気通路28が開放される。

このため、クランク室７内に過剰に供給された冷媒ガ
スは、抽気通路28を通って吸入室４内に導出され、第６
図に実線で示すようにクランク室圧力Pcが所定値Pc2を
越えて異常に上昇するのが防止される。従って、フロン
トハウジング６と駆動軸８との間のシール部分等に高圧
が作用してシール性が悪くなったり、ピストンロッド12
と揺動傾斜板17及びピストン11との連結部分等に過大な
負荷が掛かって、それらの連結部分が外れたりするおそ
れを確実に防止することができる。

さらに、前記クランク室の圧力Pcが従来のように第６
図の二点鎖線で示すように異常に上昇すると、適性圧力
に下がり、必要な圧縮容量が得られるまでに時間を要す
るが、この実施例ではクランク室圧力がPc2以上にはな
らないので、必要圧縮容量が得られるまでの時間が短か
くなり、冷房フィーリングを向上することができる。

［発明の効果］ この発明は、以上説明したように構成されているた
め、圧縮容量を最大設定状態から最小状態へ急激に変更
する必要がある場合、クランク室の圧力が所定値を越え
て異常に上昇するのを防ぐことができ、ハウジングと回
転軸との間のシール部分等に高圧が作用してシール性が
悪くなったり、ピストンロッドと揺動傾斜板及びピスト
ンとの連結部分等に過大な負荷が掛かって、それらの連
結部分が外れたりするおそれを確実に防止し、さらに冷
房フィーリングを向上することができるという優れた効
果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明を具体化した可変容量圧縮機の一実施
例を示す断面図、第２図はその制御弁部分を拡大して示
す部分断面図、第３図は第２図のＡ−Ａ線における部分
断面図、第４図及び第５図は第２図に対応して弁体の動
作状態を順に示す部分断面図、第６図はこの実施例の圧
縮機におけるクランク室圧力及び圧縮容量の変化状態を
示すグラフである。 ４……吸入室、５……吐出室、７……クランク室、21…
…給気通路、22……電磁開閉弁、28……抽気通路、29…
…弁収容室、30……制御弁、33……弁体、35……連通
孔、36……絞りとしての絞り用溝、37……バネ、Pc1…
…第１設定値、Pc2……第２設定値。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】吸入室と吐出室とクランク室とを設けると
   ともに、前記吐出室とクランク室とを連通する給気通路
   には開閉弁を設け、この開閉弁の開閉によりクランク室
   の圧力を変更して、圧縮容量を制御するようにした可変
   容量圧縮機において、 前記クランク室と吸入室とを連通すべく設けられた抽気
   通路と、 前記抽気通路の途中に形成された弁収容室と、 前記弁収容室内において第１開放位置、中間位置及び第
   ２開放位置の少なくとも三位置間で切替え配置可能に設
   けられるとともに、前記クランク室の圧力を受けとめる
   端面を有する弁体と、 前記弁収容室内に設けられ、前記弁体の端面が受ける圧
   力に抗する方向に弁体を付勢するバネとを備えてなり、 前記弁体には、該弁体が前記第１又は第２開放位置にあ
   るときにクランク室と吸入室とを連通させる連通孔と、
   該弁体が前記中間位置にあるときにクランク室と吸入室
   とを連通させる前記連通孔よりも連通断面積の小さな絞
   りとが形成されており、 前記弁体は、クランク室の圧力が第１設定値以下のとき
   には前記第１開放位置に配置され、クランク室の圧力が
   第１設定値を越えて第２設定値に達するまでの間は前記
   中間位置に配置され、クランク室の圧力が第２設定値以
   上となるときには前記第２開放位置に配置されることを
   特徴とする可変容量圧縮機。