JP2805960B2 - 段階可変容量型斜板式圧縮機 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、ロード及びアンロード切替え機構を装備し
た斜板式圧縮機、詳しくは後部吐出室に設けたロード及
びアンロード切替え機構の切替え操作を介して、冷房負
荷に対応した吐出容量を段階的に得るように構成した斜
板式圧縮機の改良に関する。

［従来の技術］ 斜板式圧縮機において、電極クラッチを断続すること
なくその吐出容量を変化させる方法の一つとして、一方
の吐出室（圧縮機の構造上の制約から後部吐出室が選択
される）にロード及びアンロード切替え機構を設け、同
機構の切替え操作を介して100％容量運転から50％容量
運転に切替える方法がある。そして切替え操作を制御す
る一般的方法して、冷房負荷の検出指令信号を介して行
う外部制御方法が知られている。

第２図は外部制御方法の具体的構造を示すものであっ
て、圧縮機の後部吐出室18Rには駆動軸２の後端と対向
させて後部吐出弁14R及びリテーナ26を固着したプラン
ジャ24が、その背面側に作用する容量制御室25圧力によ
って進退動可能に配設され、該後部吐出室18Rは後部弁
板10Rに貫設された逃し孔21の開閉により駆動軸２の軸
受16を介して斜板室４に連通可能となされている。そし
て該プランジャ24はその前面に介装された復帰ばね28に
より常に容量制御室25方向、つまり後部吐出弁14が弁座
から遊離し、逃し孔21が開放される向きに付勢され、一
方、容量制御室25は制御弁（電磁弁）Ｆの切替えにより
管路ａ又は管路ｂを介して後部吸入室17R又は前部吐出
室18Fと選択的に連通可能となされており、制御圧力と
して吐出圧力が供給されたときには復帰ばね28の付勢力
に抗してプランジャ25が押動され、後部吐出弁14の着座
と逃し孔21の閉止が完行される。すなわち冷房負荷の検
出指令に押動する制御弁によりロード及びアンロード切
替えが達成しうるよう構成されている。

上述したようにこの種圧縮機は、電磁クラッチを断続
することなく冷房負荷に応答して吐出容量を二様に変化
させうる利点はあるものの、段階的な容量変化に限られ
るところにいささが難がある。

そこで容量変化の不連続性を補うべく圧縮機に至る吸
入管路40中に吸入絞り弁30を配備し、冷房負荷に追従す
る吸入圧力の変動に応答して、その流路面積を自動調節
可能とした方式も提案されている。第２図に併せて例示
したこの吸入絞り弁30は、入口部と対向させて進退自在
なスプール31が嵌挿され、該スプール31のボトム側は大
気雰囲気中にばね32を介装した対抗圧力室33に形成さ
れ、一方、該スプール31のヘッド側の一端にはベローズ
34を介して吸入圧力が導入される吸入圧力室35が設けら
れており、両圧力室33、35間の差圧の変化に応動するス
プール31によって絞り部36の流路面積が調節されるよう
構成されている。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、上記吸入絞り弁30を装備した圧縮機で
は、実質的に最大の冷房能力を必要とする環境下におい
ても、例えばエンジン回転数に付随して圧縮機が高速回
転に移行し、これに伴って圧縮機の吸入量が増大する
と、必然的に吸入圧力の低下を来して吸入絞り弁30は流
路面積を縮小すべく作動する。つまり最大の冷房能力が
要求される100％容量運転時に、外的環境条件以外の要
因によって圧縮機の容量が低下し、冷房能力が不足する
といった事態が生じる。

また、第３図は例えば炎天下の停車により高温となっ
た車室内を急冷する場合の傾向を示すものであって、こ
の場合、上記吸入絞り弁30は容量変化の不連続性を補う
という本来的な使命から、絞り開始時の吸入圧力が応分
に高く設定されているため、図中、T₁の時点から破線で
示す絞りが発動し、結果的に吸入絞り弁30を装備しない
圧縮機と比較して設定温度到達時間にラグタイムＬを生
じる。すなわち、この種圧縮機はエンジン負荷の小さい
50％容量運転で安定した冷房状態を維持し、100％容量
運転では急速冷房を着実に達成するところに本質的な特
長を有するものであるが、上記吸入絞り弁30の存在がか
かる急速冷房を逆に阻害するといった一面も併せ持つこ
とになる。

本発明は、圧縮機の容量切替えに連動して、100％容
量運転時における吸入絞り機能を選択的に拘禁すること
を解決すべき技術課題とするものである。

［課題を解決するための手段］ 本発明は上記課題解決のため、圧縮機に至る吸入管路
中（圧縮機に直結されるものを含む）に吸入絞り弁を配
設し、該吸入絞り弁は吸入圧力と対向ばね力との圧力均
衡によって流路面積を調節するスプールと、該スプール
を流路面積拡張側へ独立的に付勢する変圧室とを内装す
るとともに、該変圧室には圧縮機の容量制御室へ供給さ
れる制御圧力を同期的に導入すべく構成するという新規
な技術手段を採用している。

［作用］ 冷房負荷が大きく、これを検出した指令信号により制
御弁が切替えられて容量制御室に吐出圧力（制御圧力）
が供給されると、プランジャの進動を介した逃し孔の閉
止と後部吐出弁にかかわる機能の正常化によって圧縮機
は100％容量運転となるが、このとき吸入絞り弁の変圧
室にも容量制御室へ供給される制御圧力が同期的に導入
され、その極端な圧力差がスプールを流路面積拡張側端
へ偏在させて自由動を封じるので、圧縮機が100％容量
運転の間、吸入絞り機能は完全に拘禁される。

その後、上記100％容量運転の継続により冷房負荷が
小さくなり、これを検出した指令信号により制御弁が切
替えられると、容量制御室には代って吸入圧力（制御圧
力）が供給され、この代替制御圧力に打勝った復帰ばね
の付勢力がプランジャを退動させるので、逃し孔の開放
と後部吐出弁の遊離を伴って圧縮機は50％容量運転に移
行する。そしてこのとき吸入絞り弁の変圧室に導入され
る制御圧力も同時に吸入圧力に置替えられて、それまで
の極端な圧力差に基づくスプールの拘束は解除され、吸
入圧力の変化に追従するスプールの進退動により本来的
な吸入絞り機能が復活する。

［実施例］ 以下に本発明の具体的な実施例を第１図に基づいて説
明する。

図において圧縮機のシリンダブロック１は前後のシリ
ンダブロック1F、1Rからなり、両シリンダブロック1F、
1R内にはその中心部に位置して軸孔２′が貫設され、同
軸孔２′には軸受16、16を介して駆動軸２が回転自在に
支承されるとともに、該駆動軸２はその一端に配設され
た電磁クラッチ（図示せず）の接続及び離断を介してエ
ンジンに連結駆動可能に装設されている。また、上記軸
孔２′の周辺部には適数個のボア３が同軸孔２′に囲撓
し、かつ斜板室４を挟んで前後一対をなすように分割し
て設けられ、各ボア３内には両頭ピストン５が嵌挿され
ている。そして上記斜板室４内には駆動軸２に固着され
た斜板６が揺動回転自在に設けられ、該斜板６は上記両
頭ピストン５にボール７及びシュー８を介して係留さ
れ、該斜板６の揺動回転は各ピストン５に対して往復運
動として伝達される。15Fは前後弁板10Fを間に挟んで前
部シリンダブロック1Fの開口端を閉塞する前部ハウジン
グ、15Rは同じく後部弁板10Rを間に挟んで後部シリンダ
ブロック1Rの開口端を閉塞する後部ハウジングであっ
て、両ハウジング15F、15Rには上記各ボア３と対応して
前後の吸入室17F、17Rと前後の吐出室18F、18Rが環状の
画壁を隔てて同心円状に配置されている。すなわち、各
吐出室18F、18Rは中心部に位置し、各吸入室17F、17Rは
該吐出室18F、18Rを囲撓するよう外周部寄りに位置して
設けられ、同時に吸入室17F、17Rは斜板室４と連通せし
められている。そして前後の弁板10F、10Rには上記吸入
室17F、17Rと対応して吸入口11F、11Rが、また、吐出室
18F、18と対応して吐出口12F、12Rがそれぞれ開口さ
れ、吸入口11F、11Rにはボア３側に位置して吸入弁13
F、13Rがピストン５の吸入行程を介して開閉自在に設け
られ、一方、吐出口12F、12Rには吐出室18F、18R側に位
置して吐出弁14F、14Rがピストン５の吐出行程を介して
開閉自在に設けられている。

上記後部弁板10Rの中心部には後部吐出弁14Rによって
覆閉可能な逃し孔21が貫設され、後部シリンダブロック
1Rには該逃し孔21と対応してばね受け座22が設けられる
とともに、該ばね受け座22の底部に開設された通気口2
2′及び駆動軸３の軸受16を介して上記後部吐出室18Rは
斜板室４に連通可能となされている。また、後部吐出室
18Rには上記逃し孔21と同一軸心上にプランジャ24が進
退自在に設けられ、該プランジャ24の後背面と後部ハウ
ジング15Rの内壁部との間には容量制御室25が形成され
ている。そしてプランジャ24の前面にはリテーナ26と後
部吐出弁14Rがボルト27を介して締結され、該プランジ
ャ24と上記ばね受け座22間には復帰ばね28が介装され
て、プランジャ24は該復帰ばね28により常に容量制御室
25方向、つまり後部吐出弁14Rが弁座から遊離し、逃し
孔21が開放される向きに付勢されている。一方、上記制
御室25は冷房負荷の検出指令に応動する制御弁（電極
弁）Ｆの切替えにより管路ａ又は管路ｂを介して後部吸
入室17R又は前部吐出室18Fと選択的に連通可能となされ
ており、制御圧力として吐出圧力が供給されたときには
上記復帰ばね28の付勢力に抗してプランジャ24が押動さ
れ、後部吐出弁14Rの着座と逃し孔21の閉止が完行され
る。

しかして本発明の要部をなす吸入絞り弁50は、図示し
ない蒸発器から圧縮機に至る吸入管路40中若しくは圧縮
機に直結される形態で配設されている。該吸入絞り弁50
は蒸発器側の入口部と対向させて進退自在なスプール51
が密嵌され、該スプール51のボトム側は大気雰囲気中に
ばね52を介装した対抗圧力室53に形成され、一方、該ス
プール51のヘッド側の一端にはベローズ54を介して独立
的に制御圧力が導入される変圧室55が冷媒流路とは隔絶
した状態で設けられている。そして該変圧室55に結合さ
れた導圧管路ｄは上記盛挙弁Ｆと容量制御室25とを結ぶ
管路ｃに連結されており、スプール51のヘッド側に作用
する吸入圧力及び制御圧力と、同ボトム側に作用する対
抗圧力室53圧力との差圧の変化に追従する該スプール51
の進退動によって、絞り部56の流路面積が可変調節され
るよう構成されている。なお、51aはスプール51の進動
端を規制する突子である。

本発明は上述のように構成されており、冷房負荷が大
きい状態においては、車室温度、蒸発器出口圧力などか
ら冷房負荷を検出した指令信号により制御弁Ｆは管路
ｂ、ｃを導通するように切替えられるので、容量制御室
には同管路ｂ、ｃを経て前部吐出室18F内の吐出圧力が
供給され、プランジャ24は復帰ばね28の付勢力に抗して
図示のように進動する結果、後部吐出弁14Rはリテーナ2
6と共に正規の状態で後部弁板10Rに着座し、後部吐出室
18Rを低圧域と連通する逃し孔21も同時に閉止される。
したがって両頭ピストン５の往復動により前後のボア３
内において正常な圧縮作用が行われ、圧縮機は100％容
量運転状態にある。

このとき吸入絞り弁50の変圧室55には、管路ｃから分
岐した導圧管路ｄを介して同様に高圧の吐出圧力が導入
されるので、この吐出圧力が対抗圧力室53の圧力に一方
的に打勝って、スプール51は突子51aにより規制される
極限まで進動し、絞り部56の流路面積は最大限に拡張さ
れる。そしてこのように変圧室55に高圧の制御圧力が導
入されている間は、対抗圧力室53との極端な圧力差によ
ってスプール51の動きは進動姿勢のままに封じられ、吸
入圧力の変化に追従する吸入絞り機能は完全に拘禁され
る。換言すれば圧縮機が100％容量で運転されている間
は、吸入絞りの無能化を図って圧縮機の能力をフルに発
揮させるものである。

しかして上記100％容量運転の継続によって冷房負荷
が順次小さくなり、例えば車室内が設定温度に達したこ
とを検出した指令信号に基づいて制御弁Ｆが切替えられ
ると（第３図に示すT₂の時点）、管路ａ、ｃの導通によ
って容量制御室25には後部吸入室17Rから吸入圧力が供
給される。このように容量制御室25に供給される制御圧
力が低圧に切替わると、逆に対抗する復帰ばね28の付勢
力がこれに打勝ってプランジャ24を退動させる結果、後
部吐出弁14Rは弁座から遊離し、同時に開放される逃し
孔21を介して後部吐出室18Rは低圧域（斜板室４）と連
通される。かくて後部の各ボア３に関する圧縮作用は完
全に無能化され、圧縮機は半減容量つまり50％容量運転
に移行する。

上述したように容量制御室25に供給される制御圧力が
吸入圧力に切替わると、導圧管路ｄを経て吸入絞り弁50
の変圧室55に導入される制御圧力も同時に吸入圧力とな
り、それまでの極端な圧力差に基づく偏位姿勢から開放
されたスプール51は、ヘッド側に作用するトータル的な
吸入圧力と、対抗圧力室53の圧力との差圧に正常に応動
することになって、本来的な吸入絞り機能がここに復活
する。したがって50％容量に吸入絞り機能を複合させた
圧縮機の経済運転により、その後の安定した冷房状態が
維持される。

［発明の効果］ 以上詳述したように本発明によれば、とくに急速冷房
の要求される100％容量運転時には、吸入絞りの発動を
抑えて圧縮機の能力をフルに発揮させ、安定冷房の状態
では50％容量運転に吸入絞り機能を加えて容量変化の不
連続性を補足するので、不本意な冷房能力の不足に生じ
ることなく、円滑、かつ経済的な圧縮機の容量制御を遂
行することができる。しかも吸入絞りの作動範囲が実質
的に縮小されることは、吸入絞り弁の設計により広範な
自由度を与えうる見逃し難い効果も付随する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す圧縮機の断面図、第２
図は従来の同型圧縮機を示す断面図、第３図は急速冷房
時の温度と時間の関係を示す線図である。 18R……後部吐出室、21……逃し孔 24……プランジャ、25……容量制御室 28……復帰ばね、50……吸入絞り弁 51……スプール、55……変圧室 Ｆ……制御弁

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】後部吐出室に低圧域と連通するを逃し孔を
   設けて、同逃し孔を開閉するプランジャを進退動可能に
   配設し、該プランジャをその背面に作用する容量制御室
   圧力と同前面に作用する復帰ばね力とによって作動せし
   めるとともに、上記容量制御室には冷房負荷の検出指令
   に応動する制御弁により、吐出圧力と吸入圧力とを選択
   的に供給するようにした段階可変容量型斜板式圧縮機に
   おいて、上記圧縮機に至る吸入管路中に吸入絞り弁を配
   設し、該吸入絞り弁は吸入圧力と対向ばね力との圧力均
   衡によって流路面積を調節するスプールと、該スプール
   を流路面積拡張側へ独立的に付勢する変圧室とを内装す
   るとともに、該変圧室には上記容量制御室へ供給される
   制御圧力を同期的に導入すべく構成したことを特徴とす
   る段階可変容量型斜板式圧縮機。