JPH0245667A - エアコン用のコンプレッサの液圧駆動装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はエアコン用コンプレッサの液圧駆動装置に関し
、より詳しくは、冷房環境条件に対応した冷房能力制御
機構に関する。

〔従来の技術と問題点〕

従来のエアコン用コンプレッサで、例えば自動車用のも
のは電磁クラッチを介して、エンジンにより回転駆動さ
れるが、搭載場所の制約やエンジン低回転時の冷房能力
不足、高回転時の損失動力の増大と言った問題から、 コンプレッサをエンジンから切り離し、別の駆動方式に
よりエンジン回転数とは無関係に回転駆動することが望
まれている。それに対して、例えば、特開昭４９−３９
８０８号公報では小型の固定容量ポンプと大型の可変容
量ポンプにより油圧モータを回転駆動し、コンプレッサ
をエンジンから切り離し、定速回転させる機構が開示さ
れているが、構成が複雑であり、コンプレッサ回転数が
冷房環境と無関係に一定であるため、車室内の吹出温度
調節をするには温風と冷風の混合を行なったり、膨張弁
により循環冷媒量を制御しなければならず、さらに構成
が複雑になってしまう。それに対して、例えば特開昭６
１−６０３１４号公報に示す様に、電磁比例流量制御弁
や電磁比例可変容量ポンプによりコンプレッサ回転速度
を制御する機構が考えられているが、例えば、乗員が設
定する吹出設定温度に対応して電磁比例流量制御弁を制
御し、コンプレッサ回転速度を制御すると、乗車直後の
クールダウン時には、冷房能力を増大させて空気温度を
急降下させる必要があるにもかかわらず、その必要性に
見合うほどコンプレッサの回転数が高くなく、冷媒ガス
の循環量が少いため、冷房能力が不足となる傾向があり
、逆に空気温度が低い場合は、コンプレッサが過冷却運
転となって、エバポレータが着霜、氷結してしまうこと
がある。その対策として、圧力検出器により冷媒ガス圧
を検出したり、温度検出器により冷媒温度を検出し、電
磁比例弁により、コンプレッサ回転数を補正することが
考えられるが、センサ類が必要となるため、システム構
成が複雑となりコスト上昇をまねいてしまう。

本発明は以上の問題点に鑑がみ、簡素な構成で、冷房環
境条件に対応した冷房能力制御機構を提供するものであ
る。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明の構成は、液圧ポンプと、前記液圧ポンプにより
駆動される液圧モータと、前記液圧モータにより駆動さ
れる冷媒のコンプレッサと、前記液圧ポンプと前記液圧
モータを連結する液圧通路に挿入され、前記液圧モータ
の人口側圧力を導入する圧力室を付設されると共にその
圧力に対向する弾性力を生じる弾性体によって支持され
るスプールを有し、前記圧力室の圧力が増大したとき、
前記弾性体の弾性力に抗して前記スプールを移動させて
液圧ポンプから液圧モータへの流路面積を増大させ、逆
に、前記圧力室の圧力が減少したとき、前記弾性体の弾
性力によって前記スプールを移動させて前記流路面積を
減少させるようにした圧力感応可変絞りとを有すること
を特徴とするエアコン用コンプレッサの液圧駆動装置に
ある。

〔作　用〕

第８図に、熱負荷が一定の場合のポンプ吐出流量と車室
内吹き出し温度の相関を示す。ポンプ吐出流量が増加す
ると、液圧モータ、コンプレッサの回転速度が増加し、
冷媒の循ＩＩＩが増えるため車室内吹き出し温度は低く
なる。熱負荷が大きくなると（Ｗ＋の場合）、冷媒の循
環量が相対的に足りなくなるため、車室内吹き出し温度
は高くなってしまう。

したがって、冷房負荷が小さくなったときに過冷却を防
ぐには冷媒の循環量を減じ、逆に冷房負荷が大きくなっ
たときに空気温度の上昇を防ぐには冷媒の循環量を増加
させればよいことになる。

乗車直後のクールダウン時やエバポレータで熱交換され
る空気温度が高い時は、コンプレッサに吸入される冷媒
ガスの圧力が高いため、圧縮比が高くなり、コンプレッ
サの駆動トルクが増加し、液圧モータの作動圧も上昇す
る。本発明の装置にふいては、圧力感応可変絞りの圧力
室には液圧モータの作動圧が導かれてあり、この作動圧
が上昇すると弾性体の付勢力に抗してスプールを移動さ
せ、可変絞りの流路面積を増大させるので、オイルポン
プから液圧モータへ送られるオイルの流量も増加し、そ
の結果、液圧モータの回転数が上昇して、液圧モータに
駆動されるコンプレッサによる冷媒の循環量が増加し、
冷房能力が向上する。

逆に、冷房負荷が小さい場合は、コンプレッサに吸入さ
れる冷媒ガスの圧力が低くなり、コンプレッサにおける
圧縮比が低くなるため、コンプレッサの駆動トルクは減
少し、液圧モータの作動圧力は低下する。従って、圧力
感応可変絞りの圧力室の圧力が低下するので、スプール
がスプリングに押されて上記と反対の方向に移動し、可
変絞りの流路面積を減少させ、オイルポンプから液圧モ
ータへ送られるオイル流量が減少する結果、液圧モータ
とそれによって駆動されるコンプレッサの回転数が低下
し、冷媒の循環量が減少して冷房能力が低下する。それ
によって、冷房負荷が小さい場合の過冷却を防止するこ
とができるので、前記の従来の技術の問題点が解消する
。

〔実施例〕

まず、本発明の第１実施例として、第１図に示された自
動車のエアコン用コンプレッサの油圧駆動機構について
説明する。

１は可変容量型のオイルポンプ、２は駆動源をなす電動
モータ、３・４は偏心量制御用アクチュエータであって
、可変容量型オイルポンプ１の吐出油路９は圧力感応可
変絞り１０の上流側と、電磁可変絞り１００の上流側と
、四方切換弁２２に連通している。圧力感応可変絞り１
０と電磁可変絞り１００の下流側は油路３０と連通し、
油路３０は油圧モータ５０の上流側に連通している。切
換弁４０はコンプレッサが駆動されない場合に、吐出油
路９をドレンに連通させる切換弁である。油圧モータ５
０の下流側は油路３１に連通し、油路３１はタンク８に
連通している。圧力感応可変絞り１０の詳細構成を第２
図〜第５図に示す。スプール１２はカラー１３内を摺動
可能に配置され、スプール端部１２ｂはスプリング１１
と当接しており、スプール１２は図中右向きの付勢力を
受けている。又、スプール端部１２ｂはストッパの役目
ももつ。スプール１２の中央部の径は小さくなっており
、カラー１３に設けられた穴部１３ａ＝１３ｂとともに
流路を構成する。カラー１３はハウジングＡに嵌合され
、端部はプラグ１４と当接し、ハウジングに固定される
。プラグ１４には穴部１４ａが設けられ、プラグ１４内
部の圧力室１日はタンク８と連通している。プラグ１４
にはｏリング１５が装着され、液密を保っている。スプ
ール１２の右側に設けられた圧力室１７は、油路３ｏと
連通し、油圧モータ５０の作動圧力が導びかれている。

電磁可変絞り１００は起磁力を発生するコイル部１０１
、磁路を構成するステータ部１０２、可動部であるアー
マチャ部１０３、磁力とは反対向きの付勢力をアーマチ
ャ部１０３に与えるスプリング１０４からなり、車室内
の吹出温度設定スィッチ１１００信号に基づきコイル部
１０１への通電電流を制御するＥＣＵ　（電子制御ユニ
ッ））　　１１１により駆動される。電磁可変絞り１０
０のアーマチャ部１０３の図中右端側にはスプール部１
０３ａが形成され、スプール部１０３ａの中央部は径が
小さくなっており、ハウジングに設けられた穴部ととも
に流路を構成する。

次に、冷房機構の構成について説明する。コンプレッサ
５１は油圧モータ５０と同軸的にカップリング等で連結
され、油圧モータ５０により回転駆動される。冷房機構
の構成は、コンプレッサ５Ｌコンデンサ５５、レシーバ
５４、エキスパンションバルブ５３、エバポレータ５２
がｉ］！列的に接続され閉回路をなしている。コンデン
サ５５内部で冷媒ガスを凝縮するため、コンデンサ５５
には冷却ファン５６により送風される。逆に、エバポレ
ータ５２内部で冷媒を蒸発させるために、エバポレータ
５２にはプロアファン５７により送風される。

まず、冷房機構の作動について説明する。冷媒はコンプ
レッサ５１により高温高圧に圧縮され、ガス状でコンデ
ンサ５５に送られ、コンデンサ５５は冷却ファン５６に
送風冷却されているため、冷媒はここで凝縮、液化され
る。液化された冷媒はレシーバ５４に入り、次に、エキ
スパンションバルブ５３を通って減圧され、エバポレー
タ５２に入る。エバポレータ５２はプロアファン５７に
より送風されているため、ここで冷媒は周囲から熱を奪
って蒸発し、ガス状となる。この冷媒が再びコンプレッ
サ５１に送り込まれ、以後同様のサイクルを繰り返す。

次に油圧駆動機構について第６図のタイムチャートを用
いて説明する。ニアコンディショナーが起動されない場
合は、切換弁４０は第１図に示す位置とは異なる位置に
切り換わっており、吐出油路９はドレン（タンク８）に
連通している。従って可変容量型オイルポンプ１の吐出
圧油はタンク８にもどり、油圧モータ５０には供給され
ず、コンプレッサ５１は回転駆動されない。この時、圧
力感応可変絞り１０は第２図に示す如く、圧力室１７に
導びかれている油圧モータ作動圧が零であるため、スプ
リング１１の付勢力によりスプール１２は図中右へ移動
しており、カラー１３に設けられた穴部１３ａ、１３ｂ
とスプール１２により形成されていた流路は遮断されて
いる。同様に、電磁可変絞り１００（第１図）もＥＣ［
Ｉ　１１１により電流が通電されていないため、起磁力
が発生せず、アーマチャ１０３はスプリング１０４の付
勢力により図中右へ移動し、アーマチャに形成されたス
プール部１０３ａとハウジングの穴部により形成される
流路は遮断されている。

ニアコンディショナーが起動されると、ＥＣＵ　１１１
により、切換弁４０は第１図に示す位置に切り換わり、
ポンプ吐出圧油は、可変絞り１０，１００．四方切換弁
２２に供給される。又、車室内の吹出温度設定スイッチ
１１０に対応した電流が８Ｃ［Ｉ　１１１により電磁可
変絞り１００のコイル部１０１に通電され、起磁力が発
生し、アーマチャ１０３はスプリング１０４の付勢力に
抗して図中左へ移動し、アーマチャ１０３に形成された
スプール部１０３ａとハウジングの穴部により形成され
る流路が連通し、ポンプ１の吐出圧油は油圧モータ５０
に供給され、油圧モータ５０はコンプレッサ５１を回転
駆動する。

コンプレッサは、冷媒ガスを圧縮する。圧力感応可変絞
り１０の圧力室１７に導びかれている油圧モータ作動圧
が上昇するため、スプール１２はスプリング１１の付勢
力に抗して第２図の状態から図中左へ移動し、第３図の
状態となり、カラー１３に設けられた穴部１３ｂとスプ
ール１２により形成されている流路が連通し、ポンプ１
の吐出流量は増加する。従って油圧モータ５０、コンプ
レッサ５１の回転数が上昇し、冷媒の循環量が増えるた
め、油圧モータ５０の作動圧はやや低下し、ス・ブール
１２はスプリング１１の付勢力により第４図において図
中右へわずかに移動し、油圧モータ５０の作動圧力によ
りスプール１２が受ける力と、スプリング１１の付勢力
がつり合った状態でスプール１２の位置は安定する。乗
員が吹出温度設定スイッチ１１０をより低温側へ操作す
ると、ＢＣ［Ｉ　１１１から電磁可変絞り１００への通
電電流が増加され、起磁力が増加し、アーマチャ１０３
は第１図において図中左へ移動し、アーマチャ１０３に
形成されたスプール部１０３ａとハウジングの穴部によ
り形成される流路の通路面積が増加する。４ポ一ト３位
置切換弁２２の端面２３，２４には、圧力導入路２０．
２１を通じて可変絞り１０．　１００の上流および下流
の圧力が導入されており、この圧力差とスプリング９９
０弾性力とのつり合いにより、４ポ一ト３位置切換弁２
２は３位置に切換わる。ここで、可変絞り１００の流路
面積が増大すると、可変絞り１０．　１００の上流と下
流の差圧が小さくなるため、４ポ一ト３位置切換弁２２
に導入されている端面２３側の圧力が端面２４側の圧力
よりも、その設定圧力に比べて相対的に低くなり、スプ
リング９９の弾性力により４ポ一ト３位置切換弁２２は
第１図の上方の位置に切り換わる。

このた上流側ポート２２ａと下流側ボー）２２Ｃが導通
され、圧力の高い圧力導入路２０が可変容量型オイルポ
ンプ１の偏心量制御用アクチュエータ３に接続されると
ともに、上流側ボート２２ｂと下流側ポー）２２ｄが導
通されるから可変容量型オイルポンプ１の偏心量制御用
アクチュエータ４がタンク８に解放される。このため可
変容量型オイルポンプ１にあっては、ポンプ容量が大き
くなるため、その結果、ポンプ１の吐出流量が増え、油
圧モータ５０、コンプレッサ５１の回転数が増加し、冷
媒の循環量が増えるため冷房能力が向上し、車空内の吹
き出し温度は低温となる。この時、油圧モータ５０の作
動圧力はわずかじか変化しないため、圧力感応可変絞り
１０のスプール１２はほとんど動かない。ここで、乗車
直後のクールダウン時や、エバポレータ５２で熱交換さ
れる空気温度が高い場合（冷房負荷が大きい場合）は、
冷媒はエバポレータ５２で蒸発し、かつ、通常よりも高
温高圧のガスとなる。従って、コンプレッサ５１に吸入
される冷媒ガス圧が高くなるため、コンプレッサ５１で
の圧縮比が高くなり、コンプレッサ５１の駆動トルクは
増加し、油圧モータ５０の作動圧力は上昇する。圧力感
応可変絞り１０の圧力室１７には油圧モータ５０の作動
圧力が導びかれているため、スプール１２はスプリング
１１の付勢力に抗して第３図の状態から図中左方へ移動
し、第４図に示す状態となる。これにより、スプール１
２とカラー１３の穴部１３ｂにより形成される流路面積
がさらに増大し、前述の如くポンプ１の吐出流量が増加
し、油圧モータ５０の回転数が上昇する。油圧モータ５
０と同軸的に回転するコンプレッサ５１の回転数も上昇
し、その結果、冷媒の循環量が増加し、冷房能力が向上
する。この時、油圧モータ５０の作動圧力はわずかじか
変化しないため、スプール１２は第４図に示す状態から
ほとんど動かない。

逆に、冷房負荷が小さい場合は、エバポレータ５２で蒸
発した冷媒は通常よりも低温低圧のガスとなる。従って
コンプレッサ５１に吸入される冷媒ガス圧が低くなり、
コンプレッサ５１での圧縮比が低くなるため、コンプレ
ッサ５１の駆動トルクは減少し、油圧モータ５０の作動
圧力は低下する。それにより圧力感応可変絞り１０のス
プール１２はスプリング１１の付勢力により第３図の状
態から図中右方へ移動し、第５図に示す状態となる。こ
れにより、スプール１２とカラー１３の穴部１３ｂによ
り形成される流路面積が減少する。流路面積が減少する
と、４ポ一ト３位置切換弁２２の端面２３，２４に導入
されている圧力差が大きくなり、端面２３側の圧力が端
面２４側の圧力よりも、その設定圧力に比べて相対的に
高くなり、スプリング９９の弾性力に抗して４ボ一ト３
位置切換弁２２は第１図の下方の位置に切り換わる。

このため上流側ボー）２２ａと下流側ボート２２ｄが導
通され、圧力の高い圧力導入路２０が可変容量型オイル
ポンプ１の偏心量制御用アクチュエータ４に接続される
とともに、上流側ボート２２ｂと下流側ボート２２Ｃが
導通され、可変容量型オイルポンプ１の偏心量制御用ア
クチュエータ３がタンク８に解放される。可変容量型オ
イルポンプ１にあっては、ポンプ容量が小さくなるため
、ポンプ１の吐出流量が減少し、油圧モータ５０の回転
数は低下する。その結果、コンプレッサ５１の回転数が
低下し、冷媒の循環量が減少して、冷房能力が減少する
。それにより、冷房負荷が小さい場合の、エバポレータ
の着霜、氷結を未然に防止できる。

第２の実施例を第７図に示す。第１図に示す第１の実施
例では、油圧モータ５０の作動圧により圧力感応絞り１
００通路面積を増減させ、可変容量ポンプ１のポンプ容
量を増減させることで、油圧モータ５０の回転速度を増
減させたが、第２の実施例では、固定容量オイルポンプ
１５０を用い、流量制御弁１５５内に圧力感応可変絞り
１０を設け、メインスプール１７５によりドレン通路１
８０にバイパスする流量を増減させることにより、油圧
モータ５０の回転速度を増減させるものである。以下、
流量制御弁１５５の構成について説明する。流量制御弁
１５５は、電磁可変絞り１６０、圧力感応可変絞り１０
、メインスプール部より成り、メインスプール部はメイ
ンスプール１７５とスプリング１７６より成る。電磁可
変絞り１６０はコイル１６１、ステータ１６４、スプー
ル１６３、スプリング１６２から成り、スプール１６３
の先端部が可変オリフィスを形成し、コイル１６１への
通電電流を増減させることで、可変オリフィスの開口面
積を増減できる。圧力感応可変絞り１０は電磁可変絞り
１６０と油圧回路的に並列に配置される。メインスプー
ル１７５は、可変オリフィス１７０の人口圧（圧力感応
可変絞り１０の入口圧と同じである）とスプリング１７
６による付勢力がつりあう位置に移動し、余剰流量をド
レン通路１８０にバイパスする。

負荷の増大により油圧モータ５０の作動圧が上昇し、圧
力感応可変絞り１０のスプール１２が図中左へ移動する
と、圧力感応可変絞り１００通路面積が増大し、前後差
圧が低くなると共に入口圧が低下する。そのため、メイ
ンスプール１７５はスプリング１７６の付勢力により図
中右へ移動し、ドレン通路１８０ヘバイパスする流量が
減少し、その結果、油圧モータ５０への流量が増加し、
油圧モータ５０の回転速度は上昇する。負荷の減少によ
り油圧モータ５０の作動圧が低下した場合は、前述の逆
の動きとなる。

〔発明の効果〕

以上の様に、コンプレッサを回転駆動する油圧モータの
作動圧力に対応して、該液圧モータに流入するオイルの
流量を増減し、コンプレッサの回転速度を補正すること
により、特別なセンサ類を用いることなく、冷房負荷に
対応した冷房能力を制御できる。つまり、乗車直後のク
ールダウン時や、エバポレータで熱交換される空気温度
が高く、冷房負荷が大きい場合は、ポンプ吐出流量を増
加し、コンプレッサ回転速度を増加させることにより、
冷媒の循環量を増加させ冷房能力を向上させる。逆に、
エバポレータで熱交換される空気温度が低く、冷房負荷
が小さい場合は、ポンプ吐出流量を減少し、コンプレッ
サ回転速度を減少させることにより、冷媒の循環量を減
少させ、冷房能力を低下し、エバポレータの着霜、氷結
を防止できる。なお、前記実施例では油圧モータを用い
たが、本発明はこれに限定されるのでなく例えば水圧で
駆動するモータ等、何れでもよい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例であるカーエアコン用コ
ンプレッサの油圧駆動装置を示す系統図、第２図は本発
明の構成の要部である圧力感応可変絞りを示す縦断面図
、第３図ないし第５図は第２図の圧力感応可変絞りの他
の作動状態を示す縦断面図、第６図は系統内各部分にお
ける状態量を時Ａ、Ａ’・・・ハウジング、 １・・・可変容量型オイルポンプ、 ８・・・タンク、　　　　　１０・・・圧力感応可変絞
り、１１・・・スプリング、　　１２・・・スプール、
１７・・・圧力室、 ５０・・・油圧モータ（液圧モータ）、５１・・・コン
プレッサ、 １５０・・・固定容量オイルポンプ、 １７５・・・メインスブーノヘ１７６・・・スプリング
。 圧力室 茎 図 第 図 第 図 第 団

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　液圧ポンプと、前記液圧ポンプにより駆動される液圧
   モータと、前記液圧モータにより駆動される冷媒のコン
   プレッサと、前記液圧ポンプと前記液圧モータを連結す
   る液圧通路に挿入され、前記液圧モータの入口側圧力を
   導入する圧力室を付設されると共にその圧力に対向する
   弾性力を生じる弾性体によって支持されるスプールを有
   し、前記圧力室の圧力が増大したとき、前記弾性体の弾
   性力に抗して前記スプールを移動させて液圧ポンプから
   液圧モータへの流路面積を増大させ、逆に、前記圧力室
   の圧力が減少したとき、前記弾性体の弾性力によって前
   記スプールを移動させて前記流路面積を減少させるよう
   にした圧力感応可変絞りとを有することを特徴とするエ
   アコン用コンプレッサの液圧駆動装置。