JPH03979A - 可変容量圧縮機 - 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、例えば自動車の空調用等における冷従来　術
、および発明が解決しようとする課題周知に係わる自動
車用空調装置の冷凍サイクルは、圧縮機、凝縮器、受液
器膨張弁、蒸発器等によって構成されている。圧縮機は
電磁クラッチを介して自動車のエンジンにより駆動され
ている。

電磁クラッチは車室内温度の変化に応じて断続し、圧縮
機の稼働時間が調整され、もって車室内温度が調整され
る。しかるに、かかる構造の圧縮機では、エンジン回転
数が増すと圧縮機の回転数が増すことになる。そのため
、圧縮機の容Ｒが不変である場合には、圧縮機の回転数
が増加し、あるいは外気温度が低下して冷房負荷の減少
が生じた時、蒸発器の放熱フィン温度ずなわち冷媒の蒸
発温度が零度以下に低下して、フィンに霜が付着し或い
は該霜が成長して氷結状態になり、送風機によって送風
されるＪ！ｌａが減少して冷房能力が低下する。

このようにな不都合な減少を避けるために、近時、冷房
負荷に応じて吐出量を変更し得る可変容量圧縮機が開発
、製品化されている。圧縮機の容量を制ｕｎｉする手法
としては、■圧縮機に機械的な制御装置（レギュレータ
）を内蔵して吸入圧力が一定になるように容量を制御す
る方法、■蒸発器出口圧力、温度をセンサにより検出し
、電気回路を介して圧縮機に内蔵した電磁弁等をｆ、Ｉ
Ｉ御し、もって容の制御を行う方法などが知られている
。

前記項目■の手法によれば、機械製作経費は廉価である
。しかしながら、蒸発器から排出された冷媒ガスが可撓
性材料で形成された低圧管を通じて圧縮機に導かれる構
成のシステムでは、低圧管を流れる冷媒ガスの圧力１１
失が問題となる。すなわち、蒸発器を出て圧縮機に向う
冷媒ガスの流量が増す程、低圧管の膨張による圧力損失
が増しく＊注：圧力損失は冷媒ガス原石の２乗に比例す
る）、蒸発器出口部分にお番ノるガス圧に比して圧縮機
入口部分でのガス圧が低くなる。従来の圧縮機では、こ
の低くなったガス圧を検出して容量を変化させていたた
め、実際に必要な値よりも低めに容量制御が行われる結
果になっていた。近時における自動車のＦＦ化（＊注：
ＦＦとはフロントエンジン、フロントドライブのことで
ある）に伴なって低圧管の長さがより増大する傾向にあ
ることから、この問題の有する意味は増々重要になりつ
つある。しかるに、この問題に対処した技術が、米国特
許第４，４２８，７１８号明細書に開示されている。米
国特許第４．４２８，７１８号明細書には、駆動軸上に
装架され駆動軸の回転力を斜板を介してビス１−ンに伝
達し、該ピストンを駆動軸軸線方向の往復運動に変換せ
しめる形式の圧縮機が示されている。そして、改善され
たその制御機構は、送出ガス圧の変化に応じて、圧縮機
の吐出量とピストンの背圧室とを連通ずる通路を開閉す
る制御弁を備えた構造において、制御弁を開閉する検出
ガス圧の一部が相殺（キャンセル）されるようになって
いる。しかしながら、かかる補正を行なっても、冷媒流
量と検出ガス圧とが必ずしも比例している訳ではないた
め、圧力損失の補正を正確に行うことはできない。

前記項目■の手法によれば、蒸発器の状態（冷媒ガスの
圧力および（または）温度）を直接検出して圧縮機を制
御するため、連通接続用低圧管における圧力損失の問題
は解消される。ところが、該手法にあっては、圧縮機１
１１１１１用状態吊検出用センサー、電気回路等を必要
とするため、装置製作費が前者の手法を採用した場合に
おけるそれの数倍程度になる欠点がある。

本発明は斯かる技術的背角の下に０１案されたものであ
り、製作費の増大を沼くことなり、Ｉａ造簡単で正確な
容ｆｉｋｌｌ＋御を行うことが可能な圧縮機の容砧制御
機構を提供することをその目的とする。

であって、蒸発器内の所定位置または蒸発器の冷媒ガス
出口に近い位置まで圧縮機から伸長するガス圧検出用細
管を低圧管内に配置し、該細管を通じて圧縮機側で取出
された蒸発器側の冷媒ガス圧を検出ガス圧として圧縮機
の容積を変化させる構造の可変容量圧縮機を提供するこ
とによって達成される。

斯かる装ｆｆ１ｌｉ造によれば、蒸発器内のガス圧また
は蒸発器の冷媒ガス出口近傍にお１プるガス圧が細管を
通じて正しく圧縮機側で取り出され、該ガス圧を指標と
して圧１ｉ！ｎの容量制御が行われる。

以下、第１図ないし第４図に示された本発明の一実流例
について説明する。

課題を解決するための手段およびその　用この目的は、
蒸発器から排出された冷媒ガスが、低圧管を通じて圧縮
機に導かれ、かつ圧縮機に吸入される冷媒ガスの圧力が
一定になるように、該吸入ガス圧を検出して機械的な制
御機構をもって圧縮機の容量を変化させる形式の可変容
量圧ＮＲ実施例 この実施例で示される圧縮機３０は、容積形往復式圧縮
機のうちクランク式（列壁）と区別される斜板式（Ｒ式
）のものである。

第１図に、圧縮機３０を包含する自動車用冷房システム
（冷凍システム）が示されている。この冷房システムに
おいては、圧縮機で圧縮（断熱圧縮）された高温、高圧
の冷媒ガスが凝縮器１０に送り込まれ、凝縮器１０にお
ける強制冷却で液化される。液化された冷媒は、膨張弁
１２を通過して急膨張し、低温、低圧の霧状の冷媒とな
って蒸発器１４内に流入する。蒸発器１４に流入した霧
状の冷媒は、蒸発器１４の放熱フィンを通じて周囲の空
気から蒸発の潜熱を奪って蒸発し、元のガス状の冷媒と
なり、周囲の空気が冷７．ＩＩされる。

第２図は、蒸発器１４と圧縮１ｆｉ３０の連通接続関係
を示している。可撓竹材料で形成された低圧管である吸
入用接続管１６は、蒸発器１４の冷媒ガス出口と圧縮１
ｆｉ３０の吸入室１０４とを連通ずる。図では、接続管
１６の一端部が吸入用管継手１８を介して圧縮機３０に
接続された状態が示されている。管継手１８は、密封リ
ング２ｏを介し螺子２２をもって圧縮１１３０の端壁に
密封固定されている。また、後述されるが、接続管１６
内に冷媒ガス圧検出用の細管１３２が収蔵されているこ
とに留意すべきである。

圧縮１１３０の内部構造の詳細は、第３図に示されてい
る。圧縮機３０のハウジングは、シリンダブロックであ
るアルミニウム合金製第１主胴３４と、該第１主１ｉｉ
３４に対して気密に結合されたアルミニウム合金製第２
主ｆ１４０から成っている。

第１主１飼３４は中実軸穴３６を有する他、該中実軸穴
３６の周囲に複数のシリンダ室３８を有している。第２
主胴４ｏは、端壁４２と周壁４６から成るカップ状体で
あり、各シリンダ室３８内に進退自在に収納された後記
ピストン８８の背圧室４８を画成する。端壁４２に形成
された中央開口４４の軸線は、前記中実軸穴３６のそれ
と同一軸線上にある。

圧縮機３０の駆動軸５６は、゛背圧室４８の中央部に配
置され、軸受５０，５２を介して中実軸穴３６および中
央開口４４部に支持されている。中央間口４４を貫通す
る駆動＠５６は、該中央開口４４部に配設された密封装
置５４を気液密に貫通し、電磁クラッチ装ｆｆ１３２を
介して図示されない自動車エンジンによって駆動される
ようになっている。密封装置５４が背圧室４８内の冷媒
ガスおよび潤滑油の漏出を防止することは周知のとおり
である。また、駆動軸５６はその長さ方向中央部に駆動
ビン５８を一体に備えている。この駆動ビン５８はその
直径方向に貫通ずる長穴６ｏを有しており、該長穴６０
内に変位可能に嵌挿、係止された係止ビン６２を介して
軸受部材７０が駆動ビン５８に結合され、駆ｆｌＪａｌ
１５６と共に回転するようになっている。また、軸受５
０を介して中実軸穴３６に嵌挿された駆動’ｋｌ１５６
の端部には、端面から＠線方向に伸びる単一の通気路５
６ａ、および通気路５６ａの伸長端部に連なって放射り
向に伸長し、軸外周面で背圧室４８内に開放された複数
の通気路５６ｂが形成されている。

軸受部材７０は側面視帽子型形状体であり、その環状鍔
７２が傾斜した姿勢で駆動軸５６上に嵌装されている。

そして、該軸受部材７０は斜板６４を担持している。斜
板６４は環状体であって、軸受部材７０の筒状外側胴部
７４に相対回転自在に外嵌され、軸受部材７０の環状鍔
７２と同一の傾斜姿勢になされている。環状鍔７２と斜
板６４の間にはスラスト軸受７６が介挿されており、軸
受部材７０が駆動軸５６と共に回転するとき、斜板６４
はスラスト軸受７６を介して環状鍔７２の軸線方向揺動
運動に追従する。ここで留意すべきは、斜板６４が駆動
軸５６および軸受部材７ｏと共に回転しないことである
。

斜板６４は、第１主Ｊｊｉ３４の各シリンダ室３８とそ
れぞれ対面して、その周方向に相互に間隔を置いて形成
、配列された複数の球面状凹部６６を有する他、外周部
の一箇所に切欠き６８を有する。

斜板６４の回転運動を阻止するのは案内棒７８である。

この案内棒７８は、背圧ｖ４８内に位置して第１主胴３
４、第２主胴４０間に跨がって架設され、該案内棒７８
上に摺動変位自在に嵌装された球面形状の係止筒８ｏが
、前記切欠き６８に係合している。斜板６４の回転運動
はこの係合関係によって阻止され、案内棒７８上を摺動
変位する係止筒８ｏによって斜板６４の揺動運動が保証
される。また、球面状凹部６６には、シリンダ室３８内
に嵌挿されたピストン８８川連接棒８２の一端部におけ
る球８４が揺動自在に嵌合、結合されている。ピストン
８８には、連接棒８２の他端部における球８６が揺動自
在に嵌合、結合されている。第３図には甲−のピストン
８８および連接棒８２しか示されていないが、本実施例
では、複数組のピストン８８、連接棒８２が斜板６４の
球面状凹部６６との関係で配設されている。

圧縮１３０は、ざらに電磁クラッチ装置３２と逆側に位
置して、第１主胴３４の外表面を被う端面カバー９０を
備えている。この端面カバー９０は弁板１３６を介して
第１主胴３４の外表面に固定されている。また、端面カ
バー９０は、主壁９２、隔壁９４．９６．１００を有す
る他、これら隔壁によって画成される吸入室１０４、吐
出室１０６、中間室１０８、制御圧室１１０を有する。

制御圧室１１０の内部には、弁制御ｌ装置１１６が収納
されている。

弁制御１１装置１１６は、端面カバー９０の周壁に螺入
された基台板１１８と、該基台板１１８の内表面にその
一端が気密に固定されたベローズ１２０と、該ベローズ
１２０の他端に気密に付設された頂板１２２と、ベロー
ズ１２０の内部に位置して基台板１１８と頂板１２２に
その両端を支持された主圧縮コイルばね１２８と、隔壁
１００と頂板１２２の間に介装された副圧縮コイルばね
１３０と、その一端部が頂板１２２に固定されるととも
に隔壁９６の連通口９８および隔壁１００の軸穴１０２
を貫通する弁棒１２４とで構成されている。弁棒１２４
の（Ｉ！！端部には圧縮機の容量を副部づるための球形
弁１２６が一体に形成されている。

球形弁１２６は、弁制御装置１１６の作動によって動か
され、連通口９８を開閉づ−る。なお、弁棒１２４の外
径に比して連通口９８の内径は十分に大きく、また弁棒
１２４が、微細な間隙を有するもののほぼ密嵌状態で軸
穴１０２を貫通していることに留意すべきである。

第３図および第３図におけるＩＶ　−ＩＶ線矢視図であ
る第４図から明らかなように、端面カバー９０の外表面
には一対の管継手用量は座面ＡＳＢが形成され、座面Ａ
に対応して冷媒ガス吸入用間口１０４Ａ１管継手固定用
螺子孔１１２および制御圧ｖ１１０内に通じる細管用開
口１１０Δが、座面Ｂに対応して冷媒ガス吐出用開口１
０６Ａおよび管継手固定用螺子孔１１４が、それぞれ形
成されている。座面Ａには、第２図図示のように吸入用
管継手１８が取着され、そして開口１１０Ａにはテフロ
ン製円形細管１３２（内径２．５Ｍ＞が気密に嵌挿され
ている。細管１３２は十分に長く、蒸発器１４の冷媒ガ
ス出口に近い位置にまで伸長している。そして、その伸
長した開放端に両端が開放されたＵ字形状の樹脂製１曲
管１３４が嵌合装着されている。

端面カバー９０と第１主胴３４の間に介挿された弁板１
３６は、シリンダｖ３８おＪ：び吸入室１０４に対応し
て吸入ボート１３８を、シリンダ室３８および吐出室１
０６に対応して吐出ボート１４２を、中間室１０８およ
び中実軸穴３６に対応して連通口１４６を、それぞれ有
している。イして、吸入ボート１３８部にこれをｆａｉ
ｌ　ｆＪ）　ｔｊる一方向吸入弁１４０が付設され、吐
出ボート１４２部にこれを開閉する一方向吐出弁１４４
が付設されている。

本実施例は前記のように構成されており、その作動は以
下のようにして行われる。

駆動軸５６が回転すると、これと一体に軸受部材７０が
回転し、環状鍔７２の軸線方向揺動運動に伴なって斜板
６４の揺動運動が行われる。斜板６４の揺動運動は、連
接棒８２を介してビスミーン８８に伝達され、各シリン
ダ室３８内でピストン８８が往復運ｉｉ！＋する。図で
は明示されていないが、周知の機構により、軸受部材７
０は、斜板６４を担持して駆動＠５６の軸線を通り粗面
に直角なる直線上にある支軸を中心にして左右方向（第
３図）に揺動してその傾斜角が変化し得るようになって
いる。この傾斜角の変化は、ピストン８８の頂面側に生
じるシリンダ内圧力と背圧輩４８内の圧力との差によっ
て生じる。言い換えると、背圧室４８内の圧力を高くし
てゆくと、第３図中、斜板６４に作用する時針回り方向
のモーメントが大ぎくなり、斜板６４が図示の姿勢より
も立ち上がった姿勢になる。すなわち、容量が小さくな
る。逆に背圧室４８内の圧力を低くしてゆくと、容量は
大きくなる。

今、ベローズ１２０内の圧力を例えば大気圧に設定する
とともに、所定弾発力の主圧縮コイルばね１２８および
副圧縮コイルばね１３０を選択することにより、蒸発器
１４出口部における成る冷媒ガス圧力の下で、球形弁１
２６が連通口９８を遮断する開成状態（第３図参照）に
なるようにしておくこととする。この状態で圧縮機３０
が運転されると、吐出室１０６内の高圧ガスは背圧室４
８に供給されず、背圧室４８と吸入室１０４とがオリフ
ィスを介して連通（ニド注；この連通は連通口９８の開
閉とは無関係である）しているため、背圧室４８の内圧
が吸入圧となり、圧縮■３０の容量は最大となる。しか
るに、例えば外気温が低下して蒸発器１４出口部にお【
プる冷媒ガス圧力が前記設定圧よりも低下すると、該圧
力は曲管１３４、細管１３２を通じて制御圧室１１０に
導かれているため、主圧縮コイルばね１２８およびベロ
ーズ１２０が伸長する。この伸長の程度は前記冷媒ガス
圧力の低下偵に比例する。その結果、連通口９８を遮断
していた球形弁１２６が隔壁９６から離れて上方へ動き
連通口９８が開成され、吐出室１０６内の高圧ガスが連
通ロ９８→中間圧室１ｏ８→連通ロ１４６→中実軸穴３
６→通気路５６ａ→通気路５６ｂ→背圧室４８なる経路
で背圧室４８内に流入する。このため、前記オリフィス
による絞り作用とも相俟って、球形弁１２６の開度に応
じて背圧室４８内の圧力が１胃し、斜板６４に作用する
前記モーメン１〜によって、該斜板６４が第３図におけ
る時針回り方向へ回転して傾斜姿勢を変え、ピストン８
８のストロークが小さくなり、もって圧縮機３０の容量
が低減化される。

かくて、蒸発器１４出口部における冷媒ガス圧力が設定
圧を目標値として制御調整され、車室内温度が所望値に
維持される。

この容量制御は、蒸発器１４出口部における冷媒ガス圧
力が細管１３２を通じて一す御用検出ガス圧として取り
出されているが故に、低圧管である吸入用接続管１６の
膨張による圧力損失の影響を受けることなく行われる。

また、軸穴１０２を貫通する弁棒１２４と隔壁１００と
の間には微細な間隙が存在しており、球形弁１２６が上
ＩＪ＋位置にあるとき、該間隙を通して中間圧室１０８
内の高圧ガスの微少用が制器圧室１１０内に流れ、更に
細管用間口１１０Ａを経て細管１３２、曲管１３４内へ
流れる。この微少流れによって、たとえ細管１３２内に
潤沿オイル等の異物が進入した場合でも、該異物は細管
１３２および曲管１３４外に押し出される。

なお、本実施例の圧縮８１３０を装備する車輌が異なり
、吸入用接続管１６の長さが違っても、細管１３２の長
さを調整することによって対応することができる。また
、本実施例では、曲管１３４が蒸発器の冷媒ガス出口に
位置するが、細管１３２をさらに長くして曲管１３４を
蒸発器内部に位置させても何等問題はない。

発明の効果 以上の説明から明らかなように、蒸発器から排出された
冷媒ガスが、低圧管を通じて圧縮機に導かれ、かつ圧縮
機に吸入される冷媒ガスの圧力が一定になるように、該
吸入ガス圧を検出して機械的な制ｔ１１１機構をもって
圧縮機の容量を変化させる形式の可変容量圧縮機であっ
て、蒸発器内の所定位置または蒸発器の冷媒ガス出口に
近い位置まで圧縮機から伸長するガス圧検出用細管を低
圧管内に配置し、該細管を通じて圧縮機側で取出された
蒸発器側の冷媒ガス圧を検出ガス圧として圧縮機の容量
を変化させる構造を採用した可変容量圧縮機が提案され
た。

この可変容量圧縮機では、蒸発ム内の所定位置または蒸
発器の冷媒ガス出口ａ近傍まで圧縮機から伸長するガス
圧検出用細管を低圧管内に配置しただけの簡単な構造で
、低圧管の膨張による圧力損失の影響なく正確な容量制
御を行うことができ、その製作費は廉価である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係わる圧縮機を包含する自
動車用冷房システム（冷凍システム）を示す概略図、第
２図は該冷房システムにおける蒸発器１４と圧縮機の連
通接続関係を示す要部欠截図、第３図は前記圧縮機の内
部構造を示す断面図、第４図は第３図におけるｒｖ　−
ｒｖ線矢視図である。 １０・・・凝縮器、１２・・・膨張弁、１４・・・蒸発
器、１６・・・吸入用接続管、１８・・・吸入用管継手
、２０・・・密封リング、２２・・・螺子、３ｏ・・・
圧縮機、３２・・・電磁クラッチ装置、３４・・・第−
主＋１．３６・・・中心軸穴、３８・・・シリンダ室、
４０・・・第二主胴、４２・・・端壁、４４・・・中央
間口、４６・・・周壁、４８・・・背圧室、５０・・・
軸受、５２・・・軸受、５４・・・密封装置、５６・・
・駆ＯＪ軸、５８・・・駆動ビン、６０・・・長穴、６
２・・・係止ビン、６４・・・斜板、６６・・・球面状
凹部、６８・・・切欠き、７０・・・軸受部材、７２・
・・環状鍔、７４・・・筒状胴部、７６・・・スラスト
軸受、７８・・・案内枠、８０・・・係止筒、８２・・
・連接棒、８４・・・球、８６・・・球、８８・・・ピ
ストン、９０・・・端面カバー９２・・・主壁、９４・
・・隔壁、９６・・・隔壁、９８・・・連通口、１００
・・・隔壁、１０２・・・軸穴、１０４・・・吸入室、
１０６・・・吐出室、１０８・・・中間室、１１０・・
・制御圧室、１１２・・・螺子孔、１１４・・・螺子孔
、１１６・・・弁制御装置、１１８・・・基台板、１２
０・・・ベローズ、１２２・・・頂板、１２４・・・弁
棒、１２６・・・球形弁、１２８・・・主圧縮コイルば
ね、１３０・・・ｆＩＩ圧縮コイルばね、１３２・・・
細管、１３４・・・曲管、１３６・・・弁板、１３８・
・・吸入ボート、１４０・・・吸入弁、１４２・・・吐
出ボート、１４４・・・吐出弁、１４６・・・連通口。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）蒸発器から排出された冷媒ガスが、低圧管を通じ
   て圧縮機に導かれ、かつ圧縮機に吸入される冷媒ガスの
   圧力が一定になるように、該吸入ガス圧を検出して機械
   的な制御機構をもつて圧縮機の容量を変化させる形式の
   可変容量圧縮機において、蒸発器内の所定位置または蒸
   発器の冷媒ガス出口に近い位置まで圧縮機から伸長する
   ガス圧検出用細管を前記低圧管内に配置し、該細管を通
   じて圧縮機側で取出された蒸発器側の冷媒ガス圧を検出
   ガス圧として圧縮機の容量を変化させる構造の可変容量
   圧縮機。