JPH0519038B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明の圧縮機運転開始時の起動負荷低減に関
するものである。

従来の構成とその問題点 従来、自動車空調用冷媒圧縮機の運転起動は、
自動車エンジンの回転状況とは無関係に、エンジ
ンの動力を圧縮機に伝達する電磁クラツチの接続
によつて瞬間的に行われる。したがつて自動車エ
ンジンが高速回転している時には圧縮機の起動瞬
時トルクが極めて大きく自動車の走行性能を低下
させることがある。また、起動瞬時トルクが大き
いために電磁クラツチの伝達能力を大きくしたり
自動車エンジンの動力を電磁クラツチに伝達する
Ｖベルトなどの動力伝達系の部分に超耐久性を有
する部品を使用する必要があつた。また、ガスエ
ンジンなどの内燃機関や電動機などの専用の原動
機によつて空調用冷媒圧縮機を駆動する場合は、
原動機のエネルギー効率を高くするために原動機
の定格出力は空調用冷媒圧縮機の標準負荷に合わ
せて設定する場合が多い。このような設定条件下
で空調用冷媒圧縮機を冷時始動させる場合は冷凍
サイクルの吸入側圧力が比較的高く、液冷媒状態
で圧縮室に流入する場合などは冷媒量が多く、液
圧縮などが生じるので空調用冷媒圧縮機の起動ト
ルクが極めて大きくなり原動機が始動しない場合
があつた。また、冷時始動時のみならず、蒸発器
側空調機室内側などのサーモスタツト作動による
短時間内の原動機停止の後の再起動時は、冷凍サ
イクルの高圧側冷媒圧力と低圧側冷媒圧力の差圧
が大きいので空調用冷媒圧縮機の起動トルクが大
きいので原動機の始動が困難となり原動機の損傷
を招く場合があつた。このため、原動機の停止後
は冷凍サイクルの冷媒圧力差が低くなるまでの数
分間内での原動機再起動防止装置を必要とするな
どの多くの問題があつた。

上記問題解決の方策として、特公昭47−23823
号公報にも記載されているように、冷媒圧縮機に
おいて、圧縮機途中の気体を吸入側にバイパスさ
せるためにシリンダに開口したバイパス通路を設
け、冷媒の吐出圧力が一定の圧力に上昇した時、
その冷媒圧力を付勢させた弁体により、そのバイ
パス通路を閉じ、冷媒の吐出圧力が一定の圧力に
達しない場合は、その通路を全開し、それによつ
て圧縮機起動初期などのように、冷媒の吐出圧力
が低い間はバイパス通路が全開されて、圧縮機起
動初期の負荷を軽減する構成が示されている。

また、特開昭58−98688号公報に記載された自
動車空調用圧縮機において、エンジンの定常運転
時または高速運転時などのように、圧縮機の吐出
能力が過大になつた時に、吐出側に設けられた潤
滑油の圧力あるいは適当な圧力をもつた液冷媒を
上記の特開昭47−23823号公報と類似の弁体に作
用させ、上記と同様にバイパス通路を開閉させ、
圧縮機負荷を軽減させる構成が示されている。

しかしながら、上記特公昭47−23823号公報、
および特開昭58−98688号公報に記載のものは、
バイパス通路を開閉するための電磁弁を必要とし
てコスト高になるのみならず、弁体の移動抵抗の
大きさがほぼ一定のため、冷媒圧力が一定の値に
達した時、あるいは、エンジン回転速度が一定の
値以下になつた時、シリンダの圧縮室と吸入側と
の間を連通するバイパス通路を瞬時に遮断する構
成であるので、負荷の増加が急激で、余裕動力の
少ない原動機を使用する場合などは、原動機の停
止事故を起こす。

また、原動機に余裕動力のある場合でも、圧縮
機が激しい振動を生じたり、原動機や圧縮機の損
傷を招くという欠点があつた。特に、自動車空調
用圧縮機のように、動力源であるエンジンからの
ベルト駆動と電磁クラツチ接続によつて圧縮機を
運転させ場合には、バイパス通路が瞬時に遮断す
ることによつて圧縮負荷が瞬時に増加した際、電
磁クラツチの摩擦面のスリツプやベルト駆動部の
スリツプの繰り返しに起因して、電磁クラツチの
動力伝達不能やベルト破損を起こすと共に、自動
車の円滑な走行性能を著しく低下させるという重
要な欠点があつた。

また、圧縮機運転速度がある値以下の時には、
シリンダ内圧力と吐出側圧力の瞬時的変動が大き
く、高低圧側と圧力条件によつては、バイパス通
路を開閉する弁体が瞬時的に前進・後退を繰り返
し、いわゆる、バイパス通路開閉のチヤタリング
現象が発生し、圧縮負荷変動が激しくなつて上記
の欠点を誘発すると共に、弁体がバイパス通路の
内壁との衝突を繰り返し、それによつて弁体の損
傷を招き、バイパス通路の開閉作動が不能になる
という欠点があつた。

また、上記欠点を改善できる構成が特開昭58−
70085号公報に示されている。すなわち、バイパ
ス通路の開閉作動がが不安定にならないように、
開閉弁をバネ装置で付勢している。

しかしながら、このバイパス通路を閉じる場合
の開閉弁の作動は、吐出圧力が所定の値まで圧力
上昇の後、高圧側に配管接続される電磁弁を開通
させ、高圧の吐出ガスを開閉弁に素早く導き、バ
ネ装置の反力に抗して開閉弁を前進させ、バイパ
ス通路を瞬時に遮断する構成で、バイパス通路遮
断前後の圧縮負荷変動が激しく、上述と同様な動
力伝達系のスリツプが発生するなどして耐久性が
低下すると共に、自動車走行時のフイーリング評
価を低くするという欠点があつた。

また上記と同様に、吐出能力制御用のバイパス
通路を開くためのバネ装置と、バイパス通路を閉
じるために高圧ガスを開閉弁に導く電磁弁を備え
た空調用電動冷媒圧縮機の構成が実開昭55−
78784号公報、実開昭56−55797号公報に示されて
いる。

しかしながら、圧縮機冷時起動後の高圧側圧力
の上昇は圧縮機の運転速度や屋内外の温度などに
左右され、バネ装置の反力に抗してバイパス通路
を閉じるに必要な高圧側圧力に達するまでに相当
の時間経過を必要とし、圧縮効率の悪い状態での
運転時間が長いという欠点があつた。特に、圧縮
機起動後の運転速度が低い場合、圧縮機に接続す
る熱交換器の熱容量が大きく、かつ温度が低い場
合には、高圧側圧力がバイパス通路を閉じるに要
する値まで達せず、正常な全圧縮運転の開始が出
来ないという落ち込み現象が生じる重要な欠点が
あつた。

発明の目的 本発明は圧縮機起動時に圧縮途中の気体、また
は液体を吸入側にバイパスさせる際、運転開始後
の時間経過に追従して確実にバイパス通路の開度
を全開状態から全閉状態まで漸次狭めることので
きるバイパス通路の制御装置を提供することによ
り上記欠点を改善するものである。

発明の構成 そのための構成として、本発明の圧縮機は、圧
縮室に開口して圧縮過程における気体、または、
液体の一部を低圧側にバイパスさせるバイパス通
路と、前記バイパス通路を開閉する弁装置とを設
設け、前記弁装置は給油ポンプ装置から吐出され
る潤滑油圧力を付勢して前記弁装置の弁体を、漸
次その抗力を増すバネ装置の反力に抗して作動さ
せるこことにより、前記バイパス通路の開度を全
開状態からら前記潤滑油圧力の上昇に追従して漸
次、連続的に狭めて閉じるバイパス開度調整機能
を備え、前記給油ポンプ装置の駆動を圧縮機の駆
動軸に連結して行うものである。

実施例の説明 以下、本発明をその実施例を示す第１図を参考
に説明する。

第１図は自動車空調装置などに用いられる吐出
容量制御弁装置を備えた横置開放形ローリングピ
ストン式冷媒圧縮機と冷凍サイクルを示し、シリ
ンダブロツク１の両側に側板２，３が配置され、
シリンダ４の内壁に近接して配置されたロータ５
が側板２，３の軸受部に支持された駆動軸６と共
に回転する。シリンダブロツク１に設けられたベ
ーン案内溝（図示せず）に沿つてシリンダ４内に
出入りする仕切ベーン（図示せず）の先端がロー
タ５の外周面に常接してシリンダ４を吸入室と圧
縮室に仕切つている。駆動軸６の駆動側には軸封
装置７が設けられ、反駆動側には差圧給油吸入口
を有したオイルケース８が設けられている。吐出
弁装置（図示せず）が取りつけられた側板３には
シリンダ４の圧縮室に開口した弁装置案内溝９が
設けられ、その内部に圧縮変形されたバネ装置１
０と弁体１１が装着され、弁体１１はシリンダブ
ロツク１の端面に沿つて弁装置案内溝９の側面と
微少隙間を保ちながら駆動軸６の主軸に直角な方
向にスライドする。側板３の反シリンダブロツク
側には接続プレート１２が取りつけられ弁装置案
内溝９の一端をふさいでいる。

ケース１３は側板２に溶接固定されシリンダブ
ロツク１、側板３などを包囲している。駆動軸６
の駆動側端には電磁クラツチ装置１４のアマチユ
ア１５が取付られ、プーリ１６とコイル装置１７
が側板２に取付られ、自動車のエンジン１８の回
転がＶベルト１９と電磁クラツチ装置１４を介し
て駆動軸６に伝達される。接続プレート１２には
弁装置案内溝９に開口したバイパス通路２５が設
けられ蒸発器２６の下流側とはバイパス接続管２
７とバイパス配管通路２８で接続されている。

駆動軸６の反駆動側端部には駆動軸６によつて
駆動され駆動軸の摺動部への給油も兼ねた給油装
置（例えばトロコイドポンプ）３８が側板３の端
面に接してオイルケース８に収納され、給油装置
３８の吸入側はオイルケース８に設けられた油吸
込み通路３９を介して圧縮機底部の吐出冷媒圧力
が作用する油溜４０に連通し、給油装置３８の吐
出側は駆動軸６に設けられた給油穴４１と給油管
４２を介して弁体１１の背面空間２０を通じてい
る。弁体１１に抗して装着されたバネ装置１０は
第１の設定圧力よりも上昇した給油圧力が弁体１
１の背面に付勢したとき弁体１１を前進させてバ
イパス通路の開度を狭め、第１の設定圧力よりも
大きい第２の設定圧力以上の時、バイパス通路の
開度を全閉し、それ以外の時には弁体１１を後退
させて開度を全開するように設定されている。

圧縮機の吐出管３１、凝縮器２１、減圧装置３
２、アキユームレータ３３、圧縮機の吸入管３４
は順次配管接続されて冷凍サイクルを構成してい
る。

このような構成において、自動車空調装置のス
イツチがONされ、電磁クラツチ装置１４に通電
されると自動車のエンジン１８の回転がＶベルト
１９、電磁クラツチ装置１４を介して駆動軸６ａ
に伝えられる。駆動軸６ａの回転以前は給油装置
３８の給油圧力が発生していないので弁体１１は
バネ装置１０の反力によつて後退しておりバイパ
ス通路２５が全開しているが、駆動軸６ａが回転
を始め圧縮途中の冷媒ガスの一部を蒸発器２６の
下流側にバイパスさせながら給油装置３８が油溜
４０から冷凍機油を吸い上げ給油穴４１や給油管
４２を介しての背面空間２０への給油が始まり、
給油圧力が第１の設定圧力を超えると弁体１１は
バネ装置１０の反力に孔して弁装置案内溝９を
徐々に前進してバイパス通路の開度を徐々に狭
め、給油圧力が第２の設定圧力以上の時、バイパ
ス通路を全閉し、全圧縮運転を続ける。

自動車のエンジン１８がアイドリング回転域に
達すると給油装置３８の給油能力は減少して給油
圧力が低下し、弁体１１はバネ装置１０の反力に
抗して少し後退しバイパス通路を一部開いて負荷
低減運転を続ける。再度、エンジン１８がアイド
リング回転域を超えると給油装置３８の給油能力
は増加して給油圧力が上昇して弁体１１を徐々に
前進させバイパス通路２５を閉じて全圧縮運転を
続ける。

なお、第１図では自動車空調装置を例として説
明したが、石油や天然ガス等を燃料とし専用のエ
ンジンで圧縮機を駆動する大型空調装置や、密閉
形電動圧縮機を用いた家庭用空調装置などでも同
様の作用をさせることができる。

発明の効果 以上のように本発明の圧縮機では、圧縮室に開
口して圧縮過程における気体、または、液体の一
部を低圧側にバイパスさせるバイパス通路と、前
記バイパス通路を開閉する弁装置とを設け、前記
弁装置は給油ポンプ装置から吐出される潤滑油圧
力を付勢して前記弁装置の弁体を、漸次その抗力
を増すバネ装置の反力に抗して作動させることに
より、前記バイパス通路の開度を全開状態から前
記潤滑油圧力の上昇に追従して漸次、連続的に狭
めて閉じるバイパス開度調整機能を備え、前記給
油ポンプ装置の駆動を圧縮機の駆動軸に連結して
行うことにより、圧縮機高圧側に接続する外部配
管系の圧力にあまり影響を受けることなく、圧縮
機の起動と同時に給油ポンプ装置から吐出され時
間経過と共に確実に圧力上昇する潤滑油圧力によ
つてバイパス通路の開閉弁を自動的に、かつ徐々
に閉じることができるので、バイパス用の開閉弁
を動作させるための配管通路切り換え手段（例え
ば、電磁弁やその電気制御装置など）を必要とせ
ず、簡易な構成で信頼性の高い起動負荷軽減を実
現することができる。また、この起動負荷軽減装
置を備えることによつて、圧縮機起動後、所定時
間内にバイパス通路の開度を徐々に閉じることが
できるので、圧縮効率を著しく損なうことがな
い。また、急激な負荷変動がなく、原動機の異常
停止や原動機からの動力伝達系のスリツプも生せ
ず、圧縮機、原動機、あるるいは原動機からの動
力伝達系の耐久性を向上することができる。

また圧縮機停止中、シリンダ内に外部接続管系
の液体や気体が流入していても、圧縮機起動初期
には給油ポンプ装置の吐出潤滑油圧力が低く、バ
イパス通路の開度が全開しているので、圧縮途中
の流体が低圧側にバイパスされ、これにより過圧
縮の発生もなく低負荷で、始動瞬時トルクも小さ
くて圧縮機、原動機、あるいは原動機の動力伝達
系の耐久性が向上するとともに過剰な部品剛性の
必要もなく、部品の軽量化もでき、また、原動機
の出力を過大にする必要もなく圧縮機の定常負荷
に合わせて選定できるのでエネルギー効率の高い
原動機を使用することできる。また、圧縮機始
後、時間経過と共に駆動軸によつて駆動される給
油ポンプ装置の吐出潤滑油圧力の上昇に追従して
バイパス通路の開度が漸次狭くなり、最終的に全
閉するので、特に、余剰動力を必要としない圧縮
機専用の原動機の始動が円滑であり、振動も少な
く、しばらくの間低負荷運転が続くので原動機の
加速性がよく短時間に原動機を定常運転にするこ
とができる。

また、本発明の給油ポンプ装置が駆動軸の摺動
部への給油を兼ねたことにより、摺動部への充分
な給油による摩擦損失の低減と起動時圧縮負荷の
低減との両面から圧縮機の入力軽減を実現すると
共に摺動部耐久性を向上することができるなど数
多くの効果を奏するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す起動負荷軽減
装置を備えた横置開放形ローリングピストン式冷
媒圧縮機の縦断面と冷凍サイクル、制御系統を示
した説明図である。 １…シリンダブロツク、２，３…側板、５…ロ
ータ、６…駆動軸、９…弁装置案内溝、１１…弁
体、１４…電磁クラツチ装置、１８…エンジン、
２５…バイパス通路、３８…給油装置、４０…油
溜。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 圧縮室に開口して圧縮過程における気体、ま
   たは、液体の一部を低圧側にバイパスさせるバイ
   パス通路と、前記バイパス通路を開閉する弁装置
   とを設け、前記弁装置は給油ポンプ装置から吐出
   される潤滑油圧力を付勢して前記弁装置の弁体
   を、漸次その抗力を増すバネ装置の反力に抗して
   作動させることにより、前記バイパス通路の開度
   を全開状態から前記潤滑油圧力の上昇に追従して
   漸次、連続的に狭めて閉じるバイパス開度調整機
   能を備え、前記給油ポンプ装置の駆動を圧縮機の
   駆動軸に連結して行う圧縮機。 ２ 給油ポンプ装置が駆動軸の摺動部への給油を
   兼ねた特許請求の範囲第１項記載の圧縮機。