JPH11132153A - 可変容量圧縮機 - Google Patents

可変容量圧縮機

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JPH11132153A
JPH11132153A JP9294504A JP29450497A JPH11132153A JP H11132153 A JPH11132153 A JP H11132153A JP 9294504 A JP9294504 A JP 9294504A JP 29450497 A JP29450497 A JP 29450497A JP H11132153 A JPH11132153 A JP H11132153A
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control chamber
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 製造原価上昇を抑制しつつ、車両加速時に吐
出容量を減少させる。 【解決手段】 吸入室106に連通する第2制御室12
4と、第3制御室125を制御通路120を開閉する制
御弁123に形成した第2オリフィス127を介して連
通させるとともに、吸入室106に連通する制御通路1
20が開いたときに、バイパス通路113が開くように
構成する。これにより、加速時には、第2、3制御室1
24、125間に圧力差が発生して制御通路120が開
くので、バイパス通路113が開き、可変容量運転状態
となる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、車両用冷凍サイク
ルの可変容量圧縮機に関するもので、車両用空調装置の
冷凍サイクルに適用して有効である。
【0002】
【従来の技術】車両用空調装置の圧縮機は、車両走行用
エンジン(以下、エンジンと略す。)から駆動力を得て
稼働するので、特公平2−55636号公報に記載の可
変容量圧縮機では、加速時には圧縮機の吐出容量を減少
させて、車両加速感および空調装置の空調感が悪化する
ことを抑制している。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記公報に記
載の可変容量圧縮機は、エンジンの負荷等エンジンの稼
働状態を検出して、この検出結果に基づいて電磁弁の作
動を制御することにより吐出容量を変化させるものであ
るので、エンジンの稼働状態を検出するためのセンサ等
の検出手段および検出手段の検出値に基づいて電磁弁を
制御するための制御装置を必要とする。したがって、上
記公報に記載の可変容量圧縮機では、製造原価上昇を招
いてしまう。
【0004】本発明は、上記点に鑑み、製造原価上昇を
抑制しつつ、車両加速時など圧縮機の回転数が加速上昇
する時に吐出容量を減少させることができる可変容量圧
縮機を提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、以下の技術的手段を用いる。請求項1〜
5に記載の発明では、圧縮機構(CP)の吸入側および
吐出側に連通する第1制御室(118、132)を有
し、制御室(118、132)内の圧力が変化したとき
に圧縮機構(CP)から吐出される冷媒の吐出容量を減
少させる可変容量機構(VD)と、吸入側および吐出側
のいずれか一方側と第1制御室(118、132)とを
連通させる制御通路(120、133)の開閉を行う弁
体(123)と、制御通路(120、133)を閉じる
向きの圧力を弁体(123)に作用させる第2制御室
(124)と、第2制御室(123)に連通するととも
に、制御通路(120、133)を開く向きの圧力を弁
体(123)に作用させる第3制御室(125)と、制
御通路(120、133)を閉じる向きの弾性力を前記
弁体(124)に作用させる弾性体(126)とを具備
し、吸入側および吐出側のいずれか一方側を第2、3制
御室(124、125)のいずれか一方に連通させ、圧
縮機構(CP)の回転数が加速上昇する時には、第2、
3制御室(124、125)間に圧力差が発生するよう
に第2、3制御室(124、125)が連通しているこ
とを特徴とする。
【0006】これにより、加速上昇時には第2、3制御
室(124、125)間に圧力差(ΔP)が発生するの
で、その圧力差(ΔP)により制御通路(120、13
3)を開き、第1制御室(118、132)内の圧力を
変化させて吐出容量を減少させることができる。したが
って、本発明によれば、上記公報に記載のごとく、エン
ジン500の稼働状態を検出するためのセンサ等の検出
手段および検出手段の検出値に基づいて電磁弁を制御す
るための制御装置を必要とすることなく、圧縮機の回転
数が加速上昇する時に吐出容量を減少させることができ
る。延いては、上記公報に記載の可変容量圧縮機に比べ
て、製造原価低減を図りつつ、車両加速時に吐出容量を
減少させることができる。
【0007】なお、第2、3制御室(124、125)
は、請求項2に記載の発明のごとく、弁体(123)に
形成された絞り手段(127)を介して連通させること
が望ましい。また、請求項3に記載の発明のごとく、制
御通路(120)は、吸入側と第1制御室()とを連通
させるようにし、かつ、第1制御室(118)の内圧が
減少したときに、作動室(VC )に吸入された冷媒を吸
入側に還流させるバイパス通路(113)を開くように
してもよい。
【0008】また、請求項4に記載の発明のごとく、第
1制御室(132)の内圧が吸入側側の圧力より上昇し
たときときに、斜板(130)の傾き角を大きくして吐
出容量を減少させるようにしてもよい。また、第2制御
室(124)は、請求項5に記載の発明のごとく、吸入
側に連通させてもよい。
【0009】なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述
する実施形態記載の具体的手段との対応関係を示すもの
である。
【0010】
【発明の実施の形態】
(第1実施形態)図1は本実施形態に係る可変容量型圧
縮機(以下、圧縮機と略す。)100を用いた車両用冷
凍サイクルの模式図であり、200は圧縮機100から
吐出した冷媒を冷却する凝縮器(放熱器)である。ま
た、300は凝縮器200から流出した冷媒を減圧する
とともに、後述する蒸発器400の出口側の加熱度が所
定値となるように開度が制御される膨張弁(減圧器)で
あり、400は膨張弁300にて減圧された液相冷媒を
蒸発させる蒸発器である。
【0011】なお、圧縮機100は、Vベルトおよび電
磁クラッチ(図示せず)を介して車両走行用エンジン
(以下、エンジンと略す。)500により駆動される。
次に、圧縮機100の構造について述べる。図2は圧縮
機100の断面を示しており、101は電磁クラッチを
介して回転駆動されるシャフトである。102はシャフ
ト101を回転可能に支持する転がり軸受103を保持
するフロントハウジングであり、このフロントハウジン
グ102には、渦巻き状の歯部104aが形成された固
定スクロール(固定部)104が固定されている。
【0012】また、固定スクロール104とフロントハ
ウジング102とによって形成される空間には、歯部1
04aに噛み合う渦巻き状の歯部105aが形成された
可動スクロール(可動部)105が配設されている。な
お、可動スクロール105は、シャフト101の回転中
心から所定量偏心した位置に形成されたクランク部(偏
心部)101aに軸受を介して回転可能に組付けれてい
る。
【0013】そして、可動スクロール105が、シャフ
ト101の回転とともにシャフト101周りを旋回する
ことにより、両スクロール104、105によって構成
された作動室VC の体積を拡大縮小させて冷媒を吸入圧
縮する。なお、以下、両スクロール104、105等の
冷媒を吸入圧縮する機構を圧縮機構CPと呼ぶ。また、
106は蒸発器400の出口側に接続される吸入口(図
示せず)に連通する吸入室であり、107は凝縮器20
0の入口側に接続される吐出口(図示せず)に連通する
吐出室である。そして、吐出室107は、固定スクロー
ル104の端板部104bに形成された吐出ポート10
8を介して作動室VC と連通しており、吐出ポート10
8のうち吐出室107側には、冷媒が吐出室107から
作動室VC に逆流することを防止するリード弁状の吐出
弁109が配設されている。
【0014】因みに、吐出弁109は、吐出弁109の
最大開度を規制する弁止板(弁押さえ)110とともに
端板部104bに共締め固定されている。ところで、端
板部104bには、圧縮行程中の作動室VC に連通する
パイパスポート111が形成されており(図3参照)、
このバイパポート111は、中間室112およびバイパ
ス通路113を介して吸入室(吸入側)106に連通し
ている(図4参照)。なお、中間室112およびバイパ
ス通路113は、固定スクロール104および固定スク
ロール104に固定されたリアハウジング114により
形成されている。
【0015】また、バイパポート111のうち中間室1
12側には、バイパポート111を開閉するリード弁状
のバイパス弁(バイパス弁体)115が配設されてお
り、このバイパス弁115は、中間室112内の圧力
が、バイパポート111が連通する作動室VC (以下、
この作動室VC を中間圧作動室と呼ぶ。)内の圧力より
高いときにはバイパポート111を閉じ、一方、中間室
112内の圧力が中間圧作動室内の圧力より低いときに
はバイパポート111を開く。
【0016】因みに、116はバイパス弁115の最大
開度を規制する弁止板(弁押さえ)であり、この弁止板
116はバイパス弁115とともに端板部104bに共
締め固定されている。また、バイパス通路113には、
バイパス通路113(中間室ポート112a)を開閉す
るスプール型のバイパス弁117がバイパス通路113
内に摺動可能に配設されており、このバイパス弁117
とリアハウジング114とによって第1制御室118が
形成されている。そして、第1制御室118は、バイパ
ス弁117の開閉作動を制御するとともに、吐出室10
7(吐出側)および吸入室106(吸入側)の両者に連
通している。
【0017】また、第1制御室118と吐出室107と
は、比較的大きな圧力損失を発生させる第1オリフフィ
ス(第1小孔)119により常に連通しており、一方、
第1制御室118と吸入室106とは、制御通路120
(120a〜120d)を介して連通している。そし
て、バイパス弁117を挟んで第1制御室118と反対
側には、吸入室106内の圧力が導かれるとともに、第
1制御室118の体積を縮小させる向きの弾性力をバイ
パス弁117に作用させる第1コイルバネ(弾性体)1
21が配設された制御背室122が形成されている。
【0018】このため、第1制御室118の圧力が制御
背室122の圧力より高いときには、バイパス通路11
3(中間室ポート112a)が閉じられ、一方、第1制
御室118の圧力が制御背室122の圧力より低いとき
又は等しいときには、バイパス通路113(中間室ポー
ト112a)が開かれる。なお、117aは、第1制御
室118の圧力が制御背室122の圧力より高いとき
に、バイパス弁117が中間室ポート112aを閉じる
位置に停止するように停止位置を規制するストッパ手段
である。
【0019】また、制御通路120には、制御通路12
0(120a)を開閉するスプール状の制御弁(弁体)
123が摺動可能に配設されており、この制御弁123
を挟んで一方側には、制御通路120(120a)を閉
じる向きの圧力を制御弁123に作用させる第2制御室
124が形成され、他方側には、制御通路120(12
0a)を開く向きの圧力を制御弁123に作用させる第
3制御室125が形成されている。
【0020】そして、第2制御室124は、制御通路1
20(120d)を介して吸入室106(吸入側)に連
通しているととも、内部に制御通路120(120a)
を閉じる向きの弾性力を制御弁123に作用させる第2
コイルバネ(弾性体)126が配設されている。一方、
第3制御室125は、制御弁123に形成された絞り手
段をなす第2オリフィス(第2小孔)127を介して第
2制御室124に連通している。このため、第2制御室
124(吸入室106)の圧力変化に対して、第3制御
室125の圧力が所定の時間差(応答遅れ)を伴って変
化するので、エンジン500の加速時のごとく、吸入室
106(第2制御室124)の圧力が急激に変化する過
渡期には、第2、3制御室124、125間で圧力差
(以下、この圧力差を制御圧と呼ぶ。)ΔPが発生す
る。
【0021】なお、本実施形態では、制御弁123を摺
動させるに十分な制御圧ΔPを得るべく、第3制御室1
25の体積を十分に大きく確保している。また、制御弁
123の円周外側壁には環状溝123aが形成されてお
り、この環状溝123aは、制御通路120(120
a)を開いたときに制御通路120(120a)の一部
を構成するものである。
【0022】さらに、123bは、第2、3制御室12
4、125間で制御圧ΔPが発生した(エンジン500
の回転数変化が急上昇する)ときに、制御弁123が制
御通路120(120a)を開く位置にて停止するよう
に停止位置を規制するストッパ手段である。次に、本実
施形態の特徴的作動を述べる。
【0023】エンジン500の加速時には、エンジン5
00の回転数に連動して圧縮機構CPの回転数が急激に
増大するため、圧縮機100の(単位時間当たりの)吐
出容量が増大する。これに対して、膨張弁300の開度
は、蒸発器400出口側の加熱度に応じて機械的に変化
するので、エンジン500の回転数に連動して直ぐには
変化しない。このため、エンジン500の加速時には、
吸入室106(第2制御室124)の圧力が急激に低下
するため、制御通路120(120a)を開く向きの制
御圧ΔPが発生する。
【0024】したがって、図5に示すように、第1制御
室118が吸入室106と連通するため、第1制御室1
18の圧力が低下し、バイパス弁117が摺動してバイ
パス通路113(中間室ポート112a)が開く。この
ため、中間室ポート112の圧力が低下し、中間圧作動
室内の冷媒がバイパポート111から吸入室106に還
流するので、圧縮機100の吐出容量が実質的に減少す
る(可変容量運転状態)。
【0025】しかし、その後次第に、エンジン500の
回転数変化が緩慢に(定常運転に)なると、第2、3制
御室124、125間の圧力が等しくなり、制御圧ΔP
が0になるので、制御通路120(120a)およびバ
イパス通路113(中間室ポート112a)が閉じられ
て圧縮機100の吐出容量が増大する(最大運転状
態)。
【0026】以上に述べたように、本実施形態によれ
ば、上記公報に記載のごとく、エンジン500の稼働状
態を検出するためのセンサ等の検出手段および検出手段
の検出値に基づいて電磁弁を制御するための制御装置を
必要とすることなく、車両加速時に吐出容量を減少させ
ることができる。したがって、上記公報に記載の可変容
量圧縮機に比べて、製造原価低減を図りつつ、車両加速
時に吐出容量を減少させることができる。
【0027】また、本実施形態では、吐出容量を変化さ
せることにより、圧縮機100の吐出容量を減少させて
いるので、加速時に電磁クラッチを切ることによって吐
出容量を0とする手段に比べて、車両加速感および空調
装置の空調感が悪化することを防止できる。 (第2実施形態)本実施形態は、図6に示すように、圧
縮機機構CPとして、シャフト101と一体的に回転す
斜板130および斜板130により往復運動させられる
ピストン131等からなる斜板型圧縮機構を採用し、斜
板130のシャフト101に対する傾き角αを変化させ
て吐出容量を変化させる可変容量機構VDを採用した斜
板型の可変容量型圧縮機(以下、斜板型圧縮機と呼
ぶ。)に適用したものである。
【0028】すなわち、本実施形態では、斜板130が
配設された斜板室132(第1実施形態の第1制御室1
18に相当)の圧力を、第1実施形態と同様に制御弁1
23を用いて制御するように構成したものである。ただ
し、斜板型圧縮機では、周知のごとく、斜板室132の
圧力が吸入側(吸入室106)の圧力より高くなると吐
出容量が減少し、一方、斜板室132の圧力が吸入側
(吸入室106)の圧力に近づくと吐出容量が増大する
ので、本実施形態に係る制御弁123は、吐出室107
と斜板室132とを連通させる制御通路133(133
a〜133d)の開閉を行う。
【0029】次に、本実施形態の特徴的作動を述べる。
前述のごとく、エンジン500の加速時には制御圧ΔP
が発生するので、制御通路133が開くため、斜板室1
32へ吐出室132(吐出側)の圧力が導かれて斜板室
132内の圧力が吸入側より高くなるため、斜板130
の傾き角αがシャフト101に対して略90度となる向
きに変化し、吐出容量が実質的に減少する(可変容量運
転状態)。
【0030】しかし、その後次第に、エンジン500の
回転数変化が緩慢に(定常運転に)なると、第2、3制
御室124、125間の圧力が等しくなり、制御圧ΔP
が0になるので、制御通路133が閉じられて斜板13
0の傾き角αが小さくなり、吐出容量が増大する(最大
運転状態)。 (第3実施形態)第1、2実施形態では、エンジン50
0の加速時に、吸入室106(吸入側)の圧力が急激に
変化することを利用して制御弁123を開閉させたが、
本実施形態は、エンジン500の加速時に、吐出室10
7(吐出側)の圧力が急激に変化することを利用して制
御弁123を開閉させるように構成したものである。
【0031】図7はスクロール型の圧縮機構CPを有す
る圧縮機(第1実施形態)に本実施形態を適用した例で
あり、第2、3制御室124、125は、第2オリフィ
ス127を介して吐出室107(吐出側)に連通してい
る。なお、本実施形態では、第2制御室124の体積を
大きくして制御圧ΔPが発生し易くしている。次に、本
実施形態の特徴的作動を述べる。
【0032】エンジン500の加速時には、エンジン5
00の回転数に連動して圧縮機構CPの回転数が急激に
増大するため、吐出室107(吐出側)の圧力が急激に
上昇するので、制御通路120を開く向きの制御圧ΔP
が発生する。したがって、第1実施形態と同様に、エン
ジン500の加速時には、吐出容量が実質的に減少する
(可変容量運転状態)。
【0033】また、その後次第に、エンジン500の回
転数変化が緩慢に(定常運転に)なると、第2、3制御
室124、125間の圧力が等しくなり、制御圧ΔPが
0になるので、制御通路120が閉じられて圧縮機10
0の吐出容量が増大する(最大運転状態)。 (第4実施形態)上述の実施形態では、制御弁123を
スプール型の弁体により構成したが、本実施形態は、図
8、9に示すように、第1〜3実施形態に係る制御弁1
23に相当する制御弁140を球状の弁体141および
弁体141を可動させる薄膜状のダイヤフラム(圧力応
動部材)142により構成したものである。因みに、本
実施形態では、第2オリフィス127は、制御弁140
に形成しておらず、ハウジングに形成している。
【0034】なお、図8は本実施形態をスクロール型圧
縮機(第1実施形態)に採用した例であり、図9は斜板
型圧縮機(第2実施形態)に採用した例である。したが
って、制御弁140以外の作動は、第1、2実施形態と
同様であるので、図8を例に制御弁140の作動を以下
に述べる。エンジン500の回転数変化が緩慢とき(定
常運転時)には、第1制御室118の内圧(吐出圧)と
第2制御室124(吸入圧)との差圧により、弁体14
1は、制御通路120を閉じている。
【0035】一方、エンジン500の加速時には、制御
圧ΔPが発生するので、ダイヤフラム142は、第3制
御室125側から第2制御室124側に変位する。この
ため、ダイヤフラム142に接合されたプッシュロッド
(リテーナ)143が第2コイルバネ126の弾性力に
打ち勝って弁体141を第1制御室118側に押すの
で、制御通路120は開く。
【0036】そしてその後、エンジン500の回転数変
化が緩慢に(定常運転と)なると、制御圧ΔPが0とな
り、第1制御室118の内圧(吐出圧)と第2制御室1
24(吸入圧)との差圧により、制御通路120が閉じ
られる。ところで、第4実施形態は、第1、2実施形態
のごとく、吸入室106(吸入側)の圧力が急激に変化
することを利用するものに限定されるのではなく、第3
実施形態のごとく、吐出室107(吐出側)の圧力が急
激に変化することを利用するものに対しても実施するこ
とができる。
【0037】また、上述の実施形態では、第2オリフィ
ス127により絞り手段を構成したが、絞り手段が所定
の流通抵抗を発生させるものであればよく、絞り手段は
第2オリフィス127に限定されるものでない。
【図面の簡単な説明】
【図1】車両用冷凍サイクルの模式図である。
【図2】第1実施形態に係る圧縮機の断面図である。
【図3】図2のA−A断面図である。
【図4】図2のB−B断面図である。
【図5】第1実施形態に係る圧縮機の断面図である。
【図6】第2実施形態に係る圧縮機の断面図である。
【図7】第3実施形態に係る圧縮機の断面図である。
【図8】第4実施形態に係る圧縮機の断面図である。
【図9】第4実施形態に係る圧縮機の断面図である。
【符号の説明】
CP…圧縮機構、VD…可変容量機構、118…第1制
御室、123…制御弁(弁体)、124…第2制御室、
125…第3制御室。

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 車両走行用エンジンにより駆動される、
    冷凍サイクル用の可変容量型圧縮機であって、 冷媒を吸入圧縮する作動室(VC )を有する圧縮機構
    (CP)と、 前記圧縮機構(CP)の吸入側および吐出側に連通する
    第1制御室(118、132)を有し、前記制御室(1
    18、132)内の圧力が変化したときに前記圧縮機構
    (CP)から吐出される冷媒の吐出容量を減少させる可
    変容量機構(VD)と、 前記吸入側および前記吐出側のいずれか一方側と前記第
    1制御室(118、132)とを連通させる制御通路
    (120、133)の開閉を行う弁体(123)と、 前記制御通路(120、133)を閉じる向きの圧力を
    前記弁体(123)に作用させる第2制御室(124)
    と、 前記第2制御室(123)に連通するとともに、前記制
    御通路(120、133)を開く向きの圧力を前記弁体
    (123)に作用させる第3制御室(125)と、 前記制御通路(120、133)を閉じる向きの弾性力
    を前記弁体(123)に作用させる弾性体(126)と
    を具備し、 前記吸入側および前記吐出側のいずれか一方側を前記第
    2、3制御室(124、125)のいずれか一方に連通
    させ、 前記第2、3制御室(124、125)は、前記圧縮機
    構(CP)の回転が加速上昇する時に、前記第2、3制
    御室(124、125)間に圧力差が発生するように連
    通していることを特徴とする可変容量圧縮機。
  2. 【請求項2】 前記第2、3制御室(124、125)
    は、前記弁体(123)に形成された絞り手段(12
    7)を介して連通していることを特徴とする請求項1に
    記載の可変容量圧縮機。
  3. 【請求項3】 前記制御通路(120)は、前記吸入側
    と前記第1制御室()とを連通させるように構成されて
    おり、 前記可変容量機構(VD)は、 前記作動室(VC )に吸入された冷媒を前記吸入側に還
    流させるバイパス通路(113)と、 前記バイパス通路(113)を開閉するバイパス弁体
    (117)とを備えており、 前記第1制御室(118)の内圧が減少したときに、前
    記バイパス弁体(117)を作動させて前記バイパス通
    路(113)を開くことを特徴とする請求項1または2
    に記載の可変容量圧縮機。
  4. 【請求項4】 前記制御通路(133)は、前記吐出側
    と前記第1制御室(132)とを連通させるように構成
    され、 前記圧縮機構(CP)は、前記外部駆動源により回転駆
    動されるシャフト(101)に対する傾き角を変更する
    ことができる斜板(130)を、前記第1制御室(13
    2)内に備えるとともに、前記第1制御室(132)の
    内圧が前記吸入側の圧力より上昇したときに、前記傾き
    角を大きくして吐出容量を減少させることを特徴とする
    請求項1または2に記載の可変容量圧縮機。
  5. 【請求項5】 前記第2制御室(124)が、前記吸入
    側に連通していることを特徴とする請求項1ないし4の
    いずれか1つにに記載の可変容量圧縮機。
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