JPS59192893A - 車両用冷房装置における圧縮機の容量制御装置 - 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】 し発明の利用分１」〕 本発明は車両用冷房装置に用いられる圧縮機の容量制御
装置に関する・ 〔発明の背景〕 車両用冷房装置の冷房能力の開側ｊは蒸発器出口の冷媒
の過熱度（蒸発器出口の冷媒温度と蒸づＧ器入口の冷媒
圧力との関数で、蒸発器に作用する熱負荷に応じて変化
する）に応じて蒸発器入口に設けた膨張弁の開度を制御
し、冷凍サイクルの冷媒循環量を制御することにより行
っている。

また一般に圧縮機から冷凍サイクルに流出した潤滑油を
常時圧縮機に戻す必要がある為、膨張弁は熱負荷の小さ
い時でも全閉にはならす所定の小開度を保つ様に構成さ
れている。

ところが車両用冷房装置の圧縮機は車画工／ジンにより
回転駆動されている為、膨張弁の開度が一定でもエンジ
ンの回転数の変化に応じて冷凍サイクルを流れる冷媒流
量が変化する。

この為、上記の様に熱負荷が小さくて膨張弁が最小開度
に保たれている場合に、エンジン回転数が車両の高走運
転あるいは加速、登板、追越運転等によって上昇し、圧
縮機の回転数がこれに伴って上昇すると、冷媒流量が所
望流量以上になる。

その結果、蒸発器が凍結し極度に熱交換率が低下してそ
の目的を果し得なくなる。一般にはこの様な状態を防止
する為、蒸発器の吐出空気混層や蒸発器自体の表面温度
を検出して圧縮機を一時的に停止する凍結防止装置が設
けられている。しかるに高速で回転する圧縮機を停止、
駆動する為圧縮機自体及び電磁、クラッチの寿命を低下
させる。

また、圧縮機の吸入側と出口側の圧力が平衝しないうち
に再起動されると起動時の所要トルクが大きく、エンジ
ンに対する負荷変動を引起こして、車両の走行性能が悪
化する。（登板時や、加速時にこの現象が起こるとエン
ジンが停止する恐れがある。） この問題を解決する為に、特公昭５７−２６９６９号で
に、エンジンの回転数とは無関係に熱負荷の大きさに応
じて圧縮機の回転数を制御して、圧縮機の容量を制御す
ることを提案した。

しかしながら、上記従来技術によれば圧縮機の回転数を
制御する為に可変プーリやこの可変プーリを熱負荷に応
じて制御する手段が必要となり装置の複雑化、コスト上
昇を招く原因となる。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、圧縮機の回転数がエンジンの回転数に
伴って上昇する時、必要以上に冷媒の流量が増加しない
様に構成することによって、圧縮様の回転数を制御する
複雑な装置を設けることなく圧縮機の容量を制御し、も
って安価な圧縮（・幾の容量制御装置を提供するにある
。

し発明の概要〕 本発明の特徴は圧縮機の吸入冷媒通路の途中に圧縮機を
駆動するエンジンの回転数の上昇に応じて圧縮機の体積
効率を低下ｊ−る様に作用する可変流路抵抗部を設けた
点にある。

〔発明の実施例〕

以下本発明を可動翼形圧縮機に適用した一実施例を第１
図乃至第７図に基づき詳説する。

回転シャフト１０１ｄ図示し万い電磁クラッチを介して
車両のエンジンによ逆回転駆動される。

回転シャフト１０には回転ロータ１２が固定されている
。

回転ロータ１２はカムシリンダ１４の中に収容されてい
る。

回転ロータ１２は第２図に示す如く軸直角な面で断面す
ると回転シャフト１０を中心とする真円の外周面を有す
る。

カムリング１４は第２図に示す如く軸直角な面で断面す
るとロータｌＯの外周円か２論所Ｔｓ１゜Ｔａ２で内接
する楕円の内周面を有する。この楕円はエビトロコイド
曲線で代表される。

ロータ１２には放射方向に数個のベーン溝１６ａ〜１６
ｅが穿設されている。

ベーン溝１６ａ−１６ｅにはベーコン１８ａ〜１８ｅが
放射方向に進退に挿入されており、ベーン１８ａ〜１８
ｅの先端がカムシリンダ１４の内周面に接触した状態で
ロータ１２と共に回転する。

カムシリンダ１４の両軸端にはサイドプレート２０．２
２が取付けられ、カムシリンダ１４内は実質的に密封さ
れる。

サイドプレー）２０，２２の中心にＶよラジアルベアリ
ング２４．２６が取付けられており回転シャフト１０は
このベアリング２４．２６によって支承きれる。

更にロータ１２の端面に対面するサイトプレー）２０．
２２の端面の中央にはスラストベアリング２８．３０が
取付けられており、ロータ１２の軸方向の移動がこのス
ラストベアリング２８゜３０によって受は止められる。

カムシリンダ１４内にはロータ１２の外周面、カムシリ
ンダ１４の内周面及び、サイドプレート２０．２２の内
９１１４面によって区画された２つの作動室３２．３４
が形成される。

作動室３２．３４はロータ１２と共に回転するベーン１
８ａ〜１８ｅによってその容積が変化せられる。

サイトプレー）２０．２２には作動室３２゜３．４の吸
入ポート３６．３８が貫設されている。

吸入ポー）３６．３８の位置は、ロータ１０とカムリン
グ１４との接触部（タンジェントシール部）　Ｔｓｌ、
　Ｔａ２を通過したベーン１８ａ〜１８ｂが半径方向に
進出する運動を呈する範囲内で、適宜選択される。

カムシリンダ１４０周壁には作動室３２．３４に通じる
吐出ボート４０ａ〜４０ｄが貫設されており、各ボート
に対応してリード弁４２ａ〜４２ｄ及び弁座４４ａ〜４
４ｄが設けられる。

リード弁４２ａ〜４２ｄ及び弁座４４ａ　〜４４ｄは図
示しない櫛歯状を成していて、その付は根の部分がねじ
４６．４８によりカムシリンダ１４の外周壁に固定され
る。

サイトプレート２０．２２とカムシリンダ１４とはノッ
クピン５０．５２によって位置決め及び仮止めされる。

サイドプレート２０の外端面中央にはシャフト１０のま
わりを包囲する様にベアリング２４保持用の突出部５４
が形成されている。

サイドプレート２０の側面にはサイドカバー５６が取付
けられる。

サイドカバー５６の内部中央にはシャフトシール室を区
画形成する円筒部５８が形成されていてその内周部はサ
イドプレート２０の突出部５４外周に圧入される。

ねじ６０ａ〜６０ｄはサイドプレート２２、カムシリン
ダ１４及びサイドプレート２０を貫通してサイドカバー
５６の内壁まで達つし、そこでねじ孔６２ａ〜６２ｄに
螺入固定される。

かくしてサイドプレート２０．２２とそれに挾持された
カムシリンダ１４から成る圧縮機組体はサイドカバー５
６に固定される。

椀状のケーシング６４の開口端から圧縮機組体をケーシ
ング６４内部に挿入し、しかる後サイドカバー５６とケ
ーシング６４とをねじ６６で固定するＯ ６８ａ〜６８ｆは図示しないねじ６６ａ〜６６ｆが挿通
する孔である。

シャフトシール室７ｏ内にはシャフト１ｏに固定された
シャツ）１０と共に回転する回転リング７２、回転リン
グ７２をシール室７ｏの内壁に固定された固定リング７
４に押し付けるばね７６が設けられている。

サイドカバー５６の外周には冷凍サイクルの低圧側配管
７８と連接される吸入口８ｏが貫設されている。

低圧側配管７８の端部にはフランジ８２がろう付けされ
ている。

吸入口８０のまわシには平担な面が形成されていてこの
面にシールリング８４をはさんでフランジ８２を当接し
、ねじ８６，８８でそこに固定する。

吸入口８ｏはそこを通る吸入冷媒の流融がロー；　　　
　　　　　タ回転方向で円筒壁５８の接線に略沿った方
向に向う様その開口部が方向付けられている。

サイドカバー５６の内壁にはロータ１２の回転方向に沿
って旋回する吸入冷媒通路９０が凹設されている。

吸入冷媒通路９０は途中で作動室３４に開口する吸入ボ
ート３８と連通し、作動室３２に開口する吸入ポート３
６に連通ずる位置で終わる。

吸入冷媒通路９ｏは吸入口８ｏと接続する位置から終端
に行くに従って全体的にその通路断面積が減少する様に
形成されている。

この様に構成すれば冷媒通路内の冷媒の流速が吸入口か
ら通路の終端に至るまで略同−になり、流速の急低下に
伴う流路損失を減少させるのに効果がある。

第６，７図に示す如く吸入ポート３６　（３８）の入口
には冷媒通路から流入する冷媒ガスムースに流れを変更
できる様に所定の曲率を持った溝９２．９４に設けられ
ておわ、サイドカバー５６の溝９２．９４に対向する壁
面には第４．５図に示す如く曲率Ｒｌ　（Ｒ２）を持つ
冷媒案内用の壁面９６．９８−が形成されている。

これら溝や壁面は作動室内への冷媒の流入ガスムースに
行える様に作用するので吸入ボート入口部における流路
抵抗を小さくするのに効果がある。

また吸入冷媒通路９０は吸入ポート３６を通過する直前
と直後とで第４図に示す通りその通路の同さくサイドプ
レート２０外表面とサイドカバー５６の吸入冷媒通路９
０内壁面との間隔）がＬｌからり、に減少させである。

これは、吸入ポート３６で吸入冷媒の１／２が作動室３
２に吸入され、以後の冷媒通路の流速を吸入ポート３６
の上流の流速と等しくする為には、冷媒流量の減少に応
じてその通路断面積を減少させる必要があるからである
。

上記各構成を採用することによってエンジンの回転数全
域に亘って、吸入冷媒通路の流路損失が低減され、エン
ジンの低速回転域から高速回転域まで圧縄機の体積効率
を向上できる。

ここで特に重要なことは、吸入冷媒通路の途中に、絞り
部１００，１０２が設けられている点である。

絞υ部１００は吸入口８ｏと第１の吸入ポート３６との
１．４Ｊに設けられている。

この絞シ部１０００通路断面積は低圧配管７８の通路断
面績の略１／２に形成されている。

絞り部１０２の通路断ｉｆｉ］積は吸入ポート３６を過
ぎた後の冷媒流路１０４の通路断面積の略１／２に形成
されている。

この様に構成された圧縮機は次の様に作動する。

ロータ１２がＰ矢印方間に回転するとベーン１８はロー
タ１２とカムシリンダ１４の接触部Ｔｅ１（Ｔｓｔ）か
らＴａ２　（Ｔａ１）に至るまでに一周期の進退を行う
。一枚のベーン１８ａ　（１８ｃ）が収入ポート３８　
（３６）を横切り次のベーン１８ｅ（ｘｓｂ）が吸入ポ
ート３８（３６）を横切り終えるまで、２枚のベーンに
区画された作動室３４（３２）の一部は吸入工程にある
。次いで先行するベーン１８ａ　（１８ｃ）が吐出ボー
ト４０（４０’　）にさしかかるまではベーン１８ａと
１８ｅ（ベーン１８Ｃと１８ｂ）とに包１れた作動室は
容積が徐々に減少し圧縮工程にある。更にベーン１８ａ
　（１８ｃ）が吐出ボート４０　（４０’　）を横切り
次いでベーン１８ｅ　（１８ｂ）が吐出ポート４０（４
０′）を通過し終えるまで作動室３４（３２）内の同部
分は吐出工程となる。

かくして、低圧配管７８がら吸入口８０．冷媒通路９０
及び吸入ポート３８を経て作動室３４に入った冷媒は圧
縮されて吐出ボー）４０がら吐出室ｌＯ６、サイドプレ
ート２２に貫設された通孔工０８を通って吐出チャンバ
１１０内に吐出する。

吐出チャンバ１１０内には図示しない油分離装置が設け
られていて、吐出冷媒から油分が分離される。分離され
た油はチャンバ１１０の下部に形成された油溜部１１２
に溜まる。油は吐出チャンバ１１０の圧力によって、油
絞シ通路１１４を経て各ベーン溝１６の背部を連通ずる
環状溝１１６を通り、スラヌトベアリング３０．２８、
ニードルベアリング２６．２４及びロータ１２の端面に
供給される。

油の分離された吐出冷媒は吐出口１１８から図示しない
冷凍サイクルの高圧側配管に導びかれる。

ここで、前述の如く吸入冷媒通路９０，１０４が形成さ
れているので吸入冷媒通路がサイドカバー内に凹設され
た広い環状空間で形成されていた従来の圧縮機に比べ流
路損失が少なく、その結果体積効率が向上する。

第８図はその様子を示すグラフで、曲線Ａは吐出圧力Ｐ
ｄが１４　［ａＨＦ：］、］ｙ、−パーヒーＳＨが１０
　（Ｃ，ｄｅｔ）の時の従来の圧縮機の体積効率とエン
ジンの回転数との関係を、また曲線りは本実施例におい
て絞υ部１００，１０２を設けない場合の同関係を示す
。両者を比較すると全回転数域に亘って６〜１０％の体
積効率の向上がみられた。

本実施例の絞り部１００，１０２は、エンジンの回転数
が低い（即ち冷媒流速が比蚊的遅い）部分では流体に対
して小さな抵抗を与える。

回転数が高くなるにつれて絞り部１００，１０２の流体
に作用する抵抗は２次曲線的に上昇し徐々に大きな抵抗
を与える様になる。いわゆる可変流体抵抗として作用す
る。

ここで絞ｐ部１００は吸入ボー）３６．３８の両方に流
入する冷媒流に対して上６己作用を与える。

絞り部１０２は吸入ポート３８から流入する冷媒流に対
してのみ作用する。

従って、吸入冷媒通路９０，１０４の流損抵抗はエンジ
ンの回転数に対して、回転数の低いところでは比較的小
さく、回転数が高くなるにつれて徐々に大きくなる。

その結果第８図の曲線Ｃに示す如く、従来の圧縮機の特
性と比較すると中、低速回転域での体積効率が２〜５％
向上するのに対し、高速回転域での体積効率はほとんど
従来のものと変わらない。

かくして、本実施例によれば従来の圧縮機の体積効率と
比較して、エンジンの低速回転域では効率がより高く、
高速回転域では従来のものと同程度の低い体積効率を示
す圧縮機が得られた。

これによって、エンジン回転数の上昇に伴う冷媒流量の
上昇を、低速回転域の流量を減少させることす＜、エン
ジンの高速回転域における不必要な冷凍能力の上昇を抑
制でき、以ってエンジンの消費動力を低減できた。

第９図、第１０図に他の実施例を示す。

第１乃至７図と同一符号のものは同一物を示すので説明
を詳略する。

本実施例では吸入冷媒通路９１，１０５がロータ１２の
回転方向と逆方向に旋回しながら終端に至る。

吸入口８０は第１の実施例同様その中を通る冷媒の流線
がシャフトシール室を形成する円筒壁５８のロータ回転
方向に沿った側の接線方向に向う様方向付けられている
。

吸入冷媒通路９１の旋回開始部と吸入口８０からの延長
部分との間には９０度以上略１００度の方向転換角度θ
を有する屈曲部２００が設けられている。

吸入冷媒通路９１は第１の実施例同様第１の吸入ポート
３８を通過した直後通路断面積が略１／２に減少した冷
媒通路１０５となる。

また吸入ポート３８に対向する吸入冷媒通路内壁面には
吸入ポート３８の先細端で閉じる曲面を有し、吸入ポー
ト３８へ冷媒をスムースに案内するｈｆｉ４゜、￥成さ
れている。

吸入冷媒通路９１から分流した冷媒（低吸入冷媒通路内
での流れに対し略１ｓｏｉ方向転換して吸入づれる。

この様に構成された圧縮機では吸入冷媒通路のＪｉＪＩ
曲部２００が、第１の実施例の叙シ部１００と同様の作
用を奏する。

屈曲部２００はエンジンの低速回転域ではほとんど流体
に対して流路抵抗を与えない。エンジノの回転数が上昇
するにつれて流体により大きな抵抗を示し、そこを流れ
る流量を抑制して体積効率を制御する。

第７図に曲線Ｂに示す如くエンジン回転数が８００回転
のところでは、体積効率は７６％と曲１ｎＡで示す従来
のものに比べて７％も高い効率を示すが回転数が上昇す
ると徐々に効率が低下し、１　　　　　°ｏｏｏｌｔａ
ｌ＝、ａａ　Ｔｉ’ｉ、ｉ！ｕＫ＊＊ｏ　’Ｌ　（Ｄ″
、！；［：ｒ（１２効率を示す様になる。

これは、吸入ボー）３８．３６で冷媒が１８０度の流路
転換を強いられ、これが高速回転域で上り大きな流路抵
抗上昇を与えるものと考えられる。

以上の様に、第２０夾施例では、体４．１’ｊ効率の最
大点が最も回転数の低い点に設定できるので、車が市街
地で、のろのろ運転や、信号待ち竹している時に圧縮機
を最大効率で運転できるにもかかわらず、高速回転域で
は従来の圧縮機よりも更に低い体積効率で運転でき、そ
の容」ｊ先制？Ｉｉ１］効果が太きい。

同、第９図に仮献−Ｃ示ず如く冷Ｔｋ迫路１０５内にそ
の断面積の略１／２の通路断面値を（、Ｙつ絞り部１０
３を設け、作動室３２に流入する冷媒に対して更に高速
回転時の流お抑制効果を付加すれば更に容量制御効果全
同上はせることができる。

以上の尖厖例ではいずれも町長典型圧ＭＬ’ｌ桜につい
て説明したが、本発明は、斜板式圧縮機、往復動式縦型
圧縄憔、あるいはスクロール型圧縮機、ラジアル型圧組
機等、エンジンによシ回転、駆動され、可変流路抵抗を
設ｉでさる吸入冷媒］ｊ」１路を有するすべての圧縮機
に適用可能である。

し発明の効果〕 以上説明した様に本発明では圧縮機を駆動するエンジノ
の回転数上昇に応じて圧靴イ張の体積効率を低下する様
に作用する可変流路抵抗部を圧縮機の吸入冷媒通路中に
設けたので、エンジンの回転数が熱負荷とは無関係に上
昇して圧縮機の能力が不必要に高くなるのを防止でき、
圧縮機がよけいな仕事をし′ｆ：ｒい分たけ、エンジン
にかける負担も少なく消費動力の低減が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第７図は本発明になる圧縮様の一実施例を示
し、第１図はその縦断面図、第２図は第１図の■−■断
面図、第３図は第１図のＩｌｌ　−ｒｉＩ肋面図、第４
図は第３図のＩＶ−ＩＶ断面図、第５図は第３図の■−
■断面図、第６図は第１図のＶｌ−Ｖｌ断血図、第７図
は第６図の第■−Ｍ１断面図、第８図は従来の圧縮機と
各笑施しリとの性能比軟を示す図面、第９．１０図は本
発明の他の実施例を示す図面である。 １０・・・回転ンヤフト、７８・・・低圧側配管、８０
・・・吸入口、９０，９１，１０４，１０５・・・吸入
冷媒通路、１００，１０２，１０３・・・可変流路抵抗
部としての絞り部、２００・・・可変流路抵抗ｉ昂とじ
てＶ６図 流’７１２］ ８

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ｌ、車両用冷房装置の冷凍サイクルに冷媒を循環させる
   べく、車両エンジンによって回転駆動される圧縮機にお
   いて、前記車両エンジンの回転数上昇に応じて前記圧縮
   機の体積効率を低下させる様に作用する可変流路抵抗部
   を前記圧縮機内の吸入冷媒通路中に形成したことを特徴
   とする車両用冷房装置における圧縮機の容量制御装置。 ２、特許請求の範囲第１項に記載したものにおいて、前
   記可変流路抵抗部は冷凍サイクルの低圧配管と圧縮機と
   の接続部における流路断面積に対してその断面積が略１
   ／２の流路断面積を持っ絞シ部でるることを特徴とする
   車両用冷房装置における圧縮機の容量制御装置。 ３６　　特許請求の範囲第１項に記載したものにおいて
   、前記可変流路抵抗部は冷凍ザイクルの低圧配管と圧縮
   機との接続部における流路断面積に対してその断面積が
   略１／２の流路断面積を持つ絞り部の可変流路抵抗に匹
   敵する可変流路抵抗特性を有する流路屈曲部であること
   を特徴とする車両用冷房装置における圧ｍ機の容量制御
   装置。 ４、特許請求の範囲第１項に記載したものにおいて、前
   記圧縮機が、回転シャフトに固定された円筒−一タ、該
   ロータを収容し、該ロータと協動してロータ外周面とそ
   の内周面との間に作動室を形成するカムシリンダ、カム
   シリンダの両軸方向端部に取付けられ前記作動室の側端
   を密封する一対のサイドプレート、該一方のサイドプレ
   ートの側面部に取付けられたサイドカバー及び該サイド
   カバー内に形成され一端が冷凍サイクルの低圧配管に他
   端が前記作動室の吸入ポートにそれぞれ接続された吸入
   冷媒通路を有し、前記可変流路抵抗部が前記サイドカバ
   ー内の前記吸入冷媒流路の途中に形成されたことを特徴
   とする車両用冷房装置における圧縮機の容量制御装置。 ５、％許請求の範囲第４項に記載したものにおいて、前
   記吸入冷媒流路が前記サイドカバー内で前記ロータの回
   転と同一方に旋回しながら前記作動室に冷媒を供給する
   様旋回形成され、前記可変流体抵抗部が前記吸入冷媒通
   路の途中に該吸入冷媒〕１す路の一端が接続される冷凍
   サイクルの低圧配管の通路断面積の略１／２の通路断面
   積を持つ絞り部として形成されたこと全特徴とする車両
   用冷房装置における圧縮様の容量制御装置。 ６、傷許請求の範囲第４項に記載したものにおいて、前
   記吸入冷媒流路が前記サイドカバー内で前記ロータの回
   転と逆方向に旋回しながら前記作動室に冷媒を供給する
   様旋口形ルにされ、前記可変流体抵抗部が前記サイドカ
   バーに取付けられた冷凍サイクルの低圧配管から前記吸
   入冷媒通路の旋回１Ｊｉ４始位置までの流路と旋回υｉ
   」始後の流路とが９０度以十の方向転換をする流路屈曲
   部として形成されたことを特徴とする車両用冷房装置に
   稟ゝる圧縮機の容量制御装置。 ７、特許請求の範囲６又ｉ−１ニア項に記載したものに
   おいて、前記作動室が複数個形成され、前記吸入冷媒流
   路が前記複数個の作動室に順次連通する様に旋回形成さ
   れ、前記可変流路抵抗部が各作動室に対応して各作動室
   の上流に各々形成されたことを特徴とする車両用冷房装
   置における圧縮機の容量制御装置。。