JPS603994Y2 - 冷媒圧縮機 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は冷媒圧縮機の改良に関するものであり、詳しく
は吸入弁のリフト量（開き量）を規制するストッパの位
置を冷凍回路の負荷の変化に伴って移動せしめ、もって
吸入効率を自動的に調整し得るようにした冷媒圧縮機に
関するものである。

冷凍回路においては一般にコンデンサとエバポレータと
の間に膨張弁が設けられ、負荷の大小に応じてこの膨張
弁の開度を調節することによって冷媒流量をコントロー
ルすることが行なわれているが、負荷が小さくエバポレ
ータ内の圧力が過度に低下すると、エバポレータの温度
が下がり過ぎ、エバポレータの外壁に氷が付着し、空気
の流れが悪化してしまう。

これを防止するために従来は、（１）エバポレータを通
過した空気温度が一定値以下になった場合には圧縮機と
駆動源との間に設けられたクラッチを切る方法、または
（２）エバポレータの出口に蒸発圧力調整弁を設けてエ
バポレータ内圧力が一定値以下に下がることを防止する
方法が行なわれていた。

しかし前者はクラッチの断続の頻度が高くクラッチ寿命
が短かくなり、またクラッチ接続の度に駆動源の負荷が
急増する欠点があった。

特に冷媒圧縮機が車両空調用である場合には車両のエン
ジン負荷が急増することとになって走行フィーリングが
悪化する不具合が生ずる。

これに対して後者はクラッチの断続が不用であるためこ
のような欠点は解消されたが、従来の蒸発圧力調整弁は
エバポレータの出口に取付けられていたため、蒸発圧力
調整弁から圧縮機に至るまでの配管および圧縮機内に設
けられた吸入室を始めとする各空室およびこれ等をつな
ぐ通路においては、低負荷時において前記蒸発圧力調整
弁が絞られ、そこより圧縮機に至るまでの間の冷媒の圧
力が非常に低くなり、その結果冷媒ガスの温度が低下し
、（圧力２ａｔｇ、で温度５〜ｌＯ℃の冷媒は、圧力カ
０．５３ｔｇニ下ると温度は−１５〜−２０℃となる。

）配管および圧縮機との温度差が大きくなる傾向があっ
た。

温度差が大きければそれだけ冷媒ガスが配管周囲の大気
から無駄に吸収する熱量が増大腰さらに圧縮機外面から
大気中に放熱されるはずであった熱をも冷媒ガスが吸収
してしまうこととなり、その結果冷凍サイクルの或積係
数が低下するのみならず、圧縮機の焼付きにつながり易
い冷媒過熱度（飽和温度からの温度上昇分）の上昇をも
招来することとなって好ましくない。

つまりシリンダボア内に吸入される前にすでに多量の熱
量を吸収して過熱度が高くなっている冷媒ガスをシリン
ダボア内で圧縮すると、たとえば、圧縮機の吸入弁の直
前において、圧力が１．５ａｔｇで温度が約５℃の冷媒
はシリンダボア内で圧縮され圧力が１５ａｔｇで温度が
約８０℃となるのに対し、圧力が０．５１１ｔｇで比較
的多量の熱量を吸収して約Ｏ℃となった冷媒は圧縮され
て、圧力が１５ａｔｇで温度が約９０℃となるがごとく
、吐出ガス温度が高くなり、ブローバイガスを介して各
摺動部が過熱され、それが焼付を招来することとなり、
またシリンダボア周辺および吐出室の温度が非常に高く
なるのに対し、通路、吸入室の周辺等低温の冷媒ガスに
よって冷却される部分は温度上昇が少なく、画部分の間
に大きな温度差が生じて軽量化のためにアルミ材を多く
使用した圧縮機においては、歪が顕著に現われて悪影響
を及ぼすという欠点もあった。

なお、実公昭４７−１６８３５号公報において、冷媒圧
縮機の吸入口付近にバイメタルによって支持された開閉
弁を設け、吸入冷媒ガスの温度が高いときには開閉弁が
吸入口の開口度を大きく保っているが、吸入冷媒ガスの
温度が低くなるとバイメタルの変形に基づいて開閉弁が
吸入口の開口度を減少させるようにすることが提案され
ている。

しかし、この場合にも開閉弁によって開口度が変えられ
る吸入口は圧縮室から遠く離れた位置に配設されている
ため、吸入口の開口度が小さく制限された場合には上記
従来例において蒸発圧力調整弁が絞られた場合と同様な
問題が発生することを避は得ない。

本考案は上記従来技術の欠点を除去することを目的とし
てなされたものであり、その要旨とするところは、冷媒
圧縮機の吸入弁の開閉方向に移動可能であってその吸入
弁と係合してそれの開き量を規制する可動ストッパを設
けるとともに、その冷媒圧縮機の吸入側空間内に吸入冷
媒ガスの圧力または温度の変化に基づいて変形するベロ
ーズ、バイメタル等の変形部材を配設し、その変形部材
の一端を冷媒圧縮機のハウジングに固定する一方、他端
を直接または他部材を介して間接に、かつ吸入冷媒ガス
の圧力または温度の低下に伴って可動ストッパを吸入弁
の開き量を小さく規制する位置へ移動させる方向性を以
て可動ストッパに連結した点にある。

なお、ここにおいて冷媒圧縮機の吸入側空間とは吸入室
は勿論、それに連通した吸入通路等の空間および吸入行
程途上にある圧縮室をも含むものとする。

以下本考案を車両空調用の斜板式冷媒圧縮機に適用した
場合を例として図面に基づいて詳述する。

第１図において、１はシリンダブロックであり、シリン
ダブロック１に設けられた複数個のシリンダボア２には
それぞれピストン３が摺動可能に嵌合されており、この
ピストン３は回転軸４に対して一定角傾斜して固定され
回転軸４と共に回転する斜板５によって、シュー６およ
びボール７を介して駆動される。

ピストン３がシリンダボア２内を往復動すれば冷媒ガス
は、吸入室８から隔壁９に設けられた吸入孔１０を経て
シリンダボア２内に吸入され、同じく隔壁９に設けられ
た排出孔１１を経て排出室１２へ排出される。

左右の吸入室８はシリンダブロック１に設けられた図示
しない通路によって互に連通させられており、この通路
は外部の配管に連通ずるとともに斜板室１３にも連通し
ている。

左右の排出室１２もまたシリンダブロック１に設けられ
た図示しない通路によって互に連通させられ、更に外部
の配管に連通させられている。

前記吸入孔１０および排出孔１１にはそれぞれ吸入弁１
５および排出弁１４が設けられている。

排出弁１４のリフト量は通常の固定ストッパ１６によっ
て規制されているが、吸入弁１５のリフト量は第２図に
拡大して示すように、固定ストッパ１７と本考案に従っ
て設けられた可動ストッパ２０との両方によって規制さ
れる。

可動ストッパ２０は、吸入弁１５の先端部に丁度対向す
る位置に設けられた凹部１８内において、シリンダブロ
ック１に立設されたベローズ２１の頂面自体によって形
成されている。

ベローズ２１は内部の空室２２に一定圧力の気体（真空
を含む）を封入されており、シリンダボア２内の圧力と
吸入弁１５からの反力との変化に伴ってほぼ吸入弁１５
の開閉運動の方向に伸縮する。

ベローズ２１の伸縮量はベローズ２１のばね定数を変え
ることによって任意に決定し得る。

本実施例は吸入冷媒ガスの圧力の低下に基づいて変形す
る変形部材としてのベローズ２１の、圧縮機のハウシン
グの一構成要素であるシリンダブロック１に固定された
側とは反対側の端部に可動ストッパ２０が直接連結され
たものであると考えることができる。

上記構成の圧縮機を含む冷凍回路（車両空調回路）にお
いて、その運転中に、負荷が大きく圧縮機の吸入圧力が
高いときには、ベローズ２１は固定ストッパ１７より低
い位置まで収縮しており、吸入弁１５のリフト量は従来
と同様固定ストッパ１７によって規制される。

しかし運転中に負荷が小さくなり、膨張弁が絞られて圧
縮機の吸入圧力が低くなった場合には、ベローズ２１が
伸張してベローズ２１の頂面によって形成される可動ス
トッパ２０が吸入弁１５に接近してその位置が固定スト
ッパ１７の位置より高くなる。

従って吸入弁１５のリフト量は可動ストッパ２０によっ
て、固定ストッパ１７による場合よりも小さい量に規制
されることとなり、その結果圧縮機の吸入効率が低下し
、圧縮行程の仕事量が減少して所要動力が低減すること
となる。

ここで注意すべきことは、本実施例においては冷媒ガス
の流量が少ない場合にも冷媒ガスが吸入弁１５の直前ま
では比較的高い値に保たれていることである。

すなわち従来のようにエバポレータの出口に蒸発力調整
弁を設ける場合には、冷媒ガス流量が減少した場合に冷
媒ガスは蒸発圧力調整弁通過後に膨張し、低圧、低温と
なってから圧縮機に流入していたのに対し、本実施例に
おいてはエバポレータと圧縮機とを接続する配管、圧縮
機内の通路および吸入室８等は従来より高圧で通過し、
シリンダボア２へ流入する際に膨張することとなるため
、配管等と冷媒ガスの温度差が従来より小さく、これ等
から冷媒ガスが吸収する熱量を従来より少なくし得るの
である。

その結果冷凍回路全体の成績係数が向上し、また過熱度
の上昇が少なくなるためシリンダボア２内で圧縮された
場合にも冷媒ガスの温度が従来程高くはならない。

しかも冷媒ガスは吸入弁１５を通過する時膨張して温度
が低下し、シリンダボア２の壁面を効果的に冷却するた
め、特に高温となり易いシリンダボア２の周辺部の温度
上昇が防止される。

以上の結果圧縮機は全体として温度上昇を低く抑制され
るとともに比較的高温の部分と低温の部分との温度差が
緩和されることとなり、焼付きの発生が防止され、また
熱歪も低く抑制され得ることとなるのである。

なお過熱度が低く押えられるためシリンダボア２から斜
板室１３へのブローバイガスの温度が低下し、その結果
として斜板室１３の温度が低下することも焼付き防止上
有効な要因の一つであると考えられる。

また同一の負荷に対して圧縮機の回転数が上昇（エンジ
ンの回転数が上昇）すれば、当然吸入側の冷媒圧力が低
下するが、この場合にもベローズ２１が伸張して圧縮機
の吸入効率を低下させるため、回路内の冷媒ガス流速が
ほとんど変化しないことも本実施例の特長の一つである
。

本考案の別の実施例を第３図に示す。

図において３０は可動ストッパであり、吸入弁１５の先
端部に対向する位置に設けられた凹部１８内に配置され
ている。

可動ストッパ３０はシリンダブロック１内に形成された
空室３１内に取付けられたベローズ３２によって位置を
調節される。

ベローズ３２の底板３３に立設されたロッド３４は空室
３１にねじ込まれるベローズ３２の基部３５を貫通して
凹部１８内へ突入させられ、先端に可動ストッパ３０が
固定されている。

すなわち、可動ストッパ３０はロッド３４を介して間接
的にベローズ３２の一端に連結されているのであり、ベ
ローズ３２の他端は圧縮機のハウジングの一構成部材で
あるシリンダブロック１に固定されている。

ロッド３４はベローズ３２の基部３５に対して軸方向に
摺動可能であるが、両者の間の気密はＯリング３６によ
って保持されている。

ベローズ３２の内部の空室３７は通路３８および通路３
９を介して吸入室８に連通させられており、ベローズ３
２外部の空室３１は通路４０によって大気に連通させら
れている。

従って冷凍回路の負荷が大きく吸入室８の圧力が高いと
きには、ベローズ３２は伸ばされ、可動ストッパ３０は
最も後退した位置に停止していて、従来の固定ストッパ
と同様な作用をなす。

しかし冷凍回路の負荷が低下して吸入室８の圧力が低下
した場合には、ベローズ内部の空室３７の圧力も低下し
、常に大気圧に保持されているベローズ外部の空室３１
との圧力差が増大してばね力とバランスするところまで
ベローズ３２が収縮し、ロッド３４の凹部１８内への突
入量が増大して可動ストッパ３０が隔壁９に接近する。

その結果吸入弁１５のリフト量は冷凍回路の負荷が大き
い場合に比較して小さく規制されることとなり、本考案
の目的を遠戚し得ることとなるのである。

なお本実施例においてはベローズ内部の空室３７を吸入
室８に連通させたが、吸入室８の圧力は圧縮機起動時に
一時的に低下するため、吸入弁１５のリフト量が小さく
制限され、吸入効率が一時的に低下することとなる。

この現象は圧縮機起動時に駆動源であるエンジンに急激
な負荷変動を与えないという意味では望ましいものであ
るが、圧縮機の潤滑を冷媒ガスと共に循環する潤滑オイ
ルに頼る場合には、起動時における冷媒ガス流量の低下
は潤滑不足につながり易く好ましくない。

従ってこのような場合には、第４図に示したごとくベロ
ーズ内部の空室３７を、起動直後における圧力低下が少
なくかつ回復の早いエバポレータ（図示せず）等に、通
路３８，４１，４２およびコネクタ４３を介して図示し
ない外部管路を経由して連通させることが推奨される。

本考案の別の実施例を第５図に示す。

本実施例は冷凍回路の負荷が小さくなり、圧縮機に吸入
される冷媒ガスの温度が低下したことをバイメタルによ
って検知し、それに基づいて吸入弁１５のリフト量を規
制しようとするものである。

バイメタル４４は一端を合成樹脂等熱伝導率の低い材料
から成る取付座４５を介して隔壁９に固定されており、
他端をロッド４６に枢着されている。

ロッド４６は隔壁９を貫通してシリンダボア２内へ突入
し、先端に可動ストッパ４７が固定されている。

ロッド４６は隔壁９に対して摺動可能であり、両者間の
気密はＯリング４８によって保持されている。

冷凍回路の負荷が減少し、冷媒ガスの温度が低下すれば
、バイメタル４４が第５図において上方へ湾曲し、その
分だけ可動ストッパ４７が隔壁９側へ引き寄せられる。

従って吸入弁１５のリフト量は小さく規制され、圧縮機
の吸入効率が低下して本考案の目的が遠戚されるのであ
る。

本考案は以上詳記したようなものであるため、冷凍回路
の負荷が小さい場合には吸入弁のリフト量が自動的に小
さく制限され、圧縮機の能力を低下させることが可能で
ある。

従って従来のようにクラッチを頻繁に断続させることも
、また蒸発圧力調整弁や、専用の開閉弁を設けることも
なく、エバポレータの温度の下がり過ぎを防止し得る効
果が生ずる。

しかも冷媒ガスは低負荷時においてもシリンダボアに吸
入される直前まで一定圧力以上に保たれているため従来
に比較して温度低下が少なく、圧縮機に至るまでの配管
や圧縮機内の通路壁等から無駄な熱を吸収することが少
ない。

従って冷凍回路の成績係数が向上する効果が生ずる。

また冷媒ガスはシリンダボアに吸入される時最終的に膨
張し、温度が低下してシリンダ壁を冷却し、かつ過熱度
の上昇が抑制されることに起因して圧縮行程後の最高温
度も従来より低く抑えられるため、シリンダボア周辺お
よび吐出室の温度上昇が少なく、焼付き発生の危険を低
下させ得る効果が生ずる。

また冷媒ガスの吸入用通路周辺の温度低下が少ないため
、前記シリンダボア周辺の温度低下と相俟って圧縮機内
部の温度差が従来より小さくなることも本考案の見逃が
し得ない効果の一つである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例としての圧縮機全体を示す正
面断面図である。 第２図は第１図に示した装置の吸入弁周辺を拡大して略
図的に示す断面図である。 第３図、第４図および第５図はそれぞれ本考案の別の実
施例を示す第２図に相当する図である。 １ニジリンダブロツク、２ニジリンダボア、３：ピスト
ン、４：回転軸、５：斜板、６：シュ、７：ボール、８
：吸入室、９：隔壁、１０：吸入孔、１１：排出孔、１
２：排出室、１３：斜板室、１４：排出弁、１５：吸入
弁、１６，１７：固定ストッパ、１８：凹部、２０．
３０． ４７：可動ストッパ、２１，３２：ベローズ、
４４：バイメタル。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 冷媒圧縮機の吸入弁の開閉方向に移動可能であってその
   吸入弁と係合してそれの開き量を規制する可動ストッパ
   を設けるとともに、その冷媒圧縮機の吸入側空間内に吸
   入冷媒ガスの圧力または温度の変化に基づいて変形する
   ベローズ、バイメタル等の変形部材を配設し、その変形
   部材の一端を冷媒圧縮機のハウジングに固定する一方、
   他端を直接または他部材を介して間接に、かつ吸入冷媒
   ガスの圧力または温度の低下に伴って前記可動ストッパ
   を前記吸入弁の開き量を小さく規制する位置へ移動させ
   る方向性を以て前記可動ストッパに連結したことを特徴
   とする冷媒圧縮機。