JPS62247185A - 容量可変斜板式コンプレツサ - 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】 ［発明の目的Ｊ （産業上の利用分野） 本発明は、自動車用冷房サイクルに使用され、圧縮室内
容積を変化させることが可能な容量可変斜板式コンプレ
ッサに関する。

（従来の技術） 第５図は一般の自動車用空気調和装置に使用される冷房
サイクル１を示す図であり、図示しないエンジンにより
ベルト、プーリ２及びマグネットクラッチ２ａを介して
コンプレッサ３が駆動されると、このコンプレッサ３で
断熱圧縮して高温高圧となったガス状冷媒はコンデンサ
４に供給される。このコンデンサ４において冷媒は外部
の空気と熱交換して冷却され、高圧の液状冷媒となる。

この液状冷媒を一時貯留して冷媒中の水分や塵埃を取り
除くリキッドタンク５を通過した冷媒は、膨張弁６にお
いて絞り膨張され、低圧霧状の冷媒となってエバポレー
タ７内に流入する。これにより、車室内に流入する空気
は、このエバポレータ７で冷却されて冷風となり、車室
内の冷房が行なわれる。このような冷房サイクルをモリ
エル線図により示すと第６図の通りである。

このような冷房サイクルを作動させると、車室内に流入
される空気を除湿する効果があることから、冷房サイク
ルを夏期のみならず、春、夏、及び冬期においても作動
させるようにしている。通常のコンプレッサでは、コン
プレッサのロータ部の１回転当りの冷媒の吐出量は常に
一定となってあり、エバポレータ７に流入する冷媒の量
は熱負荷に応じて膨張弁６により制御されるようになっ
ている。そして、エバポレータ７の外表面に付着した凝
縮水が凍結しないようにするために、エバポレータ７の
外表面が所定の潤度以下となった場合にはサーモスイッ
チによってコンプレッサを停止させるようにしているの
で、冬期等のように外気温度が低くエバポレータ７の熱
負荷が小さい場合には、夏期等のように熱負荷が大きい
場合に比してコンプレッサはより頻繁にオンオフを繰り
代えすことになる。また、上述したように、１回転当り
の冷媒の吐出量が一定となっているコンプレッサでは、
熱負荷の小さい場合でもコンプレッサの駆動時における
所要の動力は熱負荷の大きい場合と相違がない。

そこで、このような冷房サイクル１に使用されるコンプ
レッサ３として、最近では、特開昭５８−１５８．３８
２号公報に示される構造の斜板式コンプレッサが提案さ
れている。この斜板式コンプレッサでは、シリンダにお
ける圧縮室内容積をコンプレッサの吸込圧に応じて変化
させて、コンプレッサの吐出量が変化することになる。

したがって、コンプレッサの吸込圧を一定としつつ、エ
バポレータ７の熱負荷に応じた所望の量の冷媒が循環す
ることとなる。

このような容量可変式のコンプレッサによれば、外気温
度が低くて熱負荷は小さいが、エバポレータ７で除湿を
行なうために冷房サイクルを作動した場合には、冷房サ
イクル全体を流れる冷媒の量が少量となることから、膨
張弁６における絞り過ぎによってエバポレータ７内にお
ける冷媒の蒸発圧力が低くなり過ぎることが回避される
。したがって、これに起因してエバポレータ７に凝縮水
を凍結させてしまういわゆる低負荷時のエバポレータ凍
結を避けることができるので、これを防止するためのサ
ーモスイッチ等が不要となる。

このように、シリンダにおける圧縮室内容積をコンプレ
ッサの吸込圧に応じて変化させ、結果として吸込圧を一
定になるようにした従来の容量可変式斜板式コンプレッ
サの構造を第７〜９図に示す。

図示するように、この容量可変斜板式コンプレッサ３は
、コンプレッサ本体１０がシリンダブロック２４と、こ
れの後端部に取付けられたクランクケース１７と、シリ
ンダブロック２４の前端部に取付けられたヘッド３０と
からなる。エンジンによりベルト、プーリ２、及びマグ
ネットクラッチ２ａを介して回転駆動される駆動軸１１
はシリンダブロック２４及びクランクケース１０ａに支
持されている。この駆動０Ｉ１１１には、駆動棒１１ａ
が駆動軸１１と直角方向に固着され、クランクケース１
０ａとシリンダブロック２４とにより形成されたクラン
ク室１２内で駆動９！１１１１と共に回転するようにな
っている。この駆動棒１１ａにはピン１１ｂを支点とし
て駆動斜板１３が駆動ｆ！１１１１に対して傾動自在に
連結され、駆動軸１つの回転力がビン１１ｂを介して駆
動斜板１３に伝達するようになっている。この駆動斜板
１３には、スラスト軸受１４及びラジアル軸受部１５を
介して、非回転ウォブル板１６が摺動自在°に連結して
いる。

ラジアル軸受部１５はウォブル板１６の内周側に設けら
れ、そのスラスト方向移動かヌラヌトワツシ１′７２０
及びスナップリング２１により制限されている。

非回転つｔプル板１６は、ケーシング１７に固定された
案内ピン１８に対して滑動自在に連結されたシ１−１９
に連結してされており、シュー１９により回転が防止さ
れると共に駆動軸１１方向の移動が案内されるようにな
っている。このウォブル板１６には、ロンド２２を介し
てそれぞれ複数のピストン２３が円周方向にほぼ等間隔
に連結されている。駆動軸１１の回転に伴う駆動斜板１
３の回転により、回転しないつｔプル板１６が第７．８
図に示すように揺動し、ピストン２３が往復動するよう
になっている。なお、図中符号２０゜２１は、それぞれ
スラストワッシャとスナップリングでおる。

前記ピストン２３は、シリンダブロック２４に形成され
たシリンダ２５内に装着しである。シリンダ２５内には
、ピストン２０の前面に圧縮室２６が形成されることに
なり、ピストン２０の後面はクランク至１２と連通して
いる。

圧縮！２６には吸入口２７及び吐出口２８が形成しであ
る。この吸入口２７は、第５図に示すエバポレータ７か
らの冷媒が導かれる吸入ポート２９に図示しない弁を介
して連通している。この吸入ポート２９は、ヘッド３０
に形成された連通路３つを介して吸入側圧乃至３２に連
通している。

また、＃２吐出口２８は、＠５図に示すコンデンサ４に
冷奴を送り込む配管に連通する吐出ボート３３に連通し
ている。この吐出ポート３３は吐出側圧力ｖ３５に連通
している。

前記吸入側圧乃至３２には、第１制御弁３６がベロ一部
３７により保持してあり、吸入側圧乃至３２内の圧力に
応じてベロ一部が上下し、吸込側連通口４１の開度を調
節するようになっている。゛また、第１制御弁３６には
ロツＦ：３Ｂを介して第２制御弁３９が連結して郡り、
両者は連動して動作するようになっている。このＮ２制
御弁３９は、吐出側圧力室３５内に設けられ、吐出側連
通口４０の開度を調節するようになっている。

これら第１、第２制御井３６．３９は、吸入側圧力室３
２内の圧力に応じて上下動するベロ一部３７で制御され
、吸入側圧力ｖ３２内の圧力が高くなると吸入側連通口
４つの開度を大きくし、低くなると吐出側連通口４０の
開度を大き（するようにしである。したがって、エバポ
レータ７における熱負荷が小さい場合には、吸入側圧力
ｆｆ３２内の圧力が低くなり、ベロ一部３７が上方に伸
延して吐出側連通口４０の開度を大きくし、クランク至
１２に吐出圧Ｐｄを導入してその内部圧を高める。その
結果、吸入工程（第８図参照）にあるピストン２３の前
後の圧力差が増大し、第９図に示すように、ウォブル板
１６及び駆動斜板１３を駆動軸１１に対して立てる方向
のモーメントが作用する。したがって、ピストン２３の
往復動ストロークが短くなり、圧縮室２６の内容積が減
少し、冷房サイクル内を循環する冷媒流量が減少する。

これにより、低い熱負荷に応じた適正な冷媒流量となる
ため、コンプレッサの吸入圧が次第に上昇し、ｖＪ末的
に一定な吸入圧に保たれる。

また、エバポレータ７における熱負荷が大きい場合には
、吸入側圧力室３２内の圧力が高くなり、ベロ一部３７
が下方に移動し、吸入側連通口４１の開度を大きくし、
クランク至１２に吸入圧を導入するため、その内部圧が
吸入圧に略等しくなる。

このため、吸入工程（第８図参照）にあるピストン２３
の前後の圧力差が小さくなり、第６，７図に示すように
、ウォブル板１６及び駆動斜板１３が駆動軸１１に対し
て最大に傾斜することが可能となり、ピストン２３の往
復動ストロークが長（なる。したがって圧縮室２６の内
容積が増大し、冷房サイクル内を循環する冷ｇＸ流量が
増大し、高い熱負荷に応じた適正な冷媒流量となるため
、コンプレッサの吸入圧が次第に下降し、結果的に一定
な吸入圧に保たれる。

（考案が解決しようとする問題点） 上述のように従来の容量可変斜板式コンプレッサにあっ
ては、吸入ポート２９と連通した吸入側圧力室３２内の
圧力によってベロ一部３７を作動させることにより、ク
ランク至１２内に作用する圧力を変化させることで駆動
傾斜板１３の傾斜角度を制御するようにしている。

したがって、外気の温度が同一でも外気の湿度が大きく
相違する地域では、コンデンサ４における放ｌａ能力と
、エバポレータ７における熱負荷とが所定の対応関係と
ならなくなる場合があり、適正な冷房サイクルの作動状
態とならなくなることがある。例えば比較的湿度が高い
地域での冷房サイクルの作動を考慮してコンデンサ４の
放熱能力を設定した場合に、その冷房サイクルを乾燥地
域で作動させたると、エバポレータ７への凝縮水の付着
量が少ないことから、エバポレータ７における熱負荷は
小さくなる。このことは、冷房サイクルをエバポレータ
７に車外の空気を導入している状態から、車室内の空気
を導入するようにした場合でも同様である。つまり、車
室内の空気はエバポレータ７によって凝縮水が除去され
てることから外気よりも乾燥しており、そのような乾燥
空気がエバポレータ７に導入された場合には、湿度が高
い外気がエバポレータ７に供給された場合よりも、エバ
ポレータ７の熱負荷が小さくなる。

エバポレータ７に導入される空気の湿度の状態によって
、エバポレータ７の熱負荷に相違があることは、第４図
に示す湿り空気線図から明らかとなる。つまり、乾球温
度が２５℃で相対湿度が６５％の空気をエバポレータ７
に導入して、このエバポレータ７で乾球温度が１０’Ｃ
で、相対湿度が８８％となった場合におけるエンタルピ
ー△旧と、乾球温度が上述と同様に２５℃であり、相対
湿度が４０％の空気をエバポレータ７に導入して、この
エバポレータ７で乾球温度が同様に１０’Ｃとなるまで
冷却した場合におけるエンタルピー△ｈ２とを比較する
と、エバポレータ７の熱負荷を示すエンタルピーは、凝
縮水のＷＩ熱が影響して乾燥空気を冷却した方がエバポ
レータ７の熱負荷が小さくなることが理解される。

そして、このエンタルピーの量は、第６図から明らかな
ように、エバポレータ７内におけるスーパーヒート量Ｓ
Ｈに対応することになる。このスーパーヒート量ＳＨは
、エバポレータ７の出口部における冷媒の温度Ｔと圧力
Ｐとによって定まり、第６図において仮想線で示す状態
は、コンプレッサ３へ流入する冷媒の圧力が実線で示す
場合と同様であっても、温度の上昇によってスーパーヒ
ート量ＳＨが増加した場合を示す。このような状態とな
るのは、膨張弁を通過した冷媒の量に比して、エバポレ
ータ７における熱負荷が大きい場合でみる。

そこで、本発明は上記従来技術の問題点に鑑み、従来の
容量可変斜板式コンプレッサにあっては、エバポレータ
７の出口部、つまりコンプレッサの入口部の圧力を基に
して駆動斜板１３の傾斜角度を変化させていたが、コン
プレッサの入口部の冷媒のスーパーヒート量を基にして
駆動板の傾斜角度を変化させて、コンプレッサ入口部に
おける冷媒のスーパーヒート量が所望の値となるように
することを目的とする。

し発明の構成〕 （問題点を解決するための手段） 上記目的を達成するための本発明は、シリンダブロック
内に軸方向に往復動自在に装着された複数のピストンを
、駆動軸と一体に回転すると共に傾斜角度が可変自在に
取付けられた駆動斜板により往復動するようにし、前記
ピストンの前面に形成された圧縮室内の圧力と、前記ピ
ストンの後面に形成されたクランク室内の圧力との差圧
の変化により前記駆動斜板の傾斜角度を変化させて＃記
ピストンのストロークを変化させるようにした容量可変
斜板式コンプレッサにおいて、吸入ポートと前記クラン
ク室とを連通させる吸入側連通路を開閉する第１電磁弁
と、吐出ポートと前記クランク室とを連通させる吐出側
連通路を開閉するＮ２電磁弁とをそれぞれ設け、ｆｒＪ
記吸入ポートに流入する冷媒の温度を検知する温度セン
サ及び圧力を検知する圧力センサからの信＠によって前
記吸入ポートに流入する冷媒のスーパーヒート滑牙算出
する演算手段と、設定スーパーヒート量と前記演算手段
からのスーパーヒート量とを比較する比較手段と、前記
それぞれの電磁弁を作動させる作動手段に対して前記比
較手段からの信号に応じて制御信号を送る制御手段とを
存し、＃記スーパーヒート量が所定の値になるようにし
たことを特徴とする容量可変斜板式コンプレッサである
。

（作用） 本発明の容量可変斜板式コンプレッサにあっては、クラ
ンク室内に供給される流体の圧力が、第１電磁弁と第２
電磁弁とにより、電気的に制御されることとなり、圧力
センサと温度センサからの信号によって、クランク室内
に供給される流体の圧力が、コンプレッサへ流入する流
体のスーパーヒート量を基にして制御される。これによ
り、コンプレッサに流入される流体の圧力を基にしたク
ランク室内の圧力の制御方式よりも、エバポレータの熱
負荷に対応させたより正確なコンプレッサの吐出流量の
制御を行なうことが可能となり、特にエバポレータの熱
負荷が少ない場合におけるコンプレッサの駆動力をより
減少させることができる。

（実施例） 以下、本考案の一実施例について説明する。

第１図は本考案の実施例に係る容量可変斜板式コンプレ
ッサを示す概略ｙｉＴ面図、第２図は同実施例に係る制
御装置を示すブロック図である。第７〜９図に示す部材
と共通する部材には同一符号を付し、その説明は一部省
略する。

本発明の容量可変斜板式コンプレッサ５０は、従来例と
同様に、コンプレッサ本体１０がシリンダブロック２４
と、これの後端に取付けられたクランクケース１７と、
シリンダブロック２４の先端に取付けられたヘッド３０
とを有しており、シリンダブロック２４に１１＠方向に
往復動自在に例えば５つのピストン２３が装着されてい
る。シリンダブロック２４とクランクケース１７に回転
自在に支持された駆動軸１１には、駆動棒１１ａが固着
され、この駆動棒１１ａにピン１１ｂを中心に回動自在
に駆動斜板１３が取付けられている。

したがって、この駆動斜板１３は駆動軸１つによってこ
れと一体に回転すると共に、駆動軸１１に対する傾斜角
度が可変自在となっている。

駆動斜板１３には非回転ウォブル板１６が接触しており
、この非回転ウォブル板１６は駆動斜板１３の傾斜角度
が変化することによって角度が変化するようになってい
る。前記ピストン２４と非回転ウォブル板１６はロッド
２２により連結されており、駆動斜板１３の傾斜角度が
変化することによって、非回転ウォブル板１６を介して
それぞれのピストン２４の往復動ストロークが変化する
ようになっている。

駆動斜板１３の傾斜角度は、クランク室１２内の圧力を
変化させることによって変化される。この圧力を制御す
るためにヘッド３０には圧力制御弁５１が取付（ブられ
ており、ヘッド３０に埋め込まれた弁本体５２には、吸
入ボート２９に対して連通路３１を介して連通される吸
入側圧力室３２が形成されている。この弁本体５２には
シリンダブロック２４及びヘッド３０に形成された２つ
の供給路５３ａ、５３ｂのうちの供給路５３ａと、吸入
ボート２つとを吸入側圧乃至３２及び連通路３１を介し
て連通させる吸入側連通路５４が形成されている。また
、弁本体５２には、吐出側圧力室３５を介して吐出ボー
ト３３と前記供給路５３ｂとを連通させる吐出側連通路
５５が形成されている。

弁本体５２内に設けられた筒体５６内には、吸入側連通
路５４を開閉するための第１電磁弁５１が設けられ、更
に吐出側連通路５５を開閉するための第２電磁弁５８が
設けられている。これらの電磁弁５１．５８には、コイ
ルはね５９によってそれぞれの連通路５４．５５を閉じ
る方向の弾発力が付与されている。第１電磁弁５１の開
閉を制御するために、弁本体５２には第２図に示すよう
に、電磁コイル６０が設けられ、第°２電ｖ！１弁５８
の開閉を制御するために、弁本体５２には電磁コイル６
１が設けられている。

第５図に示すように、エバポレータ７とコンプレッサ５
０とを結ぶ配管には、コンプレッサ５０内に流入する冷
媒の温度を検知するための温度センサ６２が取付けられ
、更に、この冷媒の圧力を検知するための圧力センサ６
３が取付けられている。この冷媒の温度と圧力の情報が
これらのセンサ６２．６３によって検出されると、第６
図に示すモリエル線図から明らかなように、その冷媒の
エンタルピー、つまりコンプレッサ５０に流入する冷媒
のスーパーヒート量ＳＨが演算される。これを演算する
ために、温度センサ６２と圧力センサ６３は、マイクロ
コンピュータの演算手段６４に接続されている。

演算手段６４からの信号は、比較手段６５に送られて、
ＲＯＭに記憶された基準スーパーヒート値データー６６
からの信号と、演算手段６４からの信号が比較手段６５
で比較され、偏差量の信号が作動制御手段６７に送られ
る。この作動制御手段６７からの信号は、第１電磁弁６
０及び第２電轍弁６コに作動電流を供給するための作動
手段６８に送られるようになっている。

次に、このような構成に係る容量可変斜板式コンプレッ
サの作用を第３図に示すフローチャートを参照しつつ説
明する。

駆動軸］］の回転に伴い、冷房サイクル内を冷媒が循環
することによって、吸入ポート２９における冷媒の圧力
Ｐｓは圧力センサ６３によって検知され、その冷媒の温
度下は温度センサ６２によって検知され、これらの信号
は第２図に示す演算手段６５に送られる。このときには
、吐出ボート３３における冷媒の圧力はＰｄで示される
。

この演算手段６５において、コンプレッサ５０に流入す
る冷媒の温度下及び圧力Ｐｄからその冷媒のスーパーヒ
ート量ＳＨが算出される。冷房サイクルとしての好まし
い基準スーパーヒートｍＳＨとしては、通常５ｄｅｇな
いしこれを中心として所定の範囲内とされており、この
ような基準値のスーパーヒート量ＳＨよりも大きいか、
或いは小さいかが比較演算される。もしも、基準スーパ
ーヒート］直よりも大きければ、その状態はエバポレー
タ７に流入される冷媒の最に比して、エバポレータ７に
おける熱負荷が大きい場合で必って、作動制御手段６７
からの信号によって電磁コイル６０．６つが作動し、第
１電磁弁６０が開くように作動し、第２電磁弁６１が閉
じるように作動する。

すると、クランク室１２内には比較的低い圧力ＰＳであ
る吸入ポート２９からの冷媒が吸入ｍ！１浬通路５４及
び供給路５３から流入し、クランク室１２内の圧力と圧
縮至２６内の圧力の差圧が太き（なり、駆動斜板１３は
駆動軸１１に対して大きく１頃き、ピストン２３のスト
ロークが大きくなる。

つまり、吐出量がより太き（なるように制御される。

この場合は、上述したように、コンデンサ４における放
熱能力に比較して、エバポレータ７の熱負荷が大きい場
合である。つまり、エバポレータ７の＠度が高い場合、
及び１八ボレータフによって冷に１される空気の湿度が
比較的大きい場合でおる。

上述した場合とは逆に、基準スーパーヒート値よりも小
さければ、作動手段６７からの信号によって、第１電磁
弁６０が閉じ、第２電１ｉ弁６］が聞くように作動する
。これにより、比較的圧力が高い吐出ボート３３に（Ｉ
５ける圧力Ｐｄの冷媒が、吸入側連通路５４から供給路
５３ｂを通って流入し、ピストン２３のストロークが小
さくなるように制御される。これにより、コンプレッサ
５０に流入する冷媒のスーパーヒート１ｌｉｓＨ，つま
りエバポレータ７の出口部におけろスーパーヒート値Ｓ
Ｈが所望の値に設定される。

Ｆ発明の効果Ｊ 以上説明してきたように、本発明によれば、電気信号に
よって、クランク室内に供給される流体の圧力（直を所
望の値にＩＩＩ　１１１１するようにし、コンプレッサ
に流入する冷媒のスーパーヒート値を基準としてピスト
ンのストロークを１ｔｔ１１　御するようにしたので、
１バポレータの熱負荷に応じてコンプレッサからの吐出
冷媒の宿世が制（ＩＩされることとなり、コンプレッサ
をエバポレータのｖ！、負荷状態に対応させて、より正
確に制御することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係る宿世可変斜板式コンプ
レッサを示す概略断面図、第２図は本発明の容量可変斜
板式コンプレッサの制御０装置を示すブロック図、第３
図は第２図に示す制御装置の作動状態を示すフローチャ
ト、第４図はエバポレータにおける熱負荷を示すための
湿り空気線図、第５図は自動車用冷房サイクルを示す概
略図、第６図は第５図に示す冷房サイクルのモリエル線
図、第７〜９図は従来の容量可変斜板式コンプレッサを
示す概略断面図で必る。 １１・・・駆動軸、１２・・・クランク室、１３・・・
駆動斜板、１６・・・ウォブル板、２３・・・ピストン
、２６・・・圧縮至、２９・・・吸入ポート、３３・・
・吐出ボート、５４・・・吸入側連通路、５５・・・吐
出側連通路、５１・・・第１電磁弁、５８・・・第２電
磁弁、６２・・・温度センサ、６３・・・圧力センサ、
６４・・・演算手段、６５・・・比較手段、６７・・・
作動制御手段、６８・・・作動手段。 特許出願人　　　日本ラヂヱーター株式会社第２図 第３図 第４図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　シリンダブロツク（２４）内に軸方向に往復動自在に
   装着された複数のピストン（２３）を、駆動軸（１１）
   と一体に回転すると共に傾斜角度が可変自在に取付けら
   れた駆動斜板（１３）により往復動するようにし、前記
   ピストン（２３）の前面に形成された圧縮室内（２６）
   の圧力と、前記ピストン（２３）の後面に形成されたク
   ランク室（１２）内の圧力との差圧の変化により前記駆
   動斜板（１３）の傾斜角度を変化させて前記ピストンの
   ストロークを変化させるようにした容量可変斜板式コン
   プレッサにおいて、吸入ポート（２９）と前記クランク
   室（１２）とを連通させる吸入側連通路（５４）を開閉
   する第１電磁弁（５１）と、吐出ポート（３３）と前記
   クランク室（１２）とを連通させる吐出側連通路（５５
   ）を開閉する第２電磁弁（５８）とをそれぞれ設け、前
   記吸入ポート（２９）に流入する冷媒の温度を検知する
   温度センサ（６２）及び圧力を検知する圧力センサ（６
   ３）からの信号によって前記吸入ポート（２９）に流入
   する冷媒のスーパーヒート量を算出する演算手段（６４
   ）と、設定スーパーヒート量と前記演算手段（６４）か
   らのスーパーヒート量とを比較する比較手段（６５）と
   、前記それぞれの電磁弁（５１，５８）を作動させる作
   動手段（６８）に対して前記比較手段（６５）からの信
   号に応じて制御信号を送る作動制御手段（６７）とを有
   し、前記スーパーヒート量が所定の値になるようにした
   ことを特徴とする容量可変斜板式コンプレッサ。