JPS63176690A - 能力制御コンプレツサ - 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】 産業上の利用分野 ２べ−７ 本発明は自動車冷房用装置等に供せられる能力制御コン
プレッサの改良に関するものである。

従来の技術 近年、自動車冷房装置に使用されるコンプレッサは、省
動力、快適性の向上などを目的とした可変容量タイプが
実現している。従来の技術としては、例えば、特開昭５
８−１５８３８２号公報に示されているようなレシプロ
式排気量可変コンプレッサがある。第６図はその構造を
示す断面図である。第６図において、排気量可変コンプ
レッサ１ｏ１は、シリンダ・ブロック１０２と、その両
端に密封クランプされたリアヘッド１０３と、クランク
ケース１０４を有している。前記シリンダ・ブロック１
０２はそれを貫通する５つの軸方向シリンダ１０６（１
つのみ図示）を有し、これらのシリンダ１０６は駆動軸
１０６に平行に伸び、その軸線を中心にして同心円状に
等配されている。

各シリンダ１０５内にはピストン１０７が往復摺動可能
に装着されている。各ピストン１０７は、各ピストンの
後側に配置されたピストンロンド３ｔ、−７ １０８により、前記駆動軸１０６のまわりに配設された
非回転リング型ウォブル板１０９に連結されている。こ
の非回転ウォブル板１０９はその内径においてジャーナ
ル１１０に装着され、スリーブ１１１を介して前記駆動
軸１０６に摺動自在に装着された駆動板１１２に回転自
在に連結されている。前記駆動軸１０６に対して直角に
貫通する駆動突出部１１３は前記駆動板１１２を前記駆
動軸１０６に駆動連結しており、前記駆動板１１２およ
び前記ウォブル板１０９の傾斜を案内する。

このような配置により、前記駆動軸１０６が前記駆動突
出部１１３を介して前記駆動板１１２を駆動し、それに
よって前記ウォブル板１０９の角度が変化し、前記ピス
トン１０７の上死点位置が与えられることになり、コン
プレッサの排気量が、前記ウォブル板１０９の角度に対
応して無段階に変化することになる。

前記シリンダ・ブロック１０２と前記リアヘッド１０３
の間には弁板１１４がクランプされている。この弁板１
１４には吸入口１１５が形成されており、その一端は吸
入リード弁１１６を介して各シリンダ１０６に、他端は
前記リアヘッド１０３に形成された吸入室１１７を介し
て吸入ポート１１８に、それぞれ連通している。さらに
、この弁板には吐出口１１９が形成されており、その一
端は各シリンダ１０５に、他端は吐出リード弁１２０お
よび前記リアヘッド１０３に形成された吐出室１２１を
介して吐出ポート（図示せず）に連通している。そして
各シリンダ１０５の吸入行程においては、前記吸入リー
ド弁１１６が開き、冷媒は前記吸入ポート１１８から前
記吸入室１１７および前記吸入口１１６を介して各シリ
ンダ１０５に導入される。また各シリンダ１０５の圧縮
工程においては、前記吐出リード弁１２０が開き、冷媒
は各シリンダ１０５から前記吐出口１１９および前記吐
出室１２１を介して前記吐出ポートから吐出される。本
従来例においては、ピストン１０７の背後のクランクケ
ース１０４内部の圧力制御室１２３における冷媒ガス圧
力を吸入圧力に対して制御することにより、コンプレッ
サの排気量に対５１・−／ 応している前記ウォブル板１０９の角度を制御する構成
になっている。

以上のような制御を実現するだめの圧力制御弁装置１２
４が、前記リアヘッド１０３内に配設されており、その
部分の詳細断面図を第７図に示している。第６図および
第７図において、前記リアヘッド１０３と前記圧力制御
弁装置１２４０間に形成された円筒状の第１の空間１２
６は、前記リアヘッド１０３内に形成された第１の通路
１２６を介して前記吸入室１１７に、第２の空間１２７
は、第２の通路１２８、前記弁板１１４に形成された通
路１３３、前記シリンダ・ブロック１０２に形成された
通路１３４，１３５、前記駆動軸１０６に形成された通
路（図示せず）を介して、前記圧力制御室１２３に、第
３の空間１２９は、第３の通路１３０、前記弁板１１４
に形成された通路１３６、前記シリンダ・ブロック１０
２に形成された通路１３７を介して前記圧力制御室１２
３に、第４の空間１３１は、第４の通路１３２を介して
前記吐出室１２１に、それぞれ連通している。

６、、−７ 前記リアヘッド１０３に密封的に挿入固定されているベ
ローズカバー１３８内にはカップ形で波形薄肉金属製の
ベローズケーシング１３９を有するベローズ１４０が同
心状に配置され、前記ベローズカバー１３８に着座して
おシ、他端にはロッド１４１が密封的に固定されている
。前記ベローズ１４０は、このベローズ１４０の外部と
前記ベローズカバー１３８の内部とにより形成される包
囲環状の圧力制御セル１４２内の圧力変化に応じて伸縮
する。この圧力制御セル１４２は、前記ベローズカバー
１３８に形成された吸入圧力連通口１４３を介して、前
記第１の空間１２６に連通している。従って、この圧力
制御セル１４２には吸入圧力が導入される。前記ベロー
ズ１４０内には圧縮コイルばね１４４が配置されており
、前記ベローズ１４０および前記ロッド１４１を上向き
に押上げている。このロッド１４１の上端は、バルブロ
ッド１４６下端に着座している。このパルプロッド１４
５は、前記ベローズカバー１３８に圧入された段状スプ
ール形円筒形の弁本体１４６に７１・−７ 形成された中実軸方向孔１４７をその中間部分が密封的
に摺動自在に往復運動できるように配置されている。１
４８は円錐型圧縮コイルばねであり、前記ベローズ１４
０を前記ベローズカバー１３８に着座させている。

前記バルブロッド１４６のベローズ端にはテーパ一段部
を有する拡大円筒形頭部１５６が形成されており、前記
弁本体１４６に形成された円錐型弁座との間でクランク
ケース抽気弁１６７を形成している。このクランクケー
ス抽気弁１６７の上方の前記バルブロッド１４５外周と
前記弁本体１４６内周とで形成される空間１６８は、前
記弁本体１４６に形成された通路１６９を介して前記第
２の空間１２７に、従って前記圧力制御室１２３に連通
している。すなわちこのクランクケース抽気弁１６７の
開放により、前記空間１５８は前記圧力制御セル１４２
に、従って前記吸入室１１７に連通ずる。

前記弁本体１４６上端にはチャージ弁部材１４９が圧入
されている。このチャージ弁部材１４９下部と前記弁本
体１４６とにより形成される空間１５０は、前記弁本体
１４６に形成された通路１５１により、前記第３の空間
１２９に、従って前述したように前記圧力制御室１２３
に連通している。また、このチャージ弁部材１４９上部
の空間（すなわち前記第４の空間）１３１は前記吐出室
１２１に連通している。前記チャージ弁本体１４９には
ベル形空洞１５２が形成されている。

この空洞１６２内には、円錐形コイルばね１６３により
付勢されたボール１６４が配置されており、チャージ弁
１５５を構成している。このボール１５４は、前記チャ
ージ弁本体１４９を貫通している前記バルブロッド１４
６の上端面に対して保持され、常時は前記ベル形空洞１
５２の相応形状部分上に着座しており、前記チャージ弁
１６５を閉鎖している。

以上述べたような構成からなる排気量可変コンプレッサ
において、吸入ポート１１８から吸入された低圧の冷媒
ガスは、吸入室１１７．吸入口１１６を経てシリンダ１
０５に導入され、ウォプ９　ｔ−フ ル板１０９の傾斜角度に依存する割合で圧縮され、吐出
口１１９．吐出室１２１を経て吐出ポートより吐出され
るが、それと同時に、吸入圧力の冷媒ガスは前記吸入室
１１７．第１の通路１２６を経て圧力制御セル１４２に
導入され、ベローズ１４０に作用しており、吸入圧力が
低下すると、前記ベローズ１４０は膨張し、バルブロッ
ド１４６を上方に押し上げ、クランクケース抽気弁１６
７を閉鎖しようとし、同時にチャージ弁１６５を開放し
ようとする。一方、コンプレッサの冷媒ガス吐出圧力は
、前記吐出室１２１．第４の通路１３２を経て空洞１６
２に導入され、前記ベローズ１４０の膨張に抗してボー
ル１６４を下方に押し下げようとし、前記チャージ弁１
５６の閉鎖と同時に前記クランクケース抽気弁１６７の
開放を促す。すなわち、前記クランクケース抽気弁１６
７および前記チャージ弁１６５の開閉は、吸入圧力、吐
出圧力およびばね力によって制御され、本従来例では圧
力制御弁装置１２４は、コンプレッサの吸入圧力が制御
点より高い時には前記チャージ弁１６５ｏｔ−一７ は開放され、前記クランクケース抽気弁１６７は閉鎖さ
れるように組立時に調整されている。乙の時、前記圧力
制御室１２３には吸入圧力が導入され、前記ウォブル板
１０９は最大傾斜角度位置にとどまり、コンプレッサは
最大排気量となっている。

ここで空気調節容量要求が低下し吸入圧力が制御点まで
低下すると、前述したように閉鎖されていた前記チャー
ジ弁１６６は開放され、前記クランクケース抽気弁１６
７の開度は減少する。この時、前記圧力制御室１２３の
圧力は上昇し、前記チャージ弁１６５および前記クラン
クケース抽気弁１５７のコンダクタンスによって決まる
吸入圧力と吐出圧力の中間のある一定圧力に到達する。

従って前記ウォブル板１０９の傾斜角度は減少し、コン
プレッサの排気量は減少する。コンプレ、ノサの排気量
の減少により冷媒ガスの循環量は減少し、吸入圧力は上
昇する。これに伴い前記ベローズ１４０は、吸入圧力の
低下で膨張していた状態から圧縮され、前記チャージ弁
１５６の開度を減少１１１、−７ させると同時に前記クランクケース抽気弁１５７の開度
を増加させる。従って前記圧力制御室１２３の圧力は低
下し、コンプレッサの排気量は増加する。このような動
作をくり返して、ついにはチャージ弁１６６およびクラ
ンクケース抽気弁１６７は吸入圧力が設定値になる開度
に落ち付き、従ってコンプレッサの排気量もある一定排
気量に制御される。

発明が解決しようとする問題点 このような従来の発明では、圧力制御弁装置が不安定な
挙動をする現象が発生し、吸入圧力を一定値に制御する
のに長時間を要したり、制御系の信頼性が損われるとい
った問題点がある。その原因は以下の理由による。

すなわち、既に述べたように、本従来例においては、ク
ランクケース内部の圧力制御室の圧力を吸入圧力に対し
て制御することによりコンプレッサの排気量を制御して
いるが、吸入圧力の検出部分の圧力変動が大きいため、
上記のような問題が発生するのである。第７図において
、吸入圧力は、吸入室１１７から通路１２６．連絡口１
４３を経て圧力制御セル１４２に導入されている。この
吸入圧力の変化をベローズ１４０の変位として検出して
チャージ弁１５６およびクランクケース抽気弁１６７の
開度を制御しクランクケース１０４内の圧力制御室１２
３の圧力を変化させることにより、コンプレッサの排気
量を変化させるのであるが、前記クランクケース抽気弁
１６７が開放されている時は、前記圧力制御セル１４２
は前記圧力制御室１２３と通路１２７　、１５９および
空間１５８を介して連通しているため、前記圧力制御室
１２３内の高圧の冷媒ガスが該圧力制御セルに流入して
くるので、該圧力制御セル内の圧力は一時的に変動し、
上記のような問題点を誘起するのである。

また本従来例に示したコンプレッサはレシプロ式である
が、レシプロ式ではコンパクト性、静粛性においてロー
タリ式に対して劣性であり、ロータリ式の排気量可変コ
ンプレッサの開発が望まれていた。

１３ヘーノ 問題点を解決するだめの手段 本発明は上記問題点を解決するため、外部駆動力を受け
容積変動を繰り返す作動室と、この作動室の主に容積減
少行程空間に設けられたリターンポート群と、容積拡大
行程空間に開口したリターン通路出口と、前記リターン
ポート群と前記リターン通路出口とを連通ずる案内溝と
、この案内溝内に滑動可能に配設されたスライダと、こ
のスライダの一端と前記案内溝とで形成された圧力制御
室と、前記スライダの他端と前記案内弁とで形成された
空間に配設され前記スライダを付勢するスプリングと、
前記圧力制御室への冷媒ガスの流入量を制御する圧力制
御弁装置と、前記圧力制御室と前記容積拡大行程空間と
を連通ずる小孔を備えるものである。

作　　用 本発明は上記の構成により、ロータリ式排気量可変コン
プレッサを実現するものであり、圧力制御室と容積拡大
行程空間とを連通ずる小孔を配設し、圧力制御室から流
出する冷媒ガスを圧力制御１４へ一ノ 弁装置の圧力検出部分ではなく容積拡大行程空間へ流入
させることにより、前記圧力検出室の圧力変動を抑制し
前記圧力制御弁装置の安定性向上を図ることができる。

従って高安定性を有する能力制御コンプレッサを実現で
きる。

実施例 本発明の一実施例について以下に説明する。

第１図は本発明の能力制御コンプレッサの縦断面図であ
る。また第２図〜第４図は第１図における各Ａ−Ａ　、
　Ｂ−Ｂ　、　Ｃ−Ｃ部の断面図である。

第１図において、１はシャフトであり、フロントプレー
ト２およびリアプレート３に配設された針状コロ軸受４
，６により支持されている。６はシリンダで、内部を前
記シャフト１に焼きばめされたロータ７が回転運動する
。８はメカプレートであり、前記シリンダ６と前記フロ
ントプレート２の間に配設されている。

第２図において、前記ロータ７には複数の放射状スリッ
トがあシ、その中を出没自在にベーン９が挿入されてい
る。１ｏはシリンダへッドカバー１５へ−７ であり、吸入室１１と吐出室１２を有する。前記シリン
ダ６には吸入孔１３と吐出孔１４が配設され、前記ロー
タ７の回転により、冷媒ガスは吸入。

圧縮そして吐出される。１５はリターンポートであり、
前記メカプレート８に複数個、前記ロータ７の回転方向
におしなべて、その断面積が減少するように弧状に、配
設されており、シリンダ内の作動室の主に容積減少行程
空間に開孔している。

また、１６はリターン通路出口であり、シリンダ６内の
作動室の容積拡大行程空間に開口している。

さらに、前記メカプレート８には、シリンダ６内の作動
室の容積拡大行程空間に開孔する小孔１７が形成されて
おり、この容積拡大行程空間と後述する圧力制御室２６
を連通している。

第３図において、１８は環状の案内溝であり、その中を
半円弧状のスライダ１９が滑動可能に配設されている。

２ｏはスプリングであり、前記スライダ１９を図中時計
回り方向に付勢している。

前記スライダ１９のシリンダ６側の面の中央部には、前
記メカプレート８に設けられた前記リターンポート１６
を開放する開口部２１があり、その両端は第１のシール
面２２および第２のシール面２３である。従って、前記
スライダ１９は、前記スプリング２ｏに付勢された状態
においては前記第１のシール面２２によって前記リター
ンポート１６を閉鎖している。また、前記スライダ１９
の内部には、リターンガス通路２４が形成されており、
前記リターンポート１５から流出した冷媒ガスは前記ス
ライダの開口部２１、該リターンガス通路２４、前記案
内溝１８を径て、前記リターン通路出口１６から作動室
内に戻る。一方、前記スライダ１９の左端には圧力制御
室２５があり、後述する圧力制御弁装置２６からの制御
圧力が、制御圧力通路２７を径で導入され、前記スライ
ダ１９を押圧し、前記リターンポート１６を開孔する方
向に作用する。

第４図において、２６は圧力制御弁装置であり、前記リ
アプレート３の下方に取付けられている。

２８は吸入圧力導入通路であり、シリンダ６内の作動室
の容積拡大行程空間の容積拡大行程空間位１７ヘーノ 置付近に開孔している。また、２９は高圧導入通路であ
り、前記リアプレート３に配設された前記ベーン９の背
部に高圧を供給する油溝（図示せず）内に開孔している
。

前記圧力制御弁装置２６の圧力制御弁本体３０には、ベ
ローズカバー３１が密封的に挿入固定されておシ、その
内部の圧力検出室３２にはベローズ３３が配設されてお
り、該ベローズカバー３１に着座している。またこのベ
ローズカバー３１には大気圧導入孔３４が形成されてお
り、前記ベローズ３３の内部には大気圧が導入されてい
る。そして前記ベローズ３３の外部には通路３６および
前記吸入圧力導入通路２８を介して吸入圧力が導入され
ている。従って前記ベローズ３３は吸入圧力と大気圧の
差圧に応じた変位を発生する。前記ベローズ３３の他端
にはロッド３６が密封的に固定されており、さらにとの
ロッド３６の先端にはパルプロッド３７が配置されてい
る。このパルプロッド３７は、前記圧力制御弁本体３ｏ
に形成された中実軸方向孔３８を密封的に摺動自在に往
復１８ペー、′ 運動できるように配置されている。前記軸方向孔３８の
反ベローズ端延張方向には円筒形状の空洞３９が形成さ
れている。この空間内に通路４０および前記高圧導入通
路２９を介して高圧が導入されるとともに、チャージ弁
本体４１が配設されており、前記圧力制御弁本体３０に
挿入固定され該空間を密封しているチャージ弁カバー４
２に着座しているパルプスプリング４３によりチャージ
弁を閉鎖する方向に付勢されている。前記中実軸方向孔
３８の中間部分には、制御圧力導入通路４４が連通して
いる。この中実軸方向孔３８の、前記通路４ｏとの連通
部分を境界として前記ベローズ３３側の部分には、前述
したように、前記パルプロッド３７が密封的に配置され
ているが、前記チャージ弁側の部分には、前記バルブロ
ッド３７との間に円筒状の空間が形成されており、チャ
ージ弁が開設された時には、高圧の冷媒ガスは、前記高
圧導入通路２９、前記通路４０、前記空洞３９、該円筒
状の空間、前記通路４４、前記制御圧力導入通路２７を
経て、前記メカプレート８内の圧力１９　Δ−／ 制御室２５へ流入する。

つぎに本実施例に示した能力制御コンプレッサの制御メ
カニズムを、第６図に示したモデル図にもとづいて説明
する。

本実施例における制御方法は吸入圧カー走化制御であり
、圧力制御弁装置２６は、吸入圧力がある設定値以下に
なるとベローズ３３が膨張し、ロッド３６、パルプロッ
ド３７を介してチャージ弁本体４１をバルブスプリング
４３に抗して押上げて、高圧冷媒ガスを流入させる。そ
の高圧冷媒ガスは、通路４４、制御圧力導入通路２７を
通り、前記メカプレート８の圧力制御室２５に導入され
る。この時、該制御室内の圧力は上昇し、前記チャージ
弁本体４１のリフト量によって決まるチャージ弁のコン
ダクタンスと、前記小孔１７のコンダクタンスによって
決捷るある一定圧力に到達する。そしてスライダ１９を
スプリング２０のバネ力に抗してスライドさせ、リター
ンポート１５を前記圧力制御室２６側のポートから順に
開孔させる。この結果、シリンダ６内の作動室の冷媒ガ
スの一部は、前記リターンポート１５から、前記スライ
ダ１９内のリターンガス通路２４、案内溝１８を通り、
リターン通路出口１６から作動室の容積拡大行程空間に
戻る。そして、コンプレッサから吐出される吐出冷媒ガ
ス量はその分減少するため、冷凍サイクルの圧力バラン
スが変化し、吸入圧力が上昇する。そして、吸入圧力が
前述した設定圧力以上に々ると、前記ベローズ３３は収
縮し、前記チャージ弁本体４１のリフト量は減少するた
め、前記圧力制御室２５への流入冷媒ガス量が減少し、
該圧力制御室２５の圧力は低下する。そして前記スライ
ダ１９は前記リターンポート１６の開口面積を減少させ
る方向に前記スプリング２ｏのバネ力で戻される。上記
動作の繰り返しにより、前記スライダ１９は、吸入圧力
が設定値になる位置で微小の作動を伴う安定した制御状
態に落ち着く。

このような機構により、能力制御コンプレッサは動作す
る。

以上、本発明について詳細な説明を加えてきたが、本発
明の実施例においては、スライディング２１　へ−／ ベーン式ロータリーコンプレッサへの応用例とした。ベ
ーン式においても種々の型式があるが、言うまでもなく
、楕円形状のシリンダや、スルースロットベーン式にお
いても適用可能であり、またローリングピストン式のコ
ンプレッサ等にも応用することができる。

発明の効果 以上のように、本発明は、外部駆動力を受け容積変動を
繰り返す作動室と、この作動室の主に容積減少行程空間
に設けられたリターンポート群と、容積拡大行程空間に
開口したリターン通路出口と、前記リターンポート群と
前記リターン通路出口とを連通ずる案内溝と、この案内
溝内に滑動可能に配設されたスライダと、このスライダ
の一端と前記案内溝とで形成された圧力制御室と、前記
スライダの他端と前記案内溝とで形成された空間に配設
され前記スライダを付勢するスプリングと、前記圧力制
御室への冷媒ガスの流入量を制御する圧力制御弁装置と
、前記圧力制御室と前記容積拡大行程空間とを連通ずる
小孔とを備えることによシ、２２ペーノ ロータリ式能力制御コンプレッサを実現するものであり
、しかも、圧力制御室から流出する冷媒ガスを圧力制御
弁装置の圧力検出室ではなく作動室の容積拡大行程区間
へ流入させる構造であるため、前記圧力検出室の圧力変
動により誘起される圧力制御弁装置の不安定な挙動を抑
制することが可能となり、高安定性かつ高信頼性を有す
る能力制御コンプレッサを実現することができ、その実
用的効果は大なるものがある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の能力制御コンプレッサの一実施例を示
す縦断面図、第２図、第３図及び第４図は各々第１図に
おけるＡ−Ａ　、　Ｂ−Ｂ　、　Ｃ−Ｃ断面の横断面図
、第５図は本発明の能力制御コンプレッサの制御機構を
示したモデル図、第６図は従来の能力制御コンプレッサ
の縦断面図、第７図はその圧力制御弁装置部分の詳細断
面図である。 ２・・・・・・フロントプレート、３・・・・・・リア
プレート、６・・・・・・シリンダ、７・・・・・・ロ
ータ、８・・・・・・メカプレート、９・・・・・・ベ
ーン、１６・・・・・・リターンポート、２３バー。 １６・・・・・・リターン通路出口、１７・・・・・・
小孔、１８・・・・・・案内溝、１９・・・・・・スラ
イダ、２０・・・・・スプリング、２５・・・・・・圧
力制御室、２６・・・・・圧力制御弁装置。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名δ−
−−メカブＬ−夕 ’１８°“−双方側に！１］乎嫉バｌ 第４図 第５図 第６図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 外部駆動力を受け容積変動を繰り返す作動室と、この作
   動室の主に容積減少行程空間に設けられたリターンポー
   ト群と、容積拡大行程空間に開口したリターン通路出口
   と、前記リターンポート群と前記リターン通路出口とを
   連通する案内溝と、この案内溝内に滑動可能に配設され
   たスライダと、このスライダの一端と前記案内溝とで形
   成された圧力制御室と、前記スライダの他端と前記案内
   溝とで形成された空間に配設され前記スライダを付勢す
   るスプリングと、前記圧力制御室への冷媒ガスの流入量
   を制御する圧力制御弁装置と、前記圧力制御室と前記容
   積拡大行程空間とを連通する小孔から構成されているこ
   とを特徴とする能力制御コンプレッサ。