JP2010048096A - 車両用空調装置 - Google Patents

Abstract

【課題】動力損失を可及的に小さくしながら、圧縮機の温度上昇を抑制可能な車両用空調装置を提供する。
【解決手段】本発明の車両用空調装置は、電磁クラッチを介することなく、車両のエンジン６によって駆動される圧縮機１、凝縮器３、膨張弁７及び蒸発器９を備えている。圧縮機１の容量制御機構はクランク室２４と吸入室２０とを連通する第１抽気通路１１等を有する。吸入室２０内にはバイメタル１７が設けられている。弁ユニット１８には吸入室２０側にケース１３が固定されており、ケース１３内には、バイメタル１７が閾値を下回れば第１抽気通路１１等を閉鎖し、バイメタル１７が閾値を超えれば第１抽気通路１１等を開放する弁体１９が設けられている。
【選択図】図１

Description

本発明は車両用空調装置に関する。

電磁クラッチを介することなく、車両のエンジンによって駆動される圧縮機を備えた車両用空調装置が知られている。このような圧縮機はクラッチレス圧縮機といわれる。この車両用空調装置は、この圧縮機と、圧縮機と接続された凝縮器、膨張弁及び蒸発器とを備えている。

また、公知のクラッチレス圧縮機として、以下の構成の斜板式圧縮機が知られている。すなわち、フロントハウジング、シリンダブロック及びリヤハウジングによってハウジングが構成されており、このハウジングによって複数個のシリンダボア、吸入室、吐出室及びクランク室が形成されている。フロントハウジングには、一端がフロントハウジングから露出し、クランク室内に臨む駆動軸が回転可能に支承されている。クランク室内では、斜板が駆動軸に傾角変動可能に支持されている。各シリンダボア内にはそれぞれピストンが往復動可能に収納されている。斜板と各ピストンとの間には前後で対をなすシューが設けられており、各対のシューによって斜板の揺動運動を各ピストンの往復動に変換している。

また、この斜板式圧縮機には、クランク室内の圧力によって吐出容量を調整する容量制御機構が設けられている。この容量制御機構は、クランク室と吸入室とを連通する抽気通路と、容量制御弁とを有している。容量制御機構がクランク室と吐出室とを連通する給気通路をさらに有する場合もある。容量制御弁はソレノイドを有している。容量制御弁は、ソレノイドに通電する電流を調整することにより、抽気通路の開度を調整したり、給気通路の開度を調整したりすることにより、クランク室内の圧力を変更することができるようになっている。これにより斜板の傾斜角が変化し、吐出容量が変化する。

この車両用空調装置は、圧縮機が車両のエンジンによって駆動されることにより、圧縮機、凝縮器、膨張弁、蒸発器及びこれらを接続する配管からなる冷凍回路で冷凍作用を行い、車室内の空調を行う。この間、圧縮機がクラッチレスであることから、乗員が空調装置のスイッチをＯＦＦすることにより車室内の空調が行われていない場合でも、エンジンが作動している限り、圧縮機は最小吐出容量で運転を継続する。すなわち、圧縮機はＯＦＦ運転を継続する。この場合、圧縮機は、斜板の傾斜角が最小であることから、圧縮機を除く外部の冷凍回路に循環冷媒をほとんど循環させない。このため、圧縮機は、循環冷媒中の潤滑油がクランク室内に貯留されたままとなり、潤滑油が斜板等によってせん断されて発熱し易い。また、圧縮機は、低温の循環冷媒を吸入しないことから、この意味でも温度が上昇し易い。このため、圧縮機は軸封装置等の耐久性を損なう等の問題を引き起こすおそれがある。車両が高速で走行している場合には、特にこの傾向が大きい。なお、以下、圧縮機が最小吐出容量以外の吐出容量で運転を継続する場合をＯＮ運転という。

特許文献１には、この状態の温度上昇を抑制可能な圧縮機が提案されている。この圧縮機は、クランク室内の温度に感応して形状が変化する感温部材と、感温部材の変化によって開閉される抽気通路とを備えている。

この圧縮機では、ＯＦＦ運転中にクランク室内に貯留された潤滑油が発熱すれば、その温度によって感温部材が変形し、抽気通路が開放される。このため、この圧縮機では、ＯＦＦ運転中に一時的にクランク室内の圧力が下がってＯＮ運転を行い、ある程度の量の循環冷媒を外部の冷凍回路に循環させ、過度の温度上昇が抑制される。

特開２００１−１２３９４６号公報

しかし、斜板式圧縮機は、ＯＮ運転を行っているときでも、クランク室内に多くの潤滑油を貯留し易い。この点、上記提案の車両用空調装置では、感温部材がクランク室内の温度に感応してその形状が変化するものであるため、圧縮機がＯＮ運転を行っているときであってもクランク室内の温度が上昇してしまうおそれがある。

ワンボックスカー等、吹き出し口が後席にもあるような車両に用いられる空調装置（いわゆるデュアルエアコン）においては、冷凍回路内に封入される循環冷媒の量が多く、圧縮機のクランク室内に大量の潤滑油が存在し得ることから、この傾向が大きい。また、車両用空調装置がＣＯＰ（Coefficient Of Performance）を向上させるべく、必要なときに外部の冷凍回路中のオイルレートを低くできるものである場合には、オイルレートを低くしている時にクランク室内に多くの潤滑油を貯留することから、やはりこの傾向が大きい。

このため、その車両用空調装置では、圧縮機が一時的で足りるＯＮ運転を長期に亘って継続することとなり、動力損失を生じることとなる。

本発明は、上記従来の実情に鑑みてなされたものであって、動力損失を可及的に小さくしながら、圧縮機の温度上昇を抑制可能な車両用空調装置を提供することを解決すべき課題としている。

本発明の車両用空調装置は、電磁クラッチを介することなく、車両のエンジンによって駆動される圧縮機と、該圧縮機と接続された凝縮器、膨張弁及び蒸発器とを備えた車両用空調装置において、
前記圧縮機は、シリンダボア、吸入室、吐出室及びクランク室を有するハウジングと、該ハウジングに回転可能に支承されつつ、該クランク室内に臨む駆動軸と、該クランク室内で該駆動軸に傾角変動可能に支持された斜板と、該シリンダボア内に往復動可能に収納されたピストンと、該斜板と該ピストンとの間に設けられ、該斜板の揺動運動を該ピストンの往復動に変換する運動変換機構と、該クランク室内の圧力によって吐出容量を調整する容量制御機構とを備え、
前記吸入室内の温度を検出する検出手段と、該検出手段によって検出された温度が閾値を超えた場合に、該クランク室内の圧力を低下させる保護手段とを備えていることを特徴とする（請求項１）。

本発明の車両用空調装置では、圧縮機がＯＦＦ運転を行っているか、ＯＮ運転を行っているかにかかわらず、検出手段が圧縮機の吸入室内の温度を検出する。圧縮機がＯＦＦ運転を行っておれば、圧縮機は外部の冷凍回路に循環冷媒をほとんど循環させず、潤滑油がせん断されることによりクランク室内が高温になる。このとき、圧縮機の吸入室内には低温の循環冷媒がほとんど導入されず、クランク室からの伝熱により、吸入室も高温になる。このため、保護手段は、検出手段によって検出された吸入室の温度が閾値を超えた場合には、クランク室内の圧力を低下させる。これによって圧縮機は、ＯＦＦ運転中に一時的にＯＮ運転を行ってある程度の量の循環冷媒を外部の冷凍回路に循環させ、過度の温度上昇が抑制される。このため、圧縮機は軸封装置等で優れた耐久性を発揮する。

また、この車両用空調装置では、圧縮機がＯＮ運転を行っておれば、圧縮機は、クランク室内に多くの潤滑油を貯留していても、吸入室に低温の循環冷媒を吸入し、クランク室からの伝熱にもかかわらず、吸入室は高温になり難い。このため、保護手段は、検出手段によって検出された吸入室内の温度が閾値を下回れば、クランク室内の圧力を低下させない。これによって圧縮機は、ＯＮ運転中に不必要にクランク室の圧力を低下させることがなく、動力損失を生じることがない。

したがって、本発明の車両用空調装置は、動力損失を可及的に小さくしながら、圧縮機の温度上昇を抑制することが可能である。

検出手段は、温度が変化することによって形状が変化する後述の感温部材の他、温度が変化することによって抵抗値等の電気的特性が変化する熱電対等の温度センサを採用し得る。温度センサを検出手段とした場合、保護手段は、容量制御弁のソレノイドを電気的に制御するものであってもよい。

容量制御機構はクランク室と吸入室とを連通する抽気通路を有し得る。また、検出手段は、吸入室内に設けられ、温度が変化することによって形状が変化する感温部材であり得る。そして、保護手段は、感温部材の変化によって開閉される抽気通路であり得る（請求項２）。

この場合、圧縮機は、ＯＦＦ運転中に感温部材の変形によって抽気通路が開放されれば、クランク室内の圧力が低下して一時的にＯＮ運転を行い、過度の温度上昇が抑制される。また、圧縮機は、ＯＮ運転中に感温部材の変形によって抽気通路が閉鎖されれば、クランク室内の圧力を低下させず、動力損失を生じることがない。こうして、本発明の作用効果を機械的に実現することができる。感温部材は、後述のバイメタルの他、形状記憶合金であってもよい。

抽気通路はクランク室を吸入室まで連通させておればよく、クランク室を吸入室に直接連通している通路の他、吸入室に連通する吸入通路等を介して、クランク室を吸入室に間接的に連通している通路でもよい。

感温部材はバイメタルであり得る。また、圧縮機はシリンダボアと吸入室とを仕切る弁ユニットを有し得る。そして、バイメタルは弁ユニットに保持されていることが好ましい（請求項３）。

この場合、バイメタルが弁ユニットによって保持されていることから伝熱の影響を受け難く、本発明の作用効果を効果的に生じる。

保護手段は、弁ユニットにおける吸入室側に固定されるケースと、このケースに保持され、バイメタルが閾値を下回ればバイメタルと離反し、バイメタルが閾値を超えればバイメタルと当接する当接部材と、バイメタルが閾値を下回れば抽気通路を閉鎖し、バイメタルが閾値を超えれば抽気通路を開放する弁体とを有し得る（請求項４）。

この場合、バイメタルが当接部材と離反しておれば、弁体によって抽気通路が閉鎖され、クランク室内の圧力は低下しない。他方、バイメタルが当接部材と当接しておれば、弁体によって抽気通路が開放され、クランク室内の圧力は低下する。バイメタルが当接部材と当接した状態では、バイメタルは当接部材によって冷やされ易い。このため、ＯＦＦ運転中の温度上昇の抑制が効果を生じれば、迅速にバイメタルが当接部材から離反する。このため、弁体が迅速に抽気通路を閉塞し、動力損失を最小限にすることができる。このため、当接部材としては、銅合金等の熱伝導性に優れた材料を採用することが好ましい（請求項６）。

ハウジングは、中央に設けられた吸入室と、外周側に設けられた吐出室とを有し得る。そして、ケースは吸入室の中心に設けられ得る（請求項５）。

この場合、吐出室の温度がバイメタルに最も影響を与え難いことから、本発明の作用効果が顕著になる。

容量制御機構は、クランク室と吸入室とを連通する抽気通路と、ソレノイドを有し、ソレノイドに通電する電流を調整することによりクランク室内の圧力を変更可能な容量制御弁とを有し得る。そして、保護手段は、検出手段の検出信号によってソレノイドへの通電状態を変更し得る（請求項７）。

この場合、圧縮機は、ＯＦＦ運転中に吸入室の温度が閾値を超えたことを検出手段が検出すれば、その検出信号によって容量制御弁がクランク室内の圧力を低下させて一時的にＯＮ運転を行い、過度の温度上昇が抑制される。また、圧縮機は、ＯＮ運転中に吸入室の温度が閾値を下回ったことを検出手段が検出すれば、その検出信号によって容量制御弁がクランク室内の圧力を低下させず、動力損失を生じることがない。こうして、本発明の作用効果を電気的に実現することができる。

容量制御弁は、エアコンがＯＮされている時にソレノイドが通電され、エアコンがＯＦＦされている時にソレノイドが非通電とされる場合と、エアコンがＯＮされている時にソレノイドが非通電とされ、エアコンがＯＦＦされている時にソレノイドが通電される場合とがある。ソレノイドが通電されている時に吐出容量が最小である場合と、ソレノイドが非通電である時に吐出容量が最小である場合とがある。

保護手段は、ＥＣＵで処理されるプログラムであり得る。近年の車両は、既にエアコンスイッチのＯＮ信号又はＯＦＦ信号等をＥＣＵで処理することにより、エアコンの制御を行っているため、本発明に係る保護手段のみを新たにプログラムに書き加えるだけで本発明の実施が可能である。容量制御弁のソレノイドへの通電状態が変更されれば、圧縮機はＯＦＦ運転からＯＮ運転になる。

圧縮機は、駆動軸の回転数が所定の回転数より高くなれば、クランク室内の潤滑油を吸入室に移動させる遠心排油弁機構を備えていることが好ましい（請求項８）。

この場合、圧縮機の駆動軸が所定の回転数より高速で回転されると、斜板の傾斜角にかかわらず、つまり圧縮機がＯＦＦ運転を継続しているか、ＯＮ運転を継続しているかにかかわらず、遠心排油弁機構がクランク室内の潤滑油を吸入室に移動させる。このため、クランク室内の潤滑油量が適度になり、斜板等が潤滑油をさほど攪拌しなくなり、潤滑油がせん断によって発熱し難く、潤滑油の粘性が下がり難い。このため、摺動部位の潤滑が好適に行われる。また、吸入室から吸入する循環冷媒が多量の潤滑油を含み、シリンダボアとピストンとの間の摺動部位の潤滑も好適に行われる。なお、この際、圧縮機外の冷凍回路に吐出される循環冷媒中の潤滑油の量が増えるが、高速でピストンが往復動していることから、冷凍能力に問題は生じない。

また、圧縮機の駆動軸が所定の回転数より低速で回転されると、圧縮機がＯＦＦ運転を継続しているか、ＯＮ運転を継続しているかにかかわらず、遠心排油弁機構がクランク室内の潤滑油を吸入室に移動させない。このため、圧縮機外の冷凍回路に吐出される循環冷媒中の潤滑油の量が減り、高い冷凍能力を発揮する。なお、この際、クランク室内の潤滑油量は増えるが、斜板等は低速で潤滑油を攪拌するに過ぎず、潤滑油の粘性はさほど下がらず、かつ潤滑油の温度上昇もほとんど生じない。このため、摺動部位の潤滑は依然として好適に行われる。

遠心排油弁機構は、クランク室内の潤滑油の少ない領域と吸入室とを連通する抽気通路と、クランク室内の潤滑油の多い領域と吸入室とを連通する排油通路と、抽気通路及び排油通路の合計の通路面積に対し、駆動軸の回転数が所定の回転数より高くなれば、排油通路の割合を大きくし、駆動軸の回転数が所定の回転数を下回れば、抽気通路の割合を大きくする開閉弁とからなり得る。

潤滑油の多い領域と潤滑油の少ない領域とは互いの相対比較によって決定される。開閉弁は、駆動軸の回転数の増加によって変位するものであれば、種々のものを採用することができる。例えば、遠心力によって質量体が変位して弁体が作動する機械的な開閉弁を採用することもできる。

以下、本発明を具体化した実施例１〜３を図面を参照しつつ説明する。

実施例１の車両用空調装置は、図１に示すように、可変容量型斜板式圧縮機１、逆止弁２、凝縮器３、膨張弁７、蒸発器９及びこれらを接続する配管５６を備えている。圧縮機１は、電磁クラッチを介することなく、車両のエンジン６によって駆動されるクラッチレス圧縮機である。

圧縮機１は、シリンダブロック１０とフロントハウジング１２とリヤハウジング１４とによりハウジングが構成されており、シリンダブロック１０には駆動軸１６の軸心と平行に延びるシリンダボア１０ａが複数個貫設されている。なお、図１において、左方を圧縮機１の前方とし、右方を圧縮機１の後方とする。

リヤハウジング１４には弁ユニット１８を介して各シリンダボア１０ａと連通する吸入室２０及び吐出室２２が形成されている。弁ユニット１８には周知の吸入弁機構及び吐出弁機構が形成されており、各シリンダボア１０ａは、吸入弁機構を介して吸入室２０に連通しているとともに、吐出弁機構を介して吐出室２２に連通している。吸入室２０は中央に設けられており、吐出室２２は外周側に設けられている。また、フロントハウジング１２とシリンダブロック１０とによりクランク室２４が形成され、フロントハウジング１２とシリンダブロック１０とには軸孔１２ａ、１０ｂが形成されている。軸孔１２ａには軸封装置２８が設けられている。軸封装置２８にはゴム材料が用いられている。また、軸孔１０ｂにはプレーンベアリング３０が設けられている。シリンダブロック１０の後端の中心側には軸孔１０ｂと連通する後部室１０ｃが形成され、後部室１０ｃは弁ユニット１８と対面している。

駆動軸１６は、一端がフロントハウジング１２から露出し、中央がクランク室２４に臨む状態でフロントハウジング１２とシリンダブロック１０とにより回転可能に支承されている。駆動軸１６には図示しないプーリが接続されており、駆動軸１６はプーリに巻き掛けられるベルトを介してエンジン６によってクラッチレスで回転駆動されるようになっている。また、各シリンダボア１０ａ内にはそれぞれピストン３２が往復動可能に収納されており、各ピストン３２はそれぞれシリンダボア１０ａ内に圧縮室を形成している。

クランク室２４内では、圧縮反力を受けるラグプレート３４が駆動軸１６に固定されており、ラグプレート３４とフロントハウジング１２との間にはスラスト軸受３６及びプレーンベアリング３８が設けられている。また、駆動軸１６には、駆動軸１６に対して軸直角の仮想面となす傾角が変更可能な斜板４０が挿通されている。ラグプレート３４には斜板４０に向かってヒンジ部３４ａが形成され、斜板４０にはラグプレート３４に向かってヒンジ部４０ａが設けられ、これらヒンジ部３４ａ、４０ａによってリンク機構４２が構成されている。また、ラグプレート３４と斜板４０との間には、両者が離れる方向に付勢する押圧ばね４４が設けられている。

また、斜板４０と各ピストン３２との間には、前後で対をなすシュー４６が設けられている。前側のシュー４６は斜板４０の前面とピストン３２の前側の座面との間に設けられ、後側のシュー４６は斜板４０の後面とピストン３２の後側の座面との間に設けられている。各シュー４６は略半球状をなしている。各シュー４６が運動変換機構である。

駆動軸１６には、径方向に延びる第１孔６２及び第２孔６４と、軸方向に軸心と同軸に延びて第１孔６２と第２孔６４とを連通させる連通孔６６と、連通孔６６と連通する第２孔６４の後端から、連通孔６６と同軸に駆動軸１６の後端まで延びる流出孔６８とが形成されている。連通孔６６と流出孔６８との境界が開度調整口６８ａ（図３及び図４参照）とされている。

第１孔６２は、図２に示すように、ラグプレート３４とフロントハウジング１２との間において、駆動軸１６の軸心から外周まで駆動軸１６の半径分だけ形成されている。フロントハウジング１２には、クランク室２４の外周域からフロントハウジング１２とラグプレート４０との間まで延び、スラスト軸受３６に臨む油案内溝１２ｂが形成されている。また、フロントハウジング１２には、油案内溝１２ｂと連通し、プレーンベアリング３８及び軸封装置２８に臨む油案内孔１２ｃが形成されている。油案内孔１２ｃは軸孔１２ａで軸封装置２８に臨んで第１孔６２に連通している。

第２孔６４は、第１孔６２より後方で、ラグプレート３４と斜板４０との間において、駆動軸１６に貫設されている。第２孔６４は、図３及び図４に示すように、弁座６４ｃと、軸心から貫設されてクランク室２４に連通する第１径孔６４ａと、第１径孔６４ａと略同径に形成され、開度調整口６８ａから第１径孔６４ａとは逆側に延びて駆動軸１６の外周まで貫設されてクランク室２４に連通する第２径孔６４ｂとを有している。

弁座６４ｃは第１径孔６４ａ周りに形成されている。また、第２孔６４は第１径孔６４ａ及び第２径孔６４ｂが開度調整口６８ａで流出孔６８に連通している。第１径孔６４ａと第２径孔６４ｂとの間にはやや小径にされたばね座６４ｄが形成されている。第１径孔６４ａは、開度調整口６８ａに連通し、弁座６４ｃを介してクランク室２４に開く第１開口６４ｅを有している。第２径孔６４ｂは、開度調整口６８ａに連通してクランク室２４に開く第２開口６４ｆを有している。第２開口６４ｆは、図２に示すように、ラグプレート３４のヒンジ部３４ａとは駆動軸１６の軸心に対して反対側に位置している。

図１及び図２に示すように、第２孔６４には開閉弁７０が設けられている。開閉弁７０は、図３及び図４に示すように、駆動軸１６の軸心よりも第１開口６４ｅ側に位置し、弁座６４ｃに着座可能な弁体７２と、駆動軸１６の軸心よりも第２開口６４ｆ側に位置し、開度調整口６８ａの開度を変更可能な質量体７４と、弁体７２が移動可能に弁体７２と質量体７４とを連結する連結棒７６と、弁体７２を第１開口６４ｅを開放するように付勢するばね７８とからなる。弁体７２は第１径孔６４ａ内に収容され、質量体７４は第２径孔６４ｂ内に収容されている。弁体７２及び連結棒７６は質量体７４より軽い材料で製造されている。ばね７８は弁体７２とばね座６４ｄとの間に設けられている。

また、図１に示すように、駆動軸１６の後端は後部室１０ｃ内に突出しており、駆動軸１６の後端の外周面には筒状をなすスペーサ８０が嵌合されている。スペーサ８０は弁ユニット１８と摺接しながら、駆動軸１６を前方に付勢している。弁ユニット１８にはスペーサ８０内を吸入室２０に連通する絞り孔１８ａが貫設されている。

また、リヤハウジング１４には容量制御弁４８が収納されている。容量制御弁４８は、検知通路５０により吸入室２２に連通し、給気通路５２により吐出室２０とクランク室２４とを連通させている。容量制御弁４８は、吸入室２２の圧力を検知することにより、給気通路５２の開度を変更し、圧縮機１の吐出容量を変更できるようになっている。

リヤハウジング１４には略円柱状をなす貯留室５４が形成され、貯留室５４には筒状をなす筒部５４ａが下方に突出されている。筒部５４ａがオイルセパレータである。吐出室２２と貯留室５４とは吐出通路２２ａによって連通されており、吐出通路２２ａは貯留室５４内で筒部５４ａの上部に対面している。筒部５４ａ内は吐出口５４ｂとされている。貯留室５４の底部には容量制御弁４８に連通する油戻し通路５２ａが形成され、油戻し通路５２ａは容量制御弁４８を介して給気通路５２によってクランク室２４に連通している。容量制御弁４８には公知の弁体及び弁座が設けられており、これら弁体及び弁座間が絞りになっている。油戻し通路５２ａは貯油室５４及び吐出通路２２ａとともに吐出室２２からクランク室２４に通じる給気通路５２の一部を構成している。

また、弁ユニット１８の吸入室２０側には取付穴１８ｂが形成されている。取付穴１８ｂは駆動軸１６の軸心よりも外周側に位置している。取付穴１８ｂには雌ねじが形成されている。シリンダブロック１０にはクランク室２４と取付穴１８ｂとを連通する通孔１１が形成されている。取付穴１８ｂには、図５及び図６に示すように、吸入室２０側からケース１３が螺合されている。

ケース１３の後端には当接部材１５が螺合されている。当接部材１５は、銅合金等の熱伝導性に優れた材料からなる。ケース１３と当接部材１５との間には弁室１３ａが形成されている。弁室１３ａはケース１３に貫設された弁通孔１３ｂによって通孔１１と連通しており、弁室１３ａと弁通孔１３ａとの間は弁座１３ｃとなっている。また、弁室１３ａはケース１３に貫設された吸入通孔１３ｄによって吸入室２０と連通している。

当接部材１５には弁通孔１３ｂと同軸に延びるガイド孔１５ａが貫設されている。弁室１３ａ内には、軸部１９ａがガイド孔１５ａに案内される状態で弁体１９が設けられている。また、弁座１３ｃと弁体１９との間には弁体１９を弁座１３ｃから離反させる方向に付勢力を有するばね２１が設けられている。さらに、弁体１９と当接部材１５との間には、検出手段及び感温部材としてのバイメタル１７が設けられている。通孔１１、弁通孔１３ｂ、弁室１３ａ及び吸入通孔１３ｄが第１抽気通路である。また、ケース１３、当接部材１５、通孔１１、弁通孔１３ｂ、弁室１３ａ、吸入通孔１３ｄ、弁体１９、ばね２１及びバイメタル１７が保護手段である。

バイメタル１７は、吸入室２０内の温度が閾値を超えれば、図５に示すように、当接部材１５と当接するようになっている。この状態では、弁体１９が弁座１３ｃから離座しており、クランク室２４が通孔１１、弁通孔１３ｂ、弁室１３ａ及び吸入通孔１３ｄによって吸入室２０と連通する。

他方、バイメタル１７は、吸入室２０内の温度が閾値を下回れば、図６に示すように、当接部材１５から離反するようになっている。この状態では、弁体１９が弁座１３ｃに着座しており、クランク室２４は通孔１１を通じては吸入室２０と連通しない。

上記油案内溝１２ｂ、油案内孔１２ｃ、第１孔６２、第２孔６４、連通孔６６、流出孔６８、絞り孔１８ａ、通孔１１、弁通孔１３ｂ、弁室１３ａ及び吸入通孔１３ｄが逃し通路である。また、油案内溝１２ｂ、油案内孔１２ｃ、第１孔６２、連通孔６６、流出孔６８及び絞り孔１８ａが排油通路である。さらに、第２孔６４、流出孔６８及び絞り孔１８ａが第２抽気通路である。第１抽気通路、第２抽気通路、給気通路５２及び容量制御弁４８が容量制御機構を構成している。また、排油通路及び開閉弁７０が遠心排油弁機構を構成している。

吐出口５４ｂには配管５６が接続され、配管５６は、逆止弁２、凝縮器３、膨張弁７及び蒸発器９を経て吸入室２０に接続されている。圧縮機１、逆止弁２、凝縮器３、膨張弁７、蒸発器９及び配管５６が冷凍回路を構成している。冷凍回路内には冷媒に潤滑油を混合した循環冷媒が封入されている。

以上のように構成された車両用空調装置では、吸入室２０の圧力に基づいて容量制御弁４８が圧縮機１のクランク室２４内の圧力を調節し、斜板４０の駆動軸１６に対する角度を変更することによりその吐出容量を変更している。

この間、この車両用空調装置においては、圧縮機１がＯＦＦ運転を行っているか、ＯＮ運転を行っているかにかかわらず、バイメタル１７が圧縮機１の吸入室２０内の温度によって変形する。圧縮機１がＯＦＦ運転を行っておれば、圧縮機１は外部の冷凍回路に循環冷媒をほとんど循環させず、潤滑油がせん断されることによりクランク室２４内が高温になる。このとき、圧縮機１の吸入室２０内には低温の循環冷媒がほとんど導入されず、クランク室２４からの伝熱により、吸入室２０も高温になる。このため、吸入室２０の温度が閾値を超えた場合には、図５に示すように、バイメタル１７が当接部材１５と当接し、クランク室２４が吸入室２０と連通することから、クランク室２４内の圧力が低下する。これによって圧縮機１は、ＯＦＦ運転中に一時的にＯＮ運転を行ってある程度の量の循環冷媒を外部の冷凍回路に循環させ、過度の温度上昇が抑制される。このため、圧縮機１は軸封装置２８等で優れた耐久性を発揮する。

また、この車両用空調装置では、圧縮機１がＯＮ運転を行っておれば、圧縮機１は、クランク室２４内に多くの潤滑油を貯留していても、吸入室２０に低温の循環冷媒を吸入し、クランク室２４からの伝熱にもかかわらず、吸入室２０は高温になり難い。このため、吸入室２０の温度が閾値を下回れば、図６に示すように、バイメタル１７が当接部材１５から離反し、クランク室２４が吸入室２０と連通しないことから、クランク室２４内の圧力が低下しない。これによって圧縮機１は、ＯＮ運転中に不必要にクランク室２４の圧力を低下させることがなく、動力損失を生じることがない。

さらに、この車両用空調装置では、車両が高速で走行している間等、駆動軸１６が所定の回転数より高速で回転されると、斜板４０の傾斜角にかかわらず、開閉弁７０は、図４に示すように、質量体７４が大きな遠心力によってばね７８の付勢力に抗して駆動軸１６の軸心から遠ざかり、弁体７２が第１開口６４ｅの開度を小さくする。駆動軸１６がより高速で回転されると、弁体７２が弁座６４ｃに着座する。

このため、第２孔６４が開度調整口６８ａに通じる開度が小さくなり、図２に示す第１孔６２が開度調整口６８ａに通じる開度が大きくなる。つまり、単一の開閉弁７０により、逃し通路に占める第１孔６２の割合が大きくなり、逃し通路に占める第２孔６４の割合が小さくなる。

クランク室２４の外周域は潤滑油の多い領域であり、潤滑油はそこから油案内溝１２ｂ及び油案内孔１２ｃによって第１孔６２に導かれる。この際、潤滑油は軸封装置２８を経て第１孔６２に導かれるため、大量の潤滑油が軸封装置２８に供給され、軸封装置２８のゴム材料の耐久性が高められる。

つまり、圧縮機１がＯＦＦ運転を継続しているか、ＯＮ運転を継続しているかにかかわらず、駆動軸１６が高速で回転されれば、逃し通路に占める割合の増えた第１孔６２により、クランク室２４内の多量に潤滑油を含む循環冷媒が連通孔６６、流出孔６８、絞り孔１８ａを経て吸入室２０まで移動する。このため、クランク室２４内の潤滑油量が適度になり、斜板４０等が潤滑油をさほど攪拌しなくなり、潤滑油がせん断によって発熱し難く、潤滑油の粘性が下がり難い。このため、斜板４０と各シュー４６との間等の摺動部位の潤滑が好適に行われる。また、吸入室２０から吸入する循環冷媒が多量の潤滑油を含み、シリンダボア１０ａとピストン３２との間の摺動部位の潤滑も好適に行われる。これにより高速時の優れた耐久性が発揮される。

なお、この際、圧縮機１外の冷凍回路に吐出される循環冷媒中の潤滑油の量が増えるが、高速でピストン３２が往復動していることから、冷凍能力に問題は生じない。

また、車両が低速で走行している間等、駆動軸１６が所定の回転数より低速で回転されると、圧縮機１がＯＦＦ運転を継続しているか、ＯＮ運転を継続しているかにかかわらず、開閉弁７０は、図３に示すように、遠心力が小さいため、質量体７４がばね７８の付勢力に屈して駆動軸１６の軸心に近づき、弁体７２が第１開口６４ｅの開度を大きくする。駆動軸１６がより低速で回転されると、質量体７４がばね座６４ｄの裏側に当接し、開度調整口６８ａを半分だけ塞ぐ。

このため、第２孔６４が開度調整口６８ａに通じる開度が大きくなり、図２に示す第１孔６２が開度調整口６８ａに通じる開度が小さくなる。つまり、単一の開閉弁７０により、逃し通路に占める第１孔６２の割合が小さくなり、逃し通路に占める第２孔６４の割合が大きくなる。

クランク室２４の内周域、つまり駆動軸１６に近い部分は潤滑油の少ない領域であり、潤滑油をあまり含まない循環冷媒はそこから第２孔６４内に導かれる。

そして、逃し通路に占める割合の増えた第２孔６４により、クランク室２４内のあまり潤滑油を含んでいない循環冷媒が流出孔６８、絞り孔１８ａを経て吸入室２０まで移動する。このため、圧縮機１外の冷凍回路に吐出される循環冷媒中の潤滑油の量が減り、高い冷凍能力を発揮する。

なお、この際、クランク室２４内の潤滑油量は増えるが、斜板４０等は低速で潤滑油を攪拌するに過ぎず、潤滑油の温度上昇もほとんど生じず、潤滑油の粘性はさほど下がらない。このため、摺動部位の潤滑は依然として好適に行われる。

したがって、この車両用空調装置は、動力損失を可及的に小さくしながら、圧縮機１の温度上昇を抑制することが可能である。

また、この車両用空調装置では、図５に示すように、バイメタル１７が当接部材１５と当接した状態では、バイメタル１７が当接部材１５によって冷やされ易い。このため、ＯＦＦ運転中の温度上昇の抑制が効果を生じれば、迅速にバイメタル１７が当接部材１５から離反する。このため、弁体１９が迅速に弁座１３ｃに着座し、動力損失を最小限にすることができる。

実施例２の車両用空調装置は、図７に示すように、取付穴１８ｂが弁ユニット１８の中心に形成され、ケース１３が吸入室２０の中心に設けられている。駆動軸１６の後端に嵌合されているスペーサ８０の後端には連通溝８０ａが形成されており、弁ユニット１８にはスペーサ８０外で後部室１０ｃに連通する絞り孔１８ｃが貫設されている。他の構成は実施例１と同様である。

この車両用空調装置では、ケース１３が吸入室２０の中心に設けられているため、吐出室２２の温度がバイメタル１７に最も影響を与え難い。このため、この車両用空調装置はより顕著に本発明の作用効果を奏することができる。

実施例３の車両用空調装置は、図８に示すように、容量制御弁４８がソレノイド４８ａを有している。容量制御弁４８は、ソレノイド４８ａに通電する電流を調整することにより、給気通路５２の開度を変更できるようになっている。また、吸入室２０には熱電対等の温度センサ２５が設けられている。そして、この車両用空調装置は、少なくとも圧縮機１を制御するエアコンＥＣＵ２３を備えている。エアコンＥＣＵ２３はプログラムからなる保護手段を有している。ソレノイド４８ａ及び温度センサ２５はエアコンＥＣＵ２３に電気的に接続されている。

この車両用空調装置では、圧縮機１がＯＦＦ運転を行っているか、ＯＮ運転を行っているかにかかわらず、温度センサ２５が吸入室２０内の温度を検出する。そして、エアコンＥＣＵ２３は、温度センサ２５によって検出された吸入室２０の温度が閾値を超えた場合には、容量制御弁４８のソレノイド４８ａに通電する電流を調整し、クランク室２４内の圧力を低下させる。吸入室２０の温度が閾値を下回れば、容量制御弁４８のソレノイド４８ａに通電する電流を逆に調整し、クランク室２４内の圧力を低下させない。

したがって、この車両用空調装置においても、本発明の作用効果を奏することができる。

以上において、本発明を実施例１〜３に即して説明したが、本発明は上記実施例１〜３に制限されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更して適用できることはいうまでもない。

例えば、上記実施例１、２では、駆動軸１６に流出孔６８等を形成し、流出孔６８等で第２抽気通路を構成したが、本発明においては、抽気通路の一部が駆動軸１６内に形成されている必要は必ずしもない。

また、本発明においては、本発明の課題解決のために最も適した位置で吸入室２０内の温度を検出するようにしてもよい。例えば、特定位置の吸入弁機構で吸入室２０内の温度を検出するようにしてもよい。

本発明は車両用空調装置に利用可能である。

実施例１の車両用空調装置における圧縮機の断面図である。 実施例１の車両用空調装置における圧縮機の要部断面図である。 実施例１の車両用空調装置における圧縮機に係り、駆動軸が低速で回転している間の要部拡大断面図である。 実施例１の車両用空調装置における圧縮機に係り、駆動軸が高速で回転している間の要部拡大断面図である。 実施例１の車両用空調装置における圧縮機に係り、吸入室内の温度が閾値より高い場合の要部拡大断面図である。 実施例１の車両用空調装置における圧縮機に係り、吸入室内の温度が閾値より低い場合の要部拡大断面図である。 実施例２の車両用空調装置における圧縮機の要部拡大断面図である。 実施例３の車両用空調装置のブロック構成図である。

符号の説明

６…エンジン
１…圧縮機
３…凝縮器
７…膨張弁
９…蒸発器
１０ａ…シリンダボア
２０…吸入室
２２…吐出室
２４…クランク室
１０、１２、１４…ハウジング（１０…シリンダブロック、１２…フロントハウジング、１４…リヤハウジング）
１６…駆動軸
４０…斜板
３２…ピストン
４６…運動変換機構（シュー）
１１等…容量制御機構
１１、１３ｂ、１３ａ、１３ｄ…第１抽気通路（１１…通孔、１３ｂ…弁通孔、１３ａ…弁室、１３ｄ…吸入通孔）
１７…検出手段、感温部材、バイメタル
１９等…保護手段
１８…弁ユニット
１３…ケース
１５…当接部材
１９…弁体
４８ａ…ソレノイド
４８…容量制御弁
１２ｂ…遠心排油弁機構

Claims (8)

1. 電磁クラッチを介することなく、車両のエンジンによって駆動される圧縮機と、該圧縮機と接続された凝縮器、膨張弁及び蒸発器とを備えた車両用空調装置において、
   前記圧縮機は、シリンダボア、吸入室、吐出室及びクランク室を有するハウジングと、該ハウジングに回転可能に支承されつつ、該クランク室内に臨む駆動軸と、該クランク室内で該駆動軸に傾角変動可能に支持された斜板と、該シリンダボア内に往復動可能に収納されたピストンと、該斜板と該ピストンとの間に設けられ、該斜板の揺動運動を該ピストンの往復動に変換する運動変換機構と、該クランク室内の圧力によって吐出容量を調整する容量制御機構とを備え、
   前記吸入室内の温度を検出する検出手段と、該検出手段によって検出された温度が閾値を超えた場合に、該クランク室内の圧力を低下させる保護手段とを備えていることを特徴とする車両用空調装置。
2. 前記容量制御機構は前記クランク室と前記吸入室とを連通する抽気通路を有し、
   前記検出手段は、前記吸入室内に設けられ、温度が変化することによって形状が変化する感温部材であり、
   前記保護手段は、該感温部材の変化によって開閉される該抽気通路である請求項１記載の車両用空調装置。
3. 前記感温部材はバイメタルであり、
   前記圧縮機は前記シリンダボアと前記吸入室とを仕切る弁ユニットを有し、
   該バイメタルは該弁ユニットに保持されている請求項２記載の車両用空調装置。
4. 前記保護手段は、該弁ユニットにおける該吸入室側に固定されるケースと、該ケースに保持され、該バイメタルが該閾値を下回れば該バイメタルと離反し、該バイメタルが前記閾値を超えれば該バイメタルと当接する当接部材と、該バイメタルが該閾値を下回れば前記抽気通路を閉鎖し、該バイメタルが前記閾値を超えれば該抽気通路を開放する弁体とを有している請求項３記載の車両用空調装置。
5. 前記ハウジングは、中央に設けられた前記吸入室と、外周側に設けられた前記吐出室とを有し、
   前記ケースは該吸入室の中心に設けられている請求項４記載の車両用空調装置。
6. 前記当接部材は熱伝導性に優れた材料からなる請求項５記載の車両用空調装置。
7. 前記容量制御機構は、前記クランク室と前記吸入室とを連通する抽気通路と、ソレノイドを有し、該ソレノイドに通電する電流を調整することにより該クランク室内の圧力を変更可能な容量制御弁とを有し、
   前記保護手段は、前記検出手段の検出信号によって該ソレノイドへの通電状態を変更する請求項１記載の車両用空調装置。
8. 前記圧縮機は、前記駆動軸の回転数が所定の回転数より高くなれば、前記クランク室内の潤滑油を前記吸入室に移動させる遠心排油弁機構を備えている請求項１乃至７のいずれか１項記載の車両用空調装置。

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