JPH0631614B2 - 可変容量圧縮機 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 発明の目的 （産業上の利用分野） この発明は車両空調用等に使用される可変容量圧縮機に
係わり、さらに詳しくは吸入室と吐出室及びクランク室
とを備え、クランク室圧力と吸入圧力との差圧に応じて
揺動傾斜板の傾斜角度が変化しピストンのスロークが変
更されて、圧縮容量を制御するようにした角度可変揺動
傾斜板型の可変容量圧縮機に関するものである。

（従来の技術） この角度可変揺動傾斜板型の可変容量圧縮機として、従
来、特開昭５８−１５８３８２号公報に開示されたもの
が提案されている。この圧縮機は冷房負荷の低下あるい
は高速回転により吸入圧力が低下すると、容量制御弁内
のベローズが吐出圧力及び大気圧のバランス変動により
伸びて弁体を作動し、クランク室と吸入室を連通する抽
気通路を閉鎖させるとともに、吐出室とクランク室を連
通する給気通路を前記弁体と連動する別の弁体により開
放することにより、吐出室から高圧のガスをクランク室
へ供給して、クランク室圧力と吸入圧力の差圧を増大さ
せ、ピストン背面に作用する圧力を増大させてピストン
のストロークを減少させ、吸入圧力の低下を防ぐと同時
に圧縮容量を低下させるようになっていた。

（発明が解決しようとする問題点） ところが、この従来の可変容量圧縮機においては、吐出
室からクランク室へ高圧のガスが供給されると同時に、
クランク室から吸入室へのガスの還元が停止されてクラ
ンク室圧力が高圧力に急上昇する。このため、ピストン
のストローク、つまり圧縮容量が急激に小さくなり過
ぎ、揺動傾斜板の傾動動作が必要以上に大きくなり、次
に揺動傾斜板を過傾動分だけ戻す必要が生じる。従って
揺動傾斜板の動作が適正な傾動角へ円滑に行われず、圧
縮機の耐久性を低下させるばかりでなく、圧縮容量の制
御特性が低下するという問題点があった。

発明の構成 （問題点を解決するための手段） この発明は前記のような問題点に着目してなされたもの
であって、角度可変揺動傾斜板型の可変容量圧縮機にお
いて、吐出室とクランク室とを連通する給気通路と、前
記クランク室と吸入室とを連通する抽気通路とを設け、
前記給気通路にはエンジンの回転数、蒸発器の出口温度
あるいは車室内温度等の一又は複数の外部検出信号に基
づいて該給気通路の開度を電気的に制御する外部容量制
御弁を設け、前記抽気通路には吸入圧力、クランク室圧
力、吐出圧力、クランク室圧力と吸入圧力の差圧、又は
吐出圧力と吸入圧力の差圧のいずれかを感知し、その感
知圧力が設定値に上昇したとき、該抽気通路の開度を機
械的には増大させる自己容量制御弁を設けるという手段
を作用している。

（作用） 外部容量制御弁及び自己容量制御弁が閉じられた状態に
おいて、外部検出信号に基づいて外部容量制御弁が開放
されて給気通路が開路されると、吐出室からクランク室
へ高圧のガスが供給され、クランク室の圧力が上昇す
る。このため、クランク室圧力と吸入圧力の差圧が増大
してピストンのストロークが小さくなり、圧縮容量が低
下する。その後、クランク室圧力が設定値より高くなる
と、内部容量制御弁が開放されてクランク室から抽気通
路を経て吸入室へガスが流れ、クランク室圧力の異常上
昇が抑制され、揺動傾斜板の過傾動作が防止される。

（実施例） 以下、この発明を具体化した一実施例を図面に従って説
明する。

第１図に示すようにシリンダブロック１の右端面には弁
板２を介してリヤハウジング３が接合固定されている。
そのリヤハウジング３内の外周部には環状の吸入室４
が、又、中央部には吐出室５がそれぞれ区画形成され、
吸入口及び吐出口（いづれも図示しない）を介して外部
冷房回路に接続されている。前記シリンダブロック１の
左端面にはフロントハウジング６が接合固定され、その
内部にはクランク室７が形成されている。シリンダブロ
ック１とフロントハウジング６にはエンジン（図示略）
により回転される駆動軸８が回転可能に支持されてい
る。

前記シリンダブロック１には、その両端間を貫通して６
個（１つのみ図示）のシリンダボア９が駆動軸８と平行
に形成されている。各シリンダボア９内にはピストン１
０が往復摺動可能に装着され、その左端面にはピストン
ロッド１１が連節されている。前記弁板２には、吸入室
４から前記各シリンダボア９内の圧縮室に冷媒ガスを導
入するための吸入弁機構１２がそれぞれ形成されてい
る。同じく弁板２には各シリンダボア９の圧縮室で圧縮
された冷媒ガスを吐出室５に圧送するための吐出弁機構
１３がそれぞれ設けられている。

前記駆動軸８には回転体１４が嵌合固定され、該回転体
１４より突出する突起部１４ａに形成された長孔には連
結ピン１５を介して回転駆動板１６が傾斜可能に、かつ
回転体１４と一体回転可能に装着されている。

前記駆動軸板１６には揺動傾斜板１７が該駆動板１６と
ともに傾動可能に支承され、定位置に横架された案内ロ
ッド１８により回転が規制されている。又、揺動傾斜板
１７には前記各ピストンロッド１１の左端部がそれぞれ
連節され、駆動軸８の回転により回転体１４が回転さ
れ、揺動傾斜板１７が傾動されたとき、ピストンロッド
１１を介してピストン１０が往復動されるようになって
いる。そして、クランク室７の圧力Ｐｃと吸入室４の圧
力Ｐｓとの差圧Δｐ（Ｐｃ−Ｐｓ）に応じて、差圧Δｐ
が大きくなるとピストン１０のストロークが小さくなる
とともに、前記揺動傾斜板１７の傾斜角が小さくなって
圧縮容量が減少し、反対に差圧Δｐが小さくなるとピス
トン１０のストロークが大きくなるとともに、揺動傾斜
板１７の傾斜角が大きくなって圧縮容量が増加するよう
になっている。以上述べた構成は従来の可変容量圧縮機
と同様である。

前記吐出室５の高圧ガスをクランク室７に供給するた
め、前記リヤハウジング３、弁板２及びシリンダブロッ
ク１に給気通路１９が形成され、該給気通路１９の途中
には後述する電磁開閉弁よりなる外部容量制御弁２０が
配設されている。又、シリンダボア９内の圧縮室からク
ランク室へブローバイされたガスあるいは前記給気通路
１９により吐出室５からクランク室７え供給されたガス
を該クランク室７から吸入室４へ還元するため、シリン
ダブロック１、弁板２およびリヤハウジング３には、開
度不変の抽気通路２１（以下単に固定抽気通路という）
が形成されてるとともに、さらにクランク室７と収入室
４との間に、後述する自己容量制御弁２２により必要に
応じて開度が調整される可変抽気通路２３が形成されて
いる。

そこで、第２図により前記外部容量制御弁２０について
説明すると、前記リヤハウジング３には弁収容ケース２
４が螺合固定され、該弁収容ケース２４の外周には電磁
コイル２５が巻装され、内部には可動鉄芯２６が上下動
可能に収納されている。この可動鉄芯２６の下端部には
弁体２７が止着され、リヤハウジング３内の給気通路１
９に設けた弁座１８に接離可能に対応している。前記可
動鉄芯２６及び弁体２７は圧縮バネ２９により常には下
方、つまり弁閉鎖方向に付勢されている。

一方、前記リヤハウジング３には吸入室４の圧力Ｐｓを
検出する圧力センサ３０が取着され、該圧力センサ３０
は弁開度制御回路３１に接続され、該弁開度制御回路３
１は前記電磁コイル２５に接続されている。そして、前
記圧力センサ３０による吸入圧力Ｐｓの検出値、つまり
外部検出信号が設定値Ｐｓｏに低下したとき、弁開度制
御回路３１から動作電流が電磁コイル２５へ出力され
て、該電磁コイル２５から励磁され、弁体２７を弁座２
８から離間させて、第３図に示すように吐出室５内の高
圧ガスが給気通路１９を経てクランク室７へ供給される
ようにしている。

次に、前記自己容量制御弁２２について説明すると、リ
ヤハウジング３には円筒状の弁収容ケース３２が螺合固
定され、該弁収容ケース３２の内部には圧縮バネ３３に
より常には下方、つまり前記弁収容ケース３２に形成し
た弁座３４から離間する弁開放方向へ付勢された弁体３
５が往復動可能に収容されている。この弁体３５の下端
部はダイヤフラム３６により受承され、弁体３５及びタ
イヤフラム３６は下動及び固定のバネ受３７，３８間に
介在され、かつ前記圧縮バネ３３よりも弾性力の大きい
圧縮バネ３９により常には上方、つまり弁閉鎖方向へ付
勢されている。なお、このダイヤフラム３６に代えて図
示しないがベローズを使用してもよい。

又、前記弁体３５とダイヤフラム３６との間に形成され
る作動室Ｒ１は、前記弁体３５に形成した連通孔３５ａ
により可変抽気通路２３の弁上流側と常時連通されてい
る。又、圧縮バネ３９を収容する室を体気室Ｒ２とし、
前記圧縮バネ３３を収容する室を低圧室Ｒ３としてい
る。そして、前記作動室Ｒ１に作用するクランク室圧力
Ｐｃと、圧縮バネ３３の弾性力と、弁体３５の自重との
総合力が、大気室Ｒ２の圧力と、圧縮バネ３９の弾性力
との総合力よりも大きくなったとき、第３図に示すよう
に弁体３５が下方、つまり弁開放方向に移動され、クラ
ンク室７内のガスが可変抽気通路２３を経て吸入室４へ
還元されるようにしている。換言すれば、通常運転中に
生じるクランク室圧力Ｐｃの最大値（基準値という）を
Ｐｃｏとすると、クランク室圧力Ｐｃが該基準値Ｐｃｏ
よりも若干高い設定値Ｐｃｏ′以上になったとき、自己
容量制御弁２２が開放されるようにしている。

次に、前記のように構成された可変容量圧縮機について
作用を説明する。

され、圧縮機の起動時において、冷房しようとする車両
室内の温度が高くて冷房負荷が大きい場合には、吸入圧
力Ｐｓが設定値Ｐｃｏより高いので、外部容量制御弁２
０が閉鎖されて給気通路１９が閉路され、一方、自己容
量制御弁２２はクランク室圧力Ｐｃが設定値Ｐｃｏ′よ
りも高いので、開放されて可変抽気通路２３が開路さ
れ、さらにクランク室圧力Ｐｃと吸入圧力Ｐｓの差圧Δ
ｐが設定値Δｐｏよりも小さい状態に保たれ、この結果
ピストン１０が最大ストロークにて往復動されて揺動傾
斜板１７の傾斜角の大きい状態で全圧縮容量の運転が行
われる。

その後、圧縮動作が進につれて、吸入圧力ｐｓとクラン
ク室圧力Ｐｃが徐々に低下し、クランク室圧力Ｐｃが設
定値Ｐｃｏ′になると、自己容量制御弁２２が閉鎖され
てクランク室７から吸入室４へのガス流れが停止され
る。

その後、車室内の温度が低下して冷房負荷が小さくな
り、吸入圧力Ｐｓが設定値Ｐｓｏより低下すると、外部
容量制御弁２０が開放されて、吐出室５から高圧ガスが
給気通路１９を経てクランク室７へ供給され、このた
め、クランク室圧力Ｐｃが上昇し、前記差圧Δｐが大き
くなってピストン１０のストロークが減少し、圧縮容量
が低下する方向へ揺動傾斜板１７が傾動される。このと
き、クランク室圧力Ｐｃが基準値Ｐｃｏを越えて設定値
Ｐｃｏ′に上昇すると、自己容量制御弁２２が開放され
てクランク室圧力Ｐｃの異常上昇が抑制され、この結果
揺動傾斜板１７の傾動動作が停止され、その動作が円滑
に行われ、揺動傾斜板１７の耐久性が向上し、圧縮動作
の制御特性が向上する。

なお、冷房負荷が大きくなって、吸入圧力Ｐｓが設定値
Ｐｓｏより高くなったときには、外部容量制御弁２０が
閉鎖されて、吐出室５からクランク室７への高圧ガスの
供給が停止されるため、クランク室圧力と吸入圧力の差
圧Δｐが小さくなり、圧縮容量が増大する。

又、圧縮機の長期運転によりシリンダボア９あるいはピ
ストン１０の摺動面が摩耗して、圧縮室からクランク室
７へブローバイされるガスの量が多くなると、外部容量
制御弁２０が完全に閉鎖されても、固定抽気通路２１か
ら吸入室４へ流れるガスの量がほぼ一定であるため、ク
ランク室圧力Ｐｃが低下せず、クランク室圧力が上昇し
ようとする。ところが、この実施例ではクランク室圧力
Ｐｃが設定値Ｐｃｏ′よりも高くなると、前述したよう
に自己容量制御弁２２が開放されて可変抽気通路２３が
開路されるので、クランク室圧力Ｐｃの異常な上昇が抑
制される。このようにしてブローバイガスが増加しても
容量制御を適正に行うことができるとともに、常時はク
ランク室７から吸入室４へ流れるガス量を必要最小限に
少なくすることができ、つまり固定抽気通路２１の開度
を最小に設定して圧縮効率を向上することもできる。

なお、前記外部容量制御弁２０の弁開度は弁開度制御回
路３１により開路時間と閉路時間の比率を変化させるこ
とにより調整してもよい。

又、本発明は次のように具体化することもできる。

(1)前記外部容量制御弁２０は前述したように圧力セン
サ３０により検出された吸入圧力Ｐｓの検出値が設定値
Ｐｓｏに低下すると、開度が増加するようにしたが、こ
の外部検出信号に代えて、次の〜に示すような外部
検出信号により外部容量制御弁２０の開度を増加させる
ようにしてもよい。吸入温度の低下、蒸発器出口温
度の低下、車室内温度の低下、日射量の減少、エ
ンジン吸気負圧の上昇、アクセル開度の増加、加速
度の増加、エンジン回転数の上昇、車速度の上昇。
以上述べた外部検出信号を複数組み合わせて使用しても
よい。

前記〜のようにエンジンの負荷状態と比例して変動
する外部検出信号により、外部容量制御弁２０を制御す
る場合には、全容量運転中において、エンジンの負荷が
急激に増加して、駆動軸８の回転数が急上昇し吸入圧力
Ｐｓが急降下すると、外部容量制御弁２０が開放され
て、圧縮容量が低下される。このため、エンジンが急加
速されたときには、冷房負荷に無関係に圧縮容量が低下
してエンジンに作用する負荷を軽減し、エンジンの保護
を図ることができるものとなる。

(2)前記実施例では自己容量制御弁２２の構造を、クラ
ンク室圧力Ｐｃを感知して弁体３５を制御するようにし
たが、これに代えて次の〜の場合に自己容量制御弁
２２の開度が増加するようにすること。吐出圧力Ｐｄ
の上昇、吐出圧力Ｐｄと吸入圧力Ｐｓの差圧Δｐ′
（Ｐｄ−Ｐｓ）が上昇、クランク室圧力Ｐｃと吸入圧
力Ｐｓの差圧Δｐの低下。

(3)前述した実施例の固定抽気通路２１を省略して、自
己容量制御弁２２の弁座３４と弁体３５との間に、固定
抽気通路２１に相当する常時開放の通路を形成するこ
と。

なお、本発明に近似した技術として前記外部容量制御弁
２０と自己容量制御弁２２との取付位置を逆にすること
も考えられる。

発明の効果 以上詳述したように、この発明は外部容量制御弁が開放
されて、吐出室からクランク室へ高圧ガスが供給された
とき、前記外部容量制御弁と独立して設けた自己容量制
御弁によりクランク室圧力が異常上昇するのを防止で
き、この結果揺動傾斜板の異常な傾動動作を防止して圧
縮機を安定して運転することができるとともに、耐久性
を向上し、圧縮容量の制御特性を向上することができ
る。又、長期使用によりシリンダボアやピストンが摩耗
して圧縮室からクランク室へブローバイされるガスの量
が増加しても、自己容量制御弁の開度を増加してクラン
ク室から吸入室へガスを逃し、圧縮容量の制御不能を防
止できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の可変容量圧縮機を具体化した一実施例
を示す縦断面図、第２図は外部容量制御弁及び自己容量
制御弁付近の閉路状態を示す拡大断面図、第３図は開路
状態を示す拡大断面図である。 吸入室４、吐出室５、クランク室７、揺動傾斜板１７、
給気通路１９、固定抽気通路２１、外部容量制御弁２
０、自己容量制御弁２２、可変抽気通路２３、吸入圧力
Ｐｓ、クランク室圧力Ｐｃ、吐出圧力Ｐｄ、クランク室
圧力と吸入圧力の差圧Δｐ、クランク室圧力の設定地Ｐ
ｃｏ′。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】吸入室と吐出室及びクランク室とを備え、
   クランク室圧力と吸入圧力との差圧に応じてピストンの
   ストロークが変更され揺動傾斜板の傾斜角が変化して、
   圧縮容量を制御するようにした角度可変揺動傾斜板型の
   可変容量圧縮機において、吐出室とクランク室とを連通
   する給気通路と、前記クランク室と吸入室とを連通する
   抽気通路とを設け、前記給気通路にはエンジンの回転
   数、蒸発器の出口温度あるいは車室内温度等の一又は複
   数の外部検出信号に基づいて該給気通路の開度を電気的
   に制御する外部容量制御弁を設け、前記抽気通路には吸
   入圧力、クランク室圧力、吐出圧力、クランク室圧力と
   吸入圧力の差圧、又は吐出圧力と吸入圧力の差圧のいず
   れかを感知し、その感知圧力が設定値に上昇したとき、
   該抽気通路の開度を機械的に増大させる自己容量制御弁
   を設けた可変容量圧縮機。
2. 【請求項２】前記外部容量制御弁は電磁開閉弁である特
   許請求の範囲第１項に記載の可変容量圧縮機。
3. 【請求項３】前記抽気通路は圧縮室からクランク室へブ
   ローバイされるガスを吸入室へ戻す開度固定の抽気通路
   と、自己容量制御弁を備えた開度可変の抽気通路とから
   構成されている特許請求の範囲第１項に記載の可変容量
   圧縮機。