JP3581598B2 - 容量可変圧縮機の容量制御装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、自動車用空調装置の冷凍サイクル等に用いられる容量可変圧縮機の容量制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車用空調装置の冷凍サイクルに用いられる圧縮機は、エンジンにベルトで直結されているので回転数制御を行うことができない。そこで、エンジンの回転数に制約されることなく適切な冷房能力を得るために、冷媒の容量（吐出量）を変えることができる容量可変圧縮機が用いられている。
【０００３】
そのような容量可変圧縮機として、ロータリー圧縮機やスクロール圧縮機があるが、それらの容量は、冷媒の吸入圧力と大気圧とを表裏両面で受けるダイアフラムに電磁ソレノイドによる付勢力を作用させて吸入圧力を制御し、容量可変機構に吸入圧力を作用させて制御していた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上述のようにダイアフラムを用いた制御機構は構造が複雑かつ大型になって扱い難く、また、制御対象が吸入圧力なので制御範囲が狭くて広範な条件には対応し難い欠点がある。
【０００５】
そこで本発明は、構造が小型で簡易であり、しかも広い制御範囲を得ることができる容量可変圧縮機の容量制御装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明の容量可変圧縮機の容量制御装置は、ソレノイドから与えられる付勢力と冷媒の吸入圧力とを受けるピストン状弁体により、上記吸入圧力との差圧を任意のレベルに生じさせ、圧縮機の容量を変化させるための容量可変機構に上記差圧を作用させて上記圧縮機の容量を制御するようにしたことを特徴とする。
【０００７】
なお、上記ピストン状弁体に上記吸入圧力と逆方向に圧力を作用させる空間の圧力が、上記吸入圧力に上記差圧が加えられた所定圧力より低くなると、それによって上記ピストン状弁体が移動して上記空間と上記冷媒の吐出圧力管路とが連通し、上記空間の圧力が、上記吸入圧力に上記差圧が加えられた一定圧力に維持されるようにしてもよい。
【０００８】
或いは、上記ピストン状弁体に上記吸入圧力と逆方向に圧力を作用させる空間の圧力が、上記吸入圧力に上記差圧が加えられた所定圧力より高くなると、それによって上記ピストン状弁体が移動して上記空間と上記冷媒の吸入圧力管路とが連通し、上記空間の圧力が、上記吸入圧力に上記差圧が加えられた一定圧力に維持されるようにしてもよい。
【０００９】
【発明の実施の形態】
図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
図１は、自動車用空調装置の冷凍サイクル等に使用されるロータリー式の容量可変圧縮機１０とその容量制御装置２０，３０を示している。
【００１０】
容量可変圧縮機１０は公知のものであり、図２に示されるように、円形のハウジング１１内に、それより小さな円形のローター１２が偏心軸１３を中心に配置されていて、図示されていないエンジン等によって回転駆動される。
【００１１】
ローター１２の外面には、図示されていないスプリング等によって外方に向けて付勢されたシール片１４がハウジング１１の内周面に常に接触するように取り付けられている。
【００１２】
ハウジング１１の内周面に対してローター１２の外周面が最も接近する位置では両者はほぼ接していて、その近傍に吐出口１９が形成されており、圧縮された冷媒が吐出口１９から吐出される。
【００１３】
ローター１２と並んで、図３に示される吸入口制御板１５が、ハウジング１１に内接して回転可能に配置されている。吸入口制御板１５に形成された吸入口１５ａには、図示されていない蒸発器出口から低圧冷媒が送られてくる吸入管路１の出口が通じており、低圧冷媒が吸入口１５ａを通って容量可変圧縮機１０内へ送り込まれる。
【００１４】
また、吸入口制御板１５には、吸入口制御板１５の向きを変える（それによって、吸入口１５ａが変位する）ための駆動ピン１７が突設されていて、後述する容量可変機構３０によって駆動される。軸孔１６は偏心軸１３と干渉が生じないように変円形状に形成されている。
【００１５】
図４は、吸入口制御板１５の向きを制御するために駆動ピン１７の位置を制御する容量可変機構３０を示しており、シリンダ３１中に軸線方向に進退自在にピストン３２が配置されている。そして、ピストン３２の周面部に形成された溝３２ａに駆動ピン１７が係合していて、ピストン３２の移動によって駆動ピン１７が変位する。
【００１６】
シリンダ３１の一方の側は吸入管路１に接続されていて、内部の圧力は吸入圧Ｐｓになっている。そして、その圧力空間内に調圧スプリング３３が配置されていてピストン３２を押す方向に付勢している。シリンダ３１の他端側は後述する差圧制御装置２０の差圧ポート２８ｃに接続されていて、その内部の圧力は差圧制御装置２０によって制御される制御圧力Ｐｃである。
【００１７】
図１に戻って、差圧制御装置２０は、制御電流が通電される電磁コイル２１を駆動源としてピストン状弁体２５の両端圧力の差圧を制御するソレノイド駆動定差圧弁である。
【００１８】
２２はソレノイドの固定鉄芯、２３は可動鉄芯であり、可動鉄芯２３に発生する推力が固定鉄芯２２の軸線位置に通されたロッド２４によってピストン状弁体２５に伝達される。２６と２７は、それら一連の部材の両端に配置された調圧スプリングである。
【００１９】
可動鉄芯２３の推力が作用するピストン状弁体２５の背部側に形成された吸入圧ポート２８ｓには、吸入管路１が接続されていて、その部分の圧力は吸入圧Ｐｓである。
【００２０】
したがって、ピストン状弁体２５の他端側に面する差圧ポート２８ｃ部分の圧力（制御圧力Ｐｃ）は、（吸入圧Ｐｓ）＋（可動鉄芯２３の推力Ｆによる圧力増分）である。そして、この差圧ポート２８ｃが容量可変機構３０に接続されていて、制御圧力Ｐｃが容量可変機構３０の一端側に与えられる。
【００２１】
ピストン状弁体２５に対して圧力が影響しないようにピストン状弁体２５の側面に面して開口形成された吐出圧ポート２８ｄには、吐出圧力Ｐｄの吐出管路２が接続されている。
【００２２】
そして、ピストン状弁体２５が軸線方向に移動すると、ピストン状弁体２５の端部に形成された弁鍔部２５ａによって吐出圧ポート２８ｄと差圧ポート２８ｃの間が開閉され、制御状態に応じて吐出管路２側から差圧ポート２８ｃに圧力が与えられる。
【００２３】
具体的には、差圧ポート２８ｃの圧力が所定の制御圧力Ｐｃより低くなると、それによってピストン状弁体２５が移動して吐出圧ポート２８ｄと連通し、その結果差圧ポート２８ｃの圧力が所定の制御圧力に達すると、ピストン状弁体２５が元へ戻って吐出圧ポート２８ｄとの間が閉じる。
【００２４】
また、差圧ポート２８ｃと吸入圧ポート２８ｓと並列に断面積の小さなリーク路４０が形成されており、弁鍔部２５ａが閉じている状態の時は、差圧ポート２８ｃの圧力が僅かずつ吸入管路１側に抜ける。その結果、ピストン状弁体２５が軸線方向に常に微動し、制御圧力Ｐｃが、電磁コイル２１に通電される電流値に対応した一定圧力に制御される。
【００２５】
このように構成された実施の形態の装置において、電磁コイル２１への通電電流値を大きくしていくと、（Ｐｃ−Ｐｓ）の差圧が大きくなって、図５に示されるように、容量可変機構３０によって吸入口１５ａの位置が（ｍａｘ←）方向に移動し、その結果、吸入完了室１８の容積が大きくなって、吐出圧力が増大する。
【００２６】
逆に、電磁コイル２１への通電電流値を小さくしていくと、（Ｐｃ−Ｐｓ）の差圧が小さくなって、図６に示されるように、容量可変機構３０によって吸入口１５ａの位置が（→ｍｉｎ）方向に移動し、その結果、吸入完了室１８の容積が小さくなって、吐出圧力が減少する。
【００２７】
このようにして、図７に示されるように、（Ｐｃ−Ｐｓ）の差圧に対応して容量可変圧縮機１０の吸入完了室１８の容量が変化し、電磁コイル２１への通電電流値を制御することによってそれを自由に制御することができる。
【００２８】
なお、電磁コイル２１への通電電流値の制御は、エンジン、車室内外の温度、蒸発器センサーその他各種条件を検知する複数のセンサーからの検知信号が、ＣＰＵ等を内蔵する制御部３に入力され、その演算結果に基づく制御信号が制御部３から電磁コイル２１に送られて行われる。なお、電磁コイル２１の駆動回路は図示が省略されている。
【００２９】
図８は、本発明の第２の実施の形態の容量可変圧縮機の容量制御装置を示している。この実施の形態においては、差圧制御装置２０に対する配管のみが第１の実施の形態と相違し、差圧制御装置２０部分において差圧ポート２８ｃから吸入管路１への圧力抜きが行われる。
【００３０】
即ち、差圧ポート２８ｃの圧力が所定の制御圧力Ｐｃより高くなると、それによってピストン状弁体２５が移動して吸入圧ポート２８ｓと連通し、その結果差圧ポート２８ｃの圧力が所定の制御圧力Ｐｃまで降下すると、ピストン状弁体２５が元へ戻って吸入圧ポート２８ｓとの間が閉じる。そして、吐出管路２から差圧ポート２８ｃへの圧力供給がリーク路４０によって行われる。その他の構造及び作用は第１の実施の形態と同じである。
【００３１】
なお、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、例えばスクロール圧縮機等の容量制御に本発明を適用してもよい。
【００３２】
【発明の効果】
本発明によれば、ソレノイドから与えられる付勢力と冷媒の吸入圧力とを受けるピストン状弁体により、吸入圧力との差圧を任意のレベルに生じさせ、圧縮機の容量を変化させるための容量可変機構にその差圧を作用させて圧縮機の容量を制御するようにしたことにより、簡易な構造の小型の装置で広い制御範囲を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態の容量可変圧縮機とその容量制御装置の構成図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態の容量可変圧縮機の部分断面図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態の容量可変圧縮機の部分断面図である。
【図４】本発明の第１の実施の形態の容量可変圧縮機の容量可変機構の略示図である。
【図５】本発明の第１の実施の形態の最大容量状態における容量可変圧縮機とその容量制御装置の構成図である。
【図６】本発明の第１の実施の形態の最小容量状態における容量可変圧縮機とその容量制御装置の構成図である。
【図７】本発明の第１の実施の形態の容量可変圧縮機の容量制御装置の特性線図である。
【図８】本発明の第２の実施の形態の容量可変圧縮機とその容量制御装置の構成図である。
【符号の説明】
１ 吸入管路
２ 吐出管路
１０ 容量可変圧縮機
１５ 吸入口制御板
１５ａ 吸入口
１７ 駆動ピン
１８ 吸入完了室
２０ 差圧制御装置
２１ 電磁コイル
２３ 可動鉄芯
２５ ピストン状弁体
２８ｓ 吸入圧ポート
２８ｃ 差圧ポート
３０ 容量可変機構
３１ シリンダ
３２ ピストン
【発明の属する技術分野】
この発明は、自動車用空調装置の冷凍サイクル等に用いられる容量可変圧縮機の容量制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車用空調装置の冷凍サイクルに用いられる圧縮機は、エンジンにベルトで直結されているので回転数制御を行うことができない。そこで、エンジンの回転数に制約されることなく適切な冷房能力を得るために、冷媒の容量（吐出量）を変えることができる容量可変圧縮機が用いられている。
【０００３】
そのような容量可変圧縮機として、ロータリー圧縮機やスクロール圧縮機があるが、それらの容量は、冷媒の吸入圧力と大気圧とを表裏両面で受けるダイアフラムに電磁ソレノイドによる付勢力を作用させて吸入圧力を制御し、容量可変機構に吸入圧力を作用させて制御していた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上述のようにダイアフラムを用いた制御機構は構造が複雑かつ大型になって扱い難く、また、制御対象が吸入圧力なので制御範囲が狭くて広範な条件には対応し難い欠点がある。
【０００５】
そこで本発明は、構造が小型で簡易であり、しかも広い制御範囲を得ることができる容量可変圧縮機の容量制御装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明の容量可変圧縮機の容量制御装置は、ソレノイドから与えられる付勢力と冷媒の吸入圧力とを受けるピストン状弁体により、上記吸入圧力との差圧を任意のレベルに生じさせ、圧縮機の容量を変化させるための容量可変機構に上記差圧を作用させて上記圧縮機の容量を制御するようにしたことを特徴とする。
【０００７】
なお、上記ピストン状弁体に上記吸入圧力と逆方向に圧力を作用させる空間の圧力が、上記吸入圧力に上記差圧が加えられた所定圧力より低くなると、それによって上記ピストン状弁体が移動して上記空間と上記冷媒の吐出圧力管路とが連通し、上記空間の圧力が、上記吸入圧力に上記差圧が加えられた一定圧力に維持されるようにしてもよい。
【０００８】
或いは、上記ピストン状弁体に上記吸入圧力と逆方向に圧力を作用させる空間の圧力が、上記吸入圧力に上記差圧が加えられた所定圧力より高くなると、それによって上記ピストン状弁体が移動して上記空間と上記冷媒の吸入圧力管路とが連通し、上記空間の圧力が、上記吸入圧力に上記差圧が加えられた一定圧力に維持されるようにしてもよい。
【０００９】
【発明の実施の形態】
図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
図１は、自動車用空調装置の冷凍サイクル等に使用されるロータリー式の容量可変圧縮機１０とその容量制御装置２０，３０を示している。
【００１０】
容量可変圧縮機１０は公知のものであり、図２に示されるように、円形のハウジング１１内に、それより小さな円形のローター１２が偏心軸１３を中心に配置されていて、図示されていないエンジン等によって回転駆動される。
【００１１】
ローター１２の外面には、図示されていないスプリング等によって外方に向けて付勢されたシール片１４がハウジング１１の内周面に常に接触するように取り付けられている。
【００１２】
ハウジング１１の内周面に対してローター１２の外周面が最も接近する位置では両者はほぼ接していて、その近傍に吐出口１９が形成されており、圧縮された冷媒が吐出口１９から吐出される。
【００１３】
ローター１２と並んで、図３に示される吸入口制御板１５が、ハウジング１１に内接して回転可能に配置されている。吸入口制御板１５に形成された吸入口１５ａには、図示されていない蒸発器出口から低圧冷媒が送られてくる吸入管路１の出口が通じており、低圧冷媒が吸入口１５ａを通って容量可変圧縮機１０内へ送り込まれる。
【００１４】
また、吸入口制御板１５には、吸入口制御板１５の向きを変える（それによって、吸入口１５ａが変位する）ための駆動ピン１７が突設されていて、後述する容量可変機構３０によって駆動される。軸孔１６は偏心軸１３と干渉が生じないように変円形状に形成されている。
【００１５】
図４は、吸入口制御板１５の向きを制御するために駆動ピン１７の位置を制御する容量可変機構３０を示しており、シリンダ３１中に軸線方向に進退自在にピストン３２が配置されている。そして、ピストン３２の周面部に形成された溝３２ａに駆動ピン１７が係合していて、ピストン３２の移動によって駆動ピン１７が変位する。
【００１６】
シリンダ３１の一方の側は吸入管路１に接続されていて、内部の圧力は吸入圧Ｐｓになっている。そして、その圧力空間内に調圧スプリング３３が配置されていてピストン３２を押す方向に付勢している。シリンダ３１の他端側は後述する差圧制御装置２０の差圧ポート２８ｃに接続されていて、その内部の圧力は差圧制御装置２０によって制御される制御圧力Ｐｃである。
【００１７】
図１に戻って、差圧制御装置２０は、制御電流が通電される電磁コイル２１を駆動源としてピストン状弁体２５の両端圧力の差圧を制御するソレノイド駆動定差圧弁である。
【００１８】
２２はソレノイドの固定鉄芯、２３は可動鉄芯であり、可動鉄芯２３に発生する推力が固定鉄芯２２の軸線位置に通されたロッド２４によってピストン状弁体２５に伝達される。２６と２７は、それら一連の部材の両端に配置された調圧スプリングである。
【００１９】
可動鉄芯２３の推力が作用するピストン状弁体２５の背部側に形成された吸入圧ポート２８ｓには、吸入管路１が接続されていて、その部分の圧力は吸入圧Ｐｓである。
【００２０】
したがって、ピストン状弁体２５の他端側に面する差圧ポート２８ｃ部分の圧力（制御圧力Ｐｃ）は、（吸入圧Ｐｓ）＋（可動鉄芯２３の推力Ｆによる圧力増分）である。そして、この差圧ポート２８ｃが容量可変機構３０に接続されていて、制御圧力Ｐｃが容量可変機構３０の一端側に与えられる。
【００２１】
ピストン状弁体２５に対して圧力が影響しないようにピストン状弁体２５の側面に面して開口形成された吐出圧ポート２８ｄには、吐出圧力Ｐｄの吐出管路２が接続されている。
【００２２】
そして、ピストン状弁体２５が軸線方向に移動すると、ピストン状弁体２５の端部に形成された弁鍔部２５ａによって吐出圧ポート２８ｄと差圧ポート２８ｃの間が開閉され、制御状態に応じて吐出管路２側から差圧ポート２８ｃに圧力が与えられる。
【００２３】
具体的には、差圧ポート２８ｃの圧力が所定の制御圧力Ｐｃより低くなると、それによってピストン状弁体２５が移動して吐出圧ポート２８ｄと連通し、その結果差圧ポート２８ｃの圧力が所定の制御圧力に達すると、ピストン状弁体２５が元へ戻って吐出圧ポート２８ｄとの間が閉じる。
【００２４】
また、差圧ポート２８ｃと吸入圧ポート２８ｓと並列に断面積の小さなリーク路４０が形成されており、弁鍔部２５ａが閉じている状態の時は、差圧ポート２８ｃの圧力が僅かずつ吸入管路１側に抜ける。その結果、ピストン状弁体２５が軸線方向に常に微動し、制御圧力Ｐｃが、電磁コイル２１に通電される電流値に対応した一定圧力に制御される。
【００２５】
このように構成された実施の形態の装置において、電磁コイル２１への通電電流値を大きくしていくと、（Ｐｃ−Ｐｓ）の差圧が大きくなって、図５に示されるように、容量可変機構３０によって吸入口１５ａの位置が（ｍａｘ←）方向に移動し、その結果、吸入完了室１８の容積が大きくなって、吐出圧力が増大する。
【００２６】
逆に、電磁コイル２１への通電電流値を小さくしていくと、（Ｐｃ−Ｐｓ）の差圧が小さくなって、図６に示されるように、容量可変機構３０によって吸入口１５ａの位置が（→ｍｉｎ）方向に移動し、その結果、吸入完了室１８の容積が小さくなって、吐出圧力が減少する。
【００２７】
このようにして、図７に示されるように、（Ｐｃ−Ｐｓ）の差圧に対応して容量可変圧縮機１０の吸入完了室１８の容量が変化し、電磁コイル２１への通電電流値を制御することによってそれを自由に制御することができる。
【００２８】
なお、電磁コイル２１への通電電流値の制御は、エンジン、車室内外の温度、蒸発器センサーその他各種条件を検知する複数のセンサーからの検知信号が、ＣＰＵ等を内蔵する制御部３に入力され、その演算結果に基づく制御信号が制御部３から電磁コイル２１に送られて行われる。なお、電磁コイル２１の駆動回路は図示が省略されている。
【００２９】
図８は、本発明の第２の実施の形態の容量可変圧縮機の容量制御装置を示している。この実施の形態においては、差圧制御装置２０に対する配管のみが第１の実施の形態と相違し、差圧制御装置２０部分において差圧ポート２８ｃから吸入管路１への圧力抜きが行われる。
【００３０】
即ち、差圧ポート２８ｃの圧力が所定の制御圧力Ｐｃより高くなると、それによってピストン状弁体２５が移動して吸入圧ポート２８ｓと連通し、その結果差圧ポート２８ｃの圧力が所定の制御圧力Ｐｃまで降下すると、ピストン状弁体２５が元へ戻って吸入圧ポート２８ｓとの間が閉じる。そして、吐出管路２から差圧ポート２８ｃへの圧力供給がリーク路４０によって行われる。その他の構造及び作用は第１の実施の形態と同じである。
【００３１】
なお、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、例えばスクロール圧縮機等の容量制御に本発明を適用してもよい。
【００３２】
【発明の効果】
本発明によれば、ソレノイドから与えられる付勢力と冷媒の吸入圧力とを受けるピストン状弁体により、吸入圧力との差圧を任意のレベルに生じさせ、圧縮機の容量を変化させるための容量可変機構にその差圧を作用させて圧縮機の容量を制御するようにしたことにより、簡易な構造の小型の装置で広い制御範囲を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態の容量可変圧縮機とその容量制御装置の構成図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態の容量可変圧縮機の部分断面図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態の容量可変圧縮機の部分断面図である。
【図４】本発明の第１の実施の形態の容量可変圧縮機の容量可変機構の略示図である。
【図５】本発明の第１の実施の形態の最大容量状態における容量可変圧縮機とその容量制御装置の構成図である。
【図６】本発明の第１の実施の形態の最小容量状態における容量可変圧縮機とその容量制御装置の構成図である。
【図７】本発明の第１の実施の形態の容量可変圧縮機の容量制御装置の特性線図である。
【図８】本発明の第２の実施の形態の容量可変圧縮機とその容量制御装置の構成図である。
【符号の説明】
１ 吸入管路
２ 吐出管路
１０ 容量可変圧縮機
１５ 吸入口制御板
１５ａ 吸入口
１７ 駆動ピン
１８ 吸入完了室
２０ 差圧制御装置
２１ 電磁コイル
２３ 可動鉄芯
２５ ピストン状弁体
２８ｓ 吸入圧ポート
２８ｃ 差圧ポート
３０ 容量可変機構
３１ シリンダ
３２ ピストン
Claims (3)
- ソレノイドから与えられる付勢力と冷媒の吸入圧力とを受けるピストン状弁体により、上記吸入圧力との差圧を任意のレベルに生じさせ、圧縮機の容量を変化させるための容量可変機構に上記差圧を作用させて上記圧縮機の容量を制御するようにしたことを特徴とする容量可変圧縮機の容量制御装置。
- 上記ピストン状弁体に上記吸入圧力と逆方向に圧力を作用させる空間の圧力が、上記吸入圧力に上記差圧が加えられた所定圧力より低くなると、それによって上記ピストン状弁体が移動して上記空間と上記冷媒の吐出圧力管路とが連通し、上記空間の圧力が、上記吸入圧力に上記差圧が加えられた一定圧力に維持される請求項１記載の容量可変圧縮機の容量制御装置。
- 上記ピストン状弁体に上記吸入圧力と逆方向に圧力を作用させる空間の圧力が、上記吸入圧力に上記差圧が加えられた所定圧力より高くなると、それによって上記ピストン状弁体が移動して上記空間と上記冷媒の吸入圧力管路とが連通し、上記空間の圧力が、上記吸入圧力に上記差圧が加えられた一定圧力に維持される請求項１記載の容量可変圧縮機の容量制御装置。
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