JPS58155287A - 冷凍装置 - 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】 本発明は冷凍装置特に車両用冷房装置として用いて有効
な冷凍装置に関する。

近来、車両用の冷凍装置においては、動力の軽減と冷房
フィーリング及び運転フィーリングの向上を図ることが
重要ガ課題となっておｐｌこのため、圧縮機からの冷媒
吐出容量を冷房負荷に見合った容量に安定的に制御する
吐出容量制御システムの開発が望まれている。

冷凍装置における従来の吐出容量制御システムとしては
、特開昭５６−１０２６５９号に開示されているように
、蒸発器出口の冷媒温度を検出し、この検出信号によっ
て圧縮機の容量制御装置を作動させるようにしたものが
あシ、また、蒸発器から吹き出す冷風の温度若しくは車
室内温度を検出し、その検出信号によって圧縮機の容量
制御装置を作動させるようにしたものがある。

しかしながら、上述の吐出容量制御システムの場合、冷
媒温度、蒸発器の吹出し口の冷風温度、車室内温度等の
変化は圧縮機の容量変化に対して非常に遅れるために、
吐出容量制御を安定的に行なうことは困難である。

一方、特公昭５５−６９７８７号に開示されているよう
に、圧縮機内部の吸入圧力と大気圧との差圧によって、
吸入冷媒をバイパスするためのバイパス孔を開閉し、こ
の開閉によって吐出容量制御を行なう圧縮機も提案され
ている。しかし寿から、この圧縮機を冷凍装置に組み込
んだ場合、容を調整時における吐出容量の変動幅が大き
くなるため、運転フィーリング、冷房フィーリング等を
向上させることは困難である。また、この圧縮機の場合
、圧縮機の運転停止により吸入圧力が高まるため、・・
ｈ・ 圧縮機の起動時に最大容量運転と々す、大きな起動力が
心象になるという難点もある。

本発明は上記従来技術の問題点に鑑み、比較的簡単な構
造で圧縮機からの冷媒吐出容量を冷房負荷に見合った容
量に安定的に制御できる冷凍装置を提供することを目的
とする。

本発明の％徴は、蒸発器に連通される圧縮機ケーシング
内の吸入通路と圧縮室とをパイ・ヤス通路を介して連通
可能とし、該パイ・ぐス通路には、ケーシング内に設け
たコントロール圧室内のコントロール圧と吸入通路内の
吸入圧と差圧によって作動される容量制御弁を設け、該
容量制御弁によシバイ・やス通路の圧縮室に対する開口
位置及び開口面積を変化させるようにし、コントロール
圧室には圧縮機内部の高圧をコントロール圧室に導くだ
めの内部高圧導入通路を接続し、該内部高圧導入通路に
は蒸発器から吸入通路に至る冷媒経路途中の任意位置の
冷媒圧力変化に応じてコントロール圧室への内部高圧の
断続を行なう弁を設けたことにおる。

以下、図面を門熱して本発明の好′ましい実施例を説明
する。

第１図は本発明の第１実施例に係る冷凍装置の全体構成
を模式的に示すもので、図において、１は冷媒を圧縮・
吐出する圧縮機である。この圧縮機は図示しない自動車
走行用エンジンの駆動力を■ベルト、プーリ等な介して
受けて作動するようになっている。この駆動力伝達経路
途中には通常電磁クラッチが設けられ、車室内の冷房不
必按時には電磁クラッチを切って圧縮機の運転を停止さ
せることができるようになっている。

２は圧縮機１から吐出された高温・高圧の気冷媒を凝縮
・液化させる凝縮器、３は液化した冷媒を低温・低圧の
霧状に減圧膨張させる減圧手段、４は減圧手段３通過後
の冷媒を蒸発させる蒸発器でおる。この蒸発器４によっ
て車室内空気と冷媒との熱又換が行なわれ、車室内空気
から冷媒の気化熱が奪われることによシ、車室内の冷房
が行なわれるようになっている。

第２図及び第３図は圧縮機１の内部構造を示したもので
、これら図において、５は回転軸６と一体のロータで、
このロータ５にはベーン７が半径方間に摺動可能に挿入
されている。回転軸６はノ・ウジングユニットの１部を
なすフロントサイドグレート８及びリアサイドプレート
９に軸受１０゜１１を介して回転可能に支持されている
。１２はロータ５の回転に伴いベーン７の先端と摺接す
るライナで、該ライナ１２、ロータ５、サイドプレート
８　、９及びベーン７によって圧縮室１３が画成されて
いる。圧縮室１３はロータ５の回転に伴って移動しつつ
容積変化を繰返すようになっている。

フロントサイドプレート８にはフロントノ１ウジング１
４が取り付けられており、該フロントノ・ウジング１４
とフロントサイドプレート８との間に吸入通路の一部を
なす吸入圧室１５が形成されている。吸入圧室１５はフ
ロントサイドプレート８に形成された吸入ポート１６を
介して圧縮室１３に連通しておシ、また、吸入圧室１５
はフロント−・ウジング１４に設けられた図示しない吸
込ポートを介して蒸発器４と連通している。１７は吸入
圧室１５と大気とを遮断するシャフトシールである。

リアサイドプレート９にはリアハウジング１８が取り付
けられておシ、該リアハウジング１８とリアサイドグレ
ート９との間に吐出通路の一部をなす吐出圧室１９が形
成されている。２０はライナ１２に形成された図示しな
い吐出ポートを開閉する吐出弁、２１は弁ストッパ、２
２は吐出弁２０及び弁ストッパ２１を囲む弁カバーで、
吐出圧室１９はリアサイドプレート９に形成したポート
２３、弁カバー２２内及び吐出ポートを介して圧縮室１
３に連通されるようになっている。また、吐出圧室１９
はリアハウジング１８に形成された図示しない排出ポー
トを介して凝縮器２に連通している。

次に、圧縮機１の可変容量機構について説明すると、フ
ロントサイドプレート８には容量制御弁としてのロータ
リパルプ２４が回転可能に設けられており、ここでは、
このロークリパルプ２４に形成されたパルプポート２５
とフロントサイドグレート８に形成されたポート２６と
によって圧縮室１３と吸入圧室１５とを連通させるだめ
のバイＡ？ス通路が構成されている。

バルブポート２５はロータリパルプ２４の回転によって
圧縮室１３に対する開口位置及び開口面積が変化するよ
うになっており、このバルブポート２５の開口位置及び
開口面積の変化に応じて圧縮機の冷媒吐出容量が連続的
に変化するようになっている。

ロータリパルプ２４には歯車部２４＆が一体に設けられ
ておシ、この歯車部２４ａと噛み合うラック部２７＆を
備えたピストン２７がフロントハウジング１４に形成さ
れた孔２８内に往復動可能且つ回転しないように設けら
れている。孔２８内はピストン２７によって吸入圧導入
室２８ａとコントロール圧室２８ｂとに区画されておシ
、吸入圧導入室２８ａは常時吸入圧室１５に通じている
。

２９は圧縮機内部の高圧をコントロール圧室２８ｂに導
くための内部高圧導入通路で、該内部高圧導入通路２９
の一端はコントロール圧室２８ｂに接続され、他端は吐
出圧室１９に接続されている。したがって、この実施例
においては、コントロール圧室２８ｂに内部高圧として
の吐出圧が導かれ、この吐出圧と吸入圧との差圧によっ
てピストン２７が移動し、このピストン２７の移動に伴
ってロータリパルプ２４が回転変位することとなる。

コントロール圧室２８ｂ内の圧力はピストン２７と孔２
８との間の微小な隙間を通って吸入圧室１５側にリーク
し得るようになってお９、コントロール圧室２Ｂｂ内の
圧力がばね３０の設定荷重以下になるとげね３０によっ
てピストン２７はコントロール圧室２８ｂ側に押され、
これによシ、ロータリパルプ２４が閉じる方向に回転さ
れるようになっている。

なお、圧縮機１の内部には、例えば回転軸６と軸受１０
．１１との隙間空間のように、吐出圧と吸入圧との中間
圧になる領域が存在するので、内部高圧導入通路２９は
この中間圧領域に接続するようにしてもよい。

内部高圧導入通路２９にはコントロール圧室２８ｂへの
吐出圧供給の断続を行なうソレノイド弁３１が設けられ
ている。ソレノイド弁３１の弁体３１ａはコイル３１ｂ
への通電によって開弁されるようになっておシ、コイル
３１ｂは、第１図に示すように、蒸発器４と圧縮機１の
吸入通路との間の冷媒経路３２の途中位置に設けられた
圧力スイッチ３３を介して電源３４に接続されている。

第４図を参照して圧力スイッチ３３の構成を説明すると
、スイッチケース３５内に冷媒経路３２途中の圧力を検
知するためのダイアフラム３６が設けられており、スイ
ッチケース３５の大気圧室側にはこのダイアフラム３６
に設定圧相当の荷重を加えるばね３７が設けられている
。スイッチケース３５には固定接点３８．３９が設けら
れ、ダイアフラム３６には可動接点部材４０が設けられ
ている。ばね３７の設定荷重は、蒸発器４の出口圧力が
例えｉｊ　１．８５　ｋｇ／ｃＩＲ以上のときに固定接
点３８．３９が可動接点部材４０と接触するように設定
される。

次に上記構成の冷凍装置の作動を説明する。

車両のエンジン回転数が低く冷凍装置の冷房負荷が高い
場合には、蒸発器４における蒸発圧力が高く、圧力スイ
ッチ３３の設定圧力１．８５　ｋｇ／ｍ２以上となる。

このため、圧力スイッチ３３のダイアフラム３６がばね
３７に抗して可動接点部材４０を固足接点３８．３９に
押しつけることによシ、圧力スイッチ３３がオン状態と
なる。圧力スイッチ３３がオンになると、電源３４から
の電流がソレノイド弁３１のコイル３１ｂに流れ、弁体
３１ａが開動される。これにより、コントロール圧室２
８ｂ内に吐出圧室１９の吐出圧が導入され、ピストン２
７はばね３０に抗して吸入圧導入室２８ａｉ１４１１に
移動する。このとき、ピストン２７はロータリパルプ２
４に第３図中時計方向の回転を与え、パルプポート２５
が第５図に示すように圧縮室１３の半径方向外方に移動
する。したがって圧縮機１の吐出冷媒は最大容量となシ
、十分な冷房効果が得られることとなる。

車両のエンジン回転数が高く冷凍装置の冷房負荷が低く
なって蒸発器４内の冷媒の蒸発圧力が下がり、圧力ヌイ
ッチ３３の設定圧力１．８５　ｋｇ／ｃｍ２以下となる
と、圧力スイッチ３３がオフとなり、ソレノイド弁３１
のコイル３１ｂへの通電が断たれて弁体３１ａが内部高
圧導入通路２９とコントロール圧室２８ｂとの連通を断
つ。このため、コントロール圧室２８ｂ内の圧力は吸入
圧室１５側へのリークによって吸入圧に近づき、ピスト
ン２７はばね３０に押されてコントロール圧室２８ｂ側
に移動する。このとき、ピストン２７はロータリパルプ
２４に第３図中反時計方向の回転を与え、パルプポート
２５が第６図に示すように圧縮室１３内に一部開口する
。このため、圧縮過程にある圧縮室１３内の冷媒の一部
が圧縮室１３からパルプポート２５及びポート２６を通
って吸入圧室１５内に戻され、この結果、圧縮機１の吐
出冷媒量が減少する。

吐出冷媒量が減少すると蒸発器４内を通過する冷媒量が
減少するため冷媒の蒸発器４内の冷媒圧力が上昇して圧
力スイッチ３３の設定圧力以上となシ、圧力スイッチ３
３が再ひオンとなる。これによシ、ロータリパルプ２４
が第３図中時計方向に回転して圧縮機１からの吐出冷媒
量を増加させ、蒸発器４内の冷媒圧力を圧力スイッチ３
３の設定圧力以下に低下させる。

実際には、上述の圧力スイッチ３３０オン・オフは非常
に早い周期で行なわれるために、ロータリパルプ２４０
回転位置は、車両のエンジン回転数及び冷房負荷に見合
った位置付近を中心として微小な振幅で振動しながら圧
縮′！Ｒ１の冷媒吐出量をコントロールする。このため
、蒸発器４かう吹き出す冷風の温度変動はほとんどなく
なり、圧縮機１の駆動トルクの変動もほとんどなくなる
。したがって、高冷房フィーリング及び高運転フィーリ
ングが得られる。

エンジン回転数が非常に高い時及び冷房負荷が極端に低
い場合にはパルプポート２５が圧縮箆１３に対し全開状
態になっても蒸発器４内の冷媒圧力が圧力スイッチ３３
の設定圧力以下となる。

この場合には前述した電磁クラッチを断続させて圧縮機
１の運転を断続させることができるが、この状態のとき
は、ソレノイド弁３１が閉弁状態となっているためコン
トロール圧室２８ｂは吸入圧となっている。このため、
圧縮機ｌは最小吐出容量の状態となっており、圧縮機ｌ
の運転の断続は最小吐出容量状態で行なわれることとな
る。したがって、車両に加わるトルク変動は小さくなり
、運転フィーリングが損なわれるようなことはなくなる
。

なお、本発明冷凍装置における圧縮機に組込まれている
容量調整機構のソレノイド弁を、例えば冷風温度、蒸発
器出口の冷媒温度等の検知信号によシ開閉制御する温度
制御方式も考えられるが、この場合、実際の冷凍システ
ムにおける冷風の温度変化は緩やかなために、冷風温度
等が一定値以上になった場合に圧縮機が最大吐出容量１
で変化し、冷風温度等が一定値以下になった場合に圧縮
機が最小吐出容量まで変化してしまう。このように、圧
縮機の上置変化が大きくなるために車両に加わるトルク
変動が大となり、運転フィーリングが損なわれてしまう
。

一方、上述のような温度制御方式のシヌテムの欠点を防
止するためには、冷風等の温度に応じてソレノイド弁の
作動のデユーティ比を変化させるという手段も採り得る
が、この場合、容量調整機構の操作力である圧縮機内部
圧力（吐出圧２、圧縮圧、吸入圧等）が刻々と変化する
ために、制御性を良くするためには相当複雑な電気回路
が必要になってしまうという欠点がある。

このような温度制御方式の冷凍装置と比較すると、本発
明による冷凍装置の場合、非常に簡単な構成で高冷房フ
ィーリング及び高運転フィーリングを達成できるという
効果を有していること明らかである。

第７図は冷凍装置における吐出容量調整機構の別の実施
態様を示す本発明の第２実施例を示すもので、図に示さ
れる圧縮機１の基本構成及び冷凍装置の蒸発器、凝縮器
、減圧手段等の構成は第１実施例と同じである。この第
２実施例においては、フロントサイドプレート８内にシ
リンダ状穴４１が形成され、この穴４１内に容量制御弁
としてのスプール弁４２が往復動可能に挿入され、フロ
ントサイドプレート８に、穴４１を貫通し且つ一端が圧
縮室１３に他端が図示しない吸入圧室に開口する複数個
のバイパス孔４３，４４．４５が形成され、これらバイ
パス孔群４３，４４．４５によってバイパス通路が構成
されている。

穴４１内はスプール弁４２によって吸入圧導入室４１ａ
とコントロール圧室４１ｂとに区画されておｐ、スプー
ル弁４２は吸入圧導入室４１ａに設けられたばね４６に
よってパイｉ４ス孔４３゜４４．４５を）臓次開く方向
に付勢されている。

コントロール圧室４１ｂは内部高圧導入通路４７を弁し
て圧縮機１の吐出ポート４８に連通されておシ、内部高
圧導入通路４７の途中には、蒸発器から圧縮機の吸入通
路に至る冷媒経路途中の任意位置の冷媒圧力（ここでは
吸入圧）変化に応じて高圧導入通路４７を断続する圧力
応動弁４９が設けられている。圧力応動弁４９の吸入圧
導入、　゛・１ 室５０は図示しない通路を介して圧縮機ｌの吸入圧室に
連通されている。吸入圧導入室５０と大気室５１とは弁
体５２と一体のベローズ５３によって画成されてお９、
大気室５１には弁体５２を閉弁方向に付勢するばね５４
が設けられている。ばね５４は例えば吸入圧力１．８５
　ｋｇ／１ｍ２に相当するばね荷重に設定することがで
きる。

この第２実施例の場合、吸入圧力が設定圧力１、８５　
ｋｇ／ｃｍ２よシも高い場合には、圧力応動弁４９の弁
体５２が開動して吐出圧がコン）ａ−ル圧室４１ｂに導
かれる。このため、スプール弁４２はばね４６に抗して
第７図中下方に移動し、バイパス孔群４５，４４，４３
を順次閉じる。したがって、圧縮機１は最大吐出容量の
運転を行なう。

吸入圧力が設定圧力以下に下ると弁体５２が閉動し、コ
ントロール王室４１ｂ内の圧力はスプール弁４２と穴４
１との間の微小な隙間を介して吸入圧室側にリークし、
コントロール王室４１ｂは吸入圧に近づく。

、実際には上記第１実施例と同様に圧力応動弁圧縮機１
は冷房負荷に見合った吐出容量で運転される。

したがって、第２実施例においても非常に簡単な構成で
第１笑施例と同様の効果が得られる。

なお、第１実施例は圧力スイッチ３３で直接ソレノイド
弁３１を断続させる構成となっているが、圧力スイッチ
３３の接点の耐久性を力感し、第８図で示すスイッチン
グ回路を介してソレノイド弁３１の断続を行なわせるよ
うにすることもできる。

また、以上の説明においてね、ソレノイド弁３１及び圧
力応動弁４９を作動させるだめの設定圧力を１．８５ｋ
ｇ／ｃＩｎ２としたが、設定圧力がこの圧力値に限られ
ないことは明らかでおる。

更に、第１実施例における圧力スイッチ３３の設定位置
及び第２実施例における吸入圧導入室５０の接続位置が
、蒸発器から圧縮機内吸入通路に至る低圧冷媒経路途中
のどの位置であっても＃１ぼ同様の効果が得られること
は明らかである。

第９図は本発明の第３実施例を示すもので、この第３実
施例においては、コントロール圧室５５に接続された圧
縮機の内部高圧導入通路５６の途中に圧縮機ハウジング
ユニット内の吸入通路と通じるポート５７が形成され、
このポート５７がソレノイド弁５８によって開閉制御さ
れることによりコントロール圧室５５内の圧力が圧縮機
内部の高圧例えば吐出圧から吸入圧まての範囲にわたっ
て変化するようになっておシ、コントロール圧室５５の
圧力と吸入圧導入室５９内の吸入圧力との差圧によって
スプール弁６０が作動する。この第３実施例の場合、コ
ントロール圧室５５と吸入圧導入室５９との間にリーク
用の隙間を設ける必要がない。

この第３実施例において、冷房負荷が大きく吸入圧力が
設定圧力以上のときには、ソレノイド弁５８がオフ状態
となってポート５７が閉じることにより、圧ｆｉｉ機の
内部高圧例えば吐出圧がコントロール圧室５５に導びか
れる。この結果、スプール弁６０がばね６１に抗して図
中下方に移動してバイパス通路６４，６３．６２を閉じ
る。したがって圧縮機は最大容量運転を行なう。

一方、この第３実施例において、冷房負荷が小さく、吸
入圧力が設定圧力以下となると、ソレノイド弁５８がオ
ン状態となってポート５７が開き、圧縮機の内部高圧は
内部高圧導入通路５６からポート５７を通って吸入通路
側に放出され、コントロール圧室５５内の圧力も吸入圧
力となる。このため、コントロール圧室５５と吸入圧導
入室５９との差圧がなくなシ、スプール弁６０はばね６
１で図中上方に押されてバイパス通路６２．６３゜６４
を開く。したがって圧縮機は最大容量運転含行なう。

以上の動作が非常に早い周期で繰返される結果、スプー
ル弁６０は吸入圧力を設定圧力に保つような開弁度位置
を中心として小さな振幅で振動し、圧縮機は冷房負荷に
見合った容量の運転を行なうこととなる。

なお、第３実施例におけるポート５７及びソレノイド弁
５８の構成を第１実施例におけるソレノイド弁に代えて
内部高圧導入通路途中に適用することができるのは明ら
かである。

以上の説明から明らかなように、本発明は蒸発器に連通
される圧縮機の吸入通路と圧縮室とを２４７９７通路を
介して連通可能とし、該バイパス通路には、吸入通路に
微小な隙間を介して通じているコントロール圧室内のコ
ントロール圧と吸入通路内の吸入圧と差圧によって作動
される容量制御弁を設け、該容量制御弁によシパイ・９
７通路の圧縮室に対する開口位置及び開口面積を変化さ
せるようにし、コントロール王室には圧縮機内部の高圧
をコントロール圧室に導くための内部高圧導入通路を接
続し、該内部高圧導入通路には蒸発器から吸入通路に至
る冷媒経路途中の任意位置の冷媒圧力変化に応じてコン
トロール圧室への内部高圧の断続を行なう弁を設けたこ
とを特徴とするものであるから、簡単な構成で、車両の
エンジン回転数及び冷房負荷に見合った冷房制御を安定
的に行なうことができるようになシ、動力の軽減、高冷
房フィーリング及び高運転フィーリングを達成すること
のできる冷凍装置な提供できることとなる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例を示す冷凍装置の模式的全
体構成図、第２図は第１実施例における圧縮機の第３図
中■−■線に沿う断面図、第３図は第１実施例における
圧縮機の第２図中■−■線に沿う断面図、第４図は第１
実施例における圧力スイッチの断面図、第５図及び第６
図はそれぞれ第１実施例の作動状態を示す圧縮機断面の
線図、第７図は本発明の第２実施例を示す冷凍装置にお
ける圧縮機の断面図、第８図は第１実施例の圧力スイッ
チとソレノイド弁との関係の変更態様を示すスイッチン
グ回路図、第９図は本発明の第３実施例を示す冷凍装置
における圧縮機の要部断面図である。 １・・・圧縮機本体、２・・・凝縮器、３・・・減圧手
段、４・・・蒸発器、１３・・・圧縮室、１５・・・吸
入圧室（吸入通路）、１９・・・吐出圧室、２４・・・
ロータリパルプ（容量制御弁）、２５・・・パルプポー
ト（バイパス通路）、２８ｂ、４１ｂ、５６・・・コン
トロール圧室、２９，４７．５６・・・内部高圧導入通
路、３１．５８・・・ソレノイド弁、４２．６０・・・
スプール弁（容量制御弁）、４３，４４，４５，６２゜
６３．６４・・・バイパス孔（２４７９７通路）、４９
・・・圧力応動弁。 特許出願人 株式会社　日本自動車部品総合研究所 日本電装株式会社 特許出願代理人 弁理士　　青　　木　　　　　　朗 弁理士　　西　　舘　　和　　之 弁理士　　西　　　岡　　　邦　　　昭弁理士　　山　
　口　　昭　　之 （２３） 第１図 第２図 ■ 墨３）苫 ■ ＼ｙ ■ 第７図 ７１０　　　′） 第８図 ＋２Ｖ 第９図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、内部に吸入通路、圧縮室及び吐出通路を備えたハウ
   ジングユニットを有する圧縮機と、前記ハウジングユニ
   、ト内の吸入通路に連通される蒸発器と、前記ハウジン
   グユニット内の吐出通路に連通される凝縮器と、該凝縮
   器と蒸発器との間に設けられる減圧手段とを備えた冷凍
   装置において、前記ハウジングユニット内の吸入通路と
   前記圧縮室とがパイ・ぐス通路を介して連通可能となっ
   てお９、該バイパス通路には該パイ−ぐス通路の圧縮室
   への開口位置及び開口面積を変化させる容量制御弁が設
   けられておシ、該容量制御弁は、前記ノ・ウジングユニ
   ット内に設けられたコントロール圧室内の圧力と吸入通
   路内の吸入圧との差圧によって作動されるようになって
   おり、該コントロール王室には圧縮機内部の高圧を該コ
   ントロール王室に導く内部高圧導入通路が接続されてお
   シ、該内部高圧導入通路には、前記蒸発器から前記吸入
   通路に至る冷媒経路途中の任意位置の冷媒圧力変化に応
   じてコントロール圧室への内部高圧供給の断続を行なう
   弁が設けられていることを特徴とする冷凍装置。