JPS62276279A - 冷凍システム - Google Patents

冷凍システム

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JPS62276279A
JPS62276279A JP61117322A JP11732286A JPS62276279A JP S62276279 A JPS62276279 A JP S62276279A JP 61117322 A JP61117322 A JP 61117322A JP 11732286 A JP11732286 A JP 11732286A JP S62276279 A JPS62276279 A JP S62276279A
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杉沼　篤
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由起夫 高橋
Kenji Tojo
健司 東條
Kunihiko Takao
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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】 ３、発明の詳細な説明 〔産業上の利用分野〕 本発明は冷凍システムに係り、特に行程容量可変の圧縮
機を有する自動車空調機用冷凍システムの圧縮機の容量
制御に好適な冷凍システムに関する。
〔従来の技術〕
従来の行程容量可変の圧縮機を搭載した冷凍システムに
おける容量制御法はＵ　Ｓ　Ｐ３，８６１，８２９　。
Ｕ　Ｓ　Ｐ４，４２８，７１８　、特公昭５８−４１９
５や特開昭５８−１５８３８２などに開示されているよ
うに、アキシャルピストン形圧縮機に於て、斜板を支点
のまわりに回転可能な機構とし、斜板の周囲を包囲する
フロントカバーの内部即ち、クランク室の圧力を変化さ
せることによって、ピストン裏面に作用する力を制御し
、前記力とピストン表面に作用するガス圧縮力との力の
つり合によって、前記斜板の前記支点まわりの回転角度
、即ち、ピストンストローりを制御している。また、前
述の公知例ではクランク室の圧力制御法としては、圧縮
機の吸入冷媒圧力が所定の値以下にならないように、ク
ランク室と圧縮機吸入室との連通路中に設けた圧力制御
弁の開度を制御することによって、ブローバイガスの流
れを制御したり（Ｕ　Ｓ　Ｐ　３，８６１，８２９と特
公昭５８−４１９５号）、これに加えて、吐出冷媒をク
ランク室に導入する方法（Ｕ　Ｓ　Ｐ４，４２８，７１
８　、特開昭５８−１５８３８２）を用いていた。これ
らの方法では容積が大きいクランク室の圧力を制御する
ため、制御の時間遅れを回避できない。特に時間的な変
化が早い圧縮機回転速度に対して圧縮機容量が速やかに
追従できないといった問題があった。
〔発明が解決しようとする問題点〕
このため、市街地走行のように、加速・減速の繰り返し
運転などでは圧縮機が容量不足となって。
冷えが悪くなるといった問題があった。
本発明の目的は、上述のような欠点を解消し、冷えの良
い冷凍システムを提供することにある。
〔問題点を解決するための手段〕
即ち１本発明では蒸発器から圧縮機の吸入弁までの間の
冷媒配管途中に圧力制御装置を設けて、該圧力制御装置
上流の圧力を所定の圧力以下にはならないように制御し
て蒸発器フィンへの着霜を防止すると共に、該圧力制御
装置の上流配管途中と行程容量可変の圧縮機のクランク
室とを連通ずることにより、クランク室圧力を制御する
ことなく、圧縮機容量を制御するものである。
〔作用〕
本発明では、クランク室圧力を制御せず、圧力制御弁に
よって、該弁上流の圧力を所定の値に制御するとき、該
弁上流側と下流側に生ずる圧力差によって、直接斜板の
傾転角度即ち、ビストンストロークを制御するので、時
間に対する変化が激しい圧縮機回転速度にも速やかに追
従できる。
〔実施例〕
以下、本発明の実施例を図を用いて説明する。
第１図は本発明の詳細な説明するための冷凍システムの
構成を示す図である。一般に、冷凍システムは圧縮機１
．凝縮器２．受液器３（受液器が設置されない冷凍シス
テムもある）、膨張手段４゜蒸発器５とこれらを連結す
る配管とから構成される０本発明では、上述の冷凍シス
テムに蒸発器５の出口と圧縮機１の間に圧力制御装置６
と、該圧力制御装置上流と圧縮機クランク室とを連通ず
る通路７を加えた構成としである。圧縮機１は圧縮機プ
ーリ８とエンジン９のクランクプーリ１０との間に掛け
られたベルト１１により、エンジン９で駆動される。本
冷凍システムに搭載される行程容量可変の圧縮機の構造
を第２図に示す。同図は斜板１２が最大傾転即ち、ビス
トンストロークが最大の場合を示している。本圧縮機で
はシャフト１３に圧入あるいはピンなどでドライブプレ
ート１４を固定しである。該ドライブプレート１４には
カム溝１５が設けてあり、該溝内に支点ピン１６がカム
曲線に沿って移動可能に設けられ、同時に前記支点ピン
１６は斜板耳部１７にすきまを設けて嵌合しである。ま
た、前記ドライブプレート１４のカム溝を設けた耳部１
８と斜板耳部１７とは接触するような構造としである。
これにより、シャフト１３の回転によってドライブプレ
ートが回転すると、ドライブプレートの耳１８がら斜板
の耳１７の回転力が与えられ、斜板が回転する。
シャフトにはスリーブ１９がシャフトに対して少なくと
も軸方向に滑動可能に組み込まれており、該スリーブは
斜板とはピン２ｏによって、スリーブに対して斜板がピ
ン２ｏのまわりに回転自在なように締結されている。し
たがって、シャフトの回転により、ドライブプレート１
４．斜板１２゜スリーブ２０が共に回転する。斜板１２
にはボールベアリング２１を介してピストンサポート２
２が締結されており、斜板１２に固定された止めね２３
により、ボールベアリングの内輪が斜板１２に、斜板の
回転軸方向には移動しないように固定されている。一方
、ピストンサポート２２は突起２４により、ベアリング
２１に対して図の右方向への移動を規制され、しかも、
斜板との間に設置されたスラストベアリングｌＩ２５に
より、図の左方向への移動も規制されている。また、ピ
ストンサポートには半径方向に軸２６が圧入などの方法
で固定されており、該軸２６には回転及び滑動可能なよ
うにスライドボール２７が設けである。前記ピストンサ
ポートがシャフトの軸まわりには回転しないように前記
スライドボール２７はフロントカバー２８の内周部に設
けられた軸方向溝２９によりシャフトの軸まわりの運動
を規制されている。更にピストンサポート２２には両端
にボール３０．３１を有する複数のコネクティングロッ
ド３２が一方のボール３０により、ボール中心のまわり
に回転自在に取りつけられ、他端のボール３１には、ピ
ストン３２が該ボール３１の中心のまわりに回転自在に
取りつけられている。前記複数のピストン９７は、シリ
ンダロック３３に設けられた複数のシリンダ３４内に組
み込まれている。
ピストン３２にはピストンリング３５が設置されている
。シリンダブロックには吸入弁が設けられた吸入弁板３
６．シリンダヘッド３７．吐出弁３８、吐出弁支え３９
兼用のバッキング４０とリアカバー４１とが設けられ、
これらはドライブプレート、斜板、ピストンサポートな
どをとり囲むように設置されたフロントカバーと一体的
に、ボルトなどで固定されている。前記シリンダヘッド
３７には各シリンダ３４に対応して吸入ポート４２と吐
出ポート４３が設けられている。リアカバー４１には前
記吸入ポート４２のみが開口し。
しかも第１図の蒸発器５と連通ずる低圧室４４゜前記吐
出ポートのみが開口し、しかも第１図の凝縮器２と連通
ずる高圧室４５とが設けられている。
また、ガスを圧縮する際にシャフトに作用するスラスト
力は前記ドライブプレート１４とフロントカバー２８の
間に設置されたスラストベアリング１４６で、また、シ
ャフトに作用するラジアル力はフロントカバー２８及び
シリンダブロック３３に設けた２個のラジアル軸受４７
．４８で受ける。
また、フロントカバー２８には連通路７が設けられ、該
連通管により、クランク室６９は第１図の圧力制御弁６
の上流配管に接続されている。以上述べた構成とするこ
とによって、エンジンによって圧縮機のシャフト１３が
駆動されると、ドライブプレート、斜板が回転し、シャ
フトの回転軸に対して斜板が垂直な場合を除いては、ビ
ストーンサポートはシャフトに対して揺動運動する。し
たがって、ピストン３２はシリンダ３４内を往復運動し
、ガスを吸入・圧縮する。なお、最大ストローク位置の
規制にはスリーブ１９をドライブプレート１４に接触さ
せることによって、また、最大ストローク位置の規制に
はシャフト１３に設けた溝に止め輪を設置し、これにス
リーブを当てることによって達成している。また、第２
図では、スリーブ１９がドライブプレートに衝突するの
を防止するために、ドライブプレートにねじなどで固定
した板ばね９５が、また、スリーブ１９が止め輪に衝突
するのを防止するために、前記シャフト溝に止め翰兼ス
プリング９６を設けである。本実施例では最小傾転時の
Ｂ衝部材としてのスプリング９６をシャフト１３に固定
したが、スプリングをシリンダブロック３３に固定し、
ピストンサポートの動きを規制しても良い。このような
構造とすることによって、前述の如きスリーブ１９の動
きを規制する場合には、ボールベアリング２１の止め１
Ｑ２３に作用する力が大きいため、同止め輪あるいは斜
板１２に設けた止め軸溝の摩耗が生ずるのに対して、ピ
ストンサポートの動きを規制しているので、上述のよう
な摩耗を回避することができる。
カム溝１５は一つの閉曲線であり、支点ピン１６がこの
カム溝内を移動しても常にピストン上死点位置が変わら
ないような曲線としである。
つぎに、圧縮機の吐出圧力Ｐａ、吸入圧力Ｐ　５　ｔク
ランク室内圧力Ｐｃと斜板傾転角度Ｏとの関係を第３図
及び第４図を用いて説明する。第３図に於て、クランク
室内圧をＯとし、複数のピストン表面に作用するガス圧
縮力の合力をＦａ　、支点ピン１６の中心から前記ＦＯ
までの距離をＬＧ　、各ピストンの配置円中心がシャフ
トの中心と同軸でしかも等ピッチに配置されているもの
とすると。
各ピストンの裏側に作用するクランク室内圧力の合力Ｆ
Ｃはシャフト中心であり、支点ピン１６の中心からの距
離をＬｃとすると、斜板がシャフト軸に対して垂直な面
からある角度で運転されているときの支点ピン１６中心
まわりのモーメントは釣り合っているから。
Ｆｏ　ＸＬａ　十Ｆｃ　ＸＬｃ　＝０ である。
第１図に於て、圧力制御装置６はその上流側圧力を一定
に保つので、Ｐｃは同圧力であるから。
Ｐｃ　＝一定とし、吐出圧力Ｐａ　をパラメータとして
Ｐｃ−吸入圧力Ｐｓに対する斜板傾転角度θを示したの
が第４図である８例えばＰ　ａ　／　Ｐ　ｃ　＝　３の
とき、圧力制御弁による差圧（Ｐｃ−Ｐｓ　）／Ｐｃが
０．２５　のときには斜板傾転角度Ｏ／θｍ＆Ｘ；ｏ、
５で運転されることを示している。
つぎに、圧力制御装置６の構造を第５図に示す。
圧力制御装置６は配管５０内にケース４９が配置されて
おり、該ケース内にピストン５１とベローズ５２が設置
されている。同図はピストン５１が最も上方にある場合
を示しており、ピストンがケース４９の冷媒流入口５３
を閉止している状態である。該ピストン５１の前記冷媒
流入口５３側には凹所５４が、また、ピストンの外周部
には少なくとも１ケ所の軸方向切欠き５５が設けられ、
該切欠き５５と凹所５４とは小孔５６で連通しである。
ケース４９の上方位置には冷媒流出口５７が設けられ、
ケース４９の外周と配４ｅ５０内周との間には冷媒が流
れるに十分な流路５８が設けである。また、ケース４９
の内周とベローズ５２の外周部しこは冷媒流路５９が設
けられ、同流路はケース４９の底部に設けられた冷媒流
出口６０で圧力制御弁６の下流配管に連通している。ベ
ローズ５２の下位置には外周部に調整ねじを有する設定
圧力調整手段６１が設けられ、ケース４９底部に対する
ベローズ５２底部の位置を調節できる。この圧力制御装
置の動作は該弁上流の圧力が設定圧力より高い場合には
、流体圧力はピストンの凹所５４、ピストン外周に設け
られた切欠５５からベローズ５２の外周部に伝播し、ベ
ローズ５２は縮む、したがって、ピストンは図の下方に
押し下げられ、ケース４９の冷媒流入口５３とピストン
５１の間が開口して、冷媒が流れる。熱負荷の低下ある
いは圧縮機回転速度の上昇などにより、圧力制御装置上
流の圧力が低下すると、ケース４９底部の冷媒流出口６
０から圧力が伝わり、ベローズ５２の周囲の圧力が低下
し、ベローズが伸び。
ピストン５１は上方へ押し上げられ、ケース４９の冷媒
流入口５３とピストン５１との冷媒流路が小さくなって
、ピストン５１の上流側圧力が上昇する。ピストンがこ
の動作を繰り返して、ピストン上流の圧力が設定値とな
るピストン位置で、ピストンの動きが静止する。ビスト
ンストロークが小さい（冷媒流路面積が小さい）はど、
圧力制御装置６下流の圧力が低下する。
圧力制御装置の設定圧力は蒸発器から該圧力制御装置ま
での配管の長さによって、該配管での圧力損失が異なる
が、蒸発器内での冷媒蒸発温度が０℃以下とはならない
ようにしようとすると、冷媒にＲ−１２を使用する場合
には蒸発圧力は２．０〜２．１　ｋｇ／ｒｙｍ２ｇ　以
下にならないようにする必要がある。配管の圧力損失を
０．１〜０．２ｋｇ／■２とすると、圧力制御装置６の
設定圧力は１．８〜１　、９　ｋｇ　／　ｃｍ　”　ｇ
である。圧縮機吸入圧力（シリンダ内吸入圧力）Ｐｓは
該圧力制御装置下流の圧力損失によって決まる。前記圧
力制御装置の上流とクランク室とは連通管７で連通して
いるので、クランク室圧力Ｐｃは１　、８〜１−　、９
　ｋｇ　／　ａｓ　２Ｋ　である。今、仮にＰｃ＝１．
９晴／国２ｇで、しかも圧力制御装置より下流の圧力損
失が０　、５　ｋｇ　／　ｃｓ　２であったとすると、
Ｐｓ　＝１．４ｋｇ／ａｍ”ｇである。
このとき、斜板傾転角度θは第４図より、０／θ、、、
＝０．４３である（例えばＰｄ／Ｐｃ　＝６とする）。
しかし、圧縮機の吐出し容量が減少すると、ＰＳは上昇
し、Ｐ、が低下するので、実際には冷凍システムの運転
条件により、これら全ての圧力条件を満足する斜板傾転
角度Ｏで安定する。
以上述べたように、本発明では、大容駄のクランク室圧
力を制御することなく圧力制御弁より下流の圧力損失に
よって斜板傾転角度が決まるので。
サイクル運転条件の変化に対して速やかに斜板傾転角度
を変化させることができるといった効果がある。
第６図は本発明の他の実施例を示す図であり、第１図の
圧力制御装置６と連通管７を第３図に示した圧縮機に内
蔵しである。即ち、リアカバー４１に設けた冷媒吸入口
′６２の流線延長に穴を設け、ここに第５図に示した圧
力制御装置６を挿入する。同大には圧力制御弁ケースの
底部を押える段付部６３を有し、ケース４９の回転及び
軸方向移動を規制するための止め輸６４が設けである。
なお、同図に示した圧力制御装置はピストン５１が最も
下位置にある状態を示している。この状態は冷媒吸入口
６２及びリアカバー内低圧室４４の圧力は圧力制御装置
設定値より高いため、ベローズ５２が縮んでおり、この
ため、ピストン５１は最も下位置にある。また、リアカ
バーにはケース４９底部の冷媒流出口６０と連通する凹
所６５が設けられ、該凹所は低圧室４４と連通路（図示
せず）で連通している。一方、圧力制御弁上流には小孔
６６が設けてあり、バッキング４０．シリンダヘッド３
７を貫通する小孔、シリンダヘッドの吸入弁板側に設け
た溝６７（間溝は吸入弁板３６貫通孔、シリンダブロッ
ク３３に設けられたシリンダ挟間の小孔６８により、前
記冷媒吸入口６２とクランク室６９と連通している。こ
の連通は第１図における通路７による圧力制御装置６の
上流とクランク室６９との連通と同一の機能である。
本実施例によれば、圧力制御装置６及び連通管が圧縮機
に内蔵されているので、サイクル構成機器の接続配管が
容易になるほか、継手部からの冷媒もれ箇所を少なくで
きるので、信頼性が向上する。
また、圧力制御装置の開度が小となって、該弁後流側の
圧力が低下したときに１周囲から冷媒に侵入する熱量を
低減できるので、本発明本来の安定した制御が得られる
他にサイクル効率を周上できるといった効果がある。
第７図は圧力制御弁の他の実施例を示したもので、向弁
はケース７０．ピストン７１．ピストンばね７２．ベロ
ーズ７３．ベローズばね７４．調整手段７５．ケース底
部材７６とから構成されてする。ケースは上方が開口し
ており、ピストン７１の上方位置を規制する止め輸７７
、冷媒流出ロア８が設けである。また、ケースの軸方向
中間位置にはピストンばね７２の下方向位置を規制し。
しかもベローズ７３の上方位置を規制する隔壁７９が設
けである。隔壁７９にはピストンばね装着空所８３とベ
ローズ装着空所８０とを連通ずる小孔８１が設けである
。ケースはケース底部材７６に圧入などの方法で固定さ
れている。ピストン７１はケース７０内を僅かなすきま
を有して滑動可能に装着されており、ピストン頂部とピ
ストンばね装着空所８３とを連通ずる小孔８２が設けら
れている。つぎにベローズ７３は内部が例えば真空状態
になっており、ベローズ周囲圧力の絶対値に応答して、
所定のたわみが生ずるような構造になっている。該ベロ
ーズはベローズ７３．ケース底部材７６との間に設置さ
れたベローズばね７４により、ケース隔ａ１７９に押し
つけられている。ベローズ下面には弁体８４が固定され
ており。
同弁体８４は、調整手段７５に設けられた通孔８５を開
閉する。３Ｍ整手段７５はケース底部材とねじ止めされ
ており、該ねじを回すことによって弁体８４が通孔８５
を開閉するベローズ装着空所８０の圧力を調整できるよ
うな構造としである。
以上述べた圧力制御弁を第６図に示した構造の圧力制御
弁に代えて、リアカバー４１の冷媒吸入口６２の下流側
に設置する。また、調整手段７５の通孔８５は図示しな
い通孔により、リアカバー４１の低圧室４４と連通して
いる。この圧力制御弁の動作を説明する。仮に、ピスト
ンが冷媒流出ロア８を閉止した状態でピストン上流の圧
力が小孔８２を通ってベローズ装着空所に伝播し、弁体
８４が通孔８５を開く（即ち、圧力制御弁設定値よりピ
ストン上流側圧力が高い）と、圧縮機の吸引作用によっ
て低下したリアカバー内の低圧室圧力が通孔８５を経て
ベローズ装着空所８０．隔壁小孔８１よりピストンばね
装着空所８３に伝播し。
ピストン前後・の差圧が大となって、ピストンが下方に
押し下げられて、ケース７０の冷媒流出ロア８が開放状
態となる。この状態で冷凍システムの熱負荷が低下した
り、圧縮機回転速度が上昇すると、ベローズ周囲の圧力
が低下して、ベローズ７３が伸び、設定圧力以下となる
と、通孔８５を閉止する。このため、ピストン７１前後
の差圧が等しくなり、ピストンばね７２のばね力によっ
て、ピストン７１は上方に押し上げられて、冷媒流出ロ
ア８の開口面積を小さくする。このような状態では圧力
制御弁前後の差圧が大きくなって、第４図に示す特性に
従って斜板傾転角度が決まる。
この形式の圧力制御弁では設定値以上では通孔８５は開
放となり、ピストン７１が完全に下方に押し下げられる
ので、圧力制御弁での圧力損失を減少できるといった効
果がある。
〔発明の効果〕
本発明によれば、容積が大きいクランク室の圧力を制御
することなく直接斜板傾転角度を制御できるので１時間
変化が早い回転速度に対して速やかに追従した容量制御
ができると云った効果がある。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の一実施例を示す冷凍システムの構成図
、第２図は本発明に使用される容量可変形圧縮機の断面
図、第３図は圧縮機の容量制御の原理を説明する構成図
、第４図は斜板傾転角度とクランク室圧力、吸入圧力及
び吐出圧力の関係を示す特性図、第５図は注力制御弁の
拡大断面図、第６図は本発明の他の実施例を示す圧縮機
の断面図、第７図は圧力制御弁の他の実施例を示す拡大
断面図である。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. １．冷媒を吸入圧縮する圧縮室と吸入圧縮の駆動部を包
    囲するクランク室とを有する容量可変形の圧縮機と、前
    記圧縮室出口からの圧縮吐出冷媒を少なくとも凝縮器，
    膨張手段，蒸発器を経由し、前記圧縮機圧縮室入口に吸
    入する順路を構成する冷凍システムに於て、前記蒸発器
    の出口と前記圧縮機の圧縮室入口との間に圧力制御装置
    を設けると共に、前記圧力制御装置の上流側流路と前記
    クランク室とを連通する流路を設けたことを特徴とする
    冷凍システム。
  2. ２．特許請求の範囲第１項記載に於いて、前記圧力制御
    装置を圧縮機の実質的な冷媒吸入口と前記圧縮室の入口
    との間に設置したことを特徴とする冷凍システム。
  3. ３．特許請求の範囲第２項記載に於て、前記圧力制御装
    置の上流側流路と前記圧縮機のクランク室との通路を前
    記圧縮機の実質的な吸入口より下流側に設けたことを特
    徴とする冷凍システム。
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