JPS6390681A - 可変容量圧縮機 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、可変容量圧縮機に関し、例えば自動車用空調
装置の冷媒圧縮機として用いて有効である。

〔従来技術及びその問題点〕

従来より、シャフトに対し斜板が傾斜して配設され、こ
の斜板の傾斜に基づく揺動運動により、ピストンをシリ
ンダ内で往復させるタイプの、いわゆるワッブル型圧縮
機は知られていた。そして、そのワンプル型圧縮機にお
いて、斜板の傾斜角を可変制御することにより、圧縮機
の吐出容量を可変する旨も知られていたく例えば、米国
特許第４゜４２８．７１８号明細書）。

この従来の可変容量圧縮機では、斜板の傾斜角は、吸入
側圧力により制御されていた。すなわち、冷凍サイクル
の負荷に応じて吸入側圧力が可変することに基づき、吸
入側圧力に応じて圧縮機の吐出容量を可変制御すること
により、圧縮機の吐出容量を自動調整するものであった
。例えば、冷房負荷が大きくなれば、吸入側の圧力が高
くなる。

逆に、冷房負荷が小さくなれば、吸入側圧力は低くなる
。この圧力に基づき、圧力室に導かれる圧力を自動調整
するものである。冷房負荷が小さくなった状態、すなわ
ち、吸入圧が低くなった状態では、その圧力変動に基づ
き、制御弁を駆動し、圧力室に供給される圧力を高くす
るようにする。

このようにして、圧力室内の圧力が高（なれば、斜板の
傾斜角は小さくなり、その結果、ピストンの往復ストロ
ークは小さくなって、圧縮機の吐出容量は減少すること
になる。

しかしながら、この従来の可変容量圧縮機では、もっば
ら吸入圧によってのみ圧力室内の圧力を制御するように
していたため、特に高負荷時に充分な能力制御ができな
くなるという問題があった。

すなわち、吸入側の圧力に応じて、圧縮機の吐出容量を
制御することにより、エバポレータの蒸発圧力がほぼ一
定に制御されるが、エバポレータにおいて問題となる霜
の発生は、一定の蒸発圧力であっても、冷房負荷に応じ
て変動するものである。例えば、低負荷運転時では、エ
バポレータに吸入される風量が少ないため、エバポレー
タの表面で霜の発生が生じやすい。しかし、高負荷時で
は、エバポレータを通過する空気流量が大きくなるため
、エバポレータ内の蒸発圧力を下げても、エバポレータ
外面での霜の発生は抑制される。そして、このような状
態、すなわちエバポレータを通過する空気流量が多い状
態は、圧縮機の高負荷運転状態であり、この状態では、
吐出された冷媒圧力は、高くなってきている。

〔発明が解決しようとする課題〕

本発明は、上記点に鑑みて案出されたもので、このよう
に、吐出圧が高くなる高負荷状態では、その吐出圧の上
昇に応じて、圧力室内圧力を制御することを目的とする
。すなわち、本発明は、吸入圧のみならず、吐出圧に応
じても圧縮機の吐出容量を可変制御できるようにするこ
とを目的とする。

〔構成及び作動〕

上記目的を達成するため、本発明圧縮機では、圧力室に
吸入圧および吐出圧の調合した圧力を導く導圧通路を設
ける。そしてこの導圧通路途中に、第１レギュレータと
第２レギュレータとを設け、第１レギュレータは吸入圧
に応じて導圧通路内圧力を可変制御し、第２レギュレー
タは吐出圧に応じて導圧通路内の圧力を可変制御するよ
う構成する。

すなわち、本発明の圧縮機では、第１レギュレータによ
り吸入圧がほぼ一定となるように、圧縮機の吐出量を可
変制御する。そしてその状態で、なおかつ、第２レギュ
レータにより圧縮機の吐出圧が所定以上となった状態、
すなわち、圧縮機が所定以上の高負荷状態となった場合
には、導圧通路内圧力を制御し、圧縮機が最大吐出容量
を維持できるようにする。

〔実施例〕

以下本発明圧縮機の一実施例を図に基づいて説明する。

第１図中１１５はアルミニウム合金製のハウジングで、
内部にシリンダ空間１１７を複数箇所互いに並列に形成
している。ハウジング１１５の側面には、圧力室ハウジ
ング１１３が配設されており、この圧力室ハウジング１
１３とハウジング１１５により、シャフト１０１が回転
自在に支持されている、すなわち、ハウジング１１５に
軸受１５８が圧入され、この軸受によりシャフト１０１
の一体が回転自在に支持される。シャフトｉｏｉの他端
は、軸受１５７によって回転支持される。

また、シャフト１０１と、圧力室ハウジング１１３との
間には、シャフトシール１５９が配設されており、この
シャフトシール１５９により、圧力室１５１内の冷媒お
よび潤滑油が、シャフト１０１外周に沿って外部に漏れ
ることが防止される。

シャフト１０１には、ビンガイド１０３が固定されてお
り、ビンガイド１０３はシャフト１０１と一体に回転す
る。このビンガイド１０３には、ビン１０５が連結して
おり、このビンによりワッブル１０７がビンガイド１０
３に連結される。したがって、ワッブル１０７はシャフ
ト１０１と一体回転する。ワッブル１０７の一面には、
ベアリング１０９が配設されており、このベアリングを
介し、斜板１１１が回転可能な状態で保持される。

したがって、ワッブルの回転揺動運動のうち、回転運動
はベアリング１０９によって逃がされ、斜板１１１は、
圧力室１５１内で揺動運動のみ行う、斜板１１１の揺動
運動は、コンロッド１３１を介し、ピストン１１９に連
結される。

ピストン１１９は、シリンダ室１１７内に往復摺動可能
に配設されるものであり、このピストン１１９の前面に
は、連結凹部が形成されており、この凹部にコンロッド
１３１先端のボール１３３が配設される。なお、ボール
１３３は、保持板１３５によって保持される。コンロッ
ド１３１の他端にもボール１３９が形成されており、こ
のボールは保持板１３７を介し斜板１１１に回動可能な
状態で保持される。

ここで、ワッブル１０７はビン１０５によって連結され
ているものであるため、ワッブルはシャフト１０１に対
し傾斜可能である。そのため、斜板１１１の傾斜角もワ
ッブルの傾斜角変動に応じて可変される。斜板１１１の
傾斜角変動は、ひいてはピストン１１９の往復ストロー
クの変動となる。なお、斜板１１１が揺動運動のみ行い
回転運動は行わないようにするため、ハウジング１１５
と圧力室ハウジング１１３との間には支持棒１５３が配
設されている。そして、この支持棒１５３が斜板１１１
の連結部１５５と係合しており、したがって、斜板１１
１は支持棒１５３に沿った移動のみを行うこととなる。

なお、ハウジング１１５および圧力室ハウジング１１３
には、それぞれ連結穴１６３が形成されており、この連
結穴１６３を介し、圧縮機１１は、図示しない自動車走
行用エンジンに直接固定される。

ハウジング１１５の一端には、サイドプレート１１４が
配設されており、さらにこのサイドプレートの外方には
、サイドハウジング１１６が配設されている。このサイ
ドハウジング１１６内には吸入室１４１および吐出室１
４３が形成されている。吸入室１４１は、サイドプレー
ト１１４に形成された吸入孔１４５を介しシリンダ室１
１７に連通している。そして、この吸入孔１４５のシリ
ンダ室１１７側には、吸入バルブが配設されている。

吐出室１４３は、サイドプレート１１４に形成された吐
出孔１４７を介し、シリンダ室１１７と連通している。

そして、吐出孔１４７の吐出室１４３側には、吐出弁１
４９が配設されている。

サイドハウジング１１６には、また第２レギュレータ３
００および第２レギュレータ２００が配設されている。

第２レギュレータは、内部に真空ベロー３０２が配設さ
れており、この真空ベローの外部は、吸入圧室３０１と
なっており、この吸入圧室には吸入室１４１内の圧力が
導入される。

真空ベロ−３０２内部には、スプリング３２０が配設さ
れており、また真空ベロー３０２の先端には、連結棒３
２１が連結されており、この連結棒３２１の先端には、
バルブ３０５が配設されている。パルプ３０５は、高圧
通路室３０３と導圧通路１６９との間を開閉するもので
ある。高圧通路室３０３は、通路３０４、第２レギュレ
ータの高圧通路室２０１．および通路２０５を介し、吐
出室１４３に連通している。

第２レギュレータは、内部にダイヤフラム２０２を有し
ており、このダイヤフラム２０２はその一面に高圧通路
室２０１内の吐出圧を受け、他面は定圧室２２０となり
、大気圧を受けている。このダイヤフラム２０２の変位
は、連結棒２２１を介し、バルブ２０４に伝達される。

このバルブ２０４は、吸入圧室２０３と導圧通路１６９
との間の開閉および開口面積の制御を行うものである。

吸入圧室２０３は、サイドハウジング１１６内の図示し
ない導圧通路を介し、吸入室１４１と連通している。

なお、上述の導圧通路１６９は、サイドプレート１１４
に形成されており、この導圧通路１６９は、ハウジング
１１５の導圧通路１６７およびシャフト内に形成された
導圧通路１６５を介して圧力室１５１に連通している。

したがって、導圧通路内の圧力が圧力室１５１に導かれ
ることとなる。

吐出室１４３は、吐出通路を介し、冷凍サイクルのコン
デンサ５０１に連通している。また、コンデンサ５０１
はレシーバ５０５、膨張弁５０２およびエバポレータ５
０３と連通し、圧縮機１１とともに冷凍サイクルを形成
する。エバポレータ５０３には、送風機５０４より被冷
却風が流れ、このエバポレータで冷却された空気が車室
内に冷風となって導かれる。次に上記構成よりなる圧縮
機の作動を説明する。

電磁クラッチ１６１が接続されると、図示しない自動車
走行用エンジンの回転駆動力が電磁クラッチ１６１を介
し、シャフト１０１に伝達される。

このシャフトの回転に伴い、ワッブル１０７が回転揺動
運動を行い、かつ斜ｖｉｌｌｌが揺動運動を行う。斜板
１１１の揺動運動は、コンロッド１３１を介し、ピスト
ン１１９に伝達され、ピストン１１９はシリンダ１１７
内で往復運動する。

ピストン１１９の往復運動に伴い、ピストンの吸入工程
では、吸入バルブを押し開いて、吸入室内の低圧冷媒が
吸入孔１４５よりシリンダ室１１７内に吸入される。ま
た、ピストン１１９の圧縮行程では、シリンダ室１１７
内の冷媒が圧縮され、所定圧以上になると、冷媒は吐出
孔１４７より吐出弁１４９を押し開いて、吐出室１４３
に吐出される。吐出室１４３内に吐出された高圧冷媒は
、次いでコンデンサ５０１に導かれ、コンデンサ内で高
温高圧の液冷媒となる。その後、膨張弁５０２で断熱膨
張し、低温低圧の霧状状態となる。その後に、エバポレ
ータ５０３内で蒸発し、その際に被冷却風を気化熱によ
り冷却する。エバポレータ５０３で蒸発した低温低圧の
気冷媒は、再び圧縮機１１に吸入される。

この圧縮機の吐出容量は、斜板１１１の傾斜角の変化に
より可変される。また、斜板１１１の傾斜角は、圧力室
１５１内の圧力に応じて変動する。

すなわち、圧力室１５１内の圧力が高くなると、ピスト
ン１１９の背面に加わる圧力も高くなり、その結果、ピ
ストン１１９が上死点よりあまり後退しなくなる。この
ように、圧力室１５１内の圧力が高くなれば、斜板１１
１の傾斜角は小さくなり、かつピストン１１９の往復ス
トロークも小さくなる。

圧力室１５１内は、導圧通路１６５より導かれる圧力に
より制御される。導圧通路１６５は、高圧通路室３０３
からの高圧と吸入圧室２０３からの低圧との調合により
制御される。ここで、第２レギュレータのダイヤフラム
２０２は、高圧側圧力が所定値、例えば、１３ｋｓｒ／
ｃ１１以上とならなければ、バルブ２０４を変位させな
いため、中低運転状態では、もっばら第２レギュレータ
３００により、導圧通路１６５の圧力は制御される。

第２レギュレータは、吸入圧室３０１内の吸入圧に応じ
て、高圧通路室３０３の開閉制御を行うものである。圧
縮機の負荷が低（なってくれば、それに応じて吸入圧も
低くなる。その結果、吸入圧室３０１内の圧力が低下し
て、真空ベロー３０２が膨張する。この真空ベロー３０
２の変位が連結棒３０２を介しバルブ３０５に伝わり、
その結果高圧通路室３０３と導圧通路１６９との連通面
積が大きくなる。それにより、吐出室１４３内の高圧が
導圧通路１６７．１６５側に流れることとなり、圧力室
１５１内の圧力が高くなる。その結果、斜板１１１の傾
斜角が小さくなり、ピストン１１９の往復ストロークも
小さくなる。このことにより、圧縮機の吐出容量は低減
し、その結果、ひいては吸入圧が高くなることとなる。

すなわち、第ルギュレータ３００により、吸入圧を常に
ほぼ一定に制御しつつ圧縮機の吐出容量を可変制御でき
ることとなる。この状態を第３図中実線アで示す。

このことは、中低負荷状態では、吸入側圧力がほぼ一定
に制御され、その結果、エバポレータの蒸発圧力もほぼ
一定値に維持されることを意味する。このように、エバ
ポレータの蒸発圧力が一定値に維持されることにより、
吸入圧の低下に伴うエバポレータ５０３外面での霜付が
防止される。

吸入圧は上述のように第ルギュレータ３００によりほぼ
一定に保たれるが、吐出圧は第２図に示すように、負荷
に応じて大きく変動することとなる。すなわち、負荷が
小さくなれば、吐出圧も小さくなる。そして、このよう
な状態において、圧縮機の吐出容量が小さくなれば、吐
出圧はさらに小さくなる。そのため、第２１図に示すよ
うに、負荷の変動に応じ、吐出圧は太き（変動すること
となる。なお、第２図において、負荷の変動はエバポレ
ータ５０３へ送風するファン５０４の風量により表して
いる。なお、第３図中実線Ｂは、エバポレータの吹出空
気温度を示す。すなわち、ブロアの風量が大きくなれば
、多量の空気がエバポレータ５０３に流入されることと
なり、その結果、エバポレータの吹出空気温度も上昇す
ることとなる。ここで、第２図における破線Ｂおよび第
３図における破線イは、ともに吸入圧が圧縮機の高負荷
運転においても一定であるときの状態を示す。

すなわち、この状態の破線Ｂおよびイは、従来の圧縮機
における制御対応を示す。

本例の圧縮機では、第２レギュレータ２００を設けてい
るため、高圧圧力が所定圧以下となった状態では、第２
レギュレータの制御とは別に、さらに第２レギュレータ
からの圧力信号が導圧通路１６７．１６５に導かれるこ
ととなる。

すなわち、第２レギュレータの高圧通路室２０１内に導
かれる高圧が所定値以上となれば、ダイヤフラム２０２
が変位し、この変位に基づきパルプ２０４が吸入圧室２
０３と導圧通路１６７との連通通路面積を大きくする。

その結果、圧力室１５１内の圧力が導圧通路１６５．１
６７を介し、吸入圧室２０３側へ逃げることとなり、そ
れにより圧力室１５１内の圧力は低下する。この圧力室
１５１内の圧力低下により、ピストン１１９の往復スト
ロークは太き（なる。すなわち、この状態では、第１レ
ギュレータによって規制されるピストンの往復ストロー
クにより、さらに大きな往復ストロークを発生すること
となる。この状態を第３図中実線うで示す。このように
吐出圧が所定圧（１３ｋｇ／ｃ＋ｆｌ）となったときに
は、さらに圧縮機の吐出容量を高めることとなる。その
結果、吸入圧は、第ルギュレータ３００で定められる所
定圧よりは低下することとなる。このように、吸入圧が
低下することにより、エバポレータの蒸発圧力も低下す
る。しかしながら、このような状態では、冷凍サイクル
の高負荷状態であり、エバポレータ５０３には、多量の
被冷却風が流入することとなるため、たとえ蒸発圧力が
低下したとしても、第３図中−点鎖線工で示すように、
エバポレータの吹出空気温度は、所定温度以上に維持さ
れることとなる。

そのため、たとえ蒸発圧力を低くしたとしても、エバポ
レータ５０３の外面においての霜付は防止される。

〔発明の効果〕 以上説明したように、本発明の圧縮機では、吸入圧に応
じて吐出容量を制御する第１レギュレータの他に、吐出
圧に応じ圧縮機の吐出容量を可変する第２レギュレータ
を設けたため、低負荷域から高負荷域まで、幅広（圧縮
機の容量を最適制御することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明圧縮機の一実施例を示す断面図、第２図
は吸入圧一定とするように可変制御された圧縮機の吐出
圧と、その圧縮機が用いられる冷凍サイクルのエバポレ
ーク吹出空気温度との関係を示す。第３図は第１図図示
圧縮機の高圧圧力と低圧圧力、エバポレータとの吹出空
気温度との関係を示す説明図である。 １１・・・圧縮機、１０１・・・シャフト、１０７・・
・ワッブル、１１１・・・斜板、１１３・・・圧力室ハ
ウジング、１１５・・・ハウジング、１１６・・・サイ
ドハウジング、１１７・・・シリンダ、１１９・・・ピ
ストン、１４１・・・吸入室、１４３・・・吐出室、１
６５，１６７゜１６９・・・導圧通路、２００・・・第
２レギーレータ、　　刊３００・・・第２レギーレータ
。　　　　　　　　　　　　′圀

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　内部にシリンダ室を形成するハウジングと、前記シリ
   ンダ室内に摺動自在に配設されたピストンと、前記ハウ
   ジングに回転自在に支持されたシャフトと、このシャフ
   トに対する傾斜角が可変可能な斜板と、この斜板と前記
   ピストンとを連結するコンロッドと、前記ハウジング内
   に形成され前記斜板および前記コンロッドを収納する圧
   力室と、前記シリンダ室と吸入孔を介し連通し流体を前
   記シリンダ室側へ導く吸入室と、前記シリンダ室と吐出
   孔を介し連通し前記シリンダ室より流体が吐出される吐
   出室と、前記吸入室および吐出室内の圧力を前記圧力室
   に導く導圧通路と、この導圧通路途中に配設され前記吸
   入室内圧力と関連する圧力に応じて前記導圧通路に導か
   れる流体圧を制御する第１レギュレータと、前記導圧通
   路途中に設けられ前記吐出室内圧力に関連する圧力に応
   じて前記導圧通路に導かれる圧力を制御する第２レギュ
   レータとを備え、前記第１レギュレータは、前記吸入圧
   内圧力に関連する圧力が低くなるほど前記導圧通路に導
   入される圧力を高くなるよう制御し、かつ前記第２レギ
   ュレータは、前記吐出室内圧力に関連する圧力が所定圧
   以上になった時前記導圧通路に導かれる圧力を低下させ
   るよう制御することを特徴とする可変容量圧縮機。