JPH041495A - 外部制御可能な可変容量式ベーン型圧縮機 - 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、車両用空調装置の冷媒圧縮機等として用いる
可変容量式ベーン型圧縮機、特に外部からの制御信号に
より吐出量を制御し得る外部制御可能な可変容量式ベー
ン型圧縮機に関する。

（従来の技術） 従来、このような外部制御可能な可変容り式ベーン型圧
縮機としては、例えば、吐出圧の冷媒ガスがオリフィス
を介して導入される高圧室内の制御圧により全稼動位置
側に、低圧室内の吸入圧及び付勢力の合力により一部稼
動位置側に夫々回動付勢され、正逆回動により圧縮開始
時期を変化させる制御部材と、前記高圧室と吸入室とを
連通ずる通路を開閉する電磁弁とを備え、該電磁弁の開
閉を外部からの制御信号によって制御することにより、
高圧室から吸入室に洩れる冷媒ガス量を制御し、これに
よって高圧室内の制御圧を変化させ、この変化に応じて
前記制御部材を正逆回動させて吐出量を連続的に制御す
るものが知られている（例えば、特開昭６３−２０５４
７８号公報、特開昭６３−８５２８５号公報）。

（発明が解決しようとする課題） ところで、上記従来の技術は、いずれも前記高圧室と吸
入室とを連通ずる通路を電磁弁で開閉することにより、
前記制御圧を略２〜１４ｋｇ／ｃｍの範囲内で変化させ
て吐出量を最小から最大まで連続的に制御する構成であ
り、且つ高圧室と吸入室とを連通ずる通路の通路断面積
が大きい。すなわち、１！磁弁には、吐出量が最大とな
る全稼動時に略１４ｋｇ／ｃｍ’の高圧の冷媒ガスが作
用し、しかもこの高圧の冷媒ガスの吸入室へのリーク量
を通路断面積の大きい通路を電磁弁により開閉して制御
するので、電磁弁にかかる負荷が大きい。

従って、上記従来の技術では、電磁弁に大きな吸引力を
持たせることが必要であり、大きな電磁弁が必要となる
。

また、上記従来の技術では、外部からの制御信号により
吐出量をきめ細かく制御するためには、応答性が良くて
大量の冷媒ガスを制御できる太きな電磁弁が必要となる
。

本発明は、このような従来の問題点に着目して為された
もので、電磁弁にかかる負荷を小さくすることにより、
応答性が良くて吸引力の小さな電磁弁を用いて制御圧を
制御することができ、これによって吐出量をきめ細かく
外部から制御することができる外部制御可能な可変容量
式ベーン型圧縮機を提供することを目的としている。

（課題を解決するための手段） かかる目的を達成するために、本発明は、吐出圧の冷媒
ガスがオリフィスを介して導入される高圧室内の制御圧
により全稼動位置側に、低圧室内の吸入圧及び付勢力の
合力により一部稼動位置側に夫々回動付勢され、正逆回
動により圧縮開始時期を変化させる制御部材を備え、前
記制御圧を変化させることにより、前記制御部材を正逆
回動させて吐出量を制御する可変容量式ベーン型圧縮機
において、吐出空間から吐出圧の冷媒ガスをオリフィス
を介して前記高圧室に導く高圧導入通路と、該オリフィ
スの開閉を外部からの制御信号に応じて制御する電磁弁
と１通路断面積が前記オリフィスより小さく、前記高圧
室から吸入室に微量の冷媒ガスを常時洩らすリーク通路
とが設けられているものである。

（作用） そして、上記ベーン型圧縮機では、外部からの制御信号
に応じて電磁弁が開弁じてオリフィスが開くと、吐出空
間から吐出圧の冷媒ガスが高圧導入通路及びそのオリフ
ィスを介して高圧室内に導入される。このとき、高圧室
から吸入室に微量の冷媒ガスがリーク通路を介して洩れ
ているが、この洩れ量は高圧室内に導入される冷媒ガス
量に比べて僅かであるので、制御圧が上昇していき、制
御部材が全稼動位置側に回動して吐出量が増大する。

一方、外部からの制御信号に応じて１１磁弁が閉弁して
オリフィスが閉じると、吐出圧の冷媒ガスが高圧室内に
導入されなくなる。このとき、高圧室から吸入室に微量
の冷媒ガスがリーク通路を介して洩れているので、制御
圧が下降していき、制御部材が一部稼動位置側に回動し
て吐出量が減少する。

このように、高圧室から吸入室に微量の冷媒ガスを常時
洩らしながら、通路断面積の小さいオリフィスを外部か
らの制御信号に応じて電磁弁によって開閉して高圧室内
に導入する吐出圧の冷媒ガス量を制御し、これによって
高圧室内の制御圧Ｐｃを変化させるので、電磁弁にかか
る負荷が小さく、電磁弁の吸引力が小さくてすむ。

（実施例） 以下、図面に基づいて本発明の一実施例に係る外部制御
可能な可変容量式ベーン型圧縮機を説明する。

第１図に示すように、外部制御可能な可変容量式ベーン
型圧縮機は、略楕円形の内周面１ａを有するカムリング
１と、カムリング１の両側端面を閉塞する如くこれら両
側端面に夫々固定されたフロントサイドブロック３及び
リヤサイドブロック４とから成るシリンダと、該シリン
ダ内に回転自在に収納された円筒状のロータ２と、これ
ら両すイドブロック３，４の外側端面に夫々固定された
フロントヘッド５．リヤヘッド６と、ロータ２の回転軸
７とを主要構成要素としており、回転軸７は両サイドブ
ロック３，４に夫々設けた軸受８゜９に回転可能に支持
されている。

フロントヘッド５の上面には熱媒体である冷媒ガスの吐
出口５ａが、リヤヘッド６の上部後端面には冷媒ガスの
吸入口６ａが夫々形成されている。

吐出口５ａはフロントヘッド５とフロントサイドブロッ
ク３とにより画成される吐出室ｌＯに、吸入口６ａはリ
ヤヘッド６とリヤサイドブロック４とにより画成される
吸入室１１に夫々連通している。

前記シリンダの内面とロータ２の外周面との間に、周方
向に１８０度偏位して対称的に２つの圧縮室１２．１２
が画成されている。前記ロータ２にはその径方向に沿う
ベーン溝（図示省略）が周方向に等間隔を存して複数設
けてあり、これらのベーン溝内にベーン１３が夫々散村
方向に沿って出没自在に嵌装されている。

前記リヤサイドブロック４には、第１図に示す吸入ボー
ト１４が周方向の略対称な位置に設けられている（第１
図は軸芯を通る略９０度の角度で切った縦断面図である
ので、同図中には片方の吸入ボート１４のみが見えてい
る）。各吸入ボート１４はリヤサイドブロック４の厚さ
方向に貫通しており、各吸入ボート】４を介して吸入室
】】と圧縮室１２．１２とが夫々連通している。

前記カムリング１の外周壁には第１図に示すように、軸
方向にずれた位置にある２つの吐出ボート１５，１５が
周方向の略対称な位置に設けである（第１図では、上記
吸入ボート１４と同様の理由により片方の吐出ボート１
５．１５のみが見えている）、また、カムリング１の外
周壁には、弁止め部１６ａを有する吐出弁カバー１６が
ボルト１７により固定されている。カムリング１の外周
壁と弁止め部１６ａとの間には、吐出弁カバー１６側に
保持された吐出弁１８が介装されている。

各吐出弁１８の開弁時に各吐出ボート１５に夫々連通す
る吐出空間１９が、周方向の略対称な位置にカムリング
１と吐出弁カバー１６とにより画成されている。フロン
トサイドブロック３には各吐出空間１９に夫々連通する
連通路２０が周方向の略対称な位置に形成されている。

そして、各吐出ボート１５が開口したときには、圧縮室
】２内の圧縮された冷媒ガスが吐出ボート１５、吐出空
間１９、連通路２０、吐出室１ｏ及び吐出口５ａを順次
介して吐出されるようになっている。

第１図及び第３図（ａ）に示すように、リヤサイドブロ
ック４には、そのロータ２側端面に環状凹部２１が設け
られており、該環状凹部２１内には２つの圧力作動室２
２．２２が周方向の略対称な位置に設けられている。環
状凹部２１内にはリング状の制御部材２３が正逆回動可
能に嵌装されている。該制御部材２３は各圧縮室１２内
での圧縮開始時期を制御するためのもので、その外周縁
には周方向の略対称な位置に円弧状の切欠部（図示省略
）が設けられていると共に、その−側面には周方向の略
対称な位置に突片状の受圧部２３ａ。

２３ａ（第３図（ａ）を参照）が一体的に突設されてい
る。各受圧部２３８は、各圧力作動室２２内に夫々スラ
イド可能に嵌挿されている。各圧力作動室２２内は、各
受圧部２３ａにより低圧室２２１と高圧室２２２とに２
分されている。

該各個圧室２２】は各吸入ボート】４を介して吸入室１
１と連通し、該各個圧室２２１内には低圧である吸入圧
Ｐｓが導入される。

前ぎＣ高圧室２２２の一方は、第１図、第２図及び第３
図（ａ）に示すように、オリフィス３１を有する高圧導
入通路３０を介して前記吐出空間１９に連通していると
共に、各高圧室２２２は連通路２４を介して互いに連通
している。これによって、各高圧室２２２内には吐出空
間１９がら吐出圧Ｐｄの冷媒ガスがオリフィス３１を介
して導入されて制御圧Ｐｃが形成される。また、前記オ
リフィス３１の開閉を外部からの制御信号に応じて制御
する電磁弁４０が、リヤサイドブロック４及びリヤヘッ
ド６に装着されている。さらに、高圧室２２２の一方は
、通路断面積がオリフィス３１より小さいリーク通路５
０を介して吸入室１１に連通しており、各高圧室２２２
から吸入室１１に微量の冷媒ガスが常時洩れるようにな
っている。

このようにして、前記制御部材２３は、高圧室２２２内
の制御圧Ｐｃにより全稼動位置側に、低圧室２２】内の
吸入圧Ｐｓ及びねじりコイルばね２５の付勢力の合力に
より一部稼動位置側に夫々回動付勢され、該合力と制御
圧Ｐｃとの差により正逆回動して圧縮開始時期を制御す
るようになっている。

前記電磁弁４０は、第２図に示すように、オリフィス３
１を有する通路形成部材４１と、励磁コイル４２が巻か
れたコイルボビン４３と、該コイルボビン４３の一端と
通路形成部材４１の端面とによりフランジ部が挾持され
、軸部がコイルボビン４３内に嵌合した磁性体から成る
コア４４と、コイルボビン４３内に摺動自在に嵌挿され
た大径軸部４５ａとコア４４の貫通孔４４ａに摺動自在
に嵌合した針弁４５ｂとが一体に形成された磁性体から
成るプランジャ４５と、コイルボビン４３の他端側にあ
り、プランジャ４５の右方への変位位置を規制するスト
ッパ部材４６と、プランジャ４５を右方へ付勢するスプ
リング４７と、一端側を通路形成部材４１のフランジ部
４１ａに、他端側をストッパ部材４６の端面に夫々カシ
メて固定されたカバ一部材４８とから構成されている。

そして、ストッパ部材４６には、第１図に示す制御部６
０からの制御信号を励磁コイル４２に導くためのコード
４９が保持されている。このように一つのアセンブリと
して組立てられた電磁弁４０は、その通路形成部材４１
及びカバ一部材４８の一端部がリヤサイドブロック４の
装着穴４ａに嵌合するように該カバ一部材４８をリヤヘ
ッド６の装着穴６ｂ内に入れ、該カバ一部材４８の外側
を蓋体４８ａで閉塞しである。

前記通路形成部材４１の外周面と前記装着穴４ａの内周
面との間には環状の空間３２が、該通路形成部材４１の
端面と装着穴４ａの底面との間には空間３３が夫々形成
されている。該通路形成部材４１には、軸方向に穿設さ
れた中央穴４１ｂと、該中央穴４１ｂと前記環状の空間
３２とを連通する連通孔４１ｃと、前記空間３３に開口
し、オリフィス３１を介して中央穴４１ｂに連通した拡
径穴４１ｄとが形成されている。

そして、前記環状の空間３２は、リヤサイドブロック４
の連通路３４及びカムリング１の連通路３５を介して前
記吐出空間１９に連通していると共に、前記空間３３は
リヤサイドブロック４の連通路３６を介して前記高圧室
２２、の−力に連通している。このようにして、高圧室
２２２の一方と吐出空間１９とを連通ずる前記高圧導入
通路３０は、連通路３５，３４、環状の空間３２、連通
孔４１ｃ１中央穴４１ｂ、オリフィス３１、拡径穴４１
ｄ、空間３３及び連通路３６により構成されている。

そして、前記制御部６０は、エンジン回転数信号（ｒｐ
ｍ）、熱負荷を表わすエバポレータの出口側温度信号（
Ｔｅｍ）、車両が加速されたことを検知したときに発生
される所謂加速カットのための加速信号等の入力信号に
基いて、前記電磁弁４０の閉弁及び開ブｒ時間をデユー
ティ−比制御するためのオン／オフ信号を制御信号とし
て電磁弁４０に出力するようになっている。

以下、上記構成を有する外部制御可能な可変容量式ベー
ン型圧縮機の作動を説明する。

制御部６０から電磁弁４０の励磁フィル４２に、エンジ
ン回転数信号（ｒｐ＋ｎ）等に基いて決定されるデユー
ティ比でオン時間とオフ時間が繰り返されるオン／オフ
信号が制御信号として出力される。

オフ信号が入力されている間、電磁弁４ｏは吸弓力を発
生しないので、プランジャ４５はスプリング４７の付勢
力により第２図の如く右方に変位した開弁位置にあり、
その針弁４５ｂの先端がオリフィス３１のシート面から
離れてオリフィス３１を開いている。すなわち電磁弁４
ｏが開弁じている。一方、オン信号が入力されている間
、電磁弁４０が発生する吸引力によりプランジャ４５が
スプリング４７の付勢力に抗して第２図の開弁位置から
左方に変位した閉弁位置にあり、その針弁４５ｂの先端
がオリフィス３１のシート面に着座してオリフィス３１
を閉じている。すなわち電磁弁４０が閉弁している。

上述の如く電磁弁４０が開弁して針弁４５ｂの先端がオ
リフィス３１を開くと（第２図及び第３図（ａ）の状ｓ
）、吐出空間１９から吐出圧Ｐｄの冷媒ガスが前記高圧
導入通路３０及びそのオリフィス３１を介して高圧室２
２．内に導入される。

このとき、高圧室２２．から吸入室１１に微量の冷媒ガ
スがリーク通路５０を介して洩れているが、この洩れ量
は高圧室２２．内に導入される冷媒ガス量に比べて僅か
であるので、制御圧Ｐｃが上昇していき、制御部材２３
が全稼動位置側に回動して吐出量が増大する。第３図（
ａ）に示す如く制御部材２３が全稼動位置まで回動する
と、吐出量が最大となる。

一方、上述の如く電磁弁４ｏが閉弁して針弁４５ｂの先
端がオリフィス３１を閉じると（第３図（ｂ）の状態）
、吐出圧Ｐｄの冷媒ガスが高圧室２２．内に導入されな
くなる。このとき、高圧室２２．から吸入室１１に微量
の冷媒ガスがリーク通路５０を介して洩れているので、
制御圧Ｐｃが下降していき、制御部材２３が一部稼動位
置側に回動して吐出量が減少する。第３図（ｂ）に示す
如く制御部材２３が一部稼動位置まで回動すると、吐出
量が最小となる。

このように、各高圧室２２８内の制御圧Ｐｃは、オフ信
号の間で上昇すると共にオン信号の間で低下するので、
制御圧Ｐｃはオン／オフ信号のオン時間とオフ時間の比
率即ちデユーティ比に応じた圧力となる。従って、例え
ば、熱負荷が大きくなってエバポレータの出口側温度が
上昇した場合には、制御部６０は、この温度上昇に応じ
てオン時間に対するオフ時間の比率を大きくしたオン／
オフ信号を出力する。これとは逆に、熱負荷が小さくな
ってエバポレータの出口側温度が低下した場合には、制
御ｅ６０は、この温度低下に応じてオフ時間に対するオ
ン時間の比率を大きくしたオン／オフ信号を出力する。

上記実施例によれば、高圧室２２．の−カから吸入室１
１に微量の冷媒ガスを常時洩らしながら、通路断面積の
小さいオリフィス３１を外部からの制御信号に応じて電
磁弁４０によって開閉して各高圧室２２．内に導入する
吐出圧Ｐｄの冷媒ガス量を制御し、これによって各高圧
室２２．内の制御圧Ｐｃを変化させるので、電磁弁４０
にかかる負荷が小さい、従って、電磁弁４０の吸引力が
小さくてすみ、吸引力の小さな電磁弁４０を用いること
ができ、その結果制御圧Ｐｃ、即ち吐出量をきめ細かく
外部から制御することができる。

次に、上記実施例における電磁弁４０の吸引力が具体的
にどの程度になるかについて説明する。

以下の説明において、前記オリフィス３１．リーク通路
５０の各通路断面積をｓ、、　　ｓ、とする。

（ｉ）制御圧Ｐｃを略２〜１４ｋｇ／ｃｍ”の範囲内で
変化させて吐出量を最小から最大まで連続的に制御する
ために、電磁弁４０が開弁じて吐出量が最大となる全穆
動時（Ｐ　ｄ　＝１４に、　ｇ／　ｃ　ｍ’）には、制
御圧ＰｃはＰｃ≧Ｐ　ｄ　−０，２ｋ　ｇ／　ｃ　ｍ程
度になることが必要である。また、電磁弁４０の開弁時
にオリフィス３１．リーク通路５０を流れる流量Ｑ、、
Ｑ、は同じであるから、が得られる。

この（１）式において、Ｐｃ上Ｐｄ−０，２より、Ｐｃ
＝Ｐｄ−０，２と置くと、 となる。

そして、Ｐｄ＝１４ｋｇ／ｃｍ　、Ｐｓ＝２ｋｇ／ｃｍ
’を通常とすると、（１′）式より、（ｉｉ）前記リー
ク通路５０より洩らすことが可能なガス量は、経験値よ
り分っており、 Ｓ、≦０．０８ｍｍ″程度である。

従って、ｓ、＝７，７　ｓ、＝０．６１６ｍｍ’となる
。

（市）そして、電磁弁４０を開弁するときの負荷を考え
ると、 Ｐｄ−Ｐｃ≧２８ｋｇ／ａｍ”程度の差が最大で作用す
ると考えて設計する必要があるので、上記（ｉｉ）より
、 ２８ｋ　ｇ／　ａ　ｍ”　Ｘｏ、００６＋、６ｃ　ｍ　
＝０．１７３ｋｇとなる。

従って、電磁弁４０の吸引力は、５００ｇ程度の小さい
力で十分である。

なお、上記実施例を第４図の変形例で示すように構成す
ることもできる。

この変形例では、前記空間３３をリヤサイドブロック４
の連通路３４′及びカムリング１の連通路３５′を介し
て前記吐出空間１９に連通させると共に、前記環状の空
間３２をリヤサイドブロック４の連通路３６′を介して
高圧室２２８の一方に連通させである。

従って、この変形例では、電磁弁４０が開弁じてオリフ
ィス３１が開くと、吐出空間１９から吐出圧Ｐｄの冷媒
ガスが、高圧導入通路３０内を連通路３５’、３４’、
空間３３、拡径穴４１ｄ、オリフィス３１、中央穴４１
ｂ、連通孔４１ｃ、環状の空間３２及び連通路３６′の
順に流れて高圧室２２．内に導入される。

（発明の効果） 以上詳述した如く、本発明によれば、吐出圧の冷媒ガス
がオリフィスを介して導入される高圧室内の制御圧によ
り全稼動位置側に、低圧室内の吸入圧及び付勢力の合力
により一部稼動位置側に夫々回動付勢され、正逆回動に
より圧縮開始時期を変化させる制御部材を備え、前記制
御圧を変化させることにより、前記制御部材を正逆回動
させて吐出量を制御する可変容量式ベーン型圧縮機にお
いて、吐出空間から吐出圧の冷媒ガスをオリフィスを介
して前記高圧室に、導く高圧導入通路と、該オリフィス
の開閉を外部からの制御信号に応じて制御する電磁弁と
、通路断面積が前記オリフィスより小さく、前記高圧室
から吸入室に微量の冷媒ガスを常時洩らすリーク通路と
が設けられている構成により、高圧室から吸入室に微量
の冷媒ガスを常時洩らしながら、通路断面積の小さいオ
リフィスを外部からの制御信号に応じて電磁弁によって
開閉して高圧室内に導入する吐出圧の冷媒ガス量を制御
し、これによって高圧室内の制御圧Ｐｃを変化させるの
で、電磁弁にかかる負荷が小さく、電磁弁の吸引力が小
さくてすみ、吸引力の小さな電磁弁を用いることができ
、その結果吐出量をきめ細かく外部から制御することが
できる。従って、圧縮機を大型化することなく、吐出量
をきめ細かく且つ高い応答性で制御することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第３図は本発明の一実施例を示し、第１図は
外部制御可能な可変容量式ベーン型圧縮機を示す縦断面
図、第２図は第１図の一部を拡大した断面図、第３図（
ａ）は電磁弁が開弁じたときの作動説明図、第３図（ｂ
）は電磁弁が閉弁したときの作動説明図、第４図は変形
例を示す要部拡大断面図である。 Ｐｓ・・・吸入圧、Ｐｄ・・・吐出圧、Ｐｃ・・・制御
圧、１９・・・吐出空間、２２１・・・低圧室、２２２
・・・高圧室、２３・・・制御部材、３０・・・高圧導
入通路、３１・・・オリフィス、５０・・・リーク通路
。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １．吐出圧の冷媒ガスがオリフイスを介して導入される
   高圧室内の制御圧により全稼動位置側に、低圧室内の吸
   入圧及び付勢力の合力により一部稼動位置側に夫々回動
   付勢され、正逆回動により圧縮開始時期を変化させる制
   御部材を備え、前記制御圧を変化させることにより、前
   記制御部材を正逆回動させて吐出量を制御する可変容量
   式ベーン型圧縮機において、吐出空間から吐出圧の冷媒
   ガスをオリフイスを介して前記高圧室に導く高圧導入通
   路と、該オリフイスの開閉を外部からの制御信号に応じ
   て制御する電磁弁と、通路断面積が前記オリフイスより
   小さく、前記高圧室から吸入室に微量の冷媒ガスを常時
   洩らすリーク通路とが設けられていることを特徴とする
   外部制御可能な可変容量式ベーン型圧縮機。