JPH04301189A - 冷房用可変容量コンプレッサ - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、車両に搭載されて車室
の冷房を行う冷房サイクルに用いられる冷房用可変容量
コンプレッサに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、車両用の冷房サイクルに用い
られるコンプレッサには、可変容量コンプレッサが使用
されている。可変容量コンプレッサとしては、例えば、
斜板式可変容量コンプレッサが知られており、これは、
斜板の傾きを変え、コンプレッサからの吐出容量を変更
するものであり、冷房負荷の変動に応じて吐出容量を変
え、冷房能力を変更するようにしている。その機構とし
て、冷房負荷の変動に応じて、吸入圧力が変動すること
から、圧力調整弁により、吸入圧力に応じて、吸入圧力
と吐出圧力とを調整した制御圧力を圧力室に導入し、圧
力室が、この制御圧力に応じて、斜板の傾きを変更する
ものが知られている。

【０００３】また、エバポレータや、エバポレータとコ
ンプレッサとを接続する吸入配管等による圧力損失が、
低負荷時（吐出圧力小）と高負荷時（吐出圧力大）とで
は大きく異なる。即ち、低負荷時には、冷媒の流量が少
なく、圧力損失が少ないが、高負荷時には、冷媒の流量
が多く、圧力損失が大きい。そこで、圧力調整弁は、図
５に破線で示すように、低負荷時には、圧力損失が小さ
いことから、吸入圧力が高くて、吐出圧力が低く、高負
荷時には、圧力損失が大きいことから、吸入圧力が低く
、吐出圧力が高い特性になるようにされ、吸入圧力と吐
出圧力とはリニアな関係を有する。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、こうし
た従来のものでは、吐出圧力が高いときには、エバポレ
ータでの交換熱量は多いが、前記圧力損失により、吸入
配管での損失も大きく、圧力調整弁に導入される吸入圧
力が小さくても、エバポレータから流出する冷媒の圧力
は高い。また、吐出圧力が中程度のときの中負荷時には
、圧力損失の関係で、エバポレータから流出する圧力が
最も小さい。その為、図５に二点鎖線で示すように、圧
力調整弁の特性を、全体的に吸入圧力を小さくするよう
な特性に変更すると、中負荷時にエバポレータで霜が発
生する場合がある。その為、低負荷時で除湿能力を高め
、若しくは、高負荷時に冷房能力を高めようとすると、
中負荷時に霜が発生する場合があるという問題があった
。

【０００５】そこで本発明は上記の課題を解決すること
を目的とし、負荷の高低に係わらず、中負荷時での霜の
発生を防止し、除湿能力若しくは冷房能力との両立を図
った冷房用可変容量コンプレッサを提供することにある
。

【０００６】

【課題を解決するための手段】かかる目的を達成すべく
、本発明は課題を解決するための手段として次の構成を
取った。即ち、導入される制御圧力の作用により、吐出
容量を変更する圧力室を備え、冷房負荷の変動に基づく
圧力変化により弁体を移動して、吸入圧力と吐出圧力と
を調整した制御圧力を前記圧力室に導出する圧力調整弁
を有し、前記冷房負荷の増減に応じて前記吐出容量を増
減する冷房用可変容量コンプレッサにおいて、温度変化
により形状が変化する形状変化部材を、冷媒の温度変化
による前記変形で、前記冷房負荷が小さい若しくは大き
いときに前記吐出容量増加側に、前記弁体を付勢可能に
配置したことを特徴とする冷房用可変容量コンプレッサ
の構成がそれである。

【０００７】

【作用】前記構成を有する冷房用可変容量コンプレッサ
は、圧力調整弁が、冷房負荷の変動に基づく圧力の変化
により弁体を移動して、圧力室に、吸入圧力と吐出圧力
とを調整した制御圧力を導入する。そして、圧力室が、
制御圧力の作用により、吐出容量を変更する。また、形
状変化部材が、冷媒の温度変化に応じて変形し、弁体を
、冷房負荷が小さい若しくは大きいときに吐出容量増加
側に付勢して移動する。よって、冷房負荷が小さいとき
、若しくは大きいときに、吐出容量を増加して、除湿能
力若しくは冷房能力を高める。また、冷房負荷が中程度
のときは、霜の発生を防止する。

【０００８】

【実施例】以下本発明の実施例を図面に基づいて詳細に
説明する。図１は本発明の一実施例である冷房用可変容
量コンプレッサの概略構成図である。１はハウジングで
、このハウジング１には、回転軸２が回転自在に支承さ
れており、また、ハウジング１内には、シリンダケース
４が収納されている。そして、回転軸２は、シリンダケ
ース４と一体的に回転するように連結されており、回転
軸２は、図示しないエンジンにより回転駆動されるよう
に接続されている。

【０００９】シリンダケース４には、回転軸２の軸方向
に複数の摺動孔６が穿設されており、この摺動孔６には
、それぞれピストン８が摺動可能に挿入されている。 また、摺動孔６に連接して各々貫通孔９が、その軸方向
に向かって穿設されている。この摺動孔６とピストン８
により圧縮室１０が形成されている。

【００１０】ピストン８の一端は、それぞれ摺動部材１
２に球面接触されており、各摺動部材１２は、各摺動部
材１２が嵌挿されたガイド板１４と、各摺動部材１２に
摺接した斜板１６とに挟持されている。そして、ガイド
板１４は、回転軸２と共に回転可能に、かつ揺動可能に
支承されており、斜板１６は、揺動可能に支承されてい
る。

【００１１】そして、斜板１６は、その一端が、ホルダ
１８を介して、スプリング２０により回転軸２の軸方向
で、かつ斜板１６の傾きが回転軸２と直角に近くなり、
傾きが小さくなるように、即ち、ピストン８を摺動孔６
から引き出す方向に付勢されている。また、スプリング
２０に対向して、摺動孔２２に摺動可能に挿入された容
量制御ピストン２４が設けられている。

【００１２】この容量制御ピストン２４の先端は、斜板
１６の一端に当接されて、スプリング２０の付勢方向と
逆方向に斜板１６を揺動できるようにされている。前記
摺動孔２２と容量制御ピストン２４とにより圧力室２６
が形成されている。

【００１３】一方、シリンダケース４の一端は、面板２
８に接しながら回転可能にされており、面板２８には、
後述する回転軸２の回転により、圧縮室１０が拡張され
ている状態のときに、前記貫通孔９と連通する吸入孔３
０が形成されている。また、面板２８には、圧縮室１０
が縮小された状態のときに貫通孔９と連通する吐出孔３
２が形成されている。

【００１４】この吸入孔３０と吐出孔３２は、主流路３
４により接続されており、主流路３４には、吐出孔３２
側から順に、コンデンサ３６、リキッドタンク３８、膨
張弁４０、及びエバポレータ４２が介装されている。こ
れらにより、冷房システムが構成されている。

【００１５】更に、前記吸入孔３０は、導入孔４３を介
して、作用室４４に接続されており、作用室４４は、ダ
イヤフラム４６により仕切られている。そして、吸入孔
３０が、作用室４４を介して、作用室４４に接続された
連通孔４８に連通するようにされている。また、連通孔
４８は、弁座５０を介して、接続孔５２に接続されてお
り、接続孔５２は、圧力室２６に接続されている。

【００１６】前記ダイヤフラム４６には、連通孔４８内
に挿入された連接棒５３が立設されており、連接棒５３
の先端には、球状の弁体５４が固定されている。この弁
体５４は、連接棒５３が作用室４４内に引き込まれるに
従って、弁座５０に着座する方向に移動し、連通孔４８
と接続孔５２との連通を徐々に絞るようにされている。 また、ダイヤフラム４６は、作用室４４内に収納された
スプリング５６により、弁体５４を弁座５０から離間さ
せる方向に付勢されている。

【００１７】一方、吐出孔３２に接続された導入孔５８
が、接続孔５２に連通されると共に、連通孔４８と対向
するようにして形成されて、導入孔５８から流出する冷
媒が、弁体５４に弁座５０着座方向の作用力が生じるよ
うにされている。尚、前記導入孔４３、作用室４４、ダ
イヤフラム４６、連通孔４８、弁座５０、接続孔５２、
弁体５４、連接棒５３、スプリング５６、導入孔５８に
より圧力調整弁５９が構成されている。

【００１８】そして、この導入孔５８には、形状変化部
材６０が挿入されており、この形状変化部材６０は、本
実施例では、導入孔５８を通過する冷媒の温度変化に応
じて形状が変化するバイメタルである。温度が低下する
と、形状変化部材６０は、弁体５４に向かって凸状に変
形し、温度が上昇すると、弁体５４から離れるように平
板状に変形するようにされている。また、所定温度にな
ったときに、形状変化部材６０が、変形して、弁体５４
に接触し、温度が低下するに従って、弁体５４を弁座５
０方向に付勢するように配置されている。

【００１９】尚、形状変化部材６０には、導入孔５８と
接続孔５２との連通を妨げないように、かつ、弁体５４
に作用力が作用するように、図示しない穴が穿設されて
いる。

【００２０】次に、本実施例の冷房用可変容量コンプレ
ッサの作動について説明する。まず、回転軸２が、図示
しないエンジンの回転に伴って回転駆動されると、回転
軸２と共に、シリンダケース４が回転する。そして、シ
リンダケース４と共に、各ピストン８も回転し、摺動部
材１２は、斜板１６上を摺動し、斜板１６の傾きに従っ
て、ピストン８は往復運動をする。

【００２１】ピストン８が往復運動して、圧縮室１０が
膨張するときは、貫通孔９を介して吸入孔３０に連通さ
れて、冷媒を吸入する。そして、圧縮室１０が圧縮され
た状態にあるときには、貫通孔９を介して、吐出孔３２
に連通され、圧縮した冷媒を吐出する。

【００２２】吐出された冷媒は、主流路３４を通り、コ
ンデンサ３６、リキッドタンク３８、膨張弁４０、エバ
ポレータ４２を通過して、吸入孔３０から、再び、圧縮
室１０に吸入される。この間、コンデンサ３６では、外
気との間で熱交換が行われて、冷媒が冷やされ、エバポ
レータ４２では、空気との間で熱交換が行われて、車室
内に冷気を供給し、冷媒の温度は上昇する。

【００２３】例えば、車室内の温度が高くなって、冷房
負荷が大きいときには、冷媒の温度上昇も大きく、エバ
ポレータ４２から吸入孔３０には、圧力が上昇した冷媒
が供給される。吸入孔３０に供給される冷媒の圧力が上
昇すると、作用室４４に導入される吸入圧力Ｐｓが上昇
し、ダイヤフラム４６に弁体５４を弁座５０に着座させ
る方向の作用力が作用する。そして、スプリング５６の
付勢力に抗して、ダイヤフラム４６が窪み、連接棒５３
を介して、弁体５４を弁座５０方向に移動する。

【００２４】弁体５４が弁座５０方向に移動すると、接
続孔５２へ導入される吐出圧力Ｐｄと、吸入圧力Ｐｓと
が調整されて、連通孔４８と接続孔５２との連通が絞ら
れ、圧力室２６に導入される制御圧力Ｐｃが高められる
。この制御圧力Ｐｃが圧力室２６に作用すると、容量制
御ピストン２４が突き出され、スプリング２０の付勢力
に抗して、斜板１６が更に傾けられる。斜板１６の傾き
が大きくなると、ピストン８のストローク量が増加し、
吐出孔３２からの吐出容量が増加され、自動的に冷房能
力が高められる。

【００２５】ストローク量が増加し、吐出孔３２からの
吐出容量が増加されると、エバポレータ４２へ供給され
る冷媒の流量が増加し、交換熱量が増加する。また、流
量が増えることから、エバポレータ４２、主流路３４で
の圧力損失が増加し、吸入孔３０での吸入圧力Ｐｓは、
かえって減少する。

【００２６】一方、吐出孔３２から、導入孔５８を介し
て、弁体５４に吐出圧力Ｐｄに応じた作用力が働く。よ
って、弁体５４には、吐出圧力Ｐｄが増加した分の着座
方向の作用力が増えるが、吸入圧力Ｐｓが減少するので
、その分、ダイヤフラム４６を介して弁体５４に作用す
る着座方向の作用力が減少する。このように、弁体５４
には、吸入圧力Ｐｓ、吐出圧力Ｐｄ及びスプリング５６
の付勢力が作用し、吸入圧力Ｐｓの増加に応じて絞られ
た状態でバランスするように、弁体５４の位置が制御さ
れる。

【００２７】そして、図２に実線で示すように、吐出圧
力Ｐｄが大きいときには、圧力調整弁５９は、圧力損失
の関係から、吸入圧力Ｐｓと吐出圧力Ｐｓとは反比例す
る特性を有するように制御される。

【００２８】一方、車室内の温度が低くなって、冷房負
荷が小さくなると、冷媒の温度が下がり、エバポレータ
４２から吐出される冷媒の圧力が低下する。吸入孔３０
を介して、作用室４４に導入される吸入圧力Ｐｓが低下
し、弁体５４を弁座５０から離間する方向の作用力が増
加する。

【００２９】そして、ダイヤフラム４６が、スプリング
５６の付勢力により膨らみ、連接棒５３を介して、弁体
５４を弁座５０から離間する方向に移動する。弁体５４
が移動すると、連通孔４８と接続孔５２との連通の絞り
が開放され、接続孔５２から圧力室２６に導入される制
御圧力Ｐｃが低下する。

【００３０】圧力室２６に作用する制御圧力Ｐｃが減少
すると、スプリング２０の付勢力により、容量制御ピス
トン２４が引き込まれ、斜板１６の傾きが小さくされる
。傾きが小さくされると、ピストン８のストローク量が
減少し、吐出容量が減少され、自動的に冷房能力が低め
られる。冷房能力が低められると、主流路３４を流れる
冷媒の流量も減少し、圧力損失が少なくなり、吸入圧力
Ｐｓが上昇する。

【００３１】一方、吐出孔３２から、導入孔５８を介し
て、弁体５４に吐出圧力Ｐｄに応じた作用力が働く。よ
って、弁体５４には、吐出圧力Ｐｄが減少した分、着座
方向の作用力が減少するが、吸入圧力Ｐｓが増加するの
で、その分ダイヤフラム４６を介して弁体５４に作用す
る着座方向の作用力が増加する。このように、弁体５４
には、吸入圧力Ｐｓ、吐出圧力Ｐｄ及びスプリング５６
の付勢力が作用し、吸入圧力Ｐｓの減少に応じて絞りが
開放された状態でバランスするように、弁体５４の位置
が制御される。

【００３２】そして、前記形状変化部材６０が設けられ
ていないとした場合には、図２に破線で示すように、吐
出圧力Ｐｄが小さくなるに従って、圧力調整弁５９は、
圧力損失の関係から、吸入圧力Ｐｓは大きくなるような
特性を有するように制御される。

【００３３】また、冷房負荷の減少に伴って、エバポレ
ータ４２を通過した後の冷媒の温度も低下する。しかも
、斜板１６の傾きが小さくなるので、圧縮室１０での圧
縮比も小さくなり、吐出孔３２から導入孔５８に導入さ
れる冷媒の温度が低下する。形状変化部材６０がその温
度変化に従って、弁体５４側に突き出すように膨らむ。

【００３４】そして、冷媒の温度が所定温度にまで低下
すると、形状変化部材６０は、弁体５４に当接し、弁体
５４を弁座５０方向に付勢する。冷房能力が低下し、冷
媒温度が更に低下すると、弁体５４は、弁座５０方向に
付勢力を受けて、連通孔４８と接続孔５２との絞りの開
度が規制される。

【００３５】これにより、制御圧力Ｐｃの低下も制限さ
れて、斜板１６の傾きが規制される。よって、吐出容量
の減少が押さえられ、即ち、図２に実線で示すように、
冷媒温度が所定温度以下になると、吸入圧力Ｐｓと吐出
圧力Ｐｄとは正比例する特性となるように制御される。

【００３６】エバポレータ４２を通過する空気の温度が
低下して、冷房負荷が減少し、冷房能力を減少させると
、空気と冷媒との温度差が小さくなり、除湿能力が低下
する。そこで、冷媒の温度が低下したときには、形状変
化部材６０により、弁体５４の着座方向の作用力を増加
させて、小さな吸入圧力Ｐｓで、連通孔４８と接続孔５
２との連通の絞りの開度を規制し、吐出容量の減少を押
さえ、冷房能力を維持する。

【００３７】よって、冷房負荷が減少したときにも、冷
房能力が維持されて、除湿能力が確保される。また、吐
出圧力Ｐｄが中程度である中負荷のときには、図２に示
す如く、吸入圧力Ｐｓがある程度の値以上に確保され、
中負荷時のエバポレータ４２での霜の発生は、防止され
る。

【００３８】次に、本発明の第２実施例について、図３
によって説明する。第２実施例については、前述した実
施例と同じものについて、同一番号をふして詳細な説明
を省略する。

【００３９】本第２実施例は、前述した実施例の形状変
化部材６０に代えて、形状記憶合金で形成されたスプリ
ング状の形状変化部材６２を、導入孔５８内に収納・配
置しており、所定温度以下になると、形状を回復して、
弁体５４を弁座５０に着座する方向に付勢する。

【００４０】従って、前述した実施例と同様に、冷媒の
温度が所定温度以下に低下すると、弁体５４の着座方向
の作用力を増加させて、連通孔４８と接続孔５２との連
通の絞りの開度を規制し、吐出容量の減少を押さえ、冷
房能力を維持する。そして、冷房負荷が減少したときに
も、除湿能力が確保される。また、図２に実線で示すよ
うに、中負荷時のエバポレータ４２での霜の発生が、防
止される。

【００４１】次に、本発明の第３実施例について、図４
によって説明する。第３実施例については、前述した実
施例と同じものについては、同一番号をふして詳細な説
明を省略する。

【００４２】前述した実施例のダイヤフラム４６を、バ
イメタルで形成した形状変化部材６４に代えた構成であ
る。円盤状のバイメタルは、その曲率Ｒが、温度変化△
ｔに対して、双曲線的に変化する（Ｒ＝Ａ／△ｔ、Ａ＝
定数）。そして、形状変化部材６４は、冷媒の温度が低
いとき、及び温度が高いときに、その曲率Ｒの変化割合
が小さく、冷房負荷が中程度で、冷媒の温度が中程度の
ときに、その曲率Ｒの変化割合が大きくなるように構成
されている。また、形状変化部材６４は、導入孔４３か
ら流入する冷媒の温度が上昇するに従って、弁体５４を
弁座５０に着座させる方向に移動するように変形するよ
うにされている。

【００４３】よって、冷房負荷の減少に伴って、エバポ
レータ４２を通過する空気の温度が低下し、冷媒の温度
が低下したときには、形状変化部材６４の変化割合が小
さく、小さな吸入圧力Ｐｓで、連通孔４８と接続孔５２
との連通の絞りの開度を規制し、吐出容量の減少を押さ
え、冷房能力を維持する。

【００４４】一方、冷房負荷が上昇するに従って、エバ
ポレータ４２から流出する冷媒の温度は高くなる。そし
て、導入孔４３から作用室４４に導入された冷媒の温度
が高くなるにしたがって、形状変化部材６４が変形し、
弁体５４を弁座５０に着座させる方向に移動し、連通孔
４８と接続孔５２との連通が絞られ、制御圧力Ｐｃが増
加する。従って、容量制御ピストン２４が突き出されて
、斜板１６の傾きが大きくされて、吐出容量が増加され
る。

【００４５】図５に実線で示す如く、冷房負荷が減少す
るに従って、あるいは冷房負荷が上昇するに従って、吐
出容量を増加させ、冷房能力を増やす。よって、冷房負
荷が減少したとき、若しくは増加したときには、吸入圧
力Ｐｓの変化以上に冷房能力を増加させ、また、中負荷
のときには、吸入圧力Ｐｓがある程度の値以上に確保さ
れ、中負荷時のエバポレータ４２での霜の発生は、防止
される。

【００４６】本第３実施例では、冷媒の温度が低い、あ
るいは高いときに、共に形状変化部材６４の曲率Ｒの変
化割合が小さくなるように構成したが、形状変化部材を
、冷媒の温度が低いときにのみバイメタルの曲率Ｒの変
化割合が小さくなるように構成し、前述した第１実施例
の図２の実線に近い曲線的な特性を有するようにしても
よい。

【００４７】以上本発明はこの様な実施例に何等限定さ
れるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲にお
いて種々なる態様で実施し得る。

【００４８】

【発明の効果】以上詳述したように本発明の冷房用可変
容量コンプレッサは、冷媒の温度変化による形状変化部
材の変形で、冷房負荷が小さいとき、若しくは大きいと
きに、吐出容量を増加させて、除湿能力、冷房能力を高
めるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例としての冷房用可変容量コン
プレッサの概略構成図である。

【図２】本実施例の吸入圧力と吐出圧力との圧力特性を
示すグラフである。

【図３】本発明の第２実施例としての冷房用可変容量コ
ンプレッサの圧力調整弁の概略構成図である。

【図４】本発明の第３実施例としての冷房用可変容量コ
ンプレッサの圧力調整弁の概略構成図である。

【図５】第３実施例の吸入圧力と吐出圧力との圧力特性
を従来の圧力特性と共に示すグラフである。

【符号の説明】

Ｐｃ…制御圧力　　　　　　　　　　Ｐｄ…吐出圧力　
　　　　　　　　　Ｐｓ…吸入圧力 １…ハウジング　　　　　　　　　　２…回転軸　　　
　　　　　　　　　　　１０…圧縮室 ２６…圧力室　　　　　　　　　　　　３０…吸入孔　
　　　　　　　　　　　４４…作用室 ４６…ダイヤフラム　　　　　　５４…弁体　　　　　
　　　　　　　　　５９…圧力調整弁 ６０，６２，６４…形状変化部材

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　導入される制御圧力の作用により、吐
   出容量を変更する圧力室を備え、冷房負荷の変動に基づ
   く圧力変化により弁体を移動して、吸入圧力と吐出圧力
   とを調整した制御圧力を前記圧力室に導出する圧力調整
   弁を有し、前記冷房負荷の増減に応じて前記吐出容量を
   増減する冷房用可変容量コンプレッサにおいて、温度変
   化により形状が変化する形状変化部材を、冷媒の温度変
   化による前記変形で、前記冷房負荷が小さい若しくは大
   きいときに前記吐出容量増加側に、前記弁体を付勢可能
   に配置したことを特徴とする冷房用可変容量コンプレッ
   サ。