JPS5968593A - 容量可変型圧縮機 - 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】 本発明は室内における冷房負荷の変化にともない圧縮容
量を自動的に制御することの出来る圧縮容量可変型の圧
縮機に関するものである。更に具体的には圧縮室内の吸
入行程における圧力（吸入行程圧力Ｐｒｊと、圧縮室内
の圧縮行程における圧力（圧縮行程圧力ＰＨ）との間に
生ずる差圧の変化を利用して制御弁を自動開閉可能に設
け、同制御弁の自動開閉を介して低冷房負荷時において
圧縮室中の圧縮途中にある冷媒ガスの一部を吸入室側に
逃すことによって圧縮室におけるその圧縮容量を自動的
に調整することが出来る様に設けられる容量可変型圧縮
機のその制御弁機構の改良に関するものであって、その
制御機能を高めることを目的とするものである。

従来室内における冷房負荷の変化にともない圧縮容量を
自動的に制御するようにした容量可変型の圧縮機として
は、吸入室内の圧力と、圧縮室内の圧力間に生ずる差圧
を利用する方法、即ち吸入室内の圧力と圧縮室内の圧力
との間に生ずる差圧を比較した場合においで、吸入室内
の圧力の高さに比例してその差圧の変化が大きくなるこ
とを利用して、制御弁を自動開閉させることによりその
圧縮容量を調整する方法（特開昭５７−１２２１９１号
）が先に提案されている。

同提案はライナー（シリンダーブロック）、前後両サイ
ドプレート、ローターによって囲繞される部分に形成さ
れる作動空間（圧縮室）と、吸入室間をつなぐ連通路を
設け、同連通路に対しては同連通路の開閉を制御する開
閉弁を設けるに同開閉弁は連通路のポートをふさぐ弁体
、同弁体を開き方向に付勢するばね、弁体の支持板、開
き側と閉じ側に区画するベローズフラムにょシ構成され
、弁体はばねの作用により常時は連通路のポートを開く
方向に付勢された状態にある様に設ゆ、る一方、ベロー
ズフラムを間に存してその開き側には吸入室内の圧力が
、又その閉じ側には作動空間（圧縮室）内の圧力（吸入
室内の圧力の約３倍程度）が夫々印加される様に設けら
れ、吸入室内の圧力と作動空間（圧縮室）内の圧力との
間に生ずる差圧が上記ばねの設定圧を上回った状態にお
いてベローズフラムの閉じ方向への移動を介して弁体が
連通路を自動的に閉じる作用が得られる様に設けられて
いる。

しかし乍ら上記の様に吸入室内の圧力と、圧縮室内の圧
力との間に生ずる差圧の変化により開閉弁を制御する方
法にあっては、吸入室から圧縮室へ入るときの圧力降下
により、吸入圧に対する圧縮室内圧力が理論値より低め
になってしまう。従ってばねの付勢力に対向する向きの
圧力が小さくなって差圧が小さくな９、冷房負荷が設定
値まで下っていなくても、前記連通路が開いてしまうこ
とになる。これは高速回転はど起きやすく、車両運転中
ギヤシフト等をする場合、頻繁に容量切替えが行なわれ
、冷媒ガス流れが不安定になる可能性がある。

本発明は上記の様な従来の実情に鑑みてその改善を試み
たものであって、圧縮室内における吸入行程中の圧力（
吸入行程圧力ＰＬ）と、圧縮行程中の圧力（圧縮行程圧
力ＰＨ）との間に生ずる差圧の変化により開閉弁の制御
を行なう様にすることにより、開閉弁の制御機能をより
一そう向上させることが出来る様にしたことをその特徴
とするものである。更に具体的には吸入管路より吸入室
内に送り込まれた冷媒ガスはサイドグレートに開口され
る吸入孔を経て圧縮室内に送り込まれるのであるが、同
冷媒ガスが吸入室内より吸入孔を経て圧縮室内に送９込
まれる過程においてその圧力が第６図に示す様に若干低
下し、圧縮室の吸入行程側に吸入室内よシも低い圧力状
態が得られること、即ち吸入室内の圧力ｐｓと圧縮室内
の圧縮行程中の圧力ＰＨとの間に得られる差圧と、圧縮
室内の吸入行程中の圧力ＰＬと圧縮室内の圧縮行程中の
圧力ｐＨとの間に得られる差圧を比較した場合において
ＰＨＰ３　　＜　ＰＨ−ＰＬ の不等式が成立することに鑑みてその改善を試みたもの
であって、上記従来方法と比較してより確実な開閉弁の
制御を得ることが出来る様にしたことをその特徴とする
ものである０ そして本発明の要旨は吸入室と圧縮室間に介在するサイ
ドプレートに同吸入室と圧縮室を連通ずる如くバイパス
孔を貫設し、同バイパス孔には同バイパス孔に対して直
交する方向に向けてスプールを開閉自在に設けるに、同
スプールは常時はバイパス孔を開放する方向に向けて付
勢された状態にある如く摺動自在に設けるとともに同ス
プールの両側には圧縮室の圧縮行程と連通ずる高圧室と
、圧縮室の吸入行程と連通ずる低圧室を設け、高圧室と
低圧室に生ずる圧力差を介してスプールを閉じ方向に移
動させる様に構成したことにある。

以下に本発明の具体的な実施例を例示の図面について説
明する。

第１図乃至第５図に示す各図面において（１）は圧縮機
の外殻を構成するハウジングを示す。同ハウジング（１
）はフロントハウジング　（ＩＡ）とリヤハウジング　
（ＩＢ）により形成され、同フロントハウジング　（Ｉ
Ａ）にはシリンダーブロック（２）が、又同シリンダー
ブロック（２）を間に挾んでその両側にフロントサイド
プレー）　　（３Ａ）とりャサイドプレート（３Ｂ）が
内嵌される。シリンダーブロック（２）は前後両端部に
開口部を有口て中空円筒状に形成され、同中空部の内壁
面はシリンダーブロック（２）の外周面と同心円の円筒
状に形成される。同シリンダーブロック（２）の前後両
開口部は上記両サイドプレート（３Ａ）　（３Ｂ）　　
によって遮蔽される。そして両サイドプレー）　　（３
Ａ）　（ａｂ）　　間には駆動軸（４）が横架される。

同駆動軸（４）はシリンダーブロック（２）に対してそ
の中心線を偏寄させて設けられ、同駆動軸（４）にはロ
ータτ（５）が一体向に固着される。四ローター（５）
はシリンダーブロック（２）の内壁面に対してその外周
壁の一部が摺接可能な如く設けられ、同ローター（５）
の外周壁とシリンダーブロック（２）の内壁面間には圧
縮室（６）が形成される。又ローター（５）にはベーン
溝（７）・・が刻設され、各ベーン溝（７）・・・には
ベーン（８）・・が圧縮室（６）に対して出没自在に嵌
挿される。

フロントハウジング　（ＩＡ）とフロントサイドプレー
ト（３Ａ）間には吸入室（９）が設けられ、同吸入室（
９）にはフロントハウジング　（ＩＡ）側に吸入管路（
図示省略）に接続する吸入口（９）′が設けられる。

又同フロントサイドプレート（３Ａ）には圧縮室（６）
の一端、即ちローター（５）の回転方向に沿う始端部と
相対応して吸入孔００）が開口される。そして又同フロ
ントサイドプレート　（３Ａ）には圧縮室（６）の吸入
行程と圧縮行程の略中間（圧縮行程初期）に位置してバ
イパス孔旧）が貫設される。このとき、バイパス孔をシ
リンダー周面にあけ、スプールをシリンダーブロック内
に設けることも可能である。

同バイパス孔（１１）は圧縮室（６）と吸入室（９）間
を連通ずる如く設けられ、フロントサイドプレー）　　
（３Ａ）内には制御弁機構（１２）が上記バイパス孔旧
）と直交する方向に向けて設けられる。（制御弁機構０
２）については後述する。） 一方圧縮室（６）の他端、即ちローター（５）の回転方
向に沿う終端部と相対応する位置にはシリンダーブロッ
ク（２）の一部を切欠いてリヤハウジング（ＩＢ）の内
壁面との間に吐出室（１３）が形成され、同吐出室（１
３）と圧縮室（６）の終端部間は吐出孔（Ｉ４）によっ
て連通される。（１５）は同吐出孔（１４）を覆う吐出
弁、（１６）は同吐出弁０均の開き角度を規制するりテ
ーナーを示す○又すヤハウジング　（ＩＢ）にはりャザ
イドプレー）　　（３Ｂ）との間に潤滑油の分離室０７
）が形成される。

同分離室Ｑ７１はりャサイドプレー）　　（３Ｂ）に開
口する通孔０８）を介して上記吐出室αつと連通ずる如
く設けられる。同通孔０８）の開口部にはフィルター（
図示省略）が設けられる一方、分離室００内には同フィ
ルターによって分離される潤滑油の溜シ部が設けられる
。そして又同分離室００にはリヤハウジング　（ＩＢ）
側に吐出管路（図示省略）に接続する吐出孔０６）′が
設けられる。

前記制御弁機構σ埠にはバイパス孔（１１）と相対応し
て同バイパス孔（１１）開閉用のスプールＯＱがバイパ
ス孔（１１）に対して直交する方向に向けて摺動自在に
設けられる。そして同スグールＯ窃の両端部には高圧室
（イ）と低圧室Ｑ１）よシなる圧力室がそれぞれ設けら
れる。低圧室＋２１）内にははね（イ）が介装され、ス
プール（１９）は同ばね（イ）を介して常時は高圧室翰
方向に付勢されてバイパス孔０］）を開放する状態にあ
る様に設けられる。そして高圧室（４）からは第１導圧
孔（財）が延設され、その先端部は圧縮室（６）の圧縮
行程中に臨ませるに、同先端部はバイパス孔０１）の開
口位置よシも吐出孔（＋４）寄シで同バイパス孔（ｌ］
）Ｋ比較的近接する位置に開口する如く設けられる。又
低王室（ハ）からは第２導圧孔（財）が延設され、その
先端部は圧縮室（６）の吸入行程中に臨ませるに、同先
端部は吸入孔（１０）に比較的近接する位置に開口する
如く設けられる。上記第１導圧孔（イ）及び第２導圧孔
（ハ）は絞り効果を持たせるべく可及的に小径寸法にて
形成される。

次にその作用について説明する。

圧縮機が停止した状態においては、圧縮機内の各部、即
ち吸入室（９）、圧縮室（６）、吐出室θ■２分離室０
７）は夫々略同圧状態にある。又制御弁機構０２におい
てスプールθつはばね（イ）を介して高圧室（４）方向
に向けて付勢された状態、即ちバイパス孔（ＩＩ）は開
かれた状態にある。

上記の様な状態において電磁クラッチ（図示省略）の接
続操作を介してエンジンの駆動力を駆動軸（４）に対し
て伝達することによシ、ローター（５）が回転する状態
が得られるとともに同ローター（５）の回転を介して各
ベーン溝゛（７）　　内に嵌挿される各ベーン（８）・
がその遠心作用により押出されてその先端におけるンー
ル作用が不完今年ら発揮されて回転する状態が得られる
。そして上記各ベーン（８）・の回転を介してエバポレ
ータ（図示省略）より吸入管路を経て吸入室（９）内に
送り込まれた冷媒ガスは吸入孔（１０）を経て圧縮室（
６）内に吸引される。圧縮室（６）内に吸引された冷媒
ガスはベーン（８）の回転作用を介して圧縮室（６）内
をその始端部よシ終端部方向に向けて送られる間に次第
に圧縮される。そして圧縮室（６）内をその終端位置迄
送られた冷媒ガスは吐出孔０４）、吐出室０■７通孔０
８）５分離室θ′７）を経て吐出孔０７）′より吐出管
路内をコンデンサー（図示省略）方向に向けて送り出さ
れる。

一方上記の様に圧縮室（６）内をローター（５）の回転
方向に沿って終端部方向に向けて送られる冷媒ガスの一
部はその圧縮途中、即ち圧縮室（５）の吸入孔（１０）
寄りの任意の中間位置に開口するバイパス孔０］）を経
て吸入室（９）側に向けて流出する。

この様に冷媒ガスの一部が圧縮途中において吸入室（９
）側に流出することにより、圧縮機の始動時におけるそ
の立上りをスムーズに行なうことが出来るとともにその
起動トルクを軽減することが出来、又圧縮機内及びエバ
ポレータと圧縮機間をつなぐ吸入管路中に冷媒ガスが液
化された状態にて残溜していた場合における液圧縮作用
を緩和することが出来る。

そしてローター（５）の回転が繰り返されることにより
圧縮室（６）内の圧縮圧力が次第に高められることとな
るのであるが、この様にして圧縮室（６）内において高
められた圧縮ガスの一部が第］導圧孔（法を経て高圧室
（２０）内に送り込まれることによって同高圧室（２０
）内の圧力が高められることとなる。

尚例えば運転開始時等冷房負荷が大きい状態においては
吸入室（９）内の圧力は比較的高く、冷房負荷が減少し
た状態においては」二記とは逆に吸入室（９）内の圧力
は低くなる。そして吸入行程圧力ＰＬと圧縮行程圧力Ｐ
Ｈとの間に生ずる差圧ΔＰは吸入室（９）内の圧力が高
くなるのに比例して大きくなることは第６図に示す通り
である〇 しかして上記の様に運絵開始時等室内の冷房負荷が大き
く、従って吸入室（９）内の圧力が高い状態にある場合
においては、吸入行程圧力ＰＬと圧縮行程圧力ＰＨとの
間に生ずる差圧は大きくなる。そしてその差圧がばね（
イ）の設定圧力を上回った状態において、スプール０９
）がばね（イ）の付勢圧に抗して低圧室■υ力方向押圧
されて、同スプールθ［相］によシ、バイパス孔Ｏ］）
をふさぐ状態が得られる。これにより圧縮室（６）内の
冷媒ガスはその一部がバイパス孔（１１）を経て吸入室
（９）側に流出することなく、同圧縮室（６）内に送り
込壕れた冷媒ガスはその全てが圧縮されて吐出孔０４）
、吐出室０３２通孔０８）５分離室０７１を経て吐出管
路内をコンデンサ一方向に向けて送り出される。即ち１
００チ運転状態が得られる。

一方室内の冷房負荷が減少し、吸入室（９）内の圧力が
低下するのに伴ない吸入行程圧力ＰＬと圧縮行程圧力Ｐ
Ｈ間の差圧も小さくなる。そしてその差圧が制御弁機構
Ｑ４におけるばね（イ）の設定圧力を下回った状態にお
いてこれ迄上記差圧によって低圧室１２１）側に押圧さ
れてバイパス孔（１υをふさぐ状態にあったスプール（
１９）は、ばね翰を介して高圧室翰方向に向けて付勢さ
れた状態、即ちバイパス孔０１）を開放する状態が得ら
れる。

スプール０９）がバイパス孔（］υを開放することによ
り圧縮室（６）において圧縮途中にある冷媒ガスの一部
は同バイパス孔（１１）を経て吸入室（９）側に流出す
る。

そしてこの様に圧縮室（６）内の冷媒ガスの一部が吸入
室（９）側に流出することによって、圧縮室（６）内に
おける圧縮圧力は低下する。即ち室内における冷房負荷
の減少にともない冷媒ガスの圧縮容量を減らす作用が得
られる。

尚第１導圧孔（イ）を可及的に小径寸法にて形成し、同
第１導圧孔（ハ）に絞シ効果を持たせることにより、起
動時においては圧縮室（６）内の圧力上昇に対して高圧
室（ホ）に対する同圧力上昇の伝達を時間的に遅らせる
ことが出来、高圧室（ホ）における急激な圧力上昇を防
止出来る。そしてこの様に高圧室（イ）における急激な
圧力上昇を防止することが出来ることによってスプール
０９）の開閉、即ちバイパス孔（１］）を開放する状態
より同バイパス孔０］）をふさぐ方向への移動をゆっく
りと行なしことが出来、起動時におけるフル稼動への移
行を各部に衝撃を与えることなくスムーズに行なうこと
が出来る。

又定常運転時においては圧縮室（６）内の圧力変化に対
するスプール０＠の過敏な移動を防止することが出来、
同スプール０つの動きを安定させることが出来る。そし
て又第２導圧孔（ハ）を上記第］導圧孔（ハ）と同様可
及的に小径寸法にて形成し、同第２導圧孔（財）に絞シ
効果を持たせることによシ、同スプール０９）が、バイ
パス孔（１］）を開放する状態よし同バイパス孔（１１
）を閉じる方向に移動する場合における低圧室Ｉ２］）
内の圧力低下をゆっくりと行なわせることが出来、上記
の第１導圧孔（イ）による絞り効果とあわせてフル稼動
への移行時における衝撃緩和効果をより一層高めること
が出来る。

又図示省略しであるが第１導圧孔（ハ）内に逆止弁を設
けることによって高圧室（イ）内の圧力を、圧縮室（６
）内の第１導圧孔（ハ）の先端開口部が臨む位置におけ
るそのピーク圧力と同圧状態に保持することが出来る。

そしてこの様に高圧室（イ）内の圧力を一定の状態に保
持することが出来ることにより、高圧室（イ）内の圧力
変化を最小限に抑えることが出来、スプール（１９）の
動きを更に安定させる作用を得ることが出来る。一方ス
ブール（１９）はバイパス孔（１１）に対して直交する
方向に向けて摺動自在に設けられていることによシ、同
スプール０９）は圧縮室（６）内の圧縮圧力に伺等影響
されることなく圧縮行程圧力ＰＨと吸入行程圧力ＰＬと
の間に生ずる差圧のみによって摺動させることが出来る
。そしてこの様にスプール０９）が圧縮室（６）内の圧
縮圧力に何等影響されることなく摺動させることが出来
ることにより、その精度を向上させることが出来る一方
、圧縮行程圧力ＰＨと吸入行程圧力ＰＬ間に生ずる僅か
な圧力差によりスプール（１つを摺動させることが出来
ることによシ付勢力の弱いばね（イ）を使用することが
出来、その組付けを容易化するととが出来るとともにこ
の様に圧縮行程圧力ＰＨと吸入行程圧力ＰＬとの差圧が
小さいためにスプール０９）部分からの圧力の漏れも必
然的に少なくてすむ結果、スプール（］９）嵌挿部のク
リアランスを大きくとることが出来る。そしてこの様に
クリアランスを大きくとることが出来ることにより摺動
抵抗を軽減することが出来る。

本発明は以上の様に構成されるものであって、上記の様
に構成したことにより、室内の冷房負荷が大きい状態に
おいては圧縮機をフル稼動させることが出来、又室内の
冷房負荷が減少した場合においては圧縮機の稼動率を低
下させることが出来る如く室内の冷房負荷に対応してそ
の圧縮容量を自動的に調整することが出来るに至った〇
又本発明にあってはスプールを常時はバイパス孔を開く
方向に向けて付勢された状態にある様に設けるとともに
同スプールを間に挾んでその両側に高圧室と低圧室を設
け、高圧室は第１導圧孔を介して圧縮室内の圧縮行程（
圧縮行程圧力ＰＨ）と連通さす、又低王室は第２導圧孔
を介して圧縮室の吸入行程（吸入行程圧力ＰＬ）と連通
させ、この両行程間に得られる差圧、即ち圧縮行程圧力
ＰＨと吸入行程圧力ＰＬとの間に生ずる差圧の変化を介
してスプールを開閉させる様にしたことにより、圧力降
下の影響によるスプールの誤作動を防止することが出来
、スプールの開閉を適確に行なわせることが出来るに至
った。即ち信頼性の高い制御弁機構を得ることが可能と
なった。

そして又本発明にあってはバイパス孔に対して直交する
方向に向けてスプールを設け、同スプールの開閉を圧縮
行程圧力ＰＨと吸入行程圧力ＰＬ間に生ずる差圧の変化
を介して行なわせる様にしたことにより、同スプールは
圧縮室内の圧縮圧力に何等影響されることなくその開閉
を行わせることが出来、その精度をアップさせることが
出来るに至ったＯ その信奉発明にあっては起動時においてスプールはバイ
パス孔を開放する方向に向けて伺勢された状態にある様
に設けたことにより、起動時におけるその立上シをスム
ーズに行なうことが出来、且つ液圧縮の発生を防止する
ことが出来るに至った０

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る圧縮機の側断面図（第３図におけ
るＡ−Ｂ−Ｃ線断面図）、第２図は第１図におけるＤ−
Ｄ線断面図、第３図は同Ｅ−Ｅ線断面図、第４図及び第
５図は制御弁機構におけるその作用状態を示す断面図、
第６図は吸入行程圧力と圧縮行程圧力間の差圧の変化を
表わすグラフ図である。 （１）ハウジング、（ＩＡ）フロントハウジング、（Ｉ
Ｂ）リヤハウジング、（３）シリンダーブロック、（３
Ａ）フロントサイドプレート、（３Ｂ）リヤサイドプレ
ート、（４）駆動軸、（５）ローター、（６）圧縮室、
（７）ベーン溝、（８）ベーン、（９）吸入室、（９）
′吸入口、（１０）吸入孔、（１１）バイパス孔、０２
！１制御弁機構、０３吐出室、０４）吐出孔、α均吐出
弁、０傍リテーナ−１（１７）分離室、αη′吐出口、
０８）通孔、ＯＯスプール、（イ）高圧室、（２１）低
圧室、（イ）ばね、（イ）第１導圧孔、（ハ）第２導圧
孔。 ／ 特許出願人　　株式会社　豊田自動織機製作所Ｄ 第２図 ８　　　　　１　　　１１ δ 第４図 ９Ｊ５図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）吸入室と圧縮室間に介在するサイドプレートに同
   吸入室と圧縮室を連通ずるバイパス孔を貫設し、同バイ
   パス孔には同バイパス孔に対して直交する方向に向けて
   スプールを開閉自在に設けて該スプールを常時はバイパ
   ス孔を開放する方向に向けて付勢するとともに、同スプ
   ールの両端部に形成された圧力室のうち、前記付勢の向
   きと対向する側のものは圧縮行程中の圧縮室と連通させ
   、かつ他方は吸入行程中の圧縮室と連通させたことを％
   徴とする容量可変型圧縮機。
2. （２）バイパス孔は圧縮室における吸入行程と圧縮行程
   の略中間位置に臨む如く設け、低圧室と連通ずる第２導
   圧孔は吸入孔に対して近接する位置に臨む如く設けると
   ともに高圧室と連通ずる第１導圧孔はバイパス孔の開口
   位置よｐも吐出孔寄りで同バイパス孔に近接する位置に
   臨む如く設けたことを特徴とする特許請求の範囲第１項
   に記載の容量可変型圧縮機。