JPS6285188A - 容量可変型コンプレツサの容量制御装置 - 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〕 本発明は自動車用空調装置等に使用される容量可変型コ
ンプレッサに係り、特にそのヒートポンプ使用時の容量
制御装置に関する。

〔従来の技術〕

自動車用空調装置に使用される容量可変型コンプレッサ
は、円筒型のシリンダと、このシリンダ内で回転される
偏心ロータと、このロータに径方向へ摺動自在に取付け
られたベーンとで囲まれた圧縮室が、上記ロータの回転
に伴って容量を変化する作用を利用して冷媒を加圧し吐
出するようになっている。この種の容量可変型コンプレ
ッサにおいて、上記圧縮室で加圧される冷媒の１部をバ
イパス孔から逃すことにより冷媒の吐出量を制郭するよ
うにしたものが知られており、このものは、バイパス孔
の開閉量をスプールなどの逃し弁により制御しており、
このスプールは冷媒の圧力を背面に受けて作動し、これ
によって上記バイパス孔の開閉量、すなわち冷媒の吐出
量を制御している。

上記スプールに作用する背面圧力は、圧力レギュレータ
により調整するようになっており、この圧力レギュレー
タはコンプレッサに吸入される冷媒の圧力を導入し、こ
の吸入圧力に応じて上記スプールに作用する背面圧力を
制御している。

ところで、このような容量可変型コンプレッサを冷房運
転のみに使用する場合には上記の圧力レギュレータでも
支承はない。しかしながら、このような容量可変型コン
プレッサを暖房運転に使用する場合、つまり空調装置を
ヒートポンプとして使用する場合には都合が悪い。

すなわち、空調装置について、第５図により説明すと、
第５図は冷媒回路の構成を示すもので、冷房時には実線
矢印で示す通り、容量可変型コンプレッサ５０で加圧さ
れた冷媒が四方切換弁５１を通つで室外熱交換器５２に
送られ、この室外熱交換器５２が凝縮機となって冷媒を
凝縮し、膨張弁５４を通って室内熱交換器５５に達し、
室内熱交換器５５が蒸発器となって冷媒を蒸発させ、し
かる後四方切換弁５１を通って容量可変型コンプレッサ
５０に戻される。

また暖房時には破線矢印で示すように１、容量可変型コ
ンプレッサ５０で加圧された冷媒が四方切換弁５１を通
って室内熱交換器５５に送られ、この室内熱交換器５５
が凝縮機となって冷媒を凝縮し、膨張弁５３を通って室
外熱交換器５２に達し、室外熱交換器５２が蒸発器とな
って冷媒を蒸発させ、しかる後四方切換弁５１を通って
容量可変型コンプレッサ５０に戻される。

なお、５６は気液分離器である。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記空調装置を冷房運転する場合、室内熱交換器５５が
蒸発器となって冷媒を蒸発させるものであるから、室内
温度が高い時には、蒸発器圧力が高くなり、したがって
コンプレッサ吸入圧力も高くなる。このため圧力レギュ
レータはスプールに作用する背面圧力を高くさせ、バイ
パス量を減じてコンプレッサ容量を増し、つまり冷房能
力を高めて室内温度を引下げる。

また冷房運転において、室内温度が低い時には、蒸発器
圧力が低（なり、したがってコンプレッサ吸入圧力も低
くなるので、圧力レギュレータはスプールに作用する背
面圧力を低くさせ、バイパス量を増加してコンプレッサ
容量を減じ、つまり冷房能力を低くする。したがって冷
房運転の場合は好都合である。

しかしながら、容量可変型コンプレッサを暖房運転に使
用する場合、つまり空調装置をヒートポンプとして使用
する場合、室外熱交換器５２が蒸発器となるので、大き
な暖房能力を必要とする外気温度が低い時には、蒸発器
圧力が低く、コンプレッサ吸入圧力も低くなるので、圧
力レギュレータはスプールに作用する背面圧力を低くさ
せ、バイパス量を増加してコンプレッサ容量を減じ、つ
まり暖房能力を低（する。すなわち、所望の暖房能力が
得られない。

外気濃度が高い時は、蒸発器圧力が高く、コンプレッサ
吸入圧力も高くなるので、圧力レギュレータはスプール
に作用する背面圧力を高くさせ、バイパス量を減じてコ
ンプレッサ容量を増し、つまり暖房能力を高くする。外
気温度が高い時は暖房能力は小さくてよいにも拘らずコ
ンプレッサ容量が大きくなり、不必要な動力を消費する
ことになる。

本発明の目的は、冷房運転する場合は、従来と同様に吸
入圧力を制御することによりコンプレッサ容量を制御す
るととともに、暖房運転時においては吐出圧力を導入し
てこの吐出圧力と吸入圧力のバランスによりコンプレッ
サ容量を制御する容量可変型コンプレッサの容器制御装
置を提供しようとするものである。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は、圧力レギュレータとして、ケーシング内にダ
イアフラムを有し、このダイアフラムにより区画された
第１の部屋を上記逃し弁の背面圧室と吸入室に接続する
とともに、この第１の芋に上記ダイアフラムに応動しか
つ上記背面圧室と吸入室の導通面積を調節する弁および
スプリングを設け、ダイアフラムにより区画された他の
部屋をピストンや他のダイアフラム等の可動壁によって
上記第１の室とダイアフラムを隔てて隣接する第２およ
び第３の苗に区画し、これら第２および第３の室に上記
可動壁を押すスプリングをそれぞれ設け、かつこれら第
２および第３の室を切換弁に接続し、この切換弁は上記
コンプレッサの吐出口に接続するように構成し、上記コ
ンプレッサの吐出圧力を上記切換弁により、第２および
第３の室に選択的に導入するようにしたことを特徴とす
る。

〔作用〕

このような本発明によると、冷房運転時には上記コンプ
レッサの吐出圧力を第３の室に導入することにより、圧
力レギュレータを従来と同様に機能させ、また、暖房運
転時には上記コンプレッサの吐出圧力を第２の苗に導入
することにより、第１の室に設けた弁を高圧で制御し、
これにより逃し弁に作用する背面圧力を制御して暖房能
力不足の場合はコンプレッサ容量を増し、暖り能力過剰
の場合はコンプレッサ容量を減じるようになる。

〔発明の実施例〕

以下本発明について、図面に示ず一実施例にもとづき説
明する。

第１図および第２図は可変容量コンプレッサの構造を示
し、１はコンプレッサ外形を形成する円筒状のシリンダ
であり、外側にディスチャージハウジング２が取付けら
れている。シリンダ１内にはシリンダ１の中心線より肩
心して［］−夕３が回転自在に配置されている。

上記シリンダ１と、ロータ３のフロント側端面にはフロ
ントプレート４が設けられているとともに、リヤ側端面
にはりャプレート５が設けられており、上記フロントプ
レート４どシリンダ１、およびリヤプレート５とシリン
ダ１はそれぞれ図示しないボルトにより固定されている
。

ロータ３には、このロータ３の中心を４通ずるベーン溝
が周方向に９０″離れて２か所設けられてあり、これら
ベーン溝にはベーン６・・・が摺動自在に挿入されてい
る。そしてこれらベーン６・・・と、シリンダ１の内壁
と、上記フロントプレート４およびリヤプレート５でか
こまれた空間には圧縮室Ａが区画形成されている。

また、ロータ３のフリント側端面にはフロントシャフト
７が一体に形成されており、リヤ側端面にはりャシャフ
ト８がボルト９により固定されている。そして、フロン
トシャフト７は、フロントプレート４に軸受１０を介し
て軸支されており、リヤシャフト８はリヤプレート５に
軸受１１を介して軸支されている。

フロントプレート４のさらにフロント側にはフロントハ
ウジング１２が配設されているとともに、リヤプレート
５のさらにリヤ側にはリヤハウジング１３が配設されて
おり、これらフロントハウジング１２、フロントプレー
ト４、シリンダ１、リヤプレート５およびリヤハウジン
グ１３は、これらを貫通するポル］−１４により相互に
固定されている。

そして、上記フロントプレート４と７０ントハウジング
１２の間に吸入室Ｂが形成され、シリンダ１とディスチ
ャージハウジング２の間に吐出室Ｃが形成され、さらに
リヤプレート５とリヤハウジング１３との間に油分離室
りが形成されている。油分離室りには、吐出冷媒中に含
まれるオイル成分を分離するオイルセパレータ１５が形
成されている。

フロントプレート４には吸入室Ｂの冷媒を圧縮室へに供
給する吸入孔１６が開設されているとともに、シリンダ
１には圧縮室Ａで加圧された冷媒を吐出室Ｃに供給する
吐出ボート１７が開口されている。吐出ボート１７には
吐出弁１８が設けられている。

さらに、リヤプレート５には吐出室Ｃの冷媒を油分離室
りに吐出するための連通孔１９が設けられており、また
、リヤハウジング１３には油分離室りに吐出された冷媒
を四方切換弁５１に供給するｌζめの吐出口２０が開設
されている。

フロントプレート４には、第３図にも模式的に示すよう
に、前記吸入室Ｂと圧縮室Ａを連通ずるバイパス孔２１
が設けられており、かつ、このフロントプレート４には
上記バイパス孔２１を開閉するバイパス弁としてのスプ
ール２２が設けられている。

スプール２２の一端には、吐出側として圧縮が完了もし
くは圧縮途中の圧縮室Ａの高圧が高圧導入孔２３を介し
て導入されるコントロール室２４が形成され、他端には
スプリング２５が配置されている。そして、コントロー
ル室２４の圧力とスプリング２５の付勢力の釣合いによ
りスプール２２の位置が制御され、バイパス孔２１の開
口度が調整される。

上記圧縮室Ａの高圧を導入するコントロール室２４内の
圧力は、圧力レギュレータ３０により制御される。圧力
レギュレータ３０は第１図に示すように、フロントプレ
ート４とリヤプレート５の間に設置されており、したが
って本実施例の容量可変型コンプレッサは圧力レギュレ
ータ内蔵式、換言すれば自己制御式と称される。

圧力レギュレータ３０の詳細は第４図に示し、これにも
とづき説明する。

圧力レギュレータ３０は、第１のハウジング３１および
第２のハウジング３２によって外形が形成されており、
これら第１、第２のハウジング３１．３２の接合面にダ
イアフラム３３が挟持されている。このダイアフラム３
３の表裏面にはそれぞれ押え板３４゜３５が配置されて
いる。

上記第１のハウジング３１とダイアフラム３３とに囲ま
れることにより形成される第１至３６は、第１通路３７
および第２通路３８により、それぞれ前記吸入室Ｂおよ
びコントロール室２４に連通している。

第２通路３８には、この通路の開閉を行うボール弁３９
が配置され、このボール弁３９はスプリング４゜および
上記押え板３４を介してダイアフラム３３の動きに連動
するように連結されている。

上記第２のハウジング３２とダイアフラム３３とに囲ま
れる空間は、可動壁として摺動自在に嵌挿したピストン
４１により、第２至４２および第３至４３に区画されて
いる。

ダイアフラム３３とピストン４１の間の第２至４２には
スプリング４４が収容されており、このスプリング４４
の一端は押え板３５を介してダイアフラム３３に連結さ
れており、他端はピストン４１に固定されている。

第２のハウジング３２の端壁とピストン４１の間の第３
室４３には、他のスプリング４５が収容されており、こ
のスプリング４５の一端はピストン４１に固定されてい
るとともに他端は第２のハウジング３２の端壁に固定さ
れている。

これによりピストン４１は、スプリング４゛４および４
５の付勢力ならびに第２室４２および第３室４３の圧力
バランスに応じて移動されるようになっている。

ピストン４１の移動量は第２のハウジング３２の内面に
形成したストッパ４６および４７により規制される。

上記第２室４２および第３室４３には、それぞれ通路４
８および４９が連通されており、これら通路４８および
４９は三方切換弁６０に接続されてぃ眞。三方切換弁６
０は通路６１を介して、前述した吐出口２ｏに接続され
ている。

なお、６２は大気圧開放通路であるが、この大気圧開放
通路６２を文字通り大気に開放すると、冷媒が大気に放
出される不具合を招くので、大気圧を保ちながら冷媒の
放出を防止する、例えばベローフラム６３を備えている
。

このような構成のコンプレッサ５０は、第５図に示すよ
うな冷媒回路に接続されて使用される。

このような実施例の作用を説明する。

エンジンの駆動力がフロントシャフト７に伝わるとフロ
ントシャフト７は回転し、同時にロータ３もシリンダ１
内で回転する。この回転により圧縮ＷＡの容積が変化し
、容積が増加する部位ではフロントハウジング１２の吸
入室Ｂから吸入孔１６を通じて冷媒を圧縮室Ａに吸入す
る。この冷媒はロータ３の回転に伴って圧縮室Ａが容積
を減じる部位で圧縮され、吐出ボート１７および吐出弁
１８を経て吐出室Ｃに吐出される。

吐出室Ｃの冷媒は連通孔１９から油分離空りに供給され
、ここで油成分を分離して吐出口２０から四方切換弁５
１に送り出される。

コンプレッサが起動する際には、自動車用エンジンに大
きな衝撃を与えないように、その起動負荷を低減するこ
とが望ましい。このため、起動時にはバイパス孔２１を
開いて圧縮機の吐出容量を小ざくしておく必要がある。

本実施例の場合、起動時には、スプール２２の前後面に
圧力差が生じていないため、スプール２２はスプリング
２５により押されてバイパス孔２１は全開になっており
、起動時の負荷が小さくなり衝撃を低減している。

しかして上記冷媒回路を冷房運転する場合について説明
すると、車掌内のスイッチ（図示しない）を冷房に切換
ると、三方切換弁６０が切り換えられて第３室４３がコ
ンプレッサ５０の吐出口２０に接続され、この際第２至
４２は大気圧に開放される。

この状態では、ピストン４１が第４図の実線で示すよう
にストッパ４６に当たって停止される。したがってボー
ル弁３９の開度は、第１の室３６に導かれる吸入πＢか
らの吸入冷媒の圧力と、スプリング４０および４４の押
圧力の釣合いで決定される。

ここで、冷房運転時の冷房負荷が高い時には、蒸発器と
なる室内熱交換器５５での蒸発器圧力が高くなり、した
がってコンプレッサ吸入圧力も高くなる。このため圧力
レギュレータ３０における第１の室３６に導かれる吸入
室Ｂからの吸入冷媒の圧力が高く、ダイアフラム３３を
図示の右側に変位させるからボール弁３９開度が小さく
なる。このため、通路３８から通路３７を通じて吸入掌
Ｂ１．：逃される冷媒量が少なくなり、コントロール￥
２４の圧力が増し、スプール２２の背面圧力が高くなっ
てバイパス孔２１の開口量を減らす。この結果、バイパ
ス量が減じられコンプレッサ容量が増し、つまり冷房能
力を高めて室内温度を引下げる。

一方、冷房運転時の冷房負荷が低い時には、蒸発器とな
る変向熱交換器５５での蒸発器圧力は低く、したがって
コンプレッサ吸入圧力も低くなる。このため圧力レギュ
レータ３０における第１の至３６に導かれる吸入圧力が
低く、ダイアフラム３３を図示の左側に変位させるから
ボール弁３９開度を大きくし、通路３Ｂから通路３７を
通じて吸入室Ｂに逃される冷媒量を多くする。したがっ
てコントロール室２４の圧力を減じ、スプール２２の背
面圧力が低くなってバイパス孔２１の開口量が増大する
。この結果、バイパス量が増えるからコンプレッサ容量
は低くなり、冷房能力を低めて室内温度を最適な温度に
維持する。

次に、上記冷媒回路を暖房運転する場合について説明す
ると、車掌内のスイッチ（図示しない）を暖房に切換え
ると、三方切換弁６０も切り換えられて第２空４２がコ
ンプレッサ５０の吐出口２０に接続され、この際第３空
４３は大気圧に開放される。

この状態では、ピストン４１が第４図の想像線で示すよ
うにストッパ４７に当たって停止される。したがってボ
ール弁３９の開度は、第１の至３６に導かれる吸入室Ｂ
からの吸入冷媒の圧力と、第２室４２に導入されるコン
プレッサ５０の吐出圧力と、スプリング４０および４４
の押圧力の釣合いで決定される。

すなわち、ボール弁３９の開度を制御する力は、上記冷
房の場合に比較してコンプレッサ５０の吐出圧力が作用
する分だけ変化されている。

ここで、暖房運転時の外気温度が低い時には暖房負荷が
大きい）、蒸発器となる室外熱交換器５２での蒸発器圧
力が低く、コンプレッサ吐出圧力も低い。この場合、圧
力レギュレータ３０のダイアフラム３３に作用する力は
、スプリング４４が伸びていることおよびコンプレッサ
５０の吐出圧力が低いため、力のバランスにより、ダイ
アフラム３３を図示の右側に変位させ、ボール弁３９開
度を小さくする。このため、通路３８から通路３７を通
じて吸入室Ｂに逃される冷媒量が少なくなり、コントロ
ール室２４の圧力が増し、スプール２２の背面圧力が高
くなってバイパス孔２１の開口量を減らす。この結果、
バイパス量が減じられコンプレッサ容量が増し、つまり
暖房能力を高めて室内温度を引上げる。

一方、暖房運転時の外気温度が高い時には、蒸発器とな
る室外熱交換器５２での蒸発器圧力は高く、したがって
コンプレッサ吐出圧力も高くなる。このためダイアフラ
ム３３を図示の左側に変位させるからボール弁３９開度
を大きくし、通路３８から通路３７を通じて吸入室Ｂに
逃される冷媒値を多くする。

したがってコントロール室２４の圧力を減じ、スプール
２２の背面圧力が低くなってバイパス孔２１の開口量が
増大する。この結果、バイパス量が増えるからコンプレ
ッサ容量は低くなり、暖房能力を低める。

以上のことより、冷房時には、第６図に示すような低圧
の吸入圧力で運転制御することができるとともに、暖房
時には第７図に示すような高圧の吐出圧力で運転制御す
ることができる。

なお、上記実施例では可動壁としてピストン４１を使用
した場合について説明下が、本発明はピストン４１の代
わって他のダイアフラムであってもよい。

〔発明の効果〕

以上述べたように本発明によると、冷房運転時にはコン
プレッサの吐出圧力を第３の室に導入することにより、
圧力レギュレータを従来と同様に機能させ、また、暖房
運転時には上記コンプレッサの吐出圧力を第２の室に導
入することにより、第１の至に設けた弁を高圧の圧力で
制御し、これにより逃し弁に作用プる背面圧力を制御し
て暖房能力不足の場合はコンプレッサ容量を増し、Ｉｌ
！房能力過剰の場合はコンプレッサ容量を減じるように
なる。したがって冷房および暖房のいづれの運転に対し
ても良好な制御が可能になる。

【図面の簡単な説明】 図面は本発明の一実施例を示し、第１図は容は可変型コ
ンプレッサの断面図、第２図は第１図中ｆｆ−ＩＩ線の
断面図、第３図はバイパス孔およびスプールの構成を示
す説明図、第４図は圧力レギュレータの断面図、第５図
は冷媒回路の欄成図、第６図および第７図は特性図であ
る。 １・・・シリンダ、３・・・ロータ、Ａ・・・圧縮室、
Ｂ・・・吸入室、２０・・・吐出口、２１・・・バイパ
ス孔、２２・・・スプール（逃し弁）、２４・・・コン
トロール苗　（背面圧室）、３０・・・圧力レギュレー
タ、５０・・・容量可変型コンプレッサ、３１．３２・
・・ケーシング、３３・・・ダイアフラム、３６・・・
第１の部屋、３９・・・ボール弁、４０・・・スプリン
グ、４１・・・ピストンく可動壁）、４２・・・第２の
室、４３・・・第３の室、４４．４５・・・スプリング
、６０・・・切換弁。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　圧縮室と吸入室を結ぶバイパス孔を逃し弁により開閉
   し、この逃し弁に作用する背面圧を圧力レギュレータで
   制御して上記逃し弁の変位によりバイパス孔の開度を調
   整することにより容量を制御する容量可変型コンプレッ
   サにおいて、圧力レギュレータは、ケーシング内にダイ
   アフラムを有し、このダイアフラムにより区画された第
   １の部屋を上記逃し弁の背面圧室と吸入室に接続すると
   ともに、この第１の室に上記ダイアフラムに応動しかつ
   上記背面圧室と吸入室の導通面積を調節する弁およびス
   プリングを設け、上記ダイアフラムにより区画された他
   の部屋を可動壁により上記第１の室とダイアフラムを隔
   てて隣接する第２および第３の室に区画し、これら第２
   および第３の室に上記可動壁を押すスプリングをそれぞ
   れ設け、かつこれら第２および第３の室を切換弁に接続
   し、この切換弁は上記コンプレッサの吐出口に接続し、
   上記コンプレツサの吐出圧力を上記切換弁により、第２
   および第３の室に選択的に導入するようにしたことを特
   徴とする容量可変型コンプレッサの容量制御装置。