JPS6325192B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、車両空調用の圧縮機に関するもので
ある。

第１２図は蒸気圧縮式冷凍法の冷凍サイクルを
示しており、この冷凍サイクルの作用は次の通り
である。すなわち、圧縮機１０１を出た高圧の圧
縮ガス（冷媒）は凝縮機１０２で冷却されて液化
したのち受液器１０３にためられる。液化された
冷媒は膨張弁１０４によつてその流量を制御され
るとともに、蒸発し易い状態にまで圧力を低下さ
れたのち、蒸発器１０５内で蒸発し、このときの
蒸発熱によつて回りの空気（車室内の空気）を冷
却する。そして蒸発器１０５内で気化した冷媒は
圧縮機１０１に吸入され、以下上記作用が繰り返
される。このような冷凍サイクルを行う蒸気圧縮
式冷凍法においては、冷房負荷の小さいとき、す
なわち車室内温度が低下したときには、蒸発器１
０５内の冷媒の圧力および温度が低下しそれに伴
い蒸発器１０５が氷着現象を起して性能が低下す
るという不具合を生ずることがある。そのため、
従来はこのような不具合を除去すべく次のような
対策を講じている。

クラツチサイクル方式 この方式は、蒸発器通過後の空気温度を検知し
て圧力スイツチ１０６をON、OFFすることによ
り、空気温度の高低に対応して圧縮機１０１の電
磁クラツチ１０７を継断するようにしたもの、す
なわち冷房負荷が小さくなつたときには圧縮機１
０１を一時的に休止させるようにしたものである
が、この方式の場合は電磁クラツチ１０７の使用
頻度が高いために該クラツチ１０７の寿命を縮め
易く、また電磁クラツチ１０７を継いだときのシ
ヨツクで走行フイーリングが悪い等の問題があ
る。

EPR（蒸発圧力調整器）サイクル方式 この方式は、蒸発器１０５の出口に蒸発圧力調
整器１０８を設け、冷房負荷が小さくなつたとき
には蒸発圧力調整器１０８により冷媒の流量を絞
つて蒸発器１０５内の冷媒の圧力を設定圧（約２
Kg／cm²）に保つようにしたものである。すなわ
ち、第１３図は蒸発圧力調整器１０８を示してお
り、冷房負荷が大きく、蒸発器１０５内の圧力が
比較的高いときには通孔１０９の前後の圧力差に
より絞り弁１１０が通孔１０９を大きく開放して
いるため、蒸発器１０５から出た冷媒は通孔１０
９を通つて圧縮機１０１側へ流れるが、冷房負荷
が小さくなつて、蒸発器１０５内の圧力が低下す
ると、スプリング１１１により絞り弁１１０が通
孔１０９を閉止する向きに移動するため、蒸発器
１０５内の圧力が設定値以下にならないように制
御される。ただし、絞り弁１１０が閉じても回路
が完全に遮断されないようバイパス通路１１２が
設けられており、わずかに冷媒は流れる。

ところが上記方式の場合は、蒸発圧力調整器１
０８によつて冷媒の流量が絞られただけであるの
で、冷媒は僅かではあるが流れている。従つて、
蒸発圧力調整器１０８から圧縮機１０１へ流れる
冷媒の圧力および温度が非常に低い状態のものが
流れることになり、そのため前記冷媒が蒸発器１
０５近傍の蒸発器圧力調整器１０８から圧縮機１
０１へ、さらに圧縮機１０１内いの吸入通路を流
れる際に熱を受け易く、過熱度の割合が高くな
る。すなわち、圧縮機１０１の圧縮室に吸入され
る冷媒は非常に過熱度の高いものとなる。その結
果、吐出温度が高められ同時に圧縮機温度も高く
なつて焼き付きを起こし易くなり、また、圧縮機
１０１の吸入側と吐出側との温度差が非常に大き
くなつて歪みを生起するなどの問題がある。

本発明は、冷房負荷の大小に応じて能力を変化
させることができ、特に冷房負荷の小さいときに
おける蒸発器内の冷媒の圧力および温度の低下を
防止できる新規な圧縮機を提供し、上述した従来
方式の不具合を除去しようとするものである。

以下、本発明を具体化した図示の実施例につい
て詳述する。まず、ベーン式圧縮機に実施した第
１の実施例を第１図〜第５図を参照して説明す
る。図において１Ｆはフロントハウジング、１Ｃ
はセンタハウジング、１Ｒはリヤハウジングをそ
れぞれ示している。２Ｆ，２Ｒは円盤状に形成さ
れたフロント側およびリヤ側のエンドプレート
で、両エンドプレート２Ｆ，２Ｒはセンタハウジ
ング１Ｃの端面に密接された状態でそのボス部が
フロントハウジング１Ｆ、リヤハウジング１Ｒ内
に軸受３を介して回転可能に支持れるとともに、
ハウジング中心から適当に偏心した位置に貫挿さ
れた駆動軸４に嵌着されている。センタハウジン
グ１Ｃと両エンドプレート２Ｆ，２Ｒとで囲まれ
る円形空間内には中空筒状のロータ５がその外周
面の一部をセンタハウジング１Ｃの内周面の一部
と接するようにハウジングに対し偏心（エンドプ
レートおよび駆動軸とは同心）して収容され、そ
してこのロータ５の外周面とセンタハウジング１
Ｃの内周面と両エンドプレート２Ｆ，２Ｒとで囲
まれた空間が冷媒ガスの圧縮室６とされている。
なお、ロータ５は通しボルト（図示しない）によ
りエンドプレート２Ｆ，２Ｒに固着されている。

ロータ５には本実施例では４枚のベーン７が等
間隔で放射状にかつ摺動可能に設けられ、各ベー
ン７は外端部がセンタハウジング１Ｃの内周面と
良好に密接するように、ロータ５の筒孔５ａ内に
収容された弾性リング８により内端部を弾性的に
支持されている。９はフロントハウジング１Ｆと
フロント側のエンドプレート２Ｆとで囲まれた低
圧室、また１０はリヤハウジング１Ｒとリヤ側の
エンドプレート２Ｒとで囲まれた低圧室であり、
両低圧室９，１０はそれぞれセンタハウジング１
Ｃに形成されかつ帰還冷媒の吸入孔１１を有する
吸入室１２と連通孔１３を介して連通されてい
る。また、吸入室１２は前記圧縮室６と吸入口１
４を介して連通されている。１５は吐出バルブを
示し、１６は吐出孔を示している。なお、圧縮室
６におけるブローバイガスは図示矢印の如くベー
ン７の摺動面を経てロータ５の筒孔５ａ内に流出
したのち、両エンドプレート２Ｆ，２Ｒの駆動軸
４との嵌合面の一部に形成された通溝１７を経て
フロントおよびリヤの低圧室９，１０内へ流れ、
さらにその後は前記連通孔１３を経て吸入室１２
内に流入するようになつており、従つて低圧室
９，１０と吸入室１３の圧力はほとんど等しい。

１８は圧縮室６内の冷媒ガスの一部が吸入室１
２へ逃げることを可能とするために、センタハウ
ジング１Ｃに設けられた逃し通路であり、圧縮行
程の始点近くに設けられている。逃し通路１８
は、フロント側とリヤ側との両低圧室９，１０を
連通する如く貫設された円形の横孔１９と、この
横孔１９を圧縮室６に連通させる逃し孔２０と、
横孔１９を吸入室１３に連通させる通孔２１とか
らなり、逃し孔２０と通孔２１とは同一線上に配
設されている。そして、前記逃し通路１８におけ
る横孔１９内には該通路１８を冷房負荷に対応し
て開閉することにより圧縮機の能力、換言すれば
冷房能力を変化させるための吸入圧力調整器２２
が組み込まれている。すなわち、吸入圧力調整器
２２は一端にねじ２３を有しこのねじ２３により
センタハウジング１Ｃに固定された伸縮自在なベ
ローズ２４と、横孔１９内に摺動可能に嵌入され
るとともに一端がベローズ２４の他端に当接また
は固着されかつ他端がリヤ側の低圧室１０と対面
しているスプール２５とから構成されており、そ
して吸入圧力、すなわち低圧室１０内の圧力が設
定圧（約２Kg／cm²）以上のときには、該圧力によ
つてスプール２５がベローズ２４を縮めて図示左
方へ移動しその大径部２５ａにより逃し孔２０お
よび通孔２１を閉止し、また吸入圧力が設定圧以
下のときには、ベローズ２４の伸びによつて図示
右方へ移動してその小径部２５ｂにより逃し孔２
０と通孔２１とを開放するように設定されてい
る。なお、ベローズ２４を伸張させる手段として
はベローズ２４内に一定圧力のガスを封入しても
よく、またベローズ自体に復元力を持たせ中を真
空としてもよい。また、吸入圧力に対するベロー
ズ２４の伸張力は前記ねじ２３のねじ込み量を加
減することにより簡単に調整できる。なお、スプ
ール２５の移動量はねじ２３とスプール２５間に
介在したスリーブ２６ａと、横孔１９の端部に設
けたストツパ２６ｂとにより規制されている。

本実施例は上述のように構成したものであり、
以下その作用を説明する。駆動軸４と共にエンド
プレート２Ｆ，２Ｒ、ロータ５およびベーン７が
回転されると、蒸発器１０５から吸入室１２に帰
還した冷媒ガスは吸入口１４より圧縮室６内に吸
入されるとともにベーン７により圧縮されて吐出
孔１６より高圧の圧縮ガスとして凝縮機１０２側
へ送り出される。

この場合、冷房負荷が大きく吸入圧力が設定圧
以上のときには低圧室１０内の圧力も設定圧より
も高いため、前述したようにスプール２５が逃し
孔２０および通孔２１を閉止しており、従つて圧
縮機は普通に運転されその能力を充分に発揮す
る。

しかるに、冷房負荷が小さくなりそれに伴い吸
入圧力が低下して設定圧以下になつたときには、
低圧室１０内の圧力も設定圧以下に低下するた
め、ベローズ２４が伸張しスプール２５が図示右
方へ移動して逃し孔２０および通孔２１を開放す
る（第４図および第５図参照）。従つて、圧縮室
６と吸入室１２とが連通され、圧縮室６内の冷媒
ガスの一部が圧縮行程の初期の段階において吸入
室１２へ逃げることになる。このため、圧縮機の
能力が低下し、蒸発器１０５側からの冷媒ガスの
吸入量が減少して吸入圧力の低下が防止される。

すなわち、本実施例の圧縮機は圧縮室６と吸入
室１２とを逃し通路１８によつて連通し、該連通
１８を吸入圧力調整器２２により吸入圧力の大小
に応じて開閉することにより、冷房負荷に応じて
圧縮機の能力を変化させて吸入圧力が必要以上に
低下しないようにしたものであり、冷房負荷が小
さいときにおける逃し孔２０に開度は吸入圧力が
設定圧を大きく下回ることのないように自動的に
バランスされる。

なお、上述の実施例ではエンドプレート２Ｆ，
２Ｒとロータ５とを一体状とした形式のベーン式
圧縮機について説明したが、別体形式のものにも
適用できることは勿論である。

つぎに、本発明を斜板式圧縮機に実施した第２
の実施例について第６図〜第９図を参照して説明
する。まず、斜板式圧縮機について簡単に説明す
ると、図において３１，３１はフロント側および
リア側のシリンダブロツクであり、両シリンダブ
ロツク３１，３１の外端部にはそれぞれ吸入室３
２，３２および吐出室３３，３３を有するシリン
ダブロツク３４，３４がバルブプレート３５，３
５を介して取り付けられている。シリンダブロツ
ク３１，３１は円周方向に等間隔で配設された３
個のシリンダボア３６と、このシリンダボア３６
間に形成された吸入通路３７、吐出通路３８およ
び油溜室３９を有しており、図示はしないが吸入
通路３７は吸入室３２，３２と連通され、吐出通
路３８は吐出室３３，３３と連通され、また油溜
室３９は孔４０によつて吸入室３２，３２と連通
されている。前記各シリンダボア３６内にはそれ
ぞれピストン４１が摺動自在に嵌入され、各ピス
トン４１はシリンダブロツク３１，３１の中心に
貫通され軸受４２，４２にて支持された駆動軸４
３に取り付けられた斜板４４に対し、ボール４
５，４５およびシユー４６，４６を介して係留さ
れていて、斜板４４の回転に伴いシリンダボア３
６内を往復動される。なお、４７，４７は吸入
口、４８，４８は吐出口である。

上記の如く構成された斜板式圧縮機において、
シリンダブロツク３１，３１の軸支承部分３１
ａ，３１ａには、圧縮室（この実施例ではシリン
ダボア３６内の圧縮行程側）の冷媒ガスの一部
を、吸入室（この実施例ではシリンダボア３６の
吸入行程側、油溜室３９および斜板室４９等の低
圧側）へ逃がすことを可能とするための逃し通路
５０，５０が設けられている。この逃し通路５
０，５０は、斜板４４を挾んだ前後位置において
シリンダブロツク３１，３１の駆動軸４３との嵌
合面にそれぞれ形成された適当な大きさの横孔５
１，５１と、両横孔５１，５１をそれぞれシリン
ダボア３６に連通させる逃し孔５２，５２と、両
横孔５１，５１を油溜室３９に連通させる通孔５
３，５３とからなり、逃し孔５２，５２はピスト
ン４１がトツプ位置にあるときは斜板室４９と連
通される。なお、斜板室４９は導油孔５４によつ
て油溜室３９に連通されている。しかして、逃し
通路５０，５０における横孔５１，５１内には、
前述した第１の実施例と同様に逃し通路５０，５
０を開閉するためのベローズ５５，５５とスプー
ル５６，５６とからなる吸入圧力調整器５７，５
７が組み込まれており、スプール５６，５６はそ
の端面に吸入室３２，３２の圧力をシリンダブロ
ツク３１，３１と駆動軸４３との嵌合面の隙間を
通して受けている。ただし、この実施例ではスプ
ール５６，５６は環状に形成されており、その移
動量はベローズ５５，５５のねじ５８，５８とス
プール５６，５６との間に介在されたスリーブ５
９，５９と、シリンダブロツク３１，３１に１体
に形成されたストツパ６０，６０とによつて規制
されている。

本実施例は上述のように構成したものであり、
従つて冷房負荷が大きく吸入室３２，３２内の圧
力、すなわち吸入圧力が設定圧以上のときには、
該圧力によつてスプール５６，５６がそれぞれベ
ローズ５５，５５を押し縮めて移動し第８図に示
すようにその大径部５６ａ，５６ａにより逃し孔
５２，５２および通孔５３，５３を閉止するた
め、圧縮機は普通に運転され充分に能力が発揮さ
れる。

しかるに、冷房負荷が小さくなりそれに伴い吸
入圧力が設定圧以下になると、該圧力に打ち勝つ
てベローズ５５，５５が伸張し、それに伴いスプ
ール５６，５６が移動して第９図に示すようにそ
の小径部５６ｂ，５６ｂにより逃し孔５２，５２
および通孔５３，５３を開放する。このことによ
り、フロント側およびリヤ側においてそれぞれ各
逃し孔５２，５２および通孔５３，５３は相互に
連通することとなるが、この場合３個のシリンダ
ボア６６内におけるピストン４１の各位置関係
は、１つがトツプ位置にあるときに、他の１つが
圧縮行程にあり、さらに他の１つが吸入行程にあ
るので、フロント側およびリヤ側においてそれぞ
れ逃し孔５２，５２の１つは圧縮行程のシリンダ
ボア３６Ａと通じ、他の１つは吸入行程のシリン
ダボア３６Ｂと通じ、さらに他の１つは斜板室４
９と通じることになる。このため、第７図に矢印
で示す如く、圧縮行程におけるシリンダボア３６
Ａ内の冷媒ガスの一部は吸入行程のシリンダボア
３６Ｂおよび斜板室４９さらに油溜室３９内へそ
れぞれ逃げ、それに伴い圧縮機の能力が低下され
かつ吸入圧力の低下が防止される。

つぎに、本発明をクランク式圧縮機に実施した
第３の実施例について第１０図および第１１図を
参照して説明する。本実施例は竪型２気筒のもの
を示し、シリンダブロツク６１（またはクランク
ケース）の上端面には吸入室６２および吐出室６
３を備えたシリンダハウジング６４がバルブプレ
ート６５を介して固定されており、前記シリンダ
ブロツク６１に形成されたシリンダボア６６内に
上下動可能に嵌入されたピストン６７はクランク
軸６８の回転により連接ロツド６９を介して往復
動される。シリンダブロツク６１にはシリンダボ
ア６６を取り囲む如くして吸入室７０が形成さ
れ、この吸入室７０は孔７１によつてシリンダハ
ウジング６４の吸入室６２と通じている。７２は
吸入室６２とシリンダボア６６とをつなぐ吸入
口、７３は吐出室６３とシリンダボア６６とをつ
なぐ吐出口である。

上記の如く構成されたクランク式圧縮機におい
て、シリンダブロツク６１におけるボア挾間の一
部には、圧縮行程時におけるシリンダボア６６内
の冷媒ガスの一部を吸入室側へ逃がすことを可能
とするための逃し通路７４が設けられており、こ
の逃し通路７４はシリンダブロツク６１に上下方
向に貫通された縦孔７５と、該縦孔７５を両シリ
ンダボア６６に連通させる逃し孔７６と、縦孔７
５を吸入室７０に連通させる通孔７７とからな
る。しかして、縦孔７５内には前述した実施例と
同様に吸入圧力に応じて逃し通路７４を開閉する
ためのベローズ７８とスプール７９とからなる吸
入圧力調整器８０が組み込まれており、スプール
７９はその上面に孔８１を通して吸入室６２の圧
力を受けている。なお、スプール７９の移動量
は、ベローズ７８を固定しているねじ８２とスプ
ール７９との間に介在されたスリーブ８３と、縦
孔７５の上部に嵌着したスリーブ８４とにより規
制されている。

本実施例は上述のように構成したものであり、
従つて冷房負荷が大きく吸入室６２，７０内の吸
入圧力が設定圧より大きい状態にあつては、図示
の如く該圧力によりベローズ７８が押し縮められ
スプール７９の大径部７９ａにより逃し孔７６お
よび通孔７７が閉止されているため、圧縮機は普
通に運転され充分な能力が発揮される。

しかるに、冷房負荷が小さくなつて吸入室６
２，７０内の吸入圧力が設定圧よりも低下した場
合には、ベローズ７８が吸入圧力に打ち勝つて伸
張し、それに伴いスプール７９が図示状態から上
方へ移動しその小径部７９ａにより逃し孔７６お
よび通孔７７を開放するため、圧縮行程時におい
てシリンダボア６６内の冷媒ガスの一部が吸入室
７０または吸入行程中の他のシリンダボア６６内
へ逃げ、このことにより圧縮機のの能力が低下さ
れかつ吸入圧力の低下が防止される。

なお、上述した各実施例において、冷房負荷が
小さくなつたときの圧縮機の能力低下の程度は、
逃し孔２０，５２，７６をどこに選定するかによ
つて決まるものであり、シリンダボアのトツプ位
置に近づけるほど能力を大きく低下できるが、ト
ツプ位置に近いほど逃し通路１８，５０，７４に
は高い圧力がかかり正常運転時にガス漏れを生じ
易くなるため、逃し孔２０，５２，７６の位置の
選定については充分な注意が必要である。また、
逃し孔２０，５２，７６から吸入室側へ逃がず冷
媒ガスは、直にスプール２５，５６，７９の端面
に至らせることなく他部を迂回して吸入室へ流れ
るように構成することが望ましく、このようにす
ることによつてスプール２５，５６，７９の端面
に作用する圧力の変動（脈動）を減少することが
できる。

以上詳述したように、本発明は圧縮室と吸入室
とを冷媒ガスの逃し通路によつて連通するととも
に、この逃し通路に組み込んだ吸入圧力調整器に
よつて、吸入圧力が設定圧以上のときには逃し通
路を閉止し、吸入圧力が設定圧以下のときには逃
し通路を開放して圧縮室内の冷媒ガスの一部を吸
入室へ逃がすようにしたものであり、従つて本発
明によれば冷房負荷に応じて圧縮機の能力を自動
的に変化させることができるため、冷凍回路にお
ける蒸発器の氷着現象を未然に防止し得ることは
勿論のこと、前述したクラツチサイクル方式を併
用してもクラツチの使用頻度が非常に少くなつて
その延命化が図られ、しかも蒸発器から圧縮機の
吸入室間における冷媒ガスの圧力および温度が低
いことに起因する高い過熱度状態を防止できるた
め、従来のEPRサイクル方式に見られる圧縮機
の異常過熱による焼き付きや歪みの発生を未然に
防止し得る等の効果を奏する。

また本発明は、圧縮室内における圧縮途上の圧
縮ガスを吸入室へ逃がす方式であることから、例
えば吐出後の圧縮ガスを吸入系へ逃がす方式に比
較して、動力損失を少なくし得るとともに、圧縮
効率の低下を防ぐことができる。

また、本発明は逃し通路に、弾性部材と吸入圧
力とによつてスプールを摺動させて通路の開閉を
行なうように構成した吸入圧力調整器を設けて、
言わば吸入圧力調整器自体が冷房負荷を直接検知
して通路の開閉を行なう方式としたので、冷房負
荷の検知手段と通路開閉手段とを別々に構成する
形式に比較して構成上の簡素化が計られるととも
にコストの低減に大きく役立つものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例を示すベーン式
圧縮機の正断面図、第２図は第１図におけるＡ―
Ａ線断面図、第３図は第１図におけるＡ―Ｂ線断
面図、第４図は逃し通路の開放時を示す正断面
図、第５図は同じく逃し通路の開放時を示す側断
面図、第６図は本発明の第２の実施例を示す斜板
式圧縮機の側断面図、第７図は同じく斜板式圧縮
機の正断面図（ただしピストンは省略）、第８図
および第９図は要部を示す拡大断面図（ただし駆
動軸は省略）、第１０図は本発明の第３の実施例
を示すクランク式圧縮機の縦断面図、第１１図は
第１０図におけるＣ―Ｃ線断面図、第１２図は蒸
気圧縮式冷凍法の冷凍サイクルを示す説明図、第
１３図は蒸発圧力調整器を示す断面図である。 ６……圧縮室、９，１０……低圧室、１２……
吸入室、１８，５０，７４……逃し通路、１９，
５１……横孔、７５……縦孔、２０，５２，７６
……逃し孔、２１，５３，７７……通孔、２２，
５７，８０……吸入圧力調整器、２４，５５，７
８……ベローズ、２５，５６，７９……スプー
ル、３６……シリンダボア、３９……油溜室、４
９……斜板室、６２，７０……吸入室、６６……
シリンダボア。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 圧縮室内の冷媒ガスの一部を圧縮行程の途中
   で吸入室へ逃がすことを可能とするための逃し通
   路により圧縮室と吸入室とを連通し、この逃し通
   路には、通路開閉のために摺動されるスプール
   と、このスプールを常に通路開放側に押圧付勢す
   る弾性部材とからなる吸入圧力調整器を設け、冷
   房負荷が大きく吸入圧力が設定圧以上のときには
   吸入圧力により前記スプールを移動させて逃し通
   路を閉止し、冷房負荷が小さく吸入圧力が設定圧
   を下回つたときには前記弾性部材によりスプール
   を移動させて逃し通路を開放することにより圧縮
   能力を変えるようにした圧縮機。