WO2000047896A1 - Regulateur de pression de carter pour compresseur a deplacement variable - Google Patents

Description

明細書 容量可変型圧縮機のクランク圧制御機構 技術分野 本発明は、 クランク室内の圧力に応じて吐出容量を変更する容量可変型圧縮機 におけるクランク圧制御機構に関する。 冃景技術 一般に容量可変型斜板式圧縮機では、 斜板の傾角がクランク室内の圧力 （クラ ンク圧 P c ) に応じて変化する。 圧縮機の吐出容量は斜板の傾角に応じて変更さ れる。 従来からクランク圧 P cの制御方法としては、 吐出室からクランク室への 冷媒ガスの流入量を入れ側制御弁によつて制御する入れ側制御がある。 入れ側制 御では、 クランク圧 P cを増大させることにより斜板の傾角を小さく して圧縮機 の吐出容量を低下させる。 従来の入れ側制御では、 例えば、 圧縮機の吐出容量を 最大容量から最小容量に即座に変更し、 その後も最小容量を維持する場合、 閉じ られた入れ側制御弁を全開し、 その後も入れ側制御弁の全開を維持しなければな らない。 ところが、 入れ側制御弁の全開状態が維持された場合、 クランク圧 P cが必要 以上に増大する、 言い換えれば、 クランク圧 P cが予め定められた目標値より増 大する。 クランク圧 P cが過度に高すぎると、 ビス トンが上死点に達したときに、 ビストンの端面がバルブプレートに衝突するという不具合が生じる。 かかる不具合を未然に防止するために、 入れ側制御弁の開放時でも、 クランク 圧 P cが必要以上に高まることがないように、 クランク室のガスを吸入室に放出 する抽気通路に径がやや大きめの固定絞りを配設し、 クランク室から吸入室への 放圧を常時確保する設計がしばしば採用されている。 しかしながら、 圧縮機の吐出容量を最小に維持するためには、 クランク室から 抽気通路を介して吸入室へ流出する冷媒ガスの量を上回る量の冷媒ガスを、 吐出 室からクランク室へ供給し続ける必要がある。 これは、 冷媒ガスが吐出室からク ランク室を通って吸入室へ垂れ流しされることを意味する。 その結果、 圧縮され た冷媒ガスが無駄遣いされ、 圧縮機の運転効率が低下する。 一方、 圧縮機の吐出容量を最大容量から最小容量に変更する （即ち、 斜板の傾 角を最大傾角から最小傾角に変化させる） とき、 斜板の傾角を迅速に変更させる 必要がある。 従って、 クランク圧 P cが、 斜板の最大傾角位置に対応する低い値 から、 斜板を最小傾角位置に移行させるのに必要な高い値に達するまでの間は少 なく とも、 入れ側制御弁を全開にしておくことが好ましい。 発明の開示 本発明の目的は、 圧縮機の吐出容量を迅速に最小の吐出容量へと変更すること ができ、 かつ最適な効率で運転することができる容量可変型圧縮機のクランク圧 制御機構を提供することにある。 上記の目的を達成するために、 本発明は、 クランク室内の圧力に応じて容量 を変更する容量可変型圧縮機を提供する。 その圧縮機は、 吐出圧で満たされた吐 出圧領域と、 吐出圧領域からクランク室にガスを供給するための給気通路とを備 える。 入れ側弁機構が給気通路上に設けられている。 その入れ側弁機構は、 クラ ンク室内の圧力を制御すべく、 給気通路を開放又は閉鎖する。 調節機構は入れ側 弁機構とクランク室との間の給気通路に設けられる。 その調節機構は、 入れ側弁 機構が給気通路を開放するのに応答して、 吐出圧領域から給気通路を通じてクラ ンク室へ供給されるガスの量を経時的に変化させる。 図面の簡単な説明 図 1は本発明を具体化した第 1実施形態における容量可変型斜板式圧縮機の断 面図である。

図 2は図 1の圧縮機に搭載された電磁弁において給気通路が閉じられた状態を 示す断面図である。

図 3は図 2の電磁弁において抽気通路が閉じられた状態を示す断面図である。 図 4は図 2の電磁弁の一部が差圧弁として作用する場合の部分断面図である。 図 5 ( A) は図 1の圧縮機に備えられた調節機構において導出ポートが閉じら れた状態を示す断面図である。

図 5 ( B ) は図 5 ( A ) に示した調節機構において導出ポートが開放された状 態を示す断面図である。

図 6は第 2実施形態における電磁弁において導出ポートが閉じられた状態を示 す断面図である。

図 7は図 6の電磁弁において導出ポートが開放された状態を示す断面図である 図 8は第 3実施形態における電磁弁の部分断面図である。

図 9は第 4実施形態における圧縮機の概略を示すプロック図である。 発明を実施するための最良の形態 以下、 本発明をクラッチ付きの容量可変型斜板式圧縮機に具体化した第 1実施 形態を図 1〜図 5 ( B ) に基づいて説明する。 図 1に示すように、 シリンダブ口ック 1にはフロントハウジング 2及びリャハ ウジング 4が接合されている。 バルブプレート 3がシリンダブ口ック 1 とリャハ ウジング 4との間に設けられる。 シリンダブロック 1、 フロン トハウジング 2 、 バルブプレート 3及びリャハウジング 4は、 複数の通しボルト （図示略） により 固定されて、 圧縮機のハウジングを構成する。 シリンダブ口ック 1 とフロントハウジング 2との間にはクランク室 5が区画形 成されている。 駆動軸 6が、 複数のラジアルベアリングを介してシリンダブロッ ク 1及びフロントハウジング 2に回転可能に支持されている。 シリンダブ口ック 1のほぼ中央には、 コイルバネ 7及びスラストベアリング 8 を収容する孔が形成されている。 クランク室 5内において駆動軸 6上には回転支 持体 1 1がー体回転可能に固定されている。 回転支持体 1 1 とフロントハウジン グ 2の内壁面との間にはスラストベアリング 9が配設されている。 駆動軸 6は、 バネ 7によって前方へ付勢された両スラストベアリング 8， 9によって軸方向に おいて支持されている。 駆動軸 6は、 電磁クラッチ 4 0を介して外部駆動源としてのエンジン Eと連結 されている。 電磁クラッチ 4 0は、 プ一リ 4 2、 環状のソレノィ ドコイル 4 3及 びァーマチュア 4 5を含んでいる。 プーリ 4 2は、 フロントハウジング 2の前端 にベアリング 4 1を介して回動可能に支持されている。 ァーマチュア 4 5は、 板 バネ 4 4によって駆動軸 6に連結されている。 コイル 4 3に電流が供給されると、 ァーマチュア 4 5とプーリ 4 2との間に電 磁吸引力が生じ、 図 1に示すように、 ァーマチュア 4 5とプーリ 4 2とが接合す る。 すると、 エンジン Eの駆動力が、 伝達ベルト 4 6、 プーリ 4 2、 ァーマチュ ァ 4 5及び板バネ 4 4を介して駆動軸 6に伝達される。 コイル 4 3への電流の供 給が停止されると、 ァーマチュア 4 5は板バネ 4 4の付勢力によってプーリ 4 2 から離間し動力伝達が遮断される。 このように、 コイル 4 3への電流供給の制御 によって、 エンジン Eの駆動力が駆動軸 6に選択的に伝達される。 クランク室 5内には駆動プレートとしての斜板 1 2が収容されている。 駆動軸 6が斜板 1 2の中央部に貫設された貫通孔に挿通されている。 斜板 1 2は、 ヒン ジ機構 1 3を介して回転支持体 1 1及び駆動軸 6に連結されている。 ヒンジ機構 1 3は、 回転支持体 1 1に設けられたガイ ド孔付きの支持アーム 1 4と、 斜板 1 2の前面に設けられた球状頭部付きのガイ ドビン 1 5とにより構成されている。 ヒンジ機構 1 3は、 斜板 1 2を駆動軸 6と一体回転可能させる。 ヒンジ機構 1 3 はまた、 駆動軸 6の軸線方向への斜板 1 2の移動及び駆動軸 6に対する斜板 1 2 の傾動を許容する。 回転支持体 1 1 と斜板 1 2との間の駆動軸 6上には、 コイルパネ 1 6が設けら れている。 パネ 1 6は、 斜板 1 2をその傾角が減少する方向へ付勢する。 斜板 1 2とシリンダブ口ック 1 との間における駆動軸 6上には、 サークリ ップ 1 7が固 定されている。 サークリップ 1 7は、 斜板 1 2の最小傾角を例えば 3 〜 5 ° にす ベく斜板 1 2の後方移動を規制する。 一方、 斜板 1 2の最大傾角は、 斜板 1 2上 のカウンタウェイ ト 1 2 aが回転支持体 1 1の規制部 1 1 aに当接することによ り決定される。 シリンダブ口ック 1には、 複数のシリンダボア 1 a (—つのみ図示） が形成さ れている。 シリンダボア 1 aは駆動軸 6の軸線を中心とした円上に所定間隔おき に設けられている。 各シリンダボア 1 aには片頭型のピス トン 1 8が往復動可能 に収容されている。 各ピス トン 1 8は一対のシユー 1 9を介して斜板 1 2に連結 されている。 リャハウジング 4には、 吸入室 2 1 と吐出室 2 2とが区画形成されている。 バ ルブプレート 3は各シリンダボア 1 aに対応して、吸入ポート 2 3、吸入弁 2 4 、 吐出ポート 2 5及び吐出弁 2 6を有する。 吸入ポート 2 3を介して吸入室 2 1 と 各シリンダボア 1 a とが接続されている。 吐出ポート 2 5を介して各シリンダボ ァ 1 a と吐出室 2 2とが接続される。

：駆動すると駆動軸 6が回転し、 それに伴レ、斜板 1 2が回転する _c 斜板 1 2の回転運動はシユー 1 9を介してビス トン 1 8の往復動に変換される。 この往復動により、 吸入室 2 1からバルブプレート 3を介してシリンダボア 1 a 内に吸入された冷媒ガスが圧縮される。 圧縮された冷媒ガスはシリンダボア 1 a 内から吐出室 2 2に吐出される。 斜板 1 2の傾角は、 斜板 1 2の回転時の遠心力に基づく回転運動のモーメント と、 バネ 1 6による付勢力に基づくモーメントと、 ガス圧によるモーメントとに 基づいて決定される。 前記回転運動のモーメントは、 常に斜板 1 2の傾角を増大 させるように斜板 1 2に作用する。 ガス圧によるモーメントは、 圧縮行程のビス トン 1 8に作用する圧縮反力と、 吸入行程のピス トン 1 8に作用するシリンダボ ァ l a内の圧力と、 クランク室 5内の圧力 （クランク圧 P c ) との相互関係に基 づいて生じる。 ガス圧によるモーメントは、 斜板 1 2の傾角を減少するように斜 板 1 2に作用する。 本実施形態では、 クランク圧 P cを高い圧力に維持することにより、 ガス圧に よるモーメントとバネ 1 6の付勢力によるモーメントとの和が回転運動のモーメ ントよりも大きくなる。 そのため、 斜板 1 2が最小傾角位置に移行する。 クラン ク圧 P cを調節することにより、 ガス圧によるモーメントとバネ力によるモ一メ ントとの和を回転運動のモーメントとバランスさせる。 その結果、 斜板 1 2の傾 角が最小傾角位置と最大傾角位置との間の任意の角度に設定される。 斜板 1 2の 傾角に応じて、 各ピス トン 1 8のス トローク、 即ち圧縮機の吐出容量が調節され る。 図 1〜図 5に示すように、 クランク圧 P cを制御する制御機構は、 入れ側/抜 き側連動型の電磁弁 5 0と、 ガスの流入を調節する調節機構 8 0と、 圧縮機のハ ウジング内に設けられた給気通路 2 8及び抽気通路 2 9とにより構成される。 給 気通路 2 8は吐出室 2 2とクランク室 5とを接続する。 給気通路 2 8の途中には 電磁弁 5 0の入れ側弁機構 5 1及び調節機構 8 0が設けられている。 抽気通路 2 9はクランク室 5と吸入室 2 1 とを接続する。 抽気通路 2 9の途中には電磁弁 5 0の抜き側弁機構 5 2が設けられている。 図 1に示すように、 吐出室 2 2と吸入室 2 1 とは、 外部冷媒回路 3 0を介して 接続されている。 外部冷媒回路 3 0は、 圧縮機とともに車輛空調装置の冷房回路 を構成する。 外部冷媒回路 3 0上には、 凝縮器 3 1、 温度式の膨張弁 3 2及び蒸 発器 3 3が設けられる。 膨張弁 3 2の開度は、 蒸発器 3 3の出口に設けられた感 温筒により検知された温度、 及び蒸発圧に基づいてフィードバック制御される。 蒸発器 3 3の出口の温度は、 冷凍回路にかかる熱負荷を反映する。 冷凍回路にか かる熱負荷に応じて、 膨張弁 3 2は、 適切な量の冷媒を蒸発器 3 3に供給する。 これにより、 外部冷媒回路 3 0内の冷媒の流量が調節される。 図 2に示すように、 蒸発器 3 3の近傍には温度センサ 3 4が設罩されている。 温度センサ 3 4は蒸発器 3 3の温度を検出し、 検出結果を示す信号をコントロー ラ Cに出力する。 コントローラ Cは、 コンピュータよりなり、 車輛用空調装置の 冷暖房に関する全てを制御する。 コントローラ Cの入力側には、温度センサ 3 4、 車室内温度を検出する室温センサ 3 5、 室内温度の目標値を設定するための室温 設定器 3 6、 作動スィツチ 3 7、 及び電子制御装置 （E C U ) が接続されている。 コントローラ Cの出力側には、 電磁クラッチ 4 0のソレノィ ドコイル 4 3への電 流の供給を制御する駆動回路 3 8と、 電磁弁 5 0のコイル 7 4への電流の供給を 制御する駆動回路 3 9とが接続されている。 コントローラ Cは、 温度センサ 3 4 が検出した蒸発器 3 3の温度、 室温センサ 3 5が検出した温度、 室温設定器 3 6 によって設定された目標温度、 スィッチ 3 7の O N / O F F状態、 及び E C Uか らのエンジン Eの起動/停止ゃェンジンの回転数に関する情報など、 様々な外部 情報に基づいて、 電磁クラッチ 4 0及び電磁弁 5 0を制御する。 電磁弁 5 0は、 給気通路 2 8を開閉する入れ側弁機構 5 1 と、 抽気通路 2 9を 開閉する抜き側弁機構 5 2と、 両弁機構 5 1 , 5 2を駆動するためのソレノイ ド 5 3とを備えている。 弁機構 5 1， 5 2、 及びソレノィ ド 5 3は、 電磁弁 5 0の バルブハウジング 5 4内に組み込まれている。 入れ側弁機構 5 1は、バルブハウジング 5 4内に区画された入れ側弁室 5 5と、 弁室 5 5と連通する弁孔 5 6とを備える。 入れ側弁室 5 5は第 1ポート 5 7及び 給気通路 2 8を介して吐出室 2 2と接続されている。 入れ側弁室 5 5内は吐出室 2 2の圧力 （吐出圧 P d ) で満たされている。 弁孔 5 6は、 第 2ポート 5 8及び 給気通路 2 8を介して調節機構 8 0及びクランク室 5と接続されている。 なお、 第 1ポート 5 7、 入れ側弁室 5 5、 弁孔 5 6及び第 2ポート 5 8は、 電磁弁 5 0 内において給気通路 2 8の一部を構成する。 入れ側弁室 5 5内には、 入れ側弁体 6 0が電磁弁 5 0の軸線方向に沿って移動 可能に配設されている。 弁体 6 0はその移動に伴って弁孔 5 6を開閉する。 弁体 6 0の下端部からは第 1のロッ ド 6 1力 弁体 6 0の上端部からは第 2のロッ ド 6 2がそれぞれ電磁弁 5 0の軸線方向に延びている。 各ロッ ド 6 1， 6 2はバル ブハウジング 5 4の隔壁を貫通するように延びている。 弁体 6 0、 第 1及び第 2 ロッ ド 6 1 , 6 2は、 弁体 6 0が弁孔 5 6を閉塞する上限位置 （図 2参照） と、 弁体 6 0が弁孔 5 6を開放する下限位置 （図 3参照） との間において移動可能で ある。 抜き側弁機構 5 2は、バルブハウジング 5 4内に区画された抜き側弁室 6 3と、 抜き側弁室 6 3と連通する弁孔 6 4とを備える。 弁孔 6 4は、 第 3ポート 6 5及 び抽気通路 2 9を介してクランク室 5に連通する。 抜き側弁室 6 3は第 4ポ一ト 6 6及び抽気通路 2 9を介して吸入室 2 1 と接続されている。 抜き側弁室 6 3内 は吸入室 2 1の圧力 （吸入圧 P s ) が導かれている。 第 3ポート 6 5、 弁孔 6 4、 抜き側弁室 6 3及び第 4ポート 6 6は、 電磁弁 5 0内において抽気通路 2 9の一 部を構成する。 抜き側弁室 6 3内には抜き側弁体 6 7が電磁弁 5 0の軸線方向に沿って移動可 能に配設されている。 弁体 6 7が抜き側弁室 6 3内を移動することにより弁孔 6 4が開閉される。 具体的には、 弁体 6 7は弁孔 6 4を開放する上限位置 （図 2参 照） と、 弁孔 6 4を閉塞する位置 （図 3参照） との間で移動可能である。 抜き側弁体 6 7と抜き側弁室 6 3の内壁面との間には第 1パネ 6 8が配設され ている。 第 1パネ 6 8は弁孔 6 4を閉じる方向に抜き側弁体 6 7を付勢する。 第 2ロッ ド 6 2の先端部が抜き側弁体 6 7の下面に当接する。 図 2に示すように、 入れ側弁体 6 0が上限位置に配置されるとき、 第 2ロッ ド 6 2は第 1バネ 6 8の 下方への付勢力に抗して抜き側弁体 6 7を弁孔 6 4から離間させる。これにより、 弁孔 6 4が開放される。 一方、 図 3に示すように、 入れ側弁体 6 0が下限位置に 配置されるとき、 第 2ロッ ド 6 2は抜き側弁体 6 7を上方へ押圧せず、 弁体 6 7 は第 1バネ 6 8の下向きへの付勢力によって弁孔 6 4を閉じる。 電磁ァクチユエータ、 すなわち、 ソレノイ ド 5 3は、 バルブハウジング 5 4内 に区画形成されたプランジャ室 7 1を備えている。 プランジャ室 7 1 と入れ側弁 室 5 5との間には固定鉄心 7 2が配設されている。 プランジャ室 7 1内には、 第

1ロッ ド 6 1の先端部、 プランジャとしての可動鉄心 7 3、 及び第 2バネ 6 9が 収容されている。 可動鉄心 7 3は、 第 1 ロッ ド 6 1の先端部に固定されている。 第 2バネ 6 9が固定鉄心 7 2と可動鉄心 7 3との間に配設されている。 第 2バネ

6 9は、 一体化された可動鉄心 7 3と入れ側弁体 6 0と両ロッ ド 6 1， 6 2とを 電磁弁 5 0の下方に向けて付勢する。 バルブハウジング 5 4には両鉄心 7 2 , 7 3を取り巻くようにコイル 7 4が巻 回されている。 コントローラ Cの指令に基づいて駆動回路 3 9から所定値の電流 がコイル 7 4に供給される。 コイル 7 4に電流が供給されると、 両鉄心 7 2 , 7 3の間には電磁吸引力が生じる。 電磁吸引力は第 1及び第 2ロッ ド 6 1， 6 2を 介して両弁体 6 0 , 6 7に伝達される。 その結果、 両弁体 6 0， 6 7は、 両バネ 6 8， 6 9の付勢力に杭して、 図 2に示す位置に配置される。 このように、 入れ側弁機構 5 1、 抜き側弁機構 5 2及びソレノイ ド 5 3は互い に連動する。 各弁機構 5 1， 5 2の弁体 6 0 , 6 7は、 コイル 7 4への電流供給 の有無に応じて移動する。 即ち、 コイル 7 4に電流が供給されると、 図 2に示す ように、 入れ側弁機構 5 1が閉じ、 抜き側弁機構 5 2が開く。 コィノレ 7 4への電 流の供給が停止されると、 図 3に示すように、 入れ側弁機構 5 1が開き、 抜き側 弁機構 5 2が閉じる。 つまり、 電磁弁 5 0は、 外部からの指令に応じて、 入れ側 弁機構 5 1及び抜き側弁機構 5 2のうちのいずれか一方を択一的に開放する弁で ある。 抜き側弁体 6 7が弁孔 6 4を閉じると、 クランク圧 P cが過大になることがあ る。 その結果、 弁体 6 7に作用する圧力差 （P c— P s ) が第 1バネ 6 8の付勢 力よりも大きくなる。 すると、 図 4に示すように、 弁体 6 7が第 1パネ 6 8の付 勢力に抗して瞬間的に上方へ移動し、 弁孔 6 4及び抜き側弁室 6 3を介してクラ ンク室 5から吸入室 2 1にガスが流入する。 弁体 6 7と第 2ロッ ド 6 2とが切り 離されていることにより、 抜き側弁機構 5 2はクランク圧 P cを自律的に調整す る差圧弁としても機能する。 図 2及び図 3に示すように、 調節機構 8 0が給気通路 2 8の下流部の途中、 即 ち第 2ポート 5 8とクランク室 5との間に設けられている。 図 5 ( A ) 及び図 5 ( B ) に示すように、 調節機構 8 0は、 ハウジング 8 1内に区画形成された収容 室 8 2内に収容されたスプール弁体 8 3を備えている。 可動体としてのスプール 弁体 8 3は、 収容室 8 2の内壁に設けられた第 1ス トッノ、° 9 1 と第 2ス トッノ、° 9 2との間を往復動可能である。 具体的には、 スプール弁体 8 3は、 第 1ストッパ 9 1によって該弁体 8 3の移動が規制される前進位置又は原点位置 （図 5 ( A) 参照） と、 第 2ス トッパ 9 2によって該弁 8 3の移動が規制される後退位置 （図 5 ( B ) 参照） との間で移動可能である。 収容室 8 2は、 スプール弁体 8 3によ つて導入室 8 4と調圧室 8 5とに二分される。 導入室 8 4は、 導入ポート 8 6を介して入れ側弁機構 5 1の第 2ポート 5 8に 接続される。 導入室 8 4はまた、 導出ポート 8 7及び第 1導出通路 8 8を介して クランク室 5に接続される。 導出ボート 8 7及び第 1導出通路 8 8は、 第 1流路 として構成される。 導入室 8 4と調圧室 8 5とはスプール弁体 8 3内に形成され た第 1の絞り 8 3 aを介して互いに連通している。 また、 調圧室 8 5は、 ポート 8 9及び第 2の絞り 9 0 aを有する第 2導出通路 9 0を介してクランク室 5に接 続されている。 第 2の絞り 9 0 aの径は第 1の絞り 8 3 aの径ょりも小さレ、。 こ のため、 第 2の絞り 9 0 aを通過するガスの量が第 1の絞り 8 3 aを通過するガ スの量よりも少ない。 第 1の絞り 8 3 a、 調圧室 8 5、 ポート 8 9及び第 2導出 通路 9 0は第 2流路として構成される。 調圧室 8 5内のバネ 9 3は、 スプール弁体 8 3を前進位置に向かって付勢して いる。 導入室 8 4内の圧力と調圧室 8 5内の圧力とがほぼ等しい場合、 図 5 ( A) に示すように、 バネ 9 3によりスプール弁体 8 3は前進位置に配置され、 このス プール弁体 8 3によって導出ポート 8 7が閉じられる。 次に、 本実施形態の電磁弁 5 0及び調節機構 8 0を備えた容量可変型斜板式圧 縮機の作用を説明する。 作動スィッチ 3 7が O F Fされた状態では、 電磁クラッチ 4 0は、 エンジン E から圧縮機への動力を遮断しており、 圧縮機は運転を停止している。 この場合、 電磁弁 5 0のコイル 7 4に電流が供給されない。 そのため、 図 3に示すように、 入れ側弁機構 5 1は開放され、 抜き側弁機構 5 2は閉じられる。 圧縮機の運転停 止状態が長時間続く と、 圧縮機の各室 5 ， 2 1 , 2 2内の圧力が均等になり、 斜 板 1 2の傾角はパネ 1 6の付勢力によって最小傾角に保持される。 一方、 作動ス イッチ 3 7が O Nされると、 コントローラ Cは、 電磁クラッチ 4 0のソレノイ ド コイル 4 3に電流を供給するように駆動回路 3 8に指令する。 従って、 エンジン Eと圧縮機とが接続されて圧縮機は運転を開始する。 熱負荷が大きい場合、 蒸発器 3 3の出口付近の圧力 （即ち吸入圧 P s ) は大き く、 室温センサ 3 5によって検出された温度と室温設定器 3 6によって設定され た温度との差も大きい。 コントローラ Cは、 圧縮機の吐出能力を高めるべく、 コ ィル ₇ 4へ電流を供給するように駆動回路 3 9に対して指令する。 その結果、 固 定鉄心 7 2と可動鉄心 7 3との間に電磁吸引力が生じ、 図 2に示すように、 入れ 側弁機構 5 1が閉じられて、 抜き側弁機構 5 2が開く。 すると、 吐出室 2 2から W 0

12 クランク室 5へのガスの供給が遮断されるとともに、 クランク室 5と吸入室 2 1 とが連通する。 そのため、 クランク圧 P cが吸入圧 P s近くまで低下する。 その 結果、 斜板 1 2に作用するガス圧によるモーメントが減少し、 斜板 1 2の傾角が 最大となって圧縮機の吐出容量が最大となる。 入れ側弁機構 5 1が閉じられると、 クランク圧 P cが調節機構 8 0の両絞り 9 0 a , 8 3 aを介して調圧室 8 5及び導入室 8 4に及ぶため、 クランク室 5、 調 圧室 8 5及び導入室 8 4内の圧力はクランク圧 P cとほぼ等しくなる。 従って、 スプール弁体 8 3が前進位置に配置されて導出ポート 8 7は閉じられる。 圧縮機の吐出容量の増大によって、 熱負荷が小さくなる （即ち蒸発器 3 3の出 口付近の圧力 P sが小さくなる） と、 室温センサ 3 5によって検出された温度と 室温設定器 3 6によって設定された温度との差が小さくなる。 この場合、 コント ローラ Cは、 圧縮機の吐出能力を低下させるベく、 コイル 7 4への電流の供給を 停止するように駆動回路 3 9に指令する。 その結果、 図 3に示すように、 入れ側 弁機構 5 1が開き、 抜き側弁機構 5 2が閉じる。 入れ側弁機構 5 1が開放された直後、 吐出圧 P d相当の高圧ガスが、 ポート 5 8を介して調節機構 8 0の導入室 8 4内に導入される。 このガス導入直前には導 出ポート 8 7はスプール弁体 8 3によって閉じられている （図 5 ( A ) 参照）。 ま た、 導入室 8 4と調圧室 8 5とを接続する通路は第 1の絞り 8 3 aである。 その ため、 導入室 8 4内にガスが導入された直後では、 導入室 8 4と調圧室 8 5との 間に瞬間的に （P d— P c ) の差圧が発生する。 この差圧により、 パネ 9 3の付 勢力に抗してスプール弁体 8 3が図 5 ( A) に示す前進位置から図 5 ( B ) に示 す後退位置まで一気に移動し、 導出ポート 8 7が開放される。 その結果、 導入室 8 4が導出ポート 8 7及び導出通路 8 8を介してクランク室 5と連通し、 吐出室 2 2からクランク室 5へガスが直接導入される。 スプール弁体 8 3が後退位置に達してから所定の時間経過後には、 導入室 8 4 内のガスが第 1の絞り 8 3 aを介して調圧室 8 5へ流れ、 導入室 8 4と調圧室 8 5とが吐出圧 P dで均一化される。 これは、 導入室 8 4から調圧室 8 5へのガス 流入量が調圧室 8 5から第 2導出通路 9 0へのガス流出量よりも多くなるように、 調圧室 8 5の出口側にある第 2の絞り 9 0 aの径が入口側の第 1の絞り 8 3 aの 径ょりも小さいためである。 導入室 8 4内のガスが第 1の絞り 8 3 aを介して調圧室 8 5に流入するのに従 レ、、 両室 8 4， 8 5間の差圧が小さくなる。 差圧が小さくなるにつれて、 スプー ル弁体 8 3はパネ 9 3の付勢力により後退位置から前進位置へ移動し、 導出ポー ト 8 7を閉じる。 このようにスプール弁体 8 3が前進位置と後退位置との間を一 往復する間だけ、 導出ポート 8 7は開放される。 換言すれば、 スプール弁体 8 3 がー往復する間の時間だけ、 調節機構 8 0は吐出室 2 2からクランク室 5に供給 されるガスの量を多くする。 なお、 スプール弁体 8 3が前進位置と後退位置との 間を一往復する時間、 即ち導出ポート 8 7の開放時間は、 主に調圧室 8 5の体積 と、 二つの絞り 8 3 a , 9 0 aを通過するガスの量の単位時間当りの差とによつ て決定される。 電磁弁 5 0が図 3に示す状態では、 クランク室 5から吸入室 2 1へのガス放出 が遮断される一方で、 入れ側弁機構 5 1及び調節機構 8 0を介して最低必要量の 高圧冷媒ガスがクランク室 5に短時間のうちに導入される。 そのため、 クランク 圧 P cが吐出圧 P d近くにまで素早く上昇する。 その結果、 前記ガス圧によるモ —メントが極大化し、 斜板 1 2の傾角が最小となって圧縮機の吐出容量が最小と なる。 抜き側弁機構 5 2の閉弁状態が維持される限り、 斜板 1 2の傾角は最小に維持 される。 なお、 調節機構 8 0のスプール弁体 8 3がー往復動し導出ポート 8 7が 再閉塞された後も、 吐出圧 P dで満たされた調圧室 8 5から第 2の絞り 9 0 aを 介してクランク室 5に吐出圧 P d相当のガスが僅かずつ供給される。 このガスは クランク圧 P cの不可避的な低下分を補う程度のものであり、 クランク圧 P cを 現状の高圧状態に維持するためのものに過ぎない。 仮に、 クランク圧 P cが過大 化した場合には、 前述の図 4のように抜き側弁機構 5 2が差圧弁として機能し、 クランク室 5から一時的にガスを放出してクランク圧 P cの過大化を防止する。 再び熱負荷が大きくなると、 コントローラ Cはコイル 7 4への電流の供給を再 開する。 これにより、 入れ側弁機構 5 1が閉じ、 抜き側弁機構 5 2が開くことに より、 斜板 1 2の傾角が増大する。 この場合には、 調節機構 8 0の導入室 8 4及 び調圧室 8 5からは両絞り 8 3 a ， 9 0 aを介してガスがクランク室 5に逃げる 一方となる。 そのため、 両室 8 4 ， 8 5内の圧力は吐出圧 P dからクランク圧 P cへと次第に減少する。 第 2の絞り 9 0 aの径ょりも第 1の絞り 8 3 aの径の方 が大きいことから、 両室 8 4 ， 8 5が次第に減圧する過程においても両室 8 4 , 8 5間には差圧が生じない。 このため、 その間もスプール弁体 8 3は図 5 ( A ) の前進位置に保持され、 導出ポート 8 7は閉塞状態に維持される。 熱負荷がほとんどない状態に近づき、 温度センサ 3 4によって検出された温度 が所定温度 （蒸発器 3 3においてフロス トが発生しそうな温度） 以下になると、 コントローラ Cはソレノィ ドコィノレ 4 3への電流の供給を停止する。これにより、 エンジン Eから圧縮機への動力伝達が遮断されて圧縮機の運転が停止する。 本実施形態は、 以下の効果を有する。 圧縮機の最大吐出容量での運転時には、 電磁弁 5 0の入れ側弁機構 5 1を全閉 状態として吐出室 2 2からクランク室 5へのガスの垂れ流しを回避できる。 この ため、 吐出室 2 2に吐出されたガスのほぼ全てを外部冷媒回路 3 0へ供給でき、 圧縮機の性能を最大限に発揮することができる。 最大吐出容量から最小吐出容量に移行するとき、 電磁弁 5 0の入れ側弁機構 5 1が開放されるのとほぼ同時に調節機構 8 0のスプール弁体 8 3が迅速に後退位 置に移動し導出ポート 8 7及び導出通路 8 8が開放される。 このため、 吐出室 2 2からクランク室 5へのガスの供給が迅速化し、 クランク圧 P cが素早く上昇す る。 これにより、 最小吐出容量運転への移行が素早く行われ、 容量可変の応答性 が向上する。 調節機構 8 0の導出ポート 8 7及び導出通路 8 8は、 スプール弁体 8 3が一往 復する間だけ開放される。 この一時的な開放動作により、 クランク圧 P cを十分 に昇圧するのに必要な最低限の量のガスだけがクランク室 5に送られる。つまり、 余分な高圧ガスの導入が回避され、 吐出室 2 2からのガスの供給量が必要最小限 に抑えられる。 従って、 従来よりも圧縮機の良好な運転効率が得られる。 調節機構 8 0は、 入れ側弁機構 5 1の開閉動作が短い周期で繰り返された場合 においても、 スプール弁体 8 3がその都度往復動することにより、 クランク室 5 へのガスの自動供給を何度も繰り返すことができる。 このため、 熱負荷が急激な 変化を繰り返した場合でも、 吐出容量制御の追従性が損なわれることがなく、 あ らゆる状況に対応することができる。 抜き側弁機構 5 2の弁体 6 7と第 2ロッ ド 6 2とが切り離し可能である。 その ため、 クランク圧 P cが過大化したときには、抜き側弁機構 5 2が図 4のように、 入れ側弁機構 5 1から独立した差圧弁として機能する。 そのため、 クランク圧 P cの過大な昇圧を確実に阻止することができる。 図 6及び図 7は第 2実施形態における電磁弁 5 0を示す。 なお、 本実施形態に おいては、 図 1〜図 5 ( B ) に示した第 1実施形態との相違点を中心に説明する。 図 6及び図 7に示すように、 本実施形態では電磁弁 5 0のバルブハウジング 5 4内に調節機構 8 0が組み込まれる。 具体的には、 入れ側弁機構 5 1 の上方に調 節機構 8 0のための室を区画形成し、 その室の中にスプール弁体 8 3を電磁弁 5 0の軸線方向に移動可能に収容する。 第 2ロッ ド 6 2は、 スプール弁体 8 3の中 央を相対移動可能に貫通する。 スプール弁体 8 3の下側には導入室 8 4が区画形成される。 導入室 8 4は弁孔 5 6を介して入れ側弁室 5 5と接続されている。 導入室 8 4はバルブハウジング 5 4に設けられた導出ポート 8 7 ( 0 2のポート 5 8に相当） を介してクランク 室 5と接続されている。 スプール弁体 8 3の上側に調圧室 8 5が区画形成されて いる。 調圧室 8 5と弁孔 6 4とを接続する絞り 9 0 a及び第 3ポート 6 5を介し て、 調圧室 8 5はクランク室 5と接続されている。 調圧室 8 5内には付勢バネ 9 3が配設される。 両室 8 4， 8 5がスプール弁体 8 3に形成された第 1の絞り 8 3 a (絞り 9 0 aよりも口径が大） により連通さ れる。 スプール弁体 8 3が第 1 ス トツバ 9 1に当接する前進位置 （図 6参照） に 配置される場合には、 導出ポート 8 7が閉塞される。 スプール弁体 8 3が第 2ス トツパ 9 2に当接する後退位置 （図 7参照） に配置される場合には、 導出ポート 8 7が開放される。 給気通路 2 8の下流部は、 図 5 ( A) 及び図 5 ( B ) の導出 通路 8 8を兼ねる。 図 6及び図 7に示す電磁弁 5 0を図 1の圧縮機に備えても、 図 1〜図 5 ( B ) の実施形態と同様の作用及び効果が得られる。 特に、 本実施形態では、 クランク 圧制御機構がよりコンパク トになり、 圧縮機への組み込みが簡単となる。 図 6及び図 7の実施形態において、 バルブハウジング 5 4内に調圧室 8 5のた めのスペースを十分に確保できない場合、 調圧室 8 5を区画するハウジング壁に 連通口を設けて、 圧縮機内部に調圧室 8 5の補助室を連通口に連通するように設

図 5 ( A ) 及び図 5 ( B ) において、 スプール弁体 8 3内に第 1の絞り 8 3 a を貫通形成するかわりに、 収容室 8 2の内壁面とスプール弁体 8 3の周面との間 に第 1の絞り 8 3 a として機能するクリアランスを形成してもよい。 図 2、 図 3、 図 6及び図 7では第 2バネ 6 9をプランジャ室 7 1に設けたが、 図 8に示すように第 2パネ 6 9を入れ側弁室 5 5内に配設してもよい。 図 1〜図 8に示す入れ側弁機構 5 1 と抜き側弁機構 5 2とを備えた電磁弁 5 0 のかわりに、 図 9に示すように、 抜き側弁機構 5 2を備えず、 入れ側弁機構 5 1 及びソレノイ ド 5 3からなる電磁弁を用いてもよレ、。 この場合、 クランク室 5と 吸入室 2 1 とを接続する抽気通路 2 9には固定絞り 1 0 0を設けることが好まし レ、。 圧縮行程にあるシリンダボア 1 aからクランク室 5に漏れるブローバイガス の流量を f A、 入れ側弁機構 5 1及び調節機構 8 0を経由して吐出室 2 2からク ランク室 5に供給されるガスの流量を f B、 抽気通路 2 9を経由してクランク室 5から吸入室 2 1に放出されるガスの流量を f Cとすると、 入れ側弁機構 5 1の 開放時には f C < f A + f Bとなり、 入れ側弁機構 5 1の閉塞時には f C > f A となるように固定絞り 1 0 0の径を設定すればよい。 クラツチレスタイプ、 すなわち電磁クラツチ等のクラツチ機構を介在させる ことなく外部駆動源 Eから駆動軸 6に直接動力を伝達するタイプの容量可変型圧 縮機に本発明を適用してもよい。

Claims

請求の範囲

1 . クランク室内の圧力に応じて容量を変更する容量可変型圧縮機において、 吐出圧で満たされた吐出圧領域と、

吐出圧領域からクランク室にガスを供給するための給気通路と、

給気通路上に設けられた入れ側弁機構であって、 その入れ側弁機構は、 クラン ク室内の圧力を制御すべく、 給気通路を開放又は閉鎖することと、

入れ側弁機構とクランク室との間の給気通路に設けられた調節機構であって、 その調節機構は、 入れ側弁機構が給気通路を開放するのに応答して、 吐出圧領域 から給気通路を通じてクランク室へ供給されるガスの量を経時的に変化させるこ とと

を備えることを特徴とする圧縮機。

2 . 調節機構は、 入れ側弁機構が開いてから所定時間経過するまでの間だけクラ ンク室へ供給されるガスの量を多く し、 所定時間経過後はガス供給量を制限する ことを特徴とする請求項 1に記載の圧縮機。

3 . 調節機構は、 第 1流路と、 第 2流路と、 第 1流路を選択的に開放及び閉鎖す る可動体とを備え、 第 1及び第 2流路はそれぞれ入れ側弁機構からクランク室へ のガスの通過を許容し、 第 1流路は第 2流路ょりも多量のガスの通過を許容し、 可動体は、 入れ側弁機構が開いてから所定時間経過するまでの間だけ第 1流路を 開放し、 所定時間経過後は第 1流路を閉鎖することを特徴とする請求項 1又は 2 に記載の圧縮機。

4 . 可動体は自身に作用するガスの圧力に応じて動作することを特徴とする請求 項 3に記載の圧縮機。

5 . 調節機構は、

収容室と、 収容室内に移動可能に配置され且つ収容室を第 1室と第 2室とに仕切る可動体 であって、 第 1室は給気通路を通じて入れ側弁機構に接続されることと、 第 1室を第 2室に接続する絞り通路と、

第 1室からクランク室へガスを通過させる第 1導出通路と、

第 2室からクランク室へガスを通過させる第 2導出通路であって、 第 1導出通 路は第 2導出通路よりも多量のガスの通過を許容し、 前記可動体は、 入れ側弁機 構が開いてから所定時間経過するまでの間だけ第 1導出通路を開放し、 所定時間 経過後は、 第 2導出通路を通じたガスの流れのみを許容すべく、 第 1導出通路を 閉鎖することと

を備えることを特徴とする請求項 1又は 2に記載の圧縮機。

6 . 可動体は第 1室内の圧力と第 2室の圧力との差に応じて動作することを特徴 とする請求項 5に記載の圧縮機。

7 . 第 2導出通路は、 前記絞り通路よりも小さな断面積を有する絞りを備えるこ とを特徴とする請求項 5又は 6に記載の圧縮機。

8 . 調整機構は、 第 1導出通路を閉鎖する方向へ可動体を付勢する付勢部材を備 えることを特徴とする請求項 5〜 7の何れかに記載の圧縮機。

9 . 調節機構は、

収容室と、

収容室内に移動可能に配置され且つ収容室を第 1室と第 2室とに仕切る可動体 であって、 第 1室は給気通路を通じて入れ側弁機構に接続されることと、 第 1室を第 2室に接続する絞り通路と、

第 1室からクランク室へガスを通過させる第 1導出通路であって、 前記可動体 は、 第 1室内の圧力と第 2室内の圧力との差に応じて、 第 1導出通路を選択的に 開放及び閉鎖することと、

第 1導出通路を閉鎖する方向へ可動体を付勢する付勢部材と、 第 2室からクランク室へガスを通過させる第 2導出通路であって、 その第 2導 出通路は前記絞り通路よりも小さな断面積を有する絞りを備え、 第 1導出通路は 第 2導出通路よりも多量のガスの通過を許容することと

を備えることを特徴とする請求項 1又は 2に記載の圧縮機。

1 0 . 入れ側弁機構及び調節機構は、 一つのハウジングに組み込まれていること を特徴とする請求項 1〜 9の何れかに記載の圧縮機。

1 1 . 吸入圧で満たされた吸入圧領域と、

クランク室から吸入圧領域へガスを放出する抽気通路と、

クランク室内の圧力を制御すべく、 抽気通路を開放又は閉鎖する抜き側弁機構 であって、 入れ側弁機構及び抜き側弁機構のうちの一方が開いたとき、 他方が閉 じることと

を更に備えることを特徴とする請求項 1〜 1 0の何れかに記載の圧縮機。

1 2 . 入れ側弁機構が給気通路を開放したとき、 抜き側弁機構はクランク室内の 圧力を制限すべく、 クランク室内の圧力と吸入圧との差に応じて独立的に動作す ることを特徴とする請求項 1〜 1 1の何れかに記載の圧縮機。

1 3 . 入れ側弁機構、 抜き側弁機構及び調節機構は、 一つのハウジングに組み込 まれていることを特徴とする請求項 1 1又は 1 2に記載の圧縮機。