JPS6245993A - 可変容量回転式圧縮機の容量制御機構 - 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】 発明の目的 （産業上の利用分野） この発明は可変容量回転式圧縮機に係り、詳しくは冷房
負荷に応じて容量を正確に切換える可変容量回転式圧縮
機の容量制御機構に関するものである。

（従来の技術） 従来、室内における冷房負荷の変化に伴い圧縮容量を自
動的に制御するようにした可変容量型の圧縮機として、
本願出願人は特開昭５８−２２２９９４号公報において
、吸入室内若しくは圧縮室内の吸入行程における吸入側
圧力と、圧縮室内の圧縮行程における圧縮側圧力との間
に生ずる差圧の変化を利用して容量切替え弁を自動開閉
可能に設け、この制御弁の自動開閉により冷房負荷の減
少時に冷媒ガスの一部を吸入室側に逃がすことにより、
圧縮室の圧縮容量を調整するものを提案している。

（発明が解決しようとする問題点） ところが、上記従来の可変容量圧縮機では圧縮機本体内
での圧力差により容量切替え弁を開閉動作させるように
しているため、冷房負荷以外の要因、例えば、急加速、
登板特等エンジン回転数の急変による圧力変動や、高温
流体の吸入による影響を強く受けて誤作動し易いという
問題点がある。

発明の構成 （問題点を解決するための手段） この発明は前記問題点を解決するため、圧縮室と吸入室
とを区画する隔壁にバイパス１ｆｆｉ！？＆を設けると
ともに、前記吸入室には付勢手段により常には前記バイ
パス通路を開放する方向へ付勢される弁体と、同弁体の
背面側に設けた圧力作用室とにより開閉弁を形成し、さ
らに蒸発器から圧縮機に至る吸入管路には蒸発器の蒸発
圧力を設定値以上に保持する絞り弁を設けた可変容量回
転式圧縮機において、大径孔部と同大径孔部より両方向
に延びる一対の小径孔部とからなる嵌挿孔内に、大径円
盤部と同大径円盤部より両方向に延びる一対の小径ロッ
ド部とからなるスプール弁を嵌挿し、同スプール弁の」
１下に形成した絞り前圧力室及び絞り後圧力室の・うち
、絞り後圧力室を吸入管路の絞り後部分と連通させると
ともに、絞り前圧力室を吸入管路の絞り前部分若しくは
大気と連通させ、絞り後圧力室側の小径孔部を導圧通路
を介して前記圧力作用室と、絞り前圧力室側の小径孔部
を導圧通路を介して吐出管路とそれぞれ連通させるとと
もに、両導圧１ｆｆｌ路を連通させ、さらに常には前記
両小径孔部を閉塞し、かつ、前記小径ロッド部により選
択的に押し開かれるシール弁を進退自在に設けるという
構成を採用している。

（作用） この発明は前記手段を採用したことにより、次のように
作用する。

車室内の冷房負荷が大きい場合には、吸入管路の絞り前
と後との圧力がほとんど同一となるため、絞り前圧力室
及び絞り後圧力室内の圧力がバランスした状態となり、
吐出管路側のシール弁がスプール弁の小径ロッド部によ
り押し開かれて吐出管路と圧力作用室とが連通され、圧
力作用室には吐出圧力が送り込まれる。これにより開閉
弁の弁体はバイパス通路を閉鎖し、１００％容量運転が
行なわれる。

車室内の冷房負荷が小さくなるのに伴って吸入管路の絞
り前の圧力が小さくなるため、絞り前と後との圧力差が
大きくなり、開かれた状態にあった吐出管路側のシール
弁が閉じられる。このため、圧力作用室と吐出管路との
連通が断たれるが、このとき両シール弁は閉じているた
め、圧力作用室は吐出圧力状態に保持され、弁体はバイ
パス通路を閉鎖状態に保持し、１００％容量運転が維持
される。

さらに車室内の冷房負荷が小さくなって絞り前と後との
圧力差が設定値になると、吸入管路側のシール弁がスプ
ール弁の小径ロッド部により押し開かれるため、吸入管
路の絞り後部分と圧力作用室とが連通されて絞り後圧力
が圧力作用室に送り込まれる。このため、弁体はバイパ
ス通路を開放し、小容量運転に切替えられる。

小容量運転が継続され、冷房負荷が増加してくると、絞
り前と後との圧力差が減少し、これに伴って吸入管路側
のシール弁が閉じられる。このため、圧力作用室と吸入
管路の絞り後部分との連通が断たれるが、このとき両シ
ール弁は閉じているため、圧力作用室は絞り後圧力状態
に保持され、弁体はバイパス通路を開放状態に保持し、
小容量運転が維持される。

（実施例） 以下、この発明をベーン圧縮機に具体化した第１の実施
例を第１図〜第７図について説明すると、圧縮機への楕
円筒状中空部を有するシリンダ１の両端面には円板伏の
フロントサイドプレート２及びリヤサイドプレート３が
接合され、これらによってロータ収容用の楕円筒状空間
が形成されている。フロントサイドプレート２の前面に
は吸入室５を有するフロントハウジング４が設けられ、
吸入室５は吸入口６及び吸入フランジ７を介して外部回
路と連通されている。フロントサイドプレート２の後面
にはりャサイドプレート３及びシリンダ１の外周を囲繞
するようにリヤハウジング８が接合され、同リヤハウジ
ング８の後側には底部を油溜室１０とした吐出ガス中の
オイルを分離するための油分離室９が形成され、間部分
離室９は吐出口１１を介して外部回路と連通されている
。

前記フロントサイドプレート２及びリヤサイドプレート
３の中心部には、回転軸】２が積極回転可能に貫通され
ており、第２図に示すように同回転軸１２に一体（別体
に形成することも可）に形成された円筒状のロータ１３
がシリンダ１内にその外周面の２箇所をシリンダ内周面
の短径部２箇所と接するように収容され、三ケ月状をな
す２つの室１４が形成されている。ロータ１３の円周上
には全幅に渡って複数個（この実施例では５個の場合を
示す）のベーン溝１５が所要深さをもって形成され、各
ベーン溝１５に摺動可能に嵌合されたベーン１６はその
先端がシリンダ１の内周面に当接することで前記三ケ月
状の室１４をそれぞれ複数の圧縮室１７に区画形成して
いる。同圧縮室１７は前記フロントサイドプレート２に
貫設された連通孔１８、シリンダ１に貫設された吸入通
路１９、及び吸入通路１９と圧縮室１７とを連通ずるよ
うに貫設された吸入口２０によって吸入室５と連通され
ている。また、圧縮室１７はシリンダ１に貫設された吐
出口２１を介して同シリンダ１の外周面とリヤハウジン
グ８の内周面間に形成された吐出室２２と連通され、さ
らに、同吐出室２２はリヤサイドプレート３に貫設され
た連通孔２３を介して油分離室９と連通されている。な
お、吐出口２１には吐出弁２４及び弁理え２５が設けら
れている。

前記フロントサイドプレート２の対称状の圧縮室１７と
対応する位置には、第１図に示すように同圧縮室１７と
前記吸入室５とを連通ずるバイパス通路２６がそれぞれ
の中央部に１個ずつ穿設され、開放状態において後述す
るように容量ダウンを行なうことができるようになって
いる。

前記フロントハウジング４内壁面に形成した収容凹部２
７内には前記バイパス通路２６を開閉するための弁体２
８が進退自在に設けられ、同弁体２８の背面側には圧力
作用室２９が形成されている。また、前記弁体２８とフ
ロントサイドプレート２との間には前記バイパス通路２
６を常には開放する方向（第１図の左方）へ付勢する付
勢手段としてのばね３０が介在されている。そして、弁
体２８、圧力作用室２９及びばね３ｏによりバイパス通
路２６の開閉弁Ｂが形成されている。

一方、前記吸入フランジ７には吸入管路３１が連通され
、前記吐出口１１には吐出管＠３２が連通されている。

そして、吐出管路３２には凝縮器Ｃ１膨張弁Ｄ１蒸発器
Ｅが直列に設けられ、この蒸発器Ｅに前記吸入管路３１
が連通されている。

また、吸入管路３１にはその任意の中間部に位置して吸
入絞り弁Ｆが設けられている。同吸入絞り弁Ｆには蒸発
器Ｅ側の開口部と対向させてスプール弁３３が進退自在
に嵌挿され、同スプール弁３３のボトム側の一端には大
気と連通ずる大気圧力室３４が設けられ、かつ、同大気
圧力室３４にばばね３５が介装され、一方、同スプール
弁３３のばね３５の反対側には吸入圧力室３６が設けら
れている。同吸入絞り弁Ｆのスプール弁３３は両圧力室
３４．３６間に生ずる差圧の変化により進退して蒸発器
Ｅの蒸発圧力を一定にするようにしている。

コントロールバルブＧのバルブ本体３７にはスプール弁
３９の嵌挿孔３８が穿設されており、同嵌挿孔３８は大
径孔部３８ａと、同大径孔部３８ａよりその中心線に沿
って両方向に穿設された一対の小径孔部３８ｂとからな
る。そして、両小径孔部３８ｂ、３８ｂの両端部にはそ
の間にボート４０．４０を介在させて後記するシール弁
４１゜４１の嵌挿孔４−２．４２が対向するように穿設
されている。

前記スプール弁３９は大径円盤部３９ａと、同大径円盤
部３９ａよりその中心線に沿って両方向に延設された一
対の小径ロッド部３９ｂ、３９ｂとにより形成され、大
径用ｍ部３９ａは大径孔部３８ａに対して、また、小径
ロッド部３９ｂ、３９ｂは小径孔部３８ｂ、３８ｂに対
してそれぞれ進退自在に嵌挿される。前記嵌挿孔３８の
大径孔部３８ａには大径円盤部３９ａの」１下両側に絞
り前圧力室４３、及びばね４５を介装した絞り後圧力室
４４が形成されている。そして、この圧力室４４と前記
吸入管路３】の吸入絞り弁Ｆの絞り後部分とは導圧通路
４６により連通されている。また、絞り前圧力室４３に
は導圧通路４７が接続され、その先端部は前記吸入絞り
弁Ｆの絞り前部分の開口部に連通されている。

前記両嵌挿孔４２，４２には前記スプール弁３９の小径
ロッド部３９ｂ、３９ｂと対向させてシール弁４１．４
１が進退自在に嵌挿されている。

両嵌挿孔４２．４２にばばね４８．４８が介装され、両
シール弁４１，４．１を常には小径孔部３８ｂ、３８ｂ
を塞ぐ方向に付勢している。また、前記両ボート４０．
４０には導圧通路４９．５０が接続され、絞り後圧カ室
４４側の導圧通路４９は圧縮機への前記圧力作用室２９
に接続されている。

もう一方の導圧通路５ｏは吐出管路３２に接続されてい
る。また、絞り前圧カ室４３例の小径孔部３８ｂにはそ
の基部寄りに０リング５１が介装されるとともに、先端
よりの任意の位置より導圧通路５２が延設され、その先
端部は絞り後圧カ室４４側の導圧通路４９と接続されて
いる。なお、両車径孔部３８ｂ、３８ｂは導圧通路を兼
ねて形成され、絞り前圧力室４３の小径孔部３８ｂばボ
ート４０と導圧通路５２とを連通している。

次に前記のように構成したベーン圧縮機についてその作
用を説明する。

車室内の冷房負荷が大きい状態、すなわち第５図に表わ
すグラフ中Ｑ、Ｄｏ以上の状態でば、蒸発器Ｅの圧力が
高くなっている。このため、吸入絞り弁Ｆの蒸発器Ｅ側
の吸入絞り前圧力Ｐｅと、大気圧力室３４内の大気圧に
ばね３５の付勢力を加算した圧力との間に大きな圧力差
が生じ、この圧力差によりスプール弁３３が大きく開い
た状態となり、吸入管路３１の吸入フランジ７側の吸入
絞り後圧力Ｐｓと、蒸発器Ｅ側の吸入絞り前圧力Ｐｅと
はほぼ同一の圧力状態となる。

そして、吸入絞り前圧力Ｐｅは導圧通路４７を介してコ
ントロールバルブＧの絞り前圧力室４３内に、又、吸入
絞り後圧力Ｐｓは導圧通路４６を介して絞り後圧力室４
４内にそれぞれ送り込まれ、前述したように吸入絞り前
後の圧力Ｐｅ、Ｐｓは、はぼ同一であるため、スプール
弁３９はばね４５によってシール弁４１を開放する方向
へ付勢され、小径ロッド部３９ｂによってシール弁４１
がばね４８の付勢力に抗して押し開かれる。同シール弁
４１が押し開かれて導圧通路５０と導圧通路５２とが連
通状態となり、吐出管路３２内の吐出圧力が導圧通路５
０、ボート４０．小径孔部３８ｂ、導圧通路５２．４９
の各部を経て圧力作用室２９に送り込まれる。そうする
と、弁体２８はフロントサイドプレート２方向へ押圧さ
れる。すなわち、第１図に示ずように弁体２Ｂの背面に
作用する吐出圧力が同弁体２８の前面に作用する吸入圧
力（圧縮室１７における吸入圧力＋ばね３０の付勢力）
を上回ってバイパス通路２６を閉鎖し、１００％容量運
転となる。

そして、上記のような１００％容量運転が一定時間継続
されることにより、車室内の冷房負荷は徐々に小さくな
り、第５図に示すグラフ中Ｑ、ω以下の状態となる。こ
れにより蒸発器Ｅにおける圧力も徐々に低下するが、こ
のように蒸発器Ｅの圧力が低下すると、吸入絞り弁Ｆの
吸入絞り前圧力Ｐａと、大気圧力室３４内の大気圧にば
ね３５の付勢力を加算した圧力との間に生ずる圧力差が
徐々に小さくなり、スプール弁３３の開き量が徐々に小
さくなる。これに伴い吸入管路３Ｉにおいて吸入絞り前
圧力Ｐｅと吸入絞り後圧力Ｐｓとの間に差圧ΔＰが生じ
、その差圧ΔＰが徐々に大きくなる。この結果、コント
ロールパルプＧのそれまで絞り前圧力室４３方向に付勢
された状態にあったスプール弁３９が、ばね４５の付勢
力に抗して絞り後圧力室４４方向へ徐々に後退する。そ
して、小径ロッド部３９ｂによって開かれた状態にあっ
たボート４０はシール弁４１によって閉塞され、両導圧
通路５０．５２間が遮断される。このように吐出管路３
２側のシール弁４１が閉じられても、吸入管路３１例の
シール弁４１は直ぐには開放されず、一時期閉じられた
ままの状態となる。この両シール弁４１．４１が閉じら
れている状態では、弁体２８はその背面側を前記吐出圧
力により付勢状態に保持される。従って、車室内の冷房
負荷が徐々に減少し、吸入管路３１において吸入絞り前
圧力Ｐａと吸入絞り後圧力Ｐｓとの間に生ずる差圧ΔＰ
が徐々に大きくなる状態、つまり第５図に示すグラフ中
、Ｑ４ｏｏ以下にある状態では１００％容量運転が維持
される。

そして、車室内の冷房負荷がさらに小さくなって吸入管
路３１における前記差圧ΔＰが設定値を上回った状態、
すなわち第５図に示すグラフ中、冷房負荷がＱｄ　、差
圧ΔＰがΔＰｄになると、吸入管路３１側のシール弁４
１が小径ロッド部３９ｂにより押し開かれる。そして、
導圧通路４６と圧力作用室２９とが連通されると、吸入
管路３１における吸入絞り後圧力Ｐｓは導圧通路４６、
絞り後圧力室４４、小径孔部３８ｂ、ボート４０、及び
導圧通路４９の各部を経て圧力作用室２９に送り込まれ
る。そして、吸入絞り後圧力Ｐｓは弁体２８の前面側に
作用する圧縮室１７内の圧力以下の状態になるため、弁
体２８ばばね３０によりバイパス通路２６を開放する方
向に移動される。

第３図に示すように、バイパス通路２６が開かれると、
小容量運転状態となる。

小容量運転に切換えられることにより、冷房負荷はその
ままの状態で差圧ΔＰが小さくなる、つまり第５図に示
すグラフ中冷房負荷がＱｄのまま差圧ΔＰがΔＰｄより
ΔＰ１　に減少し、コントロールバルブＧのスプール弁
３９は再びばね４５の付勢力により絞り前圧力室４３側
に移動し、第４図に示すように吸入管路３１側のシール
弁４１が閉じられる。このとき、両シール弁４１．４１
が閉じられているため、圧力作用室２９は前記吸入圧力
に保持され、弁体２８はフロントサイドプレート２から
離間状態に保持される。そして、さらに冷房負荷は小さ
くなる。

一方、冷房負荷が最小（Ｑｍｌｎ）の状態で小容量運転
されている状態において、冷房負荷が大きくなるのに伴
い差圧ΔＰが徐々に小さくなるのであるが、第５図のグ
ラフに示すように冷房負荷がＱｄ０まで増大した状態で
は両圧力室４３．４４間の差圧ΔＰは、はぼＯの状態（
ΔＰｏ）となり、絞り前圧力室４３側のシール弁４１が
押し開かれ、吐出管路３２と導圧通路４９とが連通状態
となって圧力作用室２９に対して吐出圧力が送り込まれ
、第１図に示すように小容量運転から１００％容量運転
に切換えられる。

この場合、冷房負荷がＱｄ０のまま１００％容量運転に
切換えられると、差圧ΔＰがΔＰｏからΔＰユに増大し
、スプール弁３９が絞り後圧力室４４側に後退して絞り
前圧力室４３側のシール弁４１が閉じられる。そして、
両シール弁、１１．４１がともに閉じられているため、
圧力作用室２９は吐出圧力状態に保持され、１００％容
量運転が維持される。

なお、第５図のグラフ中、Ｑｌｏｏは圧縮隠Ａが１００
％容Ｍ運転状態にあり、かつ、吸入絞り前圧力Ｐｅ−吸
入絞り後圧力Ｐｓ一般定圧定圧力ｏの状態での冷房能力
、Ｑ５ｏは圧縮機へが小容量運転状態にあり、かつ、吸
入絞り前圧力Ｐｅ　−吸入絞り後圧力Ｐｓ一般定圧定圧
力ｏの状態での冷房能力を示す。また、設定圧力Ｐｅｏ
はスプール弁が全開時から閉鎖方向に作動する直前の圧
力を示す。

次に第２の実施例を第８図について説明すると、コント
ロールバルブＧのスプール弁３９の大径円盤部３９ａを
挾んでその両側に形成される絞り前圧力室４３′、絞り
後圧力室４４の内、絞り後圧力室４４は導圧通路４６に
より吸入絞り弁Ｆの吸入管路３１に連通され、絞り前圧
力室４３′にばばね４５が介装され、かつ、導圧通路４
７′を介して直接大気と連通されている。

この実施例においては、コントロールバルブＧの絞り後
圧力室４４の圧力、すなわち吸入管路３１における絞り
後圧力Ｐｓと、絞り前圧力室４３′の圧力、すなわち大
気圧にばね４５の付勢力を加算した圧力との間に生ずる
差圧ΔＰの変化を介して上記第１の実施例と同様に小容
量運転及び１００％容量運転の切換えを行なうことがで
きる。

次に、この発明をスクロール型圧縮機に具体化した第３
の実施例を第９．１０図について説明すると、センタハ
ウジング６１の両端部にはフロントハウジング６２．リ
ヤハウジング６３が一体的に設けられている。

フロントハウジング６２には回転軸６４が回転可能に支
承され、同回転軸６４の内端部には偏心軸６５が連結さ
れており、この偏心軸６５上には可動スクロール部材６
６が自転防止機構により公転のみ可能に装着されている
。

一方、リヤハウジング６３の内周面には固定スクロール
部材６７が装着され、両スクロール部材６６．６７は円
板状の基板６６ａ、６７ａと、それらの前面に形成され
、互いに常時２箇所以」二で接触するうず巻部６６ｂ、
６７ｂとにより構成されている。前記リヤハウジング６
３の外周部には吸入室６８が、中央部には吐出室６９が
それぞれ区画形成されている。また、固定スクロール部
材６７の基板６７ａには２箇所に吸入通路７０が貫設さ
れるとともに、前記基板６７ａには吐出室６９と圧縮室
７１とを連通ずる吐出ｉＪｌ路７２が貫設され、吐出弁
７３及び弁理え７４が取付けられている。同じく前記基
板６７ａには圧縮室７１と吸入室６８とを連通ずる２つ
のバイパス通路７５　（１つでも可）が形成され、両通
路７５と対応して前記第１の実施例で示した開閉弁Ｂが
それぞれ設けられている。

この実施例も前述した実施例と同様に、吸入室６８内の
バイパス通路７５が開閉され、冷房負荷に応じて冷房能
力の自動切換が行なわれる。

なお、前記第１の実施例ではバイパス通路を２つ備えた
ボッシュタイプの可変容量型ベーン圧縮機について述べ
たが、バイパス通路を１つだけ備えたヨークタイプの可
変容量型ベーン圧縮機に実施してもよい。

発明の効果 以上詳述したように、この発明によれば急加速等、冷房
負荷以外の要因に基づく吸入圧力と吐出圧力との差圧変
動には影響されず、冷房負荷による圧力変化に対してバ
イパス通路の開閉を行ない、正確、かつ、安定した容量
の切替え制御を行なうことができる優れた効果がある。

【図面の簡単な説明】

、　　第１図〜第７図はこの発明を具体化した第１の実
施例を示し、第１図は冷凍回路に組込まれた圧縮機、吸
入絞り弁及びコントロールバルブ各部の断面図、第２図
は第１図に示す圧縮機のＸ−Ｘ線断面図、第３．４図は
作用状態を示す各部の断面図、第５図〜第７図は吸入絞
り後圧力の変化を示すグラフ、第８図は第２の実施例を
示し、冷凍回路に組込まれた圧縮機、吸入絞り弁及びコ
ントロールバルブ各部の断面図、第９図は第３の実施例
を示し、冷凍回路に組込まれた圧縮機、吸入絞り弁及び
コントロールバルブ各部の断面図、第１０図は第９図に
示す圧縮機のＹ−Ｙ線断面図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １　圧縮室を回転移動させて吸入した流体を圧縮し、吐
   出する圧縮機の圧縮室と吸入室とを区画する隔壁にバイ
   パス通路を設けるとともに、前記吸入室には付勢手段に
   より常には前記バイパス通路を開放する方向へ付勢され
   る弁体と、同弁体の背面側に設けた圧力作用室とにより
   開閉弁を形成し、さらに蒸発器から圧縮機に至る吸入管
   路には蒸発器の蒸発圧力を設定値以上に保持する絞り弁
   を設けた可変容量回転式圧縮機において、大径孔部と同
   大径孔部より両方向に延びる一対の小径孔部とからなる
   嵌挿孔内に、大径円盤部と同大径円盤部より両方向に延
   びる一対の小径ロッド部とからなるスプール弁を嵌挿し
   、同スプール弁の上下に形成した絞り前圧力室及び絞り
   後圧力室のうち、絞り後圧力室を吸入管路の絞り後部分
   と連通させるとともに、絞り前圧力室を吸入管路の絞り
   前部分若しくは大気と連通させ、絞り後圧力室側の小径
   孔部を導圧通路を介して前記圧力作用室と、絞り前圧力
   室側の小径孔部を導圧通路を介して吐出管路とそれぞれ
   連通させるとともに、両導圧通路を連通させ、さらに常
   には前記両小径孔部を閉塞し、かつ、前記小径ロッド部
   により選択的に押し開かれるシール弁を進退自在に設け
   た可変容量回転式圧縮機の容量制御機構。