(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸引した冷媒を圧縮してから吐出するコンプレッサと、このコンプレッサから吐出された冷媒を放熱して凝縮させるコンデンサと、このコンデンサから吐出された冷媒を蒸発させてから上記コンプレッサに戻すエバポレータとを備え、上記コンプレッサとして、ケーシングと、このケーシング内に設けられ吸入ポートを通じて上記エバポレータの出口に通じる低圧室と、上記ケーシング内に設けられ吐出ポートを通じて上記コンデンサの入口に通じる高圧室と、上記ケーシング内に回転自在に支持された駆動軸と、上記ケーシングの内側にこの駆動軸と略平行に形成された複数のシリンダと、これら各シリンダの内側に軸方向に亙る変位自在に嵌装されたピストンと、上記駆動軸の中心軸から直径方向外方に外れた位置にこの駆動軸に対し捩れの位置関係で配置されてこの駆動軸と共に回転する枢軸と、この枢軸に枢支された状態で上記駆動軸の中間部周囲に、傾斜角度の調節並びにこの駆動軸と共に回転自在に支持された斜板と、上記駆動軸の回転に伴うこの斜板の変位を上記各ピストンに伝達する伝達部材と、上記低圧室から上記各シリンダに向けてのみ冷媒蒸気を流す吸入弁と、上記各シリンダから上記高圧室に向けてのみ冷媒蒸気を流す吐出弁と、上記高圧室と上記ケーシングの内側で上記斜板が存在するクランク室とを連通させる圧力調整通路と、この圧力調整通路の途中に設けた圧力調整弁と、上記クランク室と上記低圧室とを結ぶ絞り流路とを備え、上記斜板を上記駆動軸に対して完全に垂直にはしない可変容量型コンプレッサを組み込んだ蒸気圧縮式冷凍機に於いて、上記エバポレータの出口と上記低圧室との間に存在する冷媒通路の途中に設けられ、上記エバポレータを冷却する必要のない場合に冷媒を遮断若しくはその流量を減少させる流量規制弁を備え、この流量規制弁は、弁空間内に変位自在に設けられた弁体と、この弁体を上記冷媒通路を開く方向に付勢するばねと、内部への圧力気体の導入に伴って上記弁体を上記ばねの弾力に抗して変位させる圧力室とを備えたものであり、この圧力室と上記高圧室との間には圧力導入路が設けられており、この圧力導入路の途中にはこれら圧力室と高圧室との連通と遮断とを制御自在な制御弁が設けられており、この圧力導入路の途中でこれら圧力室と制御弁との間に分岐路の一端を接続させ、この分岐路の他端を上記クランク室に開口させており、この分岐路の途中に逆止弁又は電磁弁を設け、上記制御弁とこれら分岐路と逆止弁又は電磁弁とを、（１）〜（３）の機能を果たす様に組み合わせる事を特徴とする可変容量型コンプレッサを組み込んだ蒸気圧縮式冷凍機。
（１）  上記制御弁の開放時には、上記クランク室及び圧力室に上記高圧室内の圧力を導入し、上記コンプレッサの容量を最小にすると共に、上記流量規制弁を閉じる。
（２）  上記制御弁の閉鎖時には、上記高圧室内の圧力を上記圧力室に導入せず、この圧力室に残留する圧力を上記クランク室に逃がす。
（３）  上記制御弁を閉じた状態で、上記圧力調整弁の作用により上記クランク室内の圧力が上昇した場合でも、上記圧力室の圧力を上昇させない。
【請求項２】
吸引した冷媒を圧縮してから吐出するコンプレッサと、このコンプレッサから吐出された冷媒を放熱して凝縮させるコンデンサと、このコンデンサから吐出された冷媒を蒸発させてから上記コンプレッサに戻すエバポレータとを備え、上記コンプレッサとして、ケーシングと、このケーシング内に設けられ吸入ポートを通じて上記エバポレータの出口に通じる低圧室と、上記ケーシング内に設けられ吐出ポートを通じて上記コンデンサの入口に通じる高圧室と、上記ケーシング内に回転自在に支持された駆動軸と、上記ケーシングの内側にこの駆動軸と略平行に形成された複数のシリンダと、これら各シリンダの内側に軸方向に亙る変位自在に嵌装されたピストンと、上記駆動軸の中心軸から直径方向外方に外れた位置にこの駆動軸に対し捩れの位置関係で配置されてこの駆動軸と共に回転する枢軸と、この枢軸に枢支された状態で上記駆動軸の中間部周囲に、傾斜角度の調節並びにこの駆動軸と共に回転自在に支持された斜板と、上記駆動軸の回転に伴うこの斜板の変位を上記各ピストンに伝達する伝達部材と、上記低圧室から上記各シリンダに向けてのみ冷媒蒸気を流す吸入弁と、上記各シリンダから上記高圧室に向けてのみ冷媒蒸気を流す吐出弁と、上記高圧室と上記ケーシングの内側で上記斜板が存在するクランク室とを連通させる圧力調整通路と、この圧力調整通路の途中に設けた圧力調整弁と、上記クランク室と上記低圧室とを結ぶ絞り流路とを備え、上記斜板を上記駆動軸に対して完全に垂直にはしない可変容量型コンプレッサを組み込んだ蒸気圧縮式冷凍機に於いて、上記エバポレータの出口と上記低圧室との間に存在する冷媒通路の途中に設けられ、上記エバポレータを冷却する必要のない場合に冷媒を遮断若しくはその流量を減少させる流量規制弁を備え、この流量規制弁は、弁空間内に変位自在に設けられた弁体と、この弁体を上記冷媒通路を開く方向に付勢するばねと、内部への圧力気体の導入に伴って上記弁体を上記ばねの弾力に抗して変位させる圧力室とを備えたものであり、この圧力室と上記高圧室との間には圧力導入路が設けられており、この圧力導入路の途中にはこれら圧力室と高圧室との連通と遮断とを制御自在な制御弁が設けられており、この圧力導入路の途中でこれら圧力室と制御弁との間に分岐路の一端を接続させ、この分岐路の他端を上記クランク室に開口させており、上記圧力導入路とこの分岐路との分岐部に三方弁を設けており、この三方弁が（４）〜（６）の機能を有する事を特徴とする可変容量型コンプレッサを組み込んだ蒸気圧縮式冷凍機。
（４）  上記高圧室を上記圧力室とクランク室との両方に通じさせるべく、三つのポートを総て連通させる機能。
（５）  上記圧力室内の圧力を上記クランク室内に逃がすべく、これら圧力室とクランク室とを連通させる、二つのポートのみを連通させる機能。
（６）  低下した上記圧力室内の圧力が上記高圧室や上記クランク室内の圧力により上昇する事がない様に、総てのポートを遮断する機能。
【請求項３】
高圧室とクランク室との間の圧力調整通路を省略し、代りに低圧室とクランク室との間に圧力調整通路を設けると共に、上記クランク室と低圧室とを結ぶ絞り流路を省略した、請求項１又は請求項２に記載した可変容量型コンプレッサを組み込んだ蒸気圧縮式冷凍機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
この発明に係る可変容量型コンプレッサを組み込んだ蒸気圧縮式冷凍機は、自動車室内の冷房や除湿を行なう為、自動車用空気調和装置に組み込んだ状態で利用する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車用空気調和装置に組み込まれる蒸気圧縮式冷凍機は、図４に略示する様に構成される。コンプレッサ１は、吸入ポートから吸引した冷媒蒸気を圧縮してから吐出ポートより吐出する。このコンプレッサ１から吐出された冷媒は、コンデンサ２を通過する間に空気との間で熱交換を行なう事で放熱して凝縮する。このコンデンサ２から吐出された液状の冷媒は、リキッドタンク３と膨張弁４とを通過してからエバポレータ５内に送り込まれ、このエバポレータ５内で蒸発する。内部で冷媒が蒸発する事により、このエバポレータ５の温度が低下する為、このエバポレータ５を通過する空気を冷却し、自動車室内の冷房や除湿を行なえる。
【０００３】
この様な自動車用空気調和装置の蒸気圧縮式冷凍機を構成するコンプレッサ１は、自動車の走行用エンジンにより、ベルト及びプーリを介して駆動される。従って、自動車用空気調和装置の使用時には、上記走行用エンジンの動力がコンプレッサ１の駆動に消費され、場合によっては動力性能が不足したり動力性能が不安定になる事がある。即ち、上記プーリに付設され、冷房負荷に応じてＯＮ、ＯＦＦされる電磁クラッチの作動により、上記走行用エンジンの動力のうちで実際に走行に供される分が大きく変動すると、上述の様な不都合を生じる。この様な不都合を解消若しくは低減する為、上記コンプレッサ１として冷媒の吐出量を変化させる、所謂可変容量型のものを使用する事が、近年多く行なわれる様になっている。
【０００４】
可変容量型コンプレッサは従来から、特開昭５９−４６３７８号公報、特公平２−６１６２７号公報、米国特許第４０７３６０３号明細書、同４４２５８３７号明細書等、多数の刊行物に記載されて周知となっている。図５〜６は、出願人会社により、既に日本国内で公然実施されている可変容量型コンプレッサの１例を示している。尚、図５は容量を最大とした状態を、図６は同じく最小とした状態を、それぞれ示している。先ず、この図５〜６に示した公知の可変容量型コンプレッサに就いて説明する。
【０００５】
コンプレッサ１を構成するケーシング６は、中央のシリンダケース７をヘッドケース８とクランクケース９とで軸方向（図５〜６の左右方向）両側から挟持し、更に複数本の結合ボルト１０により結合して成る。このうちのヘッドケース８の内側には、低圧室１１、１１と高圧室１２、１２とを設けている。尚、図５〜６で複数に分割されている如く表されている低圧室１１、１１は互いに連通しており、上記ヘッドケース８の外面に設けられた単一の吸入ポート１７（本発明の実施例を示す図１〜３参照、図５〜６には省略）に通じている。同様に、上記高圧室１２、１２同士も互いに連通して、やはり上記ヘッドケース８の外面に設けられた単一の吐出ポート（図示省略）に通じている。そして、上記吸入ポート１７を前記エバポレータ５（図４）の出口に、上記吐出ポートを前記コンデンサ２（図４）の入口に、それぞれ通じさせている。
【０００６】
上記ケーシング６内には駆動軸１３を、上記シリンダケース７とクランクケース９とに掛け渡す状態で、回転のみ自在に支持している。又、上記ケーシング６の内側には複数（例えば円周方向等間隔に５〜６個、図面には１個のみ記載）のシリンダ１４を形成している。公知のコンプレッサの場合に各シリンダ１４の中心軸は、上記駆動軸１３と平行に形成されているが、略平行であれば、必ずしも厳密に平行である必要はない。特に、後述する斜板２７と次述するピストン１６との連結構造によっては、ヘッドケース８に近付く程各シリンダ１４の中心軸が駆動軸１３に近付く方向に、この中心軸を駆動軸１３に対し３度程度傾斜させる事で、シリンダ１４の内周面及びピストン１６の外周面が偏摩耗する事を防止できる場合もある。但し、この点に関しては、特願平７−２８３２１号に記載されており、本発明の要旨とも関係しないので、詳しい説明は省略する。何れにしても、駆動軸１３の回転に伴ってピストン１６が、シリンダ１４内で円滑に往復移動できさえすれば、各シリンダ１４の中心軸が上記駆動軸１３に対して多少傾斜する事は差し支えない。この様にシリンダケース７に形成した、複数のシリンダ１４の内側には、それぞれピストン１６を、軸方向に亙る変位自在に嵌装している。
【０００７】
一方、上記駆動軸１３の中間部で上記クランクケース９の端壁１９の内面に対向する部分には、第一のハブ２０を固定し、この第一のハブ２０が上記駆動軸１３と共に回転する様にしている。又、この第一のハブ２０と上記端壁１９との間にはスラストころ軸受２１を設けて、上記ピストン１６から上記第一のハブ２０に加わるスラスト荷重を支承自在としている。又、上記駆動軸１３の中間部で上記第一のハブ２０よりも上記シリンダケース７に寄った部分には、第二のハブ２２を、この駆動軸１３の軸方向（図５〜６の左右方向）に亙る変位自在に外嵌している。そして、この第二のハブ２２の軸方向一端面（図５〜６の右端面）と上記第一のハブ２０との間に第一の圧縮ばね２３を、同じく軸方向他端面（図５〜６の左端面）と上記駆動軸１３の中間部外周面に止着したストップリング２５との間に第二の圧縮ばね２４を、それぞれ設けている。従って上記第二のハブ２２は、上記ピストン１６からの力が加わらない状態（停止状態）では、これら第一、第二の圧縮ばね２３、２４の弾力により定まる中立位置に保持される。
【０００８】
又、上記第二のハブ２２の両側面には、上記駆動軸１３を挟む状態で、左右（図５〜６の表裏）１対の枢軸２６を設けている。これら１対の枢軸２６は、それぞれ上記駆動軸１３に直交する方向に設けられている。そして、これら１対の枢軸２６によって、斜板２７を枢支している。この斜板２７は、断面Ｌ字形で全体を円環状に形成されており、中央部に形成した円筒部２８を上記枢軸２６に枢支する事で、上記第二のハブ２２の周囲に、揺動自在に支持している。
【０００９】
又、上記第一のハブ２０の外周面には駆動腕２９を、上記斜板２７の背面（図５〜６の右側面）には二股の従動腕３０を、それぞれ設け、この従動腕３０の先端部で上記駆動腕２９の先端部を挟んでいる。上記駆動腕２９の先端部には、上記駆動軸１３の直径方向に長い円弧状の長孔３１を形成し、上記従動腕３０の先端部に固定した係合ピン３２を、この長孔３１に遊合させている。従って上記斜板２７は、上記第二のハブ２２が上記駆動軸１３に対し軸方向に移動するのに伴って、この駆動軸１３に対する傾斜角度を変える。尚、上記係合ピン３２が、駆動軸の中心軸から直径方向外方に外れた位置にこの駆動軸に対し捩れの位置関係で配置されてこの駆動軸と共に回転する枢軸に相当する。上記斜板２７は、この枢軸に相当する係合ピン３２に枢支された状態で上記駆動軸１３の中間部周囲に、傾斜角度の調節並びにこの駆動軸１３と共に回転自在に支持されている。但し、上記長孔３１の長さを規制したり、或は図示しないストッパを斜板２７と第二のハブ２２との間に設けたりする事で、上記斜板２７が上記駆動軸１３に対し完全に垂直にはならない様にしている。この理由は後述する。
【００１０】
上記斜板２７の片側面（図５〜６の左側面）には揺動板３３を、深溝型のラジアル玉軸受３４とスラストころ軸受３５とを介して、この斜板２７に対する回転のみ自在に支持している。又、この揺動板３３の一部（図５〜６の下端部）外周面に設けたガイド３６と前記ケーシング６内に固設したガイドレール３７とを係合させる事で、上記揺動板３３の回転を防止している。従ってこの揺動板３３は、上記駆動軸１３及び斜板２７の回転に伴って揺動のみ行なう。
【００１１】
この様な揺動板３３の円周方向複数個所と前記各ピストン１６とは、それぞれ伝達部材であるコネクティングロッド３８により連結している。それぞれの両端部をこれら揺動板３３とピストン１６とに揺動変位自在に連結した、これら各コネクティングロッド３８は、上記揺動板３３の揺動変位に伴って上記各ピストン１６を押し引きし、これら各ピストン１６を前記シリンダ１４内で軸方向に往復移動させる。
【００１２】
一方、前記低圧室１１及び高圧室１２と上記各シリンダ１４とを仕切るべく、前記シリンダケース７とヘッドケース８との突き合わせ部には、隔壁板３９を挟持している。そして、この隔壁板３９に、上記低圧室１１と上記シリンダ１４とを連通させる吸入口４０（本発明の実施例を示す図１参照）と、上記高圧室１２と上記シリンダ１４とを連通させる吐出口４１とを設けている。そして、このうちの吸入口４０部分に、上記低圧室１１から上記各シリンダ１４に向けてのみ冷媒蒸気を流す吸入弁４２（図１参照）を設けている。又、上記吐出口４１部分には、上記各シリンダ１４から上記高圧室１２に向けてのみ冷媒蒸気を流す吐出弁４３を設けている。これら吸入弁４２及び吐出弁４３は一般的に、リード弁が使用される。
【００１３】
又、上記高圧室１２と、上記ケーシング６を構成するクランクケース９の内側で上記斜板２７が存在するクランク室４４との間には、これら両室１２、４４同士を連通させる圧力調整通路４５を設けている。この圧力調整通路４５は、上記ヘッドケース８内に設けた通孔４６、弁収納空間４７、通孔４８、上記隔壁板３９に形成した通孔４９、前記駆動軸１３内に形成した通路５０を含んで構成される。又、上記弁収納空間４７には圧力調整弁５１を、上記圧力調整通路４５に対し直列に設けている。この圧力調整弁５１は、冷房負荷の変動に伴って変化する電気信号、或はやはり冷房負荷の変動に伴って変化する低圧室１１部分の冷媒圧力に応じて、上記圧力調整通路４５の開閉、或は開度の調整を行なう。
【００１４】
更に、上記クランク室４４と上記低圧室１１との間には、これら両室１１、４４同士を結ぶ、第一、第二の絞り流路５２、５３を設けている。このうちの第一の絞り流路５２は、前記結合ボルト１０を挿通する為に前記シリンダケース７に形成した貫通孔（図示せず）と、この貫通孔と上記低圧室１１との間に設けられた絞り孔５４とを備える。そして、この第一の絞り流路５２は、上記クランク室４４と上記低圧室１１とを常に連通させている。一方、上記第二の絞り流路５３は、前記シリンダケース７に形成した貫通孔５５と、上記隔壁板３９に形成した通孔５６と、前記ヘッドケース８に形成した通孔５７と、弁収納空間４７と、通孔５８とを備える。このうちの通孔５７の途中には絞りプラグ５９を、この通孔５７、５８の間部分に存在する弁収納空間４７には、上記圧力調整弁５１の一部を、上記第二の絞り流路５３に対し直列に設けている。従って、図示の例ではこの圧力調整弁５１は、上記圧力調整通路４５だけでなく、上記第二の絞り流路５３の開閉、或は開度の調整も、これと連動させて行なう。
【００１５】
上述の様に構成される可変容量型のコンプレッサ１の作用は次の通りである。自動車室内の冷房或は除湿を行なう為、蒸気圧縮式冷凍機を運転する場合には、前記駆動軸１３の外端部（図５〜６の右端部）に装着した従動プーリ（図示省略）を自動車の走行用エンジンにより、やはり図示しない駆動プーリとベルトとを介して回転駆動する。この結果、前記斜板２７が回転し、前記揺動板３３が回転する事なく揺動して、前記複数のピストン１６をそれぞれシリンダ１４内で往復移動させる。そして、この様なピストン１６の往復移動に伴って、前記吸入ポート１７に通じる低圧室１１内の冷媒蒸気が、前記吸入口４０を通じてシリンダ１４内に吸い込まれる。この冷媒蒸気は、次いでこのシリンダ１４内で圧縮されてから、前記吐出口４１を通じて前記高圧室１２に送り出される。
【００１６】
冷房負荷が大きく、上記コンプレッサ１で多量の冷媒蒸気を圧縮する必要がある場合には、前記圧力調整弁５１は前記圧力調整通路４５を閉じ、上記第二の絞り流路５３を開く。この結果、前記クランク室４４内に上記高圧室１２内の圧力が導入されず、このクランク室４４内の圧力は、前記第一の絞り流路５２だけでなく、図５に太線矢印で示す様に、上記第二の絞り流路５３を通じても、上記低圧室１１に排出される。この結果、上記クランク室４４内の圧力が低くなる。
【００１７】
ところで、このクランク室４４の圧力は、上記複数のピストン１６の後背面（図５〜６の右面）に加わる。これに対してこれら各ピストン１６の前面（図５〜６の左面）には、前記シリンダ１４の圧縮空間内の圧力が加わる。従って、これら各ピストン１６が、上記クランク室４４内の圧力と圧縮空間内の圧力との差に応じた力で、圧力が低い側に押される傾向となる。そして、各ピストン１６に加わるこれらの力の大きさと係合ピン３２の位置とにより定まるモーメントの合計が、上記斜板２７の傾斜角度を変化させる方向に加わる。勿論、上記圧縮空間内の圧力はピストン１６の行程により変化するが、ピストン１６は円周方向に亙り等間隔に複数個配置されるので、上記モーメントは、上記係合ピン３２から離れた下死点近傍位置のピストン１６に関して、最も大きくなる。そして、上述の様に上記クランク室４４内の圧力を低くした状態では、このクランク室４４内の圧力が上記圧縮空間内の圧力に比べて十分に低くなり、上記各ピストン１６を上記斜板２７に向け、図５〜６で右方に押圧する力が強くなる。従って、上記斜板２７が図５に示す様に、上記係合ピン３２から遠い側がシリンダ１４から離れる方向に大きく傾斜する。この結果、この斜板２７の回転に伴う上記各ピストン１６のストロークが大きくなり、上記コンプレッサ１の容量が増大する。
【００１８】
これに対して、冷房負荷が小さく、上記コンプレッサ１から吐出する冷媒蒸気が少なくて済む場合には、前記圧力調整弁５１は前記圧力調整通路４５を開き、上記第二の絞り流路５３を閉じる。この結果、図６に太線矢印で示す様に、前記クランク室４４内に上記高圧室１２内の圧力が導入され、このクランク室４４内の圧力は、前記第一の絞り流路５２を通じてのみ、上記低圧室１１に排出される。この結果、上記クランク室４４内の圧力が高くなる。
【００１９】
この様に上記クランク室４４内の圧力を高くした状態では、このクランク室４４内の圧力が上記圧縮空間内の圧力に比べて高くなり、上記各ピストン１６を上記斜板２７から遠ざけるべく、図５〜６で左方に押圧する力が強くなる。従って、上記斜板２７が図６に示す様に、駆動軸１３に対して垂直に近くなる（立つ）。この結果、この斜板２７の回転に伴う上記各ピストン１６のストロークが小さくなり、上記コンプレッサ１の容量が減少する。冷房負荷が中間の場合には、上記圧力調整弁５１が上記クランク室４４内の圧力を中間程度に調節し、上記斜板２７の傾斜角度を図５に示した状態と図６に示した状態との中間に規制する。
【００２０】
上述の説明から明らかな通り、斜板２７の傾斜角度を変える事によりピストン１６のストロークを調整する可変容量型コンプレッサの場合には、容量（ピストン１６のストローク）を最小にした場合でも、上記斜板２７が上記駆動軸１３に対して垂直にはならない。この理由は、この様な形式の可変容量型コンプレッサの原理上、冷媒の吐出量を零にできない為である。即ち、この様な形式の可変容量型コンプレッサでは、上記斜板２７の傾斜角度を変化させる為に、前記圧縮空間内の圧力とクランク室４４内の圧力との差を利用している。この様な圧力差は、上記ピストン１６をシリンダ１４内で往復移動させる事により、初めて発生する。上記斜板２７を駆動軸１３に対して垂直にし、上記各ピストン１６のストロークを零にした場合には、上記圧力差を発生させる事ができず、上記斜板２７を最小容量位置に保持できなくなる。この為、上記形式の可変容量型コンプレッサの場合には、容量を最小にしても、或る程度の冷媒蒸気を吸引し、更に吐出する様に構成している。最大容量に対する最小容量の比は設計的に定められ、必ずしも一様ではないが、一般的には最小容量を最大容量の１／１０程度確保している。
【００２１】
上述の様に構成され作用する可変容量型コンプレッサを組み込み、自動車用空気調和装置を構成する蒸気圧縮式冷凍機の場合には、可変容量型コンプレッサの容量を零にできない事に起因して、電磁クラッチの使用が必須になる。即ち、可変容量型のコンプレッサ１は、容量を最小にした場合でも無視できない程度の冷媒をエバポレータ５から吸引し、コンデンサ２に向けて吐出する。従って、冬期等、周囲の温度が低い場合にも上記コンプレッサ１を駆動し続けた場合には、上記エバポレータ５が凍結する。この凍結を防止する為には、上記コンプレッサ１を停止させなければならず、その為の機構が必要になる。
【００２２】
この為に従来は、上記駆動軸１３を駆動する為の従動プーリとこの駆動軸１３の端部との間に電磁クラッチを設けていた。冷房、除湿等の為にコンプレッサ１を駆動する必要がある場合には上記電磁クラッチを繋ぎ、冬期等、コンプレッサ１を駆動する必要がない場合には上記電磁クラッチの接続を断って、上記従動プーリの回転に拘らず、上記駆動軸１３が回転しない様にしている。
【００２３】
【発明が解決しようとする課題】
従来の可変容量型コンプレッサを組み込んだ蒸気圧縮式冷凍機の場合には、構造が複雑でしかも高度の耐久性を要求される為、高価でしかも重量の嵩む部品である電磁クラッチの使用が必須である。この為、蒸気圧縮式冷凍機全体としての製作費及び重量が嵩む事が避けられなかった。本発明はこの様な事情に鑑みて、上記電磁クラッチを使用しなくてもエバポレータの凍結防止を図れる様にする事により、可変容量型コンプレッサを組み込んだ蒸気圧縮式冷凍機の製作費の低減と重量の軽減とを図るものである。
【００２４】
【課題を解決するための手段】
本発明の可変容量型コンプレッサを組み込んだ蒸気圧縮式冷凍機は何れも、前述した従来の可変容量型コンプレッサを組み込んだ蒸気圧縮式冷凍機と同様に、吸引した冷媒を圧縮してから吐出するコンプレッサと、このコンプレッサから吐出された冷媒を放熱して凝縮させるコンデンサと、このコンデンサから吐出された冷媒を蒸発させてから上記コンプレッサに戻すエバポレータとを備える。
【００２５】
そして、請求項１〜２に記載した発明の場合に上記コンプレッサは、ケーシングと、このケーシング内に設けられ吸入ポートを通じて上記エバポレータの出口に通じる低圧室と、上記ケーシング内に設けられ吐出ポートを通じて上記コンデンサの入口に通じる高圧室と、上記ケーシング内に回転自在に支持された駆動軸と、上記ケーシングの内側にこの駆動軸と略平行に形成された複数のシリンダと、これら各シリンダの内側に軸方向に亙る変位自在に嵌装されたピストンと、上記駆動軸の中心軸から直径方向外方に外れた位置にこの駆動軸に対し捩れの位置関係で配置されてこの駆動軸と共に回転する枢軸と、この枢軸に枢支された状態で上記駆動軸の中間部周囲に、傾斜角度の調節並びにこの駆動軸と共に回転自在に支持された斜板と、上記駆動軸の回転に伴うこの斜板の変位を上記各ピストンに伝達する伝達部材と、上記低圧室から上記各シリンダに向けてのみ冷媒蒸気を流す吸入弁と、上記各シリンダから上記高圧室に向けてのみ冷媒蒸気を流す吐出弁と、上記高圧室と上記ケーシングの内側で上記斜板が存在するクランク室とを連通させる圧力調整通路と、この圧力調整通路の途中に設けた圧力調整弁と、上記クランク室と上記低圧室とを結ぶ絞り流路とを備えた可変容量型コンプレッサである。又、この可変容量型コンプレッサは、上記斜板を上記駆動軸に対して完全に垂直にはしない。
【００２６】
特に、本発明の可変容量型コンプレッサを組み込んだ蒸気圧縮式冷凍機に於いては、上記エバポレータの出口と上記低圧室との間に存在する冷媒通路の途中に設けられ、上記エバポレータを冷却する必要のない場合に冷媒を遮断若しくはその流量を減少させる流量規制弁を備える。
【００２７】
又、本発明の場合に、この流量規制弁は、弁空間内に変位自在に設けられた弁体と、この弁体を上記冷媒通路を開く方向に付勢するばねと、内部への圧力気体の導入に伴って上記弁体を上記ばねの弾力に抗して変位させる圧力室とを備えたものである。又、上記圧力室と上記高圧室との間には圧力導入路が設けられており、この圧力導入路の途中には上記圧力室と上記高圧室との連通と遮断とを制御自在な制御弁が設けられている。
【００２８】
そして、請求項１に記載した可変容量型コンプレッサを組み込んだ蒸気圧縮式冷凍機の場合には、上記圧力導入路の途中で上記圧力室と制御弁との間に分岐路の一端を接続させ、この分岐路の他端を上記クランク室に開口させており、この分岐路の途中に逆止弁又は電磁弁を設け、上記制御弁とこれら分岐路と逆止弁又は電磁弁とを、（１）〜（３）の機能を果たす様に組み合わせている。
（１）  上記制御弁の開放時には、上記クランク室及び圧力室に上記高圧室内の圧力を導入し、上記コンプレッサの容量を最小にすると共に、上記流量規制弁を閉じる。
（２）  上記制御弁の閉鎖時には、上記高圧室内の圧力を上記圧力室に導入せず、この圧力室に残留する圧力を上記クランク室に逃がす。
（３）  上記制御弁を閉じた状態で、上記圧力調整弁の作用により上記クランク室内の圧力が上昇した場合でも、上記圧力室の圧力を上昇させない。
又、請求項２に記載した可変容量型コンプレッサを組み込んだ蒸気圧縮式冷凍機の場合には、上記圧力導入路の途中で上記圧力室と制御弁との間に分岐路の一端を接続させ、この分岐路の他端を上記クランク室に開口させており、上記圧力導入路とこの分岐路との分岐部に三方弁を設けており、この三方弁が（４）〜（６）の機能を有する。
（４）  上記高圧室を上記圧力室とクランク室との両方に通じさせるべく、三つのポートを総て連通させる機能。
（５）  上記圧力室内の圧力を上記クランク室内に逃がすべく、これら圧力室とクランク室とを連通させる、二つのポートのみを連通させる機能。
（６）  低下した上記圧力室内の圧力が上記高圧室や上記クランク室内の圧力により上昇する事がない様に、総てのポートを遮断する機能。
更に、請求項３に記載した可変容量型コンプレッサを組み込んだ蒸気圧縮式冷凍機の場合には、上述の請求項１又は請求項２に記載した構成に於いて、高圧室とクランク室との間の圧力調整通路を省略し、代りに低圧室とクランク室との間に圧力調整通路を設けると共に、クランク室と上記低圧室とを結ぶ絞り流路を省略している。
【００２９】
【作用】
上述の様に構成される本発明の可変容量型コンプレッサを組み込んだ蒸気圧縮式冷凍機は、エバポレータを冷却する必要がない場合には、流量規制弁により、冷媒を遮断若しくはその流量を減少させる。この為に、圧力導入路の途中に設けた制御弁を開き、高圧室内の圧力を流量規制弁の圧力室に導入する。この結果、この流量規制弁を構成する弁体がばねの弾力に抗して変位し、エバポレータの出口と上記低圧室との間に存在する冷媒通路を閉じる。この結果、エバポレータからコンプレッサに吸引される冷媒の量が零若しくは極く僅かになる。従って、蒸気圧縮式冷凍機全体を循環する冷媒の量も零若しくは極く僅かになって、上記エバポレータの温度低下も零若しくは無視できる程小さくなる。この結果、可変容量型コンプレッサの運転を停止しなくても、上記エバポレータが凍結する恐れがなくなる。
【００３０】
【実施例】
図１〜３は本発明の実施例を示している。尚、本発明の特徴は、低温時に可変容量型のコンプレッサ１の運転を継続したままでもエバポレータ５（図４）の凍結を防止すべく、このエバポレータ５から上記コンプレッサ１の低圧室１１に吸引される冷媒蒸気の量を少なくする為の構造部分にある。可変容量型のコンプレッサ１の基本構造自体は、図５〜６に示した従来構造、或は前述した文献等に記載されて従来から知られている各種構造を採用できる。よって、従来と同様部分に就いての説明は省略若しくは簡略にし、以下、本発明の特徴部分を中心に説明する。
【００３１】
エバポレータ５の出口に通じる吸入ポート１７と、ヘッドケース８内に設けた低圧室１１との間には、冷媒通路として機能する弁保持孔６０を形成し、この弁保持孔６０内に流量規制弁６１を設けている。この流量規制弁６１は、弁筐６２と弁体６３と圧縮ばね６４とから成る。このうちの弁筐６２は、耐油性及び耐冷媒性を有する合成樹脂を射出成形する事により、或は金属管に絞り加工を施す事により円筒状に造られている。この弁筐６２の中間部両側面には、上記吸入ポート１７に通じる入口孔６５と、上記低圧室１１に通じる出口孔６６とを設けている。又、上記弁筐６２の一端部（図１〜３の左端部）は直径方向内方に折り返す事で、断面コ字形のばね受部６７を形成している。尚、上記弁筐６２を省略し、上記ヘッドケース８に形成する弁保持孔６０の内面形状を、所望の（弁筐６２の内面形状の如き）形状とする事もできる。
【００３２】
弁空間である上記弁筐６２の内側には、やはり耐油性及び耐冷媒性を有する合成樹脂を射出成形する事により、或は金属材を鍛造加工或はダイキャスト成形する事により造られた弁体６３を、軸方向（図１〜３の左右方向）に亙る変位自在に嵌装している。この弁体６３は、有底円筒状の主部６８と、この主部６８の外端面（図１〜３の左端面）中央部から突出した、主部６８よりも小径の突片６９とを備え、この突片６９と上記ばね受部６７とを対向させた状態で、上記弁筐６２内に嵌装している。上記圧縮ばね６４は、この弁体６３の外端面と上記ばね受部６７との間に設けて、上記入口孔６５と出口孔６６とを連通させるべく、この弁体６３をこれら両孔６５、６６の間から退避させる方向の弾力を付与している。更に、上記弁筐６２の一部で、上記弁体６３に関して上記圧縮ばね６４と反対側部分は圧力室７０として、この圧力室７０内に高圧室１２内の圧力を導入自在としている。
【００３３】
この為に、上記圧力室７０と上記高圧室１２との間には圧力導入路７１を、例えばヘッドケース８内に形成した通路として設けている。そして、この圧力導入路７１の途中に、上記圧力室７０と上記高圧室１２との連通と遮断とを制御自在な制御弁である、電磁式の開閉弁７２を設けている。更に、図示の実施例の場合には、上記圧力導入路７１の途中で上記開閉弁７２と圧力室７０との間部分に、分岐路７３の一端を接続し、この分岐路７３の他端をクランク室４４に開口させている。そして、この分岐路７３の途中に逆止弁７４を設けている。この逆止弁７４は、上記圧力導入路７１からクランク室４４に向けてのみ冷媒蒸気（圧力）を導く。
【００３４】
これら開閉弁７２と分岐路７３と逆止弁７４とは、次の（１）〜（３）の機能を果たすべく、組み合わされている。
（１）  開閉弁７２の開放時には、上記クランク室４４及び圧力室７０に高圧室１２内の圧力を導入し、コンプレッサ１の斜板２７（図５〜６）の傾斜角度を図５に示す様に小さくして（立てて）、このコンプレッサ１の容量を最小にすると共に、前記流量規制弁６１を閉じる。
（２）  開閉弁７２の閉鎖時には、上記高圧室１２内の圧力を上記圧力室７０に導入せず、この圧力室７０内に残留する圧力を上記クランク室４４に逃がす。
（３）  上記開閉弁７２を閉じた状態で、圧力調整弁５１の作用により上記クランク室４４内の圧力が上昇した場合でも、上記圧力室７０の圧力が上昇する事はない。
【００３５】
従って、これら（１）〜（３）の機能を果たせるのであれば、必ずしも上記開閉弁７２と分岐路７３と逆止弁７４との組み合わせである必要はない。例えば、上記逆止弁７４に代えて電磁式の開閉弁を設けたり、上記開閉弁７２及び逆止弁７４に代えて、上記圧力導入路７１と分岐路７３との分岐部に三方弁を設ける事によっても、目的を達成できる。但し、これらの場合には、コンプレッサ１の使用開始後、上記圧力室７０内の圧力を低下させた後には、この圧力室７０とクランク室４４との連通を絶つべく、弁の閉鎖或は切り換えを行なう。又、三方弁を使用する場合には、この三方弁が次の（４）〜（６）の機能を有する事が必要である。
（４）  高圧室１２を圧力室７０とクランク室４４との両方に通じさせるべく、三つのポートを総て連通させる機能。
（５）  圧力室７０内の圧力をクランク室４４内に逃がすべく、これら両室７０、４４同士を連通させる、二つのポートのみを連通させる機能。
（６）  低下した圧力室７０内の圧力が高圧室１２やクランク室４４内の圧力により上昇する事がない様に、総てのポートを遮断する機能。
更に、本発明の構造からは外れるが、上記分岐路７３と逆止弁７４とは省略する事もできる。省略した場合でも、開閉弁７２の開放時には流量規制弁６１の閉鎖に伴って低圧室１１の圧力が低下し、圧力調整弁５１が開放される。そして、クランク室４４内に高圧室１２内の圧力を導入する。従って、分岐路７３と逆止弁７４とを設けた場合に比べて、僅かな時間遅れを生じるだけで、次述する様に、上記斜板２７の傾斜角度を小さくできる。
【００３６】
上述の様に構成される本発明の可変容量型コンプレッサを組み込んだ蒸気圧縮式冷凍機の作用は、次の通りである。先ず、自動車室内の冷房或は除湿を行なう為、エバポレータ５を冷却する必要がある場合には、圧力導入路７１の途中に設けた開閉弁７２を閉じておく。この状態では、圧力調整弁５１に設けたダイヤフラム７５が、低圧室１１の圧力と圧縮ばね７６の弾力との釣り合いに応じて変位し、高圧室１２とクランク室４４との連通状態を規制する。即ち、冷房負荷が高く上記低圧室１１の圧力が高い状態では、上記高圧室１２とクランク室４４とを遮断する傾向としてこのクランク室４４内の圧力を低くする。そして、図５に示す様に斜板２７の傾斜角度を大きくして、コンプレッサ１の容量を大きくする。これに対し、冷房負荷が低く上記低圧室１１の圧力が低い状態では、上記高圧室１２とクランク室４４とを連通させる傾向としてこのクランク室４４内の圧力を高くし、図６に示す様に斜板２７の傾斜角度を小さくして、コンプレッサ１の容量を小さくする。
【００３７】
一方、冬期等、エバポレータ５を冷却する必要がない場合には、圧力導入路７１の途中に設けた開閉弁７２を開き、高圧室１２内の圧力を流量規制弁６１の圧力室７０に導入する。この結果、この流量規制弁６１を構成する弁体６３が、圧縮ばね６４の弾力に抗して変位し、エバポレータ５の出口と上記低圧室１１との間に存在する冷媒通路である弁保持孔６０を閉じる。この結果、エバポレータ５からコンプレッサ１に吸引される冷媒の量が極く僅かになる。即ち、前記弁筐６２に形成した入口孔６５と出口孔６６との間に弁体６３の主部６８が進入するので、上記入口孔６５から出口孔６６に流れる冷媒はこの主部６８に妨げられ、その流量を大幅に絞られる。従って、蒸気圧縮式冷凍機全体を循環する冷媒の量も極く僅かになって、上記エバポレータ５の温度低下も無視できる程小さくなる。この結果、可変容量型のコンプレッサ１の運転を停止しなくても、上記エバポレータ５が凍結する恐れがなくなる。尚、上記弁筐６２の内周面と上記主部６８の外周面との間には僅かな隙間が存在し、少量の冷媒蒸気及び潤滑油がこの隙間を通じて流れるので、コンプレッサ１の運転を継続した場合でも、このコンプレッサ１の回転支持部が潤滑不良で損傷を受ける事はない。
【００３８】
尚、図示の実施例は、斜板２７の傾斜角度を変える為に、高圧室１２内の圧力をクランク室４４内に導入し、このクランク室４４内の圧力を絞り流路を介して低圧室１１内に逃がす構造を有する可変容量型コンプレッサに就いて説明した。但し、本発明は、請求項３に対応する構成として、例えば特公平２−６１６２７号公報に記載されている様な構造とする事もできる。但し、この場合には、圧力調整通路を、高圧室１２とクランク室４４との間に代えて低圧室１１とクランク室４４との間に設けると共に、クランク室４４と上記低圧室１１とを結ぶ絞り流路を省略する。この様な構造を採用した場合には、冷媒の吐出量を少なくすべく、クランク室４４内の圧力を高める為の高圧の冷媒蒸気は、シリンダ１４の内周面とピストン１６の外周面（に装着したピストンリングの外周縁）との間を通過する、所謂ブローバイガスを使用する。吐出容量を多くすべく、上記クランク室４４の圧力を低下させる際には、上記圧力調整通路途中の圧力調整弁を開放して、上記ブローバイガスを上記クランク室４４から低圧室１１に排出する。反対に、吐出容量を少なくすべく、上記クランク室４４の圧力を上昇させる際には、上記圧力調整通路途中の圧力調整弁を閉じて、上記ブローバイガスを上記クランク室４４に溜める。
【００３９】
この様な構造の場合にも、エバポレータ５の出口と上記低圧室１１との間に存在する冷媒通路の途中に、図１〜３に示す様な流量規制弁６１を設け、この流量規制弁６１の圧力室７０と高圧室１２との間に設けた圧力導入路７１の途中に開閉弁７２等の制御弁を設ける事により、図示の実施例と同様の作用効果を奏する事ができる。
【００４０】
又、流量規制弁と圧力導入路とは、必ずしもコンプレッサ１のケーシング６に内蔵する必要はない。例えば、流量規制弁をエバポレータ５の出口と可変容量型のコンプレッサ１の吸入ポート１７とを結ぶ配管の途中に設け、更にこの流量規制弁の圧力室に一端を接続した圧力導入路（配管）の他端を、上記コンプレッサ１の吐出ポートとコンデンサ４の入口とを結ぶ配管の途中に接続する事もできる。この場合には、上記圧力導入路の途中に、クランク室４４に通じる分岐配管を設ける必要がある。要は、図１に示した回路図の条件を満たせば良い。この様に構成した場合には、配管を巡らせ、且つ配管同士を気密に接続する手間が必要になるが、既に製造されているコンプレッサに小改造を施すだけで利用できる利点がある。
【００４１】
又、可変容量型コンプレッサの構造自体も、図５〜６に示した様な構造に限らず、前記各刊行物等に記載されて従来から知られている構造を採用できる。例えば、前記特公平２−６１６２７号公報には、揺動板とコネクティングロッドとを省略し、斜板とピストンに一体形成した伝達部材である腕部とを、球面スライディングシューを介して連結する構造を有する可変容量型コンプレッサが記載されている。本発明は、この様な構造を有する可変容量型コンプレッサを利用して実施する事も、勿論可能である。更に、例えば特開昭５８−１６２７８０号公報に記載されている様に、斜板の両側にシリンダ及びピストンを配置した、所謂対向ピストン型の可変容量型コンプレッサを利用して本発明を実施する事も可能である。勿論、吸入弁４２及び吐出弁４３の構造も、リード弁に限らず、各種構造の弁を使用できる。
【００４２】
更に、本発明の要点である流量規制弁６１も、図１〜３に示した実施例の構造に限定されるものではない。要は、エバポレータ５の出口と低圧室１１とを結ぶ冷媒通路の途中の弁空間内に変位自在に設けられた弁体と、この弁体を開く方向に付勢するばねと、内部への圧力気体の導入に伴って上記弁体を上記ばねの弾力に抗して変位させる圧力室とを備えたものであれば良い。特に、図示の実施例では、流量を絞るべく流量規制弁６１を閉鎖すると同時に斜板２７の傾斜角度を最小にする為、高圧室１２内の圧力により上記流量規制弁６１を閉鎖させる構造を示した。この様な構造によれば、コンプレッサ１の容量低減と循環冷媒の流量規制とを同時に且つ確実に連動させられる。
【００４３】
【発明の効果】
本発明の可変容量型コンプレッサを組み込んだ蒸気圧縮式冷凍機は、以上に述べた通り構成され作用するので、構造が複雑でしかも高度の耐久性を要求される為、高価でしかも重量の嵩む部品である電磁クラッチを省略して、自動車用空気調和装置を構成する事が可能になる。この結果、自動車用空気調和装置のコスト並びに重量を大幅に低減できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例を示す、コンプレッサ部分の冷媒回路図。
【図２】流量規制弁の開放状態を示す断面図。
【図３】同じく閉鎖状態を示す断面図。
【図４】蒸気圧縮式冷凍機の回路図。
【図５】公知の可変容量型コンプレッサを、吐出量を最大とした状態で示す断面図。
【図６】同じく吐出量を最小とした状態で示す断面図。
【符号の説明】
１  コンプレッサ
２  コンデンサ
３  リキッドタンク
４  膨張弁
５  エバポレータ
６  ケーシング
７  シリンダケース
８  ヘッドケース
９  クランクケース
１０  結合ボルト
１１  低圧室
１２  高圧室
１３  駆動軸
１４  シリンダ
１６  ピストン
１７  吸入ポート
１９  端壁
２０  第一のハブ
２１  スラストころ軸受
２２  第二のハブ
２３  第一の圧縮ばね
２４  第二の圧縮ばね
２５  ストップリング
２６  枢軸
２７  斜板
２８  円筒部
２９  駆動腕
３０  従動腕
３１  長孔
３２  係合ピン
３３  揺動板
３４  ラジアル玉軸受
３５  スラストころ軸受
３６  ガイド
３７  ガイドレール
３８  コネクティングロッド
３９  隔壁板
４０  吸入口
４１  吐出口
４２  吸入弁
４３  吐出弁
４４  クランク室
４５  圧力調整通路
４６  通孔
４７  弁収納空間
４８、４９  通孔
５０  通路
５１  圧力調整弁
５２  第一の絞り流路
５３  第二の絞り流路
５４  絞り孔
５５  貫通孔
５６、５７、５８  通孔
５９  絞りプラグ
６０  弁保持孔
６１  流量規制弁
６２  弁筐
６３  弁体
６４  圧縮ばね
６５  入口孔
６６  出口孔
６７  ばね受部
６８  主部
６９  突片
７０  圧力室
７１  圧力導入路
７２  開閉弁
７３  分岐路
７４  逆止弁
７５  ダイヤフラム
７６  圧縮ばね
【図１】
0003606659.tif 000002
【図２】
0003606659.tif 000003
【図３】
0003606659.tif 000004
【図４】
0003606659.tif 000005
【図５】
0003606659.tif 000006
【図６】
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