(57)【要約】【課題】容量可変型圧縮機と、二つの圧力監視点間の差圧に基づいて前記圧縮機の吐出容量を制御する制御弁と、前記二つの圧力監視点間に配設された固定絞りとを備えた車両用空調装置において、前記固定絞りにより差圧が顕在化され、前記制御弁の容量制御性が向上している。しかし圧縮機の体積効率向上を目的として前記車両用空調装置にオイルセパレータを備えると、固定絞りによる圧力損失に加えオイルセパレータによる圧力損失が加わり、結果圧縮機の体積効率が低下してしまう。【解決手段】オイルセパレータを差圧顕在化手段とし固定絞りを廃止することで、圧縮機の体積効率を向上させた車両用空調装置を提供できる。又、該オイルセパレータのオイル分離室に筒状のオイル分離器を配設することで、制御弁の容量制御性を良好に維持した車両用空調装置を提供できる。【選択図】  図１
2004196082.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両用空調装置の冷媒循環回路を構成し、吐出容量を変更可能な容量可変型圧縮機と、該容量可変型圧縮機により圧縮された冷媒ガスに含まれるオイルを分離するオイルセパレータとを備えた前記車両用空調装置において、
前記冷媒循環回路には、該冷媒循環回路の上流側とされる第１圧力監視点と、該第１圧力監視点よりも下流側にある第２圧力監視点と、該二つの圧力監視点の差圧に基づいて前記容量可変型圧縮機の吐出容量を制御する制御弁とが配設され、該第１圧力監視点と該第２圧力監視点との間には、該二つの圧力監視点の差圧を顕在化させる差圧顕在化手段としての前記オイルセパレータが配設されていることを特徴とする車両用空調装置。
【請求項２】
前記オイルセパレータは、オイル分離室と分離されたオイルを貯留するオイル貯留室とから構成され、前記オイル分離室には筒状のオイル分離器が配設されていることを特徴とする車両空調用装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は容量可変型圧縮機と、オイルセパレータと、冷媒循環回路に設定された二つの圧力監視点間の差圧に基づいて前記容量可変型圧縮機の吐出容量を制御する制御弁とを備えた車両空調装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来のこの種の空調装置としては、例えば特開２００１−１０７８５４号公報に示すような構成のものが知られている。
【０００３】
即ち、この空調装置においては、容量可変型圧縮機（以下、単に圧縮機という）と、冷媒循環回路に設定された二つの圧力監視点間の差圧に基づいて前記圧縮機の吐出容量を制御する制御弁とが備えられており、前記二つの圧力監視点の間には固定絞りが配設されている。
【０００４】
前記制御弁には感圧部材が備えられており、該感圧部材が前記二つの圧力監視点間の差圧の変動に基づいて変位することで、この差圧の変動を打ち消す側に弁体を動作させ、前記圧縮機の吐出容量を制御している。前記固定絞りは、冷媒ガスが該固定絞りを通過する際の圧力損失によって、前記二つの圧力監視点間の差圧を顕在化させる差圧顕在化手段として配設されており、前記二つの圧力監視点間の差圧を顕在化させることにより、該二つの圧力監視点間の差圧に基づく前記制御弁の制御がし易くなり、該制御弁の容量制御性が向上している。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００１−１０７８５４号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、前記従来技術における空調装置にオイルセパレータを備えると、固定絞りによる圧力損失に加え、オイルセパレータによる圧力損失が発生する。従来オイルセパレータは、冷媒ガスに含まれるオイルを分離し圧縮機に返油することで圧縮機内の良好な潤滑を図るとともに、冷媒循環回路を構成する熱交換器（蒸発器、凝縮器等）の内壁に付着するオイルを減らし、熱交換効率を上げることで圧縮機の体積効率を向上させることを目的としたものである。しかし、前記固定絞りとオイルセパレータとにおける圧力損失による圧縮機の体積効率低下が、オイルセパレータによる体積効率向上効果を上回るため、総合的に見て圧縮機の体積効率が低下してしまう。
【０００７】
本発明の目的は、オイルセパレータを二つの圧力監視点間に配設し、該オイルセパレータを該二つの圧力監視点間の差圧を顕在化させるための差圧顕在化手段とすることにより、固定絞りを廃止しても制御弁の容量制御性を良好に維持しつつ、圧縮機の体積効率を向上させることにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために請求項１に記載の発明は、車両用空調装置の冷媒循環回路を構成し、吐出容量を変更可能な容量可変型圧縮機と、該容量可変型圧縮機により圧縮された冷媒ガスに含まれるオイルを分離するオイルセパレータとを備えた前記車両用空調装置において、
前記冷媒循環回路には、該冷媒循環回路の上流側とされる第１圧力監視点と、該第１圧力監視点よりも下流側にある第２圧力監視点と、該二つの圧力監視点の差圧に基づいて前記容量可変型圧縮機の吐出容量を制御する制御弁とが配設され、該第１圧力監視点と該第２圧力監視点との間には、該二つの圧力監視点の差圧を顕在化させる差圧顕在化手段としての前記オイルセパレータが配設されていることを特徴としている。
【０００９】
本発明により、固定絞りを廃止し該固定絞りによる圧力損失を無くし、圧縮機の体積効率を向上させることができる。
【００１０】
請求項２に記載の発明は請求項１において、前記オイルセパレータは、オイル分離室と分離されたオイルを貯留するオイル貯留室とから構成され、前記オイル分離室には筒状のオイル分離器が配設されていることを特徴としている。
【００１１】
筒状のオイル分離器によりオイルを分離する方法は、オイル分離室に導入された冷媒ガスが直接オイル分離器に衝突し、該オイル分離器の外周を旋回するため圧力損失がつき易く、例えばオイル分離室の内周面に沿って冷媒ガスを旋回させてオイルを分離するようなオイルセパレータに比べて、二つの圧力監視点間の差圧をより顕在化することができ、制御弁の容量制御性を良好に維持することができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を具体化した第１の実施形態を図１及び図２に基づいて具体的に説明する。
【００１３】
（第１の実施形態）
（冷媒循環回路）
図１に示すように、車両用空調装置の冷媒循環回路は、圧縮機１０と外部冷媒回路１１から構成される。外部冷媒回路１１は、オイルセパレータ１２、凝縮器１３、膨張弁１４及び蒸発器１５から構成され、それぞれ配管によって連結されている。
【００１４】
圧縮機１０のシリンダブロック１６のリア側端面にはバルブプレート１７を介してリアハウジング１８が接合され、その内部には吐出室１９、吸入室２０、吐出室１９と連結されている吐出通路２１、及び吸入室２０と連結されている吸入通路２２とが形成されている。吐出通路２１はオイルセパレータ１２の冷媒ガス導入部２３と連結されており、オイルセパレータ１２は吐出配管２４により凝縮器１３と連結されており、吸入通路２２は蒸発器１５と吸入配管２５により連結されている。
【００１５】
（容量可変型圧縮機）
図１に示すように圧縮機１０のシリンダブロック１６のフロント側端面にフロントハウジング２６が接合され、その内側に制御室としてのクランク室２７が区画形成されている。
【００１６】
シリンダブロック１６とフロントハウジング２６の中心部に形成された軸孔には駆動軸２８がラジアルベアリング２９ａ、２９ｂを介して回転可能に支持されている。駆動軸２８は、動力伝達機構ＰＴを介して車両の外部駆動源であるエンジンＥに作動連結され、エンジンＥからの動力供給を受けて回転されている。クランク室２７において駆動軸２８には、ラグプレート３０が一体回転可能に固定されており、スラストベアリング３１ａを介してフロントハウジング２６の内周面２６ａに当接している。駆動軸２８のリア端部側にはスラストベアリング３１ｂ及びスプリング３２が設けられており、これらスラストベアリング３１ａ、３１ｂ、スプリング３２によって駆動軸２８の軸線方向の動きを規制している。
【００１７】
カムプレートとしての斜板３３は、駆動軸２８にスライド移動可能でかつ傾動可能に支持されている。ヒンジ機構３４は、ラグプレート３０と斜板３３との間に介在されている。従って斜板３３は、ヒンジ機構３４を介することで、ラグプレート３０及び駆動軸２８と同期回転可能であるとともに、駆動軸２８に対して傾動可能となっている。
【００１８】
シリンダブロック１６の内部に形成された複数のシリンダボア１６ａには各々ピストン３５が往復動可能に収容されている。各ピストン３５とバルブプレート１７との間には、ピストン３５の往復動に応じて容積変化する圧縮室３６が区画形成されている。前記ピストン３５は、シュー３７を介して斜板３３の周縁部に係留されている。従って、駆動軸２８の回転運動が、斜板３３及びシュー３７を介してピストン３５の往復運動に変換される。ピストン３５の往復運動により、吸入室２０内の冷媒ガスは圧縮室３６に吸入され、圧縮された後、吐出室１９へ吐出される。
【００１９】
前記シリンダブロック１６及びリアハウジング１８内には抽気通路３８及び給気通路３９が設けられている。抽気通路３８はクランク室２７と吸入室２０とを連通し、給気通路３９は吐出室１９とクランク室２７とを連通する。リアハウジング１８において給気通路３９と途中には、差圧検出手段及び圧縮機制御手段並びに設定差圧変更手段としての制御弁ＣＶが配設されている。
【００２０】
そして、該制御弁ＣＶの開度を調節することで、給気通路３９を介したクランク室２７への高圧吐出冷媒ガスの導入量と抽気通路３８を介したクランク室２７からの冷媒ガス導出量とのバランスが制御され、クランク室２７の内圧が決定される。クランク室２７の内圧の変化に応じて、ピストン３５を介してのクランク室２７の内圧と圧縮室３６の内圧との差が変化し、斜板３３の傾斜角度が変更される。その結果、圧縮機１０の吐出容量が調節される。
【００２１】
例えばクランク室２７の内圧が低下されると斜板３３の傾斜角度が増大し、圧縮機１０の吐出容量が増大する。図１において点線は、斜板３３のそれ以上の傾動がラグプレート３０によって当接規制された、最大傾斜角度状態を示している。逆にクランク室２７の内圧が上昇されると、斜板３３の傾斜角度が減少し、圧縮機１０の吐出容量が減少する。図１において実線は、斜板３３のそれ以上の傾動が、駆動軸２８に設けられた最小傾斜角度規制手段４０によって規制された、最小傾斜角度状態を示している。冷媒ガス循環流量が変わることにより、該循環流量が増大するとクランク室２７の内圧は上昇し小容量へ、逆に該循環流量が減少するとクランク室２７の内圧は低下し大容量へ吐出容量を変化させる。
【００２２】
（制御弁）
図２に示すように、前記制御弁ＣＶは、給気通路３９の開度を調節する圧縮機制御手段としての弁体５１と、弁体５１の図面上側に作動連結された差圧検出手段としての感圧機構５２と、弁体５１の図面下側に作動連結された設定差圧変更手段としての電磁アクチュエータ５３とをバルブハウジング５４内に備えてなる。バルブハウジング５４内には給気通路３９の一部を構成する弁孔５４ａが形成されており、弁体５１が下動することで弁孔５４ａの開度は増大し、逆に上動することで弁孔５４ａの開度は減少する。
【００２３】
前記感圧機構５２は、バルブハウジング５４内の上部に形成された感圧室５２ａと、感圧室５２ａ内に収容された感圧部材としてのベローズ５２ｂとから構成されている。感圧室５２ａにおいてベローズ５２ｂの内部空間には、第１検圧通路５５を介して第１圧力監視点Ｐ１の圧力が導かれている。感圧室５２ａにおいてベローズ５２ｂの外部空間には、第２検圧通路５６を介して第２圧力監視点Ｐ２の圧力が導かれている。ベローズ５２ｂは、第１圧力監視点Ｐ１と第２圧力監視点Ｐ２とにおける二点間差圧△Ｐに基づく下向きの押圧力を弁体５１に作用させる。
【００２４】
前記電磁アクチュエータ５３は、固定鉄心５３ａ、可動鉄心５３ｂ及びコイル５３ｃから構成されており、可動鉄心５３ｂには弁体５１が作動連結されている。コイル５３ｃに供給される電力量に応じた上向きの電磁力が固定鉄心５３ａと可動鉄心５３ｂとの間に発生し、この電磁力は可動鉄心５３ｂを介して弁体５１に伝達される。
【００２５】
制御弁ＣＶにおいて、コイル５３ｃに通電されると可動鉄心５３ｂが弁体５１に作用させる前記上向きの電磁力が発生し、該上向きの電磁力とベローズ５２ｂが弁体５１に作用させる前記二点間差圧△Ｐに基づく下向き押圧力及びベローズ５２ｂのバネ力に基づく下向き付勢力とのバランスにより、弁体５１の位置が決定される。従って、前記二点間差圧△Ｐが大きくなると、弁体５１の位置決めを行うために前記上向きの電磁力の取り得る範囲が広くなる。これはつまり、コイル５３ｃに通電できる電力量の範囲を広く設定することができ、より細やかな制御が可能であることを意味する。
【００２６】
（オイルセパレータ）
前記冷媒循環回路において、吐出室１９内には第１圧力監視点Ｐ１設定されており、吐出配管２４内には第２圧力監視点Ｐ２が設定されており、オイルセパレータ１２は第１圧力監視点Ｐ１と第２圧力監視点Ｐ２との間に配設されている。
【００２７】
オイルセパレータ１２は、筒状のオイル分離器４１からなるオイル分離室４２と、オイル分離器４１により分離されたオイルを貯留するオイル貯留室４３とフィルタ４４とから構成されている。吐出通路２１から冷媒ガス導入部２３を介してオイル分離室４２に導かれた冷媒ガス中のオイルは、オイル分離器４１により分離され、フィルタ４４により異物が除去された後、オイル貯留室４３に貯留される。オイル分離後の冷媒ガスはオイル分離器４１内の冷媒ガス通路４５を通り吐出配管２４に吐出され、オイル貯留部４３に貯留されたオイルは、オイル返油孔４６を通って吸入配管２５に返油される。吸入配管２５に返油されたオイルは圧縮機１０内に吸入されるため、圧縮機１０内は常に良好な潤滑状態が保たれており、圧縮機１０の耐久性を向上させている。
【００２８】
又、オイルセパレータ１２でオイルを分離することにより、熱交換器である凝縮器１３及び蒸発器１５へ流入するオイルを減らし、凝縮機１３及び蒸発器１５内部に付着するオイルを減らすことができる。従って、凝縮器１３及び蒸発器１５の熱交換効率を向上させることができ、その結果圧縮機１０の体積効率が向上する。
【００２９】
オイルセパレータ１２内のオイル分離器４１においてオイルが分離される際の圧力損失により、第１圧力監視点Ｐ１と第２圧力監視点Ｐ２との二点間差圧△Ｐが顕在化されている。
【００３０】
上記構成の本実施形態においては次のような効果を奏する。
【００３１】
・従来用いてきた固定絞りに代わり、オイルセパレータ１２を前記二点間差圧△Ｐを顕在化させる差圧顕在化手段として用いることにより、前記固定絞りを廃止しても制御弁ＣＶの制御性を良好に維持することができる上、オイルセパレータ１２による圧縮機１０の体積効率向上効果も見込める。
【００３２】
（第２実施形態）
次に、第２実施形態を図３に従って説明する。なお、第２実施形態においては第１実施形態との相違点についてのみ説明し、同一部材又は相当部材には同じ番号を付して説明を省略する。
【００３３】
図３においてオイルセパレータ１２は圧縮機１０のリアハウジング１８内に配設されている。つまり、外部冷却回路１１は凝縮器１３、膨張弁１４及び蒸発器１５から構成されており、それぞれ配管によって連結されている。オイルセパレータ１２により分離・貯留されたオイルは、返油孔４５を通り吸入室２０へ返油される。
【００３４】
本実施形態では、オイル分離器４１内の冷媒ガス通路４５と吐出配管２４との接続部位であり、かつリアハウジング１８内に形成されているマフラー室４７に、第２圧力監視点Ｐ２を設定している。第１圧力監視点Ｐ１及び第２圧力監視点Ｐ２をリアハウジング１８内に設定することで、該圧力監視点Ｐ１及び第２圧力監視点Ｐ２と制御弁ＣＶとを連結する第１検圧通路５５及び第２検圧通路５６もリアハウジング１８内に配設することができるため、冷媒循環回路全体をコンパクトにすることができる。
【００３５】
なお、本発明の趣旨から逸脱しない範囲で、以下の態様でも実施できる。
【００３６】
・第１圧力監視点Ｐ１を吐出通路２１又は冷媒ガス導入部２３に設定してもよい。
又、第２圧力監視点Ｐ２をオイル分離器４１内の冷媒ガス通路４５に設定してもよい。本発明の目的の一つは、第１圧力監視点Ｐ１と第２圧力監視点Ｐ２との二点間差圧△Ｐを顕在化して制御弁ＣＶの制御性を良好に維持することであり、オイル分離器４１にてオイルが分離される際の圧力損失により差圧が顕在化されるのであるから、上記部位に第１圧力監視点Ｐ１及び第２圧力監視点Ｐ２を設定しても本発明における実施形態と同様の効果を得られる。
【００３７】
【発明の効果】
以上詳述したように本発明によれば、オイルセパレータを差圧顕在化手段として固定絞りを廃止することで、圧縮機の体積効率を向上させた車両用空調装置を提供できる。又、該オイルセパレータのオイル分離室に筒状のオイル分離器を配設することで、固定絞りを廃止しても制御弁の容量制御性を良好に維持した車両用空調装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施形態における圧縮機の断面図
【図２】制御弁の断面図
【図３】第２実施形態における圧縮機の断面図
【符号の説明】
１２…オイルセパレータ、１９…吐出室、２１…吐出通路、２３…冷媒ガス導入部、２４…吐出配管、２７…クランク室、３９…給気通路、４１…オイル分離器、４２…オイル分離室、４５…冷媒ガス通路、４７…マフラー室、５５…第１検圧通路、５６…第２検圧通路、Ｐ１…第１圧力監視点、Ｐ２…第２圧力監視点、ＣＶ…制御弁
【図１】
2004196082.tif 000003
【図２】
2004196082.tif 000004
【図３】
2004196082.tif 000005