(57)【要約】【課題】  起動後、クランク室内に滞留した液相冷媒を吐出し、起動後の応答性を改善することができる圧縮機を提供する。【解決手段】  シリンダボア３を有するシリンダブロック２の前端面に、フロントハウジング４を接合してクランク室５を形成すると共に、シリンダブロック２の後端面に、バルブプレート９を介してリアハウジング６を接合して吸入室７および吐出室８を形成し、クランク室５内に軸支した駆動軸Ｓの回転を利用してピストン２９を往復動させ、吐出室８とクランク室５とを連通する給気通路３２の途中に給気通路３２を開閉する圧力制御弁３３を設けて、圧力制御弁３３の作動によりクランク室５の圧力を調整して吐出容量を制御する圧縮機に、起動後、所定時間内は、圧力制御弁３３によって給気通路３２を開き、吐出室８内の冷媒をクランク室５に継続して供給する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリンダボア（３）を有するシリンダブロック（２）の前端面に、フロントハウジング（４）を接合してクランク室（５）を形成すると共に、該シリンダブロック（２）の後端面に、バルブプレート（９）を介してリアハウジング（６）を接合して吸入室（７）および吐出室（８）を形成し、該クランク室（５）内に軸支した駆動軸（Ｓ）の回転を利用してピストン（２９）を往復動させ、該吐出室（８）と該クランク室（５）とを連通する給気通路（３２）の途中に該給気通路（３２）を開閉する圧力制御弁（３３）を設けて、該圧力制御弁（３３）の作動により該クランク室（５）の圧力を調整して吐出容量を制御する圧縮機において、
起動後、所定時間内は、前記圧力制御弁（３３）によって前記給気通路（３２）を開き、前記吐出室（８）内の冷媒を前記クランク室（５）に継続して供給することを特徴とする圧縮機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷凍サイクル内で気化した冷媒を断熱圧縮する圧縮機に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両用空調装置等の冷凍サイクルに介装されて、この冷凍サイクル内で気化した冷媒を断熱圧縮する圧縮機の中には、たとえば特許文献１に示されているように、コントロールバルブの作動によりクランク室内の圧力を調整し、冷媒の吐出容量を制御する可変容量圧縮機が知られている。これは、吸入室と吐出室及びクランク室とを備え、クランク室圧力と吸入圧力との差圧に応じてピストンのストロークが変更され揺動傾斜板の傾斜角が変化して、圧縮容量を制御するようにした角度可変揺動傾斜板型の可変容量圧縮機において、吐出室とクランク室とを連通する給気通路と、前記クランク室と吸入室とを連通する抽気通路とを設け、前記給気通路には該給気通路の開度を調整する調整弁を設け、該調整弁には吸入圧力、クランク室圧力又は吐出圧力などの内部圧力を検知して該調整弁を制御する感圧手段を設け、さらに前記感圧手段に結合して外部入力により該感圧手段に可変荷重を与えて該感圧手段の圧力制御点を可変する外部制御手段を設け、さらに前記外部制御手段は感圧手段とは無関係に前記調整弁を制御して前記給気通路を開放し容量を強制的に減少させる通路開放手段を備えることによって、調整弁の開閉を駆動する感圧手段の圧力設定値を外部制御手段により任意に制御することができ、これにより吸入圧力とクランク室圧力との差圧を広範囲に設定することができるとともに、例えば、車両の急加速時にクランク室圧力を速やかに上昇させ、大容量から小容量への切り替え応答性を向上することができるものである。
【特許文献１】特開平３−２３３８５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
車両が長時間に渡って放置された場合、冷凍サイクル内の気相冷媒が凝縮し、冷凍サイクル内の冷媒圧力が低下するとともに、圧縮機のクランク室内に凝縮した液相冷媒が滞留する。これにより、液相冷媒が滞留している間のクランク室内の圧力は冷媒の飽和蒸気圧で一定になるため、コンプレッサ起動直後に圧縮ストロークを最大にして稼働させたい場合にも、クランク室内の圧力と吸入室内の圧力との関係から最小の圧縮ストローク状態になってしまううえに、コントロールバルブでクランク室内の圧力を制御することができないために、液相冷媒がクランク室内に滞留している間は、最小の圧縮ストローク状態が継続されてしまう。特に外気温が−２０℃以下になるような極低温環境下では、クランク室内に滞留する液相冷媒の量が多くなり、コントロールバルブでクランク室内の圧力を制御できない時間が長くなる傾向にあった。
【０００４】
そこで、本発明は、起動後、クランク室内に滞留した液相冷媒を吐出し、起動後の応答性を改善することができる圧縮機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
請求項１記載の発明は、シリンダボアを有するシリンダブロックの前端面に、フロントハウジングを接合してクランク室を形成すると共に、該シリンダブロックの後端面に、バルブプレートを介してリアハウジングを接合して吸入室および吐出室を形成し、該クランク室内に軸支した駆動軸の回転を利用してピストンを往復動させ、該吐出室と該クランク室とを連通する給気通路の途中に該給気通路を開閉する圧力制御弁を設けて、該圧力制御弁の作動により該クランク室の圧力を調整して吐出容量を制御する圧縮機において、起動後、所定時間内は、前記圧力制御弁によって前記給気通路を開き、前記吐出室内の冷媒を前記クランク室に継続して供給することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
請求項１記載の発明によれば、起動後、所定時間内は、圧力制御弁を開き、吐出室内の圧縮されて高温高圧状態の冷媒をクランク室に継続して供給することにより、クランク室内の液相冷媒がクランク室から押出されるとともに、クランク室が加熱されて液相冷媒が蒸発するので、クランク室内に滞留した液相冷媒を吐出し、起動後の応答性を改善することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、本発明の実施形態にかかる圧縮機を図面を参照しつつ説明する。図１は本発明の第１実施形態にかかる圧縮機の全体断面図、図２は圧力制御弁を装着したリアハウジングの前面図、図３は圧力制御弁の拡大断面図、図４は制御ユニットに関するブロック図、図５は冷媒回収制御のフローチャートである。
【０００８】
この第１実施形態の圧縮機１は、斜板式の可変容量の圧縮機であって、例えば車両用空調装置の冷却サイクルに用いられ、冷凍サイクルで気化した冷媒ガスを断熱圧縮するものである。
【０００９】
図１に示されるように、この可変容量圧縮機１は、円周方向に複数の等間隔に配置されたシリンダボア３を有するシリンダブロック２と、このシリンダブロック２の前端面に接合されこのシリンダブロック２との間にクランク室５を形成するフロントハウジング４と、シリンダブロック２の後端面にバルブプレート９を介して接合され吸入室７および吐出室８を形成するリアハウジング６とから主に構成されている。また、これらシリンダブロック２とフロントハウジング４とリアハウジング６とは、複数のスルーボルトＢによって締結固定されている。
【００１０】
バルブプレート９には、シリンダボア３と吸入室７とを連通する吸入孔１１と、シリンダボア３と吐出室８とを連通する吐出孔１２とが備えられている。
【００１１】
バルブプレート９のシリンダブロック２側には、吸入孔を１１開閉する弁機構（不図示）が設けられ、一方、バルブプレート９のリアハウジング６側には、吐出孔１２を開閉する弁機構（不図示）が設けられている。バルブプレート９とリアハウジング６との間には、ガスケットが狭持され、吸入室７と吐出室８の密閉性を保持している。また、バルブプレート９の周縁には、リアハウジング６とシリンダブロック２との接合面にＯリングが狭持され、圧縮機１外へ冷媒が漏出することを防止している。
【００１２】
シリンダブロック２およびフロントハウジング４の中心の支持孔１９、２０には、駆動軸Ｓが軸受を介して回転自在に軸支されている。
【００１３】
クランク室５内には、駆動軸Ｓに固設されたドライブプレート２１と、駆動軸Ｓに摺動自在に嵌装されたスリーブ２２にピン２３によって揺動自在に連結されたジャーナル２４と、このジャーナル２４のボス部２５に軸受を介して装着されたウォッブルプレート（斜板）２６とが配設されている。ウォッブルプレート２６は、クランク室５内に固定された規制プレート３５に摺動自在に連結されることで、回転が防止され且つ軸線方向への揺動が許容されている。つまり、駆動軸Ｓを回転によりジャーナル２４が回転すると、ウォッブルプレート２６はジャーナル２４の回転揺動に伴って、回転せずに軸線方向に揺動するようになっている。なお、ドライブプレート２１とジャーナル２４とは、そのヒンジアーム２１ｈ、２４ｈを弧状の長孔２７とピン２８とを介して連結されており、これによりウォッブルプレート２６の最大傾斜角度と最小傾斜角度とが規制されている。
【００１４】
そして、各シリンダボア３に収容されたピストン２９は、ピストンロッド３０を介してそれぞれがウォッブルプレート２６に連結されていて、ウォッブルプレート２６が揺動することによって往復運動するようになっている。圧縮機１の基本機能は、このピストン２９のピストン運動により、吸入室７→バルブプレート９の吸入孔１１→シリンダボア３へと吸入された冷媒を圧縮し、シリンダボア３→バルブプレート９の吐出孔１２→吐出室８へと圧縮された冷媒を吐出するものである。
【００１５】
この吐出容量を可変とするために、本実施形態の圧縮機１には、クランク室５と吸入室７とを常時連通する抽気通路３１と、クランク室５と吐出室８とを連通する給気通路３２と、この給気通路３２を開閉する圧力制御弁としての電磁式コントロールバルブ（以下ＥＣＶ）３３とからなる圧力制御機構が設けられている（図３参照）。ＥＣＶ３３を開閉することによって、吐出室８内の高圧冷媒がクランク室５に供給され、クランク室５内の圧力が変わると、このクランク室５と吸入室７との圧力バランス（ピストン２９の前後の圧力バランス）よりウォッブルプレート２６の傾角が変化して、つまり、ピストンストロークが変化して、圧縮機１の吐出容量が変わるようになっている。
【００１６】
なお、抽気通路３１は、シリンダブロック２の支持孔１９と、バルブプレート９の通路３１ｃと、リアハウジング６の通路３１ａと、リアハウジングの溝３１ｂと、リアハウジング６の通路３１ａから構成されている。また、給気通路３２は、シリンダブロックの通路３２ａと、バルブプレートの通路３２ｂと、リアハウジング６の通路３２ｃと、環状空間５７と、ＥＣＶ３３内の通路５９とから構成されている。
【００１７】
図２に示されるように、リアハウジング６は、筒状の区画壁３６を画して内周側に吐出室８が形成され、外周側に吸入室７が形成されていて、このリアハウジング６の外周脚部には、吸入室７に通路３８を介して連通する吸入ポート３７と、吐出室８に通路４０を介して連通する吐出ポート３９とが設けられている。吸入ポート３７にはエバポレータ（不図示）に連通する低圧側配管（不図示）が接続され、吐出ポート３９にはコンデンサ（不図示）に連通する高圧側配管（不図示）が接続される。
【００１８】
また、リアハウジング６には、吸入室７および吐出室８に跨ってＥＣＶ３３が設けられ、このＥＣＶ３３が外周脚部に設けられた挿入開口５１と筒状の保持壁４１の内周面４２とにＯリング５２、５３、５４を介して保持されている。この保持壁４１は、吐出室８にのみ張り出して設けられ、吸入室７には設けられていない。つまり、ＥＣＶ３３が吸入室７に完全に露出している。
【００１９】
以下、ＥＣＶ３３の構成を詳しく説明する。本実施形態のＥＣＶ３３は、図３に示されるように、第１ケース５８ａおよび第２ケース５８ｂからなるケース５８と、第２ケース５８ｂに設けられ給気通路３２の一部を構成する通路５９と、この通路５９中に設けられた弁口６０を開閉する弁体６１と、第１ケース５８ａに収容され且つ弁体６１を開動閉動させる磁力を発生するソレノイドコイル６２とから構成されている。
【００２０】
ソレノイドコイル６２を収容する第１ケース５８ａの上部開口は、ダイアフラム６３により閉塞され、冷媒からシールされている。第１ケース５８ａ内にはソレノイドコイル６２とともに、このソレノイドコイル６２の磁力により移動可能なアクチュエータ６４が収容され、一方、第１ケース５８ａの上端に固定される第２ケース５８ｂ内には、弁体６１と一体に設けられ、且つダイアフラム６３を介してアクチュエータ６４の上に配置されるニードル６５が設けられており、これらアクチュエータ６４およびニードル６５によりソレノイドコイル６２の磁力で弁体６１が移動できるようになっている。弁体６１の上方には、弁体６１を閉弁方向に押しつけるばね力を付勢するスプリング６６が設けられていて、一方、アクチュエータ６４の下方には、弁体６１を開弁方向に押しつけるばね力を付勢するスプリング６７が設けられている。
【００２１】
また、ＥＣＶ３３には、ダイアフラム６３の上面側に、通路６８を通じて吸入室７に連通する低圧側圧力室６９が設けられる一方で、ダイアフラム６３の下面側に、通路７０を通じて大気に開放する大気室７１が設けられ、制御ユニット８０がＯＦＦ信号を出力しているときには、大気室７１の圧力、低圧側圧力室６９の圧力、スプリング６６の押圧力、スプリング６７の押圧力の均衡によって弁体６１が給気通路３２を開閉して、エバポレータ側の圧力が一定に維持されるようになっている。なお、制御ユニット８０がＯＮ信号を出力し、ソレノイドコイル６２の磁力が作用している際にも、上述の大気室７１および低圧側圧力室６９の圧力が加味される。
【００２２】
そして、外気温度、室内温度、日射量などに基づいて算出される制御ユニット８０の信号によりソレノイドコイル６２に磁力を発生させることで、弁体６１の開度が調整される。この開度の調整は、具体的にはデューティー制御により、以下のように行われる。
【００２３】
冷凍サイクルにおける熱負荷が小さい場合には、制御ユニット８０は冷房能力が小さくてもよいと判断し、ソレノイドコイル６２に流す電流値またはデューティー比を小さくする信号を出力する。この信号に伴い、アクチュエータ６４に下向きに働く磁力が減少し、スプリング６７のばね力によってダイアフラム６３の上にあるニードル６５が押し上げられ、弁体６１が開弁方向に移動する。この結果、ピストン２９によって圧縮された高圧冷媒（吐出圧力Ｐｄ）の一部が吐出室８から給気通路３２を通ってクランク室５に導入され、クランク室５の内部圧力（クランク室圧Ｐｃ）が高められる。クランク室圧Ｐｃが吸入室圧Ｐｓよりも少しでも大きくなると、ピン２３を中心とするウォッブルプレート２６の傾斜角が減少して、圧縮ストロークが短くなり、吐出冷媒量の減少により、冷凍サイクル内を循環する冷媒循環量が減少して、低い熱負荷に応じた適正な冷媒量となる。
【００２４】
一方、冷凍サイクルの熱負荷が大きい場合には、制御ユニット８０は必要とする冷房能力は大きいと判断し、ソレノイドコイル６２に流す電流値またはデューティー比を大きくする信号を出力する。この信号に伴い、アクチュエータ６４に下向きに働く磁力が大きくなり、スプリング６７のばね力に抗してダイアフラム６３の上にあるニードル６５が押し下げられ、弁体６１は閉弁方向に移動する。この結果、ピストン２９によって圧縮された高圧冷媒（吐出圧力Ｐｄ）はクランク室５に導入されず、抽気通路３１（常時連通路）を通じてクランク室５内から吸入室７に除々に流れ出る冷媒によって、次第にクランク室圧Ｐｃと吸入室圧Ｐｓとが均衡していく。クランク室圧Ｐｃと吸入室圧Ｐｓとが等しくなると、ウォッブルプレート２６に働くモーメント力によりウォッブルプレート２６の傾斜角が最大になり、圧縮ストロークが最大となる。従って、この状態で圧縮すると、吐出冷媒量が増加するため、冷凍サイクル内を循環する冷媒循環量が増加して、大きい熱負荷に応じた適正な冷媒量となる。
【００２５】
また、冷凍サイクル起動初期には、冷媒回収制御が行われ、圧縮機１起動後の所定時間内に制御ユニット８０は、ソレノイドコイル６２に流す電流値またはデューティー比を小さくする信号（本実施形態では０％）を継続して出力する。この信号に伴い、上述の手順にしたがって弁体６１が開弁位置に保持される。この結果、ピストン２９によって圧縮された高圧冷媒（吐出圧力Ｐｄ）が吐出室８から給気通路３２を通ってクランク室５に導入される。そして、クランク室５に導入された高圧冷媒によって、クランク室５内に滞留していた液相冷媒が吐出室８、および吸入室７に押し出され、さらに、クランク室５内に導入された高圧冷媒は高温になっているため、吐出室８、および吸入室７に押し出されずにクランク室５内に残った液相冷媒は加熱されて蒸発することで、抽気通路３１と給気通路３２を通じて冷凍サイクル内に液相冷媒が回収される。
【００２６】
図５は、当該制御ユニット８０による冷媒回収制御の制御手順を示すフローチャートである。同図に示されるように、乗員によって操作部が操作されてエアコンスイッチが入り、冷凍サイクルが起動すると、冷房運転、または暖房運転を行いつつ、回収用フラッグをｔｒｕｅにし（ステップＳ１０）、カウンタを１に設定する（ステップＳ２０）。この回収用フラッグは、冷媒回収制御であるか否かを示し、ｔｒｕｅの場合には回収制御であることを示し、ｆａｌｓｅの場合には回収制御ではないことを示している。また、カウンタは、冷媒回収制御に移行してからの経過時間、つまり冷凍サイクルが起動してからの経過時間を計測するものである。
【００２７】
次に、冷媒回収制御に移行してから所定の回収時間Ｘが経過したか否かが判定され（ステップＳ３０）、所定の回収時間Ｘが経過していない場合には、ステップＳ５０に移行する。また、所定の回収時間Ｘが経過した場合には、回収用フラッグをｆａｌｓｅにする（ステップＳ４０）。
【００２８】
次に、回収用フラッグの状態を判定し（ステップＳ５０）、ｔｒｕｅの場合にはステップＳ７０に移行し、ｆａｌｓｅの場合には図４に示されるように、水温センサ、室温センサ、外気温センサ、日射センサ、冷媒圧力センサ、エバポレータ吹き出し温度センサ等の出力からＥＣＶ３３のデューティー比を算出し（ステップＳ６０）、冷媒回収制御を終了し、通常の冷房運転、または暖房運転に移行する。
【００２９】
また、ステップＳ５０で回収用フラッグがｔｒｕｅであった場合には、カウンタに１を加え（ステップＳ７０）、ＥＣＶ３３のデューティー比を０％にして吐出室８とクランク室５を連通し（ステップＳ８０）、ステップＳ３０に戻り、冷媒回収制御を継続する。
【００３０】
たとえば、従来の制御方法では、外気温が−２０℃以下になるような極低温外気環境下では、少しでも早く暖房風を送風するために、ＥＣＶのデューティー比を１００％にして圧縮ストロークを最大にして冷凍サイクル内に凝縮している液相冷媒を蒸発させる方法が採られていた。しかし、圧縮機のクランク室内にも凝縮した液相冷媒が滞留しているため、冷媒が滞留している間のクランク室内の圧力は冷媒の飽和蒸気圧で一定になり、コンプレッサ起動直後に圧縮ストロークを最大にして稼働させたい場合にも、クランク室内の圧力と吸入室内の圧力との関係からほぼ最小の圧縮ストローク状態になってしまううえに、ＥＣＶでクランク室内の圧力を制御することができないために、液相冷媒がクランク室内に滞留している間は、ほぼ最小の圧縮ストローク状態が長時間継続されていた。
【００３１】
しかしながら、以上のように、本実施形態の圧縮機１によれば、起動後、所定時間内は、ＥＣＶ３３を開き、吐出室８内の圧縮されて高温高圧状態の冷媒をクランク室５に継続して供給することにより、クランク室５内の液相冷媒がクランク室５から押出されるとともに、クランク室５が加熱されて液相冷媒が蒸発するので、クランク室内に滞留した液相冷媒を吐出し、起動後の応答性を改善することができる。
【００３２】
なお、本願発明では、圧縮機単体での起動後の応答性を改善する実施形態について説明したが、たとえば、冷凍サイクルに本実施形態の圧縮機を組み込んだ場合には、冷媒配管に配設される圧力センサによって、冷凍サイクル起動直後の圧縮機出口圧を計測し、この圧縮機出口圧に応じてＥＣＶで給気通路３２を開けておく時間を算出することも可能であり、外気温が高い場合には給気通路３２を開けておく時間を短くし、外気温が低い場合には給気通路３２を開けておく時間を長くするという制御方法を用いることで、さらに起動後の応答性を改善することができる。
【００３３】
また、起動後、圧縮機出口圧を継続して計測し、所定の圧力になるまで給気通路３２を開けておくという制御方法を用いることで、同様に起動後の応答性を改善することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本実施形態にかかる圧縮機の全体断面図である。
【図２】圧力制御弁を装着したリアハウジングの前面図である。
【図３】圧力制御弁の拡大断面図である。
【図４】制御ユニットに関するブロック図である。
【図５】冷媒回収制御のフローチャートである。
【符号の説明】
【００３５】
１…圧縮機（可変容量圧縮機）
２…シリンダブロック
３…シリンダボア
４…フロントハウジング
５…クランク室
６…リアハウジング
７…吸入室
８…吐出室
９…バルブプレート
２９…ピストン
３２…給気通路
３３…電磁式コントロールバルブ、ＥＣＶ（圧力制御弁）
Ｓ…駆動軸
【図１】
2005030330.tif 000003
【図２】
2005030330.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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