CN101451517A - 可变容量压缩机 - Google Patents

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Abstract

本发明提供可变容量压缩机，其可最大限度防止在低吐出容量区域内发生排出流量急剧下降为零的现象，可稳定地维持斜盘的倾斜角度。一种可变容量压缩机(1)，借助连杆(14)将固定于驱动轴(4)上的转子(11)与轴颈(13)之间连接起来，连杆(14)以转子(11)为中心进行旋转，通过该旋转可同时改变轴颈(13)和斜盘(15)的倾斜角度，可根据斜盘(15)的倾斜角度来改变各活塞(9)的往复行程，连杆(14)与转子(11)之间在第1旋转支点部(14a)进行连接，连杆(14)与轴颈(13)之间在第2旋转支点部(14b)进行连接，使第1旋转支点部(14a)位于轴颈(13侧)、第2旋转支点部(14b)位于转子(11)侧地进行连接。

Description

可变容量压缩机
技术领域
本发明涉及一种可利用斜盘的倾斜角度来改变活塞排出容量的可变容量压缩机。
背景技术
作为该种以往的可变容量压缩机，有专利文献1中公开的压缩机。
如图5所示，该可变容量压缩机100具有壳体101。壳体(housing)101主要由缸体101a、配置于缸体101a的一端侧的前缸盖部(front head)101b和借助阀板102配置于缸体101a的另一端侧的后缸盖部(rear head)101c组装而成。
在壳体101的中心配置有驱动轴103。驱动轴103的两端侧借助径向轴承部104和径向轴承部105以可自由旋转的方式支承在壳体101上。
在缸体101a内，在以驱动轴103为中心的圆周上形成有多个气缸腔(cylinder bore)106，在该各气缸腔106内以可自由滑动的方式分别配置有活塞107。在前缸盖部101b内形成有与多个气缸腔106相连通的曲轴室108。在该曲轴室108内分别设置有固定于驱动轴103的外周的转子109、可沿轴向自由移动地配置于驱动轴103的外周的套筒110、配置于套筒110的外周侧并借助连杆111与转子109相连接的轴颈(journal)112、固定于轴颈112的外周的斜盘113。各活塞107借助一对滑靴114卡合于斜盘113的外周部。在套筒110的两端分别配置有第1弹簧S1和第2弹簧S2，通过该第1弹簧S1和第2弹簧S2的弹力均衡作用来使斜盘113在运转停止后返回到初始驱动位置。
当驱动轴103进行旋转时，利用转子109、斜盘113等使各活塞107在气缸腔106内进行往复运动，并利用斜盘113的倾斜角度来改变各活塞111的往复行程。
在后缸盖部101c内分别形成有吸入室120和排出室121。
介于缸体101a与后缸盖部101c之间的阀板102将多个气缸腔106与吸入室120及排出室121之间分隔开。
在上述结构中，当驱动轴103被驱动旋转时，斜盘113摆动，各活塞107进行往复运动。在各活塞107的吸入行程中，从吸入室120向气缸腔106内供给制冷剂，所供给来的制冷剂在活塞107的压缩行程中被压缩而被排出到排出室121。排出来的制冷剂进行冷冻循环而被供给到冷气设备等中，再返回到可变容量压缩机100内。
在这样的可变容量压缩机100进行驱动时，当冷冻循环的热负荷变大时，将曲轴室108的压力调整到低压侧。于是，破坏了作为各活塞107的背压的曲轴室压力以及第1弹簧S1的弹力的逆时针方向力矩与各活塞107的前表面压力以及第2弹簧S2的弹力的顺时针方向力矩之间的平衡，对由斜盘113与轴颈112构成的一体构件施加的、以第2旋转支点部111b为中心增大斜盘113的倾斜角度的方向的顺时针方向力矩变大，从而使连杆111向图5的a箭头方向旋转到双方力矩达到平衡的位置。通过该连杆111的旋转来增大斜盘113的倾斜角度。当斜盘113的倾斜角度变大时，各活塞107的往复行程增大，制冷剂的排出容量增多，制冷能力等增强。
另外，当冷冻循环的热负荷变小时，则将曲轴室108的压力调整到高压侧。于是，破坏了作为各活塞107的背压的曲轴室压力以及第1弹簧S1的弹力的逆时针方向力矩与各活塞107的前表面压力以及第2弹簧S2的弹力的顺时针方向力矩的平衡，对由斜盘113与轴颈112构成的一体构件施加的、以第2旋转支点部111b为中心减小斜盘113的倾斜角度的方向的逆时针方向力矩变大，从而使连杆111向图5的b箭头方向旋转到双方力矩达到平衡的位置。通过该连杆111的旋转来减小斜盘113的倾斜角度。当斜盘113的倾斜角度变小时，各活塞107的往复行程减小，制冷剂的排出容量减少，制冷能力降低等。通过这样的运转可使可变容量压缩机100实现省动力化。
而且，在上述以往的可变容量压缩机100中，如图6的(a)、(b)所示，转子109与轴颈112之间借助连杆111来进行连接。这样使用了连杆111的连接结构与使用导向长孔和使连接销在该导向长孔内滑动移动的连接结构相比，具有可将滑动阻力抑制得较小的优点。
专利文献1：日本特开2006-233855号公报
但是，在上述以往例的可变容量压缩机100中，连杆111与转子109进行连接的第1旋转支点部111a设定于转子109侧，连杆111与轴颈112进行连接的第2旋转支点部111b设定于轴颈112侧。因此，如图7所示，在斜盘113的倾斜角度较小的位置(活塞107的低排出容量区域)，端部间隙(head clearance)具有如图4中的以往例的特性曲线所示的倾向。并且，随着越接近最小容量而越靠近端部间隙增大的方向，行程自然变小，因此，会发生死区体积(dead volume)相对于排出容量的比率急剧增加、在某一斜盘角度来自气缸腔106的排出流量急剧降为零的现象。低排出容量区域原本是指排出流量较少的不稳定区域，因此，当排出流量发生这样的急剧变化时，存在无法稳定地维持斜盘113的倾斜角度这样的问题。
发明内容
因此，本发明的目的在于提供一种可通过最大限度防止在低排出容量区域发生排出流量急剧降为零的现象来稳定维持斜盘的倾斜角度的可变容量压缩机。
达到上述目的的技术方案1的发明是一种可变容量压缩机，在壳体内设置有多个气缸腔和与各气缸腔相连通的曲轴室，在上述壳体内以可自由旋转的方式设置有贯穿了上述曲轴室的驱动轴，在上述驱动轴上固定有转子，设置有将上述转子与轴颈连接起来的连杆，设置有可通过上述轴颈的旋转来改变倾斜角度的斜盘，设置有通过上述斜盘的摆动可在多个上述气缸腔内进行往复运动的多个活塞，上述连杆以上述转子为中心进行旋转，通过该旋转可改变上述斜盘的倾斜角度，根据上述斜盘的倾斜角度可改变上述各活塞的往复行程，其特征在于，上述连杆在第1旋转支点部与上述转子相连接，在第2旋转支点部与上述轴颈相连接，在上述活塞的低排出容量区域内，使端部间隙随着接近最小容量而逐渐变小地设定上述第1旋转支点部和上述第2旋转支点部的各位置。
技术方案2的发明是以技术方案1所述的可变容量压缩机为基础的，其特征在于，在上述连杆中，当将上述活塞的上止点的端部间隙B与上述活塞的行程A之比设为行程比(B/A)时，使上述活塞的低排出容量区域内的行程比维持恒定或随容量的减少而减小地设定上述第1旋转支点部和上述第2旋转支点部的各位置。
技术方案3的发明是以技术方案1或2所述的可变容量压缩机为基础的，其特征在于，在上述连杆中，使上述第1旋转支点部位于比上述第2旋转支点部靠轴颈侧的位置，而使上述第2旋转支点部位于比上述第1旋转支点部靠上述转子侧的位置。
采用技术方案1的发明，在活塞的低排出容量区域内，端部间隙随着接近最小容量而变小，因此可最大限度防止在低排出容量区域内制冷剂的排出流量急剧下降为零的现象，可稳定地维持斜盘的倾斜角度。
采用技术方案2的发明，由于活塞的低排出容量区域内的行程比维持恒定或随容量的减少而减小，因此能够可靠地防止在低排出容量区域内制冷剂的排出流量急剧下降为零的现象，可稳定地维持斜盘的倾斜角度。
采用技术方案3的发明，与技术方案1的发明同样，在活塞的低排出容量区域内，端部间隙随着接近最小容量而变小，因此可最大限度防止在低排出容量区域内制冷剂的排出流量急剧下降为零的现象，可稳定地维持斜盘的倾斜角度。
附图说明
图1是表示本发明的一实施方式中的可变容量压缩机的整体剖视图。
图2是表示本发明的一实施方式，(a)表示连杆的连接状态的概略俯视图，(b)是表示连杆的连接状态的概略侧视图。
图3是用于说明本发明的一实施方式的行程比的图。
图4是表示本发明的一实施方式的排出容量与端部间隙的关系的特性曲线图。
图5是以往例的可变容量压缩机的整体剖视图。
图6的(a)是表示以往例的连杆的连接状态的概略俯视图，图6的(b)是表示以往例的连杆的连接状态的概略侧视图。
图7是最小容量状态时的主要部分剖视图。
具体实施方式
以下，根据附图对本发明的实施方式进行说明。
图1～图4表示本发明的一实施方式，图1是可变容量压缩机的整体剖视图，图2的(a)是表示连杆的连接状态的概略俯视图，图2的(b)是表示连杆的连接状态的概略侧视图，图3是用于说明行程比的图，图4是表示排出容量与端部间隙之间的关系的特性曲线图。
如图1所示，可变容量压缩机1具有壳体2。该壳体2由缸体2a、配置于该缸体2a的一侧面的前缸盖部2b和借助阀体3配置于缸体2a的另一侧面的后缸盖部2c组装而成。
在缸体2a和前缸盖部2b内配置有贯穿了下述曲轴室10的驱动轴4。驱动轴4的两端侧借助径向轴承部5、6以可自由旋转的方式支承于缸体2a和前缸盖部2b上。驱动轴4的一端从前缸盖部2b向外突出，在该突出部位固定有用于接收发动机的旋转的皮带轮7。驱动轴4构成为从这样固定于一端的皮带轮7接收驱动力而进行旋转。
在缸体2a内形成有多个气缸腔8。多个气缸腔8以等间隔形成于以驱动轴4为中心的圆周上。在各气缸腔8内以可自由滑动的方式配置有活塞9。
在前缸盖部2b内形成有与多个气缸腔8相连通的曲轴室10。在曲轴室10内设置有固定于驱动轴4的外周的转子11、可沿轴向自由移动地配置于驱动轴4的外周的套筒12、配置于套筒12的外周侧的轴颈13、将轴颈13与转子11连接起来的连杆14、固定于轴颈13的外周的斜盘15、借助一对滑靴16卡合在该斜盘15的外周部上的各活塞9的后端侧。
使套筒12的外周面形成为大致圆弧状，以引导轴颈13可圆滑地改变倾斜角度。在套筒12的两端分别配置有第1弹簧S1和第2弹簧S2，利用该第1弹簧S1和第2弹簧S2的弹力的均衡来使斜盘15在运转停止后返回到初始驱动位置。关于连杆14的连接结构在下文中进行详述。
当驱动轴4进行旋转时，利用转子11、连杆14以及轴颈13将旋转传递给斜盘15，从而使各活塞9在气缸腔8内进行往复运动。另外，可利用斜盘15的倾斜角度来改变各活塞9的行程，从而可改变制冷剂的排出容量。以作用的部位来说明调整斜盘15的倾斜角度的机理。
在后缸盖部2c内形成有制冷剂气体的吸入室20和排出室21。吸入室20与冷冻循环的蒸发器的出口侧相连接。排出室21与冷冻循环的冷凝器的入口侧相连接。另外，吸入室20与排出室21借助阀体3与各气缸腔8分隔开。在将上述两室分隔开的阀体3上分别形成有附带吸入阀的吸入孔(未图示)和附带排出阀的排出孔22。
另外，在曲轴室10与吸入室20之间形成有一直连通着的抽气通道(未图示)。在曲轴室10与排出室21之间形成有供气通道23。在供气通道23内配置有压力控制阀24。构成为可通过控制压力控制阀24的开度来调整曲轴室10的压力。
接着，对连杆14的连接结构进行说明。如图1以及图2的(a)、(b)所示，连杆14在第1旋转支点部14a与转子11相连接，在第2旋转支点部14b与轴颈13相连接，将第1旋转支点部14a设定于轴颈13侧，将第2旋转支点部14b设定于转子11侧。即，与以往例相比，连杆14的第1旋转支点部14a与第2旋转支点部14b的位置颠倒地进行连接。如图4的本发明的特性曲线所示，通过做成这样的连接结构，在活塞9的低排出容量区域(容量为40％以下、斜盘倾斜角度为8度以下)，端部间隙随着接近最小容量(最小倾斜角度)而逐渐变小。
在该实施方式中，端部间隙的减少程度如图3所示，当将活塞9的上止点的端部间隙B与活塞9的行程A之比设为行程比(B/A)时，使上述活塞9的低排出容量区域的行程比维持恒定或随容量减少而减小地设定第1旋转支点部14a和第2旋转支点部14b的各位置。
在上述结构中，当驱动轴4进行旋转时，通过该旋转力来使斜盘15进行旋转，从而使多个活塞9在气缸腔8内进行往复运动。并且，在活塞9的吸入行程(自上止点向下止点移动的行程)中，通过气缸腔8内的减压来打开吸入孔(未图示)。由此，可将制冷剂气体从吸入室20供给到气缸腔8内。
在活塞9的压缩行程(自下止点向上止点移动的行程)中，关闭吸入孔(未图示)，由活塞9对气缸腔8内的制冷剂气体进行绝热压缩。使该被压缩了的高温高压的制冷剂气体从排出孔22排出到排出室21。被排出到排出室21内的高温高压的制冷剂从排出口(未图示)排出到可变容量压缩机1外。被排出来的制冷剂进行冷冻循环而供给到冷气设备等内，再返回到可变容量压缩机1内。
当这样的可变容量压缩机1进行驱动时，若使冷冻循环的热负荷变大，则将曲轴室10的压力调整到低压侧。于是，破坏了作为各活塞9的背压的曲轴室压力以及第1弹簧S1的弹力的逆时针方向力矩与各活塞9的前表面压力以及第2弹簧S2的弹力的顺时针方向力矩之间的平衡，对由斜盘15和轴颈13构成的一体构件施加的、向以第2旋转支点部14b为中心增大斜盘15的倾斜角度的方向的顺时针方向力矩变大，从而使连杆14向图1以及图2的a箭头方向旋转到双方力矩达到平衡位置。通过该连杆14的旋转来使斜盘15的倾斜角度变大。当斜盘15的倾斜角度变大时，各活塞9的往复行程增大，制冷剂的排出容量增多，制冷能力等增强。
另外，当冷冻循环的热负荷变小时，则将曲轴室10的压力调整到高压侧。于是，破坏了作为各活塞9的背压的曲轴室压力以及第1弹簧S1的弹力的逆时针方向力矩与各活塞9的前表面压力以及第2弹簧S2的弹力的顺时针方向力矩的平衡，对由斜盘15和轴颈13构成的一体构件施加的、向以第2旋转支点部14b为中心减小斜盘15的倾斜角度的方向的逆时针方向力矩变大，从而使连杆14向图1以及图2的b箭头方向旋转到双方力矩达到平衡的位置。通过该连杆14的旋转来减小斜盘15的倾斜角度。当斜盘15的倾斜角度变小时，各活塞9的往复行程减小，制冷剂的排出容量减少，制冷能力等降低。可变容量压缩机1可利用这样的运转来实现省动力化。
接着，对活塞9的低排出容量区域的动作进行说明。在活塞9的低排出容量区域内，端部间隙随着接近最小容量(最小倾斜角度)而变小，因此能够可靠地防止制冷剂的排出流量急剧下降为零的现象，可稳定地维持斜盘15的倾斜角度。
在该实施方式中，使活塞9的低排出容量区域内的行程比维持恒定或随容量减少而减小地设定第1旋转支点部14a和第2旋转支点部14b的各位置，因此能够可靠地防止在低排出容量区域内制冷剂的排出流量急剧下降为零的现象，可稳定地维持斜盘15的倾斜角度。即，如图3所示，关于行程比，在中排出容量区域内，由于行程A的值较大，因此无论端部间隙B多大给行程比造成的影响都很小。但是，在低排出容量区域内，由于行程比A较小，因此端部间隙B的变化会对行程比造成较大的影响。因此，在低排出容量区域内，当行程比变大时，会突然发生排不出制冷剂的现象，但由于将行程比设定为恒定或随着容量的减少而减小，因此可防止突然发生排不出制冷剂的现象。

Claims (3)

1.一种可变容量压缩机(1)，
在壳体(2)内设置有多个气缸腔(8)和与各气缸腔(8)相连通的曲轴室(10)，在上述壳体(2)内以可自由旋转的方式设置有驱动轴(4)，在上述驱动轴(4)上固定有转子(11)，设置有将上述转子(11)与轴颈(13)连接起来的连杆(14)，设置有可利用上述轴颈(13)的旋转来改变倾斜角度的斜盘(15)，设置有利用上述斜盘(15)的摆动可在多个上述气缸腔(8)内进行往复运动的多个活塞(9)，
上述连杆(14)以上述转子(11)为中心进行旋转，通过该旋转可改变上述斜盘(15)的倾斜角度，可根据上述斜盘(15)的倾斜角度来改变上述各活塞(9)的往复行程，其特征在于，
上述连杆(14)在第1旋转支点部(14a)与上述转子(11)相连接，并且在第2旋转支点部(14b)与上述轴颈(13)相连接；在上述活塞(9)的低排出容量区域内，使端部间隙随着接近最小容量而变小地设定上述第1旋转支点部(14a)和上述第2旋转支点部(14b)的各位置。
2.根据权利要求1所述的可变容量压缩机(1)，其特征在于，
在上述连杆(14)中，当将上述活塞(9)的上止点的端部间隙B与上述活塞的行程A之比设为行程比(B/A)时，使上述活塞(9)的低排出容量区域的行程比维持恒定或随着容量的减少而减小地设定上述第1旋转支点部(14a)和上述第2旋转支点部(14b)的各位置。
3.根据权利要求1或2所述的可变容量压缩机(1)，其特征在于，
在上述连杆(14)中，使上述第1旋转支点部(14a)位于比上述第2旋转支点部(14b)靠轴颈(13)侧的位置，使上述第2旋转支点部(14b)位于比上述第1旋转支点部(14a)靠上述转子(11)侧的位置。
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Date Code Title Description
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PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Open date: 20090610