JP2001065454A - 可変容量型冷媒圧縮機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 冷媒としてＣＯ2 を使用した場合に感圧部材
の耐久性を向上させることができるとともに、開閉弁の
動作特性が不安定にならない可変容量型冷媒圧縮機を提
供する。 【解決手段】 ばねが収容されるばね収容ケース８２内
に不活性ガスを封入し、ケース８２を包囲する冷却用空
間８７を迂回路８４の途中に設け、低圧の冷媒ガスを吸
入口から一旦吸入室１３に導入し、その冷媒ガスを迂回
路８４を通過させた後に再び吸入室１３に戻す構成を採
用した。低圧の冷媒ガスが迂回路８４を通過するとき、
その冷媒ガスによってケース８２内の不活性ガスが冷却
される。リヤヘッド３の温度が上昇したとしても、ケー
ス８２内の不活性ガスの温度上昇は抑制され、不活性ガ
スの圧力が大きく変動しなくなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は可変容量型冷媒圧
縮機に関し、特に冷媒として二酸化炭素を用いる可変容
量型冷媒圧縮機に関する。

【０００２】

【従来の技術】図５は従来の可変容量型冷媒圧縮機のリ
ヤヘッドのフロント側端面を示す図、図６は図５のVI−
VI線に沿う断面図、図７は図６のVII−VII線に沿う断面
図である。

【０００３】リヤヘッド１０３のフロント側端面１０３
ｃの中心部には圧縮室（図示せず）からの高圧の冷媒ガ
スが吐出される吐出室１１２が形成され、吐出室１１２
の周囲には吸入口１０３ｂからの低圧の冷媒ガスが流入
する吸入室１１３が形成されている。

【０００４】また、リヤヘッド１０３には弁収容空間１
８５が形成され、弁収容空間１８５には容量制御弁１８
１が収容されている。容量制御弁１８１はリヤヘッド１
０３に螺着されるプラグ１８６によって保持されてい
る。

【０００５】容量制御弁１８１は、図６に示すように、
吸入圧の変化に応じて動作するダイアフラム１８１ａ
と、ダイアフラム１８１ａの感圧動作に応じて通路１９
０を開閉する開閉弁１８１ｂと、ダイアフラム１８１ａ
を介して開閉弁１８１ｂを開弁方向へ付勢するばね１８
１ｃとを備えている。通路１９０は吐出室１１２とクラ
ンク室（図示せず）とを連通させるための通路である。
ダイアフラム１８１ａの片側にはばね１８１ｃを収容す
るためのばね収容ケース１８２が配置され、このばね収
容ケース１８２内は大気圧に保たれる。ばね収容ケース
１８２はプラグ１８６に形成された凹部１８６ａに収容
され、ばね収容ケース１８２の外周面と凹部１８６の内
周面との間には空間１８７が形成される。ダイアフラム
１８１ａの片側にはばね１８１ｃの弾性力と大気圧とが
作用し、開閉弁１８１ｂを開弁方向へ動作させようと
し、ダイアフラム１８１ａの反対側には圧力導入孔１８
３を介して吸入圧が作用し、開閉弁１８１ｂを閉弁方向
へ動作させようとする。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、冷媒として
ＣＯ2 を使用した場合、フレオンガスを使用した場合に
較べ、高圧と低圧との差は著しく大きく（約１２ＭＰ
ａ）なる。その結果、ダイアフラム１８１ａの片側に装
着されるばね収容ケース１８２内に大気圧を導入した
り、ばね収容ケース１８２内を真空状態にする従来の構
造では、ダイアフラム１８１ａの耐久性が極端に低下す
る。

【０００７】この発明はこのような事情に鑑みてなされ
たもので、その課題は、冷媒としてＣＯ2 を使用した場
合に感圧部材の耐久性を向上させることができるととも
に、開閉弁の動作特性が不安定にならない可変容量型冷
媒圧縮機を提供することである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
請求項１記載の発明の可変容量型冷媒圧縮機は、圧縮室
からの高圧の冷媒ガスが吐出される吐出室と斜板が収容
されるクランク室とを連通させる通路と、吸入圧の変化
に応じて動作する感圧部材と、前記感圧部材の感圧動作
に応じて前記通路を開閉する開閉弁と、前記感圧部材を
介して前記開閉弁を開弁方向へ付勢するばねと、前記ば
ねが収容されるばね収容室と、圧縮機ハウジングの外壁
部に形成され、低圧の冷媒ガスを導入する吸入口と、前
記吸入口から前記圧縮室に至るまでの吸入ガス経路とを
備え、前記感圧部材に対して前記吸入圧が前記開閉弁の
閉弁方向へ作用する可変容量型冷媒圧縮機において、前
記ばね収容室に不活性ガスが封入され、そのガスの圧力
が前記感圧部材に対して前記開閉弁の開弁方向へ作用
し、前記ばね収容室の周囲に前記低圧の冷媒ガスを導く
冷却用空間が前記吸入ガス経路の途中に設けられている
ことを特徴とする。

【０００９】前述のようにばね収容室に不活性ガスを封
入し、そのガスの圧力が感圧部材に対して開閉弁の開弁
方向へ作用し、ばね収容室の周囲に低圧の冷媒ガスを導
く冷却用空間を吸入ガス経路の途中に設けたので、低圧
の冷媒ガスが吸入ガス経路を通過するときにばね収容室
の不活性ガスが冷却される。その結果、この圧縮機の運
転等に起因して圧縮機ハウジングの温度が上昇したとし
ても、不活性ガスの温度上昇は抑制され、不活性ガスの
圧力が大きく変動しなくなる。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下この発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。

【００１１】図１はこの発明の一実施形態に係る可変容
量型冷媒圧縮機のリヤヘッドのフロント側端面を示す
図、図２は図１のII−II線に沿う断面図、図３は図２の
III−III線に沿う断面図、図４は可変容量型冷媒圧縮機
の全体を示す縦断面図である。

【００１２】この可変容量型冷媒圧縮機はＣＯ2 （二酸
化炭素）を冷媒とする冷却装置の一構成部品として用い
られる。この可変容量型冷媒圧縮機のシリンダブロック
１の一端面にはバルブプレート２を介してリヤヘッド
（圧縮機ハウジング）３が、他端面にはフロントヘッド
４がそれぞれ配置されている。フロントヘッド４、シリ
ンダブロック１、バルブプレート２及びリヤヘッド３は
通しボルト３１でシャフト５の中心軸方向に一体的に結
合されている。

【００１３】シリンダブロック１には、シャフト５を中
心とする円周に沿って所定間隔おきに複数のシリンダボ
ア６が形成されている。各シリンダボア６内にはピスト
ン７が摺動可能に挿入されている。

【００１４】フロントヘッド４には後述する斜板１０や
スラストフランジ４０等を収容するクランク室８が形成
されている。

【００１５】リヤヘッド３には吸入室１３と吐出室１２
とが形成されている。吸入室１３は吐出室１２の周囲に
位置している（図１参照）。吸入室１３には吸入口３ｂ
から流入した低圧の冷媒ガスが収容される。吸入室１３
内の冷媒ガスは吸入ポート１５を通じて圧縮室２２へ送
り込まれる。吸入室１３には冷媒ガスの流れを遮るよう
に仕切１３ａが設けられている。仕切１３ａの両側の空
間はリヤヘッド３に設けられた迂回路８４を介して通じ
ている。仕切１３ａの片側に迂回路８４の入口８４ａが
位置し、仕切１３ａの反対側に迂回路８４の出口８４ｂ
が位置する。この実施形態では仕切１３ａがバルブプレ
ート２に接触するが、仕切１３ａは必ずしもバルブプレ
ート２に接触する必要はなく、迂回路８４の入口８４ａ
に冷媒ガスを案内できる高さであればよい。また、迂回
路８４の入口８４ａ及び出口８４ｂは吸入口３ｂから圧
縮機の回転方向に１８０度の範囲内に位置していればよ
いが、この実施形態のように９０度の範囲内に位置して
いる方が好ましい。一方、吐出室１２には圧縮室２２か
ら吐出された高圧の冷媒ガスが収容される。吐出室１２
は吐出通路６０を介して吐出口３ａに通じる。

【００１６】また、リヤヘッド３には弁収容空間８５が
形成され、弁収容空間８５には容量制御弁８１が収容さ
れる。容量制御弁８１は、リヤヘッド３にシール部材と
しての金属ガスケット８９を介して螺着されるプラグ８
６によって、位置決めされ、かつ保持される。

【００１７】容量制御弁８１は、図２に示すように、吸
入圧の変化に応じて動作するダイアフラム（感圧部材）
８１ａと、ダイアフラム８１ａの感圧動作に応じて通路
９０を開閉する開閉弁８１ｂと、ダイアフラム８１ａを
介して開閉弁８１ｂを開弁方向へ付勢するばね８１ｃと
を備えている。通路９０は吐出室１２とクランク室８と
を連通させるための通路である。ダイアフラム８１ａの
片側にはばね８１ｃを収容するためのケース８２が配置
され、ケース８２の内部（ばね収容室）８２ａには不活
性ガス（例えばヘリウムやアルゴン等）が封入される。
ケース８２の周囲には冷却用空間８７が形成されてい
る。冷却用空間８７は後述の迂回路８４の途中に位置す
る。ダイアフラム８１ａの片側にはばね８１ｃの弾性力
と不活性ガスの圧力とが作用し、開閉弁８１ｂを開弁方
向へ動作させようとし、ダイアフラム８１ａの反対側に
は圧力導入孔８３を介して吸入圧が作用し、開閉弁８１
ｂを閉弁方向へ動作させようとする。ダイアフラム８１
ａの感圧動作に応じて開閉弁８１ｂが開閉し、クランク
室８内の圧力調整が行われる。なお、吸入室１３とクラ
ンク室８との間には通路（図示せず）が設けられ、この
通路の途中にはオリフィスが設けられている。

【００１８】シャフト５の一端部はラジアル軸受２６を
介してフロントヘッド４に回転可能に支持され、シャフ
ト５の他端部はラジアル軸受２５及びスラスト軸受２４
を介してシリンダブロック１に回転可能に支持されてい
る。

【００１９】スラストフランジ４０は、シャフト５に固
定され、シャフト５と一体に回転する。斜板１０は、シ
ャフト５に傾斜かつ摺動可能に取り付けられている。ま
た、斜板１０は、リンク機構４１を介してスラストフラ
ンジ４０に連結され、スラストフランジ４０の回転につ
れて一体的に回転する。斜板１０の摺動面１０ａには、
コネクティングロッド１１の球状の一端部１１ａを相対
転動可能に支持するシュー５０が、リテーナ５３で保持
されている。リテーナ５３は斜板１０のボス部１０ｂに
ラジアル軸受５５を介して装着され、リテーナ５３は斜
板１０に対して相対回転可能である。ラジアル軸受５５
はボス部１０ｂに固定されたストッパ５４によって抜け
止めされている。コネクティングロッド１１の他端部１
１ｂはピストン７に固定されている。

【００２０】シュー５０は、コネクティングロッド１１
の一端部１１ａの先端面を相対転動可能に支持する皿状
のシュー本体５１と、コネクティングロッド１１の一端
部１１ａの後端面を相対転動可能に支持する環状のワッ
シャ５２とで構成されている。

【００２１】バルブプレート２には、圧縮室２２と吐出
室１２とを連通させる吐出ポート１６と、圧縮室２２と
吸入室１３とを連通させる吸入ポート１５とが、それぞ
れ周方向に沿って所定間隔おきに設けられている。吐出
ポート１６は吐出弁１７により開閉され、吐出弁１７は
バルブプレート２のリヤヘッド側端面に弁押さえ１８と
ともにボルト１９により固定されている。また、吸入ポ
ート１５は吸入弁２１により開閉され、吸入弁２１はバ
ルブプレート２のフロント側端面に配設されている。

【００２２】シャフト５のフロント側端部に固定された
スラストフランジ４０はスラスト軸受３３を介してフロ
ントヘッド４の内壁面に回転可能に支持されている。前
述のようにスラストフランジ４０と斜板１０とはリンク
機構４１を介して連結され、斜板１０はシャフト５と直
角な仮想面に対して傾斜可能である。リンク機構４１
は、斜板１０のフロント端面１０ｃに設けられた１対の
突出部１０ｄと、スラストフランジ４０の斜板側端面４
０ｃに設けられたアーム４０ａと、両突出部１０ｄ間に
架け渡され、アーム４０ａの長孔４０ｂと係合する連結
ピン４３とで構成される。

【００２３】スラストフランジ４０と斜板１０との間に
は巻バネ４７が装着され、この巻バネ４７の付勢力によ
り斜板１０がリヤ側へ付勢され、スラスト軸受２４と斜
板１０との間には皿バネ４８が装着され、この巻バネ４
８の付勢力により斜板１０がフロント側へ付勢される。

【００２４】次に、この可変容量型冷媒圧縮機の作動を
説明する。

【００２５】図示しない車載エンジンの回転動力がシャ
フト５に伝達されると、シャフト５の回転力はスラスト
フランジ４０、リンク機構４１を経て斜板１０に伝達さ
れ、斜板１０が回転する。

【００２６】斜板１０の回転によりシュー５０が斜板１
０の摺動面１０ａ上を相対回転し、斜板１０からの回転
力がピストン７の直線往復運動に変換される。ピストン
７がシリンダボア６内を往復運動すると、シリンダボア
６内の圧縮室２２の容積が変化し、この容積変化によっ
て冷媒ガスの吸入、圧縮及び吐出が順次行なわれ、斜板
１０の傾斜角度に応じた容量の高圧の冷媒ガスが吐出さ
れる。

【００２７】図示しないエバポレータの出口からの低圧
の冷媒ガスは吸入口３ｂから吸入室１３に流入する。吸
入室１３に流入した冷媒ガスは吸入室１３内を図１の時
計方向（シャフト５の回転方向）へ進み、図１の矢印で
示すように、仕切１３ａにぶつかり、迂回路８４の入口
８４ａから迂回路８４の内部へ案内される。図３の矢印
で示すように、迂回路８４の内部へ案内された冷媒ガス
は迂回路８４の出口８４ｂから吸入室１３内に戻り、図
１の矢印で示すように、吸入室１３内を更に図１の時計
方向へ進む。吸入時、吸入弁２１が開き、吸入ポート１
５を通じて吸入室１３から圧縮室２２へ冷媒ガスが吸入
される。迂回路８４の途中には冷却用空間８７があり、
この冷却用空間８７はケース８２の周囲に形成されてい
るので、低圧の冷媒ガスが迂回路８４を通過するとき、
その冷媒ガスによってケース８２内の不活性ガスが冷却
される。

【００２８】吐出時、吐出弁１７が開き、吐出ポート１
６を通じて圧縮室２２から吐出室１２へ高圧の冷媒ガス
が吐出される。

【００２９】熱負荷が小さくなり、開閉弁８１ｂが開く
と、通路９０を通じて高圧の冷媒ガスがクランク室８に
送り込まれる。その結果、クランク室８内の圧力が増加
し、斜板１０の傾斜角度が小さくなるので、ピストン７
のストローク量が少なくなって吐出容量が減少する。こ
れに対し、熱負荷が大きくなり、開閉弁８１ｂが閉じる
と、通路９０を通じて高圧の冷媒ガスがクランク室８に
送り込まれなくなる。その結果、クランク室８内の圧力
が減少し、斜板１０の傾斜角度が大きくなるので、ピス
トン７のストローク量が増えて吐出容量が増加する。

【００３０】この実施形態によれば、吸入口３ｂから流
入した低圧の冷媒ガスが圧縮室２２に吸入されるまでの
間に冷却用空間８７を通過して、ケース８２の内部８２
ａの不活性ガスが冷却されるので、この圧縮機の運転等
に起因してリヤヘッド３の温度が上昇したとしても、不
活性ガスの温度上昇は抑制され、不活性ガスの圧力が大
きく変動しなくなる。したがって、冷媒としてＣＯ2 を
使用した場合に感圧部材としてのダイアフラム８１ａの
耐久性は向上するとともに、開閉弁８１ｂの動作特性が
安定する。

【００３１】ちなみに、従来例の場合にはケース１８２
内の温度が約９０℃に上昇し、それに応じて圧力も異常
に上がる。その結果、開閉弁８１ｂの開閉タイミングが
本来の正しい開閉タイミングから大きくずれてしまう。
つまり開閉弁８１ｂの動作特性が変わる。

【００３２】なお、前述の実施形態では感圧部材として
のダイアフラム８１ａを用いたが、これに代えてベロー
ズを用いるようにしてもよい。

【００３３】また、前述の実施形態では低圧の冷媒ガス
を吸入口３ｂから一旦吸入室１３に導入し、その冷媒ガ
スを迂回路８４を通過させた後に再び吸入室１３に戻す
構成を採用したが、低圧の冷媒ガスを吸入口３ｂから直
接迂回路８４に導き、その後に吸入室１３に導入する構
成を採用してもよい。

【００３４】なお、前述の実施形態では可変容量型冷媒
圧縮機として斜板がシャフト５と一体的に回転するとと
もにピストンの片側だけに圧縮室が置かれるいわゆる片
斜板式の冷媒圧縮機を持ち出したが、本願発明を適用し
得る他の可変容量型冷媒圧縮機としては、斜板がシャフ
ト５と一体的に回転せず、単に揺動するにすぎない揺動
板式の冷媒圧縮機がある。

【００３５】

【発明の効果】以上説明したようにこの発明の可変容量
型冷媒圧縮機によれば、圧縮機ハウジングの温度が上昇
したとしても、ばね収容室の不活性ガスの温度上昇は抑
制され、不活性ガスの圧力が大きく変動しなくなるの
で、冷媒としてＣＯ2 を使用した場合に感圧部材の耐久
性は向上するとともに、開閉弁動作特性が安定する。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１はこの発明の一実施形態に係る可変容量型
冷媒圧縮機のリヤヘッドのフロント側端面を示す図であ
る。

【図２】図２は図１のII−II線に沿う断面図である。

【図３】図３は図２のIII−III線に沿う断面図である。

【図４】図４は可変容量型冷媒圧縮機の全体を示す縦断
面図である。

【図５】図５は従来の可変容量型冷媒圧縮機のリヤヘッ
ドのフロント側端面を示す図である。

【図６】図６は図５のVI−VI線に沿う断面図である。

【図７】図７は図６のVII−VII線に沿う断面図である。

【符号の説明】 ３ リヤヘッド ３ｂ 吸入口 ８ クランク室 １２ 吐出室 ２２ 圧縮室 ８１ａ ダイアフラム ８１ｂ 開閉弁 ８１ｃ ばね ８２ ばね収容ケース ８２ａ ばね収容ケースの内部 ８４ 迂回路 ８７ 冷却用空間 ９０ 通路

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 圧縮室からの高圧の冷媒ガスが吐出され
   る吐出室と斜板が収容されるクランク室とを連通させる
   通路と、 吸入圧の変化に応じて動作する感圧部材と、 前記感圧部材の感圧動作に応じて前記通路を開閉する開
   閉弁と、 前記感圧部材を介して前記開閉弁を開弁方向へ付勢する
   ばねと、 前記ばねが収容されるばね収容室と、 圧縮機ハウジングの外壁部に形成され、低圧の冷媒ガス
   を導入する吸入口と、 前記吸入口から前記圧縮室に至るまでの吸入ガス経路と
   を備え、 前記感圧部材に対して前記吸入圧が前記開閉弁の閉弁方
   向へ作用する可変容量型冷媒圧縮機において、 前記ばね収容室に不活性ガスが封入され、そのガスの圧
   力が前記感圧部材に対して前記開閉弁の開弁方向へ作用
   し、 前記ばね収容室の周囲に前記低圧の冷媒ガスを導く冷却
   用空間が前記吸入ガス経路の途中に設けられていること
   を特徴とする可変容量型冷媒圧縮機。