JP2002070727A - 往復式冷媒圧縮機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 吸入ポートの断面積を大きくせずに、冷媒吸
入時の吸入効率を向上させることができる往復式冷媒圧
縮機を提供する。 【解決手段】 シリンダボアを有するシリンダブロック
と、シリンダボア内に形成され、冷媒が圧縮される圧縮
室と、シリンダブロックの一端に固定され、圧縮室ヘ冷
媒を供給する低圧室が形成されたリヤヘッドと、シリン
ダブロックとリヤヘッドとの間に配置され、圧縮室と吸
入室とを連通する吸入ポート１５が形成されたバルブプ
レート２とを備え、作動流体としての冷媒が二酸化炭素
である往復式冷媒圧縮機において、吸入ポート１５の吸
入室側開口の周縁に、冷媒を吸入ポート１５内へ案内す
る穴８０を形成した。

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、往復式冷媒圧縮
機に関し、特にＣＯ_２を冷媒として用いる車両用空調装
置の冷媒圧縮機として好適な往復式冷媒圧縮機に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】往復式冷媒圧縮機は、シリンダボアを有
するシリンダブロックと、シリンダボア内を直線往復運
動するピストンと、シリンダボア内に形成された圧縮室
と、この圧縮室に吸入される冷媒ガスが収容される吸入
室が形成されたシリンダヘッドと、吸入室の冷媒ガスを
圧縮室ヘ導くための吸入ポートが形成されたバルブプレ
ートと、吸入ポートを開閉する吸入弁とを備えている。

【０００３】図６（ａ）は従来の往復式冷媒圧縮機のバ
ルブプレートの部分平面図、図６（ｂ）は同図（ａ）の
図VI−VI線に沿う断面図、図７はガスケットの部分平面
図である。

【０００４】吸入弁、バルブプレート２０２及びシリン
ダヘッドはシリンダブロックの一端面に順に積み重なる
ように固定されている。バルブプレート２０２とシリン
ダヘッドとの間には冷媒漏れを防止するガスケット２９
０が配置されている。

【０００５】ピストンが上死点位置から下死点位置へ移
動するとき、吸入弁が開き、吸入室の冷媒ガスが吸入ポ
ート２１５を通じて圧縮室へ流入する。

【０００６】ピストンが下死点位置から上死点位置へ移
動するとき、吸入弁が吸入ポート２１５の開口を塞いで
吸入ポート２１５が閉じるとともに、圧縮室の冷媒ガス
が圧縮される。

【０００７】

【発明の解決しようとする課題】ところが、ＣＯ_２を冷
媒とするとき、フロンを冷媒とするときに較べてデッド
ボリュームの圧力が高いので、冷媒ガスが吸入室から圧
縮室へ流入しにくいという問題があった。

【０００８】その対策として、吸入ポート２１５の断面
積を大きくする方法が考えられる。

【０００９】しかし、吸入ポート２１５を大きくするに
は、吸入弁を大きくしなければならないが、吸入弁を大
きくすることは吐出ポートなどとの関係から困難であ
る。

【００１０】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、吸入ポートの断面積を大きくせ
ずに、冷媒吸入時の吸入効率を向上させることができる
往復式冷媒圧縮機を提供することである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】前述の課題を解決するた
めに請求項１記載の発明の往復式冷媒圧縮機は、シリン
ダボアを有するシリンダブロックと、前記シリンダボア
内に形成され、冷媒が圧縮される圧縮室と、前記シリン
ダブロックの一端に固定され、前記圧縮室ヘ冷媒を供給
する低圧室が形成されたシリンダヘッドと、前記シリン
ダブロックと前記シリンダヘッドとの間に配置され、前
記圧縮室と前記低圧室とを連通する吸入ポートが形成さ
れたバルブプレートとを備え、作動流体としての冷媒が
二酸化炭素である往復式冷媒圧縮機において、前記吸入
ポートの低圧室側開口の周縁に、冷媒を前記吸入ポート
内へ案内する穴が形成されていることを特徴とする。

【００１２】上述のように吸入ポートの低圧室側開口の
周縁に、冷媒を吸入ポート内へ案内する穴が形成されて
いるので、穴のガイド機能が働き、吸入室の冷媒は吸入
ポートヘ流入しやすくなる。

【００１３】請求項２記載の発明の往復式冷媒圧縮機
は、請求項１記載の往復式冷媒圧縮機において、前記穴
がほぼ楕円状であることを特徴とする。

【００１４】上述のように穴がほぼ楕円状であるので、
吸入室の冷媒が吸入ポートへ流入しやすくなるととも
に、吐出ポートの位置をバルブプレート中心側へ移す必
要がない。

【００１５】

【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。

【００１６】図１はこの発明の第１実施形態に係る可変
容量型斜板式圧縮機の縦断面図、図２（ａ）はバルブプ
レートの平面図、図２（ｂ）は同図（ａ）のII−II線に
沿う断面図、図３はガスケットの平面図である。

【００１７】この可変容量型斜板式圧縮機はＣＯ_２（二
酸化炭素）を冷媒とする冷凍サイクルの一構成部品とし
て用いられる。この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３が、他端
面にはフロントヘッド４が配置されている。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（シリンダヘッド）３は通しボルト３１とナッ
ト３２とで軸方向に一体的に結合されている。

【００１８】前記フロントヘッド４にはスラストフラン
ジ４０や斜板１０等を収容するクランク室８が形成され
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。また、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の内周面４ａに回転可能に支持されている。斜板１０
はシャフト５に対して摺動可能に、かつシャフト５と直
角な仮想面に対して傾斜可能に取り付けられている。

【００２０】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
転につれて一体に回転する。斜板１０の両摺動面１０
ａ，１０ｂ上には斜板１０を挟むように半球状のシュー
６０，６１が配置され、シャフト５の回転につれて斜板
１０の摺動面１０ａ，１０ｂ上を相対回転可能である。

【００２１】前記シリンダブロック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。シリンダボア６にはピスト
ン７が摺動可能に収容されている。

【００２２】ピストン７は、円筒部７２と、凹面部７
１，７０と、凹面部７１，７０を連結するブリッジ部７
３とを有している。円筒部７２はシリンダボア６内を摺
動する。凹面部７１は円筒部７２の一端部に形成され、
シュー６１を転動可能に保持する。凹面部７０は凹面部
７１に対向配置され、シュー６０を転動可能に保持す
る。

【００２３】前記リヤヘッド３には吸入室（低圧室）１
３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。吸入室１３には圧縮室２
２に供給する低圧の冷媒ガスが収容される。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。

【００２４】前記バルブプレート２にはボルト１９を挿
入するための孔８１と、後述する連通路の一部を構成す
る孔８２とが形成されている（図２（ａ）参照）。ま
た、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。吸入ポート１５
及び吐出ポート１６はそれぞれシリンダボア６の開口縁
６ａの内側に位置し、吸入ポート１５は吐出ポート１６
の外側（バルブプレート２の半径方向外側）に位置す
る。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。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２ａ
にガスケット９０及び弁押さえ１８とともにボルト１９
により固定されている。図２（ａ）に示すようにバルブ
プレート２の吸入ポート１５のリヤヘッド側の開口の周
縁には吸入ポート１５の断面積よりも更に大きい真円の
穴８０が形成されている。図２（ｂ）に示すように穴８
０はすり鉢状であり、吸入室１３の冷媒ガスを吸入ポー
ト１５へ案内する。ガスケット９０にはバルブプレート
２の穴８０とほぼ同じ径の円形の孔９１が形成されてい
る（図３参照）。また、ガスケット９０には冷媒漏れを
防ぐためのシール面９２，９３が周方向に沿って形成さ
れている。

【００２５】吸入弁２１、吐出弁１７、吸入ポート１
５、吐出ポート１６及び圧縮室２２の数は、それぞれシ
リンダボア６の数（この実施形態では７）に等しい。

【００２６】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。

【００２７】吸入室１３とクランク室８との間には連通
路（図示せず）が設けられ、この連通路の途中には図示
しないオリフィスが設けられている。また、吐出室１２
とクランク室８との間には連通路（図示しない）が設け
られ、この連通路の途中には図示しない圧力調整弁が設
けられ、この圧力調整弁によりクランク室８内の圧力調
整が行われ、連通路が開閉される。

【００２８】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る。斜板１０とスラスト
軸受２４との間には巻バネ４８が装着され、この巻バネ
４８の付勢力により斜板１０がフロント側へ付勢され
る。

【００２９】次に、この可変容量型斜板式圧縮機の作動
を説明する。

【００３０】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。斜板１０の回転によりシュー
６０，６１が斜板１０の摺動面１０ａ，１０ｂ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。

【００３１】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。吸入時、吸入弁２１が開
き、吸入室１３からシリンダボア６内の圧縮室２２へ低
圧の冷媒が吸入され、吐出時、吐出弁１７が開き、圧縮
室２２から吐出室１２ヘ高圧の冷媒ガスが吐出される。
吐出室１２内の高圧の冷媒ガスが吐出口３ａから図示し
ない冷却器側へ吐出される。

【００３２】吸入行程ではピストン７が下死点側へ移動
するにしたがって圧縮室２２と吸入室１３との間に大き
な圧力差が生じ、吸入弁２１が圧縮室２２側へ撓んで吸
入ポート１５が開く。吸入室１３の冷媒ガスはすり鉢状
の穴８０に案内されて吸入ポート１５ヘ流れ込み、吸入
ポート１５を通じて圧縮室２２内に流入する。

【００３３】圧縮行程ではピストン７が上死点に移動す
るにしたがって圧縮室２２の容積が次第に小さくなり、
圧縮室２２内の圧力が上昇する。

【００３４】吐出行程では圧縮室２２の容積が最小にな
り、圧縮室２２内の圧力が最大になる。圧縮室２２と吐
出室１２との間に一定の圧力差が生じると吐出弁１７が
吐出室側へ撓み、吐出ポート１６が開放される。このと
き吸入弁２１は吸入ポート１５を塞いでいる。

【００３５】熱負荷が小さくなり、圧力調整弁が開いて
クランク室８内の圧力が増加すると、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、圧力調整弁が閉じてクランク室８内の圧力が
減少すると、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。

【００３６】この実施形態によれば、冷媒ガスがすり鉢
状の穴８０に案内されて吸入ポート１５へ流れ込むの
で、冷媒吸入量が増え、冷媒吸入時の吸入効率が向上す
る。

【００３７】図４（ａ）はこの発明の第２実施形態に係
る可変容量型斜板式圧縮機のバルブプレ−トの平面図、
図４（ｂ）は同図（ａ）のIV−IV線に沿う断面図、図５
はガスケットの平面図である。図１の実施形態と共通す
る部分には同一の符号を付してその説明を省略する。

【００３８】第１実施形態では吸入ポート１５のリヤヘ
ッド側開口の周縁に真円の穴８０が形成された場合につ
いて説明したが、この第２実施形態ではバルブプレート
１０２に、バルブプレート周方向を長径とし、かつバル
ブプレート半径方向を短径とするほぼ楕円状の穴１８０
を形成した。

【００３９】ガスケット１９０には、バルブプレート１
０２の穴１８０とほぼ同じ形状の孔１９１が形成されて
いる（図５参照）。

【００４０】冷媒吸入時、冷媒ガスは穴１８０の傾斜面
に案内されて吸入ポート１５内に流入する。

【００４１】この第２実施形態によれば、穴１８０の短
径がバルブプレート半径方向に平行であるので、吸入室
はバルブプレート半径方向外側へ拡大しない。

【００４２】なお、前述の各実施形態では吸入ポートに
真円の穴８０又は楕円状の穴１８０を形成した場合につ
いて説明したが、穴の形状はこれに限られず、例えば矩
形の穴等でもよい。

【００４３】また、上述の第２実施形態では楕円状の穴
１８０の長径の向きをバルブプレート周方向とした場合
について説明したが、この方向に限られず、長径の向き
がバルブプレート周方向に対して傾いてもよい。

【００４４】更に、これらの実施形態では往復式冷媒圧
縮機の一例として可変容量型斜板式冷媒圧縮機について
説明したが、固定容量型等の斜板式冷媒圧縮機や揺動板
式冷媒圧縮機にも本発明を適用できる。

【００４５】

【発明の効果】以上説明したように請求項１記載の発明
の往復式冷媒圧縮機によれば、吸入ポートの断面積を大
きくせずに、冷媒吸入時の吸入効率を向上させることが
できる。

【００４６】請求項２記載の発明の往復式冷媒圧縮機に
よれば、吸入室の冷媒が吸入ポートへ流入しやすくなる
とともに、吐出ポートの位置をバルブプレート中心側へ
移す必要がなくなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１はこの発明の第１実施形態に係る可変容量
型斜板式圧縮機の縦断面図である。

【図２】図２はバルブプレートを説明するための図であ
る。

【図３】図３はガスケットの平面図である。

【図４】図４はこの発明の第２実施形態に係る可変容量
型斜板式圧縮機のバルブプレートを説明するための図で
ある。

【図５】図５はガスケットの平面図である。

【図６】図６は従来の往復式冷媒圧縮機のバルブプレー
トを説明するための図である。

【図７】図７はガスケットの平面図である。

【符号の説明】

１ シリンダブロック ２ バルブプレート ３ リヤヘッド（シリンダヘッド） ６ シリンダボア １３ 吸入室（低圧室） １５ 吸入ポート ２２ 圧縮室 ８０，１８０ 穴

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 シリンダボアを有するシリンダブロック
   と、 前記シリンダボア内に形成され、冷媒が圧縮される圧縮
   室と、 前記シリンダブロックの一端に固定され、前記圧縮室ヘ
   冷媒を供給する低圧室が形成されたシリンダヘッドと、 前記シリンダブロックと前記シリンダヘッドとの間に配
   置され、前記圧縮室と前記低圧室とを連通する吸入ポー
   トが形成されたバルブプレートとを備え、 作動流体としての冷媒が二酸化炭素である往復式冷媒圧
   縮機において、 前記吸入ポートの低圧室側開口の周縁に、冷媒を前記吸
   入ポート内へ案内する穴が形成されていることを特徴と
   する往復式冷媒圧縮機。
2. 【請求項２】 前記穴がほぼ楕円状であることを特徴と
   する請求項１記載の往復式冷媒圧縮機。