JP2005054594A - 可変容量型圧縮機 - Google Patents

Abstract

【課題】低吐出容量時における運転効率を向上させる。
【解決手段】シリンダブロックに複数穿設されたボアと、前記ボア内に摺動可能に嵌挿されたピストンと、前記ボア内に画成され流体が流出入し前記ピストンの摺動により容積が変化される圧縮室とを有して構成される流体圧縮部を複数有すると共に、回転運動を前記ピストンの往復直線運動に変換する斜板を有して構成され所定の条件に基づいて該斜板の傾斜角を変化させる斜板機構を有して構成される可変容量型圧縮機において、前記流体圧縮部から吐出される流体の吐出容量が所定値以下となった場合に、前記複数の流体圧縮部のうち少なくとも１つの流体圧縮部の圧縮作用を休止又は低減させる圧縮作用休止手段を備える。
【選択図】 図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両用空調装置等に用いられる可変容量型圧縮機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の圧縮機として、次のようなものがある。シャフトと、前記シャフトを回転可能に支持する複数の軸受と、前記シャフトに摺動かつ傾斜可能に取り付けられる傾斜回転板と、吐出室と斜板が収容されるクランク室とを連通する通路の途中に設けられ、通路を開閉する制御弁とを備え、制御弁の開閉動作によりクランク室内の圧力が変化し、前記傾斜回転板の傾斜角度が変わり、吐出容量が増減する可変容量型圧縮機において、軸受に設けられた荷重センサの出力値に基づいて制御弁の開度を制御するコントローラを設けたものであり、これによりトルクを高精度に検出可能とし制御性を向上させることができるものである（特許文献１参照）。また、斜板室に作用する流体の圧力を変化させることによって吐出容量が変化する斜板型可変容量圧縮機において、前記斜板室に作用する流体の圧力を変化させるための容量制御弁として、前記斜板室への高圧の流体の供給路を単に開閉する開閉弁を設けたものであり（特許文献２参照）、これにより容量制御弁を簡素化して低コスト化を図ったものである。
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−９０２８４号公報
【０００４】
【特許文献２】特開２００３−８３２４４号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の技術においては、ピストン上面に作用する圧縮室の圧力は、凝縮器の熱負荷に依存する部分が大きく、斜板角が小さくなり１気筒あたりの冷媒の吐出容量が減少した場合にも、シューと斜板の摺動抵抗はあまり減少しない。このため、低吐出容量時において、圧縮仕事に対して摺動損失が大きく、機械効率が悪いという問題があった。
【０００６】
そこで、本発明は、低吐出容量時における機械効率を向上させることを課題とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明は、シリンダブロックに穿設されたボアと、前記ボア内に摺動可能に嵌挿されたピストンと、前記ボア内に画成され流体が流出入し前記ピストンの摺動により容積が変化される圧縮室とから構成される複数の流体圧縮部を有すると共に、回転運動を前記ピストンの往復直線運動に変換する斜板を有して構成され所定の条件に基づいて該斜板の傾斜角を変化させる斜板機構を有して構成される可変容量型圧縮機において、前記流体圧縮部から吐出される流体の吐出容量が所定値以下となった場合に、前記複数の流体圧縮部のうち少なくとも１つの流体圧縮部の圧縮作用を休止又は低減させる圧縮作用休止手段を備えることを特徴とするものである（請求項１）。
【０００８】
このように、吐出容量が所定値以下となった場合に、所定の流体圧縮部を休止状態とすることにより、低吐出容量時におけるシューと斜板の摺動抵抗を減少させることができるので、機械効率を向上させることができる。また、稼動中の流体圧縮部１つ当りの吐出量が大きくなり、吐出弁の励磁振動が起こりにくくなるので、その脈動を低減させることができる。更に、ブローバイやデッドボリューム等の影響が小さくなり、圧縮効率が向上する。
【０００９】
また、前記圧縮作用休止手段は、休止される前記流体圧縮部の前記圧縮室を、ハウジング内に画成され前記斜板機構が収納されるクランク室と連通させるものであることが好ましい（請求項２）。
【００１０】
これによれば、ピストンがいかなるストロークで往復運動していようとも、圧縮室内がクランク室圧となるので、シューと斜板の摺動抵抗を減少させることができる。
【００１１】
また、前記圧縮作用休止手段は、スプール弁と、前記スプール弁が摺動可能に収納される収納空間と、前記スプール弁によって前記収納空間内に２つに区画される空間のうちの一方の空間であり前記クランク室と連通するクランク室圧空間と、前記圧縮室と前記クランク室圧空間とを連通させると共に前記スプール弁の前記クランク室圧空間側への移動によって開放される逃がし通路と、前記収納空間内において前記スプール弁を介して前記クランク室圧空間の反対側に区画されるコントロール圧空間と、前記吐出容量を検知する吐出容量検知手段と、前記吐出容量検知手段によって検知された吐出容量に基づいて前記コントロール圧空間内の圧力を変化させるコントロール圧変更手段を有するものであることが好ましい（請求項３）。
【００１２】
これによれば、吐出容量が所定値以下となった時に、コントロール圧空間内の圧力（コントロール圧）をクランク室圧空間内の圧力（クランク室圧）よりも大きくすることによって、スプール弁をクランク室圧空間側へ移動させ、逃がし通路を開放することができる。これによって、圧縮室をクランク室と連通させることができる。
【００１３】
また、前記コントロール圧変更手段は、前記コントロール圧空間と前記圧縮室に吸入される流体が存する吸入室とを連通させる通路、及び前記コントロール圧空間と前記圧縮室から吐出された流体が存する吐出室とを連通させる通路の連通状態を調節する弁機構を有して構成され、該弁機構は、前記吐出容量が所定値以下となった場合に、前記コントロール圧空間と前記吐出室とを連通させるものであることが好ましい（請求項４）。
【００１４】
これによれば、吐出容量が所定値以下となった時に、コントロール圧が吐出圧となり、吐出圧＞クランク室圧であるため、スプール弁を移動させることができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、添付した図面を参考にして本発明の実施の形態を説明する。図１に示す容量可変型圧縮機（以下、圧縮機と略記する）１は、シリンダブロック２と、このシリンダブロック２のリア側（図中、右側）にバルブプレート３を介して組み付けられたリア側シリンダヘッド（以下、リアヘッドと略記する）４と、シリンダブロック２のフロント側（図中、左側）を閉塞するように組み付けられたフロント側シリンダヘッド（以下、フロントヘッドと略記する）５とを有して構成されている。これらフロントヘッド５、シリンダブロック２、バルブプレート３、及びリアヘッド４は、締結ボルトにより軸方向に締結されており、圧縮機全体のハウジングを構成している。
【００１６】
フロントヘッド５とシリンダブロック２とによって画設されるクランク室１０には、駆動軸１１及び斜板機構２１が収容されている。駆動軸１１のフロントヘッド５から突出した部分には、軸方向に取り付けられた中継部材１２を介してクラッチ板１３が固定されている。フロントヘッド５のボス部１４には回転自在に外嵌されたプーリ１５がクラッチ板１３に対峙して設けられ、プーリ１５に埋設された励磁コイル１６への通電によりクラッチ板１３をプーリ１５に吸着させることによって、このプーリ１５に与えられる走行用エンジンからの回転動力がクラッチ板１５を介して駆動軸１１に伝達するようになされている。このクラッチ板１３、プーリ１５、励磁コイル１６によって電磁クラッチ１７が構成されている。
【００１７】
また、駆動軸１１の一端側は、フロントヘッド５との間に設けられたシール部材を介してフロントヘッド５との間が気密よく封じられると共にラジアル軸受１８にて回転自在に支持されており、駆動軸１１の他端側は、シリンダブロック２に収容されたラジアル軸受１９にて回転自在に支持されている。
【００１８】
シリンダブロック２には、前記ラジアル軸受１９が収容される貫通孔２０と、この貫通孔２０を中心とする円周上に等間隔に配された複数のボア２５とが形成されており、それぞれのボア２５には、ピストン２６が往復摺動可能に挿入されている。このピストン２６は、ボア２５内に挿入される頭部２７と、クランク室１０に突出する係合部２８とを軸方向に接合して中空に形成されている。
【００１９】
前記駆動軸１１には、クランク室１０内において、該駆動軸１１と一体に回転するスラストフランジ３０が固定されている。このスラストフランジ３０は、フロントヘッド５に対してスラスト軸受３１を介して回転自在に支持されており、このスラストフランジ３０には、リンク部材３２を介して斜板４０が連結されている。斜板４０は、駆動軸１１上に設けられたヒンジボール４１を中心に傾動可能に取り付けられているもので、スラストフランジ３０の回転に同期して一体に回転するようになっている。そして、斜板４０は、その周縁部分が前後に設けられた一対のシュー４２を介してピストン２６の係合部２８に係留されている。
【００２０】
したがって、駆動軸１１が回転すると、これに伴って斜板４０が回転し、この斜板４０の回転運動がシュー４２を介してピストン２６の往復直線運動に変換され、ボア２５内のピストン２６とバルブプレート３との間に画成される圧縮室４４の容積が変更されるようになっている。前記ボア２５、ピストン２６、及び圧縮室４４によって、流体圧縮部が構成されている。
【００２１】
バルブプレート３には、それぞれのボア２５に対応して吸入孔４５と吐出孔４６とが形成され、また、リアヘッド４には、圧縮室４４に流入する流体を収容する吸入室４７と、圧縮室４４から吐出された流体を収容する吐出室４８とが画成されている。吸入室４７は、リアヘッド４の中央部分に形成されており、冷凍サイクルの低圧ラインと連通すると共にバルブプレート３の吸入孔４５を介して圧縮室４４に連通可能となっている。また、吐出室４８は、吸入室４７の周囲に連続的に形成されており、冷凍サイクルの高圧ラインと連通すると共にバルブプレート３の吐出孔４６を介して圧縮室４４に連通可能となっている。ここで、吸入孔４５は、バルブプレート３のフロント側端面に配された吸入弁５０によって開閉され、吐出孔４６は、バルブプレート３のリア側端面に配された吐出弁５１によって開閉されるようになっている。
【００２２】
この圧縮機１の吐出容量は、ピストン２６のストロークによって決定され、このストロークは、ピストン２６の前面にかかる圧力、即ち圧縮室４４内の圧力（吐出圧Ｐｄ）と、ピストン２６の背面にかかる圧力、即ちクランク室１０内の圧力（クランク室圧Ｐｃｒ）との差圧によって決定される。具体的には、クランク室圧Ｐｃｒを高くすれば、圧縮室４４とクランク室１０との差圧が小さくなるため、ヒンジボール４１がシリンダブロック２側にスライドし、斜板４０の傾斜角度（揺動角度）が小さくなり、ピストン２６のストロークが小さくなって吐出容量が小さくなる。逆に、クランク室圧Ｐｃｒを低くすれば、斜板４０の傾斜角度（揺動角度）が大きくなり、ピストン２６のストロークが大きくなって吐出容量が大きくなる。
【００２３】
そして、シリンダブロック２、バルブプレート３、及びリアヘッド４には、吸入室４７、吐出室４８、クランク室１０、及び後述するコントロール圧空間５３を連通させる給気通路が形成され、この給気通路中に２つの制御弁５４が配置されている。これらの制御弁５４は、電磁ソレノイドなどのアクチュエータを有し、ソレノイドに供給される電流量を調節することにより制御されるものであり、リアヘッド４に形成され前記給気通路と連通した制御弁装着孔５５に装着されている。前記給気通路は、制御弁装着孔５５とクランク室１０とを連通させるクランク室連通路（図示せず）、制御弁装着孔５５と吸入室４７とを連通させる吸入室連通路６０、制御弁装着孔５５と吐出室４８とを連通させる吐出室連通路６１、そして制御弁装着孔５５とコントロール圧空間５３とを連通させるコントロール圧室連通路６２を有して構成されている。本実施の形態においては、前記制御弁５４により前記給気通路の連通状態を調節することにより、クランク室圧Ｐｃｒ及び後述するコントロール室５３の圧力（コントロール室圧Ｐｃｏ）を制御するようになされている。尚、図１において図示されている制御弁５４は、吸入室４７、吐出室４８、及びコントロール室５３の相互間の連通状態を調節するものであり、吸入室４７、吐出室４８、及びクランク室１０の相互間の連通状態を調節する制御弁は、図示されていない。
【００２４】
そして、シリンダブロック２とリアヘッド４との間には、圧縮作用休止手段７０が設けられている。この圧縮作用休止手段７０は、図２及び図３に示すように、スプール弁７１、収納空間７２、逃がし通路７３、クランク室圧空間７４、コントロール圧空間５３を有して構成されている。スプール弁７１は、コントロール圧空間５３及び収納空間７２内に配置され、クランク室圧空間７４とコントロール圧空間５３との圧力差に応じて、駆動軸１１の軸方向に摺動する。クランク室圧空間７４は、収納空間７２の一部をなし、シリンダブロック２のリアヘッド４側の端面の略中央に画成された空間であり、スプール弁７１の幅広部７１ａが摺動可能に収納され、所定の通路を介して前記クランク室１０と連通しており、クランク室圧Ｐｃｒと同圧となっており、また幅広部７１ａに穿設された貫通孔７５によって該幅広部７１ａの図中左右に画成される空間が連通している。逃がし通路７３は、前記シリンダブロック２に穿設され前記圧縮室４４と前記クランク室圧空間７２とを連通させるものであり、前記スプール弁７１の移動によって開閉される。コントロール圧室５３は、リアヘッド４のシリンダブロック２側の端面の略中央に画成された空間であり、スプール弁７１の幅狭部７１ｂが摺動可能に収納され、前記コントロール室通路６２を介して前記制御弁装着孔５５（前記給気通路）と連通しており、制御弁５４によって吸入室４７又は吐出室４８と連通可能になされている。
【００２５】
また、本実施の形態に係る圧縮機１は、吸入圧Ｐｓ、吐出圧Ｐｄ、クランク室圧Ｐｃｒ、斜板４０の傾斜角度等から吐出容量を検知する吐出容量検知手段７６と、この吐出容量検知手段７６及びその他の手段からの信号に基づいて前記制御弁５４を制御するコントロールユニット（Ｃ／Ｕ）７７とを備えている。また、シリンダブロック２には、図４に示すように、６つのボア２５が形成されており、前記圧縮作用休止手段７０の逃がし通路７３は、そのうちの３つのボア２５ａに形成されている。即ち、本実施の形態においては、６つの流体圧縮部のうち３つだけが前記圧縮作用休止手段７０の作用を受けることとなる。尚、このシリンダブロック２の外縁部には、６つのボルト締付け用穴６５が穿設されている。
【００２６】
上記構成の圧縮作用休止手段７０によれば、通常運転時、即ち吐出容量が所定値以下ではない場合には、図２に示すように、制御弁５４によってコントロール圧室５３が吸入室４７と連通され、コントロール圧Ｐｃｏ＝吸入圧Ｐｓとなる。そして、クランク室圧空間７４の圧力Ｐｃｒは吸入圧Ｐｓよりも大きいことから、スプール弁７１は図のようにリアヘッド４側に移動し、逃がし通路７３が閉鎖する。これによって、全ての流体圧縮部が通常通り圧縮作用を行い得る状態となる。
【００２７】
一方、吐出容量が所定値以下となった場合には、図３に示すように、制御弁５４によってコントロール圧室５３が吐出室４８と連通され、コントロール圧Ｐｃｏ＝吐出圧Ｐｄとなる。そして、クランク室圧空間７４の圧力Ｐｃｒは吐出圧Ｐｄよりも小さいことから、スプール弁７１は図のようにシリンダブロック２側に移動し、逃がし通路７３が開放する。これによって、前記３つのボア２５ａ（図４参照）の圧縮室４４が、クランク室圧空間７４及びクランク室１０と連通した状態となり、このボア２５ａ内においてはピストン２６が摺動しても斜板４０に対して圧縮負荷がかからなくなる。
【００２８】
上記構成により、吐出容量が所定値以下となった場合に、６つの圧縮室４４のうち３つがクランク室１０と連通する。これによって、３つの流体圧縮部が事実上休止状態となり、これら休止中の流体圧縮部に対応するシュー４２と斜板４０の摺動抵抗が減少する。これにより、低吐出容量時における圧縮機の機械効率を向上させることができ、また稼動中の流体圧縮部１つ当りの吐出量が大きくなるため吐出弁５１の励磁振動が起こりにくくなるので、その脈動を低減させることができる。
【００２９】
尚、本発明において、流体圧縮部の数や、低吐出容量時に休止する流体圧縮部の数及び配置は、上記実施例に限られるものではなく、適宜変更されるべきものである。また、上記実施例において、低吐出容量時に圧縮室４４をクランク室１０と連通させる手段として、スプール弁７１や電磁弁５４を利用する構成を示したが、本発明はこれに限られるものではなく、適宜な構成を適用すべきものである。
【００３０】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、吐出容量が所定値以下となった場合に、所定の圧縮室をクランク室と連通させ、所定の流体圧縮部を休止状態とすることにより、低吐出容量時におけるシューと斜板の摺動抵抗を減少させ、機械効率を向上させることができ、また稼動中の流体圧縮部１つ当りの吐出量が大きくなるため吐出弁の励磁振動が起こりにくくなるので、その脈動を低減させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の実施の形態に係る可変容量型圧縮機の断面図である。
【図２】図２は、通常時における圧縮作用休止手段の状態を示す拡大断面図である。
【図３】図３は、低吐出容量時における圧縮作用休止手段の状態を示す拡大断面図である。
【図４】図４は、本実施の形態におけるボアの構造を示す図である。
【符号の説明】
１ 可変容量型圧縮機
２ シリンダブロック
３ 弁板
４ フロント側シリンダヘッド
５ リア側シリンダヘッド
１０ クランク室
１１ 駆動軸
２１ 斜板機構
２５，２５ａ ボア
２６ ピストン
４０ 斜板
４４ 圧縮室
４７ 吸入室
４８ 吐出室
５３ コントロール圧空間
５４ 制御弁
５５ 制御弁装着孔
７０ 圧縮作用休止手段
７１ スプール弁
７２ 収納空間
７３ 逃がし通路
７４ クランク室圧空間
７６ 吐出容量検知手段
７７ コントロールユニット

Claims (4)

1. シリンダブロックに穿設されたボアと、前記ボア内に摺動可能に嵌挿されたピストンと、前記ボア内に画成され流体が流出入し前記ピストンの摺動により容積が変化される圧縮室とから構成される複数の流体圧縮部を有すると共に、回転運動を前記ピストンの往復直線運動に変換する斜板を有して構成され所定の条件に基づいて該斜板の傾斜角を変化させる斜板機構を有して構成される可変容量型圧縮機において、
   前記流体圧縮部から吐出される流体の吐出容量が所定値以下となった場合に、前記複数の流体圧縮部のうち少なくとも１つの流体圧縮部の圧縮作用を休止又は低減させる圧縮作用休止手段を備えることを特徴とする可変容量型圧縮機。
2. 前記圧縮作用休止手段は、休止される前記流体圧縮部の前記圧縮室を、ハウジング内に画成され前記斜板機構が収納されるクランク室と連通させることを特徴とする請求項１記載の可変容量型圧縮機。
3. 前記圧縮作用休止手段は、スプール弁と、前記スプール弁が摺動可能に収納される収納空間と、前記スプール弁によって前記収納空間内に区画される２つの空間のうちの一方の空間であり前記クランク室と連通するクランク室圧空間と、前記圧縮室と前記クランク室圧空間とを連通させると共に前記スプール弁の移動によって開閉される逃がし通路と、前記収納空間内において前記スプール弁を介して前記クランク室圧空間の反対側に区画されるコントロール圧空間と、前記吐出容量を検知する吐出容量検知手段と、前記吐出容量検知手段によって検知された吐出容量に基づいて前記コントロール圧空間内の圧力を変化させるコントロール圧変更手段を有して構成されることを特徴とする請求項２記載の可変容量型圧縮機。
4. 前記コントロール圧変更手段は、前記コントロール圧空間と前記圧縮室に吸入される流体が存する吸入室とを連通させる通路、及び前記コントロール圧空間と前記圧縮室から吐出された流体が存する吐出室とを連通させる通路の連通状態を調節する弁機構を有して構成され、該弁機構は、前記吐出容量が所定値以下となった場合に、前記コントロール圧空間と前記吐出室とを連通させることを特徴とする請求項３記載の可変容量型圧縮機。

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