JP2009138630A - 可変容量コンプレッサ - Google Patents

Abstract

【課題】クランク室に多量の液冷媒が貯留することに起因する起動遅れを極力防止できる可変容量コンプレッサを提供する。
【解決手段】斜板１５の揺動によって複数のピストン９が各シリンダボア８内を往復移動し、クランク室１０と吐出室２１を連通する給気通路を設け、クランク室１０と吸入室２０を連通する抽気通路２５を設け、給気通路の冷媒通過量を調整して各ピストン９の背圧であるクランク室圧を調整することによって斜板１５の傾斜角度が可変され、斜板１５の傾斜角度の可変によって各ピストン９の往復ストロークが可変される可変容量コンプレッサ１において、抽気通路２５を通ってクランク室１０に冷媒が逆流するのを阻止する低圧側逆止め弁３０を設けた。又、冷凍サイクル内の高圧側の冷媒が給気通路を通ってクランク室１０に逆流するのを阻止する高圧側逆止め弁を設けた。
【選択図】図１

Description

本発明は、斜板の傾斜角によってピストンの吐出容量を可変する可変容量コンプレッサに関する。

この種の従来の可変容量コンプレッサとしては、特許文献１に開示されたものがある。

この可変容量コンプレッサ１００は、図４に示すように、ハウジング１０１を有する。ハウジング１０１は、シリンダブロック１０１ａと、シリンダブロック１０１ａの一端側に配置されたフロントヘッド１０１ｂと、シリンダブロック１０１ａの他端側に弁体１０２を介して配置されたリアヘッド１０１ｃとが組み付けされることによって主に構成されている。

ハウジング１０１の中心には駆動軸１０３が配置されている。駆動軸１０３の両端側は、ラジアル軸受部１０４とラジアル軸受部１０５を介してハウジング１０１に回転自在に支持されている。

シリンダブロック１０１ａ内には、駆動軸１０３を中心とする円周上に複数のシリンダボア１０６が形成されており、この各シリンダボア１０６内にピストン１０７がそれぞれ摺動自在に配置されている。フロントヘッド１０１ｂ内には、複数のシリンダボア１０６に連通するクランク室１０８が形成されている。このクランク室１０８には、駆動軸１０３の外周に固定されたロータ１０９と、駆動軸１０３の外周に軸方向に移動自在に配置されたスリーブ１１０と、スリーブ１１０の外周側に配置され、連結リンク１１１を介してロータ１０９に連結されたジャーナル１１２と、ジャーナル１１２の外周に固定された斜板１１３とがそれぞれ設けられている。斜板１１３の外周部に一対のシュー１１４を介して各ピストン１０７が係合されている。

スリーブ１１０の両端には、第１及び第２バネＳ１，Ｓ２がそれぞれ配置され、この第１及び第２バネＳ１，Ｓ２のバネ力の均衡によって、運転停止後に斜板１１３が初期駆動位置に戻される。

連結リンク１１１は、第１回転支点部１１１ａによってロータ１０９に、第２回転支点部１１１ｂによってジャーナル１１２にそれぞれ連結されている。

駆動軸１０３が回転すると、ロータ１０９、斜板１１３等によって各ピストン１０７がシリンダボア１０６内を往復移動し、斜板１１３の傾斜角によって各ピストン１０７の往復ストロークが可変される。

リアヘッド１０１ｃには、冷媒ガスの吸入室１２０と吐出室１２１とが形成されている。吸入室１２０は、冷凍サイクルのエバポレータの出口側に接続されている。吐出室１２１は、冷凍サイクルの凝縮器の入口側に接続されている。又、吸入室１２０と吐出室１２１は、各シリンダボア１０６に弁体１０２を介して仕切られている。双方の室を仕切る弁体１０２の箇所には、吸入弁付きの吸入孔（図示せず）と吐出弁付きの吐出孔１２２がそれぞれ形成されている。

また、クランク室１０８と吸入室１２０との間には、常時連通する抽気通路（図示せず）が形成されている。クランク室１０８と吐出室１２１との間には、給気通路１２３が形成されている。給気通路１２３には圧力制御弁１２４が配置されている。圧力制御弁１２４の開度を制御することによってクランク室１０８の圧力を調整できるよう構成されている。

上記構成において、駆動軸１０３が回転駆動されると、斜板１１３が揺動して各ピストン１０７が往復運動する。各ピストン１０７の吸入行程では、吸入室１２０から冷媒がシリンダボア１０６内に供給され、供給された冷媒がピストン１０７の圧縮行程で圧縮されて吐出室１２１に吐出される。吐出された冷媒は、冷凍サイクルを循環して冷房等に供されて再び可変容量コンプレッサ１００に戻ってくる。

このような可変容量コンプレッサ１００の駆動時にあって、冷凍サイクルの熱負荷が大きくなると、クランク室１０８の圧力が低圧側に調整される。すると、各ピストン１０７の背圧であるクランク室圧及び第１バネＳ１のバネ力による反時計方向モーメントと、各ピストン１０７の前面圧及び第２バネＳ２のバネ力による時計方向モーメントのバランスがくずれ、斜板１１３とジャーナル１１２の一体部材に対し第２回転支点部１１１ｂを中心として斜板１１３の傾斜角度を大きくする方向の時計方向モーメントが大きくなり、双方のモーメントがバランスする位置まで連結リンク１１１が図４のａ矢印方向に回転する。この連結リンク１１１の回転によって斜板１１３の傾斜角度が大きくなる。斜板１１３の傾斜角度が大きくなると、各ピストン１０７の往復ストロークが大きくなり、冷媒の吐出容量が大きくなって、冷房能力等が大きくなる。

又、冷凍サイクルの熱負荷が小さくなると、クランク室１０８の圧力が高圧側に調整される。すると、各ピストン１０７の背圧であるクランク室圧及び第１バネＳ１のバネ力による反時計方向モーメントと、各ピストン１０７の前面圧及び第２バネＳ２のバネ力による時計方向モーメントのバランスがくずれ、斜板１１３とジャーナル１１２の一体部材に対し第２回転支点部１１１ｂを中心として斜板１１３の傾斜角度を小さくする方向の反時計方向モーメントが大きくなり、双方のモーメントがバランスする位置まで連結リンク１１１が図４のｂ矢印方向に回転する。この連結リンク１１１の回転によって斜板１１３の傾斜角度が小さくなる。斜板１１３の傾斜角度が小さくなると、各ピストン１０７の往復ストロークが小さくなり、冷媒の吐出容量が小さくなって、冷房能力等が小さくなる。可変容量コンプレッサ１００は、このような運転によって省動力化が図られる。
特開２００６−２３３８５５号公報

ところで、可変容量コンプレッサ１００は、運転停止後に長期間放置されると、冷凍サイクル内の昼夜の温度差により冷凍サイクル内で冷媒の移動が起こる。特に、車両用空気調和装置として搭載された場合には、昼夜の温度差による影響を受けやすく、冷凍サイクル内での冷媒の移動が起きやすい。

このような冷媒の移動によって、冷媒が可変容量コンプレッサ１００内に入り込み、可変容量コンプレッサ１００内に入り込んだ冷媒が抽気通路（図示せず）や給気通路１２３よりクランク室１０８に入り込む。クランク室１０８に入り込んだ冷媒が凝縮し、液冷媒となって貯留する現象が発生する。クランク室１０８内に多量の液冷媒が貯留した状態で、可変容量コンプレッサ１００を起動すると、クランク室１０８内の液冷媒が抽気通路（図示せず）より吸入室１２０に排出され、クランク室１０８内の液冷媒がある程度なくなるまで斜板１１３がフルストローク状態にならず、いわゆる起動遅れが発生するという問題がある。

そこで、本発明は、クランク室に多量の液冷媒が貯留することに起因する起動遅れを極力防止できる可変容量コンプレッサを提供することを目的とする。

上記目的を達成する請求項１の発明は、ハウジング内に複数のシリンダボアとこれに連通するクランク室とが設けられ、前記ハウジングには前記クランク室を貫通するよう駆動軸が回転自在に設けられ、前記クランク室には前記駆動軸の回転によって揺動する斜板が設けられ、前記斜板の揺動によって複数の前記シリンダボア内を往復移動する複数のピストンが設けられていると共に、前記ハウジングには前記シリンダボア内に冷媒を供給する吸入室と前記シリンダボア内から冷媒が吐出される吐出室がそれぞれ設けられ、前記クランク室と前記吐出室を連通する給気通路が設けられ、前記クランク室と吸入室を連通する抽気通路が設けられ、前記給気通路と前記抽気通路の少なくともいずれか一方の冷媒通過量を調整して前記各ピストンの背圧であるクランク室圧を調整することによって前記斜板の傾斜角度が可変され、前記斜板の傾斜角度の可変によって前記各ピストンの往復ストロークが可変される可変容量コンプレッサにおいて、前記抽気通路を通って前記クランク室に冷媒が逆流するのを阻止する低圧側逆止め手段が設けられたことを特徴とする。

請求項２の発明は、請求項１記載の可変容量コンプレッサであって、冷凍サイクルの高圧側から冷媒が前記給気通路を通って前記クランク室に逆流するのを阻止する高圧側逆止め手段が設けられたことを特徴とする。

請求項３の発明は、請求項１又は請求項２記載の可変容量コンプレッサであって、前記低圧側逆止め手段は、自重によって弁内通路を閉塞する低圧側逆止め弁であることを特徴とする。

請求項１の発明によれば、運転停止後に長期間放置されると、冷凍サイクル内の昼夜の温度差により冷凍サイクル内で冷媒の移動が発生しても、抽気通路を通って冷媒がクランク室に入り込むことが低圧側逆止め手段によって阻止される。従って、運転停止後に長期間放置されても、クランク室に多量の液冷媒が貯留することに起因する起動遅れを極力防止できる。

請求項２の発明によれば、請求項１の発明の効果に加え、運転停止後に長期間放置されると、冷凍サイクル内の昼夜の温度差により冷凍サイクル内で冷媒の移動が発生しても、給気通路を通って冷媒がクランク室に入り込むことが高圧側逆止め手段によって阻止される。従って、運転停止後に長期間放置されても、クランク室に多量の液冷媒が貯留することに起因する起動遅れを確実に防止できる。

請求項３の発明によれば、請求項１又は請求項２の発明の効果に加え、低圧側逆止め手段を簡単に、しかも、低コストに構成できる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。

図１〜図３は本発明の一実施の形態を示し、図１は可変容量コンプレッサの低圧側逆止め弁が見える全体断面図、図２は可変容量コンプレッサの高圧側逆止め弁が見える全体断面図、図３は低圧側逆止め弁周辺の要部断面図である。

図１及び図２に示すように、可変容量コンプレッサ１は、ハウジング２を有する。このハウジング２は、シリンダブロック２ａと、このシリンダブロック２ａの一方の側面に配置されたフロントヘッド２ｂと、シリンダブロック２ａの他方の側面に弁体３を介して配置されたリアヘッド２ｃとが組み付けられることによって構成されている。

シリンダブロック２ａとフロントヘッド２ｂには、下記するクランク室１０を貫通するよう駆動軸４が配置されている。駆動軸４の両端側は、ラジアル軸受部５，６を介してシリンダブロック２ａとフロントヘッド２ｂに回転自在に支持されている。駆動軸４は、その一端側がフロントヘッド２ｂより外に突出し、この突出した箇所にエンジンの回転を受けるプーリ（図示せず）が固定されている。駆動軸４は、このように一端側に固定されたプーリより駆動力を受けて回転するよう構成されている。

シリンダブロック２ａには複数のシリンダボア８が形成されている。複数のシリンダボア８は、駆動軸４を中心とする円周上に等間隔に形成されている。各シリンダボア８には、ピストン９が摺動自在に配置されている。

フロントヘッド２ｂには、複数のシリンダボア８に連通するクランク室１０が形成されている。クランク室１０には、駆動軸４の外周に固定されたロータ１１と、駆動軸４の外周に軸方向に移動自在に配置されたスリーブ１２と、スリーブ１２の外周側に配置されたジャーナル１３と、ジャーナル１３とロータ１１間を連結する連結リンク１４と、ジャーナル１３の外周に固定された斜板１５と、この斜板１５の外周部に一対のシュー１６を介して係合された各ピストン９の後端側がそれぞれ設けられている。

スリーブ１２の外周面は略円弧状に形成されており、ジャーナル１３がスムーズに傾斜角度を可変するよう案内する。スリーブ１２の両端には、第１及び第２バネＳ１，Ｓ２がそれぞれ配置され、この第１及び第２バネＳ１，Ｓ２のバネ力の均衡によって、運転停止後に斜板１５が初期駆動位置（吐出容量５％〜１０％程度の位置）に戻される。

連結リンク１４は、第１回転支点部１４ａによってロータ１１に、第２回転支点部１４ｂによってジャーナル１３にそれぞれ連結されている。

駆動軸４が回転すると、ロータ１１、連結リンク１４及びジャーナル１３によって斜板１５に回転が伝達され、各ピストン９がシリンダボア８内を往復移動する。又、斜板１５の傾斜角度によって各ピストン９のストロークが可変され、冷媒の吐出容量が可変される。斜板１５の傾斜角度が調整されるメカニズムについては、作用の箇所で説明する。

リアヘッド２ｃには、冷媒ガスの吸入室２０と吐出室２１とが形成されている。吸入室２０は、吸入ポート（図示せず）を介して冷凍サイクルのエバポレータの出口側に接続されている。吐出室２１は、吐出ポート２２を介して冷凍サイクルの凝縮器の入口側に接続されている。又、吸入室２０と吐出室２１は、各シリンダボア８に弁体３を介して仕切られている。双方の室を仕切る弁体３の箇所には、吸入弁付きの吸入孔２３と吐出弁付きの吐出孔２４がそれぞれ形成されている。

また、クランク室１０と吸入室２０との間には、常時連通する抽気通路２５が形成されている。クランク室１０と吐出室２１との間には、給気通路２６が形成されている。給気通路２６には圧力制御弁２７が配置されている。圧力制御弁２７の開度を制御することによってクランク室１０の圧力を調整できるよう構成されている。

抽気通路２５には、低圧側逆止め手段である低圧側逆止め弁３０が設けられている。この低圧側逆止め弁３０は、図３に詳しく示すように、通気通路２５が吸入室２０に開口する位置で、且つ、吸入室２０に突出する状態で設置されている。低圧側逆止め弁３０は、弁内通路３０ａを有する弁本体３０ｂと、弁内通路３０ａに配置されたボール弁３０ｃとを有する。ボール弁３０ｃは自重によって弁内通路３０ａを閉塞し、これによって抽気通路２５を通ってクランク室１０に冷媒が逆流するのを阻止する。冷媒が抽気通路２５を通ってクランク室１０から吸入室２０に流出する場合には、ボール弁３０ｃが弁内通路３０ａを浮上して弁内通路３０ａが開口され、冷媒の流出が許容される。

図２に戻り、吐出室２１と吐出ポート２２との間には、高圧側逆止め手段である高圧側逆止め弁３１が設けられている。この高圧側逆止め弁３１は、冷凍サイクル内の高圧側の冷媒が給気通路２６を通ってクランク室１０に逆流するのを阻止する。

上記構成において、駆動軸４が回転すると、この回転力により斜板１５が回転し、複数のピストン９がシリンダボア８内を往復動する。そして、ピストン９の吸入行程（上死点から下死点に移動する行程）では、シリンダボア８内の減圧によって吸入孔２３が開口する。これによって、冷媒ガスが吸入室２０よりシリンダボア８に供給される。

ピストン９の圧縮行程（下死点から上死点に移動する行程）では、吸入孔２３が閉口し、ピストン９によってシリンダボア８内の冷媒ガスが断熱圧縮される。この圧縮された高温高圧の冷媒ガスが吐出孔２４より吐出室２１に排出される。吐出室２１に吐出された高温高圧の冷媒は、吐出ポート２２より可変容量コンプレッサ１外に吐出される。吐出された冷媒は、冷凍サイクルを循環して冷房等に供されて再び可変容量コンプレッサ１に戻ってくる。

このような可変容量コンプレッサ１の駆動時にあって、冷凍サイクルの熱負荷が大きくなると、圧力制御弁２７によって給気通路２６を介してクランク室１０に送られる冷媒量が減らされ、クランク室１０の圧力が低圧側に調整される。すると、各ピストン９の背圧であるクランク室圧及び第１バネＳ１のバネ力による反時計方向モーメントと、各ピストン９の前面圧及び第２バネＳ２のバネ力による時計方向モーメントのバランスがくずれ、斜板１５とジャーナル１３の一体部材に対し第２回転支点部１４ｂを中心として斜板１５の傾斜角度を大きくする方向の時計方向モーメントが大きくなり、双方のモーメントがバランスする位置まで連結リンク１４が図１及び図２のａ矢印方向に回転する。この連結リンク１４の回転によって斜板１５の傾斜角度が大きくなる。斜板１５の傾斜角度が大きくなると、各ピストン９の往復ストロークが大きくなり、冷媒の吐出容量が大きくなって、冷房能力等が大きくなる。

又、冷凍サイクルの熱負荷が小さくなると、圧力制御弁２７によって給気通路２６を介してクランク室１０に送られる冷媒量が増やされ、クランク室１０の圧力が高圧側に調整される。すると、各ピストン９の背圧であるクランク室圧及び第１バネＳ１のバネ力による反時計方向モーメントと、各ピストン９の前面圧及び第２バネＳ２のバネ力による時計方向モーメントのバランスがくずれ、斜板１５とジャーナル１３の一体部材に対し第２回転支点部１４ｂを中心として斜板１５の傾斜角度を小さくする方向の反時計方向モーメントが大きくなり、双方のモーメントがバランスする位置まで連結リンク１４が図１及び図２のｂ矢印方向に回転する。この連結リンク１４の回転によって斜板１５の傾斜角度が小さくなる。斜板１５の傾斜角度が小さくなると、各ピストン９の往復ストロークが小さくなり、冷媒の吐出容量が小さくなって、冷房能力等が小さくなる。可変容量コンプレッサ１は、このような運転によって省動力化が図られる。

可変容量コンプレッサ１の運転が停止された直後は、吐出室２１の圧力＞クランク室１０の圧力＞吸入室２０の圧力分布であるが、ある程度の時間が経過すると、これらの室の圧力はほぼ同じになる。そして、運転停止後に長期間放置されると、冷凍サイクル内の昼夜の温度差により冷凍サイクル内で冷媒の移動が発生する。しかし、抽気通路２５を通って冷媒がクランク室１０に入り込もうとしても低圧側逆止め手段３０によって阻止される。又、冷凍サイクルの高圧側の冷媒が給気通路２６を通ってクランク室１０に入り込もうとしても高圧側逆止め弁３１によって阻止される。以上より、運転停止後に長期間放置されても、クランク室１０に多量の液冷媒が貯留することがなく、クランク室１０に多量の液冷媒が貯留することに起因する起動遅れを確実に防止できる。

この実施の形態では、低圧側逆止め手段は、自重によって弁内通路３０ａを閉塞する低圧側逆止め弁３０であるので、低圧側逆止め手段は構成で、且つ、低コストに構成できる。

この実施の形態では、低圧側逆止め弁３０は、通気通路２５が吸入室２０に開口する位置で、且つ、吸入室２０に突出する状態で設置されているので、低圧側逆止め弁３０を吸入室２５より取り付けできるため、取付性が良い。

この実施の形態では、低圧側逆止め弁３０と高圧側逆止め弁３１を共に設けたが、低圧側逆止め弁３０と高圧側逆止め弁３１のいずれか一方のみを設けても良い。

この実施の形態では、圧力制御弁２７は、給気通路２６側に設けられているが、抽気通路２５側に設けても良い。又、給気通路２６側と抽気通路２５側の双方に設けても良い。

本発明の一実施の形態を示し、可変容量コンプレッサの低圧側逆止め弁が見える全体断面図である。 本発明の一実施の形態を示し、可変容量コンプレッサの高圧側逆止め弁が見える全体断面図である。 本発明の一実施の形態を示し、低圧側逆止め弁周辺の要部断面図である。 従来例の可変容量コンプレッサの全体断面図である。

符号の説明

１ 可変容量コンプレッサ
２ ハウジング
４ 駆動軸
８ シリンダボア
９ ピストン
１０ クランク室
１５ 斜板
２０ 吸入室
２１ 吐出室
２５ 抽気通路
２６ 給気通路
３０ 低圧側逆止め弁（低圧側逆止め手段）
３０ａ 弁内通路
３１ 高圧側逆止め弁（高圧側逆止め手段）

Claims (3)

1. ハウジング（２）内に複数のシリンダボア（８）とこれに連通するクランク室（１０）とが設けられ、前記ハウジング（２）には前記クランク室（１０）を貫通するよう駆動軸（４）が回転自在に設けられ、前記クランク室（１０）には前記駆動軸（４）の回転によって揺動する斜板（１５）が設けられ、前記斜板（１５）の揺動によって複数の前記シリンダボア（８）内を往復移動する複数のピストン（９）が設けられていると共に、前記ハウジング（２）には前記シリンダボア（８）内に冷媒を供給する吸入室（２０）と前記シリンダボア（８）内から冷媒が吐出される吐出室（２１）がそれぞれ設けられ、
   前記クランク室（１０）と前記吐出室（２１）を連通する給気通路（２６）が設けられ、前記クランク室（１０）と吸入室（２０）を連通する抽気通路（２５）が設けられ、前記給気通路（２６）と前記抽気通路（２５）の少なくともいずれか一方の冷媒通過量を調整して前記各ピストン（９）の背圧であるクランク室圧を調整することによって前記斜板（１５）の傾斜角度が可変され、前記斜板（１５）の傾斜角度の可変によって前記各ピストン（９）の往復ストロークが可変される可変容量コンプレッサ（１）において、
   前記抽気通路（２５）を通って前記クランク室（１０）に冷媒が逆流するのを阻止する低圧側逆止め手段（３０）が設けられたことを特徴とする可変容量コンプレッサ（１）。
2. 請求項１記載の可変容量コンプレッサ（１）であって、
   冷凍サイクルの高圧側からの冷媒が前記給気通路（２６）を通って前記クランク室（１０）に逆流するのを阻止する高圧側逆止め手段（３１）が設けられたことを特徴とする可変容量コンプレッサ（１）。
3. 請求項１又は請求項２記載の可変容量コンプレッサ（１）であって、
   前記低圧側逆止め手段（３０）は、自重によって弁内通路（３０ａ）を閉塞する低圧側逆止め弁（３０）であることを特徴とする可変容量コンプレッサ（１）。

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