JP2009228493A - 可変容量型斜板式圧縮機 - Google Patents

Abstract

【課題】リリーフバルブ作動時に圧縮機が被るダメージを低減させることができると共に、圧縮機の性能維持と地球環境保護を図ることが可能な可変容量型斜板式圧縮機を提供することにある。
【解決手段】ハウジング１１内に、回転軸１７及び斜板２２を収容するクランク室１６と、斜板２２に係留されたピストン２８により冷媒ガスを圧縮する圧縮室３０と、該圧縮室３０で圧縮された冷媒ガスを吐出する吐出室３３とを備え、クランク室１６の圧力を変えることにより、斜板２２の傾斜角を変更し吐出容量を制御するようにした可変容量型斜板式圧縮機１０において、リヤハウジング１４に所定圧以上になると開弁されるリリーフバルブ３９を配設し、リリーフバルブ３９は、受圧口４０が吐出室３３に開口し、放圧口４１は圧力チューブ４３を介してクランク室１６と接続されている。
【選択図】 図１

Description

この発明は、例えば、車両空調装置等に用いられる可変容量型斜板式圧縮機に関する。

一般的に、車両用空調装置等に用いられる圧縮機として、吐出容量を可変制御することができる可変容量型斜板式圧縮機（以下、単に「圧縮機」と呼ぶ）が知られている。
この種の圧縮機では、斜板が納められたクランク室の圧力を容量制御弁を利用して制御することにより、斜板の傾斜角を調節し各ピストンのストロークを変化させて吐出容量を変化させている。

例えば、特許文献１で開示された従来技術では、フロントハウジング１の外周部には吐出室１３と連絡路２６を介して連通された高圧用リリーフバルブ２７が取り付けられると共に、吸入室１２と連絡路２８を介して連通された低圧用リリーフバルブ２９が取り付けられている。これらの高圧用リリーフバルブ２７及び低圧用リリーフバルブ２９は互いに同一構造のリリーフバルブからなっている。
何らかの原因により吐出室１３又は、吸入室１２の圧力が所定値を越えて異常に上昇した場合には、高圧用リリーフバルブ２７又は、低圧用リリーフバルブ２９が開放されて、吐出室１３又は、吸入室１２内の冷媒ガスが外部に放出され、吐出室１３又は、吸入室１２内の圧力が低減される。よって、圧縮機の内部圧力が異常に高まる恐れを防止できるとしている。
特開２００２−２５７０４３号公報（第２〜３頁、図１〜図２）

しかし、特許文献１で開示された従来技術では、吐出室１３又は、吸入室１２の圧力が異常高圧となった場合には、高圧用リリーフバルブ２７又は、低圧用リリーフバルブ２９が開放されて高圧の冷媒ガスが外部に排出される。このとき、冷媒回路内部の潤滑油も同時に外部に排出される。このため、高圧用リリーフバルブ２７又は、低圧用リリーフバルブ２９が頻繁に作動すると冷媒回路内の冷媒ガスや潤滑油が減少し、冷房性能の低下や潤滑性悪化に起因する圧縮機の耐久性の低下を招く恐れがある。また、外部に排出された冷媒ガスや潤滑油は大気汚染を招き、地球環境に悪影響を及ぼす問題がある。

本発明は上記の問題点に鑑みてなされたもので、本発明の目的は、リリーフバルブ作動時に圧縮機が被るダメージを低減させることができると共に、圧縮機の性能維持と地球環境保護を図ることが可能な可変容量型斜板式圧縮機を提供することにある。

上記課題を達成するため、請求項１記載の発明は、ハウジング内に、回転軸及び斜板を収容するクランク室と、前記斜板に係留されたピストンにより冷媒ガスを圧縮する圧縮室と、該圧縮室で圧縮された冷媒ガスを吐出する吐出圧領域とを備え、前記クランク室の圧力を変えることにより、前記斜板の傾斜角を変更し吐出容量を制御するようにした可変容量型斜板式圧縮機において、前記ハウジングに所定圧以上になると開弁されるリリーフバルブを配設し、前記リリーフバルブは、受圧口が前記吐出圧領域に開口し、放圧口は前記クランク室に連通されたことを特徴とする。

請求項１記載の発明によれば、吐出圧領域の圧力が所定圧以上となり高圧となったときには、リリーフバルブが開弁され吐出圧領域とクランク室が連通されるので、吐出圧領域内の高圧の冷媒ガスや潤滑油が外部に排出されずに、クランク室へ環流させることができる。
従って、クランク室内圧力が上昇されて斜板の傾斜角が減少されることにより、吐出容量を低下させることができ、特に大容量運転時において圧縮機が被るダメージを低減させることができる。
また、冷媒ガスや潤滑油を外部に排出させないでリサイクル利用することができるので、従来の外部に排出させる場合と比較して、圧縮機の冷房性能の維持や耐久性の向上を図れると共に、地球環境保護に対して好ましい影響を与えることができる。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の可変容量型斜板式圧縮機において、前記吐出圧領域から前記リリーフバルブを経由して前記クランク室に至る冷媒通路の少なくとも一部が前記ハウジングの外部に配設されていることを特徴とする。
請求項２記載の発明によれば、冷媒通路の一部を外部に配設させてあるので、冷媒通路のすべてをハウジング内部に形成させる場合と比較して、大幅な設計変更を行わずに配設可能であり工数及びコスト面で有利である。

請求項３記載の発明は、請求項１記載の可変容量型斜板式圧縮機において、前記吐出圧領域から前記リリーフバルブを経由して前記クランク室に至る冷媒通路を前記ハウジング内に配設したことを特徴とする。
請求項３記載の発明によれば、リリーフバルブ及び冷媒通路を外部に露出させなくても良いので、圧縮機を装置に取り付ける際に、周辺部品との干渉を考慮する必要がなく、取り付けをスムースに行える。

この発明によれば、吐出圧領域の圧力が所定圧以上となった時には、リリーフバルブを開弁してクランク室に連通させることにより、リリーフバルブ作動時に圧縮機が被るダメージを低減させることができると共に、圧縮機の性能低下の防止と地球環境保護を図ることが可能である。

（本発明の実施形態）
以下、本発明の実施形態に係る可変容量型斜板式圧縮機（以下、単に「圧縮機」と呼ぶ）を図１〜図３に基づいて説明する。
図１に示す圧縮機１０には、圧縮機１０の外殻であるハウジング１１が形成されているが、このハウジング１１は、複数のシリンダボア１２ａが形成されたシリンダブロック１２と、そのシリンダブロック１２の前部側に接合されるフロントハウジング１３と、シリンダブロック１２の後部側に接合されるリヤハウジング１４とから構成されている。尚、図１において、左側を前部側とし、右側を後部側とする。
そして、フロントハウジング１３からリヤハウジング１４まで通される通しボルト１５の前後方向の締め付けにより、フロントハウジング１３、シリンダブロック１２及びリヤハウジング１４が一体的に固定され、ハウジング１１が形成される。

フロントハウジング１３には、クランク室１６が形成され、該クランク室１６は後部側がシリンダブロック１２により閉鎖された状態となっている。
そして、回転軸１７がそのクランク室１６の中央付近を貫通するように備えられており、この回転軸１７はフロントハウジング１３に設けられるラジアル軸受１８と、シリンダブロック１２に設けられる別のラジアル軸受１９により回転自在に支持されている。
この回転軸１７の前部を支持するラジアル軸受１８の前方に、回転軸１７の周面に亘って摺接する軸封機構２０が備えられている。
この実施形態における回転軸１７の前端には、図示しない動力伝達機構を介して外部駆動源に連結されており、回転軸１７は外部駆動源により回転可能となっている。

クランク室１６における回転軸１７には、ラグプレート２１が一体回転可能に固着されている。
ラグプレート２１の後方における回転軸１７には、容量可変機構を構成する斜板２２が、回転軸１７の軸線方向へスライド可能及び傾動可能に支持されている。
斜板２２とラグプレート２１との間にはヒンジ機構２３が介在され、このヒンジ機構２３を介して斜板２２がラグプレート２１および回転軸１７に対して、同期回転可能及び傾動可能に連結されている。

回転軸１７におけるラグプレート２１と斜板２２との間にはコイルスプリング２４が巻装されているほか、コイルスプリング２４の押圧により後方へ付勢される摺動自在の筒状体２５が回転軸１７に嵌挿されている。
斜板２２は、コイルスプリング２４の付勢力を受けた筒状体２５により常に後方、すなわち、斜板２２の傾斜角度が減少する方向へ向けて押圧される。
なお、斜板２２の傾斜角度とは、ここでは回転軸１７と直交する面と斜板２２の面により成す角度を意味している。

斜板２２の前部にはストッパ部２２ａが突設され、図１に示すように、このストッパ部２２ａがラグプレート２１に当接することにより、斜板２２の最大傾斜位置が規制されるようになっている。斜板２２の後方における回転軸１７には止め輪２６が取り付けられ、
斜板２２の後部がコイルスプリング２７を介してこの止め輪２６に当接することにより斜板２２の最小傾斜角位置が規制されるようになっている。尚、図１で実線で示す位置は斜板２２の最大傾斜角位置を示し、図１で二点鎖線で示す位置は斜板２２の最小傾斜角位置を示している。

前記シリンダブロック１２の各シリンダボア１２ａには、片頭型のピストン２８が夫々往復移動可能に収容され、これらのピストン２８の首部がシュー２９を介して斜板２２の外周に係留されている。
そして、回転軸１７の回転に伴って斜板２２が回転運動されるとき、シュー２９を介して各ピストン２８が往復移動される。
一方、図１に示されるように、リヤハウジング１４の前部側とシリンダブロック１２の後部側との間は、バルブプレート３１を挟持しつつ接合されている。

このリヤハウジング１４内の中心側には、吸入室３２が形成されており、吸入室３２はバルブプレート３１に設けられる吸入ポート３１ａによりシリンダボア１２ａ内の圧縮室３０と連通されている。
また、リヤハウジング１４の外周側には、吐出室３３が形成されており、この吐出室３３と吸入室３２は隔壁１４ａにより隔絶されている。
バルブプレート３１はシリンダボア１２ａにおいてピストン２８とともに圧縮室３０を形成するためのものであるが、リヤハウジング１４側の吸入室３２と連通する吸入ポート３１ａと、吐出室３３と連通する吐出ポート３１ｂを有しており、それぞれ吸入弁３１ｃ及び吐出弁３１ｄが備えられている。
また、吸入室３２は吸入通路３７を介して図示しない外部冷媒回路と接続されており、吐出室３３は排出通路３８を介して上記外部冷媒回路と接続されている。

ところで、吸入通路３７を介して外部冷媒回路から吸入室３２へ吸入された冷媒ガスは、ピストン２８の上死点位置から下死点位置への移動により、吸入ポート３１ａ及び吸入弁３１ｃを介して圧縮室３０内に吸入される。
圧縮室３０内に吸入された冷媒ガスはピストン２８の下死点位置から上死点位置への移動により所定の圧力にまで圧縮され、吐出ポート３１ｂ及び吐出弁３１ｄを介して吐出室３３へ吐出される。そして、排出通路３８を通って外部冷媒回路へ排出される。

シリンダブロック１２及びリヤハウジング１４には、吐出室３３とクランク室１６とを連通する給気通路３５が設けられている。この給気通路３５の途中に容量制御弁３４が配設されている。
この容量制御弁３４の弁開度の調整を介して吐出室３３からクランク室１６に導入される高圧の冷媒ガスの導入量と、クランク室１６と吸入室３２とを連通させる抽気通路３６を通じてクランク室１６から吸入室３２へ導出させる冷媒ガスの導出量とのバランスにより、クランク室１６内のクランク室圧力Ｐｃが決定される。
これにより、ピストン２８を挟んだクランク室１６内と圧縮室３０内の圧力の差が変更されて、斜板２２の傾斜角が変更され、ピストン２８のストロークが変えられ、吐出容量が調整されるようになっている。

図１に示されるように、リヤハウジング１４の外周部には吐出圧領域である吐出室３３に開口してリリーフバルブ３９が取り付けられている。リリーフバルブ３９は、受圧口４０を吐出室３３側に開口させ、放圧口４１をそれと反対の外部側に向けて取り付けられている。
一方、フロントハウジング１３の外周部には、クランク室１６に開口する接続端子４２が取り付けられており、この接続端子４２とリリーフバルブ３９の放圧口４１とは、可撓性を有する圧力チューブ４３によって連結されている。なお、接続端子４２はその外周にシール部材としてのＯリングを装着させて、フロントハウジング１３側の孔に圧入固定されている。

図２に示されるように、リリーフバルブ３９は、本体４４と本体４４の外周部に螺合されたカバー部材４６とを有し、本体４４の中心軸上には受圧口４０が貫通形成されている。カバー部材４６内に弁体収容室４７が形成されており、弁体収容室４７内には弁体４８がスライド可能に収容され、弁体４８の本体４４側の端部に弾性を有するシール部４５が設けられている。そして、弁体収容室４７内にて、弁体４８と弁体収容室４７の内壁間にはバネ４９が設けられ、バネ４９の付勢力によって弁体４８のシール部４５は本体４４の受圧口４０に押し付けられている。なお、弁体４８の外周面と弁体収容室４７の内周面との間には若干の隙間が形成されている。カバー部材４６の中心軸上には放圧口４１が貫通形成されている。

リリーフバルブ３９は、本体４４の外周部に形成されたネジ部５０を、リヤハウジング１４に形成されたネジ孔５１に螺合させることによりハウジングに固定されている。なお、ネジ部５０の根元にはシール部材としてのＯリング５３が装着されている。ネジ孔５１と吐出室３３とは連通路５２によって連通されているので、リリーフバルブ３９がリヤハウジング１４に固定された状態においては、リリーフバルブ３９の受圧口４０は連通路５２を介して吐出室３３に開口していることになる。よって、吐出圧領域としての吐出室３３からリリーフバルブ３９を経由してクランク室１６に至る冷媒通路は、連通路５２、リリーフバルブ３９、圧力チューブ４３及び接続端子４２とにより構成されていることになる。

吐出室３３内の高圧の冷媒ガスが連通路５２を通って、受圧口４０に至り弁体４８のシール部４５と接触し、バネ４９を縮める方向に弁体４８を押圧するが、この冷媒の押圧力よりバネ４９の付勢力は大きく設定されているので、弁体４８のシール部４５は本体４４の受圧口４０に押し付けられたままの状態が維持され、通常はリリーフバルブ３９は開弁することはない。但し、何らかの原因により、冷媒の押圧力がバネ４９の付勢力より大きくなると、バネ４９の付勢力に抗して弁体４８が下方にスライドし、弁体４８のシール部４５と本体４４の受圧口４０との間には隙間が形成され、リリーフバルブ３９は開弁する。これにより、高圧の冷媒ガスと潤滑油は、受圧口４０から弁体収容室４７内の通路を通って放圧口４１に至り、圧力チューブ４３を経由してクランク室１６へ環流される。
なお、図２に示されるリリーフバルブ３９は閉弁状態を示し、図３に示されるリリーフバルブ３９は開弁状態を示している。

次に上記のように構成された可変容量型斜板式圧縮機１０について、以下に作用説明を行う。
車両エンジンなどの外部駆動源により回転軸１７が回転されると、ラグプレート２１及びヒンジ機構２３を介して斜板２２が一体回転される。この斜板２２の回転運動がシュー２９を介してピストン２８の往復直線運動に変換され、そのピストン２８がシリンダボア１２ａ内を往復動する。このピストン２８の往復動により、冷媒ガスが吸入室３２から吸入ポート３１ａ及び吸入弁３１ｃを介して圧縮室３０に吸入され、所定の圧力に達するまで圧縮されて、吐出ポート３１ｂ及び吐出弁３１ｄを介して吐出室３３へ吐出される。吐出室３３へ吐出された高圧の冷媒ガスの大部分は図示しない外部冷媒回路へ導かれる。高圧の冷媒ガスの一部は、給気通路３５を介してクランク室１６へ導かれ、斜板２２の傾斜角制御に供される。また、圧縮機１０内の潤滑を行うために、冷媒ガス中には潤滑油が混入されており、この潤滑油が冷媒ガスと共に、圧縮機１０内の各摺動部位に送り込まれ潤滑を行う。

この圧縮機１０の運転時に、吐出室３３内のガス圧力が所定値を越えて異常に高まると、リリーフバルブ３９の弁体４８がバネ４９の付勢力に抗して下方にスライドし、受圧口４０から放圧口４１に至る弁体収容室４７内の通路が開かれる。これにより、吐出室３３内の高圧の冷媒ガス及び潤滑油が連通路５２、受圧口４０、弁体収容室４７内の通路、放圧口４１及び圧力チューブ４３を介してクランク室１６に放出され、吐出室３３内のガス圧力が低減される。

また、高圧の冷媒ガス及び潤滑油がクランク室１６に環流されることにより、クランク室１６内のクランク圧力Ｐｃが上昇する。クランク室１６のクランク室圧力Ｐｃが上げられると、ピストン２８を介したクランク室１６内と圧縮室３０内の差圧が大きくなり、斜板２２の傾斜角度が減少してピストン２８のストロークが減少し、圧縮機１０の吐出容量が小さくなる。
特に、圧縮機１０が冷房負荷の大きい大吐出容量運転時においては、そのまま大吐出容量運転が継続されると、圧縮機１０が大きなダメージを被り、最悪の場合には、破損する恐れがある。しかし、高圧の冷媒ガス及び潤滑油がクランク室１６に環流されることにより圧縮機１０の吐出容量が小さくなるので、圧縮機１０が被るダメージを低減させることができる。

冷媒ガスや潤滑油を外部に排出させないで圧縮機１０内でリサイクル利用できるので、従来の外部に排出させる場合における冷房性能の低下や潤滑性悪化に起因する耐久性の低下を防止でき、圧縮機１０の冷房性能の維持と耐久性の向上を図ることが可能となる。また、冷媒ガスや潤滑油がリサイクル利用されるので、大気汚染を防止でき地球環境保護に対して好ましい影響を与えることができる。

この実施形態に係る可変容量型斜板式圧縮機１０によれば以下の効果を奏する。
（１）リヤハウジング１４に所定圧となると開弁されるリリーフバルブ３９が配設され、
リリーフバルブ３９は、受圧口４０が吐出室３３に開口し、放圧口４１は圧力チューブ４３を介してクランク室１６と接続されている。よって、吐出室３３のガス圧力が所定値を越えて異常に高まると、リリーフバルブ３９が開弁され、吐出室３３の高圧の冷媒ガスや潤滑油は外部に排出されずに、圧力チューブ４３を介してクランク室１６へ環流され、クランク室１６のクランク室圧力Ｐｃが上昇する。このことにより、斜板２２の傾斜角度が減少して圧縮機１０の吐出容量が小さくなるので、特に大吐出容量運転時において圧縮機１０が被るダメージを低減させることができる。
（２）冷媒ガスや潤滑油を外部に排出させないで圧縮機１０内でリサイクル利用できるので、従来の外部に排出させる場合における冷房性能の低下や潤滑性悪化に起因する耐久性の低下を防止でき、圧縮機１０の冷房性能の維持と耐久性の向上を図ることが可能となる。
（３）冷媒ガスや潤滑油を外部に排出させないで圧縮機１０内でリサイクル利用できるので、大気汚染を防止でき地球環境保護に対して好ましい影響を与えることができる。
（４）フロントハウジング１３の外周部に取り付けられ、クランク室１６に開口する接続端子４２と、リヤハウジング１４の外周部に取り付けられ、吐出室３３に開口するリリーフバルブ３９の放圧口４１とは、可撓性を有する圧力チューブ４３によって連結されている。従って、吐出室３３からリリーフバルブ３９を経由してクランク室１６に至る冷媒通路の少なくとも一部が圧縮機１０の外部に配設されていることになり、冷媒通路のすべてをハウジング内部に形成させる場合と比較して、大幅な設計変更を行わずに配設可能であり工数及びコストの削減を図れる。

なお、本発明は、上記した実施形態に限定されるものではなく発明の趣旨の範囲内で種々の変更が可能であり、例えば、次のように変更してもよい。
○ 本発明の実施形態では、吐出室３３からリリーフバルブ３９を経由してクランク室１６に至る冷媒通路の一部が圧縮機１０の外部に配設されているとして説明したが、この冷媒通路をすべてハウジング内に配設させても良い。この場合には、外部に露出させなくても良いので、圧縮機を装置に取り付ける際に、周辺部品との干渉を考慮する必要がなく、取り付けをスムースに行える。
○ 本発明の実施形態では、本体４４とカバー部材４６とを備えたリリーフバルブ３９を用いるとして説明したが、リリーフバルブはこの構成に限定されるものではなくて、どのような構成のものを使用しても構わない。
○ 本発明の実施形態では、冷媒の種類を特に指定しなかったが、冷媒の種類は特に問われず、例えば、フロン系ガスや二酸化炭素を用いることが好ましい。また、冷媒は気体又は液体でもよい。

本発明の実施形態に係る圧縮機の全体構成を示す縦断面図である。 図１におけるリリーフバルブの要部拡大断面図である。（閉弁状態） 図１におけるリリーフバルブの要部拡大断面図である。（開弁状態）

符号の説明

１０ 圧縮機
１１ ハウジング
１４ リヤハウジング
１６ クランク室
１７ 回転軸
２２ 斜板
２８ ピストン
３０ 圧縮室
３３ 吐出室（吐出圧領域）
３９ リリーフバルブ
４０ 受圧口
４１ 放圧口
４３ 圧力チューブ（連絡路）

Claims (3)

1. ハウジング内に、回転軸及び斜板を収容するクランク室と、前記斜板に係留されたピストンにより冷媒ガスを圧縮する圧縮室と、該圧縮室で圧縮された冷媒ガスを吐出する吐出圧領域とを備え、
   前記クランク室の圧力を変えることにより、前記斜板の傾斜角を変更し吐出容量を制御するようにした可変容量型斜板式圧縮機において、
   前記ハウジングに所定圧以上になると開弁されるリリーフバルブを配設し、
   前記リリーフバルブは、受圧口が前記吐出圧領域に開口し、放圧口は前記クランク室に連通されたことを特徴とする可変容量型斜板式圧縮機。
2. 前記吐出圧領域から前記リリーフバルブを経由して前記クランク室に至る冷媒通路の少なくとも一部が前記ハウジングの外部に配設されていることを特徴とする請求項１に記載の可変容量型斜板式圧縮機。
3. 前記吐出圧領域から前記リリーフバルブを経由して前記クランク室に至る冷媒通路を前記ハウジング内に配設したことを特徴とする請求項１に記載の可変容量型斜板式圧縮機。

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