JP2009250118A

JP2009250118A - 斜板式圧縮機

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Publication number: JP2009250118A
Application number: JP2008099147A
Authority: JP
Inventors: Takamasa Onda; 貴匡恩田
Original assignee: Calsonic Kansei Corp
Current assignee: Marelli Corp
Priority date: 2008-04-07
Filing date: 2008-04-07
Publication date: 2009-10-29
Anticipated expiration: 2028-04-07
Also published as: JP5123715B2; US20110020147A1; WO2009125749A1; US8858191B2

Abstract

【課題】逆止弁を用いずに、クランク圧Ｐｃの過大な上昇を防止する斜板式圧縮機の提供。
【解決手段】吐出室１１の気体をクランク室導入通路１７を介してクランク室１５に導入し斜板３の揺動角を調整する容量制御弁１９を備えた斜板式圧縮機であって、クランク圧Ｐｃと吸入圧Ｐｓとの差圧（Ｐｃ−Ｐｓ）を受けて作動し、クランク室導入流路１７の開度をクランク圧Ｐｃが所定値を超えないように調整する差圧駆動制御弁２１を設けた。
【選択図】図２

Description

本発明は、斜板式圧縮機に関する。

特許文献１に「空調装置及び容量可変型圧縮機の制御弁」が記載されている。この容量可変型圧縮機は斜板式圧縮機であり、斜板式圧縮機の吐出量は斜板の揺動角度を調整することによって制御され、揺動角度の調整は吐出室に吐出された高圧の冷媒を容量制御弁を介して斜板室（クランク室）にフィードバックすることによって行われる。
特許第３７８０７８４号公報

上記の容量制御弁は、ピストンをデスストローク状態に切り替えるときに（換言すれば、車内エアコンをオフの状態に切り替えるときに）弁が開放されるように構成されており、容量制御弁を開放すると、あるいは、容量制御弁のＯＮー０ＦＦを繰り返すと、高圧の冷媒がクランク室に送られてクランク圧Ｐｃ（クランク室の内圧）が一気に上昇し、シールや機能部品などを損傷させ、冷媒ガスや潤滑オイルの漏れなどによって装置の信頼性が損われる恐れがある。

また、システム側から高圧の冷媒が逆流するような条件下では、この高圧冷媒が容量制御弁によってクランク室に送られてクランク圧Ｐｃがさらに上昇する恐れがあるが、この逆流を防止するために吐出室とシステムとの間に逆止弁を配置すると、逆止弁は吐出冷媒の流れに対する抵抗でもあるから、圧力損失と効率悪化の原因になる。

そこで、この発明は、逆止弁を用いずに、クランク圧Ｐｃの過大な上昇を防止する斜板式圧縮機の提供を目的としている。

請求項１の斜板式圧縮機は、揺動可能に配置され、回転中心軸に対する揺動角度を調整可能な斜板と、ピストンとシリンダからなり、前記斜板の揺動によって駆動され吸入室から吸入した気体を圧縮して吐出室に吐出する圧縮機構と、前記斜板と前記ピストンのヘッドにクランク圧Ｐｃを掛けるクランク室と、前記吐出室の気体をクランク室導入流路を介して前記クランク室に導入し前記斜板の揺動角度を調整する容量制御弁とを備えた斜板式圧縮機であって、前記クランク室のクランク圧Ｐｃと前記圧縮機構の吸入圧Ｐｓとの差圧（Ｐｃ−Ｐｓ）を受けて作動し、前記クランク圧Ｐｃが所定値を超えないように、前記クランク室導入流路の開度を調整する差圧駆動制御弁を設けたことを特徴とする。

請求項２の発明は、請求項１に記載された斜板式圧縮機であって、前記差圧駆動制御弁が、前記クランク室導入流路の閉止位置と開放位置との間を移動可能に配置され、前記クランク圧Ｐｃによって前記閉止位置に移動する方向の力を受け、前記吸入圧Ｐｓによって前記開放位置に移動する方向の力を受ける弁体と、前記クランク室導入流路を開放する方向に前記弁体を付勢する付勢手段とを有し、前記差圧（Ｐｃ−Ｐｓ）が前記付勢手段の付勢力を超えると、前記弁体が前記閉止位置に移動して前記クランク室導入流路を閉止することを特徴とする。

請求項３の発明は、請求項１または請求項２に記載された斜板式圧縮機であって、前記差圧駆動制御弁は、前記差圧（Ｐｃ−Ｐｓ）が、閉止基準値を超えると前記クランク室導入流路を閉止し、開放基準値以下の範囲で前記クランク室導入流路を開放することを特徴とする。

請求項４の発明は、請求項１〜請求項３のいずれかに記載された斜板式圧縮機であって、前記差圧駆動制御弁の弁体を、前記閉止位置に位置決めするストッパ部が設けられており、前記弁体が前記ストッパ部で位置決めされた状態で、前記弁体と前記クランク室導入流路との間にバイパス流路（適度な隙間）が形成され、所定流量の気体が前記バイパス流路を介して前記クランク室導入流路に流れることを特徴とする。

請求項５の発明は、請求項１〜請求項３のいずれかに記載された斜板式圧縮機であって、前記差圧駆動制御弁の弁体に、バイパス流路が形成されており、前記弁体が前記閉止位置に移動した状態で、所定流量の気体が前記バイパス流路を介して前記クランク室導入流路に流れることを特徴とする。

請求項１の斜板式圧縮機は、差圧駆動制御弁により、クランク圧Ｐｃが所定値を超えないようにクランク室導入流路の開度を制御することによって、クランク圧Ｐｃが過度に上昇することが防止され、シールや機能部品などの損傷、冷媒ガスや潤滑オイルの漏れ、信頼性低下などが避けられる。

また、システム側から高圧の冷媒が逆流するような条件下で、逆流した高圧冷媒が容量制御弁（クランク室導入流路）からクランク室に送られても、上記のように、クランク圧Ｐｃの上昇に伴って差圧駆動制御弁が作動し、クランク圧Ｐｃがさらに上昇することを防止する。

また、クランク圧Ｐｃと吸入圧Ｐｓとの差圧（Ｐｃ−Ｐｓ）を利用して差圧駆動制御弁を作動させるように構成したから、逆止弁が不要になり、逆止弁の使用に伴うシステムの圧力損失と効率悪化が避けられる。

請求項２の斜板式圧縮機は、差圧（Ｐｃ−Ｐｓ）が付勢手段の付勢力を超えると弁体が移動し、クランク室導入流路を閉止してクランク圧Ｐｃの過剰な上昇を防止することにより請求項１の構成と同等の効果が得られる。

請求項３の斜板式圧縮機は、差圧（Ｐｃ−Ｐｓ）が閉止基準値を超えると差圧駆動制御弁がクランク室導入流路を閉止することによって請求項１または請求項２の構成と同等の効果が得られる。

また、差圧（Ｐｃ−Ｐｓ）が、一定の基準値を中心にして上下する運転状態では、差圧駆動制御弁が開閉を繰り返すことによって所定量の気体がクランク室に送られる。

一般に、クランク室に気体が送られなくなるとクランク圧Ｐｃが低下し、斜板の揺動角度が増加して吐出量が上昇する場合があり、このような場合は、吐出量を最小値まで減少させることができなくなるが、請求項３の構成では、上記のように所定量の気体をクランク室に送ることによって、このような問題を解決している。

請求項４の斜板式圧縮機は、弁体がストッパ部によって位置決めされたときに形成されるバイパス流路を介して所定量の気体（制限された流量の気体）をクランク室に送ることによって、クランク圧Ｐｃの低下による吐出量の上昇を防止する。

請求項５の斜板式圧縮機は、弁体に設けられたバイパス流路を介して所定量の気体（制限された流量の気体）をクランク室に送ることによって、クランク圧Ｐｃの低下による吐出量の上昇を防止する。

なお、請求項３と請求項４と請求項５の構成において、クランク室に送られる気体の量は、クランク室導入流路が開放された状態より充分に小さく制限されており、クランク圧Ｐｃの過大な上昇を招かない。

＜第１実施形態＞
図１〜図３を参照しながら第１実施形態の斜板式圧縮機１を説明する。図１は斜板式圧縮機１の縦断面図、図２と図３は斜板式圧縮機１の模式図であり、左右の方向は図１での左右の方向である。

斜板式圧縮機１は、揺動可能に配置され、回転中心軸に対する揺動角度を調整可能な斜板３と、ピストン５とシリンダ７からなり、斜板３の揺動によって駆動され吸入室９から吸入した冷媒（気体）を圧縮して吐出室１１に吐出する圧縮機構１３と、斜板３とピストン５のヘッドにクランク圧Ｐｃを掛けるクランク室１５と、吐出室１１の冷媒をクランク室導入流路１７を介してクランク室１５に導入し斜板３の揺動角度を調整する容量制御弁１９とを備えており、
クランク室１５のクランク圧Ｐｃと圧縮機構１３の吸入圧Ｐｓとの差圧（Ｐｃ−Ｐｓ）を受けて作動する差圧駆動制御弁２１を設けて、クランク圧Ｐｃが所定値を超えないようにクランク室導入流路１７の開度を調整するように構成されている。

また、差圧駆動制御弁２１は、クランク室導入流路１７の閉止位置と開放位置との間を移動可能に配置されたスライド弁２３（弁体）と、クランク室導入流路１７を開放する方向にスライド弁２３を付勢するコイルスプリング２５（付勢手段）とを備えており、差圧（Ｐｃ−Ｐｓ）がコイルスプリング２５の付勢力を超えるとスライド弁２３が閉止位置に移動してクランク室導入流路１７を閉止する。

次に、斜板式圧縮機１の構造を説明する。

斜板式圧縮機１は、車両用空調装置の冷却システムに用いられており、エバポレータから吸入した冷媒を圧縮してコンデンサに供給する。

図１のように、斜板式圧縮機１は、通しボルトで一体に固定されたフロントハウジング２７とシリンダブロック２９とバルブプレート３１とリアハウジング３３を有し、クランク室１５はフロントハウジング２７とシリンダブロック２９との間に形成されている。駆動軸３５にはラグ３７が固定され、ラグ３７はリンク機構３９を介してジャーナル４１に揺動可能に連結され、ジャーナル４１は駆動軸３５上を軸方向移動可能である。斜板３はジャーナル４１に固定されており、斜板３とピストン５はピストンシュー４３，４３を介して揺動可能に連結され、シリンダ７はシリンダブロック２９に周方向等間隔で６個形成され、各ピストン５は各シリンダ７と係合して６個の圧縮機構１３を構成している。

斜板３とジャーナル４１はスプリング４５，４７と、圧縮機構１３の吐出圧Ｐｄと吸入圧Ｐｓとの差圧（Ｐｄ−Ｐｓ）などによって軸方向に支持されており、ジャーナル４１がシリンダブロック２９側に移動すると斜板３の揺動角度と各ピストン５のストロークが小さくなり、ジャーナル４１がラグ３７側に移動すると揺動角度と各ピストン５のストロークが大きくなる。

吸入室９と吐出室１１はリアハウジング３３に設けられており、吸入室９はエバポレータ側に接続され、吐出室１１はコンデンサ側に接続され、流量制御弁１９はコントローラの制御によって内蔵する弁の開度を調整することにより、クランク室導入流路１７を介して吐出室１１からクランク室１５に冷媒を移動させ、差圧（Ｐｄ−Ｐｓ）を制御して斜板３の揺動角度を調整する。容量制御弁１９は０ＦＦにすると内蔵弁が全開するように構成されている。

入力プーリを介して駆動軸３５に入力するエンジンの駆動力は、ラグ３７とリンク機構３９とを介してジャーナル４１と斜板３を回転させ、斜板３は回転しながら、その揺動角度に応じたストロークで各ピストン５を往復移動させて各圧縮機構１３を駆動し、各圧縮機構１３はこのストロークに応じた量の冷媒を吸入室９から吸入し圧縮して吐出室１１に吐出する。

図２と図３のように、吸入室９とクランク室１５との間には、差圧駆動制御弁２１のスライド弁２３にクランク圧Ｐｃを掛ける抽気流路４９とその分岐流路５１が設けられ、吸入室９とクランク室導入流路１７との間には、吸入室９からスライド弁２３に吸入圧Ｐｓを掛ける制御流路５３が設けられており、抽気流路４９と分岐流路５１からのクランク圧Ｐｃはスライド弁２３をクランク室導入流路１７の閉止位置側に押圧し、コイルスプリング２５の付勢力と制御流路５３からの吸入圧Ｐｓはスライド弁２３をクランク室導入流路１７の開放位置側に付勢している。

停車時や、車両補機の運転を停止する際、あるいは、通常の運転時でも吐出量を減らしたい状況で、容量制御弁１９を０ＦＦにしその内蔵弁を全開させると、クランク圧Ｐｃが過剰に上昇しない間は、図２のように、コイルスプリング２５の付勢力と制御流路５３からの吸入圧Ｐｓがスライド弁２３をクランク室導入流路１７の開放位置に保持するから、吐出室１１側に滞留している高圧の冷媒が容量制御弁１９（全開状態の内蔵弁）からクランク室１５に移動し、クランク圧Ｐｃを増加させて斜板３の揺動角度と各圧縮機構１３の吐出量を減少させる。

しかし、このときクランク圧Ｐｃが上昇を続けると、図３のように、クランク圧Ｐｃがコイルスプリング２５の付勢力と吸入圧Ｐｓに抗してスライド弁２３を移動させ、クランク室導入流路１７（の開度）を絞って冷媒流量を制限することにより、クランク圧Ｐｃの過大な上昇を防止する。また、クランク圧Ｐｃがさらに上昇を続けてコイルスプリング２５の付勢力と吸入圧Ｐｓの合計を超えると、スライド弁２３がクランク室導入流路１７の閉止位置まで移動し、クランク圧Ｐｃの上昇を停止させる。

また、システム側から高圧の冷媒が逆流しクランク圧Ｐｃを上昇させるような状況であっても、上記のようにクランク圧Ｐｃの上昇に伴ってスライド弁２３が移動しクランク室導入流路１７を絞り、あるいは、全閉してクランク室１５への冷媒流量を制限し、あるいは、停止するから、クランク圧Ｐｃの過大な上昇が防止される。

次に、斜板式圧縮機１の効果を説明する。

差圧駆動制御弁２１によってクランク圧Ｐｃが過度に上昇することが防止されるから、シールや機能部品などの損傷と信頼性低下が避けられる。

また、システム側から高圧の冷媒が逆流する場合でも、差圧駆動制御弁２１によってクランク圧Ｐｃの過大な上昇が防止されるから、逆止弁が不要になり、逆止弁の使用に伴うシステムの圧力損失と効率悪化を回避することができる。

＜第２実施形態＞
図４を参照しながら第２実施形態の斜板式圧縮機１０１を説明する。図４は斜板式圧縮機１０１の模式図であり、以下、斜板式圧縮機１（第１実施形態）との相違点を説明する。

斜板式圧縮機１０１では、差圧駆動制御弁２１がクランク室導入流路１７を閉止し、また、開放する基準値が７Kgf/cm2Gに設定されており、差圧（Ｐｃ−Ｐｓ）が７Kgf/cm2Gを超えると、図４のように、スライド弁２３がコイルスプリング２５の付勢力に抗してクランク室導入流路１７の閉止位置まで移動し、７Kgf/cm2G以下になると、コイルスプリング２５の付勢力によりスライド弁２３がクランク室導入流路１７の開放位置まで戻る。

一般に、クランク室導入流路１７が完全に閉止されクランク室１５に冷媒が送られなくなると、クランク圧Ｐｃが低下して斜板３の揺動角度が増加し、各圧縮機構１３の吐出量が上昇する場合があり、このような場合は吐出量を最小値まで減少させることができなくなるが、斜板式圧縮機１０１では、上記のように差圧駆動制御弁２１の作動基準値を一定値（７Kgf/cm2G）に設定し、差圧（Ｐｃ−Ｐｓ）が７Kgf/cm2Gを中心にして上下する運転状態で、差圧駆動制御弁２１が開閉を繰り返し、所定量の冷媒がクランク室１５に送られるように構成したことによって上記の問題を解決し、吐出量を最小値まで減少させる機能を保全している。

また、差圧駆動制御弁２１（スライド弁２３）は、クランク室導入流路１７を閉止する際の差圧（Ｐｃ−Ｐｓ）（閉止基準値）と開放する際の差圧（Ｐｃ−Ｐｓ）（開放基準値）との間に所定の差を設けてもよく、例えば、差圧（Ｐｃ−Ｐｓ）が８Kgf/cm2G（閉止基準値）を超えるとクランク室導入流路１７を閉止し、６Kgf/cm2G（開放基準値）以下の範囲で開放するように設定することができる。

この設定では、差圧（Ｐｃ−Ｐｓ）が８〜６Kgf/cm2Gの範囲内でクランク室導入流路１７が半開状態になり、所定量の冷媒がクランク室１５に送られるから、同様に、上記の問題が解決され、吐出量を最小値まで減少させる機能が保全される。

＜第３実施形態＞
図５を参照しながら第３実施形態の斜板式圧縮機２０１を説明する。図５は斜板式圧縮機２０１の模式図であり、以下、斜板式圧縮機１（第１実施形態）との相違点を説明する。

斜板式圧縮機２０１では、差圧駆動制御弁２１のスライド弁２３を閉止位置に位置決めするストッパ部２０３が設けられており、スライド弁２３がストッパ部２０３で位置決めされた状態で、スライド弁２３とクランク室導入流路１７との間にバイパス流路２０５（適度な隙間）が形成される。

従って、差圧（Ｐｃ−Ｐｓ）が上昇しても、スライド弁２３はクランク室導入流路１７を完全に閉止する位置に移動することはなく、所定量の冷媒がバイパス流路２０５を介してクランク室１５に送られるから、各圧縮機構１３の吐出量を最小値まで減少させる機能が保全される。

なお、この場合、バイパス流路２０５からクランク室１５に送られる冷媒の量は、クランク室導入流路１７が全開した状態より充分に小さく制限されており、クランク圧Ｐｃの過大な上昇を招かない。

＜第４実施形態＞
図６を参照しながら第４実施形態の斜板式圧縮機３０１を説明する。図６は斜板式圧縮機３０１の模式図であり、以下、斜板式圧縮機１（第１実施形態）との相違点を説明する。

斜板式圧縮機３０１では、差圧駆動制御弁２１のスライド弁２３にバイパス溝３０３（バイパス流路）が形成されている。

従って、差圧（Ｐｃ−Ｐｓ）の上昇に伴い、スライド弁２３がクランク室導入流路１７の閉止位置まで移動しても、所定量の冷媒がバイパス溝３０３を介してクランク室１５に送られるから、各圧縮機構１３の吐出量を最小値まで減少させる機能が保全される。

なお、この場合、バイパス溝３０３からクランク室１５に送られる冷媒の量は、クランク室導入流路１７が全開した状態より充分に小さく制限されており、クランク圧Ｐｃの過大な上昇を招かない。

［本発明の範囲に含まれる他の態様］
なお、本発明は上述した実施形態だけに限定解釈されることはなく、本発明の技術的な範囲内で様々な変更が可能である。

例えば、請求項５のバイパス流路は、第４実施形態のバイパス溝に限らず、弁体に設けた貫通孔でもよい。

斜板式圧縮機１の縦断面図である。斜板式圧縮機１の模式図である。斜板式圧縮機１の模式図である。斜板式圧縮機１０１の模式図である。斜板式圧縮機２０１の模式図である。斜板式圧縮機３０１の模式図である。

符号の説明

１斜板式圧縮機
３斜板
５ピストン
７シリンダ
９吸入室
１１吐出室
１３圧縮機構
１５クランク室
１７クランク室導入流路
１９容量制御弁
２１差圧駆動制御弁
２３スライド弁（弁体）
２５コイルスプリング（付勢手段）
１０１斜板式圧縮機
２０１斜板式圧縮機
２０３ストッパ部
２０５バイパス流路（適度な隙間）
３０１斜板式圧縮機
３０３バイパス溝（バイパス流路）

Claims

揺動可能に配置され、回転中心軸に対する揺動角度を調整可能な斜板（３）と、ピストン（５）とシリンダ（７）からなり、前記斜板（３）の揺動によって駆動され吸入室（９）から吸入した気体を圧縮して吐出室（１１）に吐出する圧縮機構（１３）と、前記斜板（３）と前記ピストン（５）のヘッドにクランク圧Ｐｃを掛けるクランク室（１５）と、前記吐出室（１１）の気体をクランク室導入流路（１７）を介して前記クランク室（１５）に導入し前記斜板（３）の揺動角度を調整する容量制御弁（１９）とを備えた斜板式圧縮機（１，１０１，２０１，３０１）であって、
前記クランク室（１５）のクランク圧Ｐｃと前記圧縮機構（１３）の吸入圧Ｐｓとの差圧（Ｐｃ−Ｐｓ）を受けて作動し、前記クランク圧Ｐｃが所定値を超えないように、前記クランク室導入流路（１７）の開度を調整する差圧駆動制御弁（２１）を設けたことを特徴とする斜板式圧縮機（１，１０１，２０１，３０１）。
請求項１に記載された斜板式圧縮機（１，１０１，２０１，３０１）であって、
前記差圧駆動制御弁（２１）が、前記クランク室導入流路（１７）の閉止位置と開放位置との間を移動可能に配置され、前記クランク圧Ｐｃによって前記閉止位置に移動する方向の力を受け、前記吸入圧Ｐｓによって前記開放位置に移動する方向の力を受ける弁体（２３）と、前記クランク室導入流路（１７）を開放する方向に前記弁体（２３）を付勢する付勢手段（２５）とを有し、
前記差圧（Ｐｃ−Ｐｓ）が前記付勢手段（２５）の付勢力を超えると、前記弁体（２３）が前記閉止位置に移動して前記クランク室導入流路（１７）を閉止することを特徴とする斜板式圧縮機（１，１０１，２０１，３０１）。
請求項１または請求項２に記載された斜板式圧縮機（１，１０１，２０１，３０１）であって、
前記差圧駆動制御弁（２１）は、前記差圧（Ｐｃ−Ｐｓ）が、閉止基準値を超えると前記クランク室導入流路（１７）を閉止し、開放基準値以下の範囲で前記クランク室導入流路（１７）を開放することを特徴とする斜板式圧縮機（１，１０１，２０１，３０１）。
請求項１〜請求項３のいずれかに記載された斜板式圧縮機（２０１）であって、
前記差圧駆動制御弁（２１）の弁体（２３）を、前記閉止位置に位置決めするストッパ部（２０３）が設けられており、
前記弁体（２３）が前記ストッパ部（２０３）で位置決めされた状態で、前記弁体（２３）と前記クランク室導入流路（１７）との間にバイパス流路（２０５）が形成され、所定流量の気体が前記バイパス流路（２０５）を介して前記クランク室導入流路（１７）に流れることを特徴とする斜板式圧縮機（２０１）。
請求項１〜請求項３のいずれかに記載された斜板式圧縮機（３０１）であって、
前記差圧駆動制御弁（２１）の弁体（２３）に、バイパス流路（３０３）が形成されており、
前記弁体（２３）が前記閉止位置に移動した状態で、所定流量の気体が前記バイパス流路（３０３）を介して前記クランク室導入流路（１７）に流れることを特徴とする斜板式圧縮機（３０１）。