JP2010121487A - 可変容量圧縮機 - Google Patents

Abstract

【課題】製造コストの増加や圧縮機の大型化、重量増加を抑えつつ、簡単な改良にて、異物が容量制御弁に流入しにくい機構を備えた可変容量圧縮機を提供する。
【解決手段】容量制御弁とガス供給通路を介して吐出室内の冷媒ガスをクランク室に供給してクランク室を調圧し、ピストンのストロークを可変させる圧縮機において、シリンダヘッドとシリンダブロックとの間のガスケット、吐出弁形成部材、弁板のいずれかの部材間に吐出室内の冷媒ガスを容量制御弁側に向けて導入するガス通路を形成するとともに該ガス通路の一端に吐出室内への開口を設け、ガス通路の他端を、シリンダヘッドに形成され容量制御弁に直接通じる制御用ガスの導入路の流入口に接続することで、吐出室から容量制御弁までの制御用ガス導入経路を、ガス通路とガス導入路によって形成し、ガス通路の吐出室内への開口を任意の上部位置に設定できるようにした可変容量圧縮機。
【選択図】図１

Description

本発明は、可変容量圧縮機に関し、とくに、容量制御弁への異物の流入を防止できるようにした可変容量圧縮機に関する。

容量制御弁を備え、該容量制御弁とガス供給通路を介してシリンダヘッド内に形成された吐出室内の冷媒ガスをクランク室に供給するとともに、クランク室からのガス排出通路を介してクランク室の冷媒ガスをシリンダヘッド内に形成された吸入室側に排出することにより、クランク室内の圧力を調節し、その調圧によってシリンダブロックのシリンダボア内に往復動自在に挿入されたピストンのストロークを可変制御するようにした可変容量圧縮機は、よく知られている。このような可変容量圧縮機においては、吐出室内の冷媒ガスをクランク室に供給されるに際し、経路途中で容量制御弁によりガス圧やガス流量が調節されることになるが、容量制御弁に冷媒ガスを流入させる場合、容量制御弁に異物が流入しないように配慮する必要がある。つまり、容量制御用に設けられた通路に磨耗粉等の異物が流入すると、制御通路が塞がれたり、制御弁内部の弁体に噛み込まれたりすることにより、制御性が悪化したり、制御不能になるおそれががある。

従来、このような問題に対して、容量制御弁に異物が流入しないように、容量制御弁への冷媒ガスの流入通路入口にフィルタを設置する構造（例えば、特許文献１）、あるいは、容量制御弁への流入通路をシリンダヘッド内に形成するに際し、流入通路の吐出室側からの入口を、異物が溜まり易い圧縮機底部側ではなく、シリンダヘッド内の比較的上部に位置させるようにした構造が知られている（例えば、特許文献２）。
特開２００５−１２０９７２号公報 特開２００７−３３２８４７号公報

一般に、外部信号制御方式の可変容量圧縮機の場合、通常のレイアウトでは容量制御弁は圧縮機の下部側に設置されることが多く、容量制御弁に冷媒ガスを導入する通路およびその吐出室側への開口は、異物の溜まり易い圧縮機内底面の近くに配置されることが多い。そのため、異物の流入に起因する制御通路の閉塞や制御弁内部の弁体の作動不良のおそれを完全には払拭できない配置構造となっていることが多い。

上記特許文献１に記載の構造では、フィルタを設置したり、フィルタ固定のための構造を構成したりする必要があるので、圧縮機の内部構造の複雑化を招くとともに、フィルタ設置に伴う部品点数の増加のため、組み付け工数の増加、製造コストの増加を招くという問題がある。また、上記特許文献２に記載の構造では、容量制御弁に対してその上部側に吐出室からの冷媒ガスを導入する通路構造としているため、一般的な弁側面部に通路が接続される構造とは異なることとなって、容量制御弁の共通化が困難になるとともに、この冷媒ガス導入通路がシリンダヘッド内に特別な通路として形成されているため、シリンダヘッドの大型化、ひいては圧縮機の大型化、重量増加を招くという問題がある。

そこで本発明の課題は、上記のような問題点に着目し、製造コストの増加や圧縮機の大型化、重量増加を抑えつつ、簡単な改良にて、異物が容量制御弁に流入しにくい機構を備えた可変容量圧縮機を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明に係る可変容量圧縮機は、容量制御弁とガス供給通路を介してシリンダヘッド内に形成された吐出室内の冷媒ガスをクランク室に供給するとともに、ガス排出通路を介して前記クランク室の冷媒ガスをシリンダヘッド内に形成された吸入室に排出して前記クランク室を調圧し、その調圧によってシリンダブロックのシリンダボア内に往復動自在に挿入されたピストンのストロークを可変制御する可変容量圧縮機において、シリンダヘッドとシリンダブロックとの間に介在されたガスケット、吐出弁形成部材、弁板のいずれかの部材間に吐出室内の冷媒ガスを容量制御弁側に向けて導入可能なガス通路を形成するとともに該ガス通路の一端に吐出室内への開口を設け、該ガス通路の他端を、シリンダヘッドに形成され容量制御弁に直接通じる容量制御弁へのガス導入路の流入口に接続することにより、吐出室から容量制御弁までの制御用ガス導入経路を、前記ガス通路と前記ガス導入路によって形成したことを特徴とするものからなる。

このような本発明に係る可変容量圧縮機においては、吐出室内の冷媒ガスを容量制御弁側に向けて導入するガス通路が、ガスケット、吐出弁形成部材、弁板のいずれかの部材間に他の部位とは隔成された通路として形成され、そのガス通路のガス流入側開口が、適切な位置にて吐出室内へ開口される。このガス通路の他端が、容量制御弁に直接通じるガス導入路の流入口に接続されて、該ガス通路とガス導入路とによって、吐出室から容量制御弁までの制御用ガス導入経路が他の部位とは隔成された専用の経路として形成される。上記ガス通路の形成箇所には特段の制約はないので、この制御用ガス導入経路の吐出室からの冷媒ガスの流入口、つまり上記ガス通路のガス流入側開口は、実質的に任意の位置に設定することが可能になり、ガス流入側開口を適切な位置に、とくに吐出室内の異物の溜まり易い底面側部位から離れた上部の位置に設定することにより、制御用ガス導入経路内への異物の流入を容易に防止することが可能になる。その結果、たとえ容量制御弁が圧縮機の下部側に設置される場合にあっても、容量制御弁に通じる通路や容量制御弁内への異物の流入が防止され、通路閉塞や容量制御弁の作動不良の発生が確実に防止される。そして、この構造では、上記ガス通路は、ガスケット、吐出弁形成部材、弁板のいずれかの部材間に形成されるので、基本的に、シリンダヘッドや圧縮機全体の大型化や重量増加を招くことはない。また、後述の実施形態にも示すように、このガス通路は上記いずれかの部材に所定形状の溝等を形成しておくだけで、ごく簡単に設けることができるので、基本的に部品点数の増加や組み付け工数の増加を招くこともなく、しかも、ごく安価に実施可能である。

この本発明に係る可変容量圧縮機においては、上記ガス通路の吐出室内への開口が、吐出室の上部に配置されていることが好ましい。吐出室内の上部側は、底面側に比べてはるかに異物が溜まりにくいので、そこから制御用冷媒ガスを取り入れることにより、異物の流入をより容易に防止できる。

また、上記容量制御弁が、シリンダヘッドの下部側に設置され、該容量制御弁へのガス導入路の流入口に対し、該流入口に接続される上記ガス通路が上方に向けて延びている構造とすることも好ましい。すなわち、レイアウト上容量制御弁をシリンダヘッドの下部側に設置する必要がある場合にあっても、上方から下方に向けて延びるガス通路、その下端部に接続されるガス導入路を介して制御用冷媒ガスを容量制御弁へ供給することができるので、異物が流入し易い圧縮機内の底面側部位を容易に回避できるようになり、それだけ確実に異物の流入を防止できるようになる。

また、上記ガス通路およびその吐出室内への開口が、複数形成されている構成を採用することもできる。このように構成すれば、容量制御弁に直接通じるガス導入路は一つであっても、そこに通じる制御用冷媒ガスを導入するための経路は複数形成されることになるので、たとえ一つのガス通路やその吐出室内への開口に詰まり等の不具合が生じたとしても、他のガス通路やその吐出室内への開口によって制御用冷媒ガスを導入するための経路が確保されることになり、容量制御弁による良好な容量制御が安定して維持されることになる。例えば、後述の実施形態にも示すように、上記ガス通路およびその吐出室内への開口が、２組形成されており、両ガス通路が互いに反対方向から上記ガス導入路の流入口に接続されている構成とすることができる。両ガス通路の吐出室内への開口を少し離れた位置に設定しておけば、両開口が同時に詰まる等のおそれも容易に回避できる。

また、上記ガス通路の吐出室内への開口は、複数の小孔から形成されている構成（例えば、メッシュ状の構成）とすることもできる。このように構成すれば、この開口部に一種のフィルタの役割を果たさせることが可能になり、異物の進入を阻止して、より確実に異物の流入を防止することができる。

また、上記ガス通路の吐出室内への開口については、吐出室内に向けて拡開されている構造を採用することができる。このように構成すれば、制御用ガス導入経路の入口部で冷媒ガスの流入速度を遅くし、異物がガスから分離されてより流入しにくい構造とすることができる。とくに、拡開されたガス通路の吐出室内への開口を、吐出室内の下方に向けて形成しておけば、異物の自重を利用して異物を下方に落下させることも可能になり、一層異物が流入しにくい構造とすることができる。

このような本発明に係る可変容量圧縮機の構造は、容量制御弁への制御用ガス導入経路を備えたあらゆる圧縮機に適用可能であり、とくに、高い耐久性、長期間安定した性能、低コストでの実施が要求される、車両用空調装置に用いられる圧縮機に好適なものである。

このように、本発明に係る可変容量圧縮機によれば、ガス流入口となる吐出室側開口の位置を実質的に任意に設定可能なガス通路と該ガス通路に接続されるガス導入路とによって、吐出室から容量制御弁までの制御用ガス導入経路を構成できるようにしたので、吐出室からのガス流入口を容易に異物の流入しにくい上部側の位置に設定でき、実質的に部品点数の増加を伴わず、大型化や重量増加も伴わない簡単で安価な改良にて、容量制御弁やそれに通じる通路への異物の流入を確実に防止できる。その結果、長期間にわたって安定した所望の容量制御を行うことが可能になる。

以下に、本発明の望ましい実施の形態について、図面を参照して説明する。
図１〜図５は、本発明の一実施態様に係る可変容量圧縮機を示しており、例えば、車両用空調装置の冷凍回路等に好適に用いられる可変容量圧縮機を示している。図１において、可変容量圧縮機１は、シリンダブロック２と、その両側に設けられたシリンダヘッド３、クランクケース４（フロントハウジング）を有しており、シリンダブロック２内には複数のシリンダボア５が形成され、各シリンダボア５内には往復動自在にピストン６が挿入されている。クランクケース４内にはクランク室７が形成されており、クランク室７内には傾斜角可変の斜板８が、ロータ９、ヒンジ機構１０を介して駆動軸１１と一体的に回転可能に設けられている。斜板８の外周部両面には、ピストン６の一端部側に保持された一対のシュー１２が摺接されており、この摺接を介して斜板６の回転運動がピストン６の往復動に変換されるとともに、斜板６の傾斜角に応じてピストン６の往復動のストロークが可変制御できるようになっている。斜板６の傾斜角は下記のクランク室７の調圧によって調節され、それによってピストン６のストロークが可変制御できるようになっている。

シリンダヘッド３内には、吸入室１３と、該吸入室１３の周囲の吐出室１４とが形成されており、シリンダヘッド３の下部側に、外部信号に基づき、上記クランク室７の圧力を調圧し、それを介して圧縮機１の容量を制御する容量制御弁１５が設けられている。シリンダヘッド３とシリンダブロック２との間には、シリンダヘッド３側から、ガスケット１６（吐出弁の開度規制のためのリテーナ機能を備えたリテーナ一体型ガスケット）、吐出弁形成部材１７、弁板１８が介在されており、これらの部材は、シリンダヘッド３、シリンダブロック２、クランクケース４とともに、通しボルト１９によって所定の一関係に固定、締結されている。弁板１９には、オリフィス２０が設けられており、オリフィス２０は、クランク室７の冷媒ガスを吸入室１３に排出するガス排出通路２１の一部を形成している。クランク室７の調圧は、容量制御弁１５とガス供給通路２２を介して吐出室１４内の冷媒ガスをクランク室７に供給するとともに、ガス排出通路２１を介してクランク室７の冷媒ガスを吸入室１３へと排出することによって行われる。このクランク室７の調圧によって、上述の如く、ピストン６のストロークが可変制御される。

上記ガス供給通路２２のうち、吐出室１４から容量制御弁１５までの制御用ガス導入経路２３は、ガス通路２４と、該ガス通路２４に接続され、容量制御弁１５に直接通じる容量制御弁１５へのガス導入路２５とによって形成されている。ガス通路２４は、その一端（上端）に、吐出室１４内への開口２６を有しており、他端（下端）２７が、図２に示すように形成されたガス導入路２５の流入口２８に接続されている。この接続のため、ガス導入路２５の流入口２８は、シリンダヘッド３の端面と実質的に面一の位置に設定されている。これらガス通路２４とガス導入路２５の接続によって、他の部位とは隔成された、吐出室１４から容量制御弁１５に制御用ガスを導くための専用の制御用ガス導入経路２３が形成されている。

この制御用ガス導入経路２３のガス通路２４は、本実施態様では、図３、図４（Ａ）、図５に示すように形成されている。図３に示すように、弁板１８に溝を刻設することによってガス通路２４が形成されており、本実施態様では、複数のガス通路２４、とくに、互いに連通し半円状に延びる２本のガス通路２４ａ、２４ｂが設けられている。これらガス通路２４ａ、２４ｂの吐出室１４への各開口２６ａ、２６ｂは少し離れた位置に設定されている。また、これらガス通路２４ａ、２４ｂは共通の下端２７を有し、前述の如く、ガス導入路２５の流入口２８へと接続されている。吐出弁形成部材１７、ガスケット１６にも、それぞれ、吐出室１４からのガス導入のために、上記各開口２６ａ、２６ｂに対応する開口２９ａ、２９ｂと開口３０ａ、３０ｂと、上記下端２７に対応する位置に、ガス導入路２５の流入口２８への連通孔３１、３２が設けられている。なお、本実施態様では、図４（Ａ）に模式的に示すように、弁板１８に溝を刻設することによってガス通路２４を形成したが、図４（Ｂ）に示すように、弁板１８には加工を加えずに、吐出弁形成部材１７に溝を刻設して弁板１８とガスケット１６との間にガス通路２４を形成してもよく、また、図４（Ｃ）に示すように、弁板１８と吐出弁形成部材１７には加工を加えずに、ガスケット１６側にガス通路２４を形成するようにしてもよい。図５は、図３に示した形態にて形成されたガス通路２４を、各部材の組立状態における透視図として表している。

このように構成された本実施態様に係る可変容量圧縮機１においては、吐出室１４内の冷媒ガスが、図１、図５の矢印Ａで示すように、開口２６（２６ａ、２６ｂ）からガス通路２４（２４ａ、２４ｂ）内に導入され、ガス通路２４（２４ａ、２４ｂ）を流れた後、ガス通路２４の下端２７から流入口２８を経てガス導入路２５を通して容量制御弁１５へと供給され、容量制御弁１５で流量や圧力が制御された後、図１の矢印Ｂで示すように、クランク室７へと供給される。この矢印Ａ、矢印Ｂで示した経路が、クランク室７へのガス供給通路２２を形成している。とくに、容量制御弁１５までの制御用ガス導入経路２３のうちのガス通路２４が、本実施態様では弁板１８に刻設された溝によって形成され、それが吐出弁形成部材１７で覆われて通路途中がシールされた状態に構成されているので、ガス通路２４の吐出室１４側の開口２６は実質的に任意の位置に設定可能である。この開口２６の位置を、図１に示したように、吐出室１４側に対して吐出室１４内の異物の溜まり易い底面側部位から離れた上部側の位置に設定することにより、制御用ガス導入経路２３内、さらには容量制御弁１５内への異物の流入を容易に防止することが可能になる。とくに、図５に示したように、開口２６ａ、２６ｂを少し離れた位置にて２箇所設定し、そこから左右両側のガス通路２４ａ、２４ｂを介してガス導入路２５の流入口２８に至るように構成すれば、万一開口２６ａ、２６ｂのいずれか一方、あるいはガス通路２４ａ、２４ｂのいずれか一方に異物流入による不具合が生じたとしても、他方の開口とガス通路によって容量制御弁１５までの制御用ガス導入経路２３が確保されることになり、容量制御に関する不具合の発生は防止される。

また、上記のように制御用ガス導入経路２３内、さらには容量制御弁１５内への異物の流入防止を可能ならしめるガス通路２４は、ガスケット１６、吐出弁形成部材１７、弁板１８のいずれかの部材間に溝形成等により他の部位とは隔成された通路として形成されればよく、このようなガス通路２４の形成は、基本的に部品点数の増加や、重量増加、圧縮機の大型化を伴わずに安価に実施可能である。したがって、本発明の課題である、製造コストの増加や圧縮機の大型化、重量増加を抑えつつ、簡単な改良にて、異物が容量制御弁に流入しにくい機構を備えた可変容量圧縮機を提供することが、確実に実現されることになる。

本発明では、上記実施態様に係る可変容量圧縮機１に比べ、各種の変形例を採用することが可能である。例えば図６に示すように、上記ガス通路２４の吐出室１４側入口、例えばガスケット４１の開口４２を、複数の小孔４３を有する開口４２に構成することが可能である。このような構成においては、この開口４２部に一種のフィルタの機能を持たせることが可能になり、ガス通路２４内への異物の進入をより確実に阻止することが可能になる。

また、例えば図７に示すように、弁板５１に溝刻設により形成するガス通路５２のガス流入側開口５３を、吐出室１４側に向けて大きく拡開して形成する構造を採用することができる。このように構成すれば、制御用ガス導入経路の入口部での冷媒ガスの流入速度を低下させることができ、流入時にたとえ異物が混入していたとしても、その異物を流入ガスから分離させることが可能になり、異物が制御用ガス導入経路により流入しにくい構造とすることができる。また、図示例では、拡開されたガス通路５２の吐出室１４内への開口５３が、吐出室１４の下方に向けて開口するように形成されているので、異物が存在する場合にはその異物の自重を利用して異物を下方に落下させることが可能になり、一層確実に異物の制御用ガス導入経路への流入を防止できるようになっている。さらに、図示例では、ガス通路５２は、一旦上方へ向かって延びた後、下端５４まで延びるように形成されているので、異物は、さらに一層下端５４、さらには容量制御弁へと至りにくい構造とされている。

本発明に係る可変容量圧縮機の構造は、容量制御弁への制御用ガス導入経路を備えたあらゆる圧縮機に適用可能であり、とくに、車両用空調装置に用いられる圧縮機に用いて好適なものである。

本発明の一実施態様に係る可変容量圧縮機の縦断面図である。 図１の可変容量圧縮機のシリンダヘッドの斜視図である。 図１の可変容量圧縮機のガス通路形成構造を示す、ガスケット、吐出弁形成部材、弁板の分解斜視図である。 本発明におけるガス通路形成のための各種形態を示す、ガスケット、吐出弁形成部材、弁板の概略部分構成図である。 図１の可変容量圧縮機のガス通路形成構造を示す、各部材組立後の透視正面図である。 本発明の別の実施態様におけるガス通路の入口部の形態例を示す概略構成図である。 本発明のさらに別の実施態様におけるガス通路の形態例を示す弁板の概略正面図である。

符号の説明

１ 可変容量圧縮機
２ シリンダブロック
３ シリンダヘッド
４ クランクケース
５ シリンダボア
６ ピストン
７ クランク室
８ 斜板
９ ロータ
１０ ヒンジ機構
１１ 駆動軸
１２ シュー
１３ 吸入室
１４ 吐出室
１５ 容量制御弁
１６ ガスケット
１７ 吐出弁形成部材
１８ 弁板
１９ 通しボルト
２０ オリフィス
２１ ガス排出通路
２２ ガス供給通路
２３ 制御用ガス導入経路
２４、２４ａ、２４ｂ ガス通路
２５ ガス導入路
２６、２６ａ、２６ｂ 開口
２７ 下端
２８ 流入口
２９ａ、２９ｂ、３０ａ、３０ｂ 開口
３１、３２ 連通孔
４１ ガスケット
４２ 開口
４３ 小孔
５１ 弁板
５２ ガス通路
５３ 開口
５４ 下端

Claims (9)

1. 容量制御弁とガス供給通路を介してシリンダヘッド内に形成された吐出室内の冷媒ガスをクランク室に供給するとともに、ガス排出通路を介して前記クランク室の冷媒ガスをシリンダヘッド内に形成された吸入室に排出して前記クランク室を調圧し、その調圧によってシリンダブロックのシリンダボア内に往復動自在に挿入されたピストンのストロークを可変制御する可変容量圧縮機において、シリンダヘッドとシリンダブロックとの間に介在されたガスケット、吐出弁形成部材、弁板のいずれかの部材間に吐出室内の冷媒ガスを容量制御弁側に向けて導入可能なガス通路を形成するとともに該ガス通路の一端に吐出室内への開口を設け、該ガス通路の他端を、シリンダヘッドに形成され容量制御弁に直接通じる容量制御弁へのガス導入路の流入口に接続することにより、吐出室から容量制御弁までの制御用ガス導入経路を、前記ガス通路と前記ガス導入路によって形成したことを特徴とする可変容量圧縮機。
2. 前記ガス通路の吐出室内への開口が、吐出室の上部に配置されている、請求項１に記載の可変容量圧縮機。
3. 前記容量制御弁が、シリンダヘッドの下部側に設置され、該容量制御弁へのガス導入路の流入口に対し、該流入口に接続される前記ガス通路が上方に向けて延びている、請求項１または２に記載の可変容量圧縮機。
4. 前記ガス通路およびその吐出室内への開口が、複数形成されている、請求項１〜３のいずれかに記載の可変容量圧縮機。
5. 前記ガス通路およびその吐出室内への開口が、２組形成されており、両ガス通路が互いに反対方向から前記ガス導入路の流入口に接続されている、請求項４に記載の可変容量圧縮機。
6. 前記ガス通路の吐出室内への開口が、複数の小孔から形成されている、請求項１〜５のいずれかに記載の可変容量圧縮機。
7. 前記ガス通路の吐出室内への開口が、吐出室内に向けて拡開されている、請求項１〜６のいずれかに記載の可変容量圧縮機。
8. 前記拡開されたガス通路の吐出室内への開口が、吐出室内の下方に向けて形成されている、請求項７に記載の可変容量圧縮機。
9. 車両用空調装置に用いられる圧縮機からなる、請求項１〜８のいずれかに記載の可変容量圧縮機。

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