JP2019112980A - 容量可変型斜板式圧縮機 - Google Patents

Abstract

【課題】高速回転時の動力損失を低減可能な容量可変型斜板式圧縮機を提供する。【解決手段】本発明の容量可変型斜板式圧縮機では、駆動軸１９にクランク室１１と吸入室７ａとを連通する抽気通路４５の一部をなす軸孔１９ｂが形成されている。駆動軸１９には、軸孔１９ｂ内を流れる冷媒ガスに逆方向の流れを付与し、駆動軸１９の回転数が増加すると抽気通路４５を流れる冷媒ガスの流量を減少させるフィン５５ｆ、１９ｃが設けられている。【選択図】図１

Description

本発明は容量可変型斜板式圧縮機に関する。

特許文献１に従来の容量可変型斜板式圧縮機が開示されている。この圧縮機は、ハウジング、駆動軸、斜板、複数のピストン等を備えている。ハウジングは、吸入室、複数のシリンダボア、クランク室及び吐出室を有している。駆動軸は、ハウジングに支承されてクランク室内に回転可能に延在している。斜板は、駆動軸によって回転可能にクランク室内に設けられている。斜板は、吐出室と連通可能なクランク室内の圧力によって傾斜角度を変更可能である。各ピストンは、シリンダボア内に収容され、斜板に連結されてシリンダボア内を往復動する。

また、ハウジングに容量制御弁と制御通路の一部をなす弁室とが形成されている。容量制御弁は、吸入室内の吸入圧力又は吐出室内の吐出圧力によってクランク室内の圧力を変更可能である。制御通路は、クランク室と吸入室とを連通する抽気通路の一部である。弁室には抽気通路の開度を調整する弁体が設けられている。

この種の圧縮機では、シリンダボアとピストンとの間隙により、ブローバイガスがクランク室に流入する。このブローバイガスによってクランク室内の圧力が過剰に上がり過ぎないようにするため、抽気通路の開度により、冷媒ガスがクランク室から吸入室に排出される。一方、傾斜角度の増減によって駆動軸の１回転当たりの吐出容量を増減する際、吐出室内の吐出圧力の冷媒ガスをクランク室に供給してクランク室内の圧力を高めていることから、ある程度の動力損失は否めない。

特開２０１１−１８５１３８号公報

しかし、上記のような圧縮機では、低速回転時にシリンダボアとピストンとの間のシール性が不可避的に低下し、ブローバイガスの量が多くなる。このため、低速回転時を基準として抽気通路の内径を大きくするような設計を行なうと、高速回転時にはクランク室から多量の冷媒ガスが吸入室に排出され、高速回転時の動力損失が大きくなってしまう。

本発明は、上記従来の実情に鑑みてなされたものであって、高速回転時の動力損失を低減可能な容量可変型斜板式圧縮機を提供することを解決すべき課題としている。

本発明の容量可変型斜板式圧縮機は、吸入室、シリンダボア、クランク室及び吐出室を有するハウジングと、
前記ハウジングに支承されて前記クランク室内に回転可能に延在する駆動軸と、
前記駆動軸によって回転可能に前記クランク室に設けられ、前記吐出室と連通可能な前記クランク室内の圧力によって傾斜角度を変更可能な斜板と、
前記シリンダボア内に収容され、前記斜板に連結されて前記シリンダボア内を往復動するピストンと、を備え、
前記駆動軸には、前記クランク室と前記吸入室とを連通する抽気通路の一部をなす軸孔が形成され、
前記駆動軸には、前記軸孔内を流れる冷媒ガスに対して前記駆動軸の回転によって逆方向の流れを付与し、前記駆動軸の回転数が増加すると前記抽気通路を流れる前記冷媒ガスの流量を減少させるフィンが設けられていることを特徴とする。

本発明の圧縮機では、駆動軸に設けられたフィンが軸孔内を流れる冷媒ガスに逆方向の流れを付与する。そして、フィンは、駆動軸の回転数が増加すると、抽気通路を流れる冷媒ガスの流量を減少させる。逆に、駆動軸の回転数が減少すると、抽気通路を流れる冷媒ガスの流量は増大する。このため、低速回転時を基準として抽気通路の内径の設計を行なっても、高速回転時には、クランク室から抽気通路を経て吸入室へ排出される冷媒ガスの流量を減らすことができる。

したがって、本発明の圧縮機によれば、高速回転時の動力損失を低減することが可能となる。

駆動軸の一端に駆動軸と一体回転可能な回転体が設けられ。フィンが回転体に設けられてもよい。この場合、駆動軸に間接的にフィンを設け、駆動軸の寸法に制約されることなく、最適な形状、大きさのフィンを設けることができ、設計の自由度を増すことができる。

ハウジングには、駆動軸の一端側に位置して、回転体が配置される中継室が形成され得る。そして、回転体の内部には、中継室内に位置して内部に吸入室と連通する圧力調整室が形成されていることも好ましい。この場合、低速回転時を基準として圧力調整室と吸入室とを連通する絞り孔の内径の設計を行うことにより、高速回転時に吸入室へ排出される冷媒ガスの流量を減らし、高速回転時の動力損失を容易に低減することが可能となる。

回転体は、駆動軸から拡径するテーパ部を有して冷媒ガスから潤滑油を分離するセパレータであることが好ましい。この場合、セパレータにフィンが設けられるため、部品点数の増大を防止することができる。セパレータは、駆動軸の一端を当て止めるシャフトストッパを兼ね得る。

フィンは軸孔内に設けられていることも好ましい。この場合、駆動軸に直接的にフィンを設け、駆動軸の製造の際に容易にフィンを設けることができる。軸孔内に形成したねじ溝をフィンとしてもよく、軸孔内にフィンを形成する部材を圧入等してもよい。

本発明の圧縮機によれば、高速回転時の動力損失を低減することが可能である。

図１は、実施例１の圧縮機に係り、傾斜角度が最大傾斜角度であるときの断面図である。 図２は、実施例１の圧縮機に係り、傾斜角度が最小傾斜角度であるときの断面図である。 図３は、実施例１の圧縮機に係り、吸入室、吐出室及びクランク室の模式構成図である。 図４は、実施例１の圧縮機に係り、シャフトストッパを兼ねたセパレータの拡大断面図である。 図５は、実施例１の圧縮機に係り、セパレータの拡大背面図である。 図６は、実施例２の圧縮機に係り、傾斜角度が最大傾斜角度であるときの断面図である。

以下、本発明を具体化した実施例１、２を図面を参照しつつ説明する。

（実施例１）
実施例１の容量可変型斜板式圧縮機は車両の空調装置に用いられるものである。この圧縮機では、図１及び図２に示すように、シリンダブロック１とフロントハウジング３とが両者の間にガスケット５を介して締結されている。また、シリンダブロック１とリヤハウジング７とが両者の間に弁ユニット９を介して締結されている。これらシリンダブロック１、フロントハウジング３、ガスケット５、弁ユニット９及びリヤハウジング７がハウジングに相当する。以下、フロントハウジング３側を前方とし、リヤハウジング７側を後方として説明する。

シリンダブロック１とフロントハウジング３との間にはクランク室１１が形成されている。フロントハウジング３及びシリンダブロック１には軸孔３ａ、１ａが貫設されている。軸孔３ａには軸封装置１３及びラジアル軸受１５が設けられ、軸孔１ａにはラジアル軸受１７が設けられ、これら軸封装置１３及びラジアル軸受１５、１７を介して駆動軸１９がハウジングに回転可能に支承されている。シリンダブロック１には、駆動軸１９の駆動軸心Ｏと平行に延びるシリンダボア１ｂが複数個貫設されている。

リヤハウジング７には、弁ユニット９を介して各シリンダボア１ｂと連通可能な吸入室７ａ及び吐出室７ｂが形成されている。吐出室７ｂは吸入室７ａを囲むように環状又はＵ字形状をなしている。また、リヤハウジング７には、吸入絞り弁２１、容量制御弁２３及び逆止弁２５が設けられている。弁ユニット９は、吸入弁板９ａ、バルブプレート９ｂ、吐出弁板９ｃ及びリテーナ板９ｄが一体とされたものである。シリンダブロック１の後端の中心側には軸孔１ａと連通する中継室１ｃが形成され、中継室１ｃは弁ユニット９の吸入弁板９ａと対面している。駆動軸１９の後端には、中継室１ｃ内に位置して駆動軸１９と一体回転可能にセパレータ５５が設けられている。セパレータ５５が回転体に相当する。

駆動軸１９は、前端がフロントハウジング３から露出し、中央がクランク室１１に臨んでいる。駆動軸１９には図示しないプーリや電磁クラッチが接続され、駆動軸１９はプーリや電磁クラッチに巻き掛けられるベルトを介してエンジン等の駆動源によって回転駆動されるようになっている。また、各シリンダボア１ｂ内にはそれぞれピストン２７が往復動可能に収納されている。各ピストン２７はそれぞれシリンダボア１ｂ内に圧縮室２９を形成している。

クランク室１１内では、ラグプレート３１が駆動軸１９に固定されている。ラグプレート３１とフロントハウジング３との間にはスラスト軸受３３が設けられている。また、クランク室１１内には斜板３５が設けられている。斜板３５には、駆動軸１９を挿通させる挿通孔３５ａが形成されている。ラグプレート３１と斜板３５とはリンク機構３７によって連結されている。斜板３５は、リンク機構３７の規制により、駆動軸１９と同期回転可能とされているとともに、駆動軸心Ｏと直交する方向に対する傾斜角度が変更可能とされている。

また、ラグプレート３１と斜板３５との間には押圧ばね３９とスリーブ４１とが設けられている。押圧ばね３９は、傾斜角度が小さくなる方向にスリーブ４１を押圧する付勢力を有している。スリーブ４１は押圧ばね３９の付勢力によって斜板３５と当接している。

斜板３５と各ピストン２７との間には、前後で対をなすシュー４３が設けられている。斜板３５が回転すると、各シュー４３は、斜板３５に対して滑り、各ピストン２７に対して揺動運動を行なう。こうして、各ピストン２７は、斜板３５の回転によって傾斜角度に応じたストロークでシリンダボア１ｂ内を往復動する。

駆動軸１９には、径方向に延びて軸封装置１３とラジアル軸受１５との間の軸孔３ａに開く径孔１９ａと、径孔１９ａと連通し、駆動軸心Ｏ方向に駆動軸１９の後端まで延びて中継室１ｃに開く軸孔１９ｂとが形成されている。軸封装置１３とラジアル軸受１５との間は、フロントハウジング３に形成された連通孔３ｂによってスラスト軸受３３の背面を通じてクランク室１１に連通している。中継室１ｃは、弁ユニット９に貫設された絞り孔９ｅによって吸入室７ａと連通している。

セパレータ５５は、図４及び図５に示すように、円筒状に形成されて駆動軸１９の後端に圧入される小径部５５ａと、小径部５５ａの後端と連続し、後方に向かって拡径されたテーパ部５５ｂと、テーパ部５５ｂの後端と連続し、径外方向に広がるフランジ部５５ｃとを有している。

テーパ部５５ｂには、駆動軸心Ｏに向かって折り曲げられ、後端に開口５５ｄが形成された油案内部５５ｅが複数個形成されている。また、テーパ部５５ｂの内面には複数枚のフィン５５ｆが一体的に形成されている。各フィン５５ｆは、前方から後方に向かって延びつつ、後方側が駆動軸１９及びセパレータ５５の回転方向（前方から見て時計回り）の先行側に湾曲している。

フランジ部５５ｃは、駆動軸１９が後方に移動する際に弁ユニット９の吸入弁板９ａと当接し、摺接するようになっている。このため、図１及び図２に示すように、テーパ部５５ｂの内側は、絞り孔９ｅによって吸入室７ａと連通する圧力調整室１ｄとされている。連通孔３ｂ、径孔１９ａ、軸孔１９ｂ、圧力調整室１ｄ及び絞り孔９ｅがクランク室１１と吸入室７ａとを連通する抽気通路４５（図３参照）に相当する。また、セパレータ５５が駆動軸１９の後端を当て止めるシャフトストッパを兼ねている。

図３に示すように、吸入室７ａはエバポレータに接続されており、吸入室７ａのエバポレータ側には吸入絞り弁２１が設けられている。吸入絞り弁２１はエバポレータ側の圧力に応じて吸入室７ａが吸入する冷媒ガスの流量を少なくする。吐出室７ｂはコンデンサに接続されており、吐出室７ｂのコンデンサ側には逆止弁２５が設けられている。逆止弁２５はコンデンサ側の冷媒ガスが吐出室７ｂに逆流することを阻止する。

吸入室７ａとクランク室１１とは抽気通路４５によって連通されており、抽気通路４５の一部である軸孔１９ｂにセパレータ５５が設けられている。また、吐出室７ｂとクランク室１１とは給気通路５４によって連通されており、給気通路５４の途中に容量制御弁２３が設けられている。なお、図１及び図２では、給気通路５４の図示を省略している。図３に示すように、容量制御弁２３は、検知通路５７により吸入室７ａに連通しているとともに、コントローラ５９に電気的に接続されている。

コンデンサ、図示しない膨張弁、エバポレータ及び圧縮機が車両の冷凍回路を構成している。冷凍回路内には潤滑油を混合した冷媒ガスが封入される。

以上のように構成された圧縮機では、エンジン等の駆動源によって駆動軸１９が回転され、ラグプレート３１及び斜板３５が駆動軸１９と同期回転する。このため、各ピストン２７が斜板３５の傾斜角度に応じたストロークでシリンダボア１ｂ内を往復動し、圧縮室２９内に吸入室７ａ内の冷媒ガスを吸入し、圧縮室２９内で冷媒ガスを圧縮し、圧縮室２９から高圧の冷媒ガスを吐出室７ｂに吐出する。吸入室７ａ内にはエバポレータから冷媒ガスが供給され、吐出室７ｂ内の高圧の冷媒ガスがコンデンサに供給される。

この間、シリンダボア１ａとピストン２７との間隙により、ブローバイガスがクランク室１１に流入する。

一方、吸入室７ａの吸入圧力Ｐｓが設定圧力より高ければ、容量制御弁２３は、給気通路５４の開度を縮小して吐出室７ｂ内の吐出圧力Ｐｄの冷媒ガスをクランク室１１に供給しない。クランク室１１内の冷媒ガスは、連通孔３ｂ、径孔１９ａ、軸孔１９ｂ、圧力調整室１ｄ及び絞り孔９ｅの抽気通路４５を経て吸入室７ａに排出され、クランク室１１の圧力Ｐｃは低くなる。このため、各ピストン２７に作用する背圧が低く、斜板３５の傾斜角度が大きくなる。この状態では、吐出容量が大きい。

逆に、吸入室７ａの吸入圧力Ｐｓが設定圧力より低くなったり、車両が加速等を行なえば、容量制御弁２３は、給気通路５４の開度を拡大して吐出室７ｂ内の吐出圧力Ｐｄの冷媒ガスをクランク室１１に供給する。このため、クランク室１１内の冷媒ガスを抽気通路４５によって吸入室７ａに排出していても、クランク室１１の圧力Ｐｃは高くなり、各ピストン２７に作用する背圧が上がり、斜板３５の傾斜角度が小さくなる。この状態では、吐出容量が小さい。

これらの間、図４及び図５に示すように、駆動軸１９と一体に回転するセパレータ５５に設けられた各フィン５５ｆは、軸孔１９ｂ内を流れる冷媒ガスに対し、セパレータ５５の回転によって逆方向の流れを付与する。このため、駆動軸１９の回転数が増加すると、各フィン５５ｆは圧力調整室１ｄへ流入する冷媒ガスの流量を減少させる。このため、この際には、クランク室１１からは小さい流量で冷媒ガスが吸入室７ａに流入する。

逆に、駆動軸１９の回転数が減少すると、軸孔１９ｂ内を流れる冷媒ガスに対して各フィン５５ｆが付与する逆方向の流れが抑制され、圧力調整室１ｄへ流入する冷媒ガスの流量は増大する。このため、この際には、クランク室１１からは大きな流量で冷媒ガスが吸入室７ａに流入する。

このため、この圧縮機では、低速回転時を基準として抽気通路４５の内径の設計を行なっても、高速回転時には、クランク室１１から抽気通路４５を経て吸入室７ａへ排出される冷媒ガスの流量を減らすことができる。

したがって、この圧縮機によれば、高速回転時の動力損失を低減することが可能である。

また、この圧縮機では、駆動軸１９の一端にセパレータ５５を設け、フィン５５ｆがこのセパレータ５５に設けられている。このため、駆動軸１９の寸法に制約されることなく、最適な形状、大きさのフィン５５ｆを設けることができ、設計の自由度を増すことができる。

また、この圧縮機では、シリンダブロック１の中継室１ｃ内にセパレータ５５を設け、セパレータ５５内に絞り孔９ｅによって吸入室７ａと連通する圧力調整室１ｄを形成している。このため、低速回転時を基準として絞り孔１ｄの内径の設計を行うことにより、高速回転時に吸入室７ａへ排出される冷媒ガスの流量を減らし、高速回転時の動力損失を容易に低減することが可能となっている。

また、セパレータ５５の圧力調整室１ｄ内に流入した冷媒ガスにはテーパ部５５ｂの内面で遠心力が作用する。このため、含有する潤滑油がガス成分と分離され、油案内部５５ｅの開口５５ｄから中継室１ｃ内に放出される。中継室１ｃ内の潤滑油はラジアル軸受１７の潤滑に供される。このセパレータ５５が駆動軸１９の一端を当て止めるシャフトストッパを兼ねているため、部品点数が増大することもない。

（実施例２）
実施例２の圧縮機では、図６に示すように、軸孔１９ｂの後端にねじ加工が施されることにより、フィン１９ｃが軸孔１９ｂ内に設けられている。軸孔１９ｂ内にフィンを形成する部材を圧入等してもよい。セパレータ５７は実施例１のようなフィン５５ｆが設けられていない。

他の構成は実施例１の圧縮機と同様である。この圧縮機では、駆動軸１９の製造の際に容易にフィン１９ｃを設けることができる。他の作用効果は実施例１と同様である。

なお、セパレータ５７のような回転体を設けない場合には、フィン１９ｃを有する軸孔１９ｂを中継室１ｃと連通させる。この場合には、フィン１９ｃは駆動軸１９の回転数が増加すると、中継室１ｃへ流入する冷媒ガスの流量を減少させ。逆に、駆動軸１９の回転数が減少すると、軸孔１９ｂ内の冷媒ガス流れに対するフィン１９ｃによる逆方向の流れが抑制され、中継室１ｃへ流入する冷媒ガスの流量は増大する。

以上において、本発明を実施例１、２に即して説明したが、本発明は上記実施例１、２に制限されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更して適用できることはいうまでもない。

例えば、抽気通路４５は、フロントハウジング３に形成された連通孔３ｂを有していなくてもよく、径孔１９ａがクランク室１１に直接連通していてもよい。

本発明の圧縮機では、傾斜角度が大きくなる方向に付勢力を有する付勢部材を設けることも可能である。

上記実施例１、２の圧縮機では、吐出圧力Ｐｄの冷媒ガスをクランク室に供給してクランク室内の圧力Ｐｃを変更する容量制御弁２３を採用したが、本発明の圧縮機では、クランク室１１内の冷媒ガスを吸入室７ａに排出してクランク室内の圧力Ｐｃを変更する容量制御弁や、吐出圧力Ｐｄ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１１内の冷媒ガスを吸入室７ａに排出してクランク室内の圧力Ｐｃを変更する容量制御弁を採用することも可能である。

本発明は空調装置等に利用可能である。

７ａ…吸入室
１ａ…シリンダボア
１１…クランク室
７ｂ…吐出室
１、３、５、７、９…ハウジング
１９…駆動軸
Ｐｃ…クランク室内の圧力
３５…斜板
２７…ピストン
４５…抽気通路
１９ｂ…軸孔
５５ｆ、１９ｃ…フィン
５５…回転体、セパレータ
１ｃ…中継室
１ｄ…圧力調整室
５５ｂ…テーパ部

Claims (5)

1. 吸入室、シリンダボア、クランク室及び吐出室を有するハウジングと、
   前記ハウジングに支承されて前記クランク室内に回転可能に延在する駆動軸と、
   前記駆動軸によって回転可能に前記クランク室に設けられ、前記吐出室と連通可能な前記クランク室内の圧力によって傾斜角度を変更可能な斜板と、
   前記シリンダボア内に収容され、前記斜板に連結されて前記シリンダボア内を往復動するピストンと、を備え、
   前記駆動軸には、前記クランク室と前記吸入室とを連通する抽気通路の一部をなす軸孔が形成され、
   前記駆動軸には、前記軸孔内を流れる冷媒ガスに対して前記駆動軸の回転によって逆方向の流れを付与し、前記駆動軸の回転数が増加すると前記抽気通路を流れる前記冷媒ガスの流量を減少させるフィンが設けられている容量可変型斜板式圧縮機。
2. 前記駆動軸の一端には、前記駆動軸と一体回転可能な回転体が設けられ、
   前記フィンは前記回転体に設けられている請求項１記載の容量可変型斜板式圧縮機。
3. 前記ハウジングには、前記駆動軸の一端側に位置して、前記回転体が配置される中継室が形成され、
   前記回転体の内部には、前記中継室内に位置して内部に前記吸入室と連通する圧力調整室が形成されている請求項２記載の容量可変型斜板式圧縮機。
4. 前記回転体は、前記駆動軸から拡径するテーパ部を有して前記冷媒ガスから潤滑油を分離するセパレータである請求項１乃至３のいずれか１項記載の容量可変型斜板式圧縮機。
5. 前記フィンは前記軸孔内に設けられている請求項１又は２記載の容量可変型斜板式圧縮機。

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