JP3873861B2

JP3873861B2 - Swash plate type variable capacity compressor

Info

Publication number: JP3873861B2
Application number: JP2002289795A
Authority: JP
Inventors: 茂川野; 孝井上; 三起夫松田
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2002-10-02
Filing date: 2002-10-02
Publication date: 2007-01-31
Anticipated expiration: 2022-10-02
Also published as: JP2004124805A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、車両用冷凍サイクル装置に適用して好適な斜板型可変容量圧縮機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の斜板型可変容量圧縮機として、例えば、特許文献１に示されるものが知られている。この斜板型可変容量圧縮機は、回転軸と共に回転し、傾斜角可変となる斜板を有しており、この斜板はピストンと接続されてクランク室内に収容されている。また、圧力制御弁を介して吐出室の高圧ガスをクランク室に導入する導入流路と、クランク室のガスを低圧の吸入室に排気するための排気流路が設けられている。
【０００３】
そして、クランク室に導入される高圧のガス量とクランク室から排気されるガス量との釣り合いにより、クランク室内の圧力は決定される。このクランク室内の圧力を圧力制御弁によって増減させることによりピストンに作用する背圧を変えることで斜板の傾斜角を変化させて吐出容量可変を実現している。
【０００４】
更に具体的には、吐出容量を減少させる時には、クランク室から排気されるガス量よりも多くの高圧ガスを圧力制御弁を介してクランク室に導入することで、クランク室内の圧力を上げて斜板の傾斜角を小さくする。一方、吐出容量を増大させる時には、圧力制御弁によってクランク室に導入するガス量を減らすと共に、クランク室から排気されるガス量を増加させることで、クランク室内の圧力を下げて斜板の傾斜角を大きくするようにしている。
【０００５】
【特許文献１】
特開２０００−１８６６６８号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記特許文献１における従来技術では、クランク室のガスを吸入室に排気するための排気流路面積は一定に形成されているので、吐出容量を減少させる際に、クランク室内の圧力を上げていくと、吸入室との圧力差が大きくなり、吸入室に排気されるガス量は多くなる。これによってクランク室内の圧力が低下するのを防止するために、クランク室に導入する吐出ガス量を更に増加させてやる必要があり、本来の吐出流量が間引きされた形となって圧縮機としての体積効率の低下に繋がるという問題がある。
【０００７】
本発明の目的は、上記問題に鑑み、吐出容量を減少させる際の体積効率向上を可能とする斜板型可変容量圧縮機を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記目的を達成するために、以下の技術的手段を採用する。
【０００９】
請求項１に記載の発明では、ミドルハウジング（１２０）に穿設されたシリンダボア（１２３）に嵌挿されて、往復運動可能とするピストン（１５０）と、シャフト（１５０）の回転により、傾斜角可変に回転あるいは揺動し、ピストン（２２０）に接続されてクランク室（１２１）内に収容される斜板（２００）と、吐出室（１３２）とクランク室（１２１）とを連通させる導入流路（１２６）と、導入流路（１２６）に設けられた圧力制御弁（２３０）を介して、吐出室（１３２）からクランク室（１２１）内に導入された冷媒を吸入室（１３１）に排気する排気流路（１２２）とを有し、クランク室（１２１）内の圧力を圧力制御弁（２３０）によって調整し、斜板（２００）の傾斜角を変えて吐出容量を可変する斜板型可変容量圧縮機において、シャフト（１５０）方向に延びて、クランク室（１２１）から吸入室（１３１）に連通する弁孔（１２７）が、吸入室（１３１）に対応するようにミドルハウジング（１２０）に設けられ、排気流路（１２２）は、一方がクランク室（１２１）側に開口し、他方が弁孔（１２７）の略中央で連通して形成されており、弁孔（１２７）には、スプール弁（２４０）と、このスプール弁（２４０）をクランク室（１２１）側に付勢するスプリング（２４１）とが設けられ、スプール弁（２４０）は、吐出容量を小さくしていく際に高くなっていくクランク室（１２１）内の圧力によって、排気流路（１２２）の弁孔（１２７）に連通する開口孔（１２２ａ）の開口面積を縮小させるように摺動することを特徴としている。
【００１０】
これにより、クランク室（１２１）から排気流路（１２２）を通って吸入室（１３１）に抜ける冷媒ガス量を減らすことができるので、吐出容量を小さくするためにクランク室（１２１）内の圧力を上げる際に、吐出室（１３２）からクランク室（１２１）へ導入する冷媒ガス量を減らすことができ、圧縮機としての体積効率を向上させることができる。
【００１１】
排気流路（１２２）は、請求項２に記載の発明のように、ミドルハウジング（１２０）のクランク室（１２１）に面する端面から弁孔（１２７）の略中央の内壁に向けてミドルハウジング（１２０）に斜めに穿設されるようにすると良い。
【００１４】
請求項３に記載の発明では、排気流路（１２２）は、スプール弁（２４０）の摺動量に応じて、略同一割合でその面積が縮小されるように形成されたことを特徴としている。
【００１５】
これにより、スプール弁（２４０）の摺動量に対して、排気流路（１２２）からの冷媒ガス排気量をほぼリニヤに変化させることができ、吐出容量に応じた適切な体積効率を確保することができる。
【００１６】
尚、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
【００１７】
【発明の実施の形態】
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態を図１〜図３に示し、まず、具体的な構成について図１を主に用いて説明する。
【００１８】
斜板型可変容量圧縮機（以下、圧縮機）１００は、車両用の冷凍サイクル装置内に配設され、車両エンジン（以下、エンジン）の駆動力を受けて作動し、冷凍サイクル装置内の冷媒を高温高圧に圧縮するものである。一回転当たりの吐出容量を可変可能とする斜板２００は、ここでは継手を形成する揺動支持機構１９０によって片持ち支持されるものとしている。
【００１９】
フロントハウジング１１０の後端側には、ミドルハウジング１２０が接合され、更にその後端側にはバルブプレート１４０を介してリアハウジング１３０が接合され、これらは図示しないスルーボルトによって相互に固定されている。
【００２０】
フロントハウジング１１０にはシャフト１５０が収容されると共に、シャフトシール１６０によりシールされ、このシャフト１５０は、フロントハウジング１１０に固定される軸受け１７０によって回転可能に支持されている。シャフト１５０の後端側にはアーム１５１が一体で形成されている。尚、シャフト１５０の先端側には図示しないプーリが装着され、シャフト１５０はプーリに接続されるベルトを介してエンジンの駆動力が伝達されて回転する。
【００２１】
ミドルハウジング１２０にはシャフト１５０の中心軸を取り囲む位置に複数のシリンダボア１２３が穿設されており、各シリンダボア１２３にはそれぞれピストン２２０が往復運動可能にそれぞれ嵌挿されている。
【００２２】
クランク室１２１は、フロントハウジング１１０とミドルハウジング１２０とによって形成される内部空間である。クランク室１２１内には揺動支持機構１９０に圧入によって固定される斜板２００が収容され、この斜板２００はロッド２１０を介してそれぞれのピストン２２０と接続されている。
【００２３】
揺動支持機構１９０は、いわゆる自在継手（ここでは不等速自在継手）を成すものであり、支持部材１９１の先端部１９１ｂがピン１９３によって内枠１９２と接続され、更にこの内枠１９２と外枠１９４とがピン１９５によって接続されたものである。ピン１９３とピン１９５は互いに交差するように配置されており、外枠１９４は支持部材１９１に対して任意の方向への回動が可能となっている。よって、外枠１９４に固定される斜板２００は、支持部材１９１に直交する面に対して任意の角度（傾斜角度θ）で傾斜することができる。具体的には、斜板２００は、支持部材１９１の軸線に対して垂直に近い位置（傾斜角θがほぼゼロ）から、図１に示されるような最大傾斜位置まで傾斜できるよにしている。
【００２４】
そして、支持部材１９１の後端側となる支持部１９１ａは、ミドルハウジング１２０の中心部（シャフト１５０の中心軸線上）に設けられたセンター孔１２４に挿入されている。支持部１９１ａの外周およびセンター孔１２４の内周にはそれぞれスプライン（溝）１９１ｃ、スプライン（突起）１２５が形成されており、支持部材１９１はセンター孔１２４の軸方向に摺動可能とされ、且つ周方向の回転は阻止されるようにしている。また、支持部１９１ａとバルブプレート１４０との間にはコイルバネ１９６が介在されており、支持部材１９１はシャフト１５０側に付勢されている。
【００２５】
斜板２００のシャフト１５０側の面には、旋回部材１８０がスラスト軸受け１８３を介して斜板２００の周方向に回転可能に装着されている。旋回部材１８０のシャフト１５０側には長孔１８２が形成された突出部１８１が設けられており、シャフト１５０のアーム１５１とヒンジ機構を成すように連結ピン１５２によって接続されている。そして長孔１８２が連結ピン１５２に対して回動および摺動することにより斜板２００の傾斜角θが変わる。
【００２６】
リアハウジング１３０内は吸入室１３１と吐出室１３２とに区画されている。バルブプレート１４０には、各シリンダボア１２３に対応して吸入孔１４２および吐出孔１４３が開口形成されており、バルブプレート１４０と各ピストン２２０との間に形成される作動室Ｖが吸入孔１４２および吐出孔１４３を介して吸入室１３１および吐出室１３２に連通されている。各吸入孔１４２には各ピストン２２０の往復運動に応じて吸入孔１４２を開閉する吸入弁１４５が設けられており、また各吐出孔１４３には各ピストン２２０の往復運動に応じて吐出孔１４３を弁止板１４７に規制されつつ開閉する吐出弁１４６が設けられている。
【００２７】
尚、リアハウジング１３０には図示しない吸入ポートが設けられており、吸入室１３１と冷凍サイクル装置の蒸発器とが接続されるようにしている。また同様にミドルハウジング１２０には図示しない吐出ポートが設けられており、吐出室１３２と冷凍サイクル装置の凝縮器とが接続されるようにしている。
【００２８】
リアハウジング１３０にはクランク室１２１内の圧力を調整するための、圧力制御弁２３０が設置されている。圧力制御弁２３０の内部には図示しないコイルに電流が供給されることによって、長手方向（図１紙面に対して垂直方向）に摺動し、吐出室１３２とクランク室１２１とを連通させる導入流路１２６を開閉する制御弁体としてのロッド２１０が設けられている。尚、導入流路１２６は、吐出室１３２からロッド２１０に接続される第１導入流路１２６ａとロッド２１０からクランク室１２１に接続される第２導入流路１２６ｂとから形成されている。ロッド２１０は、コイルに供給される電流が大きくなる程、導入流路１２６を閉じる側に作動する。
【００２９】
そして、本発明の特徴部として、ミドルハウジング１２０には排気流路１２２が設けられており、この排気流路１２２の一方はクランク室１２１側に開口し、他方は支持部１９１ａが挿入されるセンター孔１２４側に開口孔１２２ａを形成して開口している。更に、センター孔１２４は、バルブプレート１４０に設けられた排気孔１４１を介して吸入室１３１に連通するようにしている。
【００３０】
また、排気流路１２２の開口孔１２２ａは、斜板２００の傾斜角θが最大となる時の支持部１９１ａ位置において最大に開口し（図１）、また、斜板２００の傾斜角θが最小となる時には、支持部１９１ａによって閉塞されるように配置されている（図２に近い状態）。尚、支持部１９１ａは、本発明における流路縮小手段、更には摺動部材に対応する。
【００３１】
次に、以上の構成に基づく圧縮機１００の作動および作用効果について、図２、図３を加えて説明する。圧縮機１００の作動は、エンジンの駆動力を受けてシャフト１５０が回転すると旋回部材１８０が回転、揺動する。斜板２００には旋回部材１８０の揺動運動が伝達され、連結されたピストン２２０は、シリンダボア１２３内を往復運動し、吸入室１３１から吸入される冷媒を圧縮して吐出室１３２から吐出する。
【００３２】
圧縮機１００の吐出容量可変について説明すると、冷凍サイクル装置の熱負荷が高い場合においては、圧力制御弁２３０のコイルに供給する電流を大きくする。するとロッド２１０は、コイルの磁力によって導入流路１２６を塞ぐ側に摺動する。導入流路１２６が塞がれると吐出室１３２とクランク室１２１との連通度合いが小さくなり、吐出室１３２からクランク室１２１に供給される冷媒ガス量が減少し、また、排気流路１２２を介してクランク室１２１から吸入室１３１に冷媒ガスが抜けることで、クランク室１２１内の圧力が減少する。よって、シリンダボア１２３内とクランク室１２１内の圧力のバランスから、斜板２００の傾斜角θが大きい側（図１の状態）に可変され、ピストン２２０のストロークが大きくなり吐出容量を増加させる。
【００３３】
一方、冷凍サイクル装置の熱負荷が低い場合においては、圧力制御弁２３０のコイルに供給する電流を小さくする。するとロッド２１０は、コイルの磁力によって導入流路１２６を開く側に摺動する。導入流路１２６が開かれると吐出室１３２とクランク室１２１との連通度合いが大きくなり、吐出室１３２からクランク室１２１に供給される冷媒ガス量が増大し、クランク室１２１内の圧力が増大する。よって、シリンダボア１２３内とクランク室１２１内の圧力のバランスから、斜板２００の傾斜角θが小さい側（図２の状態）に可変され、ピストン２２０のストロークが小さくなり吐出容量を減少させる。
【００３４】
ここで、本発明においては、吐出容量を減少させる際に斜板２００の傾斜角θが小さくなるにつれて、揺動支持機構１９０の支持部１９１ａが反シャフト側に摺動し、図２、図３（ｂ）に示すように、排気流路１２２の開口孔１２２ａを塞ぐように作動する。
【００３５】
これにより、図３（ｃ）に示すように、クランク室１２１から排気流路１２２を通って吸入室１３１に抜ける冷媒ガス量を減らすことができるので、吐出容量を小さくするためにクランク室１２１内の圧力を上げる際に（図３（ａ））、吐出室１３２からクランク室１２１へ導入する冷媒ガス量を減らすことができ、圧縮機１００としての体積効率を向上させることができる。
【００３６】
本実施形態では、流路縮小手段として揺動支持機構１９０の支持部１９１ａを摺動部材とすることで、本来の圧縮機１００の構成部材を活用してその対応を可能としている。
【００３７】
尚、上記説明では、揺動支持機構１９０として不等速自在継手を用いたものとして説明したが、これに限らず等速自在継手としたり、また図４に示すように、支持部材１９１の先端部１９１ｂを球面摺動シューとしたものとしても良い。この場合は、斜板２００がシャフト１５０と共に回転してしまうことを防止するために斜板２００に回り止め部２０１を設け、フロントハウジング１１０に設けられた案内溝１１１に挿入するようにしてやれば良い。更に、斜板２００とピストン２２０との接続は、ロッド２１０に限らず、図５に示すように、シュー２１１を用いたものとしても良い。
【００３８】
（第２実施形態）
本発明の第２実施形態を図６、図７に示す。第２実施形態は、上記第１実施形態に対して排気流路１２２の開口孔１２２ａの形状を変更したものである。
【００３９】
ここでは、開口孔１２２ａを支持部１９１ａの摺動量に応じて閉塞されていく面積がほぼ同一割合で変化していくようにしている。具体的には、図７（ａ）に示すように、開口孔１２２ａを複数に分割して支持部１９１ａの摺動方向に並ぶようにしている。
【００４０】
これにより、支持部１９１ａの摺動量に対して、排気流路１２２からの冷媒ガス排気量をほぼリニヤに変化させることができ、吐出容量に応じた適切な体積効率を確保することができる。
【００４１】
尚、開口孔１２２ａは、他にも図７（ｂ）に示すように、略同一幅で支持部１９１ａの摺動方向に延びる孔としても良い。
【００４２】
（第３実施形態）
本発明の第３実施形態を図８、図９に示す。第３実施形態は、上記第１実施形態に対して流路縮小手段としての摺動部材を変更したものである。
【００４３】
ここではミドルハウジング１２０に、略中央部で排気流路１２２と連通する弁孔１２７を設けている。弁孔１２７はシャフト１５０方向に延びており、一方はクランク室１２１と連通し、他方は排気孔１４１と連通している。そして、この弁孔１２７内には摺動部材としてのスプール弁２４０が収容され、スプリング２４１によってクランク室１２１側に付勢されるようにしている。
【００４４】
更に、図８に示すように、斜板２００の傾斜角θが最大となる時には、クランク室１２１内の圧力は低く、スプール弁２４０はスプリング２４１によってクランク室１２１側に付勢され、排気流路１２２の開口孔１２２ａは、最大に開口する。また、斜板２００の傾斜角θが最小となる時には、クランク室１２１内の圧力は高く、図９に示すように、この圧力がスプリング２４１の付勢力に打ち勝ってスプール弁２４０は反クランク室側に摺動され、排気流路１２２の開口孔１２２ａは閉塞されるようにしている。
【００４５】
これにより、クランク室１２１内の圧力に応じてスプール弁２４０は反クランク室側に摺動され、開口孔１２２ａの開口面積を縮小させていくので、上記第１実施形態と同様に体積効率を向上させることができる。
【００４６】
尚、本第３実施形態においては、スプール弁２４０を設けるようにしているので、図１０、図１１に示すように、ロータ１５３が固定され、ミドルハウジング１２０側に延びて支持されるシャフト１５０に斜板２００が装着されるものにおいても適用することができる。また、当然のことながら、この第３実施形態に上記第２実施形態の内容を折り込むようにしても良い。
【００４７】
（第４実施形態）
本発明の第４実施形態を図１２に示す。第４実施形態は、上記第３実施形態に対して、スプール弁２４０を圧力制御弁２３０内に設けるようにしたものである。
【００４８】
ここでは排気流路１２２が圧力制御弁２３０内を経由して形成されるものにしている。即ち、排気流路１２２は、クランク室１２１から圧力制御弁２３０のロッド２３２が摺動する空間２３３に連通する第１排気流路１２２ｂと、この空間２３３から吸入室１３１に連通する第２排気流路１２２ｃとから形成されるようにしている。また、クランク室１２１から空間２３３に連通する圧力導入流路１２８を設けている。
【００４９】
そして、ロッド２３２の外周部に、このロッド２３２の長手方向に沿って摺動可能なスプール弁２４０を設けている。スプール弁２４０にはスプリング２４１が装着されている。このスプール弁２４０は、圧力導入流路１２８と第１排気流路１２２ｂとの間に設けられ、圧力導入流路１２８から供給されるクランク室１２１の圧力とスプリング２４１の付勢力とのバランスで第１排気流路１２２ｂの開口孔１２２ａを開閉するようにしている。吐出容量を減少させる場合、クランク室１２１内の高い圧力によって、スプール弁２４０は開口孔１２２ａを閉塞する側に摺動され、これにより、上記第３実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００５０】
（第５実施形態）
本発明の第５実施形態を図１３、図１４に示す。第５実施形態は、流路縮小手段を圧力制御弁２３０内のロッド（制御弁体）２３２に一体形成された弁体２３１としたものである。
【００５１】
吐出室１３２とクランク室１２１との間には、導入流路１２６として、ロッド２３２が摺動する空間２３３にそれぞれ連通する第１導入流路１２６ａ、第２導入流路１２６ｂが形成されている。ロッド２３２が図１３、図１４中で上下に作動することによって、テーパ部２３２ａにおいて、第１導入流路１２６ａと第２導入流路１２６ｂとが連通あるいは遮断され、導入流路１２６を開閉する。
【００５２】
一方、クランク室１２１と吸入室１３１との間には、排気流路１２２として、ロッド２３２が摺動する空間２３３にそれぞれ連通する第１排気流路１２２ｂ、第２排気流路１２２ｃが形成されている。そして、第２導入流路１２６ｂと第１排気流路１２２ｂ（開口孔１２２ａ）との間には、弁体２３１が空間２３３の壁面に当接するようにロッド２３２に一体で形成されている。
【００５３】
吐出容量を増大させる時には、図１３に示すように、ロッド２３２が下側に作動し、テーパ部２３２ａで第１導入流路１２６ａと第２導入流路１２６ｂとの間を遮断し、導入流路１２６を閉じる。また、ロッド２３２と共に摺動する弁体２３１は、第１排気流路１２２ｂの開口孔１２２ａを最大に開口するように作動する。よって、クランク室１２１への冷媒ガス導入が停止され、またクランク室１２１内の冷媒ガスは排気流路１２２から吸入室１３１に抜けていき、クランク室１２１内の圧力は低下し、斜板２００の傾斜角θが大きくなり、吐出容量が増大される。
【００５４】
一方、吐出容量を減少させる時には、図１４に示すように、ロッド２３２が上側に作動し、テーパ部２３２ａにおいて第１導入流路１２６ａと第２導入流路１２６ｂとが連通されて、導入流路１２６が開く。冷媒ガスは吐出室１３２からクランク室１２１に導入され、クランク室１２１内の圧力が増大し、斜板２００の傾斜角θが小さくなり、吐出容量が減少される。この時、ロッド２３２と共に上側に摺動する弁体２３１は、第１排気流路１２２ｂの開口孔１２２ａを塞ぐように作動するので、新たな弁部材を設ける事無く、冷媒ガスの排出量を低減して体積効率を向上させることができる。
【００５５】
尚、本第５実施形態においては、ロッド２３２に弁体２３１を一体で形成するようにしているので、図１５に示すように、ロータ１５３が固定され、ミドルハウジング１２０側に延びて支持されるシャフト１５０に斜板２００が装着されるものにおいても適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態における斜板型可変容量圧縮機を示す断面図である。
【図２】図１において吐出容量を減少させた場合を示す断面図である。
【図３】図１、図２の作動における吐出容量比に対する（ａ）はクランク室圧力、（ｂ）は排気流路の最小面積、（ｃ）は吸入室へのガス抜け量、（ｄ）はクランク室へのガス導入量を示すグラフである。
【図４】第１実施形態におけるバリエーション１を示す断面図である。
【図５】第１実施形態におけるバリエーション２を示す断面図である。
【図６】本発明の第２実施形態における斜板型可変容量圧縮機を示す断面図である。
【図７】（ａ）は図６におけるＡ方向から見た開口孔の矢視図であり、（ｂ）は他の例を示す矢視図である。
【図８】本発明の第３実施形態における斜板型可変容量圧縮機を示す断面図である。
【図９】図８において吐出容量を減少させた場合を示す断面図である。
【図１０】第３実施形態におけるバリエーション３を示す断面図である。
【図１１】第３実施形態におけるバリエーション４を示す断面図である。
【図１２】本発明の第４実施形態における斜板型可変容量圧縮機を示す断面図である。
【図１３】本発明の第５実施形態における斜板型可変容量圧縮機を示す断面図である。
【図１４】図１３において吐出容量を減少させた場合を示す断面図である。
【図１５】第５実施形態におけるバリエーション５を示す断面図である。
【符号の説明】
１００斜板型可変容量圧縮機
１２１クランク室
１２２排気流路
１３１吸入室
１３２吐出室
１９０揺動支持機構（支持機構）
１９１ａ支持部（流路縮小手段、摺動部材）
２００斜板
２２０ピストン
２３０圧力制御弁
２３１弁体（流路縮小手段）
２３２ロッド（制御弁体）[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a swash plate type variable capacity compressor suitable for application to, for example, a vehicle refrigeration cycle apparatus.
[0002]
[Prior art]
As a conventional swash plate type variable capacity compressor, for example, the one shown in Patent Document 1 is known. This swash plate type variable capacity compressor has a swash plate that rotates with a rotating shaft and has a variable tilt angle, and this swash plate is connected to a piston and accommodated in a crank chamber. In addition, an introduction passage for introducing high-pressure gas from the discharge chamber into the crank chamber via a pressure control valve and an exhaust passage for exhausting gas from the crank chamber to the low-pressure suction chamber are provided.
[0003]
The pressure in the crank chamber is determined by the balance between the amount of high-pressure gas introduced into the crank chamber and the amount of gas exhausted from the crank chamber. By changing the back pressure acting on the piston by changing the pressure in the crank chamber with a pressure control valve, the inclination angle of the swash plate is changed to realize variable discharge capacity.
[0004]
More specifically, when the discharge capacity is reduced, the pressure in the crank chamber is increased and the pressure is increased by introducing a higher pressure gas than the amount of gas exhausted from the crank chamber into the crank chamber via the pressure control valve. Reduce the angle of inclination of the plate. On the other hand, when increasing the discharge capacity, the pressure control valve reduces the amount of gas introduced into the crank chamber and increases the amount of gas exhausted from the crank chamber, thereby lowering the pressure in the crank chamber and reducing the inclination angle of the swash plate. I try to make it bigger.
[0005]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Laid-Open No. 2000-186668 [0006]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the prior art disclosed in Patent Document 1, since the exhaust passage area for exhausting the gas in the crank chamber to the suction chamber is formed constant, the pressure in the crank chamber is increased when the discharge capacity is reduced. As the pressure increases, the pressure difference from the suction chamber increases and the amount of gas exhausted to the suction chamber increases. Therefore, in order to prevent the pressure in the crank chamber from decreasing, it is necessary to further increase the amount of discharge gas introduced into the crank chamber, so that the original discharge flow rate is thinned out as a compressor. There is a problem that it leads to a decrease in volumetric efficiency.
[0007]
In view of the above problems, an object of the present invention is to provide a swash plate type variable capacity compressor capable of improving volumetric efficiency when reducing the discharge capacity.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the present invention employs the following technical means.
[0009]
According to the first aspect of the present invention, the rotation angle of the piston (150) inserted into the cylinder bore (123) drilled in the middle housing (120) and capable of reciprocating and the rotation of the shaft (150) is increased. Introducing flow that variably rotates or swings to connect the swash plate (200) connected to the piston (220) and accommodated in the crank chamber (121), the discharge chamber (132), and the crank chamber (121). The refrigerant introduced into the crank chamber (121) from the discharge chamber (132) into the suction chamber (131) via the passage (126) and the pressure control valve (230) provided in the introduction passage (126). A swash plate having an exhaust flow path (122) for exhausting, adjusting the pressure in the crank chamber (121) by a pressure control valve (230), and changing the inclination angle of the swash plate (200) to vary the discharge capacity Type variable capacity compression In the shaft (150) extends in the direction, the suction chamber from the crank chamber (121) (131) valve hole (127) communicating with is provided in the middle housing (120) so as to correspond to the suction chamber (131) The exhaust passage (122) has one side opened to the crank chamber (121) side and the other communicating with the valve hole (127) at substantially the center. The valve hole (127) includes a spool valve. (240) and a spring (241) for urging the spool valve (240) toward the crank chamber (121) are provided, and the spool valve (240) becomes higher when the discharge capacity is reduced. It is characterized by sliding so as to reduce the opening area of the opening hole (122a) communicating with the valve hole (127) of the exhaust passage (122) by the pressure in the going crank chamber (121).
[0010]
As a result, the amount of refrigerant gas passing from the crank chamber (121) through the exhaust passage (122) to the suction chamber (131) can be reduced, so that the pressure in the crank chamber (121) can be reduced to reduce the discharge capacity. When increasing the amount of refrigerant gas, the amount of refrigerant gas introduced from the discharge chamber (132) into the crank chamber (121) can be reduced, and the volumetric efficiency of the compressor can be improved.
[0011]
As in the invention described in claim 2, the exhaust passage (122) extends from the end surface of the middle housing (120) facing the crank chamber (121) toward the inner wall at the substantially center of the valve hole (127). (120) should be drilled diagonally.
[0014]
The invention according to claim 3 is characterized in that the exhaust flow path (122) is formed so that the area thereof is reduced at substantially the same rate according to the sliding amount of the spool valve (240) .
[0015]
Accordingly, the refrigerant gas exhaust amount from the exhaust passage (122) can be changed almost linearly with respect to the sliding amount of the spool valve (240) , and appropriate volume efficiency according to the discharge capacity is ensured. Can do.
[0016]
In addition, the code | symbol in the bracket | parenthesis of each said means shows a corresponding relationship with the specific means of embodiment description mentioned later.
[0017]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
(First embodiment)
A first embodiment of the present invention is shown in FIGS. 1 to 3, and first, a specific configuration will be described mainly with reference to FIG.
[0018]
A swash plate type variable capacity compressor (hereinafter referred to as a compressor) 100 is disposed in a refrigeration cycle apparatus for a vehicle, operates by receiving a driving force of a vehicle engine (hereinafter referred to as an engine), and a refrigerant in the refrigeration cycle apparatus. Is compressed to a high temperature and a high pressure. Here, the swash plate 200 that can change the discharge capacity per rotation is cantilevered by a swing support mechanism 190 that forms a joint.
[0019]
A middle housing 120 is joined to the rear end side of the front housing 110, and a rear housing 130 is joined to the rear end side thereof via a valve plate 140, which are fixed to each other by a through bolt (not shown).
[0020]
The front housing 110 accommodates a shaft 150 and is sealed by a shaft seal 160, and the shaft 150 is rotatably supported by a bearing 170 fixed to the front housing 110. An arm 151 is integrally formed on the rear end side of the shaft 150. A pulley (not shown) is attached to the tip side of the shaft 150, and the shaft 150 is rotated by the driving force of the engine transmitted through a belt connected to the pulley.
[0021]
A plurality of cylinder bores 123 are formed in the middle housing 120 so as to surround the central axis of the shaft 150, and pistons 220 are fitted in the cylinder bores 123 so as to be able to reciprocate.
[0022]
The crank chamber 121 is an internal space formed by the front housing 110 and the middle housing 120. A swash plate 200 is accommodated in the crank chamber 121 by being press-fitted into the swing support mechanism 190, and this swash plate 200 is connected to each piston 220 via a rod 210.
[0023]
The swing support mechanism 190 forms a so-called universal joint (here, an inconstant velocity universal joint), and the tip 191b of the support member 191 is connected to the inner frame 192 by a pin 193. The frame 194 is connected to the pin 195. The pins 193 and 195 are arranged so as to intersect with each other, and the outer frame 194 can be rotated in any direction with respect to the support member 191. Therefore, the swash plate 200 fixed to the outer frame 194 can be inclined at an arbitrary angle (inclination angle θ) with respect to the plane orthogonal to the support member 191. Specifically, the swash plate 200 can be tilted from a position close to perpendicular to the axis of the support member 191 (tilt angle θ is substantially zero) to a maximum tilt position as shown in FIG.
[0024]
A support portion 191a on the rear end side of the support member 191 is inserted into a center hole 124 provided in the center portion of the middle housing 120 (on the center axis of the shaft 150). Splines (grooves) 191c and splines (projections) 125 are formed on the outer periphery of the support portion 191a and the inner periphery of the center hole 124, respectively, and the support member 191 can slide in the axial direction of the center hole 124, and Circumferential rotation is prevented. Further, a coil spring 196 is interposed between the support portion 191a and the valve plate 140, and the support member 191 is biased toward the shaft 150 side.
[0025]
A swivel member 180 is mounted on the surface of the swash plate 200 on the shaft 150 side via a thrust bearing 183 so as to be rotatable in the circumferential direction of the swash plate 200. A projecting portion 181 having a long hole 182 is provided on the shaft 150 side of the revolving member 180 and is connected to the arm 151 of the shaft 150 by a connecting pin 152 so as to form a hinge mechanism. As the long hole 182 rotates and slides with respect to the connecting pin 152, the inclination angle θ of the swash plate 200 changes.
[0026]
The rear housing 130 is partitioned into a suction chamber 131 and a discharge chamber 132. A suction hole 142 and a discharge hole 143 are formed in the valve plate 140 corresponding to each cylinder bore 123, and a working chamber V formed between the valve plate 140 and each piston 220 is formed in the suction hole 142 and the discharge hole. The suction chamber 131 and the discharge chamber 132 are communicated with each other through a hole 143. Each suction hole 142 is provided with a suction valve 145 that opens and closes the suction hole 142 according to the reciprocating motion of each piston 220, and each discharge hole 143 has a discharge hole 143 according to the reciprocating motion of each piston 220. A discharge valve 146 that opens and closes while being regulated by the valve stop plate 147 is provided.
[0027]
The rear housing 130 is provided with a suction port (not shown) so that the suction chamber 131 and the evaporator of the refrigeration cycle apparatus are connected. Similarly, the middle housing 120 is provided with a discharge port (not shown) so that the discharge chamber 132 and the condenser of the refrigeration cycle apparatus are connected.
[0028]
The rear housing 130 is provided with a pressure control valve 230 for adjusting the pressure in the crank chamber 121. An electric current is supplied to a coil (not shown) inside the pressure control valve 230, so that it slides in the longitudinal direction (perpendicular to the paper surface of FIG. 1) and communicates the discharge chamber 132 and the crank chamber 121. A rod 210 as a control valve body that opens and closes the passage 126 is provided. The introduction passage 126 is formed by a first introduction passage 126 a connected from the discharge chamber 132 to the rod 210 and a second introduction passage 126 b connected from the rod 210 to the crank chamber 121. The rod 210 operates to close the introduction flow path 126 as the current supplied to the coil increases.
[0029]
As a feature of the present invention, the middle housing 120 is provided with an exhaust passage 122. One of the exhaust passages 122 opens to the crank chamber 121 side, and the other is a center into which the support portion 191a is inserted. An opening hole 122a is formed on the hole 124 side. Further, the center hole 124 communicates with the suction chamber 131 through an exhaust hole 141 provided in the valve plate 140.
[0030]
Further, the opening hole 122a of the exhaust passage 122 opens to the maximum at the position of the support portion 191a when the inclination angle θ of the swash plate 200 is maximum (FIG. 1), and the inclination angle θ of the swash plate 200 is minimum. When it becomes, it arrange | positions so that it may be obstruct | occluded by the support part 191a (state close | similar to FIG. 2). The support portion 191a corresponds to the flow path reducing means and the sliding member in the present invention.
[0031]
Next, the operation and effect of the compressor 100 based on the above configuration will be described with reference to FIGS. In operation of the compressor 100, when the shaft 150 rotates by receiving the driving force of the engine, the turning member 180 rotates and swings. The swing motion of the swivel member 180 is transmitted to the swash plate 200, and the coupled piston 220 reciprocates in the cylinder bore 123 to compress the refrigerant sucked from the suction chamber 131 and discharge it from the discharge chamber 132.
[0032]
The variable discharge capacity of the compressor 100 will be described. When the heat load of the refrigeration cycle apparatus is high, the current supplied to the coil of the pressure control valve 230 is increased. Then, the rod 210 slides to the side closing the introduction flow path 126 by the magnetic force of the coil. When the introduction flow path 126 is blocked, the degree of communication between the discharge chamber 132 and the crank chamber 121 decreases, the amount of refrigerant gas supplied from the discharge chamber 132 to the crank chamber 121 decreases, and the exhaust flow path 122 passes through the exhaust flow path 122. As a result, the refrigerant gas escapes from the crank chamber 121 to the suction chamber 131, so that the pressure in the crank chamber 121 decreases. Therefore, the balance between the pressure in the cylinder bore 123 and the crank chamber 121 is changed to the side where the inclination angle θ of the swash plate 200 is large (the state shown in FIG. 1), and the stroke of the piston 220 is increased to increase the discharge capacity.
[0033]
On the other hand, when the heat load of the refrigeration cycle apparatus is low, the current supplied to the coil of the pressure control valve 230 is reduced. Then, the rod 210 slides to the side that opens the introduction flow path 126 by the magnetic force of the coil. When the introduction passage 126 is opened, the degree of communication between the discharge chamber 132 and the crank chamber 121 increases, the amount of refrigerant gas supplied from the discharge chamber 132 to the crank chamber 121 increases, and the pressure in the crank chamber 121 increases. . Therefore, the inclination angle θ of the swash plate 200 is changed to a smaller side (the state shown in FIG. 2) from the balance of the pressure in the cylinder bore 123 and the crank chamber 121, and the stroke of the piston 220 is reduced to reduce the discharge capacity.
[0034]
Here, in the present invention, as the inclination angle θ of the swash plate 200 decreases when the discharge capacity is reduced, the support portion 191a of the swing support mechanism 190 slides toward the opposite shaft side, and FIGS. As shown in (b), it operates to close the opening hole 122a of the exhaust passage 122.
[0035]
As a result, as shown in FIG. 3C, the amount of refrigerant gas that escapes from the crank chamber 121 through the exhaust passage 122 to the suction chamber 131 can be reduced, so that the inside of the crank chamber 121 can be reduced in order to reduce the discharge capacity. 3 (a), the amount of refrigerant gas introduced from the discharge chamber 132 into the crank chamber 121 can be reduced, and the volume efficiency of the compressor 100 can be improved.
[0036]
In the present embodiment, the support member 191a of the swing support mechanism 190 is used as a sliding member as the flow path reducing means, thereby making it possible to take advantage of the constituent members of the original compressor 100.
[0037]
In the above description, an inconstant universal joint is used as the swinging support mechanism 190. However, the present invention is not limited to this, and a constant velocity universal joint may be used. As shown in FIG. The part 191b may be a spherical sliding shoe. In this case, in order to prevent the swash plate 200 from rotating together with the shaft 150, the swash plate 200 may be provided with a rotation preventing portion 201 and inserted into the guide groove 111 provided in the front housing 110. . Further, the connection between the swash plate 200 and the piston 220 is not limited to the rod 210, and a shoe 211 may be used as shown in FIG.
[0038]
(Second Embodiment)
A second embodiment of the present invention is shown in FIGS. 2nd Embodiment changes the shape of the opening hole 122a of the exhaust flow path 122 with respect to the said 1st Embodiment.
[0039]
Here, the area where the opening hole 122a is closed according to the sliding amount of the support portion 191a is changed at substantially the same rate. Specifically, as shown in FIG. 7A, the opening holes 122a are divided into a plurality of parts so that they are aligned in the sliding direction of the support portion 191a.
[0040]
As a result, the refrigerant gas exhaust amount from the exhaust passage 122 can be substantially linearly changed with respect to the sliding amount of the support portion 191a, and appropriate volume efficiency according to the discharge capacity can be ensured.
[0041]
In addition, as shown in FIG.7 (b), the opening hole 122a is good also as a hole extended in the sliding direction of the support part 191a with substantially the same width | variety.
[0042]
(Third embodiment)
A third embodiment of the present invention is shown in FIGS. 3rd Embodiment changes the sliding member as a flow path reduction means with respect to the said 1st Embodiment.
[0043]
Here, the middle housing 120 is provided with a valve hole 127 communicating with the exhaust passage 122 at a substantially central portion. The valve hole 127 extends in the direction of the shaft 150, one communicating with the crank chamber 121 and the other communicating with the exhaust hole 141. A spool valve 240 as a sliding member is accommodated in the valve hole 127 and is urged toward the crank chamber 121 by a spring 241.
[0044]
Further, as shown in FIG. 8, when the inclination angle θ of the swash plate 200 becomes maximum, the pressure in the crank chamber 121 is low, and the spool valve 240 is urged toward the crank chamber 121 by the spring 241, and the exhaust passage The opening hole 122a of 122 opens to the maximum. Further, when the inclination angle θ of the swash plate 200 is minimized, the pressure in the crank chamber 121 is high, and as shown in FIG. 9, this pressure overcomes the urging force of the spring 241 so that the spool valve 240 is on the non-crank chamber side. The opening hole 122a of the exhaust passage 122 is closed.
[0045]
As a result, the spool valve 240 is slid toward the non-crank chamber side in accordance with the pressure in the crank chamber 121, and the opening area of the opening hole 122a is reduced, so that the volume efficiency is improved as in the first embodiment. Can be made.
[0046]
In the third embodiment, since the spool valve 240 is provided, as shown in FIGS. 10 and 11, the rotor 153 is fixed, and the shaft 150 is supported by extending to the middle housing 120 side. The present invention can also be applied to a case where the swash plate 200 is mounted. As a matter of course, the contents of the second embodiment may be folded into the third embodiment.
[0047]
(Fourth embodiment)
A fourth embodiment of the present invention is shown in FIG. In the fourth embodiment, a spool valve 240 is provided in the pressure control valve 230 with respect to the third embodiment.
[0048]
Here, the exhaust passage 122 is formed via the pressure control valve 230. That is, the exhaust flow path 122 includes a first exhaust flow path 122b that communicates from the crank chamber 121 to the space 233 in which the rod 232 of the pressure control valve 230 slides, and a second exhaust flow that communicates from the space 233 to the suction chamber 131. A path 122c is formed. Further, a pressure introduction flow path 128 that communicates from the crank chamber 121 to the space 233 is provided.
[0049]
A spool valve 240 slidable along the longitudinal direction of the rod 232 is provided on the outer periphery of the rod 232. A spring 241 is attached to the spool valve 240. The spool valve 240 is provided between the pressure introduction flow path 128 and the first exhaust flow path 122 b, and has a balance between the pressure of the crank chamber 121 supplied from the pressure introduction flow path 128 and the biasing force of the spring 241. The opening 122a of the 1 exhaust passage 122b is opened and closed. When the discharge capacity is decreased, the spool valve 240 is slid to the side that closes the opening hole 122a due to the high pressure in the crank chamber 121, whereby the same effect as in the third embodiment can be obtained.
[0050]
(Fifth embodiment)
A fifth embodiment of the present invention is shown in FIGS. In the fifth embodiment, the flow path reducing means is a valve body 231 formed integrally with a rod (control valve body) 232 in the pressure control valve 230.
[0051]
Between the discharge chamber 132 and the crank chamber 121, a first introduction channel 126a and a second introduction channel 126b are formed as the introduction channel 126, each communicating with a space 233 in which the rod 232 slides. When the rod 232 moves up and down in FIGS. 13 and 14, the first introduction flow path 126a and the second introduction flow path 126b are communicated or blocked at the tapered portion 232a, and the introduction flow path 126 is opened and closed.
[0052]
On the other hand, a first exhaust flow path 122b and a second exhaust flow path 122c are formed between the crank chamber 121 and the suction chamber 131 as the exhaust flow path 122, each communicating with a space 233 in which the rod 232 slides. Yes. The valve body 231 is formed integrally with the rod 232 between the second introduction channel 126b and the first exhaust channel 122b (opening hole 122a) so as to contact the wall surface of the space 233.
[0053]
When increasing the discharge capacity, as shown in FIG. 13, the rod 232 operates downward, and the tapered portion 232a blocks between the first introduction channel 126a and the second introduction channel 126b, thereby introducing the introduction channel. 126 is closed. Further, the valve body 231 that slides with the rod 232 operates so as to open the opening hole 122a of the first exhaust passage 122b to the maximum. Therefore, the introduction of the refrigerant gas into the crank chamber 121 is stopped, and the refrigerant gas in the crank chamber 121 passes through the exhaust passage 122 to the suction chamber 131, and the pressure in the crank chamber 121 is reduced. The inclination angle θ is increased, and the discharge capacity is increased.
[0054]
On the other hand, when the discharge capacity is decreased, as shown in FIG. 14, the rod 232 operates upward, and the first introduction flow path 126a and the second introduction flow path 126b are communicated with each other at the tapered portion 232a. 126 opens. The refrigerant gas is introduced from the discharge chamber 132 into the crank chamber 121, the pressure in the crank chamber 121 increases, the inclination angle θ of the swash plate 200 decreases, and the discharge capacity decreases. At this time, the valve body 231 that slides upward together with the rod 232 operates so as to close the opening hole 122a of the first exhaust flow path 122b, thereby reducing the discharge amount of the refrigerant gas without providing a new valve member. Thus, the volume efficiency can be improved.
[0055]
In the fifth embodiment, since the valve body 231 is formed integrally with the rod 232, the rotor 153 is fixed and extended toward the middle housing 120 as shown in FIG. The present invention can also be applied to a case where the swash plate 200 is attached to the shaft 150.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a swash plate type variable capacity compressor in a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view showing a case where the discharge capacity is reduced in FIG.
3A is a crank chamber pressure with respect to the discharge capacity ratio in the operation of FIGS. 1 and 2, FIG. 3B is a minimum area of an exhaust passage, FIG. 3C is a gas escape amount to the suction chamber, and FIG. These are graphs showing the amount of gas introduced into the crank chamber.
FIG. 4 is a cross-sectional view showing variation 1 in the first embodiment.
FIG. 5 is a cross-sectional view showing variation 2 in the first embodiment.
FIG. 6 is a cross-sectional view showing a swash plate type variable capacity compressor in a second embodiment of the present invention.
7A is an arrow view of an opening hole viewed from the direction A in FIG. 6, and FIG. 7B is an arrow view showing another example.
FIG. 8 is a cross-sectional view showing a swash plate type variable capacity compressor in a third embodiment of the present invention.
9 is a cross-sectional view showing a case where the discharge capacity is reduced in FIG.
FIG. 10 is a cross-sectional view showing variation 3 in the third embodiment.
FIG. 11 is a cross-sectional view showing variation 4 in the third embodiment.
FIG. 12 is a sectional view showing a swash plate type variable capacity compressor in a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 13 is a cross-sectional view showing a swash plate type variable capacity compressor in a fifth embodiment of the present invention.
14 is a cross-sectional view showing a case where the discharge capacity is reduced in FIG.
FIG. 15 is a cross-sectional view showing variation 5 in the fifth embodiment.
[Explanation of symbols]
100 Swash plate type variable capacity compressor 121 Crank chamber 122 Exhaust flow path 131 Suction chamber 132 Discharge chamber 190 Swing support mechanism (support mechanism)
191a Supporting part (channel reducing means, sliding member)
200 Swash plate 220 Piston 230 Pressure control valve 231 Valve element (flow path reducing means)
232 Rod (Control valve body)

Claims

A piston (150) that is fitted into a cylinder bore (123) drilled in the middle housing (120) and is reciprocally movable;
The rotation of the shaft (150), the tilt angle and rotated or swung in the variable, said piston (220) is connected to a swash plate accommodated in the crank chamber (121) in (200),
An introduction channel (126) for communicating the discharge chamber (132) and the crank chamber (121);
Exhaust gas for exhausting the refrigerant introduced into the crank chamber (121) from the discharge chamber (132) into the suction chamber (131) via the pressure control valve (230) provided in the introduction flow path (126). A flow path (122),
In the swash plate type variable capacity compressor that adjusts the pressure in the crank chamber (121) by the pressure control valve (230) and changes the discharge angle by changing the inclination angle of the swash plate (200)
The middle housing (120) extends in the direction of the shaft (150) so that a valve hole (127) communicating from the crank chamber (121) to the suction chamber (131) corresponds to the suction chamber (131). Provided in
One of the exhaust flow paths (122) is open to the crank chamber (121) side, and the other is formed to communicate with the approximate center of the valve hole (127).
The valve hole (127) is provided with a spool valve (240) and a spring (241) that urges the spool valve (240) toward the crank chamber (121).
The spool valve (240) communicates with the valve hole (127) of the exhaust passage (122) by the pressure in the crank chamber (121) that increases as the discharge capacity is reduced. A swash plate type variable capacity compressor characterized by sliding so as to reduce the opening area of the opening hole (122a) .

The exhaust flow path (122) is inclined to the middle housing (120) from the end surface of the middle housing (120) facing the crank chamber (121) toward the inner wall at the center of the valve hole (127). The swash plate type variable capacity compressor according to claim 1, wherein the swash plate type variable capacity compressor is provided.

Said exhaust passage (122) in response to said sliding of the spool valve (240), according to claim 1 or claim said opening area at substantially the same rate, characterized in that it is formed so as to be reduced 2 The swash plate type variable capacity compressor described in 1.