JP3933369B2 - ピストン式可変容量圧縮機 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、吸入ポートと吸入室との間の流路に配設されて、当該流路の開口面積を可変制御する開度調整弁に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
本願の出願人は、特願平１１−１５３８５３号において、吸入ポートと吸入室との間の流路に配設されて、当該流路の開口面積を可変制御する開度調整弁を備えるピストン式可変容量圧縮機を提案した。
上記の開度調整弁は、図１に示すように、吸入ポート１と吸入室２との間の流路３を開閉する弁体４と、弁体４を摺動可能に収容する凹部５と、凹部５内に配設された復帰バネ６と、凹部５と吸入室２とを連通させる連通路７と、弁体４に形成された連通路８とを有している。吸入ポート１の下流端に、弁体が当接する弁座１ａが形成されている。
【０００３】
上記ピストン式可変容量圧縮機においては、高流量時には、吸入ポート１と吸入室２との圧力差が大きく、ひいては吸入ポート１と連通路７を介して吸入室２に連通する凹部５との圧力差が大きく、弁体４の一次側圧力と二次側圧力との差が大きいので、弁体４は弁座１ａから離れて、バネ６を大きく押し縮めて凹部５へ退出しており、流路３の開口面積を増大させている。吸入ポート１から導入された冷媒ガスは開口面積が増大した流路３を通って吸入室２ヘ流入し、吸入弁９を押し開けてシリンダボア１０へ流入する。
低流量時には、吸入ポート１と吸入室２との圧力差が小さく、ひいては吸入ポート１と連通路７を介して吸入室２に連通する凹部５との圧力差が小さく、弁体４の一次側圧力と二次側圧力との差が小さいので、弁体４がバネ６を押し縮める量が減少し、弁体４は弁座１ａに接近しており、流路３の開口面積を減少させている。吸入ポート１から導入された冷媒ガスの一部は、開口面積が減少した流路３を通って吸入室２ヘ流入し、他の一部は弁体４に形成された連通路８と凹部５と連通路７とを通って吸入室２へ流入し、吸入弁９を押し開けてシリンダボア１０へ流入する。
微小流量時には、吸入ポート１と吸入室２との圧力差は微小であり、弁体４の一次側圧力と二次側圧力とが略均衡するので、略無負荷状態まで復元したバネ６の弱い付勢力を受けて弁体４は弁座１ａに近接しており、流路３を略閉鎖している。吸入ポート１から導入された冷媒ガスは、弁体４に形成された連通路８と凹部５と連通路７とを通って吸入室２へ流入する。
【０００４】
低流量時に、吸入弁の自励振動によって惹起された冷媒ガスの圧力脈動が、開口面積が微小となった流路３を通過し、或いは連通路７と弁体４の連通路８とを通過する際に減衰する。この結果、前記圧力脈動が吸入ポート１から外部冷却回路ヘ伝播し蒸発器に到達することによって発生していた蒸発器の振動騒音が抑制される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
特願平１１−１５３８５３号の開度調整弁には、微小流量時に、吸入行程では冷媒ガスが弁体４の連通路８を通過する際の圧力損失によって弁体４の一次側圧力と二次側圧力との間の略均衡が崩れ、圧縮行程では冷媒ガスが弁体４の連通路８を通過せず弁体４の一次側圧力と二次側圧力との略均衡が復活するので、吸入行程と圧縮行程とが繰り返される度毎に、弁体４の凹部５方向への微小移動と弁座１ａ側への微小移動とが繰りされ、弁体４の微小反復移動によって冷媒ガスの圧力脈動が惹起され、冷媒ガスの圧力脈動によって騒音が惹起されるという問題があった。
本発明は上記問題に鑑みてなされたものであり、吸入ポートと吸入室との間の流路の開口面積を可変制御する開度調整弁を備えるピストン式可変容量圧縮機であって、微小流量時の開度調整弁の弁体の微小反復移動に起因する騒音の発生が防止されたピストン式可変容量圧縮機を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明においては、吸入ポートと吸入室との間の流路の開口面積を可変制御する開度調整弁であって、復元用のバネが内蔵されたエアダンパーのピストンによって形成される弁体を有する開度制御弁を備え、開度制御弁のエアダンパーの外側に、吸入ポートと吸入室とを連通させるバイパス流路が形成されていることを特徴とするピストン式可変容量圧縮機を提供する。本発明に係るピストン式可変容量圧縮機においては、開度調整弁の弁体が復元用のバネが内蔵されたエアダンパーのピストンによって形成されおり、エアダンパーのピストンは周期の短い変動外力には追随しないので、開度調整弁の弁体も周期の短い変動外力には追随しない。従って、開度調整弁の弁体は、微小流量時に微小反復移動せず、冷媒ガスの圧力脈動を惹起せず、冷媒ガスの圧力脈動によって騒音を惹起しない。
【０００７】
本発明の好ましい態様においては、開度制御弁は、開度制御弁に配設した突起を圧縮機のケーシングに形成した凹部に圧入することにより圧縮機のケーシングに固定されている。
本発明の好ましい態様においては、開度制御弁は、開度制御弁に配設した凹部に圧縮機のケーシングに形成した突起を圧入することにより圧縮機のケーシングにに固定されている。
本発明の好ましい態様においては、開度制御弁は、圧縮機のケーシングに螺合固定されている。
開度制御弁に配設した突起を圧縮機のケーシングに形成した凹部に圧入することにより、或いは開度制御弁に配設した凹部に圧縮機のケーシングに形成した突起を圧入することにより、或いは圧縮機のケーシングに螺合させることにより、開度制御弁を容易に圧縮機のケーシングに固定することができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明の実施例に係るピストン式可変容量圧縮機を説明する。
図２に示すように、ピストン式可変容量圧縮機は、ケーシング１１と、ケーシング１１に収容された主軸１２とを備えている。主軸１２の一端は、ケーシング１１の一端に固定されたフロントハウジング１３を貫通して外部へ延び、電磁クラッチ１４を介して図示しない外部駆動源に接続されている。
ケーシング１１内に、周方向に互いに間隔を隔てて、複数のシリンダボア１５が形成され、各シリンダボア１５にピストン１６が摺動可能に挿入されている。ピストン１６はクランク機構１７を介して主軸１２に接続され、主軸１２の回転に従って、シリンダボア１５内で往復移動する。ピストン１６のストロークは、クランク機構１７を介して可変制御される。
ケーシング１１の他端に、弁機構１８を介してシリンダヘッド１９が固定されている。弁機構１８は、各シリンダボア１５に対峙する吸入孔２０、吐出孔２１、吸入弁２２、吐出弁２３を有している。
シリンダヘッド１９に、吸入孔２０に連通する吸入室２４と、吐出孔２１に連通する吐出室２５とが形成されている。吸入室２４は吸入ポート２６に連通している。吸入ポート２６は冷凍回路の低圧側に接続されている。吐出室２５は吐出ポート２７に連通している。吐出ポート２７は冷凍回路の高圧側に接続されている。
【０００９】
吸入ポート２６の下流端に開度調整弁３０が配設されている。
図３に示すように、開度調整弁３０は、有底円筒状のケース３１を有している。ケース３１は、開放端近傍の小内径部３１ａと、底壁寄りの大内径部３１ｂとを有している。大内径部３１ｂの周壁に、小内径部３１ａに隣接して開口が形成されている。当該開口は、吸入ポート２６と吸入室２４との間の流路３２を形成している。ケース３１の底壁３１ｃに、小穴３３が形成されている。
【００１０】
有底円筒状の弁体３４が、ケース３１の大内径部３１ｂに摺動可能に内嵌合している。弁体３４の底壁３４ａはケース３１の開放端ヘ差し向けられている。小内径部３１ａの底壁３４ａに対峙する端面が、弁座３５を形成している。弁体３４は、弁体３４が大内径部３１ｂ内の如何なる軸線方向位置に在っても、常に、大内径部３１ｂの流路３２よりも底壁３１ｃ寄りの部位に摺接している。弁体３４と、大内径部３１ｂの流路３２よりも底壁３１ｃ寄りの部位とにより、室３６が形成され、室３６内に、弁体３４を弁座３５へ向けて付勢する復帰バネ３７が配設されている。
弁体３４と大内径部３１ｂの流路３２よりも底壁３１ｃ寄りの部位と、室３６と、復帰バネ３７と、底壁３１に形成された小穴３３とにより、エアダンパ３８が形成されている。弁体３４はエアダンパ３８のピストンを形成している。エアダンパ３８は、周期の長い変動外力には追随するが、周期の短い変動外力には追随しない。従って、弁体３４に周期の長い変動外力が印加されると弁体３４は変動外力に追随して移動するが、弁体３４に周期の短い変動外力が印加されても弁体３４は変動外力に追随して移動しない。
【００１１】
エアダンパ３８の外側に、より具体的には、ケース３１の小内径部３１ａの周壁に、流路３２に接して、複数のバイパス用切欠３９が形成されている。
ケース３１の開放端に、フランジ３１ｄが形成されている。フランジ３１ｄの周縁に、全周に亘って延在する突起４０が形成されている。
吸入ポート２６の囲壁に、全周に亘って延在する凹部４１が形成されている。開度調整弁３０は、ケース３１の開放端を吸入ポート２６の上流側ヘ差し向けて吸入ポート２６の下流端に配設され、フランジ３１ｄに形成された突起４０を吸入ポート２６の囲壁に形成された凹部４１に圧入することにより、シリンダヘッド１９に固定されている。
【００１２】
上記構成を有する本実施例に係るピストン式可変容量圧縮機においては、主軸１２の回転に伴ってピストン１６がシリンダボア１５内で往復動し、外部冷凍回路の低圧側から還流した冷媒ガスが、吸入ポート２６と流路３２と吸入室２４と吸入口２０と吸入弁２２とを通って、シリンダボア１５内へ吸入され、シリンダボア１５内で圧縮され、吐出口２１と吐出弁２３と吐出室２５と吐出ポート２７とを通って、外部冷却回路の高圧側ヘ送出される。
クランク機構１７により、ピストン１６のストロークが可変制御され、ピストン式可変容量圧縮機の吐出流量が可変制御される。
【００１３】
高流量時には、吸入ポート２６と吸入室２４との圧力差が大きく、ひいては吸入ポート２６と小穴３３を介して吸入室２４に連通する室３６との圧力差が大きく、弁体３４の一次側圧力と二次側圧力との差が大きいので、弁体３４は弁座３５から離れて、復帰バネ３７を大きく押し縮めて底壁３１ｃの方向ヘ移動しており、流路３２の開口面積が増大している。この結果、高流量の冷媒ガスが吸入ポート２６から流路３２を通って吸入室２４へ流れる。
低流量時には、吸入ポート２６と吸入室２４との圧力差が小さく、ひいては吸入ポート２６と小穴３３を介して吸入室２４に連通する室３６との圧力差が小さく、弁体３４の一次側圧力と二次側圧力との差が小さいので、弁体３４が復帰バネ３７を押し縮める量が減少し、弁体３４は弁座３５へ接近し、流路３２の開口面積が減少している。低流量時に、吸入弁２２の自励振動によって惹起された冷媒ガスの圧力脈動が、開口面積が減少した流路３２を通過する際に減衰する。この結果、前記圧力脈動が吸入ポート２６から外部冷却回路ヘ伝播し蒸発器に到達することによって発生していた蒸発器の振動騒音が抑制される。
【００１４】
微小流量時には、吸入ポート２６と吸入室２４との圧力差は微小であり、弁体３４の一次側圧力と二次側圧力とが略均衡するので、略無負荷状態まで復帰した復帰バネ３７の弱い付勢力を受けて弁体３４は弁座３５に当接しており、流路３２は閉鎖されている。吸入ポート２６から導入された冷媒ガスは、図３（ａ）で矢印で示すように、バイパス用切欠３９を通って、吸入ポート２６から吸入室２４へ流入し、更にシリンダボア１５へ流入する。
微小流量時に、吸入行程では吸入ポート２６から導入された冷媒ガスが、切欠３９を通過する際の圧力損失によって弁体３４の一次側圧力と二次側圧力との間の略均衡が崩れ、圧縮行程では冷媒ガスが切欠３９を通過せず弁体３４の一次側圧力と二次側圧力との略均衡が復活するので、弁体３４に短い周期の変動外力が印加されることになるが、弁体３４はエアダンパー３８のピストンを形成しているので、弁体３４は、短い周期の変動外力に追随せず、微小反復移動しない。従ってガスの圧力脈動は惹起されず、騒音も惹起されない。
【００１５】
以上本発明の実施例を説明したが、本発明は上記実施例に限定されない。
図４に示すように、開度調整弁３０のフランジ３１ｄに、バイパス用切欠４２を形成しても良く、或いは図５に示すように、吸入ポート２６の囲壁にバイパス用溝４３を形成しても良い。
開度調整弁３０のシリンダヘッド１９への固定方法は、上記実施例の方法に限定されない。フランジ３１ｄの周縁に放射状に形成した多数のキーを、吸入ポート２６の囲壁に放射状に形成した多数のキー溝に圧入しても良く、吸入ポート２６の囲壁に放射状に形成した多数のキーをフランジ３１ｄの周縁に放射状に形成した多数のキー溝に圧入しても良い。図６（ａ）に示すように、吸入ポート２６の囲壁に段部を形成し、当該段部に形成した突起４４を、フランジ３１ｄに形成した穴４５に圧入しても良く、図６（ｂ）に示すように、底壁３１ｃに形成した突起４６を吸入室２４の囲壁に形成した凹部４７へ圧入又は嵌合しても良く、図６（ｃ）に示すように、底壁３１ｃに形成した穴４８に、吸入室２４の囲壁に形成した突起４９を圧入又は嵌合しても良く、図６（ｄ）に示すように、フランジ３１ｄを吸入ポート２６の囲壁に螺合させても良い。上記何れの方法によっても、開度調整弁３０を容易にシリンダヘッド１９に固定することができる。
【００１６】
【発明の効果】
以上説明したごとく、本発明に係るピストン式可変容量圧縮機においては、開度調整弁の弁体が復元用のバネが内蔵されたエアダンパーのピストンによって形成されおり、エアダンパーのピストンは周期の短い変動外力には追随しないので、開度調整弁の弁体も周期の短い変動外力には追随しない。従って、開度調整弁の弁体は、微小流量時に微小反復移動せず、冷媒ガスの圧力脈動を惹起せず、冷媒ガスの圧力脈動によって騒音を惹起しない。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来構造のピストン式可変容量圧縮機の断面図である。
【図２】本発明の実施例に係るピストン式可変容量圧縮機の断面図である。
【図３】本発明の実施例に係るピストン式可変容量圧縮機が備える開度調整弁の構造図である。（ａ）は断面図であり、（ｂ）は（ａ）のｂ−ｂ矢視図である。
【図４】変形例に係る開度調整弁の構造図である。（ａ）は断面図であり、（ｂ）は（ａ）のｂ−ｂ矢視図である。
【図５】変形例に係る開度調整弁の構造図である。（ａ）は断面図であり、（ｂ）は（ａ）のｂ−ｂ矢視図である。
【図６】開度調整弁の固定方法を示す、開度調整弁近傍の断面図である。
【符号の説明】
１１ ケーシング
１２ 主軸
１３ フロントハウジング
１９ シリンダヘッド
２４ 吸入室
２６ 吸入ポート
３０ 開度調整弁
３２ 流路
３８ エアダンパ

Claims (4)

1. 吸入ポートと吸入室との間の流路の開口面積を可変制御する開度調整弁であって、復帰バネが内蔵されたエアダンパーのピストンによって形成される弁体を有する開度制御弁を備え、開度制御弁のエアダンパーの外側に、吸入ポートと吸入室とを連通させるバイパス流路が形成されていることを特徴とするピストン式可変容量圧縮機。
2. 開度調整弁は、開度制御弁に配設した突起を圧縮機のケーシングに形成した凹部に圧入することにより圧縮機のケーシングに固定されていることを特徴とする請求項１に記載のピストン式可変容量圧縮機。
3. 開度調整弁は、開度制御弁に配設した凹部に圧縮機のケーシングに形成した突起を圧入することにより圧縮機のケーシングに固定されていることを特徴とする請求項１に記載のピストン式可変容量圧縮機。
4. 開度調整弁は、圧縮機のケーシングに螺合固定されていることを特徴とする請求項１に記載のピストン式可変容量圧縮機。

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