JP3993998B2 - Variable capacity gas compressor - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、冷媒の吐出容量を変化させることができる可変容量型の気体圧縮機に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
可変容量型の気体圧縮機は、必要熱負荷の変動に応じて吐出容量を変化させることで最適な冷力を提供すること等を目的としている。また、車載用の圧縮機は、内燃機関からの動力を利用して駆動されるため、内燃機関への大きな負荷となっている。このため、車両の加速時等のように内燃機関への負荷が大きい場合には圧縮機の吐出容量を少なくすることで、内燃機関への負荷を軽減して車両の性能を充分に引き出すことができる。したがって内燃機関への負荷状態や、必要熱負荷の変動に応じて吐出容量を変化させることで最適な冷力を提供することができる。容量可変型の気体圧縮機では、吸入行程におけるシリンダ圧縮室への吸入閉じ込み容積を変化させることにより吐出容量の制御を行うことができる。
【0003】
この気体圧縮機の一例を図6、図7に基づいて説明すると、内周が筒状のシリンダ5と、該シリンダ5の軸方向両端部にあるフロントサイドブロック6、リアサイドブロック7と、前記シリンダ5内に回転可能に配置されたロータ11と、該ロータ11に設けられたベーン溝12に進退可能に収容されたベーン15とを有しており、上記ロータ11の回転によりロータ11とベーン15とシリンダ5とで仕切られる圧縮室21の容積を変化させて気体を圧縮する。上記部材を内蔵する圧縮機のフロントハウジング1aは冷媒の吸入口2を有し、リアハウジング1bは吐出口3を有している。前記吸入口2には、吸入配管25が接続されており、該吸入配管25を通して冷媒ガスが導入される。
前記フロントハウジング1a内には、前記吸入口2に連通する吸入室4が設けられており、該吸入室4と前記シリンダ圧縮室21とがフロントサイドブロック6側およびリアサイドブロック7側でそれぞれ連通している。また、リアサイドブロック7とリアハウジング1bとで形成される空間内には前記シリンダ圧縮室21に連通する吐出室8が設けられており、該吐出室8に前記吐出口3が連通し、該吐出口3に吐出配管(図示しない)が接続されている。また、この容量可変型の気体圧縮機では、リアサイドブロック7とシリンダ5との間に、円板形状からなり、その周縁に通気用切り欠き部32を有する制御プレート31が圧縮機軸方向を中心に回転可能に配置されている。
【0004】
該圧縮機では、吸入行程において冷媒ガスが吸入口2、吸入室4を介してシリンダ圧縮室21内に流入し、ロータ11の回転に伴って圧縮室21が吸入室4と遮断されることにより冷媒ガスが閉じ込まれ、圧縮行程・吐出行程へと移行する。また制御プレート31を回転させると切り欠き部32の位置が変わって圧縮室21の開口面積が変わるので、ベーン15による圧縮開始角度が変わり圧縮室21における閉じ込み量、すなわち冷媒の圧縮容量を変化させることができる。
そして圧縮室21容積が最大になる閉じ込み位置が得られるように制御プレート31の回転位置を制御することで、最大吐出容量を実現し、それよりも閉じ込む位置が遅れた位置にあるように制御プレート31の回転位置を調整する制御域で吐出容量を減少させる制御を可能としている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来の容量可変型圧縮機は、ベーンロータリ式やスクロール式では制御プレートが制御域(最大吐出容量以下の回転位置)に位置していると、一旦最大となる圧縮室容積になるまで冷媒ガスを吸入し、閉じ込み位置における圧縮室容積になるまで過剰な冷媒ガスの吐き戻し(バイパスロス)が生じる。このバイパスロスによって生じる吸入側低圧空間の圧力変動が吸入圧力脈動として出現する。特に容量が小さくなるほど冷媒ガスの吐き出し量が多くなるため圧力脈動の大きさが増大する。
吸入圧力脈動は、コンプレッサの低圧側空間から配管あるいは蒸発器(エバポレータ)や膨張弁へと伝播し、配管系の脈動音や共振音、あるいは車両振動の原因となる。
【0006】
従来、この吸入脈動対策としては、蒸発器からコンプレッサに通じる配管の途中に配管よりも大きな外径を持つ膨張型消音器を設置することで解決する例が見られるが、自動車のエンジンルーム内のスペース上取り付けることが不可能な場合もある。一方、圧縮機内部に同様な大型消音器を設置することも考えられるが、圧縮機外径が大きくなり、補器類と干渉する問題がある。さらに配管を弾性支持する方法も考えられるが、車両上の設置空間に制約があったり、部品点数の増加に伴うコスト増などの問題がある。
本発明は、上記事情を背景としてなされたものであり、容量可変型圧縮機における吸入脈動の問題を圧縮機の吸入側に絞り部を設けることにより取り付けスペース上の問題を招くことなく確実に解決することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため本発明の可変容量型気体圧縮機のうち請求項1記載の発明は、冷媒を吸入する吸入口と、圧縮した冷媒を吐出する吐出口と、前記吸入口に連通する吸入室と、該吸入室に連通する気体圧縮部と、該気体圧縮部と一方で連通し、他方で前記吐出口と連通する吐出室と、前記気体圧縮部から吐出される冷媒の吐出容量を変化させる吐出容量可変機構とを備え、前記吸入口に、冷媒の通気有効断面積を可変にして前記通気有効断面積を減少させることができる絞り部が設けられており、該絞り部は、通気部と、該通気部の開口面積を変化させる開口調整部と、該開口調整部を駆動する駆動手段とを有し、該駆動手段を冷媒の吐出容量の変化に応じて動作させる駆動制御手段を有することを特徴とする。
【0008】
請求項2記載の可変容量型気体圧縮機は、請求項1記載の発明において、前記気体圧縮部は、内周が筒状のシリンダと、該シリンダの軸方向両端部にあるサイドブロックと、前記シリンダ内に回転可能に配置されたロータと、該ロータに設けられたベーン溝に進退可能に収容されたベーンとを備えており、前記吐出容量可変機構は、周縁に通気用切り欠き部を有する円板形状を有し、前記吸入口側のサイドブロックとシリンダとの間に回転可能に配置されて、前記通気用切り欠き部の回転移動によりシリンダに対する開口面積を変化させる制御プレートを備えていることを特徴とする。
【0009】
請求項3記載の可変容量型気体圧縮機は、請求項1または2に記載の発明において、前記絞り部は、通気有効断面積を吸入配管の通気有効断面積に対し、10〜40%に減少させることができることを特徴とする。
【0015】
請求項4記載の可変容量型気体圧縮機は、請求項1〜3のいずれかに記載の発明において、前記駆動制御手段は、前記制御プレートに対する回転制御信号を利用するものであることを特徴とする。
【0016】
すなわち、請求項1記載の本発明によれば、容量制御時、特に閉じ込み容量が小さい状態で起こるバイパスロスによって圧縮室の開口部分から生ずる吸入圧力脈動を、絞り部における通気有効断面積を小さくした部分で減衰させ、外部の配管や蒸発器へ脈動が伝播するのを有効に防止し、異音の発生を防止する。
【0017】
本発明の気体圧縮機は、上記した吸入口、吸入室、圧縮室、吐出室、吐出口、吐出容量可変機構を有するものである。これらの構成は本発明としては必須であるが、その具体的な構造、形状等は特に限定されるものではなく、上記構成を具備する種々の構造が対象となる。例えば吸入口および吸入室はフロントハウジングに設けられ、吐出室、吐出口はリアハウジングに設けられる。
また代表的には、請求項2に記載するように、ベーン式の圧縮機が挙げられる。該ベーン式の圧縮機では、吐出容量可変機構としてシリンダの吐出口側に配置された、周縁に切り欠き部を有する制御プレートを備えている。その他の可変容量型圧縮機としてスクロール式や斜板式圧縮機を挙げることもできる。
【0018】
そして、本発明では、吸入口に絞り部が設けられている。該絞り部は、冷媒の通気有効断面積を減少させるものであり、少なくとも、その前後の通気有効断面積よりも小さな通気有効断面積を有するものでなければならない。例えば吸入口よりも小さな通気有効断面積とし、さらに、好適には、請求項3に記載するように、前記絞り部は、吸入配管の通気有効断面積に対し、10〜40%の通気有効断面積(径相当では40〜60%)に減少できるものとする。これは40%以下にまで減少させることにより、上記脈動の減衰効果が顕著になるものであり、一方、10%未満にしても効果の上昇は殆どなく、却って通気抵抗が増えて圧縮機性能に影響を与えやすくなるので、上記範囲が望ましい。通気有効断面積は、該絞り部において通気に有効な断面積の総和であり、複数の通気口があるような場合には、それらの合計断面積により表される。
【0019】
上記絞り部は、通気有効断面積が固定されたものでは、冷媒の流量が少ない時には問題がないものの、冷媒の流量が多くなるほど通気抵抗が増し、必要な冷媒流量が確保されず冷房性能が低下するとともに、摺動発熱に対し冷媒等による冷却効果が減少するため内部発熱が高くなり耐久性が劣化するという問題が生じやすくなる。
【0020】
そこで、絞り部での通気有効断面積を可変とし、流量が少ないときには通気有効断面積を充分に小さくして脈動の減衰効果を高め、流量が増えるに連れて通気有効断面積の減少量を小さくして(又は減少量を0にして)流路抵抗の増加を防止し性能低下、耐久性低下を避ける。
通気有効断面積を可変とする構造は、絞り部に開口面積の調整が可能な通気部を設け、該通気部に対する開口調整部と、該開口調整部を駆動する駆動手段を設けたものとする。
【0021】
上記構成の一例としては、駆動手段として、冷媒ガスの圧力と付勢手段とを利用したものが挙げられる。この圧縮機では、冷媒ガスの圧力が小さい状態、すなわち流量が少なく、吸入脈動による異音が発生しやすい状態では、付勢手段による付勢力に抗するガス圧力が小さく、受圧部材の押し込み量が少なくて、したがって通気部の開口面積すなわち通気有効断面積は小さく、流量の少ない場合に発生しやすい脈動を充分に減衰する。この場合流量が小さいため、通気有効断面積が小さくしても通気抵抗は小さく性能等に対する影響はない。一方、冷媒ガスの流量が多くなると、ガス圧力も大きくなり、上記付勢力に抗して受圧部材を充分に押し込んで通気部の開口面積、すなわち通気有効断面積を大きくする。これによりガス流量が多い場合に通気抵抗を小さくして充分な性能を得ることができる。この際には脈動の発生は小さく、有効断面積の減少量を小さくすることによる問題はない。
【0022】
ただし、上記形態のようにガス圧力と付勢手段による付勢力を駆動手段に用いるものでは、通気有効断面積の変化は、ガス圧力と付勢力とのバランスに依存するため、流量に適した最適な通気有効断面積に調整することが難しい。そこで、駆動手段としては、ソレノイドアクチュエータ、モータ等を用いた強制駆動方法が望ましい。
該駆動手段は、冷媒の吐出容量の変化に応じて動作させる駆動制御手段により制御する。このような駆動制御手段の採用により、絞り部の通気有効断面積を、冷媒の吐出容量変化に合わせて適切に調整することができる。
【0023】
上記駆動制御手段では、冷媒の吐出容量変化に応じて駆動手段を制御できるように、電気的な制御方法として、制御プレートに対する回転制御信号を利用したり、車載圧縮機にあっては吐出容量変化の必要性を生じさせるアクセル開度信号等を利用できる。
また、吐出容量変化に相応して動作する制御プレートの位置や角度をセンサで検知し、その検知結果を用いることもできる。
上記した各構成では、冷媒の吐出容量変化に相応する制御方法により絞り部の通気有効断面積を適切かつ確実に調整することが可能になる。
【0024】
【発明の実施の形態】
(実施形態1)
以下に本発明の一実施形態を添付図面に基づき説明する。なお、従来例と同一の構造については同一の符号を付している。
図1は気体圧縮機の全体構成を表したものである。該気体圧縮機は、一端に吸入口2を有するフロントハウジング1aと、吐出口3を有するリアハウジング1bとを備えている。前記吸入口2には、外部から圧縮すべき冷媒ガスを吸引するべく吸入配管25が接続されており、吐出口3には、圧縮された冷媒をコンデンサ等(図示しない)に供給する吐出配管(図示しない)が接続されている。
上記フロントハウジング1aの内部には吸入室4が形成され、この吸入室4に前記吸入口2が連通している。また、フロントハウジング1a内には、軸方向と直交する縦断面において略楕円形状の内周面を有する筒状のシリンダ5が配置されており、該シリンダ5の軸方向両端面に互いに平行に固着されたフロントサイドブロック6(吸入口2側)およびリアサイドブロック7(吐出口3側)が配置されている。該フロントサイドブロック6およびリアサイドブロック7は、前記吸入室4とシリンダ5内とが連通するように構成されている。すなわち前記フロントサイドブロック6では、図2に示すように冷媒導入開口部22が形成されており、吸入室4とシリンダ5内を連通させることができる。また、リアサイドブロック7にも同様に冷媒をシリンダ5内に導入する開口部が形成されている(図示しない)。
【0025】
そしてシリンダ5の内部には、図1、図7に示すように、ロータ軸10で支持された回転可能なロータ11が配設されている。このロータ11には、複数のベーン溝12にそれぞれ摺動可能に嵌装されたベーン15が複数枚(図は5枚)放射状に保持されている。ロータ軸10は電磁クラッチ16に接続されて、ロータ11が回転駆動されることで、ベーン15がその遠心力および背圧室13から供給される潤滑油の油圧によってベーン溝12内を進退してシリンダ室20の内周壁に密着しながら回転するように構成されている。これらシリンダ5、ロータ11、ベーン15を主要な構成として気体圧縮部が構成されている。
【0026】
また、この可変容量型気体圧縮機は容量可変機構30を備えている。容量可変機構30の一構成例を以下に説明する。
図1に示すように、シリンダ5とリアサイドブロック7との間に、シリンダ5の側部に面するように容量可変機構の一部を構成する制御プレート31が回転可能に設けられており、該制御プレート31は、図7に示すように周縁部に2つの通気用切欠き部32を有している。この通気用切欠き部32は、シリンダ5の内部と吸入室4間を連通させる。一方、制御プレート31の通気用切欠き部のない部分、シリンダ5の内壁及びベーン15により閉鎖された空間が圧縮室21となる。このシリンダ圧縮室21に冷媒ガスを順次導入して圧縮する。さらに該気体圧縮室21およびリアサイドブロック7に連通するようにして、リアハウジング1bに吐出室8が設けられている。該吐出室8には、油溜まり9が設けられており、吐出室8は、前記した吐出口3に連通している。前記油溜まり9のオイルは圧縮機内の摩耗防止および油膜によるシールに利用される。また油溜まりのオイルは、後述する容量可変機構30の制御弁35に油圧Pdとして供給される。
【0027】
容量可変機構30では、前記した制御プレート31を回転させると、通気用切欠き部32の位置が変わり、ベーン15による圧縮開始角度が変化してシリンダ圧縮室21の圧縮容量が変化する。上記制御プレート31の回転は、図3に示すプレート駆動機構33により行われる。該プレート駆動機構33は、油圧アクチュエータからなるプレート駆動部34と、該プレート駆動部34を制御する制御弁35とからなる。
プレート駆動部34は、制御プレート31を回転させる駆動ピストン341を有しており、該駆動ピストン341は、シリンダ342に摺動可能に配置されている。シリンダ342の基端側には、制御弁35に連通して、駆動ピストン341を駆動する制御油圧Pcが生成される駆動圧力室343が設けられており、駆動ピストン341の先端には、該駆動ピストン341を押し戻すコイルバネ344が配置されているとともに、吸気室4内における冷媒の吸入圧力Psが加えられている。また駆動ピストン341の先端側には、ピンはめあい部345が設けられており、該ピンはめあい部345は、制御プレート31上に立設された駆動ピン346と係合している。駆動ピストン341は直線的にスライド移動して駆動ピン346を介して制御プレート31を正逆回転させる。
【0028】
制御弁35は、前記した油圧Pdが加えられており、弁開度を調整して駆動圧力室343に注入する油量を調整する。このときに発生する制御油圧Pcにより駆動ピストン341を直進運動させる。制御プレート31は、ピストン35内の制御圧力Pcと圧力Psの差圧に従いコイルバネ344による弾性力との均衡のもとに回動される。
なお、駆動圧力室343への油の注入量は、制御弁35をON、OFFさせる頻度で変えることが可能である。このON、OFFの頻度は、制御弁35を制御する制御信号パルスのデューティー比を変えることで行うことができる。制御弁35には、例えば車室内に別途配設された空気温度センサの出力と目標温度間の偏差に応じて流す電流量を制御信号として加える。
【0029】
また、図1の圧縮機では、吸入口2に筒型絞り部40が嵌め込まれている。該筒型絞り部40は、吸入口2端部側が開口した有底の筒体形状を有しており、その側壁に通気部として複数の通気小孔41…41が形成されており、該通気小孔41…41を通して吸入口2の開口部と吸入室4側とが連通している。この通気小孔41…41の総断面積は、吸入配管25の内部断面積の約25%になっている。
この実施形態は、絞り部40を変更して絞り部60とする。絞り部60は、図5に示すように吸気口2に嵌め込まれる有底の筒体61と、該筒体61内を摺動するコア65を有している。該コア65の中央部には、吸入配管の通気有効断面積に対し、約1/4の通気有効断面積を有する通気孔66が形成されており、筒体61の底部に設けられている通気孔62を通して吸入室4と連通している。また、筒体61の側壁には長孔63が形成されており、コア65が上方に位置する状態では、吸入口2と長孔63とは、コア65の通気孔66を通してのみ連通しており、コア65が下降するに従って長孔63の上方部が開放されて吸入口2と長孔63の上方開放部とが連通して通気有効断面積が増大する。
上記コア62には、ソレノイドアクチュエータ67のロッド67cが固定されており、ロッド67cはプランジャ67bに固定されている。プランジャ67bの周囲にはソレノイドコイル67aが配置されており、ソレノイドコイル67aへの通電量の調整によりプランジャ67bの位置、すなわちコア65の位置を調整することができる。該コア65の移動により上記実施形態と同様に絞り部60での通気有効断面積が変化する。
【0030】
次に、上記圧縮機の動作について説明する。
ロータ軸10を電磁クラッチ16を介して回転駆動することによりロータ11を回転させると、該回転に連れて遠心力及び背圧室13への潤滑油の供給によりベーン15に外周側への押出力が作用する。押出力が作用したベーン15は、シリンダ5の内周壁およびフロントサイドブロック6、リアサイドブロック7の側壁に密着しながら回転する。この回転によりシリンダ室20への吸引力が発生し、前記吸入口2を通して吸入配管25から冷媒ガスを吸引する。冷媒ガスは、吸入室4内に吸引され、仕切り板40の通気小孔41を通して、冷媒導入開口部22および制御プレート31の通気用切欠き部32を通してシリンダ室20内に吸引される。シリンダ室20では、さらに回転するロータ5およびベーン15によって形成される圧縮室21によって冷媒ガスが順次圧縮される。
【0031】
圧縮された冷媒ガスは、吐出室8にリアサイドブロック7を通して放出される。該吐出室8に設けられた油溜まり9では、吐出室8とリアサイドブロック7の背圧室130との圧力差により、潤滑油がロータ11の軸受け部や前記背圧室13、ベーン15とシリンダ室20の内周面および側壁面との密着部に送り出され、摩耗が防止されるとともに油膜によるシールがなされる。また油溜まりのオイルは、制御弁35に供給される。吐出室21に溜められた高圧の冷媒ガスは吐出室8から吐出口3を経て外部の凝縮器(図示しない)へと送られる。
【0032】
なお、制御弁35の開度調整によって駆動ピストン341が前進すると、ピンはめあい部345、駆動ピン346を介して制御プレート31を図示(図13)反時計方向に回転させ、圧縮室21に吸入する冷媒ガス容量を増大させる。一方、駆動ピストン341が後退すると制御プレート31を図示時計方向に回転させ、圧縮室21に吸入する冷媒ガス容量を減少させる。このようにして、各圧力の釣合作用により可変容量型気体圧縮機の容量が変化する。
【0033】
上記動作において、前記した制御プレート31が制御域に位置していると、前記したように冷媒ガスの吐き戻し(バイパスロス)が生じる。このバイパスロスによって生じる吸入側低圧空間の圧力変動が吸入圧力脈動として出現するが、本実施形態の圧縮機では、吸入口2に設けられた絞り部40で通気有効断面積が減じられているので該絞り部40で脈動が吸収され、気体圧縮機の低圧側空間から配管あるいは蒸発器(エバポレータ)や膨張弁へと脈動が伝播して、配管系の脈動音や共振音、あるいは車両振動の原因となるのを効果的に防止する。
【0034】
また、上記実施形態において、吸入配管の通気有効断面積に対し、絞り部に設けた通気部の通気有効断面積を変化させて、脈動の低減効果を測定した。その結果は、図4に示す通りであり、通気有効断面積を吸入配管の10%〜40%とすることにより顕著な効果が得られている。すなわち、通気有効断面積を吸入配管に対し、適切な比に設定することによって効果的な脈動低減効果を得ることが可能になる。絞り部で減少させる通気有効断面積は吸入配管に対する比率を過度に小さくしても脈動の低減効果は飽和しており、その一方で冷媒の通気抵抗を増大させて圧縮機の効率を低下させる。また、絞り部で減少させる通気有効断面積は吸入配管に対する比率が過少であると脈動の低減効果が小さいことが分かる。
【0035】
そしてこの実施形態では、冷媒ガスの圧縮容量に従って、プランジャ67bの前進量を調整し、コア65の位置によって通気有効断面積を変化させる。通気有効断面積の変化は、上記実施形態と同様に、圧縮容量が少ないほどにプランジャ67b、すなわちコア65を前進させて通気有効断面積を小さくして絞り効果を高め、脈動に起因する異音の発生を防止する。一方、圧縮容量が多いほどにプランジャ67bの前進量を少なくして通気有効断面積を大きくし、通気抵抗を小さくして圧縮機効率を高める。圧縮容量と開放面積との関係は、ソレノイドアクチュエータ67の動作を制御することにより最適に調整することができる。なお、ソレノイドアクチュエータ67の駆動制御手段としては、前記制御弁35における制御信号を利用したものでもよく、また、制御プレート31の回転位置を検知し、これに基づいて行うものでもよく、要は圧縮容量に合わせて制御できるものであればよい。
また、この実施形態では、駆動制御可能な駆動手段としてソレノイドアクチュエータを示したが、本発明としては駆動制御可能な他の駆動手段を採用することも可能であり、例えば油圧アクチュエータやモータ等を駆動制御可能な駆動手段として用いることもできる。
また、上記駆動手段の制御に際し、吸入脈動による異音が発生する状況における、アクセル開度、センサ等の情報を事前に把握して、情報をマップにしておく。そして現況の情報と、マップされた情報を比較して異音の発生する状況にあると判断される場合に、駆動手段を制御にすることで絞り効果から圧力脈動を低減し、異音の発生を抑えることができる。それ以外では通気有効断面積の減少量を少なくし、または減少量をゼロにして流量不足等の問題を解決することもできる。
【0045】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の可変容量型気体圧縮機によれば、冷媒を吸入する吸入口と、圧縮した冷媒を吐出する吐出口と、前記吸入口に連通する吸入室と、該吸入室に連通する気体圧縮部と、該気体圧縮部と一方で連通し、他方で前記吐出口と連通する吐出室と、前記気体圧縮部から吐出される冷媒の吐出容量を変化させる吐出容量可変機構とを備え、前記吸入口に、冷媒の通気有効断面積を減少させることができる絞り部を設けたので、脈動が発生した際に、吸入口の絞り部で脈動を吸収して異音の発生を効果的に防止する。
【0046】
また、前記絞り部は、通気有効断面積を可変としており、脈動が大きい圧縮容量小の状態で通気有効断面積を充分に小さくして脈動の吸収効果、異音の発生防止効果を高め、一方、脈動が小さい圧縮容量大の状態で通気有効断面積の減少量を小さくして通気抵抗を小さくし充分な圧縮機性能を発揮させることを可能にする。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の一実施形態に用いる圧縮機の全体を示す正面断面図である。
【図2】 図1のII−II線矢視図である。
【図3】 同じく実施形態の容量可変機構を示す概略図である。
【図4】 同じく通気有効断面積変化と脈流の低減効果との関係を示すグラフである。
【図5】 本発明の一実施形態における絞り部を示す拡大断面図である。
【図6】 従来の圧縮機の全体を示す正面断面図である。
【図7】 図6のX−X線矢視図である。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a variable capacity gas compressor capable of changing the discharge capacity of a refrigerant.
[0002]
[Prior art]
The variable capacity type gas compressor is intended to provide optimum cooling power by changing the discharge capacity in accordance with fluctuations in necessary heat load. Moreover, since the compressor for vehicle mounting is driven using the motive power from an internal combustion engine, it becomes a big load to an internal combustion engine. For this reason, when the load on the internal combustion engine is large, such as when the vehicle is accelerating, reducing the discharge capacity of the compressor can reduce the load on the internal combustion engine and sufficiently bring out the performance of the vehicle. it can. Therefore, the optimum cooling power can be provided by changing the discharge capacity in accordance with the load state on the internal combustion engine and the fluctuation of the necessary heat load. In the variable capacity type gas compressor, the discharge capacity can be controlled by changing the suction confinement volume into the cylinder compression chamber in the suction stroke.
[0003]
An example of this gas compressor6 and
A suction chamber 4 that communicates with the
[0004]
In the compressor, the refrigerant gas flows into the
Then, the rotational position of the
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the conventional variable displacement compressor, in the vane rotary type and the scroll type, when the control plate is positioned in the control region (the rotational position below the maximum discharge capacity), the refrigerant is temporarily reduced to the maximum compression chamber volume. Excessive refrigerant gas discharge (bypass loss) occurs until gas is sucked and the compression chamber volume at the closed position is reached. Pressure fluctuations in the suction side low pressure space caused by this bypass loss appear as suction pressure pulsations. In particular, as the capacity decreases, the amount of refrigerant gas discharged increases, and therefore the pressure pulsation increases.
The suction pressure pulsation propagates from the low pressure side space of the compressor to the piping, the evaporator (evaporator), and the expansion valve, and causes pulsation noise and resonance noise of the piping system, or vehicle vibration.
[0006]
Conventionally, as an countermeasure against this suction pulsation, there is an example that can be solved by installing an expansion silencer having an outer diameter larger than the piping in the middle of the piping from the evaporator to the compressor. It may not be possible to install in space. On the other hand, it is conceivable to install a similar large silencer inside the compressor, but there is a problem that the outer diameter of the compressor becomes large and interferes with auxiliary devices. In addition, a method of elastically supporting the piping is conceivable, but there are problems such as restrictions on the installation space on the vehicle and an increase in cost due to an increase in the number of parts.
The present invention has been made against the background of the above circumstances, and reliably solves the problem of suction pulsation in a variable displacement compressor without causing a problem in installation space by providing a throttle on the suction side of the compressor. The purpose is to do.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-mentioned problems, the invention according to claim 1 of the variable capacity gas compressor of the present invention is characterized in that a suction port for sucking refrigerant, a discharge port for discharging compressed refrigerant, and a suction port communicating with the suction port. A chamber, a gas compression portion communicating with the suction chamber, a discharge chamber communicating with the gas compression portion on one side, and communicating with the discharge port on the other side, and changing a discharge capacity of refrigerant discharged from the gas compression portion The discharge capacity variable mechanism is provided, and the suction vent has an effective cross sectional area of the refrigerant.With variableA throttle part that can reduce the effective cross-sectional area of ventilation is provided.The throttle portion includes a ventilation portion, an opening adjustment portion that changes an opening area of the ventilation portion, and a driving means that drives the opening adjustment portion, and the driving means is used to change the discharge capacity of the refrigerant. Drive control means to operate according toIt is characterized by that.
[0008]
The variable capacity gas compressor according to
[0009]
The variable capacity type gas compressor according to
[0015]
Claim4The variable displacement gas compressor described is claimed1 to 3In the described invention, the drive control means uses a rotation control signal for the control plate.
[0016]
That is, according to the first aspect of the present invention, the suction pressure pulsation generated from the opening portion of the compression chamber due to the bypass loss that occurs particularly when the confining capacity is small during the capacity control, the effective ventilation cross-sectional area in the throttle portion is reduced. It attenuates at the part, effectively preventing the pulsation from propagating to the external piping and evaporator, and preventing the generation of abnormal noise.
[0017]
The gas compressor of the present invention has the above-described suction port, suction chamber, compression chamber, discharge chamber, discharge port, and discharge capacity variable mechanism. Although these structures are essential for the present invention, the specific structure, shape, and the like are not particularly limited, and various structures having the above structures are targeted. For example, the suction port and the suction chamber are provided in the front housing, and the discharge chamber and the discharge port are provided in the rear housing.
A typical example is a vane type compressor as described in
[0018]
In the present invention, a throttle portion is provided at the suction port. The throttle portion reduces the effective ventilation cross-sectional area of the refrigerant, and must have at least an effective ventilation cross-sectional area that is smaller than the effective ventilation cross-sectional area before and after that. For example, the effective ventilation cross-sectional area is smaller than that of the suction port, and more preferably, as described in
[0019]
The diaphragm is,When the effective ventilation area is fixed, there is no problem when the flow rate of the refrigerant is small, but as the flow rate of the refrigerant increases, the ventilation resistance increases, and the required refrigerant flow rate is not ensured and the cooling performance decreases, and sliding Since the cooling effect by the refrigerant or the like is reduced with respect to the heat generation, the problem that the internal heat generation becomes high and the durability deteriorates easily occurs.
[0020]
ThereAnd squeezeThe effective ventilation cross-sectional area is variable, and when the flow rate is low, the effective ventilation cross-sectional area is made sufficiently small to increase the pulsation damping effect. (Or set the decrease amount to 0) to prevent an increase in flow resistance and avoid a drop in performance and durability.The
The structure with variable ventilation effective cross-sectional area is,Provided with a ventilation part capable of adjusting the opening area in the throttle part, and provided with an opening adjustment part for the ventilation part and a driving means for driving the opening adjustment partTo.
[0021]
As an example of the above configuration,Examples of the driving means include those utilizing the pressure of the refrigerant gas and the urging means.thisIn the compressor, in a state where the pressure of the refrigerant gas is low, that is, in a state where the flow rate is small and abnormal noise due to suction pulsation is likely to occur, the gas pressure against the urging force by the urging means is small, and the pressure receiving member is pushed down less Therefore, the opening area of the ventilation portion, that is, the effective ventilation cross-sectional area is small, and the pulsation that easily occurs when the flow rate is small is sufficiently attenuated. In this case, since the flow rate is small, even if the effective cross-sectional area is small, the ventilation resistance is small and there is no influence on the performance. On the other hand, when the flow rate of the refrigerant gas increases, the gas pressure increases, and the pressure receiving member is sufficiently pushed against the urging force to increase the opening area of the ventilation portion, that is, the effective ventilation sectional area. As a result, when the gas flow rate is large, the ventilation resistance can be reduced and sufficient performance can be obtained. In this case, the occurrence of pulsation is small, and there is no problem caused by reducing the reduction amount of the effective area.
[0022]
However, in the case where the urging force by the gas pressure and the urging means is used for the driving means as in the above embodiment, the change in the effective ventilation cross-sectional area depends on the balance between the gas pressure and the urging force. It is difficult to adjust the effective ventilation cross-sectional area. Therefore, a forced drive method using a solenoid actuator, a motor or the like is desirable as the drive means.
The driving means is,It is controlled by drive control means that operates according to changes in the refrigerant discharge capacity.TheBy adopting such a drive control means, it is possible to appropriately adjust the ventilation effective cross-sectional area of the throttle portion in accordance with the change in the refrigerant discharge capacity.
[0023]
The drive control means is an electrical control method so that the drive means can be controlled in accordance with the change in refrigerant discharge capacity.,A rotation control signal for the control plate can be used, and in the case of an in-vehicle compressor, an accelerator opening signal or the like that causes a need for a change in discharge capacity can be used.
It is also possible to detect the position and angle of the control plate that operates in accordance with the change in discharge volume with a sensor and use the detection result.
In each of the above-described configurations, it is possible to appropriately and reliably adjust the ventilation effective cross-sectional area of the throttle portion by a control method corresponding to the change in the refrigerant discharge capacity.
[0024]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
(Embodiment 1)
An embodiment of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. In addition, the same code | symbol is attached | subjected about the same structure as a prior art example.
FIG. 1 shows the overall configuration of the gas compressor. The gas compressor includes a
A suction chamber 4 is formed inside the
[0025]
And inside the
[0026]
Further, the variable capacity gas compressor includes a
As shown in FIG. 1, between the
[0027]
In the
The
[0028]
The
Note that the amount of oil injected into the
[0029]
Also,Of FIG.In the compressor, a
In this embodiment, the
A
[0030]
Next, the operation of the compressor will be described.
When the
[0031]
The compressed refrigerant gas is discharged into the
[0032]
When the
[0033]
In the above operation, when the
[0034]
Moreover, in the said embodiment, the ventilation effective cross-sectional area of the ventilation part provided in the throttle part was changed with respect to the effective ventilation cross-sectional area of suction piping, and the reduction effect of the pulsation was measured. The result is as shown in FIG. 4, and a remarkable effect is obtained by setting the effective ventilation cross-sectional area to 10% to 40% of the suction pipe. That is, an effective pulsation reduction effect can be obtained by setting the ventilation effective cross-sectional area to an appropriate ratio with respect to the suction pipe. The effective ventilation cross-sectional area reduced by the throttle part is saturated even if the ratio to the suction pipe is made too small, while the effect of reducing the pulsation is saturated, while increasing the ventilation resistance of the refrigerant and reducing the efficiency of the compressor. It can also be seen that if the ratio of the effective ventilation area to be reduced at the throttle portion to the suction pipe is too small, the effect of reducing pulsation is small.
[0035]
In this embodiment, the advance amount of the
In this embodiment, the solenoid actuator is shown as the drive means that can be driven and controlled. However, other drive means that can be driven and controlled can be adopted as the present invention. For example, a hydraulic actuator or a motor is driven. It can also be used as a controllable drive means.
Further, when controlling the driving means, information such as the accelerator opening, the sensor, etc. in a situation where abnormal noise is generated due to suction pulsation is obtained in advance, and the information is made into a map. When it is determined that abnormal noise is generated by comparing the current status information with the mapped information, the pressure pulsation is reduced due to the throttling effect by controlling the driving means, and abnormal noise is generated. Can be suppressed. In other cases, the reduction amount of the effective ventilation cross-sectional area can be reduced, or the reduction amount can be made zero to solve problems such as insufficient flow rate.
[0045]
【The invention's effect】
As described above, according to the variable capacity gas compressor of the present invention, the suction port for sucking the refrigerant, the discharge port for discharging the compressed refrigerant, the suction chamber communicating with the suction port, and the suction chamber A gas compression unit that communicates with the gas compression unit, a discharge chamber that communicates with the gas compression unit on one side and the discharge port on the other side, and a discharge capacity variable mechanism that changes a discharge capacity of the refrigerant discharged from the gas compression unit; And the suction port is provided with a throttle part that can reduce the effective cross-sectional area of the refrigerant, so that when the pulsation occurs, the throttle part of the suction port absorbs the pulsation and generates noise. Effectively prevent.
[0046]
Further, the throttle portion has a variable effective ventilation sectional area.HaveIn the state where the pulsation is large and the compression capacity is small, the effective ventilation cross-sectional area is made sufficiently small to enhance the effect of absorbing pulsation and preventing the generation of abnormal noise. By reducing the amount of reduction, it is possible to reduce the ventilation resistance and to exert sufficient compressor performance.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 of the present inventionUsed in one embodimentIt is front sectional drawing which shows the whole compressor.
FIG. 2 is a view taken along the line II-II in FIG.
FIG. 3 is a schematic view showing a variable capacity mechanism according to the embodiment.
FIG. 4 is a graph showing the relationship between the change in effective ventilation cross-sectional area and the effect of reducing pulsating flow.
FIG. 5 is an enlarged cross-sectional view showing a throttle portion in an embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a front sectional view showing the whole of a conventional compressor.
7 is a view taken along the line XX of FIG.
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