JP4013328B2 - 可変容量圧縮機 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、主として冷房用に供される圧縮機に係り、詳しくは片頭形のピストンを装備した可変容量圧縮機並びにクラッチレス機能を付加した可変容量圧縮機に関する。
【0002】
【従来の技術】
一般に空調冷凍用に供されている斜板式、揺動板式等の可変容量圧縮機は、斜板要素を支点回りに傾動可能な機構となし、斜板要素を囲包するフロントハウジングの内部、つまりクランク室の圧力を変化させることにより、片頭形のピストンの背面に作用する力を制御し、この力とピストンの前面に作用するガス圧力との釣合によって、上記斜板要素の支点回りの傾動変位、すなわちピストンストロークを制御するようになされている。そして通常クランク室の圧力制御は、吸入圧力に応答する容量制御弁の作動を介してクランク室内へ吐出圧力を供給することにより行われている。
【0003】
一方、特開平3ー87878号公報に開示された圧縮機では、外部動力源と駆動軸との間に介在して動力の伝達及び遮断を行う電磁クラッチが使用されていない。電磁クラッチを省去すれば、特に車両空調用圧縮機において指摘されている運転フィーリングの改善や、重量減及びコスト減といった観点から頗る有利である。
【0004】
しかしその反面このようなクラッチレス圧縮機では、冷房不要時の吐出容量に関連して当然に蒸発器のフロスト発生が問題となる。このため同圧縮機では電磁開閉弁を用いて外部冷凍回路から吸入室への冷媒の流入を止めることにより、同回路内の冷媒の循環を停止させている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、電磁クラッチの有無を問わず上述のような容量可変機構を備えた圧縮機において、冷房負荷に基づいた容量制御により圧縮機が中間容量で運転される状況では、容量制御弁から給気通路を介してクランク室内に吐出冷媒ガスが供給されており、この冷媒ガス中の混在油成分によって斜板要素などの潤滑が行われる。
【0006】
例えば特開平8ー338362号公報に開示された圧縮機では、図5に示すように、リヤハウジング3に配設された容量制御弁(電磁バルブ)15を介して吐出室3βとクランク室5とが圧力供給通路14により連通されている。勿論、同公報に図示されている圧力供給通路14のうち、とくに吐出室3βと容量制御弁15とを結ぶ破線表示の通路部分14は、あくまでも説明図的な略画表示ではあるが、この実施形態のように容量制御弁15の先端部に導圧ポート(吐出圧力導入口)を有する場合は、吐出室3β側からの孔明け作業で比較的容易に同通路部分14を形成することが可能である。
【0007】
しかしながら、同公報にみられるように、リヤハウジング3内の外周域に吐出室3βが形成された圧縮機であって、仮りに容量制御弁15に開口される導圧ポートの位置を先端部から中央寄りに転移したり、さらに同容量制御弁15を圧縮機の機体からほとんど露出することなく内蔵せんとして、その配設位置を適宜変更したような場合には、単純なドリル加工で同通路部分14を形成することが頗る困難となる。
【0008】
本発明は、容量制御弁に関する条件変更にも順応しうる通路構成によって、圧縮機の生産性の向上を図ることを解決課題としている。
【0009】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決する請求項1記載の発明に係る可変容量圧縮機は、シリンダブロックに形成されたボア内を往復動し、吸入室から吸入した冷媒ガスを圧縮して吐出室に吐出すピストンと、該シリンダブロックのリヤ側に形成されたリヤハウジングと、クランク室内で駆動軸と共に回転し、かつ上記ピストンのストロークを変化させる傾角変位可能な斜板要素と、該吸入室の底部と該リヤハウジングの外端面との間を潜通して該リヤハウジングに内蔵され、該吐出室を含む吐出領域と該クランク室とを選択的に連通して、上記ピストンに対抗的に作用する圧力差を調整する容量制御弁と、該吐出領域と該クランク室とを該容量制御弁を介して連通する圧力供給通路と、前記吸入室及び吐出室は該リヤハウジングに画設され、該吐出室の吐出冷媒ガスを集括する一画から該リヤハウジングの外端面に向けて有底円孔状に設けられた油分離室とを備えた可変容量圧縮機において、該圧力供給通路は、該油分離室の油溜部に連通する直孔状の穿孔である第1導圧通路と、該容量制御弁の導圧ポートに連通し該第1導圧通路と異方向の直孔状の穿孔である第2導圧通路と、該第1導圧通路及び該第2導圧通路の穿孔起点となり該第1導圧通路の一端と該第2導圧通路の一端とを中継する該リヤハウジングの内端面に凹刻された通溝と、を含み、該第1導圧通路と該通溝と該第2導圧通路とは接続されていることを特徴としている。
【0010】
すなわち、吐出領域と容量制御弁とを接続する導圧通路が二つの直孔(ドリル孔)によって形成され、しかも該直孔はハウジングの内端面に凹刻される通溝の位置調整により、制御弁の変更に対しても柔軟に対処しうるので、生産性を損うことなく至極簡便に穿孔作業を行うことができる。しかも、吐出冷媒ガスを集括する吐出室の一画に油分離室が配設されており、その油溜部に一方の導圧通路を開口させることにより、分離された油成分を効率的にクランク室へ供給することができる。
また、請求項2記載の発明のように、吐出室がマフラ等を介した外部冷凍回路との接続に便なるよう、ハウジング内の外周域に環状に形成されたものではとくに有効であり、さらに請求項3記載の発明のように、容量制御弁が冷房負荷に応動する感圧制御と、外部信号に応動するソレノイド制御との併用方式弁である場合は、クラッチレス可変容量圧縮機に採用して一層好適である。
【0011】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を具体化した斜板可変容量圧縮機の実施形態を図1〜図4に基づいて説明する。
図1に示すように、フロントハウジング1は、シリンダブロック2の前端面に接合されている。リヤハウジング3は、バルブプレ−ト4を介してシリンダブロック2の後端面に接合されている。フロントハウジング1、シリンダブロック2及びリヤハウジング3は、圧縮機の外郭部材を構成している。吸入室3a及び吐出室3bは、リヤハウジング3とバルブプレ−ト4との間に形成されている。外部冷凍回路からの冷媒ガスは、導入口(図示せず)を介して吸入室3aに直接導入される。
【0012】
バルブプレ−ト4は、吸入弁4a及び吐出弁4bを有している。クランク室5は、フロントハウジング1とシリンダブロック2との間に形成されている。駆動軸6は、一対のベアリング7を介してフロントハウジング1及びシリンダブロック2に回転可能に支持され、クランク室5内を貫通している。支持孔2bはシリンダブロック2の中心部に形成されている。駆動軸6の後端は支持孔2b内に挿入され、その後端はベアリング7を介して支持孔2bの内周面によって支持されている。
【0013】
ラグプレ−ト8は駆動軸6に固定されている。斜板9はクランク室5内において駆動軸6にその軸心L方向へスライド可能かつ傾動可能に支持されている。斜板9はヒンジ機構10を介してラグプレ−ト8に連結されている。ヒンジ機構10は、ラグプレ−ト8に形成された支持アーム19と、斜板9に形成された一対のガイドピン20とより構成されている。ガイドピン20は、支持アーム19に形成された一対のガイド孔19aにスライド可能に嵌入されている。ヒンジ機構10は、斜板9を駆動軸6と一体的に回転させる。更に、ヒンジ機構10は、斜板9の軸心L方向への移動及び斜板9の傾動を案内する。
【0014】
複数のシリンダボア2aは、駆動軸6の周囲においてシリンダブロック2に形成され、駆動軸6の軸心L方向に沿って延びている。片頭ピストン11は、シリンダボア2a内に収容されている。ピストン11の尾部には溝11aが形成されている。溝11aの互いに対向する内壁面には、一対のシュー12の半球部が相対的に摺動可能に嵌められている。斜板9は両シュー12の平面部にて摺動可能に挟持されている。斜板9の回転運動はシュー12を介してピストン11の往復直線運動に変換され、ピストン11はシリンダボア2a内を前後に往復動する。ピストン11が上死点から下死点へ移動する吸入行程のときに、吸入室3a内の冷媒ガスが吸入ポートから吸入弁4aを押し開いてシリンダボア2a内へ流入する。ピストン11が下死点から上死点へ移動する圧縮行程のときに、シリンダボア2a内の冷媒ガスが圧縮されて、吐出ポートから吐出弁4bを押し開いて吐出室3bに吐出される。
【0015】
スラストベアリング21は、ラグプレ−ト8とフロントハウジング1との間に配置されている。冷媒ガスの圧縮に伴い、ピストン11には圧縮反力が作用する。この圧縮反力は、ピストン11、斜板9、ラグプレ−ト8及びスラストベアリング21を介してフロントハウジング1で受け止められる。
ピストン11に一体的に形成された回り止め部22は、フロントハウジング1の内周面とほぼ同一径の周面を有している。回り止め部22の周面は、ピストン11の軸心を中心とした回転を防止するために、フロントハウジング1の内周面に接触している。なお、斜板9の最大傾角は、該斜板9に設けられたストッパ9aとラグプレ−ト8との当接によって規定され、同最小傾角は、駆動軸6に嵌着された規制リング15と斜板9との当接によって規定される。
【0016】
図1〜3に示すようにリヤハウジング3内の外周域には環状の吐出室3bが配置され、吐出冷媒ガスの集括部43は、一対の隔壁44、45により吐出室3bの一画に形成されている。吐出マフラ46はシリンダブロック1上に配置され、吐出通路47を介して該集括部43の出口側と連通されている。油分離室48は集括部43からリヤハウジング3の外端面に向けて有底円孔状に設けられ、上記隔壁45側に穿設された絞り通路49を介して吐出室3bに連通される一方、該油分離室48内には止め輪48bにより分離筒48aが装着されている。
【0017】
すなわち、吐出冷媒ガスは絞り通路49により加速されて油分離室48に流入し、分離筒48aの外周壁との間に形成される環状空隙を旋回しながら、分離筒48aの内孔を経て順次吐出通路47へと送出され、その間、冷媒ガスに作用する遠心力や慣性力により混在油成分は物理的に分離される。
吐出室3bと油分離室48とを包含する吐出領域は、容量制御弁50を経由する圧力供給通路によってクランク室5に連通されるが、理解に便なるように以下の記載には、吐出領域と容量制御弁50との間を導圧通路34、容量制御弁50とクランク室5との間を給気通路35と、あえて区分して説明する。
【0018】
図1及び図2に略示されているように、容量制御弁50は吸入室3aの底部付近を潜通する形態で、ほぼ全容がリヤハウジング3に内蔵されており、図4に基づいて以下にその構成を詳述する。
容量制御弁50はバルブハウジング61とソレノイド部62とが中央付近において接合されている。バルブハウジング61とソレノイド部62との間には弁室63が画成され、その弁室63内には弁体64が収容されている。弁室63には、弁体64の当接面としての端面64aに対向して弁孔66が開口されている。この弁孔66は、バルブハウジング61の軸線方向に延びるように形成されている。また、弁体64の段差部64aと弁室63の内壁面との間には強制開放ばね65が介装されている。この弁室63は、給気ポート67及び給気通路35を介してクランク室5に連通されている。
【0019】
バルブハウジング61の上部には、感圧室68が画成されており、この感圧室68は、検圧ポート69及び検圧通路36を介して吸入室3aに連通されている。感圧室68の内部には、感圧要素であるベローズ70が収容され、感圧室68と弁室63との間には、弁孔66に連なって若干小径の感圧ロッドガイド71が形成されている。この感圧ロッドガイド71の弁孔66側開口部には、弁孔66とほぼ同径の大径部71aが形成されている。感圧ロッド72は、その大径部72aが感圧ロッドガイド71内に摺動可能に挿通され、ベローズ70と弁体64とを作動連結している。感圧ロッド72の大径部72aは、その断面積が弁孔66の開口面積よりも小さくなるように形成されている。感圧ロッド72の弁体64側部分は、弁孔66内の冷媒ガスの通路を確保するために小径部72bとなっている。また、感圧ロッド72は、弁体64と一体形成され、さらに感圧ロッド72の小径部72bと、弁体64の端面64aとの間には、感圧室68側に小径となるようなテーパ状の突起73が形成されている。
【0020】
バルブハウジング61には、弁室63と感圧室68との間において弁孔66と直交するように、導圧ポート74が形成されている。この導圧ポート74は、後述する導圧通路34を介して油分離室48と接続されている。ソレノイド部62の収容室75の上方開口部には固定鉄心76が嵌合され、この固定鉄心76によりソレノイド室77が区画される。ソレノイド室77には、有蓋円筒状をなすプランジャとしての可動鉄心78が往復動可能に収容されている。可動鉄心78と収容室75の底面との間には、追従ばね79が介装されている。なお、この追従ばね79は、強制開放ばね65よりも弾性係数が小さいものとなっている。固定鉄心76にはソレノイド室77と弁室63とを連通するソレノイドロッドガイド80が形成されている。ソレノイドロッド81は弁体64と一体に形成されており、ソレノイドロッドガイド80内に摺動可能に挿通されている。また、ソレノイドロッド81は、その断面積が弁孔66の開口面積と等しくなるように形成されている。ソレノイドロッド81の可動鉄心78側端は、強制開放ばね65及び追従ばね79の付勢力によって可動鉄心78に当接される。そして可動鉄心78と弁体64とがソレノイドロッド81を介して作動連結される。
【0021】
ソレノイド室77は固定鉄心76の側面に形成された連通溝82、バルブハウジング61に形成された連通孔83及び容量制御弁50の装着状態において、リヤハウジング3の内壁面との間に形成される小室84を介して上記導圧ポート74に連通されている。つまり、ソレノイド室77内は、ソレノイドロッド81及び弁体64を介して対向する弁孔66内と同じ圧力環境下、ここでは共に吐出圧力となるように構成されている。また、可動鉄心78には孔85が設けられており、可動鉄心78の両側の冷媒ガスの流通が可能となされている。固定鉄心76及び可動鉄心78の外側には両鉄心76、78を跨ぐように円筒状のコイル86が配置されている。このコイル86には各種の外部信号に基づいた制御コンピュータの指令により、所定の電流が供給されるように構成されている。
【0022】
したがって、容量制御弁50の開閉動作は、ソレノイド62のコイル86に対する入力電流値の大小に応じて変更される。入力電流値が大きくなると低い吸入圧力にて開閉が実行され、入力電流値が小さくなると高い吸入圧力で開閉動作が行われる。圧縮機は設定された吸入圧力を維持すべく斜板9の傾角を変更し、その吐出容量を変更する。つまり、容量制御弁50は、入力電流値を変えて吸入圧力の設定値を変更する役割、並びに吸入圧力に関係なく最小容量運転を行う役割を担っている。
【0023】
そして図示はしないが、斜板傾角の縮小に応じて吸入通路の通過断面積を縮小させる絞り機構を配置し、斜板傾角が最小に変位した時点で吸入通路を閉鎖して、蒸発器のフロスト防止を行うようにしたクラッチレス可変容量圧縮機においては、係る容量制御弁50は特に有効である。
本発明のもっとも特徴的な構成である上記導圧通路34は、リヤハウジング3の内端面(本実施形態では吸入室3a内へ張出した保肉部)に凹刻された通溝34cと、該通溝34cの一端と油分離室48の油溜部(下壁面)とを結ぶ直孔状の第1通路34aと、通溝34cの他端と上記容量制御弁50の導圧ポート74とを結ぶ同様に直孔状の第2通路34bとから構成されている。換言すれば、容量制御弁50を介して油分離室48を含む吐出領域と、クランク室5とを連通する圧力供給通路のうち、吐出領域と容量制御弁50とは、通溝34cを中継点として二つの導圧通路(第1、第2通路34a、34b)によって接続されている。
【0024】
すなわち、上記容量制御弁50は、吐出圧力が常に弁体を閉止させる向きに作用するといった従来構造の不具合を解消すべく、導圧ポート74の開口位置の転移を含んで改良されたものであるが、かかる容量制御弁50の構造自体やリヤハウジング3への挿入姿勢などに様々な変更が加えられた場合でも、上記導圧通路34を構成する第1、第2通路34a、34bは、リヤハウジング3の内端面に刻設された通溝34c側から、それぞれ異方向に存在する吐出領域(油分離室48)及び容量制御弁50の導圧ポート74に向けて、容易に穿孔することができるので、制御弁50の構造や冷媒通路との相対的レイアウトの自由度が増加される。
【0025】
【発明の効果】
以上、詳述したように本発明によれば、ハウジング内の吐出領域とクランク室とを結ぶ一連の圧力供給通路を、選択的に開閉する容量制御弁がハウジングに内蔵され、上記圧力供給通路のうち、吐出領域と容量制御弁とはハウジングの内端面に刻設された通溝を中継点として、二つの導圧通路により接続されているので、制御弁の変更に対しても、変更に適合すべく通溝の位置調整を行うのみで、導圧通路を簡単なドリル作業で穿孔することが可能となる。
【0026】
しかも吐出冷媒ガスを集括する吐出室の一画に油分離室が配設されているので、その油溜部に一方の導圧通路を開口させることにより、分離された油成分を効率的にクランク室へ供給することができる。さらに請求項3記載の発明のように、容量制御弁が冷房負荷に応動する感圧制御と、外部信号に応動するソレノイド制御との併用方式弁である場合は、クラッチレス可変容量圧縮機に採用して一層好適である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態に係る可変容量圧縮機の断面図。
【図2】図1のIIーII線断面図。
【図3】図2のIIIーIII線断面図。
【図4】容量制御弁を示す断面図。
【図5】従来の可変容量圧縮機の要部を示す断面図。
【符号の説明】
2はシリンダブロック、3はリヤハウジング、3aは吸入室、3bは吐出室、5はクランク室、6は駆動軸、9は斜板、11はピストン、34は導圧通路、34aは第1通路、34bは第2通路、34cは通溝、43は集括部、48は油分離室、50は容量制御弁
Claims (4)
- シリンダブロックに形成されたボア内を往復動し、吸入室から吸入した冷媒ガスを圧縮して吐出室に吐出すピストンと、該シリンダブロックのリヤ側に形成されたリヤハウジングと、クランク室内で駆動軸と共に回転し、かつ上記ピストンのストロークを変化させる傾角変位可能な斜板要素と、該吸入室の底部と該リヤハウジングの外端面との間を潜通して該リヤハウジングに内蔵され、該吐出室を含む吐出領域と該クランク室とを選択的に連通して、上記ピストンに対抗的に作用する圧力差を調整する容量制御弁と、該吐出領域と該クランク室とを該容量制御弁を介して連通する圧力供給通路と、前記吸入室及び吐出室は該リヤハウジングに画設され、該吐出室の吐出冷媒ガスを集括する一画から該リヤハウジングの外端面に向けて有底円孔状に設けられた油分離室とを備えた可変容量圧縮機において、
該圧力供給通路は、該油分離室の油溜部に連通する直孔状の穿孔である第1導圧通路と、該容量制御弁の導圧ポートに連通し該第1導圧通路と異方向の直孔状の穿孔である第2導圧通路と、該第1導圧通路及び該第2導圧通路の穿孔起点となり該第1導圧通路の一端と該第2導圧通路の一端とを中継する該リヤハウジングの内端面に凹刻された通溝と、を含み、該第1導圧通路と該通溝と該第2導圧通路とは接続されていることを特徴とする可変容量圧縮機。 - 上記吐出室は、上記リヤハウジング内の外周域に環状に形成されている請求項1記載の可変容量圧縮機。
- 上記容量制御弁は、冷房負荷に応動する感圧制御と、外部信号に応動するソレノイド制御との併用方式弁である請求項1又は2記載の可変容量圧縮機。
- 前記中継点は該吸入室内へ張出した保肉部に凹刻されたものである請求項1〜3のいずれかに記載の可変容量圧縮機。
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