JP4501083B2 - 可変容量圧縮機 - Google Patents

Description

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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、シリンダボアとクランク室を形成するシリンダブロックと、該シリンダボア内を往復動して冷媒ガスを吸入および圧縮するピストンと、該シリンダブロックの後端面に配設され、該吸入される冷媒ガスのある吸入室と該吸入室と隔壁で区画され該圧縮された冷媒ガスが吐出される吐出領域とを形成するリヤハウジングと、該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、該吐出領域と該クランク室とを選択的に連通させ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、を備えた可変容量圧縮機において、
前記リヤハウジングは、前記吐出領域と前記容量制御弁の導圧ポートを連通する圧力供給通路を備え、該圧力供給通路は、該吐出領域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になると共に該第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、により形成されていることを特徴としている。

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、しかも該直孔はリヤハウジングに設けた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。
また、本発明は、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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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リヤ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リヤハウジングに設け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。

さらに本発明のように、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。

本発明の一実施形態に係る可変容量圧縮機の断面図。 図１のＩＩーＩＩ線断面図。 図２のＩＩＩーＩＩＩ線断面図。 容量制御弁を示す断面図。 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 (3)

1. シリンダボアとクランク室を形成するシリンダブロックと、
   該シリンダボア内を往復動して冷媒ガスを吸入および圧縮するピストンと、
   該シリンダブロックの後端面に配設され、該吸入される冷媒ガスのある吸入室と該吸入室と隔壁で区画され該圧縮された冷媒ガスが吐出される吐出領域とを形成するリヤハウジングと、
   該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、該吐出領域と該クランク室とを選択的に連通させ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、を備えた可変容量圧縮機において、
   前記リヤハウジングは、前記吐出領域と前記容量制御弁の導圧ポートを連通する圧力供給通路を備え、
   該圧力供給通路は、該吐出領域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になると共に該第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、により形成されていることを特徴とする可変容量圧縮機。
2. 前記通溝は、前記吸入室へ張出した保肉部に凹刻されたものである請求項１記載の可変容量圧縮機。
3. 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に記載の可変容量圧縮機。

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