JP4662820B2 - 可変容量型圧縮機 - Google Patents

Description

本発明は、可変容量型圧縮機に係り、詳しくは、車両の空調システムの冷凍回路に組み込まれて好適な可変容量型圧縮機に関する。

この種の圧縮機は冷凍回路に組み込まれ、例えば自動車ではエンジンルーム内に配置される。より具体的には、この圧縮機はエンジンルームと車室との間を区画するインストルメントパネル内に配置された蒸発器に冷媒循環経路の復路を介して接続され、この循環経路の往路には凝縮器及び膨張弁が介挿されている。そして、圧縮機は冷媒を循環経路の復路から吸い込んで圧縮し、この圧縮した冷媒ガスを凝縮器に向けて吐出する。

このプロセスにおいて圧縮機内の圧力が異常に高くなることがあり、これは圧縮機の正常運転を妨げる要因となる。そこで、異常高圧時における圧縮機の保護を図るべく高圧リリーフ弁を作動させ、圧縮された冷媒ガスを大気側に開放する技術（特許文献１）や、圧縮された冷媒ガスをクランク室に導く技術（特許文献２）が開示されている。
実開昭６４−５７４６４号公報 実開昭６３−１３６９８０号公報

ところで、上記特許文献１のように圧縮された冷媒ガスをハウジングの外側へ向けて開放するのでは、圧縮機内の圧力は低減可能であったとしても、環境負荷に対する影響が懸念される。しかも、圧縮冷媒ガスの損失によって冷房能力の能力低下やエンジンルーム内における圧縮機周辺部品に与える影響が大きくなるとの問題も生ずる。
一方、上記特許文献２の圧縮機によっても圧縮機の保護を図ることが可能であるが、当該圧縮機は外部制御方式のものであり、ハウジングに対して吐出室とクランク室とを連通する通路の構成が別途必要になる。換言すれば、外部制御方式の圧縮機の製造工程において、ハウジング内の通路の加工が圧縮機の本来の構成とは別個独立して必要になり、圧縮機の生産性や経済性の面で劣るとの問題がある。

本発明は、このような課題に鑑みてなされたもので、環境負荷の低減に寄与しつつ、圧縮機内の圧力を低減させ、且つ、圧縮機の生産性や経済性の面で有利な可変容量型圧縮機を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するべく、請求項１記載の可変容量型圧縮機は、冷媒回路から吸入した冷媒を圧縮し、吸入圧力を設定値にすべくクランク室の圧力調整によって吐出容量を変更し、圧縮冷媒ガスを吐出室に吐出する可変容量型圧縮機であって、圧縮機は、ハウジングと、ハウジング内に形成され、冷媒の圧縮が行われるシリンダボアと、シリンダボア内を往復運動するピストンと、吐出室とクランク室とを連通する通路と、通路に設けられ、高圧時には吐出室からクランク室への圧縮冷媒ガスの排出を許容する一方、通常時には吐出室からクランク室への圧縮冷媒ガスの流量を制御する吐出圧力調整装置とを有し、吐出圧力調整装置は、高圧時には圧縮冷媒ガスの排出を許容する高圧リリーフ弁と、通常時には圧縮冷媒ガスの流量を制御するオリフィスとを備え、高圧リリーフ弁とオリフィスとが支持板により一体化されてなり、支持板にて高圧リリーフ弁とオリフィスとが通路に取り付けられることを特徴としている。

従って、請求項１記載の本発明の可変容量型圧縮機によれば、吐出圧力調整装置は、ハウジングの外側へ向けてではなく、ハウジングの内側へ向けて圧縮冷媒ガスの排出を許容するように配置されている。よって、圧縮機内の圧力を低減させるとともに、圧縮冷媒ガスの大気への開放が回避され、環境負荷の低減に寄与する。更に、圧縮冷媒ガスの損失が少なくなって冷房能力の低下防止も達成されるし、圧縮機周辺部品に与える影響も少なくなる。

また、吐出圧力調整装置は吐出室とクランク室との間に配設され、高圧時には圧縮機の保護装置としての機能を有する一方、通常時には内部制御方式の流量制御装置としての機能を有しており、一体化した機能を備えている。この結果、内部制御方式の現有の通路に吐出圧力調整装置の構成を組み込むことで済み、外部制御方式の圧縮機に比して圧縮機の生産性や経済性の面で有利となる。

更に、上記通路を用い、高圧時には圧縮冷媒ガスが吐出室からクランク室に供給されると、吐出室内の圧力が低下する一方、クランク室内の圧力は上昇して吐出容量を減少させる。従って、圧縮機の保護機能が更に向上する。
更にまた、ハウジングの外側に取り付けられる部品が削減され、例えばエンジンルームに対する圧縮機のためのスペースも縮小できる。

しかも、既存の高圧リリーフ弁とオリフィスとを組み合わせて吐出圧力調整装置を構成させれば、圧縮機の経済性の面でより有利となる。

以下、図面により本発明の実施形態について説明する。
図１は、本実施形態に係る揺動板式の可変容量型圧縮機を示す。当該圧縮機２はシリンダブロック（ハウジング）６を備え、このシリンダブロック６の一端側にはフロントハウジング４が接合され、他端側にはシリンダヘッド８が複数個の連結ボルト９を介して接合されている。

フロントハウジング４内にはその中央に駆動軸１０が配置され、この駆動軸１０の一端側はフロントハウジング４を貫通し、軸受１２を介してフロントハウジング４に回転自在に支持されている。一方、駆動軸１０の他端はシリンダブロック６の中央に貫通して形成された中央孔１４に進入し、軸受１６を介してシリンダブロック６に回転自在に支持されている。

駆動軸１０の一端は駆動プーリ１８に電磁クラッチ２０を介して連結可能となっており、電磁クラッチ２０は駆動プーリ１８に内蔵されている。駆動プーリ１８は軸受２２を介してフロントハウジング４に回転自在に支持され、車両のエンジン（図示しない）から動力を受けて回転される。従って、電磁クラッチ２０がオン作動されると、駆動プーリ１８の回転が駆動軸１０に伝達され、この駆動軸１０は一方向に回転される。

シリンダブロック６内には例えば７個のシリンダボア２４が形成されている。これらシリンダボア２４はシリンダブロック６の周方向に等間隔を存して配置され、駆動軸１０と平行にしてシリンダブロック６をその軸線方向に貫通している。
各シリンダボア２４内にはピストン２６が摺動自在に嵌合されており、これらピストン２６はロッド２５に連結され、このロッド２５がクランク室２８内に突出されている。この突出したロッド２５の端部の外周縁は揺動板３２に摺動自在に連結されている。

揺動板３２は斜板３４を介して駆動軸１０に取り付けられ、この駆動軸１０にはフロントハウジング４と斜板３４との間に位置するロータアーム３６が取り付けられている。これら斜板３４及びロータアーム３６は駆動軸１０と一体に回転し、斜板３４はロータアーム３６にヒンジ３８を介して連結され、傾動可能に構成されている。更に、駆動軸１０には、リターンスプリング４０がこの駆動軸１０を囲繞するように取り付けられており、このリターンスプリング４０は斜板３４をフロントハウジング４側に押圧付勢している。

また、揺動板３２の背面側にはバランスリング３０が斜板３４を介して取り付けられ、更に、揺動板３２の下部にはスライダ３５が嵌め込まれている。そして、揺動板３２は、このスライダ３５とフロントハウジング４及びシリンダブロック６に両側が支持されたガイドレール３９とで構成される回転阻止機構により、回転することなく揺動する。
一方、シリンダブロック６とシリンダヘッド８との間には円形のバルブプレート４２が挟持されており、このバルブプレート４２は各シリンダボア２４内に、そのピストン２６の他端との間にて作動流体としての冷媒ガスの圧縮を行わせる。バルブプレート４２にはシリンダボア２４毎に吸入ポート４６及び吐出ポート４８がそれぞれ形成されている。図から明らかなように、バルブプレート４２の径方向でみて、吸入ポート４６は対応する吐出ポート４８の外側に位置付けられている。

シリンダヘッド８は、シリンダブロック６に向けて開口したカップ形状をなし、このカップ形状の開口端はバルブプレート４２に気密に嵌合され、シリンダブロック６に連結される。また、シリンダヘッド８はその内部に互いに独立した環状の吸入室５０と、吐出室５２とを有している。吐出室５２はシリンダヘッド８の中央部に配置され、吸入室５０はその外周側に配置されている。

吸入室５０は各シリンダボア２４にそれぞれ吸入弁５４を介して連通することができる。これに対し、吐出室５２は各シリンダボア２４にそれぞれ吐出弁５６を介して連通することができる。詳しくは、吸入弁５４はシリンダブロック６とバルブプレート４２との間に挟持され、取付けボルト６０を介して取り付けられている。これに対し、吐出弁５６は吐出室５２側のバルブプレート４２の面にその弁開度を制限するストッパ５８とともに取付けボルト６０を介して取り付けられている。

一方、当該圧縮機２は吐出圧力に応じて吸入圧力が一義的に決まる内部制御方式のものである。具体的には、シリンダブロック６には吐出室５２とクランク室２８とを連通する通路７０が配設されており、吐出室５２内の冷媒ガスの一部は通路７０を介してクランク室２８に流入される。また、クランク室２８と吸入室５０とは軸受１６の隙間及び連通路４９を介して連通され、中央孔１４内に配設された流量補正制御弁１５によって吸入室５０への流出ガス量の調節が行われている。これにより、吸入圧力Ｐｓを所定の設定値にする。

この流量補正制御弁１５には吸入圧力Ｐｓ、クランク室圧力Ｐｃ及び吐出圧力Ｐｄの各圧力が作用する。これら各圧力が上昇すると、流量補正制御弁１５の開度が増加してクランク室圧力Ｐｃが低下する。これに対し、各圧力が低下すると、流量補正制御弁１５の開度が減少してクランク室圧力Ｐｃが上昇する。これらクランク室圧力Ｐｃの増減に応じて斜板３４の傾斜角度が変更されて吐出容量が変更される。

ここで、シリンダブロック６の通路７０には吐出圧力調整装置が配設されている。詳しくは図２に示されるように、通路７０は中央孔１４の外周側に設けられており、この通路７０内に上記吐出圧力調整装置の一態様としてのオリフィス７４及び高圧リリーフ弁７６が介挿されている。より具体的には図３に示されるように、吐出室５２とクランク室２８とを連通する通路７０には支持板７２が圧入固定され、この支持板７２の下部にオリフィス７４が、その上部に高圧リリーフ弁７６がそれぞれ装着されている。

この高圧リリーフ弁７６は環状の弁本体７８を備え、この弁本体７８のクランク室２８側に孔８０が設けられている。また、高圧リリーフ弁７６はスプリング８２を備えており、スプリング８２は弁本体７８内に挿入されている。更に、この弁本体７８内には弁部材８４及びシール部材８６も挿入され、スプリング８２によって閉弁方向に付勢されている。これら弁部材８４及びシール部材８６の吐出室５２側は蓋部材８８に当接され、この蓋部材８８は弁本体７８の吐出室５２側に圧入固定される。蓋部材８８にはその中央部分に孔９０が形成されており、閉弁時にはシール部材８６に係合される。

再び図１に戻ると、吸入室５０及び吐出室５２は冷凍回路の冷媒循環経路６２に接続され、この冷媒循環経路６２には吐出室５２側から凝縮器６４、膨張弁６６及び蒸発器６８が順次介挿されている。凝縮器６４及び膨張弁６６は圧縮機２と同様に車両のエンジンルーム内に配置され、これに対し、蒸発器６８は車両の車室側に配置されている。
そして、圧縮機２の駆動軸１０とともに斜板３４が回転されると、この斜板３４の回転は揺動板３２及びロッド３５を介して各ピストン２６の往復直線運動に変換される。ここで、ピストン２６がそのシリンダボア２４内の容積を増加させる方向に移動すると、吸入弁５４が開かれ、吸入室５０から吸入ポート４６を通じて冷媒ガスが吸い込まれる。この後、ピストン２６がシリンダヘッド８側に向けて移動すると、シリンダボア２４内に吸い込まれた冷媒は圧縮され、この圧縮圧が吐出弁５６の締切圧を越えた時点で吐出弁５６が開かれる。この結果、圧縮冷媒ガスはシリンダボア２４から吐出ポート４８を通じて吐出室５２内、つまり、冷媒循環経路６２に向けて吐出される。この吐出された冷媒は、この後、凝縮器６４にて凝縮され、膨張弁６６を通じて気液混合状態の冷媒が蒸発器６８に供給される。この２相の冷媒は蒸発器６８内にて気化し、この気化熱よって蒸発器６８周辺の空気が冷却される。従って、このような冷却空気を車室内に導入させて、車室内の冷房を行うことができる。

一方、吐出室５２の内圧はクランク室２８の内圧よりも高く、それ故に吐出室５２内の冷媒ガスはクランク室２８と吐出室５２との間の圧力差に基づき、通路７０内のオリフィス７４を通じてクランク室２８に向けて一定量の供給が常時行われる。
ここで、圧縮機２の負荷が増大し、例えば、吐出室５２内の圧縮冷媒ガスが、冷媒やその冷媒中の潤滑油の液圧縮等に起因して瞬間的に上昇し、仮に吐出室５２に衝撃圧が発生した場合には、この衝撃圧は通路７０内の高圧リリーフ弁１０２を作動させる。すなわち、弁部材８４及びシール部材８６は、吐出室５２内の圧力が所定のリリーフ圧以上に達すればスプリング８２の付勢力に抗して開弁し、弁部材８４の外周を介して吐出室５２とクランク室２８と連通させ、上記オリフィス７４による流量以上の流量をクランク室２８に向けて供給する。

以上のように、本実施形態の圧縮機２によれば、高圧リリーフ弁７６は、大気側、つまり、シリンダブロック６の外側へ向けてではなく、クランク室２８、つまり、シリンダブロック６の内側へ向けて圧縮冷媒ガスの排出を許容している。従って、圧縮機２への負荷圧力を低減させ、且つ、圧縮冷媒ガスの大気への開放を回避する。この結果、環境負荷の低減に貢献できる。これは、将来、冷媒の大気放出に関する環境規制がなされた場合にも対応可能となる。更に、圧縮冷媒ガスの損失が少なくなって冷房能力の低下防止も達成され、しかも、車両のエンジンルーム内における圧縮機周辺部品に与える影響も少なくなる。

また、上述の吐出圧力調整装置は吐出室５２とクランク室２８とを連通する通路７０に配設され、高圧時には圧縮機２の保護装置としての機能を有する一方、通常時には内部制御方式の流量制御装置としての機能を有し、一体化した機能を備えている。従って、外部制御方式の圧縮機に比して現有の通路７０に組み込むことで足り、圧縮機２の生産性や経済性の面で有利となる。

更に、高圧時には圧縮冷媒ガスが吐出室５２からクランク室２８に供給されると、吐出室５２内の圧力が低下する一方、クランク室２８内の圧力が上昇し、斜板３４は吐出容量を減少させる方向に移動し、斜板３４による仕事が回避される。この結果、圧縮機２の保護機能が更に向上する。
更にまた、シリンダブロック６やシリンダヘッド８の外側に取り付けられる部品が削減され、エンジンルームに対する圧縮機２のためのスペースも縮小できる。

また、既存のオリフィス７４と既存の高圧リリーフ弁７６とを組み合わせて上記吐出圧力調整装置を構成させれば、圧縮機２の経済性の面でより有利となる。
以上で本発明の一実施形態についての説明を終えるが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更ができるものである。
例えば、圧縮機２におけるシリンダボア２４は７個に限らず、その数に何ら制約されるものではない。また、揺動板式の可変容量型圧縮機に必ずしも限定されるものではなく、例えば斜板式の可変容量型圧縮機等にも適用可能である。

本発明の一実施形態に係る可変容量型圧縮機を示した縦断面図である。 図１のII−II線に沿う横断面図である。 図２のIII−III線に沿う縦断面図である。

符号の説明

２ 可変容量型圧縮機
６ シリンダブロック（ハウジング）
２４ シリンダボア
２６ ピストン
２８ クランク室
５２ 吐出室
６２ 冷媒回路
７０ 通路
７４ オリフィス（吐出圧力調整装置）
７６ 高圧リリーフ弁（吐出圧力調整装置）

Claims (1)

1. 冷媒回路から吸入した冷媒を圧縮し、吸入圧力を設定値にすべくクランク室の圧力調整によって吐出容量を変更し、圧縮冷媒ガスを吐出室に吐出する可変容量型圧縮機であって、
   該圧縮機は、
   ハウジングと、
   該ハウジング内に形成され、前記冷媒の圧縮が行われるシリンダボアと、
   該シリンダボア内を往復運動するピストンと、
   前記吐出室と前記クランク室とを連通する通路と、
   該通路に設けられ、高圧時には前記吐出室から前記クランク室への圧縮冷媒ガスの排出を許容する一方、通常時には前記吐出室から前記クランク室への圧縮冷媒ガスの流量を制御する吐出圧力調整装置とを有し、
   前記吐出圧力調整装置は、
   前記高圧時には圧縮冷媒ガスの排出を許容する高圧リリーフ弁と、
   前記通常時には圧縮冷媒ガスの流量を制御するオリフィスとを備え、
   前記高圧リリーフ弁とオリフィスとが支持板により一体化されてなり、
   前記支持板にて前記高圧リリーフ弁と前記オリフィスとが前記通路に取り付けられる
   ことを特徴とする可変容量型圧縮機。

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