JP5200214B2 - 可変容量圧縮機 - Google Patents

Description

本発明は可変容量圧縮機に関し、特に自動車用空調装置に好適な冷凍サイクルを構成する可変容量圧縮機に関する。

自動車用空調装置の冷凍サイクルには、エンジンの回転数によらず一定の冷房能力が維持されるように、冷媒の吐出容量を可変できる可変容量圧縮機（単に「圧縮機」ともいう）が用いられている。この圧縮機は、エンジンによって回転駆動される回転軸に取り付けられた揺動板に圧縮用のピストンが連結され、揺動板の角度を変化させてシリンダ内のピストンのストロークを変えることで冷媒の吐出量を調整する。揺動板の角度は、密閉されたクランク室内に吐出冷媒の一部を導入し、ピストンの両面にかかる圧力の釣り合いを変化させることで連続的に変えられる。クランク室内の圧力（「クランク圧力」ともいう）は、例えば圧縮機の吐出室とクランク室との間、またはクランク室と吸入室との間に設けられたソレノイド駆動の可変容量圧縮機用制御弁（単に「制御弁」ともいう）により制御される（例えば特許文献１参照）。

このような圧縮機は、一般に、クランク室およびシリンダが区画形成された本体ハウジングと、冷媒の吸入室、吐出室および弁収容室が区画形成されるヘッダハウジングとを一体に組み付けて構成されている。弁収容室には制御弁が収容される。圧縮機の上流側からヘッダハウジングの冷媒入口を介して吸入室に導入された冷媒は、ピストンのストロークに伴ってシリンダ内に吸入され、圧縮される。圧縮された冷媒は、吐出室に吐出され、ヘッダハウジングの冷媒出口から圧縮機の下流側へ導出される。その際、制御弁が吐出室からクランク室へ導かれる冷媒の流量を調整することにより、クランク圧力が制御される。
特開２００６−１７０３５号公報

しかしながら、このような圧縮機における制御弁の取付位置、つまりヘッダハウジングにおける弁収容室の位置によっては問題が生じる場合がある。すなわち、圧縮機には一般に、内部機構の作動を円滑にするために冷媒とともに潤滑用のオイルが循環されるが、その圧縮機が作動停止時に低温環境下におかれると、オイルが溶け込んだ冷媒の一部がヘッダハウジング内にて液化することがある。また、一般に圧縮機がエンジンルームにおいて日陰となる比較的周囲温度が低い箇所に設置されるのに対し、下流側の凝縮器がそれよりも周囲温度が高い箇所に設置される。このため、圧縮機の作動停止時に凝縮器側の冷媒の一部が戻り、ヘッダハウジング内における冷媒の液化を促進する場合もある。

このようにしてオイルを含む冷媒が液化して吐出室の下部に溜まった場合、冷媒出口がその液化した冷媒が溜まるような低位置にあると、その液化した冷媒が圧縮機の次の作動時に排出され、その結果、潤滑用のオイルまでもが吐き出される可能性がある。それによって圧縮機内のオイルが不足すると、内部機構の円滑な作動が阻害される可能性がある。この場合、冷媒出口を高位置に配置してその液化冷媒の排出を防止することも考えられるが、特許文献１に記載のように吐出冷媒の全てが制御弁を経由するタイプの圧縮機においては、その冷媒出口の位置が制御弁の設置位置による制約を受ける。すなわち、冷媒を制御弁の出口ポートから圧縮機の冷媒出口へ効率良く導くためには、その出口ポートを冷媒出口に近接させる必要があるが、圧縮機の設計仕様により制御弁の位置を低位置にせざるを得ないような場合、冷媒出口を高位置に設けるのが困難となる。

本発明はこのような問題に鑑みてなされたものであり、ヘッダハウジングにおける冷媒出口の配置によらず、外部への潤滑オイルの排出を抑制可能な可変容量圧縮機を提供することを目的とする。

本発明のある態様の可変容量圧縮機は、内部にクランク室およびシリンダが区画形成された本体ハウジングと、クランク室において回転軸に対して傾斜角可変に設けられてその回転軸の回転駆動により揺動運動するとともに、その傾斜角がクランク室のクランク圧力により変化する揺動体と、揺動体に連結され、その揺動体の揺動運動により軸線方向に往復運動することにより、吸入室からシリンダ内への冷媒の吸入、シリンダ内での冷媒の圧縮、およびシリンダから吐出室への冷媒の吐出を行うピストンと、本体ハウジングと一体に設けられ、内部に吸入室、吐出室および弁収容室が区画形成されるとともに、冷凍サイクルの上流側から吸入室に冷媒を導入する冷媒入口、および吐出室から冷凍サイクルの下流側へ吐出冷媒を導出する冷媒出口が設けられたヘッダハウジングと、弁収容室に収容された制御弁であって、吐出室と冷媒出口とを連通させる第１冷媒通路と、第１冷媒通路を開閉する主弁と、吐出室とクランク室とを連通させる第２冷媒通路と、主弁に対して相対変位して第２冷媒通路を開閉する副弁と、副弁を開閉方向に駆動し、副弁の閉弁時には主弁を開弁方向に駆動可能なソレノイドとを含み、主弁を経て冷媒出口から導出される冷媒の流量を、ソレノイドに供給される電流値に応じた設定流量となるように制御する制御弁と、ヘッダハウジングにおいて吐出室内を貫通するように延設され、弁収容室における主弁の下流側の出口と冷媒出口とを連結する配管部と、を備える。

この態様では、吐出室と冷媒出口とを連通させる第１冷媒通路を開閉する主弁が設けられているため、吐出室から圧縮機の下流側へ導出される吐出冷媒の全てが制御弁を経由することになる。しかし、弁収容室における主弁の下流側の出口と冷媒出口とを連結する配管部が吐出室を貫通するように設けられ、吐出室の冷媒が配管部に直接流入することが防止されている。このため、仮に吐出室内に液化した冷媒が溜まっていたとしても、その液化冷媒が直接冷媒出口に導かれることもない。その結果、液化冷媒に潤滑用のオイルが溶け込んでいたとしても、その潤滑オイルが外部に排出されることを抑制できる。また、配管部により主弁の下流側出口と冷媒出口とが直接つながれているため、冷媒出口と弁収容室との位置関係を特に考慮することなく設計できるようになる。

本発明によれば、ヘッダハウジングにおける冷媒出口の配置によらず、外部への潤滑オイルの排出を抑制可能な可変容量圧縮機を提供できる。

以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して詳細に説明する。なお、以下の説明においては、便宜上、図示の状態を基準に各構造の位置関係を上下と表現することがある。

［第１の実施の形態］
図１は、第１の実施の形態に係る冷凍サイクルを表すシステム構成図である。
この冷凍サイクルは、車両用空調装置を構成し、冷凍サイクルを循環する冷媒を圧縮する可変容量圧縮機（以下、単に「圧縮機」と表記する）１、圧縮された冷媒を凝縮して冷却する凝縮器２（「外部熱交換器」に該当する）、凝縮された冷媒を断熱膨張させる膨張装置３、および膨張された冷媒を蒸発させる蒸発器４を備えている。なお、同図においては便宜上、圧縮機１についてその下方からみた矢視断面が示されている。

圧縮機１は、蒸発器４側から吸入室５１に導入された冷媒ガスをシリンダ５２に導入して圧縮し、吐出室５３から凝縮器２側へ高温・高圧の冷媒を吐出する。この吐出冷媒の一部は可変容量圧縮機用制御弁（以下、単に「制御弁」と表記する）５を介してクランク室５４内に導入され、圧縮機１の容量制御に供される。制御弁５は、ソレノイド駆動の電磁弁として構成され、図示しない制御部が駆動回路を駆動してこれを通電制御する。

クランク室５４と吸入室５１とを連通する図示しない冷媒通路には、断面積が固定されたオリフィスが配設されており、クランク室５４から吸入室５１へ予め設定した最低流量の冷媒の流れを許容し、圧縮機１における冷媒の内部循環を確保している。圧縮機１の吐出室５３と凝縮器２との間の冷媒通路には、一方向への冷媒の流れを許容する図示しない逆止弁が設けられてもよい。

圧縮機１は、そのハウジングとして、複数のシリンダ５２が形成されたシリンダブロック１０１と、その前端側に接合されたフロントハウジング１０２と、後端側にバルブプレート１０３を介して接合されたリアハウジング１０４とを備えている。本実施の形態において、シリンダブロック１０１とフロントハウジング１０２とにより「本体ハウジング」が構成され、これらに囲まれた内部空間にクランク室５４およびシリンダ５２が区画形成されている。リアハウジング１０４は、「ヘッダハウジング」として機能し、その内部空間に吸入室５１、吐出室５３および弁収容室５５が区画形成されている。リアハウジング１０４には、また、蒸発器４側から吸入室５１に冷媒を導入する冷媒入口５６、および吐出室５３から凝縮器２側へ吐出冷媒を導出する冷媒出口５７が設けられている。

クランク室５４には、その中心を貫通するように回転軸１０６が配置されている。この回転軸１０６は、シリンダブロック１０１に設けられた軸受１０７と、フロントハウジング１０２に設けられた軸受１０８とによって回転自在に支持されている。回転軸１０６にはラグプレート１０９が固定されており、そのラグプレート１０９に突設された支持アーム１１０等を介して揺動板１１１（「揺動体」に該当する）が支持されている。揺動板１１１は、回転軸１０６の軸線に対して傾動可能となっており、複数のシリンダ５２に摺動自在に配置されたピストン１１２にシュー１１４を介して連結されている。回転軸１０６は、その前端部分がフロントハウジング１０２を貫通して外部に延出しており、その先端部分にはブラケット１１７が螺着されている。また、回転軸１０６とフロントハウジング１０２との前端部分の隙間を外側からシールするように、軸シール部材としてのリップシール１１５が設けられている。リップシール１１５は、回転軸１０６の周面に摺接しつつ、その周面に沿った冷媒ガスの漏洩を防止している。

フロントハウジング１０２の前端部分には、エンジンからの駆動力を伝達するプーリ１１８が軸受１１９を介して回転自在に支持されている。このプーリ１１８は、エンジンの駆動力をブラケット１１７を介して回転軸１０６に伝達する。

リアハウジング１０４の吸入室５１は、バルブプレート１０３に設けられた吸入用リリーフ弁１２１を介してシリンダ５２に連通するとともに冷媒入口５６を介して蒸発器４にも連通している。吐出室５３は、バルブプレート１０３に設けられた図示しない吐出用リリーフ弁を介してシリンダ５２に連通するとともに冷媒出口５７を介して凝縮器２にも連通している。弁収容室５５は、リアハウジング１０４のシリンダブロック１０１と反対側に突設されており、吐出室５３およびクランク室５４にそれぞれ連通している。制御弁５は、弁収容室５５にその上端側から挿通され、シール用のＯリング５９やワッシャ６０等を介して固定されている。

圧縮機１の揺動板１１１は、その角度がクランク室５４内でその揺動板１１１を付勢するスプリング１２５、１２６の荷重や、揺動板１１１につながるピストン１１２の両面にかかる圧力による荷重等がバランスした位置に保持される。この圧縮機１の揺動板１１１の角度は、クランク室５４内に吐出冷媒の一部を導入してクランク圧力Ｐｃを変化させ、ピストン１１２の両面にかかる圧力の釣り合いを変化させることによって連続的に変えられる。この揺動板１１１の角度の変化によってピストン１１２のストロークを変えることにより、冷媒の吐出容量を調整するようにしている。このクランク室５４内の圧力は、制御弁５により制御される。

図２は、リアハウジングをその開口部側からみた図である。なお、同図の上下方向は圧縮機１の高さ方向に対応している。図３は、図２のＡ−Ａ断面図である。図４は、図２のＢ−Ｂ断面図である。
図２に示すように、リアハウジング１０４は、アルミニウム合金のダイキャストによって形成された円形蓋状をなし、その円形の側壁６１の内方に区画壁６２が設けられ、その内方に吐出室５３が形成され、外方に吸入室５１が形成されている。吐出室５３の底部には、弁収容室５５に連通する入口ポート６３および出口ポート６４と、冷媒出口５７に連通する導出ポート６６が設けられている。さらに、区画壁６２を貫通して弁収容室５５に連通する連通路６７が設けられている。本実施の形態において、出口ポート６４は、吐出室５３内で液化した冷媒が溜まる可能性がある高さ位置に設けられている。

図３にも示すように、入口ポート６３は制御弁５の入口ポート７１に連通し、出口ポート６４は制御弁５の出口ポート７２に連通している。連通路６７は、制御弁５の連通ポート７３に連通している。そして、図４にも示すように、出口ポート６４と導出ポート６６とを連結するように連結パイプ７５（「配管部」に該当する）が設けられている。連結パイプ７５は、図示のように、吐出室５３内を湾曲しつつ貫通するように配設されている。連結パイプ７５の両端はそれぞれ吐出室５３の底部に圧入されているため、連結パイプ７５の内部を通過する吐出冷媒は吐出室５３内に拡散されることはなく、冷媒出口５７へ効率よく導かれる。また、吐出室５３内の冷媒が制御弁５を経由することなく導出ポート６６から直接導出されることもない。

図１に戻り、図示しない制御部は、各種演算処理を実行するＣＰＵ、各種制御プログラムを格納するＲＯＭ、データ格納やプログラム実行のためのワークエリアとして利用されるＲＡＭ、入出力インターフェース等を備える。制御部は、エンジン回転数、車室内外の温度、蒸発器４の吹き出し空気温度等、各種センサにて検出された所定の外部情報に基づいて冷凍サイクルを流れる冷媒の設定流量を決定し、その設定流量が保持されるソレノイド力が得られるように制御弁５への通電制御を行う。

膨張装置３は、いわゆる温度式膨張弁として構成されており、蒸発器４の出口側の冷媒温度をフィードバックしてその弁開度を調整し、熱負荷に応じた液冷媒を蒸発器４へ供給する。蒸発器４を通過した冷媒は圧縮機１に戻され、再び圧縮される。

図５は、制御弁の構成を示す断面図である。図６は、図５に示す制御弁の上半部拡大図である。
制御弁５は、圧縮機１から導出される冷媒の流量を設定流量に保つように、吐出室５３からクランク室５４に導入する冷媒流量を制御する流量制御弁として構成されている。
図５に示すように、制御弁５は、内部に主弁および副弁を有する弁本体８と、弁本体８の各弁を開閉駆動するソレノイド９とを一体に組み付けて構成される。制御弁５は、有底円筒状のボディ１０（第１ボディ）と、そのボディ１０に連結された段付円筒状のボディ１２（第２ボディ）とを有する。ボディ１２は、その上端開口部にボディ１０がその下端部を圧入するようにして連結される一方、その下端部がソレノイド９のヨークとしても機能し、弁本体８およびソレノイド９の双方のボディの一部を構成する。ボディ１０の側部には入口ポート７１が設けられ、上端開口部には出口ポート７２が設けられている。ボディ１２の側部には連通ポート７３が設けられている。上述のように、入口ポート７１はリアハウジング１０４の入口ポート６３に連通し、出口ポート７２は出口ポート６４に連通し、連通ポート７３は連通路６７に連通している（図３参照）。

図６にも示すように、ボディ１０の上部には、入口ポート７１と出口ポート７２とを連通する冷媒通路（「第１冷媒通路」に該当する）が軸線方向に延設され、この冷媒通路の中間部に弁孔１５が形成されている。弁孔１５の出口ポート７２側の開口端部には上方に向かって拡径されたテーパ面が形成され、そのテーパ面により弁座１６が形成されている。一方、弁座１６に出口ポート７２側から対向するように、中実状の弁体１８（「主弁体」に該当する）が接離自在に配置されている。弁体１８と弁座１６とにより主弁が構成されている。弁体１８は、下方に向かって縮径された円錐状の側面を有し、その側面にて弁座１６に着脱して主弁を開閉する。また、その弁体１８の側面には、周方向に一定の間隔で複数の脚部１７が設けられている（本実施の形態では１２０度の角度で３つ設けられている）。脚部１７は、弁体１８の側面から半径方向外向きに延設された三角板状をなし、その先端面が弁孔１５に当接している。すなわち、脚部１７が弁孔１５に摺動するようにガイドされることで、弁体１８の軸線方向の動作の安定性が確保されている。さらに、弁体１８の下面には円柱状の弁座形成部１９が下方に向けて突設されている。

ボディ１０の上端開口部には、有底筒状のばね受け部材１１が嵌着され、ばね受け部材１１と弁体１８との間には、弁体１８を閉弁方向に付勢するスプリング１３が介装されている。ばね受け部材１１には、内外を連通する複数の連通孔が設けられており、主弁を経た冷媒の下流側への導出を可能にしている。

吐出室５３から導出された吐出冷媒は入口ポート７１を介して制御弁５に導入され、その一部が主弁を通過して出口ポート７２から導出される。この冷媒は、導出ポート６６および冷媒出口５７を経て圧縮機１の下流側へ導出される（図１および図３参照）。このように吐出冷媒が主弁を通過することにより、吐出圧力Ｐｄが吐出室５３の吐出室圧力Ｐｄｈからやや低下して圧縮機１の出口圧力Ｐｄｌとなって凝縮器２側に導出されるようになる。なお、以下の説明においては、吐出室圧力Ｐｄｈと出口圧力Ｐｄｌを特に区別せずに吐出圧力Ｐｄと総称することがある。

一方、ボディ１０の下部は段階的に縮径しており、その底部中央にはガイド孔２０が形成されている。このガイド孔２０を貫通するように筒状の弁体２２（「副弁体」に該当する）が挿通され、軸線方向に摺動可能に軸支されている。ガイド孔２０を介して入口ポート７１と連通ポート７３とが連通するが、ボディ１０の底部と弁体２２との間にシール部材としてのＶリング２３が介装されているため、その弁体２２の外周面を伝った冷媒の漏洩は防止されている。ボディ１０の底部におけるＶリング２３の直上にはリング状のストッパ２４が圧入されており、Ｖリング２３の軸線方向への変位を規制している。

弁体２２は有底円筒状をなし、その底部近傍の側部に内外を連通する連通孔２５が設けられている。弁体２２は、その内部が弁孔２６を構成し、上端部が弁座形成部１９の下面に形成された弁座２７に着脱することにより副弁を開閉する。つまり、上述した弁体１８は可動弁座としても機能し、弁体２２と弁座２７とにより副弁が構成されている。弁体２２の下端部は、連通ポート７３を介してクランク室５４に連通する圧力室２８に配置され、その下端部とボディ１０との間には、弁体２２を副弁の開弁方向に付勢するスプリング２９が介装されている。

入口ポート７１を介して導入された吐出冷媒の一部は、副弁を通過することによりクランク圧力Ｐｃに減圧されて圧力室２８に導かれ、連通ポート７３から導出される。この冷媒は、さらに連通路６７を介してクランク室５４に導入され、圧縮機１の吐出容量の制御に用いられる（図１および図３参照）。

図５に戻り、ソレノイド９は、ヨークとしても機能するケース３１と、ケース３１内に固定されたコア３２と、コア３２と軸線方向に対向配置されたプランジャ３３と、外部からの供給電流により磁気回路を生成する電磁コイル３４とを備えている。ケース３１は、その上端部がボディ１２の下端部を圧入するようにして組み付けられ、ボディ１２とともにソレノイド９のボディを構成している。ボディ１２の下半部にはコア３２の上端部が圧入されている。

コア３２には、その中央を軸線方向に貫通する挿通孔３５が設けられており、ソレノイド力を弁体２２へ伝達するためのシャフト３６を挿通している。コア３２の上端部には内径がやや縮径した軸受け部３８が形成されており、シャフト３６の上端部がこの軸受け部３８に摺動可能に支持されている。圧力室２８内のクランク圧力Ｐｃは、シャフト３６と軸受け部３８との微少な間隙を介してソレノイド９の内部にも導入可能となっている。シャフト３６は、その上端面により弁体２２を下方から支持している。

コア３２には、また、下端が閉じた有底スリーブ３９が外挿されている。有底スリーブ３９内においては、プランジャ３３がコア３２の下方で軸線方向に進退可能に配置されている。有底スリーブ３９の底部には、ばね受け部材４０が配設されている。プランジャ３３は、円筒状をなし、シャフト３６の下半部に圧入されている。プランジャ３３とばね受け部材４０との間には、プランジャ３３を副弁の閉弁方向（主弁の開弁方向）に付勢するスプリング４１が介装されている。また、コア３２とプランジャ３３との間には、プランジャ３３を副弁の開弁方向（主弁の閉弁方向）に付勢するスプリング４５が介装されている。スプリング２９およびスプリング４５によるばね荷重がスプリング４１によるばね荷重よりも大きくなるように設定されているため、ソレノイド９の非通電時には副弁が全開状態に保持されるようになっている。

ケース３１の下端開口部には、ソレノイド９の内部を下方から封止する封止部材４２が設けられている。封止部材４２は、ケース３１とともに磁気回路を構成する磁性部材からなり、電磁コイル３４につながるハーネス４３がシール用のゴムブッシュ４４を介して貫通するように引き出されている。

以上の構成において、弁体２２の筒状部の厚みが比較的小さく、弁体２２の外径（ガイド孔２０の内径）は弁孔２６の開口端部の内径よりもやや大きいものの、ほぼ同じ大きさを有するため、弁体２２に作用するクランク圧力Ｐｃの影響は実質的にキャンセルされる。したがって、ソレノイド９の通電制御がなされた状態での副弁の閉弁時には、弁体１８にソレノイド力に応じた開弁方向の力が作用することになる。

次に、制御弁５および圧縮機１の基本動作について説明する。
制御弁５において、ソレノイド９が非通電状態にあるときには、弁体１８がスプリング１３の付勢力により弁座１６に着座し、主弁が閉弁状態となる。一方、スプリング２９，４１，４５の合力により弁体２２がシャフト３６と一体となって開弁方向に動作し、弁座２７から離間して全開状態となる。この状態で、車両エンジンの駆動により図１に示した圧縮機１の回転軸１０６が回転すると、揺動板１１１が揺動運動をするため、これに連結されたピストン１１２が往復運動する。これによって吸入室５１に導入された冷媒がシリンダ５２内に吸入されて圧縮され、圧縮された冷媒が吐出室５３へ吐出される。このとき、主弁が全閉状態にあるので、その吐出冷媒は全開状態の副弁を通過して圧力室２８に導入され、さらに連通ポート７３および連通路６７を介してクランク室５４に導入される。その結果、クランク圧力Ｐｃが高められるため、圧縮機１は最小容量運転を行うことになる。

そして、ソレノイド９に所定の制御電流が供給されると、プランジャ３３がコア３２に吸引されるため、弁体２２は、スプリングの合力による開弁方向の力と閉弁方向のソレノイド力とがバランスする位置に保持される。このとき、弁体２２が閉弁状態にある弁体１８に瞬間的に着座して副弁が全閉状態になるため、クランク室５４への冷媒導入が遮断されてクランク圧力Ｐｃが低下し、圧縮機１が速やかに最大容量運転に移行する。その結果、吐出圧力Ｐｄが急増して弁体１８をスプリング１３の付勢力に抗してリフトさせ、主弁が冷媒の流量に応じたリフト量だけ開弁することになる。また、それにより可動弁座としての弁体１８が弁体２２から離間して副弁が開弁状態になるため、両弁体の隙間からそれらの相対位置に応じた冷媒流量がクランク室５４へ導入されるようになり、圧縮機１が所定容量の運転状態を保持するようになる。

ここで、車両エンジンの回転数が上昇して吐出圧力Ｐｄが上昇すると、吐出室５３から吐出される冷媒流量が増加し、それに応じて弁体１８がさらにリフトして主弁の弁開度を大きくするため、圧縮機１から吐出される冷媒の流量が増加しようとする。しかし、弁体１８がリフトすることにより弁体２２との相対間隔、つまり副弁の開度がさらに大きくなると、クランク室５４に導入される冷媒流量が増加して、クランク圧力Ｐｃが上昇する。その結果、圧縮機１は、冷媒の吐出流量を減少させるように制御される。逆に、車両エンジンの回転数が低下すると、吐出室５３から吐出される冷媒流量が減少し、クランク室５４に導入される冷媒流量も減少してクランク圧力Ｐｃが低下する。その結果、圧縮機１は、冷媒の吐出流量を増加させるように制御される。このように、エンジンの回転数が変動して吐出冷媒の流量が変化しようとしても、制御弁５が吐出冷媒の流量の変化が小さくなるように制御するため、圧縮機１からの吐出冷媒の流量が一定に制御されるようになる。この吐出冷媒の設定流量は、ソレノイド９に供給される電流値に応じて変化させることができる。制御部は、外部情報に基づいて設定流量を決定し、ソレノイド９への通電制御を行う。

本実施の形態では、吐出室５３から冷媒出口５７を介して圧縮機１の下流側へ導出される吐出冷媒の全てが制御弁５を経由することになるが、弁収容室５５における制御弁５の主弁の下流側の出口と、圧縮機１の冷媒出口５７とを連結する連結パイプ７５が設けられている。連結パイプ７５の内部が吐出室５３と隔離されて別の冷媒通路を形成しているため、仮に吐出室５３内に液化した冷媒が溜まっていたとしても、その液化冷媒が冷媒出口５７へ導出されることを防止または抑制できる。特に本実施の形態では、図２に示したように、制御弁５の主弁を経た冷媒が導出される出口ポート６４が低位置に設けられているが、そこから液化冷媒が浸入して冷媒出口５７に導かれることはない。このため、液化冷媒に潤滑用のオイルが溶け込んでいたとしても、その潤滑オイルが圧縮機１の外部に排出されることを抑制できる。また、連結パイプ７５によって出口ポート６４と冷媒出口５７とが直接つながれているため、冷媒出口５７と弁収容室５５との位置関係を特に考慮することなくリアハウジング１０４を設計できるようになる。

［第２の実施の形態］
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。本実施の形態は、弁収容室における主弁の出口ポートと冷媒出口とを連結する配管部の構成が異なる以外は第１の実施の形態とほぼ同様である。このため、第１の実施の形態とほぼ同様の構成部分については必要に応じて同一の符号を付して適宜その説明を省略する。図７は、第２の実施の形態に係るリアハウジングをその開口部側からみた図であり、図２に対応する。図８は、図７のＡ−Ａ断面図である。

図７に示すように、リアハウジング２０４においても、入口ポート６３および出口ポート６４が、吐出室５３内で液化した冷媒が溜まる可能性がある高さ位置に設けられている。一方、本実施の形態においては、出口ポート６４と導出ポート６６とをつなぐ配管部が、リアハウジング２０４の底面に形成された溝部２１０，２１２と、両溝部を覆うように組み付けられた蓋部材２１４（「カバー部材」に該当する）とにより構成されている。両溝部は、リアハウジング２０４の底面にやや隆起した堤部２０５に形成された長溝として形成されている。溝部２１０は、上下に延びており、その下端部に入口ポート６３が連通している。一方、溝部２１２は、くの字状に屈曲して上下に延びており、その下端部に出口ポート６４が連通し、上端部に導出ポート６６が連通している。

蓋部材２１４は、堤部２０５とほぼ同形状のＹ字状をなし、図８にも示すように、堤部２０５に載置された状態で溶接等により接合されている。蓋部材２１４は、溝部２１２（「第１溝部」に該当する）の全体を封止して出口ポート６４と導出ポート６６とをつなぐ冷媒通路を形成している。出口ポート６４から溝部２１２に流入した出口圧力Ｐｄｌの冷媒は、図中一点鎖線矢印にて示すようにこの冷媒通路を通って上方の導出ポート６６に導かれる。一方、蓋部材２１４は、溝部２１０（「第２溝部」に該当する）の上端部は封止せずに開放し、入口ポート６３とその開放部２１８とをつなぐ冷媒通路を形成している。吐出室５３内に吐出された吐出室圧力Ｐｄｈの冷媒は、上方の開放部２１８を介して溝部２１０に流入し、図中一点鎖線矢印にて示すようにこの冷媒通路を通って下方の入口ポート６３に導かれ、弁収容室５５へと導かれる。

このように、本実施の形態においては、入口ポート６３についてもリアハウジング２０４の下部に露出させないようにした。つまり、吐出室５３における冷媒の導入口を実質的に高い位置に配置することで、仮に吐出室５３内に液化した冷媒が溜まっていたとしても、その液化冷媒が入口ポート６３および弁収容室５５を経て冷媒出口５７へ導出されることを防止または抑制できる。

［第３の実施の形態］
次に、本発明の第３の実施の形態について説明する。本実施の形態は、制御弁の副弁の構成が若干異なる以外は第１の実施の形態とほぼ同様である。このため、第１の実施の形態とほぼ同様の構成部分については必要に応じて同一の符号を付して適宜その説明を省略する。図９は、第３の実施の形態に係る制御弁の上半部拡大図である。
制御弁３０５においては、第１の実施の形態のＶリング２３に代わり、断面長方形状のシール部材である角型リング３２３が配設されている。

主弁の弁体３１８の弁座形成部３１９には、ガイド孔２０と同じ内径を有する円形の凹部３２０が設けられ、その凹部３２０の開口端縁によって弁座２７が形成されている。一方、副弁の弁体３２２の上端部にはその外径がやや拡径された弁体部３２４が設けられ、その先端部のテーパ面が弁座２７に着脱するように構成されている。したがって、副弁としての弁体３２２の有効受圧径は、実質的に凹部３２０の内径に等しくなる。つまり、弁体３２２の有効受圧径がガイド孔２０の内径と等しくなるため、クランク圧力Ｐｃを正確にキャンセルすることができる。その結果、制御弁３０５において良好な制御性を得ることができる。

［第４の実施の形態］
次に、本発明の第４の実施の形態について説明する。本実施の形態は、制御弁の構成が異なる以外は第３の実施の形態とほぼ同様である。このため、第３の実施の形態とほぼ同様の構成部分については必要に応じて同一の符号を付す等して適宜その説明を省略する。図１０は、第４の実施の形態に係る制御弁の上半部拡大図である。

制御弁４０５においては、角型リング３２３およびストッパ２４は設けられておらず、主弁を囲むように円筒状のストレーナ４２０が配設されている。このストレーナ４２０のフィルタ部により吐出冷媒に含まれるゴミ等の流入が遮断され、主弁におけるゴミ詰まりやクランク室５４へのゴミ等の流入が防止されている。

また、ボディ４１２が第１の実施の形態のボディ１２よりも長く形成されており、ボディ１０とコア３２との間に区画部材４２５が設けられている。弁体４２２も第１の実施の形態の弁体２２よりも軸線方向に長く形成されている。スプリング２９は、弁体３２２の下端部と区画部材４２５との間に介装されている。

ボディ１０と区画部材４２５との間には、吸入室５１に連通して吸入圧力Ｐｓを導入する連通ポート４３０が設けられている。これにより、仮に入口ポート７１から導入された高圧の吐出冷媒が弁体４２２の外周面を伝って漏洩したとしても、その漏洩した冷媒は連通ポート４３０から吸入室５１に逃がされるので、連通ポート７３側に到ることがない。すなわち、弁体４２２の外周部にシール部材を設けなくても、吐出冷媒がクランク室５４側へ流れてクランク圧力Ｐｃを不要に上昇させることを防止できる。特に、圧縮機１を最小容量運転に移行させたい場合に、これを確実に実行することができる。

以上、本発明の好適な実施の形態について説明したが、本発明はその特定の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の技術思想の範囲内で種々の変形が可能であることはいうまでもない。

各実施の形態では、制御弁を可変容量圧縮機の吐出側冷媒通路に設置して、クランク室に導入される冷媒流量を制御するように構成したが、吸入側冷媒通路に設置して、主弁が吸入側冷媒通路を流れる冷媒流量を感知してクランク室から吸入室へ流出する冷媒の流量を制御するように構成してもよい。

各実施の形態では、膨張装置３としていわゆる温度式膨張弁を採用した例を示したが、例えば固定オリフィスを有するオリフィスチューブを採用することもできる。

各実施の形態の圧縮機は、冷媒として代替フロン（ＨＦＣ−１３４ａ）など使用する冷凍サイクルに好適に適用されるが、本発明の可変容量圧縮機は、二酸化炭素のように作動圧力が高い冷媒を用いる冷凍サイクルに適用することも可能である。その場合には、冷凍サイクルにおいて凝縮器に代わってガスクーラなどの外部熱交換器が配置される。

第１の実施の形態に係る冷凍サイクルを表すシステム構成図である。 リアハウジングをその開口部側からみた図である。 図２のＡ−Ａ断面図である。 図２のＢ−Ｂ断面図である。 制御弁の構成を示す断面図である。 図５に示す制御弁の上半部拡大図である。 第２の実施の形態に係るリアハウジングをその開口部側からみた図である。 図７のＡ−Ａ断面図である。 第３の実施の形態に係る制御弁の上半部拡大図である。 第４の実施の形態に係る制御弁の上半部拡大図である。

符号の説明

１ 圧縮機、 ２ 凝縮器、 ３ 膨張装置、 ４ 蒸発器、 ５ 制御弁、 ８ 弁本体、 ９ ソレノイド、 １０ ボディ、 １２ ボディ、 １５ 弁孔、 １６ 弁座、 １８ 弁体、 １９ 弁座形成部、 ２０ ガイド孔、 ２２ 弁体、 ２５ 連通孔、 ２６ 弁孔、 ２７ 弁座、 ５１ 吸入室、 ５２ シリンダ、 ５３ 吐出室、 ５４ クランク室、 ５５ 弁収容室、 ５６ 冷媒入口、 ５７ 冷媒出口、 ６１ 側壁、 ６２ 区画壁、 ６３ 入口ポート、 ６４ 出口ポート、 ６６ 導出ポート、 ６７ 連通路、 ７１ 入口ポート、 ７２ 出口ポート、 ７３ 連通ポート、 ７５ 連結パイプ、 １０１ シリンダブロック、 １０２ フロントハウジング、 １０４ リアハウジング、 １０６ 回転軸、 １１１ 揺動板、 １１２ ピストン、 ２０４ リアハウジング、 ２０５ 堤部、 ２１０ 溝部、 ２１２ 溝部、 ２１４ 蓋部材、 ２１８ 開放部、 ３０５ 制御弁、 ３１８ 弁体、 ３１９ 弁座形成部、 ３２２ 弁体、 ３２４ 弁体部、 ４０５ 制御弁、 ４１２ ボディ、 ４２０ ストレーナ、 ４２２ 弁体。

Claims (4)

1. 内部にクランク室およびシリンダが区画形成された本体ハウジングと、
   前記クランク室において回転軸に対して傾斜角可変に設けられてその回転軸の回転駆動により揺動運動するとともに、その傾斜角が前記クランク室のクランク圧力により変化する揺動体と、
   前記揺動体に連結され、その揺動体の揺動運動により軸線方向に往復運動することにより、吸入室から前記シリンダ内への冷媒の吸入、前記シリンダ内での冷媒の圧縮、および前記シリンダから吐出室への冷媒の吐出を行うピストンと、
   前記本体ハウジングと一体に設けられ、内部に前記吸入室、前記吐出室および弁収容室が区画形成されるとともに、冷凍サイクルの上流側から前記吸入室に冷媒を導入する冷媒入口、および前記吐出室から前記冷凍サイクルの下流側へ吐出冷媒を導出する冷媒出口が設けられたヘッダハウジングと、
   前記弁収容室に収容された制御弁であって、前記吐出室と前記冷媒出口とを連通させる第１冷媒通路と、前記第１冷媒通路を開閉する主弁と、前記吐出室と前記クランク室とを連通させる第２冷媒通路と、前記主弁に対して相対変位して前記第２冷媒通路を開閉する副弁と、前記副弁を開閉方向に駆動し、前記副弁の閉弁時には前記主弁を開弁方向に駆動可能なソレノイドとを含み、前記主弁を経て前記冷媒出口から導出される冷媒の流量を、前記ソレノイドに供給される電流値に応じた設定流量となるように制御する制御弁と、
   前記ヘッダハウジングにおいて前記吐出室内を貫通するように延設され、前記弁収容室における前記主弁の下流側の出口と前記冷媒出口とを連結する配管部と、
   を備え、
   前記弁収容室における前記主弁の下流側の出口が、前記ヘッダハウジング内で液化した冷媒が溜まる可能性がある高さ位置に設けられていることを特徴とする可変容量圧縮機。
2. 前記配管部が、前記ヘッダハウジングに形成された溝部と、その溝部を覆うように組み付けられて管路を形成するカバー部材とにより構成されていることを特徴とする請求項１に記載の可変容量圧縮機。
3. 内部にクランク室およびシリンダが区画形成された本体ハウジングと、
   前記クランク室において回転軸に対して傾斜角可変に設けられてその回転軸の回転駆動により揺動運動するとともに、その傾斜角が前記クランク室のクランク圧力により変化する揺動体と、
   前記揺動体に連結され、その揺動体の揺動運動により軸線方向に往復運動することにより、吸入室から前記シリンダ内への冷媒の吸入、前記シリンダ内での冷媒の圧縮、および前記シリンダから吐出室への冷媒の吐出を行うピストンと、
   前記本体ハウジングと一体に設けられ、内部に前記吸入室、前記吐出室および弁収容室が区画形成されるとともに、冷凍サイクルの上流側から前記吸入室に冷媒を導入する冷媒入口、および前記吐出室から前記冷凍サイクルの下流側へ吐出冷媒を導出する冷媒出口が設けられたヘッダハウジングと、
   前記弁収容室に収容された制御弁であって、前記吐出室と前記冷媒出口とを連通させる第１冷媒通路と、前記第１冷媒通路を開閉する主弁と、前記吐出室と前記クランク室とを連通させる第２冷媒通路と、前記主弁に対して相対変位して前記第２冷媒通路を開閉する副弁と、前記副弁を開閉方向に駆動し、前記副弁の閉弁時には前記主弁を開弁方向に駆動可能なソレノイドとを含み、前記主弁を経て前記冷媒出口から導出される冷媒の流量を、前記ソレノイドに供給される電流値に応じた設定流量となるように制御する制御弁と、
   前記ヘッダハウジングにおいて前記吐出室内を貫通するように延設され、前記弁収容室における前記主弁の下流側の出口と前記冷媒出口とを連結する配管部と、
   を備え、
   前記配管部が、前記ヘッダハウジングに形成された溝部と、その溝部を覆うように組み付けられて管路を形成するカバー部材とにより構成され、
   前記第１冷媒通路の端部において前記吐出室に開口した入口ポートが、前記ヘッダハウジング内で液化した冷媒が溜まる可能性がある高さ位置に設けられる一方、
   前記溝部として、前記主弁の下流側の出口と前記冷媒出口とを連通させる第１溝部と、前記吐出室と前記入口ポートとを連通させる第２溝部とを備え、
   前記カバー部材が、前記第１溝部の全体を封止する一方、前記第２溝部を少なくともその上端部を開放しつつ、少なくとも前記ヘッダハウジング内で液化した冷媒が溜まる可能性がある高さまでを封止することを特徴とする可変容量圧縮機。
4. 前記制御弁が、前記主弁として、前記第１冷媒通路に形成された弁座と、付勢部材により閉弁方向に付勢された状態で前記弁座に下流側から接離する主弁体とを含み、前記副弁として、開弁方向へのソレノイド力を受けて前記主弁体を可動弁座として接離する筒状体からなり、その一方の開口部が前記主弁体に接離して開閉されるとともに、その開弁時には前記吐出室に開口した入口ポートに連通し、他方の開口部が前記クランク室に連通する連通ポートに連通する弁体であって、閉弁時にはソレノイド力を前記主弁体の開弁方向の付勢力として伝達可能な副弁体を含むことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の可変容量圧縮機。

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