JPH11257217A - 片側可変容量型圧縮機 - Google Patents

片側可変容量型圧縮機

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JPH11257217A
JPH11257217A JP10065731A JP6573198A JPH11257217A JP H11257217 A JPH11257217 A JP H11257217A JP 10065731 A JP10065731 A JP 10065731A JP 6573198 A JP6573198 A JP 6573198A JP H11257217 A JPH11257217 A JP H11257217A
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compressor
crank chamber
chamber
pressure
passage
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JP10065731A
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English (en)
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Tetsuhiko Fukanuma
哲彦 深沼
Shintaro Miura
慎太郎 三浦
Takuya Okuno
卓也 奥野
Eiji Tokunaga
英二 徳永
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Original Assignee
Toyoda Automatic Loom Works Ltd
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    • F04B2027/1868—Crankcase pressure

Abstract

(57)【要約】 【課題】中間容量又は冷房不要運転のいずれの状態にあ
っても、クランク室内摺動部の潤滑を全うする。 【解決手段】シリンダブロック１を貫通して吐出室３１
とクランク室５とを連通する給気通路４７に油分離機構
８０を配設したので、クランク室５内の蓄油量が確保さ
れる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【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、詳しくは単頭形ピストンを装備
した片側可変容量型圧縮機並びにクラッチレス機能を付
加した可変容量型圧縮機に関する。
【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型圧縮機は、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、つまり単頭形ピストンの背面に
作用するクランク室圧力とピストンの前面に作用するガ
ス圧力（吸入圧力）との差圧調整によって、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。そして冷房負荷に応答
した該差圧調整は、積極的にクランク室へ吐出圧力を供
給して一方的にクランク室圧力を変動させる方式や、絞
りを介して制限された吐出圧力をクランク室に供給する
ものの、抽気制御によってクランク室圧力を常に一定に
保持し、対抗する吸入圧力それ自体の変動に依存する方
式などが知られており、クランク室に対する給抽気制御
はいずれも制御弁によって行われている。
【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イーリングの改善
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、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、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粒によって斜板要素などの潤滑が
行われる。しかしシリンダブロックに貫設された給気通
路は容量制御に適応する孔径で直状に形成されているた
め、広大なクランク室へ流入することにより失速した冷
媒ガス中の混在油粒は、理論的にはある程度の分離が期
待されるものの、クランク室内は摺動部材の存在から比
較的高温であり、しかも斜板の攪拌作用によってミスト
化されやすく、再び冷媒ガスに帯同して抽気通路から吸
入室へと流出してしまう。したがって、結果的にクラン
ク室内の蓄油量が不足し、各摺動部の潤滑不良が問題と
なる。
【０００６】一方、上記クラッチレス可変容量型圧縮機
では、圧縮機の稼働中に冷房運転が不要となって電磁弁
が閉弁された際、吸入室圧力の低下と、これに応動する
容量制御弁の作動によって圧縮機は最小容量状態へと移
行するが、かかる状態で圧縮仕事に関与するごくわずか
な冷媒ガスは、吐出室から給気通路を介してクランク室
へ、さらにはクランク室から絞り付抽気通路を経て吸入
室へと流れることになる。しかしながら、この冷媒ガス
の流れは正規の冷凍回路を経由するものとは異なり、あ
くまでも圧縮機内を循環するにとどまるものであるた
め、とくに斜板、シュー、軸封装置等摺動部品の温度が
上昇して耐久性を低下させるほか、上述のようにクラン
ク室内の蓄油量が少なくなる状態で回路が閉じられた場
合には、潤滑不良の問題は一層深刻である。
【０００７】本発明は、中間容量または冷房不要のいず
れの運転状態にあっても、十分な潤滑を確保して圧縮機
の耐久性向上を図ることを、解決すべき技術課題とする
ものである。
【０００８】
【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記載の片側可変容量型圧縮機は、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るピストンと、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、該吐出
室と該クランク室とを連通する給気通路と、該クランク
室と該吸入室とを連通する抽気通路と、冷房負荷に応動
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
容量制御弁とを備えた片側可変容量型圧縮機において、
上記シリンダブロックを貫通する上記給気通路に油分離
機構を配設したことを特徴としている。また、請求項２
記載の圧縮機は、上記抽気通路が絞り付抽気通路であ
り、上記ピストンストロークは上記クランク室圧力に基
づいて変化され、上記容量制御弁は上記給気通路を経由
する吐出圧力の供給によって、該クランク室圧力を調整
すべく構成されていることを特徴としている。
【０００９】したがって、圧縮機の中間容量運転、つま
り給気通路を介して吐出冷媒ガスがクランク室へ送給さ
れている状態、又はクラッチレス圧縮機の冷房不要運転
のように、冷媒ガスがクランク室を経由して機内を循環
しているといった状況下において、シリンダブロックの
給気通路中に設けられた油分離機構が流動する冷媒ガス
中の混在油粒を分離し、これを積極的にクランク室の底
部へと流下させるので、クランク室内の蓄油量不足は良
好に改善される。
【００１０】とくに請求項２記載の圧縮機のように、容
量制御弁及び給気通路を経由して積極的に吐出圧力をク
ランク室に供給し、クランク室圧力に基づいて容量制御
を行う方式では、給気通路を流動する冷媒ガス量が格段
と多いだけに油分離効果は一層著大である。また、請求
項３、４記載の圧縮機のように、給気通路のクランク室
側開口部を拡径して油分離機構を形成したものでは、も
っとも簡単な構成で冷媒ガス中の混在油粒を物理的に分
離でき、しかも上記拡径に加えてこれを下方に偏在して
形成したものでは、冷媒ガス中の混在油粒が分離される
と同時にガス流路からより離れた拡径面に滴落すること
となるので、冷媒ガスに帯同する油成分を一層減少させ
ることができる。さらに請求項５記載の圧縮機のよう
に、上記拡径部に網目部材を内装したものでは、より効
果的な油分離が遂行される。
【００１１】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
基づいて具体的に説明する。図１はクラッチレス片側可
変容量型圧縮機を示しており、該圧縮機は、シリンダブ
ロック１の前端側がフロントハウジング２によって閉塞
され、同後端側が弁板４を介してリヤハウジング３によ
って閉塞されるとともに、これらは通しボルト２１によ
り共締めされている。シリンダブロック１とフロントハ
ウジング２によって形成されるクランク室５内には軸心
方向に延在する駆動軸６が収容されて、ラジアル軸受７
ａ、７ｂにより回転自在に支持されている。そして該駆
動軸６の前端には、自動車エンジンにベルトを介して連
結されるプーリ５１が緩衝体５２及びハブ５３を介して
固着され、該プーリ５１はラジアル軸受５４によってフ
ロントハウジング２に支承されている。また、シリンダ
ブロック１には該駆動軸６を囲繞する位置に複数個のボ
ア８が穿設されており、各ボア８にはピストン９がそれ
ぞれ往復動可能に嵌挿されている。
【００１２】クランク室５内において、駆動軸６にはロ
ータ１０がフロントハウジング２との間にスラスト軸受
１１を介して同期回転可能に結合され、ロータ１０の後
方には斜板１２が嵌合されている。そして、該斜板１２
はロータ１０との間に介装された押圧ばね１３により常
に後方に向け付勢されている。斜板１２には、両端面外
周側に平滑な摺動面１２ａが形成され、摺動面１２ａに
は半球状のシュー１４、１４が当接されており、これら
シュー１４、１４の凸球面はピストン９の凹球面と係合
されている。
【００１３】また、斜板１２の摺動面１２ａより内方域
のロータ１０側には、一対のブラケット１２ｂ、１２ｂ
が該斜板１２の上死点位置Ｔを跨いで突設され、各ブラ
ケット１２ｂ、１２ｂにはガイドピン１２ｃ、１２ｃの
基端が固着されるとともに、各ガイドピン１２ｃ、１２
ｃの先端には球体部１２ｄ、１２ｄが形成されている。
かくして本圧縮機では、ブラケット１２ｂ、１２ｂ、ガ
イドピン１２ｃ、１２ｃ及び球体部１２ｄ、１２ｄによ
り、ヒンジ機構Ｋの一部を構成している。
【００１４】斜板１２の中心部には駆動軸６上で該斜板
１２の傾角変位を許容する屈折状の貫通孔２０が貫設さ
れ、また、斜板１２の下死点領域におけるロータ１０側
には、駆動軸６の軸心から径外方向に延在され、かつロ
ータ１０側のシュー１４を回避しつつ摺動面１２ａを覆
蔽するカウンタウェイト１５が装着されている。そして
該斜板１２は、カウンタウェイト１５よりも中心寄りの
前端面がロータ１０の後端面と当接することにより最大
傾角が規制されている。
【００１５】また、ロータ１０の上部には、上記ヒンジ
機構Ｋの残部を構成する一対の支持アーム１７、１７が
各ガイドピン１２ｃ、１２ｃと整合するよう軸心方向後
方に突出され、各支持アーム１７、１７の先端部には、
駆動軸６の軸心と斜板１２の上死点位置Ｔとで決定され
る面と平行に、かつ駆動軸６の軸心に対して外方から近
づく向きにガイド孔１７ａ、１７ａか貫設されている。
これらガイド孔１７ａ、１７ａの向きは、斜板１２の傾
角変位にかかわらずピストン９の上死点位置が不動に保
たれるよう設定されており、各ガイド孔１７ａ、１７ａ
内には、それぞれガイドピン１２ｃ、１２ｃの球体部１
２ｄ、１２ｄが摺動可能に挿入されている。
【００１６】リヤハウジング３内には、吸入室３０及び
吐出室３１が画設され、弁板４にはボア８に対応して吸
入ポート３２及び吐出ポート３３が開口されており、弁
板４とピストン９との間に形成される圧縮室が吸入ポー
ト３２及び吐出ポート３３を介して吸入室３０及び吐出
室３１に連通されている。各吸入ポート３２にはピスト
ン９の往復動に応じて吸入ポート３２を開閉する図示し
ない吸入弁が設けられ、各吐出ポート３３にはピストン
９の往復動に応じて吐出ポート３３をリテーナ３４に規
制されつつ開閉する図示しない吐出弁が設けられてい
る。
【００１７】３５は吸入フランジから吸入室３０に至る
一連の吸入通路で、該吸入通路３５には弁板４の貫孔４
ａ及びシリンダブロック１に穿設された中心軸孔３６の
一部も包含される。そして中心軸孔３６内には斜板１２
の傾角変位に連動する吸入絞り弁機構が内装されてい
る。吸入絞り弁機構の主要部をなす円筒状のスプール弁
体４１は、ラジアル軸受７ｂを介して駆動軸６を支承す
ると同時に中心軸孔３６に滑動可能に嵌合されており、
さらに該スプール弁体４１はその前端がスラスト軸受４
２を介して斜板１２の側壁と衝合し、後端が復帰ばね４
３によって支持されている。したがって、斜板１２の傾
角変位に連動して中心軸孔３６内を直動し、斜板１２が
最小傾角姿勢に変位したとき、その後端面により弁板４
の貫孔４ａを閉止して吸入通路３５を遮断するように構
成されている。
【００１８】駆動軸６の軸心部には、その後端からラジ
アル軸受７ａの近傍に開口してクランク室５に通じる抽
気通路４４が穿設され、該抽気通路４４は駆動軸６の後
端開口からスプール弁体４１の筒壁を貫通する絞り孔４
５を介して中心軸孔３６、さらには吸入室３０へと連通
されている。なお、中心軸孔３６は、スラスト軸受４
２、ラジアル軸受７ｂ及び絞り孔４５を経由する流路に
よってもクランク室５と連通されており、実質的に抽気
通路として機能している。また、スプール弁体４１の後
端面によって弁板４の貫孔４ａが閉じられた際にも、中
心軸孔３６はスプール弁体４１との間に形成された遊隙
を経て吸入室３０と連通されており、クランク室５を経
由する循環通路の一部を構成している。
【００１９】図２はリヤハウジング３に内装された容量
制御弁６０の詳細を示すもので、ソレノイド６１を支持
するボビン６２の中空部にはガイド筒６３が固定され、
該ガイド筒６３内には固着された固定鉄心６４及びこれ
に接離可能な可動鉄心６５が共に収容されて、該可動鉄
心６５はばね６６により常に離間する方向に付勢されて
いる。
【００２０】ボビン６２には連結部材６７を介して主体
部６８が結合されており、該主体部６８内には吐出圧力
室６９及び吸入圧力室７０が設けられている。そして主
体部６８には吐出圧力室６９に連なる導圧ポート６８
ａ、弁孔６８ｄを介して同様に吐出圧力室６９に連なる
給気ポート６８ｂ並びに吸入圧力室７０に連なる検圧ポ
ート６８ｃが設けられ、導圧ポート６８ａは導圧通路４
６を介して吐出室３１に、給気ポート６８ｂは給気通路
４７を介してクランク室５に、そして検圧ポート６８ｃ
は検圧通路４８を介して吸入通路３５（吸入室３０）に
それぞれ接続されている。
【００２１】吐出圧力室６９に連なった弁孔６８ｄを開
閉する弁体７１は、支持座７２とばね受け７３との間に
介装されたばね７４によって常に閉止方向に付勢されて
おり、一方、吸入圧力室７０には可動鉄心６５に固着さ
れた支持部材７５によって一端が閉塞され、他端が座板
７６によって閉塞されたベローズ７７が収容され、該ベ
ローズ７７に内装されたばね７８の伸張力と吸入圧力室
７０との圧力バランスによって動作する座板７６には、
弁孔６８ｄ内に伸びる制御ロッド７９が植設されて、そ
の先端が弁体７１に当接されている。
【００２２】なお、ソレノイド６１が空調作動スイッチ
などのＯＮ信号によって励磁されている状態では、クラ
ッチの有無にかかわりなく、容量制御弁６０は吸入圧力
に応動してクランク室圧力を制御し、同スイッチがＯＦ
Ｆに切換えられてソレノイド６１が消磁されると、可動
鉄心６５の動作が弁体７１に最大開度姿勢を促してクラ
ッチレス特有の冷房不要運転へと移行される。
【００２３】さて、本発明のもっとも特徴的な構成は、
シリンダブロック１に貫設された給気通路４７に油分離
機構８０が配設されていることである。本実施形態にお
ける油分離機構８０は給気通路４７のクランク室５側の
開口部が拡径され、かつ下方に偏在して形成されてい
る。したがって、圧縮機の運転中、冷房負荷の軽減に伴
って吸入圧力が低下すると、容量制御弁６０内のベロー
ズ７７が伸張して図２のように弁体７１を押上げ弁孔６
８ｄを開口する。これにより吐出圧力室６９に導入され
ている吐出冷媒ガスは、開口された弁孔６８ｄから給気
ポート６８ｂ及び給気通路４７を経てクランク室５へと
送給され、吸入圧力との差圧により、斜板１２の傾角並
びにピストンストロークが縮小されて圧縮機は中間容量
運転へと移行する。
【００２４】このように圧縮機の容量が縮小されると当
然にブローバイガスも減少するので、クランク室５内に
配置されている斜板要素などの潤滑は給気通路４７を経
由して導入される冷媒ガス中の混在油粒に依存すること
になる。しかし在来の構成によって給気通路４７からク
ランク室５に導入された冷媒ガスは、駆動軸６の軸心部
に形成された抽気通路４４に加えてスラスト軸受４２及
びラジアル軸受７ｂを通過する経路からも吸入系へと流
出し、冷媒ガス中の油成分は一部が潤滑に供せられるも
のの、その多くがクランク室５内に蓄溜されることなく
ガス成分に帯同してしまう。
【００２５】この点本実施形態の給気通路４７は、クラ
ンク室５側の開口部が油分離機構８０として拡径され、
さらにこの拡径部８０が下方に偏在して設けられてい
る。このため給気通路４７を流動する冷媒中の混在油粒
は、拡径された通路断面積に基づく失速と比重差によっ
て物理的に分離され、分離された油成分は拡径部８０の
壁面に案内されてクランク室５の底部へと流下する。こ
の場合、拡径部８０を図示のように下方へ偏在させたも
のでは、分離された油成分が冷媒ガスの流れからより離
れた拡径面に滴落するので、冷媒ガスに帯同する油成分
は一層減少され、クランク室５内の蓄油量不足、つまり
各摺動部の潤滑不良は巧みに改善される。
【００２６】なお、クラッチレス圧縮機では、空調作動
スイッチなどがＯＦＦに切換えられてソレノイド６１が
消磁されると、可動鉄心６５に連動する弁体７１は最大
開度にまで浮上して弁孔６８ｄを大きく開放するため、
クランク室５内は一挙に昇圧して斜板１２は速やかに最
小傾角姿勢に変位し、斜板１２に連動するスプール弁体
４１は復帰ばね４３の付勢力に抗して弁板４の貫孔４ａ
を閉止することにより吸入通路３５を遮断する。すなわ
ち、この段階から圧縮仕事に関与するわずかな冷媒ガス
は、吐出室３１から給気通路４７を介してクランク室５
へ、さらにはクランク室５から絞り付抽気通路４４を経
て吸入室３０へといった機内循環路を流動することにな
るが、この場合でも油分離機構８０が冷媒ガス中の油成
分を極力クランク室５内に蓄溜すべく機能して、過酷な
運転条件下での潤滑を確保する。
【００２７】図３は、油分離機構の更なる実施形態を示
すものであって、本実施形態では上記油分離機構（拡径
部）８０中に網目部材８１が内装されており、流動する
冷媒中の混在油粒は、拡径された通路断面積に基づく失
速と比重差に加え、該網目部材８１との衝突に伴う慣
性、変向によっても効率的に分離される。以上は本発明
をクラッチレス可変容量型圧縮機に具体化した実施形態
について説明したが、少なくともピストンに対抗的に作
用する圧力差を調整して容量制御を行う片側型式の圧縮
機であれば、クラッチの有無は勿論、いかなる伝動機構
を装備した圧縮機にも本発明は適用可能である。
【００２８】
【発明の効果】以上、詳述したように本発明は、シリン
ダブロックを貫通する給気通路に油分離機構を配設した
ことにより、クランク室内の蓄油量を可及的に確保して
斜板要素を含む各摺動部の潤滑を全うすることができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る圧縮機の全容を示す
断面図。
【図２】同圧縮機に組込まれる容量制御弁を示す断面
図。
【図３】油分離機構の他の実施形態を示す要部斜視図。
【符号の説明】
１はシリンダブロック、２はフロントハウジング、３は
リヤハウジング、５はクランク室、６は駆動軸、８はボ
ア、９はピストン、１２は斜板、３０は吸入室、３１は
吐出室、４４は絞り付抽気通路、４７は給気通路、６０
は容量制御弁、８０は油分離機構（拡径部）、８１は網
目部材
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 徳永 英二 愛知県刈谷市豊田町２丁目１番地 株式会 社豊田自動織機製作所内

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】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
    に吐出するピストンと、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、該吐出室と該クランク室とを連
    通する給気通路と、該クランク室と該吸入室とを連通す
    る抽気通路と、冷房負荷に応動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を備えた片
    側可変容量型圧縮機において、上記シリンダブロックを
    貫通する上記給気通路に油分離機構を配設したことを特
    徴とする片側可変容量型圧縮機。
  2. 【請求項２】上記抽気通路は絞り付抽気通路であり、上
    記ピストンストロークは上記クランク室圧力に基づいて
    変化され、上記容量制御弁は上記給気通路を経由する吐
    出圧力の供給によって、該クランク室圧力を調整すべく
    構成されていることを特徴とする請求項１記載の圧縮
    機。
  3. 【請求項３】上記油分離機構は、上記給気通路のクラン
    ク室側開口部を拡径して形成されている請求項１又は２
    記載の圧縮機。
  4. 【請求項４】上記油分離機構は、上記給気通路のクラン
    ク室側開口部を拡径し、かつ下方に偏在して形成されて
    いる請求項１又は２記載の圧縮機。
  5. 【請求項５】上記給気通路の拡径されたクランク室側開
    口部に網目部材が内装されていることを特徴とする請求
    項３又は４記載の圧縮機。
JP10065731A 1998-03-16 1998-03-16 片側可変容量型圧縮機 Pending JPH11257217A (ja)

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