JPWO2016152959A1 - 可変容量型圧縮機 - Google Patents

Abstract

【課題】圧縮機の起動性能を高めると共に、冷媒中のコンタミ等によって制御不能に陥る恐れを無くすことが可能な可変容量型圧縮機を提供する。【解決手段】抽気通路とは別に制御圧室４と吸入室３３とを連通する開放通路５０を設け、この開放通路上に弁収容室５１を形成し、開放通路５０を、制御圧室４と弁収容室５１とを連通する上流側開放通路５０ａと、弁収容室５１と吸入室３３とを連通する下流側開放通路５０ｂと、を有して構成する。弁収容室５１には、下流側開放通路５０ｂを開閉するように収容された弁体５２と、この弁体５２を開方向に付勢する付勢手段（スプリング５３）とを設け、吐出室と制御圧室４とを連通する給気通路４０上に設けられた圧力制御弁４２の下流側を圧力導入通路５４を介して接続する。給気通路４０の圧力導入通路５４が分岐している箇所より下流側に上流側から下流側への流れのみを許容する逆止弁（第１の逆止弁６０）を設けてもよい。【選択図】 図３

Description

本発明は、制御圧室の圧力を調整することで吐出容量を可変させる可変容量型圧縮機に関し、特に、吐出室と制御圧室とを連通する給気通路、及び、制御圧室と吸入室とを連通する抽気通路を有し、給気通路上に設けられた制御弁により該給気通路の開度を調節して制御圧室の圧力を調節する可変容量型圧縮機に関する。

可変容量型圧縮機は、制御圧室の圧力を調整することによって斜板の傾斜角度を変えてピストンのストローク量を調整し、これにより吐出容量を可変させる機構が採用されている。このような圧縮機としては、吐出室と制御圧室とを給気通路を介して連通すると共に制御圧室と吸入室とを抽気通路を介して常時連通し、給気通路上に設けられた制御弁により給気通路の開度を調整して制御圧室に流入する冷媒量を調節することで制御圧室の圧力を制御する構成が知られている。

このような構成において、制御弁によって給気通路を閉鎖すると、吐出室から制御圧室への高圧ガスの導入がなくなると共に、制御圧室は抽気通路を介して吸入室と常時連通しているので、制御圧室の圧力は、吸入室の圧力とほぼ同じ値まで低下し、圧縮機は最大容量で運転されることになる。また、制御弁によって給気通路を開くと、吐出室から制御圧室へ高圧ガスが導入され、抽気通路を介して冷媒ガスは制御圧室から吸入室へ流出されるものの、制御圧室の圧力は高められるので、圧縮機の吐出容量は制御弁による給気通路の開度調節によって制御される。

ところで、圧縮機が稼働されずに長時間停止していると、冷凍サイクル内の圧力が平衡してくるとともに、冷凍サイクル中の最も温度の低い部位で冷凍サイクル中の冷媒が液化することとなる。圧縮機は、冷凍サイクルを構成する要素の中で最も熱容量が大きく、外気温度の変化に追随して温まりにくいため、圧縮機内にて冷凍サイクル中の冷媒が液化する事象が発生する。そして圧縮機内で冷媒が液化すると、制御圧室にも液冷媒が溜まることとなる。

圧力が平衡した状態から圧縮機を起動させた場合、圧縮機の稼働により吸入室の圧力が低下し、これに伴い制御圧室の冷媒が抽気通路を介して吸入室に排出されるようになる。しかしながら、制御圧室内に液冷媒が溜まっていると、制御圧室内は気相冷媒と液相冷媒が共存する平衡状態となるため、制御圧室の冷媒が抽気通路を介して吸入室に排出されても、制御圧室の圧力は飽和圧力のまま維持されることとなる。このため、全ての液冷媒が気化して抽気通路から排出されるまでは制御圧室の圧力が下がらず、吐出容量制御が行えない（吐出容量が増加しない）という不都合が知られている。

そこで、上述の問題を解決するために、図６で示されるような構成が公知となっている（特許文献１参照）。これは、吐出室１０１と制御圧室１０２とを接続する給気通路１０３上にこの給気通路の開度を調節する第１制御弁１０４を設け、また、制御圧室１０２と吸入室１０５とを接続する抽気通路１０６上に第２制御弁１０７を設けたものである。この第２制御弁１０７は、ハウジングに形成されたスプール保持凹部１０８と、このスプール保持凹部１０８内に移動可能に収容されたスプール１０９と、スプール保持凹部１０８のスプール１０９の背後に区画形成された背圧室１１０と、スプール１０９を弁形成体１１１から離間する方向に付勢する付勢バネ１１２とを有して構成されている。スプール保持凹部１０８と吸入室１０５は隣接しており、スプール保持凹部１０８の背圧室１１０から吸入室１０５への漏れは、スプール保持凹部１０８の内壁とスプール１０９とのクリアランスにより小さく抑えられている。また、給気通路１０３の第１制御弁１０４の下流側には固定絞り１１３が設けられており、第１制御弁１０４と固定絞り１１３との間の中間領域Ｋと背圧室１１０を分岐通路１１４を介して接続するようにしたものである。

このような構成によれば、吐出室１０１の圧力Ｐｄと吸入室１０５の圧力Ｐｓとの差が小さい起動時においては、第１制御弁１０４は給気通路２８を全閉状態とし、吐出室１０１と制御圧室１０２との連通状態を遮断する。すると、給気通路１０３の第１制御弁１０４よりも下流側の中間領域Ｋの圧力Ｐｋ、即ち背圧室１１０の圧力は制御圧室１０２の圧力Ｐｃとほぼ等しい状態に維持され、スプール１０９は、付勢バネ１１２のバネ力によって抽気通路１０６を全開状態とする。

その結果、制御圧室１０２に液冷媒が溜まっていても、制御圧室１０２の圧力を開度が大きい抽気通路を介して吸入室１０５に逃がすことで早期に低下させることが可能となり（制御圧室１０２に溜まっていた液冷媒が全て気化して吸入室１０５に排出されるまでの時間が短くなり）、吐出容量制御が行えるまでの時間が長くなる不都合を回避することが可能となる。したがって、制御圧室１０２の圧力Ｐｃは、第１制御弁１０４の全閉によって速やかに低下し、斜板の傾斜角が速やかに増大して吐出容量を増大させることが可能となる。

その後、制御圧室１０２に溜まっていた液冷媒が全て気化して吸入室１０５に排出された後に、徐々に吐出室１０１の圧力Ｐｄと吸入室１０５の圧力Ｐｓとの差が大きくなってくると、第１制御弁１０４の全閉状態が解除されて給気通路１０３が開き、中間領域Ｋの圧力（背圧室１１０の圧力）が制御圧室１０２の圧力Ｐｃよりも高くなる。すると、スプール１０９は、付勢バネ１１２に抗して移動して弁形成体１１１に当接し、抽気通路１０６はスプール１０９の先端部に形成された連通溝１０９ａによって大きく絞られた状態となる。したがって、抽気通路１０６を介して制御圧室１０２から吸入室１０５へ導出される冷媒量は大幅に減少され、制御圧室１０２の圧力Ｐｃは上昇し、斜板の傾斜角が減少して吐出容量は小さくなる。

特開２００２−０２１７２１号公報

上述した従来の構成においては、制御圧室１０２から吸入室１０５への抽気量をスプール保持凹部１０８内に摺動可能に収容されたスプール１０９によって調整し、給気通路１０３の第１制御弁１０４と固定絞り１１３との間の中間領域Ｋの圧力をスプール１０９に作用する背圧として作用させているので、この中間領域Ｋ（背圧室１１０）からスプール保持凹部１０８に隣接する吸入室１０５への冷媒の漏れ量を少なくするためには、スプール保持凹部１０８の内壁とスプール１０９との間のクリアランスの管理を厳格に行う必要があり、コストが高くなる不都合がある。

さらに、スプール保持凹部１０８の内壁とスプール１０９との間のクリアランスを微小な値に設定すると、背圧の漏れを有効に抑えることは可能になるが、コンタミ等がスプール保持凹部１０８の内壁とスプール１０９の摺接面に噛み込まれ易くなり、スプール１０９が動かなくなって制御圧室１０２の圧力制御に支障をきたす不都合が懸念される。

本発明は、係る事情に鑑みてなされたものであり、圧縮機の起動性能を高めると共に、冷媒中のコンタミ等によって制御不能に陥る恐れを無くすことが可能な可変容量型圧縮機を提供することを主たる課題としている。

上記課題を達成するために、本発明に係る可変容量型圧縮機は、作動流体を圧縮する圧縮室と、この圧縮室に圧縮される作動流体を収容する吸入室と、前記圧縮室で圧縮され吐出された作動流体を収容する吐出室と、駆動軸が貫通されると共にこの駆動軸の回転に伴って回転する斜板を収容する制御圧室と、前記吐出室と前記制御圧室とを連通する給気通路と、前記制御圧室と前記吸入室とを常時連通する抽気通路と、前記給気通路の開度を調節する制御弁とを備え、前記制御圧室の圧力を調節することによって吐出容量を可変する可変容量型圧縮機において、前記制御圧室と前記吸入室とを連通する開放通路と、この開放通路上に形成された弁収容室と、を備え、前記開放通路は、前記制御圧室と前記弁収容室とを連通する上流側開放通路と、前記収容室の軸方向の一端に開口するように設けられ、前記弁収容室と前記吸入室とを連通する下流側開放通路と、を有して構成され、前記弁収容室に収容され、前記下流側開放通路の開口を軸方向の一端側端面で開閉する弁体と、前記弁体を前記下流側開放通路の開方向に付勢する付勢手段と、前記給気通路の前記制御弁の下流側から分岐し、前記弁収容室のこの弁収容室に収容された前記弁体に対して前記下流側開放通路とは反対側の領域に連通する圧力導入通路と、を具備することを特徴としている。
ここで、収容室の軸方向の一端とは、弁体の作動方向を軸方向とした場合の収容室の一方の終端のことであり、弁体の軸方向の一端側端面とは、弁体の作動方向の一方の端部の端面のことである。

前述の通り、圧縮機が長時間停止して、冷凍サイクル内の圧力が平衡している状態においては、制御圧室に液冷媒が溜まった状態となっている。この状態においては、制御弁は給気通路を全開状態としているが、弁収容室に収容されている弁体は、その前後に作用する圧力が均衡しているため、付勢手段により付勢されて下流側開放通路を開状態としている。
この状態から圧縮機を起動すると、圧縮機の起動初期の最小容量での稼働に伴い吸入室の圧力が制御圧室の圧力よりも低下しはじめる。一方、給気通路は制御弁によって閉じられているので、制御圧室や収容室への圧力導入はない。また、制御圧室の気化冷媒は、抽気通路を介して吸入室へ排出されると共に、上流側開放通路を介して弁収容室へ流れ込み、この弁収容室から下流側開放通路を介して吸入室へ排出される。
したがって、制御圧室の冷媒を抽気通路と開放通路の２系統を介して吸入室に速やかに逃がすことが可能となり、制御圧室に溜まっていた液冷媒が全て気化して吸入室に排出されるまでの時間を短縮することが可能となる。

その後、制御圧室の圧力が低下して圧縮機の吐出容量が大きくなると、吐出室の圧力が上昇し、制御弁による給気通路の閉状態が解除され、給気通路の開度が大きくなる。そして、給気通路から圧力導入通路を介して弁収容室へ導入された圧力と吸入室の圧力との差によって弁体に作用する力（下流側開放通路を閉鎖する方向に弁体を付勢する力）が付勢手段の付勢力より上回ると、弁体が下流側開放通路の閉方向に移動し、弁体の軸方向一端側の端面で下流側開放通路の開口を閉状態とする。

したがって、弁体の軸方向一端側の端面で下流側開放通路の開口を閉じているので、弁体と弁収容室のクリアランスに関わらず、圧力導入通路を介して弁収容室に流入した冷媒が吸入室に流れることはない。また、圧力導入通路は給気通路の制御弁の下流から分岐した通路であるので、圧力導入通路を介して弁収容室に流入した冷媒が、上流側開放通路を介して制御圧室に逆流したとしても、給気通路経由で制御圧室に流入する冷媒量と開放通路経由で制御圧室に流入する冷媒量の総和はほぼ同じものとなり、吐出容量制御に支障をきたすことはない。

しかも、圧力導入通路は、給気通路の制御弁の下流側から分岐して、弁収容室のうち、この弁収容室に収容された前記弁体に対して前記下流側開放通路とは反対側の領域に接続するようにしたので、制御弁の下流側の脈動の少ない圧力を弁体が下流側開放通路を閉鎖する方向へ付与することができ、脈動が多い吐出室の圧力に基づいて弁収容室内の弁体を開閉させる構成と比べて、弁収容室内の弁体をより着実に作動させることが可能となる。

このように、弁収容室と吸入室を連通する下流側開放通路の開口を、弁収容室に収容された弁体の軸方向一端側端面で開閉するようにしているので、弁収容室に収容される弁体はスプール弁で構成する必要はなく、また、弁体と弁収容室との間の厳格なクリアランス管理も不要となる。

また、スプール弁の使用を避けることにより、冷媒中のコンタミ等によって弁体が制御不能に陥る恐れもなくなる（弁体の動きがコンタミ等によって影響を受けにくくなる）。

以上の構成において、給気通路の圧力導入通路が分岐している箇所の下流側に、さらに昇圧手段を設けるようにしてもよい。
このような昇圧手段を設けることで、昇圧手段の上流側の圧力を制御圧室の圧力よりも高く設定できるので、弁収容室に収容された弁体に対して、より高い圧力を付与することが可能となり、より安定した作動を得ることが可能となる。

また、昇圧手段として給気通路の上流側から下流側への流れのみを許容する第１の逆止弁を用いることで、給気通路を流れる冷媒の大小に拘らず、逆止弁のバネ力により逆止弁前後の圧力差を所定値に調整することが可能となる。

さらに、好ましくは、前記弁体を、前記弁収容室の内周面に沿って移動する大径部と、前記大径部よりも径が小さく形成され、前記下流側開放通路を開閉する小径部とを有して構成し、前記圧力導入通路が前記弁収容室と接続する部位を、前記弁体が前記下流側開放通路から最も離れた状態において、前記大径部に対して前記下流側開放通路とは反対側に位置させるとよい。
このような構成においては、圧力導入通路を介して弁収容室に導入された冷媒を、大径部の周面と弁収容室の内壁との間の隙間を通過するときに減圧させることができ、弁体の小径部に対して、大径部に作用する圧力により強い押圧力を付与することが可能となる。

さらに、上流側開放通路が弁収容室と接続する部位は、大径部が前記下流側開放通路に最も接近した状態において、大径部よりも下流側開放通路側に位置させるとよい。
このような構成においては、開放通路を介して弁収容室に流入した制御圧室の冷媒の圧力を大径部の下流側（小径部が設けられている側の端面）に確実に付与することが可能となり、また、大径部の周面によって開放通路が塞がれることがないので、弁体の位置に拘らず開放通路の通路抵抗の増大を避けることが可能となる。

さらに好ましくは、上流側開放通路上には、制御圧室から弁収容室への流体の流れのみを許容する第２の逆止弁を設けるとよい。
前述の通り、圧力導入通路から弁収容室に流入した冷媒が上流側開放通路を介して制御圧室に逆流したとしても、給気通路経由で制御圧室に流入する冷媒量と開放通路経由で制御圧室に流入する冷媒量の総和には変わりはなく、吐出容量制御に支障をきたすことはないが、上流側開放通路を介して制御圧室に流入する冷媒量が多くなると、給気通路を介して制御圧室に流入する冷媒量が減少することになる。給気通路を介して制御圧室に流入する冷媒にはオイルが含まれており、このオイルによる制御圧室内の摺動部分への潤滑が期待されているので、給気通路を介して制御圧室に流入する冷媒量が減少すると摺動部分への潤滑が不足する恐れがある。
以上の観点から、上流側開放通路上に制御圧室から弁収容室への流体の流れのみを許容する第２の逆止弁を設けることにより、弁収容室から制御圧室への逆流は完全に遮断され、開放通路を経由した制御圧室への冷媒流入を防ぐことができる。これにより給気通路を介して制御圧室に流入する冷媒量を減らさないようにして、制御圧室内の摺動部品の潤滑を確保することができる。

以上述べたように、本発明によれば、制御圧室の圧力を、吐出室と制御圧室とを連通して制御弁によって開度が調節される給気通路、及び、制御圧室と吸入室とを連通する抽気通路を介して調節する可変容量型圧縮機において、制御圧室に連通する上流側開放通路と、吸入室に連通する下流側開放通路とに接続される弁収容室を設け、この弁収容室に、下流側開放通路を開閉し、付勢手段により下流側開放通路の開方向に付勢される弁体を収容し、また、この弁収容室に、給気通路の制御弁より下流側の部分に連通する圧力導入通路を接続することで弁収容室へ導入される圧力を弁体に対して下流側開放通路を閉鎖する方向に作用させ、さらに上流側開放通路上に、制御圧室から弁収容室への流体の流れのみを許容する逆止弁を設けるようにしたので、弁体の前後の圧力（給気通路の制御弁より下流側の圧力と吸入室の圧力）がほぼ等しくなる圧縮機の起動時においては、弁収容室に収容されている弁体は、付勢手段により下流側開放通路を開状態に維持するので、制御圧室の気化冷媒を抽気通路と開放通路とを介して吸入室へ速やかに排出することが可能となり、圧縮機の起動性能を高めることが可能となる。

また、吐出室の圧力が上昇し、制御弁が開いて給気通路から圧力導入通路を介して弁収容室に高圧冷媒が供給され、この弁収容室へ導入された圧力と吸入室の圧力との差が付勢手段の付勢力を上回ると、弁体は下流側開放通路を閉鎖する方向に移動し、弁体の軸方向の一端側端面で下流側開放通路の開口を閉鎖する。弁体の軸方向の一端側端面で下流側開放通路の開口を閉じているので、弁体と弁収容室のクリアランスに関わらず、圧力導入通路を介して弁収容室に流入した冷媒が吸入室に流れることはなく、内部循環冷媒が多くなって性能が低下したりする不都合がなくなる。

このように、開放通路を開閉する弁体を制御弁の下流側の圧力に基づいて開閉させるので、圧縮機内の脈動が多い吐出室の圧力に基づいて弁収容室内の弁体を開閉させる場合と比べて、弁収容室内の弁体を着実に作動させることが可能となる。
しかも、弁体にスプール弁を用いる必要がなくなるので、冷媒中のコンタミ等によって弁体が制御不能に陥る恐れを無くすことも可能となる。

図１は、本発明に係る圧縮機を示す断面図であり、圧縮機の起動初期の状態を示す図である。 図２は、本発明に係る圧縮機を示す断面図であり、フルストローク時の状態を示す図である。 図３は、本発明に係る圧縮機を示す断面図であり、中間ストロークにて吐出容量制御時の状態を示す図である。 図４は、開放通路の開放状態を調節する開放状態調節機構の構成図であり、（ａ）は、圧縮機の起動初期の状態、（ｂ）は、圧縮機の稼働中の状態を示す図である。 図５は、各弁の開閉状態、ピストンのストロークを運転状態毎にまとめた比較表である。 図６は、可変容量型圧縮機において従来において提案された構成を示す図である。

以下、この発明の実施形態を添付図面を参照しながら説明する。

図１〜図３において、エンジン等の動力源によってベルト駆動されるクラッチレスタイプの可変容量型圧縮機が示されている。この可変容量型圧縮機は、シリンダブロック１と、このシリンダブロック１のリア側（図中、右側）にバルブプレート２を介して組み付けられたリアヘッド３と、シリンダブロック１のフロント側（図中、左側）を閉塞するように組み付けられて制御圧室４を画成するフロントヘッド５とを有して構成されているもので、これらフロントヘッド５、シリンダブロック１、バルブプレート２、及び、リアヘッド３は、締結ボルト６により軸方向に締結され、圧縮機のハウジングを構成している。

フロントヘッド５とシリンダブロック１とによって画設される制御圧室（クランク室ともいう）４には、一端がフロントヘッド５から突出する駆動軸７が貫通している。この駆動軸７のフロントヘッド５から突出した部分には、ボルト８によって軸方向に取り付けられた中継部材９を介してフロントヘッド５のボス部５ａに回転自在に外嵌される駆動プーリ１０が連結され、車両のエンジンから図示しない駆動ベルトを介して回転動力が伝達されるようになっている。また、この駆動軸７の一端側は、フロントヘッド５との間に設けられたシール部材１１を介してフロントヘッド５との間が気密よく封じられると共にラジアル軸受１２にて回転自在に支持されており、駆動軸７の他端側は、シリンダブロック１の略中央に形成された収容孔１３に収容されたラジアル軸受１４にて回転自在に支持されている。

シリンダブロック１には、前記ラジアル軸受１４が収容される前記収容孔１３と、この収容孔１３を中心とする円周上に等間隔に配された複数のシリンダボア１５とが形成されており、それぞれのシリンダボア１５には、片頭ピストン１６が往復摺動可能に挿入されている。

前記駆動軸７には、制御圧室４において、該駆動軸７と一体に回転するスラストフランジ１７が固装されている。このスラストフランジ１７は、フロントヘッド５の内面に対してスラスト軸受１８を介して回転自在に支持されており、このスラストフランジ１７には、リンク部材１９を介して斜板２０が連結されている。

斜板２０は、駆動軸７上に摺動自在に設けられたヒンジボール２１を中心に傾動可能に設けられているもので、リンク部材１９を介してスラストフランジ１７の回転に同期して一体に回転するようになっている。そして、斜板２０には、その周縁部分に一対のシュー２２を介して片頭ピストン１６の係合部１６ａが係留されている。

したがって、駆動軸７が回転すると、これに伴って斜板２０が回転し、この斜板２０の回転運動がシュー２２を介して片頭ピストン１６の往復直線運動に変換され、シリンダボア１５内において片頭ピストン１６とバルブプレート２との間に形成された圧縮室２３の容積が変更されるようになっている。

前記バルブプレート２には、それぞれのシリンダボア１５に対応して吸入孔３１と吐出孔３２とが形成され、また、リアヘッド３には、圧縮室２３で圧縮される作動流体を収容する吸入室３３と、圧縮室２３で圧縮吐出された作動流体を収容する吐出室３４とが画設されている。吸入室３３は、リアヘッド３の中央部分に形成されており、蒸発器の出口側に通じる図示しない吸入口に連通すると共に図示しない吸入弁によって開閉される前記吸入孔３１を介して圧縮室２３に連通可能となっている。また、吐出室３４は、吸入室３３の周囲に形成されており、図示しない吐出弁によって開閉される前記吐出孔３２を介して圧縮室２３に連通可能になっていると共に、バルブプレート２及びシリンダブロック１に形成された通路２ａ，１ａを介してシリンダブロック１の周壁部に形成された吐出空間３７に連通している。この吐出空間３７は、シリンダブロック１とこれに取り付けられたカバー３８とによって画成され、カバー３８には、凝縮器の入口側に通じる吐出口３９が形成されると共に、凝縮器から吐出空間３７への冷媒の逆流を防ぐ吐出逆止弁３６が設けられている。

この圧縮機の吐出容量は、ピストン１６のストロークによって決定され、このストロークは、駆動軸７と垂直な面に対する斜板２０の傾斜角度によって決定される。斜板２０の傾斜角度は、それぞれのピストン１６に作用する圧縮室２３の圧力（シリンダボア内の圧力）と制御圧室４の圧力との差圧に由来するモーメント、斜板やピストンの慣性力に由来するモーメント、及び、ヒンジボール２１を付勢するデストロークスプリング２４の付勢力に由来するモーメントの総和がゼロとなる角度にてバランスする。これによりピストンストロークが決定されて吐出容量が決定されるようになっている。

すなわち、制御圧室４の圧力が低くなれば、圧縮室２３と制御圧室４との差圧が大きくなるので、斜板２０の傾斜角度を大きくする方向にモーメントが働く。したがって、図２に示されるように、斜板２０の傾斜角度が大きくなると、デストロークスプリング２４からの付勢力に抗してヒンジボール２１がスラストフランジ側へ移動し、ピストン１６のストローク量が大きくなって吐出容量が大きくなる。

これに対して、制御圧室４の圧力が高くなって、圧縮室２３と制御圧室４との差圧が小さくなると、斜板２０の傾斜角度を小さくする方向にモーメントが働く。したがって、図３に示されるように、斜板２０の傾斜角度が小さくなると、ヒンジボール２１がスラストフランジ１７から遠ざかる方向に移動し、ピストン１６のストローク量が小さくなって吐出容量が小さくなる。

そして、本構成例においては、シリンダブロック１、バルブプレート２、及びリアヘッド３に亘って形成された通路１ｂ，２ｂ，３ｂによって吐出室３４と制御圧室４とを連通する給気通路４０が形成され、また、シリンダブロック１に形成された収容孔１３やこれに続いて形成された通路１ｃ、この通路１ｃに連通するバルブプレート２に形成されたオリフィス孔２ｃ、駆動軸７に形成された通路７ｃ、ラジアル軸受１４の隙間などを介して制御圧室４と吸入室３３とを連通する抽気通路４１が形成されている。

また、給気通路４０上には圧力制御弁４２が設けられ、この圧力制御弁４２により吐出室３４から給気通路４０を介して制御圧室４へ流入する冷媒流量を調節し、制御圧室４の圧力を制御するようにしている。
ここで、圧力制御弁４２は、リアヘッド３に形成された装着孔４３に挿着され、吸入圧力が目標値となるよう給気通路４０の開度を調節して制御圧室の圧力を制御すると共に、通電を停止することで給気通路４０を全開状態とし、制御圧室４の圧力を高めて吐出容量を最小にし、また、起動初期においては、通電量を最大（デューティー比を１００％）とすることで給気通路４０を閉状態とし、制御圧室への圧力供給を停止するなどの動作を行う。

したがって、圧縮機が回転駆動している状態で圧力制御弁４２への通電が停止していると、圧縮機の内部に、圧縮室２３から吐出室３４に吐出された冷媒が、吐出室３４から、給気通路４０（途中に圧力制御弁４２あり）、制御圧室４、抽気通路４１、吸入室３３、吸入孔３１、圧縮室２３、吐出孔３２、吐出室３４の順で循環する内部循環経路が形成され、この内部循環経路を循環する冷媒ガスにより、圧縮機内部の摺動部分を潤滑及び冷却するようにしている。

このような圧縮機において、制御圧室４と吸入室３３とを連通する開放通路５０が設けられている。この開放通路５０は、この例では、シリンダブロック１に形成された収容孔１３とオリフィス孔２ｃとを連通する通路１ｃ（抽気通路４１のオリフィス孔２ｃより上流側の部分）に一端が接続され、他端がバルブプレート２を介して吸入室３３に接続されている。
ところで本願発明において制御圧室４とは、駆動軸や斜板を収容する空間のみならず、駆動軸や斜板が収容される空間の圧力がそのまま反映されている空間も含むものであり、この例では、シリンダブロック１に形成された収容孔１３とオリフィス孔２ｃとを連通する通路１ｃも制御圧室４の一部となる。

そして、この開放通路５０には、図４にも示されるように、この通路の開放状態を自動調節する開放状態調節機構が設けられている。
この開放状態調節機構は、開放通路５０上に形成された弁収容室５１と、この弁収容室５１内に設けられた弁体５２と、この弁体５２を押圧するスプリング５３からなるもので、開放通路５０の制御圧室４と弁収容室５１とを連通する部分を上流側開放通路５０ａとし、開放通路５０の弁収容室５１と吸入室３３とを連通する部分を下流側開放通路５０ｂとした場合に、下流側開放通路５０ｂを弁体５２により開閉する構成となっている。具体的には、弁収容室５１は、円柱形状に形成され、この弁収容室５１の軸方向の一端側端部に下流側開放通路５０ｂが開口しており、この下流側開放通路５０ｂの開口５０ｂ−１を、弁体５２の軸方向の一端側端面５２ｂ−１（後述する第１の小径部５２ｂの端面である）で開閉する構成となっている。弁体５２はスプリング５３（付勢手段）によって下流側開放通路５０ｂを開放する方向に付勢されている。この例においては、弁収容室５１は、シリンダブロック１に形成された円筒状の有底孔をバルブプレート２により閉塞することで構成され、このバルブプレート２に形成した弁収容室５１の径より小さい貫通孔により下流側開放通路５０ｂを構成している。

また、弁収容室５１には、給気通路４０の圧力制御弁４２の下流側で分岐した圧力導入通路５４が接続されている（弁収容室５１と給気通路４０の圧力制御弁４２の下流側とは、圧力導入通路５４を介して連通している）。この圧力導入通路５４は、弁収容室５１を略円柱状に形成し、下流側開放通路５０ｂが弁収容室５１の軸方向の一端部に接続されている場合に、弁収容室５１の下流側開放通路５０ｂが接続された端部とは反対側の端部寄りに接続され、前記上流側開放通路５０ａは、弁収容室５１の下流側開放通路５０ｂが接続された端部寄りに接続されている。

弁収容室５１に収容される弁体５２は、下流側開放通路５０ｂを閉鎖する状態において、弁収容室５１の圧力導入通路５４が開口する部位と上流側開放通路５０ａが開口する部位との間に適度な絞りが形成されるような形状となっている。
具体的には、弁体５２は、弁収容室５１の内周面との間に所定の隙間を持たせた状態で内周面に沿って移動する大径部５２ａと、この大径部５２ａに続いて形成されると共に大径部５２ａよりも径が小さく形成され、前記下流側開放通路５０ｂを端面によって開閉する第１の小径部５２ｂと、大径部５２ａの第１の小径部とは反対側に続いて形成されると共に大径部５２ａよりも径が小さく形成された第２の小径部５２ｃと、を有して構成されている。

前記弁収容室５１において、前記圧力導入通路５４が接続している部位は、この圧力導入通路５４を介して導入された圧力が弁体５２に対して下流側開放通路５０ｂを閉鎖する方向に作用する位置であり、弁体５２が下流側開放通路５０ｂから最も離れた位置にいる状態において、大径部５２ａに対して下流側開放通路５０ｂ（第１の小径部５２ｂ）とは反対側となる部位である。この例では、弁体５２が弁収容室５１内にて下流側開放通路５０ｂから最も離れた位置にある状態において、弁体５２の第２の小径部５２ｃの周面と対峙する弁収容室５１の周面に、圧力導入通路５４が接続するように構成されている。

また、前記弁収容室５１において、前記上流側開放通路５０ａが接続している部位は、弁体５２が下流側開放通路５０ｂに最も接近した状態において（弁体５２が下流側開放通路５０ｂを閉塞した状態において）、大径部５２ａに対して下流側開放通路５０ｂ（第１の小径部５２ｂ）と同じ側となる領域であり、この例では、弁体５２が弁収容室５１内にて下流側開放通路５０ｂに最も接近した位置にある状態において、弁体５２の第１の小径部５２ｂの周面と対峙する弁収容室５１の周面に、上流側開放通路５０ａが接続するように構成されている。

また、給気通路４０の圧力導入通路５４が分岐している箇所の下流側には、昇圧手段としての第１の逆止弁６０が設けられている。この第１の逆止弁６０は、給気通路４０の上流側から下流側への流れのみを許容するもので、給気通路４０上に設けられた弁体収容部６０ａにボール状弁体６０ｂを収容し、このボール状弁体６０ｂを弁体収容部６０ａの上流側に設けられた着座面６０ｃに下流側から着座可能とし、このボール状弁体６０ｂを所定の開弁圧を有するように着座面６０ｃに向かって下流側からスプリング６０ｄによって付勢するようにしている。

さらに、上流側開放通路５０ａには、制御圧室４（シリンダブロック１に形成された通路１ｃ）から弁収容室５１への流体の流れのみを許容する第２の逆止弁７０が設けられている。
この第２の逆止弁７０は、上流側開放通路５０ａ上に設けられた弁体収容部７０ａにボール状弁体７０ｂを収容し、このボール状弁体７０ｂを弁体収容部７０ａの制御圧室側に設けられた着座面７０ｃに弁収容室側から着座可能としているもので、制御圧室４と弁収容室５１との圧力差により上流側開放通路５０を開閉するようにしている。

なお、上述した例では、上流側開放通路５０ａや給気通路４０上に設けられる逆止弁（第１の逆止弁６０、第２の逆止弁７０）としてボール状弁体を用いた例を示したが、これに限定されるものではない。

以上の構成において、圧縮機が長時間停止している状態（エンジン停止時）においては、吐出室３４の圧力Ｐｄ、制御圧室４の圧力Ｐｃ、及び吸入室３３の圧力Ｐｓは、ほぼ等しくなっており、制御圧室４には液化した冷媒が停留している。また、圧力制御弁４２は、通電が停止していることから全開状態となっているので、抽気通路４１の中間領域Ｋ（給気通路４１の圧力制御弁４２と第１の逆止弁６０との間の領域）の圧力（制御弁下流圧Ｐｋ）も吸入室３３の圧力Ｐｓとほぼ等しくなっている。この状態においては、図１に示されるように、斜板２０は、デストロークスプリング２４の付勢力により駆動軸７と垂直な面に対する傾斜角度が最も小さくなるように付勢され、図５の「エンジン停止時」にも示されるように、第１の逆止弁６０は、スプリング６０ｄの付勢力により閉状態であり、弁体５２は、スプリング５３の付勢力により開状態であり、第２の逆止弁７０は開状態であり、吐出逆止弁３６は閉状態である。

この状態から車両のエンジンを始動すると、圧力制御弁４２への通電が停止された状態であっても、エンジンの回転動力が駆動ベルトを介してコンプレッサの駆動プーリ１０に伝えられ、コンプレッサの駆動軸７が回転されることにより、ピストン１６は最少ストロークでシリンダボア１５内を往復運動する。これにより、コンプレッサの内部を循環する程度の量の冷媒が吐出室３４に吐出されるが、吐出空間３７に設けた吐出逆止弁３６を押し開くまでの量ではなく、外部冷凍サイクルに対して冷媒は供給されない。

その後、車両の空調装置のスイッチがＯＮとなり、圧力制御弁４２への通電が開始され、給気通路４０が閉状態（圧力制御弁４２が閉状態）になると、吐出室３４から制御圧室４への圧力供給がなくなり、その分、吐出室３４の圧力Ｐｄが高められる。この際、制御圧室４は、給気通路４０を介して吐出室３４から圧力は供給されなくなるが、制御圧室４に溜まった液冷媒が気化され続けるので、制御圧室４の圧力は低下されずに維持された状態となる。

したがって、空調装置および圧縮機の起動初期においては、給気通路４０の圧力制御弁４２と昇圧手段（第１の逆止弁６０）との間の中間領域Ｋの圧力（制御弁下流圧Ｐｋ）は、吸入室３３の圧力Ｐｓとほぼ等しく、制御圧室４の圧力Ｐｃよりも低い状態である。その結果、圧力制御弁４２の下流側の圧力（制御弁下流圧Ｐｋ）と吸入室３３の圧力（Ｐｓ）との差は小さいので、図４（ａ）及び図５の「起動初期（液冷媒寝込み時）」に示されるように、弁体５２は、スプリング５３の付勢力によって下流側開放通路５０ｂを開状態とする位置に維持され、また、制御圧室４の圧力Ｐｃは制御弁下流圧Ｐｋよりも高くなるため、昇圧手段を構成する第１の逆止弁６０は閉状態となり（ボール状弁体６０ｂが給気通路４０上に設けられた着座面６０ｃに当接した状態となり）、制御圧室４の冷媒が圧力導入通路５４を介して弁収容室５１に逆流しないようになる。
また、制御圧室４の圧力Ｐｃは、吸入室３３の圧力Ｐｓより高いので、第２の逆止弁７０は開状態となり（ボール状弁体７０ｂが上流側開放通路５０ａ上に設けられた着座面７０ｃから離反した状態となり）、制御圧室４の気化冷媒は上流側開放通路５０ａを通って弁収容室５１へ流れ、この弁収容室５１から吸入室３３へ流出される。

このように、制御圧室４に溜まっている液冷媒が気化している最中においては、オリフィス孔２ｃを介して流れる従来の抽気通路４１に加えて、気化冷媒が開放通路５０を介して吸入室３３へ流出され続けるので、制御圧室４の冷媒を抽気通路４１と開放通路５０の２系統を介して吸入室３３に速やかに逃がすことが可能となり、制御圧室４の圧力を早期に低下させ（制御圧室に溜まっていた液冷媒が全て気化して吸入室に排出されるまでの時間を短くして、吐出容量制御が行えるまでの時間が長くなる不都合を回避でき）、斜板２０の傾斜角を速やかに増大して吐出容量を増大させることが可能となる（図２）。

制御圧室４に溜まっていた液冷媒が全て気化して吸入室３３に排出され、圧縮機が最大容量での運転に移行することにより、吐出逆止弁３６は開状態となって外部冷凍サイクルに十分な冷媒が供給され（図５の「最大容量運転時」参照）、徐々に冷凍サイクルの蒸発器の温度が低下し、吸入室３３の圧力Ｐｓが低下してくる。そして蒸発器での冷凍能力が十分な値に達すると、圧力制御弁４２の通電量が調節されて給気通路４０が開かれ（圧力制御弁４２が開かれ）、吐出室３４の高圧ガスが給気通路４０を介して制御圧室４に供給される。

この際、給気通路４０の制御弁の下流には、昇圧手段（第１の逆止弁６０）が設けられているため、冷媒がこの昇圧手段を通過する際の通路抵抗を利用して、制御弁下流圧Ｐｋを速やかに上昇させ、これにより、弁収容室５１に収容された弁体５２に対して制御圧室４の圧力Ｐｃよりも高い圧力を付与することが可能となる。本例では、前述の通り、昇圧手段は、所定の開弁圧を有する第１の逆止弁６０にて構成されており、これにより、給気通路４０を通過する冷媒ガスの量にかかわらず、昇圧手段の前後に所定の圧力差を発生させることが可能となる。
そして、圧力導入通路５４を介して弁収容室５１へ導入される制御弁下流圧Ｐｋと吸入室３３の圧力Ｐｓとの差がスプリング５３の付勢力よりも大きくなると、図４（ｂ）及び図５の「中間ストローク（吐出容量制御運転）時」に示されるように、弁体５２は、スプリング５３のバネ力に抗して下流側開放通路５０ｂを閉鎖する方向に移動し、下流側開放通路５０ｂを閉状態とする。

それと同時に圧力導入通路５４を介して弁収容室５１へ流入した冷媒は、弁収容室５１の内壁と弁体５２の大径部５２ａとの間の隙間を通って上流側開放通路５０ａを介して制御圧室４に流れようとするが、上流側開放通路５０ａには、制御圧室４から弁収容室５１への流体の流れのみを許容する第２の逆止弁７０が設けられているため、第２の逆止弁７０は閉状態となり、上流側開放通路５０ａを介した制御圧室４への冷媒の流れを阻止する。

したがって、制御圧室４の冷媒は、従来の抽気通路４１を介してのみ吸入室３３へ排出され、制御圧室４から吸入室３３へ導出される冷媒量が大幅に減少した状態で給気通路４０を介して高圧ガスが制御圧室４に供給されるので、制御圧室４の圧力Ｐｃは速やかに上昇し、斜板２０の傾斜角が速やかに減少して吐出容量は小さくなる（図３）。

ここで、この例では、圧力導入通路５４を、弁体５２が下流側開放通路５０ｂから最も遠ざかった状態において、大径部５２ａに対して下流側開放通路５０ｂ（第１の小径部５２ｂ）とは反対側となる弁収容室５１の部位に接続しているので、圧力導入通路５４を介して弁収容室５１に導入された冷媒を、大径部５２ａの周面と弁収容室５１の内壁との間の隙間を通過するときに減圧させることができ、これにより弁体５２の軸方向一端側に作用する圧力と軸方向他端側に作用する圧力に差を生じさせて、弁体５２をスプリング５３の付勢力に抗して下流側開放通路５０ｂを閉鎖する方向に押圧力を付与することが可能となる。

また、上流側開放通路５０ａを、弁体５２が下流側開放通路５０ｂに最も接近した状態（弁体５２によって下流側開放通路５０ｂを閉塞した状態）において、大径部５２ａよりも下流側開放通路側となる部位に接続しているので、上流側開放通路５０ａを介して弁収容室５１に流入した制御圧室４の冷媒圧力Ｐｃを大径部の下流側（第１の小径部５２ｂが設けられている側の端面）に確実に付与することができ、また、大径部５２ａの周面によって開放通路５０が塞がれることがないので、弁体５２の位置に拘らず開放通路５０の通路抵抗の増大を避けることが可能となる。

なお、最大容量運転時又は吐出容量制御運転時からアイドル状態になった場合には、図５の「アイドル時（クラッチレスoff運転）」に示されるように、圧縮機の吐出容量を最小にするために、圧力制御弁４２を全開として給気通路４０を介して吐出室３４から高圧冷媒を制御圧室４に供給し、ピストンストロークを最小にする。このような場合には、圧力導入通路５４を介して給気通路４０から高圧ガスが弁収容室５１にも供給されるので、弁体５２は即座に閉となり、制御圧室４の圧力Ｐｃは速やかに上昇し、斜板２０の傾斜角が速やかに減少して吐出容量は小さくなる。

このように、給気通路４０の圧力制御弁４２の下流側の圧力（制御弁下流圧Ｐｋ）に基づいて弁収容室５１内の弁体を開閉制御するようにしたので、脈動が多い吐出室３４の圧力に基づいて弁収容室内の弁体を開閉制御する場合と比べて、弁収容室内の弁体をより着実に作動させることが可能となる。

また、弁体５２をスプール弁のような構成にしなくても、弁体５２によって下流側開放通路５０ｂが閉状態となった際には、第２の逆止弁７０によって弁収容室５１から制御圧室４への冷媒の流れを阻止できるので、給気通路を介して制御圧室に供給される冷媒の量が減少する不都合がなくなり、制御圧室内の摺動部品の潤滑を確保することができる。

さらに、上記構成においては、弁体５２としてスプール弁を避けることが可能となるので、弁体５２と弁収容室５１との間の厳格なクリアランス管理が不要となり、また、冷媒中のコンタミ等が弁体の動きに影響を与えることがなくなる。

なお、その後、圧縮機の吐出容量を最大とする要請があった場合、圧力制御弁４２への通電量が増加されて給気通路４０が閉じられ、吐出室３４から圧力制御弁４２を介して制御圧室４への圧力供給がなくなる。給気通路４０の中間領域Ｋの圧力（制御弁下流圧Ｐｋ）は、制御圧室４の圧力Ｐｃより低くなるので、第１の逆止弁６０のボール状弁体６０ｂは、着座面６０ｃに当接して給気通路４０は閉塞した状態となる。中間領域Ｋ（圧力制御弁４２の下流と昇圧手段の上流の間）には、吐出室３４からの圧力供給も、制御圧室４からの逆流もなくなるので、中間領域Ｋの圧力（制御弁下流圧Ｐｋ）は速やかに低下し、圧力導入通路５４を介して弁収容室５１に導入される圧力も低下することとなる。これにより、弁体５２は、図４（ａ）に示されるように、スプリング５３のバネ力により下流側開放通路５０ｂを開状態とする位置へ移動する。また、弁収容室５１の圧力は制御圧室４の圧力Ｐｃよりも低くなるので、第２の逆止弁７０は開状態となる。
したがって、制御圧室４の冷媒は、上流側開放通路５０ａ、弁収容室５１、下流側開放通路５０ｂを介して吸入室３３へ流出されるので、制御圧室４の圧力は速やかに低下し、吐出容量は最大状態となる。

なお、圧力導入通路５４の弁収容室５１への開口する部位は、弁収容室５１へ導入される制御弁下流圧Ｐｋが弁体５２に対して下流側開放通路５０ｂを閉鎖する方向に作用する構成であれば足りるので、図４に示す構成例に限定されるものではない。
また、上述の例では、給気通路４０の圧力導入通路５４が分岐している箇所より下流側に昇圧手段としての第１の逆止弁６０を設けた構成を示したが、昇圧手段をオリフィス孔によって代用するようにしても、また、昇圧手段を割愛するようにしてもよい。

４ 制御圧室
７ 駆動軸
２０ 斜板
２３ 圧縮室
３３ 吸入室
３４ 吐出室
４０ 給気通路
４１ 抽気通路
４２ 圧力制御弁
５０ 開放通路
５０ａ 上流側開放通路
５０ｂ 下流側開放通路
５１ 弁収容室
５２ 弁体
５２ａ 大径部
５２ｂ 小径部
５３ スプリング（付勢手段）
５４ 圧力導入通路
６０ 第１の逆止弁
７０ 第２の逆止弁

Claims (6)

1. 作動流体を圧縮する圧縮室と、この圧縮室で圧縮される作動流体を収容する吸入室と、前記圧縮室で圧縮され吐出された作動流体を収容する吐出室と、駆動軸が貫通されると共にこの駆動軸の回転に伴って回転する斜板を収容する制御圧室と、前記吐出室と前記制御圧室とを連通する給気通路と、前記制御圧室と前記吸入室とを常時連通する抽気通路と、前記給気通路の開度を調節する制御弁とを備え、
   前記制御圧室の圧力を調節することによって吐出容量を可変する可変容量型圧縮機において、
   前記制御圧室と前記吸入室とを連通する開放通路と、
   この開放通路上に形成された弁収容室と、を備え、
   前記開放通路は、前記制御圧室と前記弁収容室とを連通する上流側開放通路と、前記収容室の軸方向の一端に開口するように設けられ、前記弁収容室と前記吸入室とを連通する下流側開放通路と、を有して構成され、
   前記弁収容室に収容され、前記下流側開放通路の開口を軸方向の一端側端面で開閉する弁体と、
   前記弁体を前記下流側開放通路の開方向に付勢する付勢手段と、
   前記給気通路の前記制御弁の下流側から分岐し、前記弁収容室のうち、この弁収容室に収容された前記弁体に対して前記下流側開放通路とは反対側の領域に連通する圧力導入通路と、
   を具備することを特徴とする可変容量型圧縮機。
2. 前記給気通路の前記圧力導入通路が分岐している箇所より下流側には、昇圧手段が設けられていることを特徴とする請求項１記載の可変容量型圧縮機。
3. 前記昇圧手段は、前記給気通路の上流側から下流側への流れのみを許容する第１の逆止弁により構成されることを特徴とする請求項２記載の可変容量型圧縮機。
4. 前記弁体は、前記弁収容室の内周面に沿って移動する大径部と、前記大径部よりも径が小さく形成され、前記下流側開放通路を開閉する小径部とを有して構成され、
   前記圧力導入通路が前記弁収容室と接続する部位は、前記弁体が前記下流側開放通路から最も離れた状態において、前記大径部に対して前記下流側開放通路とは反対側の領域に位置していることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の可変容量型圧縮機。
5. 前記上流側開放通路が前記弁収容室と接続する部位は、前記弁体が前記下流側開放通路に最も接近した状態において、前記大径部よりも前記下流側開放通路側に位置していることを特徴とする請求項４記載の可変容量型圧縮機。
6. 前記上流側開放通路上に設けられ、前記制御圧室から前記弁収容室への流体の流れのみを許容する第２の逆止弁をさらに具備することを特徴とする請求項１〜５記載の可変容量側圧縮機。
   

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