WO1994011636A1 - Rocking swash plate type variable capacity compressor - Google Patents

Description

明細書 摇動斜板式可変容量圧縮機 技術分野

この発明は冷媒ガスの圧縮等に使用される揺動斜板式可変容量圧縮機に関する ものである。 背景技術

車輛空調用の圧縮機ではクランク室内に摇動斜板を採用したものがある。 この 圧縮機では、 吸入圧力と吐出圧力の双方に応答し、 クランク室圧力を吸入圧力に 対して制御して揺動斜板の傾斜角を変化させ、 圧縮機の吐出容量を増减させるも のがある。

上記の圧縮機として、 例えば米国特許第 4 , 428 , 718号に示すものがある。 この圧 縮機は室温の低下による冷房負荷の低下、 髙速回転による吸入圧力の低下に伴う 吸入圧力と大気圧とのバランス変動に従い、 ベローズが延びて弁機構を作動し吸 入室とクランク室間の笫 2の通路の面積を減少させるようになつている。 又、 吐 出室とクランク室間の第 1の通路を別の弁機構により開放することにより、 クラ ンク室圧力を高めて同クランク室圧力と吸入圧力の差圧を増大させる。 これによ り、 ピストン背面に作用する圧力を増加させ、 ピストンのストロークを減少させ る。 よって、 摇動斜板の傾斜角が減少され吸入圧力の低下が防されると共にに圧 縮機の容量が減少される。

上記の圧縮機においては、 吐出室とクランク室は第 1の通路によつて連通され る。 また、 クランク室から吸入室に冷媒ガスを導く第 2の通路が延びている。 こ のため、 吐出室から第 1の通路を通してクランク室へ供給された冷媒ガスは、 ク ランク室内で循漯した後、 クランク室から第 2の通路を通して吸入室へ導かれる。 この時、 クランク室內を通過する冷媒ガスに伴いミスト状の潤滑油が吸入室内へ 流出する。 この素通りする冷媒ガスによりクランク室内での潤滑油の滞留量が低 減し、 摇動斜板等のクランク室内の部位の駆動部はの潤滑油の不足により摩損す ることがある。

又、 圧縮機外へ流出した潤滑油により凝縮器及び蒸発器での熱交換率が低下し、 冷房効率の低下を招来するという問題があった。

この発明の目的は、 クランク室内における潤滑油を確保して內部機構の高い耐 久性を維持することができる揺動斜板式可変圧縮機を提供することにある。

この発明の別の目的は、 優れた冷房効率を備えた揺動斜板式可変容量圧縮機を 提供することにある。

発明の開示

この発明は、 クランク室内に配置した揺動斜板の傾斜角を、 同クランク室及び ガス吸入室内の差圧に応じて調整し、 揺動斜板の傾斜角に応じたス卜ロークで往 復動するピストンによりガス吸入室から圧縮室に供給されるガスを圧縮してガス 吐出室から吐出されるガスの容量を制御する可変容量圧箱機にあって、 ガス吐出 室とガス吸入室とを連通する連通路と、 この連通路から分岐され、 クランク室に 連通される分岐路と、 連通路に配置されて連通路を開閉し、 クランク室內の圧力 を変更する開閉手段とを設けたものである。

上記の構成においては、 クランク室内の圧力変更の必要が生じると、 開閉手段 により連通路が開閉される。 これにより、 クランク室内の圧力の変更に基づき、 揺動斜板の傾斜角が調整される。 従って、 ピストンの往復動のストロークが変化 されて圧縮機の吐出容量が好適値に保たれる。

図面の簡単な説明

図 1はこの発明の第 1実施例における圧縮機の流路切替え弁を示す縦断面図で ある。

図 2は圧縮機全体を示す縱断面図である。 図 3は吐出室、 クランク室、 吸入室及び流路切替え弁の関係を示すブロック回 路図である。

図 4はこの発明の第 2実施例における吐出室、 クランク室、 吸入室及び開閉弁 の関係を示すブロック図である。

図 5は同じく第 2実施例における開閉弁の縦断面図である。

図 6はこの発明の別の実施例を示す開閉弁の縱断面図である。

発明を実施するための最良の形態

以下、 この発明を具体化した第 1実施例を図 1〜図 3に基づいて説明する。 図 2に示すようにシリンダブロック 1の前端部にはフロントハウジング 2が固 定されている。 シリンダブロック 1の後端にはバルブプレート 3を介してリャハ ウジング 4が固定されている。 リャハウジング 4内には吸入室 4 a及び吐出室 4 bが形成されている。 シリンダブ口ック 1にはシリンダポア 1 aが形成され、 シ リンダポア 1 a内には後記ビストン 2 1の移動により容積が変化される圧縮室 1 8が形成ざれている。 バルブプレート 3には吸入室 4 aから圧縮室 1 8に冷媒ガ スを吸入し得る吸入弁機構 5が設けられている。 さらに、 バルブプレート 3には シリンダボア 1 a内で圧縮された冷媒ガスを吐出室 4 bに吐出し得る吐出弁機構 6が設けられている。

シリンダブ口ック 1及びフロントハウジング 2の中心部には回転軸 7がペアリ ング 8により支持されている。 この回転軸 7の中間部には駆動機構を構成する回 転駆動体 9が外嵌固定され、 その外周にはアーム 1 0がー体的に形成されている。 ァ一ム 1 0には斜状に延びる長孔 1 0 aが形成されるとともに、 ラグプレート 1 2にはピン 1 1が一体的に形成され、 ピン 1 1が長孔 1 0 a内に嵌められること によりラグプレート 1 2がアーム 1 0に連結されている このラグプレート 1 2 のボス部 1 2 aには揺動斜板 1 3が相対回転可能に連結されている。 揺動斜板 1 3にはシリンダブ口ック 1及びフロントハウジング 2に固定した回転防止口ッド 1 4が連結されて、 揺動斜板 1 3の回転が防止され、 前後方向への傾動のみ可能 に支持されている。 回転軸 7上にはスライダー 1 5が軸線方向へ往復動可能に支持され、 該スライ ダ一 1 5は連結ピン 1 6によりラグプレート 1 2のボス部 1 2 aに連結されてい る。 スライダー 1 5は回転軸 7上に装設したパネ 1 7により常には揺動斜扳 1 3 及びラグプレート 1 2を傾斜角が最大となる位置に付勢されている。 摇動斜板 1 3はシリンダボア ί a内に収容した複数のピストン 2 1に対してビストン口ッド 2 2を介して連結されている。

従って、 エンジンの動力により回転軸 7が回転されて回転駆動体 9及びラグプ レート 1 2が一体となって回転されると、 摇動斜板 1 3が非回転状想で前後方向 に揺動され、 ピストンロッド 2 2を介してビストン 2 1がシリンダボア 1 a内で 往復動される。 このため吸入室 4 aから吸入した冷媒ガスが、 シリンダポア l a 内の圧縮室 1 8で圧縮された後、 吐出室 4 bへ吐出される。 この圧縮時には図 3 で略しするように、 ビストン 2 1の外周面とシリンダボア 1 aの内周面との間か ら漏洩するブローバイガスによりクランク室 2 a内の圧力 P cが増大するが、 こ れは次に述べる容量制御機構 Kによって調整される。

容量制御機構 Kについて説明する。 吐出室 4 bと吸入室 4 aとは、 リャハウジ ング 4に形成した連通路 2 3により連通され、 その途中には開閉弁 2 5と絞り O が設けられている。 開閉弁 2 5は吸入室 4 a內の圧力 P sに応じて吐出室 4 bと クランク室 2 aとを連通又は遮断する。 又、 絞り Oはクランク室 2 a内に進入し たブローバイガスを吸入室 4 aに逃がすのに必要な通路断面積に設定されている。 開閉弁 2 5と絞り Oとの間の連通路 2 3の中間点 Eと、 クランク室 2 aは一つの 分岐路 2 4により連通されている。 この実施例では中間点 Eの上流側の連通路を 2 3 A、 下流側の連通路を 2 3 Bとする。

開閉弁 2 5の構成を図 1に基づいて説明する。 リャハウジング 4の取付孔 4 c 内に配置したバルブ本体 2 6には弁座 2 7が形成されている。 弁座 2 9内に配置 された球状の弁体 2 8が付勢パネ 3 0により常には弁座 2 7に当接され、 連通路 2 3 Aが閉鎖されている。 なお、 3 1は固定パネ受け、 3 2は可動バネ受けであ る。 又、 バルブ本体 2 6の下部の挿通孔 2 6 aには作動口 ド 3 3が挿入され、 同口ッド 3 3は弁体 2 8を押上げ可能になっている。 この作動口ッド 3 3の下端 部は本体 2 6の下部に設けたダイヤフラム 3 4の上面にバネ受け 3 5を介して当 接されている。 本体 2 6及びパネ受け 3 5内に介在されたパネ 3 6により作動口 ッド 3 3は下方、 つまり弁体 2 8から離向する方向に付勢されている。 ダイヤフ ラム 3 4の上方に形成した感圧室 3 7は通路 3 8により吸入室 4 aに連通されて レヽる。

ダイヤフラム 3 4の下方には定圧室 3 9 aを形成する収納ケース 3 9が固定さ れている。 この定圧室 3 9 a内において、 固定バネ受け 4 1及び可動バネ受け 4 2間に介在された圧縮パネ 4 0はダイヤフラム 3 4に対して上方への力を加える。 この圧縮バネ 4 0の力はパネ 3 0 , 3 6の総合力よりは小さくなつており、 ダイ ャフラム 3 4は常には最下方位置に保持されている。 感圧室 3 7の吸入圧力 P s が低下した場合にダイヤフラム 3 4がパネ 4 0の力により他のパネ 3 0 , 3 6の 力に抗して上方へ移動されて、 作動ロッド 3 3により弁体 2 8が連通路 2 3 Aを 開放する方向へ移動される。

次に、 上記のように構成し 摇動斜板式可変容量圧縮機についてその作用を説 明する。

図 1において圧縮機は停止状想にあり、 吸入室 4 &の圧カ？ 3、 吐出室 4 の 圧力 P d、 及びクランク室 2 aの圧力 P cが同一値に保持されている。 よって、 パネ 3 0， 3 6 , 4 0の力が均衡を保って、 開閉弁 2 5の弁体 2 8は弁座 2 8に 当接して、 上流側の連通路 2 3 Aを閉鎖している。

この状態で圧箱機が起動されて、 回転軸 7により回転駆動体 9及びラグブレー 卜 1 2が回転されて斜板 1 3が摇転されると、 ピストンロッ ド 2 2を介してビス トン 2 1がシリンダボア 1 a内で往復動される。 よって、 吸入室 4 aからシリン ダポア 1 a内の圧縮室 1 8に吸入された冷媒ガスが圧縮されて、 吐出室 4 bに吐 出される。 . ' ' .

圧縮機の運転初期においては、 車室内の温度が髙く冷房熱負荷が高いため、 吸 入圧力 P sも高い。 従って、 感圧室 3 7には通路 3 8を通して高い吸入圧力 P s が作用するので、 弁体 2 8は上流側連通路 2 3 Aを閉鎖状態に保持する。

又、 シリンダボア 1 a内の圧縮室 1 8からクランク室 2 aに進入するブローバ ィガスは、 クランク室 2 aの圧力 P cを増大する方向に作用する。 しかし、 この ガスはクランク室 2 aから分岐通路 2 4及び下流側の速通路 2 3 B途中の絞り 0 を通して吸入室 4 aへ流れるので， クランク室圧力 P cと吸入圧力 P sの差圧△ P c sは変化せず、 このため揺動斜板 1 3の傾斜角が最大の大容量状態で蓮転が 継続される。

圧縮機の運転が継続されて、 車室内の温度が低下して、 冷房負荷が低下すると、 蒸発器上から膨張される冷媒ガスの圧力が低下して、 吸入圧力 P sが低下するの で、 流路切換弁 2 5の感圧室 3 7の圧力が低下する。 このため、 パネ 4 0により 作動口ッド 3 3が上方に移動されて、 弁体 2 8が上流側連通路 2 3 Aを開放する。 すると、 吐出室 4 bから高圧の冷媒ガスが上流側連通路 2 3 A及び分岐通路 2 4 を介してクランク室 2 aに供給される。 このとき、 絞り Oの作用により、 吸入室 4 aに髙圧冷媒ガスが流入することが阻止される。

この結果， クランク室圧力 P cが上昇して、 各ピストン 2 1の前面及び後面に それぞれ作用するクランク室圧力 P cと吸入圧力 P sとの差圧 Δ Ρ c sが増大さ れる。 このため、 ピストン 2 1のストロークが減少され、 揺動斜板 1 3は図 2に おいて連結ビン 1 1を中心として傾斜角を減少する方向に曲げモーメントを受け る。 従って、 冷媒ガスの吐出量が減少される。 よって、 室內温度、 即ち冷房負荷 に応じて冷房能力が低下し、 吸入圧力 P sが再び上昇するように制御される。 又、 流路切換弁 2 5の弁体 2 8が開放された状態では、 吐出室 4 bから下流側 連通路 2 3 A及び分岐通路 2 4を通してクランク室 2 aに冷媒ガスが供給される。 しかし、 図 3において概念的に示すように、 この冷媒ガスは単一の分岐通路 2 4 のみによりクランク室 2 aに出入りする。 なお、 冷媒ガスは下流側通路 2 3 に 設けた絞り Oのため、 吸入室 4 aに進入することなく、 分岐通路 2 4に流れる。 本実施例においては、 冷媒ガスがクランク室 2 a内に進入した後、 別の通路か ら吸入室 4 aに排出される従来品と比較して、 クランク室 2 a内への冷媒ガスの 還流を生じることはない。 従って、 冷媒ガスの還流にと共にクランク室 2 a內か ら吸入室 4 aへ潤滑油が流出することが抑制される。 このため、 圧縮機における 潤滑性能を向上させることができる。

次に、 この発明の第 2の実施例を図 4 , 5に基づいて説明する。

この第 2実施例においては図 4に示すように上流側の連通路 2 3 Aに絞り O a を設け、 下流側の連通路 2 3 Bの途中に開閉弁 4 5を介在している。 この開閉弁 4 5は図 5に示すように、 ケ一シング 4 6内に下流側連通路 2 3 Bを閉鎖する球 状弁体 4 7を有し、 常には弁座 4 8を開放するようにパネ 4 0により付勢されて いる。 なお、 この第 2実施例において第 1実施例と同様の機能を有する部材につ いては、 同一の符号を付している。

従って、 第 2実施例では圧縮機の大容量運転状態では、 クランク室 2 aには圧 縮室 1 8からのブローバイガスの他、 吐出室 4 bから上流側の連通路 2 3 Aと絞 り O aを通して冷媒ガスが供給される。 そして、 クランク室圧力 P c内の圧力が 徐々に上昇して設定値になると、 クランク室 2 a内の余剰圧力に相当する量の冷 媒ガスが連通路 2 3から開閉弁 4 5内に進入する。 この冷媒ガスの圧力により、 弁体 4 7が下流側の連通路 2 3 Bを開放して、 吸入室 4 a内に吸収される。 この ため、 クランク室 2 aの圧力 P cが低下して所定値に保持される。 なお、 吐出室 4 b内の高圧冷媒ガスは絞り O aの作用により連通路 2 3内に達することなく、 クランク室 2 aから流れる比較的低圧の冷媒ガスのみが連通路 2 3を経て吸入室 4 a内に達する。

又、 冷房負荷の低下により吸入圧力 P sが低下すると、 弁体 4 7がバネ 4 0に て下流側の連通路 2 3 Bを閉鎖する方向に移動される。 このため、 クランク室 2 a内から吸入室 4 aへの冷媒ガスの排出が停止され、 圧縮室 1 8からブローパイ ガスが、 吐出室 4 bから上流側の連通路 2 3 A、 絞り 0、 分岐通路 2 4を介して 冷媒ガスがクランク室 2 aに供給される。 よって、 クランク室圧力 P cが前述し た設定値を超えて上昇し、 クランク室圧力 P cと吸入圧力 P sの差圧 Δ P CSが大 きくなる。 これにより、 ピストン 2 1のストロークが减少して、 圧縮機の吐出容 量が冷房負荷の低減に応じて低減される。

この実施例においても、 一つの通路 2 4のみによってクランク室 2 a内への冷 媒ガスの供給及びクランク室 2 aから冷媒ガスの排出が行われるため、 クランク 室 2 a内での冷媒ガスの還流が抑制され、 潤滑油の排出が抑制される。

なお、 この発明は両実施例に限定されるものではなく、 次のように具体化する こともできる。

( 1 ) 図 6に示すように、 第 1実施例の開閉弁 2 5の本体 2 6に対し、 絞り O を兼用する下流側の連通路 2 3 Bを通路 3 8を介して吸入室 4 aと連通するよう に形成する。 この場合にもクランク室 2 aへの冷媒ガスの供給によりクランク室 内でガス流が発生することはない。 クランク室内での駆動機構の摺動面の潤滑性 を向上することができる。 又、 この実施例では下流側の連通路 2 3 Bい絞りを兼 用させることにより加工が容易となる。

( 2 ) 実施例では絞りとして連通路内に絞り Oを採用したが、 所定の絞り作用 が得られるよう連通路の径の大きさを設定し、 連通路自体に絞り効果を持たせる。

( 3 ) ダイヤフラム 3 4に代えてベローズ （図示略） を使用する。

Claims

請求の範囲

1. クランク室 （2 a) 内に配置した摇動斜板 （13) の傾斜角を、 同クランク 室 （2 a) 及びガス吸入室 （4 a) 内の差圧に応じて調整し、 前記摇動斜板 （1 3) の傾斜角に応じたスト π—クで往復動するピストン （21) によりガス吸入 室 （4 a) から圧縮室 （18) に供給されるガスを圧縮してガス吐出室 （4 b) から吐出されるガスの容量を制御する揺動斜板式可変容量圧縮機において、 前記ガス吐出室 （4 b) とガス吸入室 （4 a) とを連通する連通路 （23) と、 前記連通路 （23) から分岐され、 クランク室 （2 a) に連通される分岐路 (24) と、

前記連通路 （23) に配置されて連通路 （23) を開閉し、 前記クランク室 (2 a) 内の圧力を変更する開閉手段 （25, 45) と

を設けてなる揺動斜板式可変容量圧縮機。

2. 前記開閉手段 （25) は連通路 （23) において分岐路 （24) の分岐され る箇所とガス吐出室 （4 b) との間に配置されたものである請求の範囲第 1項に 記載の揺動斜板式可変容量圧縮機。

3. 前記開閉手段はガス吸入室 （4 a) 内の圧力の低下に伴ってガス吐出室 （4 b) とクランク室 （2 a) とを連通させる開閉弁 （25) である請求の範囲第 2 項に記載の揺動斜板式可変容量圧縮機。

4. 前記連通路 （23) において分岐路 （24) が分岐される箇所より下流側に、 ガス吐出室 （4 b) からクランク室 （2 a) へ流れるガスがガス吸入室 （4 a) へ進入することを阻止する絞り （0) を設けてなる請求の範囲第 2項に記載の揺 動斜板式可変容量圧縮機。

5. 前記開閉手段 （25) は連通路 （23) において分岐路 （24) の分岐され る箇所とガス吸入室 （4 a) との間に配置されたものである請求の範囲第 1項に 記載の摇動斜板式可変容量圧縮機。

6. 前記開閉手段はクランク室 （2 a) 内の圧力の上昇に伴ってガス吸入室 （4 a) とクランク室 （2 a) とを連通させる開閉弁 （45) である請求の範囲第 5 項に記載の摇動斜板式可変容量圧縮機。

7. 前記クランク室 （2 a) 内の圧力が所定値を越えたとき、 同クランク室 （2 a) 室内において余剰圧力に相当する量のガスを開閉弁 （45) を介してガス吸 入室 （4 a) 内に吸収させる請求の範囲第 6項に記載の揺動斜扳式可変容量圧縮 機。

8. 前記連通路 （23) において開閉弁 （25 a) より上流側に、 クランク室 (2 a) からガス吸入室 （4 a) へ流れるガスがガス吐出入室 （4 b) に進入す ることを阻止する絞り （Oa) を設けてなる請求の範囲第 5項に記載の摇動斜板 式可変容量圧縮機。

9. 前記ガスは冷媒ガスであり、 車両に搭載される請求の範囲第 1項乃至第 8項 のいずれか 1項に記載の揺動斜板式可変容量圧縮機。