JPH11324910A - 可変容量圧縮機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】いかなる容量制御弁にも適応しうる導圧通路構
成によって生産性の向上を図る。 【解決手段】ハウジング３内の吐出領域とクランク室５
とを結ぶ圧力供給通路を選択的に開閉する容量制御弁５
０がハウジング３に内蔵され、この圧力供給通路のう
ち、吐出領域と容量制御弁５０とは、ハウジング３の内
端面に凹刻された通溝３４ｃを中継点として、二つの導
圧通路３４ａ、３４ｂにより接続されているので、導圧
通路３４の形成作業が簡便化される。

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、詳しくは片頭形のピストンを装
備した可変容量圧縮機並びにクラッチレス機能を付加し
た可変容量圧縮機に関する。

【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、つまりクランク室の圧力を変化さ
せることにより、片頭形のピストンの背面に作用する力
を制御し、この力とピストンの前面に作用するガス圧力
との釣合によって、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。そして通常クランク室の圧力制御は、吸入圧
力に応答する容量制御弁の作動を介してクランク室内へ
吐出圧力を供給することにより行われている。

【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ィーリングの改善
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、同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、容量制御弁か
ら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成分によって斜板
要素などの潤滑が行われる。

【０００６】例えば特開平８ー３３８３６２号公報に開
示された圧縮機では、図５に示すように、リヤハウジン
グ３に配設された容量制御弁（電磁バルブ）１５を介し
て吐出室３βとクランク室５とが圧力供給通路１４によ
り連通されている。勿論、同公報に図示されている圧力
供給通路１４のうち、とくに吐出室３βと容量制御弁１
５とを結ぶ破線表示の通路部分１４は、あくまでも説明
図的な略画表示ではあるが、この実施形態のように容量
制御弁１５の先端部に導圧ポート（吐出圧力導入口）を
有する場合は、吐出室３β側からの孔明け作業で比較的
容易に同通路部分１４を形成することが可能である。

【０００７】しかしながら、同公報にみられるように、
リヤハウジング３内の外周域に吐出室３βが形成された
圧縮機であって、仮りに容量制御弁１５に開口される導
圧ポートの位置を先端部から中央寄りに転移したり、さ
らに同容量制御弁１５を圧縮機の機体からほとんど露出
することなく内蔵せんとして、その配設位置を適宜変更
したような場合には、単純なドリル加工で同通路部分１
４を形成することが頗る困難となる。

【０００８】本発明は、容量制御弁に関するいかなる条
件変更にも順応しうる通路構成によって、圧縮機の生産
性の向上を図ることを解決課題としている。

【０００９】

【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記載の発明に係る可変容量圧縮機は、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
出室を含む吐出領域と該クランク室とを選択的に連通し
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可変容量圧縮機において、上記吸
入室及び吐出室が画設されたハウジングには上記容量制
御弁が内蔵され、該容量制御弁を介して該吐出領域と該
クランク室とを結ぶ圧力供給通路のうち、該吐出領域と
該容量制御弁とは、該ハウジングの内端面に凹刻された
通溝を中継点として、二つの導圧通路により接続されて
いることを特徴としている。

【００１０】すなわち、吐出領域と容量制御弁とを接続
する導圧通路が二つの直孔（ドリル孔）によって形成さ
れ、しかも該直孔はハウジングの内端面に凹刻される通
溝の位置調整により、いかなる制御弁の変更に対しても
柔軟に対処しうるので、生産性を損うことなく至極簡便
に穿孔作業を行うことができる。また、請求項２記載の
発明のように、吐出室がマフラ等を介した外部冷凍回路
との接続に便なるよう、ハウジング内の外周域に環状に
形成されたものではとくに有効であり、しかも請求項３
記載の発明のように、吐出冷媒ガスを集括する吐出室の
一画に油分離室が配設されている場合は、その油溜部に
一方の導圧通路を開口させることにより、分離された油
成分を効率的にクランク室へ供給することができる。さ
らに請求項４記載の発明のように、容量制御弁が冷房負
荷に応動する感圧制御と、外部信号に応動するソレノイ
ド制御との併用方式弁である場合は、クラッチレス可変
容量圧縮機に採用して一層好適である。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明を具体化した斜板可
変容量圧縮機の実施形態を図１〜図４に基づいて説明す
る。図１に示すように、フロントハウジング１は、シリ
ンダブロック２の前端面に接合されている。リヤハウジ
ング３は、バルブプレ−ト４を介してシリンダブロック
２の後端面に接合されている。フロントハウジング１、
シリンダブロック２及びリヤハウジング３は、圧縮機の
外郭部材を構成している。吸入室３ａ及び吐出室３ｂ
は、リヤハウジング３とバルブプレ−ト４との間に形成
されている。外部冷凍回路からの冷媒ガスは、導入口
（図示せず）を介して吸入室３ａに直接導入される。

【００１２】バルブプレ−ト４は、吸入弁４ａ及び吐出
弁４ｂを有している。クランク室５は、フロントハウジ
ング１とシリンダブロック２との間に形成されている。
駆動軸６は、一対のベアリング７を介してフロントハウ
ジング１及びシリンダブロック２に回転可能に支持さ
れ、クランク室５内を貫通している。支持孔２ｂはシリ
ンダブロック２の中心部に形成されている。駆動軸６の
後端は支持孔２ｂ内に挿入され、その後端はベアリング
７を介して支持孔２ｂの内周面によって支持されてい
る。

【００１３】ラグプレ−ト８は駆動軸６に固定されてい
る。斜板９はクランク室５内において駆動軸６にその軸
心Ｌ方向へスライド可能かつ傾動可能に支持されてい
る。斜板９はヒンジ機構１０を介してラグプレ−ト８に
連結されている。ヒンジ機構１０は、ラグプレ−ト８に
形成された支持アーム１９と、斜板９に形成された一対
のガイドピン２０とより構成されている。ガイドピン２
０は、支持アーム１９に形成された一対のガイド孔１９
ａにスライド可能に嵌入されている。ヒンジ機構１０
は、斜板９を駆動軸６と一体的に回転させる。更に、ヒ
ンジ機構１０は、斜板９の軸心Ｌ方向への移動及び斜板
９の傾動を案内する。

【００１４】複数のシリンダボア２ａは、駆動軸６の周
囲においてシリンダブロック２に形成され、駆動軸６の
軸心Ｌ方向に沿って延びている。片頭ピストン１１は、
シリンダボア２ａ内に収容されている。ピストン１１の
尾部には溝１１ａが形成されている。溝１１ａの互いに
対向する内壁面には、一対のシュー１２の半球部が相対
的に摺動可能に嵌められている。斜板９は両シュー１２
の平面部にて摺動可能に挟持されている。斜板９の回転
運動はシュー１２を介してピストン１１の往復直線運動
に変換され、ピストン１１はシリンダボア２ａ内を前後
に往復動する。ピストン１１が上死点から下死点へ移動
する吸入行程のときに、吸入室３ａ内の冷媒ガスが吸入
ポートから吸入弁４ａを押し開いてシリンダボア２ａ内
へ流入する。ピストン１１が下死点から上死点へ移動す
る圧縮行程のときに、シリンダボア２ａ内の冷媒ガスが
圧縮されて、吐出ポートから吐出弁４ｂを押し開いて吐
出室３ｂに吐出される。

【００１５】スラストベアリング２１は、ラグプレ−ト
８とフロントハウジング１との間に配置されている。冷
媒ガスの圧縮に伴い、ピストン１１には圧縮反力が作用
する。この圧縮反力は、ピストン１１、斜板９、ラグプ
レ−ト８及びスラストベアリング２１を介してフロント
ハウジング１で受け止められる。ピストン１１に一体的
に形成された回り止め部２２は、フロントハウジング１
の内周面とほぼ同一径の周面を有している。回り止め部
２２の周面は、ピストン１１の軸心を中心とした回転を
防止するために、フロントハウジング１の内周面に接触
している。なお、斜板９の最大傾角は、該斜板９に設け
られたストッパ９ａとラグプレ−ト８との当接によって
規定され、同最小傾角は、駆動軸６に嵌着された規制リ
ング１５と斜板９との当接によって規定される。

【００１６】図１〜３に示すようにリヤハウジング３内
の外周域には環状の吐出室３ｂが配置され、吐出冷媒ガ
スの集括部４３は、一対の隔壁４４、４５により吐出室
３ｂの一画に形成されている。吐出マフラ４６はシリン
ダブロック１上に配置され、吐出通路４７を介して該集
括部４３の出口側と連通されている。油分離室４８は集
括部４３からリヤハウジング３の外端面に向けて有底円
孔状に設けられ、上記隔壁４５側に穿設された絞り通路
４９を介して吐出室３ｂに連通される一方、該油分離室
４８内には止め輪４８ｂにより分離筒４８ａが装着され
ている。

【００１７】すなわち、吐出冷媒ガスは絞り通路４９に
より加速されて油分離室４８に流入し、分離筒４８ａの
外周壁との間に形成される環状空隙を旋回しながら、分
離筒４８ａの内孔を経て順次吐出通路４７へと送出さ
れ、その間、冷媒ガスに作用する遠心力や慣性力により
混在油成分は物理的に分離される。吐出室３ｂと油分離
室４８とを包含する吐出領域は、容量制御弁５０を経由
する圧力供給通路によってクランク室５に連通される
が、理解に便なるように以下の記載には、吐出領域と容
量制御弁５０との間を導圧通路３４、容量制御弁５０と
クランク室５との間を給気通路３５と、あえて区分して
説明する。

【００１８】図１及び図２に略示されているように、容
量制御弁５０は吸入室３ａの底部付近を潜通する形態
で、ほぼ全容がリヤハウジング３に内蔵されており、図
４に基づいて以下にその構成を詳述する。容量制御弁５
０はバルブハウジング６１とソレノイド部６２とが中央
付近において接合されている。バルブハウジング６１と
ソレノイド部６２との間には弁室６３が画成され、その
弁室６３内には弁体６４が収容されている。弁室６３に
は、弁体６４の当接面としての端面６４ａに対向して弁
孔６６が開口されている。この弁孔６６は、バルブハウ
ジング６１の軸線方向に延びるように形成されている。
また、弁体６４の段差部６４ａと弁室６３の内壁面との
間には強制開放ばね６５が介装されている。この弁室６
３は、給気ポート６７及び給気通路３５を介してクラン
ク室５に連通されている。

【００１９】バルブハウジング６１の上部には、感圧室
６８が画成されており、この感圧室６８は、検圧ポート
６９及び検圧通路３６を介して吸入室３ａに連通されて
いる。感圧室６８の内部には、感圧要素であるベローズ
７０が収容され、感圧室６８と弁室６３との間には、弁
孔６６に連なって若干小径の感圧ロッドガイド７１が形
成されている。この感圧ロッドガイド７１の弁孔６６側
開口部には、弁孔６６とほぼ同径の大径部７１ａが形成
されている。感圧ロッド７２は、その大径部７２ａが感
圧ロッドガイド７１内に摺動可能に挿通され、ベローズ
７０と弁体６４とを作動連結している。感圧ロッド７２
の大径部７２ａは、その断面積が弁孔６６の開口面積よ
りも小さくなるように形成されている。感圧ロッド７２
の弁体６４側部分は、弁孔６６内の冷媒ガスの通路を確
保するために小径部７２ｂとなっている。また、感圧ロ
ッド７２は、弁体６４と一体形成され、さらに感圧ロッ
ド７２の小径部７２ｂと、弁体６４の端面６４ａとの間
には、感圧室６８側に小径となるようなテーパ状の突起
７３が形成されている。

【００２０】バルブハウジング６１には、弁室６３と感
圧室６８との間において弁孔６６と直交するように、導
圧ポート７４が形成されている。この導圧ポート７４
は、後述する導圧通路３４を介して油分離室４８と接続
されている。ソレノイド部６２の収容室７５の上方開口
部には固定鉄心７６が嵌合され、この固定鉄心７６によ
りソレノイド室７７が区画される。ソレノイド室７７に
は、有蓋円筒状をなすプランジャとしての可動鉄心７８
が往復動可能に収容されている。可動鉄心７８と収容室
７５の底面との間には、追従ばね７９が介装されてい
る。なお、この追従ばね７９は、強制開放ばね６５より
も弾性係数が小さいものとなっている。固定鉄心７６に
はソレノイド室７７と弁室６３とを連通するソレノイド
ロッドガイド８０が形成されている。ソレノイドロッド
８１は弁体６４と一体に形成されており、ソレノイドロ
ッドガイド８０内に摺動可能に挿通されている。また、
ソレノイドロッド８１は、その断面積が弁孔６６の開口
面積と等しくなるように形成されている。ソレノイドロ
ッド８１の可動鉄心７８側端は、強制開放ばね６５及び
追従ばね７９の付勢力によって可動鉄心７８に当接され
る。そして可動鉄心７８と弁体６４とがソレノイドロッ
ド８１を介して作動連結される。

【００２１】ソレノイド室７７は固定鉄心７６の側面に
形成された連通溝８２、バルブハウジング６１に形成さ
れた連通孔８３及び容量制御弁５０の装着状態におい
て、リヤハウジング３の内壁面との間に形成される小室
８４を介して上記導圧ポート７４に連通されている。つ
まり、ソレノイド室７７内は、ソレノイドロッド８１及
び弁体６４を介して対向する弁孔６６内と同じ圧力環境
下、ここでは共に吐出圧力となるように構成されてい
る。また、可動鉄心７８には孔８５が設けられており、
可動鉄心７８の両側の冷媒ガスの流通が可能となされて
いる。固定鉄心７６及び可動鉄心７８の外側には両鉄心
７６、７８を跨ぐように円筒状のコイル８６が配置され
ている。このコイル８６には各種の外部信号に基づいた
制御コンピュータの指令により、所定の電流が供給され
るように構成されている。

【００２２】したがって、容量制御弁５０の開閉動作
は、ソレノイド６２のコイル８６に対する入力電流値の
大小に応じて変更される。入力電流値が大きくなると低
い吸入圧力にて開閉が実行され、入力電流値が小さくな
ると高い吸入圧力で開閉動作が行われる。圧縮機は設定
された吸入圧力を維持すべく斜板９の傾角を変更し、そ
の吐出容量を変更する。つまり、容量制御弁５０は、入
力電流値を変えて吸入圧力の設定値を変更する役割、並
びに吸入圧力に関係なく最小容量運転を行う役割を担っ
ている。

【００２３】そして図示はしないが、斜板傾角の縮小に
応じて吸入通路の通過断面積を縮小させる絞り機構を配
置し、斜板傾角が最小に変位した時点で吸入通路を閉鎖
して、蒸発器のフロスト防止を行うようにしたクラッチ
レス可変容量圧縮機においては、係る容量制御弁５０は
特に有効である。本発明のもっとも特徴的な構成である
上記導圧通路３４は、リヤハウジング３の内端面（本実
施形態では吸入室３ａ内へ張出した保肉部）に凹刻され
た通溝３４ｃと、該通溝３４ｃの一端と油分離室４８の
油溜部（下壁面）とを結ぶ直孔状の第１通路３４ａと、
通溝３４ｃの他端と上記容量制御弁５０の導圧ポート７
４とを結ぶ同様に直孔状の第２通路３４ｂとから構成さ
れている。換言すれば、容量制御弁５０を介して油分離
室４８を含む吐出領域と、クランク室５とを連通する圧
力供給通路のうち、吐出領域と容量制御弁５０とは、通
溝３４ｃを中継点として二つの導圧通路（第１、第２通
路３４ａ、３４ｂ）によって接続されている。

【００２４】すなわち、上記容量制御弁５０は、吐出圧
力が常に弁体を閉止させる向きに作用するといった従来
構造の不具合を解消すべく、導圧ポート７４の開口位置
の転移を含んで改良されたものであるが、かかる容量制
御弁５０の構造自体やリヤハウジング３への挿入姿勢な
どに様々な変更が加えられた場合でも、上記導圧通路３
４を構成する第１、第２通路３４ａ、３４ｂは、リヤハ
ウジング３の内端面に刻設された通溝３４ｃ側から、そ
れぞれ異方向に存在する吐出領域（油分離室４８）及び
容量制御弁５０の導圧ポート７４に向けて、容易に穿孔
することができるので、制御弁５０の構造や冷媒通路と
の相対的レイアウトの自由度が増加される。

【００２５】

【発明の効果】以上、詳述したように本発明によれば、
ハウジング内の吐出領域とクランク室とを結ぶ一連の圧
力供給通路を、選択的に開閉する容量制御弁がハウジン
グに内蔵され、上記圧力供給通路のうち、吐出領域と容
量制御弁とはハウジングの内端面に刻設された通溝を中
継点として、二つの導圧通路により接続されているの
で、いかなる制御弁の変更に対しても、変更に適合すべ
く通溝の位置調整を行うのみで、導圧通路を簡単なドリ
ル作業で穿孔することが可能となる。

【００２６】しかも請求項３記載の発明のように、吐出
冷媒ガスを集括する吐出室の一画に油分離室が配設され
ている場合は、その油溜部に一方の導圧通路を開口させ
ることにより、分離された油成分を効率的にクランク室
へ供給することができる。さらに請求項４記載の発明の
ように、容量制御弁が冷房負荷に応動する感圧制御と、
外部信号に応動するソレノイド制御との併用方式弁であ
る場合は、クラッチレス可変容量圧縮機に採用して一層
好適である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態に係る可変容量圧縮機の断
面図。

【図２】図１のＩＩーＩＩ線断面図。

【図３】図２のＩＩＩーＩＩＩ線断面図。

【図４】容量制御弁を示す断面図。

【図５】従来の可変容量圧縮機の要部を示す断面図。

【符号の説明】

２はシリンダブロック、３はリヤハウジング、３ａは吸
入室、３ｂは吐出室、５はクランク室、６は駆動軸、９
は斜板、１１はピストン、３４は導圧通路、３４ａは第
１通路、３４ｂは第２通路、３４ｃは通溝、４３は集括
部、４８は油分離室、５０は容量制御弁

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 高木 満一 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 (4)

【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、該吐出室を含む吐出領域と該クラ
   ンク室とを選択的に連通して、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可変容
   量圧縮機において、上記吸入室及び吐出室が画設された
   ハウジングには上記容量制御弁が内蔵され、該容量制御
   弁を介して該吐出領域と該クランク室とを結ぶ圧力供給
   通路のうち、該吐出領域と該容量制御弁とは、該ハウジ
   ングの内端面に凹刻された通溝を中継点として、二つの
   導圧通路により接続されていることを特徴とする可変容
   量圧縮機。
2. 【請求項２】上記吐出室は、上記ハウジング内の外周域
   に環状に形成されている請求項１記載の圧縮機。
3. 【請求項３】吐出冷媒ガスを集括する上記吐出室の一画
   に油分離室が配設され、上記導圧通路の一方は該油分離
   室の油溜部に開口されている請求項１又は２記載の圧縮
   機。
4. 【請求項４】上記容量制御弁は、冷房負荷に応動する感
   圧制御と、外部信号に応動するソレノイド制御との併用
   方式弁である請求項１、２又は３記載の圧縮機。