JP5240535B2 - 可変容量型クラッチレス圧縮機 - Google Patents

Description

この発明は、可変容量型クラッチレス圧縮機に関し、特にエンジンからの駆動力が常時伝達されるクラッチレス圧縮機に関する。

車両用のエアコンディショナ（以下、エアコンという）で用いられるこの種の圧縮機は、エンジンからの動力が常時伝達されているので、エアコン停止時においても微少流量の冷媒ガスが圧縮され続ける。このため、エアコン停止時に冷媒ガスが外部サイクルへ供給されるとエバポレータが凍結する恐れがあるので、クラッチレス圧縮機においては、圧縮機の吐出通路に所定の開弁圧を有する逆止弁を設けると共にエアコン停止時において圧縮機内部に循環経路を形成し（例えば、入口制御の場合であれば、給気通路上に配された圧力制御弁を開放し）、冷媒ガスを内部循環させるようにしている。

例えば、下記する特許文献１においては、吐出マフラー４４の出口部分に逆止弁６３が配設されている。この逆止弁６３は、弁体６７、バネ６８及びバネ座６９とから構成されており、この逆止弁６３によって外部冷媒回路３７から吐出マフラー４４への液冷媒の戻りが防止されるとともに、吐出マフラー４４から外部冷媒回路３７への圧縮冷媒ガスの吐出が許容されるようになっている（段落番号００３５参照）。

特開平９−１７７６７１号公報

しかしながら、上述した特許文献に示される技術においては、同公報の図１や図５に示されるように、吐出マフラー４４の出口部分に設けられる逆止弁６３が吐出マフラを構成するハウジングの部分を突出させて収容され、この突出した部分に外部冷媒回路の高圧側配管が接続される構成となっているので、限られたスペースでの配管接続を余儀なくされ、配管接続に支障をきたす等、車両への搭載性に問題が生じていた。
この点を回避するためには、逆止弁をシリンダボア外郭部に近接させるように設けて高圧側配管が接続するハウジング部分の突出量を抑えることも考えられるが、このような構成にすると、シリンダボアの外郭部と逆止弁との隙間が狭くなり、通路抵抗が大きくなる不都合がある。
このように、高圧側配管の接続部分に対して逆止弁が同軸上に配される上述した従来構成においては、車両搭載性の問題や通路抵抗の問題が懸念されている。

本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、高圧側配管が接続するハウジング部分の突出を抑えると共に、シリンダボアの外郭部と逆止弁との隙間を十分に確保して通路抵抗が増大する不都合を回避することが可能な可変容量型クラッチレス圧縮機を提供することを主たる課題としている。

上述した課題を解決するために、本発明に係る可変容量型クラッチレス圧縮機は、圧縮室から吐出された冷媒を圧縮機外に送出する吐出領域と、この吐出領域に設けられた逆止弁とを有する構成において、前記吐出領域を、マフラー室と、このマフラー室の下流側に設けられて前記逆止弁を収容する逆止弁収容部と、冷媒回路の高圧側配管が接続され、前記逆止弁収容部と略平行に軸線をずらして形成された吐出通路と、前記逆止弁収容部の前記逆止弁の出口側と前記吐出通路とを連通する連絡通路とを有し、前記連絡通路は、前記逆止弁の出口側と前記吐出通路との少なくとも一方に鈍角でない角度（鋭角または直角）で連通していることを特徴としている（請求項１）。

したがって、吐出領域を画成するハウジングには、逆止弁と吐出通路とが軸線をずらしてオフセットして設けられているので、高圧側配管が接続する吐出通路に対して逆止弁が同軸上に配されることがないので、逆止弁をマフラー室に吐出させてシリンダボアの外郭部に近接させる必要がなくなり、高圧側配管が接続する吐出通路が形成されたハウジング部分の突出を抑えることが可能となる。

ここで、逆止弁収容部に、逆止弁の下流端にのみ臨む空間を形成し（請求項２）、マフラー室から逆止弁収容部、連絡通路、及び吐出通路を経由して冷媒回路へ流れる冷媒の流れを広げることなく線状に流すことで、スムーズな冷媒の流れを確保するようにしてもよい。

また、逆止弁収容部の逆止弁の周囲に空間を形成し（請求項３）、圧縮機の最小吐出容量運転時に冷媒サイクルから戻るオイルが逆止弁の周囲に溜まるようにすることで、逆止弁にオイルが付着して開放動作を阻害することを防ぐようにしてもよい。

上述の構成において、異常高圧時に吐出領域の圧力をリリーフさせるために、マフラー室に連通し、マフラー室の圧力に応じて作動可能な安全弁を設けるようにしても（請求項４）、前記吐出通路に連通し、逆止弁下流側の圧力に応じて作動可能な安全弁を設けるようにしてもよい（請求項５）。特に、後者の構成（安全弁を吐出通路に連通する構成）において、安全弁を連絡通路の延長線上に設けるようにすれば（請求項６）、連絡通路と安全弁の取付孔とを同軸上に形成することが可能となるので加工作業が容易となり、また、連絡通路の開口端を安全弁で閉塞できるので、閉塞部材を個別に用意する必要がなくなる。

尚、上述の可変容量型クラッチレス圧縮機としては、クランク室を貫通してハウジングに回転自在に支持されたシャフトと、前記シャフトの回転に同期して回転すると共に、シャフトに対して傾斜可能に設けられた斜板と、前記斜板の周縁に係留され、前記斜板の回転に伴い前記ハウジングに形成されたシリンダボア内を往復摺動するピストンと、前記ピストンの往復摺動により前記シリンダボアに選択的に連通する吸入領域および吐出領域とを有し、前記斜板の傾斜角度を変更することで吐出容量を制御するようにしている斜板式であっても（請求項７）、これ以外の形式の圧縮機であってもよい。

以上述べたように、本発明によれば、可変容量型クラッチレス圧縮機の吐出領域を、マフラー室と、マフラー室の下流側に設けられた逆止弁収容部と、冷媒回路の高圧側配管が接続されて逆止弁収容部と略平行に軸心をずらして形成された吐出通路と、逆止弁収容部の逆止弁の出口側と吐出通路とを連通する連絡通路とを有して構成し、連絡通路を、逆止弁の出口側と吐出通路との少なくとも一方に鈍角でない角度で連通するようにしたので、高圧側配管の接続部分におけるハウジングの突出を抑えることが可能となり、限られたスペースでの配管接続がしやすくなり、車両搭載性を向上させることが可能となる。また、逆止弁をマフラー室に吐出させてシリンダボアの外郭部に近接させる必要がないので、シリンダボアの外郭部と逆止弁との隙間を十分に確保すること可能となり、通路抵抗の増大を回避することが可能となる。

以下、この発明の最良の実施形態を添付図面を参照しながら説明する。

図１において、可変容量型クラッチレス圧縮機の一例として斜板式圧縮機が示されている。この圧縮機は、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クランク室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クランク室４には、一端がフロントヘッド５から突出する駆動軸７が収容されている。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の凹部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、図２にも示されるように、前記ラジアル軸受１４が収容される凹部１３と、この凹部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、中空の片頭ピストン１６が往復摺動可能に挿入されている。

前記駆動軸７には、クランク室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に供給する作動流体を収容する吸入室３３と、圧縮室２３から吐出し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通路に連通すると共に吸入弁３５によって開閉される吸入孔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、吐出弁３６によって開閉される吐出孔３２を介して圧縮室２３に連通可能となっている。

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。即ち、ピストン１６の前面にかかる圧力、即ち圧縮室２３の圧力（シリンダボア内の圧力）と、ピストン１６の背面にかかる圧力、即ちクランク室４の圧力（クランク室圧Ｐｃ）との差圧、及び、ピストンストロークを小さくする方向にヒンジボール２１を付勢するデストロークスプリング２８の付勢力とがバランスするところで斜板２０の傾きが決定され、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。

尚、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とクランク室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及びバルブプレート２に形成された通路１ｃ，２ｃ及びシャフト７に形成された通路７ｃやラジアル軸受１４の隙間などを介してクランク室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。そして、給気通路４０上に圧力制御弁４２が設けられ、この圧力制御弁４２により吐出室３４からクランク室４へ流入する冷媒流量を調節することで、クランク室４の圧力を制御するようにしている。

そして、最小吐出容量要請時（圧縮機としての機能を停止させる状態）においては、圧力制御弁４２により給気通路４０が開放され、圧縮室２３、吐出孔３２、吐出室３４、給気通路４０、クランク室４、抽気通路４１、吸入室３３、吸入孔３１により、圧縮機内に内部循環経路が形成され、この内部循環経路により、斜板２０の傾斜角度が最小又は最小付近にあるときに下記する逆止弁によって冷媒ガスを外部回路に吐出させることなく圧縮機内を循環させ、また圧縮機内部の摺動部分を潤滑及び冷却を図るようにしている。

ところで、吐出室３４は、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の周縁部分に形成されたマフラー室３７に連通している。このマフラー室３７は、シリンダブロック１とその外周に取り付けられたカバー部材３８との間に画成され、このカバー部材３８には、マフラー室３７に連通してマフラー室３７の下流側において逆止弁４３を収容する逆止弁収容部４４と、冷媒回路の高圧側配管が接続され、前記逆止弁収容部４４の軸心に対してオフセットして略平行に形成された吐出通路４５と、逆止弁収容部４４の逆止弁４３の出口側と吐出通路４５とを連通する連絡通路４６とが形成されている。したがって、逆止弁４３は、マフラー室３７の下流側に設けられ、マフラー室３７から逆止弁収容部４４、連絡通路４６、吐出通路４５が直列に形成されているものの、吐出通路４５に対して逆止弁収容部４４は同軸上に設けられていない。

尚、上述した吐出室３４、通路１ａ，２ａ、マフラー室３７、逆止弁収容部４４、連絡通路４６、及び吐出通路４５により圧縮室２３から吐出された冷媒ガスを圧縮機外へ送出する吐出領域が構成され、吸入室３３や図示しない吸入通路により圧縮機外から冷媒を吸入する吸入領域が構成されている。また、フロントヘッド５、シリンダブロック１、リアヘッド３、及びカバー部材３８により圧縮機のハウジングが構成されている。

逆止弁収容部４４に収容された逆止弁４３は、マフラー室３７に突出させることなく逆止弁収容部４４に収容されているもので、図３に示されるように、有底筒状のケース５１と、このケース内に収容される弁体５２と、この弁体５２を付勢するバネ５３と、弁体の動きを規制するストッパ５４とを有して構成された、例えば、特開２００５−０９８１５５号公報に示されるもの等が用いられ、弁体５２をケース５１のシート面５５に対して着座又は離反させることで弁孔５６を開閉させるようにしている。

また、この例においては、逆止弁収容部４４に、逆止弁４３の下流端にのみ臨む空間４７が形成され、逆止弁４３の軸線上においてはハウジング（カバー部材３８）が突出するものの、高圧側配管が接続する吐出通路４５が形成されている部分は、逆止弁収容部４４と同程度又はそれ以下の突出量に抑えられている。また、連絡通路４６は、カバー部材３８の内壁面から吐出通路４５を過ぎって逆止弁４３の下流側の空間４７に達するように穿設され、開口端が閉塞部材４８で閉塞されている。したがって、マフラー室３７から逆止弁４３を介して流出する冷媒は、逆止弁４３の下流端に臨む空間４７、連絡通路４６、吐出通路４５を広がることなく線状に順次流れて高圧側配管へ吐出されることとなる。また、この例においては、マフラー室３７に連通し、マフラー室内の圧力が所定圧以上になった
場合に開放して圧力をリリーフさせる安全弁４９がカバー部材３８に設けられている。

以上の構成において、逆止弁４３は吐出通路４５に対して略並行に形成された逆止弁収容部４４に収容されているので（吐出通路４５が逆止弁の軸線上に形成されていないので）、高圧側配管が接続する吐出通路４５が形成されたハウジング部分の突出を抑えることが可能となり、配管の接続スペースを十分に確保することができ、車両搭載性を向上させることが可能となる。また、逆止弁４３がマフラー室３７に吐出しないように逆止弁収容部４４に収容されているので、シリンダボア１５の外郭部と逆止弁４３との隙間を十分に確保すること可能となり（マフラー室３７の通路断面を狭めることがなくなり）、通路抵抗の増大を回避することが可能となる。さらに、マフラー室３７から逆止弁４３を介して流出する冷媒は、逆止弁４３から横に広がることなく線状に流れて吐出通路４５に至り、高圧側配管へ吐出されるので、吐出冷媒のスムーズな流れが確保される。

図４において、上述した構成の変形例が示されている。この構成においては、逆止弁収容部４４がマフラー室３７の下流側に形成されて逆止弁４３がマフラー室３７に突出することなく逆止弁収容部４４に収容されている点、安全弁４９がマフラー室３７に連通するように設けられている点、吐出通路４５が逆止弁収容部４４と同軸上になく、オフセットされて逆止弁収容部４４と略平行に設けられている点で同様であるが、この例においては、逆止弁収容部４４がカバー部材３８とこのカバー部材３８の外側から組み付けられた蓋体６０とをによって画成され、逆止弁収容部４４には逆止弁４３の周囲に空間６１が形成され、この空間６１を連絡通路４６を介して吐出通路４５に接続するようにしている。

ここで、連絡通路４６は、蓋体６０を外した状態で逆止弁収容部４４を介してカバー部材３８に外側から穿設することで形成されている。尚、他の構成は前記構成例と同様であるので、同一箇所に同一番号を付して説明を省略する。

このような構成においても、逆止弁４３は吐出通路４５に対して略並行に形成された逆止弁収容部４４にマフラー室３７に突出することなく収容されているので、吐出通路４５が形成されたハウジング部分の突出を抑えて配管の接続スペースを十分に確保することが可能となり、また、シリンダボア１５の外郭部と逆止弁４３との間の隙間を十分に確保できるので、通路抵抗の増大を回避することが可能となる。特に、この例においては、逆止弁４３の周囲に空間６１が形成されているので、圧縮機の最小吐出容量運転時に冷媒回路から戻るオイルを逆止弁４３の周囲に溜めることが可能となり、逆止弁４３にオイルが付着して開放動作を阻害することを防ぐことが可能となる。

図５において、他の構成例が示されている。この構成においては、逆止弁収容部４４がマフラー室３７の下流側に形成されて逆止弁４３がマフラー室３７に突出することなく逆止弁収容部４４に収容されている点、吐出通路４５が逆止弁収容部４４と同軸上になく、オフセットされて逆止弁収容部４４と略平行に設けられている点、逆止弁４３の周囲に空間６１が形成されている点で図４の構成と同様であるが、この例においては、逆止弁収容部４４がカバー部材３８のみによって画成され、安全弁４９が吐出通路４５に連通し、逆止弁下流側の圧力に応じて作動可能となっており、また、連絡通路４６がカバー部材３８の内壁面から吐出通路４５を過ぎって空間６１に達するように穿設され、連絡通路４６の開口端が閉塞部材４８で閉塞されている。

尚、他の構成は前記構成例と同様であるので、同一箇所に同一番号を付して説明を省略する。したがって、このような構成においても、図４で示す前記構成例と同様の作用効果が得られる。

図６において、さらに他の構成例が示されている。この例においては、前記構成例が連絡通路４６を形成するに当たり、閉塞部材４８で連絡通路４６の開口端を閉塞したり、連絡通路４６を加工した後にカバー部材３８に蓋体６０を設ける必要があったが、この例においては、吐出通路４５に連通する安全弁４９を連絡通路４６の延長線上に設けるようにし、安全弁４９の取付孔６２と連絡通路４６とを同軸線上に形成するようにしている。

尚、逆止弁収容部４４がマフラー室３７の下流側に形成されて逆止弁４３がマフラー室３７に突出することなく逆止弁収容部４４に収容されている点、吐出通路４５が逆止弁収容部４４と同軸上になく、オフセットされて逆止弁収容部４４と略平行に設けられている点、逆止弁４３の周囲に空間６１が形成されている点等は図５で示す構成と同様であるので、同一箇所に同一符号を付して説明を省略する。

このような構成においては、連絡通路４６と安全弁４９の取付孔６２とが同軸上に形成されているので、これらを同時に形成することが可能となり、加工作業が容易となる。また、連絡通路４６の開口端を安全弁４９で閉塞できるので、閉塞部材を個別に用意する必要がなくなり、部品点数の削減を図ることが可能となる。

図１は、本発明の実施形態にかかる可変容量型クラッチレス圧縮機を示す断面図である。 図２は、図１で示す圧縮機の吐出領域のうち、マフラー室、逆止弁収容部、連絡通路、吐出通路の構成例を示す断面図である。 図３は、逆止弁の構成例を示す斜視図である。 図４は、マフラー室、逆止弁収容部、連絡通路、吐出通路の他の構成例を示す断面図である。 図５は、マフラー室、逆止弁収容部、連絡通路、吐出通路の他の構成例を示す断面図である。 図６は、マフラー室、逆止弁収容部、連絡通路、吐出通路の他の構成例を示す断面図である。

符号の説明

３４ 圧縮室
３７ マフラー室
４３ 逆止弁
４４ 逆止弁収容部
４５ 吐出通路
４６ 連絡通路
４７，５１ 空間
４９ 安全弁

Claims (7)

1. 圧縮室から吐出された冷媒を圧縮機外に送出する吐出領域と、この吐出領域に設けられた逆止弁とを有する可変容量型クラッチレス圧縮機において、
   前記吐出領域を、
   マフラー室と、
   このマフラー室の下流側に設けられて前記逆止弁を収容する逆止弁収容部と、
   冷媒回路の高圧側配管が接続され、前記逆止弁収容部と略平行に軸心をずらして形成された吐出通路と、
   前記逆止弁収容部の前記逆止弁の出口側と前記吐出通路とを連通する連絡通路と
   を有し、
   前記連絡通路は、前記逆止弁の出口側と前記吐出通路との少なくとも一方に鈍角でない角度で連通していることを特徴とする可変容量型クラッチレス圧縮機。
2. 前記逆止弁収容部には、前記逆止弁の下流端にのみ臨む空間が形成されていることを特徴とする請求項１記載の可変容量型クラッチレス圧縮機。
3. 前記逆止弁収容部には、前記逆止弁の周囲に空間が形成されていることを特徴とする請求項１記載の可変容量型クラッチレス圧縮機。
4. 前記マフラー室に連通し、前記マフラー室の圧力に応じて作動可能な安全弁が設けられ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クラッチレス圧縮機。
5. 前記吐出通路に連通し、前記逆止弁下流側の圧力に応じて作動可能な安全弁が設けられていることを特徴とする請求項１又は３記載の可変容量型クラッチレス圧縮機。
6. 前記安全弁は、前記連絡通路の延長線上に設けられていることを特徴とする請求項５記載の可変容量型クラッチレス圧縮機。
7. 前記可変容量型クラッチレス圧縮機は、クランク室を貫通してハウジングに回転自在に支持されたシャフトと、前記シャフトの回転に同期して回転すると共に、シャフトに対して傾斜可能に設けられた斜板と、前記斜板の周縁に係留され、前記斜板の回転に伴い前記ハウジングに形成されたシリンダボア内を往復摺動するピストンと、前記ピストンの往復摺動により前記シリンダボアに選択的に連通する吸入領域および吐出領域とを有し、前記斜板の傾斜角を変更することで吐出容量を制御するようにしている斜板式圧縮機であることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の可変容量型クラッチレス圧縮機。

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