JP3758399B2 - 可変容量型圧縮機における容量制御弁取り付け構造 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、シリンダボア内のピストンの往復動作によってシリンダボアからリヤハウジング内の吐出室に冷媒を吐出すると共に、リヤハウジング内の吸入室からシリンダボア内へ冷媒を吸入し、制御圧室の圧力を容量制御弁によって調整して吐出容量を制御する可変容量型圧縮機における容量制御弁取り付け構造に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
特開平8−338364号公報に開示される可変容量型圧縮機では、クランク室の圧力と吸入圧領域の吸入圧との差圧に基づいて吐出容量を変えるようになっている。クランク室の圧力は、吐出圧領域である吐出室からクランク室へ冷媒を供給すると共に、クランク室から吸入圧領域である吸入室へ冷媒を抜き出して調整される。吐出室からクランク室へ冷媒を供給するための圧力供給通路上には容量制御用の電磁弁が介在されている。電磁弁の弁体は、ソレノイドの励磁によって閉弁位置側へ付勢される。電磁弁に対する供給電流値は、予め設定された設定室温と検出された検出室温との比較に基づいて決定されるようになっている。設定室温と検出室温との差が大きいほど供給電流値が大きくされ、電磁弁における弁開度が小さくなる。弁開度が小さくなるほど斜板傾角が大きくなり、吐出容量が大きくなる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
容量制御用の電磁弁は、吸入室及び吐出室を形成するリヤハウジングに取り付けられているが、リヤハウジングの外周壁から外方への電磁弁のはみ出しは圧縮機の取り付け対象に対する圧縮機の取り付けの妨げとなる。特に、車両の空調装置の一部として車両に圧縮機を搭載する場合、圧縮機の搭載スペースには制約があり、リヤハウジングの外周壁から外方への電磁弁のはみ出しを少なくすることが要求される。
【0004】
本発明は、リヤハウジングの外周壁から外方への容量制御弁のはみ出しを抑えることを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】
そのために本発明では、回転軸の回転軸線と直交する平面に対して前記容量制御弁を傾けた。
【0006】
容量制御弁のこのような傾け配置は、リヤハウジングの外周壁から外方への容量制御弁のはみ出しの抑制に有効である。
請求項2の発明では、請求項1において、圧縮機外部の取り付け対象に前記圧縮機を取り付けるための取り付け部を前記リヤハウジングに備えており、前記取り付け部は前記リヤハウジングの外端面に沿って設けられており、前記容量制御弁は、基端側から先端側に向かうにつれて前記リヤハウジングの外端面から離れてゆくように傾け、かつ前記回転軸の回転軸線方向に見て前記取り付け部と交差する方向へ配置した。
【0007】
傾け配置された容量制御弁を前記取り付け部に対して交差する方向へ配置した構成は、リヤハウジング内への容量制御弁の挿入量を増やす。リヤハウジング内への容量制御弁の挿入量を増やす構成は、リヤハウジングの外周壁から外方への容量制御弁のはみ出し抑制に寄与する。
【0008】
請求項3の発明では、請求項2において、前記取り付け部は前記回転軸の回転軸線と直交し、前記容量制御弁の一部は前記取り付け部を潜るようにした。
回転軸線と直交する取り付け部は、リヤハウジングの外端面を略均等に2分割する。リヤハウジングの外端面を略均等に2分割する取り付け部は、リヤハウジングに対する容量制御弁の挿入スペースの確保を特に難しくする。容量制御弁を傾け配置する構成は、回転軸線と直交するように取り付け部を備えたリヤハウジングに対する容量制御弁の挿入スペースの確保に有効である。
【0009】
請求項4の発明では、請求項1乃至請求項3のいずれか1項において、前記吸入室は前記リヤハウジングの半径中心側にあり、前記吐出室は前記吸入室を包囲しており、前記容量制御弁は、弁体を駆動する電気駆動手段と、前記吸入室に通じる感圧室の圧力変動に感応して変位する感圧体を有する感圧手段とを備え、前記感圧手段は前記容量制御弁の先端側にあり、前記感圧手段は、前記感圧室の圧力が前記電気駆動手段の駆動力に対応した所定の圧力に収束するように働くようにした。
【0010】
容量制御弁の傾け配置は容量制御弁の先端側を吸入室内へ大きく張出可能とし、前記感圧室と吸入室とを通じる感圧口を大きくすることができる。大きな感圧口は感圧手段の感圧精度を高める。
【0011】
【発明の実施の形態】
以下、車両に搭載された可変容量型圧縮機に本発明を具体化した第1の実施の形態を図1〜図7に基づいて説明する。
【0012】
図2に示すように、制御圧室121を形成するフロントハウジング12とシリンダブロック11とに支持された回転軸13は、車両エンジン(図示略)から回転駆動力を得る。制御圧室121内において回転軸13には斜板14が回転軸13と一体的に回転可能かつ傾動可能に支持されている。回転軸13の周囲においてシリンダブロック11には複数のシリンダボア111(本実施の形態では6つ)が貫設されている。回転軸13の周囲に配列されたシリンダボア111内にはピストン15が収容されている。斜板14の回転運動はシュー16を介してピストン15の前後往復運動に変換される。
【0013】
シリンダブロック11にはリヤハウジング17がバルブプレート18、弁形成プレート19,20及びリテーナ形成プレート21を介して接合されている。シリンダブロック11、フロントハウジング12及びリヤハウジング17は複数本のボルト10(本実施の形態では6本)の締め付けによって互いに固定されている。リヤハウジング17内には吸入室22と吐出室23とが区画形成されている。図5及び図6に示すように、吸入室22と吐出室23とは、リヤハウジング17の端壁24から立ち上がる円環状の隔壁25によって区画されており、吐出室23は吸入室22の側方を取り囲んでいる。
【0014】
図6に示すように、吸入室22の側壁となる隔壁25の内側においてバルブプレート18には吸入ポート181が各シリンダボア111に対応して形成されている。隔壁25の外側においてバルブプレート18には吐出ポート182が各シリンダボア111に対応して形成されている。弁形成プレート19には吸入弁191が形成されており、弁形成プレート20には吐出弁201が形成されている。吸入弁191は吸入ポート181を開閉し、吐出弁201は吐出ポート182を開閉する。
【0015】
リヤハウジング17の端壁24には冷媒導入通路30が配設されている。冷媒導入通路30の内側形成壁301は吸入室22側及び吐出室23側に盛り上がっており、冷媒導入通路30の外側形成壁302は端壁24の外端面から外方に盛り上がっている。冷媒導入通路30はリヤハウジング17の外周壁31から吐出室23を横断して吸入室22に連通している。
【0016】
図4に示すように、リヤハウジング17の端壁24には収容室28が形成されている。収容室28の内側形成壁281は吸入室22側及び吐出室23側に盛り上がっており、収容室28の外側形成壁282は端壁24の外端面から外方に盛り上がっている。冷媒導入通路30の延長領域は、収容室28の内側形成壁281と交差する。内側形成壁281及び外側形成壁282の基端部の一部はリヤハウジング17の外周壁31から外側方へはみ出している。
【0017】
吸入圧領域となる吸入室22の冷媒は、ピストン15の復動によって吸入弁191を押し退けながら吸入ポート181からシリンダボア111へ吸入される。シリンダボア111の冷媒は、ピストン15の往動によって吐出弁201を押し退けながら吐出ポート182から吐出圧領域となる吐出室23へ吐出される。吐出弁201はリテーナ形成プレート21上のリテーナ211によって開度規制される。吐出室23の冷媒は、図7に示す吐出通路51、外部冷媒回路32上の凝縮器33、膨張弁34、蒸発器35及び冷媒導入通路30を経由して吸入室22に還流する。
【0018】
図7に示すように、吐出通路51上には吐出開閉弁52が介在されている。吐出開閉弁52は、吐出通路51内にスライド可能に収容された筒状の弁体521と、吐出通路51の壁面に取り付けられたサークリップ522と、サークリップ522と弁体521との間に介在された圧縮ばね523とからなる。弁体521は弁孔511を開閉し、圧縮ばね523は弁孔511を閉じる方向へ弁体521を付勢する。弁孔511とサークリップ522との間の吐出通路51の側部には迂回路512が接続形成されている。迂回路512は吐出通路51の一部である。筒状の弁体521の周面には通口524が貫設されている。弁体521が図7の開位置にあるときには、吐出室23内の冷媒ガスが弁孔511、迂回路512、通口524及び弁体521の筒内を経由して外部冷媒回路32へ流出する。弁体521が弁孔511を遮断しているときには、吐出室23内の冷媒ガスが外部冷媒回路32へ流出することはない。
【0019】
吐出室23と制御圧室121とを接続する冷媒供給通路26上には電磁式容量制御弁27が介在されている。容量制御弁27は収容室28に収容されている。冷媒供給通路26は吐出室23の冷媒を制御圧室121へ供給する。容量制御弁27のソレノイド39はコントローラ(図示略)の励消磁制御を受け、前記コントローラは車両の室内の温度を検出する室温検出器(図示略)によって得られる検出室温及び室温設定器(図示略)によって設定された目標室温に基づいて容量制御弁27の励消磁を制御する。
【0020】
図4に示すように、容量制御弁27内の感圧手段36を構成する感圧体としてのベローズ361には吸入室22内の圧力(吸入圧)が感圧室363を介して作用している。吸入室22内の吸入圧は熱負荷を反映している。ベローズ361には弁体37が接続されており、弁体37は弁孔38を開閉する。ベローズ361内の大気圧及び感圧手段36を構成する感圧ばね362のばね力は、弁孔38を開く方向へ弁体37に作用する。容量制御弁27のソレノイド39を構成する固定鉄芯391は、コイル392への電流供給による励磁に基づいて可動鉄芯393を引き付ける。即ち、ソレノイド39の電磁駆動力は、開放付勢ばね40のばね力に抗して弁孔38を閉じる方向へ弁体37を付勢する。追従ばね41は可動鉄芯393を固定鉄芯391側へ付勢する。弁孔38における開閉具合、即ち弁開度は、ソレノイド39で生じる電磁駆動力、追従ばね41のばね力、開放付勢ばね40のばね力、感圧手段36の付勢力のバランスによって決まり、容量制御弁27は、ソレノイド39に供給される電流値に応じた吸入圧をもたらす制御を行なう。
【0021】
供給電流値が高められると弁開度が減少し、吐出室32から制御圧室121への冷媒供給量が減る。制御圧室121内の冷媒は、冷媒抜き出し通路29を介して吸入室22へ流出しているため、制御圧室121内の圧力が下がる。従って、斜板14の傾角が増大して吐出容量が増える。吐出容量の増大は吸入圧の低下をもたらす。供給電流値が下げられると弁開度が増大し、吐出室23から制御圧室121への冷媒供給量が増える。従って、制御圧室121内の圧力が上がり、斜板14の傾角が減少して吐出容量が減る。吐出容量の減少は吸入圧の増大をもたらす。
【0022】
ソレノイド39に対する電流供給値が零になると弁開度が最大となり、図2に鎖線で示すように斜板14の傾角が最小となる。斜板傾角が最小状態における吐出圧は低く、このときの吐出通路51における吐出開閉弁52の上流側の圧力が吐出開閉弁52の下流側の圧力と圧縮ばね523のばね力との和を下回るように圧縮ばね523のばね力が設定してある。従って、斜板14の傾角が最小になったときには弁体521が弁孔511を閉じ、外部冷媒回路32における冷媒循環が停止する。この冷媒循環停止状態は熱負荷低減作用の停止状態である。
【0023】
斜板14の最小傾角は0°よりも僅かに大きくしてある。斜板14の最小傾角は0°ではないため、斜板傾角が最小の状態においてもシリンダボア111から吐出室23への吐出は行われている。シリンダボア111から吐出室23へ吐出された冷媒ガスは冷媒供給通路26を通って制御圧室121へ流入する。制御圧室121内の冷媒ガスは冷媒抜き出し通路29を通って吸入室22へ流出し、吸入室22内の冷媒ガスはシリンダボア111内へ吸入されて吐出室23へ吐出される。即ち、斜板傾角が最小状態では、吐出室23、冷媒供給通路26、制御圧室121、冷媒抜き出し通路29、吸入圧領域である吸入室22、シリンダボア111を経由する循環通路が圧縮機内にできている。そして、吐出室23、制御圧室121及び吸入室22の間では圧力差が生じている。従って、冷媒ガスが前記循環通路を循環し、冷媒ガスと共に流動する潤滑油が圧縮機内を潤滑する。
【0024】
ソレノイド39に対する電流供給を再開すると弁開度が小さくなり、制御圧室121内の圧力が下がる。従って、斜板14の傾角が最小傾角から増大してゆく。斜板14の傾角が最小傾角から増大すると吐出圧が増大し、吐出通路51における吐出開閉弁52の上流側の圧力が吐出開閉弁52の下流側の圧力と圧縮ばね523のばね力との和を上回る。従って、斜板14の傾角が最小傾角よりも大きいときには弁孔511が開き、吐出室23内の冷媒ガスが外部冷媒回路32へ流出する。
【0025】
図2に示すように、フロントハウジング12の外周壁の上部及び下部には取り付け部42,43が一体形成されている。各取り付け部42,43にはボルト挿通孔421,431が紙面に垂直になるように穿設されている。両ボルト挿通孔421,431は互いに平行である。図1、図2及び図3に示すように、リヤハウジング17の端壁24の外端面には取り付け部44が一体形成されている。取り付け部44にはボルト挿通孔441が回転軸線131と直交するように、かつボルト挿通孔421,431と平行となるように形成されている。
【0026】
図1に示すように、各取り付け部42,43,44はボルト挿通孔421,431,441に挿通されたボルト45,46,47の締め付けによって車両エンジン側の被取り付けボス48,49,50に接合固定される。
【0027】
図4に示すように、収容室28は回転軸13の回転軸線131に対して傾くように配置形成されている。即ち、収容室28に収容された容量制御弁27の中心軸線271と、回転軸線131に対して直交する平面Sとのなす角度θが零とはならないようにしてある。そして、収容室28の先端側は、リヤハウジング17の端壁24の外端面側から回転軸13の回転軸線131の方向に見てリヤハウジング17の端壁24の外端面から離れてゆくように取り付け部44のボルト挿通孔441を潜る。図4及び図5に示すように、収容室28の先端側の内側形成壁281は吸入室22に入り込んでおり、収容室28の先端側には感圧手段36が入り込んでいる。感圧室363は内側形成壁281上の感圧口283を介して吸入室22に連通している。
【0028】
第1の実施の形態では以下の効果が得られる。
(1-1)一般的に、ソレノイド39側の容量制御弁27の胴径は、感圧手段36側の容量制御弁27の胴径よりも大きい。図4に鎖線で示すように、回転軸線131と直交する平面Sに対して容量制御弁27を傾けない状態で容量制御弁27の先端側を取り付け部44のボルト挿通孔441に対して潜らせたとすると、収容室28の内側形成壁281が吐出室23からシリンダブロック11側へはみ出してしまう。このはみ出しの回避は、リヤハウジング17の回転軸線131の方向への長さを大きくすることによっても達成できるが、これは圧縮機の大型化につながる。容量制御弁27を傾けない状態で圧縮機の大型化を回避するには図5に鎖線で示すように、容量制御弁27の先端側を取り付け部44のボルト挿通孔441に対して潜らせないようにすればよい。しかし、回転軸13の回転軸線131と直交する取り付け部44が端壁24の外端面を略均等に2分割しているため、ボルト挿通孔441に対して容量制御弁27を潜らせない配置では容量制御弁27の先端側がリヤハウジング17の半径中心(即ち、回転軸線131)から側方へ大きく外れることになる。このような外れ配置は容量制御弁27の挿入長を長くできず、容量制御弁27の基端側がリヤハウジング17の外周壁31から外側方へ大きくはみ出してしまう。
【0029】
容量制御弁27を平面Sに対して傾ける配置は、取り付け部44のボルト挿通孔441に対して容量制御弁27の先端側を潜らせることを可能とする。ボルト挿通孔441に対して容量制御弁27の先端側を潜らせる構成は、容量制御弁27の先端側をリヤハウジング17の半径中心(回転軸線131)側へ近づけ配置可能とし、容量制御弁27の挿入長を長くすることができる。従って、回転軸線131と直交する平面Sに対して容量制御弁27を傾け配置する構成は、リヤハウジング17の外周壁31から外方への容量制御弁27のはみ出しの抑制に有効である。
【0030】
(1-2)吸入室22はリヤハウジング17の半径中心側にあり、吐出室23は吸入室22を包囲している。容量制御弁27の先端側にある感圧手段36は、感圧室363の吸入圧が電気駆動手段であるソレノイド39の駆動力に対応した所定の圧力に収束するように働く。感圧手段36は吸入室22の吸入圧に感応して動作する。容量制御弁27を傾け配置した構成は、収容室28の先端側の内側形成壁281を吸入室22の中心側へ大きく張出可能とする。内側形成壁281の先端側を吸入室22の中心側へ大きく張り出せば、内側形成壁281の先端側の吸入室22における露出面積が広くなり、感圧室363と吸入室22とを通じる感圧口283を大きくすることができる。大きな感圧口283は吸入室22内の圧力変動を迅速に感圧室363へ伝え、感圧手段36の感圧精度が高まる。
【0031】
(1-3)吸入室22は吸入脈動を抑制する機能を有し、吸入室22の容積が大きいほど吸入脈動抑制効果が高くなる。容積の大きな感圧口283は吸入室22の吸入脈動抑制機能を補助する。
【0032】
(1-4)収容室28内に収容された容量制御弁27の周面と形成壁281,282との間には環状通路261,262ができる。環状通路261,262は冷媒供給通路26の一部となる。環状通路261,262の幅が大きいほど、環状通路261,262に繋がる通路263,264と環状通路261,262との接続加工が容易となる。容量制御弁27の挿入長を大きくできる本実施の形態では、リヤハウジング17の外周壁31から外方への容量制御弁27のはみ出しを抑制しながら、環状通路261,262の増幅をもたらすように容量制御弁27の全長を増すことができる。
【0033】
(1-5)圧縮機外の外部冷媒回路32から圧縮機内の吸入室22へ冷媒を直線的に案内する冷媒導入通路30は、圧縮機外から吸入室22に到る圧縮機内の吸入通路における圧損を抑制する。圧縮機外から吸入室22に到る圧縮機内の吸入通路における圧損の抑制は、シリンダボア111への冷媒吸入の円滑化に寄与し、冷媒に関する体積効率が向上する。吸入室22側に盛り上がった収容室28の内側形成壁281は冷媒導入通路30の延長領域と交差し、冷媒導入通路30から吸入室22へ流入する冷媒が内側形成壁281によってバルブプレート18側へ偏向される。冷媒に対する内側形成壁281の偏向作用は、冷媒導入通路30の出口303から吸入ポート181に到る冷媒の流れの円滑化に寄与するが、内側形成壁281が吸入室22の中心側に近いほど前記変更作用の効果が高くなる。容量制御弁27を傾け配置した構成は、冷媒導入通路30の出口303から吸入ポート181に到る冷媒の流れの円滑化に寄与する。
【0034】
次に、図8の第2の実施の形態を説明する。第1の実施の形態と同じ構成部には同じ符号が付してある。
この実施の形態では、第1の実施の形態における吐出開閉弁52がない。そのため、容量制御弁27が回転軸線131側へさらに寄るように配置可能となっている。その結果、容量制御弁27の挿入長が第1の実施の形態の場合よりもさらに長くなり、容量制御弁27の基端部がリヤハウジング17の外周壁31から外方へはみ出す量が減る。
【0035】
本発明では以下のような実施の形態も可能である。
(1)リヤハウジング17の端壁24の外端面側から回転軸線131方向に見て容量制御弁27を冷媒導入通路30に対して潜らせるようにすること。
(2)制御圧室から吸入室へ冷媒を抜き出す通路上に容量制御弁を介在した可変容量型圧縮機に本発明を適用すること。
(3)吐出室から制御圧室への冷媒供給と、制御圧室から吸入室への冷媒抜き出しとを1つの容量制御弁で制御する、例えば三方弁を組み込んだ可変容量型圧縮機に本発明を適用すること。
(4)電気駆動手段を持たない容量制御弁を取り付ける可変容量型圧縮機に本発明を適用すること。
【0036】
【発明の効果】
以上詳述したように本発明では、圧縮機の回転軸の回転軸線と直交する平面に対して容量制御弁を傾けたので、リヤハウジングの外周壁から外方への容量制御弁のはみ出しを従来よりも抑えることができるという優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】第1の実施の形態を示す圧縮機の背面図。
【図2】図1のA−A線断面図。
【図3】要部側面図。
【図4】図1のB−B線断面図。
【図5】図2のC−C線断面図。
【図6】図2のD−D線拡大断面図。
【図7】吐出開閉弁を示す側断面図。
【図8】第2の実施の形態を示す縦断面図。
【符号の説明】
13…回転軸、131…回転軸線、17…リヤハウジング、24…端壁、27…容量制御弁、31…外周壁、36…感圧手段、39…電気駆動手段となるソレノイド、44…取り付け部。
Claims (4)
- シリンダボア内のピストンを回転軸の回転によって動かし、前記ピストンの往動動作によってシリンダボアからリヤハウジング内の吐出室に冷媒を吐出すると共に、前記ピストンの復動動作によって前記リヤハウジング内の吸入室から前記シリンダボア内へ冷媒を吸入し、吐出圧領域から制御圧室へ冷媒を供給すると共に、前記制御圧室から吸入圧領域へ冷媒を抜き出し、前記吐出圧領域から前記制御圧室への冷媒供給又は前記制御圧室から前記吸入圧領域への冷媒抜き出しを容量制御弁によって制御して吐出容量を制御し、前記リヤハウジングに前記容量制御弁を取り付けた可変容量型圧縮機において、
前記回転軸の回転軸線と直交する平面に対して前記容量制御弁を傾けた可変容量型圧縮機における容量制御弁取り付け構造。 - 圧縮機外部の取り付け対象に前記圧縮機を取り付けるための取り付け部を前記リヤハウジングに備えており、前記取り付け部は前記リヤハウジングの外端面に沿って設けられており、前記容量制御弁は、基端側から先端側に向かうにつれて前記リヤハウジングの外端面から離れてゆくように傾け、かつ前記回転軸の回転軸線方向に見て前記取り付け部と交差する方向へ配置した請求項1に記載の可変容量型圧縮機における容量制御弁取り付け構造。
- 前記取り付け部は前記回転軸の回転軸線と直交し、前記容量制御弁の一部は前記取り付け部を潜る請求項2に記載の可変容量型圧縮機における容量制御弁取り付け構造。
- 前記吸入室は前記リヤハウジングの半径中心側にあり、前記吐出室は前記吸入室を包囲しており、前記容量制御弁は、弁体を駆動する電気駆動手段と、前記吸入室に通じる感圧室の圧力変動に感応して変位する感圧体を有する感圧手段とを備え、前記感圧手段は前記容量制御弁の先端側にあり、前記感圧手段は、前記感圧室の圧力が前記電気駆動手段の駆動力に対応した所定の圧力に収束するように働く請求項1乃至請求項3のいずれか1項に記載の可変容量型圧縮機における容量制御弁取り付け構造。
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