JP4656044B2 - 圧縮機の吸入絞り弁 - Google Patents
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Description
特許文献1で開示された従来技術では、吸入ポート17と吸入室16の間にはガス通路18が形成され、ガス通路18と吸入ポート17の間には弁室21が設けられている。弁室21には開度制御弁の弁体22が上下動可能に配置されている。開度制御弁の弁体22はスプリング23により上方へ付勢されている。開度制御弁は、弁体22の上下動によりガス通路18の開口面積を制御するものであり、吸入ポート17より吸入室16に吸入される冷媒流量に応じて開口面積が変化する。また弁室21は連通孔24を介して吸入室16に連通されており、弁体22には弁孔25が形成されている。
また、運転状態にある圧縮機を故意に若しくはエアコンシステムとしての制御にてOFFした際に、吸入室16の圧力が大きく上昇するが、吸入ポート17と吸入室16とは弁室21を経由して連通孔24と弁孔25で繋がっていることにより、吸入室16の上昇した圧力を弁室21を経由して吸入ポート17へと漏洩させることにより下げることができる。
また、圧縮機の運転中に圧縮機をOFFした際には、吸入室16の上昇した圧力を弁室21を経由して吸入ポート17へと漏洩させることができるが、弁孔25の開口面積が小さすぎると、弁孔25を通って高圧の流体を外部に排出させるのに時間がかかってしまう。その間、弁室21の圧力が大きく上昇し、開度制御弁の弁体22が大きな荷重でハウジングに押し付けられる。そのため、この荷重に耐えられるだけの強度を弁体22が当接するハウジングに持たすことが必要となる。
請求項1記載の発明によれば、圧縮機を含むエアコンシステムに冷媒をチャージする前に行う真空引き時においては、弁室の圧力と吸入ポートの圧力との圧力差により弁孔を開閉自在の弁は、吸入ポートの圧力が低く弁室の圧力が高いので、吸入ポート側に移動し弁座と当接する。この状態においては、吸入ポートと弁室とを連通する弁孔は開状態となっており、かつ、弁孔と吸入ポートとを連通可能とする連通路が弁又は弁座に設けられていることにより、吸入ポートと吸入室は弁室を経由して弁孔と連通孔で繋がっており、吸入ポート側より圧縮機内部の真空引きを行うことができる。また、運転中の圧縮機をOFFした際には、上記真空引き時と同様に弁は弁座と当接し吸入ポートと吸入室は弁室を経由して弁孔と連通孔で繋がっている。そして、通常運転時においては、吸入冷媒ガスが吸入ポートより導入されることにより、吸入ポートの圧力が高く弁室の圧力が低いので、弁は弁体側に移動し弁体と当接する。この状態においては、吸入ポートと弁室とを連通する弁孔は閉状態となっている。
従って、弁孔の開口面積を大きく設定したとしても、通常運転時においては、弁は弁体と当接し弁孔は閉状態となることにより、吸入ガスの一部が弁孔を通って漏洩することは無く、絞り機能を保持することができる。また、運転中の圧縮機をOFFした時には、開口面積の大きい弁孔を通って、吸入室の高圧の流体は、吸入ポートへと速やかに漏洩させることができ、高圧の流体が圧縮機内部に滞留することによる不具合を軽減できる。
本発明により、通常運転時における絞り機能の保持と、真空引き時及び運転中の圧縮機をOFFした時における内部流体の速やかな排出という従来では同時に達成することのできなかった課題を同時に達成することができる。
請求項2記載の発明によれば、弁が支持軸を有し、支持軸は弁体に形成された弁孔に隙間を持って挿通されているので、支持軸を弁孔に沿って動かすことにより、弁を移動させることが可能となっている。また、支持軸と弁孔の隙間を吸入ポートと弁室とを連通させる連通孔として活用可能である。
請求項3記載の発明によれば、弁には吸入ポート側と弁室側に開口を有する貫通孔が形成され、弁座への着座時に開口が開通されているので、吸入ポートと弁室とは貫通孔により連通されており、また、弁体との当接時に開口が塞がれるので、吸入ポートと弁室とは閉鎖されている。
請求項4記載の発明によれば、吸入通路に設けられた弁座に切り欠きが設けられているので、弁が弁座への着座時には、切り欠きを介して吸入ポートと弁室とは連通状態にある。また、弁が弁体と当接状態にある時には、弁により弁体の弁孔が塞がれることにより、吸入ポートと弁室とは閉鎖されている。
以下、第1の実施形態に係る可変容量型斜板式圧縮機(以下、単に「圧縮機」と呼ぶ)の吸入絞り弁を図1〜図4に基づいて説明する。
図1に示す圧縮機10には、圧縮機10の外殻であるハウジング11が形成されているが、このハウジング11は、複数のシリンダボア12aが形成されたシリンダブロック12と、そのシリンダブロック12の前部側に接合されるフロントハウジング13と、シリンダブロック12の後部側に接合されるリヤハウジング14とから構成されている。なお、フロントハウジング13側(図1で左方向)を前方、リヤハウジング14側(図1で右方向)を後方とする。
そして、フロントハウジング13からリヤハウジング14まで通される通しボルト15の前後方向の締め付けにより、フロントハウジング13、シリンダブロック12及びリヤハウジング14が一体的に固定され、ハウジング11が形成される。
そして、回転自在の駆動軸17がそのクランク室16の中央付近を貫通するように備えられており、この駆動軸17はフロントハウジング13に設けられるラジアル軸受18と、シリンダブロック12に設けられる別のラジアル軸受19により支持されている。
この駆動軸17の前部を支持するラジアル軸受18の前方に、駆動軸17の周面に渡って摺接する軸封機構20が備えられている。又、この実施形態における駆動軸17の前端は、図示しない動力伝達機構を介して外部駆動源に連結されている。
ラグプレート21の後方における駆動軸17には、容量変更機構を構成する斜板22が駆動軸17の軸線方向へスライド可能及び傾動可能に支持されている。
斜板22とラグプレート21との間にはヒンジ機構23が介在され、このヒンジ機構23を介して斜板22がラグプレート21及び駆動軸17に対して、同期回転可能及び傾動可能に連結されている。
斜板22は、コイルスプリング24の付勢力を受けた筒状体25により常に後方、すなわち、斜板22の傾斜角度が減少する方向へ向けて押圧される。尚、斜板22の傾斜角度とは、ここでは駆動軸17と直交する面と斜板22の面により成す角度を意味している。
斜板22は最小傾斜角位置にある。
駆動軸17の回転に伴い斜板22が駆動軸17と同期回転しつつ、駆動軸17の軸線方向に揺動運動される時、各ピストン28はシュー29を介してシリンダボア12a内を前後方向に往復移動される。
リヤハウジング14内の中心側には吸入室32が形成されており、リヤハウジング14内の外周側には吐出室33が形成されている。吸入室32及び吐出室33は、バルブプレート31に設けられている吸入ポート31a及び吐出ポート31bによりシリンダボア12a内の圧縮室30とそれぞれ連通されている。吸入ポート31a及び吐出ポート31bには、それぞれ吸入弁31c及び吐出弁31dが設けられている。
ところで、各ピストン28が上死点位置より下死点位置へ移動する時に、吸入室32内の冷媒ガスは吸入ポート31a及び吸入弁31cを介してシリンダボア12a内の圧縮室30に吸入される。圧縮室30内に吸入された冷媒ガスは、ピストン28の下死点位置より上死点位置への移動により所定の圧力にまで圧縮され、吐出ポート31b及び吐出弁31dを介して吐出室33へ吐出される。
この容量制御弁34は、クランク室16と吐出室33とを連通する給気通路35の途中に配置されている。また、シリンダブロック12には、クランク室16と吸入室32とを連通する抽気通路36が形成されている。
容量制御弁34の弁開度の調整を介して吐出室33からクランク室16に導入される高圧の冷媒ガスの導入量と、抽気通路36を通じてクランク室16から吸入室32へ導出させる冷媒ガスの導出量とのバランスにより、クランク室16内の圧力が決定される。
これにより、ピストン28を挟んだクランク室16内と圧縮室30内の圧力の差が変更されて、斜板22の傾斜角度が変更される。
また、弁作動室48には弁体43を吸入ポート39側に付勢する付勢部材としてのスプリング46が装着されており、弁作動室48内にはスプリング46の収容された弁室41が形成されている。そして弁室41と吸入室32は連通孔47を介して連通されている。
また、フロート弁45は、弁室41の圧力と吸入ポート39の圧力との圧力差により移動自在とされ、弁体43と当接状態にある時には弁孔44を閉状態とし、弁座38bと当接状態にある時には弁孔44を開状態とするように設定されている。また、フロート弁45に形成されている貫通孔45cは、フロート弁45が弁座38bと当接状態にある時に、弁孔44と吸入ポート39とを連通可能とする連通路に相当し、吸入ポート39側と弁室41側に開口を有し、弁座38bへの着座時にこの開口が開通され、弁体43との当接時にこの開口が塞がれる。
ここで、吸入ポート39の吸入圧力をPs、吸入室32の吸入室圧力をPt、そして弁室41の弁室圧力をPvとすれば、吸入絞り弁40の弁体43には、吸入ポート39を臨む上面に吸入圧力Psが、弁室41の底部41aを臨む下面に弁室圧力Pvがそれぞれ作用しており、また、スプリング46により弁体43は吸入ポート39側に付勢されている。従って、弁体43は、吸入圧力Psと弁室圧力Pvの差圧と、スプリング46のバネ力との合力に応じて弁作動室48内を上下方向に移動する。
図3で示す真空引き時及び運転状態からのOFF時においては、弁体43は図2の状態から吸入ポート39側に上昇しストッパ38aと当接している。そしてフロート弁45は弁体43より離れ弁座38bと当接するが、弁室41と吸入ポート39は弁孔44と貫通孔45cを介して連通されている。この時、吸入ポート39の圧力は、弁室41及び吸入室32の圧力より低くなっている。
駆動軸17の回転に伴い、斜板22は揺動回転運動を行い、斜板22と連結されたピストン28は、前後方向へ往復運動を行う。ピストン28が前方に移動することにより吸入室32の冷媒ガスは吸入ポート31a及び吸入弁31cを介して圧縮室30に吸入され、
続くピストン28の往復動作すなわち後方への移動により、圧縮室30にて所定の圧力に圧縮された後、吐出ポート31b及び吐出弁31dを介して吐出室33に吐出される。
例えば、クランク室16のクランク室圧力Pcが下げられると、斜板22の傾斜角度が増加してピストン28のストロークが増大し、吐出容量が大きくなる。逆に、クランク室16のクランク室圧力Pcが上げられると、斜板22の傾斜角度が減少してピストン28のストロークが縮小し、吐出容量が小さくなる。
(1)圧縮機を含むエアコンシステムに冷媒をチャージする前に行う真空引きにおいては、吸入絞り弁40の弁体43はスプリング46による付勢力のみを受けて、キャップ38の下端部のストッパ38aに当接し、吸入口42は塞がった状態にある。また、弁体43の弁孔44に上下移動可能に設けられたフロート弁45は、吸入ポート39の圧力が低く弁室41の圧力が高いので、弁体43を離れて吸入ポート39側に移動し弁座38bと当接する。この状態においては、弁孔44とフロート弁45の支持軸45bとの間の隙間と貫通孔45cを介して吸入ポート39と弁室41とは連通されており、弁室41と吸入室32とは連通孔47を介して連通されているので、圧縮機内部の吸入室32と吸入ポート39とは繋がった状態にある。従って、吸入ポート39側より真空引きを行うことにより、圧縮機内部の残留流体を排気でき、真空状態にすることができる。
(2)運転中の圧縮機をOFFした際には、真空引き時と同様に弁体43はストッパ38aに当接しフロート弁45は弁座38bに当接するので、吸入室32と吸入ポート39とは弁室41を経由して連通孔47、弁孔44及び貫通孔45cで繋がっていることになる。よって、吸入室32の高圧の流体は、弁室41を経由して吸入ポート39へと速やかに排出させることができる。また、このことによりキャップ38にかかる荷重を抑えることができ、キャップ38とリヤハウジング14の締結に安価な構造が取れる。また、内部流体の排出を確実に行えることにより、キャップ38への負荷を低減できるので、圧縮機の信頼性を向上できる。
(3)吸入絞り弁40の吸入口42の開口面積が相当絞られて吸入流量の少なくなった可変容量運転時においては、フロート弁45は弁体43に当接し弁体43と一体的に動いているので、弁室41と吸入ポート39を連通する弁孔44は閉鎖された状態にあり、吸入ポート39より吸入室32へ流入する冷媒ガスの一部が弁孔44を通って弁室41へ漏洩してしまうことはない。よって、弁体43は低流量時においても充分に絞りが可能な状態となっており、低流量時における吸入脈動に起因する振動及び異音の低減を図ることができる。
(4)フロート弁45が支持軸45bを有し、支持軸45bは弁体43に形成された弁孔44に隙間を持って挿通されているので、支持軸45bを弁孔44に沿って動かすことにより、フロート弁45を確実に案内できる。また、支持軸45bと弁孔44の隙間を吸入ポート39と弁室41とを連通させる連通孔として活用可能である。
(5)フロート弁45が弁座38bと当接状態にある時には、フロート弁45の弁板45aには貫通孔45cが形成されているので、吸入ポート39と弁室41とは貫通孔45cと弁孔44により連通させることができ、フロート弁45が弁体43と当接状態にある時には、フロート弁45により弁体43の弁孔44が塞がれることにより、吸入ポート39と弁室41とは閉鎖させることができる。
(6)弁体43にフロート弁45を設け、真空引き時及び運転中の圧縮機をOFFした時にのみフロート弁45を弁体43より離間させ、吸入ポート39と吸入室32とを連通させることができるので、連通孔の開口面積を大きく取ることができる。このことにより、真空引き時及び運転中の圧縮機をOFFした時における内部流体の排出効率を高めることができる。
次に、第2の実施形態に係る圧縮機の吸入絞り弁50を図5に基づいて説明する。
この実施形態の圧縮機は、第1の実施形態におけるフロート弁の構造を変更したものであり、その他の構成は共通である。
従って、ここでは、説明の便宜上、先の説明で用いた符号を一部共通して用い、共通する構成についてはその説明を省略し、変更した個所のみ説明を行う。
図5(b)に示されるように、切り欠き53は弁座52の円周方向に4箇所設けられており、フロート弁51が弁座52と当接状態にある時には、この切り欠き53を介して吸入ポート39と弁室41とは連通されている。また、フロート弁51が弁体43と当接状態にある時には、フロート弁51により弁体43の弁孔44が塞がれることにより、吸入ポート39と弁室41とは閉鎖されている。
尚、第1の実施形態における(1)〜(4)、(6)の効果は同じであり、それ以外の効果を記載する。
(1)フロート弁51が弁座52と当接状態にある時には、フロート弁51と当接可能な弁座52に切り欠き53が形成されているので、吸入ポート39と弁室41とは切り欠き53を介して連通させることができ、また、フロート弁51が弁体43と当接状態にある時には、フロート弁51により弁体43の弁孔44が塞がれることにより、吸入ポート39と弁室41とは閉鎖させることができる。
(2)フロート弁51に貫通孔を形成しなくても良いので、フロート弁51の加工工数を削減できる。
○ 第1及び第2の実施形態では、フロート弁の支持軸が弁体に形成された弁孔に隙間を持って挿通されており、支持軸と弁孔の隙間を吸入ポートと弁室とを連通させる連通孔として活用するとして説明したが、例えば、図6に示す吸入絞り弁60のように、フロート弁45の支持軸45bを挿通させる弁体61に形成された弁孔62とは別に、連通孔63を形成しても良い。フロート弁45が弁座38bと当接状態にある時には、この連通孔63を介して吸入ポート39と弁室41とは連通されており、フロート弁45が弁体61と当接状態にある時には、この連通孔63はフロート弁45により塞がれて吸入ポート39と弁室41とは閉鎖されている。
○ 上記図6で示す実施形態において、弁体61に設けられた複数の連通孔63に対応して、フロート弁にも複数の支持軸を設け、連通孔63に隙間をもって挿通可能としても良い。
○ 第1及び第2の実施形態では、開閉自在の弁をフロート弁として説明したが、弁体の弁孔を開閉可能であれば、その他の弁でも構わない。
32 吸入室
37 吸入通路
38b 弁座
39 吸入ポート
40 吸入絞り弁
41 弁室
43 弁体
44 弁孔
45 フロート弁
45c 貫通孔
46 スプリング
47 連通孔
Claims (4)
- 吸入ポートと吸入室との間の吸入通路に、該吸入通路の開度を調節するための弁体が移動自在に配設され、前記弁体を前記吸入ポート側に付勢する付勢部材が設けられた弁室を備え、前記弁室と前記吸入室を連通する連通孔と前記弁体に前記吸入ポートと前記弁室とを連通する弁孔を有している圧縮機の吸入絞り弁において、
前記弁体の弁孔に、前記弁室の圧力と前記吸入ポートの圧力との圧力差により該弁孔を開閉自在の弁を設け、
前記吸入通路には前記吸入ポート側への前記弁の移動を規制する弁座が設けられており、
前記弁は、前記弁体と当接状態にある時には、前記弁孔を閉状態とし、前記弁座と当接状態にある時には、前記弁孔を開状態とし、
前記弁が前記弁座と当接状態にある時には、前記弁孔と前記吸入ポートとを連通可能とする連通路が前記弁又は前記弁座に設けられていることを特徴とする圧縮機の吸入絞り弁。 - 前記弁が支持軸を有し、該支持軸は前記弁体に形成された前記弁孔に隙間を持って挿通されていることを特徴とする請求項1に記載の圧縮機の吸入絞り弁。
- 前記弁には、前記吸入ポート側と前記弁室側に開口を有し、前記弁座への着座時に前記開口が開通され、前記弁体との当接時に前記開口が塞がれる前記連通路としての貫通孔が形成されていることを特徴とする請求項1又は2に記載の圧縮機の吸入絞り弁。
- 前記弁座に、前記弁の前記弁座への着座時に前記吸入ポートと前記弁室とを連通させる前記連通路としての切り欠きを設けたことを特徴とする請求項1又は2に記載の圧縮機の吸入絞り弁。
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