JP3381310B2 - 斜板式圧縮機の吸気機構 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【産業上の利用分野】この発明は、車両空調用などに用
いられる可変または固定容量の斜板式圧縮機に関し、特
に冷媒ガスの吸気機構に関するものである。 【０００２】 【従来の技術】従来のこの種の斜板式圧縮機としては、
例えば特開昭５６−１６２２８１号公報に示すような構
成のものが知られている。 【０００３】この従来構成においては、クランク室とシ
リンダボアの圧縮室とを連通する吸気通路が形成されて
おり、ピストンが下死点付近にきたときにクランク室と
シリンダボアの圧縮室とが連通するようになっている。
そして、ピストンの吸入行程時には、ピストンの吸入動
作に伴い吸入室内の冷媒ガスが吸入弁を介して圧縮室に
導かれると共に、ピストンが下死点付近にきたときに
は、クランク室内の冷媒ガスも吸気通路を通って圧縮室
に導かれる。 【０００４】 【発明が解決しようとする課題】このような斜板式圧縮
機では、吸入室から吸入される冷媒ガスが吸入弁を通過
する時に絞り抵抗を受けてしまい、さらには、吸入弁が
冷媒ガス中の潤滑油の粘着力により開きにくくなること
があるため、吸入室からの吸気が充分に行われない。ま
た、ピストンとシリンダボアとの間の微小な隙間から圧
縮行程時に冷媒ガスが洩れてしまう。これらの圧縮機の
効率低下の問題を解消するために、ピストンの下死点付
近の通過時に前記吸気通路を介してクランク室からも圧
縮室への吸気が行われる。しかしながら、圧縮機の回転
数が高く、クランク室への冷媒ガス漏れの少ない際は、
クランク室からの吸入は充分に行えず、また、摺動発熱
によりクランク室内が高温化する。クランク室内の圧力
が充分でない時には、この吸気も充分には行われない。 【０００５】この発明は上記従来技術に存在する問題点
に着目してなされたものであって、その目的は、クラン
ク室と吸入室との間に連通路を設け、ピストンが下死点
付近を通過する際のクランク室から圧縮室への吸気が充
分に行われる効率のよい斜板式圧縮機を提供することに
ある。 【０００６】 【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、この発明は以下のように構成されたものである。す
なわち、クランク室と、吸入室及び吐出室との間に位置
する複数のシリンダボアを回転軸の周りに配列するとと
もに、それらのシリンダボア内にピストンを収容し、ク
ランク室内で回転軸上に支持された斜板にピストンを係
合させ、ピストンが下死点付近に位置したときにクラン
ク室とシリンダボアの圧縮室とを連通させる吸気通路を
設けた斜板式圧縮機において、クランク室と吸入室との
間に連通路を設けたことを特徴としている。 【０００７】また、この発明においては、前記連通路内
に吸入室からクランク室への冷媒ガスの移動のみを許容
する逆止弁を設けると効果的である。 【０００８】 【作用】上述のように構成された本発明の斜板式圧縮機
では、ピストンの吸入行程時に吸入室から直接シリンダ
ボアの圧縮室へ冷媒ガスが吸入されると共に、ピストン
が下死点付近に位置した際には、連通路、クランク室及
び吸気通路を介して圧縮室へ冷媒ガスが吸入される。ク
ランク室を経由し、シリンダボアへ流入する冷媒ガス
は、クランク室内を冷却し、ガス中に含まれる潤滑油を
摺接部位に供給する。 【０００９】また、圧縮行程時のシリンダボアからの冷
媒ガス洩れが多い時、クランク室の昇圧に伴い逆止弁が
連通路を閉塞し、吸入室への冷媒ガスの逆流を防止す
る。クランク室内に洩れた冷媒ガスは吸気通路からシリ
ンダボアへ導入される。 【００１０】 【実施例】以下にこの発明を片側ピストンの斜板式可変
容量圧縮機に具体化した一実施例について図１〜図６に
従って説明する。 【００１１】図１に示すように圧縮機全体のハウジング
の一部となるシリンダブロック１の前端にはフロントハ
ウジング２が接合されている。シリンダブロック１の後
端にはリヤハウジング３がバルブプレート４を介して接
合固定されている。フロントハウジング２内には軸受７
を介して円板形状の回転支持体８が支持されており、回
転支持体８には、回転軸９が止着されている。回転軸９
の後端部は、軸受１０を介してシリンダブロック１に支
持されている。 【００１２】回転軸９には球面状の斜板支持体１１がス
ライド可能に支持されており、斜板支持体１１には斜板
１２が傾動可能に支持されている。斜板１２には連結片
１３が止着されており、連結片１３にはガイドピン１４
が止着されている。回転支持体８には支持アーム８ａが
突設されており、支持アーム８ａには支持ピン１５が貫
通支持されている。ガイドピン１４は支持ピン１５の端
部にスライド可能に嵌入されている。支持ピン１５とガ
イドピン１４との連係により、斜板１２は回転軸９と一
体的に回転可能である。 【００１３】クランク室２ａと後述の吸入室３ａ及び吐
出室３ｂとの間に位置するようにシリンダブロック１に
は複数のシリンダボア１ａが貫設され、これらは回転軸
９の周りに配列されている。シリンダボア１ａ内には片
頭ピストン１６が収容されている。片頭ピストン１６の
首部１６ａには一対のシュー１７が嵌入されている。斜
板１２の周縁部は両シュー１７間に挟持され、斜板１２
の傾動状態において、斜板１２の回転運動がシュー１７
を介して片頭ピストン１６の前後往復揺動に変換され、
片頭ピストン１６がシリンダボア１ａ内を前後動する。 【００１４】リヤハウジング３内には吸入室３ａ及び吐
出室３ｂが区画形成されている。バルブプレート４上に
は吸入弁５ａを有する吸入ポート４ａ及び吐出弁５ｂを
有する吐出ポート４ｂが形成されている。吸入室３ａ内
の冷媒ガスは片頭ピストン１６の動作により吸入ポート
４ａから吸入弁５ａを押し退けてシリンダボア１ａ内へ
流入する。シリンダボア１ａ内へ流入した冷媒ガスは片
頭ピストン１６の逆の動作により吐出ポート４ｂから吐
出弁５ｂを押し退けて吐出室３ｂへ吐出される。 【００１５】片頭ピストン１６のストロークはクランク
室２ａ内の圧力とシリンダボア１ａ内の吸入圧とに応じ
て変わる。即ち、圧縮容量を左右する斜板１２の傾角が
変化する。クランク室２ａ内の圧力はリヤハウジング３
に取り付けられた容量制御弁（図示略）により制御され
る。クランク室２ａと吸入室３ａとは絞り通路１ｂによ
って接続されている。 【００１６】容量制御弁は、吐出室３ｂ、吸入室３ａ及
びクランク室２ａにそれぞれ連通する通路を有してい
る。そして、吸入室３ａから導入した冷媒ガス圧力（吸
入圧）を検知して、吐出室３ｂから導入した高圧の吐出
冷媒ガスを必要量だけクランク室２ａに導くことによ
り、圧縮機が適正な容量で運転されるように斜板１２を
適正な傾角に設置する。このようにして、斜板１２の傾
角は、斜板１２が傾角規制突部８ｂに当接する最大傾角
位置と、斜板支持体１１が回転軸９上に止着された最小
傾角規制リング１８に当接する最小傾角位置との間に規
制される。即ち、斜板１２のこの傾角範囲内で吐出容量
が制御される。 【００１７】シリンダブロック１に設けられた吸気通路
１９は、その一端がクランク室２ａに開口し、もう一端
がシリンダボア１ａの側壁に開口している。この吸気通
路１９は、斜板１２の最大傾角時に片頭ピストン１６が
下死点付近にきたとき（図１参照）に、クランク室２ａ
とシリンダボア１ａの圧縮室２０とを連通するように形
成されている。 【００１８】フロントハウジング２及びシリンダブロッ
ク１の両側壁内及びバルブプレート４に連続して形成さ
れた連通路２１は、その一端がクランク室２ａに開口
し、もう一端が吸入室３ａに開口している。この連通路
２１の吸入室側の開口端付近には、図２に示すように筒
体２２が挿入されており、その部分における連通路２１
の断面は、図３に示すように、筒体２２がちょうど嵌ま
り込む真円の上側に半円が接合したような形状に形成さ
れている。連通路２１は、シリンダブロック１内におい
てクランク室に連通する側の径が縮小しており、この小
径の通路の吸入室側端面と筒体２２の内底の間にはばね
２４が介装されている。このばね２４は、自然長にて筒
体２２の底部がバルブプレート４の開口部２３を開放す
るよう設定されている。 【００１９】この筒体２２とばね２４は逆止弁２５を構
成している。つまり、吸入室３ａ内の圧力がクランク室
２ａ内の圧力よりも高いときには、吸入室３ａ内の冷媒
ガスが筒体２２をばね２４の付勢力に抗してクランク室
２ａの方へ移動させる。そして、冷媒ガスは吸入室３ａ
から開口部２３を介して連通路２１内に入り、筒体２２
上部の半円形状の通路及び小径の通路を通過した後、ク
ランク室２ａへ流入する。また、クランク室２ａ内の圧
力が吸入室３ａ内の圧力よりも高いには、クランク室２
ａ内の冷媒ガスがばね２４に抗して筒体２２を吸入室開
口部２３に押し付けるため、冷媒ガスはクランク室２ａ
から連通路２１を通って吸入室３ａへ流出することがで
きない。つまりは逆止弁２５により、冷媒ガスは、連通
路２１内において吸入室３ａからクランク室２ａへの一
方通行のみを許容される。 【００２０】次に、上述のように構成された斜板式可変
容量圧縮機の動作を説明する。冷房負荷の大きいときに
は、吸入圧が上昇し、容量制御弁により吐出冷媒ガスの
クランク室２ａへの供給が絶たれるため、クランク室２
ａ内の圧力が低下し、斜板１２の傾角は増大する。従っ
て、片頭ピストン１６のストロークは大きくなり、大容
量運転がされる。この時、片頭ピストン１６の復動動作
に伴い、吸入室３ａ内の冷媒ガスが、吸入ポート４ａか
ら吸入弁５ａを押し退けて圧縮室２０内へ流入される。
それと共に、片頭ピストン１６が下死点付近に至った時
には、吸気通路１９がクランク室２ａと圧縮室２０とを
連通するため、クランク室２ａ内の冷媒ガスも吸気通路
１９を介して圧縮室２０内へ流入される。そして、片頭
ピストン１６の往動時には、圧縮作用を受けた冷媒ガス
が吐出ポート４ｂから吐出弁５ｂを押し退けて吐出室３
ｂへ吐出される。 【００２１】圧縮行経時にシリンダ１ａより漏出する冷
媒ガスが少ない場合には、吸気通路１９から圧縮室２０
への吸気でクランク室２ａ内の冷媒ガス圧力が吸入室３
ａ内の冷媒ガス圧力よりも低下し、吸入室３ａ内の冷媒
ガスが、連通路２１を介してクランク室２ａの方へ移動
させる。そして、吸入室３ａ内の冷媒ガスが連通路２１
を介してクランク室２ａに供給されるため、クランク室
２ａから圧縮室２０への吸気が充分に行われる。 【００２２】図４及び図５には、この実施例の斜板式圧
縮機と従来の斜板式圧縮機とを比較した様子がグラフで
示されている。図４は圧縮室２０内の冷媒ガス圧力の時
間変化を、図５は圧縮室２０内のＰ−Ｖ線図を示してお
り、両グラフとも破線が従来の斜板式圧縮機のもの、実
線がこの実施例の斜板式圧縮機のものである。また、Ｐ
ｓは吸入圧を、Ｐｄは吐出圧をあらわしている。図４中
のｔの区間では、片頭ピストン１６が下死点付近を通過
して吸気通路１９が開かれているため、この実施例にお
ける圧縮機の圧縮室２０内圧力は従来のものの圧縮室内
圧力よりも上昇している。このため、図５では、ピスト
ン１６の下死点における圧縮室２０内圧力が従来のもの
よりΔＰｓだけ高くなっており、圧縮機はおおよそ図中
の斜線で示される面積分だけ従来の圧縮機より余分に仕
事をしていることになる。つまりは、圧縮機の効率が上
昇している。 【００２３】なお、この実施例では、吸入圧以上の圧力
の冷媒ガスが連通路２１を通してクランク室２ａに導か
れることはないので、この連通路２１からクランク室２
ａへの吸気が斜板１２の傾きに影響を及ぼす心配はな
い。また、圧縮機は低速で運転される時のように圧縮室
２０からの冷媒ガスの漏洩が多い場合には、クランク室
２ａの昇圧に伴い筒体２２がバルブプレート４の開口部
２３を閉塞し、クランク室２ａから吸入室３ａへ冷媒ガ
スが流出するのを防止する。従って圧縮室２０よりクラ
ンク室２ａに漏出した冷媒ガスは、吸気通路１９を介し
て、再び圧縮室２０へ導入される。 【００２４】一方、冷房負荷の小さいときには、吸入圧
が低下し、容量制御弁により吐出冷媒ガスがクランク室
２ａへ供給されるため、クランク室２ａ内の圧力が上昇
し、斜板１２の傾角は減少する。従って、片頭ピストン
１６のストロークは小さくなり、小容量運転がされる。
この時は、ピストン１６が下死点付近にあるときでも吸
気通路１９は開通されないため、クランク室２ａから圧
縮室２０への吸気は行われないが、小容量運転時なので
特に問題はない。 【００２５】この時は、クランク室２ａ内の冷媒ガス圧
力は常に吸入圧よりも高くなっており、クランク室２ａ
内の冷媒ガスが連通路２１内において筒体２２を吸入室
側へ押し付ける作用をなすので、クランク室２ａ内の冷
媒ガスが連通路２１を通って吸入室３ａへ流出する心配
はない。このため、通常通りの圧縮機の小容量運転がさ
れる。 【００２６】この実施例においては、圧縮機の大容量運
転時には、クランク室２ａ内の冷媒ガス圧力が吸入圧以
下になると吸入室３ａから連通路２１を介して冷媒ガス
が補給されるため、クランク室２ａ内圧力は常にほぼ吸
入圧以上に保たれる。このため、片頭ピストン１６の下
死点付近の通過時には、吸気通路１９を介してクランク
室２ａから圧縮室２０への吸気が充分に行われ、圧縮機
の効率が上昇する。また、クランク室２ａに導入される
吸入ガスは、シュー１７，斜板１２等の摺接部位の冷却
及び潤滑に寄与する。さらに、圧縮機の小容量運転時に
は、吸気通路１９は開通せず、クランク室２ａから圧縮
室２０への吸気は行われない。このとき、連通路２１内
の逆止弁構造により、クランク室２ａ内の冷媒ガスが連
通路２１を通って吸入室側へ洩れる心配はない。 【００２７】また、この実施例においては、前述のよう
に圧縮機の効率が上昇するため、効率を上げるために片
頭ピストン１６やシリンダボア１ａの加工精度を上げる
必要がない。 【００２８】この実施例では、筒体２２と押圧ばね２４
により連通路２１の逆止弁２５を構成したが、この実施
例で用いる逆止弁はこの構成のものに限定されない。例
えば、図６に示すような構成の逆止弁２６でもよい。こ
れは、バルブプレート４上に吸入弁５ａと同様の構成の
逆止弁２６を形成することにより、吸入室３ａからクラ
ンク室２ａへの冷媒ガスの移動のみを許容するものであ
る。この逆止弁２６を使用する場合は、連通路２１の断
面形状は上述のものに限られず、ただの真円形でも構わ
ない。 【００２９】この実施例において、圧縮機を片頭ピスト
ンの斜板式固定容量圧縮機に変更しても構わない。ま
た、絞り通路１ｂは、圧縮行程時に片頭ピストン１６と
シリンダボア１ａとの間の微小な隙間からクランク室２
ａに洩れる冷媒ガスにより、クランク室２ａ内の圧力が
上昇し過ぎるのを防止するため、クランク室２ａと吸入
室３ａとの間に設けてもよい。しかし、固定容量圧縮機
において連通路２１内に逆止弁を設けない場合は、連通
路２１から吸入室３ａへ冷媒ガスが逃げられるので、絞
り通路１ｂを設ける必要はない。この構成の斜板式固定
容量圧縮機が運転されると、片頭ピストン１６の下死点
付近通過時にはいつでも、吸気通路１９を介してクラン
ク室２ａから圧縮室２０への吸気がされ、圧縮機の効率
が上昇する。この時も、クランク室２ａ内の圧力低下に
伴い、吸入室３ａからクランク室２ａへ冷媒ガスが補給
されるため、常にクランク室２ａから圧縮室２０へ充分
な吸気がされる。 【００３０】なお、この発明は前述の実施例の構成に限
定されるものではなく、この発明の趣旨から逸脱しない
範囲で、各部の構成を任意に変更して具体化することも
可能である。例えば、この発明を両頭ピストンの容量可
変型及び容量固定型斜板式圧縮機に用いたり、斜板と片
頭ピストンが揺動板及びロッドで連結されるワッブル型
圧縮機に用いたりすることもできる。 【００３１】 【発明の効果】以上詳述したようにこの発明によれば、
圧縮室への冷媒ガスの吸気が充分に行われるため、効率
が向上し、ひいては圧縮機の性能が向上すると共に、ク
ランク室内の冷却、潤滑能が向上し、圧縮機の信頼性も
向上するという優れた効果を奏する。また、吸気通路に
逆止弁を設けることにより、クランク室から吸入室への
冷媒ガスの逆流に起因する効率低下を回避し得ると共に
可変容量型のものに適用して、効率を向上させることが
可能である。

【図面の簡単な説明】 【図１】本発明を具体化した一実施例の圧縮機全体の断
面図である。 【図２】図１の圧縮機における連通路の吸入室側開口付
近の構成をしめす拡大部分断面図である。 【図３】図２のＡ−Ａ線における部分断面図である。 【図４】本発明の圧縮機の特徴を示す圧力の時間応答の
グラフである。 【図５】本発明の圧縮機の特徴を示すＰ−Ｖ線図であ
る。 【図６】一実施例で用いられる逆止弁の別例を示す部分
断面図である。 【符号の説明】 ２ａ…クランク室、３ａ…吸入室、１６…ピストン、１
９…吸気通路、２０…圧縮室、２１…連通路、２５，２
６…逆止弁

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小林 久和 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 (72)発明者 日比野 惣吉 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 (72)発明者 天野 晃浩 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 (72)発明者 濱岡 貴裕 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 (56)参考文献 特開 平５−106554（ＪＰ，Ａ) 特開 昭56−162281（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−674（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−296146（ＪＰ，Ａ) 実開 昭62−148787（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭53−136605（ＪＰ，Ｕ) 実公 平５−40303（ＪＰ，Ｙ２) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F04B 27/08

Claims (1)

1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】 クランク室と、吸入室及び吐出室との間
   に位置する複数のシリンダボアを回転軸の周りに配列す
   るとともに、それらのシリンダボア内にピストンを収容
   し、クランク室内で回転軸上に支持された斜板にピスト
   ンを連係させ、ピストンが下死点付近に位置したときに
   クランク室とシリンダボアの圧縮室とを連通させる吸気
   通路を設けた斜板式圧縮機において、 前記クランク室と吸入室との間に連通路を設け、前記連
   通路内に吸入室からクランク室への冷媒ガスの移動のみ
   を許容する逆止弁を設けたことを特徴とする斜板式圧縮
   機。