JPH0518355A - 可変容量型圧縮機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】電磁クラッチの省略と零容量から始まる圧縮機
の広域容量制御の具現化を図る。 【構成】駆動軸４に嵌装されて回転斜板７を傾動可能に
枢支するスリーブ８と該スリーブ８を最小容量位置に保
持する制止手段４０と、該スリーブ８に形成され、該ス
リーブ８を独自的に直動させる油圧作動室２１ａと、上
記駆動軸４に連結されてクランク室１５内の封入油を循
環させる油圧ポンプ２０と、該油圧ポンプ２０から油路
２５を介して上記油圧作動室２１ａへ選択的に圧油を供
給し、上記制止手段４０ともども上記スリーブ８を最小
容量位置から零容量位置へ強制変位させる切換弁４４と
を設けたことにより、零容量運転の実現によって電磁ク
ラッチの省略が可能となるため、圧縮機の軽量化に加え
てエンジン負荷の軽減による省燃費にも貢献することが
できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、主として車両空調用に
供して好適な可変容量型圧縮機に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来この種の圧縮機として、特開昭６３
ー１６１７７号公報に開示のものが知られている。同圧
縮機は図３に示すように、ハウジング５１内に形成され
たクランク室５２と、クランク室５２内の駆動軸５３に
連結されたロ−タ５４と、ロ−タ５４にヒンジ機構５５
を介して支持された回転斜板５６と、回転斜板５６に沿
って回転を拘束された状態で取付られた揺動板５７と、
揺動板５７の揺動によりボア５８内では往復動する複数
のピストン５９と、ボア５８内に流体を供給する吸入室
６０と、圧縮された流体が吐出される吐出室６１と、ク
ランク室５２と吸入室６０とを結ぶ抽気通路６３に設け
られ、吸入室６０の圧力を感知して抽気通路６３の開度
を調整する弁手段６２とを主要素として構成されてい
る。そしてロ−タ５４と回転斜板５６とを結合するヒン
ジ機構５５は、ロ−タ５４側に長孔を設け、この長孔に
回転斜板５６側に装着されたピン部を挿嵌する形態とな
されており、長孔の長さの範囲内で回転斜板５６が傾動
可能となるようロ−タ５４に支持されている。

【０００３】このような構成によれば、以下のような作
用を得ることができる。すなわち吸入室圧力に応じた上
記弁手段応６２の作動により抽気通路６３の開度を調整
して、ボア５８内から漏出するブローバイガスによりク
ランク室圧力を随時変化させると、ピストン５９の背面
に加わる力と共に回転斜板５６に作用するモ−メントの
均衡点も変って、回転斜板５６及び揺動板５７の傾角が
変化し、これがピストンストロークの変動を伴ってボア
５８に取込まれる流体の容量が制御される。つまりこの
ような容量可変機構によって吸入室圧力は予め設定され
た値となるように制御される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】さて、上述のごとき容
量可変機構によれば、吸入圧力の低下につれて弁手段６
２は抽気通路６３の開度を縮小するように作動し、クラ
ンク室圧力の上昇を促して圧縮機の容量を縮減すべく制
御するが、更なる熱負荷の低下により上記弁手段６２が
抽気通路６３を完全に閉鎖し、これに伴い一層上昇した
クランク室圧力によって圧縮機の小容量化がより進行し
た場合でも、その下限は予め設定された最小容量（約１
０％容量）に規制される。何故ならば零若しくはそれに
近似する極端な小容量域では実効のある圧縮仕事が行わ
れず、吸入室圧力とクランク室圧力との差圧に基づいた
容量復帰制御が事実上不可能となるからである。また、
機内各摺動部の潤滑を冷媒中の混在油粒に求める昨今の
圧縮機では、冷媒（潤滑）不足によって生じる焼付や耐
用度の低下も、容量制御の下限規制を行わざるを得ない
一因として指摘することができる。

【０００５】したがって、このように圧縮機の最小容量
が規制されている以上、寒冷地など車両空調装置の使用
環境によっては、圧縮機の保護やエバポレータのフロス
ト防止といった理由から、電磁クラッチの離断を介して
圧縮機を停止させる必要がある。すなわち、圧縮機に結
合された電磁クラッチは現在の車両空調装置に不可欠の
構成要素として広く実用に供されているが、起動時のシ
ョックが運転フィーリングに及ぼす影響もさることなが
ら、電磁クラッチに給電するオルタネータの効率が意外
と低く、その分エンジンの負荷が増大していることも見
逃し難い問題である。換言すれば、もしも電磁クラッチ
の省略が可能となれば、省燃費追求への貢献は勿論、圧
縮機の軽量化にも画期的な結果をもたらすことは容易に
理解されるところであろう。

【０００６】本発明は、電磁クラッチの省略と零容量か
ら始まる圧縮機の広域容量制御の具現化を、解決すべき
技術課題とするものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は上記課題解決の
ため、クランク室と、該クランク室内に延在し回転自在
に支承された駆動軸と、該駆動軸に固着されたロ−タ
と、該駆動軸に嵌装されたスリ−ブに傾動可能に枢支さ
れ、かつヒンジ機構を介して該ロ−タに支持された回転
斜板と、該回転斜板の傾斜面に沿って回転を拘束された
状態で取付られ、上記駆動軸の回転に応じて揺動のみ許
容された揺動板と、該揺動板に連結され該揺動板の揺動
によりそれぞれのボア内で往復動する複数のピストン
と、上記ボア内へ流体を供給する吸入室と、上記ボア内
で圧縮された流体が吐出される吐出室と、上記クランク
室内の圧力を調整する弁手段とを含み、上記弁手段によ
り吸入室圧力とクランク室の圧力との差圧を調節し、上
記回転斜板の傾角を変えることにより上記流体のボアへ
の取込み容積を可変すべく構成した可変容量型圧縮機に
おいて、上記スリ−ブを最小容量位置に保持する制止手
段と、該スリ−ブに形成され、該スリ−ブを独自的に直
動させる油圧作動室と、上記駆動軸に連結されて上記ク
ランク室内の封入油を循環させる油圧ポンプと、該油圧
ポンプから油路を介して上記油圧作動室へ選択的に圧油
を供給し、上記制止手段ともども上記スリ−ブを最小容
量位置から零容量位置へ強制変位させる切換弁とを設け
てなる新規な構成を採用している。

【０００８】

【作用】エンジンと共に圧縮機が休止している状態で
は、機内の圧力バランスにより回転斜板及び揺動板は一
定の傾角を保って静止しており、一方、切換弁もノーマ
ル位置に保持されている。そしてエンジンの起動に追従
して駆動軸が回転されると、駆動軸と連動する油圧ポン
プの吐出油は切換弁を介して即刻油圧作動室に供給さ
れ、スリ−ブの進動を促して回転斜板及び揺動板を直立
（零容量）姿勢に変位させるので、圧縮機は無負荷に近
い状態で運転を開始し、同時に機内の潤滑必要箇所には
常時導通されている潤滑油路を経由して上記吐出油が継
続的に送給される。

【０００９】かかる状態から車室温度の上昇により空調
装置の発動を指令するスイッチ操作などの信号が発せら
れると、ソレノイドの励磁により切換弁のポジションが
同期的に切換えられて油圧作動室は油圧ポンプの吸入側
と連通し、それまで油圧作動室に供給される油圧力に屈
していた制止手段の付勢力によりスリ−ブは退動して、
回転斜板及び揺動板に最小容量相当の傾角を付与する。
勿論、以後の容量制御が熱負荷に応じた当該圧縮機固有
の容量可変機構によって行われる点に変りはないが、そ
の間上記制止手段の機能によりスリ−ブの進動限界は最
小容量位置に規制される。

【００１０】そしてその後の環境変化により最小容量運
転によってもなお過剰冷房が生じたり、又はエバポレー
タのフロスト防止などのため空調装置の停止が指令され
ると、ソレノイドの消磁とばね付勢によって切換弁はノ
ーマル位置に復帰し、油圧作動室への圧油の供給を介し
たスリ−ブの進動により、圧縮機は運転を継続したまま
再び零容量状態に移行する。

【００１１】

【実施例】以下、図に基づいて本発明の実施例を具体的
に説明する。図１は本実施例に係る圧縮機を一部模式的
に示した断面図であって、圧縮機の主体をなすシリンダ
ブロック１の前後にはフロントハウジング２及びリヤハ
ウジング３が結合されており、シリンダブロック１及び
フロントハウジング２には、例えば図示しないエンジン
に連動連結された駆動軸４が回転自在に支承されてい
る。フロントハウジング２内の駆動軸４上にはロ−タ５
が固着され、該ロ−タ５から延出した支持アーム５ａの
先端部には案内長孔５ｂが貫設されている。該案内長孔
５ｂにはピン６がスライド可能に嵌めこまれており、該
ピン６には回転斜板７の突縁部が連結されている。そし
てロ−タ５から幾分離隔した駆動軸４上にスリ−ブ８が
スライド可能に嵌入され、該スリ−ブ８の左右両側部に
突設された支軸８ａが図示しない回転斜板７の係合孔に
嵌合されて、該回転斜板７は支軸８ａの周りを傾転可能
に枢支されている。

【００１２】回転斜板７のボス部には揺動板９が相対回
転可能に嵌合支持され、かつ外縁部に設けた球状突端９
ａがフロントハウジング２に内設された切欠溝２ａと係
合することにより自転が拘束されるとともに、シリンダ
ブロック１に形成されたボア１０内のピストン１１と該
揺動板９とはピストンロッド１２により連結されてい
る。したがって、駆動軸４の回転運動がロ−タ５及び回
転斜板７を介して揺動板９の前後往復揺動に変換され、
ピストン１１がボア１０内を直動することにより吸入室
１３からボア１０内へ吸入された冷媒ガスは圧縮されつ
つ吐出室１４へと吐出される。そしてクランク室１５内
の圧力と吸入室１３内の圧力との差圧に応じてピストン
１１のストローク及び揺動板９の傾角が随時変化しうる
ようになされている。

【００１３】１６は例えばリヤハウジング３に内蔵さ
れ、吸入室圧力に応動して吐出室１４とクランク室１５
とを結ぶ給気通路１７の開度を調整する弁手段であっ
て、該弁手段１６はスプリング又は所定圧力のガス体を
封入したベローズ１６ａと、該ベローズ１６ａに結合さ
れた弁体１６ｂとを備え、吸入室圧力と対抗して該ベロ
ーズ１６ａが伸縮することにより、弁体１６ｂを介して
給気通路１７の弁座１７ａを開閉制御するものである。
なお、１８はクランク室１５と吸入室１３とを常時導通
する抽気通路である。

【００１４】以上の説明になる可変容量型圧縮機の基本
構成は既知のそれととくに変るところはないが、本発明
圧縮機の最も特徴的構成は、以下に詳述する容量可変機
構に油圧制御機構を組入れた点にある。すなわち、リヤ
ハウジング３内には駆動軸４の端末に連結されたトロコ
イド形の油圧ポンプ（以下ポンプという）２０が収納さ
れており、該ポンプ２０の吸入側には油路２１を介して
クランク室１５内の封入油が導入されるようになされて
いる。一方、スリ−ブ８には駆動軸４から膨出したフラ
ンジ部４ａを包持する中空部が形成され、該フランジ部
４ａを挟む図示右室は密封状の油圧作動室２１ａとなさ
れ、同左室は呼吸可能な通気室２１ｂとなされている。
また、上記ポンプ２０の吐出側と連通する吐出油路２２
と同吸入側と連通する戻り油路２３との間には、空調装
置の動作指令に同期したソレノイド操作によって制御さ
れる切換弁２４が設けられ、上記油圧作動室２１ａは駆
動軸４、シリンダブロック１及びリヤハウジング３を経
由して延びる油路２５並びに該切換弁２４を介して、上
記ポンプ２０の吐出油路２２又は戻り油路２３と選択的
に連通可能となされている。

【００１５】そして上記スリ−ブ８の後部には該スリ−
ブ８の限界位置を二様に規制する制止手段３０が配設さ
れており、該制止手段３０は、スリ−ブ８の後端に突出
した係止環３１と、駆動軸４に固着され、該係止環３１
に干渉してスリ−ブ８を零容量位置に規制する止め板３
２と、スリ−ブ８及び止め板３２間に介装されて、通常
の容量制御域におけるスリ−ブ８の進動限界を、その張
力によって最小容量位置に規制するコイルばね３３とに
より構成されている。なお、２６は上記吐出油路２２か
ら分岐して油路２５と同様に延在し、その端末がフロン
トハウジング２の軸封室２７に開口する潤滑油路であ
る。

【００１６】本実施例は上述のように構成されており、
エンジンと共に圧縮機が休止している状態では、機内の
圧力バランスにより回転斜板７及び揺動板９は一定の傾
角を保って静止し、一方、切換弁２４もばね付勢によっ
てノーマル位置に保持されている。そしてエンジンの起
動に追従して駆動軸４が回転されると、駆動軸４と連動
するポンプ２０の吐出油は切換弁２４及び油路２５を介
して直ちに油圧作動室２１ａに供給される。すなわちス
リ−ブ８に作用する油圧力はコイルばね３３の付勢力に
抗してその係止環３１が止め板３２に衝接する位置まで
進動させ、回転斜板７及び揺動板９を直立（零容量）姿
勢に変位させるので、圧縮機は無負荷に近い状態で運転
を開始し、同時に軸封装置のような潤滑必要箇所には常
時導通の潤滑油路２６を介して定量の上記吐出油が送給
される。

【００１７】かかる状態から車室温度の上昇により空調
装置の発動を指令するスイッチ操作などの信号が発せら
れると、ソレノイドの励磁により切換弁２４のポジショ
ンが同期的に切換えられて、油圧作動室２１ａに連なる
油路２５はポンプ２０の吸入側と連通し、それまで油圧
作動室２１ａに供給される油圧力に屈していたコイルば
ね３３の反発力によりスリ−ブ８は退動して、回転斜板
７及び揺動板９に最小容量相当の傾角を付与する。つま
り圧縮機は零容量から円滑に立上って最小容量（約１０
％容量）状態へと移行する。このようにして容量制御に
必要とする有効な圧縮仕事が開始されるので、以後は吸
入室圧力に応動する弁手段１６によってクランク室圧力
が調整され、通常の容量制御形態へと移行する。なお、
その間におけるスリ−ブ８の進動限界はコイルばね３３
の抵抗によって最小容量位置に規制される。

【００１８】そしてその後の環境変化により最小容量運
転によってもなお過剰冷房が生じたり、又はエバポレー
タのフロスト防止などのため空調装置の停止が指令され
ると、ソレノイドの消磁とばね付勢によって切換弁２４
はノーマル位置に復帰し、油圧作動室２１ａへの圧油の
供給を介したスリ−ブ８の進動により、圧縮機は運転を
継続したまま再び零容量状態に移行する。

【００１９】図２は本発明の他の実施例を示すもので、
本実施例においては、制止手段４０がシリンダブロック
１内に配設されたシリンダ室４１と、該シリンダ室４１
に嵌装されてその止杆部４２ａがクランク室１５内へ延
出するプランジャ４２とからなり、該プランジャ４２は
シリンダ室４１の底壁と開口端に固着された塞環４３と
によりその行程が特定されている。そしてシリンダ室４
１はシリンダブロック１からリヤハウジング３を経由し
て延びる油路４５並びに切換弁４４を介して、上記ポン
プ２０の吐出油路２２又は戻り油路２３と選択的に連通
可能となされている。

【００２０】したがって、吐出油路２２からシリンダ室
４１に圧油が供給されてプランジャ４２が行程前端に達
した状態では、上記止杆部４２ａの先端がスリーブ８の
拡張端面８ｂに干渉して該スリーブ８の進動限界を最小
容量位置に規制し、その間上記油圧作動室２１ａは戻り
油路２３と連通される。一方、切換弁４４が切換えられ
て吐出油路２２から該油圧作動室２１ａに圧油が供給さ
れると、スリーブ８はそれまでの進動限界を越えて上記
プランジャ４２の行程後端により定まる零容量位置へと
変位し、その間シリンダ室４１は戻り油路２３と連通さ
れる。

【００２１】このように本例はスリーブ８の進動限界を
二様に規制する制止手段４０が、いずれも油圧力によっ
て確実に動作するところに特長を有しており、その他の
構成並びに機能については前実施例と全く同様である。
なお、本例における上記潤滑油路２６は、駆動軸４末端
の開口部を介して直接ポンプ２０の吐出側と連通されて
いる。また、上述した両実施例ではいずれも制止手段３
０、４０によって零容量位置を規制しているが、これは
ピン６をガイドする上記案内長孔５６によっても規制可
能であることは勿論である。

【００２２】

【発明の効果】以上、詳述したように本発明に係る可変
容量型圧縮機は、容量可変機構に油圧制御機構を組入れ
て、最小容量から零容量までの間を強制制御しうるよう
に構成したものであるから、零容量運転の実現によって
電磁クラッチの省略が可能となり、このため圧縮機の軽
量化に加えてエンジン負荷の軽減による省燃費にも著し
く貢献することができる。

【００２３】また、たとえ電磁クラッチを残存させたと
しても零容量起動によってショックが確実に緩和される
ので、運転フィーリングを良好に維持することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係る可変容量型圧縮機を示
す断面図

【図２】本発明の他の実施例に係る可変容量型圧縮機を
示す断面図

【図３】従来の可変容量型圧縮機を示す断面図

【符号の説明】

４は駆動軸、５はロ−タ、７は回転斜板、８はスリ−
ブ、９は揺動板、１０はボア、１１はピストン、１３は
吸入室、１４は吐出室、１５はクランク室、１６は弁手
段、２０は油圧ポンプ、２１ａは油圧作動室、２４は切
換弁、３０、４０は制止手段

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 【請求項１】クランク室と、該クランク室内に延在し回
   転自在に支承された駆動軸と、該駆動軸に固着されたロ
   −タと、該駆動軸に嵌装されたスリ−ブに傾動可能に枢
   支され、かつヒンジ機構を介して該ロ−タに支持された
   回転斜板と、該回転斜板の傾斜面に沿って回転を拘束さ
   れた状態で取付られ、上記駆動軸の回転に応じて揺動の
   み許容された揺動板と、該揺動板に連結され該揺動板の
   揺動によりそれぞれのボア内で往復動する複数のピスト
   ンと、上記ボア内へ流体を供給する吸入室と、上記ボア
   内で圧縮された流体が吐出される吐出室と、上記クラン
   ク室内の圧力を調整する弁手段とを含み、上記弁手段に
   より吸入室圧力とクランク室圧力との差圧を調節し、上
   記回転斜板の傾角を変えることにより上記流体のボアへ
   の取込み容積を可変すべく構成した可変容量型圧縮機に
   おいて、上記スリ−ブを最小容量位置に保持する制止手
   段と、該スリ−ブに形成され、該スリ−ブを独自的に直
   動させる油圧作動室と、上記駆動軸に連結されて上記ク
   ランク室内の封入油を循環させる油圧ポンプと、該油圧
   ポンプから油路を介して上記油圧作動室へ選択的に圧油
   を供給し、上記制止手段ともども上記スリ−ブを最小容
   量位置から零容量位置へ強制変位させる切換弁とを設け
   てなる可変容量型圧縮機。