JPH076505B2 - 可変容量型斜板式圧縮機 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 発明の目的 （産業上の利用分野） 本発明は両頭ピストンを備えた可変容量型斜板式圧縮機
に関するものである。

（従来の技術） 回転軸に対して前後に揺動可能かつ回転軸との相対回転
可能に斜板を支持したいわゆるワッブル式可変容量圧縮
機では斜板の傾角が斜板収容室内の制御圧力と冷房負荷
を反映する吸入圧とのピストンを介した差圧により変動
し、この傾角変動により冷房負荷に応じた吐出容量制御
が行われる。しかも、斜板の揺動中心が斜板の回転半径
方向に見たピストンの往復動位置付近に設定されている
ためにピストンの圧縮行程上死点が定位置に設定される
ことになり、小容量側の制御限界、即ち最小容量まで可
及的に小さくすることが可能である。しかしながら、斜
板収容室内の制御圧力と吸入圧とのピストンを介した圧
力抵抗により斜板の傾角を制御するワッブル式圧縮機で
は１つのピストンに対して１つの圧縮室のみしか対応し
得ないため、回転軸と一体的に回転する斜板及び両頭ピ
ストンを備えた可変機能を持たない斜板式圧縮機に比し
て冷房効率の劣性は否めない。

可変機能のない斜板式圧縮機の冷房効率を兼ね備えた可
変容量型圧縮機が特開昭58−162782号公報に開示されて
いる。この圧縮機では斜板が回転軸と一体的に回転可能
かつ前後に揺動可能に支持されており、この斜板の傾角
が冷房負荷を反映する吸入圧情報に基づいて制御される
ようになっている。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、斜板の揺動中心が回転軸上の固定位置に
設定されているため、両頭ピストンの圧縮行程上死点が
前後両圧縮室のいずれにおいても斜板傾角に応じて変動
し、斜板傾角が零側に近い小容量側の圧縮作用領域でも
実質的な圧縮及び吐出を行なうことができない。即ち、
斜板傾角が小さくなるにつれて圧縮室内の冷媒ガス吐出
残量が増大し、この残量ガスが吸入行程で再膨脹して吸
入量が減少してしまうことにより吐出を伴わない圧縮及
び膨脹が繰り返されるだけの状態となる。そのため、可
変機能のない斜板式圧縮機と同等の冷房効率を持ちつつ
も小容量側の安定制御を行なうことができず、制御可能
な冷房負荷範囲がワッブル式可変容量圧縮機のレベルに
達し得ないという不都合がある。

発明の構成 （問題点を解決するための手段） そこで本発明では、冷媒ガスを導入する斜板室、前後一
対の吸入室、前後一対の吐出室及びこれら各室を接続す
る前後一対となる複数のシリンダボアをハウジング内に
区画形成すると共に、斜板室と前後両吸入室とを吸入通
路により接続し、前後両シリンダボア内に両頭ピストン
を往復動可能に収容するハウジング内に回転軸を相対回
転可能に収容支持すると共に、この回転軸には斜板を相
対回転不能かつその周縁側を中心として前後に揺動可能
に支持し、この揺動中心位置をリヤ側シリンダボア寄り
に設定すると共に、回転軸の回転に伴う揺動中心の回転
領域上に前記両頭ピストンの往復動領域を設定し、斜板
の回転により往復駆動される両頭ピストンのリヤ側シリ
ンダボアにおける圧縮行程上死点を定位置とした斜板式
圧縮機を対象とし、前記リヤ側吸入圧室内に制御圧室を
区画形成する摺動区画体を介在し、制御圧室と吐出圧領
域とを接続して吐出圧相当の冷媒ガスを導入すると共
に、摺動区画体を介してフロント側及びリヤ側シリンダ
ボア内の圧力による斜板傾角を小さくする斜板揺動力と
制御圧室内の圧力とを対抗させ、制御圧室と吸入圧領域
とを接続すると共に、この接続通路上に容量制御弁機構
を介在し、前記制御圧室内の圧力に対抗して傾角減少方
向へ斜板を付勢するための一対のばね部材を備えた制御
圧補正手段を設け、一方のばね部材には斜板の傾角全領
域にわたって傾角増大に応じて斜板にばね作用力を増大
付与するばね特性を設定すると共に、他方のばね部材に
は斜板の最大傾角付近でのみ傾角増大に応じて斜板にば
ね作用力を増大付与するばね特性を設定した。

（作用） 即ち、両頭ピストンの往復動領域上のリヤ側シリンダボ
ア寄りに斜板の揺動中心を設定することにより、フロン
ト側シリンダボアにおける両頭ピストンの圧縮行程上死
点は斜板の傾角に応じて変動するが、リヤ側シリンバボ
アにおける圧縮行程上死点は斜板の傾角に関わりなく定
位置に規定される。斜板の傾角は制御圧室内の圧力と、
フロント側及びリヤ側シリンダボア内の圧力、リヤ側吸
入室内の吸入圧及び前記一対のばね部材のばね作用力の
総和圧との差による斜板角度を小さくする斜板揺動力に
応じて変動する。容量制御弁機構は制御圧室側から吸入
圧領域側への冷媒ガス流量を制御し、この流量制御によ
り吐出圧相当の冷媒ガスを導入する制御圧室内の圧力が
制御される。前記構成の圧縮機ではリヤ側シリンダボア
内の圧力とフロント側シリンダボア内の圧力による斜板
傾角を小さくする力が最大傾角付近では傾角増大につれ
て増大から一転して減少すると共に、最小傾角付近では
吸入圧以下すなわち、圧縮機内の圧力としては負となる
特性があり、前記一対のばね部材の作用を除いた制御圧
室の圧力制御のみでは最大傾角付近及び最小傾角付近の
容量制御を行なうことができない。前記一対のばね部材
はこの制御不能領域の特性の補正を行ない、この補正に
より制御圧室における必要な制御圧は吸入圧を越える値
でもって傾角増大（減少）につれて増大（減少）する。
従って、制御圧室内の圧力制御により傾角全域にわたっ
て安定した傾角制御、即ち容量制御が可能となる。

（実施例） 以下、本発明を具体化した一実施例を図面に基づいて説
明する。ハウジングを構成するシリンダブロック１の前
後両端面にはフロントハウジング２及びリヤハウジング
３が接合固定されており、フロントハウジング２及びシ
リンダブロック１には回転軸４がフロント軸部4aを介し
て回転可能に支持されている。フロント軸部4aの内端側
にはリヤ軸部4bが連結体5,6を介して連結固定されてい
ると共に、連結体5,6にはガイド孔5a,6aが形成されてお
り、リヤ軸部4bにはガイドブッシュ７がスライド可能に
嵌合されていると共に、リヤ軸部4b先端とガイドブッシ
ュ７内端との間には押圧ばね８が介在されている。

ガイドブッシュ７の基端部7aは球面状に形成されてお
り、この球面部7aには斜板９が回動可能に嵌合されてい
る。斜板９の前面にはブリッジ9aが形成されており、そ
の中間部両側面にはピン9b,9cが突設形成されている。
ブリッジ9aは両連結体5,6間に挟入されていると共に、
ピン9b,9cは連結体5,6のガイド孔5a,6aに嵌入されてお
り、これにより斜板９が斜板室1a内で回転軸４と共に回
転する。ピン9b,9cとガイド孔5a,6aとのガイド関係及び
前後にスライド可能なガイドブッシュ７に対する斜板９
の回動関係により斜板９がガイドブッシュ７を前後にス
ライドしつつ揺動可能であり、この揺動中心Ｃが斜板９
の周縁側に設定されている。

シリンダブロック１のフロント側及びリヤ側には複数の
シリンダボア1b,1c（本実施例では５つずつ）が斜板９
の回転に伴う揺動中心の回転軌跡上にて対応形成されて
いると共に、フロント側シリンダボア1bの狭間及びリヤ
側シリンダボア1cの狭間には吸入通路1d,1eが形成され
ており、対応するフロント側シリンダボア1b及びリヤ側
シリンダボア1cには両頭ピストン10が収容されている。
各両頭ピストン10と斜板９とはシュー11,12を介して係
合しており、両頭ピストン10が斜板９の回転に伴って揺
動中心Ｃの回転軌跡位置で前後に往復する。

シリンダブロック１と前後両ハウジング2,3との間には
サイドプレート13,14及び弁形成プレート15,16が介在さ
れており、フロントハウジング２とサイドプレート13と
の間には吸入室17が吸入弁15aを介してフロント側吸入
通路1dに接続するように区画形成されていると共に、吐
出室18が吐出弁19を介してサイドプレート13と両頭ピス
トン10との間のフロント側圧縮室Pfに接続するように区
画形成されている。リヤハウジング３とサイドプレート
14との間には吸入室20が吸入弁16aを介してリヤ側吸入
通路1eに接続するように区画形成されており、吐出室21
が吐出弁22を介してサイドプレート14と両頭ピストン10
との間のリヤ側圧縮室Prに接続するように区画形成され
ている。そして、フロント側吐出室18とリヤ側吐出室21
とが吐出通路1fにより接続されている。

冷媒ガスは両頭ピストン10の往復動に伴って入口23から
斜板室1aへ入り、フロント側吸入通路1d及びリヤ側吸入
通路1e、フロント側吸入室17及びリヤ側吸入室20を経て
フロント側圧縮室Pf及びリヤ側圧縮室Prへ吸入されて圧
縮作用を受ける。そして、圧縮室Pf,Prから吐出された
冷媒ガスはフロント側吐出室18及びリヤ側吐出室21、シ
リンダブロック１内の吐出通路1fを経て出口30から排出
される。斜板９の揺動中心Ｃは斜板９の周縁側に設定さ
れていると共に、リヤ側シリンダボア1c寄りに設定され
ており、これによりフロント側圧縮室Pfにおける両頭ピ
ストン10の圧縮行程上死点は斜板９の傾角に応じて変動
するが、リヤ側圧縮室Prにおける両頭ピストン10の圧縮
行程上死点が第1,3図に示す定位置に規定される。

リヤ側吸入室20内にはガイドブッシュ７の先端部が突出
されていると共に、摺動区画体24が前後方向へスライド
可能に嵌入されており、その摺動区画体24によりリヤ側
吸入室20の一部が制御圧室20aに区画形成されている。
摺動区画体24とガイドブッシュ７先端部のフランジ部7b
との間にはスラストベアリング25が介在されていると共
に、フランジ部7bとサイドプレート14との間にはスラス
トベアリング26、ばね受け35及び押圧ばね36が介在され
ており、制御圧室20d内の圧力が摺動区画体24、ガイド
ブッシュ７及び斜板９を介して斜板傾角を小さくしよう
とする摺動力と対抗する。

制御圧室20aとリヤ側吐出室21とは管路27により接続さ
れており、管路27の途中には絞り部27aが設けられてい
る。絞り部27aと制御圧室20aとの間の管路27は管路28を
介して斜板室1aに接続されており、管路28の途中には容
量制御弁機構29が介在されている。制御圧室20aは容量
制御弁機構29の流入ポート29aに接続されていると共
に、斜板室1aは流出ポート29bに接続されており、制御
ポート29cには入口23に接続された吸入管路31が管路32
を介して接続されている。流入ポート29a側から流出ポ
ート29b側への冷媒ガス流量を制御する弁体33は、この
弁体33を開放方向に押圧付勢する押圧ばね34及び大気圧
の総和圧と、吸入冷媒ガス圧との圧力対抗により吸入圧
を設定値ｐに維持するように駆動され、弁体33が下動さ
れると制御圧室20a内の吐出圧相当の冷媒ガスの一部が
吸入圧に応じて斜板室1aへ流入する。

吸入管路31内の吸入圧が設定値ｐよりも高い場合、即ち
冷房負荷が高い場合には弁体33が閉塞側に移動してお
り、制御圧室20a内の摺動区画体24に吐出圧力相当の圧
力が導入され、斜板傾角度を大きくする作用が高まって
いる。これにより摺動区画体24が第１図に示すように左
方側に押圧保持され、斜板９が大きく傾く。従って、前
後圧縮室Pf,Prにおける圧縮容量が大きい値となって大
容量運転が行われ、吸入圧が設定値に向けて低下する。
吸入管路31内の吸入圧が設定値ｐよりも低い場合、即ち
冷房負荷が低い場合には弁体33が開放側に移動してお
り、制御圧室20a内の摺動区画体24に対する斜板傾角度
を大きくする作用が低下している。これにより摺動区画
体24が第３図に示すように右方側に保持され、斜板９の
傾角が小さくなる。従って、前後圧縮室Pf,Prにおける
圧縮容量が小さい値となって小容量運転が行われ、吸入
圧が設定値に向けて上昇する。

第４図のグラフにおける横軸原点は斜板９の最大傾角、
即ち最大容量に対応する摺動区画体24の変位位置に設定
されていると共に、変位位置Ｌは最小傾角位置に対応
し、同図に破線で示す曲線C1は吐出容量（％表示）を示
す。圧縮行程上死点一定のリヤ側圧縮室Prでは斜板９の
傾角に関わりなく吐出を伴う実質的な圧縮が行われる
が、フロント側圧縮室Pfにおいては吐出容量曲線C1上の
変曲点に対応する摺動区画体24の変位位置L1から小容量
側では実質的な吐出を伴わない圧縮及び膨脹が行われ
る。

曲線C2はガイドブッシュ７内の押圧ばね８及びリヤ側吸
入室20内の押圧ばね36のばね作用を除いた場合の制御圧
室20aにおける必要な制御圧を示す。即ち、フロント側
圧縮室Pf内の圧力及び摺動区画体24に対するリヤ側吸入
室20内の圧力の総和圧と、リヤ側圧縮室Pr内の圧力との
差圧が曲線C2で示される特性となり、最大傾角付近では
斜板９の傾角が増大するにつれて前記差圧が増大方向か
ら一転して減少方向に変わり、最小傾角付近では前記差
圧が直線Ｄで示す吸入圧Ps以下になる。そのため、最大
傾角付近にて斜板９の傾角を増大（減少）するには制御
圧室20a内の制御圧を増大（減少）方向から一転して減
少（増大）方向へ変える必要があるが、このような連続
制御は本質的に不可能である。又、圧縮機を含む冷媒ガ
ス回路内の最低圧力が吸入圧Ps程度であることからして
制御圧室20a内の制御圧が吸入圧Ps以下にはなり得ず、
最小傾角付近での傾角制御は不可能である。

そこで本実施例では、ガイドブッシュ７及び一対の押圧
ばね8,36により制御圧補正手段を構成し、制御圧室20a
内の圧力と対抗する方向、即ち斜板９の傾角減少方向へ
ガイドブッシュ７を付勢し得るガイドブッシュ７内の押
圧ばね８及びリヤ側吸入室20内の押圧ばね36が第４図に
直線D1,D2で示すばね特性に設定されており、両ばね特
性の協働により前記した制御不能領域の補正が行われ
る。即ち、押圧ばね８は斜板９の傾角全域にわたって傾
角増大に応じてガイドブッシュ７に斜板傾角度を大きく
する方向に力を付与し、曲線C2全体を上方へ移動させ、
押圧ばね36は最大傾角付近でのみ傾角増大に応じてガイ
ドブッシュ７に押圧作用力を増大付与し、曲線C2が左下
がりになることを防止する。第４図の摺動区画体24の変
位位置L2は第３図の鎖線位置に対応し、この位置から最
小傾角位置Ｌ側へ移行すれば押圧ばね36がばね受け35か
ら離間し、ガイドブッシュ７に対する押圧ばね36の押圧
作用がなくなる。このような両押圧ばね8,36の補正作用
により曲線C2が傾角全域にわたって補正され、制御圧室
20a内の必要な制御圧が曲線C3で示すように傾角全域に
わたって右下がり、かつ吸入圧Psを越えるようになる。
これにより、最大傾角から最小傾角のどの領域において
も制御圧室20a内の制御圧を増減すれば斜板９の傾角が
これに応じて増減し、吐出容量の連続制御が可能とな
る。従って、ワッブル式圧縮機と同程度の最小容量を達
成しつつ安定した容量制御が可能となる。

又、押圧ばね８が常時ガイドブッシュ７に作用している
ため、摺動区画体24とフランジ部7bとの間のスラストベ
アリング26が両者に常時接触し、これら部材間の接離に
よる騒音発生は回避される。

本発明は勿論前記実施例にのみ限定されるものではなく
容量制御弁機構として電磁弁を採用し、吸入圧情報に基
づいて電磁弁の開閉制御を行なう実施例も可能である。

発明の効果 以上詳述したように本発明は、両頭ピストンのリヤ側圧
縮室における圧縮行程上死点を定位置とした可変容量型
斜板式圧縮機における制御圧を所定のばね特性を備えた
一対のばね部材により補正するようにしたので、最大傾
角付近でも必要な制御圧が傾角増大（減少）につれて増
大（減少）することになると共に、最小傾角付近でも必
要な制御圧が吸入圧を越えることになり、ワッブル式圧
縮機と同程度の最小容量を達成しつつ最大傾角から最小
傾角にわたって安定した容量制御を行い得るという優れ
た効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明を具体化した一実施例を示し、第１図は圧
縮機及び容量制御弁機構の側断面図、第２図は第１図の
Ａ−Ａ線断面図、第３図は小容量運転状態を示す側断面
図、第４図は制御圧及び吐出容量の変動を示すグラフで
ある。 ハウジングを構成するシリンダブロック１、同じくフロ
ントハウジング２及びリヤハウジング３、回転軸４、制
御圧補正手段を構成する押圧ばね8,36及びガイドブッシ
ュ７、斜板９、両頭ピストン10、リヤ側吸入室20制御圧
室20a、摺動区画体24、容量制御弁機構29、揺動中心
Ｃ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】冷媒ガスを導入する斜板室、前後一対の吸
   入室、前後一対の吐出室及びこれら各室を接続する前後
   一対となる複数のシリンダボアをハウジング内に区画形
   成すると共に、斜板室と前後両吸入室とを吸入通路によ
   り接続し、前後両シリンダボア内に両頭ピストンを往復
   動可能に収容するハウジング内に回転軸を回転可能に収
   容支持すると共に、この回転軸には斜板を相対回転不能
   かつその周縁側を中心として前後に揺動可能に支持し、
   この揺動中心位置をリヤ側シリンダボア寄りに設定する
   と共に、回転軸の回転に伴う揺動中心の回転領域上に前
   記両頭ピストンの往復動領域を設定し、斜板の回転によ
   り往復駆動される両頭ピストンのリヤ側シリンダボアに
   おける圧縮行程上死点を定位置とした斜板式圧縮機にお
   いて、前記リヤ側吸入圧室内に制御圧室を区画形成する
   摺動区画体を介在し、制御圧室と吐出圧領域とを接続し
   て吐出圧相当の冷媒ガスを導入すると共に、摺動区画体
   を介してフロント側及びリヤ側シリンダボア内の圧力に
   よる斜板傾角を小さくしようとする揺動力と制御圧室内
   の圧力とを対抗させ、制御圧室と吸入圧領域とを接続す
   ると共に、この接続通路上に容量制御弁機構を介在し、
   前記制御圧室内の圧力に対抗して傾角減少方向へ斜板を
   付勢するための一対のばね部材を備えた制御圧補正手段
   を設け、一方のばね部材には斜板の傾角全領域にわたっ
   て傾角増大に応じて斜板にばね作用力を増大付与するば
   ね特性を設定すると共に、他方のばね部材には斜板の最
   大傾角付近でのみ傾角増大に応じて斜板に作用力を増大
   付与するばね特性を設定した可変容量型斜板式圧縮機。