JP2000161207A - 可変容量斜板型圧縮機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 可変容量斜板型圧縮機において、簡素な構成
にて傾斜角を可変とした状態で斜板を支持する。 【解決手段】 斜板１２０は、ピストン１３０が上死点
に到達した時におけるシュー１４０の位置Ａを中心とす
る第１、２案内曲面１１２、１１３にて案内しながら斜
板１２０の傾斜角θを変化させる。これにより、ピスト
ン１３０が上死点に到達した時のピストン１３０の頂部
（頭部）の位置が略一定となるとともに、簡素な構成に
て斜板１２０を支持することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、可変容量斜板型圧
縮機に関するもので、車両用冷凍サイクルの圧縮機に適
用して有効である。

【０００２】

【従来の技術】可変容量斜板型圧縮機は、斜板の傾斜角
を変化させることにより吐出容量を変化させるものであ
るので、傾斜角を可変とした状態で斜板を支持する機構
（ヒンジ部）を必要とする。そこで、例えば特開平８−
６１２３７号公報に記載の発明では、斜板とは別体にシ
ャフトと一体的に回転するロータを設けるとともに、こ
のロータに長穴が形成されたアームを設け、かつ、長穴
に挿入されたピンを有するアームを斜板に設けることに
よりヒンジ機構を構成している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記公報に記
載の発明では、ヒンジ機構（斜板を支持する機構）を構
成する部品点数が多いのに加えて、その形状が複雑であ
るので、可変容量斜板型圧縮機の原価低減を図ることが
困難である。また、可変容量斜板型圧縮機では、一般的
にピストンの行程（ストローク）が最大となる最大容量
運転時、及びストロークが減少する可変容量運転時にお
いて、上死点の位置が変化しないように、斜板のヒンジ
機構を構成する必要があるため、ヒンジ機構を構成する
部品の形状が複雑になり、圧縮機の製造原価上昇を招い
ていた。

【０００４】因みに、上死点の位置が吐出室側に変位す
ると、ピストンとバルブプレート等とが衝突するおそれ
があるという問題がある。。一方、上死点が下死点側に
変位すると、デットボリューム（吐出されない流体量）
が増大し、吐出容量が急激に変化するとともに、ストロ
ークが縮小変化する際に、流体が吐出されないのにピス
トンが往復運動する状態が発生し、圧縮機の効率が過度
に低下してしまうという問題が発生する。

【０００５】本発明は、上記点に鑑み、可変容量斜板型
圧縮機において、簡素な構成にて傾斜角を可変とした状
態で斜板を支持することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、以下の技術的手段を用いる。請求項１〜
３に記載の発明では、シャフト（１１０）には、ピスト
ン（１３０）が上死点に到達した時におけるシュー（１
４０）の位置（Ａ）を中心とする曲面からなる案内曲面
（１１２、１１３）が形成された斜板支持部（１１１）
が設けられている。さらに、斜板（１２０）は、案内曲
面（１１２、１１３）に接触しながらシャフト（１１
０）に対して変位することにより、シャフト（１１０）
との傾斜角（θ）を変化させるように構成されているこ
とを特徴とする。

【０００７】本発明によれば、斜板（１２０）は、ピス
トン（１３０）が上死点に到達した時におけるシュー
（１４０）の位置（Ａ）を中心とする第１、２案内曲面
（１１２、１１３）に案内されながらシャフト（１１
０）に対して変位して傾斜角（θ）を変化させるので、
傾斜角（θ）によらず、ピストン（１３０）が上死点に
到達した時のピストン（１３０）の頂部（頭部）の位置
が略一定となる。

【０００８】また、本発明では、シャフト（１３０）に
形成された斜板支持部（１１６）により斜板（１２０）
を支持しているので、上記公報に記載のごとく、斜板と
は別体にシャフトと一体的に回転するロータ等を設けて
ヒンジ機構を設けたものに比べて、簡素な構成にて傾斜
角（θ）を可変とした状態で斜板（１２０）を支持する
ことができる。したがって、可変容量斜板型圧縮機（１
００）の原価低減を図ることができる。

【０００９】ところで、案内曲面（１１２、１１３）に
よってシャフト（１１０）の回転力を斜板（１２０）に
伝達することができるが、この手段では、後述するよう
に、案内曲面（１１２、１１３）に発生する面圧が過度
に大きくなるので、斜板（１２０）と案内曲面（１１
２、１１３）との摺動を阻害するおそれがある。そこ
で、請求項２に記載の発明では、斜板支持部（１１１）
には、両内曲面（１１２、１１３）と直交する２つの平
面（１１４、１１５）からなる二面幅（１１６）が形成
されている。さらに、シャフト（１１０）の回転力は、
二面幅（１１６）を介して前記斜板（１２０）に伝達さ
れることを特徴とする。

【００１０】これにより、斜板（１２０）と案内曲面
（１１２、１１３）との摺動を阻害することなく、斜板
（１２０）の傾斜角（θ）を滑らかに変化させることが
できる。なお、二面幅（１１６）の２つの平面（１１
４、１１５）は、請求項３に記載の発明のごとく、互い
に平行とすることが望ましい。

【００１１】因みに、上記各手段の括弧内の符号は、後
述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す
一例である。

【００１２】

【発明の実施の形態】本実施形態は、本発明に係る可変
容量斜板型圧縮機（以下、圧縮機と略す。）を車両用冷
凍サイクルの圧縮機に適用したものであって、図１は車
両用冷凍サイクルの模式図である。図１中、１００は冷
媒を吸入圧縮する圧縮機であり、その詳細は後述する。
２００は室外空気と冷媒との間で熱交換を行い冷媒を冷
却する凝縮器（放熱器）であり、３００は凝縮器２００
から流出する冷媒を液相冷媒と気相冷媒とに分離して液
相冷媒を流出するとともに、冷凍サイクル中の余剰冷媒
を蓄えるレシーバ（気液分離手段）である。

【００１３】４００はレシーバ３００から流出する冷媒
を減圧する減圧器であり、５００は減圧器４００にて減
圧された冷媒を蒸発させて車室内に吹き出す空気を冷却
する蒸発器である。なお、減圧器４００は、蒸発器５０
０出口側での冷媒の過熱度が所定値となるように開度が
調節される、いわゆる温度式膨張弁である。次に、圧縮
機１００について述べる。

【００１４】図２は圧縮機１００の軸方向断面を示す模
式図であり、１１０は略円柱状のシャフトであり、この
シャフト１１０は、その長手方向一端側に形成されたス
プライン１１０ａに固定された電磁クラッチ（図示せ
ず）を介して車両走行用エンジン（図示せず）から駆動
力を得て回転する。１２０はシャフト１１０に対して傾
斜した状態でシャフト１１０と一体的に回転する略円盤
状の斜板であり、以下、シャフト１１０と斜板１２０と
のなす角θを傾斜角θ呼ぶ。

【００１５】１３０は斜板１２０により往復運動させら
れるピストンであり、このピストン１３０は、シャフト
１１０周りに複数本（本実施形態では５本）配設されて
いる。そして、ピストン１３０と斜板１２０との間に
は、一対のシュー１４０が配設されており、このシュー
１４０の平面部１４１は、斜板１２０の径外方側で斜板
１２０と摺動可能に接触し、曲面部１４２は、ピストン
１３０と摺動可能に接触してる。

【００１６】このため、斜板１２０がシャフト１１０に
対して傾斜した状態で回転し、斜板１２０の径外方側が
揺動すると、斜板１２０の揺動に連動してピストン１３
０が往復運動するので、後述するシリンダボア１５１及
びピストン１３０等によって構成される作動室Ｖの体積
が拡大縮小し、冷媒（流体）が吸入圧縮される。また、
１５０は斜板１２０を収納するとともに、ピストン１３
０が往復運動する複数個のシリンダボア（円柱状の空
間）１５１が形成されたミドルハウジング（シリンダブ
ロック）である。そして、このミドルハウジング１５０
の軸方向一端側は、フロントハウジング１６０により閉
塞され、他端側は、バルブプレート１８０を介してリア
ハウジング１７０により閉塞されている。なお、各ハウ
ジング１５０〜１７０及びバルブプレート１８０は、ボ
ルト（図示せず）により固定されている。

【００１７】１７１は複数個の作動室Ｖに冷媒を分配す
る吸入室であり、１７２は複数個の作動室Ｖから吐出す
る冷媒を集合させとともに、圧力脈動を平滑化する吐出
室である。そして、バルブプレート１８０のうち作動室
Ｖ側には、吸入室１７１から作動室Ｖに吸入された冷媒
が吸入室１７１側に逆流することを防止するリード弁状
の吸入弁（図示せず）が設けられている。一方、吐出室
１７２側には、吐出室１７２に吐出した冷媒が作動室Ｖ
に逆流することを防止するリード弁状の吐出弁１７３、
及び吐出弁１７３の最大開度を規制するストッパ１７４
が設けられている。

【００１８】なお、１９１は、シャフト１１０に作用す
るラジアル荷重（シャフト１１０の長手方向と直交する
方向の荷重）に対抗してシャフト１１０を回転可能に支
持するラジアル軸受であり、１９２は、作動室Ｖの体積
を縮小させる（冷媒を圧縮する）際に発生する圧縮反力
に伴ってシャフト１１０に作用するスラスト荷重（シャ
フト１１０の長手方向と平行な方向の荷重）に対抗して
シャフト１１０を回転可能に支持するスラスト軸受であ
る。

【００１９】また、１９３は、斜板１２０が収納された
空間１５２（以下、この空間１５２を斜板室１５２と呼
ぶ。）内の冷媒等が、フロントハウジング１６０とシャ
フト１１０との隙間から圧縮機１００外に漏れ出すこと
を防止する樹脂製のリップシールである。なお、斜板室
１５２内の圧力Ｐｃは圧力制御弁６００により制御され
ており、この圧力制御弁６００は、圧縮機１００の吸入
圧（蒸発器５００内の圧力）Ｐｓと大気圧との差圧に基
づいて、圧縮機１００の吐出圧Ｐｄから吸入圧Ｐｓまで
範囲で圧力Ｐｃを変化させる。

【００２０】ところで、シャフト１１０には、傾斜角θ
を可変とした状態で斜板１２０を支持するとともに、シ
ャフト１１０の回転力を斜板１２０に伝達する斜板支持
部１１１が鍛造にて一体形成されている。そして、この
斜板支持部１１１は、図２、３に示すように、ピストン
１３０が上死点に到達した時におけるシュー１４０の中
心の位置Ａ（図２参照）を中心とする曲面からなる第
１、２案内曲面１１２、１１３、及び両案内曲面１１
２、１１３と直交するとともに、互いに平行な２つの平
面１１４、１１５からなる二面幅１１６（図３参照）を
有して構成されている。

【００２１】ここで、位置Ａは、ピストン１３０の軸線
（中心線）上に位置し、Ｒ１は位置Ａを中心とする第１
案内曲面１１２の曲率半径であり、Ｒ２は位置Ａを中心
とする第２案内曲面１１３の曲率半径である。また、ピ
ストン１３０が上死点に到達した時とは、作動室Ｖの体
積が最も縮小した時のピストン１３０の位置を言い、ピ
ストン１３０が下死点に到達した時とは、作動室Ｖの体
積が最も拡大した時のピストン１３０の位置を言う。

【００２２】次に、本実施形態の作動を述べる。 １．最大容量運転時（図２参照） 圧力制御弁６００を作動させ、斜板室１５２の圧力Ｐｃ
を吸入圧Ｐｓまで低下させる。これにより、上死点及び
下死点に到達しているピストン１３０以外のピストン１
３０（圧縮工程途中にあるピストン１３０）に作用する
圧縮反力が、これらピストン１３０に作用する斜板室１
５２の圧力Ｐｃによる力（以下、この力を傾斜力と呼
ぶ。）より大きくなるので、斜板１２０は傾斜角θが縮
小するように傾斜する。したがって、ピストン１３０の
行程（ストローク）が大きくなるので、圧縮機１００の
吐出容量が大きくなる。

【００２３】２．可変容量運転時（図４参照） 圧力制御弁６００を作動させ、斜板室１５２の圧力Ｐｃ
を上昇させる。これにより、傾斜力が大きくなるので、
斜板１２０には傾斜角度θが拡大する向きの力が作用す
る。このため、斜板１２０は、斜板支持部１１１の両案
内曲面１１２、１１３に接触しながらシャフト１１０に
対して変位して傾斜角θを拡大変化させるので、ピスト
ン１３０の行程が小さくなり、吐出容量が縮小する。

【００２４】なお、可変容量運転時から最大容量運転時
に変化するときには、斜板１２０は、斜板支持部１１１
の両案内曲面１１２、１１３に接触しながらシャフト１
１０に対して変位して傾斜角θを縮小変化させる。以上
の作動説明から明らかなように、斜板１２０は、両案内
曲面１１２、１１３により、傾斜角θを可変とした状態
でシャフト１１０に支持される。一方、シャフト１１０
の回転力は、二面幅１１６を介して斜板１２０に伝達さ
れる。

【００２５】次に、本実施形態の特徴を述べる。本実施
形態によれば、斜板１２０は、ピストン１３０が上死点
に到達した時におけるシュー１４０の位置Ａを中心とす
る第１、２案内曲面１１２、１１３に接触し（案内さ
れ）ながらシャフト１１０に対して変位して傾斜角θを
変化させるので、傾斜角θによらず、ピストン１３０が
上死点に到達した時のピストン１３０の頂部（頭部）の
位置が略一定となる。

【００２６】また、本実施形態では、シャフト１３０に
形成された斜板支持部１１６（第１、２案内曲面１１
２、１１３）により斜板１２０を支持しているので、上
記公報に記載のごとく、斜板とは別体にシャフトと一体
的に回転するロータ等を設けてヒンジ機構を設けたもの
に比べて、簡素な構成にて傾斜角θを可変とした状態で
斜板１２０を支持することができる。したがって、圧縮
機１００の原価低減を図ることができる。

【００２７】ところで、本実施形態では、シャフト１１
０の回転力は、二面幅１１６を介して斜板１２０に伝達
されているが、第１、２案内曲面１１２、１１３によっ
てもシャフト１１０の回転力を斜板１２０に伝達するこ
とができる。しかし、斜板１２０は、第１、２案内曲面
１１２、１１３に接触して（案内されて）その傾斜角θ
を変化させるので、第１、２案内曲面１１２、１１３に
て回転力の伝達を行うと、第１、２案内曲面１１２、１
１３に発生する面圧が過度に大きくなるので、斜板１２
０と第１、２案内曲面１１２、１１３との摺動を阻害す
るおそれがある。

【００２８】これに対して、本実施形態では、シャフト
１１０の回転力を二面幅１１６を介して斜板１２０に伝
達しているので、第１、２案内曲面１１２、１１３に発
生する面圧が過度に大きくなることを防止できる。した
がって、斜板１２０と第１、２案内曲面１１２、１１３
との摺動を阻害することなく、斜板１２０の傾斜角θを
滑らかに変化させることができる。

【００２９】ところで、上述の実施形態では、車両走行
用エンジン等の外部駆動源から駆動力を得て稼働する、
いわゆる開放型圧縮機に本発明を適用したが、本発明
は、これに限定されるものではなく、電動モータ等の駆
動源を内部に有する密閉型圧縮機にも適用することがで
きる。また、上述の実施形態では、冷凍サイクル用の圧
縮機を例に本発明を説明したが、エアポンプ等その他の
圧縮機にも適用することができる。

【００３０】また、上述の実施形態では、シャフト１１
０の回転力を二面幅１１６を介して斜板１２０に伝達し
たが、第１、２案内曲面１１２、１１３によってシャフ
ト１１０の回転力を斜板１２０に伝達してもよい。ま
た、二面幅１１６を構成する２つの平面１１４、１１５
は、互いに平行であったが、両平面１１４、１１５の延
長面が互いに交差するように構成してもよい。

【００３１】また、上述の実施形態では、第１、２案内
曲面１１２、１１３は円筒曲面であったが、位置Ａを中
心とする球面状曲面であってもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】車両用冷凍サイクルの模式図である。

【図２】最大容量時における圧縮機の断面図である。

【図３】シャフト及び斜板の斜視図である。

【図４】可変容量時における圧縮機の断面図である。

【符号の説明】

１１０…シャフト、１１１…斜板支持部、１１２…第１
案内曲面、１１３…第２案内曲面、１２０…斜板、１３
０…ピストン。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 回転するシャフト（１１０）と、 前記シャフト（１１０）に対して傾斜した状態で前記シ
   ャフト（１１０）と一体的に回転する斜板（１２０）
   と、 前記斜板（１２０）により往復運動させられる複数本の
   ピストン（１３０）と、 前記斜板（１２０）と前記ピストン（１３０）との間に
   配設されたシュー（１４０）と、 前記ピストン（１３０）が往復運動する複数個のシリン
   ダボア（１５１）が形成されているとともに、前記ピス
   トン（１３０）の往復運動に応じて体積が拡大縮小する
   作動室（Ｖ）を構成するハウジング（１５０）とを備
   え、 前記シャフト（１１０）には、前記ピストン（１３０）
   が上死点に到達した時における前記シュー（１４０）の
   位置（Ａ）を中心とする曲面からなる案内曲面（１１
   ２、１１３）が形成された斜板支持部（１１１）が設け
   られ、 さらに、前記斜板（１２０）は、前記案内曲面（１１
   ２、１１３）に接触しながら前記シャフト（１１０）に
   対して変位することにより、前記シャフト（１１０）と
   の傾斜角（θ）を変化させるように構成されていること
   を特徴とする可変容量斜板型圧縮機。
2. 【請求項２】 前記斜板支持部（１１１）には、前記案
   内曲面（１１２、１１３）と直交する２つの平面（１１
   ４、１１５）からなる二面幅（１１６）が形成されてお
   り、 さらに、前記シャフト（１１０）の回転力は、前記二面
   幅（１１６）を介して前記斜板（１２０）に伝達される
   ことを特徴とする請求項１に記載の可変容量斜板型圧縮
   機。
3. 【請求項３】 前記二面幅（１１６）の２つの平面（１
   １４、１１５）は、互いに平行であることを特徴とする
   請求項２に記載の可変容量斜板型圧縮機。