JP2001355570A - ピストン式容量可変型圧縮機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 簡単な構成で、運転状態に拘わらずクランク
室を良好に潤滑することができるピストン式容量可変型
圧縮機を提供する。 【解決手段】 クランク機構が配置されたクランク室５
において、ハウジングの周壁部の前記クランク機構の上
方に、吐出室２２からの冷媒を供給する給気通路２８の
出口２８Ａを開口させる。給気通路２８の途中に制御弁
２９を設け、給気通路２８を経由してクランク室５に供
給する冷媒流量を調節できるようにする。冷媒中にはミ
スト状の潤滑油が混在されており、前記冷媒流量が少な
いときでも、クランク室５が良好に潤滑される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ピストン式容量可
変型圧縮機に係り、例えば、クランク室の潤滑構造に特
徴を有するピストン式容量可変型圧縮機に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】一般に、ピストン式容量可変型圧縮機
は、外部駆動源により回転される駆動軸と、該駆動軸の
回転運動に基づいて冷媒の吸入、圧縮及び吐出を行うピ
ストンとを備えている。前記駆動軸の回転運動は、クラ
ンク室に備えられたクランク機構によって、ピストンの
往復運動に変換される。このクランク機構は、前記クラ
ンク室の内圧に基づいて前記ピストンのストロークを変
更する容量可変機構としても機能する。このようなクラ
ンク機構は複数の部品から構成され、各部品が摺動し合
う摺動部も多数存在する。そのため、このクランク機構
を良好に機能させるために、前記摺動部の良好な摺動状
態を確保することが必要となる。その確保を行うための
構成として、圧縮機内を流れる冷媒ガスに潤滑油をミス
ト状にして混在させ、このミスト状の潤滑油で前記圧縮
機内を潤滑する構成が多く採用されている。この例とし
て、特開平１０−２９９６４７公報に開示された構成が
あげられる。この構成では、クランク室と該クランク室
よりも高圧な領域（例えば吐出室）との間に配設された
シリンダブロックに、前記クランク室と前記高圧領域と
を繋ぐ連通路を設けている。さらに、この連通路と前記
クランク室の油溜まり部とを繋ぐ潤滑油吸い上げ通路を
形成し、前記高圧領域から前記クランク室に向かってこ
の連通路を通過する冷媒ガスの圧力により前記油溜まり
部から前記潤滑油吸い上げ通路を介して吸い上げた潤滑
油を前記クランク室内に噴霧させるようにしている。こ
の構成では、斜板の傾角を変更可能にするヒンジ機構が
前記斜板を挟んで前記シリンダブロックとは反対側に配
置されるようになっている。前述の潤滑油は、前記斜板
の前記シリンダブロック側に向けて噴霧される。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記公
報に開示された構成では、前記連通路をシリンダブロッ
クに形成しているため、該シリンダブロックに形成され
ている各シリンダボア間にその形成箇所が限られてしま
う。また、この構成では、ヒンジ機構が斜板を挟んでシ
リンダブロックとは反対側に配置されているために、前
記連通路から噴霧された潤滑油が前記ヒンジ機構に行き
渡りにくくなっている。更に、この構成では、前記連通
路の冷媒ガスの出口が前記駆動軸よりも下方に配置され
ているため、前記クランク室全体へ潤滑油を行き渡らせ
ることが更に困難になっている。特に、前記連通路を通
過する冷媒ガスの流量が少ないときなどは、この傾向が
顕著に現れる虞がある。

【０００４】本発明の目的は、簡単な構成で、運転状態
に拘わらずクランク室を良好に潤滑することができるピ
ストン式容量可変型圧縮機を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
めに、請求項１に記載の発明は、ハウジングにクランク
室を区画形成し、駆動軸の回転運動を冷媒の吸入、圧縮
及び吐出を行うためのピストンの往復運動に変換すると
共に前記クランク室の内圧に基づき前記ピストンのスト
ロークを変更するクランク機構を前記クランク室に配置
し、前記クランク室に高圧領域からの冷媒を供給する給
気通路の出口を前記クランク室の前記クランク機構の上
方に開口させたことを要旨とする。

【０００６】これにより、出口をシリンダブロックに開
口するように配置した場合に比較して、該出口の配置に
ついての自由度が増す。ピストンの圧縮反力を多く受け
る部品など、充分な潤滑を必要とする部分が前記シリン
ダブロックから離間して配置されている場合などには特
に有用な構成となる。また、前記出口をクランク機構の
上方に開口させたことにより、冷媒中に混在するミスト
状の潤滑油が前記クランク室の全体に行き渡りやすくな
り、該クランク室が良好に潤滑され、特に、前記クラン
ク機構が効率よく潤滑される。例えば、前記給気通路を
経由して前記クランク室に供給される冷媒流量が少ない
状態においても、前記クランク機構の上方から前記潤滑
油が供給されることで、該クランク機構に供給される潤
滑油量は比較的多くなる。また、前記出口をハウジング
のクランク室側に設けるといった簡単な構成により前述
の効果を奏するようにしたため、コストダウン効果も期
待できる。

【０００７】なお、本発明におけるクランク機構の上方
とは、駆動軸を通る水平面より上側で、クランク機構以
外の領域を指している。請求項２に記載の発明は、請求
項１に記載の発明において、前記給気通路に、該給気通
路から前記クランク室への冷媒供給量を変更する制御弁
が設けられていることを要旨とする。

【０００８】これにより、給気通路を、制御弁によって
クランク室の内圧を調節するための圧力調節孔として兼
用することができる。したがって、該給気通路とは別に
前述の圧力調節孔を形成する必要がなくなるため、構造
を簡単にすることができる。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態を図１
に従って説明する。なお、本実施形態においては、図１
の上側を圧縮機の上方、左側を前方としている。

【００１０】図１に示すように圧縮機Ｃは、シリンダブ
ロック１と、その前端に接合されたフロントハウジング
２と、シリンダブロック１の後端に弁形成体３を介して
接合されたリヤハウジング４とを備えている。これらシ
リンダブロック１、フロントハウジング２、弁形成体３
及びリヤハウジング４は、複数本の通しボルト１０（図
１では一本のみ図示）により相互に接合固定されて圧縮
機Ｃのハウジングを構成する。シリンダブロック１とフ
ロントハウジング２とに囲まれた領域にはクランク室５
が区画されている。クランク室５内には駆動軸６が前後
一対のラジアル軸受け８Ａ，８Ｂによって回転可能に支
持されている。シリンダブロック１の中央に形成された
収容凹部内には、バネ７及び後側スラスト軸受け９Ｂが
配設されている。他方、クランク室５において駆動軸６
上にはラグプレート１１が一体回転可能に固定され、ラ
グプレート１１とフロントハウジング２の内壁面との間
には前側スラスト軸受け９Ａが配設されている。一体化
された駆動軸６及びラグプレート１１は、バネ７で前方
付勢された後側スラスト軸受け９Ｂと前側スラスト軸受
け９Ａとによってスラスト方向（駆動軸軸線方向）に位
置決めされている。

【００１１】駆動軸６の前端部は、動力伝達機構ＰＴを
介して外部駆動源としての車輌エンジンＥに作動連結さ
れている。動力伝達機構ＰＴは、外部からの電気制御に
よって動力の伝達／遮断を選択可能なクラッチ機構（例
えば電磁クラッチ）であってもよく、又は、そのような
クラッチ機構を持たない常時伝達型のクラッチレス機構
（例えばベルト／プーリの組合せ）であってもよい。
尚、本実施形態では、クラッチレスタイプの動力伝達機
構を採用している。

【００１２】図１に示すように、クランク室５内にはカ
ムプレートとしての斜板１２が収容されている。斜板１
２の中央部には挿通孔が貫設され、この挿通孔を貫通し
て駆動軸６が配置されている。斜板１２は、ヒンジ機構
１３を介してラグプレート１１及び駆動軸６に作動連結
されている。ヒンジ機構１３は、ラグプレート１１のリ
ヤ面から突設された二つの支持アーム１４（一つのみ図
示）と、斜板１２のフロント面から突設された二本のガ
イドピン１５（一本のみ図示）とから構成されている。
支持アーム１４とガイドピン１５との連係および斜板１
２の中央挿通孔内での駆動軸６との接触により、斜板１
２はラグプレート１１及び駆動軸６と同期回転可能であ
ると共に駆動軸６の軸方向へのスライド移動を伴いなが
ら駆動軸６に対し傾動可能となっている。

【００１３】ラグプレート１１と斜板１２との間におい
て駆動軸６の周囲には傾角減少バネ１６が設けられてい
る。この傾角減少バネ１６は斜板１２をシリンダブロッ
ク１に接近する方向（傾角減少方向）に付勢する。又、
駆動軸６に固着された規制リング１８と斜板１２との間
において駆動軸６の周囲には復帰バネ１７が設けられて
いる。この復帰バネ１７は、斜板１２が大傾角状態（二
点鎖線で示す）にあるときには駆動軸６に単に巻装され
るのみで斜板その他の部材に対していかなる付勢作用も
及ぼさないが、斜板１２が小傾角状態（実線で示す）に
移行すると、前記規制リング１８と斜板１２との間で圧
縮されて斜板１２をシリンダブロック１から離間する方
向（傾角増大方向）に付勢する。なお、本件では、斜板
１２の傾斜角度（傾角）を、駆動軸６に直交する仮想平
面と斜板１２とがなす角度としている。

【００１４】シリンダブロック１には、駆動軸６を取り
囲んで複数のシリンダボア１ａ（図１では一つのみ図
示）が形成され、各シリンダボア１ａのリヤ側端は前記
弁形成体３で閉塞されている。各シリンダボア１ａには
片頭型のピストン２０が往復動可能に収容されており、
各シリンダボア１ａ内にはピストン２０の往復動に応じ
て体積変化する圧縮室が区画されている。各ピストン２
０の前端部は一対のシュー１９を介して斜板１２の外周
部に係留され、これらのシュー１９を介して各ピストン
２０は斜板１２に作動連結されている。このため、斜板
１２が駆動軸６と同期回転することで、斜板１２の回転
運動がその傾角に対応するストロークでのピストン２０
の往復直線運動に変換される。

【００１５】なお、前側スラスト軸受け９Ａ、ラグプレ
ート１１、斜板１２、支持アーム１４、ガイドピン１５
及びシュー１９によって、駆動軸６の回転運動をピスト
ン２０の往復運動に変換するとともにピストン２０のス
トロークを変更するクランク機構が構成される。

【００１６】更に弁形成体３とリヤハウジング４との間
には、中心域に位置する低圧領域としての吸入室２１
と、それを取り囲む高圧領域としての吐出室２２とが区
画形成されている。弁形成体３は、吸入弁形成板、ポー
ト形成板、吐出弁形成板およびリテーナ形成板を重合し
てなるものである。この弁形成体３には各シリンダボア
１ａに対応して、吸入ポート２３及び同ポート２３を開
閉する吸入弁２４、並びに、吐出ポート２５及び同ポー
ト２５を開閉する吐出弁２６が形成されている。吸入ポ
ート２３を介して吸入室２１と各シリンダボア１ａとが
連通され、吐出ポート２５を介して各シリンダボア１ａ
と吐出室２２とが連通される。

【００１７】吸入室２１とクランク室５とは、シリンダ
ブロック１及び弁形成体３を貫通するように形成された
抽気通路２７で接続されている。また、吐出室２２とク
ランク室５とは、給気通路２８で接続されており、給気
通路２８の途中には制御弁２９が設けられている。給気
通路２８は前記ハウジングの周壁部に形成されており、
クランク室５側の開口部である出口２８Ａが前記周壁部
において前記クランク機構の上方に開口するように配置
されている。

【００１８】制御弁２９は、例えば、図示しない制御コ
ンピュータからの信号に基づいて給気通路２８の開度を
調節するようになっている。給気通路２８の開度を調節
することで給気通路２８を介したクランク室５への高圧
ガスの導入量と抽気通路２７を介したクランク室５から
のガス導出量とのバランスが制御され、クランク圧Ｐｃ
（クランク室の内圧）が決定される。クランク圧Ｐｃの
変更に応じて、ピストン２０を介してのクランク圧Ｐｃ
とシリンダボア１ａの内圧との差が変更され、斜板１２
の傾角が変更される結果、ピストン２０のストロークす
なわち吐出容量が調節される。

【００１９】吸入室２１と吐出室２２とは、外部冷媒回
路３０で接続されている。外部冷媒回路３０は、凝縮器
３１、膨張弁３２及び蒸発器３３を備えている。外部冷
媒回路３０と圧縮機Ｃとで、車両空調装置の冷凍回路が
構成されている。

【００２０】なお、圧縮機Ｃ内を流れる冷媒ガス中には
ミスト状の潤滑油が混在しており、該ミスト状の潤滑油
によって圧縮機Ｃ内の各可動部品の摺動部分が潤滑され
るようになっている。

【００２１】次に、前述のように構成された圧縮機の作
用について説明する。車輌エンジンＥから動力伝達機構
ＰＴを介して駆動軸６に動力が供給されると、駆動軸６
とともに斜板１２が回転する。斜板１２の回転に伴って
各ピストン２０が斜板１２の傾角に対応したストローク
で往復動され、各シリンダボア１ａにおいて冷媒の吸
入、圧縮及び吐出が順次繰り返される。外部冷媒回路３
０から吸入室２１に供給された冷媒ガスは、吸入ポート
２３を介してシリンダボア１ａに吸入され、ピストン２
０の移動による圧縮作用を受けた後、吐出ポート２５を
介して吐出室２２に吐出されて外部冷媒回路３０に送り
出される。

【００２２】冷房負荷が大きい場合には、制御弁２９は
給気通路２８の開度が小さくなるように調節される。こ
れにより、吐出室２２から給気通路２８を経由してクラ
ンク室５へ供給される高圧冷媒ガスの量が少なくなり、
クランク室５の圧力が低下し、斜板１２の傾角が大きく
なって、圧縮機Ｃの吐出容量が大きくなる。給気通路２
８が全閉した状態となると、クランク室５の圧力が大き
く低下し、斜板１２の傾角が最大となって圧縮機Ｃの吐
出容量は最大となる。

【００２３】逆に、冷房負荷が小さい場合には、制御弁
２９は給気通路２８の開度が大きくなるように調節され
る。これにより、クランク室５の圧力が上昇し、斜板１
２の傾角が小さくなって、圧縮機Ｃの吐出容量が小さく
なる。給気通路２８が全開した状態となると、クランク
室５の圧力が大きく上昇し、斜板１２の傾角が最小とな
って圧縮機Ｃの吐出容量は最小となる。

【００２４】前述の給気通路２８からの冷媒ガスは、出
口２８Ａを介して前記クランク機構の上方からクランク
室５に供給される。このとき、前記冷媒ガスに混在する
ミスト状の潤滑油も同様に出口２８Ａからクランク室５
に供給され、同クランク機構を中心的に、クランク室５
内やシリンダブロック１側の各可動部品の摺動部分を潤
滑する。

【００２５】本実施形態では、以下のような効果を得る
ことができる。 （１） 出口２８Ａを含む給気通路２８を圧縮機ハウジ
ングの周壁部に設けた。これにより、出口２８Ａの配置
についての自由度が増す。例えば、給気通路２８をシリ
ンダブロック１及び弁形成体３を貫通するように形成し
て出口２８Ａをシリンダブロック１に開口するように配
置した場合に比較して、出口２８Ａを、斜板１２を挟ん
でシリンダブロック１とは反対側に開口するように配置
することが容易になる。ピストン２０が圧縮作用時に受
ける反力は前記クランク機構及び駆動軸６を圧縮機Ｃの
前方側に押し付けようとする方向に大きく作用するた
め、前側スラスト軸受け９Ａやヒンジ機構１３がその反
力を多く受けることになる。そのため、これらの部品や
機構の円滑な作動の確保や部品寿命の延長のために、そ
の摺動部分を円滑に摺動させるための充分な潤滑が必要
となる。出口２８Ａを圧縮機ハウジングの周壁部に設け
たことで、斜板１２を挟んでシリンダブロック１とは反
対側に配置されている前側スラスト軸受け９Ａやヒンジ
機構１３を効率よく潤滑する箇所に該出口２８Ａを配置
することが可能になり、ひいては、圧縮機Ｃの良好な作
動の確保や寿命の延長が可能になる。また、出口２８Ａ
を圧縮機ハウジングの周壁部に設けるといった簡単な構
成により前述の効果を奏するようにしたため、コストダ
ウン効果も期待できる。

【００２６】（２） 出口２８Ａを圧縮機Ｃのハウジン
グの周壁部において前記クランク機構の上方に開口させ
た。これにより、ミスト状の潤滑油がクランク室５の全
体に行き渡りやすくなり、クランク室５が良好に潤滑さ
れる。特に、前記クランク機構が効率よく潤滑される。
例えば、給気通路２８を経由してクランク室５に供給さ
れる冷媒流量が少ない状態においても、前記クランク機
構の上方から前記潤滑油が供給されることで、該クラン
ク機構に供給される潤滑油量は比較的多くなる。

【００２７】なお、前述の給気通路２８を経由してクラ
ンク室５に供給される冷媒流量が少ないという状態は、
制御弁２９によって給気通路２８の開度が小さくなるよ
うに調節された場合の他に、斜板１２の傾角が小さい
（吐出容量が少ない）状態が長く継続された場合によっ
ても引き起こされる。吐出容量が少ない状態での運転が
長く継続されると、吐出室２２の内圧が徐々に低下して
クランク圧Ｐｃとの差が小さくなるためである。この吐
出容量の少ない状態は、前述の制御弁２９によって給気
通路２８の開度が小さくなるように調節されている状態
に比較して、冬期のＯＦＦ運転時など、長時間にわたる
ケースが多い。そのため、この吐出容量の少ない状態に
おいては、潤滑効率の向上によるメリットが大きくな
る。

【００２８】（３） 給気通路２８に制御弁２９を設け
た。これにより、給気通路２８を、制御弁２９によって
クランク室５の内圧を調節するための圧力調節孔として
兼用することができる。したがって、給気通路２８とは
別に前記圧力調節孔を形成する必要がなくなるため、構
造を簡単にすることができる。

【００２９】実施の形態は前記に限定されるものではな
く、例えば、以下の様態としてもよい。 ○ 圧縮機Ｃを、揺動板等と駆動軸６とが一体回転しな
いタイプ、例えば、揺動（ワッブル）式としてもよい。

【００３０】○ 給気通路２８に制御弁２９を設ける代
わりに、抽気通路２７に制御弁を設けてもよい。この場
合、この制御弁が抽気通路２７の開度を調節することで
抽気通路２７を介したクランク室５からの冷媒ガスの導
出量と給気通路２８を介した冷媒ガスの導入量とのバラ
ンスが制御され、クランク圧Ｐｃが変更される。

【００３１】○ 制御弁２９を、外部側からの制御によ
って開度調節を行う外部制御タイプではなく、自身の自
立的な制御によって開度調節を行う内部制御タイプとし
てもよい。ただし、前述の実施形態に記載したようなク
ラッチレスタイプの圧縮機においては、制御弁２９は外
部制御タイプとした方が好ましい。

【００３２】次に、前記実施形態から把握できる請求項
に記載した発明以外の技術的思想について、その効果と
ともに以下に記載する。 （１） 請求項１または２に記載の発明において、ピス
トン式容量可変圧縮機を、斜板と駆動軸とが一体回転す
るタイプとする。この場合、斜板と駆動軸とが一体回転
するタイプのピストン式容量可変圧縮機において簡単な
構成で運転状態に拘わらずクランク室を良好に潤滑する
ことができる。

【００３３】（２） 請求項１または２に記載の発明に
おいて、ピストン式容量可変圧縮機を、斜板と駆動軸と
が一体回転しないタイプとする。この場合、斜板と駆動
軸とが一体回転しないタイプのピストン式容量可変圧縮
機において簡単な構成で運転状態に拘わらずクランク室
を良好に潤滑することができる。

【００３４】（３） 請求項１または２に記載の発明に
おいて、前記出口を、前記クランク機構の前記駆動軸方
向についての支持を行うスラスト軸受け及び／または前
記ピストンのストロークを変更するためのヒンジ機構に
向けて形成する。この場合、前記スラスト軸受けや前記
ヒンジ機構が効率よく潤滑される。

【００３５】（４） 請求項１に記載の発明において、
前記クランク室から低圧領域へ冷媒を導出する抽気通路
を設け、該抽気通路に、前記クランク室から前記低圧領
域への冷媒導出量を変更する制御弁を設ける。この場
合、抽気通路を、制御弁によってクランク室の内圧を調
節するための圧力調節孔として兼用することができる。

【００３６】

【発明の効果】以上詳述したように、請求項１，２に記
載の発明によれば、ピストン式容量可変型圧縮機におい
て、簡単な構成で、運転状態に拘わらずクランク室を良
好に潤滑することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施形態の圧縮機の概要を示す断面図。

【符号の説明】

１…シリンダブロック、２…フロントハウジング、３…
弁形成体、４…リヤハウジング（１，２，３及び４はハ
ウジングを構成する）、５…クランク室、６…駆動軸、
９Ａ…スラスト軸受けとしての前側スラスト軸受け、１
１…ラグプレート、１２…斜板、１３…ヒンジ機構、１
４…支持アーム、１５…ガイドピン（１４及び１５はヒ
ンジ機構１３を構成する）、１９…シュー（９Ａ，１
１，１２，１４，１５及び１９はクランク機構を構成す
る）、２０…ピストン、２７…抽気通路、２８…給気通
路、２８Ａ…出口、２９…制御弁。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小出 達也 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 鈴木 潤也 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 藤井 俊郎 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 Ｆターム(参考） 3H076 AA06 BB17 BB32 CC12 CC16 CC17 CC20 CC69 CC83

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ハウジングにクランク室を区画形成し、 駆動軸の回転運動を冷媒の吸入、圧縮及び吐出を行うた
   めのピストンの往復運動に変換すると共に前記クランク
   室の内圧に基づき前記ピストンのストロークを変更する
   クランク機構を前記クランク室に配置し、 前記クランク室に高圧領域からの冷媒を供給する給気通
   路の出口を前記クランク室の前記クランク機構の上方に
   開口させたピストン式容量可変型圧縮機。
2. 【請求項２】 前記給気通路に、該給気通路から前記ク
   ランク室への冷媒供給量を変更する制御弁が設けられて
   いる請求項１に記載のピストン式容量可変圧縮機。