JP2010024892A - 可変容量コンプレッサ - Google Patents

Abstract

【課題】少ない部品点数で斜板をスムーズに揺動させることができ、且つ、ガタ付きによる異音の発生も防止できる可変容量コンプレッサを提供する。
【解決手段】各ピストンの背圧であるクランク室圧を調整することによって、ジャーナル１３と斜板１５が連結手段１４を支点として揺動して傾斜角度が可変され、斜板１５の傾斜角度の可変によって各ピストンの往復ストロークが可変される可変容量コンプレッサ１Ａにおいて、駆動軸４にその軸方向に沿って延びる長孔１８が設けられ、ジャーナル１３に長孔１８に挿入されたガイドピン１９が設けられ、斜板１５の揺動時にはガイドピン１９が長孔１８内を移動する。
【選択図】図１

Description

本発明は、斜板の傾斜角によってピストンの吐出容量を可変する可変容量コンプレッサに関する。

この種の従来の可変容量コンプレッサとしては、特許文献１に開示されたものがある。

この可変容量コンプレッサ１００は、図６に示すように、ハウジング１０１を有する。ハウジング１０１は、シリンダブロック１０１ａと、シリンダブロック１０１ａの一端側に配置されたフロントヘッド１０１ｂと、シリンダブロック１０１ａの他端側に弁プレート１０２を介して配置されたリアヘッド１０１ｃとが組み付けされることによって主に構成されている。

ハウジング１０１の中心には駆動軸１０３が配置されている。駆動軸１０３の両端側は、ラジアル軸受部１０４とラジアル軸受部１０５を介してハウジング１０１に回転自在に支持されている。

シリンダブロック１０１ａ内には、駆動軸１０３を中心とする円周上に複数のシリンダボア１０６が形成されており、この各シリンダボア１０６内にピストン１０７がそれぞれ摺動自在に配置されている。フロントヘッド１０１ｂ内には、複数のシリンダボア１０６に連通するクランク室１０８が形成されている。このクランク室１０８には、駆動軸１０３の外周に固定されたロータ１０９と、駆動軸１０３の外周に軸方向に移動自在に配置されたスリーブ１１０と、スリーブ１１０の外周側に配置され、連結手段１１１を介してロータ１０９に連結されたジャーナル１１２と、ジャーナル１１２の外周に固定された斜板１１３とがそれぞれ設けられている。斜板１１３の外周部に一対のシュー１１４を介して各ピストン１０７が係合されている。

スリーブ１１０は、ジャーナル１１２に支持ピン１１０ａを介して回転自在に支持されている。スリーブ１１０の両端には、第１及び第２バネＳ１，Ｓ２がそれぞれ配置され、この第１及び第２バネＳ１，Ｓ２のバネ力の均衡によって、運転停止後に斜板１１３が初期駆動位置に戻される。

リアヘッド１０１ｃ内には、吸入室１２０と吐出室１２１がそれぞれ形成されている。

シリンダブロック１０１ａとリアヘッド１０１ｃの間に介在された弁プレート１０２は、複数のシリンダボア１０６と吸入室１２０及び吐出室１２１との間を仕切っている。

上記構成において、駆動軸１０３が回転駆動されると、斜板１１３が揺動して各ピストン１０７が往復運動する。各ピストン１０７の吸入行程では、吸入室１２０から冷媒がシリンダボア１０６内に供給され、供給された冷媒がピストン１０７の圧縮行程で圧縮されて吐出室１２１に吐出される。吐出された冷媒は、冷凍サイクルを循環して冷房等に供されて再び可変容量コンプレッサ１００に戻ってくる。

このような可変容量コンプレッサ１００の駆動時にあって、冷凍サイクルの熱負荷が大きくなると、クランク室１０８の圧力が低圧側に調整される。すると、各ピストン１０７の背圧であるクランク室圧及び第１バネＳ１のバネ力による反時計方向モーメントと各ピストン１０７の前面圧及び第２バネＳ２のバネ力による時計方向モーメントのバランスがくずれ、斜板１１３とジャーナル１１２の一体部材に対し連結手段１１１を中心として斜板１１３の傾斜角度を大きくする方向の時計方向モーメントが大きくなり、双方のモーメントがバランスする位置まで斜板１１３が図６のａ矢印方向に傾斜し、斜板１１３の傾斜角度が大きくなる。斜板１１３の傾斜角度が大きくなると、各ピストン１０７の往復ストロークが大きくなり、冷媒の吐出容量が大きくなって、冷房能力等が大きくなる。

又、冷凍サイクルの熱負荷が小さくなると、クランク室１０８の圧力が高圧側に調整される。すると、各ピストン１０７の背圧であるクランク室圧及び第１バネＳ１のバネ力による反時計方向モーメントと各ピストン１０７の前面圧及び第２バネＳ２のバネ力による時計方向モーメントのバランスがくずれ、斜板１１３とジャーナル１１２の一体部材に対し連結手段１１１を中心として斜板１１３の傾斜角度を小さくする方向の反時計方向モーメントが大きくなり、双方のモーメントがバランスする位置まで斜板１１３が図６のｂ矢印方向に傾斜し、斜板１１３の傾斜角度が小さくなる。斜板１１３の傾斜角度が小さくなると、各ピストン１０７の往復ストロークが小さくなり、冷媒の吐出容量が小さくなって、冷房能力等が小さくなる。可変容量コンプレッサ１００は、このような運転によって省動力化が図られる。

上記動作中の斜板１１３の揺動過程にあって、駆動軸１０３の外周をスリーブ１１０が摺動することによって斜板１１３の揺動を案内するため、スリーブ１１０に斜板１１３の傾斜角度を可変することができる。又、斜板１１３とジャーナル１１２は、駆動軸１０３上を摺動するスリーブ１１０に支持ピン１１０ａを介して支持されているため、斜板１１３及びジャーナル１１２が駆動軸１０３に対してガタ付かず、ガタ付きによる異音の発生もない。
特開２０００−１０８６４６号公報

しかしながら、前記従来例の可変容量コンプレッサ１００では、斜板１１３の揺動をスムーズに案内したり、斜板１１３及びジャーナル１１２のガタ付きによる異音の発生を防止するためにスリーブ１１０と支持ピン１１０ａを設けている。従って、部品点数が多いという問題がある。

一方、スリーブ１１０と支持ピン１１０ａを配置しないスリーブレス構造のものも提案されている。このスリーブレス構造は、部品点数が少なくて済むが、斜板１１３の揺動をスムーズに案内することができず、又、斜板１１３及びジャーナル１１２が中間容量状態の際にガタ付き、ガタ付きによる異音が発生する恐れがある。

そこで、本発明は、少ない部品点数で斜板をスムーズに揺動させることができ、且つ、ガタ付きによる異音の発生も防止できる可変容量コンプレッサを提供することを目的とする。

上記目的を達成する請求項１の発明は、ハウジング内に複数のシリンダボアとこれに連通するクランク室とが設けられ、ハウジングにはクランク室を貫通する駆動軸が回転自在に設けられ、駆動軸にロータが固定され、駆動軸の外周にジャーナルが設けられ、ジャーナルとロータ間を連結する連結手段が設けられ、ジャーナルに斜板が固定され、斜板の揺動によって複数のシリンダボア内を往復移動する複数のピストンが設けられ、各ピストンの背圧であるクランク室圧を調整することによって、ジャーナルと斜板が連結手段を中心として揺動することで傾斜角度が可変され、斜板の傾斜角度の可変によって各ピストンの往復ストロークが可変される可変容量コンプレッサにおいて、駆動軸とジャーナルのいずれか一方に駆動軸の軸方向に沿って延びる長孔が、他方に長孔に挿入されたガイドピンがそれぞれ設けられたことを特徴とする。

請求項２の発明は、請求項１記載の可変容量コンプレッサであって、長孔は駆動軸に、ガイドピンはジャーナルに設けられ、長孔は駆動軸を貫通する貫通孔であり、ガイドピンは長孔を貫通する一本のガイドピンであることを特徴とする。

請求項３の発明は、請求項１記載の可変容量コンプレッサであって、長孔は駆動軸に、ガイドピンはジャーナルに設けられ、長孔は駆動軸の一端側が開放された孔に形成され、ガイドピンはジャーナルに一体に設けられたことを特徴とする。

請求項１の発明によれば、斜板が揺動する際には、ガイドピンが長孔内を移動することによって斜板の揺動を案内するため、スムーズに揺動する。そして、このように斜板をスムーズに揺動させるための部品はガイドピンのみである。又、斜板とジャーナルは、駆動軸の軸方向以外の変移を長孔とガイドピンによって規制されるため、ガタ付きが極力防止される。以上より、少ない部品点数で斜板をスムーズに揺動させることができ、且つ、ガタ付きによる異音の発生も防止できる。

請求項２の発明によれば、請求項１の発明の効果に加え、斜板をスムーズに揺動させる部品としては、一本のガイドピンのみで良い。

請求項３の発明によれば、請求項１の発明の効果に加え、斜板をスムーズに揺動させる単体の部品は必要なく、ジャーナルに一体であるガイドピンを駆動軸の長孔の開放端から長孔に挿入すれば良いため、組付け性が良い。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。

（第１実施形態）
図１〜図３は本発明の第１実施形態を示し、図１は可変容量コンプレッサの全体断面図、図２（ａ）は斜板の最大容量状態の要部断面図、図２は斜板の最小容量状態の要部断面図、図３は図１のＡ−Ａ線断面図である。

図１〜図３に示すように、可変容量コンプレッサ１Ａは、ハウジング２を有する。このハウジング２は、シリンダブロック２ａと、このシリンダブロック２ａの一方の側面に配置されたフロントヘッド２ｂと、シリンダブロック２ａの他方の側面に弁体３を介して配置されたリアヘッド２ｃとが組み付けられることによって構成されている。

シリンダブロック２ａとフロントヘッド２ｂには、下記するクランク室１０を貫通するよう駆動軸４が配置されている。駆動軸４の両端側は、ラジアル軸受部５，６を介してシリンダブロック２ａとフロントヘッド２ｂに回転自在に支持されている。駆動軸４は、その一端側がフロントヘッド２ｂより外に突出し、この突出した箇所にエンジンの回転を受けるプーリ（図示せず）が固定されている。駆動軸４は、このように一端側に固定されたプーリより駆動力を受けて回転するよう構成されている。

シリンダブロック２ａには複数のシリンダボア８が形成されている。複数のシリンダボア８は、駆動軸４を中心とする円周上に等間隔に形成されている。各シリンダボア８には、ピストン９が摺動自在に配置されている。

フロントヘッド２ｂには、複数のシリンダボア８に連通するクランク室１０が形成されている。クランク室１０には、駆動軸４の外周に固定されたロータ１１と、駆動軸４の外周に配置されたジャーナル１３と、ジャーナル１３とロータ１１間を連結する連結手段１４と、ジャーナル１３の外周に固定された斜板１５と、この斜板１５の外周部に一対のシュー１６を介して係合された各ピストン９の後端側がそれぞれ設けられている。

ジャーナル１３は、その中心に駆動軸貫通孔１７を有する。この駆動軸貫通孔１７を駆動軸４が貫通している。駆動軸４には軸方向に沿って延びる長孔１８が設けられている。この長孔１８は貫通孔であり、貫通孔の長孔１８に一本のガイドピン１９が貫通している。ガイドピン１９は円柱形状であり、その両端がジャーナル１３に支持されている。

ジャーナル１３の両端側には、第１及び第２バネＳ１，Ｓ２がそれぞれ配置され、この第１及び第２バネＳ１，Ｓ２のバネ力の均衡によって、運転停止後に斜板１５が初期駆動位置（吐出容量５％〜１０％程度の位置）に戻される。

連結手段１４は、ロータ１１に形成されたガイド孔１４ａと、ジャーナル１３に設けられ、ガイド孔１４ａに挿入されたガイドピン１４ｂとから構成されている。

駆動軸４が回転すると、ロータ１１、連結手段１４及びジャーナル１３によって斜板１５に回転が伝達され、各ピストン９がシリンダボア８内を往復移動する。又、斜板１５の傾斜角度によって各ピストン９のストロークが可変され、冷媒の吐出容量が可変される。斜板１５の傾斜角度が調整されるメカニズムについては、作用の箇所で説明する。

リアヘッド２ｃには、冷媒ガスの吸入室２０と吐出室２１とが形成されている。吸入室２０は、冷凍サイクルのエバポレータの出口側に接続されている。吐出室２１は、冷凍サイクルの凝縮器の入口側に接続されている。又、吸入室２０と吐出室２１は、各シリンダボア８に弁体３を介して仕切られている。双方の室を仕切る弁体３の箇所には、吸入弁付きの吸入孔（図示せず）と吐出弁付きの吐出孔２２がそれぞれ形成されている。

また、クランク室１０と吸入室２０との間には、常時連通する抽気通路（図示せず）が形成されている。クランク室１０と吐出室２１との間には、給気通路（図示せず）が形成されている。給気通路には圧力制御弁（図示せず）が配置されている。圧力制御弁の開度を制御することによってクランク室１０の圧力を調整できるよう構成されている。

上記構成において、駆動軸４が回転すると、この回転力により斜板１５が回転し、複数のピストン９がシリンダボア８内を往復動する。そして、ピストン９の吸入行程（上死点から下死点に移動する行程）では、シリンダボア８内の減圧によって吸入孔（図示せず）が開口する。これによって、冷媒ガスが吸入室２０よりシリンダボア８に供給される。

ピストン９の圧縮行程（下死点から上死点に移動する行程）では、吸入孔（図示せず）が閉口し、ピストン９によってシリンダボア８内の冷媒ガスが圧縮される。この圧縮された高温高圧の冷媒ガスが吐出孔２２より吐出室２１に排出される。吐出室２１に吐出された高温高圧の冷媒は、吐出ポート（図示せず）より可変容量コンプレッサ１Ａ外に吐出される。吐出された冷媒は、冷凍サイクルを循環して冷房等に供されて再び可変容量コンプレッサ１Ａに戻ってくる。

このような可変容量コンプレッサ１Ａの駆動時にあって、冷凍サイクルの熱負荷が大きくなると、クランク室１０の圧力が低圧側に調整される。すると、各ピストン９の背圧であるクランク室圧及び第１バネＳ１のバネ力による反時計方向モーメントと、各ピストン９の前面圧及び第２バネＳ２のバネ力による時計方向モーメントのバランスがくずれ、斜板１５とジャーナル１３の一体部材に対し連結手段１４を中心として斜板１５の傾斜角度を大きくする方向の時計方向モーメントが大きくなり、双方のモーメントがバランスする位置まで斜板１５が図１のａ矢印方向に傾斜し、斜板１５の傾斜角度が大きくなる。斜板１５の傾斜を案内する。斜板１５の傾斜角度が大きくなると、各ピストン９の往復ストロークが大きくなり、冷媒の吐出容量が大きくなって、冷房能力等が大きくなる。

又、冷凍サイクルの熱負荷が小さくなると、クランク室１０の圧力が高圧側に調整される。すると、各ピストン９の背圧であるクランク室圧及び第１バネＳ１のバネ力による反時計方向モーメントと、各ピストン９の前面圧及び第２バネＳ２のバネ力による時計方向モーメントのバランスがくずれ、斜板１５とジャーナル１３の一体部材に対し連結手段１４を中心として斜板１５の傾斜角度を小さくする方向の反時計方向モーメントが大きくなり、双方のモーメントがバランスする位置まで斜板１５が図１のｂ矢印方向に傾斜し、斜板１５の傾斜角度が小さくなる。斜板１５の傾斜角度が小さくなると、各ピストン９の往復ストロークが小さくなり、冷媒の吐出容量が小さくなって、冷房能力等が小さくなる。可変容量コンプレッサ１Ａは、このような運転によって省動力化が図られる。

上記動作中の斜板１５の揺動過程では、ガイドピン１９が長孔１８内を移動することによって斜板１５の揺動を案内するため、斜板１５がスムーズに揺動する。そして、このように斜板１５をスムーズに揺動させるための部品はガイドピン１９のみである。又、斜板１５とジャーナル１３は、駆動軸４の軸方向以外の変移が長孔１８とガイドピン１９によって規制されるため、ガタ付きが極力防止される。以上より、少ない部品点数で斜板１５をスムーズに揺動させることができ、且つ、ガタ付きによる異音の発生も防止できる。

この第１実施形態では、長孔１８は駆動軸４を貫通する貫通孔であり、ガイドピン１９は長孔１８を貫通する一本のガイドピンであるので、斜板１５をスムーズに揺動させる部品としては、一本のガイドピン１９のみで良い。

（第２実施形態）
図４及び図５は本発明の第２実施形態を示し、図４は可変容量コンプレッサの全体断面図、図５は図４のＢ−Ｂ線断面図である。図４及び図５に示すように、この第２実施形態の可変容量コンプレッサ１Ｂは、前記第１実施形態のものと比較するに、駆動軸４の長孔１８ａとガイドピン１９ａの構成が異なる。つまり、駆動軸４には、その１８０度対向位置に一対の長孔１８ａが形成されている。一対の長孔１８ａは、駆動軸４の一端側が開放された有底の孔に形成されている。

又、ジャーナル１３の駆動軸貫通孔１７の内面には、その１８０度対向位置に一対のガイドピン１９ａが一体に設けられている。この一対のガイドピン１９ａが駆動軸４の一対の長孔１８ａに挿入されている。

他の構成は、前記第１実施形態と同様であるため、重複説明を回避する。又、図４及び図５の同一構成箇所には同一符号を付して明確化を図る。

この第２実施形態にあっても、斜板１５の揺動過程にあって、一対のガイドピン１９ａが各長孔１８ａ内を移動することによって斜板１５の揺動を案内するため、斜板１５がスムーズに揺動する。そして、このように斜板１５をスムーズに揺動させるための部品は一対のガイドピン１９ａのみであり、その一対のガイドピン１９ａはジャーナル１３に一体に設けられている。従って、斜板１５をスムーズに揺動させる単体の部品は必要ない。そして、ジャーナル１３に一体のガイドピン１９ａを駆動軸４の一対の長孔１８ａの開放端から長孔１８ａに挿入すれば良いため、組付け性が良い。

（その他）
前記第１及び第２実施形態では、駆動軸４に長孔１８，１８ａが、ジャーナル１３にガイドピン１９，１９ａが設けられているが、逆に駆動軸４にガイドピン１９，１９ａを、ジャーナル１３に長孔１８，１８ａを設けても良い。但し、前記第１及び第２実施形態の構成の方が製造上容易である。

前記第１及び第２実施形態では、連結手段は、ロータ１１に設けられたガイド孔とジャーナル１３に設けられたガイドピンであるが、ロータ１１の回転をジャーナル１３に伝達でき、且つ、ジャーナル１３及び斜板１５の回転中心となる構造であれば良く、ロータ１１とジャーナル１３にそれぞれ回転自在に支持される連結リンクにて構成しても良い。

本発明の第１実施形態を示し、可変容量コンプレッサの全体断面図である。 本発明の第１実施形態を示し、（ａ）は斜板の最大容量状態の要部断面図、図２は斜板の最小容量状態の要部断面図である。 本発明の第１実施形態を示し、図１のＡ−Ａ線断面図である。 本発明の第２実施形態を示し、可変容量コンプレッサの全体断面図である。 本発明の第２実施形態を示し、図４のＢ−Ｂ線断面図である。 従来例の可変容量コンプレッサの全体断面図である。

符号の説明

１Ａ，１Ｂ 可変容量コンプレッサ
２ ハウジング
４ 駆動軸
８ シリンダボア
９ ピストン
１０ クランク室
１１ ロータ
１３ ジャーナル
１４ 連結手段
１５ 斜板
１８，１８ａ 長孔
１９，１９ａ ガイドピン

Claims (3)

1. ハウジング（２）内に複数のシリンダボア（８）とこれに連通するクランク室（１０）とが設けられ、前記ハウジング（２）には前記クランク室（１０）を貫通する駆動軸（４）が回転自在に設けられ、前記駆動軸（４）にロータ（１１）が固定され、前記駆動軸（４）の外周にジャーナル（１３）が設けられ、前記ジャーナル（１３）と前記ロータ（１１）間を連結する連結手段（１４）が設けられ、前記ジャーナル（１３）に斜板（１５）が固定され、前記斜板（１５）の揺動によって複数の前記シリンダボア（８）内を往復移動する複数のピストン（９）が設けられ、
   前記各ピストン（９）の背圧であるクランク室圧を調整することによって、前記ジャーナル（１３）と前記斜板（１５）が前記連結手段（１４）を中心として揺動することで傾斜角度が可変され、前記斜板（１５）の傾斜角度の可変によって前記各ピストン（９）の往復ストロークが可変される可変容量コンプレッサ（１Ａ），（１Ｂ）において、
   前記駆動軸（４）と前記ジャーナル（１３）のいずれか一方に前記駆動軸（４）の軸方向に沿って延びる長孔（１８），（１８ａ）が、他方に前記長孔に挿入されたガイドピン（１９），（１９ａ）がそれぞれ設けられたことを特徴とする可変容量コンプレッサ（１Ａ），（１Ｂ）。
2. 請求項１記載の可変容量コンプレッサ（１Ａ）であって、
   前記長孔（１８）は前記駆動軸（４）に、前記ガイドピン（１９）は前記ジャーナル（１３）に設けられ、前記長孔（１８）は前記駆動軸（４）を貫通する貫通孔であり、前記ガイドピン（１９）は前記長孔（１８）を貫通する一本のガイドピンであることを特徴とする可変容量コンプレッサ（１Ａ）。
3. 請求項１記載の可変容量コンプレッサ（１Ｂ）であって、
   前記長孔（１８ａ）は前記駆動軸（４）に、前記ガイドピン（１９ａ）は前記ジャーナル（１３）に設けられ、前記長孔（１８ａ）は前記駆動軸（４）の軸方向の一端側が開放された孔に形成され、前記ガイドピン（１９ａ）は前記ジャーナル（１３）に一体に設けられたことを特徴とする可変容量コンプレッサ（１Ｂ）。

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