JP2503566B2 - 可変容量型斜板式圧縮機 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （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） 両頭ピストンを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。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
傾角が一定角以上に傾斜した状態でないと実質的な圧縮
及び吐出を行なうことができない。

本願出願人はこの欠点を改良した圧縮機を特願昭62−
298630号で出願している。この圧縮機における斜板の揺
動中心は両頭ピストンを収容するシリンダブロックのシ
リンダボアと対応する回転軸の半径方向位置に設定され
ており、これにより両頭ピストンの一側のシリンダボア
における圧縮行程上死点が定位置に規定され、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
及び吐出が行われる。

斜板の傾角は、前後両シリンダボア内の圧力による斜
板揺動力及び斜板傾角を小さくする方向に付勢配置され
たばね部材のばね作用力の総和圧と、圧縮行程上死点定
位置のシリンダボア側（回転軸の内端面側）の吸入室に
摺動制御体を介入して区画形成された制御圧室内の圧力
との差に応じて変動する。斜板傾角を制御するための制
御圧室は吐出圧領域及び吸入圧領域に接続されており、
この接続通路上に介在された容量制御弁機構が制御圧室
側から吸入圧領域側への冷媒ガス流量及び吐出圧領域側
から制御圧室への冷媒ガス流量の両方あるいは一方を制
御し、この流量制御により制御圧室内の圧力が制御され
る。

（発明が解決しようとする課題） 前後両シリンダボア内の圧力による斜板揺動力は斜板
傾角最大付近、即ち最大容量付近では斜板傾角増大につ
れて増大（減少）から一転して減少（増大）するという
特性を示すが、制御圧室内の制御圧を増大（減少）方向
から一転して減少（増大）方向へ変えて斜板揺動力に対
抗させるという連続制御は本質的に不可能であり、前記
ばね部材は斜板傾角増大付近での制御圧を補正して制御
圧による連続制御を可能とするものである。ところが、
このような制御圧補正を行なうための押圧ばねは、回転
軸上にて斜板と摺動制御体とを連結するスリーブと回転
軸の内端面との間に介在されており、押圧ばねのばね力
が回転軸に作用し、この作用力は回転軸とシリンダブロ
ックとの間に介在されたスラストベアリングを介してシ
リンダブロックに受け止められる。しかも、回転軸の内
端面には吸入圧相当の冷媒ガス圧が作用している。その
ため、スラストベアリングには大きな負担が掛かり、ス
ラストベアリングの早期の機能低下が避けられない。

本発明は、両頭ピストンを収容する一方のシリンダボ
アにおける圧縮行程上死点を定位置とする可変容量型圧
縮機の斜板傾角の連続制御を可能とする制御圧補正用の
ばね部材のばね力を回転軸側に作用させないで前記のス
ラストベアリングの信頼性低下を回避することを目的と
するものである。

（課題を解決するための手段） そのために本発明では、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制御圧補正用ばね
部材を摺動制御体とシリンダブロックとの間に介在し、
この制御圧補正用ばね部材のばね作用力をシリンダブロ
ックと摺動制御体とで受け止めるようにした。

（作用） 即ち、制御圧補正用のばね部材のばね力は摺動可能な
摺動制御体側と固定のシリンダブロックとに受け止めら
れ、吸入圧相当の冷媒ガス圧の作用を内端面にてスラス
ト方向に受ける回転軸には作用しない。従って、吸入圧
相当の冷媒ガス圧を回転軸を介して受け止めるシリンダ
ブロックと回転軸との間のスラストベアリングは吸入圧
相当の冷媒ガス圧のみを受け持つことになり、このスラ
ストベアリングの負担は大幅に軽減する。これによりス
ラストベアリングの早期の機能低下が回避され、スラス
トベアリングの信頼性が大幅に向上する。

（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がベアリング受け板８及び連結体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、ベアリング受け板８とシリンダブ
ロック１の内端面との間にはスラストベアリング37が介
在されている。

回転軸４のリヤ軸部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。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、その中間部にはピン9bが両側方へ
突設するように嵌着されている。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。回転軸４、斜板９
及びガイドブッシュ７は、ピン9b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の回動可能関係をもって互いに連結して
おり、これにより斜板９がガイドブッシュ７のスライド
に伴って揺動可能であり、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の回転に伴って前後に往復動する。

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と共に、吐出室18が吐
出弁19を介してフロント側圧縮室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おり、吐出室21が吐出弁22を
介してリヤ側圧縮室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
出されており、ガイドブッシュ７の先端部内にはベアリ
ング受け体38が螺着されていると共に、その軸心部には
放圧通路38aが貫設されている。リヤ側吸入室20には摺
動制御体24が前後方向へスライド可能に嵌入されてお
り、この摺動制御体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。回転軸４の内端面4c
側のシリンダブロック１外端面には収容凹部1gがサイド
プレート14を貫通して形成されており、収容凹部1gの底
面にはばね受けリング39が収容されている。そして、摺
動制御体24とベアリング受け体38のフランジ部38b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38bとばね受けリング39との間にはスラスト
ベアリング26、ばね受けリング35及び押圧ばね36が介在
されており、制御圧室20a内の圧力が摺動制御体24、ガ
イドブッシュ７及び斜板９を介してフロント側圧縮室Pf
内の圧力及びリヤ側圧縮室Pr内の圧力により生じる斜板
揺動力と対抗する。

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内の吸入圧が容量制御弁機構29内の押圧ば
ね34により規定される設定値よりも高い場合、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内の摺動制御体24に対する吐出冷媒ガスの作
用が高まっている。これにより摺動制御体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内の摺動制御体24に対する
吐出冷媒ガスの作用が低下している。これにより摺動制
御体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制御体24の変位位置に
設定されていると共に、変位位置Ｌが最小傾角位置に対
応しており、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上の特異点に対応する摺動制御体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はリヤ側吸入室20内の押圧ばね36のばね作用を
考慮した場合の制御圧室20aにおける必要な制御圧を示
し、この押圧ばね36の特性は直線Ｄで示される。フロン
ト側圧縮室Pf内の圧力及び摺動制御体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、即ち押圧ばね36の作用を除いた斜板揺動力は最
大傾角付近では曲線C3で示され、最大傾角付近では斜板
９の傾角が増大するにつれて必要な制御圧が増大方向か
ら一転して減少方向へ変わる。このような連続制御は本
質的に不可能であり、この制御不能領域の補正が押圧ば
ね36により行われる。

第４図に示す摺動制御体24の変位位置L2は第３図の鎖
線位置に対応し、摺動制御体24が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がフランジ部38b側の
ばね受けリング35から離間する。連続制御を可能にする
押圧ばね36のばね力は最大傾角付近でシリンダブロック
１及び摺動制御体24側に作用するが、この作用力が回転
軸４に伝わることはない。即ち、回転軸４には放圧通路
38aを介してガイドブッシュ７内に作用するリヤ側吸入
室20の吸入圧のみが作用し、回転軸４の内端面ｃに作用
する吸入圧が回転軸４及びスラストベアリング37を介し
てシリンダブロック１に受け止められる。吸入圧は比較
的低圧であり、スラストベアリング37の負担は軽い。従
って、スラストベアリング37の機能が早期に低下するこ
とはなく、スラストベアリング37の信頼性は押圧ばね36
のばね作用をも受け止める場合に比して大幅に向上す
る。

なお、最大傾角付近では押圧ばね36のばね力が斜板揺
動力の一部としてスラストベアリング25に作用するが、
斜板揺動力を常時受けるスラストベアリング25としては
比較的半径方向に広いリヤ側吸入室20に収容される故に
耐荷重性の高い大型のものを使用可能であり、スラスト
ベアリング25に関する早期の機能低下の問題は生じな
い。又、スラストベアリング26には吸入圧が荷重として
作用することはなく、しかも斜板傾角が減少方向へ向か
う場合には摺動制御体24が押圧ばね36のばね作用から逃
げるため、スラストベアリング26の負担は軽い。従っ
て、スラストベアリング26に関しては大型化を図らない
場合にも機関機能の早期低下に繁がることはない。

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、例えばサイドプレート及び弁形成プレートを介して
制御圧補正用のばね部材のばね作用をシリンダブロック
で受け止めるようにしたり、補正制御用ばね部材として
複数の押圧ばねを用いたり、あるいは前記実施例におけ
る摺動制御体24とガイドブッシュとを一体にして摺動制
御体を構成した場合にも本発明の適用が可能である。

（発明の効果） 以上詳述したように本発明は、制御圧補正用ばね部材
のばね作用力をシリンダブロックと摺動制御体とで受け
止めるようにしたので、回転軸のスラスト方向の荷重を
受け止めるスラストベアリングにばね力が作用すること
がなく、このスラストベアリングの信頼性を高めつつ斜
板傾角の連続制御を行なうことができるという優れた効
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。 シリンダブロック１、回転軸４、斜板９、制御圧室20
a、摺動制御体24、押圧ばね36、スラストベアリング3
7。

Claims (1)

(57)【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
   成し、前後両吸入室を吸入通路により斜板室に接続する
   と共に、冷媒ガス排出用の圧縮機出口に前後両吐出室を
   吐出通路により接続し、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シリンダブロック内に回
   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一方のシリンダボ
   アにおける圧縮行程上死点を定位置とし、吐出圧領域及
   び吸入圧領域と摺動制御体を介入された制御圧室とを接
   続する通路上には容量制御弁機構を介在し、この容量制
   御弁機構により吐出圧相当又は吸入圧相当に切換選択さ
   れる制御圧室内の圧力と、冷媒ガス圧縮により生じる斜
   板揺動力とを斜板及び摺動制御体を介して対抗させた斜
   板式圧縮機において、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制御圧補正用ばね
   部材を摺動制御体とシリンダブロックとの間に介在し、
   この制御圧補正用ばね部材のばね作用力をシリンダブロ
   ックと摺動制御体とで受け止めるようにした可変容量型
   斜板式圧縮機。