JP2641496B2 - 可変容量式斜板型圧縮機 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は斜板型圧縮機に関し、例えば自動車用空調装
置の冷媒圧縮機として用いて有効である。

〔発明の背景〕

本発明者らは、さきに第２図に示すような斜板型圧縮
機を提案した。これはシャフト１に対して斜板の回転中
心位置を支持する支持部３をシャフト１の軸方向に変位
可能にしたものである。

この第２図図示圧縮機によれば、斜板２の傾斜角と回
転中心位置とを連動させて変位させることができる。そ
の結果、ピストン４の一面側に形成された第１作動室５
は、斜板２の傾斜角にかかわらず、流体の吸入圧縮がで
きる位置まで前進可能である。一方、ピストン４の他面
側に形成された第２作動室６においては、デッドボリュ
ームが増加し、斜板の傾斜角がある程度以下になった場
合には、実質的に圧縮を行わないこととなる。

このように、第２図図示の斜板型圧縮機では、第１作
動室５、第２作動室６が双方とも最大容量で作動する最
大吐出容量時から第１作動室５のみが小容量で作動する
最小吐出容量時まで圧縮機の吐出容量を連続的に可変制
御可能である。

第３図は第２図図示圧縮機における第２作動室６内の
冷媒の圧力変化を示す図である。横軸に斜板回転角度を
とり、縦軸には冷媒圧力を示す。冷媒圧力の最大圧は吐
出圧Pdであり、一方冷媒圧力の最小は吸入圧Psである。
この吐出圧Pdおよび吸入圧Psは圧縮機が用いられる冷凍
サイクルより要求される能力に応じて定まることにな
る。また第３図中実線A,B,C,Dは第２作動室６内の圧力
変化と吐出容量との関係を示したものである。実線Ａは
第２作動室６が最大容量で容積変化を行う状態である。
すなわち、ピストン４が第２作動室６内をフルストロー
クで往復移動した状態を示す。この実線Ａで示すよう
に、第２作動室が最大容量で吸入圧縮作用を行う際に
は、第２作動室６内の圧力は吸入圧Psから吐出圧Pdまで
変動することになる。

斜板２の傾斜角が減少し、かつ斜板２の回転中心位置
が第２図中右方向に多少変位した状態（第３図中実線Ｂ
の状態）では第２作動室６内では冷媒圧力の増加割合が
減少する。

そして、斜板２の傾斜角がさらに減少し、第２作動室
６内でのデッドボリュームが大きくなった状態では、第
３図中実線Ｃのような圧力変動となる。この状態では、
第２作動室６内の冷媒は吐出圧Pdまで上昇しないことに
なる。すなわち、第２作動室６内の冷媒は第２作動室６
内において膨張収縮を繰り返すのみで、吐出弁７を押し
開いて吐出室８へ吐出することができなくなる。

この状態においては、また吸入室９から第２作動室６
内へ冷媒が吸入されることもなくなる。従って、このよ
うな状態では第２作動室６へ吸入される冷媒の動きがな
くなることになる。

ここで、フロント側のスラストベアリング27はシャフ
トや支持部３の形状等により制限を受けるため小型化を
図るためには構成上、冷媒ガスにさらされにくい奥まっ
た位置に配設されることになる。このため、ラジアルベ
アリング11とシャフト１の隙間を通るわずかなガス流れ
による潤滑程度しか期待できず、極めて給油状態が悪い
ものである。それに加えて該ベアリングは比較的苛酷な
荷重条件にさらされるため十分な潤滑を行う必要があ
る。ここで、圧縮機は冷媒中に含まれている潤滑オイル
により摺動部の潤滑を行なうようにしているため、第２
作動室６側への冷媒流れが阻害されることになると、摺
動部での焼付きなどの恐れが生じてくる。

〔発明が解決しようとする課題〕

本発明は、上記点に鑑みて案出されたものであり、上
述した本発明者らが先に提案した可変容量式斜板型圧縮
機を改良することを目的とする。

特に本発明の圧縮機においては、吸入室側に向う流体
が確実にスラストベアリングに流れるようにすることを
目的とする。

本発明の圧縮機においては、圧縮機の吐出容量のいか
んにかかわらず、スラストベアリングが良好に作用し得
るようにすることを目的とする。

〔発明の構成および作動〕

上記目的を達成するため、本発明の圧縮機では流体が
吸入される吸入通路室（53）をシリンダハウジング内の
斜板支持部（31）を収納する部位に形成し、さらにスラ
ストベアリング（27）の保持部に開口し、吸入通路室
（53）と吸入室（９）とを連通させ、かつ吸入通路室
（53）から吸入室（９）に導かれる流体の全てが通過す
る吸入通路（51）を形成する。そして、この吸入通路
（51）を介して吸入通路室（53）内から作動室側吸入室
（９）に導入される全流体を導くようにする。

このように、吸入通路（51）を設けることにより、吸
入室（９）に導入される冷媒の全てをまずスラストベア
リング（27）側に流すことができる。これにより十分な
流体がスラストベアリング（27）に確実に供給されるこ
とになり、スラストベアリング（27）の冷却および潤滑
が良好になされる。

〔実施例〕

以下本発明の一実施例を第１図に基づいて説明する。

図中20はアルミニウム合金性のシリンダハウジング
で、内部にシリンダ室10を５ヶ所有する。第１図では、
シリンダ室10は１ヶ所のみ示されているが、５つのシリ
ンダ室10はそれぞれ平行に形成されている。このシリン
ダハウジング20内にシャフト１がベアリング11および21
を介して回転自在に支持されている。尚、シャフト１上
には支持部材３が摺動自在に取付けられており、この支
持部材３を介してベアリング21はシャフト１をスプール
22に支持する。そして、スプール22はシリンダハウジン
グ20に形成された円筒状部23およびリアハウジング24に
形成された円筒状部25によって摺動自在に支持される。
斜板２がピストン４を往復駆動する時に生じるスラスト
力はスラストベアリング26および27によって支持され
る。スラストベアリング26は支持部材３に形成された係
止部28とスプール22の端部によって保持される。一方、
スラストベアリング27はシャフト１に形成された係止部
29とシリンダハウジング20に形成された係止肩30によっ
て挟持される。

支持部３には球形部31が形成されており、この球形部
31により、斜板２の回転中心位置を揺動可能に支持して
いる。また、斜板２にはスリット32が形成されており、
このスリットはシャフト１と一体形成された平面部33に
面接触している。従って、シャフト１の回転は平面部33
とスリット32との接触を介して斜板２に伝達される。さ
らにシャフトの平面部33には長溝34が形成されており、
この長溝34内に伝動ピン35が配置される。伝動ピン35は
斜板２のスリット32にベアリングを介して係止される。

斜板２の端部にはピストン４がシュー36,37を介して
連結する。２つのシュー36,37は斜板２に取付けられた
状態で単一の球形外面を形成するようになっている。斜
板２の回転を伴う揺動運動はシュー36,37を介してピス
トン４に伝達される。従って、斜板２の運動のうち回転
方向の成分はシュー36,37により逃がされる。そして、
斜板２の揺動方向の成分がシュー36,37を介してピスト
ン４の往復運動に変換される。

ピストン４はシリンダ室10内に往復移動するもので、
シリンダ室内面とピストン４端部との間に第１作動室５
および第２作動室６を形成する。第１作動室５および第
２作動室６はそれぞれ吸入孔38,39を介して、第１吸入
室40、第２吸入室９と連通する。また、第１作動室５第
２作動室６は吐出孔41,42を介して、第１吐出室43、第
２吐出室８にそれぞれ連通する。尚、吐出孔41,42の吐
出室側部には吐出弁７が配置される。また、収入孔38,3
9の作動室側部分には吸入弁が配置される。上述の収入
孔38,39、吐出孔41,42はそれぞれサイドプレート44,45
により形成される。

第２吐出室８および第２吸入室９はそれぞれフロント
ハウジング46に形成される。また、このフロントハウジ
ング46にはシャフト１と対向して軸封装置12が配置され
る。この軸封装置は圧縮機内部の潤滑油および冷媒がシ
ャフト１外周面にそって外部に漏れてるのを防止するも
のである。

シリンダハウジング20のうち上方部には吸入連通ポー
ト50が開口している。この吸入連通ポート50を介して冷
凍サイクルの蒸発器側より導入された冷媒がシリンダハ
ウジング20内の吸入通路室53に流入する。図より明らか
なように、吸入連通ポート50は支持部３上方部に開口し
ており、従って吸入連通ポート50より流入した冷媒は、
斜板2,シュー36,37および支持部３等の潤滑，冷却を行
うことになる。スラストベアリングのうちリアサイドの
スラストベアリング26も、この吸入通路室53に直接露出
するように配設されており、従って、吸入連通ポート50
より流入した冷媒により潤滑，冷却がなされることにな
る。一方、スラストベアリングのうち一方のスラストベ
アリング27はシリンダハウジング20内に支持部３等を配
設する機構上の要請により、吸入通路室53に直接露出す
るように配設することは困難となっている。しかし、こ
のフロント側スラストベアリング27も吸入通路室53と連
通するように配設されている。

そして、本発明の圧縮機では、吸入通路室53と吸入室
９とを連通するフロント側吸入通路51は、このスラスト
ベアリング27近傍において一端が開口するようになって
いる。フロント側吸入通路51の他端は吸入通路孔58を介
して吸入室９と連通することになる。リヤ側吸入通路52
は、吸入通路室53と吸入室40とを連通するものである
が、上述のようにリヤ側スラストベアリング26は吸入冷
媒に直接当接する位置に配設されているため、このリヤ
側吸入通路52においてはこの開口端は必ずしもリヤ側ス
ラストベアリング26近傍に開口させる必要はない。

次に、上述した圧縮機の作動を説明する。

図示しない電磁クラッチが接続し、自動車走行用エン
ジンからの回転駆動力がシャフト１に伝達されると、シ
ャフト１はシリンダハウジング20内で回転を開始する。
シャフト１の回転は、斜板２に形成されたスリット32お
よびシャフト１に形成された平面部33を介して斜板２に
伝達される。ここで、斜板２はシャフト１に対して傾斜
しているため、斜板２は吸入通路室53内で揺動を伴う回
転運動を行うことになる。この斜板の運動のうち回転方
向の運動はシューによって逃がされ、揺動運動成分がシ
ュー36,37を介して、往復運動に変換されピストン４に
伝達される。すなわち、ピストン４は斜板２の傾斜角に
応じたストロークでシリンダ室10内を往復移動する。

冷凍サイクルの図示しない蒸発器側からの低温低圧の
冷媒は吸入連通ポートより吸入通路室53に流入する。次
いで第１吸入通路51を介して第２吸入室９に吸入され
る。また、吸入通路室53内の冷媒は第２吸入通路52を介
して第１吸入室40にも吸入される。ピストン４が吸入ス
トロークにあるときには、吸入室9,40内の冷媒は吸入孔
38,39を介してそれぞれ第１吸入室５、第２吸入室６に
吸入される。作動室5,6に吸入された冷媒は、次いでピ
ストンの圧縮ストロークにおいて圧縮され吐出圧Pd以上
になれば、吐出弁７を押し開いて、第１吐出室43、第２
吐出室８にそれぞれ吐出する。両吐出室43,8に吐出した
高温高圧の冷媒は図示しない吐出連通ポートにより冷凍
サイクルの凝縮器に吐出される。

また本例の圧縮機では制御圧室55内の圧力を図示しな
い制御弁により制御することにより、圧縮機の吐出容量
が連続的に可変される。第１図は制御圧室55内に吐出圧
が導入された状態であり、この場合には制御圧室55内の
吐出圧Pdと第２吸入室40内の吸入圧Psとの差圧によりス
プール22が図中最も左方向に変位している。このスプー
ル22の変位はスラストベアリング26を介して支持部材３
に伝達される。従って、支持部材３の球面支持部31の図
中左方向に変位していることになる。その結果、斜板２
の回転中心位置も図中最左方向に変位し、かつ斜板２の
傾斜角も最も傾いた状態となっている。

従って、第１図図示状態においては、ピストン４がシ
リンダ室10内で最大ストロークにより往復運動を行う。
この状態では第１作動室５、第２作動室６の双方におい
てピストン４の先端で不必用なデッドボリュームを生じ
させることがない位置まで前進する。従って、この状態
では圧縮機の吐出容量が最大であり、冷凍サイクルの蒸
発器側からは多量の冷媒が吸入されることになる。

この圧縮機の大容量運転においては、吸入連通ポート
50より吸入通路室53内に流入した低温，低圧の冷媒が斜
板２とシュー36,37との摺動部，支持部３およびスラス
トベアリング26等に当接することになり、この冷媒の当
接によって各摺動部の冷却および潤滑がなされる。また
本例の圧縮機では第１吸入通路51がスラストベアリング
27配設位置近傍にて開口しているため、吸入通路室53よ
り第１吸入通路51を経て吸入室９に流れる冷媒流れは、
同時にスラストベアリング27にも当接することになる。
従って、この冷媒流れの当接に伴いスラストベアリング
27の冷却および潤滑も確実になされることになる。

ここで、圧縮機の大容量運転時においては、スラスト
ベアリング26,27に加わるスラスト荷重も大きくなるた
め、このような運転状態における潤滑は重要なものとな
る。特に、フロント側のスラストベアリング27は支持部
３等の配列上の関係よりシリンダハウジング20内の奥部
に配設されるため、一般には吸入連通ポート50より流入
した冷媒が流れにくい部位に配設されることになる。し
かしながら、本例の圧縮機では上述のように第１吸入通
路51がこのスラストベアリング27近傍に開口しているた
め、このような高負荷を受ける状態であっても、冷媒が
確実に供給され、スラストベアリング27の冷却，潤滑が
良好になされる。

次に冷凍サイクルより要求される圧縮機の吐出容量が
小さい状態では、図示しない制御弁により制御圧室55内
の圧力を低減させる。その結果、スプール22前後の差圧
が少なくなり、スプール22は、ピストン４の圧縮時に生
じる反力により第１図中右方向に変位する。このスプー
ル22の変位は球面支持部31を介して斜板に伝達され、そ
の結果、斜板２は傾斜が小さくなるとともに、その回転
中心位置も図中右方向に変位することになる。

そのため、ピストン４は第１作動室５側では常に上死
点位置まで前進するものの、第２作動室６側では大きな
デッドボリュームを残すことになる。このピストン往復
ストロークの減少に伴い、第１作動室５側では吐出容量
が減少する。一方、第２作動室６側では上述のデッドボ
リュームの増大に伴い、圧縮機能が停止することにな
る。そのため、第１吸入通路51より吸入室９側へ流れる
冷媒の流れもなくなることになる。これは、第１吸入通
路51を流れる冷媒によるスラストベアリング27の潤滑等
も停止されることを意味する。ただ、このような小容量
時にはスラストベアリング27に加わるスラスト荷重も減
少するため、焼付等の不具合が生じにくくなっている。

ただし、このような小容量時にあっても確実にスラス
トベアリング27側へ冷媒を流すことができるよう第４図
のようなバイパス通路100を設けてもよい。このバイパ
ス通路100は吸入連通ポート50および吸入通路室53をバ
イパスして、吸入冷媒を直接吸入室９側へ導ビくもので
ある。従って、冷媒はこのバイパス通路100より吸入室
９側へ流れ、次いで第１吸入通路51より吸入通路室53へ
流れることになる。吸入通路室53に流れた冷媒は上述の
第１図図示実施例と同様第２吸入通路52よりリア側の吸
入室へ流れることになる。従って、このようにバイパス
通路100を設ければ、圧縮機の吐出容量のいかんに係わ
らず常に吸入通路51,52を冷媒が流れることになり、第
１吸入通路51の開口端をスラストベアリング27保持位置
近傍とすることにより、吸入通路51を流れる冷媒によっ
てスラストベアリング27の冷却，潤滑が確実になされる
ことになる。

尚、この状態において、第１吸入室40に吸入される冷
媒は吸入連通ポート50から、バイパス通路100,第２吸入
室9,第１吸入通路51,吸入通路室53、第２吸入通路52を
介して導入されることになり、その吸入径路が長いもの
となる。しかしながら、このような状態にあっては、圧
縮機に全体として要求される吐出容量が小さなものであ
るため、このように長い吸入経路をたどったものであっ
ても、その吸入経路の長さゆえに起因する吸入絞り抵抗
の弊害は実質的には表れない。

ただ、圧縮機が最大容量で作動する場合には、第４図
図示実施例にあって冷媒が常にバイパス通路100を通っ
て吸入室９および吸入室40に供給されるのではその吸入
通路抵抗により、吸入効率が悪化することになる。そこ
で、この第４図図示例のようにバイパス通路100を設け
た場合には、同時に吸入ポート50からも冷媒が流入され
るようにしてほしい。そのためこの吸入ポート50はピス
トン４に設けられた開閉部材60によって開閉制御可能な
位置に配設しておく。すなわち、圧縮機の吐出容量が小
容量の時にはピストンストロークＳが小さく開閉部材60
により常に吸入ポート50を閉ざすため、冷媒がバイパス
通路100側へ確実に流れることになる。一方、圧縮機が
大容量で吸入冷媒が多量に必要となる場合には、ピスト
ンストロークが大きく、従って開閉部材60により吸入ポ
ート50を塞ぐ時間が短いため、冷媒はバイパス通路100
および吸入ポート50の双方より流入できることになる。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明の圧縮機では流体が流入
する吸入通路室と吸入室とを連通する吸入通路をシリン
ダハウジングに設け、かつこの吸入通路の一端をスラス
トベアリング保持部近傍に開口させるようにしたため、
吸入冷媒の流れによりスラストベアリングの冷却潤滑が
確実になされることになる。その結果、本発明の圧縮機
ではスラスト力の支持が確実になされる。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明圧縮機の一実施例を示す断面図、第２図
は本発明者らが先に提案した圧縮機を示す断面図、第３
図は第１図および第２図双方の圧縮機において第２作動
室内の圧力変化を示す説明図、第４図は本発明圧縮機の
他の実施例を示す断面図である。 １……シャフト,2……斜板,3……支持部材,4……ピスト
ン,5……第１作動室,6……第２作動室,9……第１吸入
室,10……シリンダ室,11……ベアリング,12……軸封装
置,40……第２吸入室,51……第１吸入通路,52……第２
吸入通路。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】内部にシリンダ室を有するシリンダブロッ
   クと、 このシリンダブロック内に回転自在に支持され、その一
   部に平板部を有するシャフトと、 このシャフトの前記平板部が嵌入するスリットを有し、
   このスリットと前記平板部の係合により前記シャフトと
   一体回転する斜板と、 前記シリンダ室内に摺動自在に配設され、前記斜板の回
   転運動を受けて前記シリンダ室内を往復運動するピスト
   ンと、 このピストンの両側の端部のそれぞれに前記シリンダ室
   内面との間で形成され、流体の吸入、圧縮、吐出を行う
   作動室と、 この作動室に吸入口を介して連通する吸入室と、 前記シャフトに対し前記斜板を揺動可能に支持する支持
   部と、 この支持部を前記シャフトの軸方向に変位させるスプー
   ルとを備え、 前記平板部には傾斜溝が形成されており、前記スリット
   部にはピン通し孔が形成されており、このピン通し孔お
   よび前記傾斜溝内に挿入されたピンがスライドすること
   により、前記斜板が前記シャフトに対してその傾斜角度
   が可変となるように連結し、 前記シリンダハウジング内の前記平板部よりもさらに前
   方には、前記シャフトに機構的に係合し前記シャフトの
   軸方向変位を規制するスラストベアリングが配設され、 前記シリンダハウジング内部で前記支持部収納部位に吸
   入流体が流入する吸入通路室を形成するとともに、 前記スラストベアリングの保持部に開口し、前記吸入通
   路室と前記吸入室とを連通させ、前記吸入通路室から前
   記吸入室に導かれる流体の全てが通過する吸入通路を設
   けたことを特徴とする可変容量式斜板型圧縮機。