JP3398965B2 - 可変容量圧縮機 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は可変容量圧縮機に係り、
特に空調機用冷媒圧縮機として容量制御に好適な可変容
量圧縮機に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の可変容量圧縮機における容量制御
は、例えば米国特許第4,428,718 号明細書に記載されて
いるように、圧力制御空間である斜板室と他の圧力空間
である吐出室あるいは吸入室とを圧縮機の吸入圧力に感
応して作動する制御弁により開閉させて連通させる構造
となっていた。すなわち、圧縮機の吸入圧力がある設定
値より低下すると前記制御弁により斜板室内の圧力が高
められ、圧縮機の容量が減少して吸入圧力が上昇するた
め、圧縮機の容量は吸入圧力をその設定値に維持するよ
うにバランスする。又、電磁力等を利用して外部から前
記吸入圧力の設定値を変化させる事も行なわれている
が、いずれの場合も圧縮機の容量は、必ず吸入圧力をあ
る設定値に制御するという経過を経て、間接的に制御さ
れるものであった。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記従来の技術では、
圧縮機の吸入圧力をある設定値に制御しようとしてもそ
の時の圧縮機容量は冷凍サイクルの熱負荷や圧縮機の回
転速度に依存して変化するため、現在の圧縮機容量がど
の程度の容量で運転されているかを正確に知る事が出来
ない。上記米国特許第4,428,718 号明細書に示される技
術はカーエアコン用圧縮機として提案されたものである
が、圧縮機容量により駆動負荷の変化するエンジンの回
転数制御を行なおうとする場合、圧縮機容量を正確に知
る事が出来ないため、制御するためのフィ−ドバック情
報が得られず、正確なエンジンの回転数制御を行なうこ
とはできないものであった。

【０００４】また、上記従来の技術では圧縮機容量を決
定する斜板傾転角が所定の位置から外乱により変動した
場合、まず斜板傾転角の変化により冷凍サイクルの圧力
バランスが変化し、次にその吸入圧力の変化を制御弁が
検知して斜板傾転角を元に戻そうと制御するため、復元
力の発生が遅れる。これにより斜板傾転角が不安定にな
るという危険性がある。

【０００５】又、上記従来の技術では制御弁の構成部品
としてベローズ、ダイアフラム等の圧縮機の吸入圧力に
感応して変形あるいは移動する部品が必要となるが、こ
の事により以下の問題が生じる。まず第１は、圧力を正
確に制御するためには、上記制御用のベローズ、ダイア
フラム等を高精度で製作する必要があり、特殊な製造技
術を要求されるので、コストアップの要因となる事であ
る。第２は、上記制御用のベローズ、ダイアフラム等が
周囲の圧力に感応して変形し易いように薄膜で形成され
ながら気密、強度を保証されなければならないため、可
変容量圧縮機の信頼性低下の要因となる事である。

【０００６】本発明の目的は、上記欠点を解消し、スト
ローク量を正確に把握しながら安定した容量制御を単純
な構成で実現出来る可変容量圧縮機を提供することにあ
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の可変容量圧縮機は、ハウジングとシリンダ
ブロックとによって軸受支持された駆動軸と、当該駆動
軸に固定されたドライブプレ−トと、当該ドライブプレ
−トと共に回転するように規制されかつ傾転運動を行う
斜板と、当該斜板と相対回転可能に軸受支持されるとと
もに回り止め機構により自転を拘束され前記斜板の傾転
角度に対応して揺動運動を行うピストンサポ−トと、前
記駆動軸の軸線に並行でかつ前記シリンダブロックの内
側の周方向に配置された複数個のシリンダと、それぞれ
のシリンダ内を往復運動するピストンと、当該ピストン
と前記ピストンサポ−トとを連結するコネクティングロ
ッドと、前記斜板の傾転角度に連動して移動する第１の
開閉部材と、圧縮機の外部からの制御信号によりその位
置を移動する第２の開閉部材と、前記斜板、ドライブプ
レート及びピストンサポートとが収納された圧力制御空
間と他の圧力空間とを連通する連絡路とを備え、前記第
1の開閉部材と前記第２の開閉部材との相対的な位置関
係により、前記連絡路の開閉を行うことで前記圧力制御
空間の圧力を制御するものである。

【０００８】又、ハウジングとシリンダブロックとによ
って軸受支持された駆動軸と、当該駆動軸に対して滑動
可能に組み込まれた斜板スリ−ブと、当該駆動軸に固定
されたドライブプレ−トと、前記駆動軸に対して軸方向
には滑動可能であって回転方向は規制されて組み込まれ
たサポートスリ−ブと、前記斜板スリ−ブにスリ−ブピ
ンにより傾転運動可能に係合された斜板と、当該斜板と
相対回転可能に軸受支持されるとともに回り止め機構に
より自転を拘束され斜板の傾転角に対応して揺動運動を
行うピストンサポ−トと、前記駆動軸の軸線に並行でか
つ前記シリンダブロックの内側の周方向に配置された複
数個のシリンダと、それぞれのシリンダ内を往復運動す
るピストンと、当該ピストンと前記ピストンサポ−トと
を連結するコネクティングロッドと、前記サポートスリ
−ブに係合された第１の開閉部材と、圧縮機の外部から
の制御信号によりその位置を移動する第２の開閉部材
と、前記斜板、ドライブプレート及びピストンサポート
とが収納された圧力制御空間と他の圧力空間とを連通す
る連絡路とを備え、前記第1の開閉部材と前記第２の開
閉部材との相対的な位置関係により、前記連絡路の開閉
を行い前記圧力制御空間の圧力を制御するものである。

【０００９】又、密閉容器内に、フレ−ムとシリンダブ
ロックとによって軸受支持された駆動軸と、当該駆動軸
を回転駆動する電動モ−タと、当該駆動軸に対して滑動
可能に組み込まれた斜板スリ−ブと、当該駆動軸に固定
されたドライブプレ−トと、前記駆動軸に対して軸方向
には滑動可能であって回転方向は規制されて組み込まれ
たサポートスリ−ブと、前記斜板スリ−ブにスリ−ブピ
ンにより傾転運動可能に係合された斜板と、当該斜板と
相対回転可能に軸受支持されるとともに回り止め機構に
より自転を拘束され斜板の傾転角に対応して揺動運動を
行うピストンサポ−トと、前記駆動軸の軸線に並行でか
つ前記シリンダブロックの内側の周方向に配置された複
数個のシリンダと、それぞれのシリンダ内を往復運動す
るピストンと、当該ピストンと前記ピストンサポ−トと
を連結するコネクティングロッドと、を収納するととも
に、前記斜板スリ−ブに係合されて移動する第１の開閉
部材と、圧縮機の外部からの制御信号によりその位置を
移動する第２の開閉部材と、前記斜板、ドライブプレー
ト及びピストンサポートとが収納された圧力制御空間と
他の圧力空間とを連通する連絡路とを備え、前記第1の
開閉部材と前記第２の開閉部材との相対的な位置関係に
より、前記連絡路の開閉を行い前記圧力制御空間の圧力
を制御するものである。

【００１０】又、前記第２の開閉部材が磁性材料で構成
され、圧縮機外部からの制御信号に基づきコイルに電流
を流すことにより第２の開閉部材の位置が変わる構成と
したものである。

【００１１】又、前記圧力制御空間は、前記斜板、ドラ
イブプレート及びピストンサポートとが収納された空間
に通じる前記連絡通路内の空間を含むものであってもよ
い。

【００１２】又、前記第２の開閉部材がある設定位置に
静止しているとき、前記圧力制御空間は、当該圧力制御
空間の容積が増大した時に前記第１の開閉部材により前
記圧力制御空間よりも低圧の吸入室と連通され、前記圧
力制御空間の容積が減少した時に前記第１の開閉部材に
より前記吸入室との連通が遮断される構成としたもので
ある。

【００１３】又、前記第２の開閉部材がある設定位置に
静止しているとき、前記圧力制御空間は、当該圧力制御
空間の容積が増大した時に前記第１の開閉部材により高
圧の吐出室との連通が閉塞され、前記圧力制御空間の容
積が減少した時に前記第１の開閉部材により前記吐出室
と連通される構成としたものである。

【００１４】又、前記他の圧力空間が吸入圧力に維持さ
れているものである。

【００１５】

【作用】可変容量圧縮機においては、ピストン往復運動
のストローク量の変化に連動して斜板等の収納された空
間（以下、圧力制御空間という）の容積が変化する。そ
のため、ストローク量の変化に連動あるいは圧力制御空
間の容積変化に連動して第１の開閉部材が移動する構造
とする事により、第１の開閉部材のある位置に対応して
ピストン往復運動のあるストローク量が一義的に決定さ
れる。

【００１６】上記のように構成しているので、圧力制御
空間と他の圧力空間との連通は、第１の開閉部材と第２
の開閉部材との相対的な位置関係によって開閉され、第
２の開閉部材のある位置に対応して圧力制御空間と他の
圧力空間との連通の開閉を切り替える第１の開閉部材の
位置が、一義的に決定される。したがって、第２の開閉
部材のある位置に対応して圧力制御空間と他の圧力空間
との連通の開閉が切り替わるピストン往復運動のあるス
トローク量が、一義的に決定される。すなわち、第２の
開閉部材のある位置に対応して一義的決定されるピスト
ン往復運動のある所定ストローク量に比べて実際のスト
ローク量が小さい場合と大きい場合とでは、圧力制御空
間と他の圧力空間との連通状態が必ず切り替わる事にな
る。ここで、上記の制御空間と他の圧力空間との連通状
態の切り替え構造を、上記所定ストローク量に比べて実
際のストローク量が小さい場合にはその実際のストロー
ク量を増大させ、上記所定ストローク量に比べて実際の
ストローク量が大きい場合にはその実際のストローク量
を減少させる構成としているので、実際のストローク量
は最終的に上記所定ストローク量に一致して安定する。
すなわち、第２の開閉部材のある位置に対応して圧縮機
運転中に安定する実際のストローク量が、一義的に決定
される。

【００１７】ところで、上記第２の開閉部材は外部から
の信号によりその位置を任意に制御する事が可能である
ので、結局、圧縮機運転中の実際のストローク量を外部
からの信号により任意に制御する事が可能である。この
様な可変容量圧縮機においては容量制御の為の外部から
の制御信号がそのまま圧縮機容量に対応するので、運転
中における圧縮機容量を正確に知る事が容易となる。ま
た、ピストンストローク量すなわち斜板傾転角の変動に
より直接的に圧力制御空間と他の圧力空間との連通の開
閉を行なうので速やかに復元力が発生し、斜板傾転角の
安定性が良い。更に、ベローズ、ダイアフラム等の圧縮
機の吸入圧力に感応して変形あるいは移動する部品を用
いなくても容量制御が行なえる。

【００１８】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を用いて説明す
る。

【００１９】図１ないし図７に本発明の第１の実施例を
示す。図１及び図２は、本発明の第１の実施例であるカ
ーエアコン用片斜板式可変容量圧縮機の全体構造を示す
縦断面図で、図１はピストンストローク量が最大、つま
り斜板傾転角度が最大となっている状態を示しており、
図２はピストンストローク量が最小、つまり斜板傾転角
度が最小となっている状態を示したものである。図３は
図２におけるI−I断面を示した図、図４は図２における
II−II断面を示した図、図５ないし図７は斜板傾転角度
が図１および図２の中間の大きさの時の容量制御の原理
を説明する為の部分拡大図である。

【００２０】図１ないし図７において、円筒状のシリン
ダブロック２の中央部には主軸１３の一端を回転自在に
支承するラジアル針状コロ軸受１９が配置され、シリン
ダブロック２の端部には、主軸１３の他端側を回転自在
に支承するラジアル針状コロ軸受１８を中央部に設けた
フロントハウジング１がＯリング３６を介して配置、固
定され、シリンダブロック２とフロントハウジング１の
内部には斜板室１０（圧力制御空間）が形成されてい
る。シリンダブロック２には、主軸１３の軸線と各々平
行に、かつ主軸１３の周りに円周方向に配置された複数
のシリンダボア２０１が形成されている。主軸１３は、
シリンダブロック２のほぼ中心軸上にあって、シリンダ
ブロック２及びフロントハウジング１の中央部に設けら
れた前記ラジアル針状コロ軸受１８、１９により回転自
在に軸受支持され、主軸１３には圧入などによりドライ
ブプレート１４が固定されている。ドライブプレート１
４には凹状の球面部１４１が形成されており、球面部１
４１には同じ半径の球の一部に平面部を設けた形状のシ
ュー１６が、球面部１４１の球心を中心として回転可能
な様に当接されている。シュー１６の平面部は、斜板１
２に設けられた平面部１２１が滑動可能に当接されてい
る。この時、ドライブプレート１４の凹状球面部１４１
の球心は、斜板１２の平面部１２１から一定の距離にあ
るように設定されている。また、図３に示すように、ド
ライブプレート１４の球面部１４１の両脇には、平面部
１４２、１４３が設けられており、これを挾むようにし
て斜板１２の耳部１２２、１２３が挿入されている。ド
ライブプレート１４には更に図４に示すように、球面部
１４１の球心を通る軸を中心軸に持つ円筒面部１４４が
形成されており、これに、平面部１２１と平行に斜板１
２に取り付けられたストッパ２０が滑動可能に当接され
ている。

【００２１】これにより、主軸１３及びドライブプレー
ト１４が図１及び図２の左から見て時計方向に回転する
と、ドライブプレート１４の平面部１４２から斜板耳部
１２２に回転力が与えられ、斜板１２が回転する。主軸
１３には、斜板スリーブ１５が主軸１３に対して軸方向
に滑動可能に組み込まれており、斜板スリーブ１５と斜
板１２とは、斜板スリーブピン１７により斜板スリーブ
１５に対して斜板１２が斜板スリーブピン１７の周りに
回転自在なように連結されている。従って、主軸１３の
回転により、ドライブプレート１４、斜板１２、斜板ス
リーブ１５が共に回転する。

【００２２】斜板スリーブ１５には、サポートスリーブ
２１がラジアル針状コロ軸受２２を介して相対的な回転
が自在に挿入されており、サポートスリーブ２１は、シ
リンダブロック２の中央部に固定された滑りキー２３に
より回転を規制され、主軸１３の軸方向にのみ滑動可能
に拘束されている。

【００２３】サポートスリーブ２１にはその一端の外周
上に中心軸の一方向にのみ傾斜（図１及び図２において
図の左方向に向かって中心軸に近付く方向に傾斜）した
溝部２１１が複数個形成されおり、リング形状をした外
輪２５の内周上にはサポートスリーブ２１の溝部２１１
とは逆方向に傾斜した溝部２５１が同数だけ形成されて
いる。溝部２１１と溝部２５１の対の各々には、複数の
球２６が一個ずつ挿入されている。この複数の球２６
は、保持部材２７の端面に形成されたリング形状の平面
部２７１に片側のみを当接させ、共通な平面上に保持さ
れている。保持部材２７の外周には凸状の球面部２７２
が形成されており、外輪２５に形成された凹状の球面部
２５２に球面対偶をもって当接されている。外輪２５の
外周にはピストンサポート２４が固定されている。これ
らの構成により、ピストンサポート２４はサポートスリ
ーブ２１に対し、回転を防止されて揺動運動のみを行な
うように拘束されている。

【００２４】ピストンサポート２４と斜板１２とは、そ
れらの間にスラスト針状コロ軸受２９を挾んで設けられ
ており、ピストンサポート２４と斜板１２とは平行に維
持されるようになっているが、その際に、前記サポート
スリーブ２１と斜板スリーブ１５との間にスラスト針状
コロ軸受３０を介して組み込まれた予圧バネ３２によ
り、密着する方向の予圧を与えられている。

【００２５】ピストンサポート２４には、その同一円周
上に複数個の凹状球面部２４１が形成されており、その
凹状球面部２４１のそれぞれに両端に球面部３３１、３
３２を有するコネクティングロッド３３の一端が、球面
部２４１の球心を中心として回転自在に取り付けられて
いる。コネクティングロッド３３の他端には、それぞれ
にピストン１１が、その凹状球面部１１１の球心を中心
として回転自在に取り付けられている。複数個のピスト
ン１１は、ピストンリング３４、３５が取り付けられた
状態で、それぞれ複数個のシリンダボア２０１内を往復
運動できるようにに組み込まれている。

【００２６】シリンダブロック２の後方（図の右側）に
は吸入弁板５、シリンダヘッド４、吐出弁板６、吐出弁
押え７、リアカバ３が取付られ、それらの部品は、ドラ
イブプレート１４、斜板１２、ピストンサポート２４な
どを取り囲むように配置されたフロントハウジング１と
ボルト（図示せず）等で一体に固定されている。フロン
トハウジング１とシリンダブロック２との接合部におけ
る気密はＯリング３６により、リアカバ３とシリンダブ
ロック２との接合部における気密はＯリング３７により
保たれている。シリンダヘッド４には、各シリンダボア
２０１に対応して吸入ポート４０１と吐出ポート４０２
が設けられ、リアカバ３の中央部に設けられた吸入室８
（他の圧力空間）とその外側に設けられた吐出室９にそ
れぞれ通じている。リアカバ３には、吸入口３０１と吐
出口３０２が設けられ、それぞれ吸入室８と吐出室９に
連通している。

【００２７】リアカバ３にはまた、その吸入室８の後部
に開口部が設けられており後方より磁性材料で形成され
たコイルケース３８が挿入されてボルト（図示せず）に
より固定されている。上記開口部における気密はＯリン
グ３９により保たれている。コイルケース３８の内部に
は制御するためのコイル４０が組み込まれており、この
コイル４０に電流を流す事によりコイルケース３８の中
央部の固定子３８１を磁化する事が出来る。リアカバ３
には更に、コイルケース３８の挿入部からシリンダヘッ
ド４に向かって伸びるボス部３０３が形成されており、
その中心にはコイルケース３８と同軸に形成されたガイ
ドホール４１が貫通している。ボス部３０３の吸入室８
に面した外周と中心部にあるガイドホール４１の内周と
の間は、ボス部３０３の一部に設けられた第１の連絡穴
４２により連通している。なお、ボス部３０３の先端部
においては該先端部がシリンダヘッド４に密着する事に
より気密が維持される。ガイドホール４１からコイル４
０の中心部にかけて、磁性材料で形成された円筒状の可
動子４３（第２の開閉部材）が軸方向に滑動可能に挿入
されているが、該可動子４３とガイドホール４１の内周
面との間の隙間は微小であり、該隙間部における気密は
ほぼ維持される。可動子４３と固定子３８１の間にはス
プリング４４が組み込まれており、可動子４３に図１あ
るいは図２の左方向に移動させる力を与えている。この
状態でコイル４０に電流を流すと、可動子４３は電磁力
により固定子３８１に引き付けられて図１あるいは図２
の右方向に移動するが、前記スプリング４４の左方向の
力と釣り合った位置で停止する事になる。すなわち、コ
イル４０に流す電流のある電流値に対し、可動子４３の
位置は左端がシリンダヘッド４に接触する図１の位置と
右端が固定子３８１に接触する図２の位置との間で一義
的に決定される。なお、可動子４３の外周には、その軸
方向の一部の区間に連絡溝４３１が形成されており、可
動子４３がどの位置に在っても常に前記第１の連絡穴４
２に連通している。可動子４３にはまた、その円筒の内
周面から外周の連絡溝４３１に開口して第２の連絡穴４
５が形成されている。

【００２８】シリンダヘッド４、吸入弁板５、シリンダ
ブロック２には、前記ガイドホール４１と同軸にそれぞ
れ第３の連絡穴４０３、第４の連絡穴５０１、第５の連
絡穴２０２が形成されており、それらの中にストローク
ロッド４６（第１の開閉部材）が貫通して組み込まれて
いる。ストロークロッド４６は段付きの円柱状の形状を
しており、その右端部の大径部４６１は可動子４３の円
筒内周面に対し軸方向の滑動が可能に挿入されている。
ストロークロッド４６の大径部４６１と可動子４３の円
筒内周面との間の隙間は微小であり、該隙間部における
気密はほぼ維持される。一方、ストロークロッド４６の
小径部４６２は、これが挿入されている可動子４３の円
筒内周面、第３の連絡穴４０３、第４の連絡穴５０１、
第５の連絡穴２０２との間に十分な隙間を持っており、
左端部において斜板室１０に配置されているサポートス
リーブ２１とピン４７により連結されている。このた
め、ストロークロッド４６の小径部４６２の外周部、す
なわち、図において大径部４６１の左端側までは常に斜
板室１０と連通している。また、斜板１２の傾転角度が
変化すると、これに連動して軸方向に移動するサポート
スリーブ２１に更に連動して、ストロークロッド４６の
大径部４６１が可動子４３の円筒内周面上を軸方向に移
動する構成となっている。

【００２９】以上述べた圧縮機構構成とすることによっ
て、エンジン（図示せず）によりマグネットクラッチ２
８を介して圧縮機の主軸１３が駆動されると、ドライブ
プレート１４、斜板１２が回転し、回転軸である主軸１
３に対し、ピストンサポート２４が揺動運動を行なう。
これによりピストン１１がシリンダボア２０１内を往復
運動し、冷凍サイクル（図示せず）から帰還した冷媒
は、吸入口３０１からリアカバ３内に形成された吸入室
８、シリンダヘッド４の吸入ポート４０１、吸入弁板５
を経てシリンダボア２０１に吸入された後、ピストン１
１により圧縮されてシリンダヘッド４の吐出ポート４０
２、吐出弁板６を経て、リアカバ３内に形成された吐出
室９に吐出され、吐出口３０２から冷凍サイクル（図示
せず）に送り出される。

【００３０】容量制御は、コイル４０に流す電流値を調
整する事により行なわれるが、その原理を以下に説明す
る。図５ないし図７においては、コイル４０に流してい
る電流値を全てある一定値に設定した場合を示してお
り、前述のごとく可動子４３（第２の開閉部材）は電磁
力とスプリング力との釣合いにより、その軸方向移動範
囲の間の同一位置に静止している。この状態でもし斜板
１２の傾転角度が、これに連動して移動するストローク
ロッド４６（第１の開閉部材）の大径部４６１を図５に
示す位置、すなわち、該大径部４６１が可動子４３（第
２の開閉部材）に形成された第２の連絡穴４５の内周側
開口部を閉塞する位置に停止させる傾転角度であった場
合を考える。この時、斜板室１０（圧力制御空間）は第
２の連絡穴４５の閉塞により低圧室である吸入室８（他
の圧力空間）との連通が遮断され密閉空間となり、ピス
トンリング３４、３５部から漏れるブローバイガスによ
り圧力が高まり、各ピストン１１の裏側面（斜板室１０
側の面）を押す力が増大することによりコネクティング
ロッド３３を介してピストンサポート２４をリアカバ３
の方向に引っ張る力の合力（作用位置は主軸１３回転軸
上）が増大する。この結果、ピストンサポート２４及び
これに平行な斜板１２の傾転角が減少し、該傾転角に連
動してサポートスリーブ２１が図の右方向に移動し、更
に該サポートスリーブ２１に連動してストロークロッド
４６が図の右方向に移動する。すなわち図５ないし図７
の可動子４３（第２の開閉部材）の位置に対し、ストロ
ークロッド４６（第１の開閉部材）の大径部４６１は図
５の位置では安定せず、必ず図５中に実線の矢印で示す
右方向に移動する。なおこの時、斜板室１０（圧力制御
空間）の容積は各ピストン１１のストローク量が減少す
る分だけ増大する。次に、斜板１２の傾転角度が、これ
に連動して移動するストロークロッド４６（第１の開閉
部材）の大径部４６１を図６に示す位置、すなわち該大
径部４６１が可動子４３（第２の開閉部材）の第２の連
絡穴４５を内周面において十分開口する位置、に停止さ
せる傾転角度であった場合を考える。この場合には、斜
板室１０（圧力制御空間）は第３の連絡穴４０３、第４
の連絡穴５０１、第５の連絡穴２０２のそれぞれとスト
ロークロッド４６の小径部４６２との間の隙間と第２の
連絡穴４５と連絡溝４３１および第１の連絡穴４２を介
して低圧室である吸入室８（他の圧力空間）と連通し、
斜板室１０（圧力制御空間）内に溜っていた圧力が図６
中の破線の矢印で示すように吸入室８（他の圧力空間）
に漏れて斜板室１０（圧力制御空間）内の圧力が十分低
下し、各ピストン１１の裏側面を押す力が減少すること
によりコネクティングロッド３３を介してピストンサポ
ート２４をリアカバ３の方向に引っ張る力の合力が減少
する。この結果、ピストンサポート２４及びこれに平行
な斜板１２の傾転角が増加し、該傾転角に連動してサポ
ートスリーブ２１が図の左方向に移動し、更に該サポー
トスリーブ２１に連動してストロークロッド４６（第１
の開閉部材）が図の左方向に移動する。すなわち図５な
いし図７の可動子４３（第２の開閉部材）の位置に対
し、ストロークロッド４６（第１の開閉部材）の大径部
４６１は図６の位置でも安定せず、必ず図６中に実線の
矢印で示す左方向に移動する。なお、この時斜板室１０
（圧力制御空間）の容積は各ピストン１１のストローク
量が増大する分だけ減少する。以上のように、大径部４
６１は図５の位置と図６の位置の間の図７の位置で安定
する事になる。図７の大径部４６１の位置は可動子４３
（第２の開閉部材）の第２の連絡穴４５を内周面におい
て微小面積だけ開口させる位置であり、その開口部の通
路抵抗により斜板室１０（圧力制御空間）にはピストン
リング３４、３５部から漏れるブローバイガスが溜り斜
板１２を大径部４６１の位置に対応する傾転角度に保持
する圧力となっている。また、この時ピストンリング３
４、３５部から斜板室１０（圧力制御空間）に漏れるブ
ローバイガス量と、前記第２の連絡穴４５の微小開口部
を通って斜板室１０（圧力制御空間）から図７の一点鎖
線矢印のように吸入室８（他の圧力空間）に漏れるガス
量とは等しく、斜板室１０（圧力制御空間）の圧力は一
定に保たれて斜板１２の傾転角度は安定する。図７に示
す位置付近では大径部４６１の動きが微小であっても第
２の連絡穴４５の開口面積の比率が急激に変化するため
一点鎖線の矢印で示す低圧室８（他の圧力空間）へのガ
ス漏れ量も急激に変化する。したがって、運転条件等に
より上記ブローバイガス量が変化しても、可動子４３
（第２の開閉部材）のある位置に対して、大径部４６１
の安定位置すなわち斜板１２が安定する傾転角度は、ほ
とんど変化せず、一義的に決定される。前述したように
可動子４３（第２の開閉部材）の位置はコイル４０に流
す電流値に対して一義的に決定されるので、コイル４０
を流れる電流値により斜板１２の傾転角度すなわち圧縮
機容量を所定の値に制御する事が可能となる。

【００３１】なお、図１においてはコイルを流れる電流
値が零もしくはある下限値以下であり、可動子４３（第
２の開閉部材）がスプリング４４の力により左端まで移
動してシリンダヘッド４に押しつけられている状態を示
している。この時、本実施例では斜板スリーブ１５が主
軸１３の段差部に接触して斜板１２の傾転角度が最大と
なっても、ストロークロッド４６（第１の開閉部材）の
大径部４６１は可動子４３（第２の開閉部材）の第２の
連絡穴４５を閉塞しない構成となっており、斜板室１０
（圧力制御空間）内の圧力が十分低下するため、斜板１
２の傾転角度は最大のまま維持されている。また、図２
においてはコイルを流れる電流値がある上限値以上であ
り、可動子４３（第２の開閉部材）が電磁力により右端
まで移動して固定子３８１に押しつけられている状態を
示している。この時、本実施例ではサポートスリーブ２
１がシリンダブロック２に接触して斜板１２の傾転角度
が最小となっても、ストロークロッド４６の大径部４６
１は可動子４３（第２の開閉部材が第２の連絡穴４５を
開口しない構成となっており、斜板室１０（圧力制御空
間）内の圧力が十分上昇するため、斜板１２の傾転角度
は最小のまま維持されている。

【００３２】次に、図８に本発明の第２の実施例を示
す。第２の実施例は本発明を密閉形片斜板式可変容量圧
縮機に適用した例であり、図８はその最大容量時の全体
構造を示す側断面図である。主軸１３ａはロータ４９
ａ、ステータ５０ａ等で構成される電動モータ４８ａに
より直接駆動される。圧縮機構部分の基本的な構成は第
１の実施例と共通であるが、その主軸１３ａを縦に配置
した事と以下に示す点が第２の実施例における特徴であ
る。

【００３３】ストロークロッド４６ａ（第１の開閉部
材）の小径部４６２ａは、主軸１３ａの中心部に軸方向
の滑動が可能に組み込まれており、主軸１３ａに設けら
れた長穴１３１ａを貫通するピン４７ａによって斜板ス
リーブ１５ａとも連結されている。したがって、ストロ
ークロッド４６ａは斜板傾転角の変化に伴い斜板スリー
ブ１５ａと共に軸方向に移動するが、主軸１３ａの回転
に伴い斜板スリーブ１５ａと共に回転もする。

【００３４】カバ−３ａは、シリンダヘッド４ａの上面
を中央部の吸入室８ａと外側の吐出室９ａとに分けてい
るが、その吸入室８ａの中心部にシリンダヘッド４ａに
向かって伸びるボス部３０３ａが形成されており、そこ
に主軸１３ａの回転軸と同軸になるようにガイドホール
４１ａが貫通している。ガイドホール４１ａには第１の
実施例と同様の可動子４３ａ（第２の開閉部材）が軸方
向に滑動可能に組み込まれている。

【００３５】可動子４３ａの円筒内周面にはストローク
ロッド４６ａの大径部４６１ａが挿入されているが、こ
の第２の実施例の場合、両者は軸方向に相対的に滑動す
るばかりでなく、主軸１３ａの回転に伴い相対的に回転
もする。

【００３６】フレ−ム１ａとシリンダブロック２ａの中
心部には、それぞれラジアル滑り軸受１８ａ、１９ａが
装着されており、主軸１３ａを支持すると共にその微小
な軸受隙間部での気密性を有している。そして、それら
の部品により斜板室１０ａ（圧力制御空間）が形成され
ている。

【００３７】斜板室１０ａ（圧力制御空間）と他の圧力
空間である吸入室８ａとを連通する連絡路は、シリンダ
ブロック２ａに形成された第６の連絡穴２０３ａと凹部
２０４ａ、第４の連絡穴５０１ａおよび第３の連絡穴４
０３ａのそれぞれとストロークロッドの小径部４６２ａ
との間の隙間、可動子４３ａに形成された第２の連絡穴
４５ａと連絡溝４３１ａ、コイルケース３８ａとカバ−
３ａにおけるその取付部との間の隙間、カバ−３ａに形
成された第１の連絡穴４２ａにより構成されている。以
上の部品全体を収納する密閉容器５１ａは、筒チャンバ
５２ａ、底チャンバ５３ａ、蓋チャンバ５４ａにより構
成されているが、その内部の空間はカバ−３ａの外周部
に組み込まれたＯリング３７ａにより上下に仕切られて
いる。その上部の空間５５ａはカバ−３ａに形成された
吸入穴３０４ａにより吸入室８ａと連絡されて低圧とな
っており、下部の空間５６ａはカバ−３ａに形成された
吐出穴３０５ａにより吐出室９ａと連絡されて高圧とな
っている。前記の斜板室１０ａを含めると、各ピストン
に対応した圧縮室以外に３つの圧力空間を有している。

【００３８】電動モータ４８ａにより主軸１３ａが回転
すると、冷媒は第１の実施例と同様にピストン１１ａの
往復運動によって吸入口５７ａより流入し、圧縮された
後に吐出口５８ａより流出する。その際、高圧室で冷媒
と分離した潤滑油は密閉容器５１ａの底部に溜るが、主
軸１３ａの内部に形成された給油通路１３１ａおよびそ
の下端部に取り付けられた給油パイプ５９ａを通り、圧
力差によってまずラジアル滑り軸受１８ａに供給され
る。ラジアル滑り軸受１８ａの潤滑を行なった後に、そ
の軸受隙間の通路抵抗により減圧されて斜板室１０ａに
達した潤滑油はスラスト針状コロ軸受３１ａを潤滑して
斜板室１０ａの底部に溜る。その後、ドライブプレート
１４ａのウェイト部突起１４５ａの回転によりその他の
摺動部にはねかけ給油され、最終的に斜板室１０ａの圧
力を制御する為の上記連絡路を通って吸入室８ａに戻
り、再び冷媒の流れに乗って密閉容器５１ａ内の循環を
繰り返す。

【００３９】容量制御は、第１の実施例と同様にコイル
４０ａに流す電流値を調整する事により行ない、その原
理も第１の実施例の場合と同様である。ただし、第１の
開閉部材であるストロークロッド４６ａが直接連結され
ている部品が第１の実施例の場合と異なるが、これは圧
力制御空間の容積変化に連動して移動する部品であれば
よく、これと第１の開閉部材とを連動させる事により容
量制御機構を構成することが可能である。

【００４０】以上述べたように、コイルに流す電流値に
より斜板の傾転角度すなわち圧縮機容量が一義的に決ま
るので、コイルに流す電流値により圧縮機容量を知るこ
とが出来、このコイルに流す電流値を冷凍サイクル全体
の制御信号として活用する事が出来る。特に車輌用空調
機に適用した場合は、圧縮機容量により負荷の変動する
エンジンの制御信号としてコイルに流す電流値を利用す
ることが出来るので、例えば実開平２−２４０８１号公
報の図１に示されているような圧縮機容量を検出する為
の装置（位置検出器５６）をわざわざ取り付ける必要が
無い。また、斜板傾転角度の変動を安定化させるために
斜板室の圧力を調整する際に、斜板傾転角度の変動自体
により直接的に圧力連通経路の開閉を行なうので、斜板
傾転角度の変動に対する復元力発生の応答性が良く、安
定性が優れている。又、周囲の圧力値に感応して変形や
移動を行なうベローズ、ダイアフラム等の特殊な部品が
必要で無く、安価で信頼性が高い。

【００４１】なお、第１の実施例および第２の実施例に
おいては斜板傾転角度を調整する力を発生させるに為に
圧力を変化させる圧力制御空間として斜板室１０、１０
ａを用いているが、斜板傾転角度の変化に連動して容積
の変化する空間であれば他の空間であってもこれを圧力
制御空間として構成してよい。例えば、実開平２−２４
０８１号公報の図１に示されている片斜板式可変容量圧
縮機において斜板の収納された斜板室（作動室５）のマ
グネットクラッチ側に形成されている空間（制御室３
４）や特開平１−２３７３６３号公報の図１に示されて
いる両頭斜板式可変容量圧縮機においてリアカバ（リア
ハウジング１３）の中に形成された空間（制御圧室２０
０）を、圧力制御空間として用いる事が出来る。また、
第１の実施例および第２の実施例においては斜板傾転角
度を調整する際に、圧力連絡経路の第２の開閉部材であ
る可動子４３、４３ａの位置をコイル４０、４０ａによ
る電磁力により制御しているが、これをサーボモータ等
を用いた一般的なリニアアクチュエータやその他の位置
決め装置で行なってもよい。又、圧力制御空間の圧力を
変化させる為に第１の開閉部材（第１の実施例および第
２の実施例ではストロークロッド４６、４６ａ）と第２
の開閉部材（第１の実施例および第２の実施例では可動
子４３、４３ａ）の相対位置により圧力制御空間との連
通を開閉する他の圧力空間としては、第１の実施例およ
び第２の実施例と同様に吸入室８、８ａの様な低圧室を
用いても、低圧室の代わりに吐出室９、９ａの様な高圧
室を用いても、低圧室と高圧室の両方を同時に用いても
良い。その際、第１の実施例および第２の実施例のよう
に他の圧力空間が低圧室の場合には圧力制御空間容積の
増大と減少に対応させてそれぞれ連通の開放と閉塞を行
ない、他の圧力空間が高圧室の場合には圧力制御空間容
積の増大と減少に対応させてそれぞれ連通の閉塞と開放
を行なう構造とすればよい。

【００４２】

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、ピ
ストンのストローク量を正確に把握しながら安定した容
量制御を単純な構成で実現出来るので、高度なシステム
制御が行なえ信頼性が高い可変容量圧縮機を安価で提供
することが出来る。

【００４３】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例であるカーエアコン用可
変容量圧縮機の最大容量時の縦断面図である。

【図２】本発明の第１の実施例の最小容量時の縦断面図
である。

【図３】図２のＩ−Ｉ断面図である。

【図４】図３のII−II断面図である。

【図５】第１の実施例における容量制御の原理を説明す
る為の部分拡大図である。

【図６】第１の実施例における容量制御の原理を説明す
る為の部分拡大図である。

【図７】第１の実施例における容量制御の原理を説明す
る為の部分拡大図である。

【図８】本発明の第２実施例である密閉形可変容量圧縮
機の最大容量時の縦断面図である。

【符号の説明】

１…フロントハウジング、１ａ…フレ−ム、２、２ａ…
シリンダブロック、３…リアカバ、３ａ…アッパカバ、
４、４ａ…シリンダヘッド、５、５ａ…吸入弁板、６、
６ａ…吐出弁板、７、７ａ…吐出弁押え、８、８ａ…吸
入室、９、９ａ…吐出室、１０、１０ａ…斜板室、１
１、１１ａ…ピストン、１２、１２ａ…斜板、１３、１
３ａ…主軸、１４、１４ａ…ドライブプレート、１５、
１５ａ…斜板スリーブ、１６、１６ａ…シュー、１７、
１７ａ…斜板スリーブピン、１８、１９…ラジアル針状
コロ軸受、１８ａ、１９ａ…ラジアル滑り軸受、２０…
ストッパ、２１、２１ａ…サポートスリーブ、２２、２
２ａ…ラジアル針状コロ軸受、２３、２３ａ…滑りキ
ー、２４、２４ａ…ピストンサポート、２５、２５ａ…
外輪、２６、２６ａ…球、２７、２７ａ…保持部材、２
８…マグネットクラッチ、２９、２９ａ、３０、３０
ａ、３１、３１ａ…スラスト針状コロ軸受、３２、３２
ａ…予圧バネ、３３、３３ａ…コネクティングロッド、
３４、３４ａ、３５、３５ａ…ピストンリング、３６、
３７、３７ａ…Ｏリング、３８、３８ａ…コイルケー
ス、３９…Ｏリング、４０、４０ａ…制御コイル、４
１、４１ａ…ガイドホール、４２、４２ａ…第１の連絡
穴、４３、４３ａ…可動子、４４、４４ａ…スプリン
グ、４５、４５ａ…第２の連絡穴、４６、４６ａ…スト
ロークロッド、４７、４７ａ…ピン、４８ａ…電動モー
タ、４９ａ…ロータ、５０ａ…ステータ、５１ａ…密閉
容器、５２ａ…筒チャンバ、５３ａ…底チャンバ、５４
ａ…蓋チャンバ、５５ａ…上部空間、５６ａ…下部空
間、５７ａ…吸入口、５８ａ…吐出口、５９ａ…給油パ
イプ、６０ａ…カウンタウェイト、１１１…ピストン凹
球面部、１２１…斜板平面部、１２２、１２３…斜板耳
部、１３１ａ…長穴、１３２ａ…給油通路、１４１…ド
ライブプレート凹球面部、１４２、１４３…ドライブプ
レート平面部、１４４…ドライブプレート円筒面部、１
４５ａ…ドライブプレートウェイト部突起、２０１、２
０１ａ…シリンダボア、２０２…第５の連絡穴、２０３
ａ…第６の連絡穴、２０４ａ…シリンダブロック凹部、
２１１…サポートスリーブ溝部、ィ２４１…ピストンサ
ポート凹球面部、２５１…外輪溝部、２５２…外輪凹球
面部、２７１…保持部材平面部、２７２…保持部材凸球
面部、３０１…吸入口、３０２…吐出口、３０３…リア
カバボス部、３０３ａ…アッパカバボス部、３０４ａ…
吸入穴、３０５ａ…吐出穴、３３１、３３２…コネクテ
ィングロッド球面部、３８１、３８１ａ…固定子、４０
１、４０１ａ…吸入ポート、４０２、４０２ａ…吐出ポ
ート、４０３、４０３ａ…第３の連絡穴、４３１、４３
１ａ…連絡溝、４６１、４６１ａ…ストロークロッド大
径部、４６２、４６２ａ…ストロークロッド小径部、５
０１、５０１ａ…第４の連絡穴。

フロントページの続き (56)参考文献 特開 平５−18355（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−143470（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−95675（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−234580（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−5479（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−271568（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F04B 27/14

Claims (8)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】容量が可変な可変容量圧縮機において、ハ
   ウジングとシリンダブロックとによって軸受支持された
   駆動軸と、当該駆動軸に固定されたドライブプレ−ト
   と、当該ドライブプレ−トと共に回転するように規制さ
   れかつ傾転運動を行う斜板と、当該斜板と相対回転可能
   に軸受支持されるとともに回り止め機構により自転を拘
   束され前記斜板の傾転角度に対応して揺動運動を行うピ
   ストンサポ−トと、前記駆動軸の軸線に並行でかつ前記
   シリンダブロックの内側の周方向に配置された複数個の
   シリンダと、それぞれのシリンダ内を往復運動するピス
   トンと、当該ピストンと前記ピストンサポ−トとを連結
   するコネクティングロッドと、前記斜板の傾転角度に連
   動して移動する第１の開閉部材と、圧縮機の外部からの
   制御信号によりその位置を移動する第２の開閉部材と、
   前記斜板、ドライブプレート及びピストンサポートとが
   収納された圧力制御空間と他の圧力空間とを連通する連
   絡路とを備え、前記第1の開閉部材と前記第２の開閉部
   材との相対的な位置関係により、前記連絡路の開閉を行
   う可変容量圧縮機。
2. 【請求項２】容量が可変な可変容量圧縮機において、ハ
   ウジングとシリンダブロックとによって軸受支持された
   駆動軸と、当該駆動軸に対して滑動可能に組み込まれた
   斜板スリ−ブと、当該駆動軸に固定されたドライブプレ
   −トと、前記駆動軸に対して軸方向には滑動可能であっ
   て回転方向は規制されて組み込まれたサポートスリ−ブ
   と、前記斜板スリ−ブにスリ−ブピンにより傾転運動可
   能に係合された斜板と、当該斜板と相対回転可能に軸受
   支持されるとともに回り止め機構により自転を拘束され
   斜板の傾転角に対応して揺動運動を行うピストンサポ−
   トと、前記駆動軸の軸線に並行でかつ前記シリンダブロ
   ックの内側の周方向に配置された複数個のシリンダと、
   それぞれのシリンダ内を往復運動するピストンと、当該
   ピストンと前記ピストンサポ−トとを連結するコネクテ
   ィングロッドと、前記サポートスリ−ブに係合された第
   １の開閉部材と、圧縮機の外部からの制御信号によりそ
   の位置を移動する第２の開閉部材と、前記斜板、ドライ
   ブプレート及びピストンサポートとが収納された圧力制
   御空間と他の圧力空間とを連通する連絡路とを備え 、前
   記第1の開閉部材と前記第２の開閉部材との相対的な位
   置関係により、前記連絡路の開閉を行う可変容量圧縮
   機。
3. 【請求項３】容量が可変な可変容量圧縮機において、密
   閉容器内に、フレ−ムとシリンダブロックとによって軸
   受支持された駆動軸と、当該駆動軸を回転駆動する電動
   モ−タと、当該駆動軸に対して滑動可能に組み込まれた
   斜板スリ−ブと、当該駆動軸に固定されたドライブプレ
   −トと、前記駆動軸に対して軸方向には滑動可能であっ
   て回転方向は規制されて組み込まれたサポートスリ−ブ
   と、前記斜板スリ−ブにスリ−ブピンにより傾転運動可
   能に係合された斜板と、当該斜板と相対回転可能に軸受
   支持されるとともに回り止め機構により自転を拘束され
   斜板の傾転角に対応して揺動運動を行うピストンサポ−
   トと、前記駆動軸の軸線に並行でかつ前記シリンダブロ
   ックの内側の周方向に配置された複数個のシリンダと、
   それぞれのシリンダ内を往復運動するピストンと、当該
   ピストンと前記ピストンサポ−トとを連結するコネクテ
   ィングロッドと、を収納するとともに、前記斜板スリ−
   ブに係合されて移動する第１の開閉部材と、圧縮機の外
   部からの制御信号によりその位置を移動する第２の開閉
   部材と、前記斜板、ドライブプレート及びピストンサポ
   ートとが収納された圧力制御空間と他の圧力空間とを連
   通する連絡路とを備え、前記第1の開閉部材と前記第２
   の開閉部材との相対的な位置関係により、前記連絡路の
   開閉を行う可変容量圧縮機。
4. 【請求項４】前記第２の開閉部材が磁性材料で構成さ
   れ、前記制御信号に基づきコイルに電流を流すことによ
   り前記第２の開閉部材の位置が変わる請求項１から３の
   いずれかに記載の可変容量圧縮機。
5. 【請求項５】前記圧力制御空間は、前記斜板、ドライブ
   プレート及びピストンサポートとが収納された空間に通
   じる前記連絡通路内の空間を含む請求項１から４のいず
   れかに記載の可変容量圧縮機。
6. 【請求項６】前記第２の開閉部材がある設定位置に静止
   しているとき、前記圧力制御空間は、当該圧力制御空間
   の容積が増大した時に前記第１の開閉部材により前記圧
   力制御空間よりも低圧の吸入室と連通され、前記圧力制
   御空間の容積が減少した時に前記第１の開閉部材により
   前記吸入室との連通が遮断される請求項１から５のいず
   れかに記載の可変容量圧縮機。
7. 【請求項７】前記第２の開閉部材がある設定位置に静止
   しているとき、前記圧力制御空間は、当該圧力制御空間
   の容積が増大した時に前記第１の開閉部材により高圧の
   吐出室との連通が閉塞され、前記圧力制御空間の容積が
   減少した時に前記第１の開閉部材により前記吐出室と連
   通される請求項１から５のいずれかに記載の可変容量圧
   縮機。
8. 【請求項８】前記他の圧力空間が吸入圧力に維持されて
   いる請求項１から７のいずれかに記載の可変容量圧縮
   機。