JP3417067B2 - 可変容量型圧縮機 - Google Patents

可変容量型圧縮機

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、主として冷房用に供さ
れる圧縮機に係り、詳しくは単頭形のピストンを装備し
た可変容量型圧縮機に関する。
【０００２】
【従来の技術】この種の冷媒ガスを圧縮する冷房用圧縮
機において、吐出ガスの圧力脈動を緩和することにより
消音効果を期待するといった着想は既に知られており、
例えば実開昭５０ー４４３１３号公報に開示されている
ような両頭ピストンを備えた斜板式圧縮機にあっては、
ボア挟間に存在する十分に広いスペース部分を、前後の
吐出室から脈動緩和機構へと向う吐出ガスの導通路とし
て使用しうるため、圧縮機の中央付近に比較的容易に脈
動緩和機構を設置することが可能である。
【０００３】一方、単頭ピストンを有する斜板式又は揺
動板式等の圧縮機では、回路に接続される吸入口及び吐
出口をリヤハウジングに配設するのが一般的であり、こ
れは片側に並設された圧縮部のみで所定の吐出容量を確
保する必要から、上述した両頭斜板式のそれに比して並
設気筒（ボア）数が多く、ボア挟間にガス通路形成のた
めの余裕スペースを残しえないといった設計上の制約が
あるからである。そのため吐出圧力脈動を緩和するため
に提案されている幾多の技術手段のほとんどすべてが、
リヤハウジングに直接脈動緩和（鎮制）機構を内装する
といった形態に終始しており、しかもかかる圧縮機が容
量可変機構を具備する型式のものでは、クランク室圧力
を調整する容量制御弁の多くが、これまたリヤハウジン
グに組込まれているのが実情である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うにリヤハウジングの内部に脈動緩和機構や複雑な制御
弁機構を配設することは、実効容積の大小を問わずシリ
ンダヘッドの肥大化を余儀なくされ、とくに小型、軽量
化に厳しい要求のある車両搭載用圧縮機の全長増大は、
まさに決定的ともいえる不利を被ることを免れない。ま
た、圧縮機の後部に設けられる吐出口の配置が、車両搭
載時における配管類の取回しに少なからぬ不便さを強い
ることも、かねてより指摘されている放置しえない事柄
である。
【０００５】本発明は、圧縮機の長大化を招くことなく
吐出圧力脈動の緩和を図ることを、解決すべき技術課題
とするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決する請求
項１記載の発明は、複数のボアを並設して圧縮機の外郭
を構成するシリンダブロックと、内部にクランク室を形
成してシリンダブロックの前端を閉塞するフロントハウ
ジングと、該シリンダブロックとフロントハウジングに
回転自在に支承された駆動軸と、吐出室を有してシリン
ダブロックの後端を閉塞するリヤハウジングと、駆動軸
と共に回転しクランク室圧力に基づいて傾角変位可能な
斜板要素と、該斜板要素と連係して上記ボア内を直動す
るピストンと、クランク室と吸入圧領域とを連通する抽
気通路とを備えた可変容量型圧縮機において、上記シリ
ンダブロックの外郭部に上記吐出室と連通し、かつ外部
冷凍回路と接続される鎮制室を形成し、該鎮制室と上記
クランク室とを結ぶ給気通路を配設するとともに、該鎮
制室には吸入圧力に応動して該給気通路の開度を調節す
ることにより、常時クランク室圧力を調整する容量制御
弁を内装したことを特徴としている。
【０００７】好適な態様において、上記鎮制室は、上記
シリンダブロックと上記フロントハウジングとにまたが
って形成されている。好適な態様において、上記鎮制室
は凹陥状の油溜部を有し、上記給気通路は該油溜部に開
口されている。なお、上記斜板要素とは、回転斜板と組
合された揺動板がコンロッドを介してピストンと連節さ
れるワッブル型、並びに回転斜板がシューを介して直接
ピストンと連係されるスワッシュ型のいずれをも含む斜
板要素である。
【０００８】
【作用】したがって、各ボアから吐出室内へ吐出された
高圧の冷媒ガスは、該吐出室と連通された鎮制室へと導
入され、該鎮制室のもつ膨張形のマフラ機能によって圧
力脈動成分が減衰せしめられた冷媒ガスは、吐出フラン
ジ（吐出口）を経てこれに接続された外部冷凍回路へと
送出される。そして熱負荷の低下に基づく容量可変時に
は、鎮制室に内装された容量制御弁が給気通路を開通し
て鎮制室内の高圧冷媒ガスをクランク室へ供給する。
【０００９】すなわち本発明圧縮機は、シリンダブロッ
クの外郭部に鎮制室（吐出マフラ）を形成すると同時
に、該鎮制室内に容量制御弁を収納すべく構成されてい
るので、リヤハウジングの簡素化に伴う圧縮機の一層の
小型化と、吐出圧力脈動の緩和とを一挙に達成すること
ができる。なお、このように圧縮機体のほぼ中央外郭部
を占居する吐出フランジの配置構成により、車両搭載時
における接続配管類の取回しの自由度が著しく拡大され
る。
【００１０】また、請求項２記載の圧縮機のように、鎮
制室をシリンダブロックとフロントハウジングとにまた
がって形成したものでは、脈動緩和のための有効容積が
拡張されてより顕著な消音効果を期待することができ
る。さらに、請求項３記載の圧縮機のように、鎮制室に
形成した凹陥状の油溜部に給気通路を開口させたもので
は、鎮制室内において慣性と比重差により冷媒ガスから
分離滞溜したオイル成分を、容量制御弁の制御動作を介
して巧みにクランク室へ還元させうるので、とくに循環
冷媒量の少ない小容量運転時に危惧される摺動部の潤滑
不足を良好に補填することができる。
【００１１】
【実施例】以下、本発明を具体化した実施例を図面に基
づいて説明する。図１及び図２において、１はシリンダ
ブロックであって、該シリンダブロック１の前端側はフ
ロントハウジング２によって閉塞され、同後端側は弁板
４を介してリヤハウジング３によって閉塞されるととも
に、これらは通しボルト２１により共締めされている。
シリンダブロックブ１とフロントハウジング２とによっ
て形成されるクランク室５内には軸心方向に延在する駆
動軸６が収容されて、ラジアル軸受７ａ、７ｂにより回
転自在に支持されている。そして該駆動軸６の前端は、
例えば図示しない電磁クラッチ及び伝動機構を介して自
動車エンジンに連結されている。また、シリンダブロッ
ク１には該駆動軸６を囲繞する位置に複数個のボア８が
穿設されており、各ボア８にはピストン９がそれぞれ往
復動可能に嵌挿されている。なお、７ｃは軸封装置であ
る。
【００１２】クランク室５内において、駆動軸６にはロ
ータ１０がフロントハウジング２との間にスラスト軸受
１１を介して同期回転可能に結合され、ロータ１０の後
方には斜板１２が嵌合されている。そして、該斜板１２
はロータ１０との間に介装された押圧ばね１３により常
に後方に向け付勢されている。斜板１２には、両端面外
周側に平滑な摺動面１２ａが形成され、摺動面１２ａに
は半球状のシュ−１４、１４が当接されており、これら
シュ−１４、１４の凸球面はピストン９の凹球面と係合
されている。
【００１３】また、斜板１２の摺動面１２ａより内方域
のロータ１０側には、一対のブラケット１２ｂ、１２ｂ
が該斜板１２の上死点位置Ｔを跨いで突設され、各ブラ
ケット１２ｂ、１２ｂにはガイドピン１２ｃ、１２ｃの
基端が固着されるとともに、各ガイドピン１２ｃ、１２
ｃの先端には球体部１２ｄ、１２ｄが形成されている。
かくして本圧縮機では、ブラケット１２ｂ、１２ｂ、ガ
イドピン１２ｃ、１２ｃ及び球体部１２ｄ、１２ｄによ
り、ヒンジ機構Ｋの一部を構成している。
【００１４】斜板１２の中心部には駆動軸６上で該斜板
１２の傾角変位を許容する屈折状の貫通孔２０が設けら
れており、また、斜板１２の下死点領域におけるロータ
１０側には、駆動軸６の軸心から径外方向に延在され、
かつロータ１０側のシュ−１４を回避しつつ摺動面１２
ａを覆蔽するカウンタウェイト１５がリベットなどによ
り装着されている。そして該斜板１２は、カウンタウェ
イト１５よりも中心寄りの前端面１２ｅがロータ１０の
後端面１０ａと当接することにより最大傾角が規制され
る一方、後端面の座繰孔部がサークリップ２２と当接す
ることにより最小傾角が規制されている。
【００１５】また、ロータ１０の上部には、上記ヒンジ
機構Ｋの残部を構成する一対の支持アーム１７、１７が
各ガイドピン１２ｃ、１２ｃと整合するよう軸心方向後
方に突出され、各支持アーム１７、１７の先端部には、
駆動軸６の軸心と斜板１２の上死点位置Ｔとで決定され
る面と平行に、かつ駆動軸６の軸心に対して外方から近
づく向きにガイド孔１７ａ、１７ａが貫設されている。
これらガイド孔１７ａ、１７ａの向きは、斜板１２の傾
角変位にかかわらずピストン９の上死点位置が不動に保
たれるよう設定されており、各ガイド孔１７ａ、１７ａ
内には、それぞれガイドピン１２ｃ、１２ｃの球体部１
２ｄ、１２ｄが摺動可能に挿入されている。
【００１６】リヤハウジング３内には、吸入室３０及び
吐出室３１が画設され、弁板４にはボア８に対応して吸
入ポート３２及び吐出ポート３３が開口されており、弁
板４とピストン９との間に形成される圧縮室が吸入ポー
ト３２及び吐出ポート３３を介して吸入室３０及び吐出
室３１に連通されている。そして弁板４には各吸入ポー
ト３２及び吐出ポート３３を開閉する図示しない吸入弁
及び吐出弁が装着されている。なお、３５はクランク室
５と吸入圧領域（吸入室）３０とを連通する絞り付抽気
通路である。
【００１７】本実施例の特徴的構成である鎮制室９０
は、シリンダブロック１の外郭部にフロントハウジング
２にまたがって形成されており、該鎮制室９０は通路９
１を介して吐出室３１に連通されるとともに、フランジ
孔（吐出口）９２に嵌合される図示しないホースジョイ
ントを介して外部冷凍回路に接続されている。図から明
らかなように、鎮制室９０内には機体軸心と直交する向
きに、容量制御弁５０を収納する収納孔９３を備えた膨
出部９４が形成されており、該鎮制室９０とクランク室
５とを結ぶ給気通路９５の一部をなす該収納孔９３の内
端は、該鎮制室９０内に形成された凹陥状の油溜部９６
に開口されている。なお、９７は該収納孔９３とリヤハ
ウジング３に配設された吸入孔３４とを連通する検圧通
路であり、上記給気通路９５ともども以下に詳述する容
量制御弁５０の所要ポートと接続されている。
【００１８】図３に示す容量制御弁５０において、弁主
体５１と筒体５２との間には感圧機構としてのダイアフ
ラム５３が挟持部材５４によって挟持され、該筒体５２
の開口部には蓋栓５５が螺合されており、これら筒体５
２、蓋栓５５、ダイアフラム５３及び挟持部材５４の一
方により大気室７０が形成されている。筒体５２に貫設
された気孔５２ａは蓋栓５５とのバックラッシにより該
大気室７０に連通され、これにより大気室７０は大気圧
雰囲気に保たれている。また、大気室７０には、蓋栓５
５と断面ハット状の押え金５７との間に所定押圧力のば
ね５６が介装され、押え金５７の他端側には球体５８及
びリング状押え金５９を介してダイアフラム５３に衝接
されている。
【００１９】弁主体５１の内側にはダイアフラム５３及
び挟持部材５４の他方との間に吸入圧力室７１が形成さ
れており、この吸入圧力室７１はポート７１ａにより上
記検圧通路９７と連通され、これにより吸入圧力室７１
には吸入圧力が導入されている。また、吸入圧力室７１
にはダイアフラム５３と衝接して断面Π状の押え金６１
が設けられ、該押え金６１と吸入圧力室７１の底面との
間には所定押圧力のばね６２が介装されている。そして
押え金６１には弁主体５１内を摺動可能なロッド６３の
−端が固着されており、ロッド６３の他端には球状弁６
５が固着されている。
【００２０】また、弁主体５１の外端側には吐出圧力室
７２が形成され、該吐出圧力室７２には球状弁６５が着
座可能な弁座が設けられ、さらに該吐出圧力室７２の口
端は栓体６０によって閉塞されている。そして該栓体６
０に貫設されたポート７２ａは上記収納孔９３を介して
上記鎮制室９０に連通され、これにより吐出圧力室７２
には吐出圧力が導入されている。また、吐出圧力室７２
には球状弁６５と衝接する押え金６６が設けられ、該押
え金６６と栓体６０との間には所定押圧力のばね６７が
介装されている。
【００２１】一方、弁主体５１には上記給気通路９５と
連通するポート７３ａが形成され、このポート７３ａは
ロッド６３の周域に形成された弁孔７２ｂにより吐出圧
力室７２と連通されている。なお、６０ａは栓体６０に
被装された濾過部材である。本圧縮機は上述のように構
成されており、圧縮機の停止時には機内の圧力が設定さ
れた吸入圧力よりも高い値でバランスしているので、容
量制御弁５０に形成された吸入圧力室７１の圧力とばね
６２との合力が、大気圧とばね５６との合力を上回って
ダイアフラム５３に作用し、ロッド６３に連結された球
状弁６５は弁座に着座して弁孔７２ｂを閉止している。
つまり鎮制室９０とクランク室５とを連通する給気通路
９５は閉鎖状態に保たれている。
【００２２】この状態から図示しない電磁クラッチを介
して駆動軸６が回転されると、この回転運動がロータ１
０及びヒンジ機構Ｋを介して斜板１２の回転揺動、さら
にはピストン９の往復運動へと変換されて圧縮仕事が開
始される。そして圧縮機の起動初期においては通常車室
温度と共に吸入圧力も高いので、容量制御弁５０は上述
のような給気通路９５の閉鎖状態を維持している。この
ため圧縮作用によりクランク室５に漏入したブローバイ
ガスは抽気通路３５を介して逐次吸入室３０に還流さ
れ、クランク室圧力と吸入圧力との差圧は所定値よりも
低く保たれるので、ピストン９は最大ストローク、つま
り圧縮機は全容量状態で運転される。したがって、吸入
室３０からボア８内へ吸入された冷媒ガスは圧縮されつ
つ吐出室３１へと吐出され、吐出された高圧の冷媒ガス
はさらに通路９１を経由して鎮制室９０へと導入される
ので、該鎮制室９０のもつ膨張形のマフラ機能によって
圧力脈動成分を減衰せしめられた冷媒ガスは、フランジ
孔９２に嵌合された図示しないホースジョイントを介し
て外部冷凍回路へと送出される。
【００２３】かかる全容量運転の継続により次第に車室
温度が低下し、これに追従する吸入圧力が設定値を越え
て低下すると、検圧通路９７及びポート７１ａを介して
導通されている吸入圧力室７１の圧力とばね６２との合
力が、大気圧とばね５６との合力に屈してダイアフラム
５３を作動させ、ロッド６３を介して球状弁６５を弁座
から離脱させるので、弁孔７２ｂを通じて開放された給
気通路９５（収納孔９３、ポート７２ａ、吐出圧力室７
２、ポート７３ａを含む）を経由してクランク室５には
高圧の吐出冷媒ガスが導入され、クランク室圧力を上昇
させる。
【００２４】このようにクランク室圧力が上昇されて吸
入圧力との差圧が大きくなると、斜板１２の傾角並びに
ピストンストロークが縮小されて圧縮機は小容量の制御
運転に移行し、その後は、熱負荷に基づいた吸入圧力の
復活をまって容量制御弁５０は再び給気通路９５を閉鎖
する。とくに本圧縮機においては、シリンダブロック１
の外郭部に鎮制室（吐出マフラ）９０を形成すると同時
に、該鎮制室９０内に容量制御弁５０を収納すべく構成
されているので、リヤハウジング３の簡素化に伴う圧縮
機の一層の小型化と、吐出圧力脈動の緩和とを一挙に達
成することが可能である。しかも図１にみられるよう
に、鎮制室９０をシリンダブロック１とフロントハウジ
ング２とにまたがって形成すれば、脈動緩和のための有
効容積が拡張されてより顕著な消音効果を期待すること
ができる。
【００２５】また、図２にみられるように、鎮制室９０
内に凹陥状の油溜部９６を設け、給気通路９５の一部を
なす収納孔９３の開口端を該油溜部９６に臨ましめたも
のでは、鎮制室９０内において慣性と比重差により冷媒
ガスから分離滞溜したオイル成分を、容量制御弁５０の
制御動作を介して巧みにクランク室５へ還元させうるの
で、とくに循環冷媒量の少ない小容量運転時に危惧され
る摺動部の潤滑不足を良好に補填することができる。
【００２６】
【発明の効果】以上、詳述したように本発明は、特許請
求の範囲に記載の構成を有するものであるから、むしろ
圧縮機の小型簡潔化を進める形で吐出マフラ機能を装備
させることができ、単頭ピストン型式、つまりボア挟間
にガス通路の形成困難な可変容量型圧縮機において、か
ねて懸案となっていた吐出圧力脈動を効果的に減衰緩和
させることができる。しかも鎮制室と結合されたフラン
ジ孔（吐出口）を機体のほぼ中央外郭部に配置しうるの
で、車両搭載時における接続配管類の取回しの自由度が
著しく拡大される。
【００２７】また、鎮制室に形成した凹陥状の油溜部に
給気通路を開口させたものでは、鎮制室内で冷媒ガスか
ら分離されたオイル成分を巧みにクランク室へ還元させ
うるので、とくに循環冷媒量の少ない小容量運転時にお
ける摺動部の潤滑を不安なく全うすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例に係る圧縮機の全容を示す断面
正面図。
【図２】同圧縮機のとくに鎮制室を示す断面側面図。
【図３】同圧縮機に組込まれる容量制御弁を示す拡大断
面図。
【符号の説明】
１はシリンダブロック、２はフロントハウジング、３は
リヤハウジング、５はクランク室、８はボア、１２は斜
板、３０は吸入室、３１は吐出室、３５は抽気通路、５
０は容量制御弁、９０は鎮制室、９２はフランジ孔、９
５は給気通路９６は油溜部、９７は検圧通路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平６−200873（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−147109（ＪＰ，Ａ) 実開 昭63−183382（ＪＰ，Ｕ) 実公 平４−29094（ＪＰ，Ｙ２) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) F04B 27/14,27/10 F04B 39/10

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】複数のボアを並設して圧縮機の外郭を構成
    するシリンダブロックと、内部にクランク室を形成して
    シリンダブロックの前端を閉塞するフロントハウジング
    と、該シリンダブロックとフロントハウジングに回転自
    在に支承された駆動軸と、吐出室を有してシリンダブロ
    ックの後端を閉塞するリヤハウジングと、駆動軸と共に
    回転しクランク室圧力に基づいて傾角変位可能な斜板要
    素と、該斜板要素と連係して上記ボア内を直動するピス
    トンと、クランク室と吸入圧領域とを連通する抽気通路
    とを備えた可変容量型圧縮機において、上記シリンダブ
    ロックの外郭部に上記吐出室と連通し、かつ外部冷凍回
    路と接続される鎮制室を形成し、該鎮制室と上記クラン
    ク室とを結ぶ給気通路を配設するとともに、該鎮制室に
    は吸入圧力に応動して該給気通路の開度を調節すること
    により、常時クランク室圧力を調整する容量制御弁を内
    装したことを特徴とする可変容量型圧縮機。
  2. 【請求項２】上記鎮制室は、上記シリンダブロックと上
    記フロントハウジングとにまたがって形成されている請
    求項１記載の可変容量型圧縮機。
  3. 【請求項３】上記鎮制室は凹陥状の油溜部を有し、上記
    給気通路は該油溜部に開口されている請求項１又は２記
    載の可変容量型圧縮機。
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