JP3758244B2 - 可変容量圧縮機 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、例えば車両空調装置に使用される可変容量圧縮機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
この種の可変容量圧縮機としては、例えば次のような構成のものが知られている。すなわち、ハウジングの内部にクランク室が形成されるとともに、駆動シャフトが回転可能に支持されている。ハウジングの一部を構成するシリンダブロックには複数のシリンダボアが形成され、各シリンダボア内にはピストンが往復動可能に収容されている。前記クランク室内において、駆動シャフトにはカムプレートが一体回転可能かつ揺動可能に装着され、そのカムプレートの周縁が各ピストンに係留されている。そして、容量制御弁の開度を調整することにより、クランク室内の圧力とシリンダボア内の圧力とのピストンを介した差圧を変更し、その差圧に応じてカムプレートの傾角を変更して、吐出容量を制御するように構成されている。
【０００３】
この種の可変容量圧縮機において、カムプレートの大きな傾角状態で、大吐出容量の圧縮運転が行われているときに、車両エンジン等の外部駆動源の回転数が高まって、駆動シャフトが高速回転されることがある。このような場合には、圧縮負荷が急激に増大し、圧縮機内の摺動部のＰｖ値（摺接面間の面圧と摺動速度との積の値）が大きく上昇して、その摺動部の使用寿命の低下を招くおそれがある。
【０００４】
このような不具合を解消するために、例えば米国特許第４，８７２，８１４号明細書及び図面に示すような可変容量圧縮機が、従来から提案されている。この圧縮機においては、その駆動シャフトに吐出圧領域とクランク室とを連通する給気通路を開閉する開閉弁が設けられている。そして、この開閉弁は、常には給気通路を閉じた状態に保持されるとともに、駆動シャフトの回転数が所定値よりも高くなったときに給気通路を開くようになっている。このため、大吐出容量の圧縮運転時に、駆動シャフトの回転数が所定値を越えて高まると、開閉弁が開かれて、吐出圧領域の高圧の冷媒ガスが給気通路を介してクランク室内に導入される。そして、そのクランク室の圧力の上昇に伴ってカムプレートの傾角が減少され、吐出容量が減少されて、圧縮負荷が低減されるようになっている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、この従来の可変容量圧縮機においては、駆動シャフトの高速回転時に、開閉弁が開かれて、吐出圧領域内の高温高圧の冷媒ガスが、給気通路を介してクランク室内に一気に導入される。このため、クランク室内の温度及び圧力が急激に上昇する。一方、この駆動シャフトの高速回転時には、前述のように、圧縮機内の摺動部におけるＰｖ値が高くなっている。このため、この状態でクランク室の温度及び圧力が急上昇すると、摺動部の潤滑条件が一層厳しくなって、その使用寿命が著しく低下するおそれがあるという問題があった。
【０００６】
この発明は、このような従来の技術に存在する問題点に着目してなされたものである。その目的とするところは、大吐出容量の圧縮運転時に、駆動シャフトの回転数が所定値を越えて高まったとき、クランク室の急激な温度及び圧力上昇を招くことなく、そのクランク室の圧力を緩やかに上昇させることができ、その圧力上昇により吐出容量を減少させて、圧縮負荷を低減することができ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】
上記の目的を達成するために、請求項１に記載の発明では、ハウジングの内部にクランク室を形成するとともに駆動シャフトを回転可能に支持し、ハウジングの一部を構成するシリンダブロックにシリンダボアを形成し、そのシリンダボア内にピストンを往復動可能に収容し、前記駆動シャフトにカムプレートを一体回転可能かつ揺動可能に支持し、容量制御弁の開度調整に基づいてクランク室の圧力を変更することにより、クランク室の圧力とシリンダボア内の圧力との前記ピストンを介した差圧を変更し、その差圧に応じてカムプレートの傾角を変更して吐出容量を制御するようにした可変容量圧縮機において、前記駆動シャフトと一体回転する回転要素に、前記クランク室と吸入圧領域とを連通する抽気通路を開閉する開閉弁を設け、その開閉弁は回転要素の回転数が所定値よりも高くなったときに遠心力により前記抽気通路を閉じるように構成したものである。
【０００８】
請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の可変容量圧縮機において、前記回転要素を駆動シャフト自体としたものである。
請求項３に記載の発明では、請求項２に記載の可変容量圧縮機において、前記開閉弁は駆動シャフトの後端部に配設したものである。
【０００９】
請求項４に記載の発明では、請求項１に記載の可変容量圧縮機において、前記回転要素を、前記回転要素は駆動シャフトの回転をカムプレートに伝達する回転支持体としたものである。
【００１０】
請求項５に記載の発明では、請求項１〜４のいずれかに記載の可変容量圧縮機において、前記抽気通路は、駆動シャフトの中心に形成された通路を含むものである。
【００１１】
請求項６に記載の発明では、請求項１〜５のいずれかに記載の可変容量圧縮機において、前記開閉弁は、抽気通路を開閉する弁体と、その弁体を開放位置に向かって付勢するバネと、回転要素の回転数が所定値よりも高くなったとき、バネの付勢力に抗して弁体を閉止位置に移動させるカウンタウェイトとを備えたものである。
【００１２】
請求項７に記載の発明では、請求項６に記載の可変容量圧縮機において、前記カウンタウェイトはカムプレートの上死点対応位置の反対側に位置するように配設したものである。
【００１３】
請求項８に記載の発明では、請求項１〜７のいずれかに記載の可変容量圧縮機において、前記シリンダブロックの中心に軸孔と、その軸孔に連通するとともに前記抽気通路の一部をなし前記開閉弁より下流側に位置する収容凹所とを形成し、その軸孔に駆動シャフトの後端部を挿通するとともにその軸孔の内周面と駆動シャフトとの間に円管状のプレーンベアリングを介装したものである。
【００１４】
さて、請求項１に記載の可変容量圧縮機においては、通常は開閉弁が抽気通路を開いた状態に保持されている。この状態で、車両エンジン等の外部駆動源により駆動シャフトが回転されると、カムプレートを介してピストンが往復動され、そのカムプレートの傾角に応じた吐出容量で冷媒ガスの圧縮が行われる。
【００１５】
そして、カムプレートが大傾角状態に設定されて、大吐出容量の圧縮運転が行われているときに、車両エンジン等の外部駆動源の回転数が高まると、駆動シャフトを含む回転要素が所定値を越えて高速回転される。このとき、開閉弁が遠心力により抽気通路を閉じる方向に移動されて、クランク室からその抽気通路を介して吸入圧領域に抽出される冷媒ガスの流れが遮断される。これにより、クランク室内の圧力が、ピストンとシリンダボアとのわずかな隙間を通って流入するブローバイガスによって緩やかに高められる。このため、カムプレートの傾角が徐々に小さくなり、吐出容量が減少され、圧縮負荷が低減される。そして、圧縮機内の摺動部の面圧が低減されて、Ｐｖ値が小さくなる。
【００１６】
請求項２に記載の可変容量圧縮機においては、前記回転要素が駆動シャフト自体となっている。つまり、前記開閉弁が駆動シャフト自体に直接装着されており、駆動シャフトの回転数が所定値を越えて高まったとき、開閉弁が抽気通路の開放状態から閉止状態に切り換えられるようになっている。このため、簡単な構成で、大吐出容量でかつ高回転状態にある圧縮機の圧縮負荷を低減することができる。
【００１７】
請求項３に記載の可変容量圧縮機においては、開閉弁が駆動シャフトの後端部に配設されている。このため、開閉弁を駆動シャフトの後端部付近の空間を利用して配置することができて、開閉弁と圧縮機の他の部品との干渉を容易に避けることができる。
【００１８】
請求項４に記載の可変容量圧縮機においては、前記回転要素が駆動シャフトと一体回転される回転支持体となっている。つまり、前記開閉弁が回転支持体に装着されており、駆動シャフトの回転数が所定値を越えて高まったとき、開閉弁が抽気通路の開放状態から閉止状態に切り換えられるようになっている。このため、簡単な構成で、大吐出容量でかつ高回転状態にある圧縮機の圧縮負荷を低減することができる。
【００１９】
請求項５に記載の可変容量圧縮機においては、抽気通路が駆動シャフトの中心に形成された通路を含むように構成されている。このため、駆動シャフト及び回転支持体に開閉弁を装着することで、その開閉弁によって、駆動シャフトの中心の抽気通路を直接開閉することができる。
【００２０】
請求項６に記載の可変容量圧縮機においては、回転要素の回転数が所定値を越えて高くなったとき、遠心力によりカウンタウェイトが外周方向に移動され、開閉弁の弁体がバネの付勢力に抗して抽気通路の閉止位置に移動される。
【００２１】
請求項７に記載の可変容量圧縮機においては、カウンタウェイトがカムプレートの上死点対応位置の反対側に位置するように配設されている。このため、回転要素に開閉弁を装着することで、カウンタウェイトにより回転要素全体の重量バランスが崩れるのが抑制される。
【００２２】
請求項８に記載の可変容量圧縮機においては、軸孔の内周面と駆動シャフトとの間にニードルベアリング等の転がり軸受を介装した場合に比べて、シリンダブロックの径方向の大きさを小さくできる。また、駆動シャフトと軸孔の内周面との間に形成される隙間を小さくすることができる。このため、クランク室からこの隙間を介して収容凹所、次いで吸入圧領域に抽出される冷媒ガスの量が低減される。そして、開閉弁が閉じられた状態において、クランク室内の圧力の上昇速度を、急上昇を避けながら適度に高められる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
（第１の実施形態）
以下に、この発明の第１の実施形態を、図１〜図３に基づいて詳細に説明する。
【００２４】
図１に示すように、フロントハウジング１１は、シリンダブロック１２の前部に接合固定されている。リヤハウジング１３は、バルブプレート１４を介してシリンダブロック１２の後部に接合固定されている。そして、フロントハウジング１１、シリンダブロック１２及びリヤハウジング１３により、圧縮機全体のハウジングが構成されている。
【００２５】
前記リヤハウジング１３内には、吸入圧領域を構成する吸入室１３ａ及び吐出圧領域を構成する吐出室１３ｂが区画形成されている。バルブプレート１４には、吸入弁１４ａ及び吐出弁１４ｂが設けられている。前記フロントハウジング１１とシリンダブロック１２とにより形成された閉空間は、クランク室１５をなしている。そのクランク室１５内を貫通するように、フロントハウジング１１及びシリンダブロック１２には、駆動シャフト１６が一対のラジアルベアリング１７ａ、１７ｂを介して回転可能に架設支持されている。
【００２６】
回転支持体１８は、前記駆動シャフト１６に一体回転可能に止着されている。また、カムプレートとしての斜板１９は、クランク室１５内において駆動シャフト１６にその軸線方向へスライド移動可能かつ傾動可能に支持されている。この斜板１９は、ヒンジ機構２０を介して回転支持体１８に連結されている。そして、斜板１９は、そのヒンジ機構２０により軸線方向へのスライド移動及び傾動が案内される。また、駆動シャフト１６の回転は、回転支持体１８及びヒンジ機構２０を介して斜板１９に伝達される。
【００２７】
なお、前記斜板１９の最大傾角は、その斜板１９に設けられたストッパ１９ａと、回転支持体１８との当接によって規定される。また、斜板１９の最小傾角は、駆動シャフト１６に装着されたサークリップ１６ｂと、斜板１９との当接によって規定される。
【００２８】
複数のシリンダボア１２ａは、前記シリンダブロック１２に形成されている。片頭型のピストン２１は、そのヘッド部２１ａが各シリンダボア１２ａ内に往復動可能に収容されているとともに、その尾部２１ｂが一対のシュー２２を介して前記斜板１９の外周部に係留されている。ピストン２１の圧縮動作に伴う圧縮反力は、シュー２２、斜板１９、ヒンジ機構２０、回転支持体１８及びスラストベアリング１８ａを介してフロントハウジング１１で受承される。
【００２９】
給気通路２３は、前記吐出室１３ｂとクランク室１５とを接続するように形成されている。容量制御弁２４は、給気通路２３の途中に配設されている。この容量制御弁２４は、制御弁体２５と、その制御弁体２５の制御弁孔２６に対する開放度を調整するためのダイヤフラム２７とを備えている。そして、感圧通路２８を介してダイヤフラム２７に作用する吸入圧力Ｐｓに応じて、制御弁体２５による制御弁孔２６の開度が調整される。
【００３０】
この容量制御弁２４の開度調整により、給気通路２３を介して吐出室１３ｂからクランク室１５に供給される冷媒ガスの供給量が変更される。そして、ピストン２１の前後に作用するクランク室１５内の圧力Ｐｃと、シリンダボア１２ａ内の圧力との差圧が調整される。これにより、斜板１９の傾角が変更されて、ピストン２１のストロークが変えられ、吐出容量が調整されるようになっている。
【００３１】
前記シリンダブロック１２の中央には、前端側に駆動シャフト１６を挿通するための軸孔１２ｃと、後端側に軸孔１２ｃと連通するように収容凹所１２ｂとが形成されている。この軸孔１２ｃには、駆動シャフト１６の後端部が挿通されている。前記ラジアルベアリング１７ｂは、円管状のプレーンベアリングにより構成されており、駆動シャフト１６と軸孔１２ｃの内周面との間に介装されている。
【００３２】
抽気通路２９は、前記クランク室１５と吸入室１３ａを接続するように形成されている。この抽気通路２９は、駆動シャフト１６の中心に形成された放圧通路１６ａ、収容凹所１２ｂ及びバルブプレート１４の中心に形成された放圧孔１４ｃとよりなっている。放圧通路１６ａは、その前端側がラジアルベアリング１７ａの近傍においてクランク室１５に開口されている。スラストベアリング３０及びシャフト支持バネ３１は、収容凹所１２ｂ内において、駆動シャフト１６の後端とバルブプレート１４との間に介装されている。
【００３３】
図１及び図２に示すように、開閉弁３３は前記収容凹所１２ｂ内において、駆動シャフト１６の後端部に配設され、抽気通路２９を開閉するようになっている。すなわち、開閉弁孔３４は、放圧通路１６ａと連通するように駆動シャフト１６の後端周面に形成されている。栓体３５は、放圧通路１６ａの後端に嵌着され、その放圧通路１６ａの後端部を閉塞している。弁体としての開閉弁体３６は、開閉弁孔３４に開閉移動可能に挿通され、バネ３７により開閉弁孔３４の開放位置に向かって付勢されている。
【００３４】
カウンタウェイト３８は、前記斜板１９の上死点対応位置の反対側に位置するように、開閉弁体３６に連接形成されている。そして、回転要素としての駆動シャフト１６の回転数が所定値を越えて高くなったとき、このカウンタウェイト３８が遠心力により、駆動シャフト１６の外周方向に移動される。これにより、開閉弁体３６がバネ３７の付勢力に抗して、開閉弁孔３４の閉止位置に移動される。そして、クランク室１５から抽気通路２９を介して吸入室１３ａに抽出される冷媒ガスの流れが遮断されるようになっている。
【００３５】
次に、前記のように構成された可変容量圧縮機の動作を説明する。
この圧縮機において、車両エンジン等の外部駆動源により駆動シャフト１６が回転されると、回転支持体１８及びヒンジ機構２０を介して斜板１９が一体回転される。この斜板１９の回転運動がシュー２２を介してピストン２１の往復直線運動に変換され、そのピストン２１のヘッド部２１ａがシリンダボア１２ａ内を往復動される。このピストン２１の往復動により、冷媒ガスが吸入室１３ａから吸入弁１４ａを介してシリンダボア１２ａ内へ吸入され、所定の圧力に達するまで圧縮されて、吐出弁１４ｂを介して吐出室１３ｂへ吐出される。
【００３６】
次に、この可変容量圧縮機の容量制御動作について説明する。
圧縮機の停止状態には、吸入室１３ａ、吐出室１３ｂ及びクランク室１５の圧力は、ほぼバランスした状態となっている。このとき、容量制御弁２４の制御弁体２５は、制御弁孔２６を閉鎖する位置に保持されている。この状態で、圧縮機が起動されると、前記の通りピストン２１のヘッド部２１ａがシリンダボア１２ａ内で往復動される。このピストン２１の往復動によって冷媒ガスが圧縮されて吐出室１３ｂに吐出される。
【００３７】
さて、車室内の温度が高く冷房負荷が大きい状態では、吸入室１３ａ内の吸入圧力Ｐｓが高く、シリンダボア１２ａとクランク室１５の圧力Ｐｃとのピストン２１を介した差圧はほとんどない。このため、斜板１９は図１に実線で示す最大傾角位置に配置されて、ピストン２１のストロークが増大され、圧縮機は大吐出容量にて運転される。この際、前記容量制御弁２４のダイヤフラム２７には、感圧通路２８を介して高い吸入圧力Ｐｓが作用するので、制御弁体２５は制御弁孔２６を閉鎖したままの状態となる。つまり、給気通路２３が遮断された状態となって、吐出室１３ｂからクランク室１５への高圧の冷媒ガスが供給は停止されている。
【００３８】
ところで、ピストン２１の下死点位置から上死点位置への圧縮及び吐出行程時には、ピストン２１の外周面とシリンダボア１２ａの内周面との隙間からブローバイガスがクランク室１５に流入する。
【００３９】
ここで、駆動シャフト１６の回転数が所定値以下である場合には、クランク室１５と吸入室１３ａとの間の抽気通路２９の途中に設けられた開閉弁３３が、その抽気通路２９を開放した状態に保持されている。このため、クランク室１５に流入したブローバイガスは、放圧通路１６ａ、開閉弁３３の開閉弁孔３４、収容凹所１２ｂ及び放圧孔１４ｃを介して吸入室１３ａに還流される。これによって、クランク室２１内のブローバイガスによる圧力の高騰が抑制されて、圧縮機の大吐出容量での運転が継続される。
【００４０】
車室内の温度が低下して冷房負荷が低下すると、吸入室１３ａ内の吸入圧力Ｐｓが低下する。この低い吸入圧力Ｐｓが感圧通路２８を介して容量制御弁２４のダイヤフラム２７に作用して、そのダイヤフラム２７が吸入圧力Ｐｓの低下度合に応じて変位される。このダイヤフラム２７の変位に伴って、制御弁体２５が制御弁孔２６を開放する方向に移動され、給気通路２３の容量制御弁２４の部分における開口面積が増大される。そして、吐出室１３ｂから高圧の冷媒ガスが、給気通路２３を通してクランク室１５に供給される。なお、クランク室１５に供給される冷媒ガスの流量は、制御弁孔２６の開度に応じて変更される。この結果、クランク室１５の圧力Ｐｃが上昇して、クランク室１５の圧力Ｐｃとシリンダボア１２ａ内の圧力との各ピストン２１を介した差圧が大きくなる。この差圧に応じて、斜板１９が最小傾角側に移動され、ピストン２１のストロークが減少されて、吐出容量が減少される。
【００４１】
車室内の温度がさらに低下して、冷房負荷がほとんど存在しない状態に近づいていくと、吸入室１３ａ内の吸入圧力Ｐｓもさらに低下して、容量制御弁２４の制御弁孔２６が最大開度にて開放される。この状態では、吐出室１３ｂから高圧の冷媒ガスが、給気通路２３を通してクランク室１５に大量に供給される。このため、クランク室１５の圧力Ｐｃとシリンダボア１２ａ内の圧力との各ピストン２１を介した差圧がさらに大きくなって、斜板１９は図１に鎖線で示す最小傾角位置に配置される。そして、ピストン２１のストロークがさらに減少されて、圧縮機は最小吐出容量で運転される。
【００４２】
一方、圧縮機がある吐出容量状態での運転が継続されて、車室内の温度が上昇し冷房負荷が増大すると、吸入室１３ａ内の吸入圧力Ｐｓが上昇する。この状態では、上昇した吸入圧力Ｐｓが感圧通路２８を介して容量制御弁２４のダイヤフラム２７に作用して、そのダイヤフラム２７が吸入圧力Ｐｓの上昇度合に応じて変位される。このダイヤフラム２７の変位に伴って、制御弁体２５が制御弁孔２６を閉止する方向に移動され、給気通路２３の容量制御弁２４の部分における開口面積が減少される。そして、吐出室１３ｂから給気通路２３を通してクランク室１５に供給される高圧の冷媒ガスの流量が低減される。この結果、クランク室１５の圧力Ｐｃが低下して、クランク室１５の圧力Ｐｃとシリンダボア１２ａ内の圧力との各ピストン２１を介した差圧が小さくなる。この差圧に応じて、斜板１９が最大傾角側に移動され、ピストン２１のストロークが増大されて、吐出容量が増大される。
【００４３】
車室内の温度がさらに上昇し、冷房負荷がさらに増大すると、それに伴って吸入室１３ａ内の吸入圧力Ｐｓも上昇する。この高い吸入圧力Ｐｓが感圧通路２８を介して容量制御弁２４のダイヤフラム２７に作用すると、制御弁体２５は制御弁孔２６を閉鎖した状態となって、給気通路２３が遮断される。そして、クランク室１５には、吐出室１３ｂからの高圧の冷媒ガスが供給されなくなる。
【００４４】
ここで、前述のように、駆動シャフト１６の回転数が所定値以下である場合には、抽気通路２９の途中に設けられた開閉弁３３の開閉弁体３６が開閉弁孔３４を開放した状態に保持されている。このため、クランク室１５内の冷媒ガスは、もっぱら抽気通路２９を介して吸入室１３ａに抽出されて、クランク室１５内の圧力Ｐｃが吸入室１３ａ内の吸入圧力Ｐｓ近づくように低下する。このため、クランク室１５の圧力Ｐｃとシリンダボア１２ａ内の圧力との各ピストン２１を介した差圧が小さくなって、斜板１９は最大傾角位置に配置される。そして、ピストン２１のストロークが増大されて、圧縮機は大吐出容量で運転される。
【００４５】
さて、外部駆動源をなす車両エンジンの回転数が上昇し、駆動シャフト１６の回転数が所定値を越えて高められた場合には、開閉弁３３のカウンタウェイト３８に作用する遠心力が増大する。この遠心力により、図３に示すように、開閉弁体３６が、バネ３７の付勢力に抗して開閉弁孔３４の閉止位置に移動されて、抽気通路２９が閉じられる。
【００４６】
ここで、圧縮機が大吐出容量で運転されている場合には、クランク室１５内へのブローバイガスの流入が継続されるとともに、クランク室１５から抽気通路２９を介して吸入室１３ａに抽出される冷媒ガスの流れが遮断される。このため、クランク室１５内の圧力Ｐｃが緩やかに高められ、斜板１９の傾角が徐々に小さくなり、吐出容量が減少されて、圧縮負荷が低減される。これにより、高速で摺動されている各摺動部、例えばシリンダボア１２ａとピストン２１との間、ピストン２１とシュー２２との間、シュー２２と斜板１９との間等の面圧が低減される。そして、これらの摺動部のＰｖ値が低減される。
【００４７】
この第１の実施形態によって期待できる効果について、以下に記載する。
（ａ） この第１の実施形態の可変容量圧縮機においては、クランク室１５と吸入室１３ａとを連通する抽気通路２９の途中に、駆動シャフト１６の回転が所定値よりも高くなったときに、抽気通路２９を閉じる開閉弁３３が設けられている。このため、大吐出容量の圧縮運転時に、駆動シャフト１６の回転数が所定値以上になると、開閉弁３３により抽気通路２９が閉じられて、クランク室１５内の圧力がブローバイガスの流入によって緩やかに高められる。従って、クランク室１５の急激な温度及び圧力上昇を招くことなく、そのクランク室１５の圧力を徐々に上昇させて、吐出容量を減少させることができる。その結果、圧縮負荷が低減されて、高速摺動状態における各摺動部の面圧が低減される。従って、これらの摺動部のＰｖ値を低減することができて、圧縮機の使用寿命を延ばすことができる。
【００４８】
（ｂ） この第１の実施形態の可変容量圧縮機においては、駆動シャフト１６により回転要素が構成され、その駆動シャフト１６の回転数が所定値以上になったとき、開閉弁３３が抽気通路２９の開放状態から閉止状態に切り換えられるようになっている。従って、簡単な構成で、大吐出容量でかつ高回転状態にある圧縮機の圧縮負荷を低減することができる。
【００４９】
（ｃ） この第１の実施形態の可変容量圧縮機においては、開閉弁３３が駆動シャフト１６の後端部に配設されている。このため、開閉弁３３を駆動シャフト１６後端部付近の空間、つまり収容凹所１２ｂを利用して配置することができる。従って、開閉弁３３と圧縮機の他の部品との干渉を容易に避けることができて、圧縮機全体の大型化を回避して開閉弁３３を装着することができる。
【００５０】
（ｄ） この第１の実施形態の可変容量圧縮機においては、抽気通路２９が駆動シャフト１６の中心に形成された放圧通路１６ａを含むように構成されている。このため、駆動シャフト１６に装着された開閉弁３３によって、駆動シャフト１６の中心の抽気通路２９を直接開閉できて、開閉弁３３の構成を簡素化することができる。
【００５１】
（ｅ） この第１の実施形態の可変容量圧縮機においては、駆動シャフト１６の回転数が所定値以上になると、遠心力により開閉弁３３のカウンタウェイト３８が外周方向に移動され、開閉弁体３６がバネ３７の付勢力に抗して抽気通路２９の閉止位置に移動される。また、駆動シャフト１６の回転数が所定値に満たない場合には、開閉弁体３６がバネ３７の付勢力により、抽気通路２９の開放位置に保持されるようになっている。このため、開閉弁３３の構造が簡単であるとともに、駆動シャフト１６の回転数の変化に応じて、抽気通路２９を確実に開閉させることができる。
【００５２】
（ｆ） この第１の実施形態の可変容量圧縮機においては、カウンタウェイト３８が斜板１９の上死点対応位置の反対側に位置するように配設されている。このため、駆動シャフト１６に開閉弁３３を装着することで、カウンタウェイト３８により回転要素全体の重量バランスが崩れるのが抑制される。従って、駆動シャフト１６に開閉弁３３を装着しても、斜板１９を円滑に回転させることができる。
【００５３】
（ｇ） この第１の実施形態の可変容量圧縮機においては、シリンダブロック１２の中心に軸孔１２ｃと、その軸孔１２ｃに連通するように収容凹所１２ｂとが形成されている。この収容凹所１２ｂは、抽気通路２９の一部をなすとともに、開閉弁３３より下流側に位置している。そして、その軸孔１２ｃに駆動シャフト１６の後端部が挿通されているとともに、その軸孔１２ｃと駆動シャフト１６との間に円管状のプレーンベアリングによりなるラジアルベアリング１７ｂが介装されている。このため、このラジアルベアリングとしてニードルベアリング等の転がり軸受を採用した場合に比べて、シリンダブロック１２の径方向の大きさを小さくすることができる。
【００５４】
また、駆動シャフト１６と軸孔１２ｃの内周面との間に形成される隙間を小さくすることができる。このため、クランク室１５からこの隙間を介して収容凹所１２ｃ、次いで吸入室１３ａに抽出される冷媒ガスの量が低減される。そして、開閉弁３３が閉じられた状態において、クランク室１５内の圧力を、急上昇を避けながら適度な速度で高めることができる。
【００５５】
（第２の実施形態）
次に、この発明の第２の実施形態を、前記第１の実施形態と異なる部分を中心に、図４〜図６に基づいて説明する。
【００５６】
さて、この第２の実施形態においては、図４〜図６に示すように、駆動シャフト１６の後端に支持部４１が形成され、この支持部４１に開閉弁３３の開閉弁孔３４が開口されている。開閉弁３３の開閉弁体３６は、駆動シャフト１６の支持部４１に一体回転可能及び外周方向へ開閉移動可能に嵌挿支持され、バネ３７により開閉弁孔３４の開放位置に向かって付勢されている。
【００５７】
カウンタウェイト３８は斜板１９の上死点対応位置と反対側に位置するように、前記開閉弁体３６の外側に突出形成されている。押圧バネ４２は、開閉弁体３６と駆動シャフト１６との間に介装され、この押圧バネ４２の付勢力によって、開閉弁体３６がバルブプレート１４に圧接されている。なお、開閉弁体３６の後端面には、例えばフッ素樹脂、二硫化モリブデン等の摺動性の良好な物質のコーティングによりなる被覆層４３が形成され、開閉弁体３６が駆動シャフト１６と一体的に回転される際に、バルブプレート１４との間の摺動抵抗が緩和されるようになっている。
【００５８】
従って、この第２の実施形態においても、前記第１の実施形態と同様に、大吐出容量の圧縮運転が行われている状態で、駆動シャフト１６の回転数が所定値以上になると、開閉弁３３の開閉弁体３６が図６に示す開閉弁孔３４の閉止位置に移動される。このため、クランク室１５から抽気通路２９を介して吸入室１３ａに抽出される冷媒ガスの流れが遮断され、クランク室１５内の圧力が流入するブローバイガスによって緩やかに高められる。これにより、斜板１９の傾角が徐々に小さくなり、吐出容量が減少されて、圧縮負荷が低減される。そして、圧縮機内の各摺動部の高速摺動状態における面圧が低減される。
【００５９】
そのため、この第２の実施形態においても、前述した第１の実施形態とほぼ同様の作用効果を発揮することができる。
（第３の実施形態）
次に、この発明の第３の実施形態を、前記第１の実施形態と異なる部分を中心に、図７〜図９に基づいて説明する。
【００６０】
さて、この第３の実施形態においては、図７に示すように、クランク室１５と吸入室１３ａとの間に第１の抽気通路４６及び第２の抽気通路４７が形成されている。第１の抽気通路４６は、シリンダブロック１２、バルブプレート１４及びリヤハウジング１３に連なって形成されている。第２の抽気通路４７は、前記第１の実施形態の抽気通路２９と同様に、駆動シャフト１６の中心の放圧通路１６ａと、シリンダブロック１２の後端中央の収容凹所１２ｂと、バルブプレート１４の中心の放圧孔１４ｃとよりなっている。なお、放圧通路１６ａの後端は、収容凹所１２ｂ内に開口されている。
【００６１】
容量制御弁４８は、前記第１の抽気通路４６の途中に配設されている。この容量制御弁４８は、制御弁体４９と、その制御弁体４９の制御弁孔５０に対する開度を調整するためのダイヤフラム５１及び感圧部材５２とを備えている。そして、第１の感圧通路５３を介してダイヤフラム５１に作用する吸入圧力Ｐｓ、及び第２の感圧通路５４を介して感圧部材５２に作用する吐出圧力Ｐｄに応じて、制御弁体４９による制御弁孔５０の開度が調整される。
【００６２】
この容量制御弁４８の開度調整により、第１の抽気通路４６を介してクランク室１５から吸入室１３ａに抽出される冷媒ガスの抽出量が変更される。これにより、ピストン２１の前後に作用するクランク室１５内の圧力Ｐｃと、シリンダボア１２ａ内の圧力との差圧が調整される。そして、斜板１９の傾角が変更されて、ピストン２１のストロークが変えられ、吐出容量が調整される。
【００６３】
連通路５５は、前記吐出室１３ｂとクランク室１５とを接続するように形成され、その途中には固定絞り５６が設けられている。そして、この連通路５５を介して、吐出室１３ｂからクランク室１５内に、所定量の高圧の冷媒ガスが常に供給されて、クランク室１５内の圧力Ｐｃが所定値以上となるように構成されている。これにより、容量制御弁４８により第１の抽気通路４６の開度を調整する際に、斜板１９の傾角を迅速に変更して、吐出容量変更の応答性を向上させることができる。
【００６４】
図７及び図８に示すように、開閉弁３３は、駆動シャフト１６と一体回転される回転支持体１８に対応するように、駆動シャフト１６の前端寄りに配設され、第２の抽気通路４７を開閉するようになっている。つまり、この第３の実施形態においては、回転支持体１８が回転要素を構成している。この開閉弁３３の開閉弁孔３４は、駆動シャフト１６の中心の放圧通路１６ａの途中に形成されている。この開閉弁孔３４に対応して、駆動シャフト１６及び回転支持体１８には、開閉弁体３６が挿通支持されている。そして、この開閉弁体３６は、常にはバネ３７の付勢力により開閉弁孔３４の開放位置に向かって付勢されている。
【００６５】
カウンタウェイト３８は、前記斜板１９の上死点対応位置の反対側に位置するように、開閉弁体３６に連接形成されている。そして、回転支持体１８の回転数が所定値以上になったとき、このカウンタウェイト３８は、作用する遠心力が増大し、駆動シャフト１６の外周方向に移動される。これにより、図９に示すように、開閉弁体３６がバネ３７の付勢力に抗して、開閉弁孔３４の閉止位置に移動される。そして、第２の抽気通路４７を介してクランク室１５から吸入室１３ａに抽出される冷媒ガスの流れが遮断されるようになっている。
【００６６】
なお、図７に示すように、この第３の実施形態においては、駆動シャフト１６の後端側を支持するためのラジアルベアリング１７ｃがニードルベアリングにより構成されている。
【００６７】
次に、この第３の実施形態の圧縮機の動作について説明する。
さて、車室内の温度が高く冷房負荷が大きい状態では、吸入室１３ａ内の吸入圧力Ｐｓが高く、シリンダボア１２ａとクランク室１５の圧力Ｐｃとのピストン２１を介した差圧はほとんどない。このため、斜板１９は最大傾角位置に配置されて、ピストン２１のストロークが増大され、圧縮機は大吐出容量にて運転される。この状態では、吐出室１３ｂ内の吐出圧力Ｐｄも高く、前記容量制御弁４８の感圧部材５２には、第２の感圧通路５４を介してその高い吐出圧力Ｐｄが作用する。また、前記容量制御弁４８のダイヤフラム５１には、第１の感圧通路５３を介して高い吸入圧力Ｐｓが作用する。このため、感圧部材５２及びダイヤフラム５１はともに制御弁体４９が制御弁孔５０を開放する方向に変位され、制御弁体４９が、制御弁孔５０を開放した状態となる。つまり、第１の抽気通路４６が開放された状態となって、クランク室１５内の冷媒ガスは、第１の抽気通路４６を介して吸入室１３ａに抽出される。これによって、クランク室２１内のブローバイガスによる圧力の高騰が抑制されて、圧縮機の大吐出容量での運転が継続される。
【００６８】
ここで、車室内の温度が低下して冷房負荷が低下すると、吸入室１３ａ内の吸入圧力Ｐｓが低下する。この低い吸入圧力Ｐｓが第１の感圧通路５３を介して容量制御弁４８のダイヤフラム５１に作用して、そのダイヤフラム５１が吸入圧力Ｐｓの低下度合に応じて、制御弁体４９が制御弁孔５０を閉じる方向に変位される。このダイヤフラム５１の変位に伴って、制御弁体４９が制御弁孔５０を閉止する方向に移動され、第１の抽気通路４６の容量制御弁４８の部分における開口面積が減少される。そして、クランク室１５から第１の抽気通路４６を通して吸入室１３ａに抽出される冷媒ガスの流量が、制御弁孔５０の開度に応じて低減される。この結果、クランク室１５の圧力Ｐｃが上昇して、クランク室１５の圧力Ｐｃとシリンダボア１２ａ内の圧力との各ピストン２１を介した差圧が大きくなる。この差圧に応じて、斜板１９が最小傾角側に移動され、ピストン２１のストロークが減少されて、吐出容量が減少される。そして、吐出室１３ｂ内の吐出圧力Ｐｄも低下する。
【００６９】
車室内の温度がさらに低下して、冷房負荷がほとんど存在しない状態に近づいていくと、吸入室１３ａ内の吸入圧力Ｐｓ及び吐出室１３ｂ内の吐出圧力Ｐｄがさらに低下する。このため、感圧部材５２及びダイヤフラム５１はともに制御弁体４９が制御弁孔５０を閉止する方向に変位され、制御弁孔５０が制御弁体４９により閉止される。この状態では、第１の抽気通路４６が遮断されて、クランク室１５から吸入室１３ａに抽出される冷媒ガスの流量が大幅に低減される。このため、吐出室１３ｂから連通路５５を通してクランク室１５に供給される高圧の冷媒ガスにより、クランク室１５の圧力Ｐｃとシリンダボア１２ａ内の圧力との各ピストン２１を介した差圧が大きくなる。これにより、斜板１９は最小傾角位置に配置され、ピストン２１のストロークがさらに減少されて、圧縮機は小吐出容量で運転される。
【００７０】
一方、圧縮機がある吐出容量状態での運転が継続されて、車室内の温度が上昇し冷房負荷が増大すると、吸入室１３ａ内の吸入圧力Ｐｓが上昇する。この状態では、上昇した吸入圧力Ｐｓが第１の感圧通路５３を介して容量制御弁４８のダイヤフラム５１に作用して、そのダイヤフラム５１が吸入圧力Ｐｓの上昇度合に応じて変位される。このダイヤフラム５１の変位に伴って、制御弁体４９が制御弁孔５０を開放する方向に移動され、第１の抽気通路４６の容量制御弁４８の部分における開口面積が増大される。そして、クランク室１５から第１の抽気通路４６を通して吸入室１３ａに抽出される冷媒ガスの流量が増大される。この結果、クランク室１５の圧力Ｐｃが低下して、クランク室１５の圧力Ｐｃとシリンダボア１２ａ内の圧力との各ピストン２１を介した差圧が小さくなる。この差圧に応じて、斜板１９が最大傾角側に移動され、ピストン２１のストロークが増大されて、吐出容量が増大される。そして、吐出室１３ｂ内の吐出圧力Ｐｄも上昇する。
【００７１】
車室内の温度がさらに上昇し、冷房負荷がさらに増大すると、それに伴って吸入室１３ａ内の吸入圧力Ｐｓ及び吐出室１３ｂ内の吐出圧力Ｐｄがさらに上昇する。この状態では、感圧部材５２及びダイヤフラム５１はともに制御弁体４９が制御弁孔５０を開放する方向に変位され、制御弁体４９が制御弁孔５０の最大開度位置に配置され、第１の抽気通路４６が開放される。そして、クランク室１５から第１の抽気通路４６を通して吸入室１３ａに抽出される冷媒ガスの流量が最大となって、クランク室１５内の圧力Ｐｃが吸入室１３ａ内の吸入圧力Ｐｓ近づくように低下する。このため、クランク室１５の圧力Ｐｃとシリンダボア１２ａ内の圧力との各ピストン２１を介した差圧が小さくなって、斜板１９は最大傾角位置に配置される。そして、ピストン２１のストロークが増大されて、圧縮機は大吐出容量で運転される。
【００７２】
さて、外部駆動源をなす車両エンジンの回転数が上昇し、駆動シャフト１６の回転数が所定値を越えて高められた場合には、開閉弁３３のカウンタウェイト３８に作用する遠心力が増大する。この遠心力により、図９に示すように、開閉弁体３６が、バネ３７の付勢力に抗して開閉弁孔３４の閉止位置に移動されて、第２の抽気通路４７が閉じられる。
【００７３】
ところで、圧縮機の大吐出容量での運転状態では、クランク室１５に対して、ブローバイガスの流入、及び、連通路５５を介した吐出室１３ｂからの高圧の冷媒ガスの供給が継続される。ここで、前記のように、第２の抽気通路４７が遮断されていると、その第２の抽気通路４７が遮断されている分、クランク室１５内の圧力Ｐｃが緩やかに高められる。これにより、斜板１９の傾角が徐々に小さくなり、吐出容量が減少されて、圧縮負荷が低減される。そして、高速で摺動されている圧縮機内の各摺動部の摺動面間の面圧が低減される。そして、これらの摺動部のＰｖ値が低減される。
【００７４】
そのため、この第３の実施形態においても、前述した第１の実施形態とほぼ同様の作用効果を発揮することができる。
また、この第３の実施形態においては、駆動シャフト１６と一体回転される回転支持体１８により回転要素が構成されている。そして、駆動シャフト１６の回転数が所定値を越えて高まったとき、開閉弁３３が第２の抽気通路４７の開放状態から閉止状態に切り換えられるようになっている。従って、簡単な構成で、大吐出容量でかつ高回転状態にある圧縮機の圧縮負荷を低減することができる。 なお、この発明は、次のように変更して具体化することも可能である。
【００７５】
（１） 前記第１の実施形態に示すように、給気通路２３に容量制御弁２４を設けて吐出容量を制御するようにした圧縮機において、抽気通路２９の途中に第３の実施形態に示すような構造の開閉弁３３を配設すること。
【００７６】
（２） 前記第２実施形態において、被覆層４３を、例えば、銅、銀、スズ等の軟質金属のメッキあるいは溶射により形成すること。あるいは、被覆層４３を、マトリックスとして、例えばニッケル、銅、コバルト、鉄、銀、亜鉛、ニッケル−リン、ニッケル−ホウ素、コバルト−ホウ素等の中から、分散相として、例えば二硫化モリブデン、二硫化タングステン、グラファイト、フッ化グラファイト、ポリ四フッ化エチレン、フッ化カルシウム、窒化ホウ素、ポリ塩化ビニル、硫酸バリウム等の微粒子の中から適宜選択して形成した分散メッキ皮膜により形成すること。
【００７７】
（３） 前記第２実施形態において、被覆層４３を、バルブプレート１４上の開閉弁３３の開閉弁体３６と対応する部分に形成すること。
（４） 前記第３の実施形態に示すように第１の抽気通路４６に容量制御弁４８を設けて、吐出容量を制御するようにした圧縮機において、第２の抽気通路４７の途中に第１または第２の実施形態に示すような構造の開閉弁３３を配設すること。
【００７８】
（５） 前記第３の実施形態の開閉弁３３を、収容凹所１２ｂ内において、駆動シャフト１６の後端に装着すること。
これらのように構成しても、前記各実施形態とほぼ同様の作用効果を奏することができる。
【００７９】
【発明の効果】
この発明は、以上のように構成されているため、次のような効果を奏する。
請求項１に記載の発明によれば、大吐出容量の圧縮運転時に、駆動シャフトの回転が所定値を越えて高まったとき、クランク室の急激な温度及び圧力の上昇を招くことなく、そのクランク室の圧力を緩やかに上昇させることができる。このため、吐出容量が減少されて、圧縮負荷を低減することができる。従って、高速回転状態における圧縮機の摺動部のＰｖ値を低減することができて、圧縮機の耐久性を向上することができる。
【００８０】
請求項２及び４に記載の発明によれば、簡単な構成で、大吐出容量でかつ高回転状態にある圧縮機の圧縮負荷を低減することができる。
請求項３に記載の発明によれば、開閉弁を駆動シャフトの後端部付近の空間を利用して配置することができて、開閉弁と圧縮機の他の部品との干渉を容易に避けることができる。従って、圧縮機全体が大型化するおそれを回避することができる。
【００８１】
請求項５に記載の発明によれば、駆動シャフトまたは回転支持体に開閉弁を装着することで、その開閉弁によって、駆動シャフトの中心の抽気通路を直接開閉することができる。従って、開閉弁の構成を簡素化することができる。
【００８２】
請求項６に記載の発明によれば、回転要素の回転数が所定値以上になると、遠心力によりカウンタウェイトが外周方向に移動され、開閉弁の弁体が抽気通路の閉止位置に移動される。一方、回転要素の回転数が所定値に満たない場合には、バネの付勢力により開閉弁の弁体が抽気通路の開放位置に保持される。このため、開閉弁の構造が簡単であるとともに、回転要素の回転数の変化に応じて、抽気通路を確実に開閉させることができる。
【００８３】
請求項７に記載の発明によれば、回転要素に開閉弁を装着することで、カウンタウェイトにより回転要素全体の重量バランスが崩れるのを抑制することができる。従って、回転要素に開閉弁を装着しても、カムプレートを円滑に回転させることができる。
【００８４】
請求項８に記載の発明によれば、シリンダブロックの径方向の大きさを小さくできて、圧縮機全体を小型化できる。また、駆動シャフトと軸孔の内周面との間に形成される隙間を小さくすることができて、この隙間を介してクランク室から吸入圧領域に抽出される冷媒ガスの量が低減される。従って、開閉弁が閉じられた状態において、クランク室内の圧力を、急上昇を避けながら適度な速度で高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 第１の実施形態の可変容量圧縮機を示す断面図。
【図２】 図１の開閉弁を拡大して示す側断面図。
【図３】 図１の開閉弁の閉じた状態を拡大して示す部分断面図。
【図４】 第２の実施形態の可変容量圧縮機を示す断面図。
【図５】 図４の開閉弁を拡大して示す側断面図。
【図６】 図４の開閉弁の閉じた状態を拡大して示す部分断面図。
【図７】 第３の実施形態の可変容量圧縮機を示す断面図。
【図８】 図７の開閉弁を拡大して示す側断面図。
【図９】 図７の開閉弁の閉じた状態を拡大して示す部分断面図。
【符号の説明】
１１…ハウジングの一部を構成するフロントハウジング、１２…ハウジングの一部を構成するシリンダブロック、１２ａ…シリンダボア、１２ｂ…収容凹所、１２ｃ…軸孔、１３…ハウジングの一部を構成するリヤハウジング、１３ａ…吸入圧領域を構成する吸入室、１５…クランク室、１６…駆動シャフト、１６ａ…駆動シャフトの中心に形成された通路としての放圧通路、１７ｂ…プレーンベアリングをなすラジアルベアリング、１８…回転支持体、１９…カムプレートとしての斜板、２１…ピストン、２４、４８…容量制御弁、２９…抽気通路、３３…開閉弁、３６…弁体としての開閉弁体、３７…バネ、３８…カウンタウェイト、４７…第２の抽気通路。
【発明の属する技術分野】
この発明は、例えば車両空調装置に使用される可変容量圧縮機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
この種の可変容量圧縮機としては、例えば次のような構成のものが知られている。すなわち、ハウジングの内部にクランク室が形成されるとともに、駆動シャフトが回転可能に支持されている。ハウジングの一部を構成するシリンダブロックには複数のシリンダボアが形成され、各シリンダボア内にはピストンが往復動可能に収容されている。前記クランク室内において、駆動シャフトにはカムプレートが一体回転可能かつ揺動可能に装着され、そのカムプレートの周縁が各ピストンに係留されている。そして、容量制御弁の開度を調整することにより、クランク室内の圧力とシリンダボア内の圧力とのピストンを介した差圧を変更し、その差圧に応じてカムプレートの傾角を変更して、吐出容量を制御するように構成されている。
【０００３】
この種の可変容量圧縮機において、カムプレートの大きな傾角状態で、大吐出容量の圧縮運転が行われているときに、車両エンジン等の外部駆動源の回転数が高まって、駆動シャフトが高速回転されることがある。このような場合には、圧縮負荷が急激に増大し、圧縮機内の摺動部のＰｖ値（摺接面間の面圧と摺動速度との積の値）が大きく上昇して、その摺動部の使用寿命の低下を招くおそれがある。
【０００４】
このような不具合を解消するために、例えば米国特許第４，８７２，８１４号明細書及び図面に示すような可変容量圧縮機が、従来から提案されている。この圧縮機においては、その駆動シャフトに吐出圧領域とクランク室とを連通する給気通路を開閉する開閉弁が設けられている。そして、この開閉弁は、常には給気通路を閉じた状態に保持されるとともに、駆動シャフトの回転数が所定値よりも高くなったときに給気通路を開くようになっている。このため、大吐出容量の圧縮運転時に、駆動シャフトの回転数が所定値を越えて高まると、開閉弁が開かれて、吐出圧領域の高圧の冷媒ガスが給気通路を介してクランク室内に導入される。そして、そのクランク室の圧力の上昇に伴ってカムプレートの傾角が減少され、吐出容量が減少されて、圧縮負荷が低減されるようになっている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、この従来の可変容量圧縮機においては、駆動シャフトの高速回転時に、開閉弁が開かれて、吐出圧領域内の高温高圧の冷媒ガスが、給気通路を介してクランク室内に一気に導入される。このため、クランク室内の温度及び圧力が急激に上昇する。一方、この駆動シャフトの高速回転時には、前述のように、圧縮機内の摺動部におけるＰｖ値が高くなっている。このため、この状態でクランク室の温度及び圧力が急上昇すると、摺動部の潤滑条件が一層厳しくなって、その使用寿命が著しく低下するおそれがあるという問題があった。
【０００６】
この発明は、このような従来の技術に存在する問題点に着目してなされたものである。その目的とするところは、大吐出容量の圧縮運転時に、駆動シャフトの回転数が所定値を越えて高まったとき、クランク室の急激な温度及び圧力上昇を招くことなく、そのクランク室の圧力を緩やかに上昇させることができ、その圧力上昇により吐出容量を減少させて、圧縮負荷を低減することができ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】
上記の目的を達成するために、請求項１に記載の発明では、ハウジングの内部にクランク室を形成するとともに駆動シャフトを回転可能に支持し、ハウジングの一部を構成するシリンダブロックにシリンダボアを形成し、そのシリンダボア内にピストンを往復動可能に収容し、前記駆動シャフトにカムプレートを一体回転可能かつ揺動可能に支持し、容量制御弁の開度調整に基づいてクランク室の圧力を変更することにより、クランク室の圧力とシリンダボア内の圧力との前記ピストンを介した差圧を変更し、その差圧に応じてカムプレートの傾角を変更して吐出容量を制御するようにした可変容量圧縮機において、前記駆動シャフトと一体回転する回転要素に、前記クランク室と吸入圧領域とを連通する抽気通路を開閉する開閉弁を設け、その開閉弁は回転要素の回転数が所定値よりも高くなったときに遠心力により前記抽気通路を閉じるように構成したものである。
【０００８】
請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の可変容量圧縮機において、前記回転要素を駆動シャフト自体としたものである。
請求項３に記載の発明では、請求項２に記載の可変容量圧縮機において、前記開閉弁は駆動シャフトの後端部に配設したものである。
【０００９】
請求項４に記載の発明では、請求項１に記載の可変容量圧縮機において、前記回転要素を、前記回転要素は駆動シャフトの回転をカムプレートに伝達する回転支持体としたものである。
【００１０】
請求項５に記載の発明では、請求項１〜４のいずれかに記載の可変容量圧縮機において、前記抽気通路は、駆動シャフトの中心に形成された通路を含むものである。
【００１１】
請求項６に記載の発明では、請求項１〜５のいずれかに記載の可変容量圧縮機において、前記開閉弁は、抽気通路を開閉する弁体と、その弁体を開放位置に向かって付勢するバネと、回転要素の回転数が所定値よりも高くなったとき、バネの付勢力に抗して弁体を閉止位置に移動させるカウンタウェイトとを備えたものである。
【００１２】
請求項７に記載の発明では、請求項６に記載の可変容量圧縮機において、前記カウンタウェイトはカムプレートの上死点対応位置の反対側に位置するように配設したものである。
【００１３】
請求項８に記載の発明では、請求項１〜７のいずれかに記載の可変容量圧縮機において、前記シリンダブロックの中心に軸孔と、その軸孔に連通するとともに前記抽気通路の一部をなし前記開閉弁より下流側に位置する収容凹所とを形成し、その軸孔に駆動シャフトの後端部を挿通するとともにその軸孔の内周面と駆動シャフトとの間に円管状のプレーンベアリングを介装したものである。
【００１４】
さて、請求項１に記載の可変容量圧縮機においては、通常は開閉弁が抽気通路を開いた状態に保持されている。この状態で、車両エンジン等の外部駆動源により駆動シャフトが回転されると、カムプレートを介してピストンが往復動され、そのカムプレートの傾角に応じた吐出容量で冷媒ガスの圧縮が行われる。
【００１５】
そして、カムプレートが大傾角状態に設定されて、大吐出容量の圧縮運転が行われているときに、車両エンジン等の外部駆動源の回転数が高まると、駆動シャフトを含む回転要素が所定値を越えて高速回転される。このとき、開閉弁が遠心力により抽気通路を閉じる方向に移動されて、クランク室からその抽気通路を介して吸入圧領域に抽出される冷媒ガスの流れが遮断される。これにより、クランク室内の圧力が、ピストンとシリンダボアとのわずかな隙間を通って流入するブローバイガスによって緩やかに高められる。このため、カムプレートの傾角が徐々に小さくなり、吐出容量が減少され、圧縮負荷が低減される。そして、圧縮機内の摺動部の面圧が低減されて、Ｐｖ値が小さくなる。
【００１６】
請求項２に記載の可変容量圧縮機においては、前記回転要素が駆動シャフト自体となっている。つまり、前記開閉弁が駆動シャフト自体に直接装着されており、駆動シャフトの回転数が所定値を越えて高まったとき、開閉弁が抽気通路の開放状態から閉止状態に切り換えられるようになっている。このため、簡単な構成で、大吐出容量でかつ高回転状態にある圧縮機の圧縮負荷を低減することができる。
【００１７】
請求項３に記載の可変容量圧縮機においては、開閉弁が駆動シャフトの後端部に配設されている。このため、開閉弁を駆動シャフトの後端部付近の空間を利用して配置することができて、開閉弁と圧縮機の他の部品との干渉を容易に避けることができる。
【００１８】
請求項４に記載の可変容量圧縮機においては、前記回転要素が駆動シャフトと一体回転される回転支持体となっている。つまり、前記開閉弁が回転支持体に装着されており、駆動シャフトの回転数が所定値を越えて高まったとき、開閉弁が抽気通路の開放状態から閉止状態に切り換えられるようになっている。このため、簡単な構成で、大吐出容量でかつ高回転状態にある圧縮機の圧縮負荷を低減することができる。
【００１９】
請求項５に記載の可変容量圧縮機においては、抽気通路が駆動シャフトの中心に形成された通路を含むように構成されている。このため、駆動シャフト及び回転支持体に開閉弁を装着することで、その開閉弁によって、駆動シャフトの中心の抽気通路を直接開閉することができる。
【００２０】
請求項６に記載の可変容量圧縮機においては、回転要素の回転数が所定値を越えて高くなったとき、遠心力によりカウンタウェイトが外周方向に移動され、開閉弁の弁体がバネの付勢力に抗して抽気通路の閉止位置に移動される。
【００２１】
請求項７に記載の可変容量圧縮機においては、カウンタウェイトがカムプレートの上死点対応位置の反対側に位置するように配設されている。このため、回転要素に開閉弁を装着することで、カウンタウェイトにより回転要素全体の重量バランスが崩れるのが抑制される。
【００２２】
請求項８に記載の可変容量圧縮機においては、軸孔の内周面と駆動シャフトとの間にニードルベアリング等の転がり軸受を介装した場合に比べて、シリンダブロックの径方向の大きさを小さくできる。また、駆動シャフトと軸孔の内周面との間に形成される隙間を小さくすることができる。このため、クランク室からこの隙間を介して収容凹所、次いで吸入圧領域に抽出される冷媒ガスの量が低減される。そして、開閉弁が閉じられた状態において、クランク室内の圧力の上昇速度を、急上昇を避けながら適度に高められる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
（第１の実施形態）
以下に、この発明の第１の実施形態を、図１〜図３に基づいて詳細に説明する。
【００２４】
図１に示すように、フロントハウジング１１は、シリンダブロック１２の前部に接合固定されている。リヤハウジング１３は、バルブプレート１４を介してシリンダブロック１２の後部に接合固定されている。そして、フロントハウジング１１、シリンダブロック１２及びリヤハウジング１３により、圧縮機全体のハウジングが構成されている。
【００２５】
前記リヤハウジング１３内には、吸入圧領域を構成する吸入室１３ａ及び吐出圧領域を構成する吐出室１３ｂが区画形成されている。バルブプレート１４には、吸入弁１４ａ及び吐出弁１４ｂが設けられている。前記フロントハウジング１１とシリンダブロック１２とにより形成された閉空間は、クランク室１５をなしている。そのクランク室１５内を貫通するように、フロントハウジング１１及びシリンダブロック１２には、駆動シャフト１６が一対のラジアルベアリング１７ａ、１７ｂを介して回転可能に架設支持されている。
【００２６】
回転支持体１８は、前記駆動シャフト１６に一体回転可能に止着されている。また、カムプレートとしての斜板１９は、クランク室１５内において駆動シャフト１６にその軸線方向へスライド移動可能かつ傾動可能に支持されている。この斜板１９は、ヒンジ機構２０を介して回転支持体１８に連結されている。そして、斜板１９は、そのヒンジ機構２０により軸線方向へのスライド移動及び傾動が案内される。また、駆動シャフト１６の回転は、回転支持体１８及びヒンジ機構２０を介して斜板１９に伝達される。
【００２７】
なお、前記斜板１９の最大傾角は、その斜板１９に設けられたストッパ１９ａと、回転支持体１８との当接によって規定される。また、斜板１９の最小傾角は、駆動シャフト１６に装着されたサークリップ１６ｂと、斜板１９との当接によって規定される。
【００２８】
複数のシリンダボア１２ａは、前記シリンダブロック１２に形成されている。片頭型のピストン２１は、そのヘッド部２１ａが各シリンダボア１２ａ内に往復動可能に収容されているとともに、その尾部２１ｂが一対のシュー２２を介して前記斜板１９の外周部に係留されている。ピストン２１の圧縮動作に伴う圧縮反力は、シュー２２、斜板１９、ヒンジ機構２０、回転支持体１８及びスラストベアリング１８ａを介してフロントハウジング１１で受承される。
【００２９】
給気通路２３は、前記吐出室１３ｂとクランク室１５とを接続するように形成されている。容量制御弁２４は、給気通路２３の途中に配設されている。この容量制御弁２４は、制御弁体２５と、その制御弁体２５の制御弁孔２６に対する開放度を調整するためのダイヤフラム２７とを備えている。そして、感圧通路２８を介してダイヤフラム２７に作用する吸入圧力Ｐｓに応じて、制御弁体２５による制御弁孔２６の開度が調整される。
【００３０】
この容量制御弁２４の開度調整により、給気通路２３を介して吐出室１３ｂからクランク室１５に供給される冷媒ガスの供給量が変更される。そして、ピストン２１の前後に作用するクランク室１５内の圧力Ｐｃと、シリンダボア１２ａ内の圧力との差圧が調整される。これにより、斜板１９の傾角が変更されて、ピストン２１のストロークが変えられ、吐出容量が調整されるようになっている。
【００３１】
前記シリンダブロック１２の中央には、前端側に駆動シャフト１６を挿通するための軸孔１２ｃと、後端側に軸孔１２ｃと連通するように収容凹所１２ｂとが形成されている。この軸孔１２ｃには、駆動シャフト１６の後端部が挿通されている。前記ラジアルベアリング１７ｂは、円管状のプレーンベアリングにより構成されており、駆動シャフト１６と軸孔１２ｃの内周面との間に介装されている。
【００３２】
抽気通路２９は、前記クランク室１５と吸入室１３ａを接続するように形成されている。この抽気通路２９は、駆動シャフト１６の中心に形成された放圧通路１６ａ、収容凹所１２ｂ及びバルブプレート１４の中心に形成された放圧孔１４ｃとよりなっている。放圧通路１６ａは、その前端側がラジアルベアリング１７ａの近傍においてクランク室１５に開口されている。スラストベアリング３０及びシャフト支持バネ３１は、収容凹所１２ｂ内において、駆動シャフト１６の後端とバルブプレート１４との間に介装されている。
【００３３】
図１及び図２に示すように、開閉弁３３は前記収容凹所１２ｂ内において、駆動シャフト１６の後端部に配設され、抽気通路２９を開閉するようになっている。すなわち、開閉弁孔３４は、放圧通路１６ａと連通するように駆動シャフト１６の後端周面に形成されている。栓体３５は、放圧通路１６ａの後端に嵌着され、その放圧通路１６ａの後端部を閉塞している。弁体としての開閉弁体３６は、開閉弁孔３４に開閉移動可能に挿通され、バネ３７により開閉弁孔３４の開放位置に向かって付勢されている。
【００３４】
カウンタウェイト３８は、前記斜板１９の上死点対応位置の反対側に位置するように、開閉弁体３６に連接形成されている。そして、回転要素としての駆動シャフト１６の回転数が所定値を越えて高くなったとき、このカウンタウェイト３８が遠心力により、駆動シャフト１６の外周方向に移動される。これにより、開閉弁体３６がバネ３７の付勢力に抗して、開閉弁孔３４の閉止位置に移動される。そして、クランク室１５から抽気通路２９を介して吸入室１３ａに抽出される冷媒ガスの流れが遮断されるようになっている。
【００３５】
次に、前記のように構成された可変容量圧縮機の動作を説明する。
この圧縮機において、車両エンジン等の外部駆動源により駆動シャフト１６が回転されると、回転支持体１８及びヒンジ機構２０を介して斜板１９が一体回転される。この斜板１９の回転運動がシュー２２を介してピストン２１の往復直線運動に変換され、そのピストン２１のヘッド部２１ａがシリンダボア１２ａ内を往復動される。このピストン２１の往復動により、冷媒ガスが吸入室１３ａから吸入弁１４ａを介してシリンダボア１２ａ内へ吸入され、所定の圧力に達するまで圧縮されて、吐出弁１４ｂを介して吐出室１３ｂへ吐出される。
【００３６】
次に、この可変容量圧縮機の容量制御動作について説明する。
圧縮機の停止状態には、吸入室１３ａ、吐出室１３ｂ及びクランク室１５の圧力は、ほぼバランスした状態となっている。このとき、容量制御弁２４の制御弁体２５は、制御弁孔２６を閉鎖する位置に保持されている。この状態で、圧縮機が起動されると、前記の通りピストン２１のヘッド部２１ａがシリンダボア１２ａ内で往復動される。このピストン２１の往復動によって冷媒ガスが圧縮されて吐出室１３ｂに吐出される。
【００３７】
さて、車室内の温度が高く冷房負荷が大きい状態では、吸入室１３ａ内の吸入圧力Ｐｓが高く、シリンダボア１２ａとクランク室１５の圧力Ｐｃとのピストン２１を介した差圧はほとんどない。このため、斜板１９は図１に実線で示す最大傾角位置に配置されて、ピストン２１のストロークが増大され、圧縮機は大吐出容量にて運転される。この際、前記容量制御弁２４のダイヤフラム２７には、感圧通路２８を介して高い吸入圧力Ｐｓが作用するので、制御弁体２５は制御弁孔２６を閉鎖したままの状態となる。つまり、給気通路２３が遮断された状態となって、吐出室１３ｂからクランク室１５への高圧の冷媒ガスが供給は停止されている。
【００３８】
ところで、ピストン２１の下死点位置から上死点位置への圧縮及び吐出行程時には、ピストン２１の外周面とシリンダボア１２ａの内周面との隙間からブローバイガスがクランク室１５に流入する。
【００３９】
ここで、駆動シャフト１６の回転数が所定値以下である場合には、クランク室１５と吸入室１３ａとの間の抽気通路２９の途中に設けられた開閉弁３３が、その抽気通路２９を開放した状態に保持されている。このため、クランク室１５に流入したブローバイガスは、放圧通路１６ａ、開閉弁３３の開閉弁孔３４、収容凹所１２ｂ及び放圧孔１４ｃを介して吸入室１３ａに還流される。これによって、クランク室２１内のブローバイガスによる圧力の高騰が抑制されて、圧縮機の大吐出容量での運転が継続される。
【００４０】
車室内の温度が低下して冷房負荷が低下すると、吸入室１３ａ内の吸入圧力Ｐｓが低下する。この低い吸入圧力Ｐｓが感圧通路２８を介して容量制御弁２４のダイヤフラム２７に作用して、そのダイヤフラム２７が吸入圧力Ｐｓの低下度合に応じて変位される。このダイヤフラム２７の変位に伴って、制御弁体２５が制御弁孔２６を開放する方向に移動され、給気通路２３の容量制御弁２４の部分における開口面積が増大される。そして、吐出室１３ｂから高圧の冷媒ガスが、給気通路２３を通してクランク室１５に供給される。なお、クランク室１５に供給される冷媒ガスの流量は、制御弁孔２６の開度に応じて変更される。この結果、クランク室１５の圧力Ｐｃが上昇して、クランク室１５の圧力Ｐｃとシリンダボア１２ａ内の圧力との各ピストン２１を介した差圧が大きくなる。この差圧に応じて、斜板１９が最小傾角側に移動され、ピストン２１のストロークが減少されて、吐出容量が減少される。
【００４１】
車室内の温度がさらに低下して、冷房負荷がほとんど存在しない状態に近づいていくと、吸入室１３ａ内の吸入圧力Ｐｓもさらに低下して、容量制御弁２４の制御弁孔２６が最大開度にて開放される。この状態では、吐出室１３ｂから高圧の冷媒ガスが、給気通路２３を通してクランク室１５に大量に供給される。このため、クランク室１５の圧力Ｐｃとシリンダボア１２ａ内の圧力との各ピストン２１を介した差圧がさらに大きくなって、斜板１９は図１に鎖線で示す最小傾角位置に配置される。そして、ピストン２１のストロークがさらに減少されて、圧縮機は最小吐出容量で運転される。
【００４２】
一方、圧縮機がある吐出容量状態での運転が継続されて、車室内の温度が上昇し冷房負荷が増大すると、吸入室１３ａ内の吸入圧力Ｐｓが上昇する。この状態では、上昇した吸入圧力Ｐｓが感圧通路２８を介して容量制御弁２４のダイヤフラム２７に作用して、そのダイヤフラム２７が吸入圧力Ｐｓの上昇度合に応じて変位される。このダイヤフラム２７の変位に伴って、制御弁体２５が制御弁孔２６を閉止する方向に移動され、給気通路２３の容量制御弁２４の部分における開口面積が減少される。そして、吐出室１３ｂから給気通路２３を通してクランク室１５に供給される高圧の冷媒ガスの流量が低減される。この結果、クランク室１５の圧力Ｐｃが低下して、クランク室１５の圧力Ｐｃとシリンダボア１２ａ内の圧力との各ピストン２１を介した差圧が小さくなる。この差圧に応じて、斜板１９が最大傾角側に移動され、ピストン２１のストロークが増大されて、吐出容量が増大される。
【００４３】
車室内の温度がさらに上昇し、冷房負荷がさらに増大すると、それに伴って吸入室１３ａ内の吸入圧力Ｐｓも上昇する。この高い吸入圧力Ｐｓが感圧通路２８を介して容量制御弁２４のダイヤフラム２７に作用すると、制御弁体２５は制御弁孔２６を閉鎖した状態となって、給気通路２３が遮断される。そして、クランク室１５には、吐出室１３ｂからの高圧の冷媒ガスが供給されなくなる。
【００４４】
ここで、前述のように、駆動シャフト１６の回転数が所定値以下である場合には、抽気通路２９の途中に設けられた開閉弁３３の開閉弁体３６が開閉弁孔３４を開放した状態に保持されている。このため、クランク室１５内の冷媒ガスは、もっぱら抽気通路２９を介して吸入室１３ａに抽出されて、クランク室１５内の圧力Ｐｃが吸入室１３ａ内の吸入圧力Ｐｓ近づくように低下する。このため、クランク室１５の圧力Ｐｃとシリンダボア１２ａ内の圧力との各ピストン２１を介した差圧が小さくなって、斜板１９は最大傾角位置に配置される。そして、ピストン２１のストロークが増大されて、圧縮機は大吐出容量で運転される。
【００４５】
さて、外部駆動源をなす車両エンジンの回転数が上昇し、駆動シャフト１６の回転数が所定値を越えて高められた場合には、開閉弁３３のカウンタウェイト３８に作用する遠心力が増大する。この遠心力により、図３に示すように、開閉弁体３６が、バネ３７の付勢力に抗して開閉弁孔３４の閉止位置に移動されて、抽気通路２９が閉じられる。
【００４６】
ここで、圧縮機が大吐出容量で運転されている場合には、クランク室１５内へのブローバイガスの流入が継続されるとともに、クランク室１５から抽気通路２９を介して吸入室１３ａに抽出される冷媒ガスの流れが遮断される。このため、クランク室１５内の圧力Ｐｃが緩やかに高められ、斜板１９の傾角が徐々に小さくなり、吐出容量が減少されて、圧縮負荷が低減される。これにより、高速で摺動されている各摺動部、例えばシリンダボア１２ａとピストン２１との間、ピストン２１とシュー２２との間、シュー２２と斜板１９との間等の面圧が低減される。そして、これらの摺動部のＰｖ値が低減される。
【００４７】
この第１の実施形態によって期待できる効果について、以下に記載する。
（ａ） この第１の実施形態の可変容量圧縮機においては、クランク室１５と吸入室１３ａとを連通する抽気通路２９の途中に、駆動シャフト１６の回転が所定値よりも高くなったときに、抽気通路２９を閉じる開閉弁３３が設けられている。このため、大吐出容量の圧縮運転時に、駆動シャフト１６の回転数が所定値以上になると、開閉弁３３により抽気通路２９が閉じられて、クランク室１５内の圧力がブローバイガスの流入によって緩やかに高められる。従って、クランク室１５の急激な温度及び圧力上昇を招くことなく、そのクランク室１５の圧力を徐々に上昇させて、吐出容量を減少させることができる。その結果、圧縮負荷が低減されて、高速摺動状態における各摺動部の面圧が低減される。従って、これらの摺動部のＰｖ値を低減することができて、圧縮機の使用寿命を延ばすことができる。
【００４８】
（ｂ） この第１の実施形態の可変容量圧縮機においては、駆動シャフト１６により回転要素が構成され、その駆動シャフト１６の回転数が所定値以上になったとき、開閉弁３３が抽気通路２９の開放状態から閉止状態に切り換えられるようになっている。従って、簡単な構成で、大吐出容量でかつ高回転状態にある圧縮機の圧縮負荷を低減することができる。
【００４９】
（ｃ） この第１の実施形態の可変容量圧縮機においては、開閉弁３３が駆動シャフト１６の後端部に配設されている。このため、開閉弁３３を駆動シャフト１６後端部付近の空間、つまり収容凹所１２ｂを利用して配置することができる。従って、開閉弁３３と圧縮機の他の部品との干渉を容易に避けることができて、圧縮機全体の大型化を回避して開閉弁３３を装着することができる。
【００５０】
（ｄ） この第１の実施形態の可変容量圧縮機においては、抽気通路２９が駆動シャフト１６の中心に形成された放圧通路１６ａを含むように構成されている。このため、駆動シャフト１６に装着された開閉弁３３によって、駆動シャフト１６の中心の抽気通路２９を直接開閉できて、開閉弁３３の構成を簡素化することができる。
【００５１】
（ｅ） この第１の実施形態の可変容量圧縮機においては、駆動シャフト１６の回転数が所定値以上になると、遠心力により開閉弁３３のカウンタウェイト３８が外周方向に移動され、開閉弁体３６がバネ３７の付勢力に抗して抽気通路２９の閉止位置に移動される。また、駆動シャフト１６の回転数が所定値に満たない場合には、開閉弁体３６がバネ３７の付勢力により、抽気通路２９の開放位置に保持されるようになっている。このため、開閉弁３３の構造が簡単であるとともに、駆動シャフト１６の回転数の変化に応じて、抽気通路２９を確実に開閉させることができる。
【００５２】
（ｆ） この第１の実施形態の可変容量圧縮機においては、カウンタウェイト３８が斜板１９の上死点対応位置の反対側に位置するように配設されている。このため、駆動シャフト１６に開閉弁３３を装着することで、カウンタウェイト３８により回転要素全体の重量バランスが崩れるのが抑制される。従って、駆動シャフト１６に開閉弁３３を装着しても、斜板１９を円滑に回転させることができる。
【００５３】
（ｇ） この第１の実施形態の可変容量圧縮機においては、シリンダブロック１２の中心に軸孔１２ｃと、その軸孔１２ｃに連通するように収容凹所１２ｂとが形成されている。この収容凹所１２ｂは、抽気通路２９の一部をなすとともに、開閉弁３３より下流側に位置している。そして、その軸孔１２ｃに駆動シャフト１６の後端部が挿通されているとともに、その軸孔１２ｃと駆動シャフト１６との間に円管状のプレーンベアリングによりなるラジアルベアリング１７ｂが介装されている。このため、このラジアルベアリングとしてニードルベアリング等の転がり軸受を採用した場合に比べて、シリンダブロック１２の径方向の大きさを小さくすることができる。
【００５４】
また、駆動シャフト１６と軸孔１２ｃの内周面との間に形成される隙間を小さくすることができる。このため、クランク室１５からこの隙間を介して収容凹所１２ｃ、次いで吸入室１３ａに抽出される冷媒ガスの量が低減される。そして、開閉弁３３が閉じられた状態において、クランク室１５内の圧力を、急上昇を避けながら適度な速度で高めることができる。
【００５５】
（第２の実施形態）
次に、この発明の第２の実施形態を、前記第１の実施形態と異なる部分を中心に、図４〜図６に基づいて説明する。
【００５６】
さて、この第２の実施形態においては、図４〜図６に示すように、駆動シャフト１６の後端に支持部４１が形成され、この支持部４１に開閉弁３３の開閉弁孔３４が開口されている。開閉弁３３の開閉弁体３６は、駆動シャフト１６の支持部４１に一体回転可能及び外周方向へ開閉移動可能に嵌挿支持され、バネ３７により開閉弁孔３４の開放位置に向かって付勢されている。
【００５７】
カウンタウェイト３８は斜板１９の上死点対応位置と反対側に位置するように、前記開閉弁体３６の外側に突出形成されている。押圧バネ４２は、開閉弁体３６と駆動シャフト１６との間に介装され、この押圧バネ４２の付勢力によって、開閉弁体３６がバルブプレート１４に圧接されている。なお、開閉弁体３６の後端面には、例えばフッ素樹脂、二硫化モリブデン等の摺動性の良好な物質のコーティングによりなる被覆層４３が形成され、開閉弁体３６が駆動シャフト１６と一体的に回転される際に、バルブプレート１４との間の摺動抵抗が緩和されるようになっている。
【００５８】
従って、この第２の実施形態においても、前記第１の実施形態と同様に、大吐出容量の圧縮運転が行われている状態で、駆動シャフト１６の回転数が所定値以上になると、開閉弁３３の開閉弁体３６が図６に示す開閉弁孔３４の閉止位置に移動される。このため、クランク室１５から抽気通路２９を介して吸入室１３ａに抽出される冷媒ガスの流れが遮断され、クランク室１５内の圧力が流入するブローバイガスによって緩やかに高められる。これにより、斜板１９の傾角が徐々に小さくなり、吐出容量が減少されて、圧縮負荷が低減される。そして、圧縮機内の各摺動部の高速摺動状態における面圧が低減される。
【００５９】
そのため、この第２の実施形態においても、前述した第１の実施形態とほぼ同様の作用効果を発揮することができる。
（第３の実施形態）
次に、この発明の第３の実施形態を、前記第１の実施形態と異なる部分を中心に、図７〜図９に基づいて説明する。
【００６０】
さて、この第３の実施形態においては、図７に示すように、クランク室１５と吸入室１３ａとの間に第１の抽気通路４６及び第２の抽気通路４７が形成されている。第１の抽気通路４６は、シリンダブロック１２、バルブプレート１４及びリヤハウジング１３に連なって形成されている。第２の抽気通路４７は、前記第１の実施形態の抽気通路２９と同様に、駆動シャフト１６の中心の放圧通路１６ａと、シリンダブロック１２の後端中央の収容凹所１２ｂと、バルブプレート１４の中心の放圧孔１４ｃとよりなっている。なお、放圧通路１６ａの後端は、収容凹所１２ｂ内に開口されている。
【００６１】
容量制御弁４８は、前記第１の抽気通路４６の途中に配設されている。この容量制御弁４８は、制御弁体４９と、その制御弁体４９の制御弁孔５０に対する開度を調整するためのダイヤフラム５１及び感圧部材５２とを備えている。そして、第１の感圧通路５３を介してダイヤフラム５１に作用する吸入圧力Ｐｓ、及び第２の感圧通路５４を介して感圧部材５２に作用する吐出圧力Ｐｄに応じて、制御弁体４９による制御弁孔５０の開度が調整される。
【００６２】
この容量制御弁４８の開度調整により、第１の抽気通路４６を介してクランク室１５から吸入室１３ａに抽出される冷媒ガスの抽出量が変更される。これにより、ピストン２１の前後に作用するクランク室１５内の圧力Ｐｃと、シリンダボア１２ａ内の圧力との差圧が調整される。そして、斜板１９の傾角が変更されて、ピストン２１のストロークが変えられ、吐出容量が調整される。
【００６３】
連通路５５は、前記吐出室１３ｂとクランク室１５とを接続するように形成され、その途中には固定絞り５６が設けられている。そして、この連通路５５を介して、吐出室１３ｂからクランク室１５内に、所定量の高圧の冷媒ガスが常に供給されて、クランク室１５内の圧力Ｐｃが所定値以上となるように構成されている。これにより、容量制御弁４８により第１の抽気通路４６の開度を調整する際に、斜板１９の傾角を迅速に変更して、吐出容量変更の応答性を向上させることができる。
【００６４】
図７及び図８に示すように、開閉弁３３は、駆動シャフト１６と一体回転される回転支持体１８に対応するように、駆動シャフト１６の前端寄りに配設され、第２の抽気通路４７を開閉するようになっている。つまり、この第３の実施形態においては、回転支持体１８が回転要素を構成している。この開閉弁３３の開閉弁孔３４は、駆動シャフト１６の中心の放圧通路１６ａの途中に形成されている。この開閉弁孔３４に対応して、駆動シャフト１６及び回転支持体１８には、開閉弁体３６が挿通支持されている。そして、この開閉弁体３６は、常にはバネ３７の付勢力により開閉弁孔３４の開放位置に向かって付勢されている。
【００６５】
カウンタウェイト３８は、前記斜板１９の上死点対応位置の反対側に位置するように、開閉弁体３６に連接形成されている。そして、回転支持体１８の回転数が所定値以上になったとき、このカウンタウェイト３８は、作用する遠心力が増大し、駆動シャフト１６の外周方向に移動される。これにより、図９に示すように、開閉弁体３６がバネ３７の付勢力に抗して、開閉弁孔３４の閉止位置に移動される。そして、第２の抽気通路４７を介してクランク室１５から吸入室１３ａに抽出される冷媒ガスの流れが遮断されるようになっている。
【００６６】
なお、図７に示すように、この第３の実施形態においては、駆動シャフト１６の後端側を支持するためのラジアルベアリング１７ｃがニードルベアリングにより構成されている。
【００６７】
次に、この第３の実施形態の圧縮機の動作について説明する。
さて、車室内の温度が高く冷房負荷が大きい状態では、吸入室１３ａ内の吸入圧力Ｐｓが高く、シリンダボア１２ａとクランク室１５の圧力Ｐｃとのピストン２１を介した差圧はほとんどない。このため、斜板１９は最大傾角位置に配置されて、ピストン２１のストロークが増大され、圧縮機は大吐出容量にて運転される。この状態では、吐出室１３ｂ内の吐出圧力Ｐｄも高く、前記容量制御弁４８の感圧部材５２には、第２の感圧通路５４を介してその高い吐出圧力Ｐｄが作用する。また、前記容量制御弁４８のダイヤフラム５１には、第１の感圧通路５３を介して高い吸入圧力Ｐｓが作用する。このため、感圧部材５２及びダイヤフラム５１はともに制御弁体４９が制御弁孔５０を開放する方向に変位され、制御弁体４９が、制御弁孔５０を開放した状態となる。つまり、第１の抽気通路４６が開放された状態となって、クランク室１５内の冷媒ガスは、第１の抽気通路４６を介して吸入室１３ａに抽出される。これによって、クランク室２１内のブローバイガスによる圧力の高騰が抑制されて、圧縮機の大吐出容量での運転が継続される。
【００６８】
ここで、車室内の温度が低下して冷房負荷が低下すると、吸入室１３ａ内の吸入圧力Ｐｓが低下する。この低い吸入圧力Ｐｓが第１の感圧通路５３を介して容量制御弁４８のダイヤフラム５１に作用して、そのダイヤフラム５１が吸入圧力Ｐｓの低下度合に応じて、制御弁体４９が制御弁孔５０を閉じる方向に変位される。このダイヤフラム５１の変位に伴って、制御弁体４９が制御弁孔５０を閉止する方向に移動され、第１の抽気通路４６の容量制御弁４８の部分における開口面積が減少される。そして、クランク室１５から第１の抽気通路４６を通して吸入室１３ａに抽出される冷媒ガスの流量が、制御弁孔５０の開度に応じて低減される。この結果、クランク室１５の圧力Ｐｃが上昇して、クランク室１５の圧力Ｐｃとシリンダボア１２ａ内の圧力との各ピストン２１を介した差圧が大きくなる。この差圧に応じて、斜板１９が最小傾角側に移動され、ピストン２１のストロークが減少されて、吐出容量が減少される。そして、吐出室１３ｂ内の吐出圧力Ｐｄも低下する。
【００６９】
車室内の温度がさらに低下して、冷房負荷がほとんど存在しない状態に近づいていくと、吸入室１３ａ内の吸入圧力Ｐｓ及び吐出室１３ｂ内の吐出圧力Ｐｄがさらに低下する。このため、感圧部材５２及びダイヤフラム５１はともに制御弁体４９が制御弁孔５０を閉止する方向に変位され、制御弁孔５０が制御弁体４９により閉止される。この状態では、第１の抽気通路４６が遮断されて、クランク室１５から吸入室１３ａに抽出される冷媒ガスの流量が大幅に低減される。このため、吐出室１３ｂから連通路５５を通してクランク室１５に供給される高圧の冷媒ガスにより、クランク室１５の圧力Ｐｃとシリンダボア１２ａ内の圧力との各ピストン２１を介した差圧が大きくなる。これにより、斜板１９は最小傾角位置に配置され、ピストン２１のストロークがさらに減少されて、圧縮機は小吐出容量で運転される。
【００７０】
一方、圧縮機がある吐出容量状態での運転が継続されて、車室内の温度が上昇し冷房負荷が増大すると、吸入室１３ａ内の吸入圧力Ｐｓが上昇する。この状態では、上昇した吸入圧力Ｐｓが第１の感圧通路５３を介して容量制御弁４８のダイヤフラム５１に作用して、そのダイヤフラム５１が吸入圧力Ｐｓの上昇度合に応じて変位される。このダイヤフラム５１の変位に伴って、制御弁体４９が制御弁孔５０を開放する方向に移動され、第１の抽気通路４６の容量制御弁４８の部分における開口面積が増大される。そして、クランク室１５から第１の抽気通路４６を通して吸入室１３ａに抽出される冷媒ガスの流量が増大される。この結果、クランク室１５の圧力Ｐｃが低下して、クランク室１５の圧力Ｐｃとシリンダボア１２ａ内の圧力との各ピストン２１を介した差圧が小さくなる。この差圧に応じて、斜板１９が最大傾角側に移動され、ピストン２１のストロークが増大されて、吐出容量が増大される。そして、吐出室１３ｂ内の吐出圧力Ｐｄも上昇する。
【００７１】
車室内の温度がさらに上昇し、冷房負荷がさらに増大すると、それに伴って吸入室１３ａ内の吸入圧力Ｐｓ及び吐出室１３ｂ内の吐出圧力Ｐｄがさらに上昇する。この状態では、感圧部材５２及びダイヤフラム５１はともに制御弁体４９が制御弁孔５０を開放する方向に変位され、制御弁体４９が制御弁孔５０の最大開度位置に配置され、第１の抽気通路４６が開放される。そして、クランク室１５から第１の抽気通路４６を通して吸入室１３ａに抽出される冷媒ガスの流量が最大となって、クランク室１５内の圧力Ｐｃが吸入室１３ａ内の吸入圧力Ｐｓ近づくように低下する。このため、クランク室１５の圧力Ｐｃとシリンダボア１２ａ内の圧力との各ピストン２１を介した差圧が小さくなって、斜板１９は最大傾角位置に配置される。そして、ピストン２１のストロークが増大されて、圧縮機は大吐出容量で運転される。
【００７２】
さて、外部駆動源をなす車両エンジンの回転数が上昇し、駆動シャフト１６の回転数が所定値を越えて高められた場合には、開閉弁３３のカウンタウェイト３８に作用する遠心力が増大する。この遠心力により、図９に示すように、開閉弁体３６が、バネ３７の付勢力に抗して開閉弁孔３４の閉止位置に移動されて、第２の抽気通路４７が閉じられる。
【００７３】
ところで、圧縮機の大吐出容量での運転状態では、クランク室１５に対して、ブローバイガスの流入、及び、連通路５５を介した吐出室１３ｂからの高圧の冷媒ガスの供給が継続される。ここで、前記のように、第２の抽気通路４７が遮断されていると、その第２の抽気通路４７が遮断されている分、クランク室１５内の圧力Ｐｃが緩やかに高められる。これにより、斜板１９の傾角が徐々に小さくなり、吐出容量が減少されて、圧縮負荷が低減される。そして、高速で摺動されている圧縮機内の各摺動部の摺動面間の面圧が低減される。そして、これらの摺動部のＰｖ値が低減される。
【００７４】
そのため、この第３の実施形態においても、前述した第１の実施形態とほぼ同様の作用効果を発揮することができる。
また、この第３の実施形態においては、駆動シャフト１６と一体回転される回転支持体１８により回転要素が構成されている。そして、駆動シャフト１６の回転数が所定値を越えて高まったとき、開閉弁３３が第２の抽気通路４７の開放状態から閉止状態に切り換えられるようになっている。従って、簡単な構成で、大吐出容量でかつ高回転状態にある圧縮機の圧縮負荷を低減することができる。 なお、この発明は、次のように変更して具体化することも可能である。
【００７５】
（１） 前記第１の実施形態に示すように、給気通路２３に容量制御弁２４を設けて吐出容量を制御するようにした圧縮機において、抽気通路２９の途中に第３の実施形態に示すような構造の開閉弁３３を配設すること。
【００７６】
（２） 前記第２実施形態において、被覆層４３を、例えば、銅、銀、スズ等の軟質金属のメッキあるいは溶射により形成すること。あるいは、被覆層４３を、マトリックスとして、例えばニッケル、銅、コバルト、鉄、銀、亜鉛、ニッケル−リン、ニッケル−ホウ素、コバルト−ホウ素等の中から、分散相として、例えば二硫化モリブデン、二硫化タングステン、グラファイト、フッ化グラファイト、ポリ四フッ化エチレン、フッ化カルシウム、窒化ホウ素、ポリ塩化ビニル、硫酸バリウム等の微粒子の中から適宜選択して形成した分散メッキ皮膜により形成すること。
【００７７】
（３） 前記第２実施形態において、被覆層４３を、バルブプレート１４上の開閉弁３３の開閉弁体３６と対応する部分に形成すること。
（４） 前記第３の実施形態に示すように第１の抽気通路４６に容量制御弁４８を設けて、吐出容量を制御するようにした圧縮機において、第２の抽気通路４７の途中に第１または第２の実施形態に示すような構造の開閉弁３３を配設すること。
【００７８】
（５） 前記第３の実施形態の開閉弁３３を、収容凹所１２ｂ内において、駆動シャフト１６の後端に装着すること。
これらのように構成しても、前記各実施形態とほぼ同様の作用効果を奏することができる。
【００７９】
【発明の効果】
この発明は、以上のように構成されているため、次のような効果を奏する。
請求項１に記載の発明によれば、大吐出容量の圧縮運転時に、駆動シャフトの回転が所定値を越えて高まったとき、クランク室の急激な温度及び圧力の上昇を招くことなく、そのクランク室の圧力を緩やかに上昇させることができる。このため、吐出容量が減少されて、圧縮負荷を低減することができる。従って、高速回転状態における圧縮機の摺動部のＰｖ値を低減することができて、圧縮機の耐久性を向上することができる。
【００８０】
請求項２及び４に記載の発明によれば、簡単な構成で、大吐出容量でかつ高回転状態にある圧縮機の圧縮負荷を低減することができる。
請求項３に記載の発明によれば、開閉弁を駆動シャフトの後端部付近の空間を利用して配置することができて、開閉弁と圧縮機の他の部品との干渉を容易に避けることができる。従って、圧縮機全体が大型化するおそれを回避することができる。
【００８１】
請求項５に記載の発明によれば、駆動シャフトまたは回転支持体に開閉弁を装着することで、その開閉弁によって、駆動シャフトの中心の抽気通路を直接開閉することができる。従って、開閉弁の構成を簡素化することができる。
【００８２】
請求項６に記載の発明によれば、回転要素の回転数が所定値以上になると、遠心力によりカウンタウェイトが外周方向に移動され、開閉弁の弁体が抽気通路の閉止位置に移動される。一方、回転要素の回転数が所定値に満たない場合には、バネの付勢力により開閉弁の弁体が抽気通路の開放位置に保持される。このため、開閉弁の構造が簡単であるとともに、回転要素の回転数の変化に応じて、抽気通路を確実に開閉させることができる。
【００８３】
請求項７に記載の発明によれば、回転要素に開閉弁を装着することで、カウンタウェイトにより回転要素全体の重量バランスが崩れるのを抑制することができる。従って、回転要素に開閉弁を装着しても、カムプレートを円滑に回転させることができる。
【００８４】
請求項８に記載の発明によれば、シリンダブロックの径方向の大きさを小さくできて、圧縮機全体を小型化できる。また、駆動シャフトと軸孔の内周面との間に形成される隙間を小さくすることができて、この隙間を介してクランク室から吸入圧領域に抽出される冷媒ガスの量が低減される。従って、開閉弁が閉じられた状態において、クランク室内の圧力を、急上昇を避けながら適度な速度で高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 第１の実施形態の可変容量圧縮機を示す断面図。
【図２】 図１の開閉弁を拡大して示す側断面図。
【図３】 図１の開閉弁の閉じた状態を拡大して示す部分断面図。
【図４】 第２の実施形態の可変容量圧縮機を示す断面図。
【図５】 図４の開閉弁を拡大して示す側断面図。
【図６】 図４の開閉弁の閉じた状態を拡大して示す部分断面図。
【図７】 第３の実施形態の可変容量圧縮機を示す断面図。
【図８】 図７の開閉弁を拡大して示す側断面図。
【図９】 図７の開閉弁の閉じた状態を拡大して示す部分断面図。
【符号の説明】
１１…ハウジングの一部を構成するフロントハウジング、１２…ハウジングの一部を構成するシリンダブロック、１２ａ…シリンダボア、１２ｂ…収容凹所、１２ｃ…軸孔、１３…ハウジングの一部を構成するリヤハウジング、１３ａ…吸入圧領域を構成する吸入室、１５…クランク室、１６…駆動シャフト、１６ａ…駆動シャフトの中心に形成された通路としての放圧通路、１７ｂ…プレーンベアリングをなすラジアルベアリング、１８…回転支持体、１９…カムプレートとしての斜板、２１…ピストン、２４、４８…容量制御弁、２９…抽気通路、３３…開閉弁、３６…弁体としての開閉弁体、３７…バネ、３８…カウンタウェイト、４７…第２の抽気通路。
Claims (8)
- ハウジングの内部にクランク室を形成するとともに駆動シャフトを回転可能に支持し、前記ハウジングの一部を構成するシリンダブロックにシリンダボアを形成し、そのシリンダボア内にピストンを往復動可能に収容し、前記駆動シャフトにカムプレートを一体回転可能かつ揺動可能に支持し、容量制御弁の開度調整に基づいてクランク室の圧力を変更することにより、クランク室の圧力とシリンダボア内の圧力との前記ピストンを介した差圧を変更し、その差圧に応じてカムプレートの傾角を変更して吐出容量を制御するようにした可変容量圧縮機において、
前記駆動シャフトと一体回転する回転要素に、前記クランク室と吸入圧領域とを連通する抽気通路を開閉する開閉弁を設け、その開閉弁は回転要素の回転数が所定値よりも高くなったときに遠心力により移動されて前記抽気通路を閉じるように構成した可変容量圧縮機。 - 前記回転要素は駆動シャフト自体である請求項１に記載の可変容量圧縮機。
- 前記開閉弁は駆動シャフトの後端部に配設した請求項２に記載の可変容量圧縮機。
- 前記回転要素は駆動シャフトの回転をカムプレートに伝達する回転支持体である請求項１に記載の可変容量圧縮機。
- 前記抽気通路は、駆動シャフトの中心に形成された通路を含む請求項１〜４のいずれかに記載の可変容量圧縮機。
- 前記開閉弁は、前記抽気通路を開閉する弁体と、その弁体を開放位置に向かって付勢するバネと、回転要素の回転数が所定値よりも高くなったとき、バネの付勢力に抗して弁体を閉止位置に移動させるカウンタウェイトとを備えた請求項１〜５のいずれかに記載の可変容量圧縮機。
- 前記カウンタウェイトは前記カムプレートの上死点対応位置の反対側に位置するように配設した請求項６に記載の可変容量圧縮機。
- 前記シリンダブロックの中心に軸孔と、その軸孔に連通するとともに前記抽気通路の一部をなし前記開閉弁より下流側に位置する収容凹所とを形成し、その軸孔に駆動シャフトの後端部を挿通するとともにその軸孔の内周面と駆動シャフトとの間に円管状のプレーンベアリングを介装した請求項１〜７のいずれかに記載の可変容量圧縮機。
Priority Applications (1)
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| JP21239096A JP3758244B2 (ja) | 1996-08-12 | 1996-08-12 | 可変容量圧縮機 |
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Family Applications (1)
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