JPH01219364A - 可変容量式斜板型圧縮機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

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ｌ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ｌ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、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。

特に、第２作動室６側へ流れる冷媒はベアリングｌｌお
よび軸封装置１２の冷却、潤滑を行うため、この部位で
の発熱およびシール不足等が問題となる。

〔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
を改良することを特徴とする特に本発明の圧縮機におい
ては、ピストンの往復ストロークが小さい、第２作動室
内において大きなデッドボリュームが生じた状態であっ
ても、第２作動室に連通ずる吸入室側に確実に流体が流
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、ベアリングおよび軸封装置が良好に作用
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吸入され
る冷媒を第２作動室側の第２吸入室に連通ずる第１吸入
通路を形成する。また、この第２吸入室内の流体を第１
作動室側の第１吸入室に導く第２吸入通路を形成する。

どのように第１吸入通路および第２吸入通路を設けるこ
とにより、流体の流れをまず第２吸入室側に流すことが
できる。これにより、流体が圧縮機内部を広く循環する
ことになり、各部における冷却および潤滑が良好になさ
れる。

本発明においては、また第１吸入通路をバイパスして、
第１吸入室側に流体を流す第３吸入通路を設ける。これ
により、圧縮機が最大吐出容量状態で作動する時に、多
量の流体を確実に第１吸入室および第２吸入室に流入さ
せることができる。

本発明の圧縮機ではまた、第３吸入通路を開閉する開閉
手段を設ける。これにより、第３吸入通路を流れる流体
量増加により、第１吸入通路側に充分な流体が流れなく
なることを防止する。

〔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ケ所有する。

第１図では、シリンダ室１０は１ケ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２
１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
係止部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ｌＯ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
ずる。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
れ連通ずる。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、吸入孔３８．３９の作動室
側部分には吸入弁が配置される。上述あ吸入孔３８，３
９、吐出孔４１．４２はそれぞれサイドプレート４４゜
４５に形成される。

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には吸人達通ボート５０と第２
吸入室９とを連通ずる第１吸入通路５１が形成されてい
る。ここで、第１吸入通路９はシャフトｌを覆うように
形成されているため、第１吸入通路５１を介して、第２
吸入室９に流入した冷媒は同時にシャフト１外面や、ベ
アリング１１さらには軸封装置１２に流入することにな
る。

シリンダハウジング２０内には第２吸入室９と第１吸入
室４０とを連通ずる第２吸入通路５２が形成されている
。この第２吸入通路は、その途中において吸入通路室５
３と対向している。さらに吸入通路室５３は吸入連通ポ
ート５０と第３吸入通路５４を介して連通している。従
って、第２吸入通路５２は吸入通路室５３および第３吸
入通路５４を介しても、吸入連通ポート５０と連通する
。

第１吸入室４０はリアハウジング２４とスプール２２と
の間に形成される。そして、スプール２２のうちこの第
１吸入室４０と反対側の部位には制御圧室５５が形成さ
れる。従って、制御圧室５５内の圧力を図示しない制御
弁により吸入圧Ｐｓから吐出圧Ｐｄの間で制御すること
により、スプール２２が図中左右方向に変位することに
なる。

そしてこのスプール２２の変位はスラストベアリング２
６を介して支持部材３に伝達され、さらには斜板２の傾
斜角および回転中心位置を可変することになる。

上述の第３吸入通路５３はシリンダ室１０のうち最上方
部に位置するシリンダ室に開口している。

そして、このシリンダ室１０内を摺動するピストン４に
は第１図および第４図に示すように開閉部材６０が形成
されている。この開閉部材６０が第３吸入通路５４と直
接対向し得るようになっており、開閉部材６０が第３吸
入通路５４と直接対面した位置では第３吸入通路５４は
閉じられることになる。そして、開閉部材６０が第３吸
入通路５４に対向するか否かはピストン４の往復移動ス
トロークおよび往復変位位置によって制御されることに
なる。

第５図および第６図はピストン４が第１作動室５側に位
置で、かつ小さなストロークで往復移動する状態を示す
。この状態におけるストロークＳでは開閉部材６０が常
時第３吸入通路５４を閉じることになる。また、第５図
および第６図に示すような状態では、第２作動室６での
デッドスペースが大きく、これは前述した第３図の実線
Ｂないし実線りの状態である。すなわち、開閉部材６０
が第３吸入通路５４を閉じる状態は、第２作動室６内の
圧力が吐出圧Ｐｄ以上に増加しない状態と符合する。

第７図はピストン４が大きなストロークでシリンダ室１
０内を往復移動する状態を示し、この状態ではピストン
４が第２作動室６側へ変位したときに開閉部材６０が第
３吸入通路５４を開くことになる。また、第７図図示状
態は第３図において、実線Ａから実線Ｂに示す作動状態
に符合する。

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ｌ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ｌＯ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、この冷媒は第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
。両社出室４３．８に吐出した高温高圧の冷媒は図示し
ない吐出連通ボート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が図中量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。しか
も、この状態では第７図に示したように開閉部材６０が
第３吸入通路５４を開くことができる。第７図より明ら
かなようにピストン４が第２作動室６側に所定値以上前
進すれば、開閉部材６０は第３吸入通路５４を開く。従
って、このように多量の吸入冷媒を流入する必要がある
状態においては、第１吸入通路５１と第３吸入通路５３
の双方から冷媒が圧縮機内部に吸入されることになり、
吸入効率を損なうことはない。

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（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。

しかしながら、本例の圧縮機では、第１吸入通路５１が
吸入連通ポート５０と吸入室９とを連通しているため、
第２作動室６が圧縮吐出作用を停止した状態であっても
、常に冷媒が第２吸入室９に供給されることになる。そ
して、第２吸入室９に導入された冷媒は次いで第２吸入
通路５２を介して第１吸入室４０に吸入される。換言す
れば、本例の圧縮機においては、第１作動室５に伴う冷
媒の吸入圧縮吐出作用により、冷媒が第２吸入室９側に
も供給されることになる。この第２吸入室９に吸入され
る冷媒は同時にベアリング１１の潤滑冷却を行い、かつ
軸封装置１２についてもそのシール部の潤滑を行う。そ
のため、圧縮機の吐出容量が最小となった状態であって
も、常に良好にシャフト１の回転がなされ、かつシャフ
ト１回りのシールが確保される。

ところが、このような状態において第３吸入通路５４が
大きく開いていると、吸人達通ボート５０内の冷媒は主
に第３吸入通路５４から吸入通路室５３に吸入され、次
いで第１吸入室４０側に吸入されることになりかねない
、このような場合、多量の冷媒が第３吸入通路５４側か
ら吸入されることになれば、この結果として、第１吸入
通路５１に吸入される冷媒の流量が低減してしまう。そ
のことは、ついでは軸封装置１２やベアリング１１等の
摺動不良にもつながりかねない。

そこで、本例の圧縮機ではピストン４に形成された開閉
部材６０によってこのような状態での第３吸入通路５４
の閉止がなされる。

すなわち、吐出容量が減少してきた状態では、上述のご
と（支持部材３の球面支持部３１が第１図中右方向に変
位し、それにともないピストン４全体の往復位置もシリ
ンダ室１０内のうち第１作動室５側のみとなる。第５図
、第６図はこの状態におけるピストン４の上死点位置と
下死点位置を示すが、この図のようにピストン４が第１
作動室５側に変位した状態では、上死点位置から下死点
位置へかけての全ての領域において開閉部材６０が第３
吸入通路５４を閉止することになる。

従って、本例の圧縮機によれば、吸入冷媒流量が低減す
る圧縮機の小容量状態において、第３吸入通路５４を確
実に閉止することができ、その結果として第１吸入通路
５１側への冷媒流れを確保できる。

尚、この状態において、第１吸入室４０に吸入される冷
媒は吸入連通ボート５０から、第１吸入通路５１、第１
吸入室９、第２吸入通路５２、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。

尚、上述の実施例では、ピストン４に形成された開閉部
材６０が小容量時に第３吸入通路５４を完全に閉止する
ようにしていたが、開閉部材６０は第３吸入通路５４を
完全に閉止することが要求されるものではない、即ち、
開閉部材６０は第１吸入通路５１側への冷媒の流れを確
保できるものであればよく、第３吸入通路５３に所定値
以上の抵抗を加えることができるものであればよい。

また、上述の例では開閉部材をピストン４と一体成形し
たが、別体に形成された開閉部材６０をピストン４上に
取付けるようにしてもよい。

更には、開閉部材６０をピストン４と別体に設け、ピス
トン４とは別の位置で第３吸入通路５４の開閉を行うよ
うにしてもよい。

即ち、開閉部材は第１吸入通路５１側への冷媒流れを確
保すべ（、第３吸入通路５４に抵抗を与えることができ
るものであればよい。

更には、第１吸入通路５１のみで充分な冷媒流量が第１
吸入室９、第２吸入室４０の双方に供給されるものであ
る場合には、第３吸入通路５４を廃止してもよい。

（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をまず第
２吸入室へ流し、次いで第２吸入室から第１吸入室側へ
流すことができるようにしたため、圧縮機が第１作動室
側でのみ吸入圧縮吐出がなされる状態であつても、圧縮
機内部の冷却および潤滑を良好に保つことができる。

【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図は第１図図示圧
縮機の一ピストンおよび開閉部材部分を示す断面図、第
５図ないし第７図は第１図図示圧縮機のピストン変位状
態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、５４・・・第３吸入通路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）内部にシリンダ室を有するシリンダ室と、このシ
   リンダ室内に回転自在に支持されたシャフトと、 このシャフトに揺動可能に連結し、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、前記斜板の揺
   動運動を受けて、前記シリンダ室内を往復移動するピス
   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
   内面との間に形成され、流体の吸入圧縮吐出を行う第１
   、第２作動室と、 前記シャフトと同軸上に配設され、前記斜板を揺動可能
   に支持し、前記斜板の中心点位置を前記シャフトの軸方
   向に変位させるとともに、前記斜板の傾斜角を変位させ
   る支持部とを備え、 前記作動室のうち前記ピストンの一端面側に形成された
   第１作動室においては、前記斜板の傾斜角変位にかかわ
   らず、前記ピストンを流体の吸入圧縮吐出を行う位置ま
   で前進可能にし、前記作動室のうち前記ピストンの他面
   側に形成された第２作動室においては、前記斜板の傾斜
   角に応じて前記作動室にデッドスペースが生じるように
   形成し、かつ、吸入流体を前記第２作動室と連通する第
   ２吸入室に導く第１吸入通路と、 前記第２吸入室内の吸入流体を前記第１作動室と連通す
   る第１吸入室に導く第２吸入通路とを備えることを特徴
   とする可変容量式斜板型圧縮機。（２）請求項１におい
   て、吸入流体を前記第１吸入通路を迂回して、前記第２
   吸入室に導入する第３吸入通路を有することを特徴とす
   る可変容量式斜板型圧縮機。 （３）請求項２において、前記第３吸入通路を開閉する
   開閉手段を設けたことを特徴とする可変容量式斜板型圧
   縮機。 （４）請求項３において、 前記開閉手段は前記斜板の傾斜角に応じて、前記第３吸
   入通路を開閉するものであることを特徴とする可変容量
   式斜板型圧縮機。 （５）請求項３および４において、 前記開閉手段は前記斜板の傾斜角変位が所定角以上とな
   り、前記ピストンが所定値以上のストロークで往復移動
   する際に、前記第３吸入通路を開き、 前記斜板の傾斜角変位が所定角以下で、前記ピストンが
   所定値以下のストロークで往復移動する際に、前記第３
   吸入通路を閉じるものであることを特徴とする可変容量
   式斜板型圧縮機。 （６）請求項３ないし５いずれか記載の可変容量式斜板
   型圧縮機において、 前記開閉手段は前記ピストンに形成されていることを特
   徴とする。