JPH01294975A - 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Ｐ
ｄ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
を改良することを特徴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をシリンダハウジングに設け、かつ
スラストベアリングをこの吸入通路室に連通可能に配設
し、更にこのスラストベアリング保持部近傍を吸入室に
連通させる吸入通路を形成する。そして、この吸入通路
を介して吸入通路室内の流体を作動室側吸入室に導くよ
うにする。

このように吸入通路を設けることにより、流体の流れを
まずスラストベアリング側に流すことができる。これに
より、流体がスラストベアリングに確実に供給されるこ
とになり、スラストベアリング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ｌＯ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２日とスプール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、このスリツトはシャフト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内に伝動ビン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
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、吸入孔３８．３９の作動室
側部分には吸入弁が配置される。上述の吸入孔３Ｂ、３
９、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ボー
ト５０が開口している。この吸入連通ボート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０図よ
り明らかなように、吸入連通ボート５０は支持部３上方
部に開口しており、従って吸入連通ボート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、吸入連通ボート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と連通ずるように配
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とを連通ず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と連通ずることになる。リヤ側吸
入通路５２は、吸入通路室５３と吸入室４０とを連通ず
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
媒は吸入連通ボ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
畦出室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、吸入連通ボート５
０より吸入通路室５３内に流入した低温。

低圧の冷媒力見■反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１ま吸入連通ポー）５
０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２
７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は吸入連通ボート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側へ導び
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
媒は吸入連通ボート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、同時に吸入ボート５０からも冷媒が流
入されるようにしてほしい。そのためこの吸入ボート５
０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ビストンストロークＳが小さく
開閉部材６０により常に吸入ボート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、ビストンストロークが大きく、従って開閉部
材６０により吸入ボート５０を塞ぐ時間が短いため、冷
媒はバイパス通路１００および吸入ボート５゜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ずる吸入通路をシリンダ
ハウジングに設け、かっ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。 Ｉ・・・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)

【特許請求の範囲】
1. （１）内部にシリンダ室を有するシリンダハウジングと
   、 このシリンダハウジング内に回転自在に支持されたシャ
   フトと、 前記シリンダハウジング内に配設され、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
   ラストベアリングと、 前記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
   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、前記シリンダ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共に、この吸入通
   路室を前記スラストベアリング保持部に連通させ、 更に、前記シリンダハウジングに前記スラストベアリン
   グ保持部近傍と前記吸入室とを連通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。