JPH0138192B2

JPH0138192B2 -

Info

Publication number: JPH0138192B2
Application number: JP57177280A
Authority: JP
Inventors: Kenichi Inomata
Original assignee: Diesel Kiki Co Ltd
Current assignee: Bosch Corp
Priority date: 1982-10-08
Filing date: 1982-10-08
Publication date: 1989-08-11
Also published as: JPS5965582A; US4505122A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は、ピストンの往復動により、冷媒の吸
入、圧縮及び吐出を行うシリンダ室を両側に同数
ずつ対応する位置に有する多シリンダ式の可変容
量圧縮機に関する。

連輌の空気調和装置用圧縮機は従来エンジンに
より駆動されるのが通常であり、この場合炎天下
の駐車により温度の上つた車室内をエンジンの始
動後速やかに快適温度に下げるようにその全吐出
容量が十分な値に設定されている。従つてその後
エンジンの平均的な回転数、例えばクルージング
状態が継続すると冷房能力が上昇しすぎることに
なる。この結果エンジンが高速回転されて冷房能
力が上昇した場合、圧縮機容量を低下させて運転
するのが動力節約並びに過冷却防止のために必要
である。更に同様の理由から冷房負荷が低下した
場合にも圧縮機容量を低下させる必要がある。

従来、圧縮機の吐出容量を最大にする全容量運
転（稼動率100％の運転）と吐出容量を低下させ
る小容量運転（例えば、稼動率50％の半容量運
転）とに切換え可能な多シリンダ式の可変容量圧
縮機として、特開昭57−73877号公報に開示され
た技術がある。

すなわち、この可変容量圧縮機は、ピストンの
往復動により、吸入室からの冷媒の吸入、冷媒の
圧縮及び吐出室への冷媒の吐出を行うシリンダ室
を両側に同数ずつ対応する位置に有すると共に、
前記吸入室及び吐出室を両側に夫々有し、且つ一
側にある各シリンダ室と吐出室とを夫々連通する
該シリンダ室と同数の吐出ポート用の吐出弁とし
て、該一側の吐出ポートの全てを閉塞する第１位
置（正規の閉鎖位置）とこの全てを全開する第２
位置（開き位置）との間で変位可能な吐出弁を備
えて成り、該吐出弁が前記第１位置にあるときに
は、両側の各シリンダ室で上記冷媒の吸入、圧縮
及び吐出が行われて全容量運転が為され、該吐出
弁が前記第２位置にあるときには、一側の吐出ポ
ートの全てが全開するために、一側の各シリンダ
室での冷媒の圧縮が実質的に行われないので、半
容量運転が為されるものである。

そして、上記従来技術では、前記一側の吐出室
と吐出フランジ側（冷房回路の高圧側）とをつな
ぐ通路に、半容量運転時に該通路を閉じる閉鎖弁
が設けてあるために、半容量運転時に一側の吐出
室から冷房回路の高圧側に冷媒が流れないように
なつている。

しかしながら、上記従来技術では、両側の吸入
室は圧縮機内部で吸入通路及び斜板室を介して連
通しており、且つ半容量運転時には前記一側の吐
出室が吸入通路に連通するように構成されている
ために、半容量運転時に、圧力及び温度がやや高
い冷媒が一側の吐出室から他側の吸入室に流入し
てしまうので、冷媒循環量が必要以上に増大して
しまう（半容量運転時には50％の冷媒循環量とな
るべきにも拘らず、60〜90％の冷媒循環量となつ
てしまう）と共に、吐出温度、圧力が必要以上に
上昇してしまい、その結果、半容量運転時におい
て消費動力の損失が大きくなつてしまうという問
題点がある。また、上記従来技術では、前記吐出
弁は、圧縮機駆動軸の軸方向において前記第１位
置と第２位置の間で変位可能な弁体であるので、
該軸方向において大きなスペースが必要で、圧縮
機が軸方向において大型化してしまうという問題
点がある。

本発明は、このような従来の問題点に着目して
為されたもので、小容量運転時に冷媒循環量が必
要以上に増大するのを防止すると共に吐出温度、
圧力が必要以上に上昇するのを防止し、これによ
つて半容量運転時における消費動力の損失を小さ
くし、且つ圧縮機が軸方向において大型化するの
を防止した多シリンダ式の可変容量圧縮機を提供
することを目的としている。

以下、本発明に係る多シリンダ式の可変容量圧
縮機を車輌の空気調和装置等に使用する斜板式圧
縮機に適用した一実施例について図面を参照して
説明する。

第１図乃至第３図において、多シリンダ式の斜
板式圧縮機本体１は互いに対称な形状のシリンダ
ブロツク１ａと後部シリンダブロツク１′ａとが
接合されている。両シリンダブロツク１ａ，１′
ａに軸方向に整合して形成された３個ずつの前側
及び後側のシリンダ２，２′（各１個のみ図示）
には、双頭のピストン３が摺動可能に嵌装されて
いる。ピストン３の両頭部とシリンダ２，２′の
内面、及び後述のバルブプレートと協働してシリ
ンダ室２ａ，２′ａを画成する（第２図には２ａ
のみ示されている。）シリンダブロツク１ａ，
１′ａの中心孔１ｂには、駆動軸４がローラ軸受
５，５′によつて支承されている。駆動軸４の中
心部には斜板６が嵌着され、斜板６のボス部はス
ラスト軸受７，７′により前記シリンダブロツク
１ａ，１′ａのボス部内端面で支承されている。
斜板６の両面はシユー８，８′及びボール９，
９′を介して各ピストン３の中央凹部３ａと係合
しており、斜板６の回転揺動運動によりピストン
３がシリンダ２，２′内を往復動するようになつ
ている。前側のシリンダブロツク１ａの端面には
バルブシート１０、バルブプレート１１、ガスケ
ツト１２を介して前側のシリンダヘツド１３が嵌
合され、駆動軸４は前側のシリンダヘツド１３の
中心部を軸封装置１４により気密を保持されて貫
通している。前側のシリンダヘツド１３内には前
側の吸入室１５及び吐出室１６が形成され、該吸
入室１５及び吐出室１６には、前側の各シリンダ
２に対応してバルブプレート１１に設けられた３
個ずつの吸入ポート１７及び吐出ポート１８が
夫々開口している。各吸入ポート１７にはバルブ
シート１０に形成された吸入弁１９が、各吐出ポ
ート１８にはバルブプレート１１に取り付けられ
た吐出弁２０及び弁押え２１がそれぞれ設けられ
ている。前側のシリンダヘツド１３には、前側の
吸入室１５及び吐出室１６に夫々開口する前側の
吸入口２２及び吐出口２３（第２図）がそれぞれ
形成されている。

後側のシリンダブロツク１′ａも前側のシリン
ダブロツク１ａとほぼ同様であつて、後側のシリ
ンダヘツド１３′の横断面を示す第２図において、
前側のシリンダブロツク１ａの対応要素を符号に
括弧を付して並記してある。即ち後側のシリンダ
ブロツク１′ａの端面にはバルブシート１０′、バ
ルブプレート１１′、ガスケツト１２′を介して後
側のシリンダヘツド１３′が接合され、この内部
に後側の吸入室１５′及び吐出室１６′が前側の吸
入室１５及び吐出室１６の夫々を連通されること
なく離隔して形成されている。後側のシリンダヘ
ツド１３′には後側の吸入室１５′及び吐出室１
６′に夫々開口する後側の吸入口２２′及び吐出口
２３′が形成されている。後側の吸入室１５′及び
吐出室１６′には後側の各シリンダ２′に対応して
バルブプレート１１′に設けられた３個ずつの吸
入ポート１７′及び吐出ポート１８′が開口され、
各吸入ポート１７′にはバルブシート１０′に形成
された吸入弁１９′が設けられている。吐出室１
６′には各吐出ポート１８′を閉塞可能に吐出弁２
０′及び弁押え２１′が設けられている。吐出弁２
０′は、駆動軸４の軸方向に略直交する面内で、
吐出ポート１８′を閉塞する第１位置と該ポート
１８′を全開する第２位置との間で回動可能な回
転弁体２０′ａから成る。この回転弁体２０′ａは
略三角形状の弁リードにより形成され、中心部で
回動可能にバルブプレート１１′に軸２４で枢着
され、弁リードの先端の閉塞周辺部２０′a′が各
吐出ポート１８′の開口端を開閉すべくこれと重
合するように構成されている。軸２４は両頭ピン
から成り、ガスケツト１２′、バルブプレート１
１′及びバルブプレート１０′を貫通して駆動軸４
の後端面に形成された凹部４ａに一端を挿入さ
せ、他端大径部にて回転弁体２０′ａをガスケツ
ト１２′を介してバルブプレート１１′に当接保持
している。一方、後側のシリンダヘツド１３′に
は吐出弁２０′の開閉切換手段が設けられている。
この切換手段は第３図に明瞭に示すようなほぼ半
円形のピストン室２５が形成され、該ピストン室
２５内に扇形のロータリピストン２６が中心部を
前記吐出弁２０′の軸２４と同心上にある一体の
軸２７で回動自在に枢支されている。ロータリピ
ストン２６の周縁部には吐出弁２０′との連結手
段であるピン２８が植設され軸方向内方に延出し
て、吐出弁の弁押え２１′と吐出弁２０′とを貫通
して設けられた軸２４を中心とする円弧状の長孔
２９にピン２０の先端が移動可能に挿入されてい
る。ピン２８とシリンダヘツド１３′側に植設さ
れたピン３０との間には、コイルフプリングから
成る引張りばね３１が張設されている。ピン３０
の位置は、吐出弁２０′が吐出ポート１８′を閉塞
する第１位置（第２図に実線で示した吐出弁の弁
押え２１′の位置）及び該吐出ポート１８′を全開
する第２位置（第２図に二点鎖線で示した吐出弁
の弁押え２１′の位置）の両位置において引張り
ばね３１の引張り力により弁押え２１′及び吐出
弁２０′は夫々対応する第１及び第２ストツパ３
２，３３側が付勢されるため弁押え２１′及び吐
出弁２０′が上記両限位置の何れかに安定して保
持される。そして吐出弁２０′が吐出ポート１
８′を閉塞する第１位置及び同ポート１８′を全開
する第２位置はそれぞれバルブプレート１１′に
植設した第１及び第２ストッパ３２，３３で規制
されるが、吐出弁２０′を閉塞及び全開の両位置
にスプリング３１の張力で安定して保持させるた
めに、弁押え２１′と吐出弁２０′のピン孔２９を
円弧状の長孔とし、ピン３０を中心とする引張り
ばね３１の回転角度を拡大することにより、両位
置において弁押え２１′及び吐出弁２０′を確実に
夫々対応する第１及び第２ストツパ３２，３３の
方向へ強く付勢するように長孔３９に沿うピン２
８の移動に伴う引張りばね３１の伸長と短縮の長
さの差を大きくして吐出弁２０′を閉塞と全開の
両位置に安定させるようにしている。また、ピス
トン室２５は蓋体３４で蓋され、該蓋体３４には
ロータリピストン２６を吐出弁２０′の閉塞方向
（第３図上時計方向）及び全開方向（第３図上反
時計方向）に流体圧で回動させるための流体出入
の第１、第２ポート３５，３５′が形成されピス
トン室２５に開口されている。

第４図は本圧縮機の制御回路図を示し、前側の
シリンダ２の吸入口２２及び吐出口２３は、圧縮
機１、コンデンサＣ、リキツドタンクＴ、膨張弁
V_R及びエバポレータＥを含む冷房装置の冷房回
路の低圧側管路３６及び高圧側管路３７にそれぞ
れ接続され、後側のシリンダ２′の吸入口２２′及
び吐出口２３′はそれぞれ第２及び第１電磁開閉
弁３８，３９を介して上記低圧側管路３６及び高
圧側管路３７に接続される。またピストン室２５
の第２ポート３５′及び第１ポート３５は電磁切
換弁４０から成るスイツチング手段を介して前記
低圧側管路３６及び高圧側管路３７に接続可能に
されている。第２、第１電磁開閉弁３８，３９及
び電磁切換弁４０は電子コントロールユニツト４
１から成る制御手段の出力信号により制御され
る。電子コントロールユニツト４１は車輌エンジ
ン回転速度及び、または空調装置にかかる冷房負
荷に応じた制御信号を各電磁弁３８，３９，４０
に供給する。例えば、エンジン回転速度が所定値
以上のとき、または冷房負荷が所定値以下のとき
圧縮機の半容量運転を行なわせるような値の制御
信号を各電磁弁３８，３９，４０に送る。圧縮機
を全容量運転するときは、電磁切換弁４０は高圧
側管路３７をピストン室２５の第１ポート３５
に、低圧側管路３６を第２ポート３５′にそれぞ
れ接続させる位置（第４図の位置）にあり、か
つ、第２及び第１電磁開閉弁３８，３９は共に開
弁される。圧縮機を半容量運転する時は電磁切換
弁４０は、高圧側管路３７をピストン室２５の第
２ポート３５′に、低圧側管路３６を第１ポート
３５に接続する位置（第４図の位置）に切り換
えられ、また第２及び第１電磁開閉弁３８，３９
は共に開弁される。

以上のように構成された本発明による圧縮機の
作用を次に説明する。圧縮機を全容量運転する時
はコントロールユニツト４１の出力信号により電
磁切換弁４０は第４図における位置に制御さ
れ、同時に吸入口２２′側の第２電磁開閉弁３８
並びに吐出口２３′側の第１電磁開閉弁３９も共
に開弁される。従つて高圧側管路３７の高圧冷媒
は第１ポート３５からピストン室２５に入り、ロ
ータリピストン２６を第２ポート３５′側に回動
させ、これに伴つてロータリピストン２６のピン
２８は弁押え２１′と共に吐出弁２０′を吐出ポー
ト１８′の閉塞位置（第２図の実線で示す第１位
置）に回動させる。この位置において弁押え２
１′と吐出弁２０′は第１ストツパ３２に当接し、
このとき引張りばね３１は弁押え２１′及び吐出
弁２０′を第１ストツパ３２側に付勢するように
引つ張つているので吐出弁２０′は吐出ポート１
８′の閉塞位置に安定して固定される。かかる状
態で圧縮機が駆動されると、両頭のピストン３は
吸入行程で低圧側管路３６の冷媒を前後の吸入口
２２，２２′、吸入室１５，１５′、吸入ポート１
７，１７′、吸入弁１９，１９′をそれぞれ順次通
じて各シリンダ室２ａ，２′ａに吸入し、この吸
入した冷媒を圧縮行程で圧縮し、前後の吐出ポー
ト１８，１８′、吐出弁２０，２０′、吐出室１
６，１６′、吐出口２３，２３′をそれぞれ順次通
じて高圧側管路３７に冷媒を吐出し、圧縮機は全
容量運転される。

エンジンが高速回転されて冷房能力が上昇し、
あるいは冷房負荷が低下し、圧縮機を半容量運転
する場合、コントロールユニツト４１の出力信号
により電磁切換弁４０は第５図における位置に
切り換えられ、同時に吸入口２２′側の第２電磁
開閉弁３８及び吐出口２３′側の第１電磁開閉弁
３９は共に閉弁される。従つて高圧側管路３７の
高圧流体は第２ポート３５′からピストン室２５
に入り、ロータリピストン２６を第１ポート３５
側に回動させ、これに伴つてロータリピストン２
６のピン２８は弁押え２１′と共に吐出弁２０′を
吐出ポート１８′の全開位置（第２図の鎖線で示
す第２位置）に回動させる。この切換に際し、引
張りばね３１は中途で一旦伸長した後、弁押え２
１′と吐出弁２０′が第２ストツパ３３に当接し、
その状態で引張りばね３１は弁押え２１′と吐出
弁２０′とを第２ストツパ３３側に付勢して引つ
張つているので吐出弁２０′は吐出ポート１８′を
完全に開放した位置に安定して固定される。かか
る状態で圧縮機が駆動されると、前側のシリンダ
室２ａは、ピストンの吸入行程で低圧側管路３６
からの冷媒を前側の吸入口２２、吸入室１５、吸
入ポート１７、吸入弁１９を順次通じて吸入し、
この吸入した冷媒を圧縮行程で圧縮し、前側の吐
出ポート１８、吐出弁２０、吐出室１６、吐出口
２３を順次通じて高圧側管路３７に冷媒を吐出す
る。このように圧縮機の前側のシリンダ室２ａは
稼動状態となる。

このとき、第１電磁開閉弁３９の閉弁により後
側の吐出口２３′と高圧側管路３７との連通が断
たれると共に第２電磁弁３８の閉弁により後側の
吸入口２２′と低圧側管路３６即ち前側の吸入口
２２との連通が断たれているので、前記全開位置
（第２位置）にある吐出弁２０′によつて全開して
いる吐出ポート１８′を介して連通する後側の各
シリンダ室２′ａと吐出室１６′とから成る空間が
独立する。このとき、３つある各シリンダ室２′
ａの容積はピストン３の往復動により変化する
が、３つある各ピストン３は相等しい位相差で各
シリンダ２′内を往復動するので、３つのシリン
ダ室２′ａの容積の和は以下に示すように常に一
定である。

即ち、片側３シリンダの斜板式圧縮機におい
て、各シリンダ室の容積をV₁，V₂，V₃、シリン
ダが並列される円周の半径をR₀、斜板の傾斜角
をα、斜板の回転角をθ、シリンダの半径をｄと
すれば相等しい位相差にある各シリンダのシリン
ダ室の容積は下記の式にて表される。

V₁＝πd²／４R₀tanα（１−cosθ） V₂＝πd²／４R₀tanα｛１−cos（θ−２／３π）｝ V₃＝πd²／４R₀tanα｛１−cos（θ−４／３π）｝従つて各位相にある各シリンダの容積の和をＶ
とすれば、Ｖ＝V₁＋V₂＋V₃ ＝πd²／４R₀tanα〔３−｛cosθ＋cos（θ−２／３π
）＋ cos（θ−４／３π）｝〕cos（θ−２／３π）＋cos（
θ− ４／３π）＝πd²／４3R₀tanα は一定値となる。この関係は３シリンダに限らず
円周上等間隔に円周方向に並列された複数のシリ
ンダにおいて同等に成立する。

このように３つのシリンダ室２′ａの容積は常
に一定であるので、各シリンダ室２′ａと吐出室
１６′とから成る空間内にある冷媒は、各ピスト
ン３の往復動による各シリンダ室２′ａの容積変
化により、全開して抵抗のない各吐出ポート１
８′及び吐出室１６′を通じて各シリンダ室２′ａ
相互間を自由に往復流動するだけである。従つ
て、後側の各シリンダ室２′ａ内では冷媒の圧縮
は行なわれず、該各シリンダ室２′ａは休止状態
となる。

このように、前側の各シリンダ室２ａのみが稼
動状態となることによつて、圧縮機１は半容量運
転される。

この半容量運転時において、上記冷媒の往復流
動により後側の吐出室１６′内の冷媒がやや高温、
高圧になる場合があるが、この高圧の冷媒が後側
の吸入室15′内に漏れたとしても、上述したよう
に第２電磁弁３８の閉弁により後側の吸入口２
２′と前側の吸入口２２との連通が断たれており
且つ圧縮機１内において前後の吸入室１５，１
５′の連通が常に断たれているので、やや高温、
高圧の冷媒が後側の吸入室１５′から前側の吸入
室１５内に流入したりしない。従つて、上記半容
量運転時における冷媒循環量は、全容量運転時の
略50％となり、上記従来例に比して消費電力の損
失が小さい。即ち、半容量運転における消費電力
は、全容量運転時の略50％となる。

また、吐出弁２０′は、駆動軸４の軸方向に略
直交する面内で第１位置と第２位置との間で回動
可能な回転弁体２０′ａから成るので、吐出弁が
軸方向に変位可能な上記従来例に比して吐出弁２
０′のための軸方向スペースが小さくてすみ、こ
れによつて圧縮機１を軸方向において小型化でき
る。

尚、実施例では、片側３シリンダの斜板式圧縮
機を例示して説明したが、本発明はこれに限るも
のではなく、例えば片側５シリンダの斜板式圧縮
機であつてもよい。また、半容量運転時に休止状
態にするのは前側のシリンダ室であつてもよく、
また吐出弁の開放手段は手動でも差支えないが本
実施例の如く、圧縮機の吐出流体により作動され
るロータリピストンと、電子コントロールユニツ
トの出力信号で制御される電磁切換弁との組合せ
によればエンジンの回転数、あるいは冷房負荷に
より自動的に圧縮機をステツプ制御することがで
きる。

以上詳細に説明したように本発明に係る多シリ
ンダ式の可変容量圧縮機に依れば、ピストンの往
復動により、吸入室からの冷媒の吸入、冷媒の圧
縮及び吐出室への冷媒の吐出を行うシリンダ室を
両側に同数ずつ対応する位置に有すると共に、前
記吸入室及び吐出室を両側に夫々有し、該両側の
吸入室は圧縮機内で連通が断たれており、且つ一
側にある各シリンダ室と吐出室とを夫々連通する
吐出ポートの少なくとも１つに、該吐出ポートを
閉塞して全容量運転を行う第１位置と該吐出ポー
トを全開して小容量運転を行う第２位置の間で変
位可能な吐出弁を備えた多シリンダ式の可変容量
圧縮機において、前記一側の吐出室と冷房回路の
高圧側及び前記一側の吸入室と冷房回路の低圧側
を、前記全容量運転時に夫々連通させ且つ前記小
容量運転時に夫々遮断する第１及び第２開閉弁が
設けてあり、且つ、前記吐出弁を、圧縮機駆動軸
の軸方向に略直交する面内で前記第１位置と第２
位置の間で回動可能な回転弁体をした構成によ
り、前記吐出弁が第２位置にあつて、一側の各吐
出ポートが全開した状態では、全開した各吐出ポ
ートを介して連通する一側の各シリンダ室と吐出
室とから成る空間が第１及び第２開閉弁の閉弁に
より独立し且つピストンの往復動により変化する
一側の各シリンダ室の容積の和は常に一定である
ので、一側の各シリンダ室内では冷媒の圧縮は行
なわれず、該各シリンダ室は休止状態となつて圧
縮機は小容量運転される。このとき、一側の吐出
室内のやや高圧の冷媒が一側の吸入室内に漏れた
としても、該吸入室と冷房回路の低圧側との連通
が第２開閉弁により断たれ且つ圧縮機内において
両側の吸入室は連通が断たれているので、やや高
温の冷媒が一側の吸入室から他側の吸入室内に流
入したりしない。従つて、小容量運転時に冷媒循
環量が必要以上に増大するのを防止できると共に
吐出温度、圧力が必要以上に上昇するのを防止で
き、これによつて小容量運転時における消費動力
の損失を小さくすることができる。

また、前記吐出弁は、圧縮機駆動軸の軸方向に
略直交する面内で、回動可能な回転弁体であるの
で、回転弁体の為の軸方向スペースが小さくてす
み、これによつて圧縮機を軸方向において小型化
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係る可変容量斜板
式圧縮機の縦断面図、第２図は第１図の−線
に沿う断面図、第３図は同圧縮機の端面図、第４
図は同圧縮機の制御回路を示すブロツク図であ
る。１…圧縮機、２ａ，２′ａ…シリンダ室、４…
駆動軸、１５，１５′…吸入室、１６，１６′…吐
出室、１８，１８′…吐出ポート、２０，２０′…
吐出弁、２０′ａ…回転弁体、３８…第２電磁開
閉弁（第２開閉弁）、３９…第１電磁開閉弁（第
１開閉弁）。

Claims

【特許請求の範囲】

１ピストンの往復動により、吸入室からの冷媒
の吸入、冷媒の圧縮及び吐出室への冷媒の吐出を
行うシリンダ室を両側に同数ずつ対応する位置に
有すると共に、前記吸入室及び吐出室を両側に
夫々有し、該両側の吸入室は圧縮機内で連通が断
たれており、且つ一側にある各シリンダ室と吐出
室とを夫々連通する吐出ポートの少なくとも１つ
に、該吐出ポートを閉塞して全容量運転を行う第
１位置と該吐出ポートを全開して小容量運転を行
う第２位置の間で変位可能な吐出弁を備えた多シ
リンダ式の可変容量圧縮機において、前記一側の
吐出室と冷房回路の高圧側及び前記一側の吸入室
と冷房回路の低圧側を、前記全容量運転時に夫々
連通させ且つ前記小容量運転時に夫々遮断する第
１及び第２開閉弁が設けてあり、且つ、前記吐出
弁を、圧縮機駆動軸の軸方向に略直交する面内で
前記第１位置と第２位置の間で回動可能な回転弁
体をしたことを特徴とする多シリンダ式の可変容
量圧縮機。