JPH0219665A - 可変容量型斜板式圧縮機 - 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］ 本発明は両頭ピストンを備えた可変容量型斜板式圧縮機
に関するものである。

［従来の技術］ 特開昭５８−１６２７８２号公報に開示されている両頭
ピストン式圧縮機では斜板が回転軸と一体的に回転可能
かつ前後にｉ工勤可能に支持されており、この斜板の傾
角が冷房負荷を反映する吸入圧情報に基づいて制御され
るようになっている。

゛しかしながら、斜板の揺動中心が回転軸上の固定位置
に設定されているため、両頭ピストンの圧縮行程上死点
が前後側圧縮室のいずれにおいても斜板傾角に応じて変
動し、斜板仰角が零個に近い小容量側の圧縮作用領域で
は実質的な圧縮及び吐出を行なうことができない。

本願出願人はこの欠点を改良した圧縮機を特願昭６２〜
２９８６３０号で出願している。この圧縮機における斜
板の揺動中心は両頭ピストンを収容するシリンダブロッ
クのシリンダボアと対応する回転軸の半径方向位置に設
定されており、これによす両頭ピストンの一例のシリン
ダボアにおける圧縮行程上死点が定位置に規定され、斜
板傾角が零個に近い小容量側の圧縮作用領域でも実質的
な圧縮及び吐出が行われる。

斜板傾角は吐出圧領域又は吸入圧領域に切換接続される
制御圧室の容積を変える摺動制御体及び斜板を介して前
後両シリン汐゛ボア内の圧力による斜板揺動力と制御圧
室内の圧力との対抗により制御されるようになっており
、摺動制御体は回転軸上に摺動可能に支持されている。

この圧力対抗により揺動する斜板が回転軸に付与する作
用力は斜板側のガイドピンを介して回転軸側のガイド孔
に受は止められ、ガイドピンとガイド孔とのガイド関係
により斜板仰角が制御されるようになっている。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、特願昭６２−２９８６３０号に開示され
るガイド孔では最大容量側での制御圧力の単調増大をも
たらすことができず、この領域では補正ばねを用いて制
御圧力の引き上げ方向への補正を行なう必要があり、回
転軸と摺動制御体との間に補正ばねを介在する構成が機
構の複雑化を招く。又、吐出圧と吸入圧との比、即ち圧
縮比が高い場合には補正ばねのばね力を大きくして制御
圧力を引き上げ補正しなければならず、圧縮比が低い場
合には補正を必要とされる斜板傾角範囲を前記補正ばね
の作用範囲内に全て包含することができない。しかも、
補正ばねのばね力を過大にすると低圧縮比の場合の制御
圧力がこの低圧縮比の場合の吐出圧を越えてしまい、制
御不能となる。

さらにこの種の圧縮機では斜板傾角が最小側で停止した
状態から運転開始した場合、斜板が最大傾角へ移行しに
クク、冷房作用を得るための応答性が悪いという不都合
がある。

本発明は、両頭ピストンを収容する一方のシリンダボア
における圧縮行程上死点を定位置とする可変容量型圧縮
機の容量可変制御性を向上することを目的とするもので
ある。

［課題を解決するための手段］ そのために本発明では、冷媒ガス圧縮により生じる斜板
揺動力と制御圧室内の圧力とを斜板及び摺動制御体を介
して対抗させ、この対抗により揺動される斜板側にはガ
イドピンを取り付けると共に、回転軸側には前記ガイド
ピンとガイド関係を持つガイド孔を設け、回転軸の軸線
方向への前記ガイドとンの変位位置を変数とするガイド
孔のガイド曲線として斜板傾角増大方向へのガイドピン
の変位に対して単調増大かつ途中で負から正へ変わる変
曲点を持ち、かつある圧縮比において吐出容量の変動に
対して線型的な制御圧変移をもたらす曲線とし、さらに
制御圧室内には斜板傾角増大方向へ摺動制御体を付勢す
るための補正ばねを介在すると共に、この補正ばねには
斜板の最小傾角付近でのみ作用するばね特性を設定した
。

［作用］ 回転軸に対する斜板の作用力は斜板側のガイドピンを介
して回転軸側のガイド孔に受は止められ、斜板傾角はガ
イド孔とガイドピンとのガイド関係で制御される。ガイ
ドピンはガイド曲線に沿って変位するが、斜板傾角増大
方向へのガイドピンの変位に対して単調増大かつ途中で
負から正へ変わる変曲点を持ち、かつある圧縮比におい
て吐出容量の変動に対して線型的な制御圧変移をもたら
す曲線をガイド曲線として採用することにより、摺動制
御体の可動範囲内で制御圧力は吸入圧と吐出圧との間に
抑えられ、しかも斜板傾角増大方向へのガイドピンの変
位に対して単調に増大する。さらに圧縮比によっては制
御不良が生じる最小容量側においても制御圧室内の補正
ばねの存在により制御圧が引き下げ補正され、運転停止
時には斜板が補正ばねにより最大傾角側へ移行保持され
る。

制御圧の引き下げ補正を行なう補正ばねは制御圧室内と
いう比較的余裕のある場所に収容されるため、機構の複
雑化及び圧縮機の大型化をもたらすことはない。

［実施例］ 以下、本発明を具体化した一実施例を図面に基づいて説
明する。

シリンダブロックｌの前後両端面にはフロントハウジン
グ２及びリヤハウジング３が接合固定されており、フロ
ントハウジング２及びシリンダブロック１には回転軸４
がフロント軸部４ａを介して回転可能に支持されている
。フロント軸部４ａの内端側にはリヤ軸部４ｂがベアリ
ング受は板８及び連結体５．６を介して連結固定されて
いると共に、連結体５，６にはガイド孔５ａ、５ａが形
成されており、ベアリング受は板８とシリンダブロック
１の内端面との間にはスラストベアリング２７が介在さ
れている。

リヤ軸部４ｂにはガイドブツシュフがスライド可能に嵌
合されており、ガイドブツシュ７の基端部の左右には軸
ピン？ａ（一方のみ図示）が突設されていると共に、軸
ビン７ａには斜板９が回動可能に支持されている。斜板
９の前面にはブリッジ９ａが形成されていると共に、そ
の中間部にはガイドピン９ｂが両側方へ突出するように
嵌着されており、ガイドピン９ｂの両端部には回転子９
ｃが取付けられている。ブリッジ９ａは両連結体５．６
間に挟入されていると共に、両回転子９ｃが連結体５，
６のガイド孔５ａ、６ａに嵌入されており、これにより
斜板９が斜板室ｌａ内で回転軸４と共に回転する。

回転軸４、斜板９及びガイドブツシュ７は、ガイドピン
９ｂとガイド孔５ａ、６ａとのガイド関係及び前後にス
ライド可能なガイドブツシュ７に対する斜板９の回動可
能関係をもって互いに連結しており、これにより斜板９
がガイドブツシュ７のスライドに伴って揺動可能であり
、この揺動中心Ｃが斜板９の周縁側に設定されている。

斜板９の回転軌跡上にて対応形成されたフロント側シリ
ンダポア１ｂ及びリヤ側シリンダボアｌｃ内には両頭ピ
ストン１０が収容されていると共に、これら複数の両頭
ピストンｌＯと斜板９とはシュー１１．１２を介して係
合しており、両頭ピストン１０が斜板９の回転に伴って
前後に往復動する。

シリンダブロック１と前後両ハウジング２．３との間に
は区画プレート１３．１４及び弁形成プレー）１５．１
６が介在されており、前後両ハウジング２．３内には吸
入室１７．１８及び吐出室１９．２０が区画形成されて
いる。外部冷媒ガス回路を構成する吸入管路２１内の冷
媒ガスは両頭ピストン１０の往復動に伴って入口２２か
ら斜板室１ａへ入り、フロント側吸入通路１ｄ及びリヤ
側吸入通路１ｅ、フロント側吸入室１７及びリヤ側吸入
室１８、吸入弁１５ａ、１６ａにより開閉される吸入ボ
ート１３ａ、１４ａを経てフロント側圧縮室ｐｒ及びリ
ヤ側圧縮室Ｐｒへ吸入されて圧縮作用を受ける。そして
、両圧縮室Ｐｆ、Ｐｒから吐出弁２８．２９により開閉
される吐出ボート１３ｂ、１４ｂを経て両畦出室１９．
２０へ吐出された冷媒ガスは吐出通路１ｆへ流出すると
共に、吐出通路１ｒを経て出口２３から排出される。

斜板９の揺動中心Ｃは斜板９の周縁側に設定されている
と共に、リヤ側シリンダボア１ｃ寄りに設定されており
、これによりフロント側圧縮室Ｐｆにおける両頭ピスト
ン１０の圧縮行程上死点は斜板９の傾角に応じて変動す
るが、リヤ側圧縮室Ｐｒにおける両頭ピストン１０の圧
縮行程上死点が第１．４図に示す定位置に規定される。

従って、フロント側圧縮室Ｐｆでは斜板傾角が小さい場
合には実質的な吸入及び吐出を伴わない圧縮及び膨脹が
行われるだけであるが、圧縮行程上死点一定のリヤ側圧
縮室Ｐ「では斜板９の傾角に関わりなく吸入及び吐出を
伴う実質的な圧縮が行われる。

リヤ側吸入室１８内にはスプール形状の摺動制御体２４
が前後方向へスライド可能に嵌入されており、そのフラ
ンジ部２４ａによりリヤ側吸入室ｌ８の一部が制御圧室
１８ａに区画形成されていると共に、筒部２４ｂがスラ
ストベアリング２５及びラジアルベアリング２６を介し
てガイドブツシュ７に相対回転可能に支持されている。

これにより制御圧室１８ａ内の圧力が摺動制御体２４、
ガイドブツシュ７及び斜板９を介してフロント側圧縮室
Ｐｆ内の圧力及びリヤ側圧縮室Ｐｒ内の圧力により生じ
る斜板揺動力に対抗する。

制御圧室１８ａ、吐出圧領域のリヤ側吐出室２０、吸入
圧領域の斜板室１ａ及び吸入管路２１は図示しない容量
制御弁機構に接続されており、摺動制御体２４の前後の
変位が吸入管路２１内の吸入圧の変動により制御される
ようになっている。

即ち、吸入管路２１内の吸入圧に基づく容量制御弁機構
内の弁体の開閉により制御圧室１８ａが吐出圧相当の高
圧又は吸入圧相当の低圧に切換制御され、斜板９が第１
図に示す傾角最大位置と第５図に示す傾角最小位置とに
揺動切換配置される。

制御圧室１８ａ内において摺動制御体２４とリヤハウジ
ング３との間には補正ばね３０が介在されており、第３
図に示すように摺動制御体２４が左側の鎖線位置に来た
ときに補正ばね３０に゛接し、この位置から斜板傾角が
減少すると補正ばね３０のばね作用が摺動制御体２４に
対して働く。

斜板９の揺動は回転軸４　（ｔｉｌｌのガイド孔５ａ　
、　６ａと斜板９側の回転子９Ｃとの保合を介して案内
され、この案内作用をもたらすガイド孔５ａ、６ａは回
転軸４の軸線ｌに対して斜交している。ガイドピン９ｂ
の変位曲線、即ちガイド孔５ａ、６ａのガイド曲線Ｓは
第４図に示すようにガイドピン９ｂの変位位置Ｘを変数
として変位位置ＸＱに変曲点９（ｌを持ち、０≦Ｘ＜Ｘ
Ｑはガイド曲線Ｓの接線の傾きαが変数Ｘの増大につれ
て減少する負の単調増大区間、ＸＯ＜Ｘ≦ｘ１は傾きα
が変数Ｘの増大につれて増大する正の単調増大区間とな
る。ガイド′ビン９ｂの変位値Ｉ　Ｘ　１は第４図に実
線で示す軸ビン７ａの位置、即ち斜板傾角βが最大の場
合に対応し、吐出容量が最大となる。ガイドピン９ｂの
変位位置ｘ＝０は右側の鎖線で示す軸ビン７ａの位置、
即ち斜板傾角βが最小の場合に対応し、吐出容量が最小
となる。

第７図に示すグラフの横軸２は摺動制御体２４の変位位
置を表し、縦軸Ｐは制御圧室１８ａ内の制御圧を表す。

第６図に示すグラフの横軸■は吐出容量を表し、Ｖｍａ
ｘは最大吐出容量、Ｖｍｉｎは最小吐出容量を表す。第
６図に実線で示ず直線Ｄ２はガイド曲線Ｓを導くための
基礎となる直線であり、最小吐出容量Ｖ　ｍｉｎに対応
する最小制御圧ｐ　２　ｗｉｎは吸入圧Ｐｓ以上、最大
吐出容量Ｖｎ＋ａｘに対応する最大制御圧Ｐ　２　ｎ＋
ａｘは吐出圧Ｐｄ２以下に設定されている。

制御圧Ｐは次式（１）で表される。

Ｐ＝　　（Ｍ　・ｓｆｎ　　ｃｘ／Ｌ−ΣＦｊ）／Ａ＋
Ｐｓ・　・　・　（１） 但し、Ｆｊ　は各圧縮室Ｐｆ、Ｐｒにおける冷媒ガス圧
、Ｍは各圧縮室Ｐｒ、Ｐｒにおける冷媒ガス圧Ｆｊによ
り生じるモーメント、Ｌは第３図に示す距離、Ａは各圧
縮室ＰｆτＰｒにおける受圧面積を表す。

吐出容量■は摺動制御体２４の変位２と１対１に対応し
、次式（２）で表される。

■＝Ａ　・　２　ｚ　＋■ｍｉｎ　　　　　　　・　・
　・　（２）即ち、吐出容１ｖの関数である制御圧Ｐは
摺動制御体２４の変位２と１対１に対応し、制御圧Ｉ）
を吐出容量■で微分すれば次式（３）で表される。

ｄＰ／ｄＶ＝ｄＰ／ｄｚ−ｄｚ／ｄＶ −ｄＰ／ｄｚ　　・　１／２Ａ ＝　（Ｐ　ｍａｘ−Ｐ　ｗｉｎ）バＶ　ｌｌ１ａｘ−Ｖ
　ｗｉｎ）・　・　・　（３） 又、ガイド曲線Ｓ　（ｘ）と変位２とは次式（４）％式
％ 但し、Ｌｏはガイドピン９ｂと軸ピン７ａとの距ＡＩ（
一定）、Ｌｌは摺動制御体２４の変位２−０のときの輔
ピン７ａとガイドピン９ｂとの回転軸線β上における距
離である。

式（４）を変位Ｘで微分すれば次式（５）となる。

２（ｘ）Ｌ　１−ｚ）（１−ｄｚ／ｄｘ　）＋２３−ｄ
Ｓ／ｄｘ＝２（ｘ＋Ｌ１−ｚ）（１−ｄｚ／ｄｘ　）＋
２　Ｓα−〇　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　・　・　・　（５）さらに、第３図に示す距離りはガ
イド曲線５（ｘ）により定まる直線１１．１２によって
特定され、変位２及び傾きαの関数となるガイド曲線Ｓ
で特定される距離しは変位２及び傾きαの関数である。

なお、直線βｌはガイド溝５ａ、６ａからのガイドピン
９ｂに対する反力の方向線を表わし、この反力は第３図
の矢印Ｐ方向である。従って、ガイド曲線Ｓは、制御圧
Ｐを表す式（１）、変位２で微分した制御圧Ｐの傾きを
表す式（３）、変位２と変位Ｘとの関係を表す式（４）
、及び変位Ｚと変位Ｘと傾きαとの関係を表す弐（５）
から求められ、基礎直線Ｄ２を設定することによりガイ
ド曲線Ｓが前記のような変曲点ＳＱを持つ単調増大曲線
として設定される。

第６図に実線で示す曲線Ｄ１．Ｄ３．Ｄ４は補正ばね３
０の作用を除いた場合の各吐出圧Ｐｄ、。

ｐｃｔ３．Ｐｄ４に対応する制御圧曲線を示し、各制御
圧曲線Ｄ１．Ｄ３．Ｄ４は吸入圧Ｐｓ以上かつ各吐出圧
Ｐａｌ、Ｐｄ３．Ｐｄ４以下となる。

直線り、は補正ばね３０のばね特性を表す。このばね特
性を有する補正ばね３０のばね作用を各曲線Ｄｌ、Ｄ３
．Ｄ４及び基礎直線Ｄ２に付加すると、各曲線ＤＩ、Ｄ
３．Ｄ４及び基礎直線Ｄ２が最小容量側で鎖線で示すよ
うに補正される。

直線りを基礎に設定されたガイド曲線Ｓは第７図に示す
ように各吐出圧Ｐｄ１．Ｐｄ２．Ｐｄ３゜Ｐｄ４に対し
て実線で示す制御圧曲線Ｃ１，Ｃ２゜Ｃ３，Ｃ４をもた
らす。実線で示す制御圧曲線Ｃ２は最小容量側でも制御
可能な単調増大曲線であるが、他の制御圧油′ｆ／Ａｃ
ｔ　、Ｃ３、Ｃ４は最小容量側で単調減少、最大容量側
で単調増大とる曲線であり、最小容量側に制御不能領域
を持つ。しかしながら、補正ばね３０のばね特性り、に
より各制御圧曲線Ｃ，，ｃ、、、Ｃ３，Ｃ４が最小容量
側で鎖線で示すように補正され、補正された各制御圧曲
線ｃ、、ｃ２．ｃ３．ｃ４はいずれも単調増大曲線かつ
吸入圧Ｐｓ以上となる。従って、吐出圧の変動、換言す
れば圧縮比の変動及び摺動制御体２４の変位位置２＝０
から最大変位位置ｚ　ｍａｘにわたる全ての領域で斜板
９の円滑な傾動動作を得ることができる。

又、制御Ｂ圧を引き下げ補正する補正ばね３０が比較的
余裕のある制御圧室１８ａ内に介在されることから機構
の複雑化及び圧縮機の大型化がもたらされることもなく
、しかもこの補正ばね３０の存在により運転停止時の斜
板９の傾角が最大傾角側に保持され、運転開始後に斜板
９が最大傾角へ速やかに移行する。

本発明は勿論前記実施例にのみ限定されるものではなく
、例えば摺動制御体２４の変位２の増大に対して単調増
大する制御圧曲線を得るには基礎直線りに近い円弧曲線
、楕円弧曲線等の滑らかな曲線の採用も可能であり、前
記実施例と略同様のガイド曲線が得られる。

［発明の効果］ 以上詳述したように本発明は、回転軸の軸線方向へのガ
イドピンの変位位置を変数とするガイド孔のガイド曲線
として斜板傾角増大方向へのガイドピンの変位に対して
単調増大かつ途中で負から正へ変わる変曲点を持ち、か
つある圧縮比において吐出容量の変動に対して線型的な
制御圧変移をもたらす曲線とし、さらに最小容量側での
制御圧を引き下げ補正するためのばねを制御圧室内に介
在したので、機構の複雑化及び制御不能領域発生をもた
らすことなく斜板の最小傾角から最大傾角にわたる全領
域での容量可変制御性を向上し得るという優れた効果を
奏する。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明を具体化した一実施例を示し、第１図は圧
縮機の側断面図、第２図は第１図のＡＡ線断面図、第３
図は要部破断側面図、第４図はガイド曲線を説明するた
めのグラフ、第５図は斜仮傾角最小状態を示す側断面図
、第６図は吐出容量と制御圧との関係を示すグラフ、第
７図は摺動制御体の変位と制御圧との関係を示すグラフ
である。 シリンダブロック１、回転軸４、ガイド孔５ａ６　ａ　
、斜板９、ガイドピン９ｂ、回転子９ｃ、制御圧室１８
ａ１摺動制御体２４、補正ばね３０、ガイド曲線Ｓ、変
曲点ｓＱ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １．両頭ピストンを往復動可能に収容するシリンダブロ
   ック内に回転軸を回転可能に収容支持すると共に、この
   回転軸には両頭ピストンを往復駆動する斜板を相対回転
   不能かつその周縁側を中心として前後に揺動可能に支持
   し、この揺動中心位置をリヤ側シリンダボア寄りに設定
   すると共に、回転軸の回転に伴う揺動中心の回転領域上
   に前記両頭ピストンの往復動領域を設定し、リヤ側シリ
   ンダボアにおける圧縮行程上死点を定位置とした斜板式
   圧縮機において、吐出圧相当又は吸入圧相当の圧力に切
   換えられる容量制御用の制御圧室の容積を変える摺動制
   御体を前記回転軸に摺動可能に支持し、冷媒ガス圧縮に
   より生じる斜板揺動力と制御圧室内の圧力とを斜板及び
   摺動制御体を介して対抗させ、この対抗により揺動され
   る斜板側にはガイドピンを取り付けると共に、回転軸側
   には前記ガイドピンとガイド関係を持つガイド孔を設け
   、回転軸の軸線方向への前記ガイドピンの変位位置を変
   数とするガイド孔のガイド曲線として斜板傾角増大方向
   へのガイドピンの変位に対して単調増大かつ途中で負か
   ら正へ変わる変曲点を持ち、かつある圧縮比において吐
   出容量の変動に対して線型的な制御圧変移をもたらす曲
   線とし、さらに制御圧室内には斜板傾角増大方向へ摺動
   制御体を付勢するための補正ばねを介在すると共に、こ
   の補正ばねには斜板の最小傾角付近でのみ作用するばね
   特性を設定した可変容量型斜板式圧縮機。