JPH025772A - 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の容量制御に関するものであり、
例えば自動車用空調装置用の冷媒圧縮機として使用して
有効である。

〔発明の背景〕

本発明者らは、先に、両頭ピストンを採用した斜板式圧
縮機において、ピストンの両側において、−様にデッド
ボリュームが増加することを防ぎつつ、斜板の角度を変
化させて、連続容量制御を行う可変容量圧縮機を提案し
た。

この斜板型圧縮機は、シャフトにより回転駆動される斜
板はスプールが軸方向へ移動するにつれ、その傾きが減
少し、ピストンのストロークを可変するという構成を採
用した。更に、斜板の中心を球面軸受とし、この軸受も
スプールに同期して変位するという構成とした。そのた
め、一方の作動室ではデッドボリュームの大幅な増加が
あるものの、他方の作動室ではデッドボリュームの大幅
な増加を伴うことなく徐々に容量を低下させることとな
る。従って、スプールの変位に応じて圧縮機の容量を連
続的に制御できる。

しかし、この斜板型圧縮機では、ピストンのストローク
減少量が小さい状態において、換言すれば圧縮機の吐出
容量が最大吐出容量から多少減少した状態において、ピ
ストンの両端に形成された作動室のうち、一方の作動室
に発生するデッドスペースの影響により、スプールが良
好に変位しない場合があった。そのため、スプールの変
位を補助する補助荷重手段を設け、スプールの変位がこ
のような状態であっても良好に制御可能とした。

しかしながら、前記補助手段には非常に大きなバネ定数
のバネを必要とし、バネの設計が応力的に困難となる場
合があった。また、低圧縮比の場合には、バネの力が大
きすぎるため、圧縮機の容量を最大にするのに必要な制
御圧室の圧力が、圧縮機の吐出圧力を越えてしまい、最
大容量に到達不可能になる場合があった。

〔発明が解決しようとする課題〕

本発明は、上記欠点に鑑み案出されたものであり、特別
な補助手段を用いることなく、圧縮機の容量を最小容量
から最大容量まで良好に制御することを目的とする。

〔構成及び作動〕

上記目的を達成する為、本発明の圧縮機では、斜板をシ
ャフトに揺動可能に連結するのに際し、斜板、シャフト
の一方に係合長溝を設け、他方に停止したピンをこの係
合長溝内に挿入するという構成を採用する。特に、本発
明ではこの係合長溝の形状を圧縮機の中間吐出容量に対
応する位置に変曲点を持つ非直線形状とするという構成
を採用する。更に、本発明では、係合長溝の形状を圧縮
機の吐出容量が大容量となる部位で法線とシャフト軸線
間との傾きが減少するような構成とする。

上記構成を採用することにより、本発明では圧縮機の容
量が大容量となる部位、および小容量となる部位付近で
、必要制御圧力が増加し良好な制御特性を得ることがで
きる。

〔発明の効果〕

本発明の圧縮機では、斜板を傾斜させるモーメントに起
因するスラスト力が、スプールの駆動力とつりあってス
プールを変位させることにより、ピストンの往復ストロ
ークを制御する。そのため、本発明の圧縮機では、スト
ロークに加わる制御圧力を制御することで、圧縮機の吐
出容量が連続的に制御される。特に、本発明の圧縮機で
は係合溝の形状を特定の形状としたため、一方の作動室
のデッドスペースの発生・増大に伴う斜板傾斜モーメン
トの変化を抑制することができる。それゆえ、スプール
の制御圧力調整により、圧縮機の吐出容量を確実に可変
させることができるという優れた効果を有する。

〔実施例〕

以下、本発明を適用する圧縮機の構造と作動を図に基づ
いて述べる。第１図は可変容量式斜板型圧縮機の縦断面
図である。アルミニウム合金製のフロントハウジング４
、フロントサイドプレート８、吸入弁９、フロントシリ
ンダブロック５、リアシリンダブロック６、吸入弁１２
、リアサイドプレート１１及びリアハウジング１３はス
ルーボルト１６によって一体的に固定された圧縮機の外
殻を成している。シリンダブロック５．６には第２図に
示すようにシリンダ６４（６４１〜６４５）が夫々５ケ
所、各シリンダ６４が互いに平行になるように形成され
ている。図示しない自動車走行用エンジンの駆動力を受
けて回転するシャフト１はベアリング３を介してシリン
ダブロック５に回転自在に軸支されている。また、シャ
フトｌに加わるスラスト力（図中左方向へ働く力）はス
ラスト軸受１５を介してフロントシリンダブロック５で
受けられている。

シャツ＋−ｉの後端はスライド部４０に挿入され、また
、スライド部４０はベアリング１４を介してスプール３
０に回転自在に軸支されている。スラスト部４０に働く
スラスト力（図中右方向へ働（力）はスラスト軸受１１
６を介してスプール３゜ノ係止肩エフで受けられている
。スプール３ｏはリアシリンダブロック６の円筒部６５
及びリアハウジング１３の円筒部１３５内に軸方向摺動
可能に配されている。

斜板１０の中央部には球面部１０７が形成され、この球
面部１０７にはリアシャフト４０の端部に固定された球
支持部４０５が配され、斜板１ｏは揺動可能な状態で球
面支持部４０５に支持されている。

斜板１０のフロント側面にはスリット１０５が形成され
ており、シャフト１の斜板１０側端面には平板部１６５
が形成されている。そして、平板部１６５がスリット１
０５内壁に面接触するようにして配されることにより、
シャフト１に与えられた回転駆動力を斜板１０に伝える
ものである。

また、斜板１０両面側にはシュー１８及びシュー１９が
摺動自在に配設されている。一方、フロントシリンダブ
ロック５のシリンダ６４及びリアシリンダブロック６の
シリンダ６４内にはピストン７が摺動可能に配されてい
る。上述のようにシュー１８及び１９は斜板１０に対し
、摺動自在に取り付けられている。またシュー１８及び
１９はピストン７の内面に対し、回転可能に係合してい
る。従って、斜板１０の回転を伴う揺動運動は、このシ
ュー１８及び１９を開始ピストンに往復運動として伝達
される。尚、シュー１８．１９は斜板１０上に組み付け
られた状態で、外面が同一球面上にくるように形成され
ている。

前記シャフト１の平板部１６５には長溝１６６が設けら
れており、また、斜板ｌＯのスリット１０５にはピン通
し孔が形成されている。そして、シャフト１の平板部１
６５は斜板１０のスリット１０５に配された後、ピン８
０及びベアリング９０９によりスリット１０５のピン通
し孔とシャフト１の長溝１６６とに係止される。この長
溝１６６内のピン８０の位置により斜板の傾きが変わる
のであるが、傾きが変わると共に斜板中心（球面部１０
７０球面支持部４０５）の位置も変化する。

図中符号２１は軸封装置であり、シャフト１を伝って冷
媒ガスや潤滑オイルが外部へ洩れるのを防いでいる。図
中符号２４は作動室５０．６０に開口し、吐出室９０．
９３と連通ずる吐出口であり、この吐出口２４は、吐出
弁２２によって開閉される。

図中符号２５は作動室５０．６０と吸入室７２゜７４と
を連通ずる吸入口で、吸入弁９及び吸入弁１２によって
開閉される。

図中符号４００は制御圧空間２００内圧力を制御するた
めの制御弁であり、制御弁４００の一方は低圧導入通路
９７によりリア側の吸入空間７４と結ばれている。また
、他方は絞り及び高圧導入通路９６を介して吐出空間９
３と結ばれると共に、制御圧通路９８を介して制御圧室
２００と結ばれている。

第１図中フロント側の吐出空間９０は、シリンダブロッ
ク５に形成された吐出通路により吐出ポートに導かれ、
又、リア側の吐出空間９３はシリンダブロンクロに形成
された吐出通路により吐出ポートに導かれている。再吐
出ボートは外部配管により連結されるため、吐出空間９
０と吐出空間９３内圧力は同一圧力である。またフロン
ト側の吸入空間７２は吸入通路７１によりハウジング中
央部に形成された吸入空間７０に導かれ、同様にリア側
の吸入空間７４も吸入通路７３により吸入空間７０に導
かれている。

上記構成よりなる圧縮機の作動について述べる。

図示しない電磁クラッチが接続され、シャフト１が回転
を開始すると、シャフト１の回転は斜板１０を介してピ
ストン７を往復駆動することになる。

このピストン７の往復移動に伴い作動室５０．６０内で
冷媒の吸入、圧縮、吐出が行われることになる。

ただこの場合、リア側の作動室６０とフロント側の作動
室５０との圧力差に基づく力がピストン７及びシュー１
８．、９を介して斜板１０に加わることになる。特に斜
板ｌＯは球面支持部４０５によって陽動自在に支持され
ており、かつスリット１０５と平板部１６５との嵌合に
よりシャフト１の回転力を受けるようになっているため
、ピストン７に加わる力が斜板１０の傾斜角を減少させ
る方向にモーメントとして作動することになる。

すなわち、制御弁４００が制御圧室２００に吸入圧を導
入する状態では、第３図に示すように球面支持部４０５
及びスプール３０が図中右方向に変位する。その結果、
斜板ＩＯはその傾斜角を小さくする。ただ、斜板１０は
シャフト１の長溝１６６にピン８０によって規制されて
いるため、斜板１０は傾きを減少すると共に、斜板１０
の中心にある球部４０５に対し図中右方向に力を与え、
球部４０５を右方向へ移動させる。球面支持部４０５を
介してリアシャフト４０に働く図中右方向の力はスラス
ト軸受１６を介してスプール３０に伝えられ、スプール
３０はリアハウジング１３の底部に当たるまで移動する
。この状態が第３図の状態で圧縮機の吐出容量が最小と
なる。

そして、図示されない吸入ポート（冷凍サイクルの蒸発
器につながる）より吸入される冷媒ガスは、中央部の吸
入空間７０へ入り、次いで吸入通路７３を通り、リア側
の吸入室７４へ入る。その後、ピストン７の吸入行程に
おいて、吸入弁１２を介して吸入口２５より作動室６０
内へ吸入される。吸入された冷媒ガスは圧縮行程で圧縮
され、所定圧まで圧縮されれば吐出口２４より吐出弁２
２を押し開いて吐出室９３へ吐出される。高圧の冷媒ガ
スは吐出通路を通り、吐出ポートより冷凍サイクルの図
示しない凝縮器に吐出される。

この際、フロント側の第１の作動室５０はデッドボリュ
ームが大きいため、リア側の第２作動室６０よりも圧縮
比が小さく、第１作動室５０内の冷媒ガスの圧力が吐出
空間９０内圧力（リア側第２作動室６０の吐出圧力が導
かれている）よりも低く、フロント側第１作動室５０で
の冷媒ガスの吸入、吐出作用は行われない。

一方、冷凍サイクルより要求される圧縮機の能力が高い
場合には、制御弁により制御圧室２００に高圧ガスが導
入される。従って制御圧室２００内の圧力は上昇してく
る。

そのため、スプール３０に対し、圧力差により第１図中
左方向へ働く力（制御圧室２００）と吸入空間７４との
圧力差による）は圧縮機の回転に伴い次第に上昇する。

そして、この力が前述した球面支持部４０５を図中右方
向へ押す力に打ち勝つと、スプール３０は次第に図中左
方向へ移動し始める。そして、シャフトｌの長溝１６６
とピン８０の作用により斜板ＩＯはその回転中心（球面
支持部４０５）を図中左方向へ移動しつつその傾きを大
きくしていく。更に制御圧室２００内圧力が上がってい
くと、スプール３０はその肩部３゜５がリアサイドプレ
ート１１に当たるまで図中左方向へ移動し、最大容量状
態を実現する。これが第４図の状態である。第４図の状
態では、図示されない吸入ボートより吸入される冷媒ガ
スは中央の吸入空間７０に入り、吸入通路７１及び７３
を通ってそれぞれ吸入室７２及び７４へ流入する。

そして、吸入行程では吸入口２５より吸入弁９及び１２
を介して、それぞれ作動室５０及び６０へ入り、次いで
ピストン７の変位と共に圧縮され、吐出口２４より吐出
弁２２を介して、それぞれ吐出空間９０及び９３へ入り
、吐出通路を通り吐出ボートより吐出され、外部配管で
合流するものである。この状態では作動室５０及び作動
室６０は共に冷媒ガスの吸入、吐出作用を行っている。

第５図中実＆ＦＩ　ａは本例の可変容量式斜板型圧縮機
のビストンストロークと圧縮機容量との関係を表す図で
ある。本例による容量制御方式は、斜板１０の（頃きを
変えることにより、ピストン７のストロークを変えると
共に斜板ＩＯの中心位置をも変えるため、リア側第２作
動室６０ではビストンストロークの減少によるデッドボ
リュームの増加は殆どない。そのため、−点ｆＡａｂに
示すように、ビストンストロークに応じて吐出容量は漸
減する。

逆にフロント側第１作動室５０ではビストンストローク
の減少につれてデッドボリュームが増大するものであり
、デッドボリュームの増加により圧縮比が低下し、吐出
容量は第５図中破線Ｃで示すように急激に減少する。そ
して、フロント側作動室５０での最高圧力（吐出圧力）
が作動室６０での吐出圧力よりも低くなった時点（第５
図中ｄ点）でフロント側作動室５０の吸入、吐出作用が
行われなくなり、リア側作動室６０だけで冷媒ガスの吸
入、圧縮、吐出作用が行われる。

このように、圧縮機容量は制御圧室の圧力を変化させる
ことにより、スプールの変位量を変えて可変制御される
。しかしながら、本発明者等の検討によれば、係合長溝
１６６の形状を、リア側の作動室６０において、ピスト
ン７の上死点が一定となるような形状としたのでは、こ
のスプール３Ｏの変位を適宜な位置に保つことが困難な
場合が認められた。

第６図に示すようにスプール３０に加わる背圧を順次高
めていけば、スプール背圧が所定圧Ｆ２までの間は図中
実線ＸＹで示すようにその背圧の増加につれてスプール
が変位する。なお、第６図中、横軸はスプール３０の変
位を示すものであるが、このスプールの変位値は、斜Ｆ
ｉ、１０の傾斜角変位量に対応し、さらにはピストン７
の往復ストロークに対応する。

第６図に示すように、スプール３０の背圧を所定値Ｆ２
以上に増加させた場合には、そのストロークが連続的に
変位するのではなく、ただちに最大ストロークまで増大
してしまうことが確かめられた（実線ＹＺ）。すなわち
、所定値Ｆ２以上にスプール３０背圧が高い場合には、
その符号は常にスプール３０のストロークが最大となっ
た位置に保持されることなる。

逆にスプール３０の背圧を減少させる場合には最大背圧
荷重Ｆ、から所定荷重Ｆ２まで減少させ、さらにそれよ
り小さな荷重Ｆ、まで減少させてもスプール３０はその
変位が最大変位の位置に保持されたままである（実線Ｚ
Ｋ）。そして、低圧側の所定値Ｆ１よりスプール３０背
圧が低くなるとスプール３０は象、激に一定変位量変位
してしまう（実ｖＡＫＬで示す）。

すなわち、第５図に示すようにスプール３０の背圧を連
続的に制御させようとしても、実際のスプール３０の変
位は、スプール３０の最大変位位置付近において正確に
保持制御することが困難であった。

この原因につき、本発明者らが検討したところ、スプー
ル３０の各ストロークにおいて、スプール３０に加わる
シャフト１の軸方向力との関係が第６図破線のような傾
向になるためであることが認められた。すなわち、スプ
ール３０のストロークが最小の状態で、斜板１０の傾斜
角が最小で、かつピストン７の往復移動量が最小の状態
（第６図中０で示す）からスプール３０のストロークを
増大させれば、そのストロークの増大につれどストン７
の往復移動量が増大し、それに応じてスプール３０を変
位させるに利用するスラスト力が大きくなる（第６図中
破１ａｏｙで示す）。しかしながら、スプール３０のス
トロークをそれ以上大きくしようとする場合には、スプ
ール３０の変位に要する力は逆に小さくなることが認め
られる（第６図中破線ＹＫで示す）。この破線ＹＫで示
す状態はピストン７の往復ストロークを最大量まで制御
する領域であり、換言すれば圧縮機の吐出容量が最大吐
出容量からやや減少した域における状態である。

すなわち、第６図に示すようにスプール３０のストロー
クとその移動に要するスラスト力との間には極大荷重Ｆ
　、（Ｙ点）が認められ、この掘大点Ｆ２に相とするピ
ストンのストロークがＰ２である。上述したようにスラ
スト力を所定値Ｆ２より大きくすると、ただちにスプー
ル３０は最大量まで前進しく第６図中Ｚ点）、その状態
はスプール３０を最大位置に保持するのに要するスラス
トカＦ、以下の値にスプール３０背圧が減少するまで持
続することになる。そして、スプール３０背圧がスラス
トカＦ＋以下となれば、スプール３０は第９図中に点か
らただちにＬ点まで変位することになる。このＬ点にお
けるスプール３０の変位がＰｌである。

そして、本発明者等の検討によれば、この第６図に示す
ような特性となるのは、斜板型圧縮機において、スプー
ル３０の変位が少ない状態で、第１作動室５０において
のみデッドボリュームが発生するためであることが認め
られた。以下この作動につき第７図を用いて説明する。

第７図はピストン７のストロークとｆｆ［ｆｆ１５０内
圧力との関係、換言すれば作動室５０内容積と作動室５
０内圧力との関係を示す。第７図中実線Ａで示す状態は
ピストン７が最大ストロークまで前進する状態、すなわ
ち圧縮機の最大吐出容量状態である。また第７図中−点
鎖線Ｂで示すのは、斜板１０の傾斜角が多少減少し、そ
れに応じてピストン７の前進可能量が減少した状態を示
す。この−点ｔＪ　４５１　Ｂで示す状態では、従って
ピストン７とサイドプレート８との間に所定のデッドボ
リュームが生じることになる。また第７図中破線Ｃで示
すのは、斜板ＩＯの傾斜角がさらに小さくなり、デッド
ボリュームが大きくなった状態を示す。さらに第７図ウ
ニ点鎖線りは斜板１０の傾斜角が最小となり、それにつ
れピストン７の往復ストローク量は最小となり、デッド
ボリュームが最大となった時の状態を示す。

まずピストン７が最大位置まで変位する状態（図中実線
Ａで示す）を説明する。ピストン７が最も後退した位置
（図中ａで示す）からピストン７が前進するにつれ作動
室５０の容積は減少し、かつ作動室５０内の圧力は増大
する（図中ａ−ｂＣで示す）。そして、作動室５０内の
圧力が所定圧Ｐｄに達すると吐出弁２４が開き、作動室
５０内の圧力はそれ以上上昇しない（図中ｃ−ｄ−ｅで
示す）。ピストン７が最大ストロークまで変位した後（
図中０点で示す）、ピストン７が後退し始めると吸入口
２５が開き、作動室５０内の圧力はただちに吸入圧Ｐｓ
まで減少しく図中「で示す）、その後再びピストンは後
端位置（図中ａで示す）まで戻る。すなわち、ピストン
が最大変位する状態では、作動室５０内ｄはａ、ｃ、ｅ
、ｆ。

ａのサイクルで圧力変動を行うことになる。

斜板１０の傾斜角が多少小さくなり、ピストン７の先端
にデッドボリュームが生じるようになると、第１Ｏ図中
−点鎖線Ｂで示すように、所定の容量が作動室５０内に
保持されることになる。従ってこの状態からピストン７
が後退したとしても、作動室５０内に保持されていた冷
媒が再膨張しく図中−点鎖線ｄ−ｇで示す）、その間作
動室５０内には吸入圧Ｐｓ以上の圧力が保持されること
になる。

斜板１０の傾斜角がさらに小さくなり、ピストン７のス
トローク量が減少し、作動室５０内に大きなプントボリ
ュームができるようになると、ついにはピストン７の前
進時においても吐出弁２４が開かないことになる。すわ
なち、ピストン７前進時における作動室５０内の圧力が
吐出圧Ｐｄ以上にならない。この状態は第１０図中破線
Ｃで示した状態であり、この場合は作動室５０内の圧力
と容積は図中ａ−ｂ−ｃ−ｂ−ａの動作を繰り返すこと
になる。そして斜板１０傾斜角がさらに小さくなり、ピ
ストン７の移動ストロークがさらに小さくなれば、つい
には第７図ウニ点鎖線りに示すような状態となる。この
場合には作動室５０内において吸入、吐出は行われず、
作動室５０の容積と圧力の関係はａ−ｂ−ａの状態とな
る。

以上説明したように、作動室５０のデッドボリュームが
生じることにより、ピストンの往復移動サイクル中にお
ける作動室５０内の圧力が変動することになる。

第８図はこの作動室５０内の圧力とピストン７の往復動
周期との関係を示すグラフである。図中実！ｆｆＡＡは
第７図の実線Ａの状態に対応する。この状態ではピスト
ン７の先端にデッドボリュームが生じなく、ピストン７
が後退を始めると作動室５０内の圧力はただちに吸入圧
Ｐｓに低下する。また第８図中−点鎖線Ｂは第７図の一
点鎖線Ｂに対応する状態であり、この状態においてはデ
ッドボリュームが作動室５０内に生じ、このデッドボリ
ュームによる圧力の残りが作動室５０に認められる。す
なわち、ピストン７が後退運動を行う時であっても、作
動室５０内の圧力は吸入圧にただちに低下することはな
（、吐出圧Ｐｄから吸入圧Ｐｓに向けて漸次減少するこ
とになる。さらに第８図中破線Ｃは第７図の破線Ｃに相
当する状態であるが、この状態までデッドボリュームが
大きくなると、作動室５０内の圧力変動はほぼ正弦波的
となり、吸入圧Ｐｓ以下に作動室５０内圧力が減少する
ことはなくなる。

また第８図ウニ点鎖線りは第７図の二点鎖線りに相当す
る状態であるが、この状態では破線Ｃで示す場合と同様
圧力変動はほぼ正弦波的となり、圧縮吸入は行われない
。さらにこの二点鎖線りで示す状態においては、作動室
５０内の圧力変動が減少し、作動室５０内における最大
圧力が減少してくることになる。

第６図中破線ＹＫで示す領域は、第７図においてサイク
ル内の圧力容積状態が実線Ａから破線Ｃに至る領域を示
す。すなわち、この領域においては第８図より明らかな
ように、圧力が作動室５０内に留まることによって第１
作動室５０内の圧力がピストン７を第１図中右方向に付
勢する力が増えることになる。

ここで、この第１作動室５０内の圧力がピストン７を右
方向に押圧する力は、ひいては斜板５０の傾斜角を大き
くする方向の作動となる。すなわち、この作動室５０内
に残った圧力により斜板ＩＯの傾斜角が大きくなり、ピ
ストン７の往復ストローク量が増大することになる。こ
の間の挙動が第６図中破線ＹＫで示す領域であり、この
領域においてはデッドボリュームの増大につれ、作動室
５０内に留まる圧力が高（なる。従ってこの領域におい
ては、シャフト−回転当りを平均してみると、デッドボ
リュームの増大に従い、フロント側のピストンが斜板を
右側へ押圧するスラスト力が大きくなる。

このため、第６図中破線に示すように、制御スプール３
０のストロークと制御圧室２００の圧力の関係は、フロ
ント側作動室５０が冷媒を吐出しなくなる点にピークＹ
を持つ曲線となり、このピークＹより制御スプール３０
のストロークが大きい領域では圧縮機の容量を連続的に
制御できないことになる。

ここで、ピストン７に加わる作動室５０．６０と、スプ
ール３０に加わる制御圧室２００内圧力の関係を詳細に
検討してみる。第９図において、ピストンの圧縮力によ
って生ずる力Ｆは、シュー１８．１９を介して斜板１０
に伝えられる。このとき斜板１０には、ピン８０の位置
Ｐにおける長溝ａの法線ｍと、球面支持部４０５の中心
線Ｃの支点Ａを中心としたモーメントＭを生じる（交点
Ａは、長溝１６６と球面支持部１０７と斜板１０よりな
るリンクの瞬間中心に等しい）。

制御スプール３０に働くスラスト力は、このモーメント
Ｍに抗して、斜板１０の傾きを一定に保持するために、
点Ａを中心として、逆方向のモーメントを生じさせるた
めの力である。したがって、制御スプール３０に働くス
ラスト力と、圧縮機の吐出容量との相互関係を単調増加
の関係におくためには、前記モーメントＭとスプール３
０に働くスラスト力の関係が単調増加になればよい。

ところで、長溝１６６の形状を、リア側のピストンの上
死点を一定にするような近似直線を用いた場合（第１０
図ａで示す形状）、前述のように、フロント側のデッド
ボリュームの影響で、最大容量付近で、モーメンｌ−Ｍ
が小さくなる傾向があった。そこで最大容量付近での長
溝の形状を、第１０図中すで示す長溝１６６のように傾
ければ、ピン８０の位置ｐにおける長溝すの法線ｎは、
前記の長溝ａの法線ｍに比べ、傾きが小さくなるため、
リンクの瞬間中心は第９図のＡからＢへ移る。このとき
、モーメントの中心が点Ａから点Ｂで移動したため、斜
板１０の傾きを保つためスプール３０に働くスラスト力
は腕の長さがＡＣからＢＣに短くなった分だけ大きくな
る。すなわち、作動室５０．６０の条件が同じでも、長
？Ｉ４１６６の傾きを変化させれば、斜板１０の角度を
一定の角度に保つために必要な制御王室の圧力Ｐｃが変
化する。

そこで、前記のデッドボリュームの影響で、最大容量付
近でモーメントＭが小さくなる領域において、長溝１６
６の傾きを連続的に増加させれば、モーメンｌ−Ｍの減
少を補償して、必要な制御圧室２００の圧力を増加させ
ることができる。すなわち、ばね等の補助手段を用いず
に、制御スプール３０のストロークと制御圧室２００の
圧力の関係を単調増加とすることが可能となる。

本例の長溝１６６の形状は、第１Ｏ図に実線すで示すよ
うに、最大容量時のピンの位置Ｐ０から、フロント側の
作動室５０が吐出しなくなる点Ｐ□付近まで、長溝形状
は下に凸の曲線を持ち、点Ｐ３付近を変曲点として、最
小容量時のピン８０の位置Ｐ２までは上に凸の曲線を持
つＳ字形に溝形状を形成する。ピン８０の位置が、Ｐｏ
からＰ３まで移動するとき、法線の傾きはｎｏから０３
まで徐々に大きくなる。このため、第１１図に示す制御
スプールの位置がＰｏからＰ３まで移動するのに伴い、
必要な制御圧力は、実線αで示すようにプントボリュー
ムによる制御圧力の増加を補って、単調に減少する。一
方、第１０図において、ピン８０の位置がＰ、からＰ２
へ移動するときは、法線の傾きが、ｎ３からｎ２に減少
する。ここでは、法線の傾きの変化はゆるやかなため、
第１１図に実線αで示す制御圧力は、スプール位置がＰ
３からＰｔへ移動するのに伴い、ゆるやかに減少する。

この場合、第１１図中破線βで示したような直線状に形
成された長溝１６６に比べ、制御圧力の減少がゆるやか
であり、最低容量の位置Ｐｔに達しても、吸入圧力Ｐｓ
以下にならない。

すなわち、上記のＳ字形の長溝を用いることにより、制
御スプール３０の位置に対応する制御圧力を吐出圧力以
下、かつ吸入圧力以上の範囲内で、単調増加の関係にす
ることができる。この結果、制御圧室に、吐出圧力もし
くは吸入圧力を制御弁により適宜導入することにより、
圧縮機の吐出容量を最大容量から最小容量まで、連続か
つなめらかに制御することが可能となる。

尚、前記実施例による圧縮機の構成は、定常運転時の圧
縮比による運転条件を前提に説明したが、圧縮比が広範
囲に変動する運転条件ではデッドボリュームの影響によ
る制御圧力の不連続点Ｐ、が変化するため、スプール位
置と制御圧力の関係が必ずしも単調増加とならない場合
がある。第１２図に、吸入圧力２ｋｇ／ｃｆｆｌ、吐出
圧力１２ｋｇ／ｃｒａの時の不連続点Ｐ、を基準にＳ字
溝を設計した場合の、吐出圧力の変化による、制御圧力
特性の変化を示す。このような場合は、圧縮比が下がる
につれてＰｚ、Ｐ４．ＰＳ、Ｐｂの方向に変曲点が移動
するため、特性に右下がりの部分が生ずる。そのため、
この場合はばね等による補助手段を併用することが望ま
しい。第１３図はばね９００を追加した実施例を示す。

この例では、第１２図の右下がり特性かばね９００の追
加荷重により、補正される。しかも、第１２図に示すよ
うに、右下がりの特性の部分の傾きは小さいため、弱い
ばね定数のばね９００が使用でき、ばねの耐久性も充分
に確保することが可能となる。

尚、前記実施例で示したＰ、付近に変曲点を持つ曲線は
、第１１図中、制御スプールがＰｏからＰｌへ至る間、
できるだけなめらかに単調減少する特性となるものが望
ましいが、実際には、加工を容易にするため、第１０図
のＰ、付近に接点をもつ２つの円で構成してもよい。ま
た、下に凸と上に凸の２つの曲線を間に直線を介して接
続してもよい。更には、第１０図の２３点と２２点との
間を直線としてもよい。

次にシャフトの長溝の他の実施例を第１４図に示す。最
大容量時のピンの位置Ｐ０と中間容量時のピン位置Ｐ４
の間は、下に凸の曲線形状であり、前記ピン位置Ｐ４と
最小容量時のピン位置Ｐ２の間は上記曲線になめらかに
つながる直線形状である。

この例では曲線部Ｐ０　Ｐ４と直線部Ｐ４　　Ｐｚとの
接続点が変曲点となり、全体としては一部に直線を含む
非直線形状となる。

この係合長溝形状における制御圧力と吐出容量の関係を
第１５図に示す。第１５図では、圧縮比εが高い場合、
制御圧力と吐出容量比は単調増加の関係があり連続な制
御が可能であるが、圧縮比が小さい時（たとえば圧縮比
ε＝　、５　）の時、制御圧力と吐出容量比は大吐出容
量側において右下がりの特性となり連続な容量制御とな
らないことを示している。

しかし、自動車空調装置の冷媒圧縮機として使用した場
合、実際に起こり得る吐出容量と圧縮比は第１６図に示
すように限られた領域であることが本発明者等の実験に
より確かめられている。

従って、実際には圧縮比が非常に小さい時（例えばε＝
、５）、小吐出容量側でのみ使用されるため、先に示し
たように大容量側で吐出容量と制御圧力の関係で右下が
りであっても支障はない。

以上より、第１４図に示すような一部に直線を含む係合
長溝形状においても実使用状態において圧縮機の吐出容
量が連続かつなめらかに制御することができる。

しかも、第１４図に示す係合長溝形状では加工が第１０
図図示形状に比べ容易となり、さらに中間容量時でも補
助荷重手段を用いることなく、吐出容量が連続に制御で
きる利点をもつ。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る圧縮機の一実施例を示す断面図、
第２図は第１図圧縮機の■−■断面図、第３図は第１図
図示圧縮機の最小容量状態を示す説明図、第４図は第１
図図示圧縮機の最大容量状態を示す説明図、第５図は第
１図図示圧縮機の容量可変特性を示す特性図、第６図は
制御室内の圧力と制御スプールの位置の関係を示すグラ
フ、第７図はピストンのストロークと作動室内の圧力の
関係を示すグラフ、第８図はピストンの往復動と作動室
内圧力との関係を示すグラフ、第９図は斜板とシャフト
に設けた長溝で構成されるリンクの作動を示す説明図、
第１Ｏ図は本発明によるシャフトの長溝の実施例を示す
説明図、第１Ｉ図は制御圧室の圧力とスプールの位置の
関係を示すグラフ、第１２図は制御圧室圧力とスプール
の位置との関係が、圧縮機吐出圧に応じて変化する状態
を示すグラフ、第１３図は本発明圧縮機の他の例を示す
断面図、第１４図は本発明によるシャフトの長溝の他の
実施例を示す説明図、第１５図は第１図図示圧縮を用い
た圧縮機の制御圧室圧力とスプール位置との関係が圧縮
機吐出圧に応じて変化する状態を示すグラフ、第１６図
は実使用吐出容量域を示すグラフである。 １・・・シャフト　７・・・ピストン、１０・・・斜板
、３０・・・スプール、５０．６０・・・作動室、８０
・・・ピン。 １６６・・・係合長溝。

Claims (6)

【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ブロックと、 　このシリンダブロック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
   室内面との間で形成され、流体の吸入、圧縮、吐出を行
   う作動室と、 　前記シャフトと同軸上に配設され、前記斜板の中心転
   位置を揺動可能に保持するとともに、この支持部を前記
   シャフトの軸方向に変位させるスプールとを備え、 　前記スプールの変位により前記斜板の中心点位置を前
   記シャフト軸方向に変位させると共に前記斜板の傾斜角
   を変位させ、 　前記シリンダ室内における前記ピストンの往復動スト
   ロークを可変させ、かつ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ける前記ピストンの
   前進可能位置と、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ける前記ピストンの前進可能
   位置とを互いに異なるようにし、かつ、前記斜板もしく
   は前記シャフトの一方に係合長溝を形成するとともに、
   この係合長溝に係合するピンを前記斜板もしくは前記斜
   板の他方に連結させ、 　前記係合長溝の形状を、圧縮機の中間吐出容量に対応
   する位置に変曲点をもつ、非直線形状に形成し、圧縮機
   の吐出容量が大量容量となる部位で、係合長溝の法線と
   シャフト軸線間との角度が減少するようにしたことを特
   徴とする可変容量式斜板型圧縮機。
2. （２）前記係合長溝の形状は、圧縮機の中間吐出容量に
   対応する変曲点位置に持点をもつ、２つの円弧で形成さ
   れている請求項１記載の可変容量式斜板型圧縮機。
3. （３）前記係合長溝の形状は、圧縮機の中間吐出容量に
   対応する位置に変曲点をもつ高次の曲線で形成されてい
   る請求項１記載の可変容量式斜板型圧縮機。
4. （４）前記シャフトには平板部が形成されており、かつ
   前記斜板にはこの平面部が嵌入するスリットが形成され
   ており、前記平板部が前記スリットに係合することによ
   り前記斜板が前記シャフトに揺動可能に連結されている
   請求項１ないし３いずれかに記載の可変容量式斜板型圧
   縮機。
5. （５）前記シャフトの平板部には前記係合長溝が形成さ
   れており、かつ前記スリット部にはピン通し孔が形成さ
   れており、このピン通し孔及び前記係合長溝内に前記ピ
   ンが挿入され、これにより前記斜板が前記シャフトに揺
   動可能に連結されている請求項４記載の可変容量式斜板
   型圧縮機。
6. （６）互いに平行に延在する複数のシリンダ室を内部に
   画定するためのハウジングと、前記複数のシリンダ室と
   平行に延びるよう前記ハウジングに回転自在に支承され
   たシャフトと、一緒に回転するよう前記シャフトに連結
   され、回転に応じて揺動するための斜板と、前記シリン
   ダ室内に揺動自在に配置され、前記斜板の揺動運動を受
   けて前記シリンダ室内を往復動する複数のピストンと、
   前記ピストンの両端にそれぞれ前記シリンダ室内面とで
   画成され、流体の吸入，圧縮および吐出を行う複数対の
   第１および第２作動室と、前記シャフトと同軸上に移動
   可能に配設され、前記斜板をその回転中心位置で揺動可
   能に保持するためのスプールで、該スプールの変位によ
   り前記斜板の回転中心位置を前記シャフトの軸方向へ変
   位させると共にその傾きを変え、これにより前記ピスト
   ンの往復動ストロークを可変させ、前記第１の作動室に
   おけるこれらピストンの前進可能位置と、第２の作動室
   におけるこれらピストンの前進可能位置とを互いに異な
   るようにするスプールとを備え、前記シャフトと斜板と
   はそれらの一方に形成された長溝と他方に設けられたピ
   ンを摺動可能に係合させることにより互いに連結されて
   おり、係合長溝は、圧縮機が大吐出容量となる位置で該
   長溝の法線と前記シャフトの軸線との角度が減少するよ
   うに、少なくとも圧縮機の最大吐出容量と中間吐出容量
   とに対応する位置の間を非直線形状に形成されているこ
   とを特徴とする可変容量式斜板型圧縮機。