JPH0526171A - 可変容量式斜板型圧縮機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は自動車用空調装置等に使用可能な可
変容量式圧縮機に関し、小容量化に適し、容量制御の応
答性と安定性に優れ、耐久性を向上させた可変容量式斜
板型圧縮機を提供することを目的とする。 【構成】 斜板７と摺接して往復運動するピストンロッ
ド９の一端９ｂをシリンダ圧縮室４ａ内で摺動させ流体
の吸入吐出を行うと共に他端９ａを所定制御圧力に保持
した制御シリンダ２ａ内で摺動させる。制御弁１００に
より制御シリンダ２ａ内の圧力を変化させ、ピストン９
を押圧する力を変えることにより斜板７を押動し、シャ
フト１０に対する斜板傾斜角を調節する構造とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば車両用空調装置
の冷媒圧縮機として使用するのに適切な可変容量式斜板
型圧縮機に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、可変容量式斜板型圧縮機としては
ピストンの両側に圧縮室を形成し、ピストンの１往復の
間に両側の圧縮室で各１回の吸入，吐出を行うようにし
た両頭ピストン式のものが知られている。図４はこの両
頭ピストンを用いた可変容量式斜板型圧縮機の例を示し
ている。

【０００３】図において斜板２０７はシャフト２０１と
一体に回転すると共にシュー２１６，２１９を介してピ
ストン２０９と摺接する。ピストン２０９は斜板２０７
の回転による軸方向の揺動運動を受けてシャフト２０１
に平行に往復運動して、ピストン２０９両端に形成され
た圧縮室２５０，２５１に流体の吸入，吐出を行う。ま
た圧縮機の容量調節はスプール２３０背面に設けた制御
圧室２００の圧力を制御弁３００を用いて制御すること
により行われる。

【０００４】すなわち制御圧室２００の圧力を制御する
ことによりスプール２３０をシャフト２０１軸線方向に
沿って移動させ、斜板２０７の回転中心をシャフト軸線
方向に変位させるものである。またシャフト２０１と斜
板２０７とは斜板２０７のスリット２７０とシャフト２
０１の平板部２６５に設けたピン２８０と長溝２６６と
により係合しており、斜板２０７回転中心が軸方向に変
位すると斜板２０７の傾斜角もそれに応じて変化するよ
うになっている。この結果斜板の傾斜角が変化してピス
トンストロークが変わっても圧縮室２５０の側ではピス
トン上死点は略一定に保持されるようになっている。

【０００５】上記の両頭ピストンを用いた可変容量式斜
板型圧縮機は、ピストンの両端に圧縮室を設けたことに
より大容量化に適しており、大型車両に使用すると有効
である。一方、近年小型車両への空調装置の装着率が高
くなっており、小型車両に使用するために可変容量式圧
縮機も小型化，小容量化が求められている。

【０００６】このためピストンを両頭化せず、一方の側
にのみ圧縮室を設けたいわゆる片斜板型圧縮機を使用し
て小型化，小容量化を図ることが行われている。片斜板
式の圧縮機では図４に示したような制御圧室２００やス
プール２３０を設けずにクランクケース内の圧力を制御
して容量調節を行い、機構の簡素化と小型化を図るのが
一般的である。

【０００７】すなわち片斜板式の圧縮機では、圧縮室が
ピストンの一方の側にしか存在しないため、クランクケ
ース内圧力すなわちピストン背面圧力を制御することに
よって斜板に加わる軸方向の力を変化させることができ
る。このためクランクケース内圧力を変えることにより
図４と同様なピン(280) 、長溝(266) を用いて斜板の軸
方向位置と傾斜角とを制御することが可能となっている
のである。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】片斜板型の圧縮機では
上述のようにクランクケース内圧力制御による容量調節
が可能となるが、クランクケース内容積は大きいため圧
力制御に時間を要し、制御の応答性が悪くなる問題があ
る。また、クランクケース内の制御圧力はピストンの圧
縮反力やばねの弾発力、各部摩擦による力等により決ま
り自由に設定することはできない。通常、この制御圧力
は吸入圧力近傍の狭い圧力範囲に設定されることが多
く、上記クランクケース容積の問題も加わり、応答性や
制御性が更に悪化する問題が生じている。

【０００９】更に、従来の両頭式ピストンでは、ピスト
ンの両端がシリンダ壁面と摺接しており、斜板等からピ
ストンを傾斜させる方向のモーメントが加わった場合で
もピストンは両端摺動部で支持されるため支持点のスパ
ンが大きく、摺動部に大きな荷重を生じなかったが、片
斜板式の圧縮機では圧縮室がピストンの片側にしか設け
られておらず、ピストンとシリンダ室壁面とはこの部分
でしか摺接していないためピストンに加わるモーメント
により摺動部に生じるラジアル方向荷重が大きくなり、
摺動部耐久性の低下を生じるおそれがある。

【００１０】本発明は、上記問題に鑑み、片斜板式圧縮
機の小型，簡素な構造を犠牲にすることなく、容量制御
の応答性や制御性を向上させ、同時にピストン摺動部耐
久性を向上させる手段を提供することを目的としてい
る。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、ハウジ
ング内に固定されたシリンダと、該シリンダ内に回転自
在に保持され、外部から回転駆動されるシャフトと、該
シャフトに対し所定の傾斜角をなしてシャフトと一体に
回転し、シャフトの回転と共に回転揺動運動を行う斜板
と、前記シリンダにシャフトと平行に穿設されたシリン
ダ室内に摺動可能に配置され、前記斜板に摺接するとと
もに斜板の揺動運動を受けてシリンダ室内を往復移動す
るピストンと、該ピストンの一端と前記シリンダ室一端
の内面との間に形成され、ピストンの往復運動とともに
流体の吸入吐出を行う圧縮室とを備えた斜板型圧縮機に
おいて、前記圧縮室と反対側の前記ピストン端部と前記
シリンダ室内面との間に形成された制御シリンダ室と、
該制御シリンダ室内の流体圧力を調節する手段と、該制
御シリンダ室内の流体圧力変化を受けて前記斜板がシャ
フト軸線方向に移動する際に斜板の傾斜角を斜板の軸方
向位置によって変化させ、圧縮側のピストン上死点位置
を略一定に保持する手段とを備えたことを特徴とする可
変容量式斜板型圧縮機が提供される。

【００１２】

【作用】ピストンの圧縮室側と反対側端部に設けた制御
シリンダ室内の圧力を変えてピストンストローク（斜板
位置）を変化させるため、圧力制御部の容積が小さくな
り制御応答性が向上する。また、制御シリンダ室側のピ
ストン径を変えることにより制御圧力の範囲を自由に設
定でき制御性が向上する。

【００１３】また、ピストンは圧縮室側と制御シリンダ
室側の両方にシリンダ室壁面との摺動部を有するため、
ラジアル方向荷重が分散され摺動部荷重が低減される。

【００１４】

【実施例】以下添付図面に基づいて本発明の一実施例を
説明する。図１は本発明を適用する可変容量式斜板型圧
縮機の縦断面図である。図１において圧縮機１はアルミ
ニウム合金製のフロントハウジング２０、フロントシリ
ンダ２、リアシリンダ４、サイドプレート２３、リアカ
バー２２を複数のボルト３１で締結した構造になってい
る。

【００１５】また１０は図示しない車両用エンジンから
クラッチ等を介して回転駆動されるシャフトであり、フ
ロントシリンダ２の軸受３及びリアシリンダ４の軸受５
によって回転自在に支承されている。フロントシリンダ
２及びリアシリンダ４にはシャフト１０を中心とした同
心円上にそれぞれ複数のシリンダ室（制御シリンダ）２
ａとシリンダ室（圧縮室）４ａとがシャフト１０に平行
して同一直線上に穿設されている。ピストンロッド９は
その両端部にそれぞれシリンダ室２ａ，４ａ内を摺動す
るピストン９ａ，９ｂを有しており、後述する斜板７の
回転に伴う揺動を受けてシャフト１０に平行な往復運動
を行う。

【００１６】シャフト１０の中央部にはシャフト軸方向
に沿って摺動可能な球面ブシュ６を介して斜板７が取着
されている。斜板７のフロント側にはスリット状の係合
部７ａが形成されており、シャフト１０に形成された平
板部１０ａが該スリット内に挿入されて平板部１０ａと
スリット状係合部７ａ内壁とが平面接触するようにされ
ている。これによりシャフト１０の回転が斜板７に伝達
される。

【００１７】シャフト１０の平板部１０ａにはガイド溝
１０ｂが設けられており斜板のスリット状係合部７ａに
配置されたピン８と係合している。このため、球面ブシ
ュ６がシャフト１０の軸線方向に移動するとガイド溝１
０ｂとピン８との係合位置が変化して斜板７の傾斜角が
変わるようになっている。この目的で斜板７の球面ブシ
ュ６との接触部は球面ブシュ６表面と相補形状の凹状球
面に形成されており斜板７が球面ブシュ６上で任意の傾
斜角をとれるようになっている。

【００１８】ピストンロッド９は球面シュー９ｃ，９ｄ
を介して斜板７の周縁部と接触しており、斜板７がシャ
フト１０と共に回転することにより前述の往復運動を行
い、リアシリンダ４のシリンダ室４ａ内への流体の吸
入，吐出を行う。球面シュー９ｃ，９ｄをを用いたこと
により斜板７の傾斜角が変化した場合でも斜板７と球面
シュー９ｃ，９ｄ、ピストンロッド９は良好な接触を保
つことができる。

【００１９】シャフト１０の平板部１０ａに設けたガイ
ド溝１０ｂの形状は球面ブシュ６の位置変化に応じて斜
板傾斜角が変化して、圧縮室４ａ側のピストン９ｂ上死
点位置が斜板７の傾斜角によらず略一定位置に保たれる
ように形成されている。従ってガイド溝１０ｂの形状は
厳密には曲線とする必要があるが実用的には直線形状で
近似しても差しつかえない。

【００２０】シャフト１０にはストッパリング１１が設
けられ、球面ブシュ６のリアハウジング側とストッパリ
ング１１との間にはばね１２が介装され、ブシュ６をフ
ロントハウジング側に向けて押圧付勢している。また、
図に１３，１６で示したのはスラスト軸受であり、それ
ぞれスラストワッシャ１４、シャフト１０のスラスト受
部１０ｃ、及びスラストワッシャ１５，１７に当接して
シャフト１０のスラスト荷重を受承している。またスラ
ストワッシャ１７はばね１８により押圧付勢されており
シャフト１０の位置決めがなされている。また、シャフ
ト１０のフロントハウジング２０貫通部には軸封部材２
１が設けられており、この部分からの潤滑油や冷媒の漏
出を防止している。

【００２１】フロントシリンダ２の各シリンダ室（制御
シリンダ）２ａはフロントハウジング２０にシャフト１
０を中心とする円弧状に配置された制御室２０ａと連通
している。またリアシリンダ４の各シリンダ室（圧縮
室）４ａはサイドプレート２３に設けられた吸入ポート
２３ａ、吐出ポート２３ｂを介してそれぞれ吸入空間３
０、吐出空間２８と連通しており、吸入ポート２３ａに
は吸入弁２４が、吐出ポート２３ｂには吐出弁２５と弁
押さえ２６が設けられ、ピストン９ｂの往復運動により
冷媒吸入，吐出が行われるようになっている。図の２９
は冷媒等の作動流体を吸入するための吸入口、２７は吐
出空間２８に連通し、外部機器に接続される吐出口であ
る。

【００２２】圧力制御弁１００は通路１０１，１０２に
よりそれぞれ吸入空間３０、吐出空間２８に、また通路
１０３を通じて制御室２０ａに連通しており、制御室２
０ａの圧力を吸入圧と吐出圧との中間の任意の値に設定
できるようになっている。以下本実施例の可変容量式斜
板型圧縮機の作動について説明する。図１は圧縮機の容
量最大、すなわち斜板７の傾斜角が最大の状態を示して
いる。冷媒等の作動流体は吸入孔２９から圧縮機クラン
クケースを通って吸入空間３０に導入され、シャフト１
０の回転に伴う斜板７の回転揺動によって生じるピスト
ン９ｂの図の左方向移動によって吸入ポート２３ａ、吸
入弁２４を介して圧縮室４ａに吸入される。次いでピス
トン９ｂが右方向に移動すると圧縮室４ａ内の冷媒は昇
圧され、吐出ポート２３ｂ、吐出弁２５から吐出空間２
８に吐出され、吐出口２７からコンデンサ等の外部機器
に送出される。

【００２３】前述のように、シャフト１０の平板部１０
ａに設けたガイド溝１０ｂの作用により、斜板７の傾斜
角は球面ブシュ６の軸方向位置に応じて自動的に決定さ
れる。また、球面ブシュ６の位置はピストンロッド９を
介して斜板７に作用する図の右方向に向かう力とスプリ
ング１２の圧縮による反力とがつり合う位置として決定
されることになる。

【００２４】前述のようにピストン９ｂの上死点は斜板
７の位置や傾斜にかかわらず一定になるように調整され
るため、ピストン９ｂには斜板７を左方向に押圧する圧
縮反力が作用し、吐出圧が一定であればその大きさは吐
出圧と吸入圧との平均値付近の圧力に対応する略一定の
力となる。また、ピストンロッド９はピストン９ａを介
して制御シリンダ２ａの圧力を受けており、斜板７には
ピストン９ｂによる左向きの圧縮反力とピストン９ａに
よる右向きの力との合力が加えられることになる。従っ
て制御弁１００を介して制御シリンダ２ａの圧力を適宜
調節することにより、ばね１２のつり合い位置、すなわ
ち斜板７の傾斜角を任意に設定することができる。

【００２５】また、圧縮室４ａの吐出圧力と制御シリン
ダ２ａの圧力を適切にバランスさせればばね１２の付勢
力は小さくすることができ、制御シリンダ２ａの圧力を
低下させて斜板７の傾斜角を増大させる際に摺動摩擦を
補償するのみの程度の大きさとすることができ、スラス
ト軸受１６の負担を低減することができる。図１は制御
シリンダ２ａの圧力を吸入圧力付近まで低下させた状態
を示し、このとき斜板傾斜角（圧縮機容量）は最大にな
る。

【００２６】また、図２は制御シリンダ２ａの圧力を吐
出圧力付近まで上昇させた状態を示しており、このとき
斜板傾斜角は最小となる。本実施例では制御シリンダ２
ａ内の圧力を変化させて斜板７の傾斜角を変化させる押
圧力を発生しているため、従来のクランクケースの圧力
を制御する場合に比して以下のような長所がある。

【００２７】すなわち、制御シリンダ２ａと制御室２０
ａの容積は合計してもクランクケース容積よりはるかに
小さいため、制御シリンダ２ａの制御弁１００による圧
力制御の応答速度が速く、容量制御の応答性が向上す
る。また、制御シリンダ２ａ、ピストン９ａの径は任意
に設定できるため、制御シリンダ２ａ内圧力に対する斜
板傾斜角度（圧縮機容量）の特性を任意に設定すること
ができる。例えば制御シリンダ２ａ、ピストン９ａの径
を小さく設定すれば同じ斜板角度を得るために制御シリ
ンダ２ａの圧力を高く設定することができる。従って図
３に示すように、同じ容量調節範囲に対して制御シリン
ダ圧力変化幅を大きく設定できることになり、制御安定
性が向上することになる。

【００２８】また、本実施例では制御シリンダ２ａ側の
ピストン９ａもラジアル方向の荷重を受けることができ
るため、ピストンに加わる傾斜モーメントをピストン両
端部で受けてピストン摺動部のラジアル方向荷重を従来
の片斜板式圧縮機の約半分に低減することができる。こ
のため摺動部耐久性が大幅に向上する利点がある。

【００２９】

【発明の効果】本発明は、上述のように片斜板式圧縮機
のピストン端に制御シリンダを設け、この制御シリンダ
内圧力を変化させて圧縮機の容量調節を行うようにした
ことにより制御の応答性と安定性の向上、摺動部の耐久
性向上等の優れた効果を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の可変容量式斜板型圧縮機の実施例構造
を示す断面図である。

【図２】同上実施例の作動を説明する図である。

【図３】制御圧力と圧縮機容量との関係の一例を示す図
である。

【図４】従来の可変容量式斜板型圧縮機構造を示す断面
図である。

【符号の説明】

１…圧縮機 ２…フロントシリンダ ２ａ…制御シリンダ ４…リアシリンダ ４ａ…圧縮室 ６…球面ブシュ ７…斜板 ９…ピストンロッド ９ａ，９ｂ…ピストン １０…シャフト １０ａ…平板部 １０ｂ…ガイド溝 １２…ばね ２０…フロントハウジング ２０ａ…制御室 １００…制御弁

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 【請求項１】 ハウジング内に固定されたシリンダと、
   該シリンダ内に回転自在に保持され、外部から回転駆動
   されるシャフトと、該シャフトに対し所定の傾斜角をな
   してシャフトと一体に回転し、シャフトの回転と共に回
   転揺動運動を行う斜板と、前記シリンダにシャフトと平
   行に穿設されたシリンダ室内に摺動可能に配置され、前
   記斜板に摺接するとともに斜板の揺動運動を受けてシリ
   ンダ室内を往復移動するピストンと、該ピストンの一端
   と前記シリンダ室一端の内面との間に形成され、ピスト
   ンの往復運動とともに流体の吸入吐出を行う圧縮室とを
   備えた斜板型圧縮機において、 前記圧縮室と反対側の前記ピストン端部と前記シリンダ
   室内面との間に形成された制御シリンダ室と、該制御シ
   リンダ室内の流体圧力を調節する手段と、該制御シリン
   ダ室内の流体圧力変化を受けて前記斜板がシャフト軸線
   方向に移動する際に斜板の傾斜角を斜板の軸方向位置に
   よって変化させ、圧縮側のピストン上死点位置を略一定
   に保持する手段とを備えたことを特徴とする可変容量式
   斜板型圧縮機。