JPH05306679A

JPH05306679A - 揺動斜板式可変容量圧縮機

Info

Publication number: JPH05306679A
Application number: JP4110545A
Authority: JP
Inventors: Masaki Ota; 太田　　雅樹; Kazue Murao; 和重村尾; Takuya Okuno; 卓也奥野; Hisakazu Kobayashi; 久和小林
Original assignee: Toyoda Automatic Loom Works Ltd
Current assignee: Toyota Industries Corp
Priority date: 1992-04-28
Filing date: 1992-04-28
Publication date: 1993-11-19
Anticipated expiration: 2015-09-18
Also published as: JP3089816B2

Abstract

(57)【要約】【目的】圧縮機が高速運転されている時に、吐出容量を
低減して揺動斜板の往復慣性力による前後方向のハンチ
ング動作を抑制して容量制御性を向上する。【構成】クランク室２ａと吸入室４ａを連通する抽気通
路２１の途中に圧力制御弁２２を介在し、そのケーシン
グ２３内に弁室２４、弁孔２５及びバネ室２６をその順
に形成する。そして該弁室２４内には弁孔２５を開閉す
る弁体２７を収容し、該弁体２７を吸入室４ａと連通す
る感圧室３４内の圧力が低下し、クランク室圧力Ｐｃと
吸入圧力Ｐｓの差圧ΔＰ_csが減少した場合に弁体２７が
閉鎖される感圧制御手段Ｋを設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は例えば車輌用空調装置
における冷媒ガスの圧縮等に使用される揺動斜板式可変
容量圧縮機に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、車輌空調用の圧縮機として吸入圧
力と吐出圧力の双方に応答し、揺動斜板の傾斜角を変化
させ圧縮機の吐出容量（流量）を増減せしめるようにク
ランク室圧力を吸入圧力に対して制御するように構成さ
れた角度可変揺動斜板型の可変容量圧縮機がある。（特
開昭５８−１５８３８２号公報参照）この圧縮機は冷房
負荷の低下あるいは高速回転により吸入圧力が低下する
と、吐出容量制御機構のベローズが吸入圧力と大気圧と
のバランス変動により延びて弁機構を作動し吸入室とク
ランク室間の抽気通路の面積を減少させるようになって
いる。又、吐出室とクランク室間の給気通路を別の弁機
構により開放することにより、クランク室圧力を高めて
同クランク室圧力と吸入圧力の差圧を増大させる。すな
わち、ピストン背面に作用する圧力を増加させ、これに
よりピストンのストロークを減少させ、揺動斜板の傾斜
角を減少して吸入圧力の低下を防ぐと同時に容量ダウン
を行なうようになっていた。

【０００３】前記吐出容量制御機構としては、次の二つ
のものが提案されている。図８に示す制御機構は、クラ
ンク室２ａと吸入室４ａを連通する抽気通路２１の途中
に弁ケーシング４１を接続し、その内部に圧力室４２、
弁孔４３及び弁室４４を形成している。さらにケーシン
グ４１の端部にはダイヤフラム４５を介して弁体４６を
支持し、ケーシング４１に取り付けた別のケーシング４
７の端部には定圧室４８を形成し、バネ４９を定圧室４
８内に収容し蓋５０により密閉している。又、前記弁体
４６はバネ４９により常には弁孔４３を閉鎖する方向に
付勢されている。そして、吸入圧力Ｐｓの変動により弁
体４６を開閉制御して、クランク室２ａから吸入室４ａ
への冷媒ガスの流量を制御することにより、クランク室
圧力Ｐｃの上昇を制御するようになっている。

【０００４】又、図９に示す制御機構は、図８に示す制
御機構に加えて、吐出室４ｂとクランク室２ａを連通す
る給気通路５４の途中に弁室５１が設けられ、その内部
にはボール弁５２が収容されている。又、前記弁体４６
に連結した操作棒５３により前記ボール弁５２をバネ５
５の付勢力に抗して開放し得るようになっている。そし
て、クランク室圧力Ｐｃの変動により吐出室４ｂから給
気通路５４を通してクランク室２ａに供給されるガスの
量を制御し、クランク室圧力Ｐｃが低下しないようにな
っている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記従来の二つの吐出
容量制御機構は、クランク室圧力Ｐｃが高いほど弁体４
６が弁孔４３を開放し易く、クランク室２ａから吸入室
４ａへの冷媒ガスの移動が生じ易い。このためクランク
室圧力Ｐｃと吸入圧力Ｐｓの差圧ΔＰ_cs（Ｐｃ−Ｐｓ）
が大きくなるほど弁体４６が開き易く、つまり低い吸入
圧力Ｐｓで弁体４６が開放される。これは前記差圧ΔＰ
_csが大きくなるほど、弁体４６を開放するのに必要な吸
入圧力Ｐｓの設定値Ｐ_soが低くなることを意味する。

【０００６】又、従来の吐出容量制御機構は冷房負荷が
高くて揺動斜板の傾斜角が大きく吐出容量が大きい状態
で、通常運転から高速運転に移行されると、クランク室
２ａ内の揺動斜板がハンチングし易く容量制御不良にな
るという問題がある。すなわち、圧縮機の吐出容量が大
きく揺動斜板の傾斜角が大きいほど、それに作用する往
復慣性力が大きくなる。この揺動斜板の往復慣性力が増
加して容量増加方向のモーメントが高くなり、安定する
ためにより高いクランク室圧力Ｐｃを必要とするにもか
かわらず、吸入圧力Ｐｓが変化しないため、クランク室
圧力Ｐｃが上がらず、不安定状態となる。このため吸入
圧力Ｐｓが設定値Ｐ_soを境にして上下に小刻みに変動
し、容量制御不良が生じる。さらに、前記揺動斜板の往
復慣性力は斜板の傾斜角を大きくする方向に作用し、
又、この傾向は高速運転時ほど大きくなる。

【０００７】なお、上記の容量制御不良は圧縮機の吐出
容量が小さくてもある程度起きるが、この場合はそれほ
ど問題ではなく、吐出容量が最大で、高速運転のときに
顕著となる。

【０００８】この発明の目的は上記従来技術に存する問
題点を解消して、圧縮機が高速運転されている時に、吐
出容量を低減して揺動斜板の往復慣性力による前後方向
のハンチング動作を抑制して容量制御性を向上すること
ができる揺動斜板式可変圧縮機を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】この発明は上記目的を達
成するため、吸入室と吐出室及びクランク室とを備え、
駆動軸に対してピストンを往復動させるための揺動斜板
を傾動可能に装着し、クランク室圧力と吸入圧力との差
圧に応じて前記揺動斜板の傾斜角が変化して、吐出容量
を制御するようにした揺動斜板式可変容量圧縮機におい
て、クランク室と吸入室を抽気通路により連通し、該抽
気通路の途中に弁室と弁孔を設け、クランク室側に位置
する前記弁室内には前記弁孔を開閉する弁体を収容し、
さらに前記弁体を付勢部材により常には開放位置へ付勢
するとともに、吸入圧力を感知して該吸入圧力が低下し
たとき前記弁体を閉鎖方向へ制御する感圧制御手段を設
けるという手段をとっている。

【００１０】

【作用】この発明は冷房負荷が大きくて吸入圧力が高
く、弁体が弁孔を開口した状態にあり、揺動斜板が最大
容量位置に変位された状態で、圧縮機が起動されると、
吸入圧力が冷房負荷の低下に伴って次第に低下する。
又、圧縮室からクランク室にブローバイされたガスは、
クランク室の圧力を増大する方向に作用するが、このガ
スはクランク室から抽気通路を介して吸入室へ流れるの
で、クランク室圧力と吸入圧力の差圧は変化せず、この
ため斜板の傾斜角が最大の大容量で運転が継続される。

【００１１】そして、冷房装置の負荷が低減され、吸入
圧力が設定値まで低下すると、弁体により弁孔が閉鎖さ
れるので、クランク室から吸入室へのガスの供給が停止
され、このためクランク室内の圧力がブローバイガスに
より増大して揺動斜板の傾斜角が減少され、冷房負荷の
低減に応じて圧縮機の吐出容量が減少する。

【００１２】又、圧縮機が大容量状態で通常運転状態か
ら高速回転に切り換えられると、吸入圧力が低下すると
ともに、圧縮室からブローバイされるガスの量が増大し
てクランク室圧力と吸入圧力との差圧が増大する。そし
て、このクランク室圧力は弁室内で弁体を閉鎖する方向
への付勢力として作用し、かつ吸入圧力の低下も弁体を
閉鎖する方向へ作用するため、圧縮機の回転数が増大し
て前記差圧が増大するほど弁体は閉鎖方向へ強く押圧さ
れ、弁体を開放するための吸入圧力の設定値が上昇する
ことになる。従って、圧縮機の回転数が上昇しても、弁
体が開放されることはなくクランク室圧力が上昇し易
く、クランク室圧力と吸入圧力との差圧が増大して揺動
斜板の傾斜角が減少し吐出容量が低減され、高速運転時
に揺動斜板の往復慣性力が低減されて、容量制御性能が
向上する。

【００１３】

【実施例】以下、この発明を具体化した第１実施例を図
１〜図５に基づいて説明する。図２に示すようにシリン
ダブロック１の前端部にはフロントハウジング２が接合
固定され、後端面にはバルブプレート３を介して吸入室
４ａ及び吐出室４ｂを形成するリヤハウジング４が接合
固定されている。前記バルブプレート３には吸入室４ａ
からシリンダブロック１に形成したシリンダボア１ａ内
圧縮室に冷媒ガスを吸入し得る吸入弁機構５が設けら
れ、シリンダボア１ａ内で圧縮された冷媒ガスを吐出室
４ｂに吐出し得る吐出弁機構６が設けられている。

【００１４】前記シリンダブロック１及びフロントハウ
ジング２の中心部には駆動軸７がベアリング８により支
持されている。この駆動軸７の中間部には回転駆動体９
が嵌合固定され、その外周にはアーム１０が一体に突出
形成されている。又、該アーム１０に形成した長孔１０
ａには連結ピン１１を介して回転支持体１２が前後方向
の揺動可能に、かつ駆動軸７と同期回転可能に支持され
ている。この回転支持体１２のボス部１２ａには揺動斜
板１３が相対回転可能に、かつシリンダブロック１及び
フロントハウジング２に固定した回転防止ロッド１４に
より定位置おいて前後方向への傾動可能に支持されてい
る。

【００１５】前記駆動軸７上にはスリーブ１５が軸線方
向の往復動可能に支持され、該スリーブ１５は連結ピン
１６により前記回転支持体１２のボス部１２ａに連結さ
れている。

【００１６】前記スリーブ１５は駆動軸７上に装設した
バネ１７により常には揺動斜板１３及び回転支持体１２
を傾斜角が最大になる位置に付勢している。前記揺動斜
板１３は前記シリンダボア１ａ内に収容した複数のピス
トン１８とピストンロッド１９を介してそれぞれ連設さ
れている。

【００１７】従って、駆動軸７が回転されて回転駆動体
９、連結ピン１１及び回転支持体１２が一体となって回
転されると、揺動斜板１３が非回転状態で前後に揺動さ
れ、ピストンロッド１９を介してピストン１８がシリン
ダボア１ａ内で往復動される。このため吸入室４ａから
吸入した冷媒ガスが、シリンダボア１ａ内で圧縮された
後、吐出室４ｂへ吐出される。この時シリンダボア１ａ
内は圧縮時にピストン１８の外周面から漏洩するブロー
バイガスによりクランク室２ａ内の圧力Ｐｃが増大する
が、これは次に述べる圧力制御弁２２によって調整され
る。

【００１８】そこで、圧力制御弁２２について説明する
と、クランク室２ａと吸入室４ａはシリンダブロック
１、弁板３及びリヤハウジング４に形成した抽気通路２
１により連通されている。この抽気通路２１の途中には
圧力制御弁２２が介在されている。この圧力制御弁２２
は図２に示すようにリヤハウジング４の取付孔４ｃに嵌
入したケーシング２３を備えている。このケーシング２
３にはクランク室２ａと連通する抽気通路２１を介して
弁室２４、弁孔２５及び該弁孔２５に連通するバネ室２
６がその順に形成されている。又、前記弁室２４内には
図１に示すように弁体２７の頭部２７ａが収容され、そ
のロッド部２７ｂはケーシング２３に形成した挿通孔２
３ａに挿通案内されている。前記バネ室２６内には前記
弁体２７を開放方向に付勢するバネ２８が収容されてい
る。

【００１９】さらに、前記ケーシング２３の端部にはダ
イヤフラム２９がケーシング３０とともに接合固定さ
れ、該ケーシング３０内には定圧室３１が形成されてい
る。そして定圧室３１内に収容したバネ３２を蓋３３に
よりダイヤフラム２９側へ押圧し、このバネ３２の付勢
力により前記ロッド部２７ｂを介して弁体２７を閉鎖方
向に付勢している。そして、前記ダイヤフラム２９の定
圧室３１と反対側に形成される感圧室３４は通路３５を
介して吸入室４ａと連通されている。

【００２０】この実施例においては、前記ダイヤフラム
２９、ケーシング３０、定圧室３１、バネ３２、蓋３
３、感圧室３３及びバネ２８等により弁体２７を吸入圧
力Ｐｓを感知して該吸入圧力Ｐｓが低下（上昇）した場
合に弁体２７を閉鎖（開放）方向へ制御する感圧制御手
段Ｋを構成している。

【００２１】次に、前記のように構成した揺動斜板式可
変容量圧縮機についてその作用を説明する。今、図２に
おいて冷房負荷が大きくて吸入圧力Ｐｓが高く、弁体２
７が弁孔２５を開口した状態にあり、揺動斜板１３が最
大（１００％）容量位置に変位された状態で、圧縮機が
起動されると、吸入圧力Ｐｓが冷房負荷の低下に伴って
次第に低下する。又、シリンダボア１ａ内圧縮室からク
ランク室２ａにブローバイされたガスは、クランク室の
圧力Ｐｃを増大する方向に作用するが、このガスはクラ
ンク室２ａから抽気通路２１を介して吸入室４ａへ流れ
るので、クランク室圧力Ｐｃと吸入圧力Ｐｓの差圧ΔＰ
_csは変化せず、このため斜板１３の傾斜角が最大の大容
量で運転が継続される。

【００２２】そして、冷房装置の負荷が低減され、吸入
圧力Ｐｓが設定値Ｐ_soまで低下すると、弁体２７により
弁孔２５が閉鎖されるので、クランク室２ａから吸入室
４ａへのガスの供給が停止される。このためクランク室
２ａ内の圧力Ｐｃがブローバイガスにより増大して揺動
斜板１３の傾斜角が減少され、冷房負荷の低減に応じて
圧縮機の吐出容量が減少する。

【００２３】又、大容量状態の圧縮機が通常運転状態か
ら高速回転に切り換えられると、吸入圧力Ｐｓが低下す
るとともに、シリンダボア１ａ内圧縮室からブローバイ
されるガスの量が増大してクランク室圧力Ｐｃと吸入圧
力Ｐｓとの差圧ΔＰ_csが増大する。そして、このクラン
ク室圧力Ｐｃは弁室２４内で弁体２７を閉鎖する方向へ
の付勢力として作用し、かつ吸入圧力Ｐｓの低下も弁体
２７を閉鎖する方向へ作用するため、圧縮機の回転数Ｎ
が増大して前記差圧ΔＰ_csが増大するほど弁体２７は閉
鎖方向へ強く押し付けられ、弁体２７を開放するための
吸入圧力Ｐｓの設定値Ｐ_soが図３に示すように上昇する
ことになる。従って、揺動斜板１３の傾斜角が最大とな
り大容量で圧縮機が運転されている場合に、その回転数
Ｎが増大しても、弁体２７が開放されることはなくクラ
ンク室圧力Ｐｃが上昇し易い。このためクランク室圧力
Ｐｃと吸入圧力Ｐｓとの差圧ΔＰ_csが増大して揺動斜板
１３の傾斜角が減少し吐出容量が低減され、高速回転時
に揺動斜板１３の往復慣性力が低減されて、容量制御性
能が向上する。

【００２４】すなわち、図４に示すように圧縮機を１０
０％容量で運転した後、回転数Ｎを高めると、１００％
容量曲線に沿って吸入圧力Ｐｓが低下する。そして、吸
入圧力Ｐｓが設定値Ｐ_soまで低下すると、弁体２７が閉
鎖されて、クランク室２ａから吸入室４ａへの冷媒ガス
の流入が阻止され、前記差圧ΔＰ_CSが増加されて図４に
直線Ｌで示すように吸入圧力Ｐｓの設定値Ｐ_soが回転数
Ｎに比例して上昇する。従って、回転数Ｎが上昇した場
合に吐出容量が１００％から９０、８０、７０と言うよ
うに前記直線Ｌで示す設定値Ｐ_soに基づいて順次低減さ
れる。従って、図４に破線で示すように吸入圧力Ｐｓの
設定値Ｐ_soが回転数の増加に伴って低下する従来例に比
較して圧縮機の回転数が同じ高速回転Ｎｈの場合に、従
来例の吐出容量が一例として９０％であり、前記実施例
の吐出容量は７０％となり、２０％容量低減され、高速
回転時に揺動斜板１３の往復慣性力が低減されて、容量
制御性能が向上する。

【００２５】なお、図４の吸入圧力Ｐｓの設定値Ｐ_soが
低くなる従来例の場合には、高速回転数Ｎｈを越えた場
合に揺動斜板の往復慣性力が増加して容量増加方向のモ
ーメントが高くなり、安定するためにより高いクランク
室圧力Ｐｃを必要とするにもかかわらず、吸入圧力Ｐｓ
が変化しないため、クランク室圧力Ｐｃが上がらず、不
安定状態となる。

【００２６】次に、この発明を具体化した第２実施例を
図５〜図７に基づいて説明する。この第２実施例におい
ては図５に示すように前記弁体２７に圧力感知用のロッ
ド３６を連結し、ケーシング２３の上部に設けた感圧室
３７にロッド３６の端部を突出させ、該感圧室３７を連
通路３８により吐出室４ｂと連通している。そして、吐
出圧力Ｐｄが増大すると、感圧室３７の圧力Ｐｄが増大
し、弁体２７のロッド３６を押圧し、弁体２７を開放す
るようにしている。その他の構成は前記第１実施例と同
様である。

【００２７】従って、図６に示すように吐出圧力Ｐｄと
クランク室圧力Ｐｃとの差圧ΔＰ_dcが増大するほど、吸
入圧力Ｐｓが増大し、この特性に基づいて弁体２７の開
度が調整される。又、この実施例では図７に示すように
吐出圧力Ｐｄが上昇するほど、吸入圧力Ｐｓが低下す
る。このため、吐出圧力Ｐｄが高くて熱負荷の大きい運
転状態において吸入圧力Ｐｓを低下させて冷房能力を高
めクーリングダウン特性を向上させることができる。

【００２８】なお、この発明は前記両実施例に限定され
るものではなく、次のように具体化することもできる。（１）前記実施例においてはバネ２８により弁体２７を
開放する方向に付勢したが、これを省略するとともに弁
体２７のロッド２７ｂとダイヤフラム２９を連結するこ
と。

【００２９】（２）前記ダイヤフラム２９に代えてベロ
ーズ（図示略）を使用すること。

【００３０】

【発明の効果】以上詳述したように、この発明は圧縮機
が高速運転されている時に、吐出容量を低減して揺動斜
板の往復慣性力による前後方向のハンチング動作を抑制
して容量制御性を向上することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明を具体化した第１実施例の圧力制御弁
を示す縦断面図である。

【図２】クランク室圧力と吸入圧力の差圧と吸入圧力と
の関係を示すグラフである。

【図３】揺動斜板式可変容量圧縮機全体を示す縦断面図
である。

【図４】圧縮機の回転数と吸入圧力との関係を示すグラ
フである。

【図５】この発明の第２実施例を示す圧力制御弁の縦断
面図である。

【図６】同じく吐出圧力とクランク室圧力の差圧と、吸
入圧力との関係を示すグラフである。

【図７】同じく吐出圧力と吸入圧力との関係を示すグラ
フである。

【図８】従来の圧力制御弁を示す縦断面図である。

【図９】従来の圧力制御弁を示す縦断面図である。

【符号の説明】

１シリンダブロック、１ａシリンダボア、２フロ
ントハウジング、２ａクランク室、４リヤハウジン
グ、４ａ吸入室、４ｂ吐出室、７駆動軸９回転
駆動体、１２回転支持体、１３揺動斜板、１８ピ
ストン、２１抽気通路、２２圧力制御弁、２４弁
室、２５弁孔、２６バネ室、２７弁体、２８，３２
バネ、２９ダイヤフラム、３１定圧室、３４感
圧室、Ｋ感圧制御手段。

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成５年７月２２日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】図２

【補正方法】変更

【補正内容】

【図２】揺動斜板式可変容量圧縮機全体を示す縦断面図
である。

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】図３

【補正方法】変更

【補正内容】

【図３】クランク室圧力と吸入圧力の差圧と吸入圧力と
の関係を示すグラフである。

【手続補正３】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図２

【補正方法】変更

【補正内容】

【図２】

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者小林久和愛知県刈谷市豊田町２丁目１番地株式会社豊田自動織機製作所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】吸入室と吐出室及びクランク室とを備
え、駆動軸に対してピストンを往復動させるための揺動
斜板を傾動可能に装着し、クランク室圧力と吸入圧力と
の差圧に応じて前記揺動斜板の傾斜角が変化して、吐出
容量を制御するようにした揺動斜板式可変容量圧縮機に
おいて、クランク室と吸入室を抽気通路により連通し、該抽気通
路の途中に弁室と弁孔を設け、クランク室側に位置する
前記弁室内には前記弁孔を開閉する弁体を収容し、さら
に前記弁体を付勢部材により常には開放位置へ付勢する
とともに、吸入圧力を感知して該吸入圧力が低下したと
き前記弁体を閉鎖方向へ制御する感圧制御手段を設けた
揺動斜板式可変容量圧縮機。