JPH06323248A - クラッチレス圧縮機における潤滑方法及び潤滑構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】クラッチレス圧縮機における潤滑を確保する。 【構成】回転軸７上に斜板支持体１４を介して揺動可能
に支持された斜板１５の傾角はクランク室２ａ内の圧力
を調整して制御される。吐出室３ｂに連通する吐出圧領
域３ｂ₁ は圧力通路４１ｂ，４６を介してクランク室２
ａに接続している。圧力通路４１ｂ，４６上の弁孔４１
ａはボール弁４３によって開閉される。ボール弁４３は
電磁ソレノイド４７の励消磁によって開閉する。圧縮機
本体の温度を検出する温度センサ３９の検出温度と、外
気温を検出する温度センサ４０の検出温度との差が所定
値以上になると、制御コンピュータＣは電磁ソレノイド
４７を励磁する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、クラッチレス圧縮機に
おける潤滑方法及び潤滑構造に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】特開平３−１４３７２５号公報に開示さ
れる可変容量型揺動斜板式圧縮機では、外部駆動源と圧
縮機の回転軸との間の動力伝達の連結及び遮断を行なう
電磁クラッチを使用していない。電磁クラッチを無くせ
ば、特に車両搭載形態ではそのＯＮ−ＯＦＦのショック
による体感フィーリングの悪さの欠点を解消できると共
に、圧縮機全体の重量減、コスト減が可能となる。

【０００３】前記従来公報に開示される可変容量型揺動
斜板式圧縮機では、斜板を収容するクランク室内の圧力
を急激に高めて斜板傾角を０°付近にもってゆき、吐出
容量を実質的に零に落とすようになっている。吐出容量
を実質的に零にすることによって冷却能力が零になる。
この吐出容量の急激な低下により圧縮機における負荷が
急激に低下する。圧縮機を車両に搭載している場合に
は、車両の加速時、登坂時に車両エンジン出力全てを車
両の駆動に振り向けるのが望ましく、このような場合に
圧縮機における負荷の急激な低減が行われる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】クラッチレス圧縮機で
は回転軸が常時回転しており、圧縮機内の摺接部位では
常に発熱状態にある。通常の容量制御状態では冷媒が外
部冷媒回路を循環しており、潤滑油が圧縮機に還流す
る。従って、前記摺接部位には潤滑油膜が常に形成さ
れ、摺接部位での焼き付きは生じない。しかしながら、
吐出容量が実質的に零になった場合には外部冷媒回路を
循環する冷媒流量が殆ど無くなり、潤滑油が圧縮機に還
流しなくなる。潤滑油が圧縮機に還流しなければ圧縮機
内では潤滑不良が生じ、摺接部位で焼き付きが起こる。

【０００５】本発明は、クラッチレス圧縮機における良
好な潤滑を確保することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】そのために請求項１に記
載の発明では、斜板傾角可変であって、斜板傾角を最小
傾角に強制保持する最小傾角保持状態と、斜板傾角を最
小傾角から増大した容量復帰状態に斜板を保持する容量
復帰保持状態とに切り換えられる斜板傾角強制変更手段
を備えたクラッチレス圧縮機を対象とし、圧縮機本体の
温度及び外気温を検出し、両検出温度の差が所定値以上
になったときには前記斜板傾角強制変更手段を容量復帰
保持状態にして冷媒を循環させるようにした。

【０００７】請求項２に記載の発明では、圧縮機本体の
温度を検出する第１の温度検出手段と、外気温を検出す
る第２の温度検出手段と、第１の温度検出手段によって
検出された温度と、第２の温度検出手段によって検出さ
れた温度との差が所定値以上になったときには、前記斜
板傾角強制変更手段を容量復帰保持状態にして冷媒を循
環させる容量制御手段とを備えた潤滑構造を構成した。

【０００８】

【作用】圧縮機本体の検出温度と検出外気温度との差が
所定値以上になると、斜板傾角強制変更手段が容量復帰
保持状態になり、斜板が最小傾角より大きい傾角状態に
なる。この傾角状態では冷媒が外部冷媒回路を循環し、
潤滑油が圧縮機に還流する。従って、圧縮機内の摺接部
位の油膜切れが起きることはない。

【０００９】

【実施例】以下、本発明を具体化した一実施例を図１〜
図５に基づいて説明する。図１に示すようにクラッチレ
ス圧縮機全体のハウジングの一部となるシリンダブロッ
ク１の前端にはフロントハウジング２が接合されてい
る。シリンダブロック１の後端にはリヤハウジング３が
バルブプレート４、弁形成プレート５Ａ，５Ｂ及びリテ
ーナ形成プレート６を介して接合固定されている。

【００１０】フロントハウジング２とシリンダブロック
１との間には回転軸７がラジアルベアリング８，１３を
介して回転可能に支持されている。回転軸７の前端はフ
ロントハウジング２内のクランク室２ａから外部へ突出
しており、この突出端部にはプーリ９が螺着されてい
る。プーリ９はベルト１０を介して車両エンジンに作動
連結されている。回転軸７の前端部とフロントハウジン
グ２との間にはリップシール１１が介在されている。リ
ップシール１１はクランク室２ａ内の圧力洩れを防止す
る。

【００１１】回転軸７には回転支持体１８及び位置規制
リング１２が止着されている。回転軸７には球面状の斜
板支持体１４がスライド可能に支持されており、斜板支
持体１４には斜板１５が回転軸７の軸線方向へ傾動可能
に支持されている。

【００１２】斜板１５の最大傾角は回転支持体１８の傾
角規制突部１８ｂと斜板１５との当接によって規制され
る。又、斜板１５の最小傾角は斜板支持体１４と位置規
制リング１２との当接によって規制される。この最小傾
角は零ではない。

【００１３】斜板１５には連結片１６Ａ，１６Ｂが止着
されている。図２に示すように連結片１６Ａ，１６Ｂに
は一対のガイドピン１７Ａ，１７Ｂが止着されている。
回転支持体１８には支持アーム１８ａが突設されてい
る。図２に示すように支持アーム１８ａには支持ピン１
９が回動可能かつ回転軸７に対して直角を成す方向へ貫
通支持されている。一対のガイドピン１７Ａ，１７Ｂは
支持ピン１９の両端部にスライド可能に嵌入されてい
る。支持アーム１８ａ上の支持ピン１９と一対のガイド
ピン１７Ａ，１７Ｂとの連係により斜板１５が斜板支持
体１４を中心に回転軸７の軸線方向へ傾動可能かつ回転
軸７と一体的に回転可能である。

【００１４】斜板１５の傾動は、支持ピン１９とガイド
ピン１７Ａ，１７Ｂとのスライドガイド関係、斜板支持
体１４のスライド作用及び斜板支持体１４の支持作用に
より案内される。

【００１５】クランク室２ａに接続するようにシリンダ
ブロック１に貫設されたシリンダボア１ｂ内には片頭ピ
ストン２０が収容されている。片頭ピストン２０の首部
２０ａには一対のシュー２１が嵌入されている。斜板１
５の周縁部は両シュー２１間に入り込み、斜板１５の両
面には両シュー２１の端面が接する。従って、斜板１５
の回転運動がシュー２１を介して片頭ピストン２０の前
後往復揺動に変換され、片頭ピストン２０がシリンダボ
ア１ｂ内を前後動する。

【００１６】図１及び図３に示すようにリヤハウジング
３内には吸入室３ａ及び吐出室３ｂが区画形成されてい
る。バルブプレート４上には吸入ポート４ａ及び吐出ポ
ート４ｂが形成されている。弁形成プレート５Ａ上には
吸入弁５ａが形成されており、弁形成プレート５Ｂ上に
は吐出弁５ｂが形成されている。吸入室３ａ内の冷媒ガ
スは片頭ピストン２０の復動動作により吸入ポート４ａ
から吸入弁５ａを押し退けてシリンダボア１ｂ内へ流入
する。シリンダボア１ｂ内へ流入した冷媒ガスは片頭ピ
ストン２０の往動動作により吐出ポート４ｂから吐出弁
５ｂを押し退けて吐出室３ｂへ吐出される。吐出弁５ｂ
はリテーナ形成プレート６上のリテーナ６ａに当接して
開度規制される。

【００１７】片頭ピストン２０のストロークはクランク
室２ａ内の圧力とシリンダボア１ｂ内の吸入圧との片頭
ピストン２０を介した差圧に応じて変わる。即ち、圧縮
容量を左右する斜板１５の傾角が変化する。クランク室
２ａ内の圧力はリヤハウジング３の下部に取り付けられ
た制御弁２５により制御される。制御弁２５は冷房負荷
を反映する吸入圧の変動に基づいて弁開度を変え、吐出
室３ｂからクランク室２ａへの吐出冷媒ガス流入量を制
御する。

【００１８】シリンダブロック１端面の収容孔１ａには
バルブハウジング４１が嵌入固定されている。バルブハ
ウジング４１内には弁座４２及びボール弁４３が収容さ
れている。バルブハウジング４１に止着されたばね受け
４４と弁座４２との間には閉塞ばね４５が介在されてい
る。ボール弁４３はバルブハウジング４１上の弁孔４１
ａを閉塞する方向へ閉塞ばね４５のばね作用を受けてい
る。収容孔１ａは圧力通路４６を介してクランク室２ａ
に連通している。

【００１９】図３に示すようにリヤハウジング３のラジ
アル中心部には吐出圧領域３ｂ₁ が吐出室３ｂから延出
して形成されており、バルブハウジング４１の一部が収
容孔１ａから吐出圧領域３ｂ₁ へ突出している。弁孔４
１ａは圧力通路４１ｂを介して吐出圧領域３ｂ₁ へ通じ
ている。

【００２０】リヤハウジング３のラジアル中心部には傾
角強制変更手段を構成する電磁ソレノイド４７が配設さ
れている。コイル４７ａへの通電によって励磁される固
定鉄芯４７ｂと可動鉄芯４７ｃとの間には傾角強制変更
ばね４８が介在されている。電磁ソレノイド４７が励磁
されると可動鉄芯４７ｃが傾角強制変更ばね４８のばね
力に打ち勝って固定鉄芯４７ｂに吸着される。可動鉄芯
４７ｃには押圧ロッド４９が止着されている。押圧ロッ
ド４９はスライド可能にバルブハウジング４１を貫通
し、押圧ロッド４９の前端は弁孔４１ａを通ってボール
弁４３に当接している。

【００２１】電磁ソレノイド４７は制御コンピュータＣ
の励消磁制御を受ける。制御コンピュータＣには空調装
置作動スイッチ３７及び空調装置停止スイッチ３８がが
信号接続されている。制御コンピュータＣは空調装置作
動スイッチ３７のＯＮによって電磁ソレノイド４７の励
磁を指令し、空調装置停止スイッチ３８のＯＮによって
電磁ソレノイド４７を消磁する。

【００２２】図１及び図３に示すようにシリンダブロッ
ク１の上面には吐出フランジ２２が形成されており、吐
出フランジ２２内には排出口１ｃが設けられている。吸
入室３ａ内へ冷媒ガスを導入する導入口１ｄと、吐出室
３ｂから冷媒ガスを排出する排出口１ｃとは外部冷媒回
路３３で接続されている。排出口１ｃは吐出通路２３を
介して吐出室３ｂに連通している。外部冷媒回路３３上
には凝縮器３４、膨張弁３５及び蒸発器３６が介在され
ている。

【００２３】図１及び図４に示すようにフロントハウジ
ング２の周壁には第１の温度センサ３９が取り付けられ
ている。第１の温度センサ３９は片頭ピストン２０とフ
ロントハウジング２との摺接部位の温度を検出する。
又、圧縮機本体から離れた所には第２の温度センサ４０
が設置されている。第２の温度センサ４０は外気温を検
出する。両温度センサ３９，４０の検出信号は制御コン
ピュータＣに送られる。

【００２４】制御コンピュータＣは図５のフローチャー
トで示す容量復帰制御プログラムに基づいて電磁ソレノ
イド４７の励消磁を制御する容量制御手段となる。図１
の状態では空調装置作動スイッチ３７がＯＮしており、
電磁ソレノイド４７は励磁状態にある。電磁ソレノイド
４７の励磁状態ではボール弁４３が弁孔４１ａを閉じて
おり、吐出圧領域３ｂ₁ の高圧冷媒ガスがクランク室２
ａへ供給されることはない。従って、クランク室２ａの
圧力は制御弁２５によって制御され、斜板傾角が冷房負
荷を反映する吸入圧に応じて可変制御される。

【００２５】空調装置停止スイッチ３８がＯＮされる
と、図４に示すように電磁ソレノイド４７が消磁し、可
動鉄芯４７ｃが傾角強制変更ばね４８のばね作用により
固定鉄芯４７ｂから離間する。この可動鉄芯４７ｃの移
動によりボール弁４３が弁孔４１ａを開く。この弁開に
より、吐出圧領域３ｂ₁ の高圧冷媒ガスが圧力通路４１
ｂ，４６を経由してクランク室２ａへ流入する。高圧冷
媒ガスの流入によりクランク室２ａ内の圧力が吐出圧ま
で急激に上昇し、斜板１５の傾角が最小となる。即ち、
斜板支持体１４が位置規制リング１２に当接する位置に
移動配置される。従って、吐出容量は僅かとなり、本実
施例のクラッチレス圧縮機ではクラッチ装着式の圧縮機
においてクラッチを遮断したときの圧縮機無負荷状態に
近い状態が得られる。

【００２６】即ち、ボール弁４３及び電磁ソレノイド４
７は、斜板傾角を最小傾角に強制保持する最小傾角保持
状態と、斜板傾角を最小傾角から増大した容量復帰状態
に斜板１５を保持する容量復帰保持状態とに切り換えら
れる斜板傾角強制変更手段を構成する。

【００２７】斜板１５が最小傾角（＞０）となった状態
でクラッチレス圧縮機を運転しても吐出容量は零になら
ず、クラッチレス圧縮機内の冷媒ガス圧が均一化するこ
とはない。そのため、クランク室２ａ内の圧力を低下さ
せて斜板１５を最小傾角から傾けることができる。即
ち、本実施例では斜板１５の最小傾角が斜板傾角を復帰
できる角度に設定してあり、電磁ソレノイド４７を励磁
することによって斜板１５が最小傾角から傾けられる。

【００２８】このようなクラッチレス圧縮機において電
磁ソレノイド４７が消磁状態にあるときには斜板１５が
最小傾角にあるが、斜板１５は常時回転している。その
ため、斜板１５とシュー２１との間といった摺接部位で
は発熱が起きており、圧縮機本体の温度が上昇してい
る。

【００２９】第１の温度センサ３９は斜板１５とシュー
２１との間の摺接部位に近い所の温度を検出しており、
第２の温度センサ４０は圧縮機本体の温度の影響を受け
ない周囲で外気温を検出している。制御コンピュータＣ
は、第１の温度センサ３９から得られる検出温度Ｔｘ
と、第２の温度センサ４０から得られる検出温度Ｔｙと
の差（Ｔｘ−Ｔｙ）と、予め設定された所定値ΔＴ と
の大小比較を行なう。（Ｔｘ−Ｔｙ）が所定値ΔＴ に
達しない場合、制御コンピュータＣは空調装置作動スイ
ッチ３７あるいは空調装置停止スイッチ３８のＯＮ操作
がない限り電磁ソレノイド４７の現時点の励消磁状態を
維持する。

【００３０】（Ｔｘ−Ｔｙ）が所定値ΔＴ 以上になっ
た場合、電磁ソレノイド４７が励磁状態にあるときには
制御コンピュータＣはこの励磁状態を維持する。電磁ソ
レノイド４７が消磁状態にあるときには制御コンピュー
タＣは電磁ソレノイド４７を励磁する。この励磁により
吐出圧領域３ｂ₁ からクランク室２ａへの吐出冷媒ガス
流入が停止し、斜板１５は制御弁２５による通常の傾角
制御を受ける。即ち、斜板１５の傾角が最小傾角から増
大して容量復帰し、外部冷媒回路３３を循環する冷媒流
量が増える。この循環冷媒流量増により潤滑油が圧縮機
に還流し、圧縮機内の必要潤滑部位における油膜切れが
回避される。従って、摺接部位の油膜切れによる焼き付
きが防止される。

【００３１】圧縮機本体の検出温度Ｔｘのみの値で容量
復帰の是非を判断することも考えられる。検出温度Ｔｘ
が所定温度以上になった場合には容量復帰状態にするの
であるが、これは油膜切れによる異常発熱の高い検出精
度を保障しない。圧縮機本体の温度Ｔｘは外気温Ｔｙの
影響を受ける。即ち、外気温Ｔｙが高ければ圧縮機本体
の温度Ｔｘも高くなり、外気温Ｔｙが低ければ圧縮機本
体の温度Ｔｘもこれに応じて低くなる。このような状況
において油膜切れ回避の目安となる前記所定温度の適正
設定は難しく、この設定如何によっては油膜切れのおそ
れの全くない圧縮機本体の発熱状態でも容量復帰が行わ
れてしまうことになる。このような誤動作は蒸発器３６
におけるフロスト発生に影響を与える。外気温が氷点付
近という環境条件下では蒸発器３６でフロストが発生し
易く、不必要な容量復帰状態は蒸発器３６における熱交
換を高めてフロストをもたらす。

【００３２】本実施例では圧縮機本体の検出温度Ｔｘと
外気温Ｔｙとの差（Ｔｘ−Ｔｙ）で容量復帰の是非を判
断しており、圧縮機本体の温度状態に影響を与える外気
温Ｔｙが検出温度Ｔｘから排除されている。差（Ｔｘ−
Ｔｙ）は圧縮機本体の内部からの発熱具合を的確に反映
しており、摺接部位における油膜の状態を判別するため
の所定値ΔＴ を適正設定することができる。従って、
油膜切れのおそれの全くない圧縮機本体の発熱状態で容
量復帰が行なわれてしまうことはなく、かつ油膜切れの
おそれが生じ始めていれば容量復帰が行なわれて潤滑が
良好に行われる。

【００３３】前記実施例では２つの温度センサ３９，４
０が圧縮機内の摺接部位における潤滑状態を反映する圧
縮機の発熱状態を検出するために用いられたが、図６〜
図９に示すような単一の温度センサ２４を用いて圧縮機
内の摺接部位における潤滑状態を的確に把握することも
できる。

【００３４】図７に示すようにこの温度センサ２４は、
ケース２６内の上下に収容された一対のバイメタル２７
Ａ，２７Ｂと、弾性変位可能な一対の電極端子２８Ａ，
２８Ｂと、一対の変位伝達ロッド２９Ａ，２９Ｂとから
構成されている。両バイメタル２７Ａ，２７Ｂはいずれ
も温度上昇に伴って温度センサ２４を取り付けたフロン
トハウジング２の周壁に接近する方向に湾曲変位する。
バイメタル２７Ａ，２７Ｂの湾曲は変位伝達ロッド２９
Ａ，２９Ｂを介して電極端子２８Ａ，２８Ｂに伝えら
れ、電極端子２８Ａ，２８Ｂはフロントハウジング２の
周壁に接近する方向へ湾曲変位する。

【００３５】ケース２６を構成する隔離体２６ａは熱伝
導性の低い材質でできており、バイメタル２７Ａは専ら
外気温に感応し、バイメタル２７Ｂは専らフロントハウ
ジング２の温度に感応する。フロントハウジング２の温
度Ｔｘ及び外気温Ｔｙが一定の温度状態（Ｔｘ＝Ｔｙ＝
Ｔ₀ ）の場合にはバイメタル２７Ａ，２７Ｂは湾曲する
ことなく平行状態にある。

【００３６】図６に示すように温度センサ２４、直流電
源３０及び空調装置スイッチ３１は直列回路を構成して
いる。図６の状態では電極端子２８Ａ，２８Ｂが接触し
ており、空調装置スイッチ３１がＯＮしている。従っ
て、直列回路は閉回路を構成しており、電磁ソレノイド
４７は励磁状態にある。

【００３７】バイメタル２７Ａは外気温Ｔｙに応じてフ
ロントハウジング２の周壁に接近する方向に湾曲変位
し、バイメタル２７Ｂはフロントハウジング２の温度Ｔ
ｘに応じてフロントハウジング２の周壁に接近する方向
に湾曲変位する。バイメタル２７Ａの湾曲変位割合はバ
イメタル２７Ｂの湾曲変位割合よりも大きくしてある。
そのため、フロントハウジング２の温度Ｔｘが上昇した
場合にも温度Ｔｘ，Ｔｙの差（Ｔｘ−Ｔｙ）が所定値Δ
Ｔに達しない場合には電極端子２８Ａ，２８Ｂは図８に
示すように接触状態を維持する。しかし、温度Ｔｘ，Ｔ
ｙの差（Ｔｘ−Ｔｙ）が所定値ΔＴ以上になると電極端
子２８Ａ，２８Ｂは図９に示すように離間し、電磁ソレ
ノイド４７が消磁する。所定値ΔＴは両バイメタル２７
Ａ，２７Ｂの湾曲変位割合の比率に依存する。

【００３８】バイメタル２７Ｂは図１の実施例の温度セ
ンサ３９に対応する第１の温度検出手段となり、バイメ
タル２７Ａと図１の実施例の温度センサ４０に対応する
第２の温度検出手段となる。このような温度センサ２３
を採用すれば図１の実施例に用いられた制御コンピュー
タＣは不要となり、制御回路構成が簡素化される。

【００３９】

【発明の効果】以上詳述したように本発明は、圧縮機本
体の検出温度と検出外気温度との差が所定値以上になる
と容量復帰を行なうようにしたので、不要な容量復帰を
することなく圧縮機内の摺接部位の潤滑を的確に行ない
得るという優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明を具体化た一実施例のクラッチレス圧
縮機全体の側断面図である。

【図２】 図１のＡ−Ａ線断面図である。

【図３】 図１のＢ−Ｂ線断面図である。

【図４】 斜板傾角最小の状態を示す圧縮機の側断面図
である。

【図５】 容量復帰制御プログラムを示すフローチャー
トである。

【図６】 別例の温度センサを用いたクラッチレス圧縮
機全体の側断面図である。

【図７】 温度センサの電極端子が接触している状態を
示す拡大断面図である。

【図８】 温度センサの電極端子が離間している状態を
示す拡大断面図である。

【図９】 温度センサの電極端子が接触している状態を
示す拡大断面図である。

【符号の説明】

１５…斜板、２７Ａ…別例の第２の温度検出手段となる
バイメタル、２７Ｂ…別例の第１の温度検出手段となる
バイメタル、３９…第１の温度センサ、４０…第２の温
度センサ、４３…斜板傾角強制変更手段を構成するボー
ル弁、４７…斜板傾角強制変更手段を構成する電磁ソレ
ノイド、Ｃ…容量制御手段となる制御コンピュータ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 園部 正法 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 (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】斜板傾角可変であって、斜板傾角を最小傾
   角に強制保持する最小傾角保持状態と、斜板傾角を最小
   傾角から増大した容量復帰状態に斜板を保持する容量復
   帰保持状態とに切り換えられる斜板傾角強制変更手段を
   備えたクラッチレス圧縮機において、 圧縮機本体の温度及び外気温を検出し、両検出温度の差
   が所定値以上になったときには前記斜板傾角強制変更手
   段を容量復帰保持状態にして冷媒を循環させるクラッチ
   レス圧縮機における潤滑方法。
2. 【請求項２】斜板傾角可変であって、斜板傾角を最小傾
   角に強制保持する最小傾角保持状態と、斜板傾角を最小
   傾角から増大した容量復帰状態に斜板を保持する容量復
   帰保持状態とに切り換えられる斜板傾角強制変更手段を
   備えたクラッチレス圧縮機において、 圧縮機本体の温度を検出する第１の温度検出手段と、 外気温を検出する第２の温度検出手段と、 第１の温度検出手段によって検出された温度と、第２の
   温度検出手段によって検出された温度との差が所定値以
   上になったときには、前記斜板傾角強制変更手段を容量
   復帰保持状態にして冷媒を循環させる容量制御手段とを
   備えたクラッチレス圧縮機における潤滑構造。