JPH076506B2 - 可変容量型斜板式圧縮機 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 発明の目的 （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） 回転軸に対して前後に揺動可能かつ回転軸との相対回転
可能に斜板を支持したいわゆるワッブル式圧縮機では斜
板の傾角が斜板室内の圧力と冷房負荷を反映する吸入圧
との差圧により変動し、この傾角変動により冷房負荷に
応じた吐出容量制御が行われる。しかも、斜板の揺動中
心がピストンの往復動領域付近に設定されているために
ピストンの圧縮行程上死点が定位置に設定されることに
なり、小容量側の制御限界、即ち最小容量を可及的に小
さくすることが可能である。しかしながら、このワッブ
ル式圧縮機では１つのピストンに対して１つの圧縮室の
みしか対応しないため、回転軸と一体的に回転する斜板
及び両頭ピストンを備えた可変機能を持たない斜板式圧
縮機に比して冷房効率の劣性は否めない。

両頭ピストンを備えた可変機能のない斜板式圧縮機の冷
房効率を兼ね備えた可変容量型圧縮機が特開昭58−1627
82号公報に開示されている。この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揺動可能に支持されて
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。

（発明が解決しようとする問題点） 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
前後両圧縮室のいずれにおいても斜板傾角に応じて変動
し、斜板傾角が零側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を行なうことができない。即ち、
斜板傾角が小さくなるにつれて圧縮室内の冷媒ガス吐出
残量が増大し、この残量ガスが吸入行程で再膨脹して吸
入量が減少してしまうことにより吸入及び吐出を伴わな
い圧縮及び膨脹が繰り返されるだけの状態となる。その
ため、制御可能な冷房負荷範囲がワッブル式圧縮機のレ
ベルに達し得ないという不都合がある。

発明の構成 （問題点を解決するための手段） そこで本発明では、冷媒ガスを導入する斜板室、前後一
対の吸入室、前後一対の吐出室及びこれら各室を接続す
る前後一対となる複数のシリンダボアをハウジング内に
区画し、斜板室と前後両吸入室とを吸入通路により接続
すると共に、冷媒ガス排出用の圧縮機出口に前後両吐出
室を吐出通路により接続し、前後両シリンダボア内に両
頭ピストンを往復動可能に収容するハウジング内に回転
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、斜板の回転により往復駆動される両頭ピストンの一
方のシリンダボアにおける圧縮行程上死点を定位置とし
た斜板式圧縮機を対象とし、容量制御用の制御圧室を設
け、この制御圧室の容積を変える摺動制御体を制御圧室
内に介入すると共に、摺動制御体の背面には吸入圧が作
用するように構成し、制御圧室にはリヤ側シリンダボア
及び吐出圧領域を接続し、この接続通路上には容量制御
弁機構を介在すると共に、制御圧室にリヤ側シリンダボ
アを接続する通路とリヤ側シリンダボアとの間には逆止
弁機構を介在し、前記容量制御弁機構により吐出圧相当
又はリヤ側シリンダボア内圧相当に切換選択される制御
圧室内の圧力と斜板及び摺動制御体を介して冷媒ガス圧
縮により生じる斜板揺動力とを対抗させた。

（作用） 即ち、両頭ピストンの往復動領域上のリヤ側シリンダボ
ア寄りに斜板の揺動中心を設定することにより、フロン
ト側シリンダボアにおける両頭ピストンの圧縮行程上死
点は斜板の傾角に応じて変動するが、リヤ側シリンバボ
アにおける圧縮行程上死点は斜板の傾角に関わりなく定
位置に規定される。従って、フロント側シリンダボアに
おいては実質的な吸入及び吐出を伴わない圧縮作用領域
が存在するが、リヤ側シリンダボアにおいては存在しな
い。斜板の傾角は、前後両シリンダ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差に応じて変動す
る。容量制御弁機構は制御圧室からリヤ側シリンダボア
への冷媒ガス流量及び吐出圧領域側から制御圧室への冷
媒ガス流量の両方あるいは一方を制御し、この流量制御
により吐出圧領域の冷媒ガスを導入する制御圧室内の圧
力が制御される。吸入行程時にはリヤ側吸入室内の冷媒
ガスがリヤ側シリンダボア内に流入するが、このときの
吸入抵抗によりリヤ側シリンダボア内の圧力は吸入圧よ
りも低くなる。従って、吸入行程時のみ連通させるよう
に逆止弁を介してリヤ側シリンダボアに接続している制
御圧室内の圧力を吸入圧より低くすることができ、吸入
室、斜板室といった吸入圧領域との接続のみでは制御圧
室内の最低圧が吸入圧にとどまる場合に比して制御圧室
の最小容積を更に低減することができる。これにより斜
板傾角の最小限界を傾角減少方向へ更に移すことがで
き、制御可能な冷房負荷範囲をワッブル式圧縮機と同程
度に拡大することができる。

（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。

ハウジングを構成するシリンダブロック１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,6aが形成されており、リ
ヤ軸部4bにはガイドブッシュ７がスライド可能に嵌合さ
れていると共に、リヤ軸部4b先端とガイドブッシュ７内
端との間には押圧ばね８が介在されている。

ガイドブッシュ７の基端部7aは球面状に形成されてお
り、この球面状7aには斜板９が回動可能に嵌合されてい
る。斜板９の前面にはブリッジ9aが形成されており、そ
の中間部にはピン9bが両側方へ突設するように嵌着され
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、ピン9bは連結体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1a内で回転軸４と共
に回転する。回転軸４、斜板９及びガイドブッシュ７
は、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ッシュ７に対する斜板９の回転
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がガイドブッシュ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。

シリンダブロック１のフロント側及びリヤ側には複数の
シリンダボア1b,1c（本実施例では５つずつ）が斜板９
の回転軌跡上にて対応形成されていると共に、フロント
側シリンダボア1bの狭間及びリヤ側シリンダボア1cの狭
間には吸入通路1d,1eが形成されており、対応するフロ
ント側シリンダボア1b及びリヤ側シリンダボア1cには両
頭ピストン10が収容されている。各両頭ピストン10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
サイドプレート13,14及び弁形成プレート15,16が介在さ
れており、フロントハウジング２とサイドプレート13と
の間には吸入室17が吸入弁15aを介してフロント側吸入
通路1dに接続するように区画形成されていると共に、吐
出室18が吐出弁19を介してサイドプレート13と両頭ピス
トン10との間のフロント側圧縮室Pfに接続するように区
画形成されている。リヤハウジング３とサイドプレート
14との間には吸入室20が吸入弁16aを介してリヤ側吸入
通路1eに接続するように区画形成されてお、吐出室21が
吐出弁22を介してサイドプレート14と両頭ピストン10と
の間のリヤ側圧縮室Prに接続するように区画形成されて
いる。そして、フロント側吐出室18とリヤ側吐出室21と
が吐出通路1fにより接続されている。

両頭ピストン10の往復動に伴って冷媒ガスが入口23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20を経て
フロント側圧縮室Pf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、前後両圧縮室Pf,Prから吐出
室18,21へ吐出された冷媒ガスは吐出通路1fを経て出口3
0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の圧縮行上程死点は斜板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。

リヤ側吸入室20内にはスプール形状の摺動区画体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20の一部が制御圧室20aに区画
形成されていると共に、シリンダブロック１内に突出す
る筒部24bがスラストベアリング25及びラジアルベアリ
ング26を介してガイドブッシュ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20a内の圧力が摺動区
画体24、ガイドブッシュ７及び斜板９を介して前後両側
圧縮室Pf,Pr内の圧力により生じる斜板揺動力及びリヤ
側吸入室20にて摺動区画体24の背面に作用する吸入圧と
対抗する。

リヤ側吸入室20とリヤ側吐出室21とを区画する隔壁、サ
イドプレート14及び弁形成プレート16には通路3aが圧縮
機外部からリヤ側圧縮室Prのいずれか１つに連通するよ
うに形成されており、リヤ側圧縮室Prと通路3aとの接続
部に対応する弁形成プレート16には逆止弁16bが型抜き
形成されている。通路3aと制御圧室20aとは管路27によ
り接続されており、管路27の途中には絞り部27aが設け
られている。絞り部27aと制御圧室20aとの間の管路27に
はリヤ側吐出室21が管路28を介して接続されており、管
路28の途中には容量制御弁機構29が介在されている。

リヤ側吐出室21は容量制御弁機構29の流入ポート29aに
接続されていると共に、制御圧室20a及びリヤ側圧縮室P
rは流出ポート29bに接続されており、制御ポート29cに
は入口23に接続された吸入管路31が管路32を介して接続
されている。流入ポート29a側から流出ポート29b側への
冷媒ガス流量を制御する弁体33は、この弁体33を閉塞方
向に押圧付勢する押圧ばね34及び大気圧の総和圧と、吸
入冷媒ガス圧との圧力対抗により吸入圧を設定値に維持
するように駆動され、弁体33が上動されるとリヤ側吐出
室21の吐出圧相当の冷媒ガスが流出ポート29bから管路2
7側へ流出する。そして、吸入行程時には管路27側の冷
媒ガスが逆止弁16bを押し退けてリヤ側圧縮室Prへ流入
し、圧縮行程時には逆止弁16bの作用によりリヤ側圧縮
室Prから管路27側への逆流が阻止される。管路27を介し
てリヤ側圧縮室Prへ流入する冷媒ガス流量は絞り部27a
により絞られ、これによりリヤ側吐出室21内の比較的高
温の冷媒ガスがリヤ側圧縮室Prへ還流することによる吐
出冷媒ガスの吐出温度の上昇が抑制される。

吸入管路31内の吸入圧が容量制御弁機構29内の押圧ばね
34のばね特性により決定される設定吸入圧よりも高い場
合、即ち冷房負荷が高い場合には弁体33が開放側に移動
しており、制御圧室20a内の摺動区画体24に対するフロ
ント側吐出室18内の吐出冷媒ガスの作用が高まってい
る。これにより摺動区画体24が第１図に示すように左方
側に押圧保持され、斜板９が大きく傾く。従って、前後
圧縮室Pf,Prにおける圧縮容量が大きい値となって大容
量運転が行われ、吸入圧が設定吸入圧に向けて低下す
る。

吸入管路31内の吸入圧が設定吸入圧よりも低い場合、即
ち冷房負荷が低い場合には弁体33が閉塞側に移動してお
り、制御圧室20a内の摺動区画体24に対する吐出冷媒ガ
スの作用が低下している。これにより摺動区画体24が第
４図に示すように右方側に保持され、斜板９の傾角が小
さくなる。従って、前後圧縮室Pf,Prにおける圧縮容量
が小きい値となって小容量運転が行われ、吸入圧が設定
吸入圧に向けて上昇する。

第５図のグラフにおける横軸原点は斜板９の最大傾角、
即ち最大容量に対応する位置に設定されており、同図に
破線で示す曲線C1は吐出容量（％表示）を示す。圧縮行
程上死点一定のリヤ側圧縮室Pr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が、
フロント側圧縮室Pfにおいては吐出容量曲線C1上の変曲
点に対応する摺動区画体24の変位位置Ｌから小容量側で
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。

曲線C2は制御圧室20aにおける必要な制御圧を示し、変
位位置Ｌと原点との間の制御圧力曲線C2は押圧ばね８の
作用により補正された部分であり、押圧ばね８の作用を
除けば変位位置Ｌと原点との間の制御圧力は鎖線で示す
曲線C3となる。直線Ｄは斜板室1aあるいは吸入室17,18
といった吸入圧領域の圧力を示し、この吸入圧領域に制
御圧室20aを接続する構成では制御圧室20a内の圧力が吸
入圧領域の圧力以下となることはなく、直線Ｄ以下とな
る曲線C3の領域は制御不能となる。しかしながら、本実
施例では管路27を介してリヤ側圧縮室Prに制御圧室20a
を接続しており、吸入行程時には吸入弁16a部位におけ
る通過抵抗が吸入抵抗となってリヤ側圧縮室Pr内の圧力
がリヤ側吸入室20内の圧力、即ち吸入圧よりも低くな
る。それ故にリヤ側圧縮室Prに接続する制御圧室20a内
の圧力を吸入圧よりも低くすることができ、制御圧室20
a内の圧力が吸入圧程度の場合に比して摺動区画体24を
制御圧室20a内へ更に入り込ませることができる。従っ
て、制御圧室20aの最小容積を更に低減すること、即ち
斜板傾角の最小限界を傾角減少方向へ更に移すことがで
き、制御可能な冷房負荷範囲をワッブル式圧縮機と同程
度に拡大することができる。

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、例えば複数のリヤ側圧縮室に制御圧室を接続した
り、容量制御弁機構として電磁弁を採用し、吸入圧情報
に基づいて電磁弁の開閉制御を行なう等の実施例も可能
である。

発明の効果 以上詳述したように本発明は、両頭ピストンのリヤ側シ
リンダボアにおける圧縮行程上死点を定位置とした可変
容量型斜板式圧縮機のリヤ側シリンダボアに制御圧室を
接続すると共に、この接続通路とリヤ側シリンダボアと
の間に逆止弁機構を介在したので、制御圧室内の圧力を
吸入圧よりも低くすることができ、これによりワッブル
式圧縮機と同程度の最小容量を得ることができるという
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
縮機及び容量制御弁機構の側断面図、第２図は第１図の
Ａ−Ａ線断面図、第３図は第１図のＢ−Ｂ線断面図、第
４図は小容量運転状態を示す側断面図、第５図は制御圧
及び吐出容量の変動を示すグラフである。 ハウジングを構成するシリンダブロック１、同じくフロ
ントハウジング２及びリヤハウジング３、リヤ側シリン
ダボア1c、回転軸４、斜板９、両頭ピストン10、逆止弁
16b、リヤ側吸入室20、制御圧室20a、吐出圧領域として
のリヤ側吐出室21、摺動制御体としての摺動区画体24、
容量制御弁機構29、摺動中心Ｃ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】冷媒ガスを導入する斜板室、前後一対の吸
   入室、前後一対の吐出室及びこれら各室を接続する前後
   一対となる複数のシリンダボアをハウジング内に区画形
   成し、前後両吸入室を吸入通路により斜板室に接続する
   と共に、冷媒ガス排出用の圧縮機出口に前後両吐出室を
   吐出通路により接続し、前後両シリンダボア内に両頭ピ
   ストンを往復動可能に収容するハウジング内に回転軸を
   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、斜
   板の回転により往復駆動される両頭ピストンの一方のシ
   リンダボアにおける圧縮行程上死点を定位置とした斜板
   式圧縮機において、容量制御用の制御圧室を設け、この
   制御圧室の容積を変える摺動制御体を制御圧室内に介入
   すると共に、摺動制御体の背面には吸入圧が作用するよ
   うに構成し、制御圧室にはリヤ側シリンダボア及び吐出
   圧領域を接続し、この接続通路上には容量制御弁機構を
   介在すると共に、制御圧室にリヤ側シリンダボアを接続
   する通路とリヤ側シリンダボアとの間には逆止弁機構を
   介在し、前記容量制御弁機構により吐出圧相当又はリヤ
   側シリンダボア内圧相当に切換選択される制御圧室内の
   圧力と斜板及び摺動制御体を介して冷媒ガス圧縮により
   生じる斜板揺動力とを対抗させた可変容量型斜板式圧縮
   機。