JPH0826852B2 - 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58−16
2782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。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工程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は実質的な圧縮
及び吐出を行なうことができない。

本願出願人はこの欠点を改良した圧縮機に関する発明
を特願昭62−298630号で出願している。具体的は、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
力及び斜板傾角を小さくする方向に付勢配置されたばね
部材のばね作用力の総和圧と制御圧室内の圧力との差に
応じて変動し、容量制御弁機構は制御圧室側から吸入圧
領域側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する。冷房
負荷が低ければ容量制御弁機構は制御圧室と吸入圧領域
とを連通すると共に、冷房負荷が高ければ遮断し、この
流量制御により制御圧室内の圧力が制御され、斜板の傾
角が制御される。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、小負荷容量時には吸入圧領域へ流れる
吐出冷媒ガス量が増大し吐出温度の上昇等の不具合が生
じる。又、実質的な吐出を伴わない圧縮作用領域では吐
出圧力の変動はフロント側ボア内圧力には作用しないが
制御室圧には反映される為誤差動を生じやすい。さらに
容量制御弁機構の流量制御範囲が広く容量制御弁機構の
設計がむつかしいという問題点がある。

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
に区画形成すると共に、斜板室と前後両吸入室とを吸入
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ると共
に、この制御圧室の容積を変える摺動制御体を制御圧室
内に介入し、前記吐出通路とフロント側吐出室との間に
は逆止弁機構を介在し、制御圧室にはフロント側吐出室
及び吸入圧領域を接続すると共に、この接続通路上には
容量制御弁機構を介在し、この容量制御弁機構によりフ
ロント吐出室内圧相当又は吸入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、リヤ側シリンダ
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し、容量制
御弁機構は制御圧室側から吸入圧領域側への冷媒ガス流
量及びフロント側吐出室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する。冷房負荷が低ければ容
量制御弁機構は制御圧室と吸入圧領域とを連通すると共
に、冷房負荷が高ければ遮断し、この流量制御によりフ
ロント側吐出室内の冷媒ガスを導入する制御圧室内の圧
力が制御される。フロント側吐出室内の圧力は実質的な
吐出を伴わない圧縮作用領域では逆止弁機構の作用によ
り斜板傾角減少に伴って低下するという特性があり、冷
房能力過剰、即ち冷房負荷小状態での吐出容量大の際に
は容量制御弁機構が開放する場合においても前記特性故
にフロント側吐出室から吸入圧領域へ流れる冷媒ガス流
量は低減し、この冷媒ガス流入に起因する吐出温度の上
昇が抑制される。又、実質的な吐出を伴わない圧縮作用
領域ではフロント側吐出室内の圧力が変動すればこの変
動が制御圧室内の圧力にのみ反映して容量制御の誤動作
が生じ易いが、前記逆止弁機構の作用によりフロント側
吐出室内の圧力は吸入圧に応じて決定される。従って、
フロント側吐出室内の圧力は変動を抑制され、容量制御
の誤動作が回避される。しかも、フロント側吐出室内の
前記圧力特性が制御圧室内の制御圧曲線に近付くため、
容量制御弁機構の流量制御範囲が狭くなって容量制御弁
機構の設計上有利である。

（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には球面状に形成されて
おり、この球面部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が両側方へ突出するように嵌着さ
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の回動
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り、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により接続されており、フロント側吐
出室18と吐出通路1fとはフロントハウジング２内で略直
角状に接続していると共に、この直角接続部には円筒状
の逆止弁35が吐出通路1fと直交する方向へスライド可能
に嵌入されている。

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、フロント側圧縮室Pfからフ
ロント側吐出室18へ吐出された冷媒ガスは逆止弁35を押
し上げて吐出通路1fへ流出すると共に、吐出通路1fを経
て出口30から排出され、リヤ側圧縮室Prからリヤ側吐出
室21へ吐出された冷媒ガスは吐出通路1fを経て出口30か
ら排出される。逆止弁35に対する吐出通路1f側からの吐
出圧は逆止弁35の押し上げ方向に対して直交するため、
逆止弁35の開放動作が吐出通路1f側の吐出圧により阻害
されることなく円滑に行われる。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の圧縮行程上死点は斜
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1,3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を介してフロン
ト側圧縮室Pf内の圧力及びリヤ側圧縮室Pr内の圧力によ
り生じる斜板摺動力と対抗する。

制御圧室20aとフロント側吐出室18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は管
路28を介して斜板室1aに接続されており、管路28の途中
には容量制御弁機構29が介在されている。制御圧室20a
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、斜板室1a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を開放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が下動
されると制御圧室20a内の吐出圧相当の冷媒ガスの一部
が吸入圧に応じて斜板室1aへ流入する。

吸入管路31内の吸入圧が設定値よりも高い場合、即ち
冷房負荷が高い場合には弁体33が閉塞位置にあり、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、吸入圧が設定値に向けて低下する。吸入管路31内の
吸入圧が設定値よりも低い場合、即ち冷房負荷が低い場
合には弁体33が開放位置にあり、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３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さい値となって小容量
運転が行われ、吸入圧が設定値に向けて上昇する。

第４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
質的な吐出を伴わない圧縮室内での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。曲線C4はフロント側吐出室18における
圧力を示し、変位位置Ｌと原点との間の実質的な吐出を
伴う領域では吐出圧程度の高圧状態となる。逆止弁35が
ない場合には外部冷媒ガス回路上の凝縮器の凝縮能力に
関連して圧縮機と凝縮器との間で生じている圧力が変位
位置Ｌから小容量側の非吐出領域においてフロント側吐
出室18内の圧力に反映するが、フロント側吐出室18内の
圧力は逆止弁35の作用により制御圧力曲線C2に接近して
右下がり曲線となる。

冷房能力過剰、即ち冷房負荷小状態での吐出容量大の
際には容量制御弁機構が開放するが、この場合において
も逆止弁35の作用に起因したフロント側吐出室18内の圧
力特性によりフロント側吐出室18から斜板室1a内へ流れ
る冷媒ガス流量は逆止弁35が存在しない場合に比して大
幅に低減する。従って、フロント側吐出室18内の比較的
高温の冷媒ガスが斜板室1a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。

又、小容量状態ではフロント側吐出室18における吐出
圧が制御圧室20a内の制御圧に対する抵抗要素には殆ど
成り得ないため、フロント側吐出室18における吐出圧が
変動すればこの変動は制御圧室20a内の圧力にのみ反映
する。そのため、圧縮機の回転数上昇に伴うフロント側
圧縮室Pf内への吸入圧力低下が発生すれば斜板傾角減少
方向への斜板揺動力が減少し、冷房安定状態の場合にも
結果的に斜板傾角が増大するという容量制御の誤動作を
生じ易いが、逆止弁35の作用によりフロント側圧縮室Pf
内の圧力は吸入圧に応じて決定される。これによりフロ
ント側吐出室18内の圧力変動が抑制され、容量制御の誤
動作が回避される。従って、ワッブル式圧縮機と同程度
の最小容量を達成しつつ安定した容量制御が可能とな
る。

逆止弁35が存在しない場合にはフロント側吐出室18内
の圧力が小容量側において曲線C4のように低下しないた
め、この圧力状態のフロント側吐出室18内の冷媒ガスを
制御圧室20a側へ導入しようとすれば吸入圧から吐出圧
近傍までの広い減圧が必要となって容量制御弁機構29の
流量制御範囲を広くせざるを得ず、容量制御弁機構29の
設計が難しいものとなる。しかしながら、逆止弁35の存
在によるフロント側吐出室18内の圧力特性が容量制御弁
機構29による減圧範囲を狭め、容量制御弁機構29の流量
制御範囲が狭くなって容量制御弁機構29の設計が容易と
なる。

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、例えば前記実施例におけるフロント側吐出室18と出
口30との間のフロント側吐出通路1f上に逆止弁機構を介
在したり、あるいはリヤ側吸入室から独立して制御圧室
を設け、この制御圧室内に前記実施例における摺動区画
体24のような摺動制御体を介入した圧縮機に本発明を具
体化することも可能である。

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
圧縮室における圧縮行程上死点を定位置とした可変容量
型斜板式圧縮機のフロント側吐出室と吐出通路との間あ
るいはフロント側の吐出通路上に逆止弁機構を介在する
と共に、フロント側吐出室内の冷媒ガスを制御圧室へ導
入するようにしたので、冷房能力過剰時における吐出温
度上昇抑制、流量制御誤動作及び容量制御弁機構設計容
易化が可能となり、ワッブル式圧縮機と同程度の最小容
量を達成しつつ安定した容量制御を行い得るという優れ
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図は小容量運転状態を示す側断面
図、第４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、回転軸４、斜
板９、両頭ピストン10、フロント側吐出室18、制御圧室
20a、摺動制御体としての摺動区画体24、容量制御弁機
構29、逆止弁機構を構成する逆止弁35、揺動中心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ると共
   に、この制御圧室の容積を変える摺動制御体を制御圧室
   内に介入し、前記吐出通路とフロント側吐出室との間に
   は逆止弁機構を介在し、制御圧室にはフロント側吐出室
   及び吸入圧領域を接続すると共に、この接続通路上には
   容量制御弁機構を介在し、この容量制御弁機構によりフ
   ロント吐出室内圧相当又は吸入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。