JPH1047243A - 斜板型圧縮機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 二段圧縮式の斜板型圧縮機において、安価に
可変容量機能を実現する。 【解決手段】 第１ピストン部８ｂの径寸法を第２ピス
トン部８ａの径寸法より大きくし、斜板室３８ａと連通
路３０とを連通させるバイパス路４０の開閉を行う。こ
れにより、バイパス路４０を閉じたときの斜板型圧縮機
容量は、第１作動室３８の体積で決定し、バイパス路４
０を開いたときの斜板型圧縮機容量は、第２作動室３９
の体積で決定する。したがって、バイパス路４０の開閉
により可変容量機構を実現することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、二段圧縮式の可変
容量斜板型圧縮機に関するものであり、冷凍サイクルに
用いて好適である。

【０００２】

【従来の技術】二段圧縮式の斜板型圧縮機は、周知のよ
うに、回転軸に対して斜めに配置された斜板を介して回
転軸の回転運動を往復運動に変換して双頭ピストンを可
動し、この双頭ピストンの一端側に形成された第１作動
室で流体の圧縮を行い、その後、第１作動室で圧縮され
た流体を他端側に形成された第２作動室に導き再び圧縮
するものである。

【０００３】また、可変容量式の斜板型圧縮機として、
例えば特開昭５５−１６０１８７号公報では、複数個の
作動室から吐出された流体を複数個の吐出室に集合さ
せ、吐出された流体を吸入室に開放する開閉弁を制御す
ることにより吐出容量を可変とするものが考案されてい
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記公報に記
載の考案は、複数個の吐出室を形成しなければならない
ため、吐出室が形成されるフロントハウジングおよびリ
アハウジングにの形状が複雑になり、両ハウジングの大
型化および製造原価上昇を招き、延いては、斜板型圧縮
機の製造原価上昇を招いてしまう。

【０００５】本発明は、上記点に鑑み、二段圧縮式の斜
板型圧縮機において、安価に可変容量機能を実現するこ
とを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、以下の技術的手段を用いる。請求項１〜
３に記載の発明では、双頭ピストン（８）の第１、２ピ
ストン部（８ｂ、８ａ）の径寸法は互いに異なってお
り、さらに、流体を複数個の第１作動室（３８）に導く
吸入路（２４、３８ａ、２７、２９）と、複数個の第１
作動室（３８）から吐出した流体を集合させて複数個の
第２作動室（３９）に導く再圧縮連通路（２８、３０、
３１）とを連通させるバイパス路（４０）に開閉弁（４
１）を配設することを特徴とする。

【０００７】これにより、後述するように、開閉弁（４
１）を閉じると、第１作動室（３８）にて圧縮された流
体は、再圧縮連通路（２８、３０、３１）を経て第２作
動室（３９）に吸入されて再圧縮される。つまり、開閉
弁（４１）を閉じた状態の吐出容量は、第１作動室（３
８）の体積で決定される。一方、開閉弁（４１）を開く
と、第１作動室（３８）にて圧縮された流体の圧力は、
吸入路（２４、３８ａ、２７、２９）内の圧力、すなわ
ち吸入圧力と等しくなるので、第１作動室（３８）での
圧縮仕事は無効仕事となる。そして、流体は、吸入路
（２４、３８ａ、２７、２９）および再圧縮連通路（２
８、３０、３１）を経て第２作動室（３９）に吸入され
て圧縮されるので、開閉弁（４１）を開いた状態の吐出
容量は、第２作動室（３９）の体積で決定される。

【０００８】また、第１、２ピストン部（８ｂ、８ａ）
の径寸法は互いに異なっているので、第１、２作動室
（３８、３９）の体積も互いに異なっている。つまり、
開閉弁（４１）の開閉作動によって斜板型圧縮機の容量
が変化する。以上に述べたように、第１、２ピストン部
（８ｂ、８ａ）の径寸法を互いに異ならせ、かつ、吸入
路（２４、３８ａ、２７、２９）と再圧縮連通路（２
８、３０、３１）とを連通させるバイパス路（４０）を
開閉するといった簡便な手段で、斜板型圧縮機の可変容
量機構を実現することができるので、斜板型圧縮機の製
造原価上昇を抑制することができる。

【０００９】請求項２に記載の発明では、第１ピストン
部（８ｂ）の径寸法は、第２ピストン部（８ａ）の径寸
法より小さいことを特徴とする。請求項３に記載の発明
では、バイパス路（４０）は、ハウジング（１、２、
３、４）に形成されていることを特徴とする。なお、上
記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態記載の具
体的手段との対応関係を示すものである。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明を図に示す実施の形
態について説明する。 （第１実施形態）本実施形態に係る斜板型圧縮機は、二
酸化炭素（ＣＯ₂ ）等の作動圧力の高い冷媒を使用する
冷凍サイクルに用いた場合のものであり、図１は、本発
明に係る斜板型圧縮機（以下、単に圧縮機と呼ぶ。）の
軸方向断面を示している。

【００１１】５は図示されていない電磁クラッチを介し
て外部駆動源（車両走行用エンジン等）からの駆動力を
得て回転する回転軸で、この回転軸５はシリンダブロッ
ク（ハウジング）２、３に配置されたラジアル軸受１
３、１４およびスラスト軸受１１、１２によって回転可
能に保持されている。ここで、ラジアル軸受１３、１４
は回転軸５の垂直方向の荷重に対抗し、スラスト軸受１
１、１２は回転軸５の軸方向荷重に対抗している。

【００１２】シリンダブロック２、３内には、回転軸５
と平行、かつ、回転軸５を中心として周方向に３等分す
る位置にシリンダ９ａ、９ｂが形成されており、シリン
ダブロック２側にはシリンダ９ａが３つ、シリンダブロ
ック３側にはシリンダ９ｂが３つと合計６つ形成されて
いる。また、両シリンダ９ａ、９ｂには、軸方向前後両
側に径寸法の異なる第１、２ピストン部８ｂ、８ａを有
する双頭ピストン８が挿入れており、この双頭ピストン
８および両シリンダ９ｂ、９ａによって第１作動室３８
および第２作動室３９がそれぞれ複数個形成されてい
る。なお、本実施形態では、第１ピストン部８ｂの径寸
法が、第２ピストン部８ａの径寸法より大きくなってい
るので、第１作動室３８の体積が、第２作動室３９の体
積より大きくなる。

【００１３】双頭ピストン８は、回転軸５に結合された
回転軸に対して所定量傾いた斜板６によって駆動され、
この斜板６は、回転軸５の回転運動を往復運動に変換し
て双頭ピストン８を両シリンダ９ａ、９ｂ内に往復運動
させる。なお、斜板６と双頭ピストン８との間には、両
者が滑らかに運動するように一対のシュー７が配置され
ており、双頭ピストン８は図２、３に示されるように、
回転軸５周りに３本配置されている。

【００１４】シリンダブロック２には、図示されていな
い冷凍サイクルの蒸発器を流出した冷媒を吸入する吸入
口２４が形成されており、この吸入口２４は、両シリン
ダブロック２、３内に形成される斜板６が回転する斜板
室３８ａに連通している。また、両シリンダブロック
２、３の端面には、両作動室３８、３９内に吸入された
冷媒の逆流を防止する吸入弁２１、２２および両シリン
ダ９ａ、９ｂを閉塞するバルブプレート１５、１６が配
置されている。バルブプレート１５にはシリンダ９ａに
連通する吸入口３４と吐出口３５が形成れており、シリ
ンダ９ａの反対側の吐出口３５には、作動室３９から吐
出した冷媒の逆流を防止する吐出弁１７と、この吐出弁
１７の最大開度を規制する弁止板１８とが図示されてい
ないボルトによってバルブプレート１５に固定されてい
る。同様に、バルブプレート１６には、シリンダ９ｂに
連通する吸入口２５と吐出口２６が形成されており、シ
リンダ９ｂの反対側の吐出口２６には吐出弁１９と弁止
板２０とが図示されていないボルトによってバルブプレ
ート１６に固定されている。

【００１５】なお、バルブプレート１５および吐出弁１
７はフロントハウジング１とシリンダブロック２とによ
って挟まれてボルト３７によって共締めされている。同
様に、バルブプレート１６および吐出弁１９はリアハウ
ジング４とシリンダブロック３とによって挟まれてボル
ト３６によって共締めされている。フロントハウジング
１には、フロントハウジング１と回転軸５との隙間から
冷媒が外部へ漏れることを防止する軸シール１０が配置
され、この軸シール１０は回転軸５に圧入されたリング
１０ａの端面１０ｂに接して冷媒の漏れを防止してい
る。そして、フロントハウジング１には、吸入口３４と
連通するフロント中間圧室３１および吐出口３５と連通
する吐出室３２が形成されている。

【００１６】なお、フロント中間圧室３１は、図２に示
すように、フロントハウジング１に形成された３つの吸
入口３４に冷媒を分配しており、吐出室３２はフロント
ハウジング１に形成された３つの吐出口３５から吐出し
た冷媒を集合させて、フロントハウジング１に形成され
た吐出口２３より図示されていない冷凍サイクルの凝縮
器に冷媒を吐出する。

【００１７】また、リアハウジング４には、図１に示す
ように、吸入口２５と連通する吸入室２７および吐出口
２６と連通するリア中間圧室２８が形成されており、吸
入室２７は連通路２９により斜板室３８ａと連通してい
る。さらに、リア中間圧室２８は、シリンダブロック
２、３に形成された連通路３０によってフロントハウジ
ング１のフロント中間圧室３１と連通している。

【００１８】なお、吸入室２７は、図３に示すように、
リアハウジング４に形成された３つの吸入口２５に冷媒
を分配しており、リア中間圧室２８はリアハウジング４
に形成された３つの吐出口２６から吐出した冷媒を集合
させて連通路３０に連通させている。また、４０は、斜
板室３８ａと連通路３０とを連通させるバイパス路（破
線部、紙面奥側に形成されている。）であり、４１はバ
イパス路４０を開閉する非通電磁閉型の電磁弁（開閉
弁）４１である。この電磁弁４１は、シリンダブロック
２と一体化された電磁弁４１の磁路をなすヨークハウジ
ング部４１ａと、バイパス路４０を開閉する弁体と可動
鉄心（プランジャ）とを兼ねるプランジャ４１ｂと、プ
ランジャ４１ｂと対抗するストッパ部（固定鉄心）４１
ｃと、プランジャ４１ｂのリターン用のコイルバネ４１
ｄと、励磁コイル４１ｅとから構成されている。

【００１９】そして、電磁弁４１は、図４に示すよう
に、制御装置４２によって制御されており、この制御装
置４２には、図示されていない暖房用ヒータコアに流入
する冷却水温度を検出する水温センサ、および車室外温
度センサや車室内温度センサ等の空調装置を制御するに
必要な情報を検出する空調センサＳからの信号が入力さ
れており、これらの信号に基づいて前記電磁クラッチＥ
Ｃおよび電磁弁４１を制御している。

【００２０】なお、本実施形態では、電磁クラッチの接
続と同時に電磁弁４１を開き、その後、数秒（２〜３秒
程度）程度時間が経過した後に電磁弁４１を閉じるよう
に制御して、電磁クラッチ接続時の乗員の不快感を抑制
している。次に、本実施形態に係る圧縮機の作動を述べ
る。 １．最大吐出容量運転（電磁弁４１を閉じた状態） 吸入口２４から吸入された低圧の冷媒（本実施形態で
は、約３５ｋｇｆ／ｃｍ ² ）は、斜板室３８ａ、連通路
２９、吸入室２７、吸入口２５に至る吸入路を経て第１
作動室３８に吸入され、中間圧（本実施形態では、約６
０ｋｇｆ／ｃｍ²）まで圧縮された後、リア中間圧室２
８に吐出される。さらに、冷媒は連通路３０、フロント
中間圧室３１、吸入口３４に至る再圧縮連通路を経て第
２作動室３９に吸入される。その後、冷媒は第２作動室
３９にて吐出圧（本実施形態では、約１１０ｋｇｆ／ｃ
ｍ² ）まで圧縮されて、吐出室３２を経て吐出口２３よ
り圧縮機外部に吐出する。したがって、冷媒は、第１作
動室３８と第２作動室３９とで２段圧縮される（図１参
照）。

【００２１】２．可変容量運転（電磁弁４１を開いた状
態） 吸入口２４から吸入された低圧の冷媒は、斜板室３８
ａ、連通路２９、吸入室２７、吸入口２５を経て第１作
動室３８に吸入され、中間圧まで圧縮されてリア中間圧
室２８に吐出される。しかし、バイパス路４０が開いて
いるので、リア中間圧室２８内圧は、斜板室３８ａ内圧
（吸入圧）に等しくなる。

【００２２】これにより、第１作動室３８での圧縮仕事
は無効仕事となるので、吸入口２４から吸入された冷媒
は、斜板室３８ａ、連通路３０、フロント中間圧室３
１、吸入口３４を経て第２作動室３９に吸入された後、
第２作動室３９にて圧縮されて吐出室３２を経て吐出口
２３より圧縮機外部に吐出される。そして、第２作動室
３９の体積は、第１作動室３８の体積より小さいので、
吐出口２３より吐出される（第２作動室３９によって吸
入される）冷媒量、すなわち質量流量が減少する（図５
参照）。

【００２３】次に、本実施形態の特徴を述べる。本実施
形態によれば、斜板室３８ａと連通路３０とを連通させ
るバイパス路４０を設け、このバイパス路４０の開閉を
行うといった簡便な手段で、可容量機構を実現すること
ができるので、可変容量機能を有する二段圧縮式の斜板
型圧縮機の製造原価上昇を抑制することができる。

【００２４】（第２実施形態）本実施形態は、バイパス
路４０の開閉を電磁弁４１で直接行わず、図６に示すよ
うに、バイパス路４０の開閉を直接行う弁体４２を電磁
弁４１により間接的に開閉作動させた（パイロット式と
した）ものである。すなわち、弁体４２が往復運動可能
に収納されたシリンダ４３の一端側をリア中間圧室２８
に連通させる連通路４４と、他端側を吐出室３２に連通
させる連通路４５とを設け、連通路４５に電磁弁４１を
配設する。なお、４６は弁体４２のリターン用のコイル
バネである。

【００２５】次に、本実施形態の作動を述べる。最大吐
出容量運転時は、第１実施形態と異なり電磁弁４１を開
く。これにより、吐出室３２内の吐出圧が弁体４２の他
端側に作用し、コイルバネ４６の弾性力に打ち勝って弁
体４２を紙面右方向に移動させてバイパス路４０を閉じ
る。したがって、最大吐出容量運転を行うことができ
る。

【００２６】一方、可変容量運転時（図７参照）は、電
磁弁４１を閉じる。これにより、弁体４２の他端側に吐
出室３２内の吐出圧が作用しなくなるので、弁体４２は
コイルバネ４６の弾性力により紙面左方向に移動する。
したがって、バイパス路４０が開くので、可変容量運転
を行うことができる。ところで、上述の実施形態では、
バイパス路４０をシリンダブロック２内に形成したが、
斜板室３８ａと連通路３０を連通させる外部配管を斜板
型圧縮機外に配設してバイパス路４０としても本発明を
実施することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施形態に係る斜板型圧縮機の軸方向断面
図である。

【図２】フロントハウジング１を斜板室３８ａ側から見
た正面図である。

【図３】リアハウジング４を斜板室３８ａ側から見た正
面図である。

【図４】斜板型圧縮機の制御系を示すブロック図であ
る。

【図５】可変容量運転時を示す斜板型圧縮機の軸方向断
面図である。

【図６】第２実施形態に係る斜板型圧縮機の軸方向断面
図である。

【図７】可変容量運転時を示す斜板型圧縮機の軸方向断
面図である。

【符号の説明】

１…フロントハウジング、２、３…シリンダブロック、
４…リアハウジング、５…回転軸、６…斜板、７…シュ
ー、８…双頭ピストン、９ａ、９ｂ…シリンダ、１０…
軸シール、１１、１２…スラスト軸受、１３、１４…ラ
ジアル軸受、１５、１６…バルブプレート、１７…吐出
弁、１８…弁止板、１９…吐出弁、２０…弁止板、２
１、２２…吸入弁、２３…吐出口、２４…吸入口、２５
…吸入口、２６…吐出口、２７…吸入室、２８…中間
室、２９…連通路、３０…連通路、３１…中間室、３２
…吐出室、３４…吸入口、３５…吐出口、３６、３７…
ボルト、３８…第１作動室、３９…第２作動室、４０…
バイパス路、４１…電磁弁。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 駆動力を得て回転する回転軸（５）と、 前記回転軸（５）を回転可能に保持収納するハウジング
   （１、２、３、４）と、 前記ハウジング（２、３）内に前記回転軸（５）と平行
   に形成された複数個のシリンダ（９ａ、９ｂ）と、 前記シリンダ（９ａ、９ｂ）内で往復運動し、軸方向前
   後両側に径寸法の異なる第１、２ピストン部（８ｂ、８
   ａ）を有する双頭ピストン（８）と、 前記回転軸（５）に設けられ、前記回転軸（５）の回転
   運動を往復運動に変換して前記双頭ピストン（８）を往
   復運動させる斜板（６）と、 前記シリンダ（９ａ、９ｂ）と前記第１ピストン部（８
   ｂ）とによって形成される複数個の第１作動室（３８）
   と、 前記シリンダ（９ａ、９ｂ）と前記第２ピストン部（８
   ａ）とによって形成される複数個の第２作動室（３９）
   と、 前記ハウジング（１、２、３、４）に形成され、流体を
   前記複数個の第１作動室（３８）に導く吸入路（２４、
   ３８ａ、２７、２９）と、 前記複数個の第１作動室（３８）から吐出した流体を集
   合させて前記複数個の第２作動室（３９）に導く再圧縮
   連通路（２８、３０、３１）と、 前記吸入路（２４、３８ａ、２７、２９）と前記再圧縮
   連通路（２８、３０、３１）とを連通させるバイパス路
   （４０）と、 前記バイパス路（４０）を開閉する開閉弁（４１）とを
   有し、 前記第１ピストン部（８ｂ）の径寸法は、前記第２ピス
   トン部（８ａ）の径寸法より大きいことを特徴とするこ
   とを特徴とする斜板型圧縮機。
2. 【請求項２】 前記バイパス路（４０）は、前記ハウジ
   ング（１、２、３、４）に形成されていることを特徴と
   する請求項１に記載の斜板型圧縮機。