JPS61155665A - 可変容量圧縮機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 発明の目的 （産業上の利用分野） 本発明は可変容量圧縮機に係り、特に角度可変揺動斜板
型の圧縮機に関するものである。

（従来の技術） 従来、車両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、回転駆動板の傾斜角を変化させ圧縮機吐
出容量（流山）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ウ
ォブル仮型の可変容量圧縮機（特開昭５８−１５８３８
２号公報）がある。この圧縮機は冷房負荷の低下あるい
は高回転により吸入圧力が低下すると、吐出量制御手段
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
伸びて弁機構を作動し吸入室とクランク室間の通路面積
を減少させるとともに、吐出室とクランク室間の通路を
別の弁機構により開放することにより、クランク室圧力
を高めて同りランク至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、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。

（発明が解決しようとする問題点） ところが、前述した従来の可変容量圧縮機は、吸入室と
クランク室間及び吐出室とクランク室間をそれぞれ開閉
するための弁機構が２個所あるため、構造が複雑となる
ばかりでなく、シール機構に負荷のかかる高速回転にな
るに従って、クランク室圧力が上昇するので、駆動軸の
シール機構の摺動部に作用する面圧が上昇し、シール性
及び耐久性を低下させるという問題点があった。このシ
ール性の低下は急激にエンジンを加速する場合にも吸入
圧力が低下し前記吐出量制御手段が動作されクランク室
圧力を上昇させるので起きる。

（問題点を解決するための手段） 本発明は上記問題点を解消するため、吸入口Ｓ及び吐出
室りとクランク室Ｃとを備え、吸入圧力Ｐｓとクランク
室圧力Ｐｃとの差圧に応じて回転駆動板の傾斜角が変化
し圧縮容量を制御するようにした可変容量圧縮機におい
て、前記クランク室Ｃの圧力Ｐｃを検出するクランク室
圧力検出手段を配設するとともに、前記吸入室Ｓとクラ
ンク室Ｃとを連通する導圧路３９．４５に対し、前記ク
ランク室圧力検出手段からの検出信号に基づいて開閉さ
れる弁機構を設け、クランク室圧力ＰＯが設定値よりも
上昇したとき、前記弁機構を開放して同りランク空と吸
入室を連通し、同りランク至圧力Ｐｃが設定値よりも下
降したとき、前記弁機構を閉鎖してクランク室圧力Ｐｃ
をほぼ一定に保持し、その圧力を圧縮室と反対側のピス
トンに作用させて前記回転駆動板を傾斜角を小さくさせ
る方向に押圧するように構成している。

（作用） 本発明は上記手段を採ったので、クランク室圧力検出手
段により、クランク室Ｃの圧力ｐｃが検出されてこの圧
力Ｐｃが設定値に対して低下すると、弁機構が開鎖され
てクランク室Ｃから吸入室Ｓへ還元されるガス流が停止
される。又、この状態でクランクＷＣの圧力Ｐｃが上昇
し設定値を越えると、弁機構が開かれてクランク室Ｃか
ら吸入室Ｓへのガスの還元が始まり、クランク苗圧力Ｐ
Ｃの上昇が押えられる。このようにして、クランク室圧
力Ｐｃは圧縮機の運転中はぼ設定値に保たれる。このた
め、運転時においてシール装置に作用する圧力は回転数
の変化による影響を受けない。

（実施例） 以下、本発明を車両用空調装置に使用される角度可変揺
動斜板型の可変容量圧縮機に具体化した一実施例を第１
図〜第４図に基づいて説明する。

第１図に示すように、シリンダ・ブロック１の左端面に
は、弁板２を介してヘッド３が接合固定され、同ヘッド
３の内部には環状の吸入室Ｓが形成され、吸入口３ａに
より外部冷房回路に接続されている。又、同ヘッド３の
中心部には吐出室りが形成され、図示しない吐出口によ
り同じく冷房回路に接続されている。

前記シリンダ・ブロック１の右端面には、クランクケー
ス４が接合固定され、同ブロック１の中心に貫設した軸
支孔１ａとクランクケース４の中心に一体形成した円筒
状のボス部４ａには、一対のラジアル軸受５により駆動
軸６が回転可能に支承されている。同駆動軸６はエンジ
ンの動力によりベルト、プーリ及び電磁クラッチ（図示
略）を介して回転される。なお、ボス部４ａの内端面と
駆動軸６の段差部６ａとの間には、スラスト軸受７が介
在されている。又、ボス部りａ内にはシャフトシール室
８が設けられ、クランクケース４に透設した通路４ｂに
よって、クランク室Ｃと連通し、潤滑が行なわれている
。

前記シリンダ・ブロック１にはそれを貫通づる５つの軸
方向シリンダ￥１ｂ　　（第１図において１つ、第３図
に２つ図示する）が駆動軸６と平行に貫設され、これら
のクランク室１ｂは駆動軸６の軸線を中心として均等角
度に離隔し、かつ同心円上に離隔している。前記各シリ
ンダ室１ｂ内には、シール９を有するピストン１０が往
復摺動運動可能に装着されている。各ピストン１０の後
面には球面継手１１を介してロッド１２が連結され、各
ヘッド１２の後端は、駆Ｆｌｌ軸６をＦＩＢ＃１するよ
うに受承された揺動板１３に球面継手１４を介して連結
されている。

前記揺動板１３は回転駆動板１５の支持筒部１５ａ上に
支承され、同筒部１５ａ先端に設けたスラスト座金１６
及びストップリング１７により位置規制され、回転駆動
板１５の前面との間にはスラスト軸受１８が介装されて
いる。前記駆動軸６には駆動ビン１９がラジアル方向に
突設され、同ヒン１９には前記回転駆動板１５が傾斜案
内１４１９ａに貫通した連結ビン２０により軸線方向へ
傾動可能に取着されている。

前記駆動軸６上には前記回転駆動板１５の支持筒部１５
ａ内側に位置するように、かつ、同駆動軸６上で軸線方
向のスライド可能にスリーブ４０が遊嵌され、同スリー
ブ４０に対し前記支持筒部１５ａが係合ビン４１を中心
として傾動可能に取着され、駆動板１５の傾動を前記連
結ビン２０の回りで安定して行うことができるようにな
っている。なお、スリーブ４０の一部には前記連結ビン
１９を突出させる凹部４０ａが切欠形成されている。

前記揺動板１３はシリンダ・ブロック１の挿通孔１Ｃと
クランクケース４の係止孔４Ｃにより駆動軸６と平行に
架設した案内ビン２１と、同案内ビン２１上に摺動自在
に嵌挿された上案内２２と、前記揺動板１３に対し半径
方向の往復開動自在に、かつ、前記上案内２２を保持す
る案内シュー２３とにより回転駆動板１５と一体回転し
ないようになっている。なお、弁板２には前記挿通孔１
Ｃと吸入室Ｓを連通する通路２ｃが形成されている。

一方、前記弁板２には吸入室Ｓからシリンダ室１ｂ内の
圧縮至に冷媒ガスを導入するための吸入孔２ａが貫設さ
れ、同吸入孔２ａと対応して吸入弁２４が設けられてい
る。同じく弁板２にはクランク室１ｂにおいて圧縮され
た冷媒ガスを吐出至りへ導くための吐出孔２ｂが貫設さ
れ、同吐出孔２ｂと対応して吐出弁２５及び弁理え２６
がかしめビン２７により取着されている。

次に、第２図を中心にクランク室Ｃの圧力Ｐｃを運転中
はぼ設定圧ＰｃＯに保持するコントロールバルブ２８に
ついて説明する。

前記ヘッド３の外周−側に吸入室Ｓと連通ずるように貫
設された嵌合孔３ｂには、コントロールバルブ２８の有
底円筒状をなすケース２９が０リング３０を介して嵌合
され、ストップリング３１により定位置に保持されてい
る。同ケース２９の外端雌ネジ部２９ａには空気通路３
２ａを有する蓋３２が螺合固定されている。ケース２９
の内部にはベローズ３３が収容され、その基端部は前記
蓋３２の内面によりケース２９の係止段部２９ｂに気密
性をもって圧接されている。前記へローズ３３の先端部
には取付板３４が気密性をもって被冠され、同ベローズ
３３及び取付板３４によりケース２９内部を内側の大気
室Ａと外側の弁室Ｂとに区画形成している。前記取付板
３４には支持ビン３５がケース２９の軸線方向に貫通固
定され、同支持ビン３５の先端にはボール弁３６が止着
されている。そして、前記ケース２９の底部に吸入室Ｓ
と弁室Ｂとを連通ずるように透設した弁孔２９Ｃを、前
記ボール弁３６により開閉し得るようにしている。前記
大気至Ａ内にはコイル状のスプリング３７が介在され、
ベローズ３３、支持ビン３５及びボール弁３６を常には
弁孔２９Ｃが閉鎖される方向へ付勢している。

前記ケース９の外周には貫通孔２９ｄが設けられ、回置
通孔２９ｄと連通する環状溝２９ｅが刻設されており、
同環状溝２９ｅはヘッド３、弁板２及びシリンダ・ブロ
ック１に形成した連通路３８により、同ブロック１の軸
支孔１ａと連通されている。さらに、同軸支孔１ａはラ
ジアル軸受５のベアリングｌｆｆ１隙及びブロック１の
後面に凹設した連通溝１ｄを介してクランク室Ｃと連通
され、これらの貫通孔２９ｄ、環状溝２９ｅ１軸支孔１
ａ、ベアリング間隙及び連通溝１ｄよりなる導圧路３９
により前記クランク室Ｃと弁室Ｂとを連通し、同りラン
ク至Ｃ内の冷媒ガスを弁至Ｂ内へ導入し得るようにして
いる。

ところで、前記ボール弁３６による弁孔２９ｃの開閉制
御は吸入室Ｓの圧力Ｐｓと、クランク室Ｃの圧力Ｐｃ、
つまり弁ＷＢの圧力Ｐｂと、スプリング３７のバネ定数
ＫＯとの関係によって行なわれる。この実施例では、ク
ランク室圧力Ｐｃが一般定値ＰＣＯ（２，５気圧）にな
り、弁室Ｂの圧力Ｐｂが設定値ＰｃＯになると、大気’
ＩＡの圧力Ｐａによるベローズ３３を延ばす力とスプリ
ング３７による弾力との合力が、弁ｆｆＢの圧力Ｐｂに
よりベローズ３３を圧縮する力よりも大きくなって、ボ
ール弁３６を閉鎖方向へ動作させるように設定されてい
る。

ところで、この実施例ではクランク室Ｃの圧力ｐｃを検
出するクランク室圧力検出手段と、同検出手段からの検
出信号に基づいて開閉される弁機構とをコントロールバ
ルブ２８に渾然一体内に組込んだものを示している。ク
ランク室圧力検出手段はケース２９、蓋３２、ベローズ
３３、取付板３４、スプリング３７、導圧路３９及び大
気室Ａ、弁室Ｂ等から構成され、弁機構はケース２９、
弁孔２９Ｃ１支持ビン３５、ボール弁３６及び弁室Ｂ等
から構成されている。

次に、前記のように構成した揺動斜板型可変容量圧縮機
についてその作用を説明する。

圧縮機の停止状態において、吸入圧力Ｐｓ、クランク室
圧力Ｐｃ及び弁室Ｂの圧力ｐｂがともに例えば５気圧で
バランスしており、弁室Ｂの圧力Ｐｂが大気室Ａの圧力
Ｐａ　　（零気圧）よりも高いので、その差圧によりベ
ローズ３３がスプリング３７の弾力に抗して、支持ビン
３５及びボール弁３６とともに弁孔２９Ｃから離間する
方向に押圧停止されている。このとき、エンジンの動力
により駆動軸６が回転されると、駆動ビン１９及び連結
ビン２０を介して駆動板１５が回転され、これにより揺
動板１３が非回転のまま前後方向に揺動される。すると
、ロッド１２を介して各ピストン１０がシリンダ室１ｂ
内で往復動され、吸入室Ｓから吸入孔２ａを経て吸入し
た冷媒ガスをシリンダ室１ｂの圧縮室内で圧縮した後、
吐出孔２ｂから吐出室りへ圧送する。

一方、圧縮機の運転中は、圧縮空からピストン１０とシ
リンダ室１ｂの内周面との［Ｉ隙から圧縮ガスがクラン
ク室ｐｃヘブローバイされるが、これはクランク室Ｃか
ら導圧路３９を経て弁室Ｂへ導かれ、弁孔２９Ｃを経て
吸入室Ｓへ還元され、クランク室圧力Ｐｃの上昇が抑制
される。又、このクランク室圧力ｐｃが高圧状態から設
定値ＰｃＯまで低下すると、弁室Ｂの圧力Ｐｂも同設定
ｌｌ１ＰＣＯに低下してスプリング３７によりボール弁
３６が弁孔２９０を閉鎖し、又、前記ボール弁３６の閉
鎖によりクランク室Ｃの圧力ＰＯが前述した連続的に発
生するブローバイガスにより上昇すると、ベローズ３３
に作用する力のバランスが逆転してボール弁３６が弁孔
２９Ｃから浮上される。従ってコントロールバルブ２８
の開閉又は開度調節を繰り返すことによりクランク室圧
力Ｐｃは圧縮機の運転中設定値ＰＣＯに保持される。

ここで、第３図及び第４図に基づいて、圧縮動作中に揺
動板１３に作用する連結ビン２０周りのモーメントＭに
ついて説明する。

第３図には５つのピストン１０のうち上死点（圧縮完了
）のピストン１０と、下死点（吸入完了）のピストン１
０とを図示している。この第３図から明らかなように、
上死点にあるピストン１０の前模両端面に作用する圧縮
圧力とクランク室圧力Ｐｃとの差圧によりＯラド１２を
介して揺動板１３が後方へ押圧する力は最大であるが、
駆動軸６の中心軸線Ｏ−０からの球面継手１１及び連結
ビン２０の中心までの距離Ｌｌ、Ｌ２がほぼ等しいので
、揺動板１３に作用するモーメントＭ（第３図の矢印方
向を正とする）は小さく無視できる。

一方、下死点にあるピストン１０側の球面継手１４は、
連結ビン２０からの距離Ｌ３が最も大きく、従って同ピ
ストン１０の前後面に作用する吸入圧力Ｐｓとクランク
室圧力ｐｃとの差圧ΔＰ（Ｐｃ　−Ｐｓ　）の影響を最
も受は易（、吸入行程において例えば吸入圧力Ｐｓが大
きくなるとピストン１０が後方へ押されてストロークを
大きくしようとする正方向のモーメントＭが作用し、揺
動板１３の傾斜角が大きくなる。この関係は上死点と下
死点の中間行程中における残り３つのピストンについて
も各別に作用しているので、５つのシリンダ１０全てを
総合して揺動板１３に作用するモーメントＭを示すと例
えば第４図のようになる。

この図から明かなように、クランク室圧力Ｐｃの設定（
ＩＰｃＯを２．５気圧とした場合、吸入圧力ＰＳが２．
５気圧、２．０気圧、１．５気圧というように低下して
いくと、前記モーメントＭの総和が小さくなることを示
しており、クランク室圧力Ｐｃ一定のもとでは吸入圧力
Ｐｓの値に対応してモーメント力が発生し、揺動板１３
の傾斜角はこのモーメント力により決定され傾斜角度は
変化する。

さて、圧縮動作が開始された直後においては、吸入動作
により、吸入圧力ｐｓが例えば４気圧に低下されると、
クランク室圧力ｐｃと吸入圧力ＰＳの差圧ΔＰ　（Ｐｃ
　−Ｐｓ　）が生じ、これにより揺動板１３に作用する
正方向のモーメントＭが減少してピストン１０のストロ
ークを減少させ圧縮容量が下がる。その後、クランク室
圧力ｐｃはコントロールバルブ２８が開放されているの
で、クランクＷＣから吸入室Ｓへとガスは還元され、ク
ランク室圧力ｐｃと吸入圧力ｐｓは等しいが、ピストン
の圧縮室内のガスを圧縮する。やがて同圧力Ｐｓ、Ｐｃ
が反力により揺動板１３を傾角を大となす方向のモーメ
ントＭが生じ、ピストン１゜のストロークが大きくなる
に従ってさらにモーメントＭは増大し、全容量運転とな
る。さらに、吸入圧力Ｐｓとクランク圧力ｐｃがともに
低下し、圧力Ｐｃが設定値Ｐｃｏ（２，５気圧）になる
と、前述したように、コントロールバルブ２８の弁孔２
９ｃが閉鎖されるため、クランク室圧力Ｐｃが設定値Ｐ
ｃＯ以下になることはない。

その後、冷房能力が過剰になって吸入圧力Ｐｓが低下す
ると前記差圧ΔＰが生じるが、例えば吸入圧力Ｐｓが２
気圧まで低下し、差圧ΔＰが−０゜５気圧では負方向の
モーメントＭが作用し、ピストン１０のストロークが小
さくなって、圧縮容量が減少する。

さらに、定常運転中において、急激にエンジンが加速さ
れて、駆動軸６の回転数が上昇した場合には、吸入圧力
Ｐｓが直ちに低下するのでクランク室圧力Ｐｃと吸入圧
力Ｐｓの差圧ΔＰが増大し、このときも負方向のモーメ
ントＭが作用してピストン１０のストロークを減少させ
て容量をダウンさせる。このため、エンジンの負荷の増
大が抑制され、エンジンの加速性能が向上する。このよ
うにコントロールバルブ２８は吸入圧力Ｐｓと関係なく
、大気室Ａの圧力Ｐａとの関係によってクランク室の圧
力Ｐｃをほぼ一定（設定値Ｐｃ０）圧力に保持するよう
に制御され、従ってクランク室Ｃから通路４ｂを経てシ
ャフトシール室８内へ作用する圧力ｐｃによるシール面
圧は常に設定圧力ＰＣＯとなる。

なお、本発明は次のような実施例で具体化することもで
きる。

第５図に示すように吸入室Ｓとクランク室Ｃを導圧路４
５により連通ずるとともに、同導圧路４５に電磁弁４６
を接続し、クランク室Ｃには同室Ｃの圧力Ｐｃを検出す
るクランク至圧力検出手段としての圧力センサ４７を管
路４８により接続し、同圧力センサ４７からの検出信号
、つまりクランク室圧力Ｐｃが設定値Ｐｃｏになったと
き電磁バルブ４６を閉じ、設定値以上になったとき、同
バルブ４６を開くように構成すること。

発明の効果 以上詳述したように、本発明は例えば回転数が急上昇し
たり、冷房回路の負荷が変動して吸入圧力が急激又は徐
々に変化しても、クランク室圧力をほぼ一定に保持する
ことができるため、シャフトシール面圧を最適値で設定
することができ、シール性能の向上を図ることができる
とともに、弁機構を１つにして構造を簡素化することが
できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る角度可変揺動斜板型の可変容量圧
縮機の一実施例を示す中央部縦断面図、第２図はコント
ロールバルブ付近の拡大断面図、第３図は揺動板に作用
するモーメントを説明するための断面図、第４図は横軸
に揺動板の回転角をとり、縦軸に同揺動板に作用するモ
ーメントをとり、吸入圧力が変化した場合におけるモー
メント曲線を示すグラフ、第５図は本発明の別個を示す
要部のみの断面図である。 シリンダ・ブロック１、ヘッド３、クランクケース４、
駆動軸６、ピストン１０．ロッド１２、揺動板１３、回
転駆動板１５、コントロールバルブ２８、導圧路３９、
吸入圧力Ｐｓ、クランク至圧力Ｐｃ、吸入室Ｓ、クラン
ク室０１大気室Ａ、弁室Ｂ、大気圧力Ｐａ　、弁室圧力
Ｐｂ０特許出願人　　　株式会社豊田自動織機製作所代
　理　人　　　弁理士　　恩１）博宣回　　転　　角 第５図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 　１．吸入口（Ｓ）及び吐出室（Ｄ）とクランク室（Ｃ
   ）とを備え、吸入圧力（Ｐｓ）とクランク室圧力（Ｐｃ
   ）との差圧に応じて回転駆動板の傾斜角が変化し圧縮容
   量を制御するようにした可変容量圧縮機において、前記
   クランク室（Ｃ）の圧力（Ｐｃ）を検出するクランク室
   圧力検出手段を配設するとともに、前記吸入室（Ｓ）と
   クランク室（Ｃ）とを連通する導圧路（３９，４５）に
   対し、前記クランク室圧力検出手段からの検出信号に基
   づいて開閉される弁機構を設け、クランク室圧力（Ｐｃ
   ）が設定値よりも上昇したとき、前記弁機構を開放して
   同クランク室と吸入室を連通し、同クランク室圧力（Ｐ
   ｃ）が設定値よりも下降したとき、前記弁機構を閉鎖し
   てクランク室圧力（Ｐｃ）をほぼ一定に保持し、その圧
   力を圧縮室と反対側のピストンに作用させて前記回転駆
   動板を傾斜角を小さくさせる方向に押圧するように構成
   したことを特徴とする可変容量圧縮機。
2. 　２．前記クランク室圧力検出手段は吸入室（Ｓを形成
   するヘッド（３）に設けた嵌合孔（３ｂ）に嵌合したケ
   ース（２９）と、同ケース（２９）の内部に収容され、
   大気室（Ａ）と弁室（Ｂ）とを区画形成するベローズ（
   ３３）と、同ベローズ（３３）に内装され、導圧路（３
   ９）からのクランク室（Ｃ）の圧力（Ｐｃ）が設定値（
   Ｐｃ０）に達したとき、ベローズ（３３）を動作するよ
   うに設定されたスプリング（３７）とにより構成され弁
   機構は前記ケース（２９）の底部に対し吸入室（Ｓ）と
   弁室（Ｂ）とを連通するように貫設された弁孔（２９ｃ
   ）と、前記ベローズ（３３）に取着されたボール弁（３
   ６）とにより構成されている特許請求の範囲第１項記載
   の可変容量圧縮機。
3. 　３．前記導圧路（４５）には弁機構としての電磁弁（
   ４６）が接続され、クランク室（Ｃ）には管路（４８）
   を介してクランク室圧力検出手段としての圧力センサ（
   ４７）が接続され、同圧力センサ（４７）から前記電磁
   弁（４６）に開閉動作信号を出力するようにしている特
   許請求の範囲第１項記載の可変容量圧縮機。