JPS61215469A - 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） この発明は車両空調用等に使用される可変容量圧縮機に
係わり、特に、吸入室と吐出室とクランク室とを備え、
吸入圧力とクランク室圧力との差圧に応じてピストンの
ストロークが変更され揺動ｐ１４斜板の傾斜角が変化し
て、圧縮容量を制御するようにした角度可変揺動傾斜板
型の圧縮機に関するものである。

（従来の技術） 従来、この種の可変容量圧縮機としては、例えば特開昭
５８−１５８３８２号公報に示すような構成のものが知
られている。この圧縮機においては、吸入室内に吸入圧
力を検出するためのベローズが設けられ、冷房負荷の低
下あるいは高速回転に伴い吸入圧力が所定圧力まで低下
したとき、その吸入圧力と大気圧とのバランス変動に伴
うベローズの伸長により弁機構が作動されて、クランク
室と吸入室との間の連通路が閉じられるとともに、吐出
室とクランク室との間の連通路が開放され、クランク室
圧力が高められてそのクランク室圧力と吸入圧力との差
圧が増大し、それに伴いピストンのストロークが減少し
てピストンを往復動させるための揺動傾斜板の傾斜角が
小さくなって、吸入圧力の所定圧力を越える低下を防ぐ
と同時に容量ダウンを行うようになっている。

（発明が解決しようとする問題点） ところが、この従来の可変容量圧縮機においては、ベロ
ーズにより吸入圧力の変化を検出して弁機構を開閉動作
させるようになっているので、例えば急激な加速に伴っ
て吸入圧力が一時的に低下した場合において、ベローズ
が敏感に作用して弁機構を作動させることになり、この
急加速時にはクランク室圧力を高めなくても、吸入圧力
の低下のみでピストンのストロークが自動的に減少し、
小容量運転に移行するにもかかわらず、前記弁機構の作
動に伴い高圧の吐出ガスがクランク室内に送り込まれク
ランク室圧力が過剰に高められる。

そのために、前述した急加速作動が終了して回転数が低
下してもこの回転数の低下と前記小容量運転による容量
不足に伴う吸入室の圧力上昇により、該吸入室とクラン
ク室との圧力差が小さく、過剰に高められたクランク室
の圧力は徐々にしか低下せず、ピストンのストロークが
減少したままの状態で小容量運転が続行される。この結
果、車室温度が上昇し、最適温度まで再度下げる為に揺
動傾斜板の傾斜角を一旦最大角に戻さなければならず、
最適温度に戻すのに時間がかかるばかりでなく、急加速
ごとにクランク室圧力が過剰に高められるので、シャフ
トシール面圧が上昇しシャフトシール機構の耐久性が低
下するという問題があった。

さらに、従来の圧縮機は吐出室とクランク室を連通ずる
通路の吐出室側の開口端が該室の最下端位置にないため
、オイル含有量の少ない吐出冷媒ガスがクランク室に還
元され、従ってクランク室の潤滑性が悪いという問題が
あった。加えて、該圧縮機は吸入圧力が設定値まで低下
して容量ダウンが開始されてから、吐出室のガスがクラ
ンク室へ還元される構造であるため、最も潤滑の必要な
最大容量運転の一時期において、吐出室からの還元ガス
に含まれるオイルによるクランク室の潤滑が全く行われ
ず、潤滑性が悪いという問題があった。

（問題点を解決するための手段） この発明は前記のような問題点に着目してなされたもの
であって、第一発明は吸入室と吐出室及びクランク室と
を備え、吸入圧力とクランク室圧力との差圧に応じて揺
動傾斜体の傾斜角が変化して、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、吐出室とクランク室と
を連通ずる給気通路と、その給気通路を開閉するための
開閉弁と、前記吸入室とクランク室とを常時連通ずる抽
気通路と、前記クランク室の圧力が設定値以下になった
とき、その圧力に応答して前記開閉弁を作動させ、前記
給気通路を開放し、設定値以上になったとき該開閉弁を
作動させ、給気通路を閉鎮するための弁制御機構とを設
け、前記給気道路の一端を前記吐出室の最下端に開口し
ている。

又、第二発明は前記第一発明の手段に加え、前記給気通
路の他端を、シリンダブロックに形成した軸受孔及び駆
動軸を貫通して該駆動軸の外周面上でクランク室内に開
口している。

（作用） 従って、この第一発明においては、開閉弁が給気通路を
閉鎖した圧縮機の運転状態において、圧縮室からクラン
ク室ヘブローバイされた冷媒ガスは抽気道路を経て吸入
室へ還元される。車室温度が下がり、冷房負荷が小さく
なって吸入圧力の低下に伴ってクランク室圧力が設定値
以下になると弁制御機構により開閉弁が開かれて吐出室
からクランク室へ高圧のガスが流入され、クランク室圧
力を上昇させる。そして、このクランク室圧力が設定値
以上になると、前記弁制御機構により開閉弁が閉じられ
て、給気通路が閉鎖され、クランク室の圧力上昇が停止
される。こうして、クランク室圧力は定常運転中、常に
ほぼ設定値に保持されたままとなる。このため、はぼ一
定のクランク室圧力と、冷房負荷の変動等によって変動
する吸入圧力との差圧によってピストンのストロークが
制御され、圧縮容量が制御される。

一方、急加速時に吸入圧力が一時的に低下したときにも
、クランク室圧力はほぼ設定値に保持されたままである
ため、クランク室圧力と吸入圧力との差圧の増大によっ
てピストンのストロークが抑制され、揺動傾斜板の傾斜
角が一時的に小さくなり、圧縮容量が低下する。急加速
が停止されて吸入圧力が高まると、前記両室の差圧も小
さくなることから、揺動傾斜板も元の傾斜角に速やかに
復帰する。

又、給気通路の吐出室側端が該室の最下端、つまり吐出
ガスに含まれるオイルがその自重により最も滞留し易い
位置に開口しているので、クランク室へ還元されるガス
中のオイル量が多くなって、クランク室の潤滑がよくな
る。さらに、クランク室圧力と吸入圧力との差圧が設定
値になって容量ダウンが行われる以前、つまり最大容量
運転時においても、クランク室圧力を一定に保持するた
めに、吐出室からクランク室へのガスの還元作動が行わ
れるので、クランク室の各摺動部に潤滑油が供給される
。

第二発明は前記第一発明の作用に加えて、駆動軸の回転
による遠心力により、給気通路のクランク室側開口端か
らオイルがガスとともに該室内に強制的に拡散され、各
摺動部が効率よく潤滑される。

（実施例） 以下、この発明の第一発明を具体化した一実施例の構成
を第１図〜第３図に従って説明する。

さて、この実施例は車両用空調装置に使用される角度可
変揺動傾斜板型の可変容量圧縮機に具体化したものであ
って、第１図に示すようにシリンダブロック１の右端面
には弁板２を介してリヤハウジング３が適宜締付手段に
て接合固定されている。そのリヤハウジング３内の外周
部には環状の吸入室４が、又、前記リヤハウジング３内
の中央部には吐出室６がそれぞれ区画形成され、吸入口
５及び吐出ロアを介して外部冷房回路に接続されている
。前記シリンダブロック１の左端面にはフロントハウジ
ング８が接合固定され、その内部にはクランク室９が形
成されている。シリンダブロック１とフロントハウジン
グ８には駆動軸１０が一対の軸受１１ならびにシャフト
シール機構５３を介して回転可能に支持されている。

前記シリンダブロックｌには、その両端間を貫通して５
個（第３図参照）のシリンダ室１２が駆動軸１０と平行
に形成されている。各シリンダ室１２内にはピストン１
３が往復摺動可能に装着され、その左端面にはピストン
ロッド１４が連節されている。前記弁板２には、吸入室
４から前記各シリンダ室１２の圧縮室内に冷媒ガスを導
入するための吸入弁機構１５がそれぞれ形成されている
。

同じく弁板２には各シリンダ室１２の圧縮室内で圧縮さ
れた冷媒ガスを吐出室６に導出するための吐出弁機構１
６が設けられている。

前記駆動軸１０には回転体１７が嵌合固定され、該回転
体１７には連結ピン１Ｂにより揺動傾斜板１９が傾斜可
能に連結され、定位置に横架された案内ロッド２０によ
り回転が規制されている。又、揺動傾斜板１９には前記
各ピストンロフト１４の左端部がそれぞれ連節され、駆
動軸１０の回転により回転体１７が回転されて、揺動傾
斜板１９が傾動されたとき、ピストンロフト１４を介し
てピストン１３が往復動されるようになっている。そし
て、吸入室４の吸入圧力とクランク室９のクランク室圧
力との差圧に応じてビストンストロークが変わって前記
揺動傾斜板１９の傾斜角が変化し、圧縮容量が制御され
るようになっている。　以上述べた構成は従来の可変容
量圧縮機と同様の構成である。

次に、本発明の要部について述べると、前記吐出室６と
吸入室４とを区画形成するリヤハウジング３内の隔壁下
部には、膨出部２１が一体形成さ−れている。吐出室６
とクランク室９とを連通ずるように両室６，９間には給
気通路２２が設けられ、この給気通路２２は前記膨出部
２１の弁板２と対峙する側端面に沿い吐出室６の最下部
に開口するように形成された通路２３と、その通路２３
に連通して膨出部２１の中心部に形成された横方向に延
びる通路２４と、シリンダブロック１の中心に形成され
た前記駆動軸１０用の軸受孔２５と、前記通路２４及び
軸受孔２５に連通して膨出部２１、弁板２及びシリンダ
ブロック１に形成された通路２６と、前記軸受１１内の
軸受間隙と、シリンダブロック１の左端面に形成され、
クランク室９に開口する通路２７とにより構成されてい
る。なお、この給気通路２２を構成する通路中、軸受孔
２５、通路２６．２７は、通路２６の途中より第１図に
二点鎖線にて示すようにシリンダブロック１内を横方向
に貫通する通路２２Ａ構造としてもよい。

前記通路２３と通路２４との境界部には給気通路２２を
開閉するための開閉弁２８が設けられ、この開閉弁２８
は、前記横方向通路２４の左端部に形成された弁座２９
と、その弁座２９に接離可能に対応配置された球状弁体
３０と、その球状弁体３０を弁座２９と当接する閉鎖方
向に付勢するバネ３１とより構成されている。

前記リヤハウジング３の膨出部２１には、前記開閉弁２
８を開閉制御する弁制御機構３９が組み込まれている。

これについて説明すると、前記通路２４と対応し、かつ
、大気側に開口するように収容凹所３２が形成され、該
凹所３２内にはベローズ３３が収納され、その基端の取
付環３４はＯリング３５を介して前記収容凹所３２の内
周面に当接され、ストップリング３６により定位置に保
持されている。又、前記ベローズ３３先端の取付板３７
の中央部には前記横方向通路２４内にあって前記球状弁
体３０をバネ３１の弾力に抗して開放方向に押動し得る
作動杆３８が取り付けられている。

さらに、前記取付環３４の内周面にはバネ受４０が螺合
固定され、前記取付板３７との間にバネ４１が介装され
、前記作動杆３８を球状弁体３０側へ付勢している。又
、前記バネ受４０にはベローズ３３の内側の空間を外気
と連通して大気室４２を形成する通路４３が形成されて
いる。前記収容凹所３２、ベローズ３３、取付環３４及
び取付板３７等により感圧室４４が区画形成され、該感
圧室４４と、前記クランク室９とは、シリンダブロック
１、弁板２及び膨出部２１を横方向に貫通する導圧路４
５によって連通されている。

そして、この実施例ではクランク室９の圧力が設定値（
例えば２．５気圧）よりも大きいときには、感圧室４４
の圧力が、バネ４１のバネ力と大気圧との合成力よりも
大きくなって、作動杆３８が右方向へ押動され、開閉弁
２８を閉鎖するようにしている。又、反対にクランク室
９の圧力が前記設定値よりも小さくなると、前記作動杆
３８に作用する力の方向が逆になって、開閉弁２８が開
かれるようにしている。

前記シリンダブロック１と弁板２には、前記クランク室
９と吸入室４とを連通ずるための抽気通路４６が横方向
に貫通して設けられ、これにより圧縮機の運転中にシリ
ンダ室１２の圧縮室内からクランク室９内にブローバイ
される冷媒ガスが、吸入室４内に還元されて、クランク
室圧力の上昇が抑制されるようになっている。

次に、前記のように構成された可変容量圧縮機について
作用を説明する。

さて、この圧縮機の停止時には、クランク室９のクラン
ク室圧力が設定値（例えば２．５気圧）以上の圧力（例
えば４気圧）となっているので、第１図及び第２図（ａ
）に示すようにベローズ３３が収縮され作動杆３８が弁
閉鎖位置にあり、開閉弁２８の球状弁体３０が弁座２９
に当接して給気通路２２が閉成された状態にある。この
状態でエンジン等の動力により駆動軸１０が回転される
と、回転体１７及び連結ピン１８を介して揺動傾斜板１
９が回転規制状態で傾斜される。それにより、ピストン
ロッド１４を介して各ピストン１３が往復動され、吸入
室４から吸入弁機構１５を介してシリンダ室１２の圧縮
室内に吸入される冷媒ガスが、圧縮室内で圧縮された後
、吐出弁機構１６を介して吐出室６内に圧送される。

一方、クランク室９内にはシリンダ室１２の圧縮室から
そのシリンダ室１２の内周面とピストン１３の外周面と
の間の細隙を介して冷媒ガスがブローバイされるが、こ
れはクランク室９から常時開放の抽気通路４６を介して
吸入室４内に還元される。そして、圧縮機の起動初期に
おいて、冷房しようとする車両室内の温度が高くて冷房
負荷が大きい場合には、クランク室圧力（例えば４気圧
）が吸入圧力よりも若干高くて、その差圧が所定値より
も小さい状態に保たれ、ピストン１３が最大ストローク
にて往復動されて揺動傾斜板１９の傾斜角の大きい状態
で全圧縮容量の運転が行われる。

このように圧縮機の運転が行われ、車両室内の温度が低
下して冷房負荷が小さくなると、吸入圧力が低下し、そ
の低下に伴いクランク室圧力も低下する。そして、この
クランク室９の圧力が設定値（２６５気圧）以下になる
と、感圧室４４の内圧も低下してバネ４１によってベロ
ーズ３３が伸長し、作動杆３８が球状弁体３０を押圧し
て、弁体３０を弁座２９から離隔し、第２図（ｂ）に示
すように給気通路２２が開放さる。それにより、吐出室
６から給気通路２２を介してクランク室９に吐出ガスが
流入されてクランク室圧力の低下が停止される。

このとき、吐出室６から給気通路２２を介してクランク
室９に流入するガスは、軸受１１の細隙にて絞られるた
め、クランク室９の圧力は徐々に高まる。そして、前記
クランク室９の圧力が給気道路２２か、らの高圧ガスに
より設定値を越えると、前記作動杆３８が弁閉鎖位置に
移動されて、球状弁体３０がバネ３１により弁座２９に
当接され、給気通路２２が閉鎖され、クランク室９の圧
力上昇が停止される。このようにして、クランク室９の
圧力は定常運転中はぼ設定値に自動的に保持されたまま
となる。

又、車室温度が低下して、さらに冷房負荷が小さくなる
と、前述したようにほぼ設定圧に保持されているクラン
ク室圧力と無関係に吸入圧力が低下し、クランク室圧力
と吸入圧力との差圧が所定値（例えば０．５気圧）を越
えたとき、ピストン１３のストロークが減少され、揺動
傾斜板１９の傾斜角が小さくなって小圧縮容量の運転に
移行される。

さらに、定常運転中において、エンジン等が急激に加速
されて、駆動軸１０の回転数が急上昇した場合には、吸
入圧力が低下してクランク室圧力と吸入圧力との差圧が
増大し、ピストン１３のストロークが減少して圧縮容量
がダウンされる。このとき、開閉弁２８は吸入圧力の影
響を全く受けないので、クランク室９の圧力が過剰に高
められることはない。その後、エンジンの急加速が中止
されて駆動軸ｌＯの回転数が下がった場合には、吸入圧
力の上昇に伴いピストン１３のストロークが増大して圧
縮容量がアップされる。

又、前記給気通路２２の吐出室６側端が吐出室６の最下
端に開口しているので、該室６内のガスに含まれたオイ
ルはその自重により前記通路２２に移行し易く、従って
該通路２２からクランク室９にオイルを多量に含有した
ガスが還元され、該クランク室９内の各摺動部が潤滑さ
れる。

さらに、クランク室圧力と吸入圧力との差圧が所定値に
なって容量ダウンが行われる以前、つまり最も潤滑を必
要とする最大容量運転時においても、クランク室圧力を
一定に保持するために吐出室６からクランク室９ヘガス
が還元されるので、クランク室９内の各摺動部が潤滑さ
れる。

次に、この発明の第二発明の一実施例を第４図〜第６図
に基づいて説明する。

この実施例は前記第一発明の実施例と比較して、抽気通
路４６の位置を、シリンダブロック１の下端部に配置す
るとともに、給気通路２２を次のように構成している。

すなわち、前記駆動軸１０の中心部に対して、右端を、
前記軸受孔２５に開口し、他端を、駆動軸１０の外周面
に開口した通路４７を貫通形成する。該通路４７のクラ
ンク室側開口部は第５．６図に示すように、該駆動軸１
０にスライド可能に嵌合されたスリーブ４Ｂの内周面に
凹設した環状溝５１に臨ませ、その溝５１から該スリー
ブ４８と前記揺動傾斜板１９のボス部４９とを連結する
ための一対のピン５０に形成した連通孔５２を経てクラ
ンク室９と連通している。

従って、この実施例は駆動軸１０が回転されると、その
遠心力により給気通路２２の通路４７からオイルを多量
に含んだガスが強制的にスリーブ４８の環状溝５１内に
供給され、該スリーブ４８と駆動軸１０の摺動部が潤滑
される。又、オイルは前記ビン５０の通路５２を通って
クランク室、９内に勢い良く拡散霧化され、各摺動部が
瀾漬される。なお、その他の構成、作用及び効果は前記
第一実施例と同様である。

又、この発明は例えば、前記大気室４２に代えて真空室
（図示せず）を設けたり、ベローズ３３に代えてダイヤ
フラム（図示せず）を使用したりしてもよい。

発明の効果 以上詳述したように、この発明の第一発明は定常運転中
は吸入圧力と無関係にクランク室圧力をほぼ設定値に保
持しておくことができ、一時的に急加速が行われてもク
ランク室の圧力が過剰に高められることなく、このため
シャフトシール面圧が低い状態での運転時間が長くなり
、シャフトシール機構の耐久性を向上することができる
。又、前記急加速時には吸入圧力が低下するので、クラ
ンク室圧力と吸入圧力との差圧が大きくなって、ピスト
ンのストロークが減少し容量ダウンが行われるが、この
急加速が完了して、回転数が低下した時には前記クラン
ク室圧力がほぼ一定に保持されていることから吸入圧力
の上昇に伴って前記差圧が小さくなり、圧縮容量が元の
状態に速やかに復帰され、従うて、急加速完了後の急冷
肩特性が向上する。この急加速が起動時に行われた場合
にもクランク室圧力が過剰に高められることはなく、従
って急加速完了時における圧縮容量の元への復帰も早く
、このためクールダウン特性が向上するという効果があ
る。

又、給気通路の吐出室側の開口端が該室の最下端、つま
り吐出ガスに含まれるオイルがその自重により最も滞留
し易い部位にあるので、クランク室へ還元されるガス中
のオイル量が多くなって、クランク室内の潤滑がよくな
る。さらに、クランク室圧力と吸入圧力との差圧が設定
値になって容量ダウンが行われる以前、つまり潤滑を最
も必要とする最大容量運転時において、クランク室圧力
を一定に保持するために吐出室からクランク室へガスが
還元されるので、潤滑性が向上するという効果がある。

このように、クランク室へのオイルの供給量が増加する
結果、外部冷房回路へ循環するオイル量が減少して熱交
換率が良くなるという効果もある。

一方、第二発明は前記第一発明の効果に加えて、駆動軸
の回転による遠心力により給気通路の開口端からオイル
がガスとともにクランク室内に均一に拡散され、さらに
クランク室内の各摺動部の潤滑性が向上する。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の第一発明を具体化した一実施例を示
す圧縮機の縦断面図、第２図（ａ）は弁１ｉ１Ｊ御機構
の閉鎖状態を示す拡大断面図、第２図（ｂ）は同じく開
放状態の拡大断面図、第３図は第１図のＡ−Ａ線断面図
、第４図は第二発明を具体化した一実施例を示す圧縮機
の縦断面図、第５図は第４図のＢ−Ｂ線拡大断面図、第
６図は第４図のＣ−Ｃ線拡大断面図である。 ４・・・吸入室、６・・・吐出室、９・・・クランク室
、１９・・・揺動傾斜板、２１・・・膨出部、２２・・
・給気通路、２８・・・開閉弁、３３・・・ベローズ、
３７・・・取付板、３８・・・作動杆、３９・・・弁制
御機構、４１・・・バネ、４２・・・大気室、４４・・
・感圧室、４５・・・導圧路、４６・・・抽気通路、４
７・・・通路、４８・・・スリーブ、５０・・・ピン。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. １．吸入室と吐出室及びクランク室とを備え、吸入室圧
   力とクランク室圧力との差圧に応じて揺動傾斜板の傾斜
   角が変化して、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、 吐出室とクランク室とを連通する給気通路と、その給気
   通路を開閉するための開閉弁と、 前記吸入室とクランク室とを常時連通する抽気通路と、 前記クランク室の圧力が設定値以下になったとき、その
   圧力に応答して前記開閉弁を作動させ、前記給気通路を
   開放し、設定値以上になったとき該開閉弁を作動させ、
   給気通路を閉鎖するための弁制御機構と よりなり、前記給気通路の一端は前記吐出室の最下端に
   開口している可変容量圧縮機。
2. ２．前記開閉弁は給気通路に形成された弁座と、その弁
   座に対応して該給気通路を開閉する球状弁体と、該弁体
   を閉鎖方向に付勢するバネ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．前記弁制御機構は大気室とクランク室に導圧路を介
   して連通する感圧室とを区画形成するようにしたベロー
   ズと、該ベローズに取着され前記開閉弁を開閉動作する
   作動杆とにより構成されている特許請求の範囲第１項又
   は第２項に記載の可変容量圧縮機。
4. ４．吸入室と吐出室及びクランク室とを備え、吸入室圧
   力とクランク室圧力との差圧に応じて揺動傾斜板の傾斜
   角が変化して、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、 吐出室とクランク室とを連通する給気通路と、その給気
   通路を開閉するための開閉弁と、 前記吸入室とクランク室とを常時連通する抽気通路と、 前記クランク室の圧力が設定値以下になったとき、その
   圧力に応答して前記開閉弁を作動させ、前記給気通路を
   開放し、設定値以上になったとき該開閉弁を作動させ、
   給気通路を閉鎖するための弁制御機構と よりなり、前記給気通路の一端は前記吐出室の最下端に
   開口し、他端は駆動軸を貫通して該駆動軸の外周面上で
   クランク室内に開口している可変容量圧縮機。
5. ５．前記給気通路の駆動軸側の開口端は、揺動傾斜板を
   支承するスリーブの内周面に凹設した環状溝に臨む位置
   にある特許請求の範囲第４項に記載の可変容量圧縮機。