JPS6310315B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、運転状況に応じてその容量を変える
ことの可能な圧縮機に係り、特に車両空調用に好
適な可変容量圧縮機に関する。

一般に、車室の冷房は室内温度を下げる冷却形
態と、室内を快適な低い温度に保つ保温形態との
２つの形態で行われ、運転初期の冷却形態では大
きい冷房能力を要求されるが保温形態では大きい
冷房能力を必要としない。従来は、急速冷房の要
望に応えるべくエンジン能力の許す範囲において
大容量の圧縮機を塔載する場合が多く、従つて保
温形態での通常走行時には冷房負荷に対し圧縮機
能力が過大となり、圧縮機は低冷房負荷運転とな
る。そのため、圧縮機は体積効率が低い状態で運
転され、またエンジンと圧縮機との間に介在され
ているクラツチのON・OFFの頻度が増加してク
ラツチの摩耗が激しくなり、しかもクラツチの
ON・OFFの反復動作ごとに生ずる起動トルクが
大きく、走行フイーリングに悪影響を及ぼしてい
る。さらに、始動の際、ときおり起す液圧縮は、
起動時の一回転当りの吐出量も大きく、十分な吐
出室容積を有しない圧縮機においては過酷な条件
であり、圧縮機の耐久性を著しく阻害し、希には
大きな騒音を発生する等の欠点を有していた。ま
た一部の高級車においては、EPR（蒸発圧力一
定）サイクルで圧縮機を常時運転状態としたまま
で、冷却し過ぎた場合には最適温度まで加熱して
から吹き出すという方式が採用されており、これ
においては極めて無駄が多くなつている。

本発明の目的は、上述した従来の不具合を除去
することのできる可変容量圧縮機を提供すること
にある。

以下、本発明の実施例を図面に基いて詳細に説
明する。まず、片側５気筒つまり10気筒の斜板式
圧縮機を対象とした第１実施例について第１図〜
第４図を参照して説明する。図において、対接さ
れたシリンダブロツク１，２の両端部は弁板３，
４を介在してフロントおよびリヤの両ハウジング
５，６によつて閉鎖され、これらは適数本のボル
ト７によつて組立てられている。シリンダブロツ
ク１，２の接合部分には斜板室８が形成され、そ
こには該シリンダブロツク１，２の中心に貫設さ
れた軸孔１ａ，２ａを貫通する駆動軸９に対して
傾斜して固着された斜板１０が収容されている。
駆動軸９が貫通するシリンダブロツク１，２のボ
ス部１１，１２には、該駆動軸９を支承するラジ
アルベアリング１３，１４が圧入され、またボス
部１１，１２と斜板１０との間にはスラストベア
リング５８，５９が介在されている。シリンダブ
ロツク１，２には駆動軸９と平行にかつ該駆動軸
９を中心とする放射状位置に５対のシリンダボア
１５が穿設され、これらシリンダボア１５に嵌装
されたピストン１６はボール１７およびシユー１
８よりなる軸受装置を介して斜板１０に係留され
ており、該斜板１０の回転力によつてピストン１
６はシリンダボア１５内を往復動可能である。フ
ロントおよびリヤの各ハウジング５，６には中心
側に吐出室１９，２０が形成され、外周側に該吐
出室１９，２０を取囲むようにしてほぼ環状の吸
入室２１，２２が形成されており、とくにフロン
ト側の吐出室１９は環状に形成され、リヤ側の吐
出室２０は円形に形成されている。吸入室２１，
２２は前記ボルト７の通し孔を兼用する吸入通路
２３，２４によつて斜板室８と連通され、該斜板
室８はシリンダブロツク１，２の合せ面の近くに
取付けられた吸入フランジ２５と連通されてい
る。また、シリンダブロツク１，２におけるボア
挾間のうちの１箇所には弁板３，４との接触面か
ら合せ面にかけて有底円形状の吐出通路２６，２
７が穿設されており、該吐出通路２６，２７はそ
の一端がシリンダブロツク１，２の合せ面の近く
に取付けられた吐出フランジ２８とそれぞれ連通
路２９，３０を介して連通され、他端が弁板３，
４に貫通された連通孔３１，３２を介して吐出室
１９，２０と連通されている。ただし、吐出室１
９，２０は吐出通路２６，２７との連通部が外周
側に適宜膨出されている。また、リヤ側の吐出通
路２７と吐出フランジ２８とをつなぐ連通路３０
には、該連通路３０を開閉するための閉鎖弁３３
が設けられていて、リヤ側の吐出室２０内が低圧
状態では連通路３０を閉鎖し、高圧状態では連通
路３０を開放する。なお、閉鎖弁３３はスプリン
グにより常時開放方向に付勢する構成としてもよ
い。

前記弁板３，４には吸入口３４，３５および吐
出口３６，３７が貫設され、これらを介してシリ
ンダボア１５がそれぞれ吸入室２１，２２および
吐出室１９，２０と連通されており、これら吸入
口３４，３５および吐出口３６，３７にはそれぞ
れ吸入弁３８，３９および吐出弁４０，４１が配
設されている。しかして、吐出弁４０，４１は弁
押え４２，４３によつてその変形量が規制されて
いて、フロント側にあつては弁押え４２と共に弁
板３に固定されているが、リヤ側にあつては弁押
え４３と共に正規の閉鎖位置と吐出口３７を開放
する開き位置とに変位可能となつている。すなわ
ち、リヤ側の弁押え４３は吐出弁４１と同一形状
つまり環状基部４３ａと各吐出口３７に対向すべ
く延在したリード部４３ｂとより形成されてお
り、そして重合された吐出弁４１と弁押え４３お
よび該弁押え４３の背面に同心的に当接された円
柱形のスプール４４とがボルト４５によつて一体
化され、該スプール４４はリヤハウジング６の中
心部に隔壁６ａによつて区画形成された円形凹所
４６内に軸方向に摺動可能に嵌合されている。な
お、ボルト４５にて一体化された３部材はリヤハ
ウジング６の隔壁６ａに植設された位置決めピン
４７にて回り止めされている。また、リヤ側のシ
リンダブロツク２の中心部に形成された軸孔２ａ
は駆動軸９の後端が該軸孔内に適宜深さ入り込ん
だ位置となるように設定することで吐出室２０の
中央部分と連通する円形空間部４８を形成してお
り、この円形空間部４８内にはそれより小径の円
筒形のばね受４９が嵌入されるとともに弁板４に
て保持され、そしてばね受４９内には前記吐出弁
４１を常に開き位置に浮上保持すべく付勢するス
プリング５０が収容されている。また、ばね受４
９周面および底面にはその筒孔と円形空間部４８
とを連通させる適数個の小孔４９ａが貫設され、
さらにリヤ側シリンダブロツク２におけるボア挾
間の壁には弁板４との接触端面に円形空間部４８
と吸入通路２４とを連通させる連絡溝５１が形成
されており、これら筒孔、小孔４９ａおよび連絡
溝５１からなる連絡通路５２によつて吐出弁４１
が開き位置に保持されている状態では吐出室２０
は吸入通路２４と連通されるが、吐出弁４１が正
規の閉鎖位置に変位することでその連通が断たれ
る。なお、図では連絡溝５１は１個として示した
が、これを複数個としても差支えなく、またシリ
ンダブロツク２に設ける代りに弁板４に形成して
もよいが、いずれにしても他よりも圧力が低くな
りがちな吸入フランジ２５から冷媒の流路系とし
て遠い位置の吸入通路２４に連絡することが望ま
しい。前記リヤハウジング６の中心部にはスプー
ル４４の背面に圧力を導びく導圧孔５３が設けら
れ、この導圧孔５３は第１電磁弁５４を含む高圧
管５５によつて吐出フランジ２８と連絡されると
ともに、第２電磁弁５６を含む低圧管５７によつ
て吸入フランジ２５と連絡されている。なお、第
１電磁弁５４および第２電磁弁５６の開閉制御
は、冷房すべき車室内温度に対応してたとえば吸
入系に設けた圧力スイツチ（図示しない）によつ
て行われる。そして、第１、第２電磁弁５４，５
６は、１個の切替え弁で代用することも可能であ
り、また、高圧管、導圧孔等は、圧縮機構成部品
にスペースがあれが、構成部品内に設けてもよ
い。

本実施例は上述のように構成したものであり、
以下その作用を説明する。停止時には、第１図に
示すようにリヤ側の吐出弁４１はスプリング５０
によつて開き位置に浮上保持されており、また閉
鎖弁３３は連通路３０を閉鎖し、さらに第１電磁
弁５４は開かれ第２電磁弁５６は閉じられてい
る。

斯る状態において、圧縮機が駆動されると、フ
ロント側は正規に作動を開始し直ちに圧縮作用に
入るが、リヤ側にあつては吐出口３７が開放され
ていることから各シリンダボア１５と吐出室２０
との間においてガスが自由に流動（往復流動）す
るだけであり、しかも吐出室２０と吸入通路２４
とが連絡通路５２によつて短絡されていることか
ら、実質的に圧縮作用を行わず空運転となる。従
つて、起動時は50％の能力をもつて運転が開始さ
れるため、立上りトルクが小さく、しかも液圧縮
の程度が半減されることになる。なお、閉鎖弁３
３をスプリングにて常時開放方向に付勢する構成
としたときは、起動時にはフロント側の吐出室１
９も吸入通路２４と連通して圧縮機の全空間が短
絡するため、起動直後では圧縮能力０％で運転が
行われ、その後閉鎖弁３３は連通路３０の吐出流
量が多いことからフロント側圧力によつて連通路
３０に密着しこれを閉止するため、フロント側は
圧縮機の起動後やや遅れて正規運転に入り圧縮機
は50％の能力で運転が行われることになる。従つ
て、このような構成を採用した場合には、スプリ
ングを有しない場合に比し立上りトルクを小さく
するとともに液圧縮を防止する上でより有利であ
る。

しかして、フロント側の正規運転により吐出圧
力が高圧管５５を経てスプール４４の背面に作用
すると（このとき第１電磁弁５４は開放状態に、
また第２電磁弁５６は閉鎖状態にそれぞれ保持さ
れたままである）、吐出弁２０はスプリング５０
に抗して正規の閉鎖位置に変位つまり弁板４に押
付けられ、シリンダボア１５の各吐出口３７およ
び連絡通路５２をそれぞれ閉鎖するため、リヤ側
においても正規の圧縮作用が開始され、閉鎖弁３
３がリヤ側の吐出圧力によつて押上げられて連通
路３０を開放し、かくして圧縮機は100％の能力
で運転される（第２図参照）。

つぎに定常運転について説明すると、冷房負荷
が大きい階段、つまり大負荷時には上述と同様に
リヤ側も正規に運転されて100％の能力で稼動さ
れる。

しかるに、冷房負荷が小さくなつた場合、つま
り車室内が冷されそれに伴い吸入圧力が低下した
場合には圧力スイツチがONして第１電磁弁５４
が閉じられかつ第２電磁弁５６が開放されるた
め、スプール４４の背面には低圧の吸入圧力が作
用しリヤ側の吐出弁４１はスプリング５０によつ
て弁板４から浮上され吐出口３７が開放される。
従つて、前述の起動時の場合と同様にリヤ側は休
止され圧縮機は50％稼動に切換えられ、このとき
閉鎖弁３３はフロント側の吐出圧力によつて連通
路３０を閉鎖しフロント側の吐出ガスがリヤ側に
流出することを防止する。

しかして、圧縮機の100％稼動時には吸入通路
２４内はガス流れが速いことから軸孔２ａ内の圧
力よりもやや低圧であり、従つて吸入フランジ２
５から斜板室８内に流入した吸入ガスのうちの一
部が、リヤ側のスラストベアリング５９の隙間か
ら軸孔２ａ、ラジアルベアリング１４、円形空間
部４８および連絡溝５１を経て吸入通路２４へと
流れ、このことによつてリヤ側のラジアルベアリ
ング１４が潤滑される。また、50％稼動時にはリ
ヤ側の吐出弁４１が開き位置にあり吐出室２０内
が吸入系の各空間よりもやや高圧であることか
ら、吐出室２０から小孔４９ａ、円形空間部４
８、軸孔２ａ、斜板室８へのガス流れが生じこれ
によりリヤ側のラジアルベアリング１４が潤滑さ
れる。

つぎに、本発明の第２実施例を第５図に基いて
説明する。この実施例は、前述の第１実施例にあ
つては圧縮機の50％稼動時には、フロント側が運
転されリヤ側が休止されていることに関係してリ
ヤ側のスラストベアリング５９の負荷が増大する
ことに鑑みて、該ベアリング５９の潤滑をより積
極的に行うようにしたもので、駆動軸９の中心部
に後端から有低円形状の導入孔６０を穿設すると
ともに該導入孔６０を小孔６１を介してフロント
およびリヤのスラストベアリング５８，５９に連
通させ、そして50％稼動時にはリヤ側の吐出室２
０内の圧力が斜板室８の圧力よりやや高いことを
利用し吐出室２０内のガスを前記導入孔６０から
小孔６１を経てスラストベアリング５８，５９に
導くようにしたものである。なお、50％稼動時に
おけるリヤ側吐出室２０の圧力上昇が過大となる
ような場合には、シリンダブロツク２のボア挾間
部に円形空間部４８と斜板室８とを連絡する逃し
孔６２を形成し、吐出室２０の圧力上昇を抑える
ことが可能であり、また必要ならば前記導入孔６
０は軸封装置６３まで延長することが可能であ
る。

つぎに、本発明をクランク式圧縮機に実施した
第３実施例について第６図〜第９図を参照して説
明する。本実施例はレシプロ式２気筒のものを示
しており、シリンダボア６４を有するシリンダブ
ロツク６５（またはクランクケース）の上端に
は、ハウジング６６（またはトツプヘツド）がリ
ヤ弁板６７を介して取付けられ、ピストン６８は
クランク軸６９の回転によりシリンダボア６４内
を上下動される。ハウジング６６にはフロントお
よびリヤの各吐出室７０，７１と両吐出室７０，
７１を囲繞する如き配置の吸入室７２とが区画形
成されており、各吐出室７０，７１は弁板６７に
貫設された吐出口７３，７４により、また吸入室
７２は吸入口７５によりそれぞれシリンダボア６
４と連通されている。フロント側の吐出弁７６は
弁押え７７および隔壁７８にて形成された円形凹
所７９内に摺動可能に嵌合されたスプール８０と
ボルト８１にて一体化されており、そして吐出弁
７６は弁板６７に形成した有底状の円形空間部８
２に収容されたスプリング８３により常に吐出口
７３を開放する開き位置に浮上すべく付勢されて
いて、前述の実施例と同様に高圧管８４の第１電
磁弁８５と低圧管８６の第２電磁弁８７との開閉
制御に基いてスプール８０の背面に導圧孔８８を
経て吐出圧力または吸入圧力を作用せしめること
でその位置の切換えがなされる。なお、弁板６７
には前記円形空間部８２と吸入室７２とを連通す
る連絡通路８９が貫設されており、吐出弁７６が
開き位置に浮上しているときには吐出室７０を吸
入室７２に短絡させる。またリヤ側の吐出弁９０
は弁押え９１と共に閉鎖位置に固定されている。

一方、シリンダブロツク６５には副吐出室９２
と副吸入室９３とが形成されており、副吐出室９
２は連通孔９４，９５を介してフロントおよびリ
ヤの吐出室７０，７１に連通され、副吸入室９３
は連通孔９６を介して吸入室７２と連通されてい
る。そして、副吐出室９２側にはフロント側の吐
出室７０用の連通孔９４を閉鎖する閉鎖弁９７が
ボルト９８にて取付けられ、該閉鎖弁９７はフロ
ント側が正規に運転されたときに吐出室７０の吐
出圧力によつて開放される。

第３実施例は上記の如く構成したものであり、
従つて前述した実施例と同様に、圧縮機は起動時
にはフロント側の正規運転がリヤ側よりも遅れて
行われ、50％稼動（第６図の状態）と100％稼動
（第７図の状態）との段階的作動となり、また定
常運転時には冷房負荷の大きさに応じて50％稼動
と100％稼動とに切換え運転されるものである。

なお、第１〜第３実施例のいずれにおいても50
％稼動時つまり吐出弁４１，７６が開き位置に浮
上したときには、シリンダボア１５，６４と吐出
室２０，７０との間におけるガス流れを自由にす
るほか、吐出室２０，７０の吸入系の空間に連絡
する構成としたが、この吐出室２０，７０と吸入
系空間との連絡通路は50％運転時に吐出室２０，
７０内の圧力変動の緩和あるいは高圧化の防止を
図る上で有効であるが、このような現象が生じな
いならば省略することが可能である。

以上詳述したように、本発明は圧縮機における
圧縮室であるシリンダボアと吐出室とをつなぐ吐
出口用の吐出弁のうち、一部の吐出弁を開き位置
と正規の閉鎖位置とに変位できるようしたもので
あり、従つて本発明によれば圧縮機の能力を冷房
負荷に応じて段階的に切換可能となり、無駄の少
い有効な運転となるとともに低負荷運転時におけ
るクラツチのON、OFFの頻度が減少されてその
延命化に役立ち、また起動時においては立上りト
ルクの低減と液圧縮の防止が図られる。

また本発明は、低負荷運転時には吐出弁を開放
位置に浮上保持して圧縮室と吐出室とを連通させ
るとともに、吐出室を吸入系の空間に短絡させる
方式であるから、冷媒ガスは圧縮室であるシリン
ダボアと吐出室との間を自由に出入するだけであ
り、たとえ高速回転であつても圧縮作用が生じる
ことがないとともに、ピストンの負担も軽減さ
れ、しかも吐出室が吸入系に連通していることに
よつて吐出室の圧力変動も緩和される。従つて、
車両空調用の圧縮機のように広い回転数域で冷媒
ガスを圧縮するような場合は、たとえ高速域であ
つても希望する低容量運転を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例を示し、第１図および第
２図は第１実施例の斜板式圧縮機を示す縦断面
図、第３図は第１図における−線断面図、第
４図は吐出系のガス流れ部を示す部分縦断面図、
第５図は第２実施例の斜板式圧縮機を示す縦断面
図、第６図および第７図は第３実施例のクランク
式圧縮機を示す縦断面図、第８図は同じく平断面
図、第９図は第８図における−線断面図であ
る。 １，２，６５……シリンダブロツク、５，６，
６６……ハウジング、１５，６４……シリンダボ
ア、１９，２０，７０，７１……吐出室、２１，
２２，７２……吸入室、２３，２４……吸入通
路、２５……吸入フランジ、２６，２７……吐出
通路、２８……吐出フランジ、３３，９７……閉
鎖弁、３６，３７，７３，７４……吐出口、４
０，４１，７６，９０……吐出弁、４４……スプ
ール、４６……円形凹所、５０……スプリング、
５２……連絡通路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 複数個の圧縮室を備えた多気筒圧縮機におい
   て、圧縮室と吐出室とをつなぐ吐出口用の吐出弁
   のうち、一部の吐出弁をスプリングを介して常に
   は開き位置に浮上保持せしめるとともに、吐出弁
   の背面に冷凍回路の吐出圧を作用させることで該
   吐出弁を正規の閉鎖位置に保持させるようにな
   し、さらに前記吐出室と吐出フランジ側とをつな
   ぐ通路には前記吐出弁の正規の閉鎖位置への変位
   に対応して該通路を開放する閉鎖弁を設けるとと
   もに、前記吐出弁が開き位置に変位したときに前
   記吐出室を吸入系の空間に連通させる連絡通路を
   設けた可変容量圧縮機。 ２ 前記多気筒圧縮機は斜板式圧縮機であり、シ
   リンダブロツクのリヤ側端部を閉鎖するリヤハウ
   ジング内には、中心側に吐出室を設けるとともに
   外周側にはほぼ環状の吸入室を設け、シリンダブ
   ロツクの軸心付近に穿設された駆動軸貫通用の軸
   孔を吸入側と連通し、吐出弁が開放状態となつた
   とき、前記吐出弁と軸孔を連通可能とした特許請
   求の範囲第１項記載の可変容量圧縮機。