JPS63150478A - 斜板型可変容量圧縮機 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は斜板型可変容量圧縮機に関し、例えば自動車空
調装置の冷媒圧縮機として用いて有効である。

〔従来の技術およびその問題点〕

従来自動車空調装置用の冷媒圧縮機として、ハウジング
内に形成されたシリンダ空間に、ピストンを摺動自在に
配設し、このピストンを斜板の揺動運動により往復駆動
するいわゆる斜板型圧縮機が知られている。そしてこの
ような斜板型圧縮機において、斜板の傾斜角を変動させ
ることにより、ピストンの往復ストローク量を変位させ
ることも知られている（例えば特開昭５８−１６２７８
０号公報）。

しかしながら、この種の斜板型圧縮機において、単に斜
板の傾斜角を可変したのみでは、ピストンの往復ストロ
ーク量は変位するものの、ピストン先端にデッドボリュ
ームが生じてしまうことになる。特に冷媒圧縮機のよう
に、被圧縮性流体の圧縮吐出を行なうものにあっては、
ピストン先端にデッドボリュームが発生することは、圧
縮機の能力を急激に低下させることになり、実用的では
ない。

そこで、本発明者らは先に斜板の傾斜角を変位させると
同時に斜板の回転中心位置も変位させるようにした圧縮
機を提案した。すなわち斜板の傾斜角変動にともないピ
ストンの往復ストローク量は可変制御でき、かつ常にピ
ストンのうち一方の面の先端にはデッドボリュームが発
生しないようにしたものである。

〔発明が解決しようとする問題点〕

本発明は、このような本発明者らが先に提案した斜板型
可変容量圧縮機において、斜板の傾斜角変動および斜板
の回転中心位置変動の制御性、応答性をよくすることを
目的とする。

〔発明の構成および作動］ 上記目的を達成するため、本発明の圧縮機では、斜板を
シャフトに対し傾斜可能かつ傾斜中心位置変位可能に連
結するようにする。また斜板の回転中心位置にスプール
を係合させ、このスプールはシャフトと同軸上に配置し
、かつシャフト軸方向に変位可能とする。更にこのスプ
ールにピストンを連結させ、ピストンの変位によりスプ
ールを軸方向に駆動可能とする。そしてピストンの一面
側には第１制御圧室を形成しかつピストンの他面側には
第２制御圧室を形成する。この第１制御圧室および第２
制御圧室に供給される信号圧力を制御弁によって切換制
御できるようにする。

上記構成を採用したことにより、制御弁による切換によ
りピストンを応答性よくかつ正確に維持制御することが
できる。したがってピストンの変位に基づきスプールが
移動し、これにより斜板の傾斜角および回転中心位置を
的確に可変制御することができる。

〔発明の効果〕

従って本発明圧縮機によれば、制御弁による切換制御に
応答して斜板の傾斜角および回転中心が的確に制御でき
る。しかも本発明の圧縮機では斜板傾斜角とともに斜板
回転中心位置も変動するため、ピストンの一方の面にお
いてはデッドボリュームが発生することがない。従って
制御弁の切換制御に応じて、圧縮機の吐出容量を的確に
可変制御することができる。

〔実施例〕

以下本発明圧縮機の一実施例を図に基づいて説明します
。

第１図中１はシャフトで、ハウジング５に固定された軸
受６およびフロントハウジング４に固定された軸受２に
よって回転自在に支持されている。

またフロントハウジング４内には軸封装置２１が　　　
゛固定されており、ハウジング内の冷媒および潤滑油が
シャフト１に沿って外方に漏洩するのが防止される。

ハウジング５および６にはそれぞれシリンダ空間６４が
複数個平行に形成されている。そして各シリンダ空間に
はピストン７が摺動自在に配設されている。ハウジング
５および６の間は０リング１３０によってシールされて
いる。

ハウジング５の端部には０リング１３１を介してサイド
プレート８が配設されている。またサイドプレートの外
方にはＯリング１３２を介して上述のフロントハウジン
グ４が配設されている。サイドプレート８には吸入孔２
５および吐出孔２５が形成されている。吸入孔のうちシ
リンダ空間６４側には吸入弁９が配設され、一方吐出孔
２４のうち吐出室９０側には吐出弁２２が配設されてい
る。なお２３は吐出弁２２の介挿えである。ハウジング
６の端面にもサイドプレート１１が０リング１３３を介
して配設され、更にサイドプレート１１の外方にはＯリ
ング１３４を開始リアハウジング１３が配設されている
。

サイドプレート１１にも吸入孔２５および吐出孔２４が
形成されている。また吸入孔のシリンダ空間６４側には
吸入弁が配設され、吐出孔２４の吐出室９３側には吐出
弁２２が配設される。

シャフト１の端部には動力伝達部１６°５一体形成され
ており、この動力伝達部が斜板１０の背面に形成された
連結部１６２と面接触する。更に動力伝達部１６５には
係合溝１６６が形成されており、連結部１６２にはピン
通し穴が形成されている。そしてピン通し穴および保合
溝１６６を通してピン８０が挿入されている。

従って斜板１０はピン８０を中心として傾斜可能な状態
でシャフト１に連結している。また斜板１０の回転中心
には、球支持部４０５が配設されている。すなわち斜板
１０の中心位置には球状の支持溝１０７が設けられてお
り、この支持溝内に球支持部４０５が回転可能に連結さ
れいてる。

球支持部４０５はスプール４０と連結しており、かつス
プール４０はピストン３０内に軸受１４を介して回転自
在に支持されている。更にスプール４０にはっは部４０
７が形成されており、このつば部とピストン３０の端面
との間にはスラストベアリング１６が配設されている。

従ってスプール４０の変位のうち回転方向の変位はこの
軸受１４によって逃がされ、スプール４０の軸方向変位
のみがピストン３０に伝達されることになる。換言すれ
ば、ピストン３０の駆動によりスプール４０が軸方向に
変位することになる。そして本例ではスプール４０はシ
ャフト１と同軸上に配設されている。すなわち斜板ｌＯ
の回転中心がシャフト１の軸線上にあり、この回転中心
とスプール４０とが一致するように配設されている。

ピストン３０はピストンカバー１２０内にＯＩＪソング
６を介して摺動自在に配設されている。ピストンカバー
は段付円筒形状しておりハウジング６内面およびリアハ
ウジング１３内面に圧入されている。

そして第２図に示すようにピストン３０の円盤上部３０
７とピストンカバー１２０との間に第１制御圧室１２１
が形成される。また、円盤上部３０７を挟んで第１制御
圧室１２１と反対側には第２制御圧室１２２が形成され
る。すなわち第２制御圧室は円盤上部３０７とリアハウ
ジング１３内面との間に区画形成される。

第１制御圧室１２１および第２制御圧室１２２にはそれ
ぞれ第１、第２制御圧通路１２３，１２４が連通してい
る。そしてこの第１、第２制御圧通路１２３，１２４に
供給される圧力信号は制御弁４００によって切換制御さ
れる。すなわち制御弁４００には低圧導入通路９６を介
して吐出室９３内の高圧が導入され、また低圧導入通路
９６を介して吸入室７４内の圧力が導入される。そして
制御弁４００はコントローラ５００からの電気信号に基
づき、高圧導入通路９６、低圧導入通路９７と第１制御
圧通路１２３、第２制御圧通路１２４との間の電通手段
を切換制御する。

次に上記構成よりなる圧縮機の作動を説明する。

図示しない電磁クラッチが接続し、自動車走行用エンジ
ンの回転駆動力がシャフト１に伝達されると、シャフト
１はハウジング内で回転する。このシャフト１の回転が
ピ、ン８０および動力伝達部１６５を介して斜板１０に
伝達される。従って斜板１０も球支持部４０５周りに回
転することになる。

斜板１０はシャフト１に対して傾斜しているため、回転
時に揺動を伴う回転運動を行なうことになる。

ここで斜板１０の側面にはシュー１８．１９が摺動自在
に配設されているため、斜板１０の回転揺動運動のうち
回転方向の運動はシュー１８，１９によって逃がされる
。そして斜板１０の揺動運動が、シュー１８．１９を介
しピストン７の往復運動に変換される。

従って、ピストン７はシリンダ６４内で往復運動を行な
うことになる。このピストン７の往復運動にともない、
ピストン７先端とシリシダ空間６４との間に形成される
圧縮室５０の容積が増減することになる。圧縮機室の容
積が増大する吸入工程においては、吸入室７２内の冷媒
が吸入孔２５および吸入弁９を介して圧縮機室５０内に
吸入されることになる。ここで吸入孔７２はハウジング
５．６に形成された吸入側連通通路７１．７３を介して
斜板室７０に連通している。更に斜板室は図示しない吸
入連通穴を介して冷凍サイクルのエバポレータに連通し
ている。従ってエバポレータより導入された低温、低圧
のガス冷媒が吸入室７０より圧縮室５０内に吸入される
ことになる。

圧縮室の容積が減少する圧縮工程においては、圧縮室内
の冷媒圧力は増大する。そして圧力が所定圧以上に増大
すると吐出弁２２を押し開いて吐出室９０に冷媒が吐出
される。吐出室９０はハウジング５および６に形成され
た吐出側連通通路９１．９４を介して吐出連通穴９２．
９５に連通している。更に吐出連通穴９２．９５は冷凍
サイクルの図示しないコンデンサに連通している。従っ
て吐出室９０に吐出された高温、高圧の冷媒は冷凍サイ
クルのコンデンサ側に導出されることになる。

このようにしてシャフトｌの回転に伴い冷媒の吸入圧縮
吐出を行なうのであるが、圧縮機の吐出容量は斜板１０
の傾斜角および回転中心位置を変動させることにより可
変制御できる。すなわち第１図図示のように斜板ｌＯの
回転中心位置が図中量も左方向に変位し、斜板１０の傾
斜角が大きくなっている状態では、斜板１０の揺動量も
大きい。

従って斜板ｌＯの揺動を受けて往復移動するピストン７
の往復ストロークも大きなものとなっている。

第１図図示状態は第１制御圧室１２１に吸入圧が導入さ
れ、第２制御圧室１２２内に吐出圧が導入されるように
なっている。従ってピストン９０の円盤上部３０７の両
端には大きな圧力差が発生し、この圧力差に基づきピス
トン３０は図中左方向に変位している。

この場合ピストン３０の変位はキー１７を介してスプー
ル４０に伝達され、スプール４０も図中左方向に変位す
る。なおここでスプール４０はその先端に形成された球
支持部４０５がシャフトｌに係合しているため、ハウジ
ング内で回転しているが、この回転はベアリング１６．
１４によって逃がされ、ピストン３０の回転が防止され
る。

冷凍サイクルより要求される冷房能力に比し、圧縮機の
吐出容量が過大となった状態では、コントローラ５００
からの信号に基づき制御弁４００が第１、第２制御通路
１２３，１２４と低圧導入通路９７、高圧導入通路９６
との間の連通を切換える。その結果、第２図に示すよう
に第１制御圧室１２１内に吐出室９３内の吐出圧が導入
され、第２制御圧室１２２内には吸入室７４内の圧力が
導入される。従ってピストンの円盤上部３０７に加わる
圧力が反転し、ピストン３０は図中右方向に急速に変位
する。

このピストン３０の変位がスプール４０に伝達される。

そしてスプール４０に形成された球支持部１０７を介し
て斜板１０に伝達される。従って、斜Ｆｉ１０はその回
転中心が第２図中右方向に変位することになる。

このように斜板１０が変位した結果、斜板１０の傾斜角
は小さなものとなる。その結果、斜板１０の揺動量が現
象しピストン７の往復ストロークは小さなものとなる。

このようにピストン７の往復ストロークがＭ少した状態
であっても、ピストン７の一端側の圧縮室５０には常に
デッドボリュームが生じないようになっている。すなわ
ち図中右側の圧縮室においては上死点位置でデッドボリ
ュームが生じることがないようになっている。

その結果ピストン７の往復ストローク減少は図中右側の
圧縮室に吸入される冷媒流量の減少となる。一方ピスト
ン７の図中左方向の圧縮室ではデッドボリュームが大き
くなり、実質的に吸入圧縮作用が行われなくなる。

本例では上述したように第１制御圧通路１２３と高圧導
入通路９６との間、第２制御圧通路１２４と低圧導入通
路９７との間がそれぞれその接続が逆になるように切換
えられる。すなわち第１制御圧室１２１に供給される圧
力が吸入圧から吐出圧に切換えられると同時に第２制御
圧室１２２に供給される圧力が吐出圧から吸入圧に切換
えられることになる。その結果、本例のピストン３０は
制御弁４００の切換と同時に、応答性よく変位を介しす
ることになる。そのため、圧縮機が停止した後比較的短
時間に再起動したような場合であっても、圧縮機の吐出
容量を最少容量に保持することが可能である。

特に自動車空調装置用の冷媒圧縮機では、冷凍サイクル
の状態によっては圧縮機の停止起動が短期間に繰返され
ることがある。このような場合圧縮機を大容量の状態で
再起動させたのでは、起動に要する負荷が大きくなり、
ひいては自動車走行用エンジンの円滑な運転が妨げられ
ることにもなる。

そしてこのように短期間で圧縮機の停止起動が繰返され
る場合には、圧縮機が停止した状態であっても吐出室９
３には依然吐出圧が残っており、一方眼入室７３には吸
入圧が残っていることになる。そのためこのような再起
動時には吸入室７３内の圧力を第２制御圧室１２２に導
き、吐出室９３内の圧力を第１制御圧室１２１に導けば
、圧縮機を常に最少容量の状態で起動させることが可能
となる。

本発明においては、圧縮機の吐出容量は第１図に示す最
大容量の状態から、第２図に示す最少容量の状態まで連
続的に制御することが可能である。

すなわち第１図に示す状態と、第２図に示す状態との間
で制御弁４００の切換周期を可変制御する。

例えば、制御弁４００の切換状態を、第１制御圧通路１
２３と高圧導入通路９６と連通し、第２制御圧通路１２
４と低圧導入通路９７とを連通ずる最少吐出状態と、第
１制御圧通路１２３と低圧導入通路９７とを連通し、第
２制御圧通路１２４と高圧導入通路９６とを連通ずる最
大吐出状態との間で所定のデユーティ比により切換制御
する。そしてそのデユーティ比を可変することにより、
ピストン３０の変位を所定位置に規制するようにする。

なお上述の実施例は本発明の望ましい態様を示したもの
であるが、本発明は更に他の実施例がある。すなわち第
４図に示すように第２制御圧通路１２３を所定の絞り１
２９を介して、吐出室９３と常時連通させるようにする
。そして第２制御圧通路１２４を制御弁４００によって
高圧導入通路９６と低圧導入通路９７との間で切換制御
するようにする。いずれにせよ、本発明の圧縮機ではピ
ストンの両側に第１、第２制御圧通路を形成、しこの制
御圧通路の圧力を切換えることにより、ピストンの変位
を可変制御するようにする。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明圧縮機の一実施例を示す断面図、第２図
は第１図図示圧縮機の他の状態を示す断面図、第３図は
第１図図示圧縮機の制御圧通路部分を示す説明図、第４
図は本発明圧縮機の他の例の要部を示す説明図である。 １・・・シャフト、５．６・・・ハウジング、７・・・
ピストン、１０・・・シャフト、３０・・・ピストン、
４０・・・スプール、８０・・・ビン、１２１・・・第
１制御圧室。 １２２・・・第２制御圧室、４００・・・制御弁、４０
５・・・球支持部、５００・・・コントローラ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　内部にシリンダ空間を複数互いに並列になるように形
   成したハウジングと、このハウジングのシリンダ空間内
   に摺動自在に配設されたピストンと、前記ハウジング内
   にこのピストンと平行に配設され外部より回転力を受け
   て回転するシャフトと、このシャフトに傾斜可能かつ回
   転中心位置変位可能に連結された斜板と、この斜板の回
   転揺動運動を前記ピストンの往復運動に変換するシュー
   と、前記シャフトと同軸上に配設され、かつ前記斜板の
   回転中心位置に係合し、前記斜板の回転中心位置を前記
   シャフトの軸方向に変位させるスライダーと、このスラ
   イダーに連結しスライダーを軸方向に駆動するピストン
   と、このピストンの一面側に形成された第１制御圧室と
   、前記ピストンの他面側に形成された第２制御圧室と、
   前記第１制御圧室・第２制御圧室に導入される信号圧力
   を切替制御する制御弁とを備えることを特徴とする斜板
   型可変容量圧縮機。