JPH01167472A - 可変容量型斜板式圧縮機 - 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） 本発明は両頭ピストンを備えた可変容量型斜板式圧縮機
に関するものである。

（従来の技術） 回転軸に対して前後に揺動可能かつ回転軸との相対回転
可能に斜板を支持したいわゆるワッブル式圧縮機では斜
板の傾角が斜板室内の圧力と冷房負荷を反映する吸入圧
との差圧により変動し、この傾角変動により冷房負荷に
応じた吐出容量制御が行われる。しかも、斜板の揺動中
心がピストンの往復動領域付近に設定されているために
ピストンの圧縮行程上死点が定位置に設定されることに
なり、小容量側の制御限界、即ち最小容量を可及的に小
さくすることが可能である。しかしながら、このワッブ
ル式圧縮機では１つのピストンに対して１つの圧縮室の
みしか対応しないため、回転軸と一体的に回転する斜板
及び両頭ピストンを備えた可変機能を持たない斜板式圧
縮機に比して冷房効率の劣性は否めない。

両頭ピストンを備えた可変機能のない斜板式圧縮機の冷
房効率を兼ね備えた可変容量型圧縮機が特開昭５８−１
６２７８２号公報に開示されている。この圧縮機では斜
板が回転軸と一体的に回転可能かつ前後に揺動可能に支
持されており、この斜板の傾角が冷房負荷を反映する吸
入圧情報に基づいて制御されるようになっている。しか
しながら、斜板の揺動中心が回転軸上の固定位置に設定
されているため、両頭ピストンの圧縮工程死点が前後両
圧縮室のいずれにおいても斜板傾角に応じて変動し、斜
板傾角が塔側に近い小容量側の圧縮作用領域では実質的
な圧縮及び吐出を行なうことができない。

本願出願人はこの欠点を改良した圧縮機に関する発明を
特願昭６２−２９８６３０号で出願している。具体的に
は、斜板の傾角は、前後両シリンダボア内の圧力による
斜板揺動力及び斜板傾角を小さくする方向に付勢配置さ
れたばね部材のばね作用力の総和圧と制御圧室内の圧力
との差に応じて変動し、容量制御弁機構は制御圧室側か
ら吸入圧領域側への冷媒ガス流量及び吐出圧領域側から
制御圧室への冷媒ガス流量の両方あるいは一方を制御す
る。冷房負荷が低ければ容量制御弁機構は制御圧室と吸
入圧領域とを連通ずると共に、冷房負荷が高ければ遮断
し、この流量制御により制御圧室内の圧力が制御され、
斜板の仰角が制御される。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、小負荷容量時には吸入圧領域へ流れる吐
出冷媒ガス量が増大し吐出温度の上昇等の不具合が生じ
る。又、実質的な吐出を伴わない圧縮作用領域では吐出
圧力の変動はフロント側ボア内圧力には作用しないが制
御室圧には反映される為誤作動を生じやすい。さらに容
量制御弁機構の流量制御範囲が広く容量制御弁機構の設
計がむつかしいという問題点がある。

発明の構成 （問題点を解決するための手段） そこで本発明では、冷媒ガスを導入する斜板室、前後一
対の吸入室、前後一対の吐出室及びこれら各室を接続す
る前後一対となる複数のシリンダボアをハウジング内に
区画形成すると共に、斜板室と前後側吸入室とを吸入通
路により接続し、前後両シリンダボア内に両頭ピストン
を往復動可能に収容するハウジング内に回転軸を回転可
能に収容支持すると共に、この回転軸には斜板を相対回
転不能かつその周縁側を中心として前後に揺動可能に支
持し、この揺動中心位置をリヤ側シリンダボア寄りに設
定すると共に、回転軸の回転に伴う揺動中心の回転領域
上に前記両頭ピストンの往復動領域を設定し、斜板の回
転により往復駆動される両頭ピストンの一方のシリンダ
ボアにおける圧縮行程上死点を定位置とした斜板式圧縮
機を対象とし、容量制御用の制御圧室を設けると共に、
この制御圧室の容積を変える摺動制御体を制御圧室内に
介入し、前記吐出通路とフロント側吐出室との間には逆
止弁機構を介在し、制御圧室にはフロント側吐出室及び
吸入圧領域を接続すると共に、この接続通路上には容量
制御弁機構を介在し、この容量制御弁機構によりフロン
ト吐出室内圧相当又は吸入圧相当に切換選択される制御
圧室内の圧力と斜板及び摺動制御体を介して冷媒ガス圧
縮により生じる斜板揺動力とを対抗させた。

（作用） 即ち、両頭ピストンの往復動領域上のリヤ側シリンダポ
ア寄りに斜板の揺動中心を設定することにより、フロン
ト側シリンダボアにおける両頭ピストンの圧縮行程上死
点は斜板の仰角に応じて変動するが、リヤ側シリンダボ
アにおける圧縮行程上死点は斜板の傾角に関わりなく定
位置に規定される。従って、フロント側シリンダボアに
おいては実質的な吐出を伴わない圧縮作用領域が存在す
るが、リヤ側シリンダボアにおいては存在しない。

斜板の傾角は、前後両シリンダボア内の圧力による斜板
揺動力と制御圧室内の圧力との差に応じて変動し、容量
制御弁機構は制御圧室側から吸入圧領域側への冷媒ガス
流量及びフロント側吐出室から制御圧室への冷媒ガス流
量の両方あるいは一方を制御する。冷房負荷が低ければ
容量制御弁機構は制御圧室と吸入圧領域とを連通ずると
共に、冷房負荷が高ければ遮断し、この流量制御により
フロント側吐出室内の冷媒ガスを導入する制御圧室内の
圧力が制御される。フロント側吐出室内の圧力は実質的
な吐出を伴わない圧縮作用領域では逆止弁機構の作用に
より斜板傾角減少に伴って低下するという特性があり、
冷房能力過剰、即ち冷房負荷小状態での吐出容量大の際
には容量制御弁機構が開放する場合においても前記特性
故にフロント側吐出室から吸入圧領域へ流れる冷媒ガス
流量は低減し、この冷媒ガス流入に起因する吐出温度の
上昇が抑制される。又、実質的な吐出を伴わない圧縮作
用領域ではフロント側吐出室内の圧力が変動すればこの
変動が制御圧室内の圧力にのみ反映して容量制御の誤動
作を生じ易いが、前記逆止弁機構の作用によりフロント
側吐出室内の圧力は吸入圧に応じて決定される。従って
、フロント側吐出室内の圧力は変動を抑制され、容量制
御の誤動作が回避される。しかも、フロント側吐出室内
の前記圧力特性が制御圧室内の制御圧曲線に近付くため
、容量制御弁機構の流量制御範囲が狭くなって容量制御
弁機構の設計上有利である。

（実施例） 以下、本発明を具体化した一実施例を図面に基づいて説
明する。

ハウジングを構成するシリンダブロック１の前後両端面
にはフロントハウジング２及びリヤハウジング３が接合
固定されており、フロントハウジング２及びシリンダブ
ロック１には回転軸４がフロント軸部４ａを介して回転
可能に支持されている。フロント軸部４ａの内端側には
リヤ軸部４ｂが連結体５．６を介して連結固定されてい
ると共に、連結体５，６にはガイド孔５ａ、６ａが形成
されており、リヤ軸部４ｂにはガイドブツシュ７がスラ
イド可能に嵌合されていると共に、リヤ軸部４ｂ先端と
ガイドブツシュ７内端との間には押圧ばね８が介在され
ている。

ガイドブツシュ７の基端部７ａは球面状に形成されてお
り、この球面部７ａには斜板９が回動可能に嵌合されて
いる。斜板９の前面にはブリッジ９ａが形成されており
、その中間部にはピン９ｂが両側方へ突出するように嵌
着されている。ブリッジ９ａは両連結体５，６間に挟入
されていると共に、ピン９ｂは連結体５，６のガイド孔
５ａ。

６ａに嵌入されており、これにより斜板９が斜板室ｌｅ
内で回転軸４と共に回転する。回転軸４、斜板９及びガ
イドブツシュ７は、ピン９ｂとガイド孔５ａ、６ａとの
ガイド関係及び前後にスライド可能なガイドブツシュ７
に対する斜板９の回動可能関係をもって互いに連結して
おり、これにより斜板９がガイドブツシュ７のスライド
に伴って揺動可能であり、この揺動中心Ｃが斜板９の周
縁側に設定されている。

シリンダブロック１のフロント側及びリヤ側には複数の
シリンダボアｌｂ、ＩＣ（本実施例では５つずつ）が斜
板９の回転軌跡上にて対応形成されていると共に、フロ
ント側シリンダボア１ｂの挟間及びリヤ側シリンダボア
ＩＣの挟間には吸入通路１ｄ、ｌｅが形成されており、
対応するフロント側シリンダボア１ｂ及びリヤ側シリン
ダボアＩＣには両頭ピストン１０が収容されている。各
両頭ピストン１０と斜板９とはシュー１１．１２を介し
て係合しており、両頭ピストン１０が斜板９の回転に伴
って前後に往復動する。

シリンダブロック１と前後両ハウジング２．３との間に
はサイドプレー）１３．１４及び弁形成プレート１５．
１６が介在されており、フロントハウジング２とサイド
プレート１３との間には吸入室１７が吸入弁１５ａを介
してフロント側吸入通路１ｄに接続するように区画形成
されていると共に、吐出室１８が吐出弁１９を介してサ
イドプレート１３と両頭ピストン１０との間のフロント
側圧縮室Ｐｆに接続するように区画形成されている。リ
ヤハウジング３とサイドプレート１４との間には吸入室
２０が吸入弁１６ａを介してリヤ側吸入通路１ｅに接続
するように区画形成されており、吐出室２１が吐出弁２
２を介してサイドプレート１４と両頭ピストン１０との
間のリヤ側圧縮室Ｐｒに接続するように区画形成されて
いる。そして、フロント側吐出室１８とリヤ側吐出室２
１とが吐出通路Ｉｆにより接続されており、フロント側
吐出室１８と吐出通路１ｆとはフロントハウジング２内
で略直角状に接続していると共に、この直角接続部には
円筒状の逆止弁３５が吐出通路１ｆと直交する方向へス
ライド可能に嵌入されている。

両頭ピストン１０の往復動に伴って冷媒ガスが人口２３
から斜板室１ａへ入り、フロント側吸入通路１ｄ及びリ
ヤ側吸入通路１ｅ’ｉフロント側吸入室１７及びリヤ側
吸入室２０を経てフロント側圧縮室Ｐｆ及びリヤ側圧縮
室Ｐｒへ吸入されて圧縮作用を受ける。そして、フロン
ト側圧縮室Ｐｆからフロント側吐出室１８へ吐出された
冷媒ガスは逆止弁３５を押し上げて吐出通路１ｆへ流出
すると共に、吐出通路１ｆを経て出口３０から排出され
、リヤ側圧縮室Ｐｒからリヤ側吐出室２１へ吐出された
冷媒ガスは吐出通路１ｆを経て出口３０から排出される
。逆止弁３５に対する吐出通路１ｆ側からの吐出圧は逆
止弁３５の押し上げ方向に対して直交するため、逆止弁
３５の開放動作が吐出通路ｌｆ側の吐出圧により阻害さ
れることなく円滑に行われる。斜板９の揺動中心Ｃは斜
板９の周縁側に設定されていると共に、リヤ側シリンダ
ボアＩＣ寄りに設定されており、これによりフロント側
圧縮室Ｐｆにおける両頭ピストン１０の圧縮行程上死点
は斜板９の傾角に応じて変動するが、リヤ側圧縮室Ｐｒ
における両頭ピストン１０の圧縮行程上死点が第１，３
図に示す定位置に規定される。

リヤ側吸入室２０内にはスプール形状の摺動区画体２４
が前後方向へスライド可能に嵌入されており、そのフラ
ンジ部２４ａによりリヤ側吸入室２０の一部が制御圧室
２０ａに区画形成されていると共に、シリンダブロック
１内に突出する筒部２４ｂがスラストベアリング２５及
びラジアルベアリング２６を介してガイドブツシュ７に
相対回転可能に支持されている。これにより制御圧室２
０ａ内の圧力が摺動区画体２４、ガイドブツシュ７及び
斜板９を介してフロント側圧槽室Ｐｆ内の圧力及びリヤ
側圧縮室Ｐｒ内の圧力により生じる斜板揺動力と対抗す
る。

制御圧室２０ａとフロント側吐出室１８とは管路２７に
より接続されており、管路２７の途中には絞り部２７ａ
が設けられている。絞り部２７ａと制御圧室２０ａとの
間の管路２７は管路２８を介して斜板室１ａに接続され
ており、管路２８の途中には容量制御弁機構２９が介在
されている。

制御圧室２０ａは容量制御弁機構２９の流入ポート２９
ａに接続されていると共に、斜板室１ａは流出ボート２
９ｂに接続されており、制御ボート２９ｃには入口２３
に接続された吸入管路３１が管路３２を介して接続され
ている。流入ポート２９ａ側から流出ボー）２９ｂ側へ
の冷媒ガス流量を制御する弁体３３は、この弁体３３を
開放方向に押圧付勢する押圧ばね３４及び大気圧の総和
圧と、吸入冷媒ガス圧との圧力対抗により吸入圧を設定
値に維持するように駆動され、弁体３３が下動されると
制御圧室２Ｏａ内の吐出圧相当の冷媒ガスの一部が吸入
圧に応じて斜板室１ａへ流入する。

吸入管路３１内の吸入圧が設定値よりも高い場合、即ち
冷房負荷が高い場合には弁体３３が閉塞位置にあり、制
御圧室２０ａ内の摺動区画体２４に対するフロント側吐
出室１８内の吐出冷媒ガスの作用が高まっている。これ
により摺動区画体２４が第１図に示すように左方側に押
圧保持され、斜板９が大きく傾く。従って、前後圧縮室
Ｐｆ、Ｐｒにおける圧縮容量が大きい値となって大容量
運転が行われ、吸入圧が設定値に向けて低下する。吸入
管路３１内の吸入圧が設定値よりも低い場合、即ち冷房
負荷が低い場合には弁体３３が開放位置にあり、制御圧
室２０ａ内の摺動区画体２４に対する吐出冷媒ガスの作
用が低下している。これにより摺動区画体２４が第３図
に示すように右方側に保持され、斜板９の傾角が小さく
なる。従って、前後圧縮室Ｐｆ、Ｐｒにおける圧縮容量
が小さい値となって小容量運転が行われ、吸入圧が設定
値に向けて上昇する。

第４図のグラフにおける横軸原点は斜板９の最大傾角、
即ち最大容量に対応する位置に設定されており、同図に
破線で示す曲線Ｃ１は吐出容量（％表示）を示す。圧縮
行程上死点一定のリヤ側圧縮室Ｐｒでは斜板９の仰角に
関わりなく吐出を伴う実質的な圧縮が行われるが、フロ
ント側圧縮室Ｐｆにおいては吐出容量曲線Ｃ１上の変曲
点に対応する摺動区画体２４の変位位置りから小容量側
では実質的な吐出を伴わない圧縮室内での圧縮及び膨張
が行われる。

曲線Ｃ２は制御圧室２０ａにおける必要な制御圧を示し
、変位位置りと原点との間の制御圧力曲線Ｃ２は押圧ば
ね８の作用により補正された部分であり、押圧ばね８の
作用を除けば変位位置りと原点との間の制御圧力は鎖線
で示す曲ｖＡＣ３となる。曲線Ｃ４はフロント側吐出室
１８における圧力を示し、変位位置りと原点との間の実
質的な吐出を伴う領域では吐出圧程度の高圧状態となる
。

逆止弁３５がない場合には外部冷媒ガス回路上の凝縮器
の凝縮能力に関連して圧縮機と凝縮器との間で生じてい
る圧力が変位値１１ｉｆＬから小容量側の非吐出領域に
おいてフロント側吐出室１８内の圧力に反映するが、フ
ロント側吐出室１８内の圧力は逆止弁３５の作用により
制御圧力曲線Ｃ２に接近して右下がり曲線となる。

冷房能力過剰、即ち冷房負荷小状態での吐出容量大の際
には容量制御弁機構が開放するが、この場合においても
逆止弁３５の作用に起因したフロント側吐出室１８内の
圧力特性によりフロント側吐出室１８から斜板室ｌａ内
へ流れる冷媒ガス流量は逆止弁３５が存在しない場合に
比して大幅に低減する。従って、フロント側吐出室１８
内の比較的高温の冷媒ガスが斜板室１ａへ還流すること
による吐出冷媒ガスの吐出温度の上昇が抑制される。

又、小容量状態ではフロント側吐出室１８における吐出
圧が制御圧室２０ａ内の制御圧に対する対抗要素には殆
ど成り得ないため、フロント側吐出室１８における吐出
圧が変動すればこの変動は制御圧室２０ａ内の圧力にの
み反映する。そのため、圧縮機の回転数上昇に伴うフロ
ント側圧縮室Ｐｆ内への吸入圧力低下が発生すれば斜板
傾角減少方向への斜板揺動力が減少し、冷房安定状態の
場合にも結果的に斜板傾角が増大するという容量制御の
誤動作を生じ易いが、逆止弁３５の作用によりフロント
側圧縮室Ｐｆ内の圧力は吸入圧に応じて決定される。こ
れによりフロント側吐出室１８内の圧力変動が抑制され
、容量制御の誤動作が回避される。従って、ワッブル式
圧縮機と同程度の最小容量を達成しつつ安定した容量制
御が可能となる。

逆止弁３５が存在しない場合にはフロント側吐出室１８
内の圧力が小容量側において曲線Ｃ４のように低下しな
いため、この圧力状態のフロント側吐出室１８内の冷媒
ガスを制御産室２０ａ側へ導入しようとすれば吸入圧か
ら吐出圧近傍までの広い減圧が必要となって容量制御弁
機構２９の流量制御範囲を広くせざるを得す、容量制御
弁機構２９の設計が難しいものとなる。しかしながら、
逆止弁３５の存在によるフロント側吐出室１８内の圧力
特性が容量制御弁機構２９による減圧範囲を狭め、容量
制御弁機構２９の流量制御範囲が狭くなって容量制御弁
機構２９の設計が容易となる。

本発明は勿論前記実施例にのみ限定されるものではなく
、例えば前記実施例におけるフロント側吐出室１８と出
口３０との間のフロント側吐出通路ｌｆ上に逆止弁機構
を介在したり、あるいはリヤ側吸入室から独立して制御
圧室を設け、この制御圧室内に前記実施例における摺動
区画体２４のような摺動制御体を介入した圧縮機に本発
明を具体化することも可能である。

発明の効果 以上詳述したように本発明は、両頭ピストンのリヤ側圧
縮室における圧縮行程上死点を定位置とした可変容量型
斜板式圧縮機のフロント側吐出室と吐出通路との間ある
いはフロント側の吐出通路上に逆止弁機構を介在すると
共に、フロント側吐出室内の冷媒ガスを制御圧室へ導入
するようにしたので、冷房能力過剰時における吐出温度
上昇抑制、流量制御誤動作及び容量制御弁機構設計容易
化が可能となり、ワッブル式圧縮機と同程度の最小容量
を達成しつつ安定した容量制御を行い得るという優れた
効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明を具体化した一実施例を示し、第１図は圧
縮機及び容量制御弁機構の側断面図、第２図は第１図の
Ａ−Ａ線断面図、第３図は小容量運転状態を示す側断面
図、第４図は制御圧及び吐出容量の変動を示すグラフで
ある。 ハウジングを構成するシリンダブロック１、同じくフロ
ントハウジング２及びリヤハウジング３、回転軸４、斜
板９、両頭ピストン１０、フロント側吐出室１８、制御
圧室２０ａ、摺動制御体としての摺動区画体２４、容量
制御弁機構２９、逆止弁機構を構成する逆止弁３５、フ
ロント側吐出室１８、揺動中心Ｃ０

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １　冷媒ガスを導入する斜板室、前後一対の吸入室、前
   後一対の吐出室及びこれら各室を接続する前後一対とな
   る複数のシリンダボアをハウジング内に区画形成し、前
   後両吸入室を吸入通路により斜板室に接続すると共に、
   冷媒ガス排出用の圧縮機出口に前後両吐出室を吐出通路
   により接続し、前後両シリンダボア内に両頭ピストンを
   往復動可能に収容するハウジング内に回転軸を回転可能
   に収容支持すると共に、この回転軸には斜板を相対回転
   不能かつその周縁側を中心として前後に揺動可能に支持
   し、この揺動中心位置をリヤ側シリンダボア寄りに設定
   すると共に、回転軸の回転に伴う揺動中心の回転領域上
   に前記両頭ピストンの往復動領域を設定し、斜板の回転
   により往復駆動される両頭ピストンの一方のシリンダボ
   アにおける圧縮行程上死点を定位置とした斜板式圧縮機
   において、容量制御用の制御圧室を設けると共に、この
   制御圧室の容積を変える摺動制御体を制御圧室内に介入
   し、前記吐出通路とフロント側吐出室との間には逆止弁
   機構を介在し、制御圧室にはフロント側吐出室及び吸入
   圧領域を接続すると共に、この接続通路上には容量制御
   弁機構を介在し、この容量制御弁機構によりフロント吐
   出室内圧相当又は吸入圧相当に切換選択される制御圧室
   内の圧力と斜板及び摺動制御体を介して冷媒ガス圧縮に
   より生じる斜板揺動力とを対抗させた可変容量型斜板式
   圧縮機。