JPH0451667B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は可変容量ラジアル圧縮機に関し、例え
ば自動車用空調装置用の冷媒圧縮機として使用し
て有効である。

〔従来の技術〕

近年、省エネルギー対策として、圧縮機の容量
制御を行なうことが考案されているが、ラジアル
圧縮機においては、今だに実用的に有効なものが
考案されていない。

〔発明が解決しようとする問題点〕

そこで本発明は上記の点に鑑みてなされるもの
であつて、比較的簡単な構造で、かつ連続的に吐
出容量を変更することが可能な可変容量ラジアル
圧縮機を提供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕 本発明は、上記問題点を解決する手段として、
多気筒のシリンダ内に挿入されて往復運動するピ
ストンと、該ピストンによつて区画形成されて作
動流体を吸入通路から吸入するとともに吐出通路
へ吐出する作動室と、前記ピストンを駆動するた
めにハウジング内にて前記ピストンと公転部材と
を連結する連接棒と、前記公転部材を公転駆動す
るための遍心ピンを有する回転駆動部材とを有
し、前記公転部材を前記遍心ピンを中心にして自
転回動することにより前記ピストンの下死点を変
更することによつて吐出容量を変化することを特
徴とする。

〔実施例〕

以下、本発明の第１実施例を第１図〜第６図に
基づいて説明する。

第１図は第１実施例の縦断面図であり、第２
図、第３図は第１図の−線に沿う断面図、第
４図はクランクシヤフトの斜視図、第５図は内部
構造を示す構成図、第６図は圧力調整弁を示す図
である。

１はシリンダブロツクである。フロントハウジ
ング２はボルト３によりシリンダブロツク１に固
定され、リアハウジング４はボルト５によりシリ
ンダブロツク１に固定される。外部駆動力を受け
て回転する回転駆動部材であるクランクシヤフト
６は、フロントハウジング２に軸受７７、軸受８
を介して回転自在に支持される。クランクシヤフ
ト６の円板部６ａには、第４図に示すようにクラ
ンク遍心ピン７の基部１０がスライド可能となる
ようにガイド溝６ｂが設けられている。この溝６
ｂにはスプリング９が挿入されており、通常クラ
ンク遍心ピン７はクランクシヤフト６の軸心より
最大所定量ρだけ遍心している。そして、この遍
心量ｅはクランク遍心ピン７に加わる外力により
連続的にρからμまで（０＜μ＜ｅ＜ρ）変える
ことができる。

クランク遍心ピン７には軸受１１を介して公転
円板１２が回転自在に支持される。円板１２の外
周側に設けられる４個のピン１３には連接棒１４
の一端が回転自在に支持され、連続棒１４の他端
にはピストン１５のピストン１６が回転自在に支
持される。ピストン１５はシリンダブロツク１の
シリンダ１７内に往復運動可能に挿入されてい
る。

第１図に示す公転円板１２の左側、即ちクラン
クシヤフト６と反対側には、第５図に示される２
面巾のスライド溝１２ａが設けられ、このスライ
ド溝１２ａには第１ガイド円板１８の側面に設け
られる第１レール１９が摺動可能に嵌合されてい
る。また第１ガイド円板１８には第１レール１９
と反対側面に、第２レール２０が第１レール１９
と直交する位置関係となるように設けられてお
り、この第２レール２０は第２ガイド円板２１に
設けるスライド溝２１ａに摺動可能に嵌合してい
る。第２ガイド円板２１は、これと一体のシヤフ
ト２２によつて、シリンダブロツク１の軸穴２３
に回転自在に支持されている。よつて公転円板１
２は、そのスライド溝１２ａ、第１ガイド円板１
８のレール１９，２０、及び第２ガイド円板２１
を組合せることにより、公転運動するものであ
る。また第２ガイド円板２１は、円板２１に所定
回動角にわたつて形成された長溝１１０と、シリ
ンダブロツク１に圧入された規制ピン１００によ
つてその回転角が規制されているので、公転円板
２１がクランク遍心ピン７を中心として自転回動
する角度も規制される。

尚、第２ガイド円板２１が自転可能のため、公
転円板１２の公転運動が不安定になる点について
は、第２ガイド円板２１の慣性を大きくすること
によつて、公転運動を安定にするものである。

シリンダブロツク１のシリンダ１７の上端には
吸入弁２６を介してシリンダヘツド２４及びヘツ
ドカバー２５が図示されないボルトで固定され
る。吐出弁２７は図示されないボルトでシリンダ
ヘツドに固定されている。

このような構成により、クランクシヤフト６の
回転に供い、公転円板１２が公転運動にしてピス
トン１５が往復運動をおこなうと、冷媒ガスは図
示されない吸入ポートより吸入され、吸入空間２
８、吸入通路２９を通り吸入室３０へ入り、吸入
口３１より吸入弁２６を介してシリンダ１７内の
作動室３２内へ吸入された後、圧縮される。この
圧縮された冷媒ガスは、吐出口３３より吐出弁２
７を介して吐出室３４へ、吐出された後、吐出通
路３５より吐出空間３６へはいり吐出ポート３７
より外部へ吐出される。

尚、吸入ポートは冷凍サイクルの蒸発器（省図
示）に連通し、吐出ポート３７は冷凍サイクル凝
縮器（省図示）に連通するものである。図中３８
はクランクシヤフト６を伝つて冷媒ガスが外部に
漏洩するのを防止するための軸封装置である。

また公転円板１２が自転回動できる角度（ガイ
ド円板２１の長溝１１０の角度）およびクランク
遍心ピン７の最大遍心量ρ及び最小遍心量μにつ
いては１気筒当りの最大容積と最小容積より求め
られるものである。

またシリンダブロツク１内に密閉される空間３
９は、各ピストン１５の背圧を調整する背圧室と
して設けられており、この空間３９は第６図に示
す様に調圧通路５０，５１を介して各々吐出空間
３６、吸入空間２８と連通している。調圧通路５
０の途中には、圧力調整弁５２が設けられるとと
もに、調圧通路５１の途中には絞り５３が設けら
れており、調整弁５２もデユーテイ制御すること
によつて背圧室である空間３９は吸入圧力から吐
出圧力まで連続的に制御される。尚、調圧通路５
１は、吸入通路２９、吸入室３０に連通させても
良いし、調圧通路５０は、吐出室３４、吐出通路
３５と連通しても良い。

次に、本実施例の作動について、第２図及び第
３図を用いて説明する。第２図は本実施例のラジ
アル圧縮機の最大容量時の状態を示す図である。

空間３９は、圧力調整弁５２により吸入圧力と
等しい比例的低い圧力になつている。この状態よ
りクランクシヤフト６を時計回りに回転させる
と、公転円板１２は時計回りに公転を始め、それ
に供い各ピストン１５が往復運転し、各作動室３
２内で冷媒ガスの吸入、圧縮、吐出がおこなわれ
る。この際、作動室３２内の平均的圧力は吸入圧
力以上となり、ピストン１５の背圧室である空間
３９は吸入圧力になつているため、ピストン１５
は、ラジアル方向内側へ力を受け、この力は各連
接棒１４を介して円板１２へ伝わり、結局、円板
１２は全体としてクランクピン７を中心として反
時計回りのモーメントを受け反時計回り方向へ、
ピン１００との関係において円板２１の傾くこと
のできる角度最大限に自転回動する（傾く。）よ
つて各ピストン１５の下死点が下降する。また円
板１２は回転しているため遠心力を受け、クラン
ク遍心ピン７は回転半径を広げようとする。ここ
で、各ピストン１５の上死点が各シリンダヘツド
２４に規制されて、クランク遍心ピン７はクラン
クシヤフト６の軸心より最大遍心量ρで遍心する
位置にて回転し、円板１２は最大遍心量ρにて公
転運動を行う。よつて円板１２の中心軌跡は破線
４０の如くなり、各ピストン１５のピストンスト
ロークが増加して最大容量でポンプ作用する。

次に、最小容量時の状態について第３図を用い
て説明する。

最小容量時には、空間３９は圧力調整弁５２に
より吐出圧力に調整されている。この状態よりク
ランクシヤフト６を時計回りに回転させると円板
１２は時計回りに公転を始め、それに供い各ピス
トン１５が往復運動し、各作動室３２内で冷媒ガ
スの吸入、圧縮、吐出がおこなわれるが、作動室
３２内の平均的圧力は吐出圧力以下となるため、
ピストン１５はラジアル方向外側へ力を受け、こ
の力の合力が円板１２にクランクピン７を中心と
し時計回り方向のモーメントを与え、公転円板１
２は第２ガイド円板２１の傾くことのできる角度
最大限に時計回り方向へ傾く。よつて各ピストン
１５の下死点が上昇する。また円板１２は遠心力
によりクランクピンの回転半径を広げようとする
が、各ピストン１５の上死点が各シリンダヘツド
２４により規制されるので、クランクピン７はク
ランクシヤフト６の軸心より遍心量ｅを小さくす
るよう方向へ移動し、最小遍心量μとなる位置
（クランクピン７）の中心軌跡で公転運動を行う。
よつて円板１２の中心軌跡は破線４１の如くな
り、各ピストン１５のピストンストロークが減少
して最小容量でポンプ作用する。

このように、空間３９内の圧力を吐出圧力から
吸入圧力の間で調節することにより公転円板１２
にモーメントを与え公転円板１２を傾けることに
よりピストン１５の下死点を変更するとともにシ
リンダヘツドによりピストン１５の上死点を規制
することにより、作動室３２内のデツドボリユー
ムを増加させることなくピストン１５のストロー
クを変え、容量調整をおこなうものである。尚、
各作動室３２内の圧力が異なるため、円板１２に
スライド可能な円板１８，２１を設け円板２１の
慣性を大きくすることにより円板１２の公転運動
を安定させるものである。

第７図、第８図及び第９図に基づいて第２実施
例を示す。尚、前述第１実施例と同一構成につい
ては、同一符号を付して説明は省略する。また、
第７図及び第８図は第２実施例の断面図で、第１
図の−線に沿う断面に対応する部分のもので
ある。第２実施例においては第１実施例と異なり
第９図のようにクランクシヤフト６１のクランク
遍心ピン７１は固定されてその遍心量は一定であ
るので、公転円板１２の公転半径を一定にするも
のである。また第７図及び第８図における連接棒
１４′は第１実施例の連接棒１４よりも短くなつ
ており、円板６１の傾きにかかわらず、各ピスト
ン１５は、上死点においてシリンダヘツド２４と
接触しない関係となつている。

次に作動について説明する。

第６図は最大容量時の状態を示す図である。空
間３９は圧力調整弁４２により吐出圧力になつて
いる。この状態よりクランクシヤフト６１を時計
回り方向へ回転させると、各作動室３２で冷媒ガ
スの吸入、圧縮、吐出がおこなわれるが、作動室
３２内の平均的圧力は吐出圧力以下となるためピ
ストン１５はラジアル方向外側へ力を受け、円板
１２全体はクランクピン７１を中心として時計回
り方向のモーメントを受け、公転円板１２は時計
回り方向に傾ける角度最大限に傾きつつ公転運動
をおこなう。よつて、各ピストン１５の上・下死
点が上昇するのでピストンストロークは一定であ
るが、ピストン１５上死点における作動室３２内
のデツドボリユームが減少するのでポンプ吐出容
量が増加する。尚、破線４２はクランクピン７１
の中心軌跡であり、上死点における各ピストン１
５はシリンダヘツド２４と当接しない。

第７図は最低容量時の状態を示す図である。空
間３９は圧力調整弁５２により吸入圧力になつて
いる。この状態では作動室３２内の平均的圧力は
吸入圧力以上となるため円板１２は反時計回りの
モーメントを受け、反時計回りに傾ける角度最大
限に傾きつつ公転運動をおこなう。よつて各ピス
トン１５の上・下死点が下降するので、ピストン
１５の上死点における作動室３２内のデツドボリ
ユームが増加し、ポンプ吐出容量が減少する。
尚、この時のクランクピン７１の中心軌跡は前述
と同様破線４２と同一である。したがつて、ピス
トン１５のピストンストロークはほぼ変えず、ピ
ストン１５の上死点における作動室３２内のデツ
ドボリユームの容積を変更することによりポンプ
吐出容量の調整をおこなうものである。

このように第２実施例では空間３９内の圧力を
吐出圧力から吸入出力の間で変えることにより円
板１２の傾きを変え、ピストン１５のピストンス
クロークをほぼ変えず、デツドボリユームを増す
ことにより容量調整をおこなうことができる。

尚、上述の実施例においては、ピストン１５の
背圧室である空間３９内の圧力を第６図に示す調
圧弁５２によつて制御したが、他の構成の電磁弁
又は他の調圧回路を用いても良いことは言うまで
もない。

また上述実施例においては、ピストン１５の背
圧室である空間３９内の圧力を調整することによ
つて、公転円板１２を自転回動する（傾ける）構
成としたが、第２ガイド円板２１を例えば電動モ
ータ、歯車等を介して外部動力によつて所定回動
角度内で回動制御しても、公転円板１２を自動回
動制御することが可能であることは言うまでもな
い。

〔発明の効果〕

以上述べた様に、連接棒を介してピストンを駆
動する公転部材を、自転回動するという比較的簡
単な構成をもつてラジアル圧縮機の吐出容量を制
御することが可能となる。また公転部材が自転回
動角を制御することによつて、ラジアル圧縮機の
吐出容量を連続的に制御することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の可変容量ラジアル圧縮機の第
１実施例を示す縦断面図、第２図、第３図は第１
図に示した可変容量ラジアル圧縮機の−線に
沿う断面図であつて、第２図はその最大容量時を
示し、第３図はその最小容量時を示す。第４図は
クランクシヤフトを示す斜視図、第５図は公転円
板、ガイド円板の構成を示す構成図、第６図は圧
力調整弁を示す圧力回路図、第７図〜第９図は第
２実施例を示し、第７図はその最大容量時を示
し、第８図はその最小容量時を示し、第９図はそ
のクランクシヤフトを示す斜視図である。 １……シリンダブロツク、２……フロントハウ
ジング、４……リアハウジング、６……クランク
シヤフト、７……クランク遍心ピン、１２……公
転円板、１４，１４′……連接棒、１５……ピス
トン、１７……シリンダ、１８……第１ガイド円
板、２１……第２ガイド円板、２８……吸入空
間、２９……吸入通路、３０……吸入室、３２…
…作動室、３４……吐出室、３５……吐出通路、
３６……吐出空間、３９……ピストンの背圧室と
なる空間、４０，４１，４２……公転円板の公転
中心軌跡、５０，５１……調圧通路、５２……圧
力調整弁。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 多気筒のシリンダ内に挿入されて往復運動す
   るピストンと、該ピストンによつて区画形成され
   て作動流体を吸入通路から吸入するとともに吐出
   通路へ吐出する作動室と、前記ピストンを駆動す
   るためにハウジング内にて前記ピストンと公転部
   材とを連結する連接棒と、前記公転部材を公転駆
   動するための遍心ピンを有する回転駆動部材とを
   有し、前記公転部材を前記遍心ピンを中心にして
   自転回動することにより前記ピストンの下死点を
   変更することによつて吐出容量を変化する可変容
   量ラジアル圧縮機。 ２ 前記遍心ピンは、前記回転駆動部材の回転軸
   心に対する遍心量を変化できるように設けられて
   前記公転部材の公転半径を変化する特許請求の範
   囲第１項記載の可変容量ラジアル圧縮機。 ３ 前記遍心ピンは、前記回転駆動部材の回転軸
   心に対する遍心量が一定であつて、前記公転部材
   は前記遍心ピンを中心として自転回動することに
   より前記ピストンの上死点及び下死点を変更する
   特許請求の範囲第１項記載の可変容量ラジアル圧
   縮機。 ４ 前記ハウジング内にある前記ピストンの背圧
   室は、前記吐出通路及び前記吸入通路と調圧通路
   を介して通過するとともに、前記調圧通路の途中
   に設けられる圧力調整弁によつて吸入圧力から吐
   出圧力までの圧力に制御される特許請求の範囲第
   １項記載の可変容量ラジアル圧縮機。