JPH0511221B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、車両用空気調和装置の冷媒ガスの圧
縮等に用いる可変容量型揺動板式圧縮機に関す
る。

（従来技術及びその問題点） 従来、圧力調整弁の制御により吸入室とクラン
ク室とを連通又は遮断せしめて、該クランク室内
圧力を変化させることにより揺動板の傾斜角度を
調整し、ピストンストロークを変化させて吐出容
量を可変し得る如く構成した可変容量型揺動板式
圧縮機として特開昭52−96407号が公知である。

斯かる従来の圧縮機によればその圧力調整弁に
より吸入圧力が常に一定になるようにピストンス
トロークを制御し得るように構成されているた
め、例えば車両用の空気調和装置において冷房能
力のきめ細かな制御を行うことができないという
問題があつた。

（発明の目的） 本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、冷
房能力のきめ細かな制御が可能で省動力な可変容
量型揺動板式圧縮機を提供することを目的とす
る。

（問題点を解決するための手段） 上記問題点を解決するために本発明において
は、圧力調整弁の制御により吸入室とクランク室
とを連通又は遮断せしめて、該クランク室内圧力
を変化させることにより揺動板の傾斜角度を調整
し、ピストンストロークを変化させて吐出容量を
可変し得る如く構成した可変容量型揺動板式圧縮
機において、前記圧力調整弁は、前記吸入室とク
ランク室との連通路を開閉し且つ前記吸入室内の
圧力を受ける受圧面を有する弁体と、該弁体を閉
弁方向に付勢する付勢部材Ａと、該弁体を閉弁方
向に付勢力を調節可能な付勢部材Ｂとを備え、該
付勢部材Ｂの付勢力を外部信号に応じて制御する
ことにより前記弁体の開弁圧を制御する外部制御
手段とを具備し、前記弁体に作用する前記吸入室
中の圧力と前記付勢部材Ａの付勢力との差に応じ
て前記弁体が前記吸入室とクランク室との連通路
を開閉制御すると共に前記外部制御手段により前
記付勢部材Ｂの付勢力を制御する構成としたもの
である。

（実施例） 以下、本発明の一実施例を添附図面に基づいて
説明する。第１図及び第２図は本発明の可変容量
型揺動板式圧縮機の構成を示し、両図中１はハウ
ジングで、該ハウジング１は円筒状のケース２
と、該ケース２の一端面（図中左端面）にバルブ
プレート３を介して気密に取り付けられたシリン
ダヘツド４と、前記ケース２の他端面（図中右端
面）に気密に取り付けられたヘツド部材５とによ
つて構成されている。

前記シリンダヘツド４は、偏平な略円筒状をな
し、一端面が閉塞され、その内部には、中心部に
後述する圧力調整弁６０が配設され、該圧力調整
弁６０の外周に吸入室４１が形成され、更に該吸
入室４１の外周に吐出室４６が形成されている。
前記吸入室４１及び吐出室４６は、同心の略環状
をなし、前記バルブプレート３の一端面にシール
部材を介して前記シリンダヘツド４の他端面が気
密に当接することにより画成されている。

前記吸入室４１は図示しない吸入口を介して空
気調和装置の冷媒サイクルのエバポレータ（図示
せず）の出口に接続され、前記吐出室４６は図示
しない吐出口を介して前記冷媒サイクルのコンデ
ンサ（図示せず）の入口に接続されている。

前記バルブプレート３の他端側に位置するケー
ス２の内部には、冷媒圧縮のためのピストン機構
２０が配設されている。前記ピストン機構２０
は、シリンダブロツク２１と、ピストン２２とに
よつて構成されている。

前記シリンダブロツク２１は、前記ケース２の
内部に一体形成され、中心軸線上にに沿つて後述
するピストン駆動機構５０の駆動軸嵌装用の中心
孔２１ａが設けられている。前記シリンダブロツ
ク２１には、軸線が中心軸線と平行にして周方向
に所定間隔を存して複数のシリンダ２３が配設さ
れている。

前記ピストン２２は、各シリンダ２３内に夫々
摺動自在に嵌装される。又、前記ピストン２２に
はピストンロツド２４が突設され、該ピストンロ
ツド２４には先端にボールジヨイント２４ａが設
けられている。

尚、前記バルブプレート３には、前記吸入室４
１と前記各シリンダ２３内とを連通する複数の吸
入ポート４２が穿設され、又、前記吐出室４６と
各シリンダ２３内とを連通する複数の吐出ポート
４４が穿設されている。前記吐出室４６の吐出ポ
ート４４の開口端には吐出弁４５及び吐出弁止め
４５ａが設けられている（第２図参照）。又、前
記吸入ポートにも図示しない吸入弁が設けられて
いる。

こうして、前記ピストン機構２０は、吸入室４
１内の低圧冷媒を吸入ポート４２及び吸入弁を介
してシリンダ２３内へ吸入し、ピストン２２によ
り圧縮して、高温高圧冷媒とし、吐出ポート４４
及び吐出弁４５を介して吐出室４６内へ吐出する
ようにされている。

前記ピストン機構２０を駆動するために、駆動
機構５０がハウジング１内の他端側のクランク室
２６内に配設されている。前記駆動機構５０は、
ハウジング１の略中心軸線上に沿つて配設された
駆動軸２５と、前記駆動軸２５の他端に嵌着され
た腕部材５２と、前記駆動軸２５の軸線方向略中
間部外周に配設されたスライダ５４と、該スライ
ダ５４の外周に配設された揺動板５５とによつて
構成されている。

前記駆動軸２５は、一端がシリンダブロツク２
１の中心孔２１ａにボールベアリング２７を介し
て回転自在に支承され、軸方向中間位置より他端
側の部分がヘツド部材５の内周面に前記腕部材５
２及び大径ボールベアリング５７を順次介して回
転自在に支承されている。前記駆動軸２５の他端
は、ヘツド部材５の中心孔５ａ内を貫通して外方
に延出され、該延出端部に図示しないマグネツト
クラツチが取り付けられる。該マグネツトクラツ
チは図示しない車載エンジンの出力軸側プーリに
駆動ベルト（図示せず）によつて連結され、エン
ジンの回転が前記駆動軸２５に伝達される。尚、
前記腕部材５２のボス部５２ａと前記ヘツド部材
５の中心孔５ａとの間には、メカニカルシール５
８が介装され、又駆動軸２５と腕部材５２との間
にはＯ−リングが介装され、クランク室２６内が
気密に保持されている。

一方、前記スライダ５４は、スリーブ状をな
し、前記駆動軸２５上を軸線方向に摺動可能に且
つ周方向に回転不可能に嵌装され、従つて、駆動
軸２５と共に回転するようになつている。又、駆
動軸２５内には内部スライダ５４ａが嵌装され、
該内部スライダ５４ａは前記駆動軸２５内に嵌装
されたコイルスプリング３３によつてシリンダブ
ロツク２１側に押圧されている。前記内部スライ
ダ５４ａを直径方向に貫通されたクロスピン５４
ｂの両端は前記駆動軸２５の互いに対向するスロ
ツト２５ａ，２５ａを貫通し、前記スライダ５４
に連結されている。従つて、前記揺動板５５はコ
イルスプリング３３により内部スライダ５４ａと
一体に傾斜角度減少側に付勢されている。更に、
前記揺動板５５は、円板状をなし、前記スライダ
５４の軸線方向略中間部外周に下記のように配設
されている。即ち、前記揺動板５５は、中心孔が
前記スライダ５４に遊嵌され、該スライダ５４に
両側部がトラニオンピン５９を介して回動自在に
連結されている。こうして、前記揺動板５５は、
前記トラニオンピン５９を軸として、垂直面に対
する角度が所定範囲内で変位するようになつてい
る。

又、前記揺動板５５と前記腕部材５２とは下記
のように連結されている。前記揺動板５５の腕部
材５２側端面の所定位置には第２図に示すように
径方向に向けて平行案内部５５ａが突設されてお
り、該平行案内部５５ａに突設されたピン５５ｂ
と腕部材５２の先端部側面に突設されたピン５２
ｂとの間にはコイルスプリング３６が張設されて
いる。又、腕部材５２の先端のカム面５２ｃは揺
動板５５の端面に係合されている。

更に、揺動板５５の一端面には、各ピストン２
２のピストンロツド２４のボールジヨント２４ａ
が夫々連結されている。こうして、駆動機構５０
は、揺動板５５の回転によつてピストン機構２０
のピストン２２を摺動させるようになつている。
又、揺動板５５はクランク室２６内の圧力及びコ
イルスプリング３３の付勢力とシリンダ２３内の
圧力（ピストン２２の反力）との差に応じて垂直
面に対する傾斜角が変化し、この傾斜角の変化に
よりピストン２２のストロークが増減されるよう
になつている。

前記クランク室２６内の圧力を調整して揺動板
５５の傾斜角度を制御するために、圧力調整弁６
０がシリンダヘツド４内の中心部に設けられてい
る。前記圧力調整弁６０は、第３図に示すよう
に、バルブプレート３の中心に穿設されたクラン
ク室２６と吸入室４１との連通孔（連通路）３ａ
を開閉する弁体６１と、該弁体６１を閉弁方向に
付勢する付勢部材Ａ６２ｂと、付勢部材Ｂ６９の
付勢力を後述する外部信号に応じて制御すること
により前記弁体６１の開弁圧を制御する外部制御
手段６５とを具備している。

前記弁体６１は円形デイスク状部材６１ａの一
側面中央部に短軸テーパ円柱状の弁主体６１ｂを
一体に突設してなり、該弁主体６１ｂより外周側
のデイスク状部材６１ａ一側面が吸入室４１内の
圧力を受ける受圧面６１ｃとなつている。

前記付勢手段６２はベローズ６２ａとコイルば
ね６２ｂ（付勢部材Ａ）とからなる。前記ベロー
ズ６２ａは、両端面開口の円筒状をなし、その一
端面にはその開口部を気密に閉塞する如く前記弁
体６１が同心状にして固着されている。又、前記
ベローズ６２ａの他端面はろう付け等により基板
６３に気密に固着されており、該基板６３により
前記ベローズ６２ａの他端面開口部が気密に閉塞
されている。該ベローズ６２ａの内部には冷媒サ
イクルの使用冷媒Ｒ１２より飽和圧力の低い物質
の気液混合体（Ｒ１１３，Ｒ１１又はＲ２１）６
９（付勢部材Ｂ）が封入されている。前記弁体６
１のデイスク状部材６１ａ他側面はこの封入気液
混合体６９の圧力を受ける受圧面６１ｄとなつて
いる。

前記基板６３には、ベローズ６２ａとの対向端
面に円筒状突起部６４が一体に突設され、該突起
部６４は前記ベローズ６２ａの内部に位置してい
る。この円筒状突起部６４は、軸方向略中間部よ
り一端側が大径部６４ａとなり、他端側が小径部
６４ｂとなつており、これら大径部６４ａと小径
部６４ｂとの境界段部６４ｃと前記弁体６１のデ
イスク状部材６１ａの他側面環状溝６１ｅとの間
に前記コイルばね６２ｂが介装されている。前記
制御手段６５は前記突起部６４の大径部６４ａの
内部に設けられて前記ベローズ６２ａ内の封入気
液混合体を加熱するヒータ６５よりなるもので、
該ヒータ６５は後述するコントロールユニツト７
０にリード線６５ａを介して電気的に接続されて
いる。又、前記突起部６４の小径部６４ｂの内部
にはベローズ６２ａ内の封入気液混合体の温度を
検出する気体温度センサ（サーミスタ）６６が設
けられ、該センサ６６も後述するコントロールユ
ニツト７０にリード線６６ａを介して電気的に接
続されている。

上記のように構成された圧力調整弁６０はシリ
ンダヘツド４の中心孔４ａ内に取り付けられ、前
記基板６３は前記中心孔４ａに気密に内嵌されて
シリンダヘツド４の一端に螺子止めされる。

前記ヒータ６５及び気体温度センサ６６に接続
された各々のリード線６５ａ及び６６ａは、ハウ
ジング１の外部に延出され、コントロールユニツ
ト７０に電気的に接続されている。該コントロー
ルユニツト７０には、第４図に示すように、車室
内の温度を検出する車室温度センサ７１及びエバ
ポレータ温を代表する温度を検出するエバポレー
タ温度センサ７２等が電気的に接続されている。
前記コントロールユニツト７０は、前記車室温度
センサ７１及び前記エバポレータ温度センサ７２
の各外部信号から冷媒サイクルのエバポレータに
対する熱負荷に応じた基準信号を演算回路７３に
よつて求め、該基準信号と前記気体温度センサ６
６からの信号を比較器７４によつて比較し、該比
較結果に基づいて前記ヒータ６５への通電を
ON・OFF制御する信号を出力するものである。

尚、第１図及び第２図中７はオイルポンプでク
ランク室２６の下部のオイル溜め８内の潤滑オイ
ルを各摺動部に供給するためのものである。

（作用） 次に、上記構成になる本発明の可変容量型揺動
板式圧縮機の作用を説明する。

圧縮機の停止時には、スライダ５４はコイルス
プリング３３に押圧されて図中左方に偏倚され
て、揺動板５５は最小傾斜角度位置に保持されて
いると共に弁体６１は連通孔３ａを開いている。
又、このとき、圧力調整弁６０のヒータ６５は
OFFされている。

ここで、図示しない車載エンジンよりベルト及
びマグネツトクラツチを介して駆動軸２５に回転
が伝達されると、該駆動軸２５と共に揺動板５５
が回転し、ピストン２２が摺動されて冷媒の吸入
及び圧縮が行われる。そして、吸入室４１内の圧
力による弁体６１を開弁側に押圧する力（吸入室
４１内圧力Ｘ弁体６１の受圧面６１ｃの面積）が
ベローズ６２ａ内の封入気液混合体圧力Ｘ弁体６
１の受圧面６１ｄの面積の力とベローズ６２ａ及
びばね６２ｂのバイアス力との和による閉弁側へ
の付勢力に打ち勝つている間、弁体６１は図中左
方へ移動して開いた状態にある。従つて、連通孔
３ａが開口しているため、吸入室４１とクランク
室２６が連通し、該クランク室２６内は低圧とな
り、ピストン２２の反力がクランク室２６内の圧
力及びコイルスプリング３３の付勢力に打ち勝
ち、揺動板５５が傾斜角度を増し、ピストン２２
のストロークが増加し、終局的に圧縮機の吐出容
量が大きくなる。

この後、車室温度がある温度まで下がり、吸入
室４１内の圧力が低下し、該圧力による弁体６１
を開弁側に押圧する力が封入気液混合体圧力とベ
ローズ６２ａ及びばね６２ｂのバイアス力との和
による閉弁側への付勢力に負けると、弁体６１は
図示の閉弁位置に戻される。すると、連通孔３ａ
が閉塞されるため、吸入室４１とクランク室２６
とは遮断され、該クランク室２６内はブローバイ
ガス圧により高圧となり、ピストン２２の反力が
クランク室２６内の圧力及びコイルスプリング３
３の付勢力に負け、揺動板５５が傾斜角度を減
じ、ピストン２２のストロークが減少し、結局、
圧縮機の吐出容量が小さくなる。

ここで、ヒータ６５をONし、封入気液混合体
６９を加熱すると、封入気液混合体圧力が上昇
し、前記封入気液混合体圧力Ｘ弁体６１の受圧面
６１ｄの面積の力が大きくなり、弁体６１の閉弁
側への付勢力が増加する。これにより圧力調整弁
６０の弁体６１の開弁圧が大きくなり、クランク
室２６内の圧力が増加し、終局的に圧縮機の吐出
容量を制御することができる。従つて、ヒータ６
５をONするかOFFするかによつて、圧縮機の吐
出容量を制御することができる。

コントロールユニツト７０は車室温度センサ７
１及びエバポレータ温度センサ７２等により熱負
荷状態を感知し、演算回路７３によつて封入気液
混合体６９の加熱温度信号を求める。又、気体温
度センサ６６は封入気液混合体６９の温度を検出
し、該温度信号をコントロールユニツト７０へ出
力する。コントロールユニツト７０は比較器７４
により、演算回路７３により求められた加熱温度
信号と気体温度センサ６６により検出された温度
信号とを比較しつつ、これらの信号が等しくなる
まで、ヒータ６５をONする。この結果、吸入圧
力が前記ヒータ６５がOFFの場合の圧力より大
きな圧力となるように制御され、吐出容量は小さ
く制御されて省動力が図れる。

車室温度が適正温度以上に上昇した場合、コン
トロールユニツト７０は車室温度センサ７１によ
りこれを感知し、ヒータ６５をOFFする。この
結果、吸入圧力は初期のヒータ６５がOFFの場
合の圧力となるように制御され、吐出容量が増大
される。

このようにして、車室温度及び外気温度の熱負
荷に応じて、ヒータ６５をON−OFF制御するこ
とによつて吸入圧力を任意に制御でき、これに伴
つて吐出容量を任意に制御することができる。

尚、上記実施例においては、付勢手段６２とし
て気液混合体６９が封入されたベローズ６２ａと
ばね６２ｂとにより構成し、また制御手段として
該封入気液混合体６９の温度を加熱するヒータ６
５によつて構成したが、これに限られることな
く、付勢手段６２を水素ガスが吸蔵された水素吸
蔵合金（加熱すると水素を放出する金属）と、該
水素吸蔵合金を封入したベローズとにより構成
し、制御手段として該水素吸蔵合金を加熱するヒ
ータによつて構成してもよい。又、前記付勢手段
としては形状記憶合金を用いてもよく、更に、制
御手段としてはヒータ６５に限らず、ペルチエ効
果を応用した電子冷凍素子を用いても良い。又、
制御手段の制御はON・OFF制御に限らず、電圧
値あるいは電流値の連続的な制御としても良い。

又、上記実施例においては、車室及び外気温度
に応じて、ヒータ６５をON・OFF制御するよう
にしたけれども、これに限らず、必要に応じて例
えば車両が登板走行するような大きな走行出力を
必要とする場合に、ヒータ６５をONさせて吐出
容量を小さくすることによつて圧縮機へのエンジ
ン負荷を少なくして、エンジン負荷を車両走行側
により多く振り向けるようにしてもよい。

（発明の効果） 以上詳述した如く本発明の可変容量型揺動板式
圧縮機は、圧力調整弁の制御により吸入室とクラ
ンク室とを連通又は遮断せしめて、該クランク室
内圧力を変化させることにより揺動板の傾斜角度
を調整し、ピストンストロークを変化させて吐出
容量を可変し得る如く構成した可変容量型揺動板
式圧縮機において、前記圧力調整弁は、前記吸入
室とクランク室との連通路を開閉し且つ前記吸入
室内の圧力を受ける受圧面を有する弁体と、該弁
体を閉弁方向に付勢する付勢部材Ａと、該弁体を
閉弁方向に付勢する付勢力を調節可能な付勢部材
Ｂとを備え、該付勢部材Ｂの付勢力を外部信号に
応じて制御することにより前記弁体の開弁圧を制
御する外部制御手段とを具備し、前記弁体に作用
する前記吸入室内の圧力と前記付勢部材Ａの付勢
力との差に応じて前記弁体が前記吸入室とクラン
ク室との連通路を開閉制御すると共に前記外部制
御手段により前記付勢部材Ｂの付勢力を制御する
ことにしたので、圧縮機稼動時の吸入圧力を任意
に制御でき、冷媒の吐出容量を任意に制御でき
る。従つて、この圧縮機によつて空気調和装置の
冷風の吹き出し温度を任意に制御でき、空気調和
装置の能力制御範囲が広くなると共に、冷房があ
まり必要でないときには、圧力調整弁の開弁圧を
大きくすることにより吐出容量を小さくでき、省
動力を図ることができるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の一実施例を示し、第１図は本発
明の可変容量型揺動板式圧縮機の一部切欠側面
図、第２図は同横断面図、第３図は圧力調整弁部
分の拡大断面図、第４図はコントロールユニツト
の構成図である。 ３ａ…連通孔（連通路）、２６…クランク室、
４１…吸入室、５５…斜板、６０…圧力調整弁、
６１…弁体、６２…付勢手段、６２ａ…ベロー
ズ、６２ｂ…コイルばね、６５…ヒータ（発熱
体）、６６…気体温度センサ（サーミスタ）、６９
…封入気液混合体、７０…コントロールユニツ
ト。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 圧力調整弁の制御により吸入室とクランク室
   とを連通又は遮断せしめて、該クランク室内圧力
   を変化させることにより揺動板の傾斜角度を調整
   し、ピストンストロークを変化させて吐出容量を
   可変し得る如く構成した可変容量型揺動板式圧縮
   機において、前記圧力調整弁は、前記吸入室とク
   ランク室との連通路を開閉し且つ前記吸入室内の
   圧力を受ける受圧面を有する弁体と、該弁体を閉
   弁方向に付勢する付勢部材Ａと、該弁体を閉弁方
   向に付勢する付勢力を調節可能な付勢部材Ｂとを
   備え、該付勢部材Ｂの付勢力を外部信号に応じて
   制御することにより前記弁体の開弁圧を制御する
   外部制御手段を具備し、前記弁体に作用する前記
   吸入室内の圧力と前記付勢部材Ａの付勢力との差
   に応じて前記弁体が前記吸入室とクランク室との
   連通路を開閉制御すると共に前記外部制御手段に
   より前記付勢部材Ｂの付勢力を制御することを特
   徴とする可変容量型揺動板式圧縮機。