JPH076507B2 - 可変容量型斜板式圧縮機 - Google Patents

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可変容量圧縮
機では斜板の傾角が斜板収容室内の制御圧力と冷房負荷
を反映する吸入圧力とのピストンを介した差圧により変
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、ピストンの圧縮行程上死点が定
位置となるように斜板の揺動中心が設定されているた
め、小容量側の制御限界を最小容量まで可及的に小さく
することが可能である。しかしながら、斜板収容室内の
制御圧力と吸入圧とのピストンを介した圧力対抗により
斜板の傾角を制御する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得ないため、
両頭ピストンを備えた斜板式圧縮機に比して冷房効率の
劣性は否めない。

両頭ピストン型の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58−162782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。

（発明が解決しようとする問題点） 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行程上死点が
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、斜板傾角が零より大きい小容量側の圧縮作用領域で
も実質的な圧縮及び吐出を行なうことができない。即
ち、斜板傾角が小さくなるにつれて圧縮室内の冷媒ガス
吐出残量が増大し、この残留ガスが吸入行程で再膨脹し
て吸入量が減少してしまうことにより吐出を伴わない圧
縮及び膨脹が繰り返されるだけの状態となり、制御可能
な冷房負荷範囲がワッブル式圧縮機のレベルに達し得な
いという不都合がある。

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、斜板室と前後両吸入室とを吸入通
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相対回
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リヤ側シリ
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介入し、
制御圧室と吐出圧領域とを接続して吐出圧相当の冷媒ガ
スを制御圧室へ導入すると共に、斜板及び摺動制御体を
介してフロント側シリンダボア内の圧力と制御圧室内の
圧力とを対抗させ、制御圧室と吸入圧領域とを接続する
と共に、この接続通路上に容量制御弁機構を介在し、前
記制御圧室内の圧力に対抗して傾角減少方向へ斜板を付
勢するための一対のばね部材を備えた制御圧補正手段を
設け、両ばね部材には斜板の最大傾角付近でのみ傾角増
大に応じて斜板にばね作用力を増大付与し、かつ両者の
ばね作用開始位置をずらすようにばね特性を設定した。

（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ボ
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
点は斜板の傾角に応じて変動するが、リヤ側シリンバボ
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。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前記一対のばね部材のば
ね作用力の総和圧と制御圧室内の圧力との差圧に応じて
変動する。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を制御し、この流量制御により吐出
相当の冷媒ガスを導入する制御圧室内の圧力が制御され
る。前記構成の圧縮機ではリヤ側シリンダボア内の圧力
とフロント側シリンダボア内の圧力との差圧が最大傾角
付近では傾角増大につれて増大から一転して減少すると
いう圧力特性があり、前記一対のばね部材の作用を除い
た制御圧室の圧力制御のみでは最大傾角付近及び最小傾
角付近の容量制御を行なうことができない。前記一対の
ばね部材はこの制御不能領域の圧力特性の補正を行な
い、この補正により制御圧室における必要な制御圧は最
大傾角付近でも傾角増大（減少）につれて増大（減少）
する。従って、制御圧室内の圧力制御により傾角全域に
わたって安定した傾角制御、即ち容量制御が可能とな
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にはガイドブッシュ７がスライド可能に嵌合さ
れていると共に、リヤ軸部4b先端とガイドブッシュ７内
端との間には押圧ばね８が介在されている。

ガイドブッシュ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が両側方へ突設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1a内で回転軸４と共
に回転する。回転軸４、斜板９及びガイドブッシュ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ッシュ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がガイドブッシュ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1b,1c（本実施例では５つずつ）が斜板９
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の狭間及びリヤ側シリンダボア1cの狭間
には吸入通路1d,1e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1c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
サイドプレート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22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21
とが吐出通路1fにより接続されている。

冷媒ガスは両頭ピストン10の往復動に伴って入口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、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、圧縮室Pf,Prから吐出された
冷媒ガスはフロント側吐出室18及びリヤ側吐出室21、シ
リンダブロック１内の吐出通路1fを経て出口30から排出
される。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1c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内にはガイドブッシュ７の先端部が突出
されていると共に、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、この摺動区画体24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。
摺動区画体24とガイドブッシュ７先端部のフランジ部7b
との間にはスラストベアリング25が介在されていると共
に、フランジ部7bとサイドプレート14との間にはスラス
トベアリング26、ばね受け35及び押圧ばね36が介在され
ており、制御圧室20a内の圧力が摺動区画体24、ガイド
ブッシュ７及び斜板９を介してフロント側圧縮室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とリヤ側吐出室21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29aに接続されていると共
に、斜板室1aは流出ポート29bに接続されており、制御
ポート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側から流出ポ
ート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ｐ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20a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ｐよりも高い場合、即ち
冷房負荷が高い場合には弁体33が閉塞側に移動してお
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ｐ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
放側に移動しており、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摺動区画体24の変位位置に設定
されていると共に、変位位置Ｌは最小傾角位置に対応し
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の傾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
の特異点に対応する摺動区画体24の変位位置L1から小容
量側では実質的な吐出を伴わない圧縮及び膨脹が行われ
る。

曲線C2,C3はガイドブッシュ７内の押圧ばね８及びリヤ
側吸入室20内の押圧ばね36のばね作用を除いた場合の制
御圧室20aにおける必要な制御圧を示す。即ち、フロン
ト側圧縮室Pf内の圧力及び摺動区画体24に対するリヤ側
吸入室20内の圧力の総和圧とリヤ側圧縮室Pr内の圧力と
の差圧が曲線C2で示される特性となり、最大傾角付近で
は斜板９の傾角が増大するにつれて前記差圧が増大方向
から一転して減少方向へ変わる。そのため、最大傾角付
近にて斜板９の傾角を増大（減少）するには制御圧室20
a内の制御圧を増大（減少）方向から一転して減少（増
大）方向へ変える必要があるが、このような連続制御は
本質的に不可能である。

そこで本実施例では、ガイブッシュ７及び一対の押圧ば
ね8,36により制御圧補正手段を構成し、制御圧室20a内
の圧力と対抗する方向、即ち斜板９の傾角減少方向へガ
イドブッシュ７を付勢し得るガイドブッシュ７内の押圧
ばね８及びリヤ側吸入室20内の押圧ばね36が第４図に直
線D1,D2で示すばね特性に設定されている。即ち、両押
圧ばね8,36は最大傾角付近でのみ傾角増大に応じてガイ
ドブッシュ７に押圧作用力を増大付与し、両ばね特性の
協働により前記した制御不能領域の補正が行われる。第
４図の摺動区画体24の変位位置L2は第３図の左側鎖線位
置に対応し、この位置から最小傾角位置Ｌ側へ移行すれ
ば押圧ばね36がばね受け35から離間し、ガイドブッシュ
７に対する押圧ばね36の押圧作用がなくなる。摺動区画
体24の変位位置L3は第３図の右側鎖線位置に対応し、こ
の位置から最小傾角位置Ｌ側へ移行すれば押圧ばね８が
ガイドブッシュ７内端から離間し、ガイドブッシュ７に
対する押圧ばね８の押圧作用がなくなる。

押圧ばね８の押圧作用開始位置L3は吐出容量曲線C1の特
異点に対応する変位位置L1よりも右側に設定されてお
り、押圧ばね36の押圧作用開始位置L2は変位位置L1より
も左側に設定されている。即ち、押圧ばね８の作用領域
は正確には特定し得ない変位位置L1を包含するように余
裕を持って設定されており、変位位置L1近傍にて減少変
動の小さい曲線C3部分が押圧ばね８の低レベル領域の押
圧作用により補正される。又、押圧ばね36の作用領域は
比較的大きく減少変動する最大傾角近傍の曲線C3部分を
包含するように設定されており、最大傾角近傍にて減少
変動の大きい曲線C3部分が押圧ばね８の高レベル領域の
押圧作用と押圧ばね36の押圧作用との総和押圧作用によ
り補正される。

このような両押圧ばね8,36の補正作用により最大傾角付
近に対応する曲線C3が曲線C4のように補正され、制御圧
室20a内の必要な制御圧が曲線C4,C2で示すように傾角全
域にわたって右下がりになる。これにより、最大傾角か
ら最小傾角のどの領域においても制御圧室20a内の制御
圧を増減すれば斜板９の傾角がこれに応じて増減し、吐
出容量の連続制御が可能となる。

又、両押圧ばね8,36の前記のようなばね特性の設定によ
り両押圧ばね8,36のいずれにおいても単位伸縮量当たり
の荷重を抑制することができ、良好なばね性能を長期に
わたって維持することができる。

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押圧ばね8,36のばね特性
を入れ換えたり、ガイドブッシュ７内あるいはリヤ側吸
入室20内の一方にのみ一対の押圧ばねを挿入したり、あ
るいはガイドブッシュ７と摺動区画体24とを一体にして
摺動区画体を構成したりする等の実施例も可能である。
又、容量制御弁機構として電磁弁を採用し、吸入圧情報
に基づいて電磁弁の開閉制御を行なう実施例も可能であ
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
斜板式圧縮機における制御圧を所定のばね特性を備えた
一対のばね部材により補正するようにしたので、最大傾
角付近でも必要な制御圧が傾角増大（減少）につれて増
大（減少）することになり、ワッブル式圧縮機と同様に
最大傾角から最小傾角側にわたって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、制
御圧補正手段を構成する押圧ばね8,36及びガイドブッシ
ュ７、斜板９、両頭ピストン10、リヤ側吸入室20制御圧
室20a、摺動区画体24、容量制御弁機構29、揺動中心
Ｃ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項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介入し、
   制御圧室と吐出圧領域とを接続して吐出圧相当の冷媒ガ
   スを制御圧室へ導入すると共に、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制御圧室
   内の圧力とを対抗させ、制御圧室と吸入圧領域とを接続
   すると共に、この接続通路上に容量制御弁機構を介在
   し、前記制御圧室内の圧力に対抗して傾角減少方向へ斜
   板を付勢するための一対のばね部材を備えた制御圧補正
   手段を設け、両ばね部材には斜板の最大傾角付近でのみ
   傾角増大に応じて斜板にばね作用力を増大付与し、かつ
   両ばね部材のばね作用開始位置をずらすようにばね特性
   を設定した可変容量型斜板式圧縮機。