JPS61283774A - 可変容量型揺動板式圧縮機 - 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】 （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５２−９６４０
７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った。

（発明の目的） 本発明は上記事情に鑑みてなされてもので、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
付勢し且つその付勢力を調節可能な付勢手段と、該付勢
手段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制御手段とを具備し、前記弁
体の開弁圧を任意に制御することによって吸入圧力を任
意に調節し得るようにした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はノ１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
られたシリンダヘッド・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べ・ノド部材５と
によって構成されている。

前記シリンダヘッド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
前記シリンダヘッド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、冷媒圧縮のだめのピストン機構２０が配設され
ている。前記ピストン機構２０は、シリンダブロック２
１と、ピストン２２とによって構成されている。

前記シリンダブロック２１は、前記ケース２の内部に一
体形成され、中心軸線上に沿っ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。前記シリンダブロック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２
３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にはピストンロッ
ド２４が突設され、該ピストンロッド２４には先端にポ
ールジョンイト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４１と前記
各シリンダ２３内とを連通ず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
連通ず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４１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２
３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
軸線上に沿って配設された駆動軸２５と、前記駆動軸２
５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Ｇこよつ
。

構成されている。　　゛ 前記駆動軸２５は、一端がシリンダブロック２１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ッド部材
５の内周面に前記腕部材５２及び大径ボールベアリング
５７を順次弁して回転自在に支承されている。前記駆動
軸２５の他端は、ヘッド部材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ット
クラッチが取り付けられる。該マグネットクラッチは図
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）によって連結され、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５
２ａと前記ヘッド部材５の中心孔５ａとの間には、メカ
ニカルシール５８が介装され、又駆動軸２５と腕部材５
２との間には０−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、従って、駆動軸２５と共に回転するよ
うになっている。又、駆動軸２５内には内部スライダ５
４ａが嵌装され、該内部スライダ５４ａは前記駆動軸２
５内に嵌装されたコイルスプリング３３によってシリン
ダブロック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５４ｂの両端
は前記駆動軸２５の互いに対向するスロット２５ａ。

２５ａを貫通し、前記スライダ５４に連結されている。

従って、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
るようになっている。

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５２ｂ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２２のピス
トンロッド２４のボールジョント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
によってピストン機構２０のピストン２２を摺動させる
ようになっている。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２
３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っている
。

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６０がシリンダヘ
ッド４内の中心部に設けられてしする。

前記圧力調整弁６０は、第３図に示すように・／ＸＩ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手段６２と、該
付勢手段６２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制御手
段６５とを具備している。

前記弁体６１は円形ディスク状部材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より外周側のディスク状部材６１
ａ−側面が吸入室４１内の圧力を受ける受圧面６１Ｃと
なっている。

前記付勢手段６２はベローズ６２ａと３４１１番ヨーね
６２ｂ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６２ａＯ（自端面はろう付は等によ
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）６９が封入されている。

前記弁体６１のディスク状部材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となってい
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となっており、これら大径部
６４ａと小径部６４ｂとの境界段部６４ｃと前記弁体６
１のディスク状部材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
ントロールユニット７０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ット７゜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はシリンダヘッ
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へラド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
々のリート線６５ａ及び６６ａは、ハウジング１の外部
に延出され、コントロールユニット７０に電気的に接続
されている。該コントロールユニット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及びエバポレータ塩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ッ）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によって求め、該基準信号と
前記気体温度センサ６６からの信号を比較器７４によっ
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
ットクラッチを介して駆動軸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２
２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内の圧力が弁体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６１の
受圧面６１ｄの面積の力とベローズ６２ａ及びばね６２
ｂのパイアスカとの和による閉弁側への付勢力に打ち勝
っている間、弁体６１は図中左方へ移動して開いた状態
にある。従って、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−
フカ増加し、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のパイアスカ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内はブローパイ
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３３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ＯＮＬ、、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６ｏの弁体６１の開弁圧が大きくな
り、吸入室４１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。従って、ヒータ６５を
ＯＮするかＯＦＦするかによって、圧縮機の吐出容量を
制御することができる。

コントロールユニット７０は車室温度センサ７１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によって封入気液混合体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
ット７０へ出力する。コントロールユニット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
ユニッ）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０Ｎ−ＯＦＦ制御することによって吸
入圧力を任意に制御でき、これに伴って吐出容量を任意
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６５によって構成したが、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泥）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っ
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６
５に限らず、ペルチェ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０Ｎ−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って圧
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
閉弁方向に付勢し且つその付勢力を調節可能な付勢手段
と、該付勢手段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制御手段とを具備
し、前記弁体の開弁圧を任意に制御することによって吸
入圧力を任意に調節し得るようにしたので、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。従って、この圧縮機によって空気調和装
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ットの構成図である。 ３　ａ−０，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・ノド。 出願人　　ヂーゼル機器株式会社 代理人　　弁理士　渡　部　敏　音 間　長門侃二 第３図 鴇４図 〃

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
   閉弁方向に付勢し且つその付勢力を調節可能な付勢手段
   と、該付勢手段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制御手段とを具備
   し、前記弁体の開弁圧を任意に制御することによって吸
   入圧力を任意に調節し得るようにしたことを特徴とする
   可変容量型揺動板式圧縮機。