JPS6282283A - 揺動斜板型圧縮機 - 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 本発明は連続可変容量圧縮機に係り、詳しくはクランク
室圧力を設定圧力に保持した状態において、該クランク
室圧力と吸入圧力との間に生ずる差圧の変動を介して揺
動斜板の傾角を変化させ、ひいては吐出容量を自動的か
つ連続的に変化させるようにした揺動斜板型圧縮機に関
する。

従来の技術 車両空調用として好適な揺動斜板型圧縮機においては、
車室内の冷房負荷の変動と対応させて吐出容量を変化さ
せる方法として、車室内の冷房負荷の変動に伴う吸込圧
力の変動と対応させて揺動斜板の傾角を変化させるよう
にしているが、本出願人はさきに、クランク室圧力を設
定圧力に保持しておき、車室内の冷房負荷が大きい状態
においては、クランク室圧力と吸入圧力との差圧が小さ
くなることによって揺動斜板に大きな傾角が得られ、ま
た車室内の冷房負荷が小さい状態においては、逆に上記
差圧が大きくなることによって揺動斜板に小さな傾角が
得られるようにした圧縮機を提案した。

第５図はその具体的構成を示す図面であって、制御弁２
９には、クランク室１γと連通するクランク圧力室３０
と、吐出室７と連通ずる吐出圧力室３１とが対峙して設
けられ、該吐出圧力室３１は供給通路３７を介してクラ
ンク室１７と連通可能に構成され、クランク室１７は連
通路２７を介して吸入室６と常時連通するように構成さ
れている。またクランク圧力室３０には大気と連通ずる
大気圧力室３２を包囲してベローズ３３が伸縮自在に配
設され、該ベローズ３３にはばね３４を介して作動する
開閉弁３６が連結されている。

したがって、車室内の冷房負荷が大きい状態においては
、クランク圧力室３０内の圧力が設定圧力Ｃ大完圧＋ば
ねの付勢圧）を上回ることにより、ベローズ３３は開閉
弁３６と収縮方向に共動して供給通路３７を閉じる状態
、すなわちクランク室圧力が設定圧力状態にあって、ビ
ストンストロークを大きくすることで最大吐出容量の圧
縮作用が得られる。一方、車室内の冷房負荷が減小した
状態においては、クランク圧力室３０内の圧力が上記設
定圧力を下回ることにより、ベローズ３３の伸長作用を
介して開閉弁３６が供給通路３７を開放し、吐出ガスを
クランク室１７に送りこむことによりクランク室圧力を
復帰させ、ビストンストロークを小さくすることで吐出
容量を減小させる作用が得られる。

発明が解決しようとする問題点 しかして上述のような容量可変機構において、揺動斜板
２１の傾角を決定づける連結ピン２４回りのモーメント
Ｍについて考察する。第３図は揺動斜板２１の傾角が最
大の状態における上死点（圧縮完了）のピストン１゛６
、下死点（吸入完了）のピストン１６とを示しており、
上死点にあるピストン１６の両端面に作用する吐出圧力
Ｐａとクランク室圧力Ｐｃとの差圧により、コンロッド
２２を介して揺動斜板２１を後方へ押圧する力は最大で
あるが、駆動軸４の中心軸線に対して直角方向における
球面接手５０と連結ビン２４間の距ＩＩ！（以下単に距
離という）Ｌａがきわめて小さいため、圧縮反力が揺動
斜板２１に作用する上記連結ピン２４回りのモーメント
Ｍ（第３図の矢印方向を正とする）はほとんど無視しう
る程度である。一方下死点にあるピストン１６の両端面
に作用する吸入圧力Ｐｓとクランク室圧力Ｐｃとの差圧
は、距＠Ｌｂが距＠ｔ、ａに比してきわめて大きいため
にモーメントＭに全面的に影響し、したがってモーメン
トＭはクランク室圧力Ｐｃとほぼ等しい吸入圧力Ｐｓに
よって均衡する。

ところが第４図に示すように揺動斜板２１の傾角が小さ
い状態では、距ｍｔａ’が上記距離Ｌａよりも大きくな
るため、吐出圧力Ｐａとクランク室圧力Ｐｃとの差圧が
上記距離の比（Ｌａ／Ｌａ）の積として負のモーメント
Ｍを生起するように影弄し、したがって圧縮ｙ力が揺動
斜板２１に作用する上記連結ピン回りのモーメントＭは
、クランク室圧力Ｐｃに上記影響圧力分だけ加算した高
い値の吸入圧力Ｐｓ’によって均衡する。第２図に２点
鎖線で示した曲線Ｈは、制御域における揺動斜板２１の
傾角に対置してモーメントＭが均衡する吸入圧力Ｐｓの
変化を単的に略示したものであって、このことは吸入圧
力Ｐｓと一定の関係にある蒸発器の吹き出し温度が揺動
斜板２１の傾角によって変動することを示している。こ
のように揺動斜板２１の傾角が小さくなるにつれて蒸発
器の温度が上昇することは、空調システムにとってきわ
めて好ましくない現象であり、とりわけ比較的小さな冷
房負荷で運転されている状態において、車室内に直射日
光の差し込みがあった場合などのように外部要因によっ
て体感温度が急変したとき、とくに運転者に不快感を与
えるものである。

したがって揺動斜板の傾角が変化する制御域において、
吸入圧力Ｐｓをほぼ一定値に保つようにすることを本発
明が解決しようとする問題点とするものである。

問題点を解決するための手段及び作用 本発明は上述の問題点を解決するため、圧縮反力が揺動
斜板の傾角に応じてこれを小さくする向きに作用する力
と抵抗し、この力を相殺する特性をもつばねを備えてい
る。該ばねは駆動軸上に配置された圧縮ばねであり、そ
の付勢力は揺動斜板の傾角に応じた圧縮反力の影響を消
去して、制御域における吸入圧力Ｐｓが常にクランク室
圧力ＰＣとほぼ等しい値となるようにしている。第２図
にはもつとも好ましい状態で調節された吸入圧力Ｐｓが
実線Ｎで表示しである。この実線Ｎの上方斜線域は蒸発
器の吹き出し温度が上昇し、冷え不良を感じる領域であ
り、一方下方斜線域は蒸発器にフロストの可能性が生ず
る領域である。

本発明における上記ばねは、このもつとも好ましい吸入
圧力Ｐｓを保持するために、揺動斜板の傾角が最大のと
きの付勢力が零（自由高さ）となるように調節しである
。もしも設定されたクランク室圧力Ｐｃのもとで、揺動
斜板の傾角が最大の状態においてばねの付勢力が存在し
ておれば、調節される吸入圧力Ｐｓは破線Ｎ’−Ｑ示し
たように蒸発器のフロスト可能領域まで低下することに
なる。

勿論この封管としては設定されるクランク室圧力ＰＣを
上昇させれば解決するが、クランク室圧力Ｐｃの上昇は
、クランク室経由吸入室へ還元される吐出ガス流量の増
大を意味し、性能の低下を招くことは必然である。

実施例 以下に本発明の具体的な実施例を例示の図面について説
明する。

第１図において、１はシリンダーブロック、２はフロン
トハウジング、３はリヤハウジングをそれぞれ示す。そ
してフロントハウジング２にはその中心部に後述する駆
動軸４の軸受５Ａが設けられる一方、リヤハウジング３
には吸入室６と吐出室γが環状の隔壁８を介して同心円
状に設けられる。すなわち、吐出室７は中心部に付層し
て設けられ、吸入室６は同吐出室７を囲繞するよう外周
部寄りに位置して設けられる。さらに詳しくは画室６．
７は弁板１１に開口する吸入口９及び吐出口１０を介し
て後述するボア１４の各圧縮室１５と連通ずるように設
けられる。そして吸入口９には吸入弁１２が後述するピ
ストン１６の吸入行程を介して開閉するように設けられ
、また、吐出口１０には吐出弁１３が同じくピストン１
６の圧縮行程を介して開閉するように設けられる。

シリンダーブロック１にはその中心部に前記軸受５Ａと
対峙させて軸受５Ｂが設けられるとともに同軸受５Ｂを
中心としてその外周部に複数個のボア１４が穿設される
。そして各ボア１４にはリヤ側に圧縮室１５を存してピ
ストン１６が進退自在に嵌挿され、各圧縮室１５は吸入
口９と吐出口１０を介して吸入室６及び吐出室７に対し
て選択的に連通ずることが可能なように設けられる。

また、前記フロントハウジング２には上記各ボつて前述
の駆動軸４が横架される。そして駆動軸４のリヤ側端は
スラスト座金５１で支承され、フロント側端には坂付板
１８が同駆動軸４と同行回転可能に軸架される。同坂付
板１８にはその中心部に後述するスリーブ１９の当たり
而１８ａが設けられろ一方、その周縁部には回転駆動板
２０の当たり而１８ｂと、同回転駆動板２０の支持腕１
８Ｃが１８０度の偏位角を存して設けられる。そして同
支持腕１８Ｃには駆動軸４を囲繞するよう環状に形成さ
れた回転駆動板２０が駆動軸４の長手方向に沿って揺動
自在に支承される。さらに詳しくは支持腕１８Ｃ側には
後述する揺動斜板２１とフンロッド２２とを連結する球
面接手５０を中心点とする円弧を存して長孔２３が開口
される一方、回転駆動板２０側には支持腕１８Ｃと対向
させて延設するブラケット２０ａの先端部に連結ピン２
４が横架され、同長孔２３と連結ピン２４の係合を介し
て回転駆動板２０が駆動軸４と一体に回転しながら前後
方向に揺動することが可能なように支承される。また、
駆動軸４にはスリーブ１９が遊嵌され、同スリーブ１９
は左右一対の連結ピン２５．２５を介して上記回転駆動
板２０に連結され、同回転駆動板２０の揺動と連動して
前後方向にスライドすることが可能なように設けられる
。そして同回転駆動板２０にはスラスト軸受２６を介し
て前述の揺動斜板２１がロッド５２によりその回転を規
制された状態にて揺動自在に支承される。しかして同揺
動斜板２１は回転駆動板２０と同様駆動軸４を囲繞する
よう環状に形成され、同揺動斜板２１と前記各ピストン
１６間はコンロッド２２によって連結される。さらに詳
しくは支持腕１８Ｃが各ボア１４と対面する位置まで回
転した状態において当該ボア１４に嵌挿されるピストン
１６が上死点付層にある状態が得られるように連結され
る。また、駆動軸４上にはスリーブ１９と対向させてば
ね受け４０が固着され、同スリーブ１９及びばね受け４
０間には圧縮ばね４１が介装される。この圧縮ばね４１
はピストン１６に係る圧縮反力が揺動斜板２１の傾角（
駆動軸４の中心軸線と直交する平面を基準とする）に応
じて該傾角を小さくする向きに作用する力と抵抗し、こ
れを相殺するばね特性を有し、かっ揺動斜板２１の傾角
が最大のときの付勢力が零（自由高さ）となるように調
節されている。なお、シリンダーブロック１にはクラン
ク室１７と吸入室６間に延在させて連通路２７が穿設さ
れる。

一方、リヤハウジング３には制御弁２９が設けられ、同
制御弁２９を開閉させることによって、クランク室１７
の圧力制御を行なうように設けられろ。すなわち、制御
弁２９にはクランク室１７と連通ずるクランク圧力室３
０と、吐出室７と連通ずる吐出圧力室３１が対峙させて
設けられる。

そしてクランク圧力室３０には大気と連通才る大剣圧力
室３２を存してベローズ３３が伸縮自在に設けられる。

そして、同ベローズ３３にはばね３４が介装され常時は
同ベローズ３３が伸長方向に付勢された状態にあるよう
に設けられる。また、吐出圧力室３１には同吐出圧力室
３１とクランク圧力室３０とを区画する弁座３５が設け
られ、同弁座３５の中央部には上記ベローズ３３に連結
さその先端部はクランク室１７に臨むように設けられる
。

次にその作用について説明する。

圧縮機が運転を停止したａ′盤においては、吸入室６内
の圧力とクランク室１７内の圧力は通常設定圧力よりも
高い圧力でバランスした状態にある。

そしてこのようにクランク室１Ｔ内が設定圧力よりも高
い状態にあることにより、制御弁２９においてベローズ
３３はその圧力差（クランク室圧力〉大剣圧＋ばね３４
の付勢力）により収縮した状態（弁座３５は開閉弁３６
によって塞がれて吐出圧力室３１とクランク室１７間を
繋ぐ供給通路３７は閉じられた伏熊）にある。

そしてこの様に圧縮機が停止した状態において、電磁ク
ラッチの接続操作を介してエンジンの駆動力を駆動軸４
に伝達することによって、回転駆動板２０が回転する状
態が得られる。そしてこの様に回転駆動板２０か回転す
ることによって一時的に吸入圧力Ｐｓが急低下するのに
伴いクランク室１７内の圧力（クランク室圧力Ｐｃ）と
吸入圧力Ｐｓとの間に圧力差が生じ、この圧力差によっ
て揺動斜板２１が小さな傾角を存して揺動する状態、す
なわちピストン１６が小さなストロークを存して進退す
る状態が一時的に得られるのであるが、その後徐々にク
ランク室１７内の冷媒ガスが連通路２７を経て吸入室６
に逃げることによりその圧力差は小さくなり、再び揺動
斜板２１が大きな傾角を存して揺動する状態が得られる
。すなわち各ピストン１６において大きなストロークを
得ることができ、これにより最大容量にて圧縮を行なう
状態（１００％稼動）が得られる。

この桟な最大容量での運転状態が継続されると、車室内
が’１ｌｆｆ次冷されてその冷房負荷が減小するのに伴
い吸入圧力Ｐｓが低下し、吸入室６と常に連通ｔｉ’ａ
にあるクランク室１７の構成からクランク室圧力Ｐｃも
同様に低下する。そしてクランク室圧力Ｐｃが設定圧力
を下回ることになると、クランク圧力室３０内の圧力は
大剣圧＋ばね３４の付勢力に抗しきれず、ベローズ３３
の伸長を許して開閉弁３６を開放し、供給通路３７を介
してクランク室１７に吐出ガスを送給することによって
りランク室圧力Ｐｃを設定圧力に保持する。このように
クランク室圧力Ｐｃが設定圧力に保持された状態でさら
に吸入圧力Ｐｓが低下すると、第４図に示す連結ピン２
４回りに負のモーメントＭが生じ、回転駆動板２０とと
もに揺動斜板２１の傾角は小さくなる方向に変化して吐
出容量を減じ、吸入圧力Ｐ＄の回復をまりで上記モーメ
ントＭは均衡する。このようにして過小な冷房負荷の状
態が続く限り揺動斜板２１の傾角は小さくなる方向に変
化するが、その最小傾角は圧縮ばね４１の密着高さによ
って規制される。吐出容量の減少に基づいて冷房負荷が
増大傾向に転じると、吸入圧力ＰＳが上昇して設定され
たクランク室圧力Ｐｃとの差圧によって連結ピン回りに
正のモーメントＭを生じ、揺動斜板２１の傾角は大きく
なる方向に変化して吐出容量を増加し、吸入圧力Ｐｓの
回復をよって上記モーメントＭは均衡する。

さて、本発明においては、このような揺動斜板２１の傾
角が変化する制御域において、第４図の説明で理解され
る圧縮反力が距離（Ｌａ′／Ｌｂ′）の債として作用す
る負のモーメンｌ−Ｍに応じて、圧縮ばね４１の付勢力
がこれに対抗相殺するように作用するため、揺動斜板２
１の傾角が変じてもモーメントＭの均衡点における吸入
圧力Ｐｓはほぼ一定値に保たれ、したがって蒸発器の吹
き出し温濱も同様に適正値に保持される。しかも本発明
では揺動斜板２１の傾角が最大のときの付勢力が零とな
るように調節されているため、吐出ガスの還元ロスがも
つとも少いａ″態で吸入圧力Ｐｓは第２図に実線Ｎで示
した蒸発器のフロスト直前のもつとも好ましい値に維持
される。

発明の効果 本発明は以上説明したように構成したものであるから、
設定圧力に保たれたクランク室圧力に対して吸入圧力の
変動が揺動斜板の傾角を変化させた際、圧縮反力が揺動
斜板に作用する負のモーメントの変動はばねによって巧
みに吸収され、揺動斜板の傾角の大小にかかわらずモー
メントの均衡点における吸入圧力はほぼ一定に保たれる
ので、蒸発器の吹き出し温度の上昇によって運転者に不
快感を与えるという不具合は完全に一掃される。

しかも上記負のモーメントの影響が無視できるほど小さ
い揺動斜板の傾角が最大のときには、上記ばねの付勢力
も零となるように調節されているので、ばねの挿入によ
って吐出ガスの還元ロスを増大させるような性能低下を
招来することもない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る揺動斜板型圧縮機の一実施例を示
す縦断正面図、第２図は制御域における揺動斜板傾角と
吸入圧力との関係を示すグラフ、第３図、第４図は圧縮
反力が揺動斜板に作用する負のモーメントの説明図で、
第３図は揺動斜板の傾角が最大時、第４図は同じく最小
の状態を示し、第５図は従来の揺動斜板型圧縮機を示す
縦断正面図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）駆動軸を中心として複数個のシリンダボアを設け、
   各ボアには圧縮室を存してピストンを進退自在に嵌挿し
   、同ボアの圧縮室側の一端は吸入室と吐出室に対してピ
   ストンの進退を介して選択的に連通させることが可能な
   ように設けるとともに他端はクランク室と連通させて設
   け、同クランク室にはその傾角を可変となした回転駆動
   板を駆動軸を囲繞するように配設し、かつ回転駆動板に
   は揺動斜板をその回転が規制された状態にて揺動するこ
   とが可能なように坂付け、同揺動斜板と上記各ピストン
   間をコンロツドにて連結させる一方、吐出室とクランク
   室とを繋ぐ開閉自在な供給通路及びクランク室と吸入室
   とを繋ぐ連通路を設けてクランク室圧力を常に設定値に
   保持するように構成した揺動斜板型圧縮機において、圧
   縮反力が揺動斜板の傾角に応じて該傾角を小さくする向
   きに作用する力と抵抗し、これを相殺する特性をもつば
   ねを配設したことを特徴とする揺動斜板型圧縮機。 ２）上記ばねは揺動斜板の傾角が最大のときの付勢力が
   零であることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
   圧縮機。