JPS634027B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、運転状況に応じてその容量を変える
ことの可能な圧縮機に係り、特に車両空調用に好
適な可変容量圧縮機に関する。

一般に、車室の冷房は室内温度を下げる冷却形
態と、室内を快適な低い温度に保つ保温形態との
２つの形態で行われ、運転初期の冷却形態では大
きい冷房能力を要求されるが保温形態では大きい
冷房能力を必要としない。従来は、急速冷房の要
望に応えるべくエンジン能力の許す範囲において
大容量の圧縮機を塔載する場合が多く、従つて保
温形態での通常走行時には冷房負荷に対し圧縮機
能力が過大となり、圧縮機は低冷房負荷運転とな
る。そのため、圧縮機は体積効率が低い状態で運
転され、またエンジンと圧縮機との間に介在され
ているクラツチのON，OFFの頻度が増加してク
ラツチの摩耗が激しくなり、しかもクラツチの
ON，OFFの反復動作ごとに生ずる起動トルクが
大きく、走行フイーリングに悪影響を及ぼしてい
る。さらに、始動の際、ときおり起す液圧縮は、
起動時の一回転当りの吐出量も大きく、十分な吐
出室容積を有しない圧縮機においては過酷な条件
であり、圧縮機の耐久性を著しく阻害し、希には
大きな騒音を発生する等の欠点を有していた。ま
た一部の高級車においては、EPR（蒸発圧力一
定）サイクルで圧縮機を常時運転状態としたまま
で、冷却し過ぎた場合には最適温度まで加熱して
から吹き出すという方式が採用されており、これ
においては極めて無駄が多くなつている。

本発明の目的は、上述した従来の不具合を除去
して、冷房負荷に応じて圧縮機の能力を段階的に
切換えることが可能で、かつその切換えを確実に
行うことのできる可変容量圧縮機を提供すること
にある。

以下、本発明の実施例を図面に基いて詳細に説
明する。まず、片側５気筒つまり10気筒の斜板式
圧縮機を対象とした第１実施例について第１図〜
第４図を参照して説明する。図において、対接さ
れたシリンダブロツク１，２の両端部は弁板３，
４を介在してフロントおよびリヤの両ハウジング
５，６によつて閉鎖され、これらは適数本のボル
ト７によつて組立てられている。シリンダブロツ
ク１，２の接合部分には斜板室８が形成され、そ
こには該シリンダブロツク１，２の中心に貫設さ
れた軸孔１ａ，２ａを貫通する駆動軸９に対して
傾斜して固着された斜板１０が収容されている。
駆動軸９が貫通するシリンダブロツク１，２のボ
ス部１１，１２には、該駆動軸９を支承するラジ
アルベアリング１３，１４が圧入され、またボス
部１１，１２と斜板１０との間にはスラストベア
リング６４，６５が介在されている。シリンダブ
ロツク１，２には駆動軸９と平行にかつ該駆動軸
９を中心とする放射状位置に５対のシリンダボア
１５が穿設され、これらシリンダボア１５に嵌装
されたピストン１６はボール１７およびシユー１
８よりなる軸受装置を介して斜板１０に係留され
ており、該斜板１０の回転力によつてピストン１
６はシリンダボア１５内を往復動可能である。フ
ロントおよびリヤの各ハウジング５，６には中心
側に吐出室１９，２０が形成され、外周側に該吐
出室１９，２０を取囲むようにしてほぼ環状の吸
入室２１，２２が形成されており、とくにフロン
ト側の吐出室１９は環状に形成され、リヤ側の吐
出室２０は円形に形成されている。吸入室２１，
２２は前記ボルト７の通し孔を兼用する吸入通路
２３，２４によつて斜板室８と連通され、該斜板
室８はシリンダブロツク１，２の合せ面の近くに
取付けられた吸入フランジ２５と連通されてい
る。また、シリンダブロツク１，２におけるボア
挾間のうちの１箇所には弁板３，４との接触面か
ら合せ面にかけて有底円形状の吐出通路２６，２
７が穿設されており、該吐出通路２６，２７はそ
の一端がシリンダブロツク１，２の合せ面の近く
に取付けられた吐出フランジ２８とそれぞれ連通
路２９，３０を介して連通され、他端が弁板３，
４に貫設された連通孔３１，３２を介して吐出室
１９，２０と連通されている。ただし、吐出室１
９，２０は吐出通路２６，２７との連通部が外周
側に適宜膨出されている。また、リヤ側の吐出通
路２７と吐出フランジ２８とをつなぐ連通路３０
には、該連通路３０を開閉するための閉鎖弁３３
が設けられていて、リヤ側の吐出室２０内が低圧
状態では連通路３０を閉鎖し、高圧状態では連通
路３０を開放する。なお、閉鎖弁３３はスプリン
グにより常時開放方向に付勢する構成としてもよ
い。

前記弁板３，４には吸入口３４，３５および吐
出口３６，３７が貫設され、これらを介してシリ
ンダボア１５がそれぞれ吸入室２１，２２および
吐出室１９，２０と連通されており、これら吸入
口３４，３５および吐出口３６，３７にはそれぞ
れ吸入弁３８，３９および吐出弁４０，４１が配
設されている。しかして、吐出弁４０，４１は弁
押え４２，４３によつてその変形量が規制されて
いて、フロント側にあつては弁押え４２と共に弁
板３に固定されているが、リヤ側にあつては弁押
え４３と共に正規の閉鎖位置と吐出口３７を開放
する開き位置とに変位可能となつている。すなわ
ち、リヤ側の弁押え４３は吐出弁４１と同一形状
つまり環状基部４３ａと各吐出口３７に対向すべ
く延在したリード部４３ｂとより形成されてお
り、そして重合された吐出弁４１と弁押え４３お
よび該弁押え４３の背面に同心的に当接された円
柱形のスプール４４とがボルト４５によつて一体
化され、該スプール４４はリヤハウジング６の中
心部に隔壁６ａによつて区画形成された円形状の
第１作動室４６内に軸方向に摺動可能に嵌合され
ている。なお、ボルト４５にて一体化された３部
材はリヤハウジング６の隔壁６ａに植設された位
置決めピン４７にて回り止めされている。また、
リヤ側のシリンダブロツク２の中心部に形成され
た軸孔２ａは駆動軸９の後端が該軸孔内に適宜深
さ入り込んだ位置となるように設定することで吐
出室２０の中央部分と連通する円形空間部４８を
形成しており、この円形空間部４８内にはそれよ
り小径の円筒形のばね受４９が嵌入されるととも
に弁板４にて保持され、そしてばね受４９内には
前記吐出弁４１を常に開き位置に浮上保持すべく
付勢するスプリング５０が収容されている。ま
た、ばね受４９周面および底面にはその筒孔と円
形空間部４８とを連通させる適数個の小孔４９ａ
が貫設され、さらにリヤ側シリンダブロツク２に
おけるボア挾間の壁には弁板４との接触端面に円
形空間部４８と吸入通路２４とを連通させる連絡
溝５１が形成されており、これら筒孔、小孔４９
ａおよび連絡溝５１からなる連絡通路５２によつ
て吐出弁４１が開き位置に保持されている状態で
は吐出室２０は吸入通路２４と連通されるが、吐
出弁４１が正規の閉鎖位置に変位することでその
連通が断たれる。なお、図では連絡溝５１は１個
として示したが、これを複数個としても差支えな
く、またシリンダブロツク２に設ける代りに弁板
４に形成してもよいが、いずれにしても他よりも
圧力が低くなりがちな吸入フランジ２５から冷媒
の流路系として遠い位置の吸入通路２４に連絡す
ることが望ましい。

また、前記リヤハウジング６の背面には前記第
１作動室４６と同心状の円形の第２作動室５３を
対接端面側に有したカバー５４がボルト５５にて
固着されており、この第２作動室５３はその中心
部が前記第１作動室４６と第１導圧孔５６を介し
て連通され、かつ外周側が前記吐出室２０と複数
個の逃し孔５７を介して連通されている。第２作
動室５３内には逃し孔５７を開閉するための環状
の逆止弁５８が組込まれており、該逆止弁５８は
逃し孔５７の開放時には第２作動室５３内に形成
された環状の段差座面５３ａによつて受承される
が、この段差座面５３ａの表面積は逆止弁５８の
対向表面積よりも小さく設定されている。なお、
逆止弁５８はスプリングにて常に閉鎖方向に付勢
するように構成してもよいが、その場合のばね力
は正規運転時における吐出室２０内の圧力により
も小さく設定されなければならない。前記カバー
５４の中心部には第２作動室５３に通る第２導圧
孔５９が設けられ、この第２導圧孔５９は第１電
磁弁６０を含む高圧管６１によつて吐出フランジ
２８と連絡されるとともに、第２電磁弁６２を含
む低圧管６３によつて吸入フランジ２５と連絡さ
れている。なお、第１電磁弁６０および第２電磁
弁６２の開閉制御は、冷房すべき車室内温度に応
動するたとえば吸入系に設けた圧力スイツチ（図
示しない）によつて行われる。そして、第１，第
２電磁弁６０，６２は１個の切替え弁で代用する
ことも可能であり、また高圧管６１等は、圧縮機
構成部品にスペースがあれば、構成部品内に設け
てもよい。

本実施例は上述のように構成したものであり、
以下その作用を説明する。停止時には、第１図に
示すようにリヤ側の吐出弁４１はスプリング５０
によつて開き位置に浮上保持されており、また閉
鎖弁３３は連通路３０を閉鎖し、さらに第１電磁
弁６０は開かれ第２電磁弁６２は閉じられ、さら
にまた逆止弁５８は逃し孔５７を開放する位置に
保持（ときには閉鎖位置に存在することもあり得
る）されている。

斯る状態において、圧縮機が駆動されると、フ
ロント側は正規に作動を開始し直ちに圧縮作用に
入るが、リヤ側にあつては吐出口３７が開放され
ていることから各シリンダボア１５と吐出室２０
との間においてガスが自由に流動（往復流動）す
るだけであり、しかも吐出室２０と吸入通路２４
とが連絡通路５２によつて短絡されていることか
ら、実質的に圧縮作用を行わず空運転となる。従
つて、起動時は50％の能力をもつて運転が開始さ
れるため、立上りトルクが小さく、しかも液圧縮
の程度が半減されることになる。なお、閉鎖弁３
３をスプリングにて常時開放方向に付勢する構成
としたときは、起動時にはフロント側の吐出室１
９も吸入通路２４と連通して圧縮機の全空間が短
絡するため、起動直後では圧縮能力０％で運転が
行われ、その後閉鎖弁３３は連通路３０の吐出流
量が多いことからフロント側圧力によつて連通路
３０に密着しこれを閉止するため、フロント側は
圧縮機の起動後やや遅れて正規運転に入り圧縮機
は50％の能力で運転が行われることになる。従つ
て、このような構成を採用した場合には、スプリ
ングを有しない場合に比し立上りトルクをさらに
小さくするとともに液圧縮を防止する上でより有
利である。

しかして、フロント側の正規運転により吐出圧
力が高圧管６１から第２導圧孔５９を経て第２作
動室５３に作用し、該室５３の圧力上昇に伴つて
（逃し孔５７を経て吐出室２０へ流れるガス流れ
により）逆止弁５８がリヤハウジング６の背面に
押付けられるとともに、第１導圧孔５６を経て第
１作動室４６内のスプール４４の背面に吐出圧が
作用すると（このとき第１電磁弁６０は開放状態
に、また第２電磁弁６２は閉鎖状態にそれぞれ保
持さたままである）、吐出弁４１はスプリング５
０に抗して正規の閉鎖位置に変位つまり弁板４に
押付けられ、シリンダボア１５の各吐出口３７お
よび連絡通路５２をそれぞれ閉鎖するため、リヤ
側においても正規の圧縮作用が開始され、閉鎖弁
３３がリヤ側の吐出圧力によつて押上げられて連
通路３０を開放し、かくして圧縮機は100％の能
力で運転される（第２図参照）。

つぎに定常運転について説明すると、冷房負荷
が大きい段階、つまり大負荷時には上述と同様に
リヤ側も正規に運転されて100％の能力で稼動さ
れる。この場合には前記逆止弁５８は開放または
閉鎖のいずれの位置にあつても圧縮機の運転上何
ら差支えないが、実際には吐出室２０側の圧力が
吐出フランジ２８側の圧力よりもやや高いことか
ら開放すると考えられる。しかるに、冷房負荷が
小さくなつた場合、つまり車室内に冷されそれに
伴い吸入圧力が低下した場合には、圧力スイツチ
がONして第１電磁弁６０が閉じられかつ第２電
磁弁６２が開放されるため、第２作動室５３内は
吸入圧となり作動室４６内のスプール４４の背面
には低圧の吸入圧力が作用し、一方、第２作動室
５３内の圧力が低下することに伴い逆止弁５８が
開放され（または前述の如く開放されている）、
吐出室２０内のガスが逃し孔５７から第２作動室
５３に流出して吐出室２０内が低圧化し、またそ
れに伴い閉鎖弁３３が連通通路３０を閉鎖する。
従つて、第１作動室４６内は勿論のこと吐出室２
０内も急速に圧力が低下し、スプール４４の背面
および吐出弁４１の背面に吸入圧力が作用する結
果、リヤ側の吐出弁４１はスプリング５０によつ
て弁板４から浮上され吐出口３７が開放されて前
述の起動時の場合と同様にリヤ側は休止され、圧
縮機は50％稼動に切換えられる。

しかして、圧縮機の100％稼動時には吸入通路
２４内はガス流れが速いことから軸孔２ａ内の圧
力よりもやや低圧であり、従つて吸入フランジ２
５から斜板室８内に流入した吸入ガスのうちの一
部が、リヤ側のスラストベアリング６５の隙間か
ら軸孔２ａ、ラジアルベアリング１４、円形空間
部４８および連絡溝５１を経て吸入通路２４へと
流れ、このことによつてリヤ側のラジアルおよび
スラストの両ベアリング１４，６５が潤滑され
る。また、50％稼動時にはリヤ側の吐出弁４１が
開き位置にあり吐出室２０内が吸入系の各空間よ
りもやや高圧であることから、吐出室２０から小
孔４９ａ、円形空間部４８、軸孔２ａ、斜板室８
へのガス流れが生じこれによりリヤ側のラジアル
およびスラストの両ベアリング１４，６５が潤滑
される。なお、この50％稼動時にはガスの一部は
吐出室２０から第２作動室５３へ流出するが、前
述の如く逆止弁５８をスプリングにて閉鎖すべく
構成したときにはこのガス流れを阻止し、もつて
潤滑効果を高めることができる。

つぎに、本発明をクランク式圧縮機に実施した
第２実施例について第６図〜第９図を参照して説
明する。本実施例はレシプロ式２気筒のものを示
しており、シリンダボア６６を有するシリンダブ
ロツク６７（またはクランスケース）の上端に
は、ハウジング６８（またはトツプヘツド）が弁
板６９を介して取付けられ、ピストン７０はクラ
ンク軸７１の回転によりシリンダボア６６内を上
下動される。ハウジング６８にはフロントおよび
リヤの各吐出室７２，７３と両吐出室７２，７３
を囲繞する如き配置の吸入室７４とが区画形成さ
れており、各吐出室７２，７３は弁板６９に貫設
された吐出口７５，７６により、また吸入室７４
は吸入口７７によりそれぞれシリンダボア６６と
連通されている。フロント側の吐出弁７８は弁押
え７９および隔壁８０にて形成された円形状の第
１作動室８１内に摺動可能に嵌合されたスプール
８２とボルト８３にて一体化されており、そして
吐出弁７８は弁板６９に形成した有底状の円形空
間部８４に収容されたスプリング８５により常に
吐出口７５を開放する位置に保持すべく付勢され
ている。またハウジング６８のフロント側上面に
は、第１導圧孔８６を介して第１作動室８１と連
通されかつ逃し孔８７を介してフロント側の吐出
室７２と連通される円形の第２作動室８８を備え
たカバー８９がボルト９０にて固着されており、
該第２作動室８８内に設けた逆止弁９１にて逃し
孔８７の開閉が制御されるようになつていて、そ
して前述の実施例と同様に高圧管９２の第１電磁
弁９３と低圧管９４の第２電磁弁９５との開閉制
御に基いて第２導圧孔１０６を経てスプール８２
の背面に吐出圧力または吸入圧力を作用せしめる
ことで吐出弁７８の位置の切換えがなされる。な
お、弁板６９には前記円形空間部８４と吸入室７
４とを連通する連絡通路９６が貫設されており、
吐出弁７８が開き位置に浮上しているときには吐
出室７２を吸入室７４に短絡させる。またリヤ側
の吐出弁９７は弁押え９８と共に閉鎖位置に固定
されている。

一方、シリンダブロツク６７には副吐出室９９
と副吸入室１００とが形成されており、副吐出室
９９は連通孔１０１，１０２を介してフロントお
よびリヤの吐出室７２，７３に連通され、副吸入
室１００は連通孔１０３を介して吸入室７４と連
通されている。そして、副吐出室９９側にはフロ
ント側の吐出室７２の連通孔１０１を閉鎖する閉
鎖弁１０４がボルト１０５にて取付けられ、該閉
鎖弁１０４はフロント側が正規に運転されたとき
に吐出室７２の吐出圧力によつて開放される。

第２実施例は上記の如く構成したものであり、
従つて前述した実施例と同様に、圧縮機は起動時
にはフロント側の正規運転がリヤ側よりも遅れて
行われ、50％稼動（第６図の状態）と100％稼動
（第７図の状態）との段階的作動となり、また定
常運転時には冷房負荷の大きさに応じて50％稼動
とに切換え運転されるものであり、とくに100％
稼動から50％稼動に切換えるに際し、前述の実施
例と同様にスプール８２に関しては勿論のこと逃
し孔８７を通して吐出弁７８に対する作用圧力を
吐出圧力から吸入圧力まで積極的に低下できるた
め、その切換えが確実に行われる。また、この実
施例によれば逆止弁９１は圧縮機の停止時に自重
によつて閉鎖位置に必らず復帰するため、起動時
における逃し孔８７を通つての吐出室７２からの
ガス流出が防止され、無駄がない。

なお、第１，第２実施例のいずれにおいても50
％稼動時つまり吐出弁４１，７８が開き位置に浮
上したときには、シリンダボア１５，６６と吐出
室２０，７２との間におけるガス流れを自由にす
るほか、吐出室２０，７２を吸入系の空間に連絡
する構成としたが、この吐出室２０，７２と吸入
系空間との連絡通路は50％運転時に吐出室２０，
７２内の圧力変動の緩和あるいは高圧化の防止を
図る上で有効であるが、このような現象が生じな
いならば省略することが可能である。

以上詳述したように、本発明は圧縮機における
圧縮室であるシリンダボアと吐出室とをつなぐ吐
出口用の吐出弁のうち、一部の吐出弁を開き位置
と正規の閉鎖位置とに変位できるようしたもので
あり、従つて本発明によれば圧縮機の能力を冷房
負荷に応じて段階的に切換可能となり、無駄の少
い有効な運転となるとともに低負荷運転時におけ
るクラツチのON，OFFの頻度が減少されてその
延命化に役立ち、また起動時においては立上りト
ルクの低減と液圧縮の防止が図られる。

また、本発明ではスプリングにて常に開き方向
き付勢された吐出弁と一体のスプール背面に吐出
圧力または吸入圧力を切換作用させることで該吐
出弁の開閉を行わせるようにしたものであるが、
この場合とくに本発明は前記スプールに対する作
用圧力が吐出圧力から吸入圧力に切換えられたと
きに、同時に該吸入圧力が吐出室にも及ぶように
したので、仮に吐出弁に吐出圧力が作用したまま
の条件下に置かれる場合に起り得る吐出弁の不作
動の問題が解決され、吐出弁の開放動作つまり圧
縮機能力の切換えが確実に行われるものである。

さらに本発明では、スプール背面に対する作用
圧力が吐出圧力に切換えられたときには、吐出室
と第２作動室とをつなぐ逃し孔の逆止弁背面に吐
出圧力を作用させることで吐出室からのガス流出
をシールできるので、特別のシール構成が不要で
あり構造の簡素化に有利である。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例を示し、第１図および第
２図は第１実施例の斜板式圧縮機を示す縦断面
図、第３図は第１図における―線断面図、第
４図は吐出系のガス流れ部を示す部分縦断面図、
第５図は第１図における―線断面図、第６図
および第７図は第２実施例のクランク式圧縮機を
示す縦断面図、第８図は同じく平断面図、第９図
は第８図における―線断面図である。 １，２，６７……シリンダブロツク、５，６，
６８……ハウジング、１５，６４……シリンダボ
ア、１９，２０，７２，７３……吐出室、２１，
２２，７４……吸入室、２３，２４……吸入通
路、２５……吸入フランジ、２６，２７……吐出
通路、２８……吐出フランジ、３３，１０４……
閉鎖弁、３６，３７，７５，７６……吐出口、４
０，４１，７８，９７……吐出弁、４４，８２…
…スプール、４６，８１……第１作動室、５０，
８５……スプリング、５３，８８……第２作動
室、５６，８６……第１導圧孔、５７，８７……
逃し孔、５８，９１……逆止弁。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 複数個の圧縮室を備えた多気筒圧縮機におい
   て、シリンダブロツクの圧縮室とハウジングの吐
   出室とをつなぐ吐出口用の吐出弁のうち、一部の
   吐出弁をスプリングにて常に開き位置に浮上保持
   せしめるようになし、前記ハウジングには前記吐
   出弁の背面に一体に設けたスプールが摺動可能に
   嵌合する第１作動室と、この第１作動室の背面側
   にあつて該第１作動室および前記吐出室とそれぞ
   れ孔を介して連通しかつ冷凍回路における吐出系
   と吸入系とに切換弁を含む導管を介して連通する
   第２作動室とを形成し、冷凍回路における吐出圧
   を第２作動室および第１作動室を経てスプール背
   面に作用させることで吐出弁を正規の閉鎖位置に
   変位せしめるようになすとともに、前記第２作動
   室内には前記吐出室に通じを孔を、吐出室から、
   該第２作動室への流れを許しその逆向きの流を防
   止する逆止弁を設け、さらに前記吐出室と吐出フ
   ランジ側とをつなぐ通路には前記吐出弁の正規の
   閉鎖位置への変位に対応して該通路を開放する閉
   鎖弁を設けたことを特徴とする可変容量圧縮機。