JPS641668B2 - - Google Patents

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JPS641668B2
JPS641668B2 JP60010992A JP1099285A JPS641668B2 JP S641668 B2 JPS641668 B2 JP S641668B2 JP 60010992 A JP60010992 A JP 60010992A JP 1099285 A JP1099285 A JP 1099285A JP S641668 B2 JPS641668 B2 JP S641668B2
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JP
Japan
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swash plate
shaft
crank chamber
piston
chamber
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Kyoshi Terauchi
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Sanden Corp
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Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は冷凍機などに用いられる斜板式の圧縮
機、特に、容量可変型の圧縮機に関する。
（従来技術） 従来から斜板の回転運動をピストンの往復動に
変換し、流体（冷媒）を圧縮する圧縮機が知られ
ており、さらには、上記の斜板の傾斜角を変化さ
せて、斜板に取り付けられているピストンのスト
ローク量を変化させて、これによつて圧縮容量
（圧縮比）を変化させる圧縮機がある。
上述の容量可変型の圧縮機では、一般に、シヤ
フト軸に取り付けられた角度可変のカムロータ
と、このカムロータに追従して揺動するととも
に、カムロータの角度の変化に従つて角度が変化
する揺動板とによつて実質的に上述の斜板が形成
され、これらカムロータ及び揺動板がクランク室
内に配置されて、さらに上記の揺動板とコネクテ
イングロツドを介して連結されたピストンが揺動
板の傾斜角の変化に伴なつてストローク量を変化
させて、これによつて圧縮容量を変化させてい
た。
（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、この圧縮機においては、カムロ
ータに揺動板を支持するための構造及びカムロー
タの角度を変化させるための軸受構造が複雑であ
つて、さらには、揺動板の回転運動を阻止するた
めの回転阻止機構を備えていなければならなかつ
た。
また、この回転阻止機構は、揺動板の傾斜角が
変化しても、適切に機能しなければならないの
で、定容量圧縮機に用いられているかさ歯車を組
み合わせた構造の回転阻止機構が使用できず、し
たがつて、容量可変型圧縮機の回転阻止機構とし
ては、揺動板の外周から径方向に突出したいわゆ
るスライド棒と、クランク室ハウジングに、シヤ
フト軸の軸方向に設けられたガイド溝とを有し、
上記のスライド棒がガイド溝中を滑動することに
よつて揺動板の回転運動を阻止する構造であつ
た。ところが、この回転阻止機構は、摺動部分に
おける耐久性の問題、またシヤフト軸に対する揺
動板の傾斜角が大きいときは、伝達される揺動角
速度が一定とならず、振動が発生するという問題
点もあつた。
本発明の目的は、構造が簡単でしかも信頼性の
高い回転阻止機能を備えた容量可変型の圧縮機を
提供することである。
（発明の構成） 本発明は、クランク室と、このクランク室に配
置された斜板とが、シヤフト軸の回転によつて斜
板が回転すると、往復運動を行う複数のピストン
と、このピストンを斜板の円周に沿つて摺動可能
に斜板に連結するための連結機構と、斜板の傾斜
角が予め定められた範囲で変化できるように斜板
をシヤフト軸に支持するためのヒンジ機構と、ク
ランク室内の圧力を調整するための調整手段とを
有し、上記の斜板の両面に、球面を有するスライ
デイングシユーをその救面を外側にして斜板の円
周に沿つて摺動可能な状態に、しかも一対のスラ
イデイングシユーが実質的に球体を形成するよう
に斜板両面に当接しており、ピストンの一端がこ
の一対のスライデイングシユーを挟持するように
配置されることによつて上記の連結機構が構成さ
れ、クランク室の圧力を調整することによつて斜
板の角度を変化させ、これによつて圧縮容量を変
化させるようにしたことを特徴とする容量可変型
斜板式圧縮機である。
（実施例） 以下、本発明について図面に示す実施例によつ
て説明する。
まず、第１図を参照して本発明に係る容量可変
型圧縮機の構造について説明する。
シリンダーケーシング１の一端にはシリンダー
ボア２ａが形成されたシリンダーブロツク２が形
成され、他端の開口部には、中央部にシヤフト軸
４を挿入するための貫通孔３ａが穿設され、この
貫通孔３ａには、シヤフト軸４を回転可能に支持
するためのラジアルベアリング５が圧入されたフ
ロントハウジング３が配置、固着されている。
フロントハウジング３の貫通孔３ａの外端部に
はシヤフト軸４を内包するように突出するシヤフ
ト軸導出筒３ｂが設けられ、シヤフト軸４とシヤ
フト軸導出筒３ｂの内壁によつて形成される空間
をシール室６としてメカニカルシール７が配置さ
れている。またフロントハウジング３の内壁とシ
リンダーブロツク２の一端面間には、クランク室
１ａが形成され、クランク室１ａ内のシヤフト軸
４の側端部には、ロータ８が嵌着されている。ロ
ータ８の一端部は、シヤフト軸４の方向に折り曲
げられ、耳状に形成された耳部８ａを有してい
る。そしてこの耳部８ａには長孔８ｂが設けられ
ている。
シヤフト軸４には、ロータ８と間隔を置いて、
球面ブツシユ９がシヤフト軸４上に滑動可能に配
置されており、球面ブツシユ９の球面上には円板
形状の斜板１０が球面上を滑動可能に設けられて
いる。さらに斜板１０の一端面上にはロータ８の
耳部８ａに向つて、耳状に形成された耳部１０ａ
が設けられており、長孔８ｂに対応して孔１０ｂ
を有している。そしてこの長孔８ｂ、孔１０ｂを
通してピン状部材１１が長孔内を滑動可能に挿入
されていわゆるヒンジ機構を構成している。また
ロータ８と球面ブツシユ９はシヤフト軸４と平行
に配置されたスプリング１２によつて連結されて
いる。なお、フロントハウジング３の内壁面とロ
ータ８間にはスラストレース１３が配置され、こ
のスラストレース１３間にはスラストニードルベ
アリング１４が挟持されている。
シヤフト軸４の他方端はシリンダーブロツク２
において、ラジアルベアリング１５に回転可能に
支持され、さらにシヤフト軸４の端面に配置され
たスラストニードルベアリング１６及び板バネ１
７を介して、アジヤストスクリユー１８で回転可
能に支持されている。
斜板１０の両面には斜板１０を挟むようにして
球面が形成されたスライデイングシユー１９が球
面を外側にして、当接している。このスライデイ
ングシユー１９は斜板１０の円周に沿つて摺動可
能になつている。また、図示のように一対のスラ
イデイングシユー１９は例えば半径Ｒの実質的に
球体を形成するように配設されている。このスラ
イデイングシユー１９には図示のように、一端部
が２叉に形成されたピストンロツド２０がスライ
デイングシユー１９を挟持するように配設されて
おり、ピストンロツド２０はスライデイングシユ
ー１９上を摺動可能な状態となつている。ピスト
ンロツド２０の他端部にはシリンダーボア２ａ内
で滑動可能にピストン２１が設けられている。な
お、斜板１０上には上述した構造のピストンが複
数本設けられている。
シリンダーボア２ａの一端面には流体を吸入す
るための吸入孔２２と流体を吐出するための吐出
孔２３が穿設され、吸入孔２２、吐出孔２３への
流体の流通を制御するように吸入弁及び吐出弁が
連接されている弁板２４をガスケツト２５を介し
てシリンダーブロツク２へ接続し、隔壁２６ａを
有するシリンダーヘツド２６によつて吸入室２７
及び吐出室２８が形成されるように、シリンダー
ヘツド２６をガスケツト２９を介して、弁板２４
の一端面に配置し、弁板２４及びシリンダーヘツ
ド２６をシリンダーブロツク２上に固定し、シリ
ンダーケーシング１を閉塞する。なお吸入室２７
には吸入ポート２７ａが連結され、吐出室２８に
は吐出口２８ａが設けられている。
さらに、吸入室２７とクランク室１ａを連結す
るため、シリンダーケーシング１に形成されたシ
リンダブロツク２を通して、連通孔３０が設けら
れている。この連通孔３０は弁板２４及びガスケ
ツト２５，２９を貫通する導入孔３０ａ、さらに
後述するベローズを配置するための連通孔部３０
ｂによつて構成されている。
連通孔部３０ｂのクランク室１ａ側には通過孔
３１ａ及び弁座３１ｂが設けられたカツプリング
３１が嵌入され、その端部にはガス漏れを防ぐた
め、Ｏ−リング３２が挿入されている。さらに、
連通孔部３０ｂには、上面両端に貫通孔３３ａの
設けられた台座３３が固定され、この台座３３の
上面には先端にニードル３４ａを有する一定の圧
力でガスが封入されたベローズ３４が配置され、
ニードル３４ａの先端が通過孔３１ａに挿入され
ると、台座３１ｂとニードル３４ａによつて通過
孔３１ａが閉塞される。
次に第１図及び第２図を参照して上述した構造
の圧縮機の動作を冷凍システムに用いた場合につ
いて説明する。
シヤフト軸４に回転力を与えると、この回転力
はロータ８、上述したヒンジ部を至て斜板１０へ
伝達され、斜板１０が回転する。斜板１０の回転
に伴なつてスライデイングシユー１９が斜板１０
の円周上を摺動するから、スライデイングシユー
１９に連結しているピストンロツド２０には回転
力が伝達されることはない。すなわちピストン２
１は実質的に図中上下方向への移動がない。した
がつて斜板１０の回転力はピストン２１の往復運
動（図中左右方向）に変換される。そしてピスト
ン２１の往復運動によつて、吸入孔２２からシリ
ンダボア２ａに吸入された流体（冷媒）は圧縮さ
れたのち吐出孔２３を通つて吐出室２８に吐出さ
れる。
さらにこの圧縮機の圧縮容量を変化させる場合
について説明すると、この冷凍システムにおいて
熱負荷が予じめ定められた設定温度よりも高く、
さらに冷凍能力が不足しているとすると、この場
合には、冷媒の吸入圧力が高くなつて、吸入室２
７の圧力が高くなる。したがつて吸入室２７と連
通している連通孔部３０ｂの圧力も高くなる。
連通孔部３０ｂに配置されているベローズ３４
には、冷凍システムで予じめ定められ設定温度に
対応する吸入圧力よりも若干圧力が高くなるよう
にガスが封入されている。したがつて、熱負荷が
設定温度よりも高いと、ベローズ３４は第１図に
示すように右方へ収縮し、その結果ニードル３４
ａが通過孔３１ａに設けられた弁座３１ｂから離
れて、吸入室２７とクランク室１ａは連通する。
圧縮機の動作によつてシリンダボア室２ａから
クランク室１ａに漏れたブローバイガスは吸入室
２７へ逃げるため、クランク室１ａ内の圧力は低
下し、吸入室２７の圧力とほぼ等しくなる。
一方、斜板１０上に等角度間隔で配置されたピ
ストンによつて圧縮行程中に、ガス圧縮の反作用
が斜板１０に加わつている。そして、この反作用
の合力は上述したヒンジ部を受け止められること
になる。各ピストンに作用する反力によるヒンジ
部回りのモーメントは、第１図中の斜板１０の下
端に位置するピストン（図示せず）によるモーメ
ントのほうが大きいから、結局斜板１０を第１図
の平面内において、右方向へ回転させるモーメン
トM1がヒンジ部に作用することになる。
ここで、スプリング１２によつてヒンジ部に生
じるモーメントをM2（この場合は図中左方向へ作
用する。）、またクランク室１ａと吸入室２７間の
圧力差によつてヒンジ部に生じるモーメントを
M3とすれば、上述の場合において、吸入室２７
の圧力とクランク室１ａの圧力がほぼ等しくなつ
ているため、M1と反対向きのモーメントはM2の
みである。したがつて予じめM1＞M2となるよう
にスプリング１２の弾性力を定めておけば、ヒン
ジ部を中心とする右回りモーメントによつて斜板
１０の傾斜角が大きくなる。そして、斜板１０の
傾斜角はヒンジ部のピン１１が長孔８ｂの上端に
移動するまで傾斜し、斜板１０の傾斜角はシヤフ
ト軸４に対して最大となる。（斜板とシヤフト軸
が直角の場合を基準とする。）この結果ピストン
２１のストローク量が大きくなつて圧縮機の容量
が増加する。
次に、熱負荷が低くなり、あるいは、圧縮機が
高速域で使用されることにより、圧縮機の容量が
過剰になると、冷媒の吸入圧力が低下し、吸入室
２７の圧力が低くなる。よつて吸入室２７と連通
している連通孔部３０ｂの圧力も序々に低くな
る。したがつて、ベローズ３４は第２図に示すよ
うに収縮が弱まり、左方へ移動する。その結果ニ
ードル３４ａの先端が通過孔３１ａ内に挿入さ
れ、弁座３１ｂとニードル３４ａによつて、通過
孔３１ａが閉塞され、吸入室２７とクランク室１
ａは遮断される。
圧縮機の動作によつてシリンダボア室２ａから
クランク室１ａへ漏れたブローバイガスによつて
クランク室１ａ内の圧力は上昇する。したがつて
モーメントM3はヒンジ部を中心として、左方向
に作用し、ある時点で、M1＜M2＋M3となつて、
斜板１０はヒンジ部を中心として、左方向のモー
メントが作用し、斜板１０の傾斜角は序々に小さ
くなる。そして、斜板１０の傾斜角はヒンジ部の
ピン１１が長孔８ｂの下端に移動するまで小さく
なる。この結果ピストン２７のストローク量が小
さくなつて圧縮機の容量が減少する。
なお、ヒンジ部の長孔８ｂの長さは、最小圧縮
容量が最大圧縮容量の20〜30％となるように定め
られる。
第３図ａに示すように、半球体形状のスライデ
イングシユー１９（半径をＢとする）を斜板１０
（この時の斜板の厚さをｔとする。）の両面に配置
した場合、一対のスライデイングシユー１９の球
面間の距離Ａは次の第(1)式で示される。
Ａ＝2B＋ｔ×１／cosα ……(1) ただし、αは垂直軸線と斜板１０の中心軸線と
がなす角である。
前述のように、斜板１０の傾斜角度は変化する
から、第(1)式で示した球面間距離Ａは斜板１０の
傾斜角度に従つて変化することになる。よつてピ
ストンロツド２０がスライデイングシユー１９を
挟持する間隔は予め定められているから、第３図
ｂに示すようにスライデイングシユー１９と斜板
１０との間にすきまが生ずることがあり、ピスト
ンの円滑な動作がさまたげられる場合もある。
一方、第４図に示すように一面が球面を有する
スライデイングシユー１９を斜板１０の両面に配
設し、しかもこの一対のスライデイングシユー１
９が斜板１０の中心軸線の一点を中心とする実質
的に球体（半径をＲとする）を形成するように配
置されていれば、球面間距離A′はA′＝2R、で示
される。従つてこの場合球面間距離A′は斜板１
０の傾斜角αに関係なく常に一定である。よつ
て、スライデイングシユー１９と斜板１０との間
にすきまが生ずることはなく、常にピストンは円
滑な動作を行うことができる。
（発明の効果） 以上説明したように、本発明によれば、ピスト
ンが斜板円周に沿つて実質的に摺動可能としたこ
とによつて、従来必要とされたいた揺動板を必要
としないばかりでなく、複雑な構造の回転（自
転）阻止機構も必要とせず、さらにロータと斜板
とをヒンジ機構によつて連結しているため、予め
定められた範囲の斜板の傾斜角を変化することが
でき、圧縮機の圧縮容量を簡単に制御することが
できる。
また、斜板の両面に当接配置されたスライデイ
ングシユーは対で実質的に球体を形成しており、
斜板とピストンとはこの一対のスライデイングシ
ユーによつて連結されているから、斜板の傾斜角
が変化してもスライデイングシユーと斜板との間
にすきまが生ずることがなく、ピストンの円滑な
動作を保証できるという利点がある。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明による容量可変型圧縮機を斜板
の傾斜角が最大の状態で示す断面図、第２図は本
発明による容量可変型圧縮機を斜板の傾斜角が最
小の状態で示す断面図、第３図ａは従来のピスト
ンと斜板との連結機構を示すための図、第３図ｂ
は第３図ａに示す連結機構において、斜板の傾斜
角の変化によつて斜板とスライデイングシユーと
の間にすきまができた状態を示す図、第４図は本
発明によるピストンと斜板との連結機構を示すた
めの図である。 １……シリンダーケーシング、２……シリンダ
ーブロツク、３……フロントハウジング、４……
シヤフト軸、５……ラジアルベアリング、６……
シール室、７……メカニカルシール、８……ロー
タ、９……球面ブツシユ、１０……斜板、１１…
…ピン状部材、１２……スプリング、１３……ス
ラストレース、１４……ニードルベアリング、１
５……ラジアルベアリング、１６……スラストニ
ードルベアリング、１７……板バネ、１８……ア
ジヤストスクリユー、１９……スライデイングシ
ユー、２０……ピストンロツド、２１……ピスト
ン、２２……吸入孔、２３……吐出孔、２４……
弁板、２５，２９……ガスケツト、２６……シリ
ンダーヘツド、２７……吸入室、２８……吐出
室、３０……連通孔、３１……カツプリング、３
２……Ｏ−リング、３３……台座、３４……ベロ
ーズ。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. １ クランク室と、該クランク室に配置された斜
    板と、シヤフト軸の回転によつて前記斜板が回転
    すると往復運動を行う複数のピストンと、該ピス
    トンを前記斜板の円周に沿つて摺動可能に前記斜
    板に連結するための連結機構と、前記斜板の傾斜
    角が予め定められた範囲で変化できるように前記
    斜板を前記シヤフト軸に支持するためのヒンジ機
    構と、前記クランク室内の圧力を調整するための
    調整手段とを有し、前記斜板の両面に球面を有す
    るスライデイングシユーをその球面を外側にして
    該斜板の円周に沿つて摺動可能な状態に、しかも
    該一対のスライデイングシユーが実質的に球体を
    形成するように前記斜板両面に当接しており、前
    記ピストンの一端が前記一対のスライデイングシ
    ユーを挟持するように配置されることによつて前
    記連結機構が構成され、前記クランク室の圧力を
    調整することによつて前記斜板の角度を変化さ
    せ、これによつて圧縮容量を変化させるようにし
    たことを特徴とする容量可変型斜板式圧縮機。
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