JPH06200875A - 揺動斜板式可変容量圧縮機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 吐出圧力の変動を感知して弁体の開度を制御
する制御特性の調整を感圧室の感圧部材に対する受圧面
積の変更により容易に行う。 【構成】 クランク室２ａと吸入室４ａを抽気通路２１
により連通する。該抽気通路２１には吸入室４ａの圧力
Ｐｓを感知する第１感圧室３４の圧力変動により作動さ
れるダイヤフラム２８により動作されて、抽気通路２１
の開度を調整する弁体２５を設ける。さらに、前記弁体
２５の内部には第２感圧室３５を設け、前記弁体２５に
は吐出室４ｂから第２感圧室３５に吐出圧力Ｐｄを作用
させる連通筒３７を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は主として車輌空調装置
の冷媒ガスの圧縮等に用いられる揺動斜板式可変容量圧
縮機に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、揺動斜板が収容されたクランク室
内の圧力を調整して該揺動斜板の傾斜角を変化させるこ
とにより、吐出容量を可変するように構成した揺動斜板
式可変容量圧縮機として、例えば特開昭６２−２９４７
８１号公報に示すものがある。

【０００３】この種の圧縮機におけるそのクランク室内
の圧力形成は、シリンダ内周面とピストン外周面との間
から漏れる圧力、即ちブローバイガス圧力により行われ
るため、クランク室内の圧力は低圧側である吸入圧力よ
りも高くなる。又、高負荷状態、即ち吸入圧力が所定設
定値以上になると、クランク室と吸入室との間の抽気通
路に介装された圧力制御弁が開弁して、クランク室内の
圧力（ブローバイガス）が吸入室内に流出する。このた
めクランク室内の圧力は低下し、これに伴って揺動斜板
の傾斜角が大きくなってピストンのストロークが大きく
なり吐出容量が増加する。一方、熱負荷が減少し（中負
荷状態）、吸入圧力が低下すると、該吸入圧力の低下に
伴って前記圧力制御弁の開弁度が小さくなり、これによ
りクランク室内の圧力が吸入室内に流出する量が減少す
る。このため、クランク室内の圧力が上昇し、これに伴
って揺動斜板の傾斜角が小さくなってピストンのストロ
ークが小さくなり吐出容量が減少する。このような動作
により吐出容量が変化するものである。

【０００４】ところで、一般に冷房システムでは、圧縮
機の吸入側と蒸発器の出口側とは吸入配管等で連結され
ており、従って、吸入配管等において流体の圧力損失が
生じる。この圧力損失は流量が多い場合（高流量時）約
０．５Ｋｇ／ｃｍ² 程度と大きくなる。一方、低流量時
には圧力損失は０．１Ｋｇ／ｃｍ² 以下となる。そし
て、圧縮機の吸入圧力を一定値、例えば２Ｋｇ／ｃｍ²
Ｇに設定しても蒸発器出口圧力は冷房負荷に応じて２〜
２．５Ｋｇ／ｃｍ² Ｇに変化する。従って、高冷房負荷
時に冷媒ガスの流量が増大し、吸入配管での圧力損失が
増大するので、蒸発器の圧力上昇が生じて冷房能力が不
足し、冷房フィーリングを低下するという問題があっ
た。

【０００５】上記問題を解決するため、従来、特開平１
−１４２２７６号公報に示す可変容量圧縮機が提案され
ている。上記圧縮機においてはクランク室と吸入室とを
連通する抽気通路と、前記クランク室と吸入室との前記
抽気通路を介した連通を制御する制御装置を備えてい
る。この制御装置は、吸入室の圧力又はクランク室の圧
力を検知して前記抽気通路を開閉する開閉弁を備えてい
る。さらに、前記吐出室の圧力によって生じた荷重を前
記開閉弁に与えて前記開閉弁の開閉作動点を移動させる
作動点制御手段とを有するものである。さらに、前記作
動点制御手段は吐出室に連通する弁シリンダと、該弁シ
リンダ内に摺動自在に挿入されたアクチュエーティング
ロッドとを有し、該ロッドによって開閉弁に吐出室の圧
力によって生じた荷重を伝達するようになっている。

【０００６】上記従来の圧縮機によれば吸入室又はクラ
ンク室の圧力の変動に応じてこれらの間の抽気通路が開
閉弁によって開閉される。開閉弁の作動点は作動点制御
手段によって吐出圧力に応じて変異する。この結果、ク
ランク室の圧力の調整は吐出室の圧力に応じても行わ
れ、前述した吸入配管での圧力損失を解消し、適正な冷
房を行うことが可能となる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】使用する車種の冷房シ
ステムに応じて、蒸発器から圧縮機に至る吸入配管が異
なり、配管の圧力損失が異なるので、それに応じて蒸発
器の圧力を適正に調整する必要がある。ところが、上記
従来の圧縮機の容量制御装置は、アクチュエーティング
ロッドの吐出室側端面に対し吐出圧力を作用させるよう
になっているので、吐出圧力が作用する受圧面積を変更
して前述した蒸発器の圧力を適正に調整し、圧力制御弁
の制御性能を変更することが非常に面倒であるという問
題があった。仮に、従来の制御装置において調整を行お
うとするとアクチュエーティングロッドの外径及びそれ
を収容するケースの挿通孔の内径を変更調整しなければ
ならず、多種の部品の製造及び組み付け作業等が必要に
なるという問題があった。

【０００８】この発明の目的は上記従来技術に存する問
題点を解消して、吐出圧力が高くなった場合に吸入圧力
を低下して蒸発器から圧縮機に至る吸入配管の圧力損失
を補償して蒸発器の圧力をほぼ一定に保持することがで
きるとともに、圧力制御弁の制御特性の調整を容易に行
うことができる揺動斜板式可変容量圧縮機を提供するこ
とにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】この発明は上記目的を達
成するため、吸入室と吐出室及びクランク室とを備え、
回転軸に対してピストンを往復動させるための揺動斜板
をヒンジ機構により傾動可能に装着し、クランク室圧力
と吸入圧力との差圧に応じて前記揺動斜板の傾斜角が変
化して、吐出容量を制御するようにした揺動斜板式可変
容量圧縮機において、前記吐出室とクランク室を給気通
路により連通し、クランク室と吸入室を抽気通路により
連通し、該抽気通路には吸入室の圧力を感知する第１感
圧室の圧力変動により作動される感圧部材と、該感圧部
材により動作され、抽気通路の開度を調整する弁体とか
らなる圧力制御弁を設け、さらに前記弁体の内部には第
２感圧室を設け、前記弁体には吐出室と第２感圧室とを
連通し前記感圧部材に吐出圧力を作用させる連通筒を設
けるという手段をとっている。

【００１０】

【作用】この発明は冷房負荷が低下して第１感圧室に作
用する吸入室の圧力が低下すると、感圧部材により圧力
制御弁の弁体が抽気通路の弁開度を減少する方向に移動
される。このためクランク室から吸入室へ供給される冷
媒ガスの流量が減少して、クランク室圧力がシリンダボ
ア内作動室からクランク室へブローバイされるガスによ
り増大され、クランク室圧力と吸入圧力との差圧が増大
して揺動斜板の傾斜角が減少してピストンのストローク
が減少し、吐出容量が低減される。反対に、冷房負荷が
増大すると、上述の作用と逆に抽気通路の弁体の開度が
増大され、このためクランク室から吸入室へ供給される
冷媒ガスの流量が増大して、前記差圧が増大し揺動斜板
の傾斜角が増大してピストンのストロークが増大し、吐
出容量が増大される。

【００１１】又、冷房負荷が増大して吐出室の圧力が増
大すると、連通筒を通して第２感圧室に作用する吐出圧
力が増大し、このため感圧部材に作用する前記圧力制御
弁の弁体を開放する方向への荷重が増大し、弁体は、抽
気通路をより開放する方向に押動される。このため、ク
ランク室から抽気通路を通して吸入室へ供給される冷媒
ガスが増大され、前記差圧が減少して揺動斜板の傾斜角
が増大されてピストンのストロークが増大され、吐出冷
媒ガス量が増大される。従って、冷房負荷が増大して吐
出圧力が増大するほど吸入圧力が低下し、蒸発器から圧
縮機に至る吸入配管の圧力損失が補償され蒸発器の蒸発
圧力はほぼ一定に保持され、冷房能力が確保される。

【００１２】この発明は弁体の内部に第２感圧室を形成
し、該第２感圧室に連通筒を通して吐出圧力が作用する
ようにし、その吐出圧力をダイヤフラム又はベローズ等
の感圧部材に作用するようにしたので、吐出圧力の弁体
への圧力調整を前記第２感圧室による感圧部材への受圧
面積を変更することにより容易に行なうことができる。

【００１３】

【実施例】以下、この発明を具体化した実施例を図１〜
図４に基づいて説明する。図２に示すようにシリンダブ
ロック１の前端部にはフロントハウジング２が接合固定
され、後端面にはバルブプレート３を介して吸入室４ａ
及び吐出室４ｂを形成するリヤハウジング４が接合固定
されている。前記バルブプレート３には吸入室４ａから
シリンダブロック１に形成したシリンダボア１ａ内作動
室Ｒに冷媒ガスを吸入し得る吸入弁機構５が設けられ、
前記作動室Ｒで圧縮された冷媒ガスを吐出室４ｂに吐出
し得る吐出弁機構６が設けられている。

【００１４】前記シリンダブロック１及びフロントハウ
ジング２の中心部には回転軸７がラジアルベアリング８
により支持されている。この回転軸７の中間部にはラグ
プレート９が嵌合固定され、その外周にはヒンジ機構を
構成する支持アーム１０が一体に突出形成されている。
又、該アーム１０に形成した長孔１０ａには同じくヒン
ジ機構を構成する連結ピン１１を介して回転斜板１２が
前後方向の揺動可能に、かつ回転軸７と同期回転可能に
支持されている。この回転斜板１２のボス部１２ａには
揺動斜板１３が相対回転可能に、かつシリンダブロック
１及びフロントハウジング２に固定した回転防止ロッド
１４により定位置において前後方向への傾動のみ可能に
支持されている。

【００１５】前記回転軸７上にはスライダー１５が軸線
方向の往復動可能に支持され、該スライダー１５は連結
ピン１６により前記回転斜板１２のボス部１２ａに連結
されている。前記スライダー１５は回転軸７上に装設し
たバネ１７により常には揺動斜板１３及び回転斜板１２
を傾斜角が最大となる位置に付勢されている。前記揺動
斜板１３は前記シリンダボア１ａ内に収容した複数のピ
ストン１８とピストンロッド１９を介してそれぞれ連節
されている。

【００１６】従って、エンジンの動力により回転軸７が
回転されてラグプレート９、連結ピン１１及び回転斜板
１２が一体となって回転されると、揺動斜板１３が非回
転状態で前後方向に揺動され、ピストンロッド１９を介
してピストン１８がシリンダボア１ａ内で往復動され
る。このため吸入室４ａから作動室Ｒに吸入された冷媒
ガスが、該作動室Ｒ内で圧縮された後、吐出室４ｂへ吐
出される。この圧縮時にはピストン１８の外周面からの
ブローバイガスによりクランク室２ａ内の圧力Ｐｃが増
大するが、これは次に述べる圧力制御弁２２によって調
整される。

【００１７】そこで、この圧力制御弁２２について説明
すると、前記シリンダブロック１、バルブプレート３及
びリヤハウジング４には、図３に示すように前記吐出室
４ｂとクランク室２ａを連通する絞り２０ａを有する給
気通路２０が形成され、クランク室２ａと吸入室４ａを
連通する抽気通路２１が形成されている。この実施例で
は前記給気通路２０はシリンダボア内作動室Ｒからクラ
ンク室２ａに冷媒ガスをブローバイするピストン１８と
シリンダボア１ａとの隙間のみにより形成されているも
のとする。前記抽気通路２１の途中には圧力制御弁２２
が介在されている。

【００１８】この圧力制御弁２２について図１を中心に
説明すると、弁収納ケース２３の内部には弁室２４が形
成され、該弁室２４内においてケース２３に形成した弁
座２３ａ、つまり抽気通路２１を開閉する弁体２５が収
容されている。この弁体２５はケース２３の内壁に設け
たストッパ２６との間に介在したバネ２７により前記抽
気通路２１を解放する方向に付勢されている。又、前記
弁体２５の下方には感圧部材としてのダイヤフラム２８
が収納ケース２９により取着されている。さらに、前記
収納ケース２９の下部にはバネ収納ケース３０が取りつ
けられ、その内部に収容したバネ３１はバネ受け３２，
３３によって前記ダイヤフラム２８を上方、つまり弁体
２５を閉路する方向に付勢している。前記収納ケース３
０内部は大気圧又は密閉された定圧室となっている。前
記ダイヤフラム２８の上側は第１感圧室３４となってい
て、該感圧室３４は弁体２５下流側の抽気通路２１を通
して作用する吸入圧力Ｐｓを感知し、弁体２５を開閉動
作する。

【００１９】又、前記弁体２５の下部には円筒部２５ａ
が一体に形成され、その内部には吐出室４ｂの圧力Ｐｄ
を感知する第２感圧室３５が形成されている。前記弁収
納ケース２３の上部には挿通孔３６が上下方向に貫通形
成され、該挿通孔３６には連通筒３７が上下方向の往復
摺動可能に挿通支持されている。該連通筒３７は前記弁
体２５と一体に形成され、前記第２感圧室３５は連通筒
３７内に形成した連通路３８によりケース２３の直上に
形成した第３感圧室３９と連通されている。この第３感
圧室３９はリヤハウジング４に形成した連通路４０によ
り吐出室４ｂと連通されている。従って、吐出室４ｂの
圧力Ｐｄは連通路４０、第３感圧室３９、連通路３８を
通して第２感圧室３５に作用し、前記ダイヤフラム２８
の感圧室３５と対応する受圧面２８ａに対し吐出圧力Ｐ
ｄに比例した荷重を作用し、弁体２５の開閉動作に関与
する。

【００２０】次に、前記のように構成した揺動斜板式可
変容量圧縮機について、その作用を説明する。圧縮機の
停止状態においては、吐出室４ｂ内の圧力Ｐｄ、クラン
ク室２ａ内の圧力Ｐｃ、及び吸入室４ａ内の圧力Ｐｓは
ほぼ同圧力となっている。このため、図１に示すように
圧力制御弁２２の弁体２５はバネ３１の付勢力により弁
座２３ａに当接して抽気通路２１を閉鎖する位置に保持
されている。

【００２１】車室内の温度が高く冷房負荷が高い状態
で、エンジンにより図２に示す圧縮機の回転軸７が回転
されると、ラグプレート９及び連結ピン１１を介して回
転斜板１２が回転され、これにより揺動斜板１３が前後
方向に揺動され、この揺動運動によりロッド１９を介し
てピストン１８がシリンダボア１ａ内で往復動される。
このため、吸入室４ａからシリンダボア１ａ内作動室Ｒ
に冷媒ガスが吸入され、圧縮されたガスは吐出室４ｂに
吐出される。そして、吐出室４ｂ内の圧力Ｐｄが上昇
し、この圧力Ｐｄは連通路４０、第３感圧室３９及び連
通路３８を通して第２感圧室３５に作用し、前記ダイヤ
フラム２８の感圧室３５と対応する受圧面２８ａに作用
し、弁体２５の開閉動作に影響を与える。該弁体２５は
前述した吐出圧力Ｐｄの変動の影響を受けつつ、第１感
圧室３４の吸入圧力Ｐｓ、バネ２７，３１の付勢力及び
バネ収容室２３ｂ内のクランク室圧力Ｐｃ等のバランス
する位置への制御が次のようにして行われる。

【００２２】圧縮機の起動後暫くの間は、シリンダボア
１ａ内作動室Ｒからピストン１８の外周面とボア内周面
との隙間を通してクランク室２ａにブローバイされる冷
媒ガスによりクランク室２ａ内の圧力Ｐｃが上昇する。
このクランク室圧力Ｐｃは車室内の冷房負荷が大きく
て、吸入圧力Ｐｓが高い場合には、第１感圧室３４の圧
力Ｐｓも高いので、弁体２５が抽気通路２１を開放する
方向に移動され、弁体２５が図１において開放されて抽
気通路２１が解放される。このため、クランク室２ａか
ら吸入室４ａに前述したブローバイ分に相当する冷媒ガ
スが環流し、クランク室圧力Ｐｃの上昇が抑制される。
従って、ピストン１８の背面及び作動面に作用するクラ
ンク室圧力Ｐｃと吸入圧力Ｐｓとの差圧ΔＰｃｓが変化
することはなく、揺動斜板１３の傾斜角が最大のまま圧
縮機は大容量状態で運転される。

【００２３】そして、圧縮機の運転が継続され、車室内
の冷房負荷が低下し、吸入圧力Ｐｓが低下すると、第１
感圧室３４がそれを感知して図１においてダイヤフラム
２８が上方に変位されるので、弁体２５が抽気通路２１
を閉鎖する方向に押圧され、クランク室２ａから吸入室
４ａへの冷媒ガスの排出量が抑制される。このため、ピ
ストン１８の背面に作用するクランク室圧力Ｐｃが作動
室Ｒからのブローバイガスにより増大して、前記差圧Δ
Ｐｃｓが増大し、揺動斜板１３の傾斜角が減少し、吐出
容量が冷房負荷の低減に応じて減少される。

【００２４】ところで、前記弁体２５は第２感圧室３５
に作用する吐出圧力Ｐｄの影響を受ける。この吐出圧力
Ｐｄが図４において増大するに伴って、第２感圧室３５
の圧力Ｐｄが増大すると、図１においてダイアフラム２
８の受圧面２８ａが下方に押圧され、弁体２５は開放方
向により強く押圧されることになる。このため、クラン
ク室２ａから抽気通路２１を通して吸入室４ａへ還元さ
れる冷媒ガスの排出量が増大して、前記差圧ΔＰｃｓが
減少する傾向となり、揺動斜板１３の傾斜角が増大し
て、吐出容量が漸増される。従って、吐出圧力Ｐｄの上
昇に比例して吸入圧力Ｐｓが減少するので、蒸発器から
圧縮機への吸入配管の圧力損失が吐出圧力Ｐｄの上昇に
伴って増大しても蒸発器の蒸発圧力は圧力損失を補償し
て、ほぼ一定に保持され、このため高負荷時の冷房能力
が確保される。

【００２５】さて、前記実施例においては、弁体２５に
吐出圧力Ｐｄの影響を付与する連通筒３７を設け、弁体
２５に吐出圧力Ｐｄを作用させる第２感圧室３５を形成
したので、第２感圧室３５のダイヤフラム２８に対する
受圧面２８ａの面積の変更により、弁体２５の開閉制御
に対する吐出圧力Ｐｄの荷重を冷房システムに応じて容
易に調整することができる。

【００２６】図５に示す別例はケース２３の上部に固定
連通筒３７を一体に形成するとともに、該連通筒３７の
外周面に対し弁体２５の中心部に形成した貫通孔２５ｂ
を摺動可能に嵌合している。この別例では弁体２５の重
量が軽減されるので、弁体２５の開閉制御動作が円滑に
行われる。

【００２７】図６に示す別例は図５に示す別例におい
て、連通筒３７をケース２３と別体に形成し、該連通筒
３７の上端部に形成したフランジ部３７ａをケース２３
の上端面に係止している。さらに、該連通筒３７の外周
面とケース２３の挿通孔３６内周面との間に隙間ｇを設
けている。この別例では弁体２５及び連通筒３７、弁座
２３ａ等の同軸度に関して交差の大きい設計が可能とな
る。

【００２８】図７に示す別例は前記連通筒３７のフラン
ジ部が吐出室４ｂとクランク室２ａを連通する給気通路
２０（ピストン１８のブローバイガス隙間と異なる）を
開閉する弁体４１としての機能を有している。又、バネ
２７は弁体２５と前記連通筒３７の上部に形成した係止
部３７ｂとの間に介在されている。

【００２９】この別例では、前記第３感圧室３９に作用
する吐出圧力Ｐｄが所定設定値以下になった場合に、バ
ネ２７の弾性力により連通筒３７が上方に移動されて弁
体４１により給気通路２０が開放され、吐出室４ｂから
給気通路２０を通してクランク室２ａに供給される高圧
の冷媒ガスによりクランク室圧力Ｐｃが増大される。こ
のため、ピストン１８に作用する差圧ΔＰｃｓが増大さ
れ、揺動斜板１３の傾斜角を低吐出圧域において確実に
小さくし、吐出容量を低減し、蒸発器の凍結を防止する
ことが可能となる。

【００３０】なお、この発明は前記実施例に限定される
ものではなく、次のように具体化することもできる。 （１）前記ダイヤフラム２８に代えてベローズ（図示
略）を使用すること。

【００３１】（２）前記連通筒３７を可撓配管にするこ
と。

【００３２】

【発明の効果】以上詳述したように、この発明は吐出圧
力の変動を感知して弁体の開度を制御する制御特性の調
整を感圧室の感圧部材に対する受圧面積の変更により容
易に行うことができるとともに、吐出圧力が上昇した場
合に、吸入圧力を減少して蒸発器の蒸発圧力を吸入配管
の圧力損失に係わらずほぼ一定に制御することができ高
負荷運転時における冷房能力の不足を抑制することがで
きる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明を具体化した揺動斜板式可変容量圧縮
機の圧力制御弁を示す縦断面図である。

【図２】揺動斜板式可変容量圧縮機の縦断面図である。

【図３】吐出室、クランク室、吸入室及び圧力制御弁の
関係を示す回路図である。

【図４】吐出圧力、吸入圧力及び蒸発器の圧力の関係を
示すグラフである。

【図５】この発明の圧力制御弁の別例を示す断面図であ
る。

【図６】この発明の圧力制御弁の別例を示す断面図であ
る。

【図７】この発明の圧力制御弁の別例を示す断面図であ
る。

【符号の説明】

１ シリンダブロック、２ フロントハウジング、２ａ
クランク室、４ リヤハウジング、４ａ 吸入室、４
ｂ 吐出室、７ 回転軸、９ ラグプレート、１０ ヒ
ンジ機構を構成する支持アーム、１１ ヒンジ機構を構
成する連結ピン、１３ 揺動斜板、１８ ピストン、２
０ 給気通路、２１ 抽気通路、２２圧力制御弁、２３
弁収納ケース、２３ａ 弁座、２５ 弁体、２７ バ
ネ、２８ 感圧部材としてのダイヤフラム、３４ 第１
感圧室、３５ 第２感圧室、３７ 連通筒、３８，４０
連通路、３９ 第３感圧室。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 吸入室と吐出室及びクランク室とを備
   え、回転軸に対してピストンを往復動させるための揺動
   斜板をヒンジ機構により傾動可能に装着し、クランク室
   圧力と吸入圧力との差圧に応じて前記揺動斜板の傾斜角
   が変化して、吐出容量を制御するようにした揺動斜板式
   可変容量圧縮機において、 前記吐出室とクランク室を給気通路により連通し、クラ
   ンク室と吸入室を抽気通路により連通し、該抽気通路に
   は吸入室の圧力を感知する第１感圧室の圧力変動により
   作動される感圧部材と、該感圧部材により動作され、抽
   気通路の開度を調整する弁体とからなる圧力制御弁を設
   け、さらに前記弁体の内部には第２感圧室を設け、前記
   弁体には吐出室と第２感圧室とを連通し前記感圧部材に
   吐出圧力を作用させる連通筒を設けた揺動斜板式可変容
   量圧縮機。