JPS6287679A - 容量可変型圧縮機 - 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） 本発明は容量可変型圧縮機に関し、詩に、容量可変型圧
縮機の容量制御に関する。

（従来の技術） 従来から、主軸に連結され、クランク室に配設された傾
斜カムロータ（斜板）の回転運動を揺動板の揺動運動に
変換して、この揺動運動江よシ〔。

ストンを往復動させ、さらに、傾斜カムロータの主軸に
対する傾斜角を変化させて、揺動板に連結されているピ
ストンのストローク量を変化させ。

これによって、圧縮容量を変化させるようにした揺動板
式圧縮機が知られている。

上述の圧縮機の傾斜カムＤ−タの傾斜角のｆ！ｆｌｌ　
ｍ　。

部ち、圧縮容量の制御は圧縮行程においてシリンダから
クランク室−＼漏れるプロバイガスを用いて。

吸入室圧力が一定となるようにクランク室から吸入室へ
のパイ・セスさせ、そのパイ・ぐス廣の制御で。

クランク室圧力を変化させ、これによって、ピストン背
側に加わるガス圧力を調整して傾斜カムロータの傾斜角
を制御している（例えば特公昭５８−４１９５号公報）
。

また、ブローパイガスの利用に加えて、クランク室に吐
出ガスを導入し、クランク室から吸入室ヘノカスのバイ
パス量と吐出室からクランク室へのガス導入量を連携さ
せて制御し、吸入室圧力が一定となるようにしてカムロ
ータの傾斜角を制御するようにした容量可変型圧縮機が
ある（例えば。

特開昭５８−１５８３８２号公報）。

（発明が解決しようとする問題点） ところで、上述の従来の容量可変型圧縮機を冷房機等空
調装置に用いた場合、吸入圧力、つまシ蒸発圧力が略一
定となるように斜板の傾斜角が制御されているから、冷
媒の蒸発温度が一定と々るという利点がある。

ところが、上述の圧縮機の場合、容量制御（容量減少）
動作を開始する吸入圧の値（制御点）を低く設定するこ
とができず（冷媒の吸入圧は冷媒の蒸発温度に対応する
から吸入圧が低いと蒸発器に着霜が生じる）、従って冷
房機の立上シ時の過渡的冷却特性、所謂プルダウン（ｐ
ｕｌｌｄｏｗｎ　）特性が良好でないという問題点があ
る。

また、上述した斜板傾斜角の制御の場合、クランク室圧
力を変動させているため、クランク室圧力変化時にクラ
ンク室からオイルが流出するという間居点がある。

（問題点を解決するための手段） 本発明による容量可変型圧縮機は、クランク室に配設さ
れ、主軸に対する傾斜角が変化し、主軸の回転によって
回転する斜板と、この斜板傾斜面に配設され、主軸の回
転に応じて揺動する揺動板と、揺動板に連結され、揺動
板の揺動によってシリンダ内で往復動する複数のピスト
ンとを備え。

吸入室からシリンダに吸入された流体を圧縮して吐出す
る圧縮機において、吸入室とクランク室とを連通す不バ
イパス路が設けられ、この・ぐイ・ぐス路を開閉制御す
る制御手段と、クランク室圧力を検知する検知手段とを
有し、この検知手段によって検知されたクランク室圧力
と予め定められた設定圧力とを比べ、クランク室圧力が
この予め定められた設定圧力となるように上記の制御手
段はバイパス路を開閉制御するようにしたことを特徴と
する。

（実施例） 以下本発明について実施例によって説明する。

まず、第１図を参照して本発明による連続容量可変型揺
動式圧縮機について説明する。

圧縮機・・ウソング１に回転可能に保持された主軸２に
はクランク室３に配置されたロータ４が取り付けられて
いる。このロータ４にはヒン・ソ機構・１１を介して斜
板部５が取９付けられ、この斜板部５の内壁面は球面状
に形成され１図示のように主軸２に摺動可能に取り付け
られた球面ブラン−２１に当接して、摺動可能となって
いる。そして。

斜（反５はヒンノ機構・１１によって主軸２に対する傾
斜角が変化するようになっている。この斜板５にはベア
リング５１を介して揺動板６が配置されており、この揺
動板６には球連接によってピスト７ｏツド７が連結され
ている。ピストンロッド７はシリンダ８内に配設された
ピストン９に連結されている（なお、揺動板６には複数
のピストンが取シ付けられている。）クランク室３内に
は圧縮機・・ウジング１に主軸２と平行に固定されたガ
イド棒１０が配置されておシ、このガイド棒１０は揺動
板６の一端部によって挾持され、これによって揺動板６
の一端部はガイド棒１ｏに対して主軸方向に摺動可能と
なっている。

圧縮機ハウ・ソング１には弁板（図示せず）を介してシ
リンダ８に連通ずる吸入口１１ｂ及び吐出口１２ｂがそ
れぞれ形成された吸入室１１及び吐出室１２が設けられ
ておシ、吸入室１１及び吐出室１２に対応してそれぞれ
吸入ボー）１１ａ及び吐出ポート１２ａが形成されてい
る。一方、圧縮機・・ウソング１には吸入室１１とクラ
ンク室３とを連通ずるパイ・ぐス路１３が形成されてお
シ、このパイノ母ス路１３は連通路１３ａ、連通室１３
ｂ。

及び連通孔１３ｃによシ構成されている。連通室１３ｂ
には台座１４が形成されておシ、この台座１４に所定の
ガス圧でガスが封入されたベローズ１５が装着されてい
る。そしてこのベローズ１５のニードル弁１５ａが連通
孔１３ｃに対応しておシ、このニードル弁１５ａによっ
て連通孔１３ｃが開閉される。主軸２にエンノン等（図
示せず）によらて２回転運動を与えると、主軸２に嵌合
しているロータ４に回転運動が伝達され、さらにこの回
転運動が斜板部５Ｖ？−取シ付けられている揺動板６に
伝達される。ところが揺動板６の一端部はガイド棒１０
に対して摺動するから、ロータ４の回転方向に対する揺
動板６の運動は阻止される。

よってロータ４によって揺動板６に伝達された回転運動
は揺動運動に変換される。

揺動板６が揺動すると、揺動板６に連結しているピスト
ンロッド７を介してピストン９が往復運動を行う。その
結果、吸入ポー）１１ａから吸入された冷媒ガスは吸入
室１１を通シ、シリンダ８で圧縮されて、吐出室１２に
吐出される。そしてこの高圧圧縮ガスは吐出ポート１２
ａから冷媒回路（図示せず）に送り出される。

ここで、斜板つ１頃斜角のｉ’ｉｉ　Ｈについて第２図
も参照して説明すると、圧縮工程Ｖこおいて、ふピスト
ン９に加わる力゛スカをＦｐｉとすると、全ピストン９
（・て加わる総ガス力はΣＦ、１となシ、このΣＦｐ１
は図示のよう左位置ど向きをもって作用する。このΣＦ
ｐ１により、ヒンジ機構４１を構成するピン部材４１ａ
と長孔４１ｂとの接触部（作用点Ｐ）には抗力ＦＬが先
する。ここで、抗力（ＦＬ　）の方「川と主軸２の軸心
（Ｘ軸とする）との−２す角をβ。

クランク室３と吸入室１１との圧力差による力。

９０ちピストン９の背面に加わる力（合力）ＦＰ（、：
クランク室圧力をＰ。、ピストンがガス力を受ける面積
をＳ、ピストン数をｎとすると＋　Ｆｃ　””　Ｐｃ’
Ｓ−ｎである。なお第２図ではピストンを１つだけ示し
たが、実際には主軸２に平行に、しかも主軸２を取囲む
ように揺動板に略等ピッチで配列されている。）、抗力
（ＦＬ）の主軸２の軸心（Ｘ軸）と直交する方向（Ｙ軸
とする）の分力をＦＲ（ＦＲ−ＦＬｓｉｎβ）、主軸２
と球面ブ、シー２１との摩擦係数をμとすると６図中に
示すＸ軸方向に関して次の第（１）式に示す関係が近似
的に成り立つ。

ΣＦ、１＝ＦＬｃｏｓβＦｌｔ　ＦＲ＋　Ｆ’、　　　
　　　＋＋＋・・＋　（１）ただし９分力（Ｆｌ）の項
の（＋）の符号は（−）が容量減少時、（＋）が容量増
加時の摩擦力の向きを示す。

ところで、ヒンジ機構４】の力の作用点（Ｐ）と総ガス
力（ΣＦ、ｉ）との距離をＬｆ４作用点（Ｐ）と分力（
ＦＲ）との距離をり１作用点（Ｐ）と主軸心との距離を
し、主軸の直径をＤＳとすると、第（１）式を用いて２
作用点（Ｐ）に対するモーメントに関して第（２）式に
示す関係が近似的に成り立つ。

ＤＳ （ΣＦｐ　Ｈ）　Ｘ　Ｔ−ｆ＋　Ｆ　ＲＸ　ｈ　＝乎μ
ＦＲ×（Ｌ＋〒十Ｆ、×Ｌ　・・・（２）斜板の傾斜角
度は第（２）式に示すようにヒンジ機構４１の作用点（
Ｐ）、即ち斜板まわりのモーメントのつり合いによって
制御される。第（２）式から明らかなように斜板の傾斜
角制御ばＦ、を変化させることによって行うことが最も
容易であり、一般に吸入圧力を検知して、これが−走化
されるようにクランク室圧力を調節してＦ、を変化させ
ている。

ところがクランク室圧力を変化させた場合ぺ）ｊ■述の
ように種々の問題点が生ずる。

次に本発明による容量可変型圧縮機の容量制御′・η１
について第１図、第３図及び第・１図全参照してよ明す
る。

ベローズ１５が配設されている連通室ｘ３ｂｈ連通路１
３ａによってクランク室３と連結されているから、クラ
ンク室３の圧力（Ｐ、）が７リンダ９からのブローパイ
がスによりベローズ１５の士士人圧よりも高いとベロー
ズ１５が縮んで連通往１：３ｃがニードル弁１５ａによ
って開かれ、クランク室３内のガスは吸入室へ逃げ、ク
ランク室３の圧力は低下する。クランク室３の圧力（ｐ
ｃ）がベローズ１５の封入圧よりも低くなると、ベロー
ズ１５が伸張して、ニードル弁１５ａによっテ連’＋Ｑ
　孔］　３　ｃが閉じられ、シリンダ８がらのブロー・
ぐイガス：−よってクランク室３の圧力はｌ　Ｊｌ−す
る１、このようにして、クランク室３の圧力は極めてわ
ずかの変動におさえられている。即ちクランク室、３の
圧力は略一定に制御されている（第３図において、Ｐは
設定中心値）。斜板５の斜傾角はクランク室と吸入室と
の圧力差によって変化し１部ち第（２）式に示すΣＦｐ
１を変化させ、これによって斜板まわりのモーメントを
変化させて、斜板の傾斜角をコントロールしている。

この圧縮機を冷房機に用いた場合、第４図−（１）に示
すように、冷房機の運転を開始してから所定の時間（１
ｏ）経過までは熱負荷（室内温度）の低下につれて、冷
媒の吸入圧力（ｐｓ）降下が続く。所定の時間（１，）
経過後、即ち吸入室圧力（Ｐｓ）が図中に示すａ点とな
ると、第（２）式が成り立つように容量制御が行われる
。即ち、斜板の傾斜角が変化して。

圧縮容量が減少する。圧縮容量の低減があるところまで
進んで吸入圧力がｂ点まモ上昇すると斜板の傾斜角の減
少はとまり、減少した圧、縮容量で運転が継続する。こ
の変化において、第４図−（１）に示すようにａ点から
ｂ点、０点からｄ点へと段階的な（不連続な）変化とな
るのは第（１）式べ２）式に含まれる摩擦力の項による
。第４図−（１）のｂ点から０点にかけて吸入圧はこれ
以前よりもゆるやかに下降（低減）し、０点において再
度斜板角がある角度だけ変化して圧縮容量が減少する。

この圧縮容量の低減によって吸入圧が上昇する（ｄ点）
。

以後、上述のようにして容量制御動作を行い、室温を設
定温度に保つ。

通常運転（容量制御運転）となると、吸入圧力は負荷（
熱負荷）変動に対して第４図−（２）に示すような範囲
内に制御される。即ち、運転中に負荷が減少（室温低下
等）してくると、第４図−（２）に一点鎖線で示すよう
に吸入圧力が変化する。この変化は第４図−（１）に示
すゾルダウン時の特性と同様である。一方、運転中に負
荷が増加（室温上昇等）してくると、第４図−（２）に
破線で示すように吸入圧力が変化する。このように、容
量増加方向の変化（破線）と容量減少方向の変化（一点
鎖線）とは動作点にずれ（Ｐｄ１ｆｆ　）を持つことに
なる。

この理由は、容量変化時に必要なりランク室圧力と吸入
圧力との差が第４図−（３）に示すように容量減少と容
量増加とでは異なる特性となるためである。即ち容量減
少時及び容量増加時の各動作点はヒステリシスをもって
いることによる。このヒステリジスは摩擦力によって生
じ、前述の角度βやヒン・ゾ機構の位置、あるいは摩擦
係数μによって決定され、前述の第（１）式及び第（２
）式によって導びかれる。この動作点のずれ（Ｐｄ１ｆ
ｆ　）は温調節においてディファレンシャルを生ずる。

即ち、このＰｄ１ｆｆの範囲内で温度が変動するが、前
述のように・ぐラメータ（β、　ｌｔ、ヒンノ機構の位
置）を適正に設計することにより、実質的に問題のない
ｚ化幅におさえられる。３ 四下余白 上述の実施例ではクランク室内圧力（ｐｃ）を一定に保
ち、吸入圧力（Ｐ、）を変動させているから。

即ち冷媒の蒸発温度を変動させているから、容量制御点
（第３図のａ点）を低く設定しても、蒸発器に着霜が生
じない。即ち、容量制御点を低く設定できるから、プル
ダウン特性を良好洗することができる。

なお、吸入圧力の変化は温度変化としては大きいもので
はなく、冷却能力に問題はない。また、容量制御点の設
定、即ち斜板の傾斜角の変化時点は前述の第（２）式で
示したモーメントつり合いの方程式に示されるパラメー
タに関し、設計的に数値設定することにより、任意に設
定でき乙。

次に第５図を参照して１本発明による第２の実施例につ
いて説明する。なお、第５図の圧縮機自体の構造は第１
図と同様であるので省略し、制御手段のみを示す。

連通室１３ａには電磁弁１６が配設されており。

電磁弁１６の弁部１６ｂが連通孔１３ｃｉ開閉するよう
になっている。連通路１３ａ（クランク窒３）の圧力を
感知すべく、圧縮機ノ・ウノング１には圧力センサ１７
が取り付けられている。圧力センサゴ７は比較器１８に
接続され、この比較器１８ハリレーコントロー　ラ１９
に連結されている。リレーコントローラ１９はコントロ
ールリレー２０（７）　ＩＪ　ｌ／−コイル２０　ａに
接続され、そのリレー接点２０ｂは電磁弁１６のソレノ
イドコイル１６ａに接続されている。

今、クランク室３内の圧力が設定値よりも高いと、比較
器１８に入力されている設定基準電圧（クランク室３の
設定圧力に対応）と圧力センサ１７かもの電圧出力が比
較されて、その結果、比較器１８から・・イレベル（正
電圧）が出力される。

この正電圧はリレーコントローラ１９で電源電圧よりも
高くされる。従って電流はツェナダイオード２０ｃを通
って流れるから、リレー接点２０ｂは閉じられる。よっ
てソレノイドコイル１６ａに通電が行われるから、電磁
弁１６は開となって連通孔が開かれる。その結果、クラ
ンク室３内のブローパイがスはパイ）？ス路１３を通っ
て吸入室１１へ逃げる。

一方、クランク室３内の圧力が設定値よりも低いと、比
較器１８からロウレベル（ゼロ、または負電圧）が出力
される。従ってこの場合はＩＪ　Ｌ、−、−、、、−コ
イル２０ａを通って電流が流れるから　ＩＪ　Ｌ／−接
点２０ｂは開かれる。二ってソレノイドコイル１６ａへ
の通電が断たれ、電磁弁１６は閉となって連通孔１３ｃ
が閉じられる。その結果、クランク室３内の圧力はブロ
ーパイがス器てよって」１昇する。このようにしてクラ
ンク室３内圧力は略一定知保たれる。

上述のようにクランク室内圧力を略一定（、〆こ１ｉｉ
ｉ制御することによって、即ち吸入圧力を変動させイ）
ことによって、容量制御を開始する制御点の吸入圧（即
ち冷媒蒸発温度）を低くすることができるから、従来の
圧縮機に比べてプルダウン特性がよくなるという効果が
ある。またクランク室圧力は略一定であるのでクランク
室からオイルが流出し：′こくくなる。− 隆下余日 （発明の効果） 以上説明したように本発明による容量可変型圧縮機では
クランク室圧力を略一定とするように制御しているから
、即ち、吸入圧力を変動させているから、容量制御を開
始する制御点の吸入圧を低く設定することができ従って
プルダウン特性が良好である。またクランク室圧力の略
−走化によってクランク室からオイルが流出しにくくな
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の一実施例を示
す図、第２図は斜板まわりのモーメントを説明するため
の図、第３図はクランク室圧力の制御を説明するための
流れ図、第４図−（１）はゾルダウン時のクランク室圧
力と吸入圧力とを時間の経過で示す図、第・１図−（２
）は容量制御動作時のクランク室圧力と吸入室圧力とを
時間の経過で示す図、第４図−（３）はクランク室圧力
と吸入室圧力との差と圧縮容量との関係を示す図、第５
図は本発明による容量可変型圧縮機の他の実施例を示す
図である。 ■・・・圧縮機ハウゾング、２・・・主軸、：３・・・
クランク室、４・・・ロータ、５・・斜板、６・・・揺
動板、７・・・ピストンロッド、８・・ンリンダ、９・
・ビスｌ＝ン。 １０・・・ガイド棒、１１・・・吸入室、Ｊ２・・・吐
出室８１３・・・バイノクス路、１・１・・台座、１５
・・・ベローズ。 １６・・・電磁弁、１７・・・圧力センサ、１８・・・
比較器。 １９・・・リレーコントローラ、２０・・・コントロー
ルリレー 昭和ｌ７年２月４日

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、クランク室に配設され、主軸に対する傾斜角が変化
   し、該主軸の回転によって回転する斜板と、該斜板傾斜
   面に配設され、前記主軸の回転に応じて揺動する揺動板
   と、該揺動板に連結され、該揺動板の揺動によってシリ
   ンダ内で往復動する複数のピストンとを備え、吸入室か
   ら前記シリンダに吸入された流体を圧縮して吐出する圧
   縮機において、前記吸入室と前記クランク室とを連通す
   るバイパス路が設けられ、該バイパス路を開閉制御する
   制御手段と、前記クランク室圧力を検知する検知手段と
   を有し、前記検知手段によって検知されたクランク室圧
   力と予め定められた設定圧力とを比べ、前記クランク室
   圧力が前記予め定められた設定圧力となるように前記制
   御手段は前記バイパス路を開閉制御するようにしたこと
   を特徴とする容量可変型圧縮機。