JPH0216374A - 可変容量型斜板式圧縮機 - 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］ 本発明は両頭ピストンを備えた可変容量型斜板式圧縮機
に関するものである。

［従来の技術］ 特開昭５８−１６２７８２号公報に開示されている両頭
ピストン式圧縮機では斜板が回転軸と一体的に回転可能
かつ前後に揺動可能に支持されており、この斜板の頭角
が冷房負荷を反映する吸入圧情報に基づいて制御される
ようになっている。

しかしながら、斜板の揺動中心が回転軸上の固定位置に
設定されているため、両頭ピストンの圧縮行程上死点が
前後側圧縮室のいずれにおいても斜板傾角に応じて変動
し、斜板頭角が零個に近い小容量側の圧縮作用領域では
実質的な圧縮及び吐出を行なうことができない。

本願出願人はこの欠点を改良した圧縮機を特願昭６２−
２９８６３０号で出願している。この圧縮機における斜
板の揺動中心は両頭ピストンを収容するシリンダブロッ
クのシリンダボアと対応する回転軸の半径方向位置に設
定されており、これにより両頭ピストンの一例のシリン
ダボアにおける圧縮行程上死点が定位置に規定され、斜
板頭角が零個に近い小容量側の圧縮作用領域でも実質的
な圧縮及び吐出が行われる。

斜板傾角は吐出圧領域又は吸入圧領域に切換接続される
制御圧室の容積を変える摺動制御体及び斜板を介して前
後側シリンダボア内の圧力による斜板揺動力と制御圧室
内の圧力との対抗により制御されるようになっており、
摺動制御体は回転軸上に摺動可能に支持されている。こ
の圧力対抗により揺動する斜板が回転軸に付与する作用
力は斜板例のガイドピンを介して回転軸側のガイド孔に
受は止められ、ガイドピンとガイド孔とのガイド関係に
より斜板仰角が制御されるようになっている。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、特願昭６２−２９８６３０号に開示され
るガイド孔では最大容量側での制御圧力の単調増大をも
たらすことができず、この領域では補正ばねを用いて制
御圧力の補正を行なう必要があり、回転軸と摺動制御体
との間に補正ばねを介在する構成が機構の複雑化を招く
。又、吐出圧と吸入圧との比、即ち圧縮比が高い場合に
は補正ばねのばね力を大きくして制御圧力を引き上げ補
正しなければならず、圧縮比が低い場合には補正を必要
とされる斜板仰角範囲を前記補正ばねの作用範囲内に全
て包含することができない。しかも、補正ばねのばね力
を過大にすると低圧縮比の場合の制御圧力がこの低圧縮
比の場合の吐出圧を越えてしまい、制御不能となる。

本発明は、両頭ピストンを収容する一方のシリンダボア
における圧縮行程上死点を定位置とする可変容量型圧縮
機の容量可変制御性を向上することを目的とするもので
ある。

［課題を解決するための手段］ そのために本発明では、冷媒ガス圧縮により生じる斜板
揺動力と制御圧室内の圧力とを斜板及び摺動制御体を介
して対抗させ、この対抗により揺動される斜板側にはガ
イドピンを取り付けると共に、回転軸側には前記ガイド
ピンとガイド関係を持つガイド孔を設け、回転軸の軸線
方向への前記ガイドピンの変位位置を変数とするガイド
孔のガイド曲線として斜板傾角増大方向へのガイドピン
の変位に対して単調増大かつ途中で負から正へ変わる変
曲点を持ち、かつある圧縮比において吐出容量の変動に
対して線型的な制御圧変移をもたらす曲線とした。

［作用］ 回転軸に対する斜板の作用力は斜板側のガイドピンを介
して回転軸側のガイド孔に受は止められ、斜板傾角はガ
イド孔とガイドピンとのガイド関係で制御される。ガイ
ドピンはガイド曲線に沿って変位するが、斜板頭角増大
方向へのガイドピンの変位に対して単調増大かつ途中で
負から正へ変わる変曲点を持ち、かつある圧縮比におい
て吐出容量の変動に対して線型的な制御圧変移をもたら
す曲線をガイド曲線として採用することにより、摺動制
御体の可動範囲内で制御圧力は吸入圧と吐出圧との間に
抑えられ、しかも斜板傾角増大方向へのガイドピンの変
位に対して単調に増大する。

［実施例］ 以下、本発明を具体化した一実施例を図面に基づいて説
明する。

シリンダブロック１の前後両端面にはフロントハウジン
グ２及びリヤハウジング３が接合固定されており、フロ
ントハウジング２及びシリンダブロック１には回転軸４
がフロント軸部４ａを介して回転可能に支持されている
。フロント軸部４ａの内端側にはリヤ軸部４ｂがベアリ
ング受は仮８及び連結体５，６を介して連結固定されて
いると共に、連結体５．６にはガイド孔５ａ、６ａが形
成されており、ベアリング受は板８とシリンダブロック
１の内端面との間にはスラストベアリング２７が介在さ
れている。

リヤ軸部４ｂにはガイドブツシュ７がスライド可能に嵌
合されており、ガイドブツシュ７の基端部の左右には軸
ビン７ａ（一方のみ図示）が突設されていると共に、軸
ピン７ａには斜板９が回動可能に支持されている。斜板
９の前面にはブリッジ９ａが形成されていると共に、そ
の中間部にはガイドピン９ｂが両側方へ突出するように
嵌着されており、ガイドピン９ｂの両端部には回転子９
ｃが取付けられている。ブリッジ９ａは両連結体５．６
間に挟入されていると共に、両回転子９Ｃが連結体５，
６のガイド孔５ａ、６ａに嵌入されており、これにより
斜板９が斜板室１ａ内で回転軸４と共に回転する。

回転軸４、斜板９及びガイドブツシュ７は、ガイドピン
９ｂとガイド孔５ａ、６ａとのガイド関係及び前後にス
ライド可能なガイドブツシュ７に対する斜板９の回動可
能関係をもって互いに連結しており、これにより斜板９
がガイドブツシュ７のスライドに伴って揺動可能であり
、この揺動中心Ｃが斜板９の周縁側に設定されている。

斜板９の回転軌跡上にて対応形成されたフロント側シリ
ンダボア１ｂ及びリヤ側シリンダボアＩＣ内には両頭ピ
ストン１０が収容されていると共に、これら複数の両頭
ピストン１０と斜板９とはシュー１１．１２を介して係
合しており、両頭ピストン１０が斜板９の回転に伴って
前後に往復動する。

シリンダブロック１と前後側ハウジング２，３との間に
は区画プレート１３．１４及び弁形成プレー）１５．１
６が介在されており、前後側ハウジング２，３内には吸
入室１７．１８及び吐出室１９．２０が区画形成されて
いる。外部冷媒ガス回路を構成する吸入管路２１内の冷
媒ガスは両頭ピストン１０の往復動に伴って入口２２か
ら斜板室１ａへ入り、フロント側吸入通路１ｄ及びリヤ
側吸入通路１ｅ、フロント側吸入室１７及びリヤ側吸入
室１８、吸入弁１５ａ、１６ａにより開閉される吸入ボ
ート１３ａ、１４ａを経てフロント側圧縮室Ｐｆ及びリ
ヤ側圧縮室Ｐｒへ吸入されて圧縮作用を受ける。そして
、両圧縮室Ｐｆ、　　Ｐｒから吐出弁２８．２９により
開閉される吐出ポー）１３ｂ、１４ｂを経て両畦出室１
９．２０へ吐出された冷媒ガスは吐出通路１ｆへ流出す
ると共に、吐出通路１ｆを経て出口２３から排出される
。

斜板９の揺動中心Ｃは斜板９の周縁側に設定されている
と共に、リヤ側シリンダボアＩＣ寄りに設定されており
、これによりフロント側圧縮室Ｐｆにおける両頭ピスト
ンｌＯの圧縮行程上死点は斜板９の仰角に応じて変動す
るが、リヤ側圧縮室Ｐｒにおける両頭ピストン１０の圧
縮行程上死点が第１，４図に示す定位置に規定される。

従って、フロント側圧縮室Ｐｆでは斜板傾角が小さい場
合には実質的な吸入及び吐出を伴わない圧縮及び膨張が
行われるだけであるが、圧縮行程上死点一定のリヤ側圧
縮室Ｐｒでは斜板９の傾角に関わりなく吸入及び吐出を
伴う実質的な圧縮が行われる。

リヤ側吸入室１８内にはスプール形状の摺動制御体２４
が前後方向へスライド可能に嵌入されており、そのフラ
ンジ部２４ａによりリヤ側吸入室１８の一部が制御圧室
１８ａに区画形成されていると共に、筒部２４ｂがスラ
ストベアリング２５及びラジアルベアリング２６を介し
てガイドブツシュ７に相対回転可能に支持されている。

これにより制御王室１８ａ内の圧力が摺動制御体２４、
ガイドブツシュ７及び斜板９を介してフロント側圧縮室
Ｐｆ内の圧力及びリヤ側圧縮室Ｐｒ内の圧力により生じ
る斜板揺動力に対抗する。

制御圧室１８ａ、吐出圧領域のリヤ側吐出室２０、吸入
圧領域の斜板室１ａ及び吸入管路２１は図示しない容量
制御弁機構に接続されており、摺動制御体２４の前後の
変位が吸入管路２１内の吸入圧の変動により制御される
ようになっている。

即ち、吸入管路２１内の吸入圧に基づ（容量制御弁機構
内の弁体の開閉により制御圧室１８ａが吐出圧相当の高
圧又は吸入圧相当の低圧に切換制御され、斜板９が第１
図に示す傾角最大位置と第４図に示す仰角最小位置とに
揺動切換配置される。

この揺動は回転軸４側のガイド孔５ａ、６ａと斜板９例
の回転子９Ｃとの保合を介して案内され、この案内作用
をもたらすガイド孔５ａ、５ａは回転軸４の軸線βに対
して斜交している。ガイドピン９ｂの変位曲線、即ちガ
イド孔５ａ、５ａのガイド曲線Ｓは第３図に示すように
ガイドピン９ｂの変位位置Ｘを変数として変位位置ＸＱ
に変曲点ＳＱを持ち、０≦ｘ＜ｘ（１はガイド曲線Ｓの
接線の傾きαが変数Ｘの増大につれて減少する負の単調
増大区間、ｘＯ＜ｘ≦ｘ１は傾きαが変数Ｘの増大につ
れて増大する正の単調増大区間となる。

ガイドピン９ｂの変位位置ｘｔは第３図に実線で示す軸
ピン７ａの位置、即ち斜板傾角βが最大の場合に対応し
、吐出容量が最大となる。ガイドピン９ｂの変位位置Ｘ
＝Ｏは右側の鎖線で示す軸ビン７ａの位置、即ち斜板傾
角βが最小の場合に対応し、吐出容量が最小となる。

第６図に示すグラフの横軸２は摺動制御体２４の変位位
置を表し、縦軸Ｐは制御圧室１８ａ内の制御圧を表す。

第５図に示すグラフの横軸Ｖは吐出容量を表し、Ｖ　ｍ
ａｘは最大吐出容量、Ｖｍｉｎは最小吐出容量を表す。

直線りはガイド曲線Ｓを導くための基礎となる直線であ
り、最小吐出容量Ｖ　ｍｉｎに対応する最小制御圧Ｐｍ
１ｎは吸入圧Ｐｓ以上、最大吐出容量Ｖｍａｘに対応す
る最大制御圧Ｐ　ｍａｘは吐出圧Ｐｄ以下に設定されて
いる。

制御圧Ｐは次式（１）で表される。

Ｐ　＝　　ＣＭ−ｓｉｎ　　ｃｔ／　Ｌ−ΣＦｊ　〕　
／Ａ＋Ｐ３・　・　・　（１） 但し、Ｆｊ　は各圧縮室Ｐｆ、Ｐｒにおける冷媒ガス圧
、Ｍは各圧縮室Ｐｆ、Ｐｒにおける冷媒ガス圧Ｆｊ　に
より生じるモーメント、Ｌは第３図に示す距離、Ａは各
圧縮室Ｐｆ、Ｐｒにおける受圧面積を表す。

吐出容量■は摺動制御’ＩＩ１体２４の変位２と１対１
に対応し、次式（２）で表される。

Ｖ−Ａ　　・　２　　ｚ　　＋Ｖｍｉｎ・　・　・　（
２） 即ち、吐出容１ｖの関数である制御圧Ｐは摺動制御体２
４の変位２と１対１に対応し、制御圧Ｐを吐出容量■で
微分すれば次式（３）で表される。

ｄＰ／ｄＶ＝ｄＰ／ｄｚ　　・　ｄｚ／ｄＶ−ｄＰ／ｄ
ｚ　　・　１／２Ａ ＝（Ｐｍａｘ−Ｐｍｉｎ）／（Ｖｍａｘ−Ｖｍｉｎ）・
　・　・　（３） 又、ガイド曲線Ｓ　（ｘ）と変位２とは次式（４）％式
％ 但し、Ｌｏはガイドピン９ｂと軸ピン７ａとの距離（一
定）、Ｌｌは摺動制御体２４の変位ｚ＝０のときの軸ピ
ン７ａとガイドピン９ｂとの回転軸線！上における距離
である。

式（４）を変位Ｘで微分すれば次式（５）となる。

２（ｘ＋Ｌ＋　−ｚ）（１−ｄｚ／ｄｘ　）＋２３−ｄ
Ｓ／ｄｘ−２（ｘ＋Ｌ１−ｚ）（１−ｄｚ／ｄｘ　）＋
２　Ｓα−０・　・　・　（５） さらに、第３図に示す距離りはガイド曲線５（Ｘ）によ
り定まる直線Ｄｌ、Ｄ２によって特定され、変位２及び
傾きαの関数となるガイド曲線Ｓで特定される距離りは
変位２及び傾きαの関数である。なお、直線Ｄ１はガイ
ド溝５ａ、６ａからのガイドピン９ｂに対する反力の方
向線を表わし、この反力は第３図の矢印Ｐ方向である。

従って、ガイド曲線Ｓは、制御圧Ｐを表す式（１）、変
位２で微分した制御圧Ｐの傾きを表す式（３）、変位２
と変位Ｘとの関係を表す式（４）、及び変位２と変位Ｘ
と傾きαとの関係を表す式（５）から求められ、基礎直
線りを設定することによりガイド曲線Ｓが前記のような
変曲点Ｓｏを持つ単調増大曲線として設定される。

このように設定されたガイド曲線Ｓは第６図に示す制御
圧曲線Ｃ１をもたらす。曲線Ｃ，は最小制御圧Ｐ　ｍｉ
ｎと最大制御圧Ｐｍａｘとの間で単調増太し、第３図の
変曲点位置ｘｏ付近に対応する変位位Ｗｚｏに変曲点Ｃ
Ｑを持つ。即ち、回転軸と摺動制御体との間に補正ばね
を介在して制御圧補正を行なう場合の機構の複雑化を回
避しつつ摺動制御体２４の変位位置ｚ＝０から最大変位
位置ｚ　ｍａｘにわたる全ての領域で斜板９の円滑な傾
動動作を得ることができる。しかも、補正ばねのない構
成は回転軸４の後端部、即ちリヤ軸部４ｂの長さの増大
化を可能とし、これによりラジアルベアリング２６の長
さ増大化が可能となってラジアルベアリング２６の耐久
性が高まる。

本発明は勿論前記実施例にのみ限定されるものではなく
、例えば摺動制御体２４の変位２の増大に対して単調増
大する制御圧曲線を得るには基礎直線りに近い円弧曲線
、楕円弧曲線等の滑らかな曲線の採用も可能であり、前
記実施例と略同様のガイド曲線が得られる。

［発明の効果］ 以上詳述したように本発明は、回転軸の軸線方向へのガ
イドピンの変位位置を変数とするガイド孔のガイド曲線
として斜板頭角増大方向へのガイドピンの変位に対して
単調増大かつ途中で負から正へ変わる変曲点を持ち、か
つある圧縮比において吐出容量の変動に対して線型的な
制御圧変移をもたらす曲線としたので、機構の複雑化を
もたらすことなく斜板の最小傾角から最大傾角にわたる
全領域での容量可変制御性を向上し得るという優れた効
果を奏する。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明を具体化した一実施例を示し、第１図は圧
縮機の側断面図、第２図は第１図のＡ−Ａ線断面図、第
３図はガイド曲線を説明するためのグラフ、第４図は斜
板仰角最小状態を示す側断面図、第５図は吐出容量と制
御圧との関係を示すグラフ、第６図は摺動制御体の変位
と制御圧との関係を示すグラフである。 シリンダブロック１、回転軸４、ガイド孔５ａ。 ６ａｓ斜板９、ガイドピン９ｂ、回転子９Ｃ１制御圧室
１８ａ、摺動制御体２４、ガイド曲線Ｓ、変曲点Ｓｏ。 Ｐ（制御圧） Ｐ（制御圧）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １．両頭ピストンを往復動可能に収容するシリンダブロ
   ツク内に回転軸を回転可能に収容支持すると共に、この
   回転軸には両頭ピストンを往復駆動する斜板を相対回転
   不能かつその周縁側を中心として前後に揺動可能に支持
   し、この揺動中心位置をリヤ側シリンダボア寄りに設定
   すると共に、回転軸の回転に伴う揺動中心の回転領域上
   に前記両頭ピストンの往復動領域を設定し、リヤ側シリ
   ンダボアにおける圧縮行程上死点を定位置とした斜板式
   圧縮機において、吐出圧相当又は吸入圧相当の圧力に切
   換えられる容量制御用の制御圧室の容積を変える摺動制
   御体を前記回転軸に摺動可能に支持し、冷媒ガス圧縮に
   より生じる斜板揺動力と制御圧室内の圧力とを斜板及び
   摺動制御体を介して対抗させ、この対抗により揺動され
   る斜板側にはガイドピンを取り付けると共に、回転軸側
   には前記ガイドピンとガイド関係を持つガイド孔を設け
   、回転軸の軸線方向への前記ガイドピンの変位位置を変
   数とするガイド孔のガイド曲線として斜板傾角増大方向
   へのガイドピンの変位に対して単調増大かつ途中で負か
   ら正へ変わる変曲点を持ち、かつある圧縮比において吐
   出容量の変動に対して線型的な制御圧変移をもたらす曲
   線とした可変容量型斜板式圧縮機。