(57)【要約】【課題】斜板式圧縮機において、制御弁による制御に関して斜板角度の可変開始必要差圧を低減することにより制御応答性の向上をはかるとともに、低容量域においては微小な容量変更を容易にかつ精度良く行うことができるようにして制御性の向上をはかる。【解決手段】複数のシリンダボアが放射状に配置され、各シリンダボア内にそれぞれピストンが往復動自在に挿入され、各ピストンは、圧縮機駆動軸の回転運動をピストンの往復動に変換するための斜板へと係合されており、吐出室とクランク室間にクランク室圧力を調整可能な制御弁が設けられており、複数のシリンダボア間を連通可能な通路が設けられているとともに、その通路における連通／非連通を制御する手段（とくに、ピストンバルブ１８）が設けられていることを特徴とする斜板式圧縮機。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリンダブロックに複数のシリンダボアが放射状に配置され、各シリンダボア内にそれぞれピストンが往復動自在に挿入され、各ピストンは、圧縮機駆動軸の回転運動をピストンの往復動に変換するための斜板へと係合されており、吐出室とクランク室間にクランク室圧力を調整可能な制御弁が設けられた斜板式圧縮機であって、前記複数のシリンダボア間を連通可能な通路が設けられているとともに、その通路における連通／非連通を制御する手段が設けられていることを特徴とする斜板式圧縮機。
【請求項２】
前記斜板が、圧縮機駆動軸に対する角度が可変可能な斜板からなり、前記シリンダブロックの圧縮機径方向中心部にピストンバルブシリンダが形成されているとともに、該ピストンバルブシリンダ内に圧縮機軸方向に移動可能にピストンバルブが設けられており、該ピストンバルブは付勢手段によりクランク室側に向けて付勢されており、全シリンダボア中の幾つかのシリンダボアに対して前記ピストンバルブシリンダとの間に連通路が設けられ、ピストンバルブの外周面にはピストンバルブ溝が設けられてピストンバルブの移動によりピストンバルブ溝と前記連通路が連通した場合に前記幾つかのシリンダボア同士間が連通されるように構成されることにより、前記シリンダボア間を連通可能な通路と前記その通路における連通／非連通を制御する手段が構成されていることを特徴とする、請求項１に記載の斜板式圧縮機。
【請求項３】
前記斜板が、圧縮機駆動軸に対する角度が固定された斜板からなり、前記シリンダブロックの圧縮機径方向中心部にピストンバルブシリンダが形成されているとともに、該ピストンバルブシリンダ内に圧縮機軸方向に移動可能にピストンバルブが設けられており、該ピストンバルブは付勢手段によりクランク室側に向けて付勢されており、全シリンダボア中の幾つかのシリンダボアに対して前記ピストンバルブシリンダとの間に連通路が設けられ、ピストンバルブの外周面にはピストンバルブ溝が設けられてピストンバルブの移動によりピストンバルブ溝と前記連通路が連通した場合に前記幾つかのシリンダボア同士間が連通されるように構成されることにより、前記シリンダボア間を連通可能な通路と前記その通路における連通／非連通を制御する手段が構成されていることを特徴とする、請求項１に記載の斜板式圧縮機。
【請求項４】
前記ピストンバルブが、クランク室側から導入されるクランク室圧力と吸入室側から導入される吸入圧力との差圧により移動されることを特徴とする、請求項２または３に記載の斜板式圧縮機。
【請求項５】
前記ピストンバルブが、専用のアクチュエータにより移動されることを特徴とする、請求項２または３に記載の斜板式圧縮機。
【請求項６】
前記ピストンバルブにはピストンリングが装着されていることを特徴とする、請求項２〜５のいずれかに記載の斜板式圧縮機。
【請求項７】
前記ピストンバルブには樹脂系コーティングが施されていることを特徴とする、請求項２〜６のいずれかに記載の斜板式圧縮機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両用空調装置等に好適な斜板式圧縮機に関し、とくに、低容量域でも高い応答性をもって精度よく容量を可変制御可能な斜板式圧縮機に関する。なお、本発明における斜板式圧縮機とは、揺動板を有する、いわゆる揺動板式圧縮機まで含む圧縮機の概念である。
【背景技術】
【０００２】
車両用空調装置等に使用される斜板式可変容量圧縮機の場合、吐出室とクランク室間に配置された制御弁にて、吐出室圧力に対して差圧を持たせることでクランク室圧力を調整し、それによって斜板角度（ピストンストローク）を変化させることで容量を可変させる機構が設けられている（例えば、特許文献１）。このような斜板式可変容量圧縮機の一例を図９に示す。
【０００３】
図９に例示した、冷凍回路１０１に接続される斜板式可変容量圧縮機１００においては、シリンダブロック１０２内に複数のシリンダボア１０３が放射状に配置され、各シリンダボア１０３内にそれぞれピストン１０４が往復動自在に挿入され、各ピストン１０４は、圧縮機駆動軸１０５の回転運動をピストン１０４の往復動に変換するための斜板１０６へとシュー１０７を介して係合されており、斜板１０６は、駆動軸１０５に固定されたロータ１０８、ヒンジ機構１０９を介して駆動軸１０５とともに回転されるようになっている。シリンダヘッド１１０内には吐出室１１１、吸入室１１２が形成されており、吐出室１１１とクランク室１１３間にはクランク室圧力を調整可能な制御弁１１４が設けられている。駆動軸１０５の一端には、軸方向調整ネジ１１５が配設されており、それに隣接させて、Ｏリング１１６でシールされた、オリフィス機能を備えたフィルタとしてのオリフィスフィルタ１１７が設けられており、この部分から通路１１８を介して吸入室１１２へと連通された構造となっている。
【特許文献１】特開２００２−５０２２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところが、上記のような従来の斜板式可変容量圧縮機には、一般的に以下のような問題が残されている。
まず、低容量域では、斜板角度（ピストンストローク）が不安定になりやすく、ハンチング傾向にある。とくに低容量の場合には、わずかな斜板角度変化でも容量に対する変化率が大きくなるので、制御が行いにくい。
【０００５】
また、上記制御弁による制御においては、制御が開始する可変開始必要差圧は冷媒特性（比熱比）や圧縮機サイズによりほぼ決まってしまうので、可変開始必要差圧の大幅な調整は難しい。そして、最大容量運転（制御弁における差圧ゼロ）から斜板角度を小さくする方向に制御を開始する場合には、上記制御弁による制御により可変必要差圧に到達するまでは制御開始の遅れが生じ、その分制御性の悪化につながる。
【０００６】
そこで本発明の課題は、斜板式圧縮機において、制御弁による制御に関して斜板角度の可変開始必要差圧を低減することにより制御応答性の向上をはかるとともに、低容量域においては微小な容量変更を容易にかつ精度良く行うことができるようにして制御性の向上をはかることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明に係る斜板式圧縮機は、シリンダブロックに複数のシリンダボアが放射状に配置され、各シリンダボア内にそれぞれピストンが往復動自在に挿入され、各ピストンは、圧縮機駆動軸の回転運動をピストンの往復動に変換するための斜板へと係合されており、吐出室とクランク室間にクランク室圧力を調整可能な制御弁が設けられた斜板式圧縮機であって、前記複数のシリンダボア間を連通可能な通路が設けられているとともに、その通路における連通／非連通を制御する手段が設けられていることを特徴とするものからなる。
【０００８】
すなわち、全シリンダボア中の特定のシリンダボア間を連通可能な構成として、連通された特定のシリンダボア内では基本的に圧縮仕事を行わないようにして、残りのシリンダボア内で従来と同様の圧縮仕事を行わせるようにしたものである。この場合、休止中のシリンダボア内を基本的に吸入室圧力とすることにより、そのシリンダボア内圧力とクランク室圧力との差圧により、斜板には斜板角度を小さくする方向に荷重を作用させることになり、それによって、残りのシリンダボアに関する斜板角度変化のための、制御弁による可変開始必要差圧を低減することができる。可変開始必要差圧の低減により、容量制御のための制御応答性の向上をはかることができる。
【０００９】
また、特定のシリンダボアが圧縮仕事に関して休止され、残りのシリンダボアのみに圧縮仕事を行わせることができるので、全シリンダボアに圧縮仕事を行わせる場合に比べ、低容量とされる。この低容量状態では、所定量の容量変更を行う場合、全シリンダボアが圧縮仕事を行う場合に比べて斜板角度をより大きく変化させる必要があるが、このことは、逆に言えば、所定量の容量変更を行うために斜板の角度変化幅を大きくとれることになる。したがって、低容量域で容量変更のために斜板角度（ピストンストローク）を制御する際に、制御が難しい微小角度変更制御は不要になって、比較的大きな角度変更制御を行えばよいことになる。その結果、低容量域においては微小な容量変更を容易にかつ精度良く行うことができるようになり、しかも、その制御状態を安定化させることが可能になる。
【００１０】
この本発明に係る斜板式圧縮機は、上記シリンダボア間の連通／非連通の制御により、基本的に可変容量圧縮機として構成されるが、この構成は、斜板が、圧縮機駆動軸に対して角度可変可能な構成を有する圧縮機、斜板角度が固定された圧縮機のいずれに対しても適用できる。また、冒頭に記載したように、本発明では、斜板式圧縮機とは、揺動板を有する、いわゆる揺動板式圧縮機まで含む圧縮機の概念である。
【００１１】
すなわち、本発明に係る斜板式圧縮機は、例えば、前記斜板が、圧縮機駆動軸に対する角度が可変可能な斜板からなり、前記シリンダブロックの圧縮機径方向中心部にピストンバルブシリンダが形成されているとともに、該ピストンバルブシリンダ内に圧縮機軸方向に移動可能にピストンバルブが設けられており、該ピストンバルブは付勢手段によりクランク室側に向けて付勢されており、全シリンダボア中の幾つかのシリンダボアに対して前記ピストンバルブシリンダとの間に連通路が設けられ、ピストンバルブの外周面にはピストンバルブ溝が設けられてピストンバルブの移動によりピストンバルブ溝と前記連通路が連通した場合に前記幾つかのシリンダボア同士間が連通されるように構成されることにより、前記シリンダボア間を連通可能な通路と前記その通路における連通／非連通を制御する手段が構成されている構造とすることができる。すなわち、角度可変可能な斜板を有する圧縮機に本発明を適用した場合である。
【００１２】
あるいは、本発明に係る斜板式圧縮機は、例えば、前記斜板が、圧縮機駆動軸に対する角度が固定された斜板からなり、前記シリンダブロックの圧縮機径方向中心部にピストンバルブシリンダが形成されているとともに、該ピストンバルブシリンダ内に圧縮機軸方向に移動可能にピストンバルブが設けられており、該ピストンバルブは付勢手段によりクランク室側に向けて付勢されており、全シリンダボア中の幾つかのシリンダボアに対して前記ピストンバルブシリンダとの間に連通路が設けられ、ピストンバルブの外周面にはピストンバルブ溝が設けられてピストンバルブの移動によりピストンバルブ溝と前記連通路が連通した場合に前記幾つかのシリンダボア同士間が連通されるように構成されることにより、前記シリンダボア間を連通可能な通路と前記その通路における連通／非連通を制御する手段が構成されている構造とすることができる。すなわち、角度固定の斜板を有する圧縮機に本発明を適用した場合である。
【００１３】
また、本発明に係る斜板式圧縮機においては、上記ピストンバルブが、クランク室側から導入されるクランク室圧力と吸入室側から導入される吸入圧力との差圧により移動される構造とすることができる。あるいは、専用のアクチュエータ（例えば、電磁アクチュエータなど）を設けることにより、クランク室圧力および吸入圧力とは無関係に、上記ピストンバルブが、専用のアクチュエータにより移動されるように構成することもできる。
【００１４】
とくにクランク室圧力および吸入圧力との差圧によりピストンバルブを移動させる場合には、両側の圧力間で必要なシールを行うために、上記ピストンバルブにピストンリングが装着されていることが好ましい。
【００１５】
また、ピストンバルブの移動を円滑に行わせるために、該ピストンバルブには樹脂系コーティング（とくに、低摺動抵抗を実現可能な樹脂系コーティング）が施されていることが好ましい。
【発明の効果】
【００１６】
本発明に係る斜板式圧縮機によれば、シリンダボア間の連通／非連通を制御可能な構成とすることで、連通された特定のシリンダボア内では基本的に圧縮仕事を行わないようにするとともにそのシリンダボアに関して斜板への作用荷重を斜板角度を小さくする方向の荷重とすることができ、それによって、残りの非連通のシリンダボアに関する斜板角度変化のための、制御弁による可変開始必要差圧を低減することができる。これにより、容量制御運転時のロスが少なくなって性能向上をはかることができるとともに、制御応答性も向上できる。
【００１７】
また、上記連通により特定のシリンダボアの圧縮仕事を休止し、残りのシリンダボアのみに圧縮仕事を行わせることができ、それによって低容量を実現できる。そしてこの低容量状態では、容量変更のための斜板の角度変化幅を大きくとることができ、微小な容量変更でも容易にかつ精度良く行うことができるようになるとともに、その制御をハンチング等を伴うことなく安定して行うことが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下に、本発明の望ましい実施の形態を、図面を参照して説明する。
図１は、本発明の実施例１に係る斜板式圧縮機を示しており、斜板の角度を可変可能な構造を有する圧縮機に本発明を適用した場合を示している。図１において、冷凍回路２に接続される斜板式可変容量圧縮機１においては、シリンダブロック３内に複数のシリンダボア４が放射状に配置され、各シリンダボア４内にそれぞれピストン５が往復動自在に挿入されている。各ピストン５は、圧縮機駆動軸６の回転運動をピストン５の往復動に変換するための斜板７へとシュー８を介して係合されており、斜板７は、駆動軸６に固定されたロータ９、ヒンジ機構１０を介して駆動軸６とともに回転されるようになっている。シリンダヘッド１１内には吐出室１２、吸入室１３が形成されており、吐出室１２とクランク室１４間にはクランク室圧力を調整可能な制御弁１５が設けられている。吸入室１３とシリンダボア４との間には、リード弁からなる吸入弁（図示略）が設けられており、吐出室１２とシリンダボア４との間には、リード弁からなる吐出弁（図示略）が設けられている。駆動軸６の一端には、軸方向調整ネジ１６が配設されている。
【００１９】
上記シリンダブロック３の圧縮機径方向中心部には、つまり、シリンダブロック３に放射状に配置された複数のシリンダボア４の配列中心部には、圧縮機軸方向（駆動軸６の軸方向）に延びるピストンバルブシリンダ１７が形成されているとともに、該ピストンバルブシリンダ１７内に圧縮機軸方向に移動可能にピストンバルブ１８が設けられている。このピストンバルブ１８は、付勢手段としてのスプリング１９によりクランク室１４側に向けて付勢されている。全シリンダボア４中の幾つかの特定のシリンダボア４に対して、ピストンバルブシリンダ１７との間に連通路２０が設けられ、ピストンバルブ１８の外周面には環状に延びるピストンバルブ溝２１が設けられており、ピストンバルブ１８の移動によりピストンバルブ溝２１と上記連通路２０が連通した場合に上記幾つかの特定のシリンダボア４同士間が連通されるように構成されている。つまり、ピストンバルブ１８の軸方向移動により、連通路２０、ピストンバルブ溝２１を介して、特定のシリンダボア４同士間の連通／非連通が制御できるように構成されている。ピストンバルブシリンダ１７内は、通路２２を介して吸入室１３に連通されている。
【００２０】
上記ピストンバルブ１８は、クランク室１４側の圧力と吸入室１３側の圧力の差圧で可動できるようになっている。ピストンバルブ１８設置部の拡大図を図２に、ピストンバルブ１８の構造例を図３に示す。図３に示すように、本実施例では、ピストンバルブ１８の中央部には、フィルタ２３を介したブローバイ逃がし穴２４が設けられている。また、本実施例では、ピストンバルブ溝２１の底面部に、連通により休止するボア（シリンダボア）同士と吸入側との通路２５（孔）が設けられている。ピストンバルブ１８の反クランク室側底面にも、ピストンバルブ１８が図２の右側に移動した時にも吸入側との連通を確保できるように、吸入側との通路２６が形成されている。なお、このピストンバルブ１８には、上記クランク室１４側の圧力と吸入室１３側の圧力の差圧を確保するために、その外周面にピストンリング（図示略）が装着されていることが好ましい。また、ピストンバルブ１８の軸方向移動をより円滑に行わせるために、該ピストンバルブ１８には、とくにその外周面には、摺動抵抗の低い樹脂系コーティングが施されていることが好ましい。
【００２１】
ピストンバルブ１８によるシリンダボア間の連通制御について、図４（圧縮運転時）、図５（特定のシリンダボアが圧縮運転を休止している時〔弁休止時〕）を参照して説明する（図４、図５では、作動説明のための要部を丸で囲ってある）。
【００２２】
図４に示すように、実質的にクランク室圧力＝吸入室圧力であるとき（つまり、この間に差圧のない状態では）、ピストンバルブ１８は初期状態にあり、ピストンバルブ１８はスプリング１９により押されているため、ピストンバルブ溝２１は連通路２０とは異なる位置にあり、連通路２０は閉じられているおり、シリンダボア４内では通常の圧縮仕事が行われる。このスプリング１９の荷重の設定により、可動する可変開始必要差圧は任意に設定できる。
【００２３】
図５に示すように、クランク室１４側の圧力（クランク圧）と吸入室１３側の圧力（吸入圧）の差圧によってピストンバルブ１８が移動した位置では、いくつかの特定のシリンダボア４とピストンバルブシリンダ１７間に設けられた放射状の連通路２０同士がピストンバルブ溝２１によって連通され、冷媒は主に連通されたシリンダボア４同士の間で移動するため、吐出弁、吸入弁は休止し圧縮仕事を行われず、基本的には吸入圧のまま冷媒は移動を繰り返す。但し、吸入圧に対して圧力調整を行うためピストンバルブ溝２１部分は図３に示したように吸入側と連通されている。
【００２４】
ピストンバルブシリンダ１７まで連通路２０、ピストンバルブ溝２１を介して連通可能ないくつかの特定のシリンダボア４に関しては、上記ピストンバルブ１８の移動による連通／非連通の制御により、圧縮、休止を調整することができるため、圧縮機１としての容量（流量）を制御することができることになる。連通路で繋がれていない残りのシリンダボア４に関しては、斜板７の角度変化（ピストンストロークの変化）で容量を制御することができる。この際、休止中のシリンダボア４内は吸入圧であり、クランク圧との差圧により斜板角度を小さくする方向に荷重が働くため、斜板角度変化の可変開始必要差圧は低減できることになる。
【００２５】
また、上記のように連通された特定のシリンダボア４は実質的に圧縮仕事を行わず、残りのシリンダボア４のみが圧縮仕事を行うので、低吐出容量の状態が現出される。そして、この低容量域だけを斜板角度（ピストンストローク）変化領域の全域で制御できるため、制御性は向上し、容量を微少に変更したい場合にも、精度良く確実に変更制御できることになる。
【００２６】
このように、クランク圧により作動するピストンバルブ１８によりシリンダボア内と吸入側を断続的にバイパスさせることで吐出弁と吸入弁の動作を停止させ流量（容量）の制御を行う領域と、クランク圧によって制御弁１５を介して斜板変角変化（ピストンストローク変化）させ容量制御する領域を組み合わせることで、可変開始必要差圧を小さくすることができる。これにより、容量運転時のロスが少なくなり能力向上になるのと同時に、制御応答性も向上する。
【００２７】
図６に、９気筒の場合において、そのうち６気筒を休止制御し、残り３気筒を容量制御する場合を例示する。すなわち、ハッチングを施した６ケ所のボア（シリンダボア）は弁休止制御用ボアであり、吸入側との連通により、連通したボア圧は吸入圧を維持する。ハッチングを施していない３ケ所のボアは、容量制御用ボアを示している。
【００２８】
図７は、本発明の実施例２に係る斜板式圧縮機を示しており、斜板の角度が固定された構造を有する圧縮機に本発明を適用した場合を示している。図７に示す斜板式圧縮機３１においては、図１に示した構造と異なり、斜板３２はその角度が一定に固定されたものからなる。斜板角度固定であるため、図１におけるヒンジ機構１０は存在しない。その他の構造については、図１に示した圧縮機１の構造に準じるので、図１に付したのと同一の符号を付すことにより説明を省略する。
【００２９】
このように本発明においては、特定のシリンダボア４の連通／非連通制御構造を、角度固定式の斜板式圧縮機（いわゆる固定容量圧縮機）に対しても適用でき、それによって、固定容量圧縮機を、普通容量状態と低容量状態と切替可能な可変容量式圧縮機に近い状態とすることが可能である。すなわち、特定のシリンダボア４同士間で連通させることにより、連通されたシリンダボア４には圧縮仕事を行わせず、残りのシリンダボア４のみに圧縮仕事を行わせることができる。圧縮仕事を行う気筒数が減ることで、低吐出容量を実現できる。この場合、斜板角度変角機構を必要としないため、安価に本発明を実施できる。その他のピストンバルブ１８の移動による作用、効果は実施例１に準じる。
【００３０】
図８は、本発明の実施例３に係る斜板式圧縮機４１を示しており、本実施例では、実施例２に比べ、ピストンバルブ１８の移動にクランク圧と吸入圧との差圧を利用するのではなく、専用のアクチュエータ４２が設けられている。本実施例では、アクチュエータ４２はピストンバルブ１８に連結されており、アクチュエータ４２の圧縮機軸方向の伸縮作動とともにピストンバルブ１８が同方向に移動されるようになっている。アクチュエータ４２としては、例えば電磁アクチュエータ等を使用でき、任意にピストンバルブ１８の移動を制御できるものが好ましい。その他の構造については、図７に示した圧縮機３１の構造に準じるので、図７に付したのと同一の符号を付すことにより説明を省略する。但し、この専用のアクチュエータ４２を設ける構造は、図１に示した実施例１に対しても適用可能である。
【００３１】
このように、クランク圧と吸入圧との差圧を利用するのではなく、専用のアクチュエータ４２を設けることにより、外部信号によるアクチュエータ４２の作動により、ピストンバルブ１８を任意のタイミングで任意の方向に移動させることが可能になり、制御の自由度が大幅に増すことになる。その他のピストンバルブ１８の移動による作用、効果は実施例２に準じる。なお本実施例３では、アクチュエータ４２とピストンバルブ１８を別部材として構成した例を示したが、ピストンバルブ１８と同等の構造をアクチュエータ４２内に構成し、これらを一体化したアクチュエータ部材として構成することも可能である。
【産業上の利用可能性】
【００３２】
本発明は、斜板を有する多気筒圧縮機であればあらゆる圧縮機に適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の実施例１に係る斜板式圧縮機の縦断面図である。
【図２】図１の斜板式圧縮機の要部拡大縦断面図である。
【図３】図１の斜板式圧縮機におけるピストンバルブを示しており、（Ａ）は上面図、（Ｂ）は断面図、（Ｃ）は側面図、（Ｄ）は底面図である。
【図４】図１の斜板式圧縮機の一作動状態を示す部分縦断面図である。
【図５】図１の斜板式圧縮機の別の作動状態を示す部分縦断面図である。
【図６】図１の斜板式圧縮機の各気筒の作動例を示す概略横縦断面図である。
【図７】本発明の実施例２に係る斜板式圧縮機の縦断面図である。
【図８】本発明の実施例３に係る斜板式圧縮機の縦断面図である。
【図９】従来の斜板式圧縮機の縦断面図である。
【符号の説明】
【００３４】
１、３１、４１  斜板式圧縮機
２  冷凍回路
３  シリンダブロック
４  シリンダボア
５  ピストン
６  圧縮機駆動軸
７  斜板（角度可変）
８  シュー
９  ロータ
１０  ヒンジ機構
１１  シリンダヘッド
１２  吐出室
１３  吸入室
１４  クランク室
１５  制御弁
１６  軸方向調整ネジ
１７  ピストンバルブシリンダ
１８  ピストンバルブ
１９  スプリング
２０  連通路
２１  ピストンバルブ溝
２２  吸入室への通路
３２  斜板（角度固定）
４２  アクチュエータ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2007309198.tif 000009
【図８】
2007309198.tif 000010
【図９】
2007309198.tif 000011