(57)【要約】【課題】  より簡便な機構で無負荷状態を実現することのできる可変容量型斜板式圧縮機を提供すること。【解決手段】  本発明の可変容量型斜板式圧縮機１は、シリンダボア７を有するハウジング２，３，４内に、軸受部材を介して回転自在に支持される駆動軸９と、駆動軸９の軸方向にスライド可能な状態で該駆動軸９に装着されたスライダ１０と、スライダ１０を介して駆動軸９に装着され、駆動軸９と同期して回転すると共にスライダ１０のスライド位置によって傾斜角が可変する回転斜板１２と、回転斜板１２の回転に伴ってシリンダボア７内で往復動するピストン６とを備えており、回転斜板１２が駆動軸９に対して直角な傾斜角０°となる無負荷状態位置までスライダ１０をスライド可能であり、かつ、回転斜板１２が傾斜角を持つように、スライダ１０を無負荷状態位置からスライドさせるイオン伝導アクチュエータ３１をさらに備えていることを特徴としている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリンダボア（７）を有するハウジング（２，３，４）内に、軸受部材を介して回転自在に支持される駆動軸（９）と、
前記駆動軸（９）の軸方向にスライド可能な状態で該駆動軸（９）に装着されたスライダ（１０）と、
前記スライダ（１０）を介して前記駆動軸（９）に装着され、前記駆動軸（９）と同期して回転すると共に前記スライダ（１０）のスライド位置によって傾斜角が可変する回転斜板（１２）と、
前記回転斜板（１２）の回転に伴って前記シリンダボア（７）内で往復動するピストン（６）とを備えた可変容量型斜板式圧縮機において、
前記回転斜板（１２）が前記駆動軸（９）に対して直角な傾斜角０°となる無負荷状態位置まで前記スライダ（１０）をスライド可能であり、かつ、
前記回転斜板（１２）が傾斜角を持つように、前記スライダ（１０）を無負荷状態位置からスライドさせるイオン伝導アクチュエータ（３１）をさらに備えていることを特徴とする可変容量型斜板式圧縮機。
【請求項２】
前記イオン伝導アクチュエータ（３１）が、前記駆動軸（９）に挿通された環形状を有していることを特徴とする請求項１に記載の可変容量型斜板式圧縮機。
【請求項３】
前記イオン伝導アクチュエータ（３１）が、前記駆動軸（９）に挿通されたコイルスプリング形状を有していることを特徴とする請求項１に記載の可変容量型斜板式圧縮機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、可変容量型斜板式圧縮機に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両に搭載されたエアコンなどにおいては、冷媒を圧縮する圧縮機が利用されている。このような圧縮機の中には、内燃機関の出力を利用して駆動軸を回転し、この駆動軸に取り付けられた回転斜板によってピストンを往復動させて冷媒を圧縮する可変容量型斜板式圧縮機が知られている（下記［特許文献１］など）。このような可変容量型斜板式圧縮機では、駆動軸に対する回転斜板の傾斜角を可変制御することでピストンのストローク量を可変制御し、冷媒の圧縮突出量を変化させる。
【特許文献１】特開平６−１４７１１７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上述した可変容量型斜板式圧縮機において、圧縮気の負荷を低くしたい場合がある。例えば、内燃機関の出力要求が高い場合は、その出力を利用している圧縮機の負荷を一時的に低くする場合などがある。このとき、従来の可変容量型斜板式圧縮機では、回転斜板を駆動軸に対して完全に直角としてピストンをストロークさせない無負荷状態とすることはできなかった。なぜなら、回転斜板の傾斜角を可変制御するためには、回転斜板が収納されているクランク室内部の冷媒圧力と圧縮後の冷媒圧力との間に圧縮後の圧力を利用して差圧を生じさせるが、無負荷状態とすると上述した圧縮後の圧力がないため差圧を生じさせることができずにクランク室内の冷媒圧力を圧縮後の冷媒圧力よりも小さくして回転斜板の傾斜角を増加させることができなくなってしまうからである。言い換えれば、ピストンがストロークされない無負荷状態とすると、その状態から圧縮を行う状態に復帰できなくなってしまう。
【０００４】
このため、従来の可変容量型斜板式圧縮機では、最低負荷状態であっても完全な無負荷状態とはせずに、回転斜板に僅かな傾斜角を持たせていた。しかし、負荷低減による高効率化を考慮すると、無負荷状態を実現し得る可変容量型斜板式圧縮機が要望されていた。上述した［特許文献１］に記載のものも、無負荷状態を実現することを目的とした可変容量型斜板式圧縮機であるが、圧縮機内部に電磁ソレノイド機構を組み込むなど機構的に複雑なものであり、より簡便な機構での実現が要望されていた。従って、本発明は、より簡便な機構で無負荷状態を実現することのできる可変容量型斜板式圧縮機を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の可変容量型斜板式圧縮機は、シリンダボアを有するハウジング内に、軸受部材を介して回転自在に支持される駆動軸と、駆動軸の軸方向にスライド可能な状態で該駆動軸に装着されたスライダと、スライダを介して駆動軸に装着され、駆動軸と同期して回転すると共にスライダのスライド位置によって傾斜角が可変する回転斜板と、回転斜板の回転に伴ってシリンダボア内で往復動するピストンとを備えており、回転斜板が駆動軸に対して直角な傾斜角０°となる無負荷状態位置までスライダをスライド可能であり、かつ、回転斜板が傾斜角を持つように、スライダを無負荷状態位置からスライドさせるイオン伝導アクチュエータをさらに備えていることを特徴としている。
【発明の効果】
【０００６】
イオン伝導アクチュエータは、シート(板)状のイオン交換樹脂の両面に金属層を形成し、両面の金属層間に電圧をかけることによってイオン交換樹脂を湾曲させて動作するアクチュエータである。電圧の負荷を逆にすれば湾曲方向も逆になる。このイオン伝導アクチュエータは構造的に簡便であり、設置にスペースをあまり必要としない。電圧負荷のための配線を行えば、圧縮機内に配設しやすい。スライダ（回転斜板）を無負荷状態とすることができるようにして高校率化をはかりつつ、無負荷状態からはイオン伝導アクチュエータによって負荷状態に速やかに復帰させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、本発明の可変容量型斜板式圧縮機の一実施形態について、図面を参照しつつ説明する。本実施形態の可変容量型斜板式圧縮機は、車両に搭載されたエアコンの冷媒を圧縮する圧縮機である。図１は、冷媒の圧縮を行わない無負荷状態の圧縮機の断面図である。圧縮機１のハウジングは、シリンダブロック２と、フロントハウジング３と、リアハウジング４と、バルブプレート５とにより構成されている。
【０００８】
シリンダブロック２は、全体として円筒状に形成されている。シリンダブロック２には、ピストン６を摺動自在に保持するシリンダボア７が周方向に六つ等間隔に貫通形成されている。シリンダボア７は、シリンダブロック２の軸線方向に向けて貫通形成されている。このシリンダボア７のピストン６の前端面とバルブプレート５との間に圧縮室が構成される（ただし、図１は無負荷状態であるため、圧縮室の容積はゼロである。圧縮室については、図３及び図４も参照）。
【０００９】
フロントハウジング３も全体としてほぼ円筒容器状に形成されている。フロントハウジング３は、シリンダブロック２の前端面（図１中左方）に接合されシリンダブロック２との間にクランク室８を形成している。シリンダブロック２の中心部およびフロントハウジング３の中心部にはそれぞれ貫通孔が設けられ、これらの貫通孔には、ラジアル軸受を介して駆動軸９が挿通されている。これにより、駆動軸９はクランク室８内で回転自在となっている。
【００１０】
クランク室８内には、駆動軸９に対して軸方向にスライド自在に装着されたスライダ１０と、このスライダ１０に対して揺動自在に装着されたジャーナル１１と、このジャーナル１１に固定された回転斜板１２とが設けられている。これにより回転斜板１２は、駆動軸９の軸方向に向けてスライド自在であるとともに駆動軸９の軸方向に対して傾斜角を変更自在である。傾斜角は、回転斜板１２が駆動軸９に対して直角な時を０°とする。また、クランク室８内には、駆動軸９に固定されて駆動軸９と一体的に回転するラグプレート１３が設けられている。
【００１１】
ラグプレート１３は、フロントハウジング３の前方壁部にスラスト軸受を介して圧接された状態で回転自在になっている。このラグプレート１３とジャーナル１１とは円弧状の長穴１４とピン１５とを介して連結されており、ラグプレート１３とジャーナル１１（回転斜板１２）とが一体に回転するようになっている。ジャーナル１１およびこれに固定された回転斜板１２は、長穴１４内をピン１５が移動できる範囲で傾斜角を変化させることができる。各シリンダボア７に収容されたピストン６は、一対のシュー１６を介して回転斜板１２と連結されていて、回転斜板１２が回転すると回転斜板１２の傾斜角に応じたストロークでシリンダボア７内をピストン運動する。
【００１２】
リアハウジング４は、全体としてほぼカップ形状に形成されている。リアハウジング４は、シリンダブロック２の後端面（図１中右方）にバルブプレート５を介して接合されている。リアハウジング４とバルブプレート５との間には吸入室１７および吐出室１８が形成され、これら吸入室１７及び吐出室１８は図示せぬ外部冷媒循環回路に接続されている。
【００１３】
バルブプレート５は、全体としてほぼ円板状に形成され、貫通孔（吸入孔１９及び吐出孔２０）を備えている。吸入孔１９はシリンダボア７と吸入室１７とを連通する通路であり、吐出孔２０はシリンダボア７と吐出室１８とを連通する通路である。また、吸入孔１９のシリンダボア７側には吸入孔１９を開閉する弁機構（図示せず）が形成され、吐出孔２０の吐出室１８側にも吐出孔２０を開閉する弁機構２１が形成されている。（なお、図１は圧縮の行われない無負荷状態を表しており、弁機構２１が開くことはないが、図１では分かりやすいように開いた状態を示してある。）
駆動軸９の一端（図１中左方）には駆動伝達機構２２が取り付けられている。駆動伝達機構２２は、フロントハウジング３のボス部３ａにベアリングを介して回転自在に取り付けられている。駆動伝達機構２２は、車両の内燃機関の出力をベルトを介して受け取って常時回転駆動するプーリ２３と、駆動軸９の突出端に固定されて駆動軸９と一体に回転するドライブプレート２４と、プーリ２３とドライブプレート２４とを連結／切断する電磁クラッチ２５とを備えている。電磁クラッチ２５は、ドライブプレート２４に固定された金属製のクラッチ板２５ａと、プーリ２３に固定された電磁ソレノイド２５ｂとからなる。
【００１４】
電磁クラッチ２５をＯＮしてプーリ２３とドライブプレート２４とを連結すると、常時回転しているプーリ２３とともに駆動軸９が回転する。駆動軸９が回転すると、ラグプレート１３とともに回転斜板１２が回転し、回転斜板１２の傾斜角に応じたストロークでピストン６が往復動する。そして、このピストン６の往復動により、冷媒（被圧縮媒体）が、外部循環回路→吸入室１７→バルブプレート５の吸入孔１９→シリンダボア７内へと吸入されてこのシリンダボア７内で圧縮され、シリンダボア７→バルブプレート５の吐出孔２０→吐出室１８→外部循環回路へと吐出される。
【００１５】
圧縮機の吐出量の制御、即ち、回転斜板の傾斜角の制御について簡単に説明する。吐出容量を可変とするために、圧縮機には、クランク室８と吸入室１７とを常時連通する抽気通路２６と、クランク室８と吐出室１８とを連通する給気通路２７と、この給気通路２７の開度を制御する制御弁２８とが設けられている。抽気通路２６は、クランク室８内の冷媒ガス圧力に応じてクランク室８内の冷媒ガスを吸入室１７へ帰還させる通路である。給気通路２７は、吐出室１８から取り込んだ冷媒ガスを制御弁２８により圧力制御した後にクランク室８に供給する通路である。制御弁２８の圧力制御によりクランク室８内の圧力（ピストン６の背面圧）が調整されると、ピストンストロークが変化して（回転斜板１２の傾斜角が変化して）、圧縮機の吐出量が変化する。
【００１６】
より具体的には、クランク室８の圧力を高めると、ピストン６の背面圧が上昇することで、ピストンストロークが小さくなる。このとき、スライダ１０がシリンダブロック２に近づく方向（図１中右方）に移動して回転斜板１２の傾斜角が小さくなり、ピストンストロークが減少する。一方、クランク室８の圧力を低めると、ピストン６の背面圧が下降するとで、ピストンストロークが大きくなる。このとき、スライダ１０がシリンダブロック２から離れる方向（図１中左方）に移動して回転斜板１２の傾斜角が大きくなり、ピストンストロークが増大する。
【００１７】
ここで、スライダ１０の軸方向両側には、駆動軸９の外周にデストロークスプリング２９及びリターンスプリング３０が設けられている。これらスプリング２９，３０は、スライダ１０を軸方向両側から付勢するようになっている。ラグプレート１３側に配置されたデストロークスプリング２９は、ピストン６がフルストロークで運転している状態（図４参照）からピストン６前後の圧力差を均等化していくに従って除々にスライダ１０をデストローク側（図１中右側）に押し戻し、回転斜板１２を最終的には無負荷状態位置に移動させるものである。一方、シリンダブロック２側のリターンスプリング３０は、無負荷状態（ピストンストローク量ゼロ）で運転している状態からピストン６前後の圧力差を大きく（ピストン背面側を小さく）していく際に、後述するイオン伝導アクチュエータ３１の駆動と相まって回転斜板１２を負荷状態（圧縮吐出）位置に復帰させるものである。
【００１８】
ここでは、リターンスプリング３０の他端側（図１中右側）とシリンダブロック２の貫通孔内の段差（受け面）との間には、イオン伝導アクチュエータ３１及びスラストベアリング３２が配設されている。スラストベアリング３２は、リターンスプリング３０とイオン伝導アクチュエータ３１との間に介在し、リターンスプリング３０が回転しながらイオン伝導アクチュエータ３１と接触して、イオン伝導アクチュエータ３１の摩耗や動作不良を防止している。
【００１９】
本実施形態のイオン伝導アクチュエータ３１を図２に示す。イオン伝導アクチュエータ３１は、その中央に駆動軸９を挿通する挿通孔３１ａが形成されている。そして、この挿通孔３１ａから放射状に外側に向けて複数の切り込みが形成されており、これによって湾曲片部３１ｂが形成されている。上述したように、イオン伝導アクチュエータ３１は、板状のイオン交換樹脂の両面に金属層を形成したものであり、両面の金属層間に電圧をかけることによってイオン交換樹脂を湾曲させることができる。図２のイオン伝導アクチュエータ３１の電極面間に電圧をかけると、図２（ｂ）に示されるように、湾曲片部３１ｂが湾曲する。なお、図１には、イオン伝導アクチュエータ３１への電圧負荷用配線などの図示が省略されているが、通常の手法によって圧縮機１の内部にこのような配線を配設すればよい。
【００２０】
本実施形態では、このイオン伝導アクチュエータ３１の駆動を利用して、圧縮機を無負荷状態から負荷（圧縮吐出）状態に復帰させる。言い換えれば、このイオン伝導アクチュエータ３１を用いることで、無負荷状態を実現すると共に、無負荷状態からの復帰をも可能にし、より効率的な圧縮機１の駆動を行うことができるようになる。イオン伝導アクチュエータ３１に電圧を付加して、湾曲片部３１ｂを湾曲させた状態の圧縮機１の図１相当図を図３に示す。図３に示されるように、イオン伝導アクチュエータ３１の湾曲片部３１ｂを湾曲させることで、回転斜板１２に傾斜角を生成させることができる。このとき、リターンスプリング３０は、湾曲片部３１ｂの湾曲と相まってスライダ１０の図３中左方へのスライドを補助する。この結果、僅かではあるがシリンダボア７に容積が生じ、圧縮吐出が行われる。その後、アクチュエータ２８を用いて、この吐出室１８側の圧力に対してクランク室８側の圧力を小さくすることで（差圧を生じさせる）、さらに回転斜板１２の傾斜角を増大させることができる。
【００２１】
図４には、回転斜板１２に最大可能傾斜角を与えた状態、即ち、ピストン６をフルストロークさせた状態を示してある。この状態から、制御弁２８及び給気通路２７によって、吐出室１８内の圧力をクランク室８内に導入し、クランク室８内（ピストン６背面側）の圧力を上昇させると、回転斜板１２の傾斜角を小さくすることができる。最終的には、上述した無負荷状態（ピストン６のストローク量ゼロ）にまで移行させることができる。このとき、デストロークスプリング２９は、スライダ１０の図４中右方へのスライドを補助する。一旦無負荷状態とした後は、制御弁２８及び給気通路２７によって、吐出室１８内の圧力をクランク室８内に導入しなくても無負荷状態が維持される。この場合、クランク室８内の圧力は、抽気通路２６を介して吸入室１７と等しくなる。
【００２２】
上述したように、本実施形態によれば、無負荷状態を形成して圧縮機１の負荷を無くし、高効率化を実現することができる。同時に、無負荷状態からは、イオン伝導アクチュエータ３１を駆動することで確実かつ容易に負荷（圧縮吐出）状態に移行することができる。イオン伝導アクチュエータ３１の配設スペースは最小限で済むため、圧縮機１の構造を複雑化させてしまうこともない。
【００２３】
図５に、イオン伝導アクチュエータ３１の他の形態を示す。なお、この図５のイオン伝導アクチュエータ３１は、上述した図２のイオン伝導アクチュエータ３１に代えて利用できるため、圧縮機１全体の説明については省略する。以下には、イオン伝導アクチュエータ３１についてのみ説明する。図５のイオン伝導アクチュエータ３１も、その中央に駆動軸９を挿通する挿通孔３１ａが形成されている。そして、環状部分には、三つの湾曲片部３１ｂが周方向に形成されている。各湾曲片部３１ｂは、基端部が環状部から立ち上がっており、先端が自由端となっている。図５のイオン伝導アクチュエータ３１の電極面間に電圧をかけると、図５（ｂ）に示されるように、湾曲片部３１ｂが湾曲する（一つの湾曲片部３１ｂについてのみ図示してある）。この湾曲片部３１ｂの湾曲を利用して、圧縮機１の無負荷状態からスライダ１０をスライドさせることができる。これらの図２及び図５に記載のイオン伝導アクチュエータ３１は、駆動軸９に挿通される環形状を有しており、製造が容易である。
【００２４】
図６に、イオン伝導アクチュエータ３１の別の形態を示す。なお、この図６のイオン伝導アクチュエータ３１も、上述した図２のイオン伝導アクチュエータ３１に代えて利用できるため、圧縮機１全体の説明については省略する。以下には、イオン伝導アクチュエータ３１についてのみ説明する。図６のイオン伝導アクチュエータ３１は、コイル状に形成されており、その中央部分に駆動軸９が挿通される。図６（ｂ）には、その自由長状態が示されているが、圧縮機１内に組み込んだ際には、無負荷状態で最も縮められた状態となっていることが好ましい。このようにすれば、スライダ１０の位置（無負荷状態の位置）を容易に設定しやすくなる。図６のイオン伝導アクチュエータ３１の電極面間に電圧をかけると、伸長するように変形する。この伸長変形を利用して、圧縮機１の無負荷状態からスライダ１０をスライドさせることができる。この図６に記載のイオン伝導アクチュエータ３１は、駆動軸９に挿通されるコイルスプリング形状を有しており、電圧負荷時にスライダ１０に対してより多くのスライド量を与えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の可変容量型斜板式圧縮機の一実施形態の断面図（無負荷状態）である。
【図２】イオン伝導アクチュエータを示す（ａ）平面図及び（ｂ）側面図である。
【図３】本発明の可変容量型斜板式圧縮機の一実施形態の断面図（復帰開始状態）である。
【図４】本発明の可変容量型斜板式圧縮機の一実施形態の断面図（圧縮状態）である。
【図５】イオン伝導アクチュエータの他の例を示す（ａ）平面図及び（ｂ）側面図である。
【図６】イオン伝導アクチュエータの別の例を示す（ａ）平面図及び（ｂ）側面図である。
【符号の説明】
【００２６】
１    圧縮機
２    シリンダブロック
３    フロントハウジング
４    リアハウジング
５    バルブプレート
６    ピストン
７    シリンダボア
８    クランク室
９    駆動軸
１０  スライダ
１２  回転斜板
１７  吸入室
１８  吐出室
２９  デストロークスプリング
３０  リターンスプリング
３１  イオン伝導アクチュエータ
３１ａ      挿通孔
３１ｂ      湾曲片部
【図１】
2007285258.tif 000003
【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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