(57)【要約】【課題】熱やオイルの影響を受ける環境下においても、駆動軸のスラスト方向への支持を長期間、継続することが可能な構造とした圧縮機を提供する。【解決手段】圧縮機１は、駆動軸Ｓの回転を斜板２６によってピストン２９の往復動に変換すると共に、前記斜板２６の傾斜角度を変更することにより冷媒の吐出容量を変更可能となっている。駆動軸Ｓの少なくとも一方のスラスト方向に軸方向力を作用させる電磁力発生手段４５を設けている。【選択図】図１
2009185780.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動軸（Ｓ）の回転を斜板（２６）によってピストン（２９）の往復動に変換すると共に、前記斜板（２６）の傾斜角度を変更することにより冷媒の吐出容量を変更可能とした圧縮機（１）であって、
前記駆動軸（Ｓ）の少なくとも一方のスラスト方向に軸方向力を作用させる電磁力発生手段（４５）を設けたことを特徴とする圧縮機（１）。
【請求項２】
請求項１記載の圧縮機（１）であって、
前記電磁力発生手段（４５）は、前記冷媒の最小容量位置での起動時に、冷媒の圧縮比を大きくする方向の軸方向力を前記駆動軸（Ｓ）に作用させることを特徴とする圧縮機（１）。
【請求項３】
請求項１又は２記載の圧縮機（１）であって、
前記電磁力発生手段（４５）は、前記冷媒の最小容量位置での稼働運転時に、冷媒の圧縮比を小さくする方向の軸方向力を前記駆動軸（Ｓ）に作用させることを特徴とする圧縮機（１）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両用空調装置等の冷凍サイクルに介装されて該冷凍サイクル内で気化した冷媒を断熱圧縮する圧縮機に関する。
【背景技術】
【０００２】
傾斜角度を変更することにより冷媒の吐出容量が変更される圧縮機としては、特許文献１に開示されている。特許文献１の圧縮機は、シリンダボアを有するシリンダブロックの前端面に、フロントハウジングを接合してクランク室を形成すると共に、前記シリンダブロックの後端面に、バルブプレートを介してリアハウジングを接合して吸入室および吐出室を形成し、前記クランク室内に軸支した駆動軸の回転を斜板によって前記シリンダボア内のピストンの往復動に変換することで、吸入室の冷媒ガスをシリンダボアに吸入して圧縮し、吐出室へ吐出する構造となっている。この構造において、吐出する冷媒の吐出容量は、コントロールバルブの作動によりクランク室の圧力を制御することにより斜板の傾斜角度を変化させることで行われる。
【０００３】
斜板の傾斜角度の変更は駆動軸に対してスラスト方向への荷重として作用する。このため上述した圧縮機では、駆動軸をスラスト軸受によって支持すると共に、スラスト方向に弾性変形するゴム座板を設けている。ゴム座板は駆動軸に作用するスラスト方向の荷重に追随して弾性変形し、この弾性変形によってスラスト方向のガタ付きを吸収する。
【特許文献１】実開平７−２２０８０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
車両用空調装置を始めとした圧縮機は、一般に機関の熱影響を受ける環境下や循環オイル等のオイルと接する環境下に設けられている。このような環境下においては、ゴム座板の耐久性の劣化が激しく、早期に弾性変形力を失っている。そして、弾性変形力を喪失することにより、スラスト荷重に追随することができなくなり、駆動軸のスラスト方向の支持ができなくなって異音、雑音が発生する問題がある。
【０００５】
そこで、本発明は、熱やオイルの影響を受ける環境下においても、駆動軸のスラスト方向への支持を長期間、継続することが可能な構造とした圧縮機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成する請求項１の発明は、駆動軸の回転を斜板によってピストンの往復動に変換すると共に、前記斜板の傾斜角度を変更することにより冷媒の吐出容量を変更可能とした圧縮機であって、前記駆動軸の少なくとも一方のスラスト方向に軸方向力を作用させる電磁力発生手段を設けたことを特徴とする圧縮機である。
【０００７】
請求項２の発明は、請求項１記載の圧縮機であって、前記電磁力発生手段は、前記冷媒の最小容量位置での起動時に、冷媒の圧縮比を大きくする方向の軸方向力を前記駆動軸に作用させることを特徴とする圧縮機である。
【０００８】
請求項３の発明は、請求項１又は２記載の圧縮機であって、前記電磁力発生手段は、前記冷媒の最小容量位置での稼働運転時に、冷媒の圧縮比を小さくする方向の軸方向力を前記駆動軸に作用させることを特徴とする圧縮機である。
【発明の効果】
【０００９】
請求項１〜３の発明によれば、電磁力発生手段が発生する磁力により駆動軸に軸方向力が作用するため、駆動軸のスラスト方向のガタ付きを防止することができる。電磁力発生手段は、熱やオイルの影響を受ける環境下においても、これらに影響されることなく、耐久性の劣化がほとんどない。このため、駆動軸のスラスト方向の支持を長期間継続することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００１１】
図１は本発明の一実施の形態の圧縮機の断面図、図２は駆動軸への作用を説明する断面図、図３は制御を示すグラフである。
【００１２】
圧縮機１は一般乗用車に搭載されているクラッチレス圧縮機である。この圧縮機は、車両のエンジンルームに配置されエンジンの駆動軸の回転力を利用して稼動する車両空調装置用の圧縮機であり、車両用空調装置の冷却サイクルに介装されて冷凍サイクルで冷媒ガスを断熱圧縮する。
【００１３】
この実施の形態の圧縮機１は、スワッシュプレート式の斜板式可変容量圧縮機である。圧縮機１は、円周方向に複数の等間隔に配置されたシリンダボア３を有するシリンダブロック２と、該シリンダブロック２の前端面に接合され該シリンダブロック２との間にクランク室５を形成するフロントハウジング４と、シリンダブロック２の後端面にバルブプレート９を介して接合され吸入室７および吐出室８を形成するリアハウジング６と、を備えている。これらシリンダブロック２とフロントハウジング４とリアハウジング６とは、複数のスルーボルト（図示せず）によって締結固定される。
【００１４】
バルブプレート９は、シリンダボア３と吸入室７とを連通する吸入孔１１と、シリンダボア３と吐出室８とを連通する吐出孔１２と、を備えている。バルブプレート９のシリンダブロック２側には、吸入孔１１を開閉する図示せぬ弁機構が設けられ、一方、バルブプレート９のリアハウジング６側には、吐出孔１２を開閉する図示せぬ弁機構が設けられている。バルブプレート９とリアハウジング６との間にはガスケットが介在し、吸入室７と吐出室８の密閉性を保持している。また、バルブプレート９の周縁にはリアハウジング６とシリンダブロック２との接合面においてＯリングが介在し、圧縮機１外への冷媒漏れを防止している。
【００１５】
シリンダブロック２およびフロントハウジング４の中心の支持孔１９、２０には軸受を介して駆動軸Ｓが軸支され、この駆動軸Ｓがクランク室５内で回転自在となっている。駆動軸Ｓの前端はフロントハウジング４から外部へ突出しており、この突出端には電磁クラッチが固定されている。電磁クラッチのプーリはベルトを介して車両エンジンと連結され、エンジンの回転を駆動軸Ｓに伝える。
【００１６】
クランク室５内には、駆動軸Ｓに固設したドライブプレート２１と、駆動軸Ｓに摺動自在に嵌装したスリーブ２２と、スリーブ２２にピン２３により揺動自在に連結したジャーナル２４と、ジャーナル２４のボス部２５に装着したスワッシュプレート２６とが設けられている。スリーブ２２、ジャーナル２４及びスワッシュプレート２６は駆動軸Ｓと共に回転し、駆動軸Ｓと共に回転側となっている。つまり、駆動軸Ｓの回転によりジャーナル２４が回転すると、スワッシュプレート２６はジャーナル２４の回転揺動に伴って回転揺動するようになっている。
【００１７】
ウォッブルプレート２６の傾斜角度は、スリーブ２２がシリンダブロック２側に近接移動するとウォッブルプレート２６の傾斜角度が減少する。一方、スリーブ２２がシリンダブロック２から離れる方向に移動するとウォッブルプレート２６の傾斜角度が増大する。ここで、スリーブ２２がシリンダブロック２側に近接した際には、一方の復帰バネ５２が縮んでいるのでこの復帰バネ５２の弾性復元力によりスリーブ２２が中立位置に向けて復帰しやすくなっており、一方、スリーブ２２がシリンダブロック２から離間している際には、他方の復帰バネ５１が縮んでいるのでこの復帰バネ５１の弾性復元力によりスリーブ２２が中立位置にむけて復帰しやすくなっている。
【００１８】
なお、ドライブプレート２１とジャーナル２４とは、そのヒンジアーム２１ｈ、２４ｈが弧状の長孔２７とピン２８とを介して連結されており、これによりスワッシュプレート２６の最小傾斜角度が規制され、最大傾斜角はドライブプレート２１とジャーナル２４の当接にて規制されている。
【００１９】
各シリンダボアにはピストン２９が収容されている。各シリンダボア３に収容されたピストン２９は、ウォッブルプレート２６に連結されていて、ウォッブルプレート２６の揺動によってシリンダボア３内を往復運動する。圧縮機１の基本機能は、このピストン２９のピストン運動により、吸入室７→バルブプレート９の吸入孔１１→シリンダボア３へと吸入した冷媒を圧縮し、シリンダボア３→バルブプレート９の吐出孔１２→吐出室８へと吐出するものである。吐出容量を可変とするために、クランク室５と吸入室７とを常時連通する図示せぬ抽気通路と、クランク室５と吐出室８とを連通する図示せぬ給気通路と、該給気通路を開閉する図示せぬコントロールバルブとが設けられている。
【００２０】
コントロールバルブは電磁式であり、例えば外気温度，室内温度，日射量などの入力信号に基づいて生成される図示せぬオートアンプからの容量変更命令信号によりコントロールバルブの電磁コイルに磁力を発生させることで、給気通路を開閉する弁体の開度が調整される。そして、コントロールバルブの開閉によりクランク室５内の圧力を変えると、該クランク室５と吸入室７との圧力バランス（ピストン２９の前後の圧力バランス）よりウォッブルプレート２６の傾斜角度が変化して、つまり、ピストンストロークが変化して、圧縮機１の吐出容量が変わる。
【００２１】
駆動軸Ｓはラジアル軸受４２によってフロントハウジング４に回転自在に支持されると共に、電磁コイル４５によってシリンダブロック２に回転自在に支持されている。又、フロントハウジング４の内面とドライブプレート２１との間にはスラスト軸受４０が配置され、シリンダブロックと駆動軸Ｓとの間にスラスト軸受４１が配置されている。そして、スラスト軸受４０が駆動軸Ｓのスラスト方向のフロント側に作用する軸方向のスラスト荷重を受け、スラスト軸受４１はスラスト方向のリア側に作用するスラスト荷重を受ける。
【００２２】
さらに、電磁コイル４５が駆動軸Ｓの周囲に配置されている。電磁コイル４５はスラスト軸受４１よりもリア側に位置するようにシリンダブロック２の内周側に配置されており、通電によって駆動軸Ｓに対してスラスト方向への磁力を作用させる。すなわち、電磁コイル４５に対して正逆方向への通電を行うことにより電磁コイル４５はスラスト方向の両方向への軸方向力を駆動軸Ｓに作用させるものである。
【００２３】
図２（Ａ）は電磁コイル４５に正方向の通電を行った状態であり、正方向への通電により矢印Ｌで示す軸方向力が駆動軸Ｓに作用する。図２（Ｂ）は電磁コイル４５に逆方向の通電を行った状態であり、図２（ａ）とは逆方向である矢印Ｍで示す軸方向力が駆動軸Ｓに作用する。このように電磁コイル４５が軸方向力を作用させることにより駆動軸Ｓのスラスト方向のガタ付きを防止できる。又、電磁コイル４５は熱やオイルの影響を受ける環境下にあっても、これらの影響を受けることがない。このため耐久性の劣化がほとんどなく、長期間安定して駆動軸のガタ付きを防止することができる。
【００２４】
以上のように構成された圧縮機１は、以下のように容量制御が行われる。
【００２５】
冷凍サイクルの熱負荷が大きい場合には、オートアンプは必要とする冷房能力は大きいと判断し、図示せぬコントロールバルブの電磁コイルに流す電流値またはデューティー比を大きくする信号を出力する。この信号に伴いコントロールバルブの弁体は閉弁方向に移動し、この結果、ピストン２９によって圧縮された高圧冷媒（吐出圧力Ｐｄ）はクランク室５に導入されず、常時連通路となっている抽気通路を通じてクランク室５内から吸入室７に除々に流れ出る冷媒によって、次第にクランク室圧Ｐｃと吸入室圧Ｐｓとが均衡していく。
【００２６】
クランク室圧Ｐｃと吸入室圧Ｐｓとが等しくなると、ウォッブルプレート２６に働くモーメント力によりウォッブルプレート２６の傾斜角が最大になり、圧縮ストロークが最大となる。従って、この状態で圧縮すると、吐出冷媒量の増加により、冷凍サイクル内を循環する冷媒循環量が増加して、大きい熱負荷に応じた適正な冷媒量となる。
【００２７】
一方、冷凍サイクルにおける熱負荷が小さい場合には、オートアンプは冷房能力は小さくてもよいと判断し、図示せぬコントロールバルブの電磁コイルに流す電流値またはデューティー比を小さくする信号を出力する。この信号に伴いコントロールバルブの弁体が開弁方向に移動する。この結果、ピストン２９によって圧縮された高圧冷媒（吐出圧力Ｐｄ）の一部が吐出室８から給気通路を通ってクランク室に導入され、クランク室の内部圧力（クランク室圧Ｐｃ）が高められる。クランク室圧Ｐｃが吸入室圧Ｐｓよりも少しでも大きくなると、ウォッブルプレート２６の傾斜角が減少して、圧縮ストロークが短くなり、吐出冷媒量の減少により、冷凍サイクル内を循環する冷媒循環量が減少して、低い熱負荷に応じた適正な冷媒量となる。
【００２８】
この実施の形態において、ウォッブルプレート２６の傾斜角度が冷媒の最小吐出容量となっており、この最小容量位置でエアコンを起動させたときには、電磁コイル４５に通電する。この通電により、電磁コイル４５は図２（Ａ）の矢印Ｌで示す軸方向力を駆動軸Ｓに作用させる。これにより、シリンダボア３とピストン２９との間のクリアランス（ヘッドクリアランス）を小さくする方向、すなわち圧縮比を大きくする方向の軸方向力を駆動軸Ｓに作用させる。このことにより、シリンダボア３内の冷媒の圧縮反力が増加し、この圧縮反力によってウォッブルプレート２６の傾斜角度を増加させる力が加わるため、最大容量に達するまでの時間を短くすることができ、クールダウン性能を損なうことがなくなる。
【００２９】
一方、最小容量位置でのエアコンの稼働運転時においては、電磁コイル４５に対して逆通電を行う。これにより、電磁コイル４５は図２（Ｂ）の矢印Ｍで示す軸方向力を駆動軸Ｓに作用させる。これにより、ヘッドクリアランスを大きくする方向、すなわち圧縮比を小さくする方向の軸方向力を駆動軸Ｓに作用させる。このことにより、シリンダボア３内の冷媒の圧縮圧力が低下するため、冷媒の吐出流量の低下を確保できる。
【００３０】
図３は、ウォッブルプレート２６の傾斜角度とヘッドクリアランスとの関係を示し、波線Ｄは従来の圧縮機の特性曲線を、実線Ｆ，Ｆはこの実施の形態の特性曲線である。曲線Ｅは電磁コイル４５への通電によって圧縮比を小さくする方向への軸方向力を駆動軸Ｓに作用させた場合、曲線Ｆは圧縮比を大きくする方向への軸方向力を駆動軸Ｓに作用させた場合である。この実施の形態では、電磁コイル４５への通電によって、特性曲線Ｅと曲線Ｆの間でヘッドクリアランスを制御でき、制御幅を大きくすることができる。
【００３１】
以上の実施の形態では、駆動軸Ｓをスラスト方向の一方側に付勢する手段を有していないが、駆動軸Ｓをスラスト方向の一方側に付勢するバネ等の付勢手段を備えても良い。この場合においては、付勢手段の付勢方向が圧縮比を大きくする方向（ヘッドクリアランスを小さくする方向）であれば、最小容量位置での起動スタート時には電磁コイル４５に通電する必要はなく、最小容量での稼働運転時にのみ電磁コイル４５に通電する。これに対して付勢手段の付勢方向が逆の場合には、これとは逆に、最小容量位置での起動スタート時に電磁コイル４５に通電する。これにより、上記実施の形態と同様な効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の一実施の形態の圧縮機の断面図である。
【図２】駆動軸への作用を説明する断面図である。
【図３】制御を示すグラフである。
【符号の説明】
【００３３】
１  圧縮機
２  シリンダブロック
３  シリンダボア
４  フロントハウジング
５  クランク室
７  吸入室
８  吐出室
２２  スリーブ
２４  ジャーナル
４０，４１  スラスト軸受
４５  電磁コイル
Ｓ  駆動軸
【図１】
2009185780.tif 000003
【図２】
2009185780.tif 000004
【図３】
2009185780.tif 000005