特許 6013768 可変容量圧縮機及びその製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6013768

(24)【登録日】2016年9月30日

(45)【発行日】2016年10月25日

(54)【発明の名称】可変容量圧縮機及びその製造方法

(51)【国際特許分類】

   F04B 27/12 20060101AFI20161011BHJP

   F04B 27/14 20060101ALI20161011BHJP

【ＦＩ】

   F04B27/12 L

   F04B27/14

【請求項の数】4

【全頁数】15

(21)【出願番号】特願2012-99900(P2012-99900)

(22)【出願日】2012年4月25日

(65)【公開番号】特開2013-227900(P2013-227900A)

(43)【公開日】2013年11月7日

【審査請求日】2015年3月20日

(73)【特許権者】

【識別番号】000001845

【氏名又は名称】サンデンホールディングス株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100091384

【弁理士】

【氏名又は名称】伴 俊光

(74)【代理人】

【識別番号】100125760

【弁理士】

【氏名又は名称】細田 浩一

(72)【発明者】

【氏名】寺内 聖

(72)【発明者】

【氏名】田口 幸彦

【審査官】 加藤 一彦

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１１−０２７１１５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−１６８９５９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ０４Ｂ ２７／１２−２７／１４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

内部に吐出室、吸入室、クランク室及びシリンダボアが区画形成されたハウジングと、
シリンダボアに挿入されたピストンと、
ハウジング内に回転可能に支持された駆動軸と、
駆動軸に同期回転可能に固定されたロータと、
ロータと連結手段を介して連結し、ロータと同期回転して駆動軸の軸線に対して傾角が可変となるように駆動軸に摺動自在に取り付けられた斜板と、
斜板が駆動軸の軸線に対して直交するときの斜板の傾角を０°とした場合、最大傾角と最小傾角の間の範囲で傾動可能な斜板の最小傾角をほぼ０°に規制する最小傾角規制手段と、
斜板を最小傾角から傾角増大方向に付勢する傾角増大バネと、
斜板を最大傾角から最小傾角に至るまで傾角減少方向に付勢する傾角減少バネと、
ピストンと斜板との間に配設され、斜板の回転をピストンの往復運動に変換する変換機構と、
クランク室の圧力を調整する制御弁と、を備え、
クランク室と吸入室との圧力差を変化させて斜板の傾角を変更し、ピストンのストロークを調整して吸入室からシリンダボアに吸入された冷媒を圧縮して吐出室に吐出する可変容量圧縮機において、
傾角減少バネと傾角増大バネが装着された駆動軸、ロータ、連結手段及び斜板の連結体は、
駆動軸が回転していないときには、斜板の傾角が傾角減少バネの付勢力と傾角増大バネの付勢力との和がゼロとなる所定の傾角θａで位置決めされ、
駆動軸が回転しているときには、斜板の変角方向の慣性乗積の設定に基づく回転運動のモーメントＭ_Ｓが傾角減少方向に作用して斜板の傾角が所定の傾角θａから小さくなり、これによって傾角減少バネの付勢力と傾角増大バネの付勢力との合力に基づくモーメントＭ_Ｆが傾角増大方向に作用し、その結果斜板の傾角はモーメントＭ_ＳとモーメントＭ_Ｆとの和がゼロとなる所定の傾角θｂに自律的に位置決めされるものであって、
前記所定の傾角θｂが、最高回転数の時に圧縮動作が確実に行われる最小の傾角に位置決めされるように、傾角増大バネの付勢力、傾角減少バネの付勢力及び斜板の変角方向の慣性乗積が設定されていることを特徴とする可変容量圧縮機。

【請求項2】

最高回転数において、前記所定の傾角θｂの狙い値はほぼ１°であることを特徴とする、請求項１に記載の可変容量圧縮機。

【請求項3】

前記連結手段はリンク機構であって、該リンク機構はロータと斜板とを連結するリンクアームを備えていることを特徴とする、請求項１または２に可変容量圧縮機。

【請求項4】

内部に吐出室、吸入室、クランク室及びシリンダボアが区画形成されたハウジングと、
シリンダボアに挿入されたピストンと、
ハウジング内に回転可能に支持された駆動軸と、
駆動軸に同期回転可能に固定されたロータと、
ロータと連結手段を介して連結し、ロータと同期回転して駆動軸の軸線に対して傾角が可変となるように駆動軸に摺動自在に取り付けられた斜板と、
斜板が駆動軸の軸線に対して直交するときの斜板の傾角を０°とした場合、最大傾角と最小傾角の間の範囲で傾動可能な斜板の最小傾角をほぼ０°に規制する最小傾角規制手段と、
斜板を最小傾角から傾角増大方向に付勢する傾角増大バネと、
斜板を最大傾角から最小傾角に至るまで傾角減少方向に付勢する傾角減少バネと、
ピストンと斜板との間に配設され、斜板の回転をピストンの往復運動に変換する変換機構と、
クランク室の圧力を調整する制御弁と、を備え、
クランク室と吸入室との圧力差を変化させて斜板の傾角を変更し、ピストンのストロークを調整して吸入室からシリンダボアに吸入された冷媒を圧縮して吐出室に吐出する可変容量圧縮機の製造方法において、
傾角減少バネと傾角増大バネが装着された駆動軸、ロータ、連結手段及び斜板の連結体を、
駆動軸が回転していないときには、斜板の傾角が傾角減少バネの付勢力と傾角増大バネの付勢力との和がゼロとなる所定の傾角θａで位置決めされるように、
駆動軸が回転しているときには、斜板の変角方向の慣性乗積の設定に基づく回転運動のモーメントＭ_Ｓが傾角減少方向に作用して斜板の傾角が所定の傾角θａから小さくなり、これによって傾角減少バネの付勢力と傾角増大バネの付勢力との合力に基づくモーメントＭ_Ｆが傾角増大方向に作用し、その結果斜板の傾角はモーメントＭ_ＳとモーメントＭ_Ｆとの和がゼロとなる所定の傾角θｂに自律的に位置決めされるように、
構成するとともに、
前記所定の傾角θｂが、最高回転数の時に圧縮動作が確実に行われる最小の傾角に位置決めされるように、傾角増大バネの付勢力、傾角減少バネの付勢力及び斜板の変角方向の慣性乗積を設定することを特徴とする、可変容量圧縮機の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、冷媒を圧縮する可変容量圧縮機及びその製造方法に関し、特に車両用空調システムに用いて好適な可変容量圧縮機及びその製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

車両用空調システムに使用される、傾角の可変制御が可能な斜板を備えた可変容量圧縮機はよく知られている（例えば、特許文献１、２）。とくに特許文献１には、斜板の傾角が所定の傾角（θｓ）より小さい場合には回転運動のモーメントが傾角増大方向に作用し、斜板の傾角が所定の傾角（θｓ）より大きい場合には回転運動のモーメントが傾角減少方向に作用するように斜板が設計されており、斜板の最小傾角が所定の傾角（θｓ）になるように最小傾角を規制するようにした可変容量圧縮機が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１０−１６８９５９号公報

【特許文献2】特許第３７８３４３４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

斜板の変角方向の慣性乗積に基づく回転運動のモーメントは、斜板の回転数、つまり圧縮機の回転数の２乗に比例する。たとえ斜板の変角方向の慣性乗積を小さな値に設定しても、圧縮機の回転数が増大するとその影響は無視できず、高速回転領域では大きな値となる。したがって、高速回転領域では斜板の変角方向の慣性乗積に基づく回転運動のモーメントが斜板の変角動作に大きな影響を与える。

【0005】

特許文献１の図２に示す傾角減少バネと傾角増大バネを備えた連結体４００では、駆動軸が回転すると斜板には斜板の変角方向の慣性乗積に基づく回転運動のモーメントと、図４に示されるバネの付勢力の合力に基づいて斜板に作用する変角方向のモーメントが作用する。

【0006】

しかしながら、この特許文献１では、斜板の変角方向の慣性乗積に基づく回転運動のモーメントの大きさや両バネの付勢力の合力に基づいて斜板に作用する変角方向のモーメントの大きさが不明であるため、回転が停止した状態から高速回転領域まで回転させたときに斜板の傾角が傾角θａ（θａ：回転が停止した状態における、傾角減少バネの付勢力と傾角増大バネの付勢力の和がゼロとなる斜板の傾角）からどのように変化するのか不明であり、結局、高速回転領域における圧縮機の消費動力の増大を抑制するための最良の方策が示されていないこととなっている。

【0007】

本発明の課題は、上記のような従来技術に鑑み、とくに、高速回転領域における圧縮機の消費動力の増大が抑制された可変容量圧縮機、及びその製造方法を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0008】

上記課題を解決するために、本発明に係る可変容量圧縮機は、
内部に吐出室、吸入室、クランク室及びシリンダボアが区画形成されたハウジングと、
シリンダボアに挿入されたピストンと、
ハウジング内に回転可能に支持された駆動軸と、
駆動軸に同期回転可能に固定されたロータと、
ロータと連結手段を介して連結し、ロータと同期回転して駆動軸の軸線に対して傾角が可変となるように駆動軸に摺動自在に取り付けられた斜板と、
斜板が駆動軸の軸線に対して直交するときの斜板の傾角を０°とした場合、最大傾角と最小傾角の間の範囲で傾動可能な斜板の最小傾角をほぼ０°に規制する最小傾角規制手段と、
斜板を最小傾角から傾角増大方向に付勢する傾角増大バネと、
斜板を最大傾角から最小傾角に至るまで傾角減少方向に付勢する傾角減少バネと、
ピストンと斜板との間に配設され、斜板の回転をピストンの往復運動に変換する変換機構と、
クランク室の圧力を調整する制御弁と、を備え、
クランク室と吸入室との圧力差を変化させて斜板の傾角を変更し、ピストンのストロークを調整して吸入室からシリンダボアに吸入された冷媒を圧縮して吐出室に吐出する可変容量圧縮機において、
傾角減少バネと傾角増大バネが装着された駆動軸、ロータ、連結手段及び斜板の連結体は、
駆動軸が回転していないときには、斜板の傾角が傾角減少バネの付勢力と傾角増大バネの付勢力との和がゼロとなる所定の傾角θａで位置決めされ、
駆動軸が回転しているときには、斜板の変角方向の慣性乗積の設定に基づく回転運動のモーメントＭ_Ｓが傾角減少方向に作用して斜板の傾角が所定の傾角θａから小さくなり、これによって傾角減少バネの付勢力と傾角増大バネの付勢力との合力に基づくモーメントＭ_Ｆが傾角増大方向に作用し、その結果斜板の傾角はモーメントＭ_ＳとモーメントＭ_Ｆとの和がゼロとなる所定の傾角θｂに自律的に位置決めされるものであって、
前記所定の傾角θｂが、最高回転数の時に圧縮動作が確実に行われる最小の傾角に位置決めされるように、傾角増大バネの付勢力、傾角減少バネの付勢力及び斜板の変角方向の慣性乗積が設定されていることを特徴とするものからなる。

【0009】

このような本発明に係る可変容量圧縮機においては、最高回転数の時の斜板の傾角をθｂ（Ｎｍａｘ）とすると、最高回転数以外の回転数の時の自律的に位置決めされる斜板の傾角θｂと上記θａ、θｂ（Ｎｍａｘ）の大小関係は、θａ＞θｂ≧θｂ（Ｎｍａｘ）となる。したがって、圧縮機の回転数が増大し、斜板の変角方向の慣性乗積によって斜板の傾角が減少方向に変角されたとしても、自律的に位置決めされる斜板の傾角θｂは、自律的位置決め状態ではθｂ（Ｎｍａｘ）よりは小さくはならない。このθｂ（Ｎｍａｘ）が、最高回転数の時に圧縮動作が確実に行われる最小の傾角になるように、傾角増大バネの付勢力、傾角減少バネの付勢力及び斜板の変角方向の慣性乗積が設定されている設定されている。換言すれば、圧縮動作が確実に行われて吐出室に確実に吐出圧が発生し、制御弁によるクランク室への吐出ガス導入量の制御によってクランク室と吸入室との圧力差を制御することにより斜板の傾角を確実に変角させることのできる動作保証範囲内における、最小の斜板傾角になるように、傾角増大バネの付勢力、傾角減少バネの付勢力及び斜板の変角方向の慣性乗積が設定されている。したがって、最高回転数を含む高速回転領域においてたとえ斜板の傾角が過渡的に機械的な最小傾角（ほぼ０°）近傍に至ったとしても、上記モーメントＭ_ＦとモーメントＭ_Ｓによって圧縮動作が確実に行われる傾角θｂ（例えば、ほぼ１°）まで確実に復帰できるので、容量制御が不能となることが回避でき、かつ、傾角θｂ（ほぼ１°）は圧縮動作が確実に行われる最小の傾角であるので、その最高回転数近傍の高速回転領域での可変容量圧縮機の消費動力が、最も効率よく確実に低減できることとなる。同時にクランク室の圧力の上昇が必要最小限に抑制されるので、駆動軸の軸封装置等の寿命の向上をはかることも可能になる。

【0010】

さらに、連結体は実際に回転されるので、斜板の変角方向の慣性乗積のばらつき、傾角減少バネの付勢力及び傾角増大バネの付勢力のばらつき、連結手段及び斜板と駆動軸との摺動部で発生する摩擦力の影響も含めた状態にて、最高回転数での傾角θｂを圧縮動作が確実に行われる最小の傾角（例えば、ほぼ１°）に確実に位置決めすることができる。

【0011】

本発明に係る可変容量圧縮機においては、上記の如く、最高回転数における上記所定の傾角θｂの狙い値としては、ほぼ１°とすることができる。

【0012】

また、本発明に係る可変容量圧縮機においては、上記連結手段として、リンク機構であって、該リンク機構はロータと斜板とを連結するリンクアームを備えている構造を採用することができる。リンク機構を備えた可変容量圧縮機では斜板の変角方向の慣性乗積はリンクアームの影響も考慮しなければならず、リンクアームを有しない他のヒンジ構造より慣性乗積がばらつく。したがって、連結体を実際に回転させて最高回転数での傾角θｂを確認する本発明の方式は、このようなリンク機構を備えた可変容量圧縮機に好適なものである。

【0013】

また、本発明は、
内部に吐出室、吸入室、クランク室及びシリンダボアが区画形成されたハウジングと、
シリンダボアに挿入されたピストンと、
ハウジング内に回転可能に支持された駆動軸と、
駆動軸に同期回転可能に固定されたロータと、
ロータと連結手段を介して連結し、ロータと同期回転して駆動軸の軸線に対して傾角が可変となるように駆動軸に摺動自在に取り付けられた斜板と、
斜板が駆動軸の軸線に対して直交するときの斜板の傾角を０°とした場合、最大傾角と最小傾角の間の範囲で傾動可能な斜板の最小傾角をほぼ０°に規制する最小傾角規制手段と、
斜板を最小傾角から傾角増大方向に付勢する傾角増大バネと、
斜板を最大傾角から最小傾角に至るまで傾角減少方向に付勢する傾角減少バネと、
ピストンと斜板との間に配設され、斜板の回転をピストンの往復運動に変換する変換機構と、
クランク室の圧力を調整する制御弁と、を備え、
クランク室と吸入室との圧力差を変化させて斜板の傾角を変更し、ピストンのストロークを調整して吸入室からシリンダボアに吸入された冷媒を圧縮して吐出室に吐出する可変容量圧縮機の製造方法において、
傾角減少バネと傾角増大バネが装着された駆動軸、ロータ、連結手段及び斜板の連結体を、
駆動軸が回転していないときには、斜板の傾角が傾角減少バネの付勢力と傾角増大バネの付勢力との和がゼロとなる所定の傾角θａで位置決めされるように、
駆動軸が回転しているときには、斜板の変角方向の慣性乗積の設定に基づく回転運動のモーメントＭ_Ｓが傾角減少方向に作用して斜板の傾角が所定の傾角θａから小さくなり、これによって傾角減少バネの付勢力と傾角増大バネの付勢力との合力に基づくモーメントＭ_Ｆが傾角増大方向に作用し、その結果斜板の傾角はモーメントＭ_ＳとモーメントＭ_Ｆとの和がゼロとなる所定の傾角θｂに自律的に位置決めされるように、
構成するとともに、
前記所定の傾角θｂが、最高回転数の時に圧縮動作が確実に行われる最小の傾角に位置決めされるように、傾角増大バネの付勢力、傾角減少バネの付勢力及び斜板の変角方向の慣性乗積を設定することを特徴とする、可変容量圧縮機の製造方法についても提供する。

【発明の効果】

【0014】

このように、本発明によれば、可変容量圧縮機の斜板の変角動作を最高回転数まで確実に確保しつつ、高速回転領域における圧縮機の消費動力の増大を効率よく抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】本発明の一実施態様に係る可変容量圧縮機の縦断面図である。

【図2】図１の可変容量圧縮機における傾角減少バネの付勢力と傾角増大バネの付勢力の合力と傾角との関係図である。

【図3】図１の可変容量圧縮機における連結体の縦断面図である。

【図4】図１の可変容量圧縮機における斜板の変角方向の慣性乗積を示す特性図である。

【図5】図１の可変容量圧縮機において連結体を回転させたときのモーメントＭ_ＦとモーメントＭ_Ｓの特性図である。

【図6】図１の可変容量圧縮機において連結体を回転させたときの斜板の傾角θｂと圧縮機回転数との関係図である。

【図7】図１の可変容量圧縮機における斜板の最小傾角近傍での圧縮動作の状態を示す概念図である。

【発明を実施するための形態】

【0016】

以下に、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
（１）可変容量圧縮機
図１は、本発明の一実施態様に係る、車両用空調システムに使用される可変容量圧縮機を示している。図１に示す可変容量圧縮機１００は、クラッチレス圧縮機であって、複数のシリンダボア１０１ａを備えたシリンダブロック１０１と、シリンダブロック１０１の一端に設けられたフロントハウジング１０２と、シリンダブロック１０１の他端にバルブプレート１０３を介して設けられたシリンダヘッド１０４とを備えている。

【0017】

シリンダブロック１０１と、フロントハウジング１０２とによって規定されるクランク室１４０内を横断して、駆動軸１１０が設けられ、その軸方向中央部の周囲には、斜板１１１が配置されている。斜板１１１は、駆動軸１１０に固定されたロータ１１２とリンク機構１２０を介して連結し、駆動軸１１０に沿ってその傾角が変化可能となっている。

【0018】

リンク機構１２０は、ロータ１１２から突設された第１アーム１１２ａと、斜板１１１から突設された第２アーム１１１ａと、一端側が第１連結ピン１２２を介して第１アーム１１２ａに対して回動自在に連結され、他端側が第２連結ピン１２３を介して第２アーム１１１ａに対して回動自在に連結されたリンクアーム１２１から構成されている。

【0019】

斜板１１１の貫通孔１１１ｃは、斜板１１１が最大傾角（θmax）と最小傾角（θmin）の範囲で傾動可能となるように形状が形成されており、貫通孔１１１ｃには駆動軸１１０と当接する最大傾角規制部と最小傾角規制部が形成されている。

【0020】

尚、本実施態様においては、例えば最大吐出容量が１６０ｃｃ程度のクラッチレス圧縮機を想定しており、斜板１１１が駆動軸１１０に対して直交するときの斜板の傾角を０°とした場合、貫通孔１１１ｃの最小傾角規制部は斜板１１１の傾角がほぼ０°となるように形成されている。ここで、最小傾角θｍｉｎがほぼ０°とは−０．５°より大きく０．５°未満の領域を指すが、好ましくは０°以上〜０．５°未満に設定されている。また、貫通孔１１１ｃの最大傾角規制部は、斜板１１１の傾角が２０°〜２１°となるように形成されている。

【0021】

ロータ１１２と斜板１１１の間には、斜板１１１を最小傾角に至るまで付勢する圧縮コイルバネからなる傾角減少バネ１１４が装着され、斜板１１１とバネ支持部材１１６との間には、斜板１１１の傾角を最大傾角より小さい所定の傾角まで増大する方向に付勢する圧縮コイルバネからなる傾角増大バネ１１５が装着されている。最小傾角において傾角増大バネ１１５の付勢力は傾角減少バネ１１４の付勢力より大きく設定されているので、斜板１１１は駆動軸１１０が回転していないときは、傾角減少バネ１１４の付勢力と傾角増大バネ１１５の付勢力との合力がゼロとなる所定の傾角θａに位置決めされる（図２)。

【0022】

尚、図２に示す最小傾角θminにおける付勢力の合力Ｆmin及び所定の傾角θａは、車両のアイドリング相当の圧縮機回転数（例えば７００ｒｐｍ）においてクラッチレス圧縮機のＯＦＦ状態（空調非作動状態）からＯＮ状態（空調作動状態）へのスムースな移行を考慮して設定され、ＯＦＦ状態での消費動力抑制のため、できるだけ小さな値として設定されている。所定の傾角θａは確実に圧縮動作が行なわれる領域でなければならないので、１°より大きく、かつ、エンジン始動時の圧縮機負荷が過大とならないように５°未満の領域に設定されている。好ましくは、所定の傾角θａは２°〜３°、またＦminは−４０Ｎ±１５Ｎ程度（マイナスは傾角増大方向）に設定するのが良い。最大傾角θmaxにおける付勢力の合力Ｆｍａｘは６０Ｎ±１５Ｎ程度に設定されている。

【0023】

駆動軸１１０の一端は、フロントハウジング１０２の外側に突出したボス部１０２ａ内を貫通して外側まで延在し、図示しない動力伝達装置に連結されている。尚、駆動軸１１０とボス部１０２ａとの間には、軸封装置１３０が挿入され、内部と外部とを遮断している。駆動軸１１０及びロータ１１２はラジアル方向に軸受１３１、１３２で支持され、スラスト方向に軸受１３３、スラストプレート１３４で支持され、外部駆動源からの動力が動力伝達装置に伝達され、駆動軸１１０は動力伝達装置の回転と同期して回転可能となっている。尚、駆動軸１１０のスラストプレート１３４の当接部とスラストプレート１３４との隙間は調整ネジ１３５により所定の隙間に調整されている。

【0024】

シリンダボア１０１ａ内には、ピストン１３６が配置され、ピストン１３６のクランク室１４０側に突出している端部の内側空間には、斜板１１１の外周部が収容され、斜板１１１は一対のシュー１３７を介して、ピストン１３６と連動する構成となっている。したがって、斜板１１１の回転によりピストン１３６がシリンダボア１０１ａ内を往復動することが可能となる。

【0025】

シリンダヘッド１０４には、径方向中央部に吸入室１４１が、吸入室１４１を径方向外側で環状に取り囲む吐出室１４２が、区画形成され、吸入室１４１は、シリンダボア１０１ａとは、バルブプレート１０３に設けられた連通孔１０３ａ、吸入弁（図示せず）を介して連通し、吐出室１４２は、シリンダボア１０１ａとは、吐出弁（図示せず）、バルブプレート１０３に設けられた連通孔１０３ｂを介して連通している。

【0026】

フロントハウジング１０２、シリンダブロック１０１、バルブプレート１０３、シリンダヘッド１０４が、図示しないガスケットを介して複数の通しボルト１０５によって締結されて圧縮機ハウジングが形成されている。

【0027】

また、シリンダブロック１０１の図１中上部にはマフラが設けられ、マフラは蓋部材１０６と、シリンダブロック１０１の上部に区画形成された形成壁１０１ｂが図示しないシール部材を介してボルトにより締結されることにより形成される。マフラ空間１４３には逆止弁２００が配置されている。逆止弁２００は、連通路１４４とマフラ空間１４３との接続部に配置され、連通路１４４（上流側）とマフラ空間１４３（下流側）との圧力差に応答して動作し、圧力差が所定値より小さい場合には連通路１４４を遮断し、圧力差が所定値より大きい場合には連通路１４４を開放する。したがって吐出室１４２は、連通路１４４、逆止弁２００、マフラ空間１４３及び吐出ポート１０６ａで形成される吐出通路を介して空調システムの吐出側冷媒回路と接続されている。

【0028】

シリンダヘッド１０４には、吸入ポート１０４ａ、連通路１０４ｂが形成され、吸入室１４１は、連通路１０４ｂ及び吸入ポート１０４ａで形成される吸入通路を介して空調システムの吸入側冷媒回路と接続されている。吸入通路はシリンダヘッド１０４の径方向外側から吐出室１４２の一部を横切るように直線状に延びている。

【0029】

シリンダヘッド１０４にはさらに制御弁３００が設けられている。制御弁３００は吐出室１４２とクランク室１４０とを連通する連通路１４５の開度を調整し、クランク室１４０への吐出ガス導入量を制御する。また、クランク室１４０内の冷媒は、連通路１０１ｃ、空間１４６、バルブプレート１０３に形成されたオリフィス１０３ｃを経由して吸入室１４１へ流れる。

【0030】

したがって、制御弁３００によりクランク室１４０の圧力を変化させ、斜板１１１の傾角、つまりピストン１３６のストロークを変化させることにより、可変容量圧縮機１００の吐出容量を可変制御することができる。

【0031】

空調作動時、つまり可変容量圧縮機１００の作動状態では、外部信号に基づいて制御弁３００に内蔵されるソレノイドの通電量が調整され、吸入室１４１の圧力が所定値になるように吐出容量が可変制御される。制御弁３００は、外部環境に応じて、吸入圧力を最適制御することができる。

【0032】

また、空調非作動時、つまり可変容量圧縮機１００の非作動状態では、制御弁３００に内蔵されるソレノイドの通電をＯＦＦすることにより連通路１４５を強制開放し、可変容量圧縮機１００の吐出容量を最小に制御する。

【0033】

（２）斜板に作用する変角モーメント
可変容量圧縮機１００を運転しているときに斜板１１１に作用する変角モーメントは以下の通りである。
・各ピストンに作用するシリンダ圧力によって発生するモーメントＭ_ＣＬ（傾角増大方向）
・各ピストンに作用するクランク室内の圧力によって発生するモーメントＭ_ＣＲ（傾角減少方向）
・ピストンの往復動慣性力によって発生するモーメントＭ_Ｐ（傾角増大方向）
・斜板の変角方向の慣性乗積の設定に基づく回転運動のモーメントＭ_Ｓ
・傾角減少バネの付勢力と傾角増大バネの付勢力の合力によって発生するモーメントＭ_Ｆ

【0034】

空調作動時では、通常ガス圧のモーメント（Ｍ_ＣＲ−Ｍ_ＣＬ）は他の機械系のモーメント（Ｍ_Ｐ、Ｍ_Ｓ、Ｍ_Ｆ）に比べて大きいので、機械系のモーメントはあまり考慮しなくてもよいが、モーメントＭ_Ｐ及びモーメントＭ_Ｓは回転数の２乗の関数となっているので、高速回転領域ではモーメントＭ_Ｐ及びモーメントＭ_Ｓは無視できなくなる。

【0035】

特にクラッチレス圧縮機のＯＦＦ状態（空調非作動時）ではガス圧のモーメント（Ｍ_ＣＬ、Ｍ_ＣＲ）が極めて小さくなるので、機械系のモーメント（Ｍ_Ｐ、Ｍ_Ｓ、Ｍ_Ｆ）によって斜板１１１の変角動作が影響を受けやすくなる。

【0036】

機械系のモーメントの中でその大きさを調整可能なものはモーメントＭ_ＦとモーメントＭ_Ｓである。モーメントＭ_Ｆは、傾角減少バネ１１４と傾角増大バネ１１５の付勢力やバネ定数で調整が可能であり、本実施形態では図２に示す付勢力Ｆと、図３に示すような設計的に決められている任意の斜板１１１の傾角における瞬間回転中心Ｃと駆動軸１１０の軸心との距離Ｌとの積から求められる（Ｍ_Ｆ＝Ｆ・Ｌ）。尚、瞬間回転中心とは、図３に示す傾角減少バネ１１４と傾角増大バネ１１５が装着された駆動軸１１０、ロータ１１２、リンク機構１２０及び斜板１１１の連結体４００において、斜板１１１の回転中心（Ｋ点）を通り駆動軸１１０の軸線と直交する線と、第１連結ピン１２２の中心と第２連結ピン１２３の中心を通る軸線との交点である。

【0037】

また、モーメントＭ_Ｓは、斜板１１１の形状、質量、重心、つまり慣性乗積の設定により調整が可能であり、本実施形態では、図４に示す慣性乗積値Ｐから、Ｍ_Ｓ＝Ｐ・ω^２で求めることができる（ωは駆動軸の回転の角速度）。

【0038】

図４は、連結ピン１２３とリンクアーム１２１の影響を含めた斜板１１１の変角方向の慣性乗積を示したものである。

【0039】

第２連結ピン１２３は斜板１１１に圧入固定されているので斜板１１１と一体となっている。リンクアーム１２１は第１連結ピン１２２を中心として回動するもので、斜板１１１の傾角変化に対応してその位置が変化する。駆動軸１１０が回転したときに、リンクアーム１２１によって第１連結ピン１２２の中心周りに回転運動のモーメントが作用するので、リンクアーム１２１は第２連結ピン１２３を介して斜板１１１を常時傾角増大方向へ向かわせる回転運動のモーメントを発生させる。したがって、リンクアーム１２１によって発生する傾角増大方向の回転運動のモーメントを考慮して、図４に示す特性となるように第２連結ピン１２３と斜板１１１の連結体の慣性乗積を設定している。つまり、慣性乗積値Ｐは、リンクアーム１２１と、第２連結ピン１２３と斜板１１１の連結体との２つの要素で構成されるので、リンクアーム１２１を有しない他のヒンジ構造よりばらつきが大きくなる。

【0040】

尚、慣性乗積値Ｐがゼロとなる斜板の傾角θｓは、０°より大きく１°未満の範囲内に設定されている。

【0041】

（３）モーメントＭ_ＦとモーメントＭ_Ｓによる斜板の傾動
次に、図３に示す傾角減少バネ１１４と傾角増大バネ１１５が装着された駆動軸１１０、ロータ１１２、リンク機構１２０及び斜板１１１の連結体４００を回転させると、モーメントＭ_ＦとモーメントＭ_Ｓによって斜板１１１の傾角がどのように位置決めされるのかを、図５及び図６で説明する。

【0042】

例えば、可変容量圧縮機１００からシリンダヘッド１０４、バルブプレート１０３、吐出弁、吸入弁、及びピストン１３６を取り外して大気圧下で運転する場合を考える。この状態では、ガス圧のモーメント（Ｍ_ＣＲ−Ｍ_ＣＬ）及びモーメントＭ_Ｐはゼロであるから、斜板にはモーメントＭ_ＦとモーメントＭ_Ｓのみが作用する。

【0043】

尚、斜板の傾角θは、例えばレーザー変位計測装置で、斜板１１１が回転しているときの斜板１１１の軸方向の変位量を計測することにより求めることができる。レーザーを照射する斜板１１１の位置を各ピストン１３６の中心軸を通るピッチ円に相当する位置とすれば、計測される斜板１１１の軸方向変位量ΔＬはピストンストロークそのものである。この場合ピッチ円径をＤとすれば、斜板１１１の傾角θと変位ΔＬとの関係はｔａｎθ＝ΔＬ／Ｄとなり、斜板１１１の軸方向変位量ΔＬを計測すれば斜板１１１の傾角θを容易に求めることができる。

【0044】

斜板１１１の傾角は、駆動軸１１０の回転が停止している状態ではＭ_Ｓ＝０であるから、傾角減少バネ１１４の付勢力と傾角増大バネ１１５の付勢力とがバランスする斜板１１１の傾角θａに位置決めされている。

【0045】

回転が停止している状態から駆動軸１１０を所定の回転数で回転させると、斜板１１１の変角方向の慣性乗積Ｐに基づく回転運動のモーメントＭ_Ｓが斜板１１１に作用して斜板１１１の傾角が傾角θａから変化する。ここでθｓ＜θａであるので、モーメントＭ_Ｓは傾角減少方向に作用し、斜板１１１の傾角は傾角θａから傾角θｓに向かって小さくなっていく。

【0046】

傾角θａより斜板１１１の傾角が小さくなると、斜板１１１には図２に示すバネ付勢力の合力Ｆによって発生するモーメントＭ_Ｆが傾角増大方向に作用するので、モーメントＭ_ＦとモーメントＭ_Ｓの和がゼロとなる位置で斜板１１１の傾角が自律的に位置決めされる（傾角θｂ）。傾角θｂは、駆動軸１１０の回転数が大きくなると傾角θｓに近づき、最高回転数（Ｎｍａｘ）で最も小さい角度となる。この最高回転数での傾角θｂ（Ｎｍａｘ）は、圧縮動作が確実に行われる最小の傾角に設定されている。つまり、最高回転数では必要最小限の圧縮動作を確実に担保して、不必要に斜板１１１の傾角を大きくしないようにしてある。

【0047】

尚、最高回転数（Ｎｍａｘ）は、例えば斜板式可変容量圧縮機においては、９０００ｒｐｍ（±１０００ｒｐｍ）程度が想定される。

【0048】

斜板１１１の機械的な最小傾角θｍｉｎはほぼ０°に設定されており、実際の可変容量圧縮機１００の運転状態では過渡的には最小傾角θｍｉｎに到達することも有りえるが、この状態ではモーメントＭ_Ｐやガス圧のモーメント（Ｍ_ＣＲ−Ｍ_ＣＬ）はゼロまたは極めて小さいので、最小傾角θｍｉｎからの容量復帰のためには傾角θｂ（Ｎｍａｘ）はモーメントＭ_ＦとモーメントＭ_Ｓによって圧縮動作が確実に行われる傾角領域に位置決めされている必要がある。

【0049】

通常斜板１１１の傾角が小さくなり０°近傍に近づくと、ある傾角以下では圧縮動作が不十分となるか又は圧縮動作がまったく行われなくなるので、この境界となる傾角を実験的に確認したところ０．２°前後であることがわかり、また、確実に圧縮動作が行われる斜板１１１の傾角は０．４°以上であることを確認した。

【0050】

すなわち、図７に最小傾角近傍での圧縮動作の状態を示す概念図を示すように、圧縮動作がまったく行われなくなる領域と圧縮動作が不十分な領域の境界となる傾角をθｃ、圧縮動作が不十分な領域と圧縮動作が確実に行われる領域の境界となる傾角をθｄとすると、
圧縮動作がまったく行われない領域：０°≦θ＜θｃ
圧縮動作が不十分な領域：θｃ≦θ＜θｄ
圧縮動作が確実に行われる領域：θｄ≦θ
と表すことができ、θｃ：０．２°前後、θｄ：０．４°以上であることを確認したものである。圧縮動作が行われるか否かは車両のアイドリング相当の圧縮機回転数で判断する（例えば７００ｒｐｍ）。

【0051】

したがって、図４において慣性乗積値Ｐがゼロとなる傾角θｓはほぼ０．４°（０．４°±０．３°程度の範囲内）であることが望ましく、また前記傾角θｂ（Ｎｍａｘ）はほぼ１°（１°±０．５°程度の範囲内）、好ましくは１°以下とするのが良い（但し、θｓ＜θｂ）。

【0052】

リンク機構１２０においては慣性乗積値Ｐのばらつきが他のヒンジ構造比べて大きく、またバネの付勢力の合力Ｆもばらつきがあり、さらに斜板１１１の傾動時においてはリンク機構１２０及び駆動軸１１０の外周と貫通孔１１１ｃとの摺動部で摩擦力が作用するため、傾角θｂ（Ｎｍａｘ）のばらつきも大きくなるが、連結体４００を実際に回転させて傾角θｂ（Ｎｍａｘ）を確認しているので、これが狙いとする傾角となるように、慣性乗積値Ｐやバネの付勢力の合力Ｆを修正すれば傾角θｂを所望の範囲に確実に位置決めすることができる。

【0053】

上述したように、連結体４００において駆動軸１１０を回転させると、斜板１１１の変角方向の慣性乗積の設定により回転数が大きくなるに従い斜板１１１の傾角が自律的に小さくなり、最高回転数において圧縮動作が確実に行われる最小の傾角に位置するように傾角減少バネ１１４の付勢力、傾角増大バネ１１５の付勢力及び斜板１１１の変角方向の慣性乗積が設定されているので、高速回転領域での可変容量圧縮機の消費動力の低減に効率よく寄与することができる。また同時に、クランク室の圧力の上昇が抑制されるので、軸封装置１３０の寿命向上にも寄与することができる。

【0054】

尚、上述のθｓの数値は望ましい状態を示したもので、これに限定されない。例えばθｓが僅かに負の角度（例えば−０．５°＜θｓ＜０）に設定されていても、モーメントＭ_ＦとモーメントＭ_Ｓの和によって所望のθｂが得られるようにバネ付勢力を設定すれば良い。

【0055】

また、上記実施態様では、可変容量圧縮機１００をクラッチレス圧縮機としたが、電磁クラッチを装着した可変容量圧縮機としてもよい。また、本発明は揺動板式可変容量圧縮機にも適用可能である。

【0056】

また、ロータと斜板とを連結する連結手段は上記実施形態には限定されない。例えば、ロータアームに長孔を形成し、この長孔に斜板に固定されたピンを連結させる構造でもよい。

【0057】

また、上記実施形態では斜板が駆動軸に直接支持された構造であるが、駆動軸に滑動可能に嵌挿された斜板支持体（スリーブ）に支持される斜板構造であってもよい。

【0058】

さらに、最小傾角規制手段についても上記実施形態には限定されない。例えば、止め輪を駆動軸に固定して最小傾角を規制してもよい。

【産業上の利用可能性】

【0059】

本発明は、冷媒を圧縮するあらゆる斜板式可変容量圧縮機に適用可能であり、特に車両用空調システムに用いられる圧縮機に適用して好適なものである。

【符号の説明】

【0060】

１００ 可変容量圧縮機
１０１ シリンダブロック
１０１ａ シリンダボア
１０１ｂ 形成壁
１０１ｃ 連通路
１０２ フロントハウジング
１０２ａ ボス部
１０３ バルブプレート
１０３ａ 吸入孔
１０３ｂ 吐出孔
１０３ｃ オリフィス
１０４ シリンダヘッド
１０４ａ 吸入ポート
１０４ｂ 連通路
１０５ 通しボルト
１０６ 蓋部材
１０６ａ 吐出ポート
１１０ 駆動軸
１１１ 斜板
１１１ａ 第２アーム
１１１ｃ 貫通孔
１１２ ロータ
１１２ａ 第１アーム
１１４ 傾角減少バネ
１１５ 傾角増大バネ
１１６ バネ支持部材
１２０ リンク機構
１２１ リンクアーム
１２２ 第１連結ピン
１２３ 第２連結ピン
１３０ 軸封装置
１３１、１３２ ラジアル軸受
１３３ スラスト軸受
１３４ スラストプレート
１３５ 調整ネジ
１３６ ピストン
１３７ シュー
１４０ クランク室
１４１ 吸入室
１４２ 吐出室
１４３ マフラ空間
１４４ 連通路
１４５ 圧力供給通路
１４６ 空間
２００ 逆止弁
３００ 制御弁

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】