JP2001082324A - 斜板式圧縮機 - Google Patents

斜板式圧縮機

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JP2001082324A JP25550099A JP25550099A JP2001082324A JP 2001082324 A JP2001082324 A JP 2001082324A JP 25550099 A JP25550099 A JP 25550099A JP 25550099 A JP25550099 A JP 25550099A JP 2001082324 A JP2001082324 A JP 2001082324A
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宏 金井
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ピストンに作用する倒れ荷重を低減して、耐
久性、信頼性の高い斜板式圧縮機を提供する。 【解決手段】 複数のシリンダボア６が形成されたシリ
ンダブロック１と、シリンダブロック１の中心部に回転
可能に支持されたシャフト５と、このシャフト５の回転
につれて回転する斜板１０と、この斜板１０が収容され
たクランク室８と、一対のシュー６０，６１を介して斜
板１０に連結され、斜板１０の回転につれてシリンダボ
ア６内を摺動するピストン７とを備え、ピストン７がシ
リンダボア６内を摺動する円筒部７ａと一対のシュー６
０，６１を転動可能に支持するブリッジ部７ｂとで構成
され、ブリッジ部７ｂが円筒部７ａのボトム部から半径
方向外方へ延びる連結部７ｃによって円筒部７ａよりシ
リンダブロック１の半径方向外方に突出している斜板式
圧縮機において、シリンダブロック１のフロント側端面
の中央部に、連結部７ｃと干渉しない範囲でクランク室
８側に突出する突出部１１を形成した。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、斜板式圧縮機に
関し、特にＣＯ2（二酸化炭素）を冷媒として用いる車
両用圧縮機として好適な斜板式圧縮機に関する。
【０００２】
【従来の技術】図７は従来の斜板式圧縮機の断面図であ
る。
【０００３】斜板式圧縮機は、複数のシリンダボア１０
６を有するシリンダブロック１０１と、シリンダブロッ
ク１０１の中心部に回転可能に支持されたシャフト１０
５と、このシャフト１０５の回転につれて回転する斜板
１１０と、この斜板１１０を収容するクランク室１０８
と、斜板１０８に一対のシュー１６０，１６１を介して
連結され、斜板１１０の回転につれてシリンダボア１０
６内を摺動するピストン１０７とを備えている。
【０００４】ピストン１０７は、シリンダボア１０６内
を摺動する円筒部１０７ａと一対のシュー１６０，１６
１を転動可能に支持するブリッジ部１０７ｂとを備えて
いる。
【０００５】ブリッジ部１０７ｂは円筒部１０７ａのボ
トム部からシリンダブロック１０１の半径方向外方へ延
びる連結部１０７ｃによって円筒部１０７ａより半径方
向外方に突出している。
【０００６】シャフト１０５が回転すると、斜板１１０
もシャフト１０５の回転につれて回転する。斜板１１０
の回転によりシュー１６０，１６１が斜板１１０の摺動
面１１０ａ，１１０ｂ上を相対回転し、斜板１１０の回
転力はピストン１０７の直線往復運動に変換される。
【０００７】その結果、シリンダボア１０６内の圧縮室
１２２の容積が変化し、この容積変化によって冷媒ガス
の吸入、圧縮及び吐出が順次行われ、斜板の傾斜角に応
じた容量の冷媒ガスが吐出される。
【０００８】このとき、ピストン１０７の直線往復運動
による冷媒ガスの圧縮反力を傾斜した斜板１１０で受け
るので、ピストン１０７には図示のように倒れ荷重Ｒ
１，Ｒ２が発生する。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】ところで、倒れ荷重Ｒ
１，Ｒ２は、図示の寸法Ｌ１，Ｌ２によって決まり、Ｌ
１が長く（Ｌ２が短く）なるほど小さくなる。なお、Ｌ
１はピストン１０７のトップ側の倒れ荷重Ｒ１の作用点
とボトム側の倒れ荷重Ｒ２の作用点との距離を、Ｌ２は
ボトム側の倒れ荷重Ｒ２の作用点と斜板の圧縮反力作用
点との距離をそれぞれ示す。
【００１０】なお、ＣＯ2 を冷媒として用いる圧縮機の
場合、高低圧差が非常に大きい（最大１５ＭＰａ程度）
ため、圧縮の際生じる圧縮反力は従来のフロンを冷媒と
して用いた圧縮機より大きい。
【００１１】更に、ＣＯ2 を冷媒として用いる圧縮機の
場合、従来のフロンを冷媒として用いた圧縮機に比し吐
出量は１／６〜１／１０程度であり、シリンダボアの径
は１／３〜１／２と小さいため、面圧が非常に大きくな
る。
【００１２】また、倒れ荷重Ｒ１，Ｒ２によって発生す
るピストン１０７とシリンダボア１０６との摺動摩擦に
起因してピストン１０７及びシリンダボア１０６に摩耗
が発生する。
【００１３】更に、ピストン１０７のエッジ部分（トッ
プ面の外周縁）でシリンダボア１０６に付着している潤
滑油が除去され、その結果ピストン１０７の油膜切れに
よってピストン１０７が焼付いてしまうおそれがある。
【００１４】この発明はこのような事情に鑑みてなされ
たもので、その課題はピストンに作用する倒れ荷重を低
減して、耐久性、信頼性の高い斜板式圧縮機を提供する
ことである。
【００１５】
【課題を解決するための手段】前述の課題を解決するた
め請求項１記載の発明は、複数のシリンダボアが形成さ
れたシリンダブロックと、このシリンダブロックの中心
部に回転可能に支持された回転軸と、この回転軸の回転
につれて回転する斜板と、この斜板が収容されたクラン
ク室と、一対のシューを介して前記斜板に連結され、前
記斜板の回転につれて前記シリンダボア内を摺動するピ
ストンとを備え、前記ピストンが前記シリンダボア内を
摺動する円筒部と前記一対のシューを転動可能に支持す
るブリッジ部とで構成され、前記ブリッジ部が前記円筒
部のボトム部から前記シリンダブロックの半径方向外方
へ延びる連結部によって前記円筒部より半径方向外方に
突出している斜板式圧縮機において、前記シリンダブロ
ックのフロント側端面の中央部に、前記連結部と干渉し
ない範囲で前記クランク室側に突出する突出部が形成さ
れていることを特徴とする。
【００１６】シリンダブロックのフロント側端面の中央
部に、連結部と干渉しない範囲でクランク室側に突出す
る突出部が形成されているので、ピストンを倒そうとす
る倒れ荷重のボトム側の作用点がフロントヘッド側へず
れて、トップ側の倒れ荷重の作用点からボトム側の倒れ
荷重の作用点までの距離が長くなる。
【００１７】請求項２記載の発明は、請求項１に記載の
斜板式圧縮機において、前記突出部が側面視でほぼ円筒
状であることを特徴とする。
【００１８】突出部が側面視でほぼ円筒状であるので、
加工し易い。
【００１９】請求項３記載の発明は、請求項１に記載の
斜板式圧縮機において、前記突出部が側面視でほぼ円錐
台状であることを特徴とする。
【００２０】突出部が側面視でほぼ円錐台状であるの
で、加工の際発生するバリを除去し易い。
【００２１】請求項４記載の発明は、請求項１〜３のい
ずれか１項に記載の斜板式圧縮機において、前記円筒部
のボトム側端部の一部を、前記連結部と半径方向で対向
する位置まで延ばしたことを特徴とする。
【００２２】円筒部のボトム側端部の一部を、連結部と
半径方向で対向する位置まで延ばしたので、ピストンの
ボトム側端部が上死点付近でもシリンダ内に完全に入り
込むことがない。
【００２３】請求項５記載の発明は、請求項１〜４のい
ずれか１項に記載の斜板式圧縮機において、前記ピスト
ンの円筒部に常に前記シリンダボアの内周面と半径方向
に対向する環状溝が形成されていることを特徴とする。
【００２４】ピストンの円筒部に常にシリンダボアの内
周面と半径方向に対向する環状溝が形成されているの
で、潤滑油を環状溝に保持することができる。
【００２５】
【発明の実施の形態】以下この発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。
【００２６】図１はこの発明の一実施形態に係る斜板式
圧縮機を示す縦断面図である。
【００２７】この斜板式圧縮機はＣＯ2 （二酸化炭素）
を冷媒とする冷凍装置の一構成部品として用いられる。
この斜板式圧縮機のシリンダブロック１の一端面にはバ
ルブプレート２を介してリヤヘッド３が、他端面にはフ
ロントヘッド４が配置されている。フロントヘッド４、
シリンダブロック１、バルブプレート２及びリヤヘッド
３は通しボルト３１とナット３２とで軸方向に一体的に
結合されている。
【００２８】シリンダブロック１に形成されたシリンダ
ボア６内にはピストン７が摺動可能に挿入されている。
【００２９】フロントヘッド４には、後述する斜板１０
やスラストフランジ４０等を収容するクランク室８が形
成されている。また、リヤヘッド３には吸入室１３と吐
出室１２とが形成されている。吸入室１３は吐出室１２
の周囲に位置している。吸入室１３には圧縮室２２に供
給する低圧の冷媒ガスが収容される。吐出室１２には圧
縮室２２から吐出された高圧の冷媒ガスが収容される。
【００３０】シャフト（回転軸）５の一端部はラジアル
軸受２６を介してフロントヘッド４に回転可能に支持さ
れ、シャフト５の他端部はスラスト軸受２４及びラジア
ル軸受２５を介してシリンダブロック１に回転可能に支
持されている。
【００３１】スラストフランジ４０は、シャフト５に固
定され、シャフト５と一体に回転する。斜板１０は、シ
ャフト５に傾斜かつ摺動可能に取り付けられている。ま
た、斜板１０は、リンク機構４１を介してスラストフラ
ンジ４０に連結され、スラストフランジ４０の回転につ
れて一体に回転する。
【００３２】斜板１０の周縁部とピストン７の一端部と
はシュー６０，６１を介して連結されている。シュー６
０，６１は凸面（球面）６０ａ，６１ａと平面６０ｂ，
６１ｂとを有している。
【００３３】ピストン７に対してそれぞれ一組のシュー
６０，６１が斜板１０のを挟むように配置され、シュー
６０，６１はシャフト５の回転につれて斜板１０の摺動
面１０ａ，１０ｂ上を相対回転する。斜板１０の回転に
よりピストン７がシリンダボア６内を往復運動する。
【００３４】バルブプレート２には、圧縮室２２と吐出
室１２とを連通させる吐出ポート１６と、圧縮室２２と
吸入室１３とを連通させる吸入ポート１５とが、それぞ
れ周方向に沿って一定間隔おきに設けられている。吐出
ポート１６は吐出弁１７により開閉され、吐出弁１７は
バルブプレート２のリヤヘッド側端面に弁押さえ１８と
ともにボルト１９及びナット２０により固定されてい
る。また、吸入ポート１５は吸入弁２１により開閉さ
れ、吸入弁２１はバルブプレート２のフロント側端面に
配設されている。
【００３５】シャフト５のフロント側端部に固定された
スラストフランジ４０はスラスト軸受３３を介してフロ
ントヘッド３０の内壁面に回転可能に支持されている。
前述のようにスラストフランジ４０と斜板１０とはリン
ク機構４１を介して連結され、斜板１０はシャフト５と
直角な面に対して傾斜可能である。リンク機構４１は、
斜板１０の摺動面１０ａ側に設けられたブラケット１０
ｃと、ブラケット１０ｃに形成された直線的なガイド溝
１０ｄと、スラストフランジ４０に圧入されたロッド４
３とで構成される。ガイド溝１０ｄの長手軸は斜板１０
の摺動面１０ａに対して所定角度傾いている。ロッド４
３の球状の先端部４３ａはガイド溝１０ｄに相対摺動可
能に嵌合している。
【００３６】スラストフランジ４０と斜板１０との間に
は巻バネ４７が装着され、この巻バネ４７の付勢力によ
り斜板１０がリヤ側へ付勢され、スラスト軸受２４と斜
板１０との間には巻バネ４８が装着され、この巻バネ４
８の付勢力により斜板１０がフロント側へ付勢される。
【００３７】図２はシリンダブロックのフロント側端面
図、図３はシリンダブロックの斜視図である。
【００３８】シリンダブロック１には、シャフト５を挿
通するための孔１ａを中心とする円周に沿って一定間隔
おきに８つのシリンダボア６が形成されている。シリン
ダボア６の外側には、８つのボルト通し孔３０が形成さ
れている。
【００３９】また、シリンダブロック１のフロント側端
面の中央には、ピストン７の連結部７ｃ（後述）と干渉
しない範囲でクランク室８側に寸法Ｌだけ突出する側面
視でほぼ円筒状の突出部１１が形成されている。突出部
１１の外周縁は各シリンダボア６の中心を結ぶ円周上に
ある。
【００４０】図４はピストンの斜視図である。
【００４１】ピストン７は円筒部７ａとブリッジ部７ｂ
と連結部７ｃとで構成される。
【００４２】円筒部７ａはシリンダボア６内に摺動可能
に挿入される。この円筒部７ａのトップ側には環状溝７
ｄが形成されている。この環状溝７ｄは常にシリンダボ
ア６の内周面と半径方向に対向する。
【００４３】円筒部７ａのボトム側端部には、一組のシ
ュー６０，６１を転動可能に支持するシューポケット５
１ａ，５１ｂ（図１参照）が形成されている。
【００４４】また、円筒部７ａのボトム側端部は、連結
部７ｃと半径方向で対向する位置まで延出されている。
この延出部分は円弧状断面であり、この延出部分の半径
をＲ、円筒部７ａの直径をＤとしたとき、延出部分の半
径Ｒと円筒部７ａの直径との間にはＲ＝Ｄ／２の関係が
ある。
【００４５】ブリッジ部７ｂは円筒部７ａのボトム部か
ら半径方向外方へ延びる連結部７ｃによって円筒部７ａ
よりシリンダブロック１の半径方向外方に突出してい
る。なお、連結部７ｃの厚さをＬ３としたとき、連結部
７ｃの厚さＬ３と突出部１１の突出寸法Ｌとの間にはＬ
３＞Ｌの関係がある。
【００４６】次に、この可変容量型斜板式圧縮機の作動
を説明する。
【００４７】図示しない車載エンジンの回転動力がシャ
フト５に伝達されると、シャフト５の回転力はスラスト
フランジ４０、リンク機構４１を経て斜板１０に伝達さ
れ、斜板１０が回転する。
【００４８】斜板１０の回転によりシュー６０，６１が
斜板１０の摺動面１０ａ，１０ｂ上を相対回転し、斜板
１０からの回転力がピストン７の直線往復運動に変換さ
れる。
【００４９】ピストン７がシリンダボア６内を往復運動
すると、シリンダボア６内の圧縮室２２の容積が変化
し、この容積変化によって冷媒ガスの吸入、圧縮及び吐
出が順次行なわれ、揺動板１０の傾斜角度に応じた容量
の高圧の冷媒ガスが吐出される。
【００５０】吸入時、吸入弁２１が開き、吸入室１３か
らシリンダボア６内の圧縮室２２へ低圧の冷媒が吸入さ
れ、吐出時、吐出弁１７が開き、圧縮室２２から吐出室
１２へ高圧の冷媒ガスが吐出される。吐出室１２内の高
圧の冷媒ガスは吐出口３ａから図示しない冷却器側へ吐
出される。
【００５１】圧縮時、ピストン７の圧縮反力は斜板１０
に作用する。冷媒がＣＯ2 であるため、前述のように冷
媒がフロンのときに比べピストン７の圧縮反力は大き
い。
【００５２】しかし、この実施形態では寸法Ｌ１が従来
例に比し長くなっているので、図５及び図６に示すよう
に倒れ荷重Ｒ１，Ｒ２は小さくなる。
【００５３】図５は回転軸の回転角度に対するピストン
トップ側の倒れ荷重の関係を示す曲線図、図６は回転軸
の回転角度に対するピストンボトム側の倒れ荷重の関係
を示す曲線図である。なお、実線は実施形態を、点線は
従来例をそれぞれ示している。
【００５４】ピストンのトップ側では、実施形態の倒れ
荷重Ｒ１の最大値が従来例に比し２５％程度減少する。
また、実施形態の倒れ荷重Ｒ１はピストン７が上死点
（１８０°）に近づくにしたがって速やかに減少し、従
来例より格段に小さくなる。
【００５５】更に、ピストン７のボトム側においても、
実施例の倒れ荷重Ｒ２の最大値が従来例に比し８％程度
減少するとともに、上死点（１８０°）における倒れ荷
重Ｒ２も従来例より小さくなる。
【００５６】熱負荷が小さくなり、クランク室８内の圧
力が増加すると、斜板１０の傾斜角度が小さくなるの
で、ピストン７のストローク量が少なくなって吐出容量
が減少する。これに対し、熱負荷が大きくなり、クラン
ク室８内の圧力が減少すると、斜板１０の傾斜角度が大
きくなるので、ピストン７のストローク量が増えて吐出
容量が増加する。
【００５７】この実施形態によれば、Ｌ１が長くなるの
で、倒れ荷重Ｒ１，Ｒ２、特にピストン７のトップ側の
倒れ荷重Ｒ１が大幅に低減し、シリンダボア６とピスト
ン７との摺動摩擦に起因する摩耗が減少し、耐久性が向
上する。
【００５８】また、摩擦損失が低減して摺動特性が向上
するので、圧縮機の駆動力を低減でき、性能や信頼性が
向上する。
【００５９】更に、ピストン７のボトム側端部が上死点
付近でもシリンダボア６内に完全に入り込まないので、
ピストン７が上死点に近づくに従って倒れ荷重Ｒ１，Ｒ
２が次第に小さくなる。
【００６０】また、環状溝７ｄによって潤滑油の保持能
力が向上するので、ピストン７の油膜切れが起きず、ピ
ストン７の焼付を防止することができる。
【００６１】なお、前述の実施形態では突出部１１を側
面視で円筒状としたが、円筒状に限るものではなく、例
えば側面視でほぼ円錐台状としてもよい。この形状にす
ることによって、加工の際のバリ取りが容易となる。
【００６２】また、突出部１１の外周縁は各シリンダボ
ア６の中心を結ぶ円周上にある必要はなく、各シリンダ
ボア６の中心を結ぶ円周より外側であってもよい。
【００６３】更に、環状溝７ｄの位置はシリンダボア６
の内周面と半径方向で常に対向できる位置であればピス
トン７のトップ側に限るものではない。
【００６４】また、環状溝７ｄは実施形態のように１本
に限るものではなく、複数本としてもよい。環状溝７ｄ
を複数本にすると、潤滑油の保持能力をより向上させる
ことができる。
【００６５】更に、上記実施形態では、斜板式圧縮機と
して可変容量型斜板式圧縮機を一例として示したが、例
えば固定容量型斜板式圧縮機に本願発明を適用すること
もできる。
【００６６】
【発明の効果】以上説明したように請求項１記載の発明
の斜板式圧縮機によれば、倒れ荷重が低減され、ピスト
ン及びシリンダの摩耗が減少して耐久性が向上するとと
もに、摩擦損失が低減して摺動性が向上し、圧縮機の駆
動力を低減でき、性能や信頼性が向上する。
【００６７】請求項２記載の発明の斜板式圧縮機によれ
ば、形状が単純であり、加工し易い。
【００６８】請求項３記載の発明の斜板式圧縮機によれ
ば、加工作業の効率が向上する。
【００６９】請求項４記載の発明の斜板式圧縮機によれ
ば、ピストンが上死点に近づくに従って倒れ荷重が次第
に小さくなる。
【００７０】請求項５記載の発明の斜板式圧縮機によれ
ば、ピストンの油膜切れが起きず、ピストンの焼付を防
止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１はこの発明の一実施形態に係る可変容量型
斜板式圧縮機を示す縦断面図である。
【図２】図２はシリンダブロックのフロント側端面図で
ある。
【図３】図３はシリンダブロックの斜視図である。
【図４】図４はピストンの斜視図である。
【図５】図５は回転軸の回転角度に対するピストントッ
プ側の倒れ荷重の関係を示す曲線図である。
【図６】図６は回転軸の回転角度に対するピストンボト
ム側の倒れ荷重の関係を示す曲線図である。
【図７】図７は従来の斜板式圧縮機の断面図である。
【符号の説明】
１ シリンダブロック ５ シャフト（回転軸） ６ シリンダボア ７ ピストン ７ａ 円筒部 ７ｂ ブリッジ部 ７ｃ 連結部 ７ｄ 環状溝 ８ クランク室 １０ 斜板 １１ 突出部 ６０，６１ シュー

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 複数のシリンダボアが形成されたシリン
    ダブロックと、 このシリンダブロックの中心部に回転可能に支持された
    回転軸と、 この回転軸の回転につれて回転する斜板と、 この斜板が収容されたクランク室と、 一対のシューを介して前記斜板に連結され、前記斜板の
    回転につれて前記シリンダボア内を摺動するピストンと
    を備え、 前記ピストンが前記シリンダボア内を摺動する円筒部と
    前記一対のシューを転動可能に支持するブリッジ部とで
    構成され、 前記ブリッジ部が前記円筒部のボトム部から前記シリン
    ダブロックの半径方向外方へ延びる連結部によって前記
    円筒部より半径方向外方に突出している斜板式圧縮機に
    おいて、 前記シリンダブロックのフロント側端面の中央部に、前
    記連結部と干渉しない範囲で前記クランク室側に突出す
    る突出部が形成されていることを特徴とする斜板式圧縮
    機。
  2. 【請求項２】 前記突出部が側面視でほぼ円筒状である
    ことを特徴とする請求項１に記載の斜板式圧縮機。
  3. 【請求項３】 前記突出部が側面視でほぼ円錐台状であ
    ることを特徴とする請求項１に記載の斜板式圧縮機。
  4. 【請求項４】 前記円筒部のボトム側端部の一部を、前
    記連結部と半径方向で対向する位置まで延ばしたことを
    特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の斜板式
    圧縮機。
  5. 【請求項５】 前記ピストンの円筒部に常に前記シリン
    ダボアの内周面と半径方向に対向する環状溝が形成され
    ていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に
    記載の斜板式圧縮機。
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