JP2001099058A - ピストン式圧縮機 - Google Patents
ピストン式圧縮機Info
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Abstract
内部漏れの低減を図り、かかる内部漏れに起因する圧縮
機の性能低下を抑制する。 【解決手段】シリンダブロック10及び後部ハウジング
13は、後部ハウジング13の内部で吸入室25と吐出
室26とを仕切る隔壁27内に挿通されたボルト31に
より共締めされている。ボルト31による締結力が直接
隔壁27に及び、隔壁27の端面をシリンダブロック1
0側に確実に圧接させることができる。したがって、隔
壁27の端面におけるシール性が向上し、隔壁27によ
り仕切られた吸入室25及び吐出室26間におけるシー
ル性を向上させることができる。
Description
関し、詳しくは吸入室及び吐出室間でのシール性を向上
させて内部漏れの低減を図ったピストン式圧縮機に関す
る。本発明のピストン式圧縮機は、車両空調用等の冷房
装置に好適に利用することができる。
ピストン式圧縮機(以下、単に「圧縮機」という。)と
して、内部にシリンダボアを形成するシリンダブロック
と、該シリンダブロックに接合され、内部に隔壁により
仕切られた吸入室及び吐出室を形成するハウジングとを
備えたものが知られている。
ンが往復動することにより、外部から吸入室に帰還した
低圧冷媒がシリンダボア内に吸入されて圧縮された後、
高圧冷媒として吐出室に吐出される。
いて、吸入室及び吐出室間におけるシール性、すなわち
吸入室及び吐出室を仕切る上記隔壁の端面におけるシー
ル性が不十分であると、シリンダボア内で圧縮された高
圧冷媒が吐出室に吐出される際に、吐出室から漏れ出た
高圧冷媒が上記隔壁の端面を介して吸入室へ流入すると
いう内部漏れが発生し、圧縮機の性能が低下するという
問題がある。
路の高圧側圧力(圧縮機の吐出圧力)が冷媒の超臨界圧
力となるように作動する冷房装置(以下、適宜「超臨界
サイクルの冷房装置」という。)において顕著となる。
号公報に開示されているような超臨界サイクルの冷房装
置における圧縮機では、冷媒ガスはその冷媒の臨界圧力
を超える圧力まで圧縮される。例えば、臨界圧力が7.
35MPa程度の二酸化炭素を冷媒として用いた場合、
圧縮機では10MPa程度の圧力まで冷媒ガスが圧縮さ
れる。なお、冷媒としてフロン系冷媒を用いた場合、言
い換えれば吐出圧力及び吸入圧力ともに用いる冷媒の臨
界圧力未満の圧力で作動するような冷房装置(以下、適
宜「亜臨界サイクルの冷房装置」という。)において
は、圧縮機の吐出圧力は1〜3MPa程度であり、超臨
界サイクルの冷房装置における圧縮機の吐出圧力は亜臨
界サイクルの冷房装置のものと比べて極めて高い圧力と
なる。このため、超臨界サイクルの冷房装置における圧
縮機では、吐出圧力が高い分だけ上記内部漏れの問題が
発生し易くなる。
あり、吸入室及び吐出室間でのシール性を向上させて内
部漏れの低減を図り、かかる内部漏れに起因する圧縮機
の性能低下を抑制することを解決すべき技術課題とする
ものである。
ストン式圧縮機は、内部にシリンダボアを形成するシリ
ンダブロックと、該シリンダブロックに接合され、内部
に隔壁により仕切られた吸入室及び吐出室を形成するハ
ウジングとを備え、該シリンダボア内でピストンを往復
動させることにより、該吸入室内の低圧冷媒を吸入して
圧縮を行った後に該吐出室へ高圧冷媒を吐出するピスト
ン式圧縮機において、前記シリンダブロック及び前記ハ
ウジングは前記隔壁内に挿通するボルトにより共締めさ
れていることを特徴とするものである。
通されたボルトにより、シリンダブロックとハウジング
とが共締めされている。このため、ボルトによる締結力
が直接隔壁に及び、ハウジングの隔壁端面をシリンダブ
ロック側に確実に圧接させることができる。したがっ
て、隔壁の端面におけるシール性が向上し、隔壁により
仕切られた吸入室及び吐出室間におけるシール性を向上
させることが可能となる。よって、シリンダボア内での
ピストンの往復動によりシリンダボア内で圧縮されて吐
出室へ吐出された高圧冷媒が隔壁の端面を介して吸入室
へ流入するという内部漏れを低減することができ、かか
る内部漏れに起因する圧縮機の性能低下を抑制すること
が可能となる。
ルトにより隔壁端面におけるシール性を向上させること
ができることから、ハウジング端面等に介在させるガス
ケットを省いた場合であっても、内部漏れの低減を図る
ことが可能となる。 (2)請求項2記載のピストン式圧縮機は、請求項1記
載のピストン式圧縮機において、隔壁の内側に吐出室が
形成され、該隔壁の外側に吸入室が形成されていること
を特徴とするものである。
ルされた隔壁の内側に吐出室が形成されていることか
ら、吐出室内の高圧冷媒が隔壁よりも外側へ漏出するこ
とを抑えることができ、したがって内部漏れの抑制のみ
ならず、高圧冷媒が圧縮機の外へ漏出することも確実に
抑えることができる。このため、シリンダブロック及び
ハウジングの合わせ面におけるシール性を確保するガス
ケットのみならず、場合によってはシリンダブロック及
びハウジングの外周側壁で両者間のシール性を確保する
ボルト締めを省くこともでき、これらの部品の削減によ
るコスト低減を図ることが可能となる。 (3)請求項3記載のピストン式圧縮機は、請求項1又
は2記載のピストン式圧縮機において、ハウジングは、
駆動軸を回転可能に支承するとともに内部にクランク室
を形成し、シリンダブロックの前方に接合される前部ハ
ウジングと、内部に吸入室及び吐出室を形成し、該シリ
ンダブロックの後方に接合される後部ハウジングとから
なり、該シリンダブロックと該後部ハウジングとは該ク
ランク室側に頭部を有するボルトにより共締めされてい
ることを特徴とするものである。
頭部があることから、吐出室からボルト及びボルト穴間
を介して高圧冷媒が漏出したとしても、その高圧冷媒は
基本的に密閉空間とされるクランク室内に留まり、圧縮
機外へ漏出することはない。したがって、ボルト及びボ
ルト穴間におけるシール性を確保するためのワッシャを
省いたとしても、高圧冷媒が吐出室から圧縮機外へ漏出
する問題はなく、シールワッシャの省略によるコスト低
減を図ることができる。 (4)請求項4記載のピストン式圧縮機は、請求項3記
載のピストン式圧縮機において、ピストンは単頭のもの
であり、該ピストンは駆動軸に対して所定の傾角の下で
同期回転可能に支承された斜板により従動させられるこ
とを特徴とするものである。 (5)請求項5記載のピストン式圧縮機は、請求項1、
2、3又は4記載のピストン式圧縮機において、吐出ガ
スを冷媒の超臨界圧力で吐出することを特徴とするもの
である。
出する場合、前述したように内部漏れが発生し易くなる
という問題がある。この点、この圧縮機では上述のとお
り、ハウジングの隔壁内に挿通されたボルトにより、隔
壁で仕切られた吸入室及び吐出室間におけるシール性を
向上させて内部漏れを抑制することができる。したがっ
て、圧縮機が吐出ガスを冷媒の超臨界圧力で吐出する場
合であっても、内部漏れに起因する圧縮機の性能低下を
抑制することが可能となる。 (6)請求項6記載のピストン式圧縮機は、請求項5記
載のピストン式圧縮機において、前記冷媒は二酸化炭素
であることを特徴とするものである。
態を図面を参照しつつ説明する。
装置であって、超臨界サイクルの冷房装置に供するもの
である。すなわち、かかる冷房装置は、圧縮機1、図示
しない放熱用熱交換器としてのガスクーラ、絞り手段と
しての膨張弁、吸熱用熱交換器としての蒸発器及び気液
分離器としてのアキュムレータが直列接続された閉回路
からなり、圧縮機の吐出圧力(該回路の高圧側圧力)が
該回路を循環する冷媒の超臨界圧力となるように作動す
る。そして、冷媒として、二酸化炭素(CO2)が用い
られている。なお、冷媒としては、二酸化炭素(C
O2 )の他に、エチレン(C2 H4 )、デイボラン(B
2 H6 )、エタン(C2 H6 )や酸化窒素等を採用する
こともできる。
の前端側に前部ハウジング11が接合され、シリンダブ
ロック10の後端側に弁板12を挟持してリアハウジン
グ13が接合されている。前部ハウジング11とシリン
ダブロック10とによって形成されるクランク室14内
には、一端が前部ハウジング11から延出されて図示し
ない電磁クラッチのアーマチュアに固定される駆動軸1
5が収容され、駆動軸15は前部ハウジング11及びシ
リンダブロック10との間に設けられた軸封装置16及
びラジアル軸受17、18によって回転可能に支持され
ている。なお、駆動軸15の他端と弁板12との間には
スラスト軸受19及びばね20が介在されている。
は回転支持体21が前部ハウジング11との間にスラス
ト軸受を介して駆動軸15と同期回転可能に固着されて
おり、回転支持体21の周縁部後方に形成された支持ア
ーム21aにはガイド孔21bが形成されている。ま
た、駆動軸15には斜板22が駆動軸15の軸方向へ傾
動可能かつスライド可能に支持されている。斜板22に
は連結片22aが固着されており、連結片22aの先端
部にはガイドピン22bが取り付けられている。ガイド
ピン22bは回転支持体21のガイド孔21bに係合し
ており、ガイド孔21bはガイドピン22bを介して斜
板22の傾動を案内する。この案内作用及び駆動軸15
の支持作用により、斜板22が駆動軸15方向へ揺動可
能とされるとともに、駆動軸15と同期回転可能とされ
ている。
り囲む位置に5個のシリンダボア10aが穿設されてお
り、各シリンダボア10aには単頭形のピストン23が
それぞれ往復動可能に収容されている。ピストン23の
首部23aと斜板22との間には前後一対のシュー2
4、24が介在されている。こうして駆動軸15に対し
て所定の傾角の下で同期回転可能に支承された斜板22
の回転運動は、シュー24、24を介してピストン23
の前後往復運動に変換され、ピストン23がシリンダボ
ア10a内を往復動する。
び吐出室26が隔壁27により仕切られて区画形成され
ている。吸入室25は隔壁27の外側に形成され、吐出
室26は隔壁27の内側に形成されている。吸入室25
と各シリンダボア10aの圧縮室10bとは弁板12に
形成された各吸入孔12aによって連通されており、吐
出室26と各シリンダボア10aの圧縮室10bとは弁
板12に形成された各吐出孔12bによって連通されて
いる。各吸入孔12aは、弁板12に取り付けられたリ
ード弁よりなる各吸入弁35によって開閉可能になされ
ており、各吐出孔12bも弁板12に取り付けられたリ
ード弁よりなる各吐出弁28によって開閉可能になされ
ている。なお、吸入室25は冷房装置の冷凍回路を構成
するアキュムレータに配管を介して接続され、吐出室2
6は冷房装置の冷凍回路を構成するガスクーラに配管を
介して接続されている。
びリアハウジング13には、クランク室14及び吸入室
25間を連通する抽気通路29と、クランク室14及び
吐出室26間を連通する制御通路としての給気通路30
a、30bとが形成されており、リアハウジング13内
には給気通路30a、30b間に制御弁40が装備され
ている。
2とからなる。ソレノイド41は、コイル41aと、固
定鉄芯41bと、可動鉄芯41cと、可動鉄芯41cに
止着された駆動ロッド41dと、復帰ばね41eとから
なる。弁機構42は、弁孔42a及びポート42bを有
する枠体42cと、枠体42c内の弁室42dに収容さ
れた弁体42eと、弁体42eを保持する保持ばね42
fとからなる。可動鉄芯41cはコイル41aへの電流
供給によって固定鉄芯41b側に吸引付勢される。すな
わち、ソレノイド41の駆動力は駆動ロッド41dを介
して弁体42eに伝達され、これにより弁体42eは弁
孔42aを閉じる方向へ付勢される。復帰ばね41eは
可動鉄芯41cを固定鉄芯41bから離隔する方向へ付
勢する。
30aを介してクランク室14に連通するとともに、弁
孔42a及び給気通路30bを介して吐出室26に連通
している。すなわち、弁体42eが弁孔42aを開いた
位置にあるときには、吐出室26内の高圧冷媒は、給気
通路30b、弁孔42a、弁室42d、ポート42b、
給気通路30aを経由してクランク室14へ送られる。
2fのばね力F2との和は、弁体42eに作用する吐出
圧Pdの全圧力Pd1と復帰ばね41eのばね力F1と
の和に対抗する。すなわち、吐出圧Pdの全圧力Pd1
が(F0+F2−F1)を上まわると弁体42eが弁孔
42aを開き、吐出室26の高圧冷媒がクランク室14
へ流入する。吐出圧Pdの全圧力Pd1が(F0+F2
−F1)を越えない場合には弁体42eが弁孔42aを
閉じ、吐出室26の高圧冷媒はクランク室14へ流入し
ない。すなわち、制御弁40は、吐出室26からクラン
ク室14への冷媒供給を制御し、かつ、吐出圧Pdを一
定に保つように動作する。なお、制御弁40の制御は図
示しないコントローラにより行われる。コントローラで
は、例えば、車室内温度の検出値や目標温度設定値等の
外部情報に基づいて、圧縮機の吐出容量を決定し、これ
に応じて制御弁40のソレノイド41に対する電流供給
を制御する。
の回転によりピストン23がシリンダボア10a内を往
復動することにより、吸入室25からシリンダボア10
aの圧縮室10b内へ低圧冷媒を吸入して圧縮を行った
後に吐出室26へ高圧冷媒を吐出する。この際、車室内
温度等に基づいて制御弁40により制御されるクランク
室圧Pcと吸入圧Psとの差圧(Pc−Ps)に応じ
て、斜板22の傾角及びピストン23のストロークが変
化し、吐出容量が制御される。すなわち、差圧(Pc−
Ps)が増加すると斜板22の傾角が小さくなり、ピス
トン23のストロークが小さくなって吐出容量が減る。
一方、差圧(Pc−Ps)が減少すると斜板23の傾角
が大きくなり、ピストン23のストロークが大きくなっ
て吐出容量が増える。
すように、吸入室25及び吐出室26を仕切る隔壁27
内に挿通し、クランク室14側に頭部31aを有するボ
ルト31により、シリンダブロック10及び後部ハウジ
ング13が共締めされていることにある。隔壁27は、
吸入室25を外側に、吐出室26を内側に区画形成する
略リング状部27aと、上記制御弁40を収容しつつ後
部ハウジング13の外周側壁から少なくとも略リング状
部27aまで径内方向に延びる略台形状部27bとを有
し、これら略リング状部27a及び略台形状部27bは
後部ハウジング13の後端壁から前方に向かって軸方向
に延設されている。なお、略リング状部27aには、ボ
ルト31を挿通させるために圧肉とされた4個の圧肉挿
通部27cが形成されている。また、略リング状部27
aの各圧肉挿通部27c及び略台形状部27bは周方向
に等間隔で配設されている。そして、略リング状部27
aの各圧肉挿通部27c及び略台形状部27bに対応す
る部分には、シリンダブロック10の前端面からシリン
ダブロック10及び弁板12を貫通して隔壁27まで延
びるボルト穴32がそれぞれ穿設されている。ボルト穴
32は、シリンダブロック10の前端面において、ボル
ト31の頭部31aをシリンダブロック10内に完全に
収納する座ぐり部32aを有している。
ック10及び後部ハウジング13は、各シリンダボア1
0aよりも外周域に挿通される外側ボルト33により共
締めされている。そして、シリンダブロック10の後端
面と後部ハウジング13の前端面との間には、弁板12
よりも外周域で、かつ、外側ボルト33よりも外周域と
なる位置にOリング34が介在されている。
ブロック10の後端面と弁板12の前端面との間や、後
部ハウジング13の前端面と弁板12の後端面との間に
は、シール部材としてのガスケットが介在されていな
い。
動源としての図示しないエンジンの回転が電磁クラッチ
により駆動軸15に伝達されると、かかる駆動軸15の
回転により回転支持体21と同期して斜板22が所定の
傾角の下で回転される。この斜板22の回転運動が一対
のシュー24、24を介してピストン23の前後の往復
動に変換され、ピストン23がシリンダボア10a内を
往復動する。これにより、アキュムレータから吸入室2
5内に帰還した低圧冷媒がシリンダボア10aの圧縮室
10b内に吸入されて圧縮された後、高圧冷媒として吐
出室26に吐出される。なお、吐出室26に吐出された
高圧冷媒は、ガスクーラに送出される。
施形態に係る冷房装置では、圧縮機が吐出ガスを冷媒の
超臨界圧力(10MPa程度の圧力)で吐出する。かか
る場合、吐出圧力が特に高いことから、内部漏れが発生
し易くなる。
ハウジング13の隔壁27内に挿通されたボルト31に
より、シリンダブロック10と後部ハウジング13とが
共締めされている。このため、ボルト31による締結力
が直接隔壁27に及び、隔壁27の端面をシリンダブロ
ック10側に確実に圧接させることができる。したがっ
て、隔壁27の端面におけるシール性が向上し、隔壁2
7により仕切られた吸入室25及び吐出室26間におけ
るシール性を向上させることが可能となる。よって、こ
の圧縮機1は、冷媒としてCO2 を採用する場合であっ
ても、シリンダボア10a内でのピストン23の往復動
によりシリンダボア10aの圧縮室10b内で圧縮され
て吐出室26へ吐出された高圧冷媒が隔壁27の端面を
介して吸入室25へ流入するという内部漏れを低減する
ことができ、かかる内部漏れに起因する圧縮機1の性能
低下を抑制することが可能となる。
り確実にシールされた隔壁27の内側に吐出室26が形
成されていることから、吐出室26内の高圧冷媒が隔壁
27よりも外側へ漏出することを抑えることができ、し
たがって内部漏れの抑制のみならず、高圧冷媒が圧縮機
1の外へ漏出することも確実に抑えることができる。こ
のため、シリンダブロック10及び後部ハウジング13
の合わせ面におけるシール性を確保するガスケットのみ
ならず、場合によってはシリンダブロック10及び後部
ハウジング13の外周側壁で両者間のシール性を確保す
るボルト締めを省くこともでき、これらの部品の削減に
よるコスト低減を図ることが可能となる。
ウジング13はクランク室14側に頭部31aを有する
ボルト31により共締めされていることから、隔壁27
の端面等からボルト31及びボルト穴32間を介して高
圧冷媒が漏出したとしても、その高圧冷媒は軸封装置1
6等により密閉空間とされたクランク室14内に留ま
り、圧縮機1の外へ漏出することはない。したがって、
ボルト31及びボルト穴32間におけるシール性を確保
するためのワッシャを省いたとしても、高圧冷媒が圧縮
機1の外へ漏出する問題はなく、シールワッシャの省略
によるコスト低減を図ることができる。
化炭素を用いた超臨界サイクルの冷房装置に適用する例
について説明したが、本発明の圧縮機は冷媒としてフロ
ン系冷媒等を用いる亜臨界サイクルの冷房装置に適用し
うることは勿論である。
トンを前後一対のシューで斜板に係留した可変容量型の
圧縮機を示したが、両頭形のピストンとしたり、ロッド
を介して単頭形のピストンを斜板と係留したり、あるい
は固定容量型の圧縮機としたりすることも勿論可能であ
る。
断面図である。
グ 14…クランク室 15…駆動軸 22…斜板 23…ピストン 24…シュー 25…吸入室 26…吐出室 27…隔壁 31…ボルト 31a…頭部 32…ボルト穴
Claims (6)
- 【請求項1】内部にシリンダボアを形成するシリンダブ
ロックと、該シリンダブロックに接合され、内部に隔壁
により仕切られた吸入室及び吐出室を形成するハウジン
グとを備え、該シリンダボア内でピストンを往復動させ
ることにより、該吸入室内の低圧冷媒を吸入して圧縮を
行った後に該吐出室へ高圧冷媒を吐出するピストン式圧
縮機において、 前記シリンダブロック及び前記ハウジングは前記隔壁内
に挿通するボルトにより共締めされていることを特徴と
するピストン式圧縮機。 - 【請求項2】隔壁の内側に吐出室が形成され、該隔壁の
外側に吸入室が形成されていることを特徴とする請求項
1記載のピストン式圧縮機。 - 【請求項3】ハウジングは、駆動軸を回転可能に支承す
るとともに内部にクランク室を形成し、シリンダブロッ
クの前方に接合される前部ハウジングと、内部に吸入室
及び吐出室を形成し、該シリンダブロックの後方に接合
される後部ハウジングとからなり、該シリンダブロック
と該後部ハウジングとは該クランク室側に頭部を有する
ボルトにより共締めされていることを特徴とする請求項
1又は2記載のピストン式圧縮機。 - 【請求項4】ピストンは単頭のものであり、該ピストン
は駆動軸に対して所定の傾角の下で同期回転可能に支承
された斜板により従動させられることを特徴とする請求
項3記載のピストン式圧縮機。 - 【請求項5】吐出ガスを冷媒の超臨界圧力で吐出するこ
とを特徴とする請求項1、2、3又は4記載のピストン
式圧縮機。 - 【請求項6】冷媒は二酸化炭素であることを特徴とする
請求項5記載のピストン式圧縮機。
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