JP2001107850A - 斜板式冷媒圧縮機 - Google Patents
斜板式冷媒圧縮機Info
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- F04B27/08—Multi-cylinder pumps specially adapted for elastic fluids and characterised by number or arrangement of cylinders having cylinders coaxial with, or parallel or inclined to, main shaft axis
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Abstract
ストンの潤滑油保持力を高めることができる斜板式冷媒
圧縮機を提供する。 【解決手段】 ピストン7のトップ面側端部35の外径
φd1 を同ピストン7の他の円筒部分35の外径φd0
よりもわずかに小さくした。このようにしてピストン7
のトップ面側部分の倒れ荷重を分散させるとともに、ピ
ストン7のトップ面側端部35に潤滑油を保持させるよ
うにした。
Description
機に関し、特にCO2(二酸化炭素)を冷媒として用い
る車両用冷媒圧縮機として好適な斜板式冷媒圧縮機に関
する。
図、図7は図6の部分拡大図である。
ボア106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105と、シャフト105に傾斜かつ摺動可能に取
り付けられ、リンク機構141を介してスラストフラン
ジ140に連結される斜板110と、斜板110やスラ
ストフランジ140等を収容するクランク室108と、
斜板110の摺動面110a上を相対回転可能なシュー
150を介して連結され、斜板110の回転につれてシ
リンダボア106内を摺動するピストン107とを備え
ている。
ず)に対する斜板110の摺動面110aの傾きはクラ
ンク室108内の圧力変化に応じて変化する。
11の一端部のボール111aの先端面を相対転動可能
に支持する皿状のシュー本体151と、コネクティング
ロッド111のボール111aの後端面を相対転動可能
に支持する環状のワッシャ152とで構成されている。
50のワッシャ152を保持するリテーナ153がラジ
アル軸受155を介して装着されている。リテーナ15
3は斜板110に対して相対回転可能である。ラジアル
軸受155はストッパ154によって抜け止めされてい
る。コネクティングロッド111の他端部111bはピ
ストン107に固定されている。
05と直交する仮想面に対して傾いている斜板110も
回転する。斜板110の回転によりシュー150が斜板
110の摺動面110a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。
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。
往復運動を行っているときもシャフト105と直交する
仮想面に対して傾いているため、斜板110が冷媒ガス
の圧縮反力を受けたとき、図7に示すようにピストン1
07の倒れ荷重R1,R2が発生する。
媒として用いる斜板式冷媒圧縮機の場合、高低圧差が非
常に大きい(最大15MPa程度)ため、圧縮の際に生
じる冷媒ガスの圧縮反力は従来のフロンを冷媒として用
いる斜板式冷媒圧縮機より大きい。その結果、ピストン
107の倒れ荷重R1,R2も大きくなる。
媒圧縮機の場合、吐出室112から吐出口103aまで
の経路途中に配置された図示しないオイルセパレータに
よって分離された潤滑油はクランク室108へ戻され、
下死点付近でピストン107のボトム面側端部の外周面
に潤滑油が付着し、潤滑油はシリンダボア106内に供
給される。但し、ピストンクリアランスは大きくないの
で、ピストン107のトップ面側端部に供給される潤滑
油の量は少ない。
イクル中に流出しないので、圧縮室122に吸入される
冷媒ガスには潤滑油がほとんど含まれておらず、ピスト
ン107のトップ面側端部に供給される潤滑油の量が少
ない。その結果、ピストン107のトップ面側端部とシ
リンダボア106との摺動摩擦力が大きくなる。
(偏摩耗)し易くなるとともに、ピストン107の外周
面の皮膜も剥がれ易くなる。
たもので、その課題は、ピストンの倒れ荷重を分散する
とともに、ピストンの潤滑油保持力を高めることができ
る斜板式冷媒圧縮機を提供することである。
請求項1記載の発明の斜板式冷媒圧縮機は、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駆動軸と、
前記シリンダボア内に摺動可能に挿入されたピストン
と、このピストンに前記駆動軸の駆動力を伝えるための
斜板と、この斜板を収容するクランク室とを備えた斜板
式冷媒圧縮機において、前記ピストンのトップ面側端部
の外径が同ピストンの他の円筒部分の外径よりもわずか
に小さいことを特徴とする。
外径が同ピストンの他の円筒部分の外径よりもわずかに
小さいので、ピストンのトップ面側部分の倒れ荷重が2
箇所に分散するとともに、ピストンのトップ面側端部に
潤滑油が保持される。
持能力をもつので、ピストン(円筒部分)の外周面とシ
リンダボアの内周面との隙間を大きくせずに(体積効率
を低下させずに)ピストンの摺動性を高めることができ
る。
は、請求項1記載の発明の斜板式冷媒圧縮機において、
前記斜板の傾きが前記クランク室の圧力変化に応じて変
わり、前記ピストンのストローク量が変化することを特
徴とする。
する斜板の傾き)が大きくなると、ピストンの倒れ荷重
も大きくなるが、ピストンのトップ面側端部の外径が同
ピストンの他の円筒部分の外径よりもわずかに小さいの
で、ピストンのトップ面側部分の倒れ荷重が2箇所に分
散するとともに、ピストンのトップ面側端部に潤滑油が
保持されるので、ピストンの摺動性は低下しない。
は、請求項1又は2記載の発明の斜板式冷媒圧縮機にお
いて、前記ピストンのトップ面側端部がテーパ状に形成
されていることを特徴とする。
テーパ状に形成されているので、ピストンのトップ面側
端部に保持される潤滑油の量が増える。
は、請求項1、2又は3記載の発明の斜板式冷媒圧縮機
において、前記ピストンのトップ面側端部の外周面に周
方向に潤滑油溝が設けられていることを特徴とする。
外周面に周方向に潤滑油溝が設けられているので、ピス
トンのトップ面側端部に保持される潤滑油の量が増え
る。
は、請求項1、2、3又は4記載の発明の斜板式冷媒圧
縮機において、冷媒が二酸化炭素であることを特徴とす
る。
合、圧縮の際に生じる冷媒ガスの圧縮反力は従来のフロ
ンを冷媒として用いる斜板式冷媒圧縮機より大きく、ピ
ストンの倒れ荷重も大きくなるが、ピストンのトップ面
側部分の倒れ荷重が分散するとともに、ピストンのトッ
プ面側端部に潤滑油が保持されるので、ピストンの摺動
性を向上させることができる。
に基づいて説明する。
冷媒圧縮機を示す縦断面図である。
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。この斜板式冷媒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で軸方向に一体的に結合さ
れている。
心とする円周に沿って一定間隔おきに複数のシリンダボ
ア6が形成されている。各シリンダボア6内にはピスト
ン7が摺動可能に挿入されている。
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。
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。
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。シャフト5と直交する仮想面(図
示せず)に対する斜板10の摺動面10aの傾きはクラ
ンク室8内の圧力変化に応じて変化する。
して連結されている。シュー50は、コネクティングロ
ッド11の一端部のボール11aの先端面を相対転動可
能に支持する皿状のシュー本体51と、コネクティング
ロッド11のボール11aの後端面を相対転動可能に支
持する環状のワッシャ52とで構成されている。
ワッシャ52を保持するリテーナ53がラジアル軸受5
5を介して装着されている。リテーナ53は斜板10に
対して相対回転可能である。ラジアル軸受55はストッ
パ54によって抜け止めされている。コネクティングロ
ッド11の他端部はピストン7に固定されている。
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の
固定部はバルブプレート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の固定部はバルブプレート2のフロント側端面に
固定されている。
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4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
交する仮想面に対して傾斜可能である。リンク機構41
は、斜板10のフロント面10c側に設けられた一対の
突出部10dと、スラストフランジ40の斜板側端面4
0cに設けられたアーム40aと、両突出部10d間に
架け渡され、アーム40aの長孔40bと係合する連結
ピン43とで構成される。
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のボス部10bとの間には皿バネ48が装着さ
れ、この皿バネ48の付勢力により斜板10がフロント
側へ付勢される。
7が形成されている。ピストン7のトップ面側端部35
(環状溝37からトップ面7aまでの部分)の外径φd
1 は同ピストン7の他の円筒部分36(環状溝37から
ボトム面7bまでの部分)の外径φd0 よりもわずかに
小さい。トップ面側端部35の外径φd1 と円筒部分3
6の外径φd0 との比率は以下のようにして求められ
る。
拡大部分断面図である。但し、説明を簡略化するため環
状溝37を図示省略した。
向長さを示し、Lはシリンダボアのクランク室側開口縁
Eから円筒部分36のトップ面側エッジ36aまでの中
心軸O1 方向長さを示し、lは円筒部分36のトップ面
側エッジ36aからトップ面側端部35のエッジ35a
までの中心軸O1 方向長さを示し、δはシリンダボア6
の内周面と円筒部分36の外周面との隙間長さを示し、
δ´は円筒部分36の外周面からトップ面側端部35の
外周面までの長さを示し、l´はトップ面側端部35の
ピストン軸O2 方向長さを示す。なお、l´≒lであ
る。
り立つ。
7が上死点にないときのことを考慮してLcに(0.8
〜1)を掛けた。
からトップ面側端部35の外周面までの長さ(円筒部分
36の半径とトップ面側端部35の半径との差)が求め
られる。
を説明する。
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、シャフト5と直交する仮想面に対して傾いている斜
板10もシャフト5の回転につれて回転する。
0の摺動面10a上を相対回転し、斜板10の回転力は
ピストン7の直線往復運動に変換される。
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、斜板10の傾斜角度に応じた容量の
冷媒ガスが吐出される。
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へ吐出
された冷媒ガスから図示しないオイルセパレータによっ
て潤滑油が分離され、分離された潤滑油はクランク室8
へ戻され、冷媒は吐出口3aから図示しない冷却器側へ
送られる。
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。
作用する。冷媒がCO2 であるためため、前述のように
冷媒がフロンのときに比べ冷媒ガスの圧縮反力も大きく
なり、ピストン7の倒れ荷重R21,R22も大きくなる。
しかし、ピストン7のトップ面側端部35の外径φd1
は円筒部分36の外径φd0 よりもわずかに小さい。す
なわち、トップ面側端部35の外径φd1 は円筒部分3
6の外径φd0 よりも、2×δ´、だけ小さい。したが
って、ピストン7が倒れたとき、ピストン7のトップ面
側部分の倒れ荷重R21,R22が2箇所(円筒部分36の
トップ面側エッジ36aの倒れ荷重を受ける点とトップ
面側端部35のエッジ35aの倒れ荷重を受ける点との
2箇所)に分散する。なお、ピストン7の表面には弾性
変形し易い皮膜(ポリテトラフルオロエチレン)が形成
されているため、ピストン7が倒れたとき、ピストン7
のトップ面側部分は2点でシリンダボア6の内周面に当
たり易い。
に位置するとき、クランク室8の潤滑油がピストン7に
付着し、ピストン7が下死点から上死点に移る過程で潤
滑油がシリンダボア6内に供給される。ピストン7のト
ップ面側端部35の外径φd1 は円筒部分36の外径φ
d0 よりもわずかに小さいので、円筒部分36のトップ
面側エッジ36aによって擦り取られたシリンダボア6
の内周面の潤滑油はピストン7のトップ面側端部35、
潤滑油溝37に保持される。
プ面側部分の倒れ荷重R21,R22が作用する点(場所)
が2箇所に分散するとともに、ピストン7のトップ面側
端部35の潤滑油保持能力が向上するので、シリンダボ
ア6の摩耗が減少するとともに、ピストン7の外周面の
皮膜が剥がれ難くなる。ピストン7の焼付も防止するこ
とができる。
高い潤滑油保持能力をもつので、ピストン7の摺動性を
低下させることなくピストン7(円筒部分36)の外周
面とシリンダボア6の内周面との隙間δを小さくするこ
とが可能であり、体積効率の低下を抑制することができ
る。すなわち、単にピストン7の摺動性を良くしようと
すれば、隙間δを大きくすればよいが、それでは体積効
率が低下してしまう。
滑油保持能力が一層向上する。
ップ面側端部35の外径φd1 は一定であるが、変形例
としてトップ面側端部35をテーパ状、すなわちその外
径φd1 が環状溝37側からトップ面7aへと次第に小
さくなるようにしてもよい。
35に1つの環状溝37を設けたが、トップ面側端部3
5に複数の環状溝を設けてもよい。これにより潤滑油保
持能力は更に向上する。
式冷媒圧縮機のピストンの拡大側面図である。前述の実
施形態と共通する部分には同一符号を付してその説明を
省略する。
面側端部35の外径φd1 を一定にし、トップ面側端部
35に1つの環状溝37を設けたが、この実施形態で
は、トップ面側端部95に環状溝37の他に環状溝38
を設け、この環状溝38を境にトップ面側端部95を大
径部95aと小径部95bとに区分した。円筒部36の
外径φd0 とトップ面側端部95の大径部95aの外径
φd1 とトップ面側端部95の小径部95bの外径φd
2 との関係は次の通りである。
れたとき、ピストン67のトップ面側部分の倒れ荷重が
最高3箇所(円筒部分36のトップ面側エッジ36aの
倒れ荷重を受ける点とトップ面側端部95の大径部95
aのエッジE1 の倒れ荷重を受ける点とトップ面側端部
95の小径部95bのエッジE2 の倒れ荷重を受ける点
との3箇所)に分散する。
ップ面側部分の倒れ荷重が常に複数箇所(最高3箇所)
に分散するので、シリンダボア6の摩耗がより確実に減
少するとともに、ピストン67の外周面の皮膜が一層剥
がれ難くなる。
式冷媒圧縮機のピストンの拡大側面図である。
7,77との間にコネクティングロッド11が介在する
構造の斜板式冷媒圧縮機に本願発明を適用したが、図5
に示すように、シュー(図示せず)がピストン77の一
端部74によって直接支持される構造のものに本願発明
を適用してもよい。
φd1 は円筒部分76の外径φd0よりもわずかに小さ
い。すなわち、トップ面側端部75の外径φd1 は円筒
部分76の外径φd0 よりも、2×δ´、だけ小さい。
δ´の求め方は図1の実施形態と同じである。
同様の効果を得ることができる。
形態のように、トップ面側端部75に複数の環状溝を設
けてもよいし、更にトップ面側端部75を大径部と小径
部とに区分してもよいし、又はトップ面側端部75をテ
ーパ状にしてもよい。
圧縮機として可変容量型斜板式冷媒圧縮機を一例として
示したが、例えば固定容量型斜板式冷媒圧縮機に本願発
明を適用することもできる。また、本願発明の斜板式冷
媒圧縮機には揺動板式冷媒圧縮機も含まれ、揺動板式冷
媒圧縮機に本願発明を適用することもできる。この場合
揺動板式冷媒圧縮機の揺動板は本願発明の斜板に相当す
る。
酸化炭素を用いる斜板式冷媒圧縮機を一例として示した
が、フロンを冷媒として用いる斜板式冷媒圧縮機に本願
発明を適用するようにしてもよい。
板式冷媒圧縮機によれば、ピストンのトップ面側部分の
倒れ荷重が分散するとともに、ピストンのトップ面側端
部に潤滑油が保持されるので、ピストン(円筒部分)の
外周面とシリンダボアの内周面との隙間を大きくせずに
ピストンの摺動性を高めることができ、シリンダボアの
摩耗が減少するとともに、ピストンの外周面の皮膜が剥
がれ難くなる。
よれば、ピストンのトップ面側部分の倒れ荷重が分散す
るとともに、ピストンのトップ面側端部に潤滑油が保持
されるので、斜板の傾きが大きくなり、ピストンの倒れ
荷重が大きくなったとしてもピストンの摺動性は低下し
ない。
よれば、ピストンのトップ面側端部がテーパ状に形成さ
れているので、ピストンのトップ面側端部に保持される
潤滑油の量が増え、ピストンの摺動性がより向上する。
よれば、ピストンのトップ面側端部の外周面に周方向に
潤滑油溝が設けられているので、ピストンのトップ面側
端部に保持される潤滑油の量が増え、ピストンの摺動性
がより向上する。
よれば、冷媒が二酸化炭素である場合、圧縮の際に生じ
る冷媒ガスの圧縮反力は従来のフロンを冷媒として用い
る斜板式冷媒圧縮機より大きく、倒れ荷重も大きくなる
が、ピストンのトップ面側部分の倒れ荷重が分散すると
ともに、ピストンのトップ面側端部に潤滑油が保持され
るので、ピストン(円筒部分)の外周面とシリンダボア
の内周面との隙間を大きくせずにピストンの摺動性を高
めることができ、シリンダボアの摩耗が減少するととも
に、ピストンの外周面の皮膜が剥がれ難くなる。
圧縮機のピストンの拡大側面図である。
機を示す縦断面図である。
分断面図である。
媒圧縮機のピストンの拡大側面図である。
媒圧縮機のピストンの拡大側面図である。
る。
Claims (5)
- 【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
駆動軸と、 前記シリンダボア内に摺動可能に挿入されたピストン
と、 このピストンに前記駆動軸の駆動力を伝えるための斜板
と、 この斜板を収容するクランク室とを備えた斜板式冷媒圧
縮機において、 前記ピストンのトップ面側端部の外径が同ピストンの他
の円筒部分の外径よりもわずかに小さいことを特徴とす
る斜板式冷媒圧縮機。 - 【請求項2】 前記斜板の傾きが前記クランク室の圧力
変化に応じて変わり、前記ピストンのストローク量が変
化することを特徴とする請求項1記載の斜板式冷媒圧縮
機。 - 【請求項3】 前記ピストンのトップ面側端部がテーパ
状に形成されていることを特徴とする請求項1又は2記
載の斜板式冷媒圧縮機。 - 【請求項4】 前記ピストンのトップ面側端部の外周面
に周方向に潤滑油溝が設けられていることを特徴とする
請求項1、2又は3記載の斜板式冷媒圧縮機。 - 【請求項5】 冷媒が二酸化炭素であることを特徴とす
る請求項1、2、3又は4記載の斜板式冷媒圧縮機。
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