JP2001304104A - 斜板式圧縮機用中空ピストン - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】中空頭部内部に存在する切粉等の侵入物の排出
を容易にする。 【解決手段】片頭ピストン１４の中空の頭部７２を構成
する有底円筒状部１２０の底壁１２４に、複数の貫通穴
１３０を周方向に等角度間隔に形成する。また、有底円
筒状部１２０の外周面１３２の頂面１５６より１／３以
上隔たった部分に、複数の貫通穴１３４を周方向に等角
度間隔に形成する。貫通穴１３４は、貫通穴１３０の横
断面積より大きい横断面積を有する。ピストン１４を製
造するためのピストン素材を機械加工後、頭部７２の内
部空間に侵入した切粉等を排出する際に、貫通穴１３０
の１つが最上部に位置し、その貫通穴１３０と直径方向
に隔たった貫通穴１３４が最下部に位置する姿勢で、洗
浄液に浸漬，引き上げ，排出のための揺動等を行い、貫
通穴１３４から切粉を良好に排出する。貫通穴１３０，
１３４の形成でピストン１４を軽量化でき、また、圧縮
機運転中に貫通穴１３４，頭部７２の内部空間，貫通穴
１３０を経て斜板室に潤滑油を供給できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は斜板式圧縮機用のピ
ストンに関するものであり、特に、シリンダボアに嵌合
する頭部が中空である中空ピストンに関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】本出願人は、先に、斜板式圧縮機用のピ
ストンであって、シリンダボアに嵌合する頭部が中空で
あり、かつ、その中空頭部の内部空間が穴によって外部
空間と連通させられたものを開発した。特開平９−１０
５３８０号公報（実願平３−１３０２０号から出願変更
された特願平８−２２１４１７号の公開公報）に記載さ
れているものがその一例である。その後、特開平９−２
５０４５１号公報，特開平１１−１０７９１２号公報等
により同種の中空ピストンが提案されている。

【０００３】上記のように頭部を中空にすればピストン
を軽量化することができ、中空頭部に穴を形成して内部
空間を外部と連通させれば、中空ピストンの内部空間を
潤滑油の供給通路として利用することが可能となり、中
空ピストンの製造工程中に実施される電子ビーム溶接時
における内部空間内の空気抜きが容易となり、あるいは
穴の形成により一層の軽量化が可能となる等の効果の少
なくとも１つが得られる。反面、中空頭部に穴を形成す
れば、その穴から種々のものが内部空間に侵入すること
を避け得ない。例えば、中空ピストン素材の熱処理時に
急冷用の水が侵入し、中空ピストンの機械加工時にクー
ラントや切粉が侵入し、あるいは、製造工程の種々の段
階で行われる洗浄時に洗浄液が侵入したりするのであ
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題，課題解決手段および効
果】このように種々の侵入物が侵入すれば、それらを確
実に排出することが必要であるが、従来の斜板式圧縮機
用中空ピストンにおいては、これらの排出に対する配慮
が必ずしも十分とは言えなかった。そこで、本発明は、
中空頭部の内部空間を潤滑油の供給通路として良好に利
用し得るとともに、中空頭部内への侵入物を容易にかつ
確実に排出し得るようにすることを課題としてなされた
ものであり、本発明によって、下記各態様の斜板式圧縮
機用中空ピストンが得られる。各態様は請求項と同様
に、項に区分し、各項に番号を付し、必要に応じて他の
項の番号を引用する形式で記載する。これは、あくまで
も本発明の理解を容易にするためであり、本明細書に記
載の技術的特徴およびそれらの組合わせが以下の各項に
記載のものに限定されると解釈されるべきではない。ま
た、一つの項に複数の事項が記載されている場合、それ
ら複数の事項を常に一緒に採用しなければならないわけ
ではない。一部の事項のみを選択して採用することも可
能なのである。

【０００５】（１）圧縮機本体のシリンダボアに嵌合さ
れる頭部と、斜板と係合する係合部とを一体に備え、か
つ、前記頭部が、中空円筒の両端開口が閉塞された中空
円筒状をなす中空頭部である斜板式圧縮機用中空ピスト
ンであって、前記中空頭部に、それの内部空間と外部と
を連通させる複数の穴が形成され、それら複数の穴が、
(a) 中空頭部の係合部側の端に形成される第一穴と、
(b) 中空頭部の外周面の、頂面から頭部軸方向長さの１
／４以上の距離隔たった部分に形成され、前記第一穴よ
り横断面積が大きい第二穴とを含むことを特徴とする斜
板式圧縮機用中空ピストン（請求項１）。このように、
第一穴を中空頭部の係合部側の端に形成するともに、第
二穴を中空頭部の外周面に形成すれば、圧縮機運転時
に、中空頭部の外周面とシリンダボアの内周面との隙間
から、第二穴を経て中空頭部内に入り、第一穴から斜板
あるいは斜板と中空ピストンの係合部との間に配設され
るシュー等に向かって流出する冷媒ガスの流れが生じ、
その冷媒ガス中に霧あるいは飛沫状で存在する潤滑油が
斜板，シュー等の摺動面に良好に供給される。この際、
冷媒ガスの流れが、中空頭部の内部空間内において急激
に方向を変える必要がないように、第一穴と第二穴との
形成位置と形成方向とを決定することが望ましい。ま
た、第二穴を第一穴より大きくすれば、この第二穴から
クーラント，切粉，冷却水，洗浄液等を排出することが
容易となる。特に、液体は、流出口とは別に空気の流入
を許容する流入口を設けることにより排出が容易になる
のであり、その点、本項に係る中空ピストンにおいて
は、第二穴を流出口、第一穴を流入口として機能させる
ことにより、液体を迅速かつ確実に排出することが可能
となる。第二穴は、中空頭部のシール性能確保の点か
ら、中空頭部の外周面の、頂面から頭部軸方向長さの１
／４以上，１／３以上，１／２以上の距離隔たった部分
に形成されることが望ましい。なお、「頭部軸方向長
さ」とは、中空ピストンが上死点にある状態において、
中空頭部の外周面の全周にわたってシリンダボアの内周
面と嵌合する部分の軸方向の長さを意味し、あるいは、
中空頭部の外周面の横断面形状が完全な円である部分の
軸方向の長さを意味する。 （２）前記第一穴が、中空頭部の係合部側の端に、等角
度間隔で複数個形成された (1)項に記載の中空ピスト
ン。このように、第一穴を等角度間隔で複数個形成すれ
ば、中空ピストンが組み込まれた斜板式圧縮機が、中空
ピストンの中心軸線にほぼ平行な姿勢で運転される際
に、中空頭部の内側に潤滑油や液状の冷媒が溜まった場
合にも、それらを良好に排出し得る。斜板式圧縮機にお
いては、斜板の回転軸線まわりに等角度間隔に複数のシ
リンダボアが形成され、それらの各々に中空ピストンが
嵌合されるため、同じ構造の中空ピストンを複数のシリ
ンダボアに共通に使用する場合には、中空ピストンがそ
れの中心軸線まわりの種々の回転位置において使用され
ることとなる。それに対し、潤滑油や液状の冷媒は、中
空頭部の内部空間の最下部に溜まるのであるが、中空頭
部に等角度間隔で複数の第一穴を形成しておけば、それ
ら第一穴のいずれかが、内部空間の最下部近傍に位置す
ることになるため、中空ピストンの往復動に伴って、潤
滑油や液状の冷媒が速やかに斜板側へ排出されることと
なる。圧縮機におけるシリンダボアの形成角度間隔と第
一穴の形成角度間隔と同じにし、かつ、圧縮機内におけ
る中空ピストンの配置を考慮して、中空ピストンがどの
シリンダボアに嵌合されても、かならず１個の第一穴が
必ず最下部に位置するようにすることが特に望ましい。 （３）前記第一穴が前記第二穴に対して、前記中空頭部
の直径方向に隔たった位置に形成された (1)項または
(2)項に記載の中空ピストン（請求項２）。第一穴と第
二穴とを中空頭部の直径方向に隔たった位置に形成すれ
ば、中空ピストンを、第一穴が最上部、第二穴が最下部
に位置する姿勢とすることによって、クーラント，冷却
水，洗浄液等を迅速に排出し得、切粉もクーラントや洗
浄液と共に良好に排出し得る。前述のように第一穴が複
数個形成される場合には、それらの１個が第二穴と直径
方向に隔たった位置に形成されることが望ましい。 （４）前記係合部が、互いに対向しかつ互いに平行に延
びる一対のアーム部とそれらアーム部の基端部同士を連
結する連結部とを備え、前記第一穴が、前記中空頭部
の、前記連結部から最も離れた位置に形成された (1)項
ないし (3)項のいずれか１つに記載の中空ピストン（請
求項３）。本項の第一穴から潤滑油が排出されれば、そ
の潤滑油は斜板の内周部に付着させられ、斜板の回転に
つれて遠心力により外周側へ移動してシューと斜板との
摺動面を良好に潤滑することとなる。 （５）前記第一穴の中心軸線が前記中空頭部の中心軸線
に平行な方向の成分を含む方向に延びている (1)項ない
し (4)項のいずれか１つに記載の中空ピストン（請求項
４）。第一穴を、それの中心軸線が中空頭部の中心軸線
に平行な方向の成分を含む方向に延びる姿勢で形成すれ
ば、その第一穴から排出される潤滑油を良好に斜板に付
着させることができる。 （６）前記第二穴の横断面積が、前記中空頭部の横断面
積の１／３０以上、１／２以下である (1)項ないし (5)
項のいずれか１つに記載の中空ピストン。第二穴を大き
くすれば切粉の排出は容易となるが中空頭部の強度が低
下するため、第二穴の大きさは両者を勘案して決定すべ
きであり、上記横断面積の比の上限は１／５，１／４，
１／３，１／２とすることが望ましく、下限は、１／３
０，１／２０，１／１２とすることが望ましい。 （７）前記第二穴の内のり寸法の最小値が２．５mm以上
である (1)項ないし (6)項のいずれか１つに記載の中空
ピストン。第二穴の内のり寸法が最小の部分の内のり寸
法を２．５mm以上とすれば、その部分においても切粉が
良好に排出され得る。切粉排出の観点からは、３mm以
上，４mm以上，５mm以上とすることがさらに望ましい。 （８）前記第二穴が、前記中空頭部の中心軸線に平行な
方向に長い長穴である (1)項ないし (7)項のいずれか１
つに記載の中空ピストン。長穴を周方向に長く延びる状
態で形成する場合に比較して、中空頭部の強度低下を小
さく抑えることができる。 （９）前記中空ピストンの外周面に凹部が形成されてお
り、その凹部の底壁に前記第二穴が形成された (1)項な
いし (8)項のいずれか１つに記載の中空ピストン。圧縮
機の運転時に、中空ピストンの往復動に伴って凹部内に
集められた潤滑油が、その凹部の底壁に形成された第二
穴から中空頭部内へ導かれることとなり、中空ピストン
の強度低下を小さく抑えつつ斜板周辺への潤滑油の供給
を十分に行うことが可能となる。 （１０）前記第二穴が前記中空頭部の周方向に隔たって
複数個形成された (1)項ないし (9)項のいずれか１つに
記載の中空ピストン。第二穴は１個形成するのみでもよ
いが、周方向に隔たった状態に複数個形成すれば、潤滑
油の中空頭部内への導入が容易になるとともに、クーラ
ント，冷却水，洗浄液，切粉等の排出が容易となる。

【０００６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態である車
両用空調装置に用いられる斜板式圧縮機用中空ピストン
を例に取り、図面に基づいて詳細に説明する。図１に本
実施形態における斜板式圧縮機を示す。図１において、
１０はシリンダブロックであり、シリンダブロック１０
の中心軸線回りの一円周上には、軸方向に延びる複数の
シリンダボア１２が等角度間隔で形成されている。本実
施形態の場合５つのシリンダボア１２を備え、図１には
そのうちの１つが示されている。シリンダボア１２の各
々には、片頭ピストン１４（以下、ピストン１４と略称
する）が往復運動可能に配設されている。シリンダブロ
ック１０の軸方向の一端面（図１の左側の端面であり、
前端面と称する）には、フロントハウジング１６が取り
付けられ、他方の端面（図１の右側の端面であり、後端
面と称する）には、リヤハウジング１８がバルブプレー
ト２０を介して取り付けられている。フロントハウジン
グ１６，リヤハウジング１８，シリンダブロック１０等
により斜板式圧縮機の本体が構成される。リヤハウジン
グ１８とバルブプレート２０との間には、吸気室２２，
吐出室２４が形成され、それぞれ、吸入ポート２６，供
給ポート２８を経て、図示しない冷凍回路に接続され
る。バルブプレート２０には、吸入孔３２，吸入バルブ
３４，吐出孔３６，吐出バルブ３８等が設けられてい
る。

【０００７】シリンダブロック１０の中心軸線上には、
回転軸５０が回転可能に設けられている。回転軸５０
は、両端部においてそれぞれベアリングを介してフロン
トハウジング１６，シリンダブロック１０に支持されて
いる。シリンダブロック１０の中心部には、中心支持穴
５６が形成されており、その中心支持穴５６において支
持されているのである。回転軸５０のフロントハウジン
グ１６側の端部は、図示しない駆動源の一種である外部
駆動源としての車両エンジンに、電磁クラッチ等のクラ
ッチ機構を介して連結されている。したがって、車両エ
ンジンの作動時に、クラッチ機構によって回転軸５０が
車両エンジンに接続されれば、回転軸５０が自身の軸線
まわりに回転させられる。

【０００８】回転軸５０には、斜板６０が軸方向に相対
移動可能かつ傾動可能に取り付けられている。斜板６０
には、中心線を通る中心穴６１が形成され、この中心穴
６１を回転軸５０が貫通している。中心穴６１は、両端
開口側ほど径が漸増させられている。回転軸５０には、
また、回転伝達部材としての回転板６２が固定され、ス
ラストベアリング６４を介してフロントハウジング１６
に係合させられている。斜板６０は、ヒンジ機構６６に
より、回転軸５０と一体的に回転させられるとともに、
軸方向の移動を伴う傾動を許される。ヒンジ機構６６
は、回転板６２に固定的に設けられた支持アーム６７
と、斜板６０に固定的に設けられ、支持アーム６７のガ
イド穴６８にスライド可能に嵌合されたガイドピン６９
と、斜板６０の中心穴６１と、回転軸５０の外周面とを
含むものである。本実施形態においては、駆動部材とし
ての斜板６０，回転軸５０，回転伝達装置を構成するヒ
ンジ機構６６等がピストン１４を往復運動させる往復駆
動装置を構成している。

【０００９】前記ピストン１４は、中空ピストンの一種
であり、斜板６０と係合させられる係合部７０と、係合
部７０と一体に設けられ、シリンダボア１２に嵌合され
る頭部７２とを備えている。頭部７２は、中空円筒状を
なす中空頭部である。係合部７０に形成された溝７４に
球冠状の一対のシュー７６を介して斜板６０が係合させ
られている。シュー７６は、球面部において係合部７０
に摺動可能に保持され、平面部において斜板６０の両側
面に当接し、斜板６０の外周部を両側から摺動可能に挟
持している。ピストン１４の形状についての詳細な説明
は後に行う。

【００１０】斜板６０の回転運動は、シュー７６を介し
てピストン１４の往復直線運動に変換される。ピストン
１４が上死点から下死点へ移動する吸入行程において、
吸気室２２内の冷媒ガスが吸入孔３２，吸入バルブ３４
を経てシリンダボア１２内に吸入される。ピストン１４
が下死点から上死点へ移動する圧縮行程において、シリ
ンダボア１２内の冷媒ガスが圧縮され、吐出孔３６，吐
出バルブ３８を経て吐出室２４に吐出される。冷媒ガス
の圧縮に伴ってピストン１４には、軸方向の圧縮反力が
作用する。圧縮反力は、ピストン１４，斜板６０，回転
板６２およびスラストベアリング６４を介してフロント
ハウジング１６に受けられる。ピストン１４の係合部７
０には、回転規制部（図示省略）が一体的に設けられて
いる。回転規制部は、フロントハウジング１６の内周面
に接触する状態とされ、ピストン１４の中心軸線回りの
回転を規制し、ピストン１４と斜板６０との衝突を回避
する。

【００１１】シリンダブロック１０を貫通して給気通路
８０が設けられている。この給気通路８０により、吐出
室２４と、フロントハウジング１６とシリンダブロック
１０との間に形成された斜板室８６とが接続されてい
る。給気通路８０の途中には、容量制御弁９０が設けら
れている。容量制御弁９０は、電磁弁であり、ソレノイ
ド９２はコンピュータを主体とする制御装置（図示省
略）により励磁，消磁され、冷房負荷等の情報に応じて
供給電流量が制御されて容量制御弁９０の開度が調節さ
れる。

【００１２】回転軸５０の内部には、排出通路１００が
設けられている。排出通路１００は、一端において前記
中心支持穴５６に開口させられるとともに、他端におい
て斜板室８６に開口させられている。中心支持穴５６は
排出ポート１０４を経て吸気室２２に連通させられてい
る。

【００１３】本斜板式圧縮機は可変容量型であり、高圧
源としての吐出室２４と低圧源としての吸気室２２との
圧力差を利用して斜板室８６内の圧力が制御されること
により、ピストン１４の前後に作用するシリンダボア１
２の圧力と斜板室８６の圧力との差が調節され、斜板６
０の傾斜角度が変更されてピストン１４のストロークが
変更され、圧縮機の吐出容量が調節される。具体的に
は、容量制御弁９０の消磁，励磁の制御により、斜板室
８６が吐出室２４に連通させられたり、遮断されたりす
ることによって、斜板室８６の圧力が制御される。

【００１４】シリンダブロック１０およびピストン１４
は、金属の一種であるアルミニウム合金製のものとさ
れ、ピストン１４の外周面には、フッ素樹脂のコーティ
ングが施されている。フッ素樹脂でコーティングすれ
ば、同種金属との直接接触を回避して焼付きを防止しつ
つシリンダボア１２との嵌合隙間を可及的に狭くするこ
とができる。なお、シリンダブロック１０およびピスト
ン１４は、アルミニウム珪素系合金製のもの等とするこ
とが望ましい。ただし、シリンダブロック１０やピスト
ン１４の材料、コーティング層の材料等は、上述の材料
に限らず、他の材料であってもよい。

【００１５】ピストン１４をさらに詳細に説明する。ピ
ストン１４の係合部７０の頭部７２から遠い側の端部
は、図２に示すように、前記溝７４の形成により概して
Ｕ字形をなし、ピストン１４の中心軸線と直交する方向
に延び出す一対のアーム部１１０，１１２と、アーム部
１１０，１１２の基端部同士を連結する連結部１１３と
を備えている。アーム部１１０，１１２の互いに対向す
る側面には、それぞれ凹部１１４が形成されている。こ
れら凹部１１４の内面は凹球面状をなし、２つの凹球面
が一球面上に位置している。前記一対のシュー７６は、
斜板６０の外周部の表裏両面に接触し、斜板６０を挟持
するとともに凹部１１４に保持されている。

【００１６】ピストン１４の頭部７２は、一端が開口
し、他端が閉塞された有底円筒状をなす有底円筒状部１
２０と、有底円筒状部１２０に固定され、有底円筒状部
１２０の開口を閉塞する閉塞部材としてのキャップ１２
２とを備えている。有底円筒状部１２０は、底壁１２４
において係合部７０のアーム部１１２側と一体に形成さ
れている。有底円筒状部１２０は、底壁１２４の外周部
から軸方向に延び出す中空円筒部１２６を備えている。
中空円筒部１２６の内周面１２８は、単純な円筒面とさ
れている。

【００１７】底壁１２４には、図３に示すように、アー
ム部１１２側に開口する複数個（本実施形態の場合５
個）の第一穴としての貫通穴１３０が周方向に等角度間
隔で形成され、頭部７２の内部空間と外部とが連通させ
られている。これら貫通穴１３０は、シリンダボア１２
の配設個数および配設間隔と同じになるように設けられ
ている。したがって、５つのピストン１４が圧縮機にそ
れぞれ５つの回転位置（ピストン１４の中心軸線まわり
の）で組み込まれた状態では、各ピストン１４の５つの
貫通穴１３０のいずれか１つが頭部７２の内部空間の最
下部に対応する位置に開口させられることになる。貫通
穴１３０は、有底円筒状部１２０の内部空間から係合部
７０側に向かうにつれて、有底円筒状部１２０の中心軸
線から遠ざかる向きに傾斜させられている（図２参
照）。また、図４に示すように、有底円筒状部１２０の
外周面１３２の軸方向において底壁１２４近傍部には、
周方向に等角度間隔で隔たった複数個（本実施形態の場
合３個）の第二穴としての貫通穴１３４が形成され、頭
部７２の内部空間と外部とが連通させられている。貫通
穴１３４は、貫通穴１３０より横断面積が大きく、か
つ、頭部７２の中心軸線に平行な方向に長い長穴であ
り、図示の例では幅５ｍｍ，軸方向長さ１０ｍｍの長穴
である。３つの貫通穴１３４のうちの１つは、頭部７２
の周方向において連結部１１３に対応する位置に形成さ
れ、また、上記５つの貫通穴１３０のうちの１つは、周
方向において連結部１１３から最も離れた位置（直径方
向に隔たった位置）に形成されている。つまり、これら
貫通穴１３０と貫通穴１３４とは互いに直径方向に隔た
った位置に形成されている。

【００１８】キャップ１２２は、図２に示すように、円
板状の底壁１４０と、底壁１４０の外周部から軸方向に
延びる中空円筒部１４２と、中空円筒部１４２の端面１
４４の内周部から軸方向に延びる中空円筒状の嵌合部１
４６とを備えて段付の有底円筒状をなしている。嵌合部
１４６，中空円筒部１４２の内周面と底壁１４０の内面
とによりキャップ１２２内部には嵌合部１４６の端面１
４８に開口する凹部１５０が形成され、重量が軽減され
ている。凹部１５０の中空円筒部１４２の内周面と底壁
１４０の内面とが交差する隅には、丸みが付けられて中
空円筒部１４２と底壁１４０との境界部の剛性が高めら
れている。なお、図２においては、理解を容易にするた
めに、中空円筒部１２６の周壁の厚さ，中空円筒部１４
２の周壁の厚さおよび底壁１４０の厚さ等が誇大に示さ
れている。

【００１９】キャップ１２２の嵌合部１４６の外周面１
５２が有底円筒状部１２０の内周面１２８に、端面１４
８が有底円筒状部１２０の開口側端面１５４と当接する
深さまで嵌合させられ、開口側端面１５４と端面１４８
とが溶接面として電子ビーム溶接されることにより、キ
ャップ１２２と有底円筒状部１２０とが接合されてい
る。ピストン１４の圧縮行程において頭部７２の頂面１
５６に作用する冷媒ガスの圧縮反力は、端面１４８と開
口側端面１５４との溶接部によって受けられる。なお、
前記貫通穴１３４は、外周面１３２の、頂面１５６から
頭部７２の軸方向長さの１／３以上の距離隔たった部分
に形成されており、頭部７２のシール性能の低下が極力
回避されている。

【００２０】上記のように構成されたピストン１４は、
本実施形態においては１個のピストン素材から２個製造
される。そのため、図５に示すように、ピストン１４を
製造するための片頭ピストン製造用素材１６０（以下、
素材１６０と略称する）は、２つのピストン本体部材１
６２（以下、本体部材１６２と略称する）と２つの閉塞
部材としてのキャップ１６４とを備えている。２つのキ
ャップ１６４は、互いに同心となるように、連結部１６
８により互いに連結されて一体に形成されている。本実
施形態におけるピストン素材は、頭部同士が連結された
２連素材の一例である。

【００２１】本体部材１６２は、係合部１６６と、係合
部１６６とは反対向きに開口した有底円筒状部１７０と
を備えている。有底円筒状部１７０は、底壁１７２と、
底壁１７２の外周部から軸方向に延び出す中空円筒部１
７４とを備え、底壁１７２において係合部１６６と一体
に形成されている。中空円筒部１７４の底壁１７２とは
反対側には、開口側端面１７６が形成されている。中空
円筒部１７４の内周面１７８は、単純な円筒面とされて
いる。内周面１７８は、製品たるピストン１４になった
場合に内周面１２８となる。また、係合部１６６に設け
られたブリッジ部１８２は、アーム部１１０，１１２お
よび連結部１１３を構成することになる部分（それぞれ
アーム部１８４，１８６，連結部１８８と称する）の内
側面同士を連結して、加工時の挟持作用に対して係合部
１６６を補強するものであり、本体部材１６２の剛性を
高め、あるいは熱による歪みを抑制するための補強部と
して設けられている。アーム部１８４の内側面とは反対
側の端面において、有底円筒状部１７０の中心軸線を通
る部分には、図示の例では円形断面の保持部１９０が突
設されている。有底円筒状部１７０には、前述の第一穴
としての貫通穴１３０，第二穴としての貫通穴１３４が
形成されている。本体部材１６２は、本実施形態におい
ては、金属の一種であるアルミニウム合金製であって、
鋳造または鍛造により製造され、貫通穴１３０，１３４
も同時に成形される。貫通穴１３０，１３４は、本体部
材１６２の鋳造または鍛造後に、打抜きあるいは機械加
工等により形成してもよい。

【００２２】２個のキャップ１６４は同様に構成されて
おり、一方を代表的に説明する。図５に示すように、キ
ャップ１６４は、円板状の底壁１９２と、底壁１９２の
外周部から軸方向に延びる中空円筒部１９４と、中空円
筒部１９４の端面１９６の内周部から軸方向に延びる中
空円筒状の嵌合部１９８とを備えて段付の有底円筒状を
なしている。中空円筒部１９４の内周面と底壁１９２の
内面とによりキャップ１６４内部には嵌合部１９８の端
面２００に開口する凹部２０２が形成され、重量が軽減
されている。凹部２０２は、製品たるピストン１４とな
った場合に凹部１５０となる。嵌合部１９８の外周面２
０４の直径は中空円筒部１９４の外径より小さくされ、
有底円筒状部１７０の内周面１７８に嵌合可能である。
このように構成されるキャップ１６４は、本実施形態に
おいては、金属の一種であるアルミニウム合金製であっ
て、本体部材１６２と同様に、鋳造または鍛造により製
造される。

【００２３】次に、本体部材１６２とキャップ１６４と
が固定される。キャップ１６４の嵌合部１９８側が先端
部とされ、有底円筒状部１７０の開口へ、同軸に位置決
めされた状態で挿入され、嵌合部１９８の外周面２０４
が内周面１７８と嵌合される。内周面１７８と外周面２
０４との嵌合によりキャップ１６４が有底円筒状部１７
０内で半径方向に位置決めされた状態でさらに嵌合が進
行し、キャップ１６４の端面１９６と中空円筒部１７４
の開口側端面１７６との当接によりキャップ１６４の嵌
合深さが規定される。その状態で端面１７６，１９６が
それぞれ溶接面として電子ビーム溶接により結合され
る。電子ビーム溶接は、真空雰囲気中で行われる。この
時、有底円筒状部１７０内部の空気は、貫通穴１３０，
１３４から良好に外部に排出される。したがって、溶接
時に発生する熱により、有底円筒状部１７０内に閉じ込
められた空気が膨張させられ、外部に流出することによ
って、溶接部にブローホール等が形成されることが良好
に回避される。

【００２４】このようにして本体部材１６２に２個のキ
ャップ１６４が固定された後、頭部７２を構成すること
になる部分（頭部形成部２０８と称する）、すなわち本
体部材１６２の有底円筒状部１７０およびキャップ１６
４の外周面を始めとする複数の部分に切削，研削等の機
械加工が行われる。まず、係合部１６６にそれぞれ設け
られた保持部１９０の中央部にセンタ穴２１０が形成さ
れる。その後、図示は省略するが、センタ穴２１０にセ
ンタが嵌合されて心出しがなされるとともに、２個の保
持部１９０がそれぞれチャックにより把持された状態
で、回転駆動装置の回転がキャップ１６４および本体部
材１６２に伝達されて頭部形成部２０８の外周面に加工
が行われる。また、上述のように素材１６０に心出しが
なされた状態で、加工工具が回転させられて係合部１６
６のアーム部１８４，１８６の内側面に機械加工が施さ
れ、ピストン１４となった際にシュー７６を保持する凹
部１１４（図３に二点鎖線で図示）が形成される。な
お、本実施形態においては、ウェット加工により上記各
機械加工が行われ、潤滑成分および防錆成分を含む水溶
性切削液が使用される。

【００２５】次に、頭部形成部２０８の外周面にコーテ
ィングが施される前に、頭部形成部２０８内部の清掃が
行われ、前記各機械加工時に貫通穴１３０，１３４から
頭部形成部２０８の内部空間に入り込んだ切粉，切削液
等の侵入物が排除される。本実施形態においては、作業
ロボットまたは作業者により素材１６０が保持されて洗
浄が行われる。素材１６０は、連結部１１３から最も離
れた（直径方向に隔たった）貫通穴１３０が最上部に位
置し、貫通穴１３０と直径方向に隔たった貫通穴１３４
が最下部に位置し、かつ、頭部形成部２０８の中心軸線
が水平となる姿勢で洗浄液の水槽に浸漬される。貫通穴
１３０からの空気の流出に伴って洗浄液が貫通穴１３４
から頭部形成部２０８内部に流入させられた後、そのま
まの姿勢で洗浄液から引き上げられ、頭部形成部２０８
の中心軸線に直交する水平な直線のまわりに揺動させら
れることにより、頭部形成部２０８内部に入り込んだ切
粉等が洗浄液とともに主として最下部に位置する貫通穴
１３４から排出される。素材１６０には、上記揺動の
他、上下動，回転等の運動のうちのいずれか１つ付与し
てもよいし、それらを任意に組み合わせ付与してもよ
い。また、上記浸漬工程と排出工程とからなる洗浄サイ
クルを複数回行ってもよく、浸漬工程において洗浄液に
超音波振動を付与してもよい。本実施形態の洗浄工程
は、コーティング工程前の頭部形成部２０８の塗装面の
洗浄も兼ねている。

【００２６】洗浄工程後、素材１６０が水洗され、少な
くとも頭部形成部２０８の外周面に塗装が行われ、例え
ば、ポリテトラフルオロエチレンを主材料とするコーテ
ィング層が形成される。そして、保持部１９０が除去さ
れるとともにアーム部１８４の端面が切削加工された
後、コーティング層が形成された有底円筒状部１７０等
の外周面にセンタレス研削が行われ、頭部７２が完成す
る。最後に、素材１６０が連結部１６８において２つに
切り離され、２個のピストン１４が得られる。

【００２７】本実施形態における貫通穴１３０が第一穴
を構成し、貫通穴１３４が第二穴を構成している。本実
施形態によれば、種々の機械加工により頭部形成部２０
８内部に入り込んだ切粉と切削液とを洗浄液とともに確
実にかつ容易に排出することができる。特に、貫通穴１
３４は、貫通穴１３０と比較して横断面積が大きくさ
れ、切粉等の侵入物の排出が容易である。また、貫通穴
１３０，１３４の形成により、ピストン１４の軽量化が
可能となる利点もある。これらの効果とともに、圧縮機
運転時に貫通穴１３４から頭部７２内部に入った潤滑油
が、最下部に溜まった場合（主として圧縮機停止中に）
には、ピストン１４の中心軸線まわりの回転位置にかか
わらず頭部７２の最下部に位置する貫通穴１３０から斜
板６０側に容易に排出され、ピストン１４の重量の増加
が回避される。また、圧縮機運転中に貫通穴１３４から
貫通穴１３０を経て斜板６０側に向う冷媒ガスの流れが
生じ、その冷媒ガス中に霧あるいは飛沫状で存在する潤
滑油が斜板６０，シュー７６等の摺動面に供給される効
果も得られる。

【００２８】貫通穴１３０は、有底円筒状部１２０の中
心軸線に平行な方向に延びる穴としてもよいし、有底円
筒状部１２０の底壁１２４と周壁の一部とを貫通する穴
としてもよい。

【００２９】本実施形態においては、有底円筒状部１７
０の外周面，アーム部１８４，１８６の内側面等の機械
加工の終了後であって、コーティング工程の前に洗浄工
程が行われていたが、これ以外にも、機械加工終了後の
種々の段階で洗浄工程を実施できる。例えば、素材１６
０を２つに切り離す切離工程の後に洗浄すれば、洗浄が
一度で済む場合もある。また、機械加工終了後、機会が
ある毎に洗浄を行ってもよい。

【００３０】本実施形態においては、素材１６０が洗浄
液中に浸漬されることにより清掃が行われるが、これは
不可欠ではない。例えば、貫通穴１３０あるいは１３４
から頭部形成部２０８の深奥部に洗浄ノズルを挿入し、
洗浄液を噴射させて主として貫通穴１３４から流出させ
ることにより、頭部形成部２０８内を洗浄することも可
能である。洗浄液は、清掃用流体の一例であり、これ以
外にも、加圧エア等の気体を貫通穴１３０あるいは１３
４から吹き込むことによって切粉等を排除してもよい。

【００３１】本発明の別の実施形態を図６および図７に
示す。なお、図１〜図５に示す実施形態と同様に機能す
る構成要素には同じ符号を付し、説明を省略する。図６
に示すように、中空ピストンである片頭ピストン３００
は、底壁１２４にシリンダボアの配設個数に応じて複数
個の貫通穴１３０が周方向に等角度間隔に形成されてい
る。また、ピストン３００の中空の頭部７２の外周面１
３２には、その頂面１５６近傍部にリング状の潤滑油保
持用の円環状溝３１０が形成されている。円環状溝３１
０は、ピストン３００が下死点まで移動させられた場合
でも、シリンダボア１２内に留まる位置に形成されてい
る。また、外周面１３２には、円環状溝３１０より係合
部７０側の部分に、頭部７２の中心軸線に平行に延びる
潤滑油収集用の軸方向溝３１２が形成されている。図示
の例では、軸方向溝３１２は１つのみ形成されている
が、周方向に隔たった複数箇所に設けてもよい。軸方向
溝３１２は、図７に示すように、外周面１３２側ほど幅
が広くなるように形成されており、その底壁３１４に内
周面１２８に開口する貫通穴３２０が形成され、頭部７
２の内部空間が外部と連通させられている。軸方向溝３
１２が凹部の一例であり、貫通穴３２０が第二穴を構成
している。貫通穴３２０も貫通穴１３４と同様に、切粉
等排出用の穴として機能する。また、ピストン３００の
往復動に伴い、潤滑油が円環状溝３１０および軸方向溝
３１２に集められる。円環状溝３１０は収集した潤滑油
を保持して頭部７２の外周面１３２とシリンダボア１２
の内周面との間に供給するが、軸方向溝３１２により収
集された潤滑油は貫通穴３２０，頭部７２の内部空間，
貫通穴１３０を経て斜板室に供給される。

【００３２】第一穴および第二穴の大きさ，形状は種々
のものを採用可能であり、例えば図８および図９に示す
中空ピストンとしての片頭ピストン４００のように、第
一穴としての貫通穴４１０を、底壁１２４を中心軸線に
平行な方向に貫通し、かつ、周方向に延びる部分円環状
の穴（長穴）としてもよい。また、第二穴としての貫通
穴４１２を、その横断面積を貫通穴４１０の横断面積よ
り大きいものとし、かつ、頭部７２の横断面積に対する
横断面積比を図１〜図５に示す実施形態より大きいもの
とし、例えば、頭部７２の横断面積の１／３以上１／２
以下としてもよい。このようにすれば、貫通穴４１２か
らの切粉等の侵入物の排出がより容易となる。さらに、
貫通穴４１０，４１２の少なくとも一方を周方向に隔た
って複数個設けてもよい。第二穴は、頭部７２の強度確
保および配設個数等を勘案して、頭部７２の横断面積の
１／３０以上１／２以下の範囲内から適宜の値を選択す
ることができる。

【００３３】図１〜図５に示す実施形態における片頭ピ
ストン製造用素材１６０は、頭部同士が連結された２連
素材であったが、係合部同士が連結されたり、頭部と係
合部とが連結された２連素材、さらに、３個以上の片頭
ピストン製造用素材が連結された多連素材とすることも
可能である。あるいは、有底円筒状部材と閉塞部材とを
それぞれ１つずつ備えるピストン１個分の素材としても
よい。

【００３４】上記各実施形態においては、頭部の主要部
分を構成する有底円筒状部と係合部とが一体に形成され
るピストンであったが、頭部の主要部分を構成する有底
円筒状部材の開口を閉塞する閉塞部材と係合部とが一体
に形成される形態のピストンに本発明を適用してもよ
い。

【００３５】有底円筒状部材と閉塞部材との固定方法
は、前述の電子ビーム溶接に限らず種々の方法を採用可
能であり、例えば、レーザビーム等その他の溶接、接着
剤による接着や、圧入、有底円筒状部材，閉塞部材より
融点の低い低融点合金、例えば、半田，ろう材等により
接合してもよく、かしめによる固着や、ねじによる固定
でもよい。また、摩擦圧接または塑性流動によって接合
してもよい。あるいは、これら各固定方法の任意の組み
合わせにより固定してもよい。

【００３６】閉塞部材を、アルミニウム合金以外の金属
材料、例えばマグネシウム合金により形成してもよい。
有底円筒状部材と閉塞部材とを接着，かしめにより結合
する場合には、閉塞部材はそれらの結合方法に好適な樹
脂により形成してもよい。閉塞部材は円板等単純な形状
であれば、市販の棒材等汎用素材の機械加工により製造
してもよい。

【００３７】また、図１〜図５に示す実施形態のように
閉塞部材内部に凹部を形成することは、軽量化の点から
望ましいが、不可欠ではない。本発明を、固定容量型斜
板式圧縮機用の中空ピストンに適用することも可能であ
る。

【００３８】以上、本発明のいくつかの実施形態を詳細
に説明したが、これは例示に過ぎず、本発明は、前記
〔発明が解決しようとする課題，課題解決手段および効
果〕の項に記載された態様を始めとして、当業者の知識
に基づいて種々の変更、改良を施した形態で実施するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態である斜板式圧縮機用中空
ピストンを備える斜板式圧縮機を示す正面断面図であ
る。

【図２】上記中空ピストンを示す正面断面図である。

【図３】図２のＡ−Ａ断面図である。

【図４】図２のＢ−Ｂ断面図である。

【図５】上記中空ピストンを製造するためのピストン素
材を示す正面断面図である。

【図６】本発明の別の実施形態である斜板式圧縮機用中
空ピストンを示す正面図（一部断面）である。

【図７】図６のＣ−Ｃ断面図である。

【図８】本発明のさらに別の実施形態である斜板式圧縮
機用中空ピストンを示す斜視図である。

【図９】上記中空ピストンの正面断面図である。

【符号の説明】

１０：シリンダブロック １２：シリンダボア １
４：片頭ピストン １６：フロントハウジング １
８：リヤハウジング ７０：係合部 ７２：頭部
１１０，１１２：アーム部 １１３：連結部 １
２４：底壁 １３０：貫通穴 １３２：外周面
１３４：貫通穴 ３００：片頭ピストン ３２０：貫通穴 ４００：片頭ピストン ４１０，
４１２：貫通穴

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 3H003 AA03 AB07 AC03 BD08 BD10 CB00 CE00 3H076 AA06 BB17 BB38 BB40 CC12 CC17 CC20 CC31 CC68 CC76

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 圧縮機本体のシリンダボアに嵌合される
   頭部と、斜板と係合する係合部とを一体に備え、かつ、
   前記頭部が、中空円筒の両端開口が閉塞された中空円筒
   状をなす中空頭部である斜板式圧縮機用中空ピストンで
   あって、 前記中空頭部に、それの内部空間と外部とを連通させる
   複数の穴が形成され、それら複数の穴が、(a) 中空頭部
   の係合部側の端に形成される第一穴と、(b) 中空頭部の
   外周面の、頂面から頭部軸方向長さの１／４以上の距離
   隔たった部分に形成され、前記第一穴より横断面積が大
   きい第二穴とを含むことを特徴とする斜板式圧縮機用中
   空ピストン。
2. 【請求項２】 前記第一穴が前記第二穴に対して、前記
   中空頭部の直径方向に隔たった位置に形成された請求項
   １に記載の中空ピストン。
3. 【請求項３】 前記係合部が、互いに対向しかつ互いに
   平行に延びる一対のアーム部とそれらアーム部の基端部
   同士を連結する連結部とを備え、前記第一穴が、前記中
   空頭部の、前記連結部から最も離れた位置に形成された
   請求項１または２に記載の中空ピストン。
4. 【請求項４】 前記第一穴の中心軸線が前記中空頭部の
   中心軸線に平行な方向の成分を含む方向に延びている請
   求項１ないし３のいずれか１つに記載の中空ピストン。