JP2003097442A - 空調用往復動圧縮機 - Google Patents

空調用往復動圧縮機

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JP2003097442A
JP2003097442A JP2001289105A JP2001289105A JP2003097442A JP 2003097442 A JP2003097442 A JP 2003097442A JP 2001289105 A JP2001289105 A JP 2001289105A JP 2001289105 A JP2001289105 A JP 2001289105A JP 2003097442 A JP2003097442 A JP 2003097442A
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piston
reciprocating compressor
air conditioning
cylinder bore
temperature region
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Masataka Tsunoda
正隆 角田
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Sanden Corp
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Sanden Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ヒートポンプモードで運転可能な空調装置に
用いられても、低温、高温の両温度領域で優れた圧縮効
率を発揮できる空調用往復動圧縮機を提供する。 【解決手段】 シリンダボアと、該シリンダボア内に往
復動可能に配置されたピストンとを有する空調用往復動
圧縮機において、前記ピストンに高温領域用ピストンリ
ングと低温領域用ピストンリングの2つのピストンリン
グを装着したことを特徴とする空調用往復動圧縮機。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、車両等の空調装置
に用いられ、シリンダボア内をピストンが往復動する空
調用往復動圧縮機に関し、とくに、ヒートポンプモード
での運転が可能な空調装置に用いて最適な空調用往復動
圧縮機に関する。
【0002】
【従来の技術】従来から、車両等の空調装置に用いられ
る空調用往復動圧縮機としては、図4に示すようなもの
が知られている。図4において、100は空調用往復動
圧縮機のハウジングを示している。ハウジング100内
には、円周方向に複数のシリンダボア101が設けられ
ており、各シリンダボア101内にはピストン102が
設けられている。ピストン102は、図4の矢印方向に
往復動可能に配置されている。ピストン102には、該
ピストン102とシリンダボア101との間のシール性
を確保するために、たとえば樹脂、ゴム等からなるピス
トンリング103、104が設けられている。ピストン
リング103、104は、ピストン102の周方向に設
けられた溝105、106に嵌め込まれている。ピスト
ンリング103、104の自由状態における外径(以
下、自由径と言う。)は、シリンダボア101の内径よ
りも若干大きく設定されている。このため、ピストン1
02にピストンリング103、104を装着した場合に
は、ピストンリング103、104の復元力が作用しピ
ストンリング103、104がシリンダボア101の内
壁に面接触して密着し該部分のシール性が確保されるよ
うになっている(図5)。
【0003】ハウジング100の一端には、シリンダヘ
ッド107が設けられており、該シリンダヘッド107
内は内壁108により吸入室109と吐出室110とに
区画されている。吸入室109には吸入孔111が開口
されている。吸入孔111には吸入弁112が設けられ
ている。また、吐出室110には、吐出室113が開口
されており、該吐出孔113には吐出弁114が設けら
れている。吐出弁114の開度はリテーナ115により
規制されるようになっている。
【0004】上記のような空調用往復動圧縮機において
は、エンジン等の駆動源からの駆動力がシャフト(図示
略)に伝達されると、ピストン102が図5の矢印方向
に往復動することにより、吸入室109から吸入された
冷媒がシリンダボア101内で圧縮され吐出室110へ
と吐出されるようになっている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、空調装
置の分野においては近年の脱フロン化の要請に伴い、代
替フロンとして二酸化炭素が熱交換媒体として使用され
るようになっている。このため、以下のような問題が生
ずるおそれがある。つまり、熱交換媒体がフロン系であ
る場合の自動車用空調装置の運転はエアコンモードでの
運転のみであるが、熱交換媒体が二酸化炭素である場合
の空調装置の運転は二酸化炭素の特性(熱交換性が良
い)を生かしてヒートポンプモードでの運転もあり得
る。したがって、空調用往復動圧縮機には広範囲の温度
領域の流体の圧縮が求められることになるが、従来のよ
うにピストンリング103、104が同一材質、同一サ
イズである場合は広範囲の温度領域におけるシール性を
確保できなくなるおそれがある。すなわち、高温領域で
膨張した場合に最適なシール性を発揮できるようにピス
トンリング103、104の材質、寸法(自由径)を選
定した場合には、起動時等の低温領域でピストンリング
103、104が収縮した場合には、シール不良が発生
し圧縮効率が低下するおそれもある。
【0006】本発明の課題は、ヒートポンプモードで運
転可能な空調装置に用いられても、低温、高温の両温度
領域でピストンとシリンダボアとの間のシール性を確保
でき優れた圧縮効率を発揮できる空調用往復動圧縮機を
提供する。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明の空調用往復動圧縮機は、シリンダボアと、
該シリンダボア内に往復動可能に配置されたピストンと
を有する空調用往復動圧縮機において、前記ピストンに
高温領域用ピストンリングと低温領域用ピストンリング
の2つのピストンリングを装着したことを特徴とするも
のからなる。
【0008】また、上記課題を解決するために、もう一
つの本発明の空調用往復動圧縮機は、シリンダボアと、
該シリンダボア内に往復動可能に配置されたピストンと
を有する空調用往復動圧縮機において、前記ピストンに
線膨張係数の異なる2つのピストンリングを装着したこ
とを特徴とするものからなる。
【0009】上記ピストンリングは、ゴム、樹脂(たと
えば、ポリテトラフルオロエチレン(四フッ化エチレ
ン))等から構成することができる。
【0010】本発明に係る空調用往復動圧縮機において
は、流体の温度領域に低温領域と高温領域が存在して
も、各温度領域で優れた圧縮効率を発揮することができ
るので、とくに熱交換媒体に二酸化炭素が用いられヒー
トポンプモードにおける運転の可能性がある空調装置の
空調用往復動圧縮機として最適である。
【0011】本発明に係る空調用往復動圧縮機において
は、ピストンリングは、主に高温領域でのシール性を確
保するための高温領域用ピストンリングと、主に低温領
域でのシール性を確保する低温領域用ピストンリングの
2つのピストンリングから構成されているので、流体の
温度領域に低温領域と高温領域が存在する場合であって
も各温度領域でのシール性を確保し優れた圧縮効率を発
揮することができる。この場合、両ピストンリングを、
たとえば、自由径が異なる2つのリングとし、自由径が
大きいピストンリングを低温領域でシリンダボアに密着
するように設定すれば、自由径が大きいピストンリング
で低温領域でのシール性を確保することができるので、
低温領域におけるシール不良を防止することができる。
【0012】また、もう一つの本発明に係る空調用往復
動圧縮機においては、ピストンには線膨張係数の異なる
2つのピストンリングが設けられているので、両ピスト
ンリングは高温領域、低温領域において異なる外径寸法
を呈する。したがって、いずれか一方のピストンリング
の線膨張係数を該ピストンリングが低温領域でシリンダ
ボアの内壁に面接触し密着するように設定し、他方のピ
ストンリングの線膨張係数を該ピストンリングが高温領
域でシリンダボアに密着するように設定すれば、低温領
域と高温領域の両温度領域で優れたシール性を発揮する
ことができる。
【0013】
【発明の実施の形態】以下に、本発明の空調用往復動圧
縮機の望ましい実施の形態を図面を参照して説明する。
図1は、本発明の一実施態様に係る空調用往復動圧縮機
を示している。本実施態様の空調用往復動圧縮機1は、
車両(自動車)の空調装置に用いられている。また、熱
交換器(図示略)の熱交換媒体としては二酸化炭素が使
用されており、該熱交換器はコンデンサまたはエバポレ
ータとして機能するようになっている。つまり、空調装
置はエアコンモード、ヒートポンプモードのいずれの運
転も可能になっている。図において、1は空調用往復動
圧縮機を示している。該圧縮機1は、ハウジング2を有
している。ハウジング2の両端は、フロントハウジング
3とシリンダヘッド4とで閉塞されており、その内部に
はクランク室5が形成されている。クランク室5内に
は、斜板6が配置されている。斜板6の中央部にはシャ
フト7が挿通されている。シャフト7は、ベアリング
8、9により回転自在に支持されている。
【0014】斜板6にはシュー10が摺接されており、
該シュー10を介してピストン11が連結されている。
シュー10はピストン11の球面12に係合されてい
る。また、斜板6の一面にはロータ13に向かって延び
る耳部14が設けられている。耳部14には長穴15が
設けられている。長穴15にはピン16が挿通されてい
る。ピン16を介して斜板6とロータ13は連結されて
いる。そして、長穴15内をピン16が移動することに
より斜板6の傾斜角が可変されるようになっている。
【0015】また、斜板6の一面には、該斜板6の最大
傾斜時にロータ13に当接する角度規制用突出部17が
設けられている。ロータ13はシャフト7上に設けられ
ており、フロントハウジング3に固定されたスラストベ
アリング18に当接するようになっている。また、斜板
6とロータ13の間には弾性部材19(図1においては
ばね)が介装されている。そして、ピストン側から斜板
6に加わる荷重はばね19およびスラストベアリング1
8により受けられるようになっている。
【0016】クランク室5には複数のシリンダボア20
が設けられている。シリンダボア20はシャフト7の周
方向に配設されている。各シリンダボア20内にはピス
トン11が往復動自在に配置されている。またピストン
11には球状座面12が設けられており、該球状座面1
2には斜板6の端部に設けられたシュー10が係合され
ているので、斜板6が傾斜して回転した際には、ピスト
ン11がシリンダボア20内を往復運動するようになっ
ている。
【0017】ピストン11には、ピストンリング21、
22が設けられている。ピストンリング21、22がシ
リンダボア20の内壁に密着することによりピストン1
1とシリンダボア20との間のシール性が確保されるよ
うになってる。また、ピストン11には、溝23、24
が設けられており、溝23にピストンリング21が、溝
24にピストンリング22が嵌め込まれている(図
2)。なお、本実施態様においては、ピストンリング2
1、22は別々の溝23、24に嵌め込まれているが図
3に示すように一つの溝25にピストンリング21、2
2を嵌め込んでもよい。
【0018】ピストンリング21、22は、本実施態様
においては、樹脂(PTFE)からなっている。ピスト
ンリング21、22は互いに異なる線膨張係数に設定さ
れている。したがって、ある所定温度におけるピストン
リング21、22の外径は互いに異なるようになってい
る。
【0019】フロントハウジング3の端部にはクラッチ
部26が設けられている。シャフト7に伝達される駆動
力は、クラッチ部26のオン・オフにより伝達された
り、遮断されるようになっている。
【0020】シリンダヘッド4の内部は、内壁27によ
り吸入室28と吐出室29とに画成されている。吸入室
28には吸入孔30が開口されており、吐出室29には
吐出孔31が開口されている。吸入孔30には吸入弁3
2が設けられている。また、吐出孔31には吐出弁33
が設けられている。ピストン11が反シリンダヘッド側
に移動した際には吸入弁32が開き吸入孔30を介して
吸入室28とシリンダボア20内とが連通され流体(た
とえば二酸化炭素)が吸入される。また、ピストン11
がシリンダヘッド4側に移動した際には吐出弁33が開
き吐出孔31を介してシリンダボア20内と吐出室29
とが連通され圧縮流体が吐出されるようになっている。
なお、吐出弁33の開度はリテーナ34により規制され
るようになっている。
【0021】本実施態様においては、たとえば駆動モー
タや自動車のエンジン等の駆動源(図示略)からの回転
駆動力がシャフト7に伝達されると、斜板6が傾斜した
状態で回転され、該斜板6に係合されたピストン11が
往復動し、シリンダボア20内で流体(二酸化炭素)が
圧縮されるようになっている。
【0022】また、本発明においては、ピストン11に
は異なる線膨張係数を呈するピストンリング21、22
が設けられている。したがって、両ピストンリング2
1、22は高温領域、低温領域において互いに異なる外
径寸法を呈する。このため、たとえばピストンリング2
1の線膨張係数を低温領域でシリンダボア20の内壁に
面接触し密着するように設定すればとくに低温領域での
シール性を確保することができる。また、一方ピストン
リング22の線膨張係数を高温領域でシリンダボア20
の内壁に面接触し密着するように設定すれば、仮にピス
トンリング21とシリンダボア20の内壁との接触が不
十分であってもシール性を確保することができる。
【0023】なお、ピストンリング21、22の線膨張
係数を同一にしても、ピストンリング21、22の自由
径に差をもたせておけば、上記と同様の効果を得ること
ができる。たとえば、ピストンリング21の自由径をピ
ストンリング22の自由径よりも小さく(但し、ピスト
ンリング21、ピストンリング22の自由径は、シリン
ダボア20の内径よりも若干大きくなっている。)し、
ピストンリング21で低温領域でのシール性を確保する
ようにし、ピストンリング21よりも自由径の大きいピ
ストンリング22で高温領域のシール性を確保すれば低
温領域、高温領域のいずれにおいても優れた圧縮効率を
発揮することができる。つまり、いずれか一方のピスト
ンリングを高温領域用ピストンリングとし、他方を低温
領域用ピストンリングとすればよい。
【0024】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の空調用往
復動圧縮機によるときは、空調装置がエアコンモードあ
るいはヒートポンプで運転され、流体の温度領域に低温
領域と高温領域が存在する場合であっても両温度領域に
おいてピストンとシリンダボアとの間のシール性を確保
することができるので、いずれの温度領域においても優
れた圧縮効率を発揮することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施態様に係る空調用往復動圧縮機
の縦断面図である。
【図2】図1の空調用往復動圧縮機のピストン部の分解
斜視図である。
【図3】図2とは別の態様のピストン部の分解斜視図で
ある。
【図4】従来の空調用往復動圧縮機の部分縦断面図であ
る。
【図5】従来の空調用往復動圧縮機のピストンリングと
シリンダボアの接触状態を示す拡大断面図である。
【符号の説明】
1 空調用往復動圧縮機 2 ハウジング 3 フロントハウジング 4 シリンダヘッド 5 クランク室 6 斜板 7 シャフト 8、9 ベアリング 10 シュー 11 ピストン 12 球面 13 ロータ 14 耳部 15 長穴 16 ピン 17 角度規制用突出部 21、22 ピストンリング 23、24、25 溝 18 スラストベアリング 19 弾性部材 20 シリンダボア 26 クラッチ部 27 内壁 28 吸入室 29 吐出室 30 吸入孔 31 吐出孔 32 吸入弁 33 吐出弁 34 リテーナ

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 シリンダボアと、該シリンダボア内に往
    復動可能に配置されたピストンとを有する空調用往復動
    圧縮機において、前記ピストンに高温領域用ピストンリ
    ングと低温領域用ピストンリングの2つのピストンリン
    グを装着したことを特徴とする空調用往復動圧縮機。
  2. 【請求項2】 シリンダボアと、該シリンダボア内に往
    復動可能に配置されたピストンとを有する空調用往復動
    圧縮機において、前記ピストンに線膨張係数の異なる2
    つのピストンリングを装着したことを特徴とする空調用
    往復動圧縮機。
  3. 【請求項3】 前記ピストンリングが樹脂からなる、請
    求項1または2の空調用往復動圧縮機。
  4. 【請求項4】 前記シリンダボア内で圧縮される流体が
    二酸化炭素である、請求項1ないし3のいずれかに記載
    の空調用往復動圧縮機。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102562526A (zh) * 2010-12-25 2012-07-11 美克司株式会社 压缩机及压缩机的运转方法
WO2017199910A1 (ja) * 2016-05-16 2017-11-23 株式会社日本製鋼所 ラビリンスシール構造

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