JP2003176780A - ピストン式圧縮機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 スラストベアリングを少なくとも１つ廃止し
て部品点数の増加を防ぐとともに静寂性に優れたピスト
ン式圧縮機を提供すること。 【解決手段】 ピストン式容量可変型圧縮機の駆動軸と
同期回転可能に一体に設けられたロータリーバルブ４１
の端面４１ｃには、動圧溝としての螺旋溝４９が形成さ
れている。螺旋溝４９によって、ロータリーバルブ４１
の端面４１ｃとリヤハウジングの内壁面との間で、駆動
軸のスラスト荷重を受ける動圧スラスト軸受が構成され
ている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ピストンの往復動
によってガス圧縮を行うとともに、吸入弁機構として駆
動軸と同期回転するロータリーバルブを有するピストン
式圧縮機に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、例えば特開平５−１１３１７４号
公報に記載された揺動斜板式圧縮機が知られている。す
なわち、図７に示すように、ロータリーバルブ１０１と
リヤハウジング１０２との間には、スラストベアリング
１０３、円環状の皿バネ１０４及び該皿バネ１０４の押
圧力調整用円環状のスペーサー１０５が介装されてい
る。前記スラストベアリング１０３によって、ロータリ
ーバルブ１０１が回転する際の軸受を行っている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の圧縮機
では、リヤ側に用いたスラストベアリング１０３によっ
て部品点数の増加を招くとともに、シム調整などの組付
作業の煩雑化を招いていた。またスラストベアリング１
０３を省略するだけでは、ロータリーバルブ１０１端面
とリヤハウジング１０２とが金属接触を起こして騒音等
の原因となりうるという問題があった。

【０００４】本発明の目的は、スラストベアリングを少
なくとも１つ廃止して部品点数の増加を防ぐとともに静
寂性に優れたピストン式圧縮機を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１に記載の発明は、ピストン式圧縮機におい
て、吸入弁としてロータリーバルブを用いている。駆動
軸と一体に設けられたロータリーバルブが駆動軸と同期
回転することで、ピストンによりシリンダボア内に区画
される圧縮室と吸入圧領域との間のガス通路が開閉され
る。ロータリーバルブの端面とハウジングの内壁面のど
ちらか一方に形成された動圧溝によって、ロータリーバ
ルブの端面とハウジングの内壁面との間で駆動軸のスラ
スト荷重を受ける動圧スラスト軸受が構成されている。
従って、スラストベアリングを少なくとも一つ廃止でき
るため、従来技術で述べた部品点数の増加や、シム調整
などの組付作業の煩雑化を防ぐことができる。

【０００６】請求項２に記載の発明は、請求項１に記載
の発明において、ロータリーバルブは駆動軸よりも大径
とされている。ロータリーバルブを大径にすると、軸受
部分の面積を大きくすることができるとともに、ロータ
リーバルブの回転中心からの距離を長くすることで軸受
部分の周速を高めることができるので、動圧スラスト軸
受としての効果が大きくなる。

【０００７】請求項３に記載の発明は、請求項１または
２に記載の発明において、駆動軸とロータリーバルブと
を別体とした。従って、ロータリーバルブを加工しやす
くなる。例えば、ロータリーバルブに動圧スラスト軸受
としての機能を構成する場合、駆動軸とロータリーバル
ブが別体だと加工がしやすい。従って、ロータリーバル
ブの機能を優先した、形状寸法や材質の選択が可能とな
る。

【０００８】請求項４に記載の発明は、請求項１〜３の
いずれか一項に記載の発明において、前記動圧溝は、ロ
ータリーバルブの端面に形成した。従って、ロータリー
バルブの端面に形成された動圧溝にガスが流動し、ロー
タリーバルブとハウジングとの間で動圧スラスト軸受を
構成している。動圧溝は回転側に形成してあるので、動
圧スラスト軸受としての効果があがる。

【０００９】請求項５に記載の発明は、請求項４に記載
の発明において、前記動圧溝は、螺旋状である。従っ
て、螺旋状の溝を形成することにより、ガスの流動面積
が増し、動圧スラスト軸受としての効果があがる。

【００１０】請求項６に記載の発明は、請求項４に記載
の発明において、前記動圧溝は、放射状溝である。動圧
溝として設けた放射状溝は、加工が容易である。請求項
７に記載の発明は、請求項１〜６のいずれか一項に記載
の発明において、前記ハウジングの内壁面は、前記ロー
タリーバルブの端面略全域を覆うように対向配置されて
いる。これにより、ロータリーバルブの端面とハウジン
グの内壁面との対向面積が増し、動圧スラスト軸受とし
ての効果があがる。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明を、車両用空調装置
に用いられるピストン式容量可変型圧縮機において具体
化した一実施形態を図１〜図４に従って説明する。

【００１２】（ピストン式容量可変型圧縮機）図２に示
すように、ピストン式圧縮機としてのピストン式容量可
変型圧縮機（以下単に圧縮機と称す）は、アルミニウム
系の金属材料よりなるシリンダブロック１１と、その前
端に接合固定されたフロントハウジング１２と、シリン
ダブロック１１の後瑞に弁・ポート形成体１３を介して
接合固定されたリヤハウジング１４とを備えている。こ
れらシリンダブロック１１、フロントハウジング１２及
びリヤハウジング１４が圧縮機のハウジングを構成す
る。なお、図面の左方を前方とし、右方を後方とする。

【００１３】前記シリンダブロック１１とフロントハウ
ジング１２とで囲まれた領域にはクランク室１５が区画
されている。クランク室１５内には駆動軸１６が回転可
能に配設されている。駆動軸１６は鉄系の金属材料によ
り構成されている。駆動軸１６は、車両の走行駆動源で
ある図示しないエンジンに作動連結されており、エンジ
ンから動力の供給を受けて回転される。

【００１４】前記クランク室１５において駆動軸１６上
には、ラグプレート２１が一体回転可能に固定されてい
る。クランク室１５内には斜板２３が収容されている。
斜板２３は、駆動軸１６にスライド移動可能でかつ傾動
可能に支持されている。ヒンジ機構２４は、ラグプレー
ト２１と斜板２３との間に介在されている。従って、斜
板２３は、ヒンジ機構２４を介したラグプレート２１と
の間でのヒンジ連結、及び駆動軸１６の支持により、ラ
グプレート２１及び駆動軸１６と同期回転可能であると
ともに、駆動軸１６の軸方向へのスライド移動を伴いな
がら駆動軸１６に対して傾動可能となっている。

【００１５】複数のシリンダボア１１ａ（図２において
は一箇所のみ示す）は、前記シリンダブロック１１にお
いて駆動軸１６の後端側を取り囲むようにして貫通形成
されている。片頭型のピストン２５は、各シリンダボア
１１ａに往復動可能に収容されている。シリンダボア１
１ａの前後開口は、弁・ポート形成体１３及びピストン
２５によって閉塞されており、このシリンダボア１１ａ
内にはピストン２５の往復動に応じて体積変化する圧縮
室２６が区画されている。各ピストン２５は、シュー２
７を介して斜板２３の外周部に係留されている。従っ
て、駆動軸１６の回転に伴う斜板２３の回転が、シュー
２７を介してピストン２５の往復動に変換される。

【００１６】前記リヤハウジング１４内には、吸入室２
８及び吐出室２９がそれぞれ区画形成されている。吸入
室２８はリヤハウジング１４の中央部に形成されている
と共に、吐出室２９は吸入室２８の外周を取り囲むよう
にして形成されている。弁・ポート形成体１３には、圧
縮室２６と吐出室２９とを連通する吐出ポート３２、及
び吐出ポート３２を開閉するリード弁よりなる吐出弁３
３が形成されている。シリンダブロック１１には、ロー
タリーバルブ４１を備えた吸入弁機構３５が設けられて
いる。

【００１７】そして、前記吸入室２８の冷媒ガスは、各
ピストン２５の上死点位置から下死点側への移動によ
り、吸入弁機構３５を介して圧縮室２６に吸入される
（吸入行程）。圧縮室２６に吸入された冷媒ガスは、ピ
ストン２５の下死点位置から上死点側への移動により所
定の圧力にまで圧縮され、弁・ポート形成体１３の吐出
ポート３２及び吐出弁３３を介して吐出室２９に吐出さ
れる（吐出行程）。

【００１８】（吸入弁機構）図２に示すように、前記圧
縮機のハウジングには、シリンダブロック１１において
シリンダボア１１ａに囲まれた中心部からリヤハウジン
グ１４の中心部にかけてバルブ収容室４２が形成されて
いる。バルブ収容室４２は、円柱状をなすと共に後方側
で吸入室２８に連通されている。バルブ収容室４２と各
圧縮室２６とは、シリンダブロック１１に形成された複
数（図４参照）の吸入連通路４３を介してそれぞれ連通
されている。

【００１９】前記バルブ収容室４２内には、ロータリー
バルブ４１が回転可能に収容されている。ロータリーバ
ルブ４１は、吸入室２８側に開口する有底円筒状をなし
ており、その底部の中心部には取付孔４１ａが貫通形成
されている。ロータリーバルブ４１は、アルミニウム系
の金属材料により構成されている。駆動軸１６の後端は
バルブ収容室４２内に配置され、この後端の小径部１６
ａには、ロータリーバルブ４１が取付孔４１ａを以って
圧入固定されている。従って、ロータリーバルブ４１と
駆動軸１６とは一体化されて一軸様をなしており、ロー
タリーバルブ４１は駆動軸１６の回転、つまりはピスト
ン２５の往復動に同期して回転される。

【００２０】図４に示すように、前記ロータリーバルブ
４１の筒内空間は、吸入室２８と連通する導入室４４を
なしている。ロータリーバルブ４１の外周面４１ｂに
は、導入室４４と常時連通される吸入案内溝４５が周方
向の一定区間に形成されている。この吸入案内溝４５と
前記吸入連通路４３とが、吸入圧力領域たる導入室４４
と圧縮室２６との間の冷媒ガス通路をなしている。この
冷媒ガス通路をロータリーバルブ４１がその回転によっ
て開閉する。

【００２１】すなわち、前記ロータリーバルブ４１は、
ピストン２５が吸入行程に移行した場合に、バルブ回転
方向に関して先行する吸入案内溝４５の底壁の先行端面
４５ａが、シリンダブロック１１の吸入連通路４３を開
放する方向に通過される。従って、吸入室２８の冷媒ガ
スは、ロータリーバルブ４１の導入室４４及び吸入案内
溝４５、並びにシリンダブロック１１の吸入連通路４３
を経由して圧縮室２６に吸入される。

【００２２】前記ピストン２５の吸入行程の終了時に
は、ロータリーバルブ４１の回転方向に関して吸入案内
溝４５の底壁の後行端面４５ｂが吸入連通路４３を閉鎖
する方向に通過して、圧縮室２６内への冷媒ガスの吸入
が停止される。ピストン２５が吐出行程に移行される
と、ロータリーバルブ４１の外周面４１ｂによって吸入
連通路４３が閉鎖状態に保持され、冷媒ガスの圧縮及び
吐出室２９への吐出が妨げられることはない。

【００２３】（駆動軸の軸受構造）図２に示すように、
前記駆動軸１６の前端側は、転がり軸受よりなるフロン
トベアリング４７を介してフロントハウジング１２に回
転可能に支持されている。駆動軸１６の後端側は、ラジ
アルベアリング４８によってシリンダブロック１１に回
転可能に支持されている。

【００２４】前記バルブ収容室４２の内周面４２ａは、
シリンダブロック１１の強度、詳しくはバルブ収容室４
２とシリンダボア１１ａとの間の部位の強度が許す限り
大径に設定されている。従って、バルブ収容室４２に収
容されるロータリーバルブ４１にも大径のものが用いら
れており、本実施形態においてロータリーバルブ４１は
駆動軸１６よりも大径とされている。また、ロータリー
バルブ４１の端面４１ｃの略全域と対向するようにリヤ
ハウジング１４の内壁面１４ａが配置されている。

【００２５】図１に示すように、前記ロータリーバルブ
４１の端面４１ｃには螺旋溝（スパイラル溝）４９が形
成されている。従って、ロータリーバルブ４１が図１
（ａ）で矢印に示す方向に回転することで、螺旋溝４９
によって、端面４１ｃとリヤハウジング１４の内壁面１
４ａとの間に存在する冷媒及び冷媒中に含まれる潤滑油
（ときに液冷媒）が積極的に流動され、端面４１ｃとリ
ヤハウジング１４の内壁面１４ａとの間でスラスト方向
への動圧スラスト軸受を構成している。

【００２６】本実施形態では、以下のような効果を得る
ことができる。 （１） ロータリーバルブ４１の端面４１ｃに螺旋溝４
９を設けた。これにより、ロータリーバルブ４１の回転
時に、冷媒及び冷媒中に含まれる潤滑油（ときに液冷
媒）が、螺旋溝４９によって、ロータリーバルブ４１の
端面４１ｃとリヤハウジング１４の内壁面１４ａとの間
に積極的に導入される。従って、ロータリーバルブ４１
の端面４１ｃとリヤハウジング１４の内壁面１４ａとの
間に高圧流体膜（高圧ガスの膜）が介在することにな
り、スラスト方向への動圧スラスト軸受が構成される。
これにより、ベアリングの部品点数を減らすことができ
る。また、ロータリーバルブ４１の端面４１ｃとリヤハ
ウジング１４の内壁面１４ａとが直接的に接触すること
を防ぎ、騒音を防止することができる。

【００２７】（２） ロータリーバルブ４１の端面４１
ｃの略全域を覆うようにリヤハウジング１４の内壁面１
４ａを対向配置させることにより、その対向面積を広く
確保したので、ロータリーバルブ４１の端面箇所に動圧
スラスト軸受を形成することができる。

【００２８】（３） 駆動軸１６とロータリーバルブ４
１は別体に構成されている。従って、ロータリーバルブ
４１には、螺旋溝４９の彫り込み加工がしやすくなる。 （４） 駆動軸１６は、ピストン圧縮時の反力を大きく
受けるが、この反力を受ける側と反対端面側に動圧スラ
スト軸受が形成されるので、動圧スラスト軸受でも十分
対処できる。

【００２９】なお、本発明の前記実施形態は以下のよう
な別形態にして変更実施することも可能である。 ○ ロータリーバルブの端面に設けられる溝の形状はス
パイラル状に限定されない。例えば、図５に示すよう
に、放射状溝（ステップ形溝）５０を設けてもよい。ロ
ータリーバルブ４１が図５（ａ）で矢印に示す方向に回
転することで、放射状溝５０がリヤハウジング１４の内
壁面１４ａとの間でスラスト方向への動圧スラスト軸受
構成している。従って、このような構成にしても、冷媒
や冷媒中に含まれる潤滑油（ときに液冷媒）が、放射状
溝５０によって、ロータリーバルブ４１の端面４１ｃと
リヤハウジング１４の内壁面１４ａとの間に積極的に流
動される。放射状溝５０は螺旋溝４９と比べると、動圧
スラスト軸受としての能力は低いが、加工が容易であ
る。

【００３０】○ 図６に示すように、ロータリーバルブ
４１の端面４１ｃをテーパ状に形成し溝を設けてもよ
い。このような構成にしても、端面４１ｃに形成された
溝によって動圧スラスト軸受の構成になりうる。

【００３１】○ 駆動軸の後端を支承するものとして、
ラジアルベアリングがない構成でもよい。この場合、ロ
ータリーバルブの外周面とバルブ収容室の内周面とで、
ラジアル荷重を支承する滑り軸受機構を構成する。

【００３２】○ 上記実施形態においてはロータリーバ
ルブ４１の端面４１ｃに螺旋溝４９を設けたが、螺旋溝
４９は対向するリヤハウジング１４の内壁面１４ａに設
けてもよい。なお、形成する溝は螺旋溝に限定されず、
図５に示した放射状溝でもよい。さらに、端面４１ｃ及
び内壁面１４ａの両面に動圧溝を設けてもよい。

【００３３】○ 上記各実施形態においては片頭ピスト
ン式の圧縮機において具体化されていた。しかし、これ
に限定されるものではなく、両頭ピストン式の圧縮機に
おいて具体化してもよい。

【００３４】次に、前記各実施形態から把握できる請求
項に記載した発明以外の技術的思想について以下に記載
する。 （１） 請求項１〜３のいずれか一項において、前記動
圧スラスト軸受を構成する動圧溝は、前記ロータリーバ
ルブの端面と前記ハウジングの内壁面との少なくとも一
方に形成されていることを特徴とする。

【００３５】（２） 請求項１〜７のいずれか一項にお
いて、容量可変型斜板式圧縮機である。この構成によれ
ば、駆動軸はピストン圧縮時の反力を大きく受けるが、
この反力を受ける側と反対端面側に動圧スラスト軸受が
形成されるので、動圧スラスト軸受でも十分対処でき
る。

【００３６】

【発明の効果】上記構成の本発明によれば、スラストベ
アリングを少なくとも１つ廃止して部品点数の増加を防
ぐとともに静寂性に優れたなピストン式圧縮機を提供す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 ロータリーバルブを示し、（ａ）は後端面
図、（ｂ）は後端面側の部分断面図。

【図２】 ピストン式容量可変型圧縮機の縦断面図。

【図３】 ロータリーバルブの縦断面図。

【図４】 図２の１−１線断面図。

【図５】 別例のロータリーバルブを示し、（ａ）は後
端面図、（ｂ）は後端面側の部分断面図。

【図６】 別例のロータリーバルブの縦断面図。

【図７】 従来の揺動斜板式圧縮機の部分断面図。

【符号の説明】

１１…ハウジングを構成するシリンダブロック、１１ａ
…シリンダボア、１２…ハウジングを構成するフロント
ハウジング、１４…同じくリヤハウジング、１４ａ…リ
ヤハウジングの内壁面、１６…駆動軸、２５…ピスト
ン、２６…圧縮室、４１…ロータリーバルブ、４１ｃ…
ロータリーバルブの端面、４３…ガス通路を構成する吸
入連通路、４４…吸入圧力領域を構成する導入室、４５
…ガス通路を構成する吸入案内溝、４９…動圧溝として
の螺旋溝、５０…動圧溝としての放射状溝。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 神徳 哲行 愛知県刈谷市豊田町２丁目１番地 株式会 社豊田自動織機内 (72)発明者 樽谷 知二 愛知県刈谷市豊田町２丁目１番地 株式会 社豊田自動織機内 Ｆターム(参考） 3H003 AA03 AB06 AC03 CA02 3H076 AA06 BB01 BB41 CC12 CC20 CC36

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ハウジングに回転可能に支持された駆動
   軸と作動連結されるとともに該駆動軸の回転によってシ
   リンダボア内を往復動するピストンと、前記駆動軸と一
   体に設けられるとともに、前記駆動軸と同期回転するこ
   とで前記ピストンにより前記シリンダボア内に区画され
   る圧縮室と吸入圧領域との間のガス通路を開閉するロー
   タリーバルブとを備えたピストン式圧縮機において、 前記ロータリーバルブの端面と前記ハウジングの内壁面
   のどちらか一方に動圧溝を形成し、前記ロータリーバル
   ブの端面と前記ハウジングの内壁面との間で、前記駆動
   軸のスラスト荷重を受ける動圧スラスト軸受を構成して
   いることを特徴とするピストン式圧縮機。
2. 【請求項２】 前記ロータリーバルブは駆動軸よりも大
   径とされている請求項１に記載のピストン式圧縮機。
3. 【請求項３】 前記駆動軸とロータリーバルブとは別体
   に構成されている請求項１または２に記載のピストン式
   圧縮機。
4. 【請求項４】 前記動圧溝は、前記ロータリーバルブの
   端面に形成されていることを特徴とする請求項１〜３の
   いずれか一項に記載のピストン式圧縮機。
5. 【請求項５】 前記動圧溝は、螺旋溝であることを特徴
   とする請求項１〜４のいずれか一項に記載のピストン式
   圧縮機。
6. 【請求項６】 前記動圧溝は、放射状溝であることを特
   徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載のピストン
   式圧縮機。
7. 【請求項７】 前記ハウジングの内壁面は、前記ロータ
   リーバルブの端面の略全域を覆うように対向配置されて
   いることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記
   載のピストン式圧縮機。