JP2004211695A - Piston compressor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、片頭ピストンの往復動により冷媒の吸入圧縮を行うピストン式圧縮機に関するものである。 The present invention relates to a piston-type compressor that performs suction and compression of a refrigerant by reciprocating a single-headed piston.
従来、この種のピストン式圧縮機、例えば片頭ピストン型斜板式圧縮機として一般的に以下の構造のものが知られている。 2. Description of the Related Art Conventionally, as a piston type compressor of this type, for example, a single-head piston type swash plate type compressor generally having the following structure is known.
即ち、この片頭ピストン型斜板式圧縮機は、シリンダブロック内に複数区画形成されたシリンダボアと、各シリンダボア内で往復直線運動できるよう収容された片頭ピストンと、クランク室に設置され駆動源の回転運動を片頭ピストンの往復直線運動に変換する運動変換機構とを備えている。この運動変換機構は回転駆動軸に装着された斜板と、片頭ピストンのブリッジ部に設けられた一対のシューとを備え、斜板の周縁部を各シューの間に摺接するよう嵌め込んでいる。ここで、駆動軸が回転するときは斜板が傾斜状態で回転し、これに伴い、片頭ピストンが上下に往復動する。 That is, the single-headed piston type swash plate type compressor has a plurality of cylinder bores formed in a cylinder block, a single-headed piston accommodated in each cylinder bore so as to reciprocate linearly, and a rotational movement of a driving source installed in a crank chamber. And a motion conversion mechanism for converting the single-ended piston into a reciprocating linear motion. This motion conversion mechanism includes a swash plate mounted on a rotary drive shaft, and a pair of shoes provided on a bridge portion of a single-headed piston, and a peripheral portion of the swash plate is fitted so as to slide between the shoes. . Here, when the drive shaft rotates, the swash plate rotates in an inclined state, and accordingly, the single-headed piston reciprocates up and down.
このような片頭ピストン型斜板式圧縮機において、片頭ピストンが往復直線運動するときは、片頭ピストンが各シリンダボアのクランク室側端部に接触し、この端部に集中押圧力が付加される。この作用を図12を参照して説明すると、斜板1が回転し片頭ピストン2が圧縮工程を開始する際、圧縮力F1とそれに直交する分力F2が作用して、片頭ピストン2は図12に示すような時計回りのモーメントMを受ける。このモーメントMは片頭ピストン2の外周面とシリンダボア3のクランク室側端部の内周面との接触部P1において集中押圧力FM1となって作用する。このため、シリンダボア3の内周面や片頭ピストン2の外周面が早期に摩耗するという問題点を有し、また、この摩耗粉が配管系中の詰まりの原因にもなっていた。特に、昨今、地球環境保全を考慮し、フロン冷媒からCO2冷媒への転換が推進されているが、CO2冷媒の吐出量がフロン冷媒の1/6〜1/8でよく、その分、片頭ピストン2が小径となり、片頭ピストン2とシリンダボア3との接触する部位の径が小さくなる一方、その作動圧力がフロン冷媒の約10倍となっているため、その集中押圧力FM1も非常に大きなものとなっている。
In such a single-headed swash plate type compressor, when the single-headed piston reciprocates linearly, the single-headed piston comes into contact with the end of each cylinder bore on the crank chamber side, and concentrated pressing force is applied to this end. This operation will be described with reference to FIG. 12. When the
そこで、CO2冷媒を用いた片頭ピストン型斜板式圧縮機において、片頭ピストン2の摩耗痕2aを調査した。この調査の結果、図13の(a)に示すように、摩耗痕2aが片頭ピストン2の基部側から先端に向かって斜めに残っており、これにより、片頭ピストン2の圧縮工程では図13の(b)の矢印Aに示すように、一方、片頭ピストン2の吸入工程では矢印Bに示すように、片頭ピストン2とシリンダボア3との押圧面が変化するが、この摩耗痕2aが圧縮工程において形成されるものであることを認知した。
Then, in the single-head piston type swash plate type compressor using the CO 2 refrigerant, the
なお、片頭ピストン2の吸入工程では2点鎖線に示すように片頭ピストン2が逆方向に傾き片頭ピストン2がシリンダボア3の内周面に接触するが、摩耗痕が形成されない。
In the suction process of the single-
このような片頭ピストン2の摩耗問題に関して、従来、以下の発明が提案されている。まず、特開平5−302570号公報に記載された発明は、シリンダボアのクランク室側端部(集中押圧力FM1)がかかる場所に弾性部材を取り付けた構造となっている。この構造により、片頭ピストンの押圧力が弾性部材により吸収され、片頭ピストンの摩耗を抑制するようになっている。
With respect to such a problem of the wear of the single-
次に、特開2002−13472号公報に記載された発明は、片頭ピストンの外周面にピストン摺動方向に延在された溝が形成された構造となっている。この溝により片頭ピストンとシリンダボアとの圧接が回避され、片頭ピストンの摩耗が防止されている。
しかしながら、前者のピストン式圧縮機(特開平5−302570号公報に記載され発明)では、弾性材料を各シリンダボア毎に設けなければならず、部品点数が増大するし、また、弾性材料の組み付けも面倒なものとなっていた。 However, in the former piston type compressor (the invention described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-302570), an elastic material must be provided for each cylinder bore, so that the number of parts increases and the elastic material is also assembled. It was troublesome.
一方、後者のピストン式圧縮機(特開2002−13472号公報に記載され発明)では、円柱状の片頭ピストンの外面に縦に溝加工を施す必要があるため、加工が面倒なものとなっていた。 On the other hand, in the latter piston type compressor (the invention described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-13472), it is necessary to longitudinally groove the outer surface of the cylindrical single-headed piston, so that the processing is troublesome. Was.
本発明の目的は前記従来の課題に鑑み、簡単な摩耗防止加工により、片頭ピストンの摩耗を抑制することができるピストン式圧縮機を提供することにある。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a piston compressor capable of suppressing wear of a single-headed piston by simple wear prevention processing in view of the conventional problems.
本発明は前記課題を解決するため、請求項1の発明は、シリンダブロック部に区画形成されたシリンダボアと、シリンダボア内で往復直線運動できるよう収容された片頭ピストンと、クランク室に設置され駆動源の回転運動を片頭ピストンの往復直線運動に変換する運動変換機構とを備えたピストン式圧縮機において、片頭ピストンは、シリンダボアに密接して冷媒を吸入圧縮する第1ピストン部と、第1ピストン部の軸方向端部のうちクランク室側端部に連設され第1ピストン部より小さな径寸法で形成された第2ピストン部とを有する構造となっている。 In order to solve the above-mentioned problems, the present invention provides a cylinder bore defined in a cylinder block, a single-headed piston accommodated in a reciprocating linear motion in the cylinder bore, and a drive source installed in a crank chamber. A piston type compressor having a motion converting mechanism for converting the rotational motion of the piston into a reciprocating linear motion of a single-headed piston, wherein the single-headed piston is in close contact with a cylinder bore and sucks and compresses a refrigerant, and a first piston portion. And a second piston portion connected to the crank chamber side end portion and having a smaller diameter than the first piston portion.
請求項1の発明によれば、第2ピストン部が小径となっており、シリンダボアとの接触が回避されるか、或いは、接触したとしても第2ピストン部からシリンダボアへの押圧力は小さなものとなる。また、第1ピストン部と第2ピストン部の両者が同時にシリンダボアに接触する場合があるが、この場合は片頭ピストンからシリンダボアへの押圧力が2箇所に分散された状態であり、各接触箇所での集中押圧力はそれぞれ小さなものとなる。更に、第2ピストン部は第1ピストン部より小径に形成されているだけであるから、切削加工により簡単に製造することができる。
According to the invention of
請求項2の発明は、前記請求項1に係るピストン式圧縮機において、第2ピストン部で第1ピストン部近傍には環状の溝で形成された油取り込み用の油溝部を有する構造となっている。 According to a second aspect of the present invention, in the piston type compressor according to the first aspect, the second piston portion has a structure in which an oil groove portion for forming oil is formed near the first piston portion in an annular groove. I have.
請求項2の発明によれば、油溝部に潤滑油を保持することができるため、圧縮工程の際に集中押圧力がかかったとしても、この潤滑油が片頭ピストンとシリンダボアとの接触部分に供給されてその間の摩擦抵抗が小さくなり、片頭ピストンの摩耗が抑制される。なお、第1ピストン部の外周面を耐摩耗性材料でコーティングして片頭ピストンの摩耗を抑制するようにしてもよい(請求項3,5の発明)。
According to the second aspect of the present invention, since the lubricating oil can be held in the oil groove, even if a concentrated pressing force is applied in the compression step, the lubricating oil is supplied to the contact portion between the single-headed piston and the cylinder bore. As a result, the frictional resistance during that time is reduced, and the wear of the single-headed piston is suppressed. The outer peripheral surface of the first piston portion may be coated with a wear-resistant material to suppress wear of the single-headed piston (
請求項4の発明は、請求項3に係るピストン式圧縮機において、第2ピストン部の軸方向寸法の最小値を片頭ピストンのピストンストロークの50%に設定した構造となっている。これにより、耐摩耗性材料のコーティング剥離を防止することができる。 According to a fourth aspect of the present invention, in the piston type compressor according to the third aspect, the minimum value of the axial dimension of the second piston portion is set to 50% of the piston stroke of the single-headed piston. Thereby, the coating of the wear resistant material can be prevented from peeling off.
請求項6の発明は、油溝部を持たない請求項1に係るピストン式圧縮機において、第2ピストン部の軸方向寸法の最小値を片頭ピストンのピストンストロークの60%に設定した構造となっている。これにより、耐摩耗性材料のコーティング剥離を防止することができる。 According to a sixth aspect of the present invention, in the piston type compressor according to the first aspect having no oil groove portion, the minimum value of the axial dimension of the second piston portion is set to 60% of the piston stroke of the single-headed piston. I have. Thereby, the coating of the wear resistant material can be prevented from peeling off.
なお、耐摩耗性材料をとしてポリテトラフルオロエチレンを主材料とするものを用いても良い(請求項7の発明)。 In addition, a material mainly composed of polytetrafluoroethylene may be used as the wear-resistant material (the invention of claim 7).
請求項8の発明は、請求項1乃至7に係るピストン式圧縮機において、第1ピストン部の先端周縁をR形状に形成した構造となっている。これにより、片頭ピストンの先端周縁とシリンダボアの内面との摩擦抵抗が小さくなり、片頭ピストンの摩耗が抑制される。 According to an eighth aspect of the present invention, in the piston type compressor according to any one of the first to seventh aspects, the distal end edge of the first piston portion is formed in an R shape. Thereby, the frictional resistance between the peripheral edge of the tip of the single-headed piston and the inner surface of the cylinder bore is reduced, and wear of the single-ended piston is suppressed.
なお、冷媒として二酸化炭素冷媒や炭化水素冷媒を用いるときは、片頭ピストンの集中高圧力がフロン冷媒と比較して高くなるが、前記請求項1〜8の発明により片頭ピストンの摩耗を確実に抑制することができる(請求項9の発明)。
When a carbon dioxide refrigerant or a hydrocarbon refrigerant is used as the refrigerant, the concentrated high pressure of the single-headed piston is higher than that of the CFC refrigerant, but the wear of the single-headed piston is surely suppressed by the invention of
請求項1の本発明によれば、第2ピストン部を第1ピストン部より小径に形成することにより、片頭ピストンの摩耗が抑制されるため、摩耗防止加工が非常に簡単なものとなっている。 According to the first aspect of the present invention, since the second piston portion is formed to have a smaller diameter than the first piston portion, the wear of the single-headed piston is suppressed, so that the wear prevention processing is very simple. .
請求項2の発明によれば、油溝部に潤滑油を保持することができるため、この潤滑油が片頭ピストンとシリンダボアとの接触部分に供給され、片頭ピストンの摩耗抑制が更に向上する。 According to the second aspect of the present invention, since the lubricating oil can be held in the oil groove, the lubricating oil is supplied to the contact portion between the single-headed piston and the cylinder bore, thereby further suppressing the wear of the single-headed piston.
請求項8の発明によれば、第1ピストン部の先端周縁をR形状に形成しているため、これまた、片頭ピストンの摩耗抑制が向上する。 According to the eighth aspect of the present invention, since the distal end edge of the first piston portion is formed in an R shape, the abrasion of the single-headed piston is further suppressed.
図1乃至図5は本発明の第1実施形態に係るピストン式圧縮機を示すもので、図1はピストン式圧縮機の断面図、図2の(a)(b)は片頭ピストンの正面図と側面図、図3は冷媒圧縮工程の初期状態を示す要部断面図、図4は冷媒圧縮工程の途中状態を示す要部断面図、図5は冷媒圧縮工程の終了状態を示す要部断面図である。なお、本実施形態ではピストン式圧縮機のうち、片頭ピストン型斜板式圧縮機(以下、圧縮機と称す)を一例として掲げて説明する。 1 to 5 show a piston type compressor according to a first embodiment of the present invention. FIG. 1 is a sectional view of the piston type compressor, and FIGS. 2 (a) and (b) are front views of a single-headed piston. FIG. 3 is a cross-sectional view of a main part showing an initial state of a refrigerant compression step, FIG. 4 is a cross-sectional view of a main part showing a state in the middle of a refrigerant compression step, and FIG. FIG. In the present embodiment, a single-headed piston type swash plate type compressor (hereinafter, referred to as a compressor) will be described as an example among the piston type compressors.
まず、この圧縮機10の全体構造を図1を参照して説明する。圧縮機10はリアハウジング11とフロントハウジング12とを有し、フロントハウジング12のリアハウジング11側には図示しないボルト等によりシリンダブロック部13が連結されている。このシリンダブロック部13には円筒状のシリンダボア131が複数形成され、各シリンダボア131にはそれぞれ片頭ピストン132が往復直線運動ができるよう収容されている。リアハウジング11には冷媒の吸入室111及び吐出室112が形成され、各室111,112が弁体を介してシリンダボア131に連通しており、片頭ピストン132の往復動によりシリンダボア131で冷媒が吸入圧縮される。フロントハウジング12にはシリンダブロック部13からフロントハウジング12の外方に突出した回転軸121が貫通している。この回転軸121はシリンダブロック部13及びフロントハウジング12に介装されたベアリング133,122を介して軸支され、その先端は電磁クラッチ14に連結している。電磁クラッチ14はそのプーリ141を図示しない自動車エンジンのベルトに連結しており、エンジンにて出力された回転力が電磁クラッチ14を通じて回転軸121に伝達されるようになっている。
First, the overall structure of the
この回転軸121に伝達された回転運動はフロントハウジング12のクランク室123内に設置された運動変換機構15により往復直線運動に変換される。即ち、運動変換機構15は回転軸121に固着されたロータ151と、ロータ151に連結する連結部152と、連結部152に固定された斜板153と、片頭ピストン132のブリッジ部132aに介装された一対のシュー154とからなり、斜板153の周縁部がシュー154に摺動自在に挟み込まれている。ここで、回転軸121が回転運動を行うときはロータ151及び連結部152が回転し、これに伴い斜板153が回転する。この斜板153は回転軸121に対して傾斜した状態で回転するため、その斜板153の傾斜幅の分、片頭ピストン132が直線方向に往復動する。なお、この運動変換機構15はクランク室123の圧力とシリンダボア131の吸入圧力との差圧に対応して斜板153の傾き角が変化し、片頭ピストン132のストロークの変更が可能となっている。
The rotary motion transmitted to the
以上のような圧縮機構造は従来の圧縮機構造と同様であり、本発明に係る圧縮機10は片頭ピストン132の構造にある。この構造を主に図2を参照して説明する。
The compressor structure as described above is the same as the conventional compressor structure, and the
即ち、この片頭ピストン132はその軸方向一端側にはブリッジ部132aを有し、このブリッジ部132aから軸方向他端(片頭ピストン132の先端)に亘ってピストン本体132bが形成されている。このブリッジ部132aは図2の(b)に示すように断面コ字状に形成されている。ブリッジ部132aの内側には図1に示すように斜板153の周縁が一対のシュー154で摺動自在に保持されており、この斜板153の揺動によりピストン132を上下方向に往復動させるようになっている。
That is, the single-headed
一方、ピストン本体132bは、図2の(a)(b)に示すように、シリンダボア131の内周面径より僅かに小さく形成した第1ピストン部132cと、第1ピストン部132cより小さな径で形成した第2ピストン部132dとから構成されている。この第1ピストン部132cはその先端面とシリンダボア131内で冷媒を吸入圧縮する作用をなすものである。第2ピストン部132dは第1ピストン部132cの軸方向端部のうち、クランク室寄りの端部からブリッジ部132aに連設されている。ここで、第2ピストン部132dの軸方向寸法及び径方向の寸法は、図4に示すように、冷媒の圧縮工程において、第2ピストン部132d部の側面とシリンダボア131のクランク室側端部131aとが接触しないような寸法に設定されている。本実施形態では、第2ピストン部132dの軸方向寸法L1を例えば10mm程度(片頭ピストン132のストロークの半分程度)とし、第2ピストン部132dの径方向の寸法を第1ピストン部132cより例えば1mm〜2mm程度小さく形成している。
On the other hand, as shown in FIGS. 2A and 2B, the piston
本実施形態によれば、斜板153が回転して片頭ピストン132が圧縮工程を開始する際、圧縮力とそれに直交する分力が作用して、片頭ピストン132が従来例と同様にモーメントを受け、図3に示すように、傾斜状態となる。
According to this embodiment, when the
この圧縮工程の初期時において、図3に示すように、第1ピストン部132cの外周面がシリンダボア131のクランク室側端部(シリンダボア131のエッジ131a)の一部に押圧状態となっている。また、第1ピストン部132cの先端周縁132eの一部がシリンダボア131の内周面に押圧状態となっている。この両者の集中押圧力によりシリンダボア131からは反発力(FM1’,FM2’)が第1ピストン部132cに加わる。この反発力FM1’,FM2’が第1ピストン部132cの摩耗原因となっている。特に、シリンダボア131のエッジ131aと第1ピストン部132cの外周面との接触部分(反発力FM1’がかかる箇所)で摩耗が起きることとなる。
At the initial stage of the compression process, as shown in FIG. 3, the outer peripheral surface of the
この圧縮工程が進行すると、図4に示すように、第1ピストン部132cがシリンダボア131のエッジ131aから外れ、このエッジ131aが第2ピストン部132dの外周面と対向する。ここで、第2ピストン部132dの径が第1ピストン部132cの径より小さくなっているため、図4に示すように、エッジ131aと第2ピストン部132dが離隔している。即ち、圧縮工程の途中からエッジ131aとの接触による片頭ピストン132の摩耗が回避されている。
As the compression process proceeds, as shown in FIG. 4, the
なお、第1ピストン部132cに対する反発力FM1’は、図4に示すように、シリンダボア131の内面から第1ピストン部132cの後端132fの一部に加わっているが、シリンダボア131から面接触で反発力FM1’が加わっているため、その摩耗力はさほど大きなものではない。
As shown in FIG. 4, the repulsive force FM1 'applied to the
また、前述の第1ピストン部132cとシリンダボア131との接触に加え、図示しないが、第2ピストン部132dとシリンダボア131のエッジ131aとの間で接触することがある。この場合は片頭ピストン132からシリンダボア131への押圧力が分散された状態であり、各接触箇所での集中押圧力はそれぞれ小さなものとなる。
Further, in addition to the above-described contact between the
そして、圧縮工程が最終段階に移行したときは、図5に示すように、エッジ131aと第2ピストン部132dが完全に離隔した状態となる。
Then, when the compression process shifts to the final stage, as shown in FIG. 5, the
従って、本実施形態によれば、冷媒の圧縮工程の途中からエッジ131aと第2ピストン部132dが非接触状態となっているし、また、反発力FM1’,FM2’は何れもシリンダボア131の内面から面接触で加わるので、圧縮工程の途中からは片頭ピストン132に加わるの摩耗力はさほど大きなものとはならない。
Therefore, according to the present embodiment, the
ここで、図12の(a)に示す従来の片頭ピストン2と図2に示す本実施形態の片頭ピストン132とを比較すると、片頭ピストン2の摩耗痕2aより片頭ピストン132の摩耗痕132gが僅かとなっていることが理解できる。
Here, comparing the conventional single-ended
また、冷媒の圧縮工程において、冷媒圧縮が進行するにつれて作動圧力が大きくなり、これに伴い、反発力FM1’,FM2’も大きくなるが、前述の如く圧縮工程の途中から片頭ピストン132の摩耗が抑制されるので、その摩耗抑制手段として効率的なものとなっている。 Further, in the refrigerant compression process, the operating pressure increases as the refrigerant compression progresses, and the repulsive forces FM1 ′ and FM2 ′ increase accordingly. Since it is suppressed, it is an effective means for suppressing the wear.
図6は本発明の第2実施形態に係るピストン式圧縮機の要部、即ち、片頭ピストンを示すものである。この片頭ピストン134は前記第1実施形態に係る第1ピストン部132cの先端周縁132eをRがけしたもの、即ち、先端周縁132eをR形状に形成したものである。なお、第1実施形態に係る片頭ピストン132と共通する構成部分は同一符号を用い、その説明を省略する。
FIG. 6 shows a main part of a piston type compressor according to a second embodiment of the present invention, that is, a single-headed piston. The single-headed
第2実施形態によれば、冷媒の圧縮工程において、第1ピストン部132cの先端周縁132eがシリンダボア131の内周面に当たり、反発力FM2’が第1ピストン部132cの外面に加わるが、このR形状構造により反発力FM2’が分散され、第1ピストン部132cの摩耗が抑制される。なお、その他の作用は前記第1実施形態と同様である。
According to the second embodiment, in the refrigerant compression step, the tip
図7乃至図9は本発明の第3実施形態に係るピストン式圧縮機の要部、即ち、片頭ピストンを示すものである。この片頭ピストン135は前記第1実施形態に係る第2ピストン部132dに油溝部135aを形成したものである。なお、第1実施形態に係る片頭ピストン132と共通する構成部分は同一符号を用い、その説明を省略する。
7 to 9 show a main part of a piston type compressor according to a third embodiment of the present invention, that is, a single-headed piston. The single-headed
この油溝部135aは図7に示すように第2ピストン部132dに周方向に沿って、例えば溝加工されている。また、油溝部135aは第1ピストン部132cの近傍に形成されている。
The
第3実施形態によれば、片頭ピストン135の吸入工程の際にクランク室123内の潤滑油16が片頭ピストン135に付着し、その一部が油溝部135aに溜まる。ここで、図8及び図9に示すように、冷媒の圧縮工程の際に、ブローバイガス(1点鎖線矢印)がクランク室123に吸い込まれ、片頭ピストン135の外面に付着している潤滑油16はその風圧によりクランク室123に戻されるが、油溝部135aに溜まっている潤滑油16はそのまま保持される。従って、圧縮工程の際に、この潤滑油16が第1ピストン部132cとシリンダボア131との間の摩擦抵抗を小さくし、第1ピストン部132cの摩耗が抑制される。
According to the third embodiment, the lubricating
なお、第3実施形態に係る片頭ピストン135において、前記第2実施形態と同様に先端周縁132eをR形状にしてもよいことは勿論である。その他の作用は前記第1実施形態或いは第2実施形態と同様である。
In addition, in the single-headed
図10の(a)(b)及び図11は本発明の第4実施形態に係るピストン式圧縮機の要部、即ち、片頭ピストンを示すものである。この片頭ピストン136は前記第1実施形態に係る第1ピストン部132cと第2ピストン部132dとの軸方向寸法の割合を変更した構成となっている。即ち、第4実施形態に係る第1ピストン部136aと第2ピストン部136bにおいて、第2ピストン部136bの軸方向寸法L2を第1実施形態の第2ピストン部132dの軸方向寸法L1よりも長くしている。
FIGS. 10A, 10B and 11 show a main part of a piston type compressor according to a fourth embodiment of the present invention, that is, a single-headed piston. The single-headed
第4実施形態によれば、第2ピストン部136bを長くした分、図11の冷媒圧縮工程の初期状態から、シリンダボア131のエッジ131aと第1ピストン部136aとの接触が回避される。従って、図10の(b)に示すように、第1ピストン部136aの外周面に摩耗痕が形成されないよう構成することができる。
According to the fourth embodiment, the contact between the
但し、片頭ピストン136の傾斜角度θ2と第1実施形態の片頭ピストンの傾斜角度θ1と比較すると、θ2>θ1となり、片頭ピストン136の傾斜角度θ2が大きくなる。これは、各第1ピストン部132c,136aが各片頭ピストン132,136の傾斜規制機能を有しており、その傾斜規制機能が各第1ピストン部132c,136aの各軸方向寸法に比例することによるものである。従って、第4実施形態の第1ピストン部136bの軸方向寸法が第1実施形態の第1ピストン部132cのそれより短くなっている分、片頭ピストン136の傾斜角度が大きくなり、これに伴い、第1ピストン部136aとシリンダボア131との接触角度が大きくなり、摩擦抵抗が増大する傾向がある。
However, when the inclination angle θ2 of the single-headed
このような摩擦抵抗の増大は片頭ピストン136の円滑な往復運動を阻害する原因となるばかりでなく、却って、片頭ピストン136の摩耗の原因ともなる。従って、第2ピストン部136bの軸方向寸法はこれらを総合的に判断して設計されている。
Such an increase in frictional resistance not only causes a hindrance of the smooth reciprocating movement of the single-headed
この第2ピストン部136bの軸方向寸法の設計に当たり実験を行い、第2ピストン部136bの軸方向最小寸法(第1ピストン部136aの摩耗破損が回避される軸方向寸法)を、ピストンストロークに対する割合から求めた。なお、この実験では第1ピストン部136aとして、その外周面に耐摩耗性材料をコーティングした片頭ピストン136を用い、耐摩耗性材料の剥離の有無を検証した。実験の結果、第2ピストン部136bの軸方向寸法をピストンストロークの60%より小さい寸法(実験では58%)で形成したときに耐摩耗性材料が剥離し、一方、ピストンストロークの60%以上の寸法で形成したときに耐摩耗性材料が剥離しないことが分かった。
An experiment was conducted to design the axial dimension of the
また、耐摩耗性部材の剥離を起こした片頭ピストン136において、剥離した部位の側圧荷重を荷重計算に基づき算出したところ、50kgf以上の側圧荷重がかかる部分で剥離していることが確認された。また、この剥離した部位を切削して第2ピストン部136bとするとき、第2ピストン部136bの軸方向寸法がピストンストロークの60%以上となった。
Further, in the single-headed
また、本実施形態では油溝部(第3実施形態の油溝部135a)を持たない片頭ピストン136を実験に用いているが、第3実施形態の如く油溝部を有する片頭ピストンを用いたときは、潤滑油の潤滑効果により摩擦抵抗が更に小さくなるため、第2ピストン部の軸方向寸法はピストンストロークの50%でもコーティング剥離を起こすことがないと推定される。
Further, in the present embodiment, the single-headed
なお、前記第1実施形態〜第3実施形態では片頭ピストン132,134,135は鉄系又はアルミニウム(アルミニウム合金を含む)材料からなるピストン素地で構成されているが、例えば第4実施形態の実験で使用とした片頭ピストン136の如く、少なくとも第1ピストン部132c,136aの外周面を耐摩耗性材料(例えば、ポリテトラフルオロエチレン)でコーティングして(例えば、20μm〜40μmの均一な膜厚)、片頭ピストン132,134,135,136の摩耗を抑制するようにしてもよい。また、本実施形態に係る圧縮機10に使用される冷媒は、フロン、アンモニア等に限らず、二酸化炭素冷媒やプロパン、ブタン等の炭化水素冷媒であってもよい。
In the first to third embodiments, the single-headed
10…片頭ピストン型斜板式圧縮機、12…フロントハウジング、13…シリンダブロック部、15…運動変換機構、16…潤滑油、123…クランク室、131…シリンダボア、132,134,135,136…片頭ピストン、132c,136a…第1ピストン部、132d,136b…第2ピストン部、135a…油溝部。
DESCRIPTION OF
Claims (9)
前記片頭ピストンは、前記シリンダボアに密接して冷媒を吸入圧縮する第1ピストン部と、該第1ピストン部の軸方向端部のうちクランク室側端部に連設され該第1ピストン部より小さな径寸法で形成された第2ピストン部とを有する
ことを特徴とするピストン式圧縮機。 A cylinder bore defined in the cylinder block, a single-headed piston accommodated in the cylinder bore for reciprocating linear motion, and a motion installed in the crank chamber for converting a rotational motion of a driving source into a reciprocating linear motion of the single-headed piston. In a piston type compressor equipped with a conversion mechanism,
The single-headed piston is connected to a crank chamber-side end of an axial end of the first piston that is in close contact with the cylinder bore and sucks and compresses refrigerant, and is smaller than the first piston. And a second piston portion having a diameter.
ことを特徴とする請求項1記載のピストン式圧縮機。 The piston type compressor according to claim 1, further comprising an oil groove formed in an annular groove for oil intake in the second piston portion near the first piston portion.
ことを特徴とする請求項2記載のピストン式圧縮機。 The piston type compressor according to claim 2, wherein an outer peripheral surface of the first piston portion is coated with a wear-resistant material.
ことを特徴とする請求項3記載のピストン式圧縮機。 The piston type compressor according to claim 3, wherein a minimum value of an axial dimension of the second piston portion is set to 50% of a piston stroke of the single-headed piston.
ことを特徴とする請求項1記載のピストン式圧縮機。 The piston type compressor according to claim 1, wherein an outer peripheral surface of the first piston portion is coated with a wear-resistant material.
ことを特徴とする請求項5記載のピストン式圧縮機。 The piston type compressor according to claim 5, wherein a minimum value of an axial dimension of the second piston portion is set to 60% of a piston stroke of the single-headed piston.
ことを特徴とする請求項3乃至請求項6の何れか一項記載のピストン式圧縮機。 The piston type compressor according to any one of claims 3 to 6, wherein the wear-resistant material is mainly composed of polytetrafluoroethylene.
ことを特徴とする請求項1乃至請求項7の何れか一項記載のピストン式圧縮機。 The piston type compressor according to any one of claims 1 to 7, wherein a distal end edge of the first piston portion is formed in an R shape.
ことを特徴とする請求項1乃至請求項8の何れか一項記載のピストン式圧縮機。 The piston type compressor according to any one of claims 1 to 8, wherein the refrigerant compressed in each of the cylinder bores is a carbon dioxide refrigerant or a hydrocarbon refrigerant.
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