JP2006077673A - ピストン式圧縮機 - Google Patents

Abstract

【課題】簡単な摩耗防止加工によりピストンとシリンダボアとの摩耗を抑制し、各シリンダボアとピストンとの最適なトップクリアランスボリュームを確保することが可能で、且つピストンを軽量化することでランニングコストを抑制できるピストン式圧縮機を提供する。
【解決手段】ピストン式圧縮機１は、ピン部３３を節としたピストン３０の弾性変形によって、ピストントップ側円板部３４とシリンダボア２２の内壁との局所的な高面圧が回避されるので、ピストントップ側円板部３４とシリンダボア２２との摩耗を抑制できる。また、ピン部３３とピストントップ側円板部３４との圧入嵌合量を調節することによって、トップクリアランスボリュームを容易に調節できる。さらに、ピストン３０は従来のピストンと比較して軽量化されるので、ピストン３０が往復直線運動する際の動力が低減され、ランニングコストを抑制できる。
【選択図】図１

Description

本発明は、冷凍空調に用いられるピストン式圧縮機であって、例えば車両用空気調和装置の冷凍回路に用いられるピストン式圧縮機に関するものである。

一般に、車両用空気調和装置の冷凍回路等に用いられるピストン式圧縮機として、例えば特許文献１に記載されたものが知られている。このピストン式圧縮機を図８を参照して説明する。

このピストン式圧縮機７０は、図８に示すように、回転軸Ａの周りに回転自在に設けられたシリンダブロック部７１と、シリンダブロック部７１の内部に回転軸Ａと平行に設けられたシリンダボア７２と、シリンダボア７２へ摺動自在に挿入されたピストン７３とを備えている。シリンダブロック部７１は、シリンダボア７２のクランク室７４側開口端部に略円筒状の薄肉部７５を形成している。また、ピストン７３は、斜板７６の回転に伴い往復直線運動するものである。

このようなピストン式圧縮機７０は、斜板７６の回転に伴い、シリンダボア７２内でそれぞれのピストン７３が往復直線運動して流体を吸入及び吐出する。そして、往復直線運動するピストン７３は、図８に示すように、各シリンダボア７２のクランク室７４側開口端部の内壁Ｂに接触し、ピストン７３を各シリンダボア７２のクランク室７４側開口端部の内壁Ｂに押し付けるサイドフォースが作用してピストン７３が撓む。そして、ピストン７３が撓むと薄肉部がピストン７３の形状に倣って変形する。これにより、シリンダボア７２のクランク室７４側開口端部の内壁とピストン７３との摺接面積Ｂが大幅に増大するので、各シリンダボア７２のクランク室７４側開口端部におけるピストン７３の局所的な高面圧が回避される。したがって、局所的な面圧の上昇を回避することにより、ピストン式圧縮機７０の耐摩耗性、耐焼き付き性を向上させることができる上に、高圧での使用が可能となる。

また、ピストン式圧縮機７０の性能は、体積効率が同じ冷媒ならばトップクリアランスボリュームＤが大きいほど低下する。そのため、一般的にはピストン式圧縮機７０の組立段階でトップクリアランスボリュームＤを測定し、部品の選択嵌合によって性能の安定を図っている。このとき、複数のシリンダボア７２内の各トップクリアランスボリュームＤの差が大きい場合、最もトップクリアランスボリュームＤの小さいシリンダボア７２に合わせてガスケットが選択される。
特開平７−３３２２２４号公報

しかしながら、特許文献１に記載のピストン式圧縮機７０は、各シリンダボア７２のクランク室７４側開口端部に作用したサイドフォースによってピストン７３が撓んだ場合に、ピストン７３の円筒部とシリンダボア７２との嵌め合いに悪影響を与える。このため、高精度にピストン７３の円筒部とシリンダボア７２を加工する必要があり、ピストン７３の剛性を一定量以下にはできない。

また、各シリンダボア７２のクランク室７４側開口端部に作用したサイドフォースによってピストン７３が撓んだ場合に、ピストントップＴｐとシリンダボア７２の内壁とがエッジ接触し、ピストントップＴｐとシリンダボア７２の内壁との摺接面Ｃが摩耗するおそれがあった。

また、ガスケットは、複数のピストン７３のうちトップクリアランスボリュームＤの最も小さいシリンダボア７２に合わせて選択されるので、トップクリアランスボリュームＤが大きいシリンダボア７２に対しては適切な調整が行われない。したがって、トップクリアランスボリュームＤが大きいシリンダボア７２内では、圧縮された冷媒蒸気が完全に吐出されないので、ピストン式圧縮機７０の性能が低下してしまう。また、各シリンダボア７２毎で圧縮比が異なるので、ノイズの発生・性能の悪化が避けられなかった。

さらに、図９（ａ）及び（ｂ）に示すような従来のピストン８０において、一対のシュー（図示しない）を介装するブリッジ部８１とシリンダブロック部７１と摺接する円筒部８２とが一体形成されている。この円筒部８２は、図９（ｂ）に示すように、その全体が重量のある金属から構成されているので、円筒部８２を往復直線運動させるには多くの動力を必要とする。このため、ランニングコストが上昇してしまうという問題点を有する。

本発明は前記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、簡単な摩耗防止加工によりピストンとシリンダボアとの摩耗を抑制し、ガスケットが交換できないような構造であっても、各シリンダボア内に最適なトップクリアランスボリュームを確保することが可能で、且つピストンを軽量化することでランニングコストを抑制できるピストン式圧縮機を提供することにある。

本発明は前記目的を達成するために、請求項１では、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に収容されたピストンと、ピストンに対向し吸入孔及び吐出孔を有する弁板と、クランク室に設置され駆動源の回転運動を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、ピストンは、運動変換機構からの往復直線運動が伝達されるピストン基部と、ピストン基部の一部でありシリンダボアの内壁のうちクランク室側の内壁に摺動するピストン円筒部と、シリンダボアの内壁のうち弁板側の内壁に摺動するピストントップ側円板部と、ピストン円筒部とピストントップ側円板部とを連結し、径方向断面積がピストン円筒部及びピストントップ側円板部の径方向断面積よりも小さいピン部と、を有し、ピン部をピストントップ側円板部に圧入して嵌合した構造となっている。

請求項１の発明によれば、斜板の回転によってピストンが往復直線運動する際にピストンに生じた集中押圧力により、ピストン基部をシリンダボアの内壁のうちクランク室側の内壁に押し付けるサイドフォースが生じる。このサイドフォースによってピストン基部がシリンダボアの内壁のうちクランク室側の内壁に押し付けられると、ピストンはピン部を節にして弾性変形する。

また、本発明のピストンは、ピストン基部とピン部とピストントップ側円板部とから構成され、このピン部の径方向断面積はピストン円筒部及びピストントップ側円板部の径方向断面積よりも小さい。これにより、本発明のピストンは、従来のピストンと比較して軽量化され、ピストンが往復直線運動する際の動力が低減される。

さらに、本発明のピストン式圧縮機は、ピン部をピストントップ側円板部に圧入して嵌合した。これにより、ピン部とピストントップ側円板部との圧入嵌合量を調節することによって、トップクリアランスボリュームを調節することができる。

尚、請求項１に記載のピストン式圧縮機において、シリンダボアの周壁のうち少なくともクランク室側を薄肉に形成することが好ましい（請求項２）。ピストン式圧縮機を駆動する際は、前述したように、ピストン基部をシリンダボアの内壁のうちクランク室側の内壁に押し付けるサイドフォースが生じる。このサイドフォースによってピストン基部がシリンダボアの内壁のうちクランク室側の内壁に押し付けられると、薄肉に形成されたシリンダボアの周壁のうち少なくともクランク室側は弾性変形してサイドフォースが緩衝される。これにより、各シリンダボアの内壁のうちクランク室側の内壁とピストンとの摺接面積が大幅に増大する。したがって、ピストン基部とシリンダボアの内壁との局所的な高面圧が回避されるので、ピストン基部とシリンダボアとの摩耗を抑制することができる。

また、請求項１又は請求項２に記載のピストン式圧縮機において、ピストン円筒部の軸方向寸法は、ピストンストローク以上に設定していることが好ましい（請求項３）。これにより、ピストンが往復直線運動した場合であっても、ピストン円筒部がシリンダボアのクランク室側開口端部の内壁で確実に摺動することができる。

また、請求項１乃至請求項３の何れか一項に記載のピストン式圧縮機において、ピン部は、ピストン円筒部の一端面に圧入して嵌合しても良い（請求項４）。 また、請求項１乃至請求項４の何れか一項に記載のピストン式圧縮機において、ピストントップ側円板部とシリンダボアの線膨張率の比が８０％〜１２０％である（請求項５）。これにより、例えば温度条件が著しく異なるピストン式圧縮機の組み立て時と運転時等の場合において、ピストントップ側円板部とシリンダボアとの線膨張率には大きな差がないので、トップクリアランスボリュームを最適値に保つことができる。したがって、トップクリアランスボリュームの変化によるピストン式圧縮機の性能及びピストンの往復直線運動への影響を抑制できる。

また、請求項１乃至請求項５の何れか一項に記載のピストン式圧縮機において、ピストントップ側円板部の少なくとも流体圧縮側端面は、吸入孔の弁若しくは弁板に比べ、３０％以下のヤング率を持つ材質である（請求項６）。これにより、仮にピストントップ側円板部の少なくとも流体圧縮側端面が弁若しくは弁板に接触した場合であっても、振動や騒音の発生を抑制できる。また、ピストントップ側円板部の少なくとも流体圧縮側端面が弁若しくは弁板に接触しても、ピストントップ側円板部の少なくとも流体圧縮側端面は適切な方向に変形する。したがって、ピストントップ側円板部の少なくとも流体圧縮側端面または弁若しくは弁板の破損を防止できるので、耐久性が向上する。

さらに、請求項１乃至請求項６の何れか一項に記載のピストン式圧縮機において、ピストントップ側円板部は、外周側面にピストンリング溝が設けられ、ピストンリング溝にはピストンリングが嵌め込まれていることが好ましい（請求項７）。これにより、ピストンの往復直線運動によってシリンダボアで冷媒が吸入圧縮される際に、ピストンとシリンダボアとの隙間から冷媒が漏れることを防止できる。

さらにその上、請求項１乃至請求項７の何れか一項に記載のピストン式圧縮機において、ピストン円筒部の径方向断面積は、ピストントップ側円板部の径方向断面積よりも大きく、ピストン円筒部及びピン部とシリンダボアとの間の空間が非圧縮空間となるように、ピストン円筒部とシリンダボアとの間にはクランク室に通じる連通路が設けられていることが好ましい（請求項８）。これにより、ピストンが往復直線運動する際に、ピストン円筒部及びピン部とシリンダボアとの間の空間に存在する気体の圧縮が防止され、空間内の圧力変化が低減される。したがって、空間内の圧力変化によるピストンの往復直線運動への影響が抑制される。また、ピストン円筒部とシリンダボアとの間にはクランク室に通じる連通路が設けられているので、各シリンダボアの内壁のうちクランク室側の内壁とピストンとの接触が抑制できる。したがって、ピストンとシリンダボアの内壁との接触応力が緩和され、ピストンとシリンダボアとの摩耗を抑制することができる。

請求項１の本発明によれば、ピン部を節としたピストンの弾性変形によってサイドフォースが緩衝される。これにより、ピストントップ側円板部に向かってサイドフォースが伝達され難くなり、ピストントップ側円板部の変形が抑制される。したがって、ピストントップ側円板部とシリンダボアの内壁との局所的な高面圧が回避されるので、ピストントップ側円板部とシリンダボアとの摩耗を抑制することができる。

また、本発明のピストンは従来のピストンと比較して軽量化され、ピストンが往復直線運動する際の動力を低減することが可能なので、ランニングコストを抑制することができる。

さらに、ピン部とピストントップ側円板部との圧入嵌合量を調節することによって、トップクリアランスボリュームを調節可能なので、ピストン式圧縮機の性能向上を図ることができる。特に、ピストンストロークが小さい場合において、不必要なトップクリアランスボリュームが生じないので一層の性能向上を図ることができる。

図１乃至図７は本発明の一実施形態を示すもので、図１はピストン式圧縮機を示す側面断面図、図２はピストンの側面図と断面図、図３はピストンの正面図、図４はピストンの側面図と断面図、図５はピストンの正面図と底面図と断面図、図６はピストンの側面図と断面図、図７はピストンの側面図と断面図である。

まず、このピストン式圧縮機の全体構造を図１を参照して説明する。ピストン式圧縮機１は、リアハウジング１０とフロントハウジング２０とを有する。

フロントハウジング２０のリアハウジング１０側にはボルト２によりシリンダブロック部２１が連結されている。このシリンダブロック部２１には円筒状のシリンダボア２２が複数形成され、各シリンダボア２２にはそれぞれピストン３０が往復直線運動ができるように収容されている。また、シリンダブロック部２１は、リアハウジング１０側に円板形状の弁板接触部２６と、弁板接触部２６からクランク室２５に向かって伸び、シリンダボア２２の周壁のうち少なくともクランク室２５側を薄肉に形成したパイプ状の薄肉部２７から構成されている。

リアハウジング１０は、冷媒の吸入室１１及び吐出室１２が形成され、各室１１，１２が弁板１３を介してシリンダボア２２に連通しており、ピストン３０の往復直線運動によりシリンダボア２２で冷媒が吸入圧縮される。

弁板１３は、シリンダボア２２に連通する冷媒吸入孔１１ａ及び冷媒吐出孔１２ａが設けられ、冷媒吸入孔１１ａは吸入室１１に連通し、冷媒吐出孔１２ａは吐出室１２に連通している。また、弁板１３には、冷媒吸入孔１１ａ及び冷媒吐出孔１２ａをそれぞれ開閉する板状の吸入弁１１ｂ及び吐出弁１２ｂが取り付けられ、吸入弁１１ｂ及び吐出弁１２ｂの弾性変形によって冷媒吸入孔１１ａ及び冷媒吐出孔１２ａを開閉するようになっている。

フロントハウジング２０には、シリンダブロック部２１からフロントハウジング２０の外方に突出した回転軸４０が貫通している。この回転軸４０は、シリンダブロック部２１及びフロントハウジング２０に介装されたベアリング２３，２４を介して軸支され、その先端は電磁クラッチ４１に連結している。電磁クラッチ４１は、そのプーリ４２を自動車エンジンのベルト（図示しない）に連結しており、エンジンに出力された回転力が電磁クラッチ４１を通じて回転軸４０に伝達されるようになっている。

この回転軸４０に伝達された回転運動は、フロントハウジング２０のクランク室２５に設置された運動変換機構５０により往復直線運動に変換される。即ち、運動変換機構５０は、回転軸４０に固着されたロータ５１と、ロータ５１に連結する連結部５２と、連結部５２に固定された斜板５３と、ピストン３０のブリッジ部３１に介装された一対のシュー５４とからなり、斜板５３の周縁部がシュー５４に摺動自在に挟み込まれている。ここで、回転軸４０が回転運動を行うときはロータ５１及び連結部５２が回転し、これに伴い斜板５３が回転する。この斜板５３は回転軸４０に対して傾斜した状態で回転するため、その斜板５３の傾斜幅の分、ピストン３０が直線方向に往復直線運動する。なお、この運動変換機構５０は、クランク室２５の圧力とシリンダボア２２の吸入圧力の差圧に対応して斜板５３の傾き角が変化し、ピストン３０のピストンストロークの変更が可能となっている。

以上のようなピストン式圧縮機１の構造は周知のものであり、本実施形態の特徴的構成はピストン３０の構造にある。この構造を主に図２を参照して説明する。

ピストン３０は、図２（ａ）及び（ｂ）に示すように、ピストン基部３２と、ピン部３３と、ピストントップ側円板部３４とから主に構成されている。

ピストン基部３２は、一対のシュー５４を介装するブリッジ部３１と、シリンダボア２２の内壁と摺動する円柱状のピストン円筒部３５とを有する。

ブリッジ部３１の内側には、図１に示すように、斜板５３が一対のシュー５４で摺動自在に挟持されており、この斜板５３の摺動によりピストン３０を上下方向に往復直線運動させるようになっている。そして、ピストン基部３２の中でも特にブリッジ部３１は、シュー５４を保持するために必要な強度や成形性を考慮して、高強度アルミニウム合金から成形されていることが好ましい。

また、ピストン円筒部３５の軸方向寸法は、ピストンストローク以上に設定している。これにより、ピストン３０が往復直線運動した場合であっても、ピストン円筒部３５がシリンダボア２２のクランク室２５側開口端部の内壁で確実に摺動することができる。

ピン部３３は、ピストン円筒部３５とピストントップ側円板部３４とを連結している。また、ピン部３３の径方向断面積は、ピストン円筒部３５及びピストントップ側円板部３４の径方向断面積よりも小さくなるように形成されている。さらに、ピン部３３は、ピストントップ側円板部３４に圧入して嵌合している。このピストントップ側円板部３４にピン部３３を圧入して嵌合する際には、ブリッジ部３１からピストントップまでの長さを規定する治具を用いる。

ピストントップ側円板部３４は、図２（ｂ）に示すように、外周側面にピストンリング溝３６が設けられている。このピストンリング溝３６には、図２（ａ）に示すように、ピストンリング３７が嵌め込まれている。

また、ピストントップ側円板部３４は、シリンダボア２２の内壁と摺動する。このピストントップ側円板部３４は、シリンダブロック部２１との線膨張率の比が８０％〜１２０％に設定されている。このような線膨張率の比を示すには、例えば、鋳鉄のシリンダブロック部２１と鉄系材料のピストントップ側円板部３４との組み合わせや、アルミ合金製のシリンダブロック部２１とアルミ合金製のピストントップ側円板部３４との組み合わせ、または、シリンダブロック部２１及びピストントップ側円板部３４双方が樹脂等が考えられる。

さらに、ピストントップ側円板部３４の流体圧縮側端面３４１は、吸入弁１１ｂ若しくは弁板１３に比べ、３０％以下のヤング率を持つ材質で成形している。

以上のように構成されたピストン３０が備えられたピストン式圧縮機１の作用について、図３を参照して説明する。

まず、斜板５３の回転によってピストン３０が往復直線運動して圧縮する際に、図３に示すように、圧縮力とそれに直交する分力が作用する。そして、ピストン３０は、従来と同様に角度θ₁だけ傾斜状態となる。

このとき、ピストン３０には、ピストン基部３２をシリンダボア２２のクランク室２５側開口端部の内壁に押し付けるサイドフォースが生じる。このとき、シリンダボア２２のクランク室２５側開口端部の内壁に押し付けられたピストン基部３２の形状に倣って、薄肉部２７が弾性変形する。そしてこのとき、ピン部３３を節にしてピストン３０も弾性変形してピストントップ側円板部３４に向かうサイドフォースが緩衝される。

本実施形態のピストン式圧縮機１によれば、ピン部３３を節としたピストン３０の弾性変形によってサイドフォースが緩衝されるので、ピストントップ側円板部３４にサイドフォースが伝達され難くなり、ピストントップ側円板部３４の変形が抑制される。これにより、ピストントップ側円板部３４とシリンダボア２２の内壁との局所的な高面圧が回避されるので、ピストントップ側円板部３４とシリンダボア２２との摩耗を抑制することができる。

また、薄肉部２７の弾性変形によってもサイドフォースが緩衝されるので、ピストントップ側円板部３４にサイドフォースが伝達され難くなり、ピストントップ側円板部３４の変形が抑制される。これにより、薄肉部２７とピストン基部３２との摺接面積が大幅に増大する。したがって、ピストン基部３２とシリンダボア２２の内壁との局所的な高面圧が回避されるので、ピストン基部３２とシリンダボア２２との摩耗を抑制することができる。

また、ピン部３３とピストントップ側円板部３４との圧入嵌合量を調節することによって、トップクリアランスボリュームを容易に調節することができる。これにより、ピストン式圧縮機１の性能向上を図ることができる。特に、ピストンストロークが小さい場合において、不必要なトップクリアランスボリュームが生じないので一層の性能向上を図ることができる。

また、ピストン３０は、ピストン基部３２とピン部３３とピストントップ側円板部３４とから構成するので、従来のピストン（例えば図９に示すピストン８０）と比較して軽量化される。これにより、ピストン３０が往復直線運動する際の動力を低減することが可能なので、ランニングコストを抑制することができる。

また、ピストントップ側円板部３４の外周側面に設けられたピストンリング溝３６にはピストンリング３７が嵌め込まれているので、ピストン３０の往復直線運動によってシリンダボア２２で冷媒が吸入圧縮される際に、ピストン３０とシリンダボア２２との隙間から冷媒が漏れることを防止できる。

また、ピストン円筒部３５の軸方向寸法をピストンストローク以上に設定しているので、ピストン円筒部３５がシリンダボア２２のクランク室２５側開口端部の内壁で確実に摺動することができる。

また、ピストントップ側円板部３４とシリンダボア２２の線膨張率の比が８０％〜１２０％なので、ピストントップ側円板部３４とシリンダボア２２との線膨張率には大きな差がない。これにより、例えば温度条件が著しく異なるピストン式圧縮機１の組み立て時と運転時等の場合においても、ボアクリアランスを最適値に保つことができる。したがって、ピストン式圧縮機１の性能及びピストン３０の往復直線運動への影響を抑制できる。

さらに、ピストントップ側円板部３４の流体圧縮側端面３４１は、吸入弁１１ｂ若しくは弁板１３に比べ、３０％以下のヤング率を持つ材質で成形している。これにより、仮に流体圧縮側端面３４１が吸入弁１１ｂ若しくは弁板１３に接触した場合であっても、振動や騒音の発生を抑制することができる。また、ピストントップ側円板部３４の流体圧縮側端面３４１が吸入弁１１ｂ若しくは弁板１３に接触しても、ピストントップ側円板部３４の少なくとも流体圧縮側端面３４１は適切な方向に変形する。したがって、流体圧縮側端面３４１または吸入弁１１ｂ若しくは弁板１３の破損を防止できるので、耐久性が向上する。

尚、本実施形態では、ピストン３０を組み立てる方法として、ブリッジ部３１からピストントップまでの長さを規定する治具を用いて、ピン部３３をピストントップ側円板部３４に圧入して嵌合したが、これに限られない。例えば、図４（ａ）又は（ｂ）に示すピストン６０のように、まず弁板１３に接触する長さにピストン６０を仮組みした後、ピストン式圧縮機１を組み立てる。そして、図４（ｃ）に示すように、運動変換機構５０により斜板５３を回転し、弁板１３（若しくはその代用治具）に敢えてピストン６０のピストントップを押しつけて順次トップクリアランスボリュームをゼロにする方法がある。

ここで、上述したようにトップクリアランスボリュームをゼロにすると、弁板１３に設けられた吸入弁１１ｂとピストン３０とが干渉し合い、冷媒の吸入圧縮に悪影響を及ぼす可能性がある。そこで、図５に示すピストン６１のように、ピストントップ側円板部３４の流体圧縮側端面６４１に吸入弁１１ｂの逃げとなる溝部６４２を設けることで、弁板１３に設けられた吸入弁１１ｂとピストン６１との干渉を防止できる。

また、上述したようにトップクリアランスボリュームをゼロとした場合、リアハウジング１０とピストン３０との熱膨張差により、リアハウジング１０とピストン３０とが干渉し合うことがある。その対策として、図６に示すピストン６２のように、別部材として、低熱膨張材のピン部６３を使用するピストン６２であることが好ましい。

このピストン６２は、図６（ａ）に示すように、まず、別部材であるピン部６３がピストン円筒部３５の一端面に圧入して嵌合される。次に、図６（ｂ）及び（ｃ）に示すように、弁板１３に接触する長さにピストン６２を仮組みした後、ピストン式圧縮機１を組み立てる。そして、図６（ｄ）に示すように、運動変換機構５０により斜板５３を回転し、弁板１３（若しくはその代用治具）に敢えてピストン６２のピストントップを押しつけて順次トップクリアランスボリュームをゼロにする。これにより、ピン部６３とピストン円筒部３５の一端面、及びピン部６３とピストントップ側円板部３４における各圧入嵌合量を調節することによって、トップクリアランスボリュームを調節することができる。

また、本実施形態では、ピストントップ側円板部３４の外周側面にはピストンリング溝３６が設けられ、このピストンリング溝３６にはピストンリング３７が嵌め込まれているが、これに限られない。例えば、図７に示すピストン６４のように、ピストンリング溝３６とピストンリング３７を廃止したピストントップ側円板部６５を採用しても良い。このピストン６４は、ピストントップ側円板部６５とシリンダボア２２との間隔を狭くすることによって、ピストン６４が往復直線運動し、シリンダボア２２内の冷媒を吸入圧縮する際であっても、ピストン６４とシリンダボア２２との隙間から冷媒が漏れることを防止できる。

さらに、本実施形態のピストン円筒部３５の径方向断面積は、ピストントップ側円板部３４の径方向断面積と略同一に設定したが、これに限られない。例えば、図８に示すピストン６５のように、ピストン円筒部３５の径方向断面積がピストントップ側円板部３４の径方向断面積よりも大きく設定されていても良い。このとき、ピストン円筒部３５及びピン部３３とシリンダボア２７との間の空間が非圧縮空間６７となるように、ピストン円筒部３５とシリンダボア２２との間にはクランク室２５に通じる連通路６６が設けられている。

これにより、ピストン６５が往復直線運動する際に、ピストン円筒部３５及びピン部３３とシリンダボア２２との間の空間に存在する気体の圧縮が防止され、空間内の圧力変化が低減される。したがって、空間内の圧力変化によるピストン６５の往復直線運動への影響が抑制される。また、ピストン円筒部３５とシリンダボア２２との間にはクランク室２５に通じる連通路が設けられているので、各シリンダボア２２の内壁のうちクランク室２５側の内壁とピストン６５との接触が抑制できる。したがって、ピストン６５とシリンダボア２２の内壁との接触応力が緩和され、ピストン６５とシリンダボア２２との摩耗を抑制することができる。

このピストン６５は、近年問題となっている地球温暖化防止の観点から、フロン系冷媒の代替として二酸化炭素（以下、ＣＯ₂）を冷媒として用いた場合に有効である。なぜなら、冷媒としてＣＯ₂を使用するピストン６５がフロン系冷媒のひとつであるＨＦＣ１３４ａ（ハイドロフルオロカーボン）冷媒を使用した場合と同等の冷媒能力を得ようとしたとき、ＨＦＣ１３４ａ冷媒よりも６分の１〜８分の１の吐出流量となる。これにより、ピストン径が非常に小さくなる上に、高圧で使用するので圧縮反力が大きい。このため、ピストン６５に往復動を伝える斜板５３の傾角によって生じるサイドフォースが大きくなる。このような場合に、ピストン６５のような形状を有することによって、サイドフォースによる影響を緩和することが可能となる。

本発明の一実施形態に係るピストン式圧縮機を示す側面断面図 本発明の一実施形態に係るピストンの側面図と側面断面図 本発明の一実施形態に係るピストンの正面図 本発明の一実施形態に係るピストンの側面図と側面断面図 本発明の一実施形態に係るピストンの正面図と底面図と断面図 本発明の一実施形態に係るピストンの側面図と側面断面図 本発明の一実施形態に係るピストンの側面図と側面断面図 本発明の一実施形態に係るピストンの側面断面図 本発明の従来例に係るピストン式圧縮機を示す概略断面図 本発明の従来例に係るピストンの側面図と側面断面図

符号の説明

１…ピストン式圧縮機，１０…リアハウジング，２０…フロントハウジング，２１…シリンダブロック部，２２…シリンダボア，３０…ピストン，３２…ピストン基部，３３…ピン部，３４…ピストントップ側円板部，３５…ピストン円筒部，３６…ピストンリング溝，３７…ピストンリング，４０…回転軸，５０…運動変換機構。

Claims (8)

1. シリンダブロック部に区画形成されたシリンダボアと、該シリンダボア内で往復直線運動できるように収容されたピストンと、該ピストンに対向し吸入孔及び吐出孔を有する弁板と、クランク室に設置され駆動源の回転運動を該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、
   前記ピストンは、前記運動変換機構からの往復直線運動が伝達されるピストン基部と、
   前記ピストン基部の一部であり前記シリンダボアの内壁のうち前記クランク室側の内壁に摺動するピストン円筒部と、
   前記シリンダボアの内壁のうち前記弁板側の内壁に摺動するピストントップ側円板部と、
   前記ピストン円筒部と前記ピストントップ側円板部とを連結し、径方向断面積が該ピストン円筒部及び該ピストントップ側円板部の径方向断面積よりも小さいピン部と、を有し、
   前記ピン部を前記ピストントップ側円板部に圧入して嵌合した
   ことを特徴とするピストン式圧縮機。
2. 前記シリンダボアの周壁のうち少なくとも前記クランク室側を薄肉に形成した
   ことを特徴とする請求項１記載のピストン式圧縮機。
3. 前記ピストン円筒部の軸方向寸法は、ピストンストローク以上に設定した
   ことを特徴とする請求項１又は請求項２記載のピストン式圧縮機。
4. 前記ピン部は、前記ピストン円筒部の一端面に圧入して嵌合した
   ことを特徴とする請求項１乃至請求項３記載のピストン式圧縮機。
5. 前記ピストントップ側円板部と前記シリンダボアの線膨張率の比が８０％〜１２０％である
   ことを特徴とする請求項１乃至請求項４記載のピストン式圧縮機。
6. 前記ピストントップ側円板部の少なくとも流体圧縮側端面は、前記吸入孔の弁若しくは前記弁板に比べ、３０％以下のヤング率を持つ材質である
   ことを特徴とする請求項１乃至請求項５記載のピストン式圧縮機。
7. 前記ピストントップ側円板部は、外周側面にピストンリング溝が設けられ、該ピストンリング溝にはピストンリングが嵌め込まれた
   ことを特徴とする請求項１乃至請求項６記載のピストン式圧縮機。
8. 前記ピストン円筒部の径方向断面積は、前記ピストントップ側円板部の径方向断面積よりも大きく、
   前記ピストン円筒部及び前記ピン部と前記シリンダボアとの間の空間が非圧縮空間となるように、前記ピストン円筒部と前記シリンダボアとの間にはクランク室に通じる連通路が設けられている
   ことを特徴とする請求項１乃至請求項７記載の記載のピストン式圧縮機。
   

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