JP2006083835A - ピストン式圧縮機 - Google Patents

Abstract

【課題】ロータリバルブを用い、かつ吐出行程にあるシリンダボアから吸入行程にあるシリンダボアへの冷媒ガスの漏洩を抑制可能な新規なピストン式圧縮機を提供する。
【解決手段】回転軸１４におけるシール周面１４３及び導入通路２６の部分は、回転軸１４に一体形成されたロータリバルブ４１である。シリンダ１１には環状の室形成壁２７が一体形成されている。室形成壁２７の端面には平板形状の蓋３２が連結されている。室形成壁２７と蓋３２との間にはガスケット型のシールリング３４が介在されている。蓋３２に対向するシリンダ１１の端面側には区画壁３５がシリンダボア２０を閉鎖するようにシリンダ１１と一体形成されている。区画壁３５には吐出ポート３５１が形成されている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ロータリバルブを備えたピストン式圧縮機に関する。

特許文献１，２に開示のピストン式圧縮機では、吐出ポートを設ける壁部がシリンダブロックと一体形成されている。壁部とシリンダブロックとを一体形成した構成は、吐出行程にあるシリンダボアから吸入行程にあるシリンダボアへの冷媒ガスの漏洩を抑制することに寄与する。

又、特許文献１に開示されるピストン式圧縮機では、シリンダボア内に冷媒を導入するためにロータリバルブが採用されている。ピストンは、斜板の回転によって往復動され、ロータリバルブは、駆動軸（回転軸）と一体的に回転する。シリンダボア内へ冷媒を導入するための吸入ポートをロータリバルブで開閉する構成は、シリンダボア内へ冷媒を導入するための吸入ポートを撓み変形可能な吸入弁で開閉する構造に比べ、体積効率の向上を可能にする。
特開平８−１２１３３０号公報 特開２００１−２９５７５６号公報

本発明は、ロータリバルブを用い、かつ吐出行程にあるシリンダボアから吸入行程にあるシリンダボアへの冷媒ガスの漏洩を抑制可能な新規なピストン式圧縮機を提供することを目的とする。

本発明は、回転軸の周囲に配列された複数のシリンダボア内にピストンが収容されており、前記ピストンが前記回転軸と一体化されたカム体を介して前記回転軸の回転に連動されており、前記ピストンによって前記シリンダボア内に区画される圧縮室に吸入圧領域から冷媒を導入するための導入通路を有するロータリバルブを備えたピストン式圧縮機を対象とし、請求項１の発明は、前記圧縮室の形成壁面の一部となる区画壁が前記圧縮室を挟んで前記ピストンと対向するように設けられており、前記シリンダボアを設けたシリンダと前記区画壁とが一体形成されており、前記吸入圧領域は、前記カム体を収容するカム室であり、前記カム室と前記導入通路とが前記回転軸内に形成された供給通路を介して連通されていることを特徴とする。

カム室内の冷媒は、回転軸内の供給通路及び導入通路を経由して圧縮室に導入される。圧縮室の形成壁面となる区画壁とシリンダとが一体形成されているので、吐出行程にあるシリンダボアから吸入行程にあるシリンダボアへの冷媒の漏洩が抑制される。

好適な例では、前記区画壁は、前記圧縮室から吐出される冷媒を導入する吐出室の形成壁面となり、前記区画壁には、前記圧縮室の冷媒を前記吐出室へ吐出するための吐出ポートのみが冷媒流通ポートとして形成されている。圧縮室内の冷媒は、吐出ポートを経由して吐出室へ吐出される。

好適な例では、前記シリンダには室形成壁が一体形成されており、前記吐出室は、前記室形成壁に連結された平板形状の蓋によって閉塞されている。平板形状の蓋の形成は、容易である。

本発明は、ロータリバルブを用い、かつ吐出行程にあるシリンダボアから吸入行程にあるシリンダボアへの冷媒ガスの漏洩を抑制可能な新規なピストン式圧縮機を提供し得るという優れた効果を奏する。

以下、固定容量型のピストン式圧縮機に本発明を具体化した第１の実施形態を図１〜図３に基づいて説明する。
図１に示すように、シリンダ１１にはフロントハウジング１２が連結されている。シリンダ１１とフロントハウジング１２との間にはシールリング１３が介在されている。シリンダ１１及びフロントハウジング１２は、複数本のボルト１０（図２に示すように本実施形態では５本）によって共締めされている。

シリンダ１１とフロントハウジング１２とには回転軸１４が回転可能に支持されている。回転軸１４は、シリンダ１１とフロントハウジング１２とに貫設された軸孔１１１，１２１に挿通されている。回転軸１４は、軸孔１１１を介してシリンダ１１によって直接支持される共に、軸孔１２１に設けられたラジアルベアリング４８を介してフロントハウジング１２に支持されている。軸孔１１１に接する回転軸１４の周面部分は、シール周面１４３となっている。

フロントハウジング１２と回転軸１４との間にはリップシール型の軸封装置１５が介在されている。
回転軸１４には斜板１６が固着されている。カム体である斜板１６は、カム室としての斜板室１７に収容されている。斜板室１７は、フロントハウジング１２に設けられた吸入孔１２３を介して外部冷媒回路２８に通じている。外部冷媒回路２８上には、冷媒から熱を奪うための熱交換器２９、膨張弁３０、及び周囲の熱を冷媒に移すための熱交換器３１が介在されている。熱交換器３１を経由した冷媒は、吸入孔１２３を介して斜板室１７へ流入する。シリンダ１１とフロントハウジング１２との間のシールリング１３は、シリンダ１１とフロントハウジング１２との間からの冷媒洩れを防止する。軸封装置１５は、回転軸１４の周面とフロントハウジング１２との間からの冷媒洩れを防止する。

フロントハウジング１２と斜板１６の円環状の基部１６１との間にはスラストベアリング１８が介在されている。シリンダ１１の端面と斜板１６の基部１６１との間にはスラストベアリング１９が介在されている。スラストベアリング１８，１９は、斜板１６を挟んで回転軸１４の軸線１４１の方向の位置を規制する。

図２に示すように、シリンダ１１には複数のシリンダボア２０が回転軸１４の周囲に配列されるように形成されている。シリンダボア２０にはピストン２１が収容されている。
図１に示すように、回転軸１４と一体的に回転する斜板１６の回転運動は、シュー２２を介してピストン２１に伝えられ、ピストン２１がシリンダボア２０内を前後に往復動する。つまり、ピストン２１は、回転軸１４と一体化された斜板１６を介して回転軸１４の回転に連動されている。ピストン２１は、シリンダボア２０内に圧縮室２０１を区画する。

回転軸１４内には供給通路１４２が形成されている。斜板１６の基部１６１及び回転軸１４には導入孔２３，２４が供給通路１４２と斜板室１７とに連通するように形成されている。斜板室１７内の冷媒は、導入孔２３，２４を経由して供給通路１４２へ流入する。

図２に示すように、回転軸１４には導入通路２６が供給通路１４２に連通するように形成されている。シリンダ１１には吸入通路２５がシリンダボア２０と軸孔１１１とを連通するように形成されている。回転軸１４の回転に伴い、導入通路２６は、吸入通路２５の入口２５１（図１に図示）に間欠的に連通する。

図１に示すように、シリンダ１１には環状の室形成壁２７が一体形成されている。室形成壁２７の端面には平板形状の蓋３２が複数本のボルト３３（図３に示すように、本実施形態では５本）によって連結されている。室形成壁２７と蓋３２との間にはガスケット型のシールリング３４が介在されている。

蓋３２に対向するシリンダ１１の端面側には区画壁３５がシリンダボア２０を閉鎖するようにシリンダ１１と一体形成されている。区画壁３５は、圧縮室２０１を挟んでピストン２１と対向している。区画壁３５は、圧縮室２０１の形成壁面の一部となる。区画壁３５には冷媒流通ポートとしての吐出ポート３５１が形成されている。

蓋３２に対向するシリンダ１１の端面側には区画壁３６が軸孔１２１を閉鎖するようにシリンダ１１と一体形成されている。区画壁３６は、圧縮室２０１の形成壁面の一部となる。

蓋３２とシリンダ１１との間には吐出室４０が形成されている。区画壁３５，３６は、吐出室４０の形成壁面となる。
区画壁３６には弁形成プレート３７及びリテーナ形成プレート３８がボルト３９によって共締めされている。弁形成プレート３７には撓み変形するリード弁型の吐出弁３７１が形成されており、リテーナ形成プレート３８にはリテーナ３８１が形成されている。吐出弁３７１は、吐出ポート３５１を開閉する。リテーナ３８１は、吐出弁３７１の開度を規制する。

シリンダボア２０が吸入行程の状態（即ち、ピストン２１が図１の右側から左側へ移動する行程）にあるときには、導入通路２６と吸入通路２５の入口２５１とが連通する。シリンダボア２０が吸入行程の状態にあるときには、回転軸１４の供給通路１４２内の冷媒が導入通路２６及び吸入通路２５を経由してシリンダボア２０の圧縮室２０１に吸入される。

シリンダボア２０が吐出行程の状態（即ち、ピストン２１が図１の左側から右側へ移動する行程）にあるときには、導入通路２６と吸入通路２５の入口２５１との連通が遮断される。シリンダボア２０が吐出行程の状態にあるときには、圧縮室２０１内の冷媒が吐出ポート３５１から吐出弁３７１を押し退けて吐出室４０へ吐出される。吐出室４０へ吐出された冷媒は、外部冷媒回路２８へ流出する。外部冷媒回路２８へ流出した冷媒は、吸入圧領域としての斜板室１７へ還流する。

回転軸１４におけるシール周面１４３及び導入通路２６の部分は、回転軸１４に一体形成されたロータリバルブ４１となる。
圧縮機及び外部冷媒回路２８からなる回路内には潤滑油が入れられており、この潤滑油は、冷媒と共に流動する。

図１に示すように、軸封装置１５を収容する収容室４２は、連通路４３を介して斜板室１７に連通している。冷媒と共に流動する潤滑油は、連通路４３から収容室４２へ入り込んで軸封装置１５を潤滑する。

第１の実施形態では以下の効果が得られる。
（１−１）斜板室１７内の冷媒は、回転軸１４内の供給通路１４２及び導入通路２６を経由して圧縮室２０１に導入される。圧縮室２０１の形成壁面となる区画壁３５とシリンダ１１とが一体形成されているので、吐出行程にあるシリンダボア２０（圧縮室２０１）から吸入行程にあるシリンダボア２０（圧縮室２０１）への冷媒の漏洩が抑制される。

（１−２）吐出室４０は、平板形状の蓋３２によって閉塞されている。平板形状の蓋３２は、鋳型成形に依存しないで形成でき、平板形状の蓋３２の形成は、容易である。
（１−３）回転軸１４にロータリバルブ４１を一体形成した構成は、部品点数を減らし、かつ圧縮機の組み付け工程を簡素にする。

（１−４）特許文献２に開示の圧縮機のように、区画壁３５に吸入ポートも形成したとすると、この吸入ポートを開閉するための吸入弁機構が必要となり、機構が複雑になる。回転軸１４にロータリバルブ４１を設けた構成は、前記の吸入弁機構のように複雑な機構となることはない。

（１−５）室形成壁２７と区画壁３５，３６と平板形状の蓋３２とで囲まれた部分全てを吐出室４０とすることができるため、従来のリヤハウジング内に吐出室と吸入室との両方を形成しているような圧縮機と比較して、吐出室４０の容積を大きくとることができる。そのため、吐出脈動の低減に効果がある。

次に、固定容量型のピストン式圧縮機に本発明を具体化した第２の実施形態を図４〜図６に基づいて説明する。第１の実施形態と同じ構成部には同じ符号が用いてある。
図４に示すように、接合された一対のシリンダ１１，１１Ａは、複数本のボルト１０によって共締めされている。シリンダ１１，１１Ａには回転軸１４が回転可能に支持されている。回転軸１４は、シリンダ１１，１１Ａに貫設された軸孔１１１，１１３に挿通されている。回転軸１４は、軸孔１１１，１１３を介してシリンダ１１，１１Ａによって直接支持されている。

シリンダ１１Ａと回転軸１４との間にはリップシール型の軸封装置１５が介在されている。軸封装置１５は、シリンダ１１Ａに形成された収容室４２に収容されている。シリンダ１１Ａの端面と斜板１６の円環状の基部１６１との間にはスラストベアリング１８が介在されている。シリンダ１１の端面と斜板１６の基部１６１との間にはスラストベアリング１９が介在されている。

シリンダ１１Ａには複数のシリンダボア４４が回転軸１４の周囲に配列されるように形成されている。前後（シリンダ１１Ａ側を前側、シリンダ１１側を後側としている）で対となるシリンダボア４４，２０には両頭ピストン４５が収容されている。シリンダ１１Ａ，１１は、両頭ピストン４５用のシリンダを構成する。

回転軸１４と一体的に回転する斜板１６の回転運動は、シュー２２を介して両頭ピストン４５に伝えられ、両頭ピストン４５がシリンダボア４４，２０内を前後に往復動する。両頭ピストン４５は、シリンダボア４４，２０内に圧縮室４４１，２０１を区画する。

回転軸１４は、回転軸１４を通す軸孔１１３，１１１を介してシリンダ１１Ａ，１１によって直接支持される。軸孔１１３に接する回転軸１４の周面部分は、シール周面１４４となっている。

図６に示すように、回転軸１４には導入通路４７が供給通路１４２に連通するように形成されている。シリンダ１１Ａには吸入通路４６がシリンダボア４４と軸孔１１３とを連通するように形成されている。回転軸１４の回転に伴い、導入通路４７は、吸入通路４６の入口４６１（図４に図示）に間欠的に連通する。

図４に示すように、シリンダ１１Ａには蓋３２Ａがボルト１０によって連結されている。蓋３２Ａに対向するシリンダ１１Ａの端面側には区画壁３５Ａがシリンダボア４４を閉鎖するようにシリンダ１１Ａと一体形成されている。区画壁３５Ａは、圧縮室４４１を挟んで両頭ピストン４５と対向している。区画壁３５Ａは、圧縮室４４１の形成壁面の一部となる。区画壁３５Ａには冷媒流通ポートとしての吐出ポート３５２が形成されている。

蓋３２Ａとシリンダ１１Ａとの間には吐出室４９が形成されている。区画壁３５Ａは、吐出室４９の形成壁面となる。
シリンダ１１Ａと蓋３２Ａとの間にはガスケット型のシールリング５３、ガスケット型の弁形成プレート５０及びガスケット型のリテーナ形成プレート５１が介在されている。弁形成プレート５０には撓み変形するリード弁型の吐出弁５０１が形成されており、リテーナ形成プレート５１にはリテーナ５１１が形成されている。吐出弁５０１は、吐出ポート３５２を開閉する。リテーナ５１１は、吐出弁５０１の開度を規制する。

シールリング５３、弁形成プレート５０及びリテーナ形成プレート５１は、シリンダ１１Ａと蓋３２Ａとの間からの冷媒洩れを防止する。
シリンダボア４４が吸入行程の状態（即ち、両頭ピストン４５が図４の左側から右側へ移動する行程）にあるときには、導入通路４７と吸入通路４６の入口４６１とが連通する。シリンダボア４４が吸入行程の状態にあるときには、回転軸１４の供給通路１４２内の冷媒が導入通路４７及び吸入通路４６を経由してシリンダボア４４の圧縮室４４１に吸入される。

シリンダボア４４が吐出行程の状態（即ち、両頭ピストン４５が図１の右側から左側へ移動する行程）にあるときには、導入通路４７と吸入通路４６の入口４６１との連通が遮断される。シリンダボア４４が吐出行程の状態にあるときには、圧縮室４４１内の冷媒が吐出ポート３５２から吐出弁５０１を押し退けて吐出室４９へ吐出される。吐出室４９へ吐出された冷媒は、図示しない外部冷媒回路へ流出する。外部冷媒回路へ流出した冷媒は、斜板室１７へ還流する。

シリンダボア２０が吸入行程の状態（即ち、両頭ピストン４５が図４の右側から左側へ移動する行程）にあるときには、導入通路２６と吸入通路２５の入口２５１とが連通する。シリンダボア２０が吐出行程の状態（即ち、両頭ピストン４５が図４の左側から右側へ移動する行程）にあるときには、導入通路２６と吸入通路２５の入口２５１との連通が遮断される。

回転軸１４におけるシール周面１４４及び導入通路４７の部分は、回転軸１４に一体形成されたロータリバルブ４１Ａとなる。
第２の実施形態では、シリンダ１１側における第１の実施形態の（１−１）項、（１−３）項及び（１−４）項と同様の効果がシリンダ１１Ａ側においても得られる。

本発明では以下のような実施形態も可能である。
（１）第１，２の実施形態において、リテーナ形成プレート３８とシールリング３４とを一体形成したガスケット型のリテーナ形成プレートを用い、シール機能を持ったリテーナ形成プレートをシリンダ１１と蓋３２との間に介在してもよい。

（２）第１，２の実施形態において、弁形成プレート３７とシールリング３４とを一体形成したガスケット型の弁形成プレートを用い、シール機能を持った弁形成プレートをシリンダ１１と蓋３２との間に介在してもよい。

（３）斜板以外の形状のカム体を備えた固定容量型のピストン式圧縮機に本発明を適用すること。
前記した実施形態から把握できる技術的思想について以下に記載する。

〔１〕前記蓋は、ボルトによって前記シリンダにねじ止めされている請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載のピストン式圧縮機。
〔２〕前記シリンダと前記蓋との間にはシールリングが介在されている請求項１乃至請求項３、前記〔１〕項のいずれか１項に記載のピストン式圧縮機。

〔３〕前記ロータリバルブは、前記回転軸に一体形成されている請求項１乃至請求項３、前記〔１〕，〔２〕項のいずれか１項に記載のピストン式圧縮機。
〔４〕ピストン式圧縮機は、固定容量型のピストン式圧縮機である請求項１乃至請求項３、前記〔１〕〜〔３〕項のいずれか１項に記載のピストン式圧縮機。

第１の実施形態を示す側断面図。 図１のＡ−Ａ線断面図。 図１のＢ−Ｂ線断面図。 第２の実施形態を示す側断面図。 図４のＣ−Ｃ線断面図。 図４のＤ−Ｄ線断面図。

符号の説明

１１，１１Ａ…シリンダ。１４…回転軸。１４２…供給通路。１６…カム体としての斜板。１７…吸入圧領域であるカム室としての斜板室。２０，４４…シリンダボア。２０１，４４１…圧縮室。２１…ピストン。２５，４６…吸入通路。２６，４７…導入通路。２７…室形成壁。３２，３２Ａ…蓋。３４…シールリング。３５，３５Ａ…区画壁。３５１，３５２…吐出ポート。４０，４９…吐出室。４１，４１Ａ…ロータリバルブ。

Claims (3)

1. 回転軸の周囲に配列された複数のシリンダボア内にピストンが収容されており、前記ピストンが前記回転軸と一体化されたカム体を介して前記回転軸の回転に連動されており、前記ピストンによって前記シリンダボア内に区画される圧縮室に吸入圧領域から冷媒を導入するための導入通路を有するロータリバルブを備えたピストン式圧縮機において、
   前記圧縮室の形成壁面の一部となる区画壁が前記圧縮室を挟んで前記ピストンと対向するように設けられており、前記シリンダボアを設けたシリンダと前記区画壁とが一体形成されており、前記吸入圧領域は、前記カム体を収容するカム室であり、前記カム室と前記導入通路とが前記回転軸内に形成された供給通路を介して連通されているピストン式圧縮機。
2. 前記区画壁は、前記圧縮室から吐出される冷媒を導入する吐出室の形成壁面となり、前記区画壁には、前記圧縮室の冷媒を前記吐出室へ吐出するための吐出ポートのみが冷媒流通ポートとして形成されている請求項１に記載のピストン式圧縮機。
3. 前記シリンダには室形成壁が一体形成されており、前記吐出室は、前記室形成壁に連結された平板形状の蓋によって閉塞されている請求項２に記載のピストン式圧縮機。

Images