JP2006144668A - ピストン式圧縮機 - Google Patents

Abstract

【課題】カムにおける上死点対応位置と、ロータリバルブ側の導入通路の開口の位置とを回転軸の回転方向において適正な位置関係に設定し易くする。
【解決手段】回転軸１４には斜板形状のカム１６が固着されている。カム１６の基部１６１には嵌合孔１６３が形成されており、嵌合孔１６３には回転軸１４の内端部が圧入して嵌合されている。カム１６の基部１６１にはロータリバルブ１９が一体形成されている。カム１６とロータリバルブ１９とは、継ぎ目なしに合体した一部品（カム−バルブ合体品２０）に形成されている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ピストン式圧縮機に関する。

特許文献１に開示されるピストン式圧縮機では、ピストンによってシリンダボア内に区画された圧縮室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。圧縮室に通じるシリンダブロック側の吸入経路をロータリバルブで開閉する構成は、圧縮室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５−３１２１４６号公報

ロータリバルブによってシリンダブロック側の吸入経路を開くタイミング（圧縮室内へ冷媒を吸入開始するタイミング）は、ロータリバルブの周面に開口する吸入経路（導入通路）と、シリンダブロック側の吸入経路とが交差開始するタイミングである。吸入開始タイミングが早すぎると、吐出行程の終了間近にある圧縮室に存在する高圧の冷媒がロータリバルブ側の吸入経路へ流出する。吸入開始タイミングが遅すぎると、吸入行程にある圧縮室内が異常に低圧となり、ロータリバルブ側の吸入経路の冷媒が圧縮室へ急激に流入する。吸入開始タイミングが早すぎる場合や遅すぎる場合には、圧力変動（吸入脈動）が増大される。

吸入開始タイミングを適正に設定するには、ロータリバルブ側の吸入経路の開口の位置を適正に設定する必要がある。つまり、ピストンを上死点位置にもたらす斜板における上死点対応位置と、ロータリバルブ側の吸入経路の開口の位置とが回転軸の回転方向において適正な位置関係になっていなければならない。

しかし、特許文献１の圧縮機では、斜板とロータリバルブとが別々に回転軸に止着されるので、斜板における上死点対応位置と、ロータリバルブ側の吸入経路の開口の位置とが適正な位置関係になるように、斜板とロータリバルブとを回転軸に止着するのが難しい。

本発明は、斜板のようなカムにおける上死点対応位置と、ロータリバルブ側の導入通路の開口の位置とを回転軸の回転方向において適正な位置関係に設定し易く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的に回転可能なカム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、前記カムと前記ロータリバルブとが一体形成されていることを特徴とする。

カムとロータリバルブとが一体形成されているとは、カムとロータリバルブとが継ぎ目なしに合体した一部品に形成されていることを意味する。カムとロータリバルブとが一体形成されているため、カムの上死点対応位置を基準にして導入通路を加工形成することができる。従って、カムにおける上死点対応位置と、ロータリバルブ側の導入通路の開口の位置とを回転軸の回転方向において適正な位置関係に設定することが容易である。

好適な例では、前記導入通路は、前記ロータリバルブの中心軸線に沿って形成された軸通路と、前記軸通路に連通し、かつロータリバルブの周面に開口する連絡孔とを備えており、前記連絡孔は、前記ロータリバルブの回転に伴って前記圧縮室に間欠的に連通する。

連絡孔は、ロータリバルブの周面に対する孔開け加工によって容易に形成できる。
好適な例では、前記カムを収容するカム室と前記軸通路とを連通させる導入孔が前記カムに設けられている。

カム室を吸入圧領域とすれば、カム室から導入孔を経由してロータリバルブ内の軸通路へ冷媒を導入することができる。
好適な例では、前記カムには嵌合孔が前記カムの中心軸線に沿って形成されており、前記回転軸は、前記嵌合孔に圧入して嵌合されている。

嵌合孔に回転軸を圧入して嵌合する構成は、回転軸とカムとの連結に好適な構成である。
好適な例では、前記軸通路と前記嵌合孔とは、連なっており、前記軸通路と前記嵌合孔との接続部には段差が形成されており、前記回転軸の軸端は、前記段差に当接している。

回転軸の軸端が段差に当接しているため、カムとロータリバルブとを合体した一部品と回転軸とを連結して構成された連結体の長さが、所定の長さに精度良く規定される。

本発明は、カムにおける上死点対応位置と、ロータリバルブ側の導入通路の開口の位置とを回転軸の回転方向において適正な位置関係に設定し易いという優れた効果を奏する。

以下、本発明を具体化した第１の実施形態を図１及び図２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及びリヤハウジング１３が連結されている。リヤハウジング１３には吐出室１３２が形成されている。

シリンダ１１とリヤハウジング１３との間にはバルブプレート２３、弁形成プレート２５及びリテーナ形成プレート２６が介在されている。バルブプレート２３には吐出ポート２３２が形成されており、弁形成プレート２５には吐出弁２５１が形成されている。吐出弁２５１は、吐出ポート２３２を開閉する。リテーナ形成プレート２６にはリテーナ２６１が形成されている。リテーナ２６１は、吐出弁２５１の開度を規制する。

フロントハウジング１２には回転軸１４がラジアルベアリング１５を介して回転可能に支持されている。回転軸１４には斜板形状のカム１６が固着されている。カム１６の基部１６１には嵌合孔１６３がカム１６の中心軸線（回転軸１４の中心軸線１４１）に沿って形成されており、嵌合孔１６３には回転軸１４の内端部が圧入して嵌合されている。

カム１６の基部１６１にはロータリバルブ１９が一体形成されている。つまり、カム１６とロータリバルブ１９とは、継ぎ目なしに合体した一部品に形成されている。以下においては、この一部品をカム−バルブ合体品２０という。ロータリバルブ１９は、シリンダ１１に形成された軸孔１１３に嵌入されている。ロータリバルブ１９は、軸孔１１３を介してシリンダ１１によって直接支持されている。

カム１６は、カム室１７に収容されている。カム室１７と吐出室１３２とは、外部冷媒回路２８を介して接続されている。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。

フロントハウジング１２とカム１６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。ロータリバルブ１９の端部とバルブプレート２３との間にはレース３２及び圧縮バネ３３が介在されている。圧縮バネ３３は、レース３２をロータリバルブ１９の端部に押接しており、回転しているロータリバルブ１９の端部は、レース３２に対して摺接する。圧縮バネ３３のバネ力は、レース３２、カム−バルブ合体品２０及びスラストベアリング１８を介してフロントハウジング１２に波及する。つまり、圧縮バネ３３のバネ力は、回転軸１４の軸方向へのがたつきを抑制する予荷重となる。

シリンダ１１には複数のシリンダボア１１１〔図２（ａ）に示すように本実施形態では５つ〕が軸孔１１３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１１１にはピストン２１が収容されている。ピストン２１は、シリンダボア１１１内に圧縮室１１２を区画する。

回転軸１４と一体的に回転するカム１６（カム−バルブ合体品２０）の回転運動は、図１に示すようにカム１６の摺動板部１６２に摺接するシュー２２，２２Ａ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１１１内を前後に往復動する。つまり、ピストン２１は、回転軸１４と一体的に回転するカム１６を介して回転軸１４の回転に連動されている。図１に実線で示すピストン２１の位置は、下死点位置であり、鎖線で示すピストン２１の位置は、上死点位置である。ピストン２１が上死点位置に配置されるのは、図２（ｂ）に示すようにシュー２２Ａがカム１６の摺動板部１６２の摺動面１６４における上死点対応位置１６５に対向するときである。

ロータリバルブ１９内及び基部１６１内には軸通路２４が形成されている。カム１６の基部１６１には導入孔２７が軸通路２４とカム室１７とに連通するように形成されている。カム室１７内の冷媒は、導入孔２７を経由して軸通路２４へ流入する。

軸通路２４は嵌合孔１６３に連なっており、軸通路２４と嵌合孔１６３との接続部には段差３５がある。嵌合孔１６３に圧入された回転軸１４の内端部の軸端１４２は、段差３５に当接されている。

図２（ｂ）に示すように、ロータリバルブ１９には連絡孔１９１が軸通路２４に連通するように形成されている。連絡孔１９１の出口１９２は、ロータリバルブ１９の周面１９３に設けられている。図１に示すように、シリンダ１１には吸入孔３４が圧縮室１１２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、連絡孔１９１の出口１９２は、吸入孔３４の入口３４１に間欠的に連通する。導入孔２７、軸通路２４及び連絡孔１９１は、カム室１７から圧縮室１１２へ冷媒を導入するための導入通路を構成する。ロータリバルブ１９（及び回転軸１４）は、矢印Ｒの方向へ回転する。

シリンダボア１１１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、このシリンダボア１１１に通じる吸入孔３４の入口３４１と連絡孔１９１とが連通する。シリンダボア１１１が吸入行程の状態にあるときには、ロータリバルブ１９の軸通路２４内の冷媒が連絡孔１９１及び吸入孔３４を経由してシリンダボア１１１の圧縮室１１２に吸入される。

シリンダボア１１１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、このシリンダボア１１１に通じる吸入孔３４の入口３４１と連絡孔１９１との連通が遮断される。シリンダボア１１１が吐出行程の状態にあるときには、圧縮室１１２内の冷媒が吐出ポート２３２から吐出弁２５１を押し退けて吐出室１３２へ吐出される。吐出室１３２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カム室１７へ還流する。

第１の実施形態では以下の効果が得られる。
（１−１）カム１６とロータリバルブ１９とが一体形成されているため、カム１６の上死点対応位置１６５を基準にして連絡孔１９１（導入通路の一部）を加工形成することができる。従って、上死点対応位置１６５と連絡孔１９１の出口１９２の位置とを回転軸１４の回転方向において適正な位置関係に設定することが容易である。つまり、カム１６とロータリバルブ１９とを一体形成して得られたカム−バルブ合体品２０においては、連絡孔１９１の出口１９２の位置は、上死点対応位置１６５を基準にして回転軸１４の回転方向において適正な位置に容易に加工設定できる。

（１−２）カム−バルブ合体品２０は、アルミニウム系あるいは鉄系の材料を用いて、鋳造あるいは鍛造によって容易に形成できる。
（１−３）連絡孔１９１は、ロータリバルブ１９の周面１９３に対する孔開け加工によって容易に形成できる。

（１−４）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。潤滑油は、圧縮機内の潤滑必要部位（例えばカム１６とシュー２２，２２Ａとの摺接部）を潤滑する。潤滑油は、カム室１７内に多くとどまっているのがよい。カム室１７は、吸入圧領域であり、カム室１７内の冷媒は、導入孔２７を経由してロータリバルブ１９内の軸通路２４へ導入される。しかし、回転軸１４の中心軸線１４１（ロータリバルブ１９の中心軸線でもある）の周りを公転する導入孔２７は、冷媒（ガス）の流入の支障とはならないが、潤滑油の流入に対する抵抗となる。つまり、カム室１７から導入孔２７を経由して軸通路２４へ冷媒を導入する構成は、潤滑油をカム室１７内に多くとどまらせる上で有効である。導入通路の一部となる導入孔２７は、基部１６１に対する孔開け加工によって容易に形成できる。

（１−５）回転軸１４は、カム１６に形成された嵌合孔１６３に圧入して嵌合されている。嵌合孔１６３に回転軸１４を圧入して嵌合する構成は、回転軸１４とカム１６（カム−バルブ合体品２０）とを連結する上で、簡便な構成である。

（１−６）回転軸１４の軸端１４２が段差３５に当接しているため、カム１６とロータリバルブ１９とを合体した一部品（カム−バルブ合体品２０）と回転軸１４とを連結して構成された連結体の長さが、所定の長さに精度良く規定される。

次に、図３の第２の実施形態を説明する。第１の実施形態と同じ構成部には同じ符合が用いてある。
リヤハウジング１３には吸入室１３１が形成されている。カム１６と共にカム−バルブ合体品２０Ａを構成するロータリバルブ１９Ａは、バルブプレート２３を貫通して吸入室１３１に突出している。ロータリバルブ１９Ａの軸通路２４は、環状のレース３２Ａのリング内を経由して吸入室１３１に連通している。吸入室１３１は、通路３６を介してカム室１７に連通されており、カム室１７内の冷媒が通路３６及び吸入室１３１を経由して
軸通路２４へ流入する。

第２の実施形態においては、第１の実施形態における（１−１）〜（１−３）項、（１−５）項及び（１−６）項と同様の効果が得られる。
本発明では以下のような実施形態も可能である。

（１）カム−バルブ合体品２０と回転軸１４とを一体形成してもよい。
（２）回転軸１４をインサートしてカム−バルブ合体品２０を鋳造してもよい。
（３）両頭ピストンを用いたピストン式圧縮機（特許文献１に開示のピストン式圧縮機）に本発明を適用してもよい。

（４）斜板形状以外の形状のカム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。

第１の実施形態を示す圧縮機全体の側断面図。 （ａ）は図１のＡ−Ａ線断面図。（ｂ）はカム−バルブ合体品２０の一部破断正面図。 第２の実施形態を示す圧縮機全体の側断面図。

符号の説明

１１１…シリンダボア。１１２…圧縮室。１４…回転軸。１４１…中心軸線。１４２…軸端。１６…カム。１６３…嵌合孔。１７…吸入圧領域としてのカム室。１９，１９Ａ…ロータリバルブ。１９１…導入通路を構成する連絡孔。１９３…周面。２０…カム−バルブ合体品。２１…ピストン。２４…導入通路を構成する軸通路。２７…導入通路を構成する導入孔。３５…段差。

Claims (5)

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的に回転可能なカム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、
   前記カムと前記ロータリバルブとが一体形成されているピストン式圧縮機。
2. 前記導入通路は、前記ロータリバルブの中心軸線に沿って形成された軸通路と、前記軸通路に連通し、かつロータリバルブの周面に開口する連絡孔とを備え、前記連絡孔は、前記ロータリバルブの回転に伴って前記圧縮室に間欠的に連通する請求項１に記載のピストン式圧縮機。
3. 前記カムを収容するカム室と前記軸通路とを連通させる導入孔が前記カムに設けられている請求項２に記載のピストン式圧縮機。
4. 前記カムには嵌合孔が前記カムの中心軸線に沿って形成されており、前記回転軸は、前記嵌合孔に圧入して嵌合されている請求項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。
5. 前記軸通路と前記嵌合孔とは、連なっており、前記軸通路と前記嵌合孔との接続部には段差が形成されており、前記回転軸の軸端は、前記段差に当接している請求項４に記載のピストン式圧縮機。

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