JP2006177315A - 往復動型圧縮機 - Google Patents

Abstract

【課題】 外形を小型化すると共に、圧縮流体の漏洩のおそれがなく信頼性の高い往復動型圧縮機を提供する。
【解決手段】 フロントハウジング８は、ピストン１２及び駆動機構４０が作動可能な空間を有してシリンダブロック４の外周を包囲する側壁６２と、隣り合うシリンダボア１０間に向け側壁６２から径方向内方に突設されてハウジング側取付孔３４が形成された凸部３０とを具備し、シリンダヘッド６は、シリンダヘッド６に形成されたヘッド側取付孔３２を貫通するシリンダヘッド固定ボルト３６をハウジング側取付孔３４に螺合することにより、フロントハウジング８に固定される。
【選択図】 図１

Description

本発明は、シリンダボア内を往復動するピストンにより流体の圧縮を行う往復動型圧縮機に関する。

柱状に形成されたシリンダブロックと、前記シリンダブロックの周方向に所定の間隔をおいて並設された複数のシリンダボアと、前記シリンダボア内に配設されたピストンを前記シリンダボア内で往復動させる駆動機構と、前記シリンダブロックと前記駆動機構とを収容するフロントハウジングと、吸入室及び吐出室が形成されて前記シリンダブロック及び前記フロントハウジングと接合されるシリンダヘッドとを備えた往復動型圧縮機が従来より知られている。

このような往復動型圧縮機の一例として、車両用空調装置に使用される斜板式圧縮機を図３及び４に示す。
圧縮機１０２は円柱状のシリンダブロック１０４を備え、このシリンダブロック１０４には複数のシリンダボア１１０が周方向に所定間隔で並設されている。シリンダボア１１０内にはピストン１１２が摺動自在に収容されており、ピストン１１２の一端にはシリンダボア１１０の外側にピストンブリッジ１１４が形成されている。

また、圧縮機１０２は外部動力源であるエンジンから動力が伝達されて回転する駆動プーリ１１６を備えている。駆動プーリ１１６は電磁クラッチ１１８を介して駆動軸１２０と連結可能となっており、電磁クラッチ１１８がオン作動しているとき、エンジンからプーリ１１６に伝達された動力が駆動軸１２０に伝達され、駆動軸１２０が回転する。
駆動軸１２０には斜板１２２が取り付けられており、この斜板１２２は駆動軸１２０と一体的に回転するようになっている。斜板１２２の外周縁部はピストンブリッジ１１４に配設されたシュー１２４に摺動可能に挟持された状態でピストンブリッジ１１４と連結されている。従って、駆動軸１２０が回転することにより斜板１２２が回転すると、シュー１２４を介して斜板１２２と連結されたピストンブリッジ１１４が駆動軸１２０の軸線方向に往復動し、ピストン１１２がシリンダボア１１０内で往復駆動される。即ち、これら駆動軸１２０、斜板１２２、ピストンブリッジ１１４及びシュー１２４が圧縮機１０２の駆動機構を構成している。

これら駆動機構とシリンダブロック１０４はフロントハウジング１０８に収容されており、シリンダブロック１０４の外周部分はフロントハウジング１０８の側壁によって包囲されている。
一方圧縮機１０２は内部に吸入室１２６と吐出室１２８が形成されたシリンダヘッド１０６を備える。吸入室１２６と吐出室１２８は冷媒回路に接続されており、凝縮器や蒸発器などを経た冷媒が吸入室１２６に流入する。吸入室１２６内の冷媒は、ピストン１１２がシリンダヘッド１０６から離間する方向に移動するときにシリンダボア１１０内に吸入される。また、ピストン１１２がシリンダヘッドに接近する方向に移動するとき、シリンダボア１１０内で圧縮された冷媒が所定圧力になると吐出室１２８から凝縮器に供給されるようになっている。

フロントハウジング１０８は、その側壁の外周部分に凸部１３０が径方向外方に向けて複数突設されており、各凸部１３０にはハウジング側取付孔１３４が形成されている。また、シリンダヘッド１０６には、ハウジング側取付孔１３４に対応する位置にヘッド側取付孔１３２が形成されており、このヘッド側取付孔１３２を貫通するボルト１３６をハウジング側取付孔１３４に螺合することにより、フロントハウジング１０８とシリンダヘッド１０６とが接合固定される。

また、シリンダブロック１０４は、駆動機構側から貫通するボルト１３８によりシリンダヘッド１０６と接合し固定されている。
このような斜板式圧縮機では、フロントハウジング１０８とシリンダヘッド１０６とを接合し固定するためのボルト１３６及び同ボルト１３６を螺合するための凸部１３０が、フロントハウジング１０８の側壁から径方向外方に突出することになり、圧縮機の外形を小型化することが困難であった。

このような不具合を解消するため、フロントハウジングを駆動プーリ側から駆動軸の軸線方向に貫通してシリンダヘッドに達するボルトを用い、同ボルトをシリンダヘッドに螺合してフロントハウジングとシリンダヘッドとを接合し固定するようにした圧縮機が提案されている（例えば特許文献１、２など）。
特開２０００−５４９５８号公報 特開２００１−９９０５８号公報

特許文献１或いは２に開示された圧縮機のように、フロントハウジングを駆動プーリ側から駆動軸の軸線方向に貫通するボルトでフロントハウジングとシリンダヘッドとを接合し固定するようにした場合、フロントハウジングのほぼ全長にわたる長さのボルトが必要となる。
一方、シリンダボア内や吐出室内には高圧の冷媒が存在しており、このような冷媒の圧力はフロントハウジングとシリンダヘッドとを引き離す方向に作用する。このとき、フロントハウジングとシリンダヘッドとを接合し固定するボルトが上記特許文献１或いは２の圧縮機のように長いと、フロントハウジングとシリンダヘッドとを引き離そうとする力による延びも大きくなる。このため、フロントハウジングとシリンダヘッドとの接合部分から冷媒が漏出する恐れがある。

特に、近年の環境保護の観点からフロン系冷媒を用いずに二酸化炭素を冷媒として用いた場合、フロン系冷媒と比較して冷媒の圧力が数倍高いものとなる。従って、上述したボルトの伸びもより一層顕著なものとなる上、冷媒自体の圧力も高いことから、冷媒の漏洩が発生しやすくなる。このような冷媒の漏洩を防止するためには厳重なシーリングが必要となり、製造コストも増大する。また、ボルトの伸縮に起因してボルトに緩みが発生するなど、圧縮機の信頼性も低下する恐れがある。

本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、外形を小型化すると共に、圧縮流体の漏洩のおそれがなく信頼性の高い往復動型圧縮機を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するべく、本発明による往復動式圧縮機は、柱状に形成されたシリンダブロックと、前記シリンダブロックの周方向に所定の間隔をおいて並設された複数のシリンダボアと、前記シリンダボア内に収容されたピストンを前記シリンダボア内で往復動させる駆動機構と、前記シリンダブロックと前記駆動機構とを収容するフロントハウジングと、前記ピストンの往復動に伴いシリンダボア内に吸入される流体が外部から流入する吸入室及び前記ピストンの往復動に伴いシリンダボア内で圧縮された前記流体を外部に吐出する吐出室が形成され前記シリンダブロック及び前記フロントハウジングと接合されるシリンダヘッドとを備えた往復動型圧縮機において、前記フロントハウジングは、前記ピストン及び前記駆動機構が作動可能な空間を有して前記シリンダブロックの外周を包囲する側壁と、隣り合う前記シリンダボア間に向け前記側壁から径方向内方に突設されてハウジング側取付孔が形成された凸部とを具備し、前記シリンダヘッドは、前記シリンダヘッドに形成されたヘッド側取付孔を貫通するシリンダヘッド固定ボルトを前記ハウジング側取付孔に螺合することにより、前記フロントハウジングに固定されることを特徴とする（請求項１）。

また、前記シリンダブロックは、前記フロントハウジング内から前記シリンダヘッドに向けて貫通するシリンダブロック固定ボルトにより前記シリンダヘッドに固定される（請求項２）。
また、より具体的には、前記流体は二酸化炭素からなる冷媒である（請求項３）。
また、前記駆動機構は、前記フロントハウジングに回転可能に支持された駆動軸と、前記駆動軸の軸線に直交する面から傾斜して前記駆動軸に支承され前記駆動軸と共に回転する斜板と、前記ピストンの前記駆動機構側端部に結合されて前記斜板の外周縁部を摺動可能に支持する支持部材とを具備し、前記ピストンは、回転する前記斜板により駆動されて前記シリンダボア内を往復動するものである（請求項４）。

より具体的には、前記駆動機構は、前記斜板の傾斜を変更する可変機構を具備する（請求項５）。
また、前記凸部は、前記側壁から径方向内方への突出量が、前記フロントハウジングの軸線方向で前記シリンダヘッドから遠い側の端部近傍から前記端部に向けて徐々に減少するように形成されている（請求項６）。

請求項１乃至６の往復動型圧縮機によれば、隣り合うシリンダボア間に向けフロントハウジングの側壁から径方向内方に向けて凸部を突設し、シリンダヘッドに形成されたヘッド側取付孔を貫通するシリンダヘッド固定ボルトを、凸部のハウジング側取付孔に螺合することにより、シリンダヘッドがフロントハウジングに固定されるので、フロントハウジングの周壁は、ピストン及び駆動機構の作動が可能な空間さえ確保できればよい大きさまで縮小が可能となり、圧縮機の外形を小型化することができる。

また、このようにして圧縮機の外形を小型化しても、フロントハウジングとシリンダヘッドとを接合し固定するためのシリンダヘッド固定ボルトの長さは、フロントハウジングのほぼ全長にわたるほど長くする必要がなくなり、シリンダヘッド固定ボルトの伸縮に伴う流体の漏洩も防止することが容易となる。
請求項２の往復動型圧縮機では、シリンダヘッド固定ボルトによるフロントハウジングとシリンダヘッドとの固定とは別に、フロントハウジング内からシリンダヘッドに向けて貫通するシリンダブロック固定ボルトによって、シリンダブロックがシリンダヘッドに固定されるので、圧縮機の組み立て性が向上する。

また、請求項３の往復動圧縮機のように、フロン系冷媒に比べて高い圧力を必要とする二酸化炭素からなる冷媒を流体として用いる場合、外形の小型化を維持しつつ、ボルトの伸縮に伴う流体の漏洩を容易に防止することが可能な本発明の往復動型圧縮機が最適である。
さらに、請求項４或いは請求項５のように斜板式の往復動型圧縮機であっても、ピストンを駆動するための空間を確保した上で、外形を小型化することが可能である。

また、請求項６の往復動圧縮機のように、シリンダヘッドから遠い側の端部近傍で、凸部の側壁から径方向内方への突出量を徐々に減少するように形成することにより、凸部の端部に発生する応力を軽減しつつ、フロントハウジングの重量を軽減することができる。

以下、図面に基づき本発明の実施形態について説明する。
図１は、本実施形態に係る往復動型圧縮機として、車両用空調装置に使用する斜板式圧縮機の断面構成を示すものであり、図２は図１のＩＩ−ＩＩ線断面図である。
図１及び２に示すように、圧縮機２は柱状のシリンダブロック４を備え、このシリンダブロック４には複数のシリンダボア１０が周方向に並設されている。シリンダボア１０内にはピストン１２が摺動自在に収容されており、ピストン１２の一端にはシリンダボア１０の外側にピストンブリッジ１４が形成されている。

また、圧縮機２は外部動力源であるエンジンから動力が伝達されて回転する駆動プーリ１６を備えており、駆動プーリ１６は軸受４２を介してフロントハウジングに回転自在に支持されている。駆動プーリ１６は電磁クラッチ１８を介して駆動軸２０と連結可能となっており、電磁クラッチ１８がオン作動しているとき、エンジンからプーリ１６に伝達された動力が駆動軸２０に伝達され、駆動軸２０が回転する。

駆動軸２０にはロータ４４と斜板２２が取り付けられており、これらロータ４４及び斜板２２は駆動軸２０と一体的に回転するようになっている。斜板２２はロータ４４にヒンジ４６を介して揺動自在に連結され、これにより駆動軸２０に対する斜板２２の傾斜角が可変できるように構成されている。
斜板２２の外周縁部はピストンブリッジ１４に配設された支持部材としてのシュー２４に摺動可能な状態でピストンブリッジ１４と連結されている。従って、駆動軸２０の回転に伴い斜板２２が回転すると、シュー２４を介して斜板２２と連結されたピストンブリッジ１４が駆動軸２０の軸線方向に往復動し、ピストン１２がシリンダボア１０内で往復駆動される。これら駆動軸２０、斜板２２、ピストンブリッジ１４、シュー２４、ロータ４４及びヒンジ４６が圧縮機１０２の駆動機構４０を構成している。

駆動機構４０とシリンダブロック４はフロントハウジング８に収容されており、柱状をなすシリンダブロック４の外周部分は、駆動機構４０が作動する空間を有しながらフロントハウジング８の側壁６２によって包囲されている。
一方、圧縮機２は内部に吸入室２６と吐出室２８が形成されたシリンダヘッド６を備える。吸入室２６と吐出室２８は、二酸化炭素を冷媒として用いる冷媒回路の冷媒循環経路７０に接続されており、この冷媒循環経路７０には、吐出室２８側からガスクーラ７２、膨張弁７４及び蒸発器７６が順次介挿されている。ガスクーラ７２及び膨張弁６６は圧縮機２と同様に車両のエンジンルーム内に配置され、蒸発器７６は車両の車室側に配置されている。

シリンダブロック４は、バルブプレート６０をシリンダヘッド６との間に挟持してシリンダヘッド６に接合しており、シリンダブロック固定ボルト３８を駆動機構４０側からブロック側取付孔５８に貫通させてシリンダヘッド６に螺合することによりシリンダヘッド６に固定される。
バルブプレート６０とピストン１２とにより各シリンダボア１０内に圧縮室４８が形成されると共に、バルブプレート６０には各シリンダボア１０に対応する位置に吸入ポート５２及び吐出ポート５６がそれぞれ形成されている。吸入ポート５２には吸入室２６から圧縮室４８に向けての冷媒の流動のみを許容するリード弁からなる吸入弁５０が設けられている。また、吐出ポート５６には圧縮室４８から吐出室２８に向けての冷媒の流動のみを許容し、圧縮室４８内の冷媒圧力が所定の締切圧を超えると開弁するリード弁からなる吐出弁５４が設けられている。

フロントハウジング８は、隣り合うシリンダボア１０の間に向け、側壁６２の内周部分に凸部３０が径方向内方に突設されており、各凸部３０にはハウジング側取付孔３４が形成されている。また、シリンダヘッド６には、ハウジング側取付孔３４に対応する位置にヘッド側取付孔３２が形成されている。
また、各凸部３０は、図１に示すように、シリンダヘッド６から遠い方の端部近傍から端部に向けて側壁６２からの突出量が徐々に減少するように形成されている。

そして、シリンダヘッド６をフロントハウジング８に接合した状態で、フロントハウジング８側と逆の側からボルト３６をヘッド側取付孔３２に貫通させ、ハウジング側取付孔３４に螺合することにより、フロントハウジング８とシリンダヘッド６とが接合して固定される。
このような圧縮機２において、エンジンからの動力がプーリ１６に伝達され、電磁クラッチ１８がオン作動して駆動軸２０が回転するのに伴い、ピストン１２がシリンダボア内の圧縮室４８の容積が増加する方向に移動すると、吸入弁５０が開かれ、吸入室２６から吸入ポート５２を通じて冷媒が吸い込まれる。この後、ピストン１２が圧縮室４８の容積を減少させる方向に移動すると、圧縮室４８内に吸い込まれた冷媒は圧縮され、この圧縮圧が吐出弁５４の締切圧を超えた時点で吐出弁５４が開かれる。この結果、圧縮された冷媒は圧縮室４８から吐出ポート５６を通じて吐出室２８内から冷媒循環経路７０へと吐出される。冷媒循環経路７０に吐出された冷媒はガスクーラ７２にて空冷された後、膨張弁７４を通じて蒸発器７６に供給され、蒸発器７６内にて比較的低温低圧のガス状態となる。このとき、蒸発器７６周辺の空気が冷却されることにより、車室内の冷房を行うことができる。

以上のような実施形態の圧縮機２では、フロントハウジング８の側壁６２から径方向内方に向けて突設された凸部３０に、ヘッド側取付孔３２を貫通するシリンダヘッド固定ボルト３６を螺合することによって、フロントハウジング８とシリンダヘッド６との固定が行われるので、フロントハウジング８の側壁６２は、ピストン１２及び駆動機構４０の作動が可能な空間さえ確保できればよい大きさまで縮小が可能となり、圧縮機２の外形を小型化することができる。

また、各凸部３０にシリンダヘッド固定ボルト３６を螺合してシリンダヘッド６がフロントハウジング８に固定されることにより、各凸部３０には冷媒の圧縮に伴う応力が発生するが、各凸部３０のシリンダヘッド６から遠い方の端部は、その近傍から端部に向けて側壁６２からの突出量が徐々に減少するように形成されているので、端部に発生する応力を軽減することができ、耐久性を向上させることができると共に、フロントハウジング８の重量を軽減することができる。

また、このようにして圧縮機２の外形を小型化しても、フロントハウジング８とシリンダヘッド６とを接合し固定するためのシリンダヘッド固定ボルト３６の長さは、フロントハウジングのほぼ全長にわたるほど長くする必要がなくなり、シリンダヘッド固定ボルト３６の伸縮に伴う流体の漏洩を防止することが容易となる。
特に、この実施形態のようにフロン系冷媒に比べて高い圧力を必要とする二酸化炭素からなる冷媒を用いる場合であっても、上述のようにシリンダヘッド固定ボルト３６の長さを比較的短くして外形の小型化を維持しつつ、ボルトの伸縮に伴う流体の漏洩を容易に防止することができる。

また、シリンダヘッド固定ボルト３６によるフロントハウジング８とシリンダヘッド６との固定とは別に、フロントハウジング８内からシリンダヘッド６に向けて貫通するシリンダブロック固定ボルト３８によって、シリンダブロック４がシリンダヘッド６に固定されるので、シリンダブロック４をシリンダヘッド６に組み付けた後で、フロントハウジング８とシリンダヘッド６との固定を行えばよく、圧縮機２の組み立て性が向上する。

なお、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能であり、例えばシリンダボア１０の数やフロントハウジング８の側壁に形成される凸部３０の数は７個に限られるものではなく、その数に何ら制約はない。
また、上述の実施形態において凸部３０はフロントハウジング８の側壁６２の径方向外方には突出していないが、その一部を側壁６２の径方向外方にも突出させると共に、残部を側壁６２の径方向内方に突出するようにしても、上述の実施形態に比して圧縮機２の外形が若干大きくなるものの、従来の圧縮機に比して小型化が可能である。

上述の実施形態では冷媒として二酸化炭素を用いたが、冷媒はこれに限られるものではない。
また、上述の実施形態では、往復動型圧縮機として斜板式の可変容量型圧縮機を示したが、固定容量型圧縮機とすることも可能であるほか、揺動板式の圧縮機とすることも可能である。

さらに、上述の実施形態では、往復動型圧縮機として車両空調装置用の圧縮機を示したが、流体の圧縮を行う往復動型圧縮機であればこれに限るものではなく、その用途を何ら制約するものではない。

本発明の一実施形態に係る往復動型圧縮機の断面構成図である。 図１のＩＩ−ＩＩ線断面図である。 従来の往復動型圧縮機の一例を示す断面構成図である。 図３のＩＶ−ＩＶ線断面図である。

符号の説明

２ 圧縮機
４ シリンダブロック
６ シリンダヘッド
８ フロントハウジング
１０ シリンダボア
１２ ピストン
２６ 吸入室
２８ 吐出室
３０ 凸部
３２ ヘッド側取付孔
３４ ハウジング側取付孔
３６ シリンダヘッド固定ボルト
４０ 駆動機構
６２ 側壁

Claims (6)

1. 柱状に形成されたシリンダブロックと、前記シリンダブロックの周方向に所定の間隔をおいて並設された複数のシリンダボアと、前記シリンダボア内に収容されたピストンを前記シリンダボア内で往復動させる駆動機構と、前記シリンダブロックと前記駆動機構とを収容するフロントハウジングと、前記ピストンの往復動に伴いシリンダボア内に吸入される流体が外部から流入する吸入室及び前記ピストンの往復動に伴いシリンダボア内で圧縮された前記流体を外部に吐出する吐出室が形成され前記シリンダブロック及び前記フロントハウジングと接合されるシリンダヘッドとを備えた往復動型圧縮機において、
   前記フロントハウジングは、前記ピストン及び前記駆動機構が作動可能な空間を有して前記シリンダブロックの外周を包囲する側壁と、隣り合う前記シリンダボア間に向け前記側壁から径方向内方に突設されてハウジング側取付孔が形成された凸部とを具備し、
   前記シリンダヘッドは、前記シリンダヘッドに形成されたヘッド側取付孔を貫通するシリンダヘッド固定ボルトを前記ハウジング側取付孔に螺合することにより、前記フロントハウジングに固定されることを特徴とする往復動型圧縮機。
2. 前記シリンダブロックは、前記フロントハウジング内から前記シリンダヘッドに向けて貫通するシリンダブロック固定ボルトにより前記シリンダヘッドに固定されることを特徴とする請求項１に記載の往復動型圧縮機。
3. 前記流体は二酸化炭素からなる冷媒であることを特徴とする請求項１又は２に記載の往復動型圧縮機。
4. 前記駆動機構は、前記フロントハウジングに回転可能に支持された駆動軸と、前記駆動軸の軸線に直交する面から傾斜して前記駆動軸に支承され前記駆動軸と共に回転する斜板と、前記ピストンの前記駆動機構側端部に結合されて前記斜板の外周縁部を摺動可能に支持する支持部材とを具備し、
   前記ピストンは、回転する前記斜板により駆動されて前記シリンダボア内を往復動することを特徴とする請求項１又は２に記載の往復動型圧縮機。
5. 前記駆動機構は、前記斜板の傾斜を変更する可変機構を具備したことを特徴とする請求項４に記載の往復動型圧縮機。
6. 前記凸部は、前記側壁から径方向内方への突出量が、前記フロントハウジングの軸線方向で前記シリンダヘッドから遠い側の端部近傍から前記端部に向けて徐々に減少するように形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の往復動型圧縮機。

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