JP2006291750A - ピストン式圧縮機 - Google Patents

Abstract

【課題】ロータリバルブの径方向への変形を抑制して冷媒の漏れ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。
【解決手段】ピストン式圧縮機１０は、ピストン３１によってシリンダボア１１ａ内に区画される圧縮室３４にクランク室１７から冷媒を導入するための導入通路４３を有するロータリバルブ５０を回転軸１９に備えている。ロータリバルブ５０は、シリンダブロック１１に設けられた軸孔２０に回転可能に支持されているとともに、導入通路４３及びクランク室１７に連通し、かつロータリバルブ５０の軸方向に沿って形成された供給通路４１を備えている。ロータリバルブ５０にて導入通路４３よりも軸方向の端部側には供給通路４１を閉鎖してロータリバルブ５０の径方向に作用する荷重をロータリバルブ５０の内側から受承する受承部材５１が取着されている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ロータリバルブを回転軸に備えたピストン式圧縮機に関する。

ピストン式圧縮機には、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たものがある（例えば、特許文献１参照。）。このピストン式圧縮機のハウジングには回転軸が支持されており、該回転軸には斜板が固着されている。ハウジングを構成するシリンダブロックにて前記回転軸の周囲には複数のシリンダボアが配設され、各シリンダボア内には前記斜板にシューを介して係留されたピストンが収容されている。ハウジングを構成するリヤハウジングには吸入室が区画形成され、該吸入室の周囲には吐出室が区画形成されている。

シリンダブロックの中央には前記吸入室に連通するバルブ収容室が形成されている。このバルブ収容室と前記シリンダボア内とはシリンダブロックに形成された吸入連通路を介して連通されている。また、バルブ収容室には回転軸の後側に設けられたロータリバルブが回転可能に収容されている。

前記ロータリバルブにて、前記吸入室に臨むこととなる後端は開放されており、ロータリバルブは前記吸入室と連通する筒内空間を有している。また、ロータリバルブには、筒内空間とロータリバルブの外周面側とを連通する導入通路が設けられている。

そして、シリンダボアが吸入行程の状態にあるときには、導入通路と吸入連通路とが連通し、吸入室の冷媒が筒内空間、導入通路及び吸入連通路を経由してシリンダボア内に吸入される。一方、シリンダボアが吐出行程の状態にあるときは、シリンダボア内の冷媒が吐出室へ吐出される。
特開２００４−１８３６０９号公報

ところで、吐出行程にあるシリンダボア内のピストンは、圧縮反力を受け、この圧縮反力はピストン、シュー及び斜板を介して回転軸及びロータリバルブに伝達され、該回転軸及びロータリバルブにはその径方向への荷重（ラジアル荷重）が作用する。

そして、特許文献１に開示されたピストン式圧縮機は、吸入室がリヤハウジングに形成された構成であるため、シリンダボア内への冷媒を吸入可能とするためにロータリバルブの後端は開放されている。その結果、前記ラジアル荷重を受けたロータリバルブはその径方向へ変形してしまう虞があり、ロータリバルブが径方向へ変形すると、ロータリバルブの外周面とバルブ収容室の内周面の間に過大なクリアランスが形成され、クリアランスから冷媒が多量に漏れてしまう。

本発明は、このような従来の技術に存在する問題点に着目してなされたものであり、その目的は、ロータリバルブの径方向への変形を抑制して冷媒の漏れを抑制することができるピストン式圧縮機を提供する。

上記問題点を解決するために、請求項１に記載の発明は、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する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前記カム体を収容するカム室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前記回転軸に備えたピストン式圧縮機において、前記ロータリバルブは、バルブ収容室に回転可能に支持されているとともに、前記導入通路及び前記カム室に連通し、かつロータリバルブの軸方向に沿って形成された供給通路を備え、前記ロータリバルブにて前記導入通路よりも軸方向の端部側には、前記供給通路を閉鎖してロータリバルブの径方向に作用する荷重をロータリバルブの内側から受承する受承手段が設けられている。

これによれば、ロータリバルブには受承手段が設けられているため、該受承手段によってロータリバルブの径方向に作用する荷重をロータリバルブの内側から受承することができる。また、受承手段は供給通路を閉鎖して設けられているため、前記荷重がロータリバルブの周方向のいずれの方向から作用しても受承手段によってロータリバルブの内側で受承される。このため、ロータリバルブがその径方向からの荷重によって変形することを抑制することができ、ロータリバルブの外周面とバルブ収容室の内周面の間に過大なクリアランスが形成されることを抑制することができる。

また、前記受承手段は、前記供給通路内に圧入された受承部材であってもよい。これによれば、供給通路内に受承部材を圧入する作業のみでロータリバルブがその径方向からの荷重によって変形することを抑制することができ、ロータリバルブの径方向への変形を抑制するための構成を容易に設けることができる。

また、前記受承部材は、前記供給通路内に圧入される圧入部と、該圧入部より延設され、ロータリバルブの軸方向の端部に当接する当接部とを備えていてもよい。これによれば、圧入部を供給通路内に圧入した状態では当接部がロータリバルブの端部に当接可能となっている。このため、当接部によって圧入部が供給通路内の奥方へ入り込むことを防止することができ、ロータリバルブ内に圧入された圧入部によって導入通路が閉鎖されてしまうことを防止することができる。

また、前記圧入部は、中実状であってもよい。これによれば、中実状の圧入部は、圧入部の内側が中空状に形成されている場合に比して荷重を受承しても変形しにくく、ロータリバルブの径方向からの荷重を好適に受承することができる。

また、前記カム体には、該カム体の中心軸線に沿って嵌合孔が形成され、前記ロータリバルブは、前記嵌合孔に嵌合された有底円筒状をなすバルブ形成体より構成されており、前記受承手段は前記バルブ形成体の底部であってもよい。これによれば、ロータリバルブの径方向からの荷重を受承する底部は、バルブ形成体に一体形成されている。このため、例えば、底部がバルブ形成体の周壁に接合されている場合に比して、ロータリバルブの径方向に作用する荷重を底部によって好適に受承することができる。

本発明によれば、ロータリバルブの径方向への変形を抑制して冷媒の漏れを抑制することができる。

（第１の実施形態）
以下、本発明のピストン式圧縮機を具体化した第１の実施形態を図１及び図２に基づいて説明する。なお、以下の説明においてピストン式圧縮機１０の「上」「下」「前」「後」は、図１に示す矢印Ｙ１の方向を上下方向とし、矢印Ｙ２の方向を前後方向とする。

図１に示すように、ピストン式圧縮機１０は、フロントハウジング１２と、該フロントハウジング１２の後端に接合されたリヤハウジング１３とを備えている。前記フロントハウジング１２の内側にはシリンダブロック１１が接合固定されている。前記シリンダブロック１１とリヤハウジング１３の間にはバルブプレート１４、弁形成プレート１５、及びリテーナ形成プレート１６が介在されており、シリンダブロック１１、バルブプレート１４、弁形成プレート１５及びリテーナ形成プレート１６は、複数のボルトＢにより相互に接合固定されている（図１では一本のボルトＢのみ図示）。そして、前記フロントハウジング１２とリヤハウジング１３がピストン式圧縮機１０のハウジングを構成している。

前記ハウジングにて、リヤハウジング１３の中央部の外周側には吐出室１８が区画されている。さらに、リヤハウジング１３には吐出室１８へ吐出された冷媒を吐出するための吐出孔３５が形成されている。また、図１に示すように、リヤハウジング１３とシリンダブロック１１の間に介在されたバルブプレート１４には、吐出ポート１４ａが形成されており、弁形成プレート１５には吐出弁１５ａが形成されている。前記吐出弁１５ａは、吐出ポート１４ａを開閉する。リテーナ形成プレート１６にはリテーナ１６ａが形成されており、リテーナ１６ａは吐出弁１５ａの開度を規制する。

前記ハウジング内にて、前記フロントハウジング１２とシリンダブロック１１に囲まれた領域にはカム室としてのクランク室１７が区画されている。シリンダブロック１１とフロントハウジング１２とには回転軸１９が回転可能に支持されており、前記クランク室１７には回転軸１９が配設されている。回転軸１９は、シリンダブロック１１とフロントハウジング１２に貫設された軸孔２０，２１に挿通されている。

回転軸１９の前側は軸孔２１に設けられたラジアルベアリング２２を介してフロントハウジング１２に支持されている。回転軸１９の後側は、軸孔２０の内周面たるシール周面２０ａを介してシリンダブロック１１に直接支持されている。また、軸孔２０のシール周面２０ａ及びラジアルベアリング２２は、回転軸１９の前後両側における径方向への荷重（ラジアル荷重）を受承する。フロントハウジング１２と回転軸１９の間にはリップシール型の軸封装置２３が介在されている。

回転軸１９にはカム体としての斜板２４が固着され、該斜板２４はクランク室１７に収容されている。斜板２４の基部２４ａには嵌合孔２４ｂが斜板２４の中心軸線（回転軸１９の中心軸線Ｌ）に沿って形成されており、嵌合孔２４ｂには回転軸１９が圧入して嵌合されている。

前記クランク室１７は、フロントハウジング１２に設けられた吸入孔２５を介して外部冷媒回路２６に通じている。外部冷媒回路２６上には、冷媒から熱を奪うための熱交換器２７、熱膨張弁２８、及び周囲の熱を冷媒に移すための熱交換器２９が介在されている。そして、前記吐出室１８へ吐出された冷媒は、前記吐出孔３５から外部冷媒回路２６の熱交換器２７へ流入するようになっている。さらに、熱膨張弁２８、及び熱交換器２９を経由した冷媒は、吸入孔２５を介してクランク室１７へ流入するようになっており、前記軸封装置２３は回転軸１９の周面とフロントハウジング１２との間からの冷媒漏れを防止する。フロントハウジング１２と斜板２４の基部２４ａとの間にはスラストベアリング３０が介在されている。このスラストベアリング３０は、回転軸１９の軸方向への荷重（スラスト荷重）を受承する。

前記シリンダブロック１１には、複数のシリンダボア１１ａ（本実施形態では５つ。図１には１つのみ図示）が回転軸１９の周囲に配列されるように形成されている。各シリンダボア１１ａには片頭型のピストン３１が往復動可能に収容されている。前記ピストン３１は、斜板２４の周縁部に前後一対のシュー３３ａ，３３ｂを介して摺動自在に係留されている。

そして、回転軸１９と一体的に回転する斜板２４の回転運動は、シュー３３ａ，３３ｂを介してピストン３１の往復運動に変換される。すなわち、ピストン３１は、回転軸１９と一体化された斜板２４を介して回転軸１９の回転に連動されている。そして、ピストン３１は、シリンダボア１１ａ内に圧縮室３４を区画する。

シリンダブロック１１においてシリンダボア１１ａに囲まれた中心部には前記軸孔２０がバルブ収容室として形成されている。軸孔２０と各圧縮室３４（シリンダボア１１ａ）とは、シリンダブロック１１に形成された吸入連通路３６を介してそれぞれ連通されている。吸入連通路３６の入口３６ａはシール周面２０ａ上に開口しており、吸入連通路３６の出口３６ｂはシリンダボア１１ａの内周面上に開口している。

バルブ収容室たる軸孔２０内には、前述したように回転軸１９の後側が回転可能に収容されている。回転軸１９内には該回転軸１９の後端から前記スラストベアリング３０に至るまで回転軸１９の軸方向に沿って供給通路４１が形成されている。また、前記斜板２４の基部２４ａ及び回転軸１９には導入孔４２が形成され、該導入孔４２は前記供給通路４１とクランク室１７とを連通するように形成されている。すなわち、供給通路４１は導入孔４２を備えており、クランク室１７内の冷媒は導入孔４２を経由して供給通路４１へ流入するようになっている。

また、回転軸１９の後側には導入通路４３が供給通路４１に連通するように形成されている。導入通路４３の入口４３ａは回転軸１９の内周面上に開口しており、出口４３ｂは回転軸１９の外周面上に開口している。そして、回転軸１９の回転に伴い導入通路４３の出口４３ｂは前記吸入連通路３６の入口３６ａに間欠的に連通するようになっている。そして、回転軸１９において、供給通路４１、導入孔４２及び導入通路４３は、クランク室１７から圧縮室３４へ冷媒を導入するために設けられており、回転軸１９の後側にて軸孔２０のシール周面２０ａによって包囲される部分は回転軸１９に一体形成されたロータリバルブ５０となる。

上記構成のピストン式圧縮機１０は、シリンダボア１１ａが吸入行程の状態（即ち、ピストン３１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１１ａに通じる吸入連通路３６の入口３６ａと導入通路４３の出口４３ｂとが連通する。すると、回転軸１９の供給通路４１内の冷媒が導入通路４３及び吸入連通路３６を経由してシリンダボア１１ａの圧縮室３４に吸入される。

一方、シリンダボア１１ａが吐出行程の状態（即ち、ピストン３１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１１ａに通じる吸入連通路３６の入口３６ａと導入通路４３の出口４３ｂとの連通が遮断される。すると、圧縮室３４内の冷媒が吐出ポート１４ａから吐出弁１５ａを押し退けて吐出室１８へ吐出される。吐出室１８へ吐出された冷媒は吐出孔３５から外部冷媒回路２６へ流出する。外部冷媒回路２６へ流出した冷媒はクランク室１７へ還流する。

さて、図２に示すように、ロータリバルブ５０にて導入通路４３よりも軸方向の端部側、すなわちバルブプレート１４側となる後端には受承手段としての受承部材５１が取着されている。この受承部材５１は、円柱状（中実状）の圧入部５２と、該圧入部５２の端縁から径方向へ延出された当接部としての鍔部５３とから構成されている。そして、受承部材５１は、前記圧入部５２がロータリバルブ５０の後端に開放された供給通路４１内に圧入されてロータリバルブ５０に取着されている。

受承部材５１の中心軸に沿った圧入部５２の長さは、ロータリバルブ５０の軸方向に沿った後端から導入通路４３までの長さよりわずかに短くなっている。このため、受承部材５１がロータリバルブ５０に取着された状態では、圧入部５２は前記導入通路４３を閉鎖しない。また、圧入部５２の直径はロータリバルブ５０の内径（回転軸１９の内径（供給通路４１の直径））よりわずかに大きく形成されている。

このため、受承部材５１がロータリバルブ５０に取着された状態では、圧入部５２は供給通路４１を閉鎖し、さらに、圧入部５２は供給通路４１の周面に圧接してシール面５５を形成している。すなわち、圧入部５２によって供給通路４１内の冷媒がロータリバルブ５０の後端から漏れ出ないようにシールしている。

そして、ピストン式圧縮機１０の運転時、吐出行程にあるシリンダボア１１ａ内のピストン３１は圧縮室３４からの圧縮反力を受け、この圧縮反力はピストン３１、シュー３３ａ，３３ｂ及び斜板２４を介して回転軸１９に伝達される。すなわち、ロータリバルブ５０には、その径方向からラジアル荷重が作用する。ロータリバルブ５０はその軸方向全体に亘って供給通路４１が形成された筒状をなしており、その肉厚が薄く、さらには、導入通路４３が形成されている。

しかし、本実施形態においては、ロータリバルブ５０の後端には受承部材５１の圧入部５２が圧入されており、ロータリバルブ５０の後端における供給通路４１は閉鎖されている。すなわち、ロータリバルブ５０の後端は、ロータリバルブ５０の径方向に相対向する位置に圧入部５２が架設されている状態となり、ロータリバルブ５０の後端はその径方向への剛性が高められている。その結果、ロータリバルブ５０は後端にて内側からラジアル荷重を圧入部５２が受承可能な構成となっている。このため、前記ラジアル荷重がロータリバルブ５０に作用しても、受承部材５１の圧入部５２がラジアル荷重を受承し、ロータリバルブがその径方向に沿った内側へ変形することが抑制される。その結果として、ロータリバルブ５０の外周面５０ａとバルブ収容室の内周面たる軸孔２０のシール周面２０ａの間に過大なクリアランスが形成されることを抑制することができる。

上記実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
（１）ピストン式圧縮機１０をクランク室１７から冷媒を吸入する構成とし、ロータリバルブ５０にて導入通路４３よりも軸方向の端部側に受承手段（受承部材５１）を設けた。このため、ピストン式圧縮機１０の運転時にロータリバルブ５０に作用するラジアル荷重を受承部材５１によってロータリバルブ５０の径方向内側から受承することができる。その結果として、ロータリバルブ５０がラジアル荷重によって径方向へ変形することを抑制することができ、ロータリバルブ５０の外周面５０ａと軸孔２０のシール周面２０ａの間に過大なクリアランスが形成されて該クリアランスから冷媒が多量に漏れることを抑制することができる。

（２）受承手段を受承部材５１によって構成し、該受承部材５１は、圧入部５２と鍔部５３とから構成されている。そして、圧入部５２を供給通路４１内に圧入した状態では鍔部５３がロータリバルブ５０の後端に当接可能となっている。このため、圧入部５２が導入通路４３を閉鎖するまで供給通路４１内へ入り込んでしまうことを鍔部５３によって防止することができる。

（３）圧入部５２は中実状に形成されている。このため、例えば、圧入部５２の内側が中空状に形成されている場合に比して圧入部５２によりラジアル荷重を好適に受承することができ、ロータリバルブ５０の径方向への変形を防止することができる。

（４）ラジアル荷重を受承する受承手段は、供給通路４１内に圧入された圧入部５２を備えた受承部材５１により構成されている。そして、受承部材５１は供給通路４１に圧入部５２を圧入する作業を行うのみでロータリバルブ５０に取着することができる。したがって、ラジアル荷重を受承し、ロータリバルブ５０の径方向への変形を抑制する構成をロータリバルブ５０に容易に設けることができ、ひいてはピストン式圧縮機１０の組み付け作業を容易とすることができる。

（第２の実施形態）
次に、本発明のピストン式圧縮機１０を具体化した第２の実施形態を図３にしたがって説明する。なお、第２の実施形態は、第１の実施形態のロータリバルブ５０を変更したのみの構成であるため、同様の部分についてはその重複する説明を省略する。

図３に示すように、第２の実施形態のロータリバルブ６０は、斜板２４の嵌合孔２４ｂに嵌合されたバルブ形成体６１にて、シール周面２０ａによって包囲される部分に形成されている。前記バルブ形成体６１は、その外径及び内径が回転軸１９と同じに形成された周壁６１ａに底部６１ｂが一体形成された有底円筒状に形成されている。

そして、バルブ形成体６１は、周壁６１ａの開口側を嵌合孔２４ｂに嵌合し、底部６１ｂ側をバルブ収容室としての軸孔２０のシール周面２０ａに挿入することにより、ハウジングに回転可能に支持されている。バルブ形成体６１の内側には筒内通路６２が形成されており、該筒内通路６２は前記供給通路４１を構成している。また、バルブ形成体６１の周面には導入通路６３が筒内通路６２、すなわち供給通路４１に連通するように形成されている。この導入通路６３の入口６３ａはバルブ形成体６１の内周面上に開口しており、出口６３ｂはバルブ形成体６１の外周面上に開口している。

前記底部６１ｂは、バルブ形成体６１にて導入通路６３よりも軸方向の端部側にて供給通路４１を閉鎖している。そして、第２の実施形態では、底部６１ｂが受承手段を構成し、該底部６１ｂはロータリバルブ６０に一体形成されている。このため、ピストン式圧縮機１０の運転時、冷媒の圧縮の際に発生するラジアル荷重がシリンダブロック１１を介してロータリバルブ６０に作用したとき、該ラジアル荷重はバルブ形成体６１の底部６１ｂによって受承され、ロータリバルブ６０（バルブ形成体６１）がラジアル荷重によって変形することが抑制される。

したがって、第２の実施形態では、第１の実施形態の（１）と同様の効果を発揮することができるとともに、以下の効果も発揮することができる。
（５）有底円筒状をなすバルブ形成体６１を斜板２４に一体化して、バルブ形成体６１によってロータリバルブ６０を構成した。そして、ロータリバルブ６０の後端たる底部６１ｂにより、ロータリバルブ６０に作用するラジアル荷重を受承する構成とした。底部６１ｂはバルブ形成体６１に一体形成されているため、例えば、バルブ形成体６１が周壁６１ａに底部６１ｂが接合されている場合に比してラジアル荷重を好適に受承することができる。また、周壁６１ａに底部６１ｂが一体形成されているため、ロータリバルブ６０の後端からの冷媒の漏れを確実に防止することができる。

なお、本実施形態は以下のように変更してもよい。
○ 第１の実施形態において、受承部材５１の圧入部５２が供給通路４１に圧入された状態で該圧入部５２によって供給通路４１を閉鎖可能であれば、圧入部５２の内側を中空状に形成してもよい。

○ 第１の実施形態において、圧入部５２の供給通路４１内への圧入状態で該圧入部５２が供給通路４１内奥方へ移動不能とするのであれば、鍔部（当接部）５３を省略して受承部材５１を圧入部５２のみで構成してもよい。

○ 各実施形態において、斜板２４以外の形状のカム体を備えたピストン式圧縮機に本発明を具体化してもよい。
○ 第１の実施形態において、受承部材５１を削除し、回転軸１９の後端を径方向内側へ折り曲げ成形して供給通路４１を完全に閉鎖し、その閉鎖部位を、ロータリバルブ５０の径方向に作用する荷重をロータリバルブ５０の内側から受承する受承手段としてもよい。

第１の実施形態のピストン式圧縮機を示す側断面図。 ロータリバルブの受承部材周囲を拡大して示す断面図。 第２の実施形態のピストン式圧縮機を示す側断面図。

符号の説明

１０…ピストン式圧縮機、１１ａ…シリンダボア、１７…カム室としてのクランク室、１９…回転軸、２０…バルブ収容室としての軸孔、２４…カム体としての斜板、２４ｂ…嵌合孔、３１…ピストン、３４…圧縮室、４１…供給通路、４３，６３…導入通路、５０，６０…ロータリバルブ、５１…受承手段としての受承部材、５２…圧入部、５３…当接部としての鍔部、６１…バルブ形成体、６１ｂ…受承手段としての底部、６２…供給通路を構成する筒内通路。

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する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前記カム体を収容するカム室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前記回転軸に備えたピストン式圧縮機において、
   前記ロータリバルブは、バルブ収容室に回転可能に支持されているとともに、前記導入通路及び前記カム室に連通し、かつロータリバルブの軸方向に沿って形成された供給通路を備え、
   前記ロータリバルブにて前記導入通路よりも軸方向の端部側には、前記供給通路を閉鎖してロータリバルブの径方向に作用する荷重をロータリバルブの内側から受承する受承手段が設けられていることを特徴とするピストン式圧縮機。
2. 前記受承手段は、前記供給通路内に圧入された受承部材である請求項１に記載のピストン式圧縮機。
3. 前記受承部材は、前記供給通路内に圧入される圧入部と、該圧入部より延設され、ロータリバルブの軸方向の端部に当接する当接部とを備えている請求項２に記載のピストン式圧縮機。
4. 前記圧入部は、中実状である請求項３に記載のピストン式圧縮機。
5. 前記カム体には、該カム体の中心軸線に沿って嵌合孔が形成され、前記ロータリバルブは、前記嵌合孔に嵌合された有底円筒状をなすバルブ形成体より構成されており、前記受承手段は前記バルブ形成体の底部である請求項１に記載のピストン式圧縮機。

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