JP2007146769A - 往復動型圧縮機 - Google Patents

Abstract

【課題】各シリンダボアからの冷媒のリークをより確実に抑制し、圧縮性能のさらなる向上を実現可能な往復動型圧縮機を提供する。
【解決手段】往復動型圧縮機１は、シリンダブロック１１と、リヤハウジング１３と、各シリンダボア１１ａ内に往復動可能に収容されるピストン１５と、各ピストン１５を往復従動させる駆動手段とを備える。シリンダブロック１１は、前端側から各シリンダボア１１ａが凹設されることにより後端に軸直角方向に延在する壁部１４を有する。各壁部１４には、各シリンダボア１１ａと吸入室３２とを連通させる吸入ポート３２ａが形成されている。
この往復動型圧縮機１において、各シリンダボア１１ａ内には、吸入ポート３２ａを弾性変形によって開放可能な吸入リード部５１ａをもつ吸入弁５１が前端側から挿入されており、各吸入弁５１は固定手段としてのスリーブ６１によって壁部１４に固定されている。
【選択図】図２

Description

本発明は往復動型圧縮機に関する。

特許文献１に従来の往復動型圧縮機が開示されている。この往復動型圧縮機は、複数個のシリンダボアが周方向に等間隔で整列しつつ軸方向で互いに平行に形成されたシリンダブロックと、内部に吸入室及び吐出室を形成するハウジングと、各シリンダボア内に往復動可能に収容されて各シリンダボア内に圧縮室を区画するピストンと、外部駆動源により駆動され、各ピストンを往復従動させる駆動手段とを備えている。

シリンダブロックは、前端側から各シリンダボアが凹設されることにより後端に軸直角方向に延在する壁部を有する。各壁部には、シリンダボアと吐出室とを連通させる吐出ポートとが形成されている。

シリンダブロックの中央部には、駆動手段により従動回転するロータリー式吸入弁が設けられ、シリンダブロック中央部の吸入ポートはこのロータリー式吸入弁により開閉するようになっている。また、吐出室内には各吐出ポートを弾性変形によって開放可能な吐出リード部をもつ吐出弁が位置している。

このような構成である従来の往復動型圧縮機では、外部駆動源により各ピストンが駆動され、各ピストンはシリンダボア内を往復動する。これにより、往復動型圧縮機は、吸入室から圧縮室に冷媒を吸入し、圧縮室において冷媒を圧縮して吐出室に吐出する。この間、ロータリー式吸入弁は、各ピストンの吸入行程に同期して吸入ポートを開き、各ピストンの圧縮行程及び吐出行程に同期して吸入ポートを閉じる。

また、この往復動型圧縮機は、各シリンダボアがシリンダブロックの前端側から凹設され、シリンダブロックの後端に軸直角方向に延在する壁部を有することから、壁部をシリンダブロックとは別のバルブプレートによって構成した一般的なものと比較し、冷媒がリークするという不具合が生じ難くなっている。

このような従来の往復動型圧縮機は、蒸発器、膨張弁、凝縮器及び配管からなる外部冷媒循環回路とともに用いられて車両用等の冷凍回路を構成し、車両内を空調することができる。

特開平８−１２１３３０号公報

しかし、上記従来の往復動型圧縮機の場合、ロータリー式吸入弁を採用していることから、下記のような問題があった。

すなわち、ロータリー式吸入弁は、その機構上、シリンダブロックとの間に所定の隙間が形成されていなければならない。そして、その隙間を完全にシールすることは困難であることから、一つのシリンダボア内で圧縮された冷媒がその隙間を介して、他のシリンダボア又は吸入室にリークしてしまうという不具合が生じる場合があった。このため、この往復動型圧縮機は、圧縮性能のさらなる向上を図ることが難しかった。この問題は、特に、ＣＯ_２を冷媒とする圧縮機の場合に顕著となる。なぜなら、ＣＯ_２が冷媒である場合には、圧縮時の圧力を１５ＭＰａ程度の非常に高い圧力としなければならないからである。

本発明は、上記従来の実情に鑑みてなされたものであって、各シリンダボアからの冷媒のリークをより確実に抑制し、圧縮性能のさらなる向上を実現可能な往復動型圧縮機を提供することを解決すべき課題としている。

本発明の往復動型圧縮機は、複数個のシリンダボアが周方向に等間隔で整列しつつ軸方向で互いに平行に形成されたシリンダブロックと、内部に吸入室及び吐出室を形成するハウジングと、該各シリンダボア内に往復動可能に収容されて該各シリンダボア内に圧縮室を区画するピストンと、外部駆動源により駆動され、該各ピストンを往復従動させる駆動手段とを備え、

該シリンダブロックは、前端側から該各シリンダボアが凹設されることにより後端に軸直角方向に延在する壁部を有し、該各壁部には、該各シリンダボアと該吸入室とを連通させる吸入ポートが少なくとも形成された往復動型圧縮機において、

前記各シリンダボア内には、前記吸入ポートを弾性変形によって開放可能な吸入リード部をもつ吸入弁が前記前端側から挿入されており、該各吸入弁は固定手段によって該壁部に固定されていることを特徴とする。

このような構成である本発明の往復動型圧縮機は、外部駆動源により駆動手段が駆動され、各ピストンがシリンダボア内を往復動してシリンダボア内に圧縮室を区画する。これにより、この往復動型圧縮機は、吸入室から各圧縮室に冷媒を吸入し、各圧縮室において冷媒を圧縮して吐出室に吐出する。この間、各吸入弁は、ピストンの吸入行程に同期して、吸入リード部が弾性変形することによって吸入ポートを開き、ピストンの圧縮行程及び吐出行程に同期して、弾性変形した吸入リード部が元の形状に戻ることによって吸入ポートを閉じる。

また、この往復動型圧縮機は、各シリンダボアがシリンダブロックの前端側から凹設され、シリンダブロックの後端に軸直角方向に延在する壁部を有することから、壁部をシリンダブロックとは別のバルブプレートによって構成した一般的なものと比較し、冷媒がリークするという不具合が生じ難い。

さらに、この往復動型圧縮機は、従来の往復動型圧縮機のようにロータリー式吸入弁を採用していないことから、各シリンダボアと吸入室との間には、吸入ポート以外に流体が通過し得る経路が存在せず、従来の往復動型圧縮機のようなリークも生じない。このため、この往復動型圧縮機は、圧縮性能のさらなる向上を図ることができ、ＣＯ_２を冷媒とする圧縮機に適用しても、高い圧縮性能を発揮することが可能となる。

したがって、本発明の往復動型圧縮機は、各シリンダボアからの冷媒のリークをより確実に抑制し、圧縮性能のさらなる向上を実現できる。

そして、この往復動型圧縮機は、蒸発器、膨張弁、凝縮器及び配管からなる外部冷媒循環回路とともに用いられて車両用等の冷凍回路を構成し、車両内をより好適に空調することができる。

吸入弁としては、吸入ポートを弾性変形によって開放可能な吸入リード部をもつものであれば、どのようなものでもかまわない。例えば、吸入弁としては、弾性変形可能な薄板状の吸入リード部と、壁部に固定されるための周辺板部とからなるものを採用することができる。

固定手段としては、吸入弁を壁部に固定することができるものであれば、どのようなものであってもかまわない。

例えば、固定手段は、各シリンダボア内に圧入されたスリーブであり得る。この場合、スリーブが単純な形状であるともに、シリンダボアに特別な加工をする必要がないので、製造コストの低廉化を実現できる。

スリーブとしては、通常のスリーブの他、割スリーブ等を採用可能である。スリーブの材質としては、鋼、アルミニウム、その他の一般的なものを採用できる。

各スリーブは、シリンダボアの軸長分あり、ピストンの摺動性を高めるライナを兼ね得る。この場合、スリーブが吸入弁の固定と、ピストンの摺動性向上とを同時に実現でき、より効果が高い。

ライナーを兼ねるスリーブとしては、鋳鉄、鋼製のものであることが好ましく、表面に硬化処理、硬化皮膜処理等を施すことによって摺動性の向上が図られていることが好ましい。

各スリーブはシリンダボアの後端側だけに位置し、各ピストンの先端にはスリーブを回避する切り欠きが形成され得る。この場合、スリーブが短いので、スリーブの圧入作業を容易に実施できるとともに、ピストン先端の切欠きにより、圧縮室内のデッドスペースを減少させることができる。

また、吸入弁はスリーブと一体であり得る。この場合、吸入弁を挿入する作業と、スリーブを圧入する作業とを同時に実施できるので、組み付け作業の簡略化を図ることができる。

その他、固定手段としては、壁部に形成した穴に嵌め込んだり、壁部に形成した雌螺子に螺合したりする固定ピンであってもよいし、壁部とシリンダボアとの境界に形成された凹部に噛み合うＣ型止め輪であってもよい。

また、本発明の往復動型圧縮機において、前記ハウジングは、前記シリンダブロックの前端に固定され、内部にクランク室を形成するフロントハウジングと、該シリンダブロックの後端に固定され、前記吸入室及び吐出室を形成するリヤハウジングとからなり、前記各壁部には前記各シリンダボアと該吐出室とを連通させる吐出ポートが形成され、該吐出室内には該各吐出ポートを弾性変形によって開放可能な吐出リード部をもつ吐出弁が位置していることが好ましい。この場合、往復動型圧縮機は、片頭式のピストンを用いた片側斜板式圧縮機として具体化され得る。

本発明の往復動型圧縮機において、前記駆動手段は、ハウジング内に回転可能に支承される駆動軸と、駆動軸と同期回転する斜板と、斜板の揺動運動をピストンの往復動に変換するシュー等の連結機構とを採用し得る。斜板が駆動軸に対してなす傾斜角度を変更できるようになっているものでもよい。

また、本発明の往復動型圧縮機は、両頭式のピストンを用いた両頭斜板式圧縮機としても具体化され得る。この場合、駆動手段を中心として対向する一対のシリンダブロック及びハウジングを有し、各ピストンのピストンヘッドが両シリンダブロックの各シリンダボア内に往復動可能に収容される。

以下、本発明を具体化した実施例１〜３を図面を参照しつつ説明する。なお、図１、図２及び図５の縦断面図において、左側が前端側であり、右側が後端側である。

図１及び図２に示すように、実施例１の往復動型圧縮機１は、シリンダブロック１１と、フロントハウジング１２、リヤハウジング１３からなるハウジングを備えている。

シリンダブロック１１は、周方向に等間隔で整列しつつ軸方向で互いに平行に形成された複数個のシリンダボア１１ａを有している。また、シリンダブロック１１は、前端側から各シリンダボア１１ａが凹設されることにより後端に軸直角方向に延在する壁部１４を有している。各壁部１４には、各シリンダボア１１ａと後述する吸入室３２とを連通させる吸入ポート３２ａが形成されている。

各シリンダボア１１ａ内には、吸入ポート３２ａを弾性変形によって開放可能な吸入リード部５１ａをもつ吸入弁５１が前端側から挿入されている。より詳しくは、吸入弁５１は、図３に示すように、弾性変形可能な薄板状の吸入リード部５１ａと、壁部１４に当接して固定されるために壁部１４の外縁まで延在する周辺板部５１ｂとからなるものである。吸入リード部５１ａの根元側には、後述する吐出ポート３３ａを塞がないための穴５１ｃが形成されている。このような形状である吸入弁５１は、例えば、バネ鋼板を打ち抜き加工することによって製造される。

そして、各シリンダボア１１ａ内にライナーを兼ねるスリーブ６１が圧入されることにより、各吸入弁５１が壁部１４に固定されている。より詳しくは、スリーブ６１は、図４に示すように、外径が各シリンダボア１１の内径より僅かに大きくされ、全長がシリンダボアの略軸長分とされた円筒状のものであり、スリーブ６１の後端６１ａが吸入弁５１の周辺板部５１ｂの外縁に当接し得る形状とされている。また、吸入弁５１の吸入リード部５１ａが弾性変形する際にスリーブ６１と干渉しないように、後端６１ａに凹部６１ｂが形成されている。凹部６１ｂの底部６１ｃは、吸入リード部５１ａの変位が過大にならないように、吸入リード部５１ａの先端を当て止めるストッパとしての役割も有している。スリーブ６１の内筒面には、後述するピストン１５の摺動性を高めるために、硬化皮膜処理が施されている。このスリーブ６１が各吸入弁５１を壁部１４に固定する固定手段に相当する。

各シリンダボア１１ａ内には、ライナーを兼ねるスリーブ６１を介して、ピストン１５が往復動可能に収容され、各ピストン１５のヘッドによって各シリンダボア１１ａに圧縮室が区画されている。

シリンダブロック１１の前端側にフロントハウジング１２が固定されており、これらには軸方向に延びる軸孔が貫設され、これらの内部がクランク室１６とされている。フロントハウジング１２の軸孔にはシール装置Ｓ及びラジアル軸受１７が設けられ、シリンダブロック１１の前端面側に形成された軸孔にはラジアル軸受１８が設けられている。駆動軸２０は、これらシール装置Ｓ、ラジアル軸受１７、ラジアル軸受１８によって回転可能に支承されている。駆動軸２０は、その先端がフロントハウジング１２のボス内に位置しており、電磁クラッチＭＧを介して車両用のエンジンＥＧによって駆動されるようになっている。エンジンＥＧが外部駆動源である。なお、車両がエンジンＥＧによって駆動されず、モータによって駆動される場合には、そのモータが外部駆動源となる。

クランク室１６内では、駆動軸２０にラグプレート２１が固定されており、ラグプレート２１とフロントハウジング１２との間にスラスト軸受２２が設けられている。また、ラグプレート２１の後方には、駆動軸２０を挿通させた斜板ＳＰが駆動軸２０と同期回転かつ傾動可能に支承されている。ラグプレート２１と斜板ＳＰとの間には付勢バネ２３及びヒンジ機構２４が設けられている。斜板ＳＰの外周側には前後でそれぞれ対をなすシュー２５が設けられ、両シュー２５はピストン１５によって挟持されている。

駆動軸２０、ラグプレート２１、斜板ＳＰ、付勢バネ２３、ヒンジ機構２４及びシュー２５等が各ピストン１５を往復従動させる駆動手段に相当する。

シリンダブロック１１の後端側には、リヤハウジング１３が固定されており、その内部に吸入室３２及び吐出室３３が形成されている。そして、吐出室３３内に位置するシリンダブロック１１の後端面には、吐出弁板２７及びリテーナ２８がボルト２９及び雌ネジ３０により固定されている。各壁部１４には、前述した各シリンダボア１１ａと吸入室３２とを連通させる吸入ポート３２ａの他に、各シリンダボア１１ａと吐出室３３とを連通させる吐出ポート３３ａが形成されており、吐出ポート３３ａの吐出室３３側には吐出弁板２７の吐出リード部２７ａが位置している。吐出リード部２７ａは、各吐出ポート３３ａを弾性変形によって開放可能とされている。

リヤハウジング１３には、制御装置としての制御弁（図示しない）が設けられている。この制御弁によってクランク室１６内の圧力を制御することで、斜板ＳＰの傾角を変更することが可能となっている。

このような構成である往復動型圧縮機１は、図１に示すように、吸入室３２が配管５によって蒸発器２に接続され、蒸発器２は配管５によって膨張弁３に接続され、膨張弁３は配管５によって凝縮器４に接続され、凝縮器４は往復動型圧縮機１の吐出室３３と接続される。こうして、この往復動型圧縮機１は、これら蒸発器２、膨張弁３、凝縮器４及び配管５からなる外部冷媒循環回路とともに用いられ、車両用冷凍回路を構成している。この車両用冷凍回路では、冷媒として、ＣＯ_２を採用している。

以上の構成をなす冷凍回路では、エンジンＥＧ等によって往復動型圧縮機１の駆動軸２０が回転する。これにより、斜板ＳＰが駆動軸２０とある角度で傾斜しながら回転し、ピストン１５がシリンダボア１１ａ内を往復動するため、吸入室３２内には蒸発器２から順次低圧の冷媒が吸入される。その冷媒は、圧縮室で圧縮された後、吐出室３３に吐出され、凝縮器４に向かって吐出される。この間、各吸入弁５１は、ピストン１５の吸入行程に同期して、吸入リード部５１ａが弾性変形することによって吸入ポート３２ａを開き、ピストン１５の圧縮行程及び吐出行程に同期して、弾性変形した吸入リード部５１ａが元の形状に戻ることによって吸入ポート３２ａを閉じる。また、図示しない制御弁がクランク室１６内の圧力を制御することにより、斜板ＳＰの傾角が変更され、その結果として、往復動型圧縮機１の吐出容量が調整される。こうして、蒸発器２に供給される空気が車室内の空調に供され、車両内を好適に空調することができる。

また、この往復動型圧縮機１は、各シリンダボア１１ａがシリンダブロック１１の前端側から凹設され、シリンダブロック１１の後端に軸直角方向に延在する壁部１４を有していることから、壁部１４をシリンダブロック１１とは別のバルブプレートによって構成した一般的なものと比較し、冷媒がリークするという不具合が生じ難くなっている。

さらに、この往復動型圧縮機１は、従来の往復動型圧縮機のようにロータリー式吸入弁を採用していないことから、各シリンダボア１１ａと吸入室３２との間には、吸入ポート３２ａ以外に流体が通過し得る経路が存在せず、従来の往復動型圧縮機のようなリークも生じない。このため、この往復動型圧縮機１は、圧縮性能のさらなる向上を図ることができており、ＣＯ_２を冷媒に採用するものでありながら、高い圧縮性能を発揮することが可能となっている。

したがって、実施例１の往復動型圧縮機１は、各シリンダボアからの冷媒のリークをより確実に抑制し、圧縮性能のさらなる向上を実現することができている。

また、この往復動型圧縮機１において、固定手段は、各シリンダボア１１ａ内に圧入される単純な形状のスリーブ６１であるともに、シリンダボア１１ａに特別な加工をする必要がなくなっている。このため、この往復動型圧縮機１は、製造コストの低廉化を実現できている。

さらに、この往復動型圧縮機１において、各スリーブ６１は、シリンダボア１１ａの略軸長分あり、ピストン１５の摺動性を高めるライナを兼ねている。このため、この往復動型圧縮機１では、スリーブ６１が吸入弁５１の固定と、ピストン１５の摺動性向上とを同時に実現できており、より高い効果を奏することができている。

実施例２の往復動型圧縮機２は、実施例１の往復動型圧縮機１におけるスリーブ６１及びピストン１５の代わりに、図５に示すように、スリーブ６２及びピストン１５ａを採用している。その他の構成は、実施例１の往復動型圧縮機１と同様であるので説明は省く。

スリーブ６２は、図６に示すように、シリンダボア１１ａの軸長に対して大幅に短く、シリンダボア１１ａの後端側だけに位置する長さとされ、後端６２ａ、凹部６２ｂ及び底部６２ｃを有する。また、ピストン１５ａの先端にはスリーブ６２を回避する切り欠き１５ｂが形成されている。

このような構成である実施例２の往復動型圧縮機２も、実施例１の往復動型圧縮機１と同様の作用効果を奏することができている。

また、この往復動型圧縮機２は、スリーブ６２が短いので、スリーブ６２の圧入作業を容易に実施できるとともに、ピストン１５ａの先端の切欠き１５ｂにより、圧縮室内のデッドスペースを減少させることができている。

実施例３の往復動型圧縮機は、実施例２の往復動型圧縮機２における吸入弁５１及びスリーブ６２の代わりに、図７に示すように、両者を一体化したスリーブ付き吸入弁５３を採用している。その他の構成は、実施例２の往復動型圧縮機２と同様であるので説明は省く。

スリーブ付き吸入弁５３は、図３に示す吸入弁５１と、図６に示すスリーブ６２とに相当する構造を一枚のバネ鋼板からプレス加工及び打ち抜き加工することにより、吸入リード部５３ａ、周辺板部５３ｂ、穴５３ｃ、スリーブ部５３ｄ、凹部５３ｅ、底部５３ｆを有する一体品として製造したものである。

このような構成である実施例３の往復動型圧縮機も、実施例１、２の往復動型圧縮機１、２と同様の作用効果を奏することができている。

また、この往復動型圧縮機は、吸入弁とスリーブとが一体であるスリーブ付き吸入弁５３を採用していることから、吸入弁を挿入する作業と、スリーブを圧入する作業とを同時に実施できており、組み付け作業の簡略化を図ることができている。

以上において、本発明を実施例１〜３に即して説明したが、本発明は上記実施例１〜３に制限されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更して適用できることはいうまでもない。

本発明は往復動型圧縮機に利用可能である。

実施例１の往復動型圧縮機の縦断面図である。 実施例１の往復動型圧縮機の要部拡大縦断面図である。 実施例１の往復動型圧縮機に係り、吸入弁の斜視図である。 実施例１の往復動型圧縮機に係り、スリーブの斜視図である。 実施例２の往復動型圧縮機の要部拡大縦断面図である。 実施例２の往復動型圧縮機に係り、スリーブの斜視図である。 実施例３の往復動型圧縮機に係り、スリーブ付き吸入弁の斜視図である。

符号の説明

１、２…往復動型圧縮機
１１…シリンダブロック
１１ａ…シリンダボア
１２、１３…ハウジング（１２…フロントハウジング、１３…リヤハウジング）
１４…壁部
１５、１５ａ…ピストン
１５ｂ…切り欠き
１６…クランク室
２０、２１、２３、２４、２５、ＳＰ…駆動手段（２０…駆動軸、２１…ラグプレート、２３…付勢バネ、２４…ヒンジ機構、２５…シュー、ＳＰ…斜板）
２７…吐出弁（吐出弁板）
２７ａ…吐出リード部
３２…吸入室
３２ａ…吸入ポート
３３…吐出室
３３ａ…吐出ポート
５１ａ、５３ａ…吸入リード部
５１、５３…吸入弁
６１、６２…固定手段（スリーブ）
ＥＧ…外部駆源（エンジン）

Claims (6)

1. 複数個のシリンダボアが周方向に等間隔で整列しつつ軸方向で互いに平行に形成されたシリンダブロックと、内部に吸入室及び吐出室を形成するハウジングと、該各シリンダボア内に往復動可能に収容されて該各シリンダボア内に圧縮室を区画するピストンと、外部駆動源により駆動され、該各ピストンを往復従動させる駆動手段とを備え、
   該シリンダブロックは、前端側から該各シリンダボアが凹設されることにより後端に軸直角方向に延在する壁部を有し、該各壁部には、該各シリンダボアと該吸入室とを連通させる吸入ポートが少なくとも形成された往復動型圧縮機において、
   前記各シリンダボア内には、前記吸入ポートを弾性変形によって開放可能な吸入リード部をもつ吸入弁が前記前端側から挿入されており、該各吸入弁は固定手段によって該壁部に固定されていることを特徴とする往復動型圧縮機。
2. 前記固定手段は、前記各シリンダボア内に圧入されたスリーブである請求項１記載の往復動型圧縮機。
3. 前記各スリーブは、前記シリンダボアの軸長分あり、前記ピストンの摺動性を高めるライナを兼ねている請求項２記載の往復動型圧縮機。
4. 前記各スリーブは前記シリンダボアの後端側だけに位置し、前記各ピストンの先端には該スリーブを回避する切り欠きが形成されている請求項２記載の往復動型圧縮機。
5. 前記吸入弁は前記スリーブと一体である請求項２乃至４のいずれか１項記載の往復動型圧縮機。
6. 前記ハウジングは、前記シリンダブロックの前端に固定され、内部にクランク室を形成するフロントハウジングと、該シリンダブロックの後端に固定され、前記吸入室及び吐出室を形成するリヤハウジングとからなり、前記各壁部には前記各シリンダボアと該吐出室とを連通させる吐出ポートが形成され、該吐出室内には該各吐出ポートを弾性変形によって開放可能な吐出リード部をもつ吐出弁が位置している請求項１乃至５のいずれか１項記載の往復動型圧縮機。

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