JP2019007434A - 圧縮機 - Google Patents

Abstract

【課題】ヘッドの突き合わせ面の周縁部に周方向で間隔をあけて複数設けられたネジ穴を有するベース部において、締結ボルトの軸力を隣り合うベース部を連接するヘッドの周壁にも十分に伝達してその部分の面圧を高めることが可能な圧縮機を提供する。
【解決手段】リアヘッド５のベース部４３のネジ穴４４の開口部周囲にベース部４３の周縁を残して周方向に延設された窪み部４６を設ける。この窪み部４６は、ネジ穴４４に向かってベース部４３の端面からの深度が徐々に大きくなるテーパ状に形成されるものであっても、ベース部４３に段差状に形成されるものであってもよい。リアヘッド５の最下部となるベース部４３にあっては、窪み部４６を割愛するようにしてもよい。
【選択図】 図４

Description

本発明は、圧縮機構が収容されたハウジング部材と、圧縮機構で圧縮された流体を収容する吐出室が形成されたヘッドとを、締結ボルトによって軸方向に締結させた圧縮機に関し、特に、ヘッドの軸方向での接触面圧を改善した圧縮機に関する。

例えば、圧縮機として、複数のシリンダボアが形成されたシリンダブロックと、このシリンダブロックのフロント側に組み付けられたフロントヘッドと、シリンダブロックのリア側にバルブプレートを介して取り付けられ、吸入室および吐出室が形成されたリアヘッドと、を備え、シリンダブロックの各シリンダボア内に往復動可能にピストンを配設し、フロントヘッドとシリンダブロックとによって軸支されたシャフトに、ピストンの係合部を係留させる斜板を設け、この斜板の回転運動をピストンの往復運動に変換させるピストン型圧縮機が公知となっている。

このような圧縮機においては、フロントヘッド、シリンダブロック、バルブプレート、及び、リアヘッドを、フロントヘッド側から挿入された締結ボルトを、リアヘッドの周縁部に設けられたネジ穴に螺合させることで、軸方向に締結させている。

リアヘッドに設けられるネジ穴４４は、図９に示されるように、リアヘッド５の突き合わせ面の周縁部に、周方向で間隔をあけて複数設けられたベース部４３に形成されている。このベース部４３は、リアヘッド５の周壁４２から径方向内側に突出すると共に前記径方向の突出量よりも大きい周方向の巾を持つように形成されているもので、隣り合うベース部４３は、周壁４２によって連接されている（特許文献１，２等を参照）。

特開２０１６−１２１６１９号公報 特開２０１６−０７０１６７号公報 韓国特許第１０−２０１５−０１０９６３０号公報

しかしながら、従来のリアヘッド５のベース部４３には、締結ボルトを螺合させるネジ穴４４や、必要に応じて位置決めピンを装着させるピン装着孔４５のみが形成され、通常においては、バルブプレートとの間にガスケットを介在させて締結ボルトの軸力でバルブプレートに軸方向で圧接されるが、締結ボルトを締め付けた際にリアヘッドに作用する面圧は、ベース部のボルト周囲に集中し、ネジ穴４４から離れるほど小さくなってくる。特に、隣り合うベース部４３を連接する周壁４２にあっては、締結ボルトの軸力が十分に伝わらず、面圧が不足しがちとなる。このため、リアヘッド５に形成される吐出室が吸入室の外側に配置される圧縮機にあっては、吐出室内の作動流体がリアヘッドの組み付け端面から漏れてしまう不都合が懸念される。

この点、従来においては、特許文献３に示されるように、リアヘッドのネジ穴に離間してネジ穴の周辺を囲む溝を形成し、ネジ穴周囲に集中する面圧を周辺部に分散させて面圧分布を均一にし、流体漏れの虞を低減させるようにした構成が提案されている。

しかしながら、このような構成においては、ネジ穴の周囲に形成される溝は、ネジ穴から離間させて設けられているので、ボルトの軸力は、ネジ穴と溝との間の環状隆起部分に集中し、隣り合うベース部を連接する周壁においては、従来と同様に面圧が不足する不都合が懸念される。

本発明は係る事情に鑑みてなされたものであり、ヘッドの突き合わせ面の周縁部に周方向で間隔をあけて複数設けられたネジ穴を有するベース部において、締結ボルトの軸力を隣り合うベース部を連接するヘッドの周壁にも十分に伝達し、ヘッドの隣り合うベース部の間においても面圧を十分に高めることで作動流体の漏れを抑制することが可能な圧縮機を提供することを主たる課題としている。

上記課題を達成するために、本発明に係る圧縮機は、圧縮機構が収容されたハウジング部材と、前記ハウジング部材に少なくともバルブプレートを間に介在させて軸方向で突き合わされ、前記圧縮機構で圧縮された流体を収容する吐出室が前記バルブプレートとの間に形成されるヘッドとを備え、前記ヘッドの突き合わせ面の周縁部に、前記ヘッドの周壁から径方向内側に突出するベース部を周方向に間隔をあけて複数設け、前記ハウジング部材と前記ヘッドとを、前記ハウジング部材を貫通して前記ベース部に形成されたネジ穴に螺合する締結ボルトによって軸方向で締結させる構成において、前記ベース部の周縁の内側に、前記ベース部の周縁に沿うように窪み部を設け、前記ネジ穴は、前記窪み部を形成する窪み面から形成されていることを特徴としている。

したがって、締結ボルトの締め付け力は、ベース部のネジ穴の開口部周囲に設けられた窪み部の周囲（ベース部の周縁）で受けることになるので、ベース部の窪み部の周囲に面圧が分散され、ベース部の全体に均一な面圧を作用させることが可能となる。その結果、隣り合うベース部を連接するヘッドの周壁部分も十分な面圧を確保することが可能となり、作動流体の漏れを抑えることが可能となる。

ここで、前記窪み部の周縁は、前記ベース部の周縁とは交差しないように設けてもよい。このような構成においては、ベース部の周縁の内側を外側と分離させて独立した空間とすることができるので、吐出室がヘッドの周壁に隣接するように設けられる場合においては、吐出室の圧力がヘッドの周壁に作用する領域を少なくすることが可能となる。

また、前記ベース部の前記ヘッドの周方向の巾は、前記ベースの前記ヘッドの径方向の突出量より大きく、前記窪み部は、このヘッド部の周縁に沿うように設けられることが好ましい。
このような構成においては、隣り合うベース部を連接するヘッドの周壁長を短くすることが可能となるので、周壁部分に作用する面圧をより確実に確保しやすくなり、作動流体の漏れを一層抑えることが可能となる。

なお、前記窪み部は、前記ネジ穴４４に向かって前記ベース部の端面からの深度が徐々に大きくなるテーパ状に形成されるものであっても、前記ベース部に段差状に形成されるものであってもよい。

また、ヘッドの最下部となるベース部には、窪み部を形成しないようにしてもよい。ヘッドの最下部には、オイルが溜まりやすく、この部分に窪み部が設けられていると、この窪み部部分にオイルが滞留してオイルを有効活用することができなくなるためである。

上述した窪み部は、ヘッドの成型後に加工して形成してもよいが、ヘッドの成型時に鋳造で同時に形成するとよい。

また、上述した構成が適用される圧縮機の例としては、前記ハウジング部材を、複数のシリンダボアが形成されたシリンダブロックと、このシリンダブロックのフロント側に組み付けられてクランク室を画成するフロントヘッドと、によって構成し、前記ヘッドを、前記シリンダブロックのリア側に少なくともバルブプレートを間に介在させて軸方向で突き合わされ、前記吐出室が吸入室の外側に形成されたシリンダヘッドによって構成し、前記圧縮機構を、前記フロントヘッドと前記シリンダブロックとにより回転自在に支持されたシャフトと、このシャフトの回転に伴って揺動回転する斜板と、この斜板の周縁部分に係合して前記斜板の揺動回転に伴って前記シリンダブロックの各シリンダボア内を往復動するピストンと、を少なくとも備えて構成する圧縮機であってもよい。

以上述べたように、本発明によれば、ベース部の周縁の内側に、該ベース部の周縁に沿うように窪み部を設け、この窪み部を形成する窪み面から締結ボルトを螺合させるネジ穴を形成したので、締結ボルトの締め付け力を、ベース部のネジ穴の開口部周囲に設けられた窪み部の周囲に分散させることができ、ベース部の全体にほぼ均一な面圧を作用させることが可能となる。このため、ヘッドの隣り合うベース部を連接する周壁部分に対しても十分な面圧を確保することが可能となり、ヘッドからの流体漏れを抑制することが可能となる。

図１は、本発明に係る圧縮機の構成例を示す側断面図である。 図２は、シリンダブロックの端面を示す端面図である。 図３は、シリンダブロックとリアヘッドとの組み付け状態を示す断面図である。 図４は、リアヘッドを示す図であり、（ａ）は、その突き当て面側から見た斜視図であり、（ｂ）は、突き当て面を軸方向から見た平面図である。 図５（ａ）は、ピン装着孔を有さないベース部を示す図であり、図（ｂ）は、ピン装着孔を有するベース部を示す図である。 図６は、窪み部の形状を示す図であり、（ａ）は、窪み部をテーパ状に形成した例を示す図、（ｂ）は、窪み部を段差状に形成した例を示す図である。 図７は、ヘッドの最下部となるベース部に窪み部を形成した場合の不都合を説明する図である。 図８は、リアヘッドの変形例を示す図であり、（ａ）は、その突き当て面側から見た斜視図であり、（ｂ）は、突き当て面を軸方向から見た平面図である。 図９は、従来のリアヘッドを示す図であり、（ａ）は、その突き当て面側から見た斜視図であり、（ｂ）は、突き当て面を軸方向から見た図である。

以下、この発明の最良の実施形態を添付図面を参照しながら説明する。

図１において、圧縮機は、シリンダブロック１と、このシリンダブロック１のフロント側を覆うように組付けられ、シリンダブロック１との間にクランク室２を画成するフロントヘッド３と、シリンダブロック１のリア側にバルブプレート４を介して組み付けられたリアヘッド５と、を有して構成されている。これらフロントヘッド３、シリンダブロック１、バルブプレート４、及び、リアヘッド５は、フロントヘッド３のフロント側から挿入された締結ボルト６により軸方向に締結されている。

フロントヘッド３とシリンダブロック１とによって画設されるクランク室２には、前端がフロントヘッド３から突出するシャフト７が収容されている。このシャフト７のフロントヘッド３から突出した部分には、図示しない駆動プーリが設けられ、駆動プーリに与えられる回転動力をクラッチ板を介してシャフト７に伝達するようにしている。

また、このシャフト７の前端側は、フロントヘッド３との間に設けられたシール部材１０を介してフロントヘッド３との間が気密よく封じられると共にラジアル軸受１１にて回転自在に支持されており、シャフト７の後端側は、シリンダブロック１の略中央に形成された収容孔１２に収容されるラジアル軸受１３を介して回転自在に支持されている。ここで、ラジアル軸受け１１，１３は、転がり軸受けであっても、プレーンベアリングであってもよい。

シリンダブロック１には、図２に示されるように、前記ラジアル軸受１３等が収容される前記収容孔１２と、この収容孔１２を中心とする円周上に等間隔に配された複数のシリンダボア１４とが形成されており、それぞれのシリンダボア１４には、ピストン２０が往復摺動可能に挿入されている。また、シリンダブロック１のそれぞれの隣合うシリンダボア間の周縁寄りの部分には、締結ボルト６を挿通させるためのボルト挿通孔５７が形成されている。

前記シャフト７には、クランク室２内において、該シャフト７と一体に回転するスラストフランジ１５が固定されている。このスラストフランジ１５は、シャフト７に対して略垂直に形成されたフロントヘッド３の内壁面にスラスト軸受１６を介して回転自在に支持されている。そして、このスラストフランジ１５には、リンク部材１７を介して斜板１８が連結されている。

斜板１８は、シャフト７上に設けられたヒンジボール１９を介して傾動可能に保持されているもので、スラストフランジ１５の回転に伴って回転するようになっている。これらスラストフランジ１５とこれにリンク部材１７を介して連結された斜板１８とによって、シャフト７の回転に同期して回転する動力伝達機構が構成されている。

前記ピストン２０は、シリンダボア１４内に挿入される頭部２０ａと、クランク室２に突出する係合部２０ｂとを軸方向に接合して構成されているもので、係合部２０ｂを一対のシュー２１を介して斜板１８の周縁部分に係合させている。

したがって、シャフト７が回転すると、これに伴って斜板１８が回転し、この斜板１８の回転運動がシュー２１を介してピストン２０の往復直線運動に変換され、シリンダボア１４内においてピストン２０とバルブプレート４との間に画成された圧縮室２５の容積が変更されることになる。
このようなスラストフランジ１５、斜板１８、及びピストン２０によって、シャフト７の回転を作動流体の圧縮作用に変換する圧縮機構が形成されている。

リアヘッド５には、吸入室３１とこの吸入室３１の外側に形成された吐出室３２とが形成されている。これに対応して、バルブプレート４には、吸入室３１と圧縮室２５とを吸入弁（図示せず）を介して連通する吸入孔２６と、吐出室３２と圧縮室２５とを吐出弁（図示せず）を介して連通する吐出孔２７とが形成されている。

また、本構成例においては、リアヘッド５に、吐出室３２とクランク室２とを連通する給気通路５０の開度を調節する圧力制御弁５１が設けられ、この圧力制御弁５１によって、給気通路５０を通って吐出室３２からクランク室２へ流入する冷媒流量が調節され、クランク室２の圧力が制御されるようになっている。

さらに、この例においては、シャフト７に、下記するオイル分離通路５３が設けられている。このオイル分離通路５３と、シャフト７の後端とバルブプレート４の間に形成された空間５４と、バルブプレート４に形成されたオリフィス孔５５とにより、クランク室２と吸入室３１とを連通する抽気通路５６が形成されている。

シャフト７に形成されるオイル分離通路５３は、シャフト７の軸心上に後端から前端に向かって中程まで形成される軸孔５３ａと、この軸孔５３ａに連通し、シャフト７の径方向に形成されてクランク室２に開口する側孔５３ｂとにより構成され、シャフト７の回転により生ずる遠心力によって側孔５３ｂから流入する作動流体からオイルを分離する機能を有している。

なお、バルブプレート４のシリンダブロック１側端面には、図３に示されるように、吸入弁シート３３が重ね合わされ、この吸入弁シート３３にガスケット３４を介してシリンダブロック１が重ね合わされている。また、バルブプレート４のリアヘッド側端面には、吐出弁シート３５が重ね合わされ、この吐出弁シート３５にガスケット３６を介してリアヘッド５が重ね合わされている。前記シリンダブロック１、ガスケット３４、吸入弁シート３３、バルブプレート４、吐出弁シート３５、ガスケット３６は、図示しない位置決めピンによって位置決めされ、リアヘッド５に螺合される前記締結ボルト６によりシリダブロック１とリアヘッド５との間に圧接された状態で固定されている。

前記リアヘッド５は、バルブプレートに向けられる側が開放された有底円筒状のもので、図４にも示すように、その内部に環状の隔壁４１が設けられ、この隔壁４１の内側を前記吸入室３１とし、隔壁４１の外側（隔壁４１とリアヘッド５の周壁４２との間）を前記吐出室３２としている。

リアヘッド５の開放端、即ち、突き合わせ面の周縁部には、周方向で略等間隔に配された複数（この例では６つ）のベース部４３が一体に形成されている。このベース部４３は、その端面がリアヘッド５の周壁４２の端面と同一面にあり、図５にも示されるように、リアヘッド５の周壁４２から径方向内側に所定の長さ（突出量Ａ）で突出するように形成されている。また、ベース部４３のリアヘッド５の周方向の長さは、前記径方向の突出量（Ａ）よりも大きい巾（Ｂ）となるように形成されている。

また、このベース部４３のうち、対角線上に配置された２箇所のベース部にあっては、位置決めピンを装着させるピン装着孔４５が形成されている。

さらに、それぞれのベース部４３には、ベース部４３の周縁に沿うように窪み部４６が形成されている。この窪み部は、リアヘッド５の成型時に鋳造にて一体に形成されるもので、ベース部４３の形状に合わせて、径方向よりも周方向に長く形成されている。図５に示されるように、ベース部４３の周縁と窪み部４６の周縁の間の巾（Ｗ２）は、リアヘッド５の周壁４２の厚み（Ｗ１）とほぼ同じか僅かに小さい。

また、この例においては、窪み部４６は、図６（a）にも示されるように、ベース部４３の端面からの深度が徐々に大きくなるテーパ部分を含む窪み面４７によって形成されている。ベース部４３の端面に対する角度をテーパ角とすると、ピン装着孔４５が形成されていないベース部４３にあっては、図５（ａ）に示されるように、リアヘッド５の周方向に延びるテーパ部分のテーパ角は、径方向のテーパ部分のテーパ角より小さく形成されている。また、ピン装着孔４５が形成されているベース部４３にあっては、図５（ｂ）に示されるように、ピン装着孔４５から遠ざかる周方向に延びるテーパ部分のテーパ角は、径方向のテーパ部分のテーパ角やピン装着孔４５に近い周方向のテーパ部分のテーパ角よりも小さく形成されている。

そして、この窪み部４６を形成する窪み面４７には、前述した締結ボルト６のねじ部６ａを螺合させるネジ穴４４が設けられている。この例では、深度が最も大きくなる窪み部の中央付近から、圧縮機の軸方向に沿ってネジ穴４４が形成されている。

なお、シリンダブロック１、バルブプレート４、ガスケット３４，３６、吸入弁シート３３、吐出弁シート３５には、前記リアヘッド５のベース部４３に形成されたネジ穴４４と整合する位置に整合孔４ａ，３４ａ，３６ａ，３３ａ，３５ａが形成され、ネジ穴４４は、これらの整合孔を介して前記シリンダブロック１のボルト挿通孔５７と連通している。また、前記ベース部４３は、その端面の全体がガスケット３６に当接されている。

以上の構成において、圧縮機を組み立てる際には、シリンダブロック１とリアヘッド５との間に、ガスケット３４、吸入弁シート３３、バルブプレート４、吐出弁シート３５、及びガスケット３６をこの順で介在させ、また、シリンダブロック１にフロントヘッド３を組み付けた状態で、締結ボルト６をフロントヘッド３のフロント側から挿入し、シリンダブロック１に形成されたボルト挿通孔５７や、ガスケット３４、吸入弁シート３３、バルブプレート４、吐出弁シート３５、及びガスケット３６のそれぞれに形成された整合孔４ａ，３４ａ，３６ａ，３３ａ，３５ａを挿通させ、リアヘッド５のベース部４３に形成されたネジ穴４４に螺合させて締め付ける。

この際、ネジ穴４４は、ベース部４３の周縁に沿うように形成された窪み部４６の窪み面４７から形成されているので、締結ボルトを締め付けることによりリアヘッド５とガスケット３６の間で生じる垂直効力は、ネジ穴４４の直近には作用せず、ベース部４３の窪み部４６の周囲に作用する。これにより、ネジ穴４４の直近でのみ面圧が大きくなる不都合はなく、ベース部４３の周縁部全体に大きな面圧を均一に作用させることが可能となる。このため、隣り合うベース部４３を連接する周壁４２にあっても、十分に大きな面圧を確保することが可能となり、吐出室から圧縮機外への冷媒漏れの虞がなくなる。

また、窪み部４６は、シリンダブロック１に形成されたボルト挿通孔５７や、ガスケット３４、吸入弁シート３３、バルブプレート４、吐出弁シート３５、及びガスケット３６のそれぞれに形成された整合孔４ａ，３４ａ，３６ａ，３３ａ，３５ａを介してクランク室２と連通しており、クランク室２内の圧力と同じ低圧が導かれている。しかしながら、この窪み部４６はベース部４３の周縁とは連通しておらず（窪み部の周縁とベース部の周縁が交差せず）、またベース部４３の周縁と窪み部４６の周縁との間の巾（Ｗ２）は、リアヘッド５の周壁４２の厚み（Ｗ１）とほぼ同じか僅かに小さいだけの巾を有しているので、吐出室３２と窪み部４６の間は良好にシールされており、吐出室３２の高圧が窪み部４６に侵入して前記整合孔および挿通孔を介してクランク室に漏れる虞はない。

なお、上述の窪み部４６の例においては、ベース部４３に形成される窪み部を、テーパ状の窪み面４７にて形成した例を示したが、図６（ｂ）に示されるように、段差状の窪み面４８にて形成されるものであってもよい。

また、上述の例では、全てのベース部４３に窪み部４６を設けた例を示したが、圧縮機を設置した際に最下部に位置するベース部４３においては、図７に示されるように、リアヘッド５内に貯留するオイルαが窪み部４６に滞留することが懸念されるので、リアヘッド５の最下部となるベース面部４３には、図８に示されるように、窪み部４６を割愛する構成としてもよい。

このような構成においては、最下部のベース部４３とこれに隣接するベース部とを連接する周壁４２で面圧が他の周壁部分に比べて相対的に低下することも懸念されるが、この部分にあっては、オイルが潤沢に存在している部分であるので、吐出ガスが漏れる虞は殆どない。

なお、上述の構成においては、可変容量型圧縮機を例にして説明したが、吐出容量が固定された固定容量型圧縮機に対しても、同様の構成を採用してもよい。

１ シリンダブロック
２ クランク室
３ フロントヘッド
４ バルブプレート
５ リアヘッド
６ 締結ボルト
７ シャフト
１４ シリンダボア
１８ 斜板
２０ ピストン
２５ 圧縮室
３１ 吸入室
３２ 吐出室
４２ 周壁
４４ ネジ穴
４３ ベース部
４６ 窪み部

Claims (7)

1. 圧縮機構が収容されたハウジング部材と、
   前記ハウジング部材に少なくともバルブプレートを間に介在させて軸方向で突き合わされ、前記圧縮機構で圧縮された流体を収容する吐出室が前記バルブプレートとの間に形成されるヘッドとを備え、
   前記ヘッドの突き合わせ面の周縁部に、前記ヘッドの周壁から径方向内側に突出するベース部を周方向に間隔をあけて複数設け、
   前記ハウジング部材と前記ヘッドとを、前記ハウジング部材を貫通して前記ベース部に形成されたネジ穴に螺合する締結ボルトによって軸方向で締結させる圧縮機において、
   前記ベース部の周縁の内側に、前記ベース部の周縁に沿うように窪み部を設け、
   前記ネジ穴は、前記窪み部を形成する窪み面から形成されていることを特徴とする圧縮機。
2. 前記窪み部の周縁は、前記ベース部の周縁とは交差しないように設けられていることを特徴とする請求項１に記載の圧縮機
3. 前記ベース部の前記ヘッドの周方向の巾は、前記ベースの前記ヘッドの径方向の突出量より大きく、前記窪み部は、このヘッド部の周縁に沿うように設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の圧縮機。
4. 前記ヘッドの最下部となる前記ベース部には、前記窪み部が割愛されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の圧縮機。
5. 前記窪み部は、前記ネジ穴に向かって前記ベース部の端面からの深度が徐々に大きくなるテーパ状に形成されているか、前記ベース部に段差状に形成されたものであることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の圧縮機。
6. 前記窪み部は、鋳造で形成されることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の圧縮機。
7. 前記ハウジング部材は、複数のシリンダボアが形成されたシリンダブロックと、このシリンダブロックのフロント側に組み付けられてクランク室を画成するフロントヘッドと、によって構成され、
   前記ヘッドは、前記シリンダブロックのリア側に少なくともバルブプレートを間に介在させて軸方向で突き合わされ、前記吐出室が吸入室の外側に形成されたシリンダヘッドによって構成され、
   前記圧縮機構は、前記フロントヘッドと前記シリンダブロックとにより回転自在に支持されたシャフトと、このシャフトの回転に伴って揺動回転する斜板と、この斜板の周縁部分に係合して前記斜板の揺動回転に伴って前記シリンダブロックの各シリンダボア内を往復動するピストンと、を少なくとも備える
   ことを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の圧縮機。
   

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