JP3438449B2 - Swash plate type compressor - Google Patents
Swash plate type compressorInfo
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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- F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
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- F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
- F04B27/00—Multi-cylinder pumps specially adapted for elastic fluids and characterised by number or arrangement of cylinders
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Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、外部駆動源から駆
動力を得て駆動する開放型の斜板型圧縮機に関するもの
で、二酸化炭素(CO2 )等の作動圧力の高い冷媒を使
用する冷凍サイクルに用いて好適である。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an open type swash plate compressor which is driven by receiving a driving force from an external drive source and uses a refrigerant having a high working pressure such as carbon dioxide (CO 2 ). It is suitable for use in a refrigeration cycle.
【0002】[0002]
【従来の技術】斜板型圧縮機は、周知のように、回転軸
に対して斜めに配置された斜板を介して回転軸の回転運
動を往復運動に変換してピストンを可動するものであ
る。このとき、冷媒は、吸入口から吸入されてハウジン
グ(シリンダブロック)内の斜板室を経て、シリンダと
ピストンからなる作動室に導かれて圧縮される。2. Description of the Related Art As is well known, a swash plate type compressor is one which converts a rotary motion of a rotary shaft into a reciprocating motion through a swash plate diagonally arranged with respect to a rotary shaft to move a piston. is there. At this time, the refrigerant is sucked from the suction port, passes through the swash plate chamber in the housing (cylinder block), is guided to the working chamber including the cylinder and the piston, and is compressed.
【0003】なお、回転軸の軸方向荷重は、回転軸を回
転可能に保持するスラスト軸受によって受けている。The axial load of the rotary shaft is received by a thrust bearing that rotatably holds the rotary shaft.
【0004】[0004]
【発明が解決しようとする課題】ところで、近年の脱フ
ロン対策として、発明者等は二酸化炭素(CO2 )を冷
媒とする冷凍サイクルの研究を行っていたところ、斜板
型圧縮機のスラスト軸受の寿命が、従来のフロンを冷媒
とする冷凍サイクルに比べて著しく低下するという問題
を発見した。By the way, as a recent countermeasure against CFCs, the inventors have been studying a refrigeration cycle using carbon dioxide (CO 2 ) as a refrigerant, and found that a thrust bearing of a swash plate type compressor is used. It has been found that the life of is significantly reduced as compared with the conventional refrigeration cycle using Freon as a refrigerant.
【0005】そこで、発明者等は、このスラスト軸受の
寿命低下について種々の調査研究したところ、以下の点
が明らかになった。すなわち、外部駆動源と連接する回
転軸には、大気圧と斜板室内圧力(吸入圧に等しい)と
の差圧により外部駆動源方向の向きに軸方向荷重が作用
する。そして、CO2 を冷媒とする冷凍サイクルでは、
斜板型圧縮機の吸入圧が約35kgf/cm2 と従来に
比べて非常に高いので、斜板室内圧力と斜板型圧縮機外
圧力(大気圧)との差圧が大きくなり、上記軸方向荷重
も非常に大きくなる。したがって、スラスト軸受に作用
する荷重が大きくなり、スラスト軸受の寿命低下という
問題を誘発していた。Then, the inventors of the present invention have made various investigations into the life reduction of the thrust bearing, and have found the following points. That is, an axial load acts on the rotary shaft connected to the external drive source in the direction of the external drive source due to the pressure difference between the atmospheric pressure and the swash plate chamber pressure (equal to the suction pressure). And in the refrigeration cycle using CO 2 as a refrigerant,
Since the suction pressure of the swash plate type compressor is about 35 kgf / cm 2 which is much higher than the conventional pressure, the pressure difference between the swash plate type internal pressure and the swash plate type compressor external pressure (atmospheric pressure) becomes large, and The directional load is also very large. Therefore, the load acting on the thrust bearing becomes large, which causes a problem of shortening the life of the thrust bearing.
【0006】因みに、発明者等の試算によれば、従来の
フロンを冷媒とする冷凍サイクル(吸入圧2kgf/c
m2 )では、スラスト軸受に作用する荷重は約10kg
fであり、これに対してCO2 を冷媒とする冷凍サイク
ルでは約200kgfとなり、CO2 を冷媒とする冷凍
サイクルではフロンを冷媒とする冷凍サイクルに比べて
スラスト軸受に作用する荷重は非常に大きくなる。Incidentally, according to the calculation by the inventors, the conventional refrigeration cycle using CFC as a refrigerant (suction pressure 2 kgf / c).
m 2 ), the load acting on the thrust bearing is about 10 kg
On the other hand, in the refrigeration cycle using CO 2 as a refrigerant, about 200 kgf, and in the refrigeration cycle using CO 2 as a refrigerant, the load acting on the thrust bearing is much larger than in the refrigeration cycle using CFCs as a refrigerant. Become.
【0007】本発明は、上記点に鑑み、斜板型圧縮機に
おいて、スラスト軸受に作用する荷重を低減することに
よってスラスト軸受の寿命低下を抑制することを目的と
する。In view of the above points, the present invention has an object to suppress the life reduction of the thrust bearing in the swash plate compressor by reducing the load acting on the thrust bearing.
【0008】[0008]
【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、以下の技術的手段を用いる。請求項1に
記載の発明では、斜板室(38a)内圧力とハウジング
(1、2、3、4)外圧力との圧力差によって発生する
軸方向荷重(Fo)が、第1および第2作動室(39、
38)内の流体が双頭ピストン(8)に及ぼす作用力
(F1、F2 )によって略相殺されることを特徴とす
る。The present invention uses the following technical means in order to achieve the above object. In the invention according to claim 1, the axial load (Fo) generated by the pressure difference between the internal pressure of the swash plate chamber (38a) and the external pressure of the housing (1, 2, 3, 4) is the first and second operations. Room (39,
It is characterized in that the fluid in 38) is substantially offset by the acting forces (F 1 , F 2 ) exerted on the double-headed piston (8).
【0009】請求項2に記載の発明では、請求項1に記
載の斜板型圧縮機において、第2作動室(39)は、外
部駆動源側に形成されている。そして、双頭ピストン
(8)の軸と直角方向の断面積のうち第2作動室(3
9)側の断面積は、双頭ピストン(8)の軸と直角方向
の断面積のうち第1作動室(38)側の断面積より大き
いことを特徴とする。According to a second aspect of the invention, in the swash plate type compressor according to the first aspect, the second working chamber (39) is formed on the external drive source side. Then, of the cross-sectional area in the direction perpendicular to the axis of the double-headed piston (8), the second working chamber (3
The cross-sectional area on the 9) side is characterized by being larger than the cross-sectional area on the first working chamber (38) side in the cross-sectional area in the direction perpendicular to the axis of the double-headed piston (8).
【0010】次に、作用効果を述べる。請求項1または
2に記載の発明によれば、第2作動室(39)内に発生
する圧縮反力(F2 )によって、第1作動室(38)内
に発生する圧縮反力F1 と斜板室(38a)内圧力とハ
ウジング(1、2、3、4)外圧力との圧力差によって
発生する軸方向荷重(Fo)とを略相殺することができ
るので、スラスト軸受(11、12)に作用する軸方向
荷重(FB)を低減することができる。そのため、スラ
スト軸受(11、12)の寿命低下を抑制することがで
き、延いては、圧縮機の信頼性の向上を図ることができ
る。Next, the function and effect will be described. According to the invention as set forth in claim 1 or 2, the compression reaction force F 1 generated in the first working chamber (38) is caused by the compression reaction force (F 2 ) generated in the second working chamber (39). Since the axial load (Fo) generated by the pressure difference between the internal pressure of the swash plate chamber (38a) and the external pressure of the housing (1, 2, 3, 4) can be substantially offset, the thrust bearing (11, 12). It is possible to reduce the axial load (FB) acting on the. Therefore, the life of the thrust bearings (11, 12) can be prevented from being shortened, and the reliability of the compressor can be improved.
【0011】また、スラスト軸受(11、12)に作用
する軸方向荷重(FB)を小さくすることができるの
で、スラスト軸受(11、12)の大型化を抑制するこ
とができ、延いては、圧縮機の大型化を抑制することが
できる。請求項2に記載の発明によれば、第2作動室
(39)側の双頭ピストン(8)の断面積は、第1作動
室(38)側の双頭ピストン(8)の断面積より大きい
ので、第2作動室(39)内に発生する圧縮反力
(F2 )が第1作動室(38)内に発生する圧縮反力F
1 より大きくすることができる。したがって、第2作動
室(39)内に発生する圧縮反力(F2 )によって、第
1作動室(38)内に発生する圧縮反力F1 と斜板室
(38a)内圧力とハウジング(1、2、3、4)外圧
力との圧力差によって発生する軸方向荷重(Fo)とを
略相殺することができる。Further, since the axial load (FB) acting on the thrust bearings (11, 12) can be reduced, it is possible to suppress the thrust bearings (11, 12) from increasing in size, and, by extension, It is possible to suppress the increase in size of the compressor. According to the invention of claim 2, the cross-sectional area of the double-headed piston (8) on the second working chamber (39) side is larger than the cross-sectional area of the double-headed piston (8) on the first working chamber (38) side. , The compression reaction force (F 2 ) generated in the second working chamber (39) is the compression reaction force F generated in the first working chamber (38).
Can be greater than 1 . Therefore, due to the compression reaction force (F 2 ) generated in the second working chamber (39), the compression reaction force F 1 generated in the first working chamber (38), the internal pressure of the swash plate chamber (38a), and the housing (1 2, 3, 4) The axial load (Fo) generated by the pressure difference from the external pressure can be substantially canceled.
【0012】[0012]
【発明の実施の形態】以下、本発明を図に示す実施の形
態について説明する。
(実施形態)本実施形態に係る斜板型圧縮機は、二酸化
炭素(CO2 )等の作動圧力の高い冷媒を使用する冷凍
サイクルに用いた場合のものであり、図1は、本発明に
係る斜板型圧縮機(以下、単に圧縮機と呼ぶ。)の軸方
向断面を示している。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, embodiments of the present invention shown in the drawings will be described. (Embodiment) The swash plate compressor according to the present embodiment is used in a refrigeration cycle using a refrigerant having a high working pressure such as carbon dioxide (CO 2 ), and FIG. An axial cross section of such a swash plate compressor (hereinafter, simply referred to as a compressor) is shown.
【0013】5は図示されていない電磁クラッチを介し
て外部駆動源(車両走行用エンジン等)からの駆動力を
得て回転する回転軸で、この回転軸5はシリンダブロッ
ク(ハウジング)2、3に配置されたラジアル軸受1
3、14およびスラスト軸受11、12によって回転可
能に保持されている。ここで、ラジアル軸受13、14
は回転軸5の垂直方向の荷重に対抗し、スラスト軸受1
1、12は回転軸5の軸方向荷重に対抗している。Reference numeral 5 denotes a rotary shaft which rotates by receiving a driving force from an external drive source (vehicle running engine or the like) via an electromagnetic clutch (not shown). The rotary shaft 5 is a cylinder block (housing) 2, 3 Radial bearings 1
It is rotatably held by 3, 14 and thrust bearings 11, 12. Here, the radial bearings 13, 14
Is against the vertical load of the rotating shaft 5, and thrust bearing 1
Reference numerals 1 and 12 counter the axial load of the rotary shaft 5.
【0014】シリンダブロック2、3内には、回転軸5
と平行、かつ、回転軸5を中心として周方向に3等分す
る位置に円筒状のシリンダ9a、9bが形成されてお
り、シリンダブロック2側にはシリンダ9aが3つ、シ
リンダブロック3側にはシリンダ9bが3つと合計6つ
形成されている。また、両シリンダ9a、9bには、軸
方向前後両側に円柱状のピストン部8a、8bを有する
双頭ピストン8が挿入れており、この双頭ピストン8の
ピストン部8a、8bおよび両シリンダ9a、9bによ
って作動室39、38が形成されている。In the cylinder blocks 2 and 3, a rotary shaft 5 is provided.
And cylindrical cylinders 9a, 9b are formed at positions parallel to and in the circumferential direction about the rotation axis 5, and three cylinders 9a are provided on the cylinder block 2 side, and three cylinders 9a are provided on the cylinder block 3 side. Is formed with three cylinders 9b, six in total. A double-headed piston 8 having cylindrical piston portions 8a and 8b on both front and rear sides in the axial direction is inserted into both cylinders 9a and 9b. The piston portions 8a and 8b of the double-headed piston 8 and both cylinders 9a and 9b are inserted. The working chambers 39 and 38 are formed by.
【0015】外部駆動源側の作動室39を形成するピス
トン部8aおよびシリンダ9aの軸に直角方向の断面積
は、外部駆動源側の反対側に位置する作動室38を形成
するピストン部8bおよびシリンダ9bの軸に直角方向
の断面積より大きい。換言すれば、ピストン部8aおよ
びシリンダ9aの直径は、ピストン部8bおよびシリン
ダ9bの直径より大きい。The cross-sectional area of the piston portion 8a forming the working chamber 39 on the external drive source side and the cylinder 9a in the direction perpendicular to the axes of the piston portion 8b and the piston portion 8b forming the working chamber 38 located on the opposite side to the external drive source side. It is larger than the cross-sectional area in the direction perpendicular to the axis of the cylinder 9b. In other words, the diameter of the piston portion 8a and the cylinder 9a is larger than the diameter of the piston portion 8b and the cylinder 9b.
【0016】また、双頭ピストン8は、回転軸5に結合
された回転軸に対して所定量傾いた斜板6によって駆動
され、この斜板6は、回転軸5の回転運動を往復運動に
変換して双頭ピストン8を両シリンダ9a、9b内に往
復運動させる。なお、斜板6と双頭ピストン8との間に
は、両者が滑らかに運動するように一対のシュー7が配
置されており、双頭ピストン8は図2、3に示されるよ
うに、回転軸5周りに3本配置されている。The double-headed piston 8 is driven by a swash plate 6 which is tilted by a predetermined amount with respect to a rotary shaft connected to the rotary shaft 5, and the swash plate 6 converts the rotary motion of the rotary shaft 5 into a reciprocating motion. Then, the double-headed piston 8 is reciprocated in both cylinders 9a and 9b. A pair of shoes 7 are arranged between the swash plate 6 and the double-headed piston 8 so that they can move smoothly, and the double-headed piston 8 can rotate the rotary shaft 5 as shown in FIGS. Three are arranged around it.
【0017】シリンダブロック2には、図示されていな
い冷凍サイクルの蒸発器を流出した冷媒を吸入する吸入
口24が形成されており、この吸入口24は、両シリン
ダブロック2、3内に形成される斜板6が回転する斜板
室38aに連通している。また、両シリンダブロック
2、3の端面には、作動室39、38内に吸入された冷
媒の逆流を防止する吸入弁21、22および両シリンダ
9a、9bを閉塞するバルブプレート15、16が配置
されている。バルブプレート15にはシリンダ9aに連
通する吸入口34と吐出口35が形成れており、シリン
ダ9aの反対側の吐出口35には、作動室39から吐出
した冷媒の逆流を防止する吐出弁17と、この吐出弁1
7の最大開度を規制する弁止板18とが図示されていな
いボルトによってバルブプレート15に固定されてい
る。同様に、バルブプレート16には、シリンダ9bに
連通する吸入口25と吐出口26が形成されており、シ
リンダ9bの反対側の吐出口26には吐出弁19と弁止
板20とが図示されていないボルトによってバルブプレ
ート16に固定されている。The cylinder block 2 is formed with a suction port 24 for sucking the refrigerant flowing out of an evaporator of a refrigeration cycle (not shown), and the suction port 24 is formed in both cylinder blocks 2 and 3. The swash plate 6 is in communication with the rotating swash plate chamber 38a. Further, on the end faces of both the cylinder blocks 2 and 3, suction valves 21 and 22 for preventing the backflow of the refrigerant sucked into the working chambers 39 and 38 and valve plates 15 and 16 for closing the cylinders 9a and 9b are arranged. Has been done. A suction port 34 and a discharge port 35 that communicate with the cylinder 9a are formed in the valve plate 15, and a discharge valve 17 that prevents the backflow of the refrigerant discharged from the working chamber 39 is formed in the discharge port 35 on the opposite side of the cylinder 9a. And this discharge valve 1
A valve stop plate 18 for controlling the maximum opening degree of the valve 7 is fixed to the valve plate 15 by a bolt (not shown). Similarly, the valve plate 16 is formed with an intake port 25 and a discharge port 26 communicating with the cylinder 9b, and a discharge valve 19 and a valve stop plate 20 are shown in the discharge port 26 on the opposite side of the cylinder 9b. It is fixed to the valve plate 16 by bolts that are not attached.
【0018】なお、バルブプレート15および吸入弁2
1はフロントハウジング1とシリンダブロック2とによ
って挟まれてボルト37によって共締めされている。同
様に、バルブプレート16および吸入弁22はリアハウ
ジング4とシリンダブロック3とによって挟まれてボル
ト36によって共締めされている。フロントハウジング
1には、フロントハウジング1と回転軸5との隙間から
冷媒が外部へ漏れることを防止する軸シール10が配置
され、この軸シール10は回転軸5に圧入されたリング
10aの端面10bに接して冷媒の漏れを防止してい
る。The valve plate 15 and the intake valve 2
1 is sandwiched between the front housing 1 and the cylinder block 2 and fastened together by bolts 37. Similarly, the valve plate 16 and the intake valve 22 are sandwiched between the rear housing 4 and the cylinder block 3 and fastened together by bolts 36. The front housing 1 is provided with a shaft seal 10 that prevents the refrigerant from leaking to the outside through a gap between the front housing 1 and the rotating shaft 5. The shaft seal 10 is an end surface 10b of a ring 10a press-fitted into the rotating shaft 5. To prevent the refrigerant from leaking.
【0019】そして、シリンダブロック2には、この軸
シール10とフロントハウジング1とによって形成され
る吸入室31と斜板室38aとを連通させる連通路33
が形成されており、この吸入室31は吸入口34と連通
している。また、フロントハウジング1には、吐出口3
5と連通する吐出室32が形成されている。なお、吸入
室31は、図2に示すように、フロントハウジング1に
形成された3つの吸入口34に冷媒を分配しており、吐
出室32はフロントハウジング1に形成された3つの吐
出口35から吐出した冷媒を集合させて、シリンダブロ
ック2に形成された連通路30を介して吐出口23より
図示されていない冷凍サイクルの凝縮器に冷媒を吐出す
る。In the cylinder block 2, a communication passage 33 for communicating the suction chamber 31 formed by the shaft seal 10 and the front housing 1 with the swash plate chamber 38a.
Is formed, and the suction chamber 31 communicates with the suction port 34. In addition, the front housing 1 has a discharge port 3
A discharge chamber 32 communicating with 5 is formed. As shown in FIG. 2, the suction chamber 31 distributes the refrigerant to three suction ports 34 formed in the front housing 1, and the discharge chamber 32 has three discharge ports 35 formed in the front housing 1. The refrigerant discharged from is collected and discharged from the discharge port 23 to the condenser of the refrigeration cycle (not shown) through the communication passage 30 formed in the cylinder block 2.
【0020】また、リアハウジング4には、図1に示す
ように、吸入口25と連通する吸入室27および吐出口
26と連通する吐出室28が形成されており、吸入室2
7は連通路29により斜板室38aと連通している。さ
らに、吐出室28は、シリンダブロック2、3に形成さ
れた連通路30を介して吐出口23と連通している。な
お、吸入室27は、図3に示すように、リアハウジング
4に形成された3つの吸入口25に冷媒を分配してお
り、吐出室28はリアハウジング4に形成された3つの
吐出口26から吐出した冷媒を集合させて連通路30に
連通させている。As shown in FIG. 1, the rear housing 4 is provided with a suction chamber 27 communicating with the suction port 25 and a discharge chamber 28 communicating with the discharge port 26.
7 communicates with the swash plate chamber 38a through a communication passage 29. Further, the discharge chamber 28 communicates with the discharge port 23 via a communication passage 30 formed in the cylinder blocks 2 and 3. As shown in FIG. 3, the suction chamber 27 distributes the refrigerant to three suction ports 25 formed in the rear housing 4, and the discharge chamber 28 has three discharge ports 26 formed in the rear housing 4. The refrigerant discharged from the above is collected and communicated with the communication passage 30.
【0021】次に、本実施形態に係る圧縮機の作動を図
1に基づいて述べる。吸入口24から吸入された低圧の
冷媒(本実施形態では、約35kgf/cm 2 であり、
以下、吸入圧Psと呼ぶ)は、斜板室38a、連通路2
9、33、吸入室27、31、吸入口25、34を経て
作動室38(第1作動室)、作動室39(第2作動室)
に吸入される。そして、冷媒は吐出圧(本実施形態で
は、約110kgf/cm2 であり、以下、吐出圧Pd
と呼ぶ)まで圧縮されて、吐出室28、32、連通路3
0を経て吐出口23より圧縮機外部に吐出する。Next, the operation of the compressor according to this embodiment is illustrated.
It will be described based on 1. Low pressure sucked from the suction port 24
Refrigerant (in this embodiment, approximately 35 kgf / cm 2And
Hereinafter, the suction pressure Ps will be referred to as the suction pressure Ps).
9 and 33, suction chambers 27 and 31, suction ports 25 and 34
Working chamber 38 (first working chamber), working chamber 39 (second working chamber)
Inhaled into. The discharge pressure of the refrigerant is (in this embodiment,
Is about 110 kgf / cm2And the discharge pressure Pd
(Referred to as "), the discharge chambers 28 and 32, the communication passage 3
After passing 0, the gas is discharged from the discharge port 23 to the outside of the compressor.
【0022】次に、本実施形態の特徴を述べる。図4
は、スラスト軸受11、12に作用する軸方向荷重につ
いて説明するための説明図であり、この説明図に基づい
て本実施形態の特徴を述べる。前述のように、回転軸5
には吸入圧Ps(斜板室38a内圧力)と大気圧Poと
の差圧による軸方向荷重Foが作用するとともに、作動
室39、38内の冷媒が双頭ピストン8に及ぼす作用力
F1 、F2 が斜板6を介して作用している。すなわち、
スラスト軸受11、12に作用する軸方向荷重FBは、
差圧による軸方向荷重Foおよび圧縮反力F1 、F2 の
和として与えられる。これを式に表せば数式1になるNext, the features of this embodiment will be described. Figure 4
[Fig. 3] is an explanatory diagram for explaining the axial load acting on the thrust bearings 11 and 12, and the features of the present embodiment will be described based on this explanatory diagram. As mentioned above, the rotating shaft 5
Is applied with an axial load Fo due to the differential pressure between the suction pressure Ps (pressure in the swash plate chamber 38a) and the atmospheric pressure Po, and the acting forces F 1 , F acting on the double-headed piston 8 by the refrigerant in the working chambers 39, 38. 2 acts via the swash plate 6. That is,
The axial load FB acting on the thrust bearings 11 and 12 is
It is given as the sum of the axial load Fo due to the differential pressure and the compression reaction forces F 1 and F 2 . If this is expressed in an equation, it becomes Equation 1.
【0023】[0023]
【数1】FB=Fo+F1 +(−F2 )
なお、荷重の向きは差圧による軸方向荷重Foを正の向
きとした。数式1からも明らかなように、作動室39内
のピストン8aに作用する作用力F2 の向きと、差圧に
よる軸方向荷重Foおよび作動室38内のピストン8b
に作用する作用力F1 の向きとは互いに対抗するので、
両者の力が略相殺される。したがって、スラスト軸受1
1、12に作用する軸方向荷重FBを小さくすることが
できるので、スラスト軸受11、12の寿命低下を抑制
することができる。延いては、圧縮機の信頼性の向上を
図ることができる。[Formula 1] FB = Fo + F 1 + (− F 2 ) In addition, the axial direction load Fo due to the differential pressure is set to the positive direction. As is clear from Equation 1, the direction of the acting force F 2 acting on the piston 8a in the working chamber 39, the axial load Fo due to the differential pressure, and the piston 8b in the working chamber 38.
The direction of the acting force F 1 acting on
The forces of both parties are almost offset. Therefore, the thrust bearing 1
Since the axial load FB acting on the bearings 1 and 12 can be reduced, it is possible to suppress the life reduction of the thrust bearings 11 and 12. In addition, the reliability of the compressor can be improved.
【0024】また、スラスト軸受11、12に作用する
軸方向荷重FBを小さくすることができるので、スラス
ト軸受11、12の大型化を抑制することができ、延い
ては、圧縮機の大型化を抑制することができる。因み
に、図5は数式1に基づく軸方向荷重FBと、ピストン
8bの直径Rbとピストン8aの直径Raと比(以下、
ピストン径比Rb/Raと呼ぶ。)との関係を示す計算
結果である。なお、図6はRb=Raとした場合の計算
結果であり、以下に計算条件を示す。Further, since the axial load FB acting on the thrust bearings 11 and 12 can be reduced, it is possible to prevent the thrust bearings 11 and 12 from increasing in size, which in turn increases the size of the compressor. Can be suppressed. Incidentally, FIG. 5 shows the ratio of the axial load FB based on Formula 1 to the diameter Rb of the piston 8b and the diameter Ra of the piston 8a (hereinafter,
It is called the piston diameter ratio Rb / Ra. ) Is the calculation result showing the relationship with. 6 shows the calculation results when Rb = Ra, and the calculation conditions are shown below.
【0025】[0025]
【数2】Fo=So×(Ps−Po)[Formula 2] Fo = So × (Ps−Po)
【0026】[0026]
【数3】F1 =P1 ×S1 [Formula 3] F 1 = P 1 × S 1
【0027】[0027]
【数4】F2 =P2 ×S2
So:回転軸5に大気圧が作用する受圧面積
So=2.9cm2
P1 :作動室38内圧力
S1 :双頭ピストン8のピストン部8bの断面積
S1 =7.9cm2 (直径1cm)
P2 :作動室39内圧力
S2 :双頭ピストン8のピストン部8aの断面積
S2 =3.1cm2 (直径2cm)
なお、S1 およびS2 はピストン径比Rb/Ra=0.
5のときの値であり、圧力条件は上述による。F 2 = P 2 × S 2 So: Pressure receiving area where atmospheric pressure acts on the rotary shaft 5 So = 2.9 cm 2 P 1 : Working chamber 38 internal pressure S 1 : Double-headed piston 8 piston part 8 b Cross-sectional area S 1 = 7.9 cm 2 (diameter 1 cm) P 2 : Working chamber 39 internal pressure S 2 : Cross-sectional area of piston portion 8 a of double-headed piston 8 S 2 = 3.1 cm 2 (diameter 2 cm) Note that S 1 and S 2 is the piston diameter ratio Rb / Ra = 0.
The value is 5 and the pressure condition is as described above.
【0028】図5、6から明らかなように、本実施形態
に係る圧縮機のスラスト軸受11、12それぞれに作用
する軸方向荷重FBの最大値は約100kgfであり、
Rb=Raとした場合の軸方向荷重FBの最大値は約2
00kgfである。したがって、本実施形態に係る圧縮
機によれば、スラスト軸受11、12に作用する軸方向
荷重FBを、約1/2程度まで低減することができる。As apparent from FIGS. 5 and 6, the maximum value of the axial load FB acting on each of the thrust bearings 11 and 12 of the compressor according to this embodiment is about 100 kgf,
The maximum value of axial load FB when Rb = Ra is about 2
It is 00 kgf. Therefore, according to the compressor of the present embodiment, the axial load FB acting on the thrust bearings 11 and 12 can be reduced to about 1/2.
【0029】なお、軸方向荷重FBの正の向きは、上述
のように、差圧による軸方向荷重Foを正としており、
正の向きの向き軸方向荷重FBは、スラスト軸受11に
作用する荷重を示し(図5の右下がりハッチング部
分)、負の向きの向き軸方向荷重FBは、スラスト軸受
12に作用する荷重を示している(図5の右上がりハッ
チング部分)。The positive direction of the axial load FB is that the axial load Fo due to the differential pressure is positive, as described above.
The positive direction axial load FB indicates the load acting on the thrust bearing 11 (hatching portion in the lower right of FIG. 5), and the negative direction axial load FB indicates the load acting on the thrust bearing 12. (The upward hatching portion in FIG. 5).
【0030】また、ピストン径比Rb/Raを適切に選
定することにより、両スラスト軸受11、12に作用す
る荷重をほぼ等しくすることができるので、両スラスト
軸受11、12のサイズを等しくすることができる。し
たがって、両スラスト軸受11、12を同サイズとした
場合に、どちらか一方が過剰品質とならないので、適正
なスラスト軸受を選定しつつ、圧縮機の大型化を抑制す
ることができる。Further, by appropriately selecting the piston diameter ratio Rb / Ra, the loads acting on the thrust bearings 11 and 12 can be made substantially equal, so that the sizes of the thrust bearings 11 and 12 should be made equal. You can Therefore, when both thrust bearings 11 and 12 have the same size, one of them does not have an excessive quality, so that it is possible to suppress the enlargement of the compressor while selecting an appropriate thrust bearing.
【0031】ところで、本発明は、双頭ピストン8が3
本に限られるものではなく、本数を変更して実施するこ
とができる。また、上記実施形態では、ピストン径比R
b/Raを変更することにより作動室38の圧縮反力F
1 および作動室39の圧縮反力F2 と差圧による軸方向
荷重Foとが相殺されるようにしたが、両作動室39、
38の圧縮比を変更して作動室38の圧縮反力F1 およ
び作動室39の圧縮反力F2 と差圧による軸方向荷重F
oとが相殺されるようにしても本発明を実施することが
できる。By the way, in the present invention, the double-headed piston 8 has three
The present invention is not limited to books, and the number of books can be changed and implemented. In the above embodiment, the piston diameter ratio R
The compression reaction force F of the working chamber 38 is changed by changing b / Ra.
1 and the compression reaction force F 2 of the working chamber 39 and the axial load Fo due to the differential pressure are canceled out.
38 axial load F by the compression reaction force F 2 and the differential pressure of the compression ratio by changing the compression of the working chamber 38 the reaction force F 1 and working chamber 39 of the
The present invention can be implemented even when o is offset.
【0032】また、双頭ピストン8は円柱形状に限られ
るものではなく、楕円形状などそのその他の形状を有す
る双頭ピストン8を用いても本発明を実施するこができ
る。さらに、本発明に係る圧縮機は、二酸化炭素を冷媒
とする冷凍サイクルにその使用が限定されるものではな
く、その他、流体の作動圧力の高いサイクルに用いても
良い。The double-headed piston 8 is not limited to the cylindrical shape, and the present invention can be implemented by using the double-headed piston 8 having other shapes such as an elliptical shape. Furthermore, the use of the compressor according to the present invention is not limited to a refrigeration cycle using carbon dioxide as a refrigerant, and may be used for a cycle in which the working pressure of fluid is high.
【図1】本実施形態に係る斜板型圧縮機の軸方向断面図
である。FIG. 1 is an axial sectional view of a swash plate compressor according to the present embodiment.
【図2】フロントハウジング1を斜板室38a側から見
た正面図である。FIG. 2 is a front view of the front housing 1 seen from the swash plate chamber 38a side.
【図3】リアハウジング4を斜板室38a側から見た正
面図である。FIG. 3 is a front view of the rear housing 4 seen from the swash plate chamber 38a side.
【図4】本実施形態に係る斜板型圧縮機に作用する荷重
を説明する説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram illustrating a load that acts on the swash plate compressor according to the present embodiment.
【図5】本実施形態に係る斜板型圧縮機のスラスト軸受
に作用する最大軸方向荷重FBとピストン径比Rb/R
aとの関係を示すグラフである。FIG. 5 is a maximum axial load FB acting on the thrust bearing of the swash plate compressor according to the present embodiment and a piston diameter ratio Rb / R.
It is a graph which shows the relationship with a.
【図6】従来技術に係る斜板型圧縮機に作用する軸方向
荷重Foおよび圧縮反力F1 、F2 と回転軸5の回転角
度との関係を示すグラフである。FIG. 6 is a graph showing the relationship between the axial load Fo and the compression reaction forces F 1 and F 2 acting on the swash plate compressor according to the prior art, and the rotation angle of the rotary shaft 5.
1…フロントハウジング、2、3…シリンダブロック、
4…リアハウジング、5…回転軸、6…斜板、7…シュ
ー、8…双頭ピストン、9a、9b…シリンダ、10…
軸シール、11、12…スラスト軸受、13、14…ラ
ジアル軸受、15、16…バルブプレート、17…吐出
弁、18…弁止板、19…吐出弁、20…弁止板、2
1、22…吸入弁、23…吐出口、24…吸入口、25
…吸入口、26…吐出口、27…吸入室、28…吐出
室、29…連通路、30…連通路、31…吸入室、32
…吐出室、33…連通路、34…吸入口、35…吐出
口、36、37…ボルト、38、39…作動室。1 ... Front housing, 2, 3 ... Cylinder block,
4 ... Rear housing, 5 ... Rotating shaft, 6 ... Swash plate, 7 ... Shoe, 8 ... Double-headed piston, 9a, 9b ... Cylinder, 10 ...
Shaft seal, 11, 12 ... Thrust bearing, 13, 14 ... Radial bearing, 15, 16 ... Valve plate, 17 ... Discharge valve, 18 ... Valve stop plate, 19 ... Discharge valve, 20 ... Valve stop plate, 2
1, 22 ... Suction valve, 23 ... Discharge port, 24 ... Suction port, 25
... suction port, 26 ... discharge port, 27 ... suction chamber, 28 ... discharge chamber, 29 ... communication passage, 30 ... communication passage, 31 ... suction chamber, 32
... discharge chamber, 33 ... communication passage, 34 ... suction port, 35 ... discharge port, 36, 37 ... bolts, 38, 39 ... working chamber.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 内田 和秀 愛知県西尾市下羽角町岩谷14番地 株式 会社日本自動車部品総合研究所内 (72)発明者 酒井 猛 愛知県刈谷市昭和町1丁目1番地 日本 電装株式会社内 (56)参考文献 特開 平7−301176(JP,A) 特開 平7−279838(JP,A) 特開 平4−94470(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F04B 27/08 F04B 39/00 107 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued Front Page (72) Inventor Kazuhide Uchida 14 Iwatani, Shimohakaku-cho, Nishio-shi, Aichi Japan Auto Parts Research Institute, Inc. (72) Inventor Takeshi Sakai 1-1, Showa-cho, Kariya, Aichi Japan Denso Co., Ltd. (56) Reference JP-A-7-301176 (JP, A) JP-A-7-279838 (JP, A) JP-A-4-94470 (JP, A) (58) Fields investigated (Int .Cl. 7 , DB name) F04B 27/08 F04B 39/00 107
Claims (2)
転軸(5)と、 前記回転軸(5)に作用する軸方向荷重(FB)に対抗
するスラスト軸受(11、12)と、 前記スラスト軸受(11、12)を保持するとともに、
前記回転軸(5)を収納するハウジング(1、2、3、
4)と、 前記ハウジング(2、3)内に前記回転軸(5)と平行
に形成された複数個のシリンダ(9a、9b)と、 前記シリンダ(9a、9b)内で往復運動し、軸方向前
後両側にピストン(8a、8b)を有する双頭ピストン
(8)と、 前記回転軸(5)に設けられ、前記回転軸(5)の回転
運動を往復運動に変換して前記双頭ピストン(8)を往
復運動させる斜板(6)と、 前記シリンダ(9a、9b)と前記双頭ピストン(8)
とによって形成される第1作動室(38)および第2作
動室(39)と、 前記ハウジング(1、2、3、4)に形成され、流体を
吸入する吸入口(24)と、 前記ハウジング(1、2、3、4)に形成され、前記第
1および第2作動室(39、38)にて圧縮された流体
を吐出する吐出口(23)と、 前記ハウジング(1、2、3、4)内に形成され、前記
吸入口(24)と連通する斜板室(38a)とを有し、 前記斜板室(38a)内圧力と前記ハウジング(1、
2、3、4)外圧力との圧力差によって発生する軸方向
荷重(Fo)が、前記第1および第2作動室(39、3
8)内の流体が前記双頭ピストン(8)に及ぼす作用力
(F1 、F2 )によって略相殺されることを特徴とする
斜板型圧縮機。1. A rotary shaft (5) which rotates by receiving a driving force from an external drive source, and a thrust bearing (11, 12) which opposes an axial load (FB) acting on the rotary shaft (5), While holding the thrust bearings (11, 12),
Housings (1, 2, 3, etc.) for accommodating the rotating shaft (5)
4), a plurality of cylinders (9a, 9b) formed in the housing (2, 3) in parallel with the rotating shaft (5), and reciprocating in the cylinders (9a, 9b), A double-headed piston (8) having pistons (8a, 8b) on both front and rear sides in the direction, and a double-headed piston (8) provided on the rotary shaft (5) to convert the rotary motion of the rotary shaft (5) into reciprocating motion. ) Reciprocating the swash plate (6), the cylinder (9a, 9b) and the double-headed piston (8)
A first working chamber (38) and a second working chamber (39) formed by: a suction port (24) formed in the housing (1, 2, 3, 4) for sucking a fluid; A discharge port (23) formed in (1, 2, 3, 4) for discharging the fluid compressed in the first and second working chambers (39, 38); and the housing (1, 2, 3) 4) having a swash plate chamber (38a) formed inside the swash plate chamber (38a) and communicating with the suction port (24).
2, 3, 4) The axial load (Fo) generated by the pressure difference from the external pressure is applied to the first and second working chambers (39, 3).
A swash plate compressor characterized in that the fluid in 8) is substantially offset by the acting forces (F 1 , F 2 ) exerted on the double-headed piston (8).
動源側に形成されており、 前記双頭ピストン(8)の軸と直角方向の断面積のうち
前記第2作動室(39)側の断面積は、前記双頭ピスト
ン(8)の軸と直角方向の断面積のうち前記第1作動室
(38)側の断面積より大きいことを特徴とする請求項
1に記載の斜板型圧縮機。2. The second working chamber (39) is formed on the side of the external drive source, and the second working chamber (39) of the cross-sectional area perpendicular to the axis of the double-headed piston (8). The swash plate mold according to claim 1, wherein a cross-sectional area on the side is larger than a cross-sectional area on the first working chamber (38) side in a cross-sectional area in a direction perpendicular to the axis of the double-headed piston (8). Compressor.
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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