JP3735996B2

JP3735996B2 - 斜板型圧縮機

Info

Publication number: JP3735996B2
Application number: JP02284397A
Authority: JP
Inventors: 雅文中島
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 1997-02-05
Filing date: 1997-02-05
Publication date: 2006-01-18
Anticipated expiration: 2017-02-05
Also published as: JPH10220355A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、斜板型圧縮機に関するもので、二酸化炭素（ＣＯ₂）等を冷媒とする吐出圧力の高い冷凍サイクルに適用される冷凍サイクル用圧縮機として有効である。
【０００２】
【従来の技術】
近年、空調装置（冷凍サイクル）の脱フロン対策として、二酸化炭素（ＣＯ₂）を冷媒とする冷凍サイクル（以下、ＣＯ₂サイクルと呼ぶ。）の研究が盛んに行われている。このＣＯ₂サイクルは、フロンを冷媒とする通常の冷凍サイクル（以下、冷凍サイクルと略す。）に比べて圧縮機の吐出圧力が高いので、冷凍サイクルに用いられている圧縮機をそのまま使用することができない。
【０００３】
ところで、斜板型圧縮機では、揺動板（斜板）とピストンとは、ピストンの先端に形成された球面状の摺動面とシューとが接触しながら摺動することにより揺動可能に連結しており、シューと摺動面とには、圧縮反力が集中的に作用する。このため、ＣＯ₂サイクルのごとく、高い吐出圧力を必要とする場合には、特に、摺動面とシューとの間の潤滑を十分に図る必要性がある。
【０００４】
因みに、フロンの場合の吐出圧力は約１．６ＭＰａであり、ＣＯ₂の場合の吐出圧力は、ＣＯ₂の臨界圧力（７．４ＭＰａ）を越える約１２ＭＰａである。
なお、油圧ポンプ等の非圧縮性流体を吸入圧縮するものにおいては、上記必要性を満たすために、例えば、特開平２−７５７７４号公報に記載のごとく、作動室（圧縮室）側から摺動面までピストンの長手方向に貫通する連通路を設け、作動室内に吸入された作動油を摺動面に導くという手段を採用している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記公報に記載の手段を、ＣＯ₂サイクルのごとく、圧縮性流体を吸入圧縮する斜板型圧縮機に適用した場合には、以下に述べるような不具合が発生する。
すなわち、上記公報に記載の手段では、ピストンに連通路が形成されているために、ピストンが上死点に到達しても、揺動板とシューとの隙間から斜板室内に洩れ出した作動油、および連通路の体積分だけ吐出流量が減少してしまう。
【０００６】
ところで、減少する吐出流量は体積流量に換算して僅かであるので、油圧ポンプのごとく非圧縮性流体を吸入圧縮するものでは、その減少する吐出流量による効率の低下は殆ど無視できる。
しかし、ＣＯ₂サイクルを含む冷凍サイクルに適用される圧縮機は、冷媒としてフロンやＣＯ₂等の圧縮性流体を吸入圧縮しているので、吐出時の冷媒密度が高く、減少する吐出流量が体積流量換算では僅かであっても、質量流量に換算すると大きくなってしまう。したがって、上記公報に記載の手段を冷凍サイクル（ＣＯ₂サイクルに含む）用の圧縮機に適用すると、圧縮機の効率が大きく低下してしまうという不具合が発生する。
【０００７】
本発明は、上記点に鑑み、圧縮性流体を吸入圧縮する斜板型圧縮機において、圧縮機の効率低下を抑制しつつ、シューと摺動面とに潤滑油を供給することを目的とする。
【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または２に記載の発明では、摺動面（６ａ）とシュー（８）との接触部に形成され、空間（２ａ）に向けて開口して揺動板（１０）側に至る通路部（６３）とを備え、空間（２ａ）から通路部（６３）を介してシュー（８）と摺動面（６ａ）との接触部に導かれた潤滑油が、シュー（８）に設けた連通路（８ｃ）を介して揺動板（１０）とシュー（８）との摺動面に供給されることを特徴とする。
【０００９】
これにより、後述するように、通路部（６３）を介して空間（２ａ）内に充満した、潤滑油が混合した圧縮性流体をシュー（８）と摺動面（６ａ）との接触部に導くことができるので、上記公報に記載のごとく、作動室（シリンダボア（５）とピストン（６）とによって形成される空間）側から摺動面（６ａ）までピストン（６）の長手方向に貫通する連通路を設けることなく、摺動面（６ａ）とシュー（８）とに潤滑油を供給することができる。
【００１０】
したがって、斜板型圧縮機の効率低下を抑制しつつ、摺動面（６ａ）とシュー（８）との間の潤滑を十分に図ることができる。
なお、請求項２に記載の発明のごとく、通路部（６３）をシュー（８）に形成してもよい。
また、請求項３に記載の発明では、シュー（８）の一部を塑性変形させてシュー（８）とピストン（６）とを組付ける際に、摺動面（６ａ）に対応するシュー（８）の外壁面のうち、通路部（６３）に対応する部位以外の部位を、ピストン（６）の長手方向から略直交する方向から押圧することを特徴とする。
【００１１】
ところで、本発明に限らず、上記公報に記載の油圧ポンプにおいても、通常、シュー（８）とピストン（８）とはカシメ固定されている。
そして、本発明によれば、通路部（６３）は、シュー（８）とピストン（８）とはカシメ固定作業と同時に形成されるので、通路部（６３）を形成するために新たな工程を必要としない。したがって、斜板型圧縮機の製造工数の増加（製造原価上昇）を防止しつつ、摺動面（６ａ）とシュー（８）との間の潤滑を十分に図ることができる斜板型圧縮機を提供することができる。
【００１２】
なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
【００１３】
【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。
本実施形態は、ＣＯ₂を冷媒とする蒸気圧縮式冷凍サイクル（ＣＯ₂サイクル）の圧縮機に適用した場合を示しており、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。）を用いたＣＯ₂サイクルを車両用空調装置に適用したものでる。
【００１４】
図１中、１００は、車両走行用エンジン（図示せず）から駆動力を得て駆動される圧縮機であり、気相状態のＣＯ₂を圧縮する。１１０は圧縮機１００で圧縮されたＣＯ₂を外気等との間で熱交換して冷却する放熱器（ガスクーラ）であり、１２０は、放熱器１１０の出口側でのＣＯ₂温度に応じて放熱器１１０の出口側圧力を制御する圧力制御弁である。なお、圧力制御弁１２０は、放熱器１１０の出口側圧力を制御するとともに減圧器を兼ねており、ＣＯ₂は、この圧力制御弁１２０にて減圧されて低温低圧の気液２相状態のＣＯ₂となる。
【００１５】
１３０は、車室内の空気冷却手段をなす蒸発器（吸熱器）で、気液２相状態のＣＯ₂は蒸発器１３０内で気化（蒸発）する際に、車室内空気から蒸発潜熱を奪って車室内空気を冷却する。１４０は、気相状態のＣＯ₂と液相状態のＣＯ₂とを分離するとともに、気相状態のＣＯ₂を一時的に蓄えるアキュームレータ（タンク手段）である。
【００１６】
因みに、ＣＯ₂サイクルに限らず、フロンを用いた冷凍サイクルにおいても、通常、潤滑油と冷媒とは混合されており、潤滑油は冷媒とともにサイクル内循環している。このため、アキュームレータ１４０内に余剰ＣＯ₂（冷媒）が蓄えられたＣＯ₂は、両者の密度差により、ＣＯ₂と潤滑油とに分離するので、この分離された潤滑油の一部を配管１５０を介して圧縮機１００の吸入口側で気相状態のＣＯ₂と再び混合している。
【００１７】
図２は、圧縮機１００の軸方向断面を示しており、１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シャフトで、このシャフト１はフロントハウジング２およびシリンダブロック３内に配設されたラジアル軸受１０１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１０１はシャフト１の垂直方向の荷重に対抗している。
【００１８】
また、シャフト１のうちフロントハウジング２とシリンダブロック３とによって形成される空間（以下、斜板室と呼ぶ。）２ａには、シャフト１に対して所定の角度を有して傾いた傾斜面４ａが形成された斜板４がシャフト１に圧入されており、これにより、シャフト１と斜板４とは一体に回転する。
さらに、斜板４のうち傾斜面４ａと反対側には、シャフト１と直角な面４ｂが形成されており、この面４ｂとフロントハウジング２との間には、スラスト軸受１０２が配設されて斜板４に作用する圧縮反力に対向している。
【００１９】
また、シリンダブロック３内には、シャフト１と平行、かつ、シャフト１を中心として周方向に８等分する位置に（図３参照）、シリンダブロック３をシャフト１の軸方向に貫通するシリンダボア５が８個形成されており、各シリンダボア５内には、各シリンダボア５の内壁と接触しながらシャフト１の軸方向に往復運動するピストン６が挿入れている。
【００２０】
そして、ピストン６と斜板４との間には、シャフト１を中心としてシャフト１の軸方向に揺動運動する揺動部材７が配設されており、この揺動部材７は、ピストン６の端部に形成された球面状の摺動面６ａに摺動可能に連結する真鍮製のシュー８を介してピストン６と揺動可能に連結している。また、このシュー８は、シュー８の保持部材をなすリテーナ９と、斜板４に配設されたスラスト軸受１０３の転動体１０３ａに接触して斜板４と回転可能に連結する揺動板１０とによって挟み込まれ、揺動板１０に対して摺動可能に保持されている。
【００２１】
因みに、揺動板１０は、スラスト軸受１０３の軸受レースを兼ねており、このスラスト軸受１０３は、ピストン６を介して揺動部材７に作用する圧縮反力に対抗するものである。
また、リテーナ９とシャフト１との間には、リテーナ９と回転可能に接触するスペーサ１１が配設されており、このスペーサ１１とリテーナ９との接触面は、斜板４の傾斜角の変化に対応し得るように斜板４側が凸として略球面状に形成されている。なお、１２はスペーサ１１を斜板４側に押圧する弾性力を発生するスプリングであり、スペーサ１１とシャフト１との間には、空隙１１ａが形成されている。そして、この空隙１１ａによりスペーサ１１とシャフト１との間の摩擦抵抗を防止している。
【００２２】
ところで、シリンダブロック３の端部には、ピストン６と対向してシリンダボア５の一端側を閉塞するバルブプレート１３が配設されており、このバルブプレート１３には、シリンダボア５に連通する複数個の吸入ポート１４および吐出ポート１５が形成されている。
そして、バルブプレート１３とリアハウジング１６との間には、図示されていない圧縮機の吸入口から吸入された冷媒を各吸入ポート１４に分配する吸入室１７と、各吐出ポート１５から吐出した冷媒を集合させて圧縮機の吐出口（図示せず）に導く吐出室１８とが形成されている。
【００２３】
また、各吸入ポート１４のピストン６側には、リード弁状の吸入弁１９が配設されており、各吐出ポート１５の吐出室１８側にも同様にリード弁状の吐出弁２０が配設されている。なお、吐出弁２０は、ストッパ２１によって最大開度が規制されており、両弁１９、２０およびストッパ２１は、バルブプレート１３とともにシリンダブロック３とリアハウジング１６とによって挟まれて固定されている。
【００２４】
因みに、２２は斜板室２ａ内の冷媒が、圧縮機外に漏れだすことを防止するリップシールであり、２３はニトリルゴムからなるＯリングである。
ところで、ピストン６は、円柱状のピストン本体部６１と、摺動面６ａが形成された連結部６２とから構成されており、両者６１、６２は、高炭素クロム軸受鋼鋼材（ＳＵＪ−２）から一体成形されている。
【００２５】
そして、摺動面６ａとシュー８との接触部のうちシュー８の接触面には、図４〜図６に示すように、斜板室２ａに向けて開口し、揺動板１０側に至る通路部６３が形成されている。
次に、シュー８とピストン６との組付け方法について述べる。
先ず、図７に示すように、シュー８に形成された球状の凹部８ａにピストン６の連結部６２を挿入する。次に、図８に示すように、摺動面６ａに対応するシュー８の外壁面８ｂを治具２００を用いてピストン６の長手方向から直交する方向から押圧する。
【００２６】
一方、治具２００は、図９に示すように、通路部６３に対応する部位を境に３分割されており、かつ、治具２００の分割面２００ａは、互いに所定距離を有して離れている。このため、治具２００をシュー８の外壁面８ｂに向けて押圧すると、通路部６３に対応する部位以外の部位が塑性変形して連結部６２がシュー８にカシメ固定されるとともに、変形しなかった部位が通路部６３となる。
【００２７】
なお、ここで、ピストン６の長手方向から直交する方向とは、厳密な意味ではなく、ピストン６の長手方向と交差する方向であって、シュー８をカシメるのに適した方向という意味である。
次に、本実施形態の特徴を述べる。
本実施形態によれば、通路部６３を介して斜板室２ａ内に充満した、潤滑油が混合した気相冷媒をシュー８と摺動面６ａの接触部に導くことができるので、上記公報に記載のごとく、作動室（シリンダボア５とピストン６とによって形成される空間）側から摺動面６ａまでピストンの長手方向に貫通する連通路を設けることなく、摺動面６ａとシュー８とに潤滑油を供給することができる。したがって、圧縮機の効率低下を抑制しつつ、摺動面６ａとシュー８との間の潤滑を十分に図ることができる。
【００２８】
なお、通路部６３を介して導かれた潤滑油は、シュー８に設けた連通路８ｃ（図５参照）を介して揺動板１０とシュー８との摺動面（接触面）に供給されている。ところで、本実施形態に限らず、上記公報に記載の油圧ポンプにおいても、通常、シュー８とピストン８とはカシメ固定されている。
【００２９】
そして、本実施形態によれば、通路部６３は、シュー８とピストン８とはカシメ固定作業と同時に形成されるので、通路部６３を形成するために新たな工程を必要としない。したがって、圧縮機の製造工数の増加（製造原価上昇）を防止しつつ、摺動面６ａとシュー８との間の潤滑を十分に図ることができる圧縮機を提供することができる。
【００３０】
ところで、上述の実施形態では、冷媒と潤滑油とが混合された圧縮機（以下、混合式と呼ぶ。）を例に本発明を説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、冷媒と潤滑油と混合しないで、オイルパン等の貯油部に蓄えられた潤滑油をポンプや羽車等で圧縮機内の摺動部分に直接跳ねかける圧縮機にも適用することができる。これは、潤滑油を摺動部分に直接跳ねかけた場合であっても、混合式と同様に、斜板室２ａ内では冷媒と潤滑油とが混合された状態（ミスト状態）となっているからである。
【００３１】
また、上述の実施形態では、シュー８にのみ通路部６３を設けたが、ピストン６（摺動面６ａ）のみ、又はピストン６とシュー８との両者に通路部６３を設けてもよい。
また、上述の実施形態では、通路部６３は、斜板室２ａに向けて開口しているが、シュー８に形成された連通路８ｃまで到達していないが（図５参照）、通路部６３を連通路８ｃまで到達させてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】ＣＯ₂サイクルの模式図である。
【図２】第１実施形態に係る斜板型圧縮機の断面図である。
【図３】図２のＡ−Ａ断面図である。
【図４】ピストンとシューとを組付けた状態を示す斜視図である。
【図５】ピストンとシューとを組付けた状態を示す断面図である。
【図６】図５の上面図である。
【図７】ピストンとシューとを仮組付けた状態を示す断面図である。
【図８】シューをカシメ固定する際の説明図である。
【図９】図８のＢ−Ｂ断面図である。
【符号の説明】
５…シリンダボア、６…ピストン、６ａ…摺動面、８…シュー、
６３…通路部。

Claims

圧縮性流体を吸入圧縮する斜板型圧縮機であって、
駆動力を得て回転するシャフト（１）と、
前記シャフト（１）を収納するとともに、前記シャフト（１）を回転可能に保持するハウジング（２、３、１６）と、
前記ハウジング（２、３、１６）に前記シャフト（１）の軸方向と平行に形成されたシリンダボア（５）と、
前記シリンダボア（５）内で往復運動するピストン（６）と、
前記ハウジング（２、３、１６）内の空間（２ａ）に配設され、前記シャフト（１）の回転と連動して揺動する揺動板（１０）と、
前記ピストン（６）のうち前記揺動板（１０）側に形成された球面状の摺動面（６ａ）と、
前記揺動板（１０）に対して摺動可能に保持され、前記摺動面（６ａ）に接触し、前記揺動板（１０）と前記ピストン（６）とを揺動可能に連結するシュー（８）と、
前記摺動面（６ａ）と前記シュー（８）との接触部に形成され、前記空間（２ａ）に向けて開口して前記揺動板（１０）側に至る通路部（６３）とを備え、
前記空間（２ａ）から前記通路部（６３）を介して前記シュー（８）と前記摺動面（６ａ）との接触部に導かれた潤滑油が、前記シュー（８）に設けた連通路（８ｃ）を介して前記揺動板（１０）と前記シュー（８）との摺動面に供給されることを特徴とする斜板型圧縮機。
前記通路部（６３）は、前記シュー（８）に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の斜板型圧縮機。
請求項２に記載の斜板型圧縮機において、前記シュー（８）の一部を塑性変形させて、前記シュー（８）と前記ピストン（６）とを組付ける組付け方法であって、
前記摺動面（６ａ）に対応する前記シュー（８）の外壁面のうち、前記通路部（６３）に対応する部位以外の部位を、前記ピストン（６）の長手方向から略直交する方向から押圧することを特徴とする組付け方法。