JP3855952B2

JP3855952B2 - ピストン式圧縮機

Info

Publication number: JP3855952B2
Application number: JP2003079312A
Authority: JP
Inventors: 暁生佐伯; 昇司竹本; 哲行神徳
Original assignee: Toyota Industries Corp
Current assignee: Toyota Industries Corp
Priority date: 2003-03-24
Filing date: 2003-03-24
Publication date: 2006-12-13
Anticipated expiration: 2023-03-24
Also published as: JP2004285914A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ピストンの往復動によってガス圧縮を行うピストン式圧縮機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般的に、リード弁タイプの吸入弁は自励振動に起因した異音を発生し、圧縮機の静寂性が阻害される問題がある。従って、特許文献１においては、自励振動を生じることのないロータリバルブを吸入弁として用いることが提案されている。
【０００３】
特許文献１に開示されるピストン式圧縮機では、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ている。特許文献１に記載の両頭ピストンを用いた固定容量型斜板式圧縮機では、回転軸そのものがロータリバルブとなっている。シリンダボア内へ冷媒を導入するための吸入ポートを撓み変形可能な吸入弁で開閉する構造では、リード弁を撓み変形の範囲内で変形させなければならないため吸入ポートの開口面積が限られ、また、潤滑油などによりリード弁が張り付くことがあり開き遅れが生じていた。しかし、シリンダボア内へ冷媒を導入するための吸入ポートをロータリバルブで開閉する構成は、このような問題は生じず、体積効率の向上を可能にする。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、特許文献１の圧縮機においては、車両の急加速等で、回転軸すなわちロータリバルブにかかるトルクが急激に変動した際に、ロータリバルブが変形してしまい、圧縮機の震動による騒音及び動力ロスによる性能低下を発生するという課題が存在していた。一般的には、ロータリバルブの導入通路を大きくすればするほど、ロータリバルブ自身の強度の低下をまねいてしまう。しかし、体積効率の向上を達成するためには、シリンダボアに連通するロータリバルブの開口部、すなわちガスの導入通路を大きくとる必要がある。
本発明の目的は、ロータリバルブの導入通路を大きくとっても、ロータリバルブが変形することのないピストン式圧縮機を提供することにある。
【０００５】
【特許文献１】
特開平７−６３１６５号公報
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために請求項１の発明では、ハウジングに回転可能に支持された回転軸と、前記ハウジングの一部を構成し、シリンダボアを有するシリンダブロックと、前記回転軸にカムプレートを介して連結され、前記シリンダボアに往復動可能に収容されたピストンと、前記ピストンが往復動することによって体積変化することでガス圧縮が行われる圧縮室と、前記シリンダブロックに収容され、回転軸と同期回転することで圧縮室と吸入圧力領域との間の冷媒ガス通路を開閉し、回転軸に一体的に設けられたロータリバルブと、前記ロータリバルブに形成され、圧縮室と吸入圧力領域とを連通させることにより、ガスを吸入圧領域から圧縮室に導入する導入通路とを備え、前記導入通路には、ロータリバルブの変形を防止する補強部が形成されている事を特徴としている。
従って、ロータリバルブの開口部、すなわちガスの導入通路を広く取ったとしても、車両の急加速等で、回転軸すなわちロータリバルブにかかるトルクが急激に変動した際に、ロータリバルブが変形する事はなく、圧縮機の震動による騒音及び動力ロスによる性能低下を防ぎ、体積効率を向上させることが可能となる。
【０００７】
請求項２の発明は請求項１において、前記補強部の回転軸の中心軸線より最も離間する部分は、ロータリバルブの外周面より内側に形成されていることを特徴としている。従って、補強部が形成されたとしても、吸入圧領域から導入通路を通じて圧縮室に導入されるガス流路の妨げになることはない。また、補強部を追加したとしても回転軸の回転の妨げになることもない。
【０００８】
請求項３の発明は請求項１又は２において、前記補強部は、回転軸の中心軸線の方向に形成されていることを特徴としている。従って、補強部を形成するために回転軸に複雑な加工を施す必要はなく、導入通路内に補強部を形成するのを容易にすることができる。
【０００９】
請求項４の発明は請求項１〜３において、前記補強部は、回転軸の回転方向に対し、導入通路の先行側の端面である先行端面及び後行側の端面である後行端面のいずれとも離間して形成されていることを特徴としている。従って、補強部がガス流路の妨げになることはなく、シリンダボアにより多くのガスを導入することができる。
【００１０】
請求項５の発明は請求項１〜４において、前記補強部はロータリバルブと一体形成されていることを特徴としている。従って、ロータリバルブを安価に製造することができる。
【００１１】
請求項６の発明は請求項１〜５において、前記回転軸内には供給通路が形成され、供給通路は吸入圧力領域と前記導入通路とを連通することを特徴としている。回転軸内に供給通路を形成し導入通路と連通させる構成は、吸入機構全体の簡易化に寄与する。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を両頭ピストン式圧縮機に具体化した第１の実施の形態を図１〜図４に基づいて説明する。
【００１３】
図１に示すように、接合された一対のシリンダブロック１１，１２にはフロントハウジング１３及びリヤハウジング１４が接合されている。シリンダブロック１１，１２、フロントハウジング１３及びリヤハウジング１４は、圧縮機の全体ハウジングを構成する。フロントハウジング１３には吐出室１３１が形成されている。リヤハウジング１４には吐出室１４１及び吸入室１４２が形成されている。なお、フロントハウジング１３側を前側、リヤハウジング１４を後側としている。
【００１４】
シリンダブロック１１とフロントハウジング１３との間にはバルブプレート１５、弁形成プレート１６及びリテーナ形成プレート１７が介在されている。シリンダブロック１２とリヤハウジング１４との間にはバルブプレート１８、弁形成プレート１９及びリテーナ形成プレート２０が介在されている。バルブプレート１５，１８には吐出ポート１５１，１８１が形成されており、弁形成プレート１６，１９には吐出弁１６１，１９１が形成されている。吐出弁１６１，１９１は、吐出ポート１５１，１８１を開閉する。リテーナ形成プレート１７，２０にはリテーナ１７１，２０１が形成されている。リテーナ１７１，２０１は、吐出弁１６１，１９１の開度を規制する。
【００１５】
シリンダブロック１１，１２には回転軸２１が回転可能に支持されている。回転軸２１は、シリンダブロック１１，１２に貫設された軸孔１１１，１２１に挿通されている。回転軸２１は、軸孔１１１，１２１を介してシリンダブロック１１，１２によって直接支持されている。
【００１６】
フロントハウジング１３と回転軸２１との間にはリップシール型の軸封装置２２が介在されている。軸封装置２２は、フロントハウジング１３に形成された収容室１３２に収容されている。フロントハウジング１３側の吐出室１３１は、収容室１３２の周りに設けられている。
【００１７】
回転軸２１には、カムプレートとしての斜板２３が固着されている。斜板２３は、斜板室２４に収容されている。シリンダブロック１１，１２の端面と斜板２３の円環状の基部２３１との間にはスラストベアリング２５，２６が介在されている。スラストベアリング２５，２６は、斜板２３を挟んで回転軸２１の中心軸線Ｌの方向の位置を規制する。そして、回転軸２１と一体的に回転する斜板２３の回転運動は、シュー３０を介してシリンダボアに２７，２８内に収容された両頭ピストン２９に伝えられ、両頭ピストン２９がシリンダボア２７，２８内を前後に往復動する。両頭ピストン２９は、シリンダボア２７，２８内に圧縮室２７１，２８１を区画する。
【００１８】
回転軸２１を通す軸孔１１１，１２１の内周面にはシール周面１１２，１２２が形成されている。シール周面１１２，１２２の径は、軸孔１１１，１２１の他の内周面の径よりも小さくしてあり、回転軸２１は、シール周面１１２，１２２を介してシリンダブロック１１，１２によって直接支持される。
【００１９】
図１〜３に示すように、回転軸２１内には供給通路２１１が形成されている。供給通路２１１の始端は、回転軸２１の後方端面にあってリヤハウジング１４内の吸入室１４２に開口している。回転軸２１には導入通路３１，３２が供給通路２１１に連通するように形成されている。
【００２０】
図２，３に示すように、シリンダブロック１１，１２には複数のシリンダボア２７，２８が回転軸２１の周囲に配列されるように形成されている。前後で対となるシリンダボア２７，２８には両頭ピストン２９が収容されている。シリンダブロック１１，１２には吸入通路３３，３４がシリンダボア２７，２８とシール周面１１２，１２２とを連通するように形成されている。吸入通路３３，３４の入口３３１，３４１は、シール周面１１２，１２２上に開口している。回転軸２１の回転に伴い、導入通路３１，３２の出口３１１，３２１は、吸入通路３３，３４の入口３３１，３４１に間欠的に連通する。なお、図２，３の矢印は回転軸２１の回転方向を示している。
【００２１】
シリンダボア２８が吸入行程の状態〔即ち、両頭ピストン２９が図１の右側から左側へ移動する行程〕にあるときには、導入通路３２の出口３２１と吸入通路３４の入口３４１とが連通する。シリンダボア２８が吸入行程の状態にあるときには、回転軸２１の供給通路２１１内の冷媒が導入通路３２及び吸入通路３４を経由してシリンダボア２８の圧縮室２８１に吸入される。
【００２２】
シリンダボア２８が吐出行程の状態〔即ち、両頭ピストン２９が図１の左側から右側へ移動する行程〕にあるときには、導入通路３２の出口３２１と吸入通路３４の入口３４１との連通が遮断される。シリンダボア２８が吐出行程の状態にあるときには、圧縮室２８１内の冷媒が吐出ポート１８１から吐出弁１９１を押し退けて吐出室１４１へ吐出される。吐出室１４１へ吐出された冷媒は、図示しない外部冷媒回路へ流出する。
【００２３】
シリンダボア２７が吸入行程の状態〔即ち、両頭ピストン２９が図１の左側から右側へ移動する行程〕にあるときには、導入通路３１の出口３１１と吸入通路３３の入口３３１とが連通する。シリンダボア２７が吸入行程の状態にあるときには、回転軸２１の供給通路２１１内の冷媒が導入通路３１及び吸入通路３３を経由してシリンダボア２７の圧縮室２７１に吸入される。
【００２４】
シリンダボア２７が吐出行程の状態〔即ち、両頭ピストン２９が図１の右側から左側へ移動する行程〕にあるときには、導入通路３１の出口３１１と吸入通路３３の入口３３１との連通が遮断される。シリンダボア２７が吐出行程の状態にあるときには、圧縮室２７１内の冷媒が吐出ポート１５１から吐出弁１６１を押し退けて吐出室１３１へ吐出される。吐出室１３１へ吐出された冷媒は、外部冷媒回路へ流出する。外部冷媒回路へ流出した冷媒は、吸入室１４２へ還流する。
【００２５】
シール周面１１２，１２２によって包囲される回転軸２１の部分は、回転軸２１に一体形成されたロータリバルブ３５，３６となる。
【００２６】
図１〜４に示すようにロータリバルブ３５，３６の導入通路３１，３２には、回転軸２１を加工することにより補強部３７，３８が一体形成されている。補強部３７，３８は、導入通路３１，３２の周方向に対する中央に形成され、さらに回転軸２１の中心軸線Ｌに対し平行に形成されている。補強部３７，３８の外周面は、シール周面１１２，１２２と接しないようにロータリバルブ３５，３６の外周面に比べ内周側に形成され、かつ回転軸２１の中心軸線Ｌを中心とする円弧状に形成されている。また、補強部３７，３８は、回転軸２１の回転方向に対し、導入通路３１，３２において先行側の端面である先行端面３１２，３２２及び後行側の端面である後行端面３１３，３２３のいずれとも離間して形成されている。
上記構成の本実施形態においては次のような効果を奏する。
【００２７】
（１）導入通路３１，３２には、回転軸２１に一体形成されたロータリバルブ３５，３６の変形を防止する補強部３７，３８が形成されている。
従って、ロータリバルブ３５，３６の導入通路３１，３２を大きく取ったとしても、車両の急加速等で、回転軸２１すなわちロータリバルブ３５，３６にかかるトルクが急激に変動した際に、ロータリバルブが変形する事はなく、圧縮機の震動による騒音及び動力ロスによる性能低下を防ぎ、体積効率を向上させることが可能となる。
【００２８】
（２）補強部３７，３８の外周面はロータリバルブ３５，３６の外周面より中心軸線Ｌに対して内周側に形成されている。すなわち、補強部３７，３８が中心軸線Ｌより最も離間する部分は、ロータリバルブ３５，３６の外周面より内周側に形成されている。従って、補強部が形成されたとしても、吸入圧領域から導入通路を通じて圧縮室に導入されるガス流路の妨げになることはない。また、回転軸２１の回転の妨げになることもなく、圧縮機の動力損失になることはない。
【００２９】
（３）補強部３７，３８は、回転軸２１の中心軸線Ｌに対し平行な方向に形成されている。従って、導入通路３１，３２に補強部３７，３８を形成するのを容易にすることができ、製造コスト，低減する事ができる。
【００３０】
（４）補強部３７，３８は、導入通路３１，３２の先行端面３１２，３２２及び後行端面３１３，３２３のいずれとも離間している。従って、吸入工程時に補強部３７，３８が吸入の妨げになることはなく、圧縮室２７１，２８１により多くのガスを導入することができる。
【００３１】
（５）補強部３７，３８はロータリバルブ３５，３６と一体形成されている。従って、別部材の補強部３７，３８をロータリバルブ３５，３６に取り付ける態様よりロータリバルブ３５，３６を安価に製造することができる。
【００３２】
（６）回転軸２１内には供給通路２１１が形成され、供給通路２１１は吸入室１４２と導入通路３１，３２とを連通している。従って、フロントハウジング１３に吸入室を設ける必要がなく、吸入機構を簡易化することができる。
なお、本発明の趣旨から逸脱しない範囲で例えば以下の態様でも実施できる。
【００３３】
・上記実施形態を変更し、ロータリバルブ３５，３６に、補強部３７，３８を別部材として取り付けてもよい。このようにしてもロータリバルブ３５，３６の変形を防止することができる。補強部３７，３８を別部材とすることは、補強部３７，３８の材料選択の幅が広がることになり、補強部３７，３８の強度を最適に設定する事ができる。
【００３４】
・上記実施形態においては、補強部３７，３８の外周面はロータリバルブ３５，３６の外周面より中心軸線Ｌに対して内周側に形成されていたが、補強部３７，３８の外周面の一部或いは全部とロータリバルブ３５，３６の外周面とを同一周面としてもよい。この態様においては、導入通路３１，３２から圧縮室２７１，２８１に吸入されるガス量に配慮する必要があるが、補強部３７，３８の加工を容易にすることができる。
【００３５】
・上記実施形態においては、図４に示すように、補強部３７，３８は回転軸２１の中心軸線Ｌに対し、平行な方向に一本のみ形成されていたが、これに限定されることはなく、図５〜図９に示すように、必要に応じ複数の補強部を形成することが可能であり、軸線Ｌに対し様々な方向及び様々な形状に形成することができる。また、補強部３７，３８を先行端面及び後行端面と連結させて形成してもよい。
【００３６】
・上記実施形態においては、両頭ピストン式圧縮機において具体化されていた。しかし、これに限定されるものではなく、図１０に示すように片頭ピストン式圧縮機において具体化してもよい。
【００３７】
【発明の効果】
上記構成の本発明によれば、回転軸にかかるトルクの変動に対し、変形することのないロータリバルブを備えたピストン式圧縮機を安価に提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ピストン式圧縮機の縦断面図。
【図２】図１の１−１線断面図。
【図３】図１の２−２線断面図。
【図４】図１の後側のロータリバルブ部の正面拡大図。
【図５】別例を示すロータリバルブ部の正面図。
【図６】別の別例を示すロータリバルブ部の正面図。
【図７】別の別例を示すロータリバルブ部の正面図。
【図８】別の別例を示すロータリバルブ部の正面図。
【図９】別の別例を示すロータリバルブ部の正面図。
【図１０】本発明を片頭ピストン式圧縮機に適用した場合の縦断面図。
【符号の説明】
１１，１２…ハウジングを構成するシリンダブロック、１３…同じくフロントハウジング、１４…同じくリヤハウジング、１４２…吸入圧力領域である吸入室、２１…回転軸、２１１…吸入圧力領域である供給通路、２３…カムプレートとしての斜板、２７，２８…シリンダボア、２７１，２８１…圧縮室、２９…ピストン、３１，３２…導入通路、３５，３６…ロータリバルブ、３７，３８…補強部

Claims

ハウジングに回転可能に支持された回転軸と、
前記ハウジングの一部を構成し、シリンダボアを有するシリンダブロックと、
前記回転軸にカムプレートを介して連結され、前記シリンダボアに往復動可能に収容されたピストンと、
前記ピストンが往復動することによって体積変化することでガス圧縮が行われる圧縮室と、
前記シリンダブロックに収容され、回転軸と同期回転することで圧縮室と吸入圧力領域との間の冷媒ガス通路を開閉し、回転軸に一体的に設けられたロータリバルブと、
前記ロータリバルブに形成され、圧縮室と吸入圧領域とを連通させることにより、ガスを吸入圧領域から圧縮室に導入する導入通路と
を備え、
前記導入通路には、ロータリバルブの変形を防止する補強部が形成されていることを特徴とするピストン式圧縮機。
前記補強部の回転軸の中心軸線より最も離間する部分は、ロータリバルブの外周面より内側に形成されている請求項１に記載のピストン式圧縮機。
前記補強部は、回転軸の中心軸線の方向に形成されている請求項１又は２に記載のピストン式圧縮機。
前記補強部は、回転軸の回転方向に対し、導入通路の先行側の端面である先行端面及び後行側の端面である後行端面のいずれとも離間して形成されている請求項１〜３のいずれかに記載のピストン式圧縮機。
前記補強部はロータリバルブと一体形成されている請求項１〜４のいずれかに記載のピストン式圧縮機。
前記回転軸内には供給通路が形成され、供給通路は吸入圧力領域と前記導入通路とを連通する請求項１〜５に記載のピストン式圧縮機。