JP5967227B2 - 圧縮機 - Google Patents

Description

この発明は、圧縮機に係り、特に、ピストンを有する圧縮機に関する。

往復動するピストンによってガスを加圧する従来の圧縮機は、ピストンが往復動する円筒形状のシリンダボアが形成されたシリンダブロックと、吸入室及び吐出室が形成されたリアハウジングとを備えている。シリンダブロックとリアハウジングとの間にはバルブプレート及びガスケットが設けられ、バルブプレート及びガスケットを介して、シリンダボアと吸入室及び吐出室とが連通されている。しかしながら、この構成では、部品点数が多くなることから、部品点数の低減を目的に、バルブプレートとシリンダブロックとを一体化することが検討されている。特許文献１には、バルブプレートとシリンダブロックとを一体化した圧縮機が記載されている。

特開平８−１２１３３０号公報（図１）

しかしながら、特許文献１に記載の圧縮機では、シリンダボアの円筒形状の内周面と、吐出室と連通する穴が形成された底面とが垂直となっている。このような形状では、内周面と底面を同行程で切削加工しようとすると、内周面と底面において切削抵抗が異なるので、切削工具が振動してしまい、シリンダボア内径の加工精度が悪化してしまう。そのため、内周面と底面をそれぞれ別行程で切削加工する必要があるが、それでは製造コストおよび時間が増大してしまうといった問題点があった。

この発明はこのような問題点を解決するためになされたもので、シリンダボアの加工作業を簡素化した、バルブプレートとシリンダブロックとを一体化した圧縮機を提供することを目的とする。

この発明に係る圧縮機は、円筒状のピストンと、ピストンの外周部と摺接する内周面と、ピストンの先端部との間に隙間を有して延在するとともに吐出ポートが形成された底面とを備えたシリンダボアを有するダイカスト成型されたシリンダブロックと、内部に吐出室が形成されてシリンダブロックに結合されるハウジングとを備え、シリンダボア内には、ピストンと内周面と底面とから圧縮室が区画され、圧縮室と吐出室とを吐出ポートを介して連通する圧縮機において、シリンダボアは、切削加工した加工面と、切削加工をしない鋳肌面とを有し、底面を鋳肌面とすると共に内周面を加工面とすることを特徴とする。
内周面と底面との間には、底面の周方向に沿って接続部が形成されていてもよい。接続部は鋳肌面を含んでもよい。接続部は、底面からピストン側に向かって突出していてもよい。
接続部は、底面に対してピストンとは反対側に向かって窪んでいてもよい。
接続部は、全て鋳肌面であってもよい。

この発明によれば、ピストンが当接しないシリンダボアの底面を鋳肌面として残しておくことから、シリンダボアを形成する際、ピストンが摺接する内周面のみを切削加工すればよく、加工の手間を省くことができるので、シリンダボアの加工作業を簡素化しながらバルブプレートとシリンダブロックとを一体化することができる。

この発明の実施の形態１に係る圧縮機の断面図である。 この実施の形態１に係る圧縮機のシリンダブロックに形成されたシリンダボアの断面図である。 この実施の形態１に係る圧縮機のシリンダブロックに形成されたシリンダボアを形成する手順を説明するための図である。 この実施の形態２に係る圧縮機のシリンダブロックに形成されたシリンダボアの断面図である。 この実施の形態２に係る圧縮機のシリンダブロックに形成されたシリンダボアを形成する手順を説明するための図である。

以下、この発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
実施の形態１．
この発明の実施の形態１に係る圧縮機の断面図を図１に示す。斜板式圧縮機１は、複数のシリンダボア２が形成されたシリンダブロック３と、シリンダブロック３の前端に接合するように設けられたフロントハウジング４と、シリンダブロック３の後端に接続するように設けられたリアハウジング５とを備えている。シリンダブロック３とリアハウジング５との間にはバルブプレート６が設けられ、バルブプレート６は、シリンダブロック３に一体的に形成されている。シリンダブロック３とフロントハウジング４はダイカスト成形される。シリンダボア２は、内周面４１と底面４２とを備えて有底円筒形状を有している。

フロントハウジング４内のクランク室７には、駆動軸８が、フロントハウジング４及びシリンダブロック３の軸孔３ｂに挿入されて回転可能に設けられている。駆動軸８にはロータ９が設けられ、ロータ９の後面側から延びるように設けられた支持アーム１０の先端部には、長孔１０ａが形成されている。長孔１０ａにはピン１０ｂがスライド可能に挿入されており、ピン１０ｂには斜板１３が傾動可能に連結されている。

ロータ９の後端に隣接するようにして駆動軸８上にスリーブ１１が設けられ、スリーブ１１は、コイルばね１２により常にロータ９側へ押しつけられている。スリーブ１１の左右両側に突出するように設けられた枢軸１１ａ（一方のみを図示）が斜板１３の図示しない係合孔に挿入されて、斜板１３が枢軸１１ａの周りを揺動するようになっている。斜板１３の後面側には、揺動板１４がスラスト軸受等を介して支持され、揺動板１４は、図示しない切り欠きにより自転が拘束されるようになっている。また、揺動板１４には複数のコンロッド１５が連結され、各コンロッド１５は、各シリンダボア２に内挿される円筒状のピストン１６と連結されている。後述するように、シリンダボア２の内周面は切削され、ピストン１６と全周にわたって摺接可能になっている。

このような構成により、駆動軸８の回転運動がロータ９及び斜板１３を介して揺動板１４の前後方向の揺動に変換され、各ピストン１６が各シリンダボア２内を往復動すると共に、クランク室７内の圧力と吸入圧力との差圧に応じてピストン１６のストローク及び揺動板１４の駆動軸８に対する角度が変化するようになっている。尚、シリンダボア２の内周面４１及び底面４２とピストン１６とから圧縮室２４が区画される。

リアハウジング５には、後端面に開口すると共にシリンダブロック３の軸孔３ｂと連通する吸入室１７が設けられており、吸入室１７の周りに、吐出室１８が形成されている。シリンダブロック３と一体成形されたバルブプレート６には、各圧縮室２４と連通する吐出ポート１９が形成され、各吐出ポート１９の吐出室１８側には、吐出弁２０及びリテーナ２１が設けられている。吐出室１８と吐出ポート１９は、吐出弁２０の開弁により、連通可能となっている。

シリンダブロック３には、各圧縮室２４と軸孔３ｂとを連通する連通路２２が形成されており、軸孔３ｂ内に挿入されている円筒状の回転弁３０が、口金２３を介して駆動軸８の内端８ａと結合されている。回転弁３０は、各連通路２２と吸入室１７とを順次連通する吸入通路３２を備えている。

図２に示されるように、シリンダボア２は、円筒形状の内周面４１と、バルブプレート６の前面の一部から構成される円形状の底面４２とから構成されている。底面４２には、吐出ポート１９の開口面１９ａが形成されている。内周面４１には切削加工がされているのに対し、底面４２には切削加工はされていない。内周面４１と底面４２との間には、底面４２からピストン１６側に向かって突出する段差部４３と、段差部４３と底面４２とをつなぐ湾曲部４１ｂが存在する。ここで、段差部４３及び湾曲部４１ｂは、内周面４１と底面４２とをつなぐ接続部を構成し、いずれも鋳肌面である。尚、図２において、段差部４３及び湾曲部４１ｂは誇張して描かれており、底面４２に対する段差部４３の実際の高さはおおよそ数十μｍｍ未満である。

ピストン１６は、シリンダボア２の内周面４１に摺接する円筒形状の外周部５１と、シリンダボア２の底面４２に対向する頂部５２と、外周部５１と頂部５２とをつなぐ面取り部５３とを備えている。頂部５２と面取り部５３は、ピストン１６の先端部である。頂部５２が底面４２に最も近づいた時、つまり上死点位置にある時に、底面４２と対向するピストン１６の先端部は、内周面４１に摺接することなく、接続部に臨んでいる。このとき、面取り部５３は接続部に対向するようになっている。尚、頂部５２が底面４２に最も近づいた時でも、両者の間には極僅かの隙間が形成されるようになっている。

次に、この発明の実施の形態１に係る圧縮機のシリンダブロック３にシリンダボア２を形成する方法を、図３に基づいて説明する。
図３（ａ）に示されるように、シリンダブロック３をダイカスト成型する際に、シリンダボア２の原型となる円筒穴２’が形成される。円筒穴２’の内周面４１’及び底面４２’はそれぞれ、ダイカスト成型によって形成されたままの鋳肌面である。

続いて、図示しない切削工具の先端を底面４２’からわずかに離すようにして、内周面４１’を切削加工する。この際、切削工具の先端は底面４２’に接することなく、内周面４１’のみを切削するので、切削工具は底面４２’に接触および振動することなく切削を行う。その結果、図３（ｂ）に示されるように、シリンダボア２が形成され、内周面４１と底面４２との間には、底面４２の周方向に沿って、底面４２に対して突出する段差部４３が形成される。尚、内周面４１は、切削加工がされた加工面であるのに対し、底面４２は、ダイカスト成型によって形成されたままの鋳肌面である。前述したように、ピストン１６の頂部５２（図２参照）は、底面４２に接することがないので、底面４２が鋳肌面であっても、斜板式圧縮機１（図１参照）の圧縮性能に問題はない。

このように、ピストン１６が当接しない底面４２を鋳肌面として残しておくことから、シリンダボア２を形成する際、ピストン１６の外周部５１が摺接する内周面４１のみを切削加工すればよく、加工の手間を省くことができるので、シリンダボア２の加工作業を簡素化しながらバルブプレート６とシリンダブロック３とを一体化することができる。また、内周面４１と底面４２とを同工程で切削加工しないことから、切削工具の振動が内周面４１の切削加工に影響を与えないので、内周面４１を精度よく切削加工することができる。

実施の形態２．
次に、この発明の実施の形態２に係る圧縮機の構成を示す。尚、実施の形態２において、図１〜３の参照符号と同一の符号は、同一又は同様な構成要素であるので、その詳細な説明は省略する。
この発明の実施の形態２に係る圧縮機は、実施の形態１に対して、内周面４１と底面４２との間に形成された接続部の形態を変更したものある。

図４に示されるように、内周面４１と底面４２との間には、底面４２の周方向に沿って、底面４２に対して窪んだ円環状の溝部６３が形成されている。ここで、溝部６３は、内周面４１と底面４２とをつなぐ接続部を構成する。溝部６３は、最も深い部分６３ａと、内周面４１に連続して延びて最も深い部分６３ａに達する円柱形状の外周側面６３ｂと、最も深い部分６３ａからシリンダボア２の半径方向内側に向かって深さが浅くなる円錐台形状の内周側面６３ｃとを有している。内周面４１と、外周側面６３ｂと、内周側面６３ｃとには切削加工がされているのに対し、底面４２には切削加工はされていない。尚、図４において、溝部６３は誇張して描かれており、溝部６３の実際の深さはおおよそ数十μｍｍ未満である。その他の構成は、実施の形態１と同じである。

次に、この発明の実施の形態２に係る圧縮機のシリンダブロック３にシリンダボア２を形成する方法を、図５に基づいて説明する。
図５（ａ）に示されるように、シリンダボア２の原型となる円筒穴２’を有するシリンダブロック３をダイカスト成型するまでは、実施の形態１と同じである。したがって、円筒穴２’の内周面４１’及び底面４２’はそれぞれ、ダイカスト成型によって形成されたままの鋳肌面である。

続いて、図示しない切削工具で内周面４１’を切削加工する。この際、切削工具には、底面４２’に接する先端が例えば三角形の断面形状を有するものを使用することにより、切削工具の先端と底面４２’との接触面積をできるだけ小さくすることが好ましい。このような切削工具を使用して、内周面４１’を切削加工すると同時に、内周面４１と底面４２’との間に、底面４２’の周方向に沿って、底面４２’に対して円環状の窪みを形成する。その結果、図５（ｂ）に示されるように、シリンダボア２が形成され、内周面４１と底面４２との間には、底面４２の周方向に沿って、底面４２に対して窪んだ円環状の溝部６３が形成される。三角形の断面形状を有する先端を備えた切削工具を用いることにより、溝部６３は、最も深い部分６３ａと、外周側面６３ｂと、内周側面６３ｃとからなる構成を有するようになる。尚、切削工具の先端と底面４２’との接触面積が小さいので、内周面４１’を切削加工すると同時に溝部６３を形成しても、切削工具の振動が抑えられ、シリンダボア内径の加工精度の悪化も抑制できる。

この実施の形態２でも、ピストン１６の外周部５１が摺接する内周面４１は、切削加工がされた加工面であるのに対し、ピストン１６が当接しない底面４２は、ダイカスト成型によって形成されたままの鋳肌面である。このため、シリンダボア２を形成する際、ピストン１６が摺接する内周面４１のみを切削加工すればよく、加工の手間を省くことができるので、実施の形態１と同様の効果を得ることができる。

また、この実施の形態２では、接続部である溝部６３が底面４２からピストン１６側に向かって突出していないので、実施の形態１と比べて、ピストン１６の面取り部５３を小さくすることができる。ピストン１６に面取り部５３を設けると、その分だけ、ピストン１６が上死点に達した時の圧縮室２４のデッドボリュームが大きくなり、体積効率が低下してしまう。しかしながら、ピストン１６の面取り部５３を小さくして圧縮室２４のデッドボリュームを小さくすることにより、体積効率の低下を抑制することができる。さらに、実施の形態１では、連通路２２（図１参照）がシリンダボア２と接続される個所が、段差部４３（図２参照）に対して底面４２とは反対側の位置に限定されてしまうが、実施の形態２では、連通路２２が溝部６３に連通するように接続させることもできるので、連通路２２を設ける設計上の自由度を増すことができる。

この実施の形態２では、接続部が、内周面に沿って最も深い部分６３ａに達する円柱形状の外周側面６３ｂと、最も深い部分６３ａからシリンダボア２の半径方向内側に向かって深さが浅くなる円錐台形状の内周側面６３ｃとを有する溝部６３であったが、この形態に限定するものではない。内周面４１からシリンダボア２の半径方向内側に向かって深さが深くなる円錐台形状の外周側面と、最も深い部分６３ａから内周面４１に平行に延びる円柱形状の内周側面とを有する溝部であってもよい。また、内周面４１を切削すると同時に溝部を形成する際に、切削工具の振動を抑えることができれば、溝部の形状はどのようなものであってもよい。さらに、円筒穴２’の内周面４１’及び底面４２’をそれぞれ、ダイカスト成型によって形成する際、溝部６３もダイカスト成型してもよい。この場合には、内周面４１のみを切削加工すればよいので、溝部６３は全て鋳肌面となる。

実施の形態１及び２では、斜板式圧縮機１について説明を行ったが、斜板式圧縮機に限定するものではない。ピストンを往復動することによってガスを圧縮する形態の圧縮機であれば、どのようなタイプの圧縮機であってもよい。
また、斜板式圧縮機１は、コンロッド１５と揺動板１４によって、ピストン１６と斜板１３をつなげているが、シューによってピストン１６と斜板１３をつなげてもよい。

実施の形態１及び２では、底面４２の全体が鋳肌面のままとなっているが、一部が切削加工された面であっても良い。例えば、何かしらの理由でダイカスト成型の精度が安定しなかったために、底面４２’の形状が一様な平面でなかったものに対して、追加工程として、底面４２’の一部を切削してもよい。

１ 斜板式圧縮機（圧縮機）、２ シリンダボア、３ シリンダブロック、５ リアハウジング（ハウジング）、１６ ピストン、１８ 吐出室、１９ 吐出ポート、２４ 圧縮室、４１ 内周面、４１ｂ 湾曲部（接続部）、４２ 底面、４３ 段差部（接続部）、５１ 外周部、５２ 頂部（ピストンの先端部）、５３ 面取り部（ピストンの先端部）、６３，７３ 溝部（接続部）。

Claims (6)

1. 円筒状のピストンと、
   該ピストンの外周部と摺接する内周面と、前記ピストンの先端部との間に隙間を有して延在するとともに吐出ポートが形成された底面とを備えたシリンダボアを有するダイカスト成型されたシリンダブロックと、
   内部に吐出室が形成されて前記シリンダブロックに結合されるハウジングと
   を備え、前記シリンダボア内には、前記ピストンと前記内周面と前記底面とから圧縮室が区画され、該圧縮室と前記吐出室とを前記吐出ポートを介して連通する圧縮機において、
   前記シリンダボアは、切削加工した加工面と、切削加工をしない鋳肌面とを有し、
   前記底面を前記鋳肌面とすると共に前記内周面を前記加工面とすることを特徴とする圧縮機。
2. 前記内周面と前記底面との間には、該底面の周方向に沿って接続部が形成されていることを特徴とする、請求項１に記載の圧縮機。
3. 前記接続部は前記鋳肌面を含むことを特徴とする、請求項２に記載の圧縮機。
4. 前記接続部は、前記底面から前記ピストン側に向かって突出していることを特徴とする、請求項２または３に記載の圧縮機。
5. 前記接続部は、前記底面に対して前記ピストンとは反対側に向かって窪んでいる、請求項２または３に記載の圧縮機。
6. 前記接続部は、全て前記鋳肌面である、請求項５に記載の圧縮機。

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