JPH109132A - 斜板型圧縮機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 高い吐出圧力で稼働した場合においても、高
い信頼性（耐久性）を有する圧縮機を提供する。 【解決手段】 揺動部材１０をピストン６および斜板４
によって保持することにより、シャフト１と揺動部材１
０とを非接触状態とする。さらに、波形状に形成された
線形材料をコイル状に巻いて構成されたウェーブコイル
スプリング２０によって直接揺動部材１０を押圧する。
これにより、シャフト１と揺動部材１０との間の摺動抵
抗の発生を防止することができる。さらに、ウェーブコ
イルスプリング２０を使用することにより、スプリング
の座屈現象を防止することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【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。因みに、フロンの場合の吐出圧力は約１．
５ＭＰａであり、ＣＯ₂ の場合の吐出圧力は約１２ＭＰ
ａである。

【０００３】そこで、発明者等は、ＣＯ₂ サイクルに適
応した圧縮機を研究していたところ、その構造は、実開
平７−３０３８０号公報に示されるような油圧ポンプの
構造に近づいていった。因みに、上記公報記載の油圧ポ
ンプは、シャフトに対して傾いた傾斜面を有する斜板、
回転および揺動可能にシャフト支持された揺動板やリテ
ーナ等からなる揺動部材、揺動部材に揺動可能に連結す
るピストン、およびこれらを収納するハウジング等から
構成されている。そして、シャフトの回転とともに斜板
が回転することにより揺動部材が揺動し、この揺動部材
と揺動可能に連結するピストンが往復運動するものであ
る。

【０００４】また、揺動部材は、シャフトに固定された
ガイドの摺動面に摺接することによって回転および揺動
可能に支持されるている。そして、摺動面の潤滑は、シ
ャフトに形成された潤滑孔より潤滑油を摺動面に導くこ
とによって行われている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記公報に
記載の油圧ポンプをＣＯ₂ サイクルの圧縮機に適用する
と、以下のような問題が発生する。すなわち、揺動部材
は、シャフトに固定されたガイドの摺動面に摺接するこ
とによって回転および揺動可能に支持されているので、
吐出圧力が高くなると、摺動面の面圧が上昇してしま
い、摺動面での摺動（摩擦）抵抗が増大して圧縮機の機
械効率の低下を招く。

【０００６】また、ＣＯ₂ サイクル用圧縮機に限らず冷
凍サイクルの圧縮機では、冷媒中に潤滑油を混入させる
ことにより圧縮機の摺動部分の潤滑を行っているので、
シャフトに形成された潤滑孔より潤滑油を摺動面に導く
といった手段を採用することができない。このため、面
圧の上昇および摩擦抵抗の増大にともなって摺動面で油
膜の切れを誘発し易く、潤滑不良による圧縮機の焼き付
きを招き易いので、圧縮機の信頼性（耐久性）が低下す
る。

【０００７】本発明は、上記点に鑑み、高い吐出圧力で
稼働した場合においても、高い信頼性（耐久性）を有す
る圧縮機を提供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〜
３に記載の発明では、揺動部材（１０）は、ピストン
（６）および前記斜板（４）によって保持されている。
そして、シャフト（１）と揺動部材（１０）との間に
は、空隙（１ａ）が形成されていることを特徴とする。

【０００９】これにより、揺動部材（１０）とシャフト
（１）とは空隙（１ａ）によって非接触状態となるなの
で、揺動部材（１０）とシャフト（１）との間で摺動抵
抗および摺動部分での焼き付きは発生しない。したがっ
て、これを原因とする斜板型圧縮機の信頼性の低下を防
止することができる。また、上記公報に記載のように、
ガイドを設ける必要がないので、部品点数の低下および
組付け工数の低減を図ることができる。したがって、斜
板型圧縮機の製造原価低減を図ることができる。

【００１０】請求項２に記載の発明では、ハウジング
（２、３、１４）内には、揺動部材（１０）を傾斜面
（４ａ）に向けて押圧する弾性部材（２０）が配設され
ていることを特徴とする。ところで、斜板型圧縮機の稼
働中は、ピストン（６）に作用する圧縮反力によって、
揺動部材（１０）は、斜板（５）に向けて押圧されてい
るので、揺動部材（１０）が傾斜面（４ａ）に対してガ
タツキがほとんど発生しないないが、停止時は、圧縮反
力が作用しないので、外部から加振動力によりガタツキ
が発生し易くなる。そして、このガタツキは、傾斜面
（４ａ）等の各部の破損を誘発するので、揺動部材（１
０）のガタツキを防止する必要がある。

【００１１】これに対して、本発明によれば、弾性部材
（２０）によって、揺動部材（１０）は、斜板（５）に
向けて押圧されているので、斜板型圧縮機が停止してい
る際の揺動部材（１０）のガタツキを防止することがで
きる。したがって、傾斜面（４ａ）等の各部の破損を防
止することができる。請求項３に記載の発明では、波形
状に形成された線形材料をコイル状に巻いて構成された
ウェーブコイルスプリング（２０）によって直接揺動部
材（１０）を押圧していることを特徴とする。

【００１２】ところで、揺動部材（１０）は揺動運動を
行っているので、この揺動部材（１０）を、例えば通常
のコイルスプリングなどで押圧すると、コイルスプリン
グに座屈現象が発生するので、ガイド部材などを設けて
座屈現象を防止する必要がある。これに対して、本発明
によれば、ウェーブコイルスプリング（２０）を使用し
ているので、座屈現象を防止することができる。延いて
は、ガイド部材などを設けることによって圧縮機の構造
が複雑になることを防止することができる。

【００１３】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。

【００１４】

【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、ＣＯ₂
を冷媒とするＣＯ₂ サイクル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。）の軸方向断面を示している。

【００１５】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１００、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１００、１０１はシャフ
ト１の垂直方向の荷重に対抗している。

【００１６】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２
ａ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。

【００１７】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２参照）、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５が８個形成され
ており、各シリンダ５内には、各シリンダ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。

【００１８】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１０が配設されており、この揺動部材１０
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シュー７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７は、シュー
７の保持部材をなすリテーナ８と、傾斜面４ａに配設さ
れたスラスト軸受１０３の転動体１０３ａに接触して傾
斜面４ａと回転可能に面する揺動板９とによって挟み込
まれて保持されている。

【００１９】因みに、スラスト軸受１０３は、ピストン
６を介して揺動部材１０に作用する圧縮反力に対抗する
ものである。また、揺動部材１０とシャフト１との間に
は、空隙１ａが形成されており、この空隙１ａにより揺
動部材１０とシャフト１とは非接触状態となっている。
このため、揺動部材１０は、シャフト１の径方向につい
ては、ピストン６によって保持され、シャフト１の軸方
向については、ピストン６に作用する圧縮反力、および
後述するウェーブコイルスプリング２０が発生する弾性
力を利用して斜板５に押圧されることによって保持され
ている。

【００２０】なお、ウェーブコイルスプリング２０と
は、図３に示すように、波形状に形成された線形のばね
鋼鋼材をコイル状に巻いて構成されたもので、図３の
（ｃ）に示すように、線形のばね鋼鋼材の波形状部分の
曲げによって座屈力（座屈応力）を吸収し得るスプリン
グである。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５の一端側を閉塞するバ
ルブプレート１１が配設されており、このバルブプレー
ト１１には、シリンダ５に連通する複数個の吸入ポート
１２および吐出ポート１３が形成されている。

【００２１】そして、バルブプレート１１とリアハウジ
ング１４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１２に分配する吸入
室１５と、各吐出ポート１３から吐出した冷媒を集合さ
せて図示されていない圧縮機の吐出口に導く吐出室１６
とが形成されている。また、各吸入ポート１２のピスト
ン６側には、リード弁状の吸入弁１７が配設されてお
り、各吐出ポート１３の吐出室１６側にも同様にリード
弁状の吐出弁１８が配設されている。なお、吐出弁１８
は、ストッパ１９によって最大開度が規制されており、
両弁１７、１８およびストッパ１９は、バルブプレート
１１とともにシリンダブロック３とリアハウジング１４
とによって挟まれて固定されている。

【００２２】因みに、２１はシリンダ５とピストン６と
の隙間から漏れた冷媒が、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、２２はニトリルゴムからな
るＯリングである。以上に述べた構成により、周知の如
く、シャフト１の回転に連動して斜板４が回転し、揺動
部材１０がシャフト１を中心にシャフト１の軸方向に揺
動運動を行う。そして、揺動部材１０に連結されたピス
トン６が往復運動をし、冷媒を吸入圧縮を行う。

【００２３】次に、本実施形態の特徴を述べる。本実施
形態によれば、揺動部材１０は、ピストン６と斜板５と
によって保持されるとともに、揺動部材１０とシャフト
１との間には、空隙１ａが形成されている。これに対し
て、上記公報に記載の油圧ポンプでは、図５に示すよう
に、シャフト１に固定されたガイド３００の球面状の摺
動面３０１に揺動部材１０を摺接させるよって、揺動部
材１０を回転かつ揺動可能に保持している。このため、
上記公報記載の油圧ポンプを、ＣＯ₂ サイクル用の圧縮
機にそのまま適用すると、上述のように、信頼性の点で
問題があった。

【００２４】一方、本実施形態では、揺動部材１０とシ
ャフト１とは空隙１ａが形成されて非接触状態なので、
揺動部材１０とシャフト１との間で摺動抵抗および摺動
部分での焼き付きは発生しない。したがって、これを原
因とする圧縮機の信頼性の低下を防止することができ
る。また、ガイド３００を設ける必要がないので、部品
点数の低下および組付け工数の低減を図ることができ
る。したがって、圧縮機の製造原価低減を図ることがで
きる。

【００２５】ところで、圧縮機の稼働中（シャフト１が
回転しているとき）は、ピストン６に作用する圧縮反力
によって、揺動部材１０は、斜板５に向けて押圧されて
いるので、揺動部材１０が傾斜面４ａおよびスラスト軸
受１０３に対してガタツキがほとんど発生しないない
が、圧縮機の停止時は、圧縮反力が作用しないので、車
両振動等によりガタツキが発生し易くなる。そして、こ
のガタツキは、傾斜面４ａ、転動体１０３ａおよび揺動
板９の破損を誘発するので、揺動部材１０のガタツキを
防止する必要がある。

【００２６】これに対して、本実施形態によれば、ウェ
ーブコイルスプリング２０によって、揺動部材１０は、
斜板５に向けて押圧されているので、圧縮機が停止して
いる際の揺動部材１０のガタツキを防止することができ
る。したがって、傾斜面４ａ、転動体１０３ａおよび揺
動板９の破損を防止することができる。ところで、揺動
部材１０は揺動運動を行っているので、この揺動部材１
０を、例えば通常のコイルスプリングなどで押圧する
と、コイルスプリングに座屈現象が発生するので、コイ
ルスプリングの座屈現象を防止するガイド部材などを設
けて座屈現象を防止する必要がある。

【００２７】これに対して、本実施形態によれば、ウェ
ーブコイルスプリング２０を使用しているので、座屈現
象を防止することができる。延いては、ガイド部材など
を設けることによって圧縮機の構造が複雑になることを
防止することができる。ところで、ウェーブコイルスプ
リング２０に替えて、皿ばね状のベルビルスプリングを
使用してもよい。

【００２８】また、ウェーブコイルスプリング２０や上
記ベルビルスプリング等に替えて、通常のコイルスプリ
ングをシャフト１周りに複数本配置してもよい。また、
家庭用空調装置等のように、外部からの振動の影響が少
ない場合には、ウェーブコイルスプリング２０等の弾性
部材を廃止してもよい。また、本発明に係る圧縮機は、
ＣＯ₂ サイクル用に限定されるものではなく、フロンを
用いた通常の冷凍サイクル用の圧縮機としても利用する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る斜板型圧縮機の軸方向断面図であ
る。

【図２】図１のＡ−Ａ断面図である。

【図３】（ａ）はウェーブコイルスプリングを示す斜視
図であり、（ｂ）はウェーブコイルスプリングの正面図
であり、（ｃ）はウェーブコイルスプリングに偏荷重が
作用した場合の変形を示す正面図である。

【図４】従来の技術に係る油圧ポンプのガイド部分の拡
大図である。

【符号の説明】

１…シャフト、２…フロントハウジング、３…シリンダ
ブロック、４…斜板、５…シリンダ、６…ピストン、７
…シュー、８…リテーナ、９…揺動板、１０…揺動部
材、１１…バルブプレート、１２…吸入ポート、１３…
吐出ポート、１４…リアハウジング、１５…吸入室、１
６…吐出室、１７…吸入弁、１８…吐出弁、１９…スト
ッパ、２０…ウェーブコイルスプリング。

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

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 駆動力を得て回転するシャフト（１）
   と、 前記シャフト（１）を回転可能に支持する軸受（１０
   ０、１０１）と、 前記軸受（１００、１０１）および前記シャフト（１）
   を収納するハウジング（２、３、１４）と、 前記ハウジング（２、３、１４）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（５）と、 前記シリンダ（５）の内壁に接触しながら、前記シリン
   ダ（５）内で往復するピストン（６）と、 前記ハウジング（２、３、１４）内で前記シャフト
   （１）と一体的に回転するとともに、前記シャフト
   （１）に対して所定角度を有して傾いた傾斜面（４ａ）
   が形成された斜板（４）と、 前記傾斜面（４ａ）と対向するとともに、前記斜板
   （４）に対して回転可能に配置され、前記ピストン
   （６）と揺動可能に連結する揺動部材（１０）とを備
   え、 前記揺動部材（１０）は、前記ピストン（６）および前
   記斜板（４）によって保持されており、 前記シャフト（１）と前記揺動部材（１０）との間に
   は、空隙（１ａ）が形成されていることを特徴とする斜
   板型圧縮機。
2. 【請求項２】 前記ハウジング（２、３、１４）内に
   は、前記揺動部材（１０）を前記傾斜面（４ａ）に向け
   て押圧する弾性部材（２０）が配設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。
3. 【請求項３】 前記弾性部材（２０）は、前記揺動部材
   （１０）を直接押圧しており、 さらに、前記弾性部材は、波形状に形成された線形材料
   をコイル状に巻いて構成されたウェーブコイルスプリン
   グ（２０）であることを特徴とする請求項２に記載の斜
   板型圧縮機。