JPH11101190A - 圧縮機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】自動車の空調用の冷媒用圧縮機は、最近の自動
車の燃費向上の要請やエンジンの低振動・低騒音化に伴
い、より高性能の構成のものが望まれていた。 【解決手段】揺動ピストンをクランク・ピンにより、揺
動させる圧縮機において、シリンダーライナーと１対の
円錐状のシリンダーヘッドからなる流体密封室内で、揺
動ピストンは、シリンダーヘッドに線接触しながら揺動
して、吸入と圧縮作用を行わせるもので、更に、線接触
に当たり、揺動ピストンの円盤面と接するシリンダーヘ
ッドの円錐面とで噛み合う溝や歯車状部を設けたもので
ある。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は圧縮機に関し、例え
ば、自動車空調装置用の冷媒圧縮機として、有効な圧縮
機に関する。

【０００２】

【従来の技術】自動車空調装置用の圧縮機の圧縮機構
は、斜板式、揺動板式、ベーン式、スクロール式の４種
類でほとんどを占めており、各々長所、短所を合わせ持
っている。例えば、ベーン式は、低コストで小型・軽量
であるが、低回転時の効率が低く、スクロール式は、低
ノイズでエネルギ効率が高いが、小型化が難しくコスト
高である。また、振動板式は、低コストで信頼性が高い
が、大容量対応が難しくノイズ特性が悪い。斜板式は、
低コストであるが、騒音や振動が高いというのが現状で
ある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】現在は、自動車の燃費
向上や廉価要請のために、小型化・軽量化等が一段と期
待され、新しい機構の圧縮機の開発が望まれている。

【０００４】また、自動車用エンジンの低振動や低騒音
化によって、他の機器、例えば、自動車用の空調機の冷
媒圧縮機にも、低振動や低騒音化の要請が一段と求めら
れている。

【０００５】本発明では、小型化・軽量化を図ると共に
騒音や振動の少なく圧縮効率のよい高性能な自動車用の
冷媒用の圧縮機構造を得ることを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明では、回転軸に対
し或る角度を以て傾斜したクランク・ピンにより揺動す
る円盤状の揺動ピストンを設け、該揺動ピストンは、シ
リンダーライナー、１対のシリンダーヘッド、ベーンに
よって形成される流体密封室で揺動して、該流体密封室
の容積を可変させて流体吸入口より吸入された流体を順
次流体吐出口より送給する圧縮機である。

【０００７】上記のシリンダーヘッドと揺動ピストンの
間に、ころがり接触面を基準として適当な形状の突起を
等間隔に設け、これらが互いに１対以上かみあうように
した圧縮機である。

【０００８】本発明は、回転軸に対し或る角度を以て傾
斜したクランク・ピンにより揺動する円盤状の揺動ピス
トンを設け、該揺動ピストンは中央部を球形状とし、そ
の中心部に設けた貫通穴とクランク・ピンとは回転可能
に連結してなり、該揺動ピストンはシリンダー壁が球面
形状のシリンダーライナーに摺動可能に挿置され、１対
のシリンダーヘッドで、該揺動ピストンを挾む様にシリ
ンダーライナーと勘合し、該シリンダーヘッドは円錐面
を持ち、円錐面と該揺動ピストンの円盤面が、常に、円
周上の１ヵ所で線接触する様にし、かつ、該揺動ピスト
ンに放射状に設けたスリット内を板状のベーンがスライ
ドおよび、回転自在に摺動可能と成るようにし、該ベー
ンの４辺のうち３辺は、該シリンダーヘッドと該シリン
ダーライナーに固定され、残りの１辺は、該揺動ピスト
ンの球面形状の球形状部と一致し、かつ摺動可能とし、
該シリンダーヘッドと該揺動ピストンとの間に上記ベー
ンにより区画された流体密封室をそれぞれ形成し、該各
密封室にはシリンダーヘッドに貫設した流体吸入口およ
び、流体吐出口をそれぞれ開口せしめて成り、回転軸の
回転による揺動ピストンの揺動により上記流体密封室の
容積を可変として流体吸入口より吸入された流体を順次
流体吐出口より送給せしめるようにした圧縮機である。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下添付の図面を参照して本発明
の実施の形態を実施例に基づき説明する。

【００１０】図１には、本発明の１実施例である圧縮機
１が示されている。該圧縮機１は、ケーシング２内に回
転軸３に対し、或る角度を以て傾斜したクランク・ピン
４、４により揺動する円盤状の揺動ピストン５が設けら
れている。

【００１１】該揺動ピストン５は、円盤面５００を両側
に備え、また中央部を球形状部５０とし、その中心部に
設けた貫通穴５１とクランク・ピン４とは回転可能に連
結してなり、該揺動ピストン５は、一対のシリンダーヘ
ッド６壁と球面形状のシリンダーライナー７に摺動可能
に挿置されている。

【００１２】１対のシリンダーヘッド６であるフロント
・シリンダーヘッド６０とリヤ・シリンダーヘッド６１
は、該揺動ピストン５を挾む様にシリンダーライナー７
と勘合している。

【００１３】該シリンダーヘッド６は、円錐面６００、
６１０を持ち、該円錐面６００、６１０と該揺動ピスト
ン５の円盤面５００が、常に、円周上の１ヵ所で線接触
する様にし、かつ、該揺動ピストン５に放射状に設けた
スリット５２は、板状のベーン８内をスライドして摺動
可能と成るようにする。

【００１４】前記スリット５２には、弾性材やまたは摩
擦の少ない材質から成る摺動ガイド５３が設けられてお
り、揺動ピストン５がベーン８内を動くに当たって、騒
音や摩擦の軽減を容易ならしめる。

【００１５】また、揺動ピストン５の端部には、ピスト
ンリング溝５４が設けられており、シリンダーライナー
７との間のシーリングを行える。

【００１６】該ベーン８の４辺のうち３辺は、該シリン
ダーヘッド６０、６１と該シリンダーライナー７に固定
され、残りの１辺は、該揺動ピストン５の球形状部５０
と一致し、かつ摺動可能としてある（図２）。

【００１７】いわゆる、圧縮室となる流体密封室２００
は、シリンダーヘッド６、該揺動ピストン５と球面形状
のシリンダーライナー７の間で、上記複数のベーン８に
より区画されて、それぞれ形成される。この関係は、図
２によく示される。この実施例では、ベーン８は、３箇
所に設けられるので、流体密封室２００は、揺動ピスト
ン５の両側で６つとなる。各室２００に対応して、吸入
弁と吐出弁が、それぞれ設けられている。即ち、吸入孔
２２や吐出孔２３には、図２のように、各々吸入弁２２
０、吐出弁２３０が設けられる。

【００１８】該各密封室２００には、シリンダーヘッド
６に貫設した吸入孔２２および、吐出孔２３をそれぞれ
開口されている。密封室２００の数が多ければ、吸入及
び吐出口の数もそれに比例する。

【００１９】このように構成された結果、回転軸３が回
転すると、或る角度を以て傾斜したクランク・ピン４、
４により、揺動ピストン５が、揺動することとなる。

【００２０】図１で見て簡単には、揺動ピストン５は、
左右方向に揺動するが、クランク・ピン４、４が回転す
るために、漸次、シリンダーヘッド６の該円錐面６０
０、６１０と該揺動ピストン５の円盤面５００とは、常
に、円周上の１ヵ所で線接触しながら、いわゆる波打ち
現象のように、漸次シリンダーヘッド６の円錐面に沿っ
て線接触部は移動し、吸入・圧縮作用を行う。なお、揺
動ピストン５は、回転はせず揺動するだけであるが、観
察していると線接触部が移動しているように見えるの
で、あたかも、転がるように見える。また、揺動ピスト
ン５の反対側でも同様に吸込・吐出作用が行われる。従
って、吸入圧縮作用は間断なく行われるので、脈動も少
ないのが分かる。

【００２１】図４には、この状況が示されており、クラ
ンク・ピン４が動くと同時に、ベーン８により仕切られ
た流体密封室２００で、吸込行程、吐出行程、そして圧
縮行程が順次行われて行く状況が示されている。ここで
は、揺動ピストン５（の端部）は、波状に描かれている
が、これは、揺動ピストン５の端部を連続として画がい
た為である（図４では１８０゜近辺に揺動ピストン５の
端部が線接触している）。従って、実際は、揺動ピスト
ン５が、漸次波のように円錐面６００、６１０に線接触
しながら、仮想的に動いて行くように見えるのが分かる
であろう。

【００２２】かつ、該揺動ピストン５は、自身に設けた
スリット５２で、板状のベーン８をスライドすることに
なり、摺動する。

【００２３】上記流体密封室２００の容積は、図３及び
４で示されるように、揺動ピストン５の揺動の結果、吸
入と圧縮作用が行われて行く。

【００２４】図１で示されるように、吸入通路２０から
吸入された流体は、吸入室２１を経て吸入孔２２、２２
へ導かれ、順次、吐出孔２３、２３から吐出室２４へ導
かれて、吐出通路２５へ向かう。図２では、吸入通路２
０から吸い込まれた流体は、吐出孔２３からの吐出連通
路２４０を囲むように、吸入の為の環状の吸入室２１が
設けられている。吸入孔２２や吐出孔２３には、それぞ
れ吸入弁２２０、吐出弁２３０が設けられる。同様に吐
出室２４には、両側の流体密封室２００から吐出された
流体が集められる。従って、吐出孔２３や吐出連通路２
４０を囲むように環状の吸入室２１が設けられ、また機
械室も包囲しているので、騒音の減少に寄与している。

【００２５】なお、図２で、９はボルト穴であって、ケ
ーシング２を固定して一体化させるものである。

【００２６】ここで、流体密封室２００の数は、ベーン
８によって仕切られる数で決められるが、２室でもよい
が、好ましくは、３以上である。この実施例では３で説
明した（図２参照）。

【００２７】このように、揺動ピストン５の円盤面５０
０は、シリンダーヘッド６の面を線接触しながら、移動
し吸込と圧縮作用をするが、その際に、両面に滑りが生
じないように、それら両者のころがり接触面に適当な形
状の突起を等間隔に設けて、お互いに噛み合いながら移
動することができる。

【００２８】この関係を図５に示す。揺動ピストン５の
端部に噛み合うための歯状部５０１が形成され、シリン
ダーヘッド６の該円錐面６００（６１０）の歯状部６１
１と噛み合い、噛み合い部を移動して、確実な移動がな
される。勿論、円錐面６００と歯状部（図示せず）も噛
み合う構造となっている。従って、この噛み合いの結
果、圧縮時に吸込側に漏れることが大幅に無くなり、圧
縮効率が上昇する。これら噛み合い部は、揺動ピストン
５の円盤面５００の両面に形成することができる。

【００２９】この噛み合い関係は、様々形式のものが考
えられ、双方が凹凸溝接触でも、歯状噛み合いでもよ
い。

【００３０】

【発明の効果】以上のように、本発明の圧縮機は構成さ
れているので、以下のような効果を奏する。

【００３１】本発明は、本体寸法に比して流体密封室の
占める割合が大きいので、１回転当たりの排除容積が大
きい。

【００３２】本発明の圧縮機は、ピストンが回転せず
に、揺動するだけであるので、往復質量がなく、慣性部
分の大きな回転体の不釣り合いも少ないので、大きな振
動も生せず、而もストロークも短いので小型化・軽量化
が達成でき、更に騒音も従来のものに比べて少ない。

【００３３】必要トルクの変動が少なく、吐出ガスの圧
力変動が少ないので、振動や騒音が少ない。

【００３４】更に、ベーン式の様に、遠心力でベーンを
シリンダーに押しつけシールするがないので低回転での
漏れがない。

【００３５】内部の圧縮室等を含む機械室が、吸入路で
囲まれた二重構造であるので、該室から発生する音を遮
音して、静粛な運転効果がある。

【００３６】更に、ピストンの揺動時に、噛状部や凹凸
溝の噛み合いや接触させる構造によって、吸込側への漏
れを防止した為に、確実な圧縮作用がなされて、圧縮効
率を向上させる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の圧縮機の実施例を示す略縦断面図であ
る。

【図２】図１の線Ａ−Ａによる断面図である。

【図３】図２の線Ｂ−Ｂによる断面図である。

【図４】図３の断面をベーンによって仕切られる流体密
封室を３６０゜平面的に展開した断面図である。

【図５】揺動ピストンとシリンダーヘッドの円錐面との
噛み合い状況を示す斜視図である。

【符号の説明】

１ 圧縮機 ２ ケーシング ２０ 吸入通路 ２００ 流体密封室 ２１ 吸入室 ２２ 吸入孔 ２２０ 吸入弁 ２３ 吐出孔 ２３０ 吐出弁 ２４ 吐出室 ２４０ 吐出連通路 ２５ 吐出通路 ３ 回転軸 ４ クランク・ピン ５ 揺動ピストン ５０ 球形状部 ５００ 円盤面 ５０１ 歯状部 ５１ 貫通穴 ５２ スリット ５３ 摺動ガイド ５４ ピストンリング溝 ６ シリンダーヘッド ６０ フロント・シリンダーヘッド ６１ リヤ・シリンダーヘッド ６００ 円錐面 ６１０ 円錐面 ６１１ 歯状部 ７ シリンダーライナー ８ ベーン ９ ボルト穴

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】回転軸に対し或る角度を以て傾斜したクラ
   ンク・ピンにより揺動する円盤状の揺動ピストンを設
   け、該揺動ピストンは、シリンダーライナー、１対のシ
   リンダーヘッド、ベーンによって形成される流体密封室
   内で揺動して、該流体密封室の容積を可変させて、流体
   吸入口より吸入された流体を順次流体吐出口より送給せ
   しめるようになしたことを特徴とする圧縮機。
2. 【請求項２】上記のシリンダーヘッドと揺動ピストンの
   間に、ころがり接触面を基準として適当な形状の突起を
   等間隔に設け、これらが互いに１対以上噛み合うように
   したことを特徴とする請求項１の圧縮機。