WO2008066155A1 - Compresseur à came plate à cylindrée variable - Google Patents

Description

明 細 書

可変容量型斜板圧縮機

技術分野

[0001] 本発明は可変容量型の斜板圧縮機に係わり、特に CO冷媒を用いた冷凍回路の

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圧縮機に好適な可変容量型の斜板圧縮機に関する。

背景技術

[0002] 例えば冷凍回路の圧縮機として用いられる可変容量型の斜板圧縮機では、特開 20 00-283025号公報が開示するように、斜板の回転運動がピストンの往復運動にスト口 ーク長可変にて変換される。

上記公報の圧縮機の斜板は、ジャーナルのボス部 (斜板ボス）に嵌合し、斜板ボス のねじ溝にねじ込まれたナットによって固定される。

発明の開示

[0003] 冷媒として COを用いた冷凍回路では、 R134aを用いた場合に比べ、冷媒の密度が

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高ぐ圧縮機の吸い込み容積が小さくてもよい。例えば、 20〜24ccの吸い込み容積を 有する CO用の圧縮機が、 160〜180ccの吸い込み容積を有する R134a用の圧縮機と

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同等の性能を発揮する。このため、 CO用の圧縮機の外観形状は、小型化される傾

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向にある。

一方、冷媒として COを用いた冷凍回路では、 R134aを用いた場合に比べ、作動圧

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力 S7〜 10倍程度高くなる。このため、ピストンゃ斜板等の圧縮荷重を支持する圧縮機 の内部部品は、強度を確保すベぐ外観形状のようには小型化できない。

[0004] このように、 CO用圧縮機の場合、外観形状が小型化されつつ内部部品は従来と

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同等の大きさを有するため、レイアウト設計が困難な部分がある。

具体的には、 CO用圧縮機の場合、シリンダボアの PCDは φ 55〜65πιιη程度に設

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計されるので、斜板を斜板ボスに固定するナットの小型化が求められる。し力、しながら 、上記公報の圧縮機においてナットを小型化し、ナットに工具との係合のための係合 孔を形成した場合、係合孔周辺でナットの強度が不足してしまう。

[0005] 本発明は上述の事情に基づいてなされたもので、その目的とするところは、高強度 でありながらピストンとの間のクリアランスも確保されるナットによって、斜板が斜板ボス に固定される可変容量型の斜板圧縮機を安価にて提供することにある。

上記の目的を達成するため、本発明によれば、回転軸により貫通されるとともに前 記回転軸に対して傾動可能に連結され、外周面にねじ溝を有する斜板ボスと、前記 斜板ボスに嵌合した円環状の斜板と、前記斜板ボスのねじ溝にねじ込まれ、前記斜 板ボスに前記斜板を固定するナットと、前記斜板の回転運動をピストンの往復運動に 変換する変換装置と、前記ナットをねじ込むための工具と係合させるべく前記ナット に一体に形成され、前記ナットの軸線と平行な方向に突出する係合突起とを備えるこ とを特徴とする可変容量型斜板圧縮機が提供される。

[0006] 本発明の可変容量型斜板圧縮機では、工具と係合する係合突起が、ナットの軸線 方向に突出しているので、ナットの強度が確保されるとともに、ナット及び係合突起と ピストンとの間のクリアランスも確保される。従って、この圧縮機は、小型化しても信頼 性に優れる。

そして、係合突起は、フォーマー等により、ナットと一体に容易に成形される。このた めナットの生産性は高ぐ圧縮機が安価にて提供される。

[0007] 好適な態様として、前記係合突起は、前記斜板とは反対側の前記ナットの端面から 突出している。この態様によれば、係合突起が、斜板とは反対側のナットの面から突 出しているため、係合突起に工具を係合させ易ぐナットが簡単にねじ込まれる。 好適な態様として、前記ナットの径方向でみて前記ナットの外周面及び前記係合突 起の外面のうち少なくとも前記係合突起の外面の一部には、前記ナットから離間する につれて前記ナットの軸線に近づくように傾斜した傾斜面としてテーパ面及び平面の うち一方が形成され、前記傾斜面の傾斜角度は、前記斜板ボスが前記回転軸に対し て最も傾動したときの前記回転軸からの前記斜板ボスの軸線の傾斜角度に略等しい

[0008] この態様では、傾斜面の傾斜角度が、斜板ボスが回転軸に対して最も傾動したとき 、即ち圧縮機の容量が最大のときの回転軸からの斜板ボスの軸線の傾斜角度に略 等しい。このため、斜板ボスが傾動したとしても、係合突起とピストンとのクリアランスが 常に確保される。 好適な態様として、前記係合突起は、前記ピストンと接触しないように規定される仮 想テーパ面の内側に位置し、前記仮想テーパ面の傾斜角度は、前記斜板ボスが前 記回転軸に対して最も傾動したときの前記回転軸からの前記斜板ボスの軸線の傾斜 角度に略等しい。

この態様では、係合突起が、前記ピストンと接触しないように規定される仮想テーパ 面の内側に位置することで、斜板ボスが傾動したとしても、係合突起とピストンとのタリ ァランスが常に確保される。

図面の簡単な説明

[図 1]第 1実施形態に係る可変容量型の斜板圧縮機の縦断面を示す図、

[図 2]図 1の圧縮機に適用されたナット及び係合突起の平面図、

[図 3]図 2の ΙΙΗΠ線に沿う断面図、

園 4]図 2のナットの一部を係合突起とともに示す斜視図、

園 5]図 1の圧縮機に適用された斜板ボスに対して、図 2のナットにより斜板を固定す る方法を説明するための分解図、

園 6]図 5の方法により組み立てられた斜板ボス、斜板及びナットを示す図、 園 7]図 5の方法に用いられた工具の平面図、

[図 8]比較例 1のナットの平面図、

[図 9]図 8の IX-IX線に沿う断面図、

[図 10]比較例 2のナットの平面図、

[図 11]図 10の Xト XI線に沿う断面図、

[図 12]比較例 3のナットの平面図、

[図 13]図 12の ΧΠΙ-ΧΠΙ線に沿う断面図、

園 14]図 4の係合突起の外面に変形例の平面を適用した状態を示す斜視図、 園 15]第 1実施形態の変形例に係わるナット及び係合突起の平面図、

[図 16]図 15の XVト XVI線に沿う断面図、

園 17]第 2実施形態に係わるナット及び係合突起の平面図、

[図 18]図 17の xvm-xvm線に沿う断面図、

園 19]第 3実施形態に係わるナット及び係合突起の平面図、 [図 20]図 19の XX-XX線に沿う断面図である。

発明を実施するための最良の形態

[0010] 図 1は、第 1実施形態に係る容量可変型の斜板圧縮機を示す。

圧縮機はハウジングの一部を構成するケーシング (フロントノ、ウジング） 10を備える。 ケーシング 10の一端には、シリンダブロック 12、バルブプレート 14及びシリンダヘッド 1 6がこの順序で複数のボルト 18によって気密に固定され、ケーシング 10の他端とシリン ダブロック 12との間にクランク室 20が区画される。

シリンダヘッド 16には、吸入ポート及び吐出ポートが形成され、シリンダヘッド 16の 内部には、吸入ポート及び吐出ポートにそれぞれ連通する吸入室 22及び吐出室 24 が区画される。吸入室 22は、吸入リード弁（図示せず）を介してシリンダブロック 12の 各シリンダボア 26に連通する一方、バルブプレート 14に形成された固定絞り 28を通じ てクランク室 20と常時連通する。

[0011] 吐出室 24は、リード弁体（図示せず）及び弁押さえ 30からなる吐出リード弁を介して 各シリンダボア 26に連通する。また、吐出室 24は、図示しないけれども、連通路を通じ てクランク室 20と連通し、この連通路には電磁弁が配置される。電磁弁は、例えば外 部からの制御により開閉作動し、吐出室 24とクランク室 20との間を断続的に連通させ シリンダブロック 12の各シリンダボア 26内には、クランク室 20側からピストン 32が往復 動自在に揷入され、ピストン 32のテール部は、クランク室 20内に突出する。ピストン 32 のテール部には、例えばエンジン等の駆動源から動力が断続的に伝達される。圧縮 機は、動力を受け取るための電磁クラッチ 34を有する。

[0012] より詳しくは、電磁クラッチ 34のドライブ側ユニットは、ケーシング 10の他端に回転可 能に取り付けられ、電磁クラッチ 34のドリブン側ユニットは、ケーシング 10の他端を貫 通する回転軸 36の外端に固定される。

回転軸 36は、クランク室 20を貫通してシリンダブロック 12まで延び、 2つのラジアノレ ベアリング 38, 40を介してケーシング 10及びシリンダブロック 12により回転自在に支持 される。なお、回転軸 36には、ラジアルベアリング 38よりも電磁クラッチ 34側にリップシ ール 42が取り付けられ、リップシール 42はクランク室 20を気密に区画する。 [0013] 圧縮機は、回転軸 36の回転運動を、ストローク長可変のピストン 32の往復運動に変 換するための変換機構を備える。

より詳しくは、回転軸 36には円盤状のロータ 44が固定され、ロータ 44とケーシング 10 の他端との間にはスラストベアリング 46が配置される。また、シリンダブロック 12側の回 転軸 36の内端にもスラストベアリング 48が当接する。

ロータ 44とシリンダブロック 12との間を延びる回転軸 36の部分は、円筒状の斜板ボ ス 50を貫通し、斜板ボス 50はヒンジ 52を介してロータ 44に連結される。斜板ボス 50の 内周面は球状の凹面をなし、回転軸 36に往復動自在に嵌合したスリーブ 54の球状 の外周面に摺接する。従って、斜板ボス 50は、回転軸 36に対して傾動可能であるとと もに、回転軸 36と一体に回転可能である。なお、斜板ボス 50にはカウンタウェイト 56が 一体に形成され、スリーブ 54とロータ 44との間には圧縮コイルばね 58が配置される。

[0014] 斜板ボス 50には円環状の斜板 60が嵌合し、斜板 60の外周部は、ピストン 32のテー ル部に形成された凹所内に位置付けられる。各テール部の凹所には、ピストン 32の 軸線方向に離間した一対の球面座が形成され、球面座に配置された一対の半球状 のシユー 62が、斜板 60の外周部に対し、厚さ方向両側から挟むように摺接する。 斜板 60が斜板ボス 50と一体に回転可能になるよう、斜板 60は、ナット 64により斜板ボ ス 50に固定される。より詳しくは、図 2及び図 3に示したように、ナット 64は円環状をな し、ナット 64の内周面にねじ溝 66が形成される。

[0015] ナット 64には、ナット 64自身の軸線方向に突出した係合突起 68が形成され、好まし くは、係合突起 68は、固定すべき斜板 60とは反対側のナット 64の端面から突出する。 係合突起 68は、ナット 64を斜板ボス 50にねじ込むための工具と係合可能である。 係合突起 68の数は例えば 4個であり、係合突起 68はナット 64の周方向でみて 90度 間隔にて形成される。ナット 64及び係合突起 68の形状は、ナット 64及び係合突起 68 に対して近接するピストン 32との間にクリアランスが確保されるように設定される。

[0016] 好ましくは、ナット 64の径方向でみて、係合突起 68の外面はテーパ面 70により形成 され、テーパ面 70は、ナット 64の端面から軸線方向に離間するに連れて、ナット 64の 軸線 Aに近づくように傾斜している。テーパ面 70の傾斜角度 Θは 10° 〜20° の範囲 にあり、斜板ボス 50が回転軸 36に対して最も傾動したときの回転軸 36からの斜板ボス 50の軸線の傾斜角度に略等しい。

なお、テーパ面 70は、図 4に曲率を誇張して示したように、円錐台の外周面の一部 を切り抜いて得られるような曲面である。

[0017] 図 5は、ナット 64による斜板 60の固定方法を概略的に示し、斜板ボス 50は、段差面 7 2にて小径部 74と大径部 76とに区別される。小径部 74の先端の外周面にはねじ溝 78 が形成され、小径部 74の先端は雄ねじを構成する。小径部 74の先端は、斜板 60が小 径部 74に嵌合して段差面 72に当接したとき、斜板 60から突出する。斜板 60から突出 した小径部 74の先端にナット 64がねじ込まれ、ナット 64と段差面 72との間に挟まれる ことで、図 6に示したように、斜板 60は斜板ボス 50に固定される。

なお、図 5の符号 80はナット 64をねじ込むための工具を示しており、工具 80は、図 7 に示したように、例えば十字形状の溝 81を有する。この溝 81に係合突起 68を受け入 れた状態で工具 80を回転させることで、ナット 64が簡単にねじ込まれる。

[0018] 以下、上述した圧縮機の動作について説明する。

電磁クラッチ 34がオン作動されると、動力が電磁クラッチ 34を介して回転軸 36に伝 達され、回転軸 36が回転される。回転軸 36の回転運動は、変換機構、つまり、ロータ 44、ヒンジ 52、斜板ボス 50、斜板 60及びシユー 62を介してピストン 32の往復運動に変 換される。各ピストン 32の往復運動に基づき、圧縮機内では、吸入室 22内の冷媒が 吸入リード弁を介してシリンダボア 26に吸入される吸入工程と、シリンダボア 26内で冷 媒が圧縮される圧縮工程と、圧縮された冷媒が吐出リード弁を介して吐出室 24に吐 出される吐出工程とからなる一連のプロセスが実施される。

圧縮機から吐出される冷媒の吐出量は、電磁弁の開閉によりクランク室 20内の圧力 (背圧）が昇降するのに伴い変化する。すなわち、ピストン 32に作用する圧縮反力、 背圧、及び斜板 60に作用する圧縮コイルばね 58の付勢力のバランスが変化して斜板 60が傾動し、これにより各ピストン 32のストローク長が増減する。

[0019] 上述した圧縮機では、工具 80と係合する係合突起 68が、ナット 64の軸線方向に突 出しているので、ナット 64の強度が確保されるとともに、ナット 64及び係合突起 68とピ ストン 32との間のクリアランスも確保される。従って、この圧縮機は、小型化しても信頼 性に優れる。 そして、係合突起 68は、フォーマー等により、ナット 64と一体に容易に成形される。 このためナット 64の生産性は高ぐ圧縮機が安価にて提供される。

また、上述した圧縮機では、係合突起 68が、斜板 60とは反対側のナット 64の面から 突出しているため、係合突起 68に工具 80を係合させ易ぐナット 64が簡単にねじ込ま れる。

[0020] 更に、上述した圧縮機では、係合突起 68のテーパ面 70の傾斜角度 Θ 、斜板ボス 50が回転軸 36に対して最も傾動したとき、即ち圧縮機の容量が最大のときにおける、 回転軸 36からの斜板ボス 50の軸線の傾斜角度に略等しい。このため、斜板ボス 50が 傾動したとしても、係合突起 68とピストン 32とのクリアランスが常に確保される。

ここで、図 8及び図 9に示した比較例 1のナット 82は、工具との係合のために、ナット 82自身の一部を切り欠いた切欠き部 84が形成されている。このナット 82の場合、切欠 き部 84の周辺で断面積が小さくなり、ナット 82の強度が不足してしまう。

[0021] 図 10及び図 11に示した比較例 2のナット 86は、工具との係合のために、ナット 82自 身の外形が 6角形に形成されている。このナット 86の場合、ナット 86の各辺の中央部 分が薄肉になり、この薄肉な部分の周辺でナット 86の強度が不足してしまう。

図 12及び図 13に示した比較例 3のナット 88は、工具との結合のために、係合孔 90が 形成されている。このナット 88の場合、係合孔 90の周辺で断面積が小さくなり、ナット 8 8の強度が不足してしまう。

[0022] 本発明は上述した第 1実施形態に制約されるものではなぐ種々の変形が可能であ 例えば、第 1実施形態において、係合突起 68の外面は、曲率を有するテーパ面 70 であったけれども、図 14に示したように、係合突起 68の外面は、傾斜した平面 92であ つてもよい。平面 92の傾斜角度も、テーパ面 70の場合と同じぐ圧縮機の容量が最大 のときにおける、回転軸 36からの斜板ボス 50の軸線の傾斜角度に略等しいのが好ま しい。このような平面 92は、面取りによって容易に形成される。

また、第 1実施形態において係合突起 68の数は 4つであったけれども、工具との係 合が可能であれば、係合突起 68の数は特に限定されず、図 15及び図 16に示したよう に 3つであってもよい。 [0023] 更に、第 1実施形態において係合突起 68の外面はテーパ面 70であったけれども、 係合突起の輪郭形状は、近接するピストン 32との間にクリアランスが確保される形状 であればよい。

また更に、第 1実施形態においては、ナット 88の外周面の一部も、テーパ面 70に対 して同じ傾斜角度 Θにて連なるテーパ面をなしていたが、係合突起 68の外面にテー パ面 70や平面 92等の傾斜面を形成する場合、少なくとも係合突起 68の外面におい て係合突起 68の突出端を含む一部が、傾斜面により形成されていればよい。

図 17及び図 18は、第 2実施形態に係る係合突起 94を形成したナット 64を示し、 4つ の係合突起 94の各々は、平面でみてナット 64の周方向に円弧状に延びている。係合 突起 94の外面もテーパ面 96であり、テーパ面 96の傾斜角度 Θは、テーパ面 70の傾 斜角度 Θと同様に設定されるのが好ましい。係合突起 94は、ナット 64の周方向でみ て互いに離間し、隣り合う係合突起 94間に凹所 98を区画することで、工具との係合部 をなす。なお、凹所 98の数や配置は、特に限定されることはない。

[0024] 図 19及び図 20は、第 3実施形態に係る係合突起 100を形成したナット 64を示し、係 合突起 100は円柱状である。係合突起 100は、ピストン 32と接触しないように規定され る仮想テーパ面 Tよりもナット 64の軸線 A側に位置することで、斜板ボス 50が傾動した としても、係合突起 100とピストン 32とのクリアランスが常に確保される。なお、仮想テ ーパ面 Tの傾斜角度 Θも、テーパ面 70の傾斜角度 Θと同様に設定されるのが好まし い。また、係合突起 100の数や配置は、特に限定されることはない。

最後に、本発明の可変容量型斜板圧縮機は、 CO以外の冷媒の圧縮にも適用可

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能であるのは勿論である。

Claims

請求の範囲

[1] 回転軸により貫通されるとともに前記回転軸に対して傾動可能に連結され、外周面に ねじ溝を有する斜板ボスと、

前記斜板ボスに嵌合した円環状の斜板と、

前記斜板ボスのねじ溝にねじ込まれ、前記斜板ボスに前記斜板を固定するナットと 前記斜板の回転運動をピストンの往復運動に変換する変換装置と、

前記ナットをねじ込むための工具と係合させるべく前記ナットに一体に形成され、前 記ナットの軸線と平行な方向に突出する係合突起と

を備えることを特徴とする可変容量型斜板圧縮機。

[2] 前記係合突起は、前記斜板とは反対側の前記ナットの端面から突出していることを特 徴とする請求項 1に記載の可変容量型斜板圧縮機。

[3] 前記ナットの径方向でみて前記ナットの外周面及び前記係合突起の外面のうち少な くとも前記係合突起の外面の一部には、前記ナットから離間するにつれて前記ナット の軸線に近づくように傾斜した傾斜面としてテーパ面及び平面のうち一方が形成さ れ、

前記傾斜面の傾斜角度は、前記斜板ボスが前記回転軸に対して最も傾動したとき の前記回転軸からの前記斜板ボスの軸線の傾斜角度に略等しい

ことを特徴とする請求項 2に記載の可変容量型斜板圧縮機。

[4] 前記係合突起は、前記ピストンと接触しないように規定される仮想テーパ面の内側に 位置し、

前記仮想テーパ面の傾斜角度は、前記斜板ボスが前記回転軸に対して最も傾動 したときの前記回転軸からの前記斜板ボスの軸線の傾斜角度に略等しい

ことを特徴とする請求項 2に記載の可変容量型斜板圧縮機。