WO2010087067A1 - 斜板式コンプレッサ - Google Patents

Abstract

　斜板式コンプレッサ１は、回転軸を中心に回転する斜板３と、該斜板の回転に伴って進退動するとともに半球凹状の摺動面の形成されたピストン４と、上記斜板に摺接する平坦状の端面部１２および上記ピストンの摺動面４ａに摺接する球面部１１の形成されたシュー５とを備えている。 　上記シューにおける上記球面部と端面部との間に筒状部１３を形成するとともに、該筒状部と端面部との境界部分を囲繞して上記斜板に摺接するフランジ部１４を形成し、さらに上記フランジ部は上記ピストンの摺動面を含む仮想球面Ｓの内部に位置し、筒状部の径ｄ２は上記ピストンにおける摺動面の開口部の径ｄ３よりも小径となっている。 　シューの潤滑を良好に行うことが可能である。

Description

斜板式コンプレッサ

　本発明は斜板式コンプレッサに関し、回転軸を中心に回転する斜板と、該斜板の回転に伴って進退動するピストンと、上記斜板に摺接する端面部および上記ピストンに形成した半球凹状の摺動面に摺接する球面部の形成されたシューとを備えた斜板式コンプレッサに関する。

　従来、回転軸を中心に回転する斜板と、該斜板の回転に伴って進退動するとともに半球凹状の摺動面の形成されたピストンと、上記斜板に摺接する平坦状の端面部および上記ピストンの摺動面に摺接する球面部の形成されたシューとを備えた斜板式コンプレッサが知られている。
　このような斜板式コンプレッサとして、ピストンの摺動面とシューの球面部との間に楔形の空間を形成するとともに、該空間に潤滑油や冷媒を流入させてこれらの潤滑を行うものが知られている（特許文献１～３）。

登録第４１４９０５６号公報 特開２００１－３８５８号公報 登録第３８０３１３５号公報

　しかしながら、特許文献１の斜板式コンプレッサの場合、上記ピストンの摺動面とシューの球面部との間に形成された空間は微小であり、潤滑油や冷媒を積極的に流入させる構成とはなっていない。
　また特許文献２の斜板式コンプレッサの場合、シューの外周に形成されたフランジ部がピストンの摺動面の開口部に接近すると、該フランジ部が上記空間への潤滑油の流入を阻止してしまい、十分な潤滑を得ることができない。
　さらに特許文献３の斜板式コンプレッサの場合、シューの側面にテーパ形状を形成して、上記ピストンの摺動面とシューの球面部との間に空間を形成しているが、該空間は摺動面の開口部に向けて開口しているため、上記空間に潤滑油を保持することができず、潤滑効果を十分に得ることができなかった。
　このような問題に鑑み、本発明は上記シューの潤滑を良好に行うことの可能な斜板式コンプレッサを提供するものである。

　すなわち、請求項１の発明にかかる斜板式コンプレッサは、回転軸を中心に回転する斜板と、該斜板の回転に伴って進退動するとともに半球凹状の摺動面が形成されたピストンと、上記斜板に摺接する平坦状の端面部および上記ピストンの摺動面に摺接する球面部の形成されたシューとを備えた斜板式コンプレッサにおいて、
　上記シューにおける上記球面部と端面部との間に筒状部を形成するとともに、該筒状部と端面部との境界部分を囲繞して上記斜板に摺接するフランジ部を形成し、
　上記フランジ部は上記ピストンの半球凹状の摺動面を含む仮想球面の内部に位置し、筒状部の径を上記ピストンにおける摺動面の開口部の径よりも小径としたことを特徴としている。

　上記発明によれば、上記筒状部の径を上記ピストンにおける摺動面の開口部の径よりも小径とすることで、ピストンの半球凹状の摺動面と筒状部とによって潤滑油を保持するための空間を形成することができ、この潤滑油によってピストンとシューとの潤滑を良好なものとすることができる。
　また、上記フランジ部を上記ピストンの半球凹状の摺動面を含む仮想球面の内部に位置させることで、該フランジ部がピストンの半球凹状の摺動面の開口部を塞いで上記空間への潤滑油の流入を阻止することはなく、一方でフランジ部は上記空間に流入した潤滑油の外部への排出を可及的に阻止するので、上記空間に潤滑油を保持することができる。

斜板式コンプレッサの断面図 第１実施例におけるシューの拡大断面図 第２実施例におけるシューの拡大断面図 第３実施例におけるシューの断面図

　以下図示実施例について説明すると、図１は斜板式コンプレッサ１の内部構造を示し、図示しないハウジングに軸支された回転軸２と、該回転軸２に取り付けられた斜板３と、ハウジングの図示しないシリンダボア内を進退動する複数のピストン４と、各ピストン４の内部に向き合うように設けられるとともに上記斜板３を挟持する複数のシュー５とを示している。
　上記斜板３は回転軸２に対して斜めに固定されているか、もしくは斜板３の傾角を変化させることができるようになっており、各ピストン４ごとに２つのシュー５によって挟持されている。そして斜板３の上記シュー５と摺接する部分には所要の溶射層、めっき層や樹脂コーティングなどのコーティングが施されている。
　なお、本件発明に用いることのできる斜板３の構成は上記に限定されることはなく、従来公知の種々の斜板を用いることができる。
　上記ピストン４には、相互に向き合うように半球凹状の摺動面４ａが形成されており、上記シュー５はこの摺動面４ａに対して揺動しながら、上記斜板３の回転をピストン４の進退動に変換するようになっている。
　なお、このような構成を有する斜板式コンプレッサ１は従来公知であり、これ以上の詳細な説明は省略する。

　図２は図１におけるＩＩ部の拡大断面図を示し、上記シュー５は上記ピストン４の摺動面４ａに摺接する球面部１１と、斜板３に摺接する端面部１２と、上記球面部１１と端面部１２との間に形成した筒状部１３と、該筒状部１３と端面部１２との境界部分を囲繞して上記斜板３に摺接するフランジ部１４とを備えている。
　上記シュー５は鉄系、銅系、アルミニウム系材料のほか、焼結材料や樹脂材料等で製造することが可能であり、好ましくはＳＵＪ２を鍛造することで製造するようになっている。
　上記球面部１１の直径はｄ４となっており、上記ピストン４における摺動面４ａの開口部の直径ｄ３よりも小径となっている。また、上記球面部１１の頂部には上記ピストン４の摺動面４ａと接触しない逃がし部１１ａが形成され、これにより摺動面４ａと逃がし部１１ａとの間に形成される空間には潤滑油が流入するようになっている。
　上記端面部１２における斜板３との摺接面と、上記フランジ部１４における斜板３との摺接面は滑らかに接続され、またフランジ部１４における斜板３側の外周端には逃がし部１４ａが形成されている。
　また上記端面部１２の摺接面は図示しないがその中央が若干斜板３側に膨出しており、これにより端面部１２と斜板３との間に潤滑油が引き込まれるようになっている。さらに、上記斜板３との摺接面側には斜板３と摺接しない逃がし部１４ａが形成されている。

　本実施例におけるシュー５の上記筒状部１３において、端面部１２側の直径ｄ２は球面部１１の直径ｄ４よりも大径となっており、該直径ｄ２は上記ピストン４の摺動面４ａの開口部の直径ｄ３よりも小径となっている。なお、端面部１２側の直径ｄ２と球面部１１の直径ｄ４とを同径としてもよい。
　また、上記筒状部１３の外周面は、該筒状部１３の球面部１１と端面部１２との中間部分が半径方向外方に膨出した膨出部１３ａとして形成してあり、該膨出部１３ａと上記フランジ部１４との間には、該膨出部１３ａよりも小径のくびれ部１３ｂが形成されるようになっている。
　具体的には、上記膨出部１３ａの直径ｄ５は、上記球面部１１の直径ｄ４および筒状部１３の端面部１２側の直径ｄ２よりも大径となっている。
　さらに、上記筒状部１３の外周面の表面粗さは、上記球面部１１および端面部１２におけるピストン４および斜板３との摺接面の表面粗さよりも粗くなっている。

　本実施例におけるフランジ部１４の外周端は、上記ピストン４の摺動面４ａを含む想像線で示した仮想球面Ｓの内部に位置するように設けられている。
　特に、上記フランジ部１４の直径ｄ１と上記筒状部１３における端面部１２側の直径ｄ２との関係が、ｄ１／ｄ２≧１．０５となるように成形することが、シュー５の挙動の安定性の面から望ましい。
　また、上記フランジ部１４の外周端は、該フランジ部１４の基部から外周に向けて薄肉となるように形成され、詳しくは、上記フランジ部１４におけるピストン４側の形状が、筒状部１３との境界部分から外周に向けて上記斜板１３側へと傾斜するように形成されている。

　このような構成を有する斜板式コンプレッサ１によれば、上記斜板３が回転することにより、上記シュー５は斜板３の角度に応じて傾きながらピストン４の摺動面４ａに沿って揺動し、斜板３の回転をピストン４の往復動に変換するようになっている。
　そして、本実施例のシュー５によれば、上記フランジ部１４が摺動面４ａの仮想球面Ｓの内側に位置するように形成されていることから、斜板３の回転によりシュー５が傾いても、上記フランジ部１４がピストン４の摺動面４ａに干渉しないようになっている。
　一方、図２の図示下方に示すように、シュー５が揺動してフランジ部１４が摺動面４ａに接近すると、摺動面４ａと筒状部１３とフランジ部１４とによって空間ｓが形成されるようになっている。
　つまり、仮想球面Ｓの内側に位置する上記空間ｓの分だけシュー５の容積を小さくすることができ、その分従来のシューよりも軽量化できるため、ピストン４の往復動に伴うたたき荷重による上記斜板３のコーティングの摩耗を可及的に防止することが可能となる。
　また軽量化によって、シュー５と斜板３とのクリアランス増大によるシュー５の姿勢が不安定になるのを防止するとともに、場合によってはコーティングの一部または全部を省略することで、斜板３のコストを抑えることが可能となる。
　具体的には、例えば、国際公開公報ＷＯ／２００２／０７５１７２号や特開２００６－１６１８０１号に記載されているような斜板を用いることができる。
　さらに、上記たたき荷重による振動は上記フランジ部１４の変形によって吸収することができ、特にフランジ部１４を外周に向けて肉厚が薄くなるように形成することで、上記たたき荷重に伴う振動を良好に抑制し、端面部１２と斜板３との間の潤滑油による油膜形成を良好なものとすることができる。

　次に、斜板式コンプレッサ１の内部を流通する潤滑油や冷媒の動きについて説明する。ここでは図２において上記ピストン４が図示左方から右方に移動し、これにより上記シュー５が図示時計方向に回転しながら最大角度に傾斜した状態を示したものとして説明する。
　まずシュー５の図示下方側では、フランジ部１４はピストン４の摺動面４ａの開口部側に接近しているが、フランジ部１４は上記摺動面４ａの仮想球面Ｓの内部に位置していることから、該摺動面４ａの開口部は塞がれないようになっている。
　このため、上記摺動面４ａ、筒状部１３、フランジ部１４によって形成された上記空間ｓには、フランジ部１４の外周端とピストン４の摺動面４ａの開口部との間から上記潤滑油や冷媒が流入するようになっている。
　そして、上記筒状部１３の外周面の表面粗さは上記摺動面４ａや球面部１１よりも粗く成形されていることから、上記空間ｓに流入した潤滑油や冷媒が筒状部１３の外周面に付着すると、この筒状部１３の表面に留まるようになっている。

　次に、シュー５は図示時計方向に回転していることから、筒状部１３の外周面に付着した潤滑油や冷媒は、シュー５の回転による慣性力と、斜板式コンプレッサ１内の雰囲気による抵抗力とによって図示左方から右方向へと流れ、上記空間ｓの内部には潤滑油や冷媒による図示時計方向への対流が生じることとなる。
　その結果、上記筒状部１３の外周面に付着した潤滑油や冷媒は、上記筒状部１３とフランジ部１４との境界に形成された凹状のくぼみに貯溜され、また潤滑油や冷媒に混入した異物もこの凹状のくぼみへと貯溜されることとなる。
　そして、本実施例のシュー５によれば、上記筒状部１３の中間部分が上記膨出部１３ａとして形成され、該膨出部１３ａに隣接して形成されたくびれ部１３ｂによってより多くの潤滑油や冷媒を貯溜することができ、またより多くの異物を貯溜することができる。
　そして、上記凹状のくぼみに貯溜された潤滑油や冷媒は、上記フランジ１４の肉厚が外周に向けて薄く形成されていることから、このフランジ１４に沿って流れた後、上記フランジ１４の逃がし形状１４ａと斜板３との間からシュー５と斜板３との間に入り込んで、これらの潤滑をするようになっている。
　一方、上記凹状のくぼみに貯溜された異物は、同じく凹状のくぼみに貯溜された潤滑油や冷媒の表面張力によって上記フランジ１４を超えて流れることができず、該異物がシュー５と斜板３との間に入り込むのを阻止するようになっている。

　次に、シュー５が図示時計方向に回転している場合において、シュー５の図示上方側においては、上記フランジ部１４はピストン４の摺動面４ａから離隔する方向に移動しており、シュー５の回転による慣性力と、斜板式コンプレッサ１内の雰囲気による抵抗力とにより、上記筒状部１３の外周面に付着した潤滑油や冷媒は図示右方から左方へと流れることとなる。
　その結果、上記筒状部１３の外周面に付着した潤滑油や冷媒は、上記筒状部１３から球面部１１に向かって流れ、また上記凹状のくぼみに貯溜されていた潤滑油や冷媒は上記膨出部１３ａを超えて球面部１１に向かって流れることとなる。
　一方、上記凹状のくぼみに貯溜された異物は、上記膨出部１３ａにより球面部１１側に移動するのが阻止され、該異物が上記球面部１１とピストン４の摺動面４ａとの間に入り込むのを阻止するようになっている。

　図３は本発明にかかる第２実施例の斜板式コンプレッサ１０１の断面図を示し、上記第１実施例と同様、図１におけるＩＩ部の拡大断面図を示している。また、以下の説明において、上記第１実施例と同じ構成要素については、当該構成要素に付した符号に１００を加算した符号を付して説明する。
　本実施例におけるシュー１０５の筒状部１１３は、端面部１１２から球面部１１１に向けて縮径するテーパ形状を有しており、該筒状部１１３における端面部１１２側の直径ｄ２は球面部１１１の直径ｄ４よりも小径で、かつピストン１０４の摺動面１０４ａの開口部の直径ｄ３よりも小径となっている。
　上記フランジ部１１４の外周端は、第１実施例におけるシュー５と同様、ピストン１０４の摺動面１０４ａを含む仮想球面Ｓの内部に位置しており、また上記フランジ部１１４の直径ｄ１と上記筒状部１１３における端面部１１２側の直径ｄ２とが、ｄ１／ｄ２≧１．０５の関係を満たすように成形することが、シュー１０５の挙動の安定性の面から望ましい。
　また、上記フランジ部１１４の外周端は、該フランジ部１１４の基部に対して球面部１１１側に突出するように形成されている。

　このような構成を有するシュー１０５を備えた斜板式コンプレッサ１によれば、シュー１０５が斜板１０３の回転に伴ってピストン１０４の摺動面１０４ａの内部で揺動しても、上記フランジ部１１４はピストン１０４の摺動面１０４ａに接近しないようになっている。
　このため、斜板式コンプレッサ１の内部を流通する潤滑油や冷媒は、上記フランジ部１１４の外周端とピストン１０４の摺動面１０４ａの開口部との間から、筒状部１１３と摺動面１０４ａとによって形成される空間ｓに流入する。
　換言すると、フランジ部１１４は摺動面１０４ａの開口部のさらに外周部分に接近せず、該開口部を塞がないため、上記空間ｓへの潤滑油の流入を阻止しないようになっている。
　その後、潤滑油はピストン１０４の摺動面１０４ａからシュー１０５の筒状部１１３を介して上記フランジ部１１４側へと流れ、その後該フランジ部１１４に沿って再び摺動面１０４ａへと流れることから、潤滑油は上記空間ｓ内で循環できるようになっている。
　その結果、潤滑油を上記空間ｓ内に保持することができ、この潤滑油によって上記ピストン１０４の摺動面１０４ａとシュー１０５の球面部１１１との潤滑を良好に行うことができる。
　また、上記フランジ部１１４は外周端が球面部１１１に向けて突出していることから、上記潤滑油の流れを上記空間ｓの内部に向けることができ、潤滑油が上記フランジ部１１４の外周端とピストン１０４の摺動面１０４ａの開口部との間から容易に排出されてしまうのを阻止することができる。

　さらに、上記ピストン１０４の往復動に伴うたたき荷重は、上記フランジ部１１４の変形によって吸収することができ、たたき荷重に伴う振動を抑制する効果が得られるとともに、フランジ部１１４の変形によって端面部１１２と斜板１０３との間の潤滑油による油膜形成を良好なものとすることができる。
　さらに、上記筒状部１１３を端面部１１２から球面部１１１に向けて縮径するテーパ形状とすることで、上記空間ｓの容積を大きくすることができ、より多くの潤滑油を収容するとともに、さらなる軽量化に寄与することができる。

　そして、上記筒状部１１３の外周面に付着した潤滑油や冷媒は、上記筒状部１１３とフランジ部１１４との境界に形成された凹状のくぼみに貯溜されることとなり、また潤滑油や冷媒に混入した異物もこの凹状のくぼみへと貯溜することができる。
　そして、本実施例のシュー１０５によれば、上記フランジ部１１４の外周端が球面部１１１に向けて突出していることから、上記凹状のくぼみにより多くの潤滑油や冷媒を貯溜することができ、またより多くの異物を貯溜することができる。

　図４は、第３実施例にかかる斜板式コンプレッサ２０１に設けられたシュー２０３の断面図を示し、基本的には上記第１実施例におけるシュー５と同じ構成を有している。なお、第１実施例と共通する構成要素については２００を加算した符号を用い、詳細な説明は省略する。
　このシュー２０５は上記第１実施例におけるシュー５に対し、筒状部２１３における膨出部２１３ａの位置が球面部２１１側に位置しており、上記くびれ部２１３ｂが上下方向に広く形成されたものとなっている。
　このような構成とすることで、第１実施例におけるシュー１に対し、上記くびれ部１３ｂにおいてより多くの潤滑油や冷媒を貯溜することが可能となる。
　また、上記球面部２１１および端面部２１２の中央には、それぞれシュー２０５の内部に向けて凹部２１１ａ、２１２ａが形成され、該凹部２１１ａ、２１２ａに貯溜した潤滑油や冷媒により良好な潤滑性能が得られるようになっている。
　なお、このような凹部２１１ａ、２１２ａについては、上記第２実施例におけるシュー１０５に設けてもよい。

　なお、上記実施例に記載したシュー５、１０５、２０５は一例であり、上記実施例を適宜組み合わせたシューを用いることも可能である。
　たとえば、上記第１実施例におけるシュー５に、第２実施例のシュー１０５におけるピストン１０４側に突出するフランジ部１１４を設けてもよく、また第２実施例におけるシュー１０５の筒状部１１３の表面粗さを球面部１１１や端面部１１２の表面粗さよりも粗くしてもよい。
　また、上記第１、第２実施例において、上記球面部１１、１１１の直径ｄ４は、上記斜板３、１０３がピストン４、１０４に対して傾斜すると、該球面部１１、１１１がピストン４、１０４の摺動面４ａ、１０４ａの開口部より露出するような径となっている。
　これに対し、この直径ｄ４を、斜板３、１０３がピストン４、１０４に対して最大傾角を取っても、球面部１１、１１１がピストン４、１０４の摺動面４ａ、１０４ａより露出しないような径としてもよい。これにより、シュー５、１０５の挙動を安定させることができる。
　さらに、上記各実施例において、それぞれ上記筒状部１３、２１３に膨出部１３ａ、２１３ａを形成したり、筒状部１１３をテーパ形状としているが、上記筒状部１３、１１３、２１３の外周面は斜板およびピストンのいずれにも摺接しないため、加工を施さない自由成形形状であってもよい。

　１　斜板式コンプレッサ　　　　　　３　斜板
　４　ピストン　　　　　　　　　　　４ａ　摺動面
　５　シュー　　　　　　　　　　　　１１　球面部
　１２　端面部　　　　　　　　　　　１３　筒状部
　１４　フランジ部　　　　　　　　　Ｓ　仮想球面

Claims (9)

1. 　回転軸を中心に回転する斜板と、該斜板の回転に伴って進退動するとともに半球凹状の摺動面の形成されたピストンと、上記斜板に摺接する平坦状の端面部および上記ピストンの摺動面に摺接する球面部の形成されたシューとを備えた斜板式コンプレッサにおいて、
   　上記シューにおける上記球面部と端面部との間に筒状部を形成するとともに、該筒状部と端面部との境界部分に該筒状部よりも半径方向外方に突出して斜板に摺接するフランジ部を形成し、
   　上記フランジ部は上記ピストンの半球凹状の摺動面を含む仮想球面の内部に位置し、筒状部の径を上記ピストンにおける摺動面の開口部の径よりも小径としたことを特徴とする斜板式コンプレッサ。
2. 　上記筒状部の外周面は、該筒状部の球面部と端面部との中間部分が半径方向外方に膨出した膨出部として形成されていることを特徴とする請求項１に記載の斜板式コンプレッサ。
3. 　上記筒状部の外周面は、さらに該膨出部と上記フランジ部との間に該膨出部よりも小径のくびれ部が形成されていることを特徴とする請求項２に記載の斜板式コンプレッサ。
4. 　上記筒状部は、端面部から球面部に向けて縮径するテーパ形状を有していることを特徴とする請求項１に記載の斜板式コンプレッサ。
5. 　上記フランジ部の肉厚を、該フランジ部の基部から外周に向けて徐々に薄肉としたことを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の斜板式コンプレッサ。
6. 　上記フランジ部の外周端は、該フランジ部の基部に対して球面部側に突出することを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の斜板式コンプレッサ。
7. 　上記筒状部の表面粗さを、上記球面部および端面部の表面粗さよりも粗くしたことを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれかに記載の斜板式コンプレッサ。
8. 　上記フランジ部の径ｄ１と上記筒状部の端面部側の径ｄ２とが、
   　ｄ１／ｄ２≧１．０５
   　の関係を満たすことを特徴とする請求項１ないし請求項７のいずれかに記載の斜板式コンプレッサ。
9. 　上記筒状部における球面部側の径を、斜板がピストンに対して最大傾角を取った際に、上記球面部が上記ピストンの摺動面の開口部から露出しないような径に設定したことを特徴とする請求項１ないし請求項８のいずれかに記載の斜板式コンプレッサ。

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