| 【発明の名称】 |
片側斜板式圧縮機 |
| 【発明者】 |
【氏名】杉浦 学
【氏名】竹中 健二
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| 【要約】 |
【課題】肉盗部の利点を生かしつつ、異音を生じにくく、かつ優れた耐久性を発揮可能な片側斜板式圧縮機を提供する。
【解決手段】片側斜板式圧縮機において、ピストン１９のシリンダボア１ａの内周面と摺接する本体部１９ｃには軽量化を実現する肉盗部１９ａが形成されている。ピストン１９は肉盗部１９ａを外部に連通させる開口１９ｄ、１９ｅを有し、開口１９ｄ、１９ｅの最小径は３ｍｍ以上である。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】内部にシリンダボア、クランク室、吸入室及び吐出室を区画形成するハウジングと、該シリンダボア内に往復動可能に収容されたピストンと、外部駆動源により駆動され、該ハウジングに回転可能に支承された駆動軸と、該駆動軸に対して同期回転可能に支承され、該ピストンを従動させる斜板とを備え、該ピストンの該シリンダボアの内周面と摺接する本体部には、軽量化を実現し、開口により外部と連通する肉盗部が形成された片側斜板式圧縮機において、前記開口は最小径が３ｍｍ以上であることを特徴とする片側斜板式圧縮機。
【請求項２】開口は複数個であることを特徴とする請求項１記載の片側斜板式圧縮機。
【請求項３】開口はクランク室側に開くことを特徴とする請求項１又は２記載の片側斜板式圧縮機。
【請求項４】ピストンと斜板との間には前後で対をなすシューが設けられ、開口は該ピストンが各該シューを連結するシュー連結部の左右に開くことを特徴とする請求項２又は３記載の片側斜板式圧縮機。
【請求項５】クランク室内の圧力と吸入圧力との差圧に応じてピストンのストローク及び斜板の傾斜角が変化することにより圧縮容量が制御されるものであることを特徴とする請求項１、２、３又は４記載の片側斜板式圧縮機。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、車両空調用等に用いられる片側斜板式圧縮機に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、特開平１１−１０７９１２号公報に片側斜板式圧縮機が開示されている。この片側斜板式圧縮機では、ハウジングの内部にシリンダボア、クランク室、吸入室及び吐出室が区画形成されており、シリンダボア内には往復動可能にピストンが収容されている。また、ハウジングには駆動軸が回転可能に支承され、この駆動軸は外部駆動源により駆動されるようになっている。さらに、駆動軸には斜板が同期回転可能に支承されており、斜板とピストンとの間には前後で対をなすシューが設けられている。つまり、ピストンはシリンダボアの内周面と摺接する本体部を有し、この本体部と一体に設けられたシュー連結部と斜板との間にシューが連結されている。また、この片側斜板式圧縮機では、クランク室内の圧力と吸入圧力との差圧に応じてピストンのストローク及び斜板の傾斜角が変化するようになっており、これにより圧縮容量が制御されるようになっている。そして、この片側斜板式圧縮機の特徴的な構成として、ピストンの本体部には軽量化を実現する空部が形成されている。ここで、空部としては、外部と連通しない中空部の他、連通孔等の開口により外部と連通する肉盗部があり得る。
【０００３】かかる片側斜板式圧縮機では、外部駆動源により駆動軸が駆動されれば、斜板が同期回転することから、シューを介してピストンがシリンダボア内を往復動する。これにより、シリンダボアはピストンのヘッドとの間に圧縮室を形成することから、この圧縮室が吸入行程にあるときには、その圧縮室に冷凍回路の蒸発器と接続された吸入室から低圧の冷媒ガスが吸入され、圧縮室が圧縮行程にあるときには、その圧縮室から高圧の冷媒ガスが吐出室に吐出されることとなる。かかる吐出室は冷凍回路の凝縮器に接続され、冷凍回路が車両用空調システムとして車両の空調に供されることとなる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上記従来の片側斜板式圧縮機では、軽量化の実現のためにピストンに空部としての肉盗部を形成している。こうして肉盗部を有するピストンを製造する場合、このピストンは軸方向に分割されたパーツを溶接により接合することにより得られ得る。この場合、溶接方法としては、摩擦溶接法の他、ＴＩＧ、ＭＩＧ等のアーク溶接法、レーザ溶接法、電子ビーム溶接法等が採用され得る。ここで、摩擦溶接法等によれば、各パーツの接合部にバリが生じ、これが肉盗部内に残留しやすい。また、アーク溶接法等によれば、スパッタが肉盗部内に残留しやすい。また、ピストンリングをもつピストンでは、そのピストンリングを嵌装するリング溝に肉盗部と連通する連通孔が貫設される場合がある。この場合、その連通孔を貫設したり、そのピストンの本体部等を周面加工する際に生じる切削粉がその連通孔を介して肉盗部内に進入し、肉盗部内に残留することもある。これら異物が肉盗部内に固着して存在したままであれば、なんら問題は生じない。
【０００５】しかしながら、かかるピストンを採用して組み付けた片側斜板式圧縮機が使用されている間、振動により異物が肉盗部内で脱落すれば、異音を生じてしまう。また、使用中に脱落した異物がクランク室内等に放出されてしまえば、斜板とシューとの間等の摺動部に異物が介在し、その摺動性に支障を来すこととなる。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、片側斜板式圧縮機の組み付け前において、肉盗部が外部と連通する連通孔等の開口により、肉盗部内の異物を予め外部に排出することを検討した。そして、発明者らの検討結果によれば、バリ等の異物は、ピストンの大小にかかわらず、直径３ｍｍ未満であることが判明した。
【０００７】したがって、本発明の片側斜板式圧縮機は、内部にシリンダボア、クランク室、吸入室及び吐出室を区画形成するハウジングと、該シリンダボア内に往復動可能に収容されたピストンと、外部駆動源により駆動され、該ハウジングに回転可能に支承された駆動軸と、該駆動軸に対して同期回転可能に支承され、該ピストンを従動させる斜板とを備え、該ピストンの該シリンダボアの内周面と摺接する本体部には、軽量化を実現し、開口により外部と連通する肉盗部が形成された片側斜板式圧縮機において、前記開口は最小径が３ｍｍ以上であることを特徴とする。
【０００８】本発明の片側斜板式圧縮機では、ピストンの本体部に肉盗部が形成されているため、軽量化を実現している。特に、肉盗部から外部に連通する開口が形成されているため、さらに軽量化を実現している。
【０００９】また、本発明の片側斜板式圧縮機では、ピストンの開口の最小径が３ｍｍ以上であるため、ピストンを製造する際にできる肉盗部内のバリ等の異物を組み付け前に除去することができる。このため、使用中に異物が肉盗部内で脱落することがなく、異音を生じない。また、使用中に異物がクランク室内等に放出されることもないので、斜板とシューとの間等の摺動部に異物が介在することはない。
【００１０】したがって、本発明の片側斜板式圧縮機では、肉盗部の利点を生かしつつ、異音を生じにくく、摺動部への異物の介在を防止できる。
【００１１】開口は複数個であることが好ましい。仮に開口が単数であれば、異物を除去する際に行う空気洗浄や液洗浄等による空気や洗浄液の通り抜け口がないこととなり、異物の除去が困難となる。これに対し、開口が複数個であれば、開口のうち少なくとも一つから空気等を圧送し、空気等の通り抜け口である残りの開口から空気等とともに異物を排出させることができる。このため、異物の除去が容易となる。
【００１２】開口はクランク室側に開くことが好ましい。ヘッド側に開口を形成することは圧縮効率上あり得ない。また、シリンダボア側に比較的大きな開口を形成すると、開口の縁部がシリンダボアと干渉しやすく、ピストンの摺動性が阻害されるおそれがある。これに対し、クランク室側ではこれら不具合がないからである。
【００１３】ピストンと斜板との間に前後で対をなすシューが設けられている場合、開口としては、このピストンが各シューを連結するシュー連結部の左右に開くものを採用することができる。シュー連結部は曲げ応力等に耐えるべくある程度の肉厚が必要である。このシュー連結部の左右であれば、その強度を維持しつつ、本発明を実現できる。
【００１４】本発明の片側斜板式圧縮機がクランク室内の圧力と吸入圧力との差圧に応じてピストンのストローク及び斜板の傾斜角が変化することにより圧縮容量が制御されるものである場合、肉盗部により軽量化されたピストンを採用することにより、その容量変化が迅速になることから、本発明の必要性が大きい。特に、ピストンがアルミ系金属等の軽量金属製のものであれば、その効果が顕著である。
【００１５】
【発明の実施の形態】以下、本発明の片側斜板式圧縮機を具体化した実施形態を図面を参照しつつ説明する。
【００１６】本実施形態の片側斜板式圧縮機では、図１に示すように、複数のシリンダボア１ａと軸孔１ｂとマフラ室１ｃとが形成されたシリンダブロック１の前端にカップ状のフロントハウジング２が接合され、シリンダブロック１の後端には吸入弁３、弁板４、吐出弁５及びリテーナ６を挟持してリアハウジング７が接合されている。シリンダブロック１、フロントハウジング２及びリアハウジング７がハウジングである。
【００１７】フロントハウジング２にも軸孔２ａが形成され、シリンダブロック１の前端とフロントハウジング２とで形成されるクランク室８内には、軸孔２ａに軸封装置９及びラジアル軸受１０を介し、かつシリンダブロック１の軸孔１ｂにラジアル軸受１１を介して駆動軸１２が回転可能に支承されている。
【００１８】クランク室８内では、フロントハウジング２との間にスラスト軸受１３を介して駆動軸１２にラグプレート１４が固定されている。ラグプレート１４には後方に向かって一対のアーム１５が突設されており、各アーム１５には円筒状の内面をもつガイド孔１５ａが貫設されている。また、駆動軸１２は斜板１６の貫通孔１６ａを挿通しており、斜板１６とラグプレート１４との間には傾角減少バネ１７が設けられている。斜板１６は、この傾角減少バネ１７により傾斜角が最大傾角から最小傾角まで減少する方向に付勢されている。
【００１９】斜板１６の前端には各アーム１５に向かって一対のガイドピン１６ｂが突設されており、各ガイドピン１６ｂの先端にはガイド孔１５ａ内を摺動しつつ回転可能な球状の外面をもつガイド部１６ｃが設けられている。また、斜板１６の前後周縁にはそれぞれ対をなすシュー１８を介してピストン１９が設けられており、各ピストン１９は各シリンダボア１ａ内に収容されている。
【００２０】フロントハウジング２から前方に突出した駆動軸１２にはボス２０がスプライン嵌合されており、ボス２０はキー２１によりプーリ２２と固定されている。このプーリ２２は、駆動軸１２との間でボルト２３により固定されているとともにフロントハウジング２との間で軸受２４により支承されている。プーリ２２には外部駆動源としてのエンジンＥＧと接続されたベルト３４が巻きかけられている。
【００２１】駆動軸１２の斜板１６よりやや後方にはサークリップ２５により復帰バネ２６が設けられている。シリンダブロック１の軸孔１ｂ内では駆動軸１２の後端にスラスト軸受２７及び座金２８が設けられ、座金２８と吸入弁３との間にはばね２９が設けられている。
【００２２】リアハウジング７の内側には吸入室７ａが形成され、この吸入室７ａはリテーナ６、吐出弁５及び弁板４に貫設された吸入ポート３０により各シリンダボア１ａと連通している。吸入室７ａは外部冷凍回路の蒸発器ＥＶに配管により接続され、蒸発器ＥＶは配管により膨張弁Ｖを介して凝縮器ＣＯに接続されている。また、リアハウジング７の外側には吐出室７ｂが形成されている。吐出室７ｂとシリンダブロック１のマフラ室１ｃとはリテーナ６、吐出弁５、弁板４及び吸入弁３を貫通する吐出通路７ｃにより連通されている。マフラ室１ｃは冷凍回路の凝縮器ＣＯに配管により接続されている。吐出室７ｂは弁板４及び吸入弁３に貫設された吐出ポート３１により各シリンダボア１ａと連通している。また、リアハウジング７には制御弁３２が収納されている。これにより、この片側斜板式圧縮機では、クランク室８内の圧力と吸入室７ａ内の吸入圧力との差圧に応じてピストン１９のストローク及び斜板１６の傾斜角が変化することにより圧縮容量が制御されるようになっている。
【００２３】上記ピストン１９は、図２に示すように、シリンダボア１ａの内周面と摺接する部分である本体部１９ｃを有しており、この本体部１９ｃのヘッド側にはリング溝４２が凹設されている。リング溝４２には、図１に示すように、シリンダボア１ａの内周面と摺接するピストンリング４１が嵌装されている。また、シュー１８が連結されるシュー連結部１９ｂがこの本体部１９ｃと一体に設けられている。さらに、図３に示すように、ピストン１９の本体部１９ｃには、軽量化を実現する肉盗部１９ａが形成されている。そして、この肉盗部１９ａは、特徴的な構成として、図４にも示すように、ピストン１９のクランク室８側において、シュー連結部１９ｂを上方に位置させた際に左右に開く一対の開口１９ｄ、１９ｅが貫設されている。これら開口１９ｄ、１９ｅは、図１に示すように、肉盗部１９ａをクランク室８と連通させており、図４に示すように、最小径が３ｍｍ以上でクランク室８側から見て三日月状をなすように貫設されている。
【００２４】以上のように構成された片側斜板式圧縮機では、図１に示すように、エンジンＥＧにより駆動軸１２が駆動されれば、斜板１６が同期回転することから、シュー１８を介してピストン１９がシリンダボア１ａ内を往復動する。これにより、シリンダボア１ａはピストン１９のヘッドとの間に圧縮室３５を形成することから、この圧縮室３５が吸入行程にあるときには、その圧縮室３５に冷凍回路の蒸発器ＥＶと接続された吸入室７ａから低圧の冷媒ガスが吸入され、圧縮室３５が圧縮行程にあるときには、その圧縮室３５から高圧の冷媒ガスが吐出室７ｂに吐出されることとなる。そして、冷凍回路が車両用空調システムとして車両の空調に供されることとなる。
【００２５】ここで、この片側斜板式圧縮機では、図３に示すように、ピストン１９をアルミ系金属により形成しており、このピストン１９に肉盗部１９ａを形成しているため、軽量化が実現されている。特に、ピストン１９の肉盗部１９ｄはシュー連結部１９ｂの左右に開く開口１９ｄ、１９ｅを有しているため、これらによっても軽量化を実現している。
【００２６】これらのピストン１９は、軸方向に分割されたパーツを溶接によって得たものである。このため、これらのピストン１９は、内部を完全な中空部とする場合のピストンの製造方法と比較し、内部の空気の膨張による溶接欠陥を懸念する必要がない。このため、真空中での溶接が不要となり、簡易な製造性も確保し、製造コストの低廉化を実現している。
【００２７】ところが、こうして溶接によって得られる各ピストン１９は、肉盗部１９ａ内にバリを生じている。実施形態のピストン１９では、開口１９ｄ、１９ｅの最小径が３ｍｍであることから、片側斜板式圧縮機の組み付け前に例えば開口１９ｄから肉盗部１９ａ内に空気を圧送し、肉盗部１９ａ内から開口１９ｅへ向かって空気を排出させる。これにより、そのバリは開口１９ｅから空気とともに排出され、肉盗部１９ａから容易に取り除かれる。
【００２８】こうして、この片側斜板式圧縮機の使用中には、バリが肉盗部１９ａ内で脱落することがなく、異音を発生することがない。また、ピストン１９を製造する時にバリを取り除いているため、バリがクランク室８内等に放出されることもないので、斜板１６とシュー１８との間等の摺動部にバリが介在することはなく、その摺動性を維持することができる。
【００２９】したがって、この片側斜板式圧縮機では、肉盗部１９ａによる軽量化の利点を生かしつつ、異音を生じにくく、かつ優れた耐久性を発揮できる。特に、軽量化したピストン１９を採用しているため、斜板１６の傾斜角が変化しやすくなり、圧縮室３５の圧縮容量の変化を迅速に行うことができる。
【００３０】さらに、ピストン１９の開口１９ｄ、１９ｅがシュー連結部１９ｂの左右に開いているため、ピストン１９の強度は維持できている。
【００３１】
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００００３２１８
【氏名又は名称】株式会社豊田自動織機製作所
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| 【出願日】 |
平成１１年１１月８日（１９９９．１１．８） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００８１７７６
【弁理士】
【氏名又は名称】大川 宏
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| 【公開番号】 |
特開２００１−１３２６２６（Ｐ２００１−１３２６２６Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１３年５月１８日（２００１．５．１８） |
| 【出願番号】 |
特願平１１−３１６３３７ |
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