| 【発明の名称】 |
斜板式圧縮機 |
| 【発明者】 |
【氏名】中根 芳之
【氏名】藤井 俊郎
【氏名】村上 和朗
【氏名】横町 尚也
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| 【要約】 |
【課題】斜板が駆動軸に対してより相対回動し易くすることによって騒音、駆動軸と直角方向の振動の低減を図り、かつ摩擦抵抗の小さい転がり軸受を用いることによって機械的損失を低減させる。
【解決手段】斜板式圧縮機は、２個のシリンダボア１３Ａ及び斜板室１６を備えたハウジングと、ピストン２９と、駆動軸１７と、駆動軸１７に支持され、駆動軸１７の回転をピストンの一定のストロークの往復運動に変換する斜板２６とを備えている。駆動軸１７には、駆動軸１７の軸心と所定の角度で交差する支持面２２Ａと、支持面２２Ａに対して垂直に形成された支軸部２２Ｂとを備えたカム部材２２が一体回転可能に固定されている。斜板２６は支持面２２Ａとの間にスラスト軸受２４が介在された状態で、支軸部２２Ｂに対して転がり軸受としてのラジアル軸受２５を介して相対回動可能に支持されている。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】複数のシリンダボア及び斜板室を備えたハウジングと、前記シリンダボア内に往復動可能に収容されたピストンと、前記斜板室を貫通する状態で回転自在に支持された駆動軸と、前記駆動軸に支持され、該駆動軸の回転を前記ピストンの一定のストロークの往復運動に変換する斜板とを備えた斜板式圧縮機において、前記駆動軸に該駆動軸の軸心と所定の角度で交差する支持面と、該支持面に対して垂直に形成された支軸部とを設け、前記斜板を前記支持面との間にスラスト軸受が介在された状態で前記支軸部に対して転がり軸受を介して相対回動可能に支持した斜板式圧縮機。
【請求項２】前記駆動軸は、電動機によって駆動される請求項１に記載の斜板式圧縮機。
【請求項３】前記斜板式圧縮機は、外部冷媒回路からの吸引冷媒ガスを吸入して圧縮する低圧用の圧縮室と、少なくとも１度圧縮された中間圧の冷媒ガスを吸入して圧縮する高圧用の圧縮室とを備えた多段式圧縮機である請求項１又は２に記載の斜板式圧縮機。
【請求項４】前記ピストンは前記斜板を挟持する一対のほぼ半円状のシューを介して該斜板に作動連結されている請求項１〜３のいずれか一項に記載の斜板式圧縮機。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、容量一定の斜板式圧縮機に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、容量一定の斜板式圧縮機としては斜板が駆動軸と一体回転する構成が一般的である。また、駆動軸と一体に回転する支持面と、該支持面と摺動可能に支承された斜板とを備えた斜板式圧縮機には、例えば、実公昭６３―２０８６４号公報に開示されたものがある。
【０００３】後者の斜板式圧縮機では、前記斜板は前記駆動軸にボールソケット及びボールリテーナからなるボールジョイント機構で支承されている。つまり、斜板のラジアル方向の荷重はボールジョイントのすべり軸受面によって、支えられている。また、スラスト方向の荷重は、斜板と支持面との間に設けられた転がり軸受によって支えられている。
【０００４】また、特開平１０―１８４５３９号公報に開示されているものは、斜板と支軸部との間に設けられたすべり軸受を介してラジアル方向の荷重が支えられており、スラスト方向の荷重は、斜板と支持面との間に設けられた転がり軸受によって支えられている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】近年、圧縮機の冷媒ガスにおいてフロンガス等に代わるものとしてとしてＣＯ2 （二酸化炭素）ガス等が考えられている。ＣＯ2 ガスのような高い圧縮比が必要な冷媒ガスを使用するときは、高圧かつ小容量で圧縮機が運転される。そのため、冷房能力を大きくするには高速回転させることが必要になる。
【０００６】しかし、実公昭６３―２０８６４号公報及び特開平１０―１８４５３９号公報に開示されたものは、斜板と支持面との間にすべり軸受を使用しているため、斜板が駆動軸に対して相対回転し難く、機械的損失が大きくなる。特に高速回転時、又は多段圧縮の場合、前記の問題が顕著になる。
【０００７】本発明は前述した事情に鑑みてなされたものであって、その目的は、斜板が駆動軸に対してより相対回動し易くすることによって騒音、駆動軸と直角方向の振動の低減を図り、かつ摩擦抵抗の小さい転がり軸受を用いることによって機械的損失を低減させることができる斜板式圧縮機を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するために、請求項１の発明においては、複数のシリンダボア及び斜板室を備えたハウジングと、前記シリンダボア内に往復動可能に収容されたピストンと、前記斜板室を貫通する状態で回転自在に支持された駆動軸と、前記駆動軸に支持され、該駆動軸の回転を前記ピストンの一定のストロークの往復運動に変換する斜板とを備えた斜板式圧縮機において、前記駆動軸に該駆動軸の軸心と所定の角度で交差する支持面と、該支持面に対して垂直に形成された支軸部とを設け、前記斜板を前記支持面との間にスラスト軸受が介在された状態で前記支軸部に対して転がり軸受を介して相対回動可能に支持したことを要旨とした。従って、この発明によれば、前記斜板が駆動軸に対して相対回動し易くなることによって騒音、駆動軸と直角方向の振動が低減され、かつ摩擦抵抗の小さい転がり軸受を用いることによって機械的損失が低減する。
【０００９】請求項２の発明においては、請求項１に記載の発明において、前記駆動軸は、電動機によって駆動されることを要旨とした。従って、この発明によれば、請求項１の作用に加え、電動機によって駆動軸の回転数を変更することにより、ピストンのストロークが一定であっても冷房能力を調整できる。
【００１０】請求項３の発明においては、請求項１又は２に記載の発明において、前記斜板式圧縮機は、外部冷媒回路からの吸引冷媒ガスを吸入して圧縮する低圧用の圧縮室と、少なくとも１度圧縮された中間圧の冷媒ガスを吸入して圧縮する高圧用の圧縮室とを備えた多段式圧縮機であることを要旨とした。従って、この発明によれば、請求項１又は２の作用に加え、圧縮機の大型化を伴うことなく、より高い圧縮比を必要とする冷媒も使用することができる。
【００１１】請求項４の発明においては、請求項１〜３のいずれか一項に記載の発明において、前記ピストンは前記斜板を挟持する一対のほぼ半円状のシューを介して該斜板に作動連結されていることを要旨とした。従って、この発明によれば、請求項１〜３のいずれか一項の作用に加え、シュー及びピストンの組付けが容易になる。
【００１２】
【発明の実施の形態】（第１実施形態）以下、本発明を電動斜板圧縮機に具体化した第１実施形態を図１及び図２（ａ），（ｂ）に基づいて説明する。
【００１３】図１に示すように、この斜板式圧縮機は、モータハウジング１１、フロントハウジング１２、シリンダブロック１３及びリアハウジング１４を備えている。これら各ハウジング１１，１２，１４及びシリンダブロック１３は、図示しない複数本の通しボルトにより相互に接合固定されていて、ほぼ円筒形状をした圧縮機のケースを構成する。モータハウジング１１とフロントハウジング１２とに囲まれた領域にはモータ室１５が、フロントハウジング１２とシリンダブロック１３とに囲まれた領域には斜板室１６がそれぞれ区画形成されている。
【００１４】モータハウジング１１とシリンダブロック１３との間には、モータ室１５及び斜板室１６に挿通された駆動軸１７が前後一対のラジアルベアリング１８Ａ，１８Ｂを介して回転可能に支持されている。駆動軸１７は、フロントハウジング１２に形成された壁部１２Ａの中心孔１２Ｂを遊嵌している。
【００１５】モータ室１５にはステータ１９と、駆動軸１７上に一体回転可能に固定されたロータ２０とよりなる電動機としての電動モータ２１が収容されている。斜板室１６内において駆動軸１７には、支持面２２Ａ及び支軸部２２Ｂとを備えたカム部材２２がフロントハウジング１２の壁部１２Ａとの間にスラスト軸受２３を介して一体回転可能に固定されている。支持面２２Ａは駆動軸１７の軸心と所定の角度で交差しており、支持面２２Ａに対して垂直に支軸部２２Ｂが形成されている。
【００１６】カム部材２２には、支持面２２Ａとの間にスラスト軸受２４が、支軸部２２Ｂとの間に転がり軸受としてのラジアル軸受２５がそれぞれ介在する状態でリング状の斜板２６が設けられている。斜板２６は支軸部２２Ｂとの間で摺動可能な状態で抜け止めされている。一体化された駆動軸１７及びカム部材２２は、シリンダブロック１３の中央に形成された収容凹部内に付設されたバネ２７によって前方付勢された座金２８と、スラスト軸受２３とによってスラスト方向（駆動軸軸線方向）に位置決めされている。
【００１７】シリンダブロック１３には、複数（この実施形態では２個）の同じ孔径のシリンダボア１３Ａが形成され、シリンダボア１３Ａには片頭型のピストン２９が前後方向に摺動可能に収容されており、ボア１３Ａ内にはピストン２９の往復摺動に応じて体積変化する圧縮室３０が区画されている。ピストン２９の前部には凹部２９Ａが設けられており、この凹部２９Ａには、ほぼ半球状の一対のシュー３１が配設されており、一対のシュー３１に斜板２６の周縁部が摺動可能に挟持されることによって、ピストン２９が斜板２６に作動連結されている。このため、前記電動モータ２１による駆動軸１７の回転に伴い、カム部材２２が駆動軸１７と同期回転し、その支持面２２Ａと当接する斜板２６が揺動することで、カム部材２２の回転運動が、駆動軸心に対する支持面２２Ａの傾斜角度に対応するストロークでのピストン２９の往復直線運動に変換される。
【００１８】シリンダブロック１３とリアハウジング１４との間には、弁形成体３２が両者に挟まれるようにして設けられている。弁形成体３２とリアハウジング１４との間には、リアハウジング１４の周壁に設けられた吸入孔３３Ａを介して外部冷媒回路（図示せず）からの吸入冷媒が導入される吸入室３３が形成されている。更に、リアハウジング１４の後壁に設けられた吐出孔３４Ａを介して外部冷媒回路に連通された吐出室３４が区画形成されている。
【００１９】弁形成体３２は、吸入弁形成部材３５、ポート形成部材３６、吐出弁３７、リテーナ３８、並びにピン３９からなる。ポート形成部材３６には、ポート３６Ａ，３６Ｂが形成されている。ポート３６Ａは吸入室３３とシリンダボア１３Ａとを連通させ、ポート３６Ｂはシリンダボア１３Ａと吐出室３４とを連通させる。
【００２０】また、吸入弁形成部材３５には、ポート３６Ａに整合する位置に吸入弁３５Ａが形成されている。吐出室３４内では、吐出弁３７及びリテーナ３８が、ピン３９によって吸入弁形成部材３５及びポート形成部材３６に固定されている。
【００２１】次に、上記のように構成された圧縮機の作用について説明する。図２（ａ），（ｂ）に駆動軸１７の位相が１８０度異なるときのカム部材２２及び斜板２６の模式図を示す。電動モータ２１により駆動軸１７が回転されると、カム部材２２が一体回転する。このとき、従来では斜板２６が支軸部２２Ｂにすべり軸受を介して支えられていたため、（ａ）から（ｂ），（ｂ）から（ａ）に移行するときその摩擦抵抗によって斜板２６はカム部材２２と一体回転し易い。しかし、本実施例では斜板２６は支軸部２２Ｂに転がり軸受を介して支えられているので、斜板２６はカム部材２２と相対回転し易くなり、（ａ）から（ｂ），（ｂ）から（ａ）に円滑に移行することができる。
【００２２】そして、カム部材２２の回転によって斜板２６が揺動し、それに伴って、ピストン２９がシュー３１を介して往復駆動される。この駆動の継続によって圧縮室３０では、冷媒の吸入、圧縮及び吐出が順次繰り返される。
【００２３】吸入孔３３Ａから吸入室３３に至った冷媒は、ポート３６Ａを介して圧縮室３０に吸入されると、ピストン２９の移動による圧縮を受けた後、ポート３６Ｂを介して吐出室３４に吐出される。吐出室３４に吐出された冷媒は、吐出孔３４Ａから外部冷媒回路に送りだされる。
【００２４】本実施形態は以下に示す効果を有する。
（１）斜板２６はカム部材２２にラジアル軸受２５とスラスト軸受２４を介して摺動可能に保持されている。そのため、カム部材２２と斜板２６との間の摩擦抵抗が小さくなり、カム部材２２の回転に対して斜板２６が相対回転し易くなる。従って、斜板２６の回転速度が低下して、駆動軸１７と直角方向の振動が減少する。
【００２５】（２）斜板２６の回転速度が低下することによって、シュー３１と斜板２６との摩擦力が減少して、振動と騒音が低減する。
（３）各部の振動や摩擦抵抗が低減されることによって機械的損失が低減されると共に騒音も抑制される。
【００２６】（４）斜板２６の回転速度が低下することにより、シュー３１と斜板２６，斜板２６とカム部材２２等の摺動部の潤滑も容易になる。
（５）電動モータ２１によって駆動しているため、電動モータ２１の回転速度を変えることによって駆動軸１７の回転速度を変更して、単位時間当たりの冷媒ガスの吐出量を任意に制御することができる。
【００２７】（第２実施形態）次に、本発明を多段式圧縮機に具体化した第２実施形態を図３及び図４に基づいて説明する。なお、この実施形態において、前記第１実施形態と同様の部分については同一の符号を付して説明を省略する。従って、以下には第１実施形態と異なった点を中心に説明する。
【００２８】シリンダブロック１３には、第１のシリンダボア１３Ｂと、該シリンダボア１３Ｂよりも小径に形成された第２のシリンダボア１３Ｃとが、９０度の位相差をもって駆動軸１７の周りに交互に形成されている。各シリンダボア１３Ｂ，１３Ｃには片頭型の第１及び第２のピストン４０Ａ，４０Ｂがそれぞれ前後方向に摺動可能に収容されており、各ボア１３Ｂ、１３Ｃ内には各ピストン４０Ａ，４０Ｂの往復摺動に応じて体積変化する低圧用の圧縮室４１Ａと高圧用の圧縮室４１Ｂとがそれぞれ区画されている。各ピストン４０Ａ，４０Ｂの前部にはそれぞれ凹部４０Ｃ，４０Ｄが設けられており、この凹部４０Ｃ，４０Ｄに配設された一対のシュー３１に斜板２６の周縁部が摺動可能に挟持されることによって、各ピストン４０Ａ，４０Ｂが斜板２６に作動連結されている。
【００２９】シリンダブロック１３とリアハウジング１４との間には、弁形成体４２が両者に挟まれるようにして設けられている。図３及び図４に示すように、弁形成体４２とリアハウジング１４との間には、吸入室３３と、各シリンダボア１３Ｂ，１３Ｃ同士を接続する中間圧室４３と、吐出室３４とが区画形成されている。吸入室３３は中間圧室４３を挟んで２個設けられ、連通路３３Ｂによって連通されている。
【００３０】弁形成体４２は、吸入弁形成部材４４、ポート形成部材４５、第１及び第２吐出弁４６Ａ，４６Ｂ、第１及び第２リテーナ４７Ａ，４７Ｂ、並びにピン４８Ａ，４８Ｂからなる。
【００３１】ポート形成部材４５には、ポート４５Ａ，４５Ｂ，４５Ｃ，４５Ｄが形成されている。ポート４５Ａは吸入室３３と第１のシリンダボア１３Ｂとを連通させ、ポート４５Ｂは第１のシリンダボア１３Ｂと中間圧室４３とを連通させる。また、ポート４５Ｃは第２のシリンダボア１３Ｃと中間圧室４３とを連通させ、ポート４５Ｄは第２のシリンダボア１３Ｃと吐出室３４とを連通させる。
【００３２】また、吸入弁形成部材４４には、ポート４５Ａ，４５Ｃに整合する位置に吸入弁４４Ａが形成されている。更に中間圧室４３内では、第１吐出弁４６Ａ及び第１リテーナ４７Ａが、ピン４８Ａによって吸入弁形成部材４４及びポート形成部材４５に固定されている。また、吐出室３４内では、第２吐出弁４６Ｂ及び第２リテーナ４７Ｂが、ピン４８Ｂによって両形成部材４４，４５に固定されている。
【００３３】なお、この実施形態では、冷媒ガスとしてＣＯ2 ガスを用いている。次に、上記のように構成された圧縮機の作用について説明する。電動モータ２１により駆動軸１７が回転されると、カム部材２２が一体に回転する。カム部材２２の回転によって斜板２６が揺動し、それに伴って、各ピストン４０Ａ，４０Ｂがそれぞれシュー３１を介して往復駆動される。この駆動の連続によって各圧縮室では、冷媒の吸入、圧縮及び吐出が順次繰り返される。
【００３４】吸入孔３３Ａから吸入室３３に至った冷媒は、ポート４５Ａを介して圧縮室４１Ａに吸入されると、第１のピストン４０Ａの移動による圧縮を受けた後、ポート４５Ｂを介して中間圧室４３に吐出される。更にこの中間圧室４３内の冷媒は、ポート４５Ｃを介して圧縮室４１Ｂに吸入され、第２のピストン４０Ｂの圧縮作用を受けた後、ポート４５Ｄを介して吐出室３４に吐出される。吐出室３４に吐出された冷媒は、吐出孔（図示せず）から外部冷媒回路に送りだされる。
【００３５】このように、本実施例では冷媒ガスを２段階の圧縮行程によって圧縮している。本実施形態は前記第１実施例の（１）〜（５）の効果に加えて以下に示す効果を有する。
【００３６】（６）圧縮を２段階に分けて行うことによって、圧縮機を大型化することなく、ＣＯ2 ガスのような高い圧縮比を必要とする冷媒ガスでも使用することができる。
【００３７】（７）多段式圧縮機では、ピストンの数が多くなるため機械的損失が大きくなり易いが、斜板２６は支軸部２２Ｂに転がり軸受を介して支持されており、摩擦損失を少なくできる。
【００３８】（８）各部の振動や騒音の減少は、実施例１の場合の効果よりも大きい。なお、実施の形態は前記の構成に限らず、例えば以下のように構成してもよい。
【００３９】○ 駆動軸１７と別体の電動モータ２１を内蔵し、電動モータ２１の出力軸に駆動軸１７を連結してもよい。
○ 電動モータ２１は圧縮機本体の外部に構成してもよい。
【００４０】○ 電動モータ２１の代わりに駆動源としてエンジンの動力を用いてもよい。
○ カム部材２２は、駆動軸１７と一体に構成してもよい。
○ 第２実施形態において、本体外側から軸心に向かって吸入室３３，中間圧室４３，吐出室３４の順に形成されているが、本発明は吸入室３３，中間圧室４３及び吐出室３４の形状及び配置を実施形態のように限定するものではない。
【００４１】○ 第１実施形態及び第２実施形態において、シリンダボア１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃの数はそれぞれ２個だが、本発明はその数を限定するものではなく、３個以上であってもよい。
【００４２】次に、前記実施形態から把握できる請求項以外の技術的思想について、その効果と共に以下に記載する。
（１）冷媒ガスはＣＯ2 （二酸化炭素）ガスである請求項３又は４に記載の斜板式圧縮機。このような構成にすれば、圧縮機のコンパクト化を図ることができる。
【００４３】
【発明の効果】以上詳述したように、請求項１に記載の発明によれば、前記斜板が駆動軸に対して相対回動し易くなることによって騒音、駆動軸と直角方向の振動が低減され、かつ摩擦抵抗の小さい転がり軸受を用いることによって機械的損失を低減することができる。
【００４４】請求項２に記載の発明によれば、請求項１に記載の発明の効果に加えて、電動機によって駆動軸の回転数を容易に変更することにより、ピストンのストロークが一定であっても冷房能力を調整できる。
【００４５】請求項３に記載の発明によれば、請求項１又は２に記載の発明の効果に加えて圧縮機の大型化を伴うことなく、より高い圧縮比を必要とする冷媒も使用することができる。
【００４６】請求項４に記載の発明によれば、請求項１〜３のいずれか一項に記載の発明の効果に加えてシュー及びピストンの組付けが容易になる |
| 【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１２年１月１９日（２０００．１．１９） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００６８７５５
【弁理士】
【氏名又は名称】恩田 博宣 （外１名）
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| 【公開番号】 |
特開２００１−２００７８４（Ｐ２００１−２００７８４Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１３年７月２７日（２００１．７．２７） |
| 【出願番号】 |
特願２０００−９９０８（Ｐ２０００−９９０８） |
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