JPH09203379A - ピストン式圧縮機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 シリンダブロックに対する締め付け圧力によ
りバレル形に変形されても、ピストンの摺動抵抗の増大
を抑制できるピストン式圧縮機を提供する。 【解決手段】 フロント側シリンダブロック１１の上死
点側の内周面に、弁板１３側に向かって大径となるテー
パ部１１ｂを形成する。両頭ピストン２８の上死点側頭
部には、端部側に向かって小径となるテーパ部２８ｂを
形成する。なお、リヤ側シリンダブロック１２及び両頭
ピストン２８にも同様にテーパ部を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば、車両空調
装置に使用されるピストン式圧縮機に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】一般に、ピストン式圧縮機、例えば両頭
ピストン式圧縮機においては、一対のシリンダブロック
が相互に接合されるとともに、両シリンダブロックの外
端に弁板、フロントハウジング及びリヤハウジングが固
定されている。

【０００３】シリンダブロックには、両頭型のピストン
を収容するための複数のシリンダボアが形成されるとと
もに、フロントハウジング及びリヤハウジングには、吸
入室及び吐出室がそれぞれ区画形成されている。 そし
て、両シリンダブロック、弁板及び両ハウジングはボル
トにより一体的に締め付け固定される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従って、両シリンダブ
ロックは締め付け圧力により相互に強圧し合うことにな
り、両シリンダブロックは全体として中央部が膨らむと
ともに、両端側が収縮するバレル形に変形する。このた
め、両シリンダブロックのシリンダボアはその上死点側
の開口面積が小さくなり、ピストンが上死点付近に移動
したときに、シリンダボアの内周面とピストンの外周面
との間の摺動抵抗が増大する。そして、この摺動抵抗の
増大により、動力損失が大きくなって、冷却効率が低下
するものであった。

【０００５】本発明の目的は、シリンダブロックに対す
る締め付け圧力が大きくなっても、前述した摺動抵抗の
増大を抑制できるピストン式圧縮機を提供することにあ
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１の発明では、シリンダブロック、弁板及び
ハウジングをシリンダブロックを貫通してハウジングに
螺着される通しボルトにより一体的に締め付け固定し、
前記シリンダボアの上死点側の内周面に弁板側に向かっ
て大径となるテーパ部を形成したものである。

【０００７】請求項２の発明では、シリンダブロックが
一対であり、それらの両シリンダブロックの外端部に、
ハウジングを弁板を介してそれぞれ接合するとともに、
対向するシリンダボア内に両頭型のピストンを収容し、
両シリンダブロック、両弁板及び両ハウジングを、一方
のハウジング及び両シリンダブロックを貫通して他方の
ハウジングに螺着される通しボルトにより一体的に締め
付け固定し、前記シリンダボアの上死点側の内周面に弁
板側に向かって大径となるテーパ部を形成したものであ
る。

【０００８】請求項３の発明では、請求項１または２に
おいて、前記ピストンの上死点側頭部には端部側に向か
って小径となるテーパ部を形成したものである。請求項
４の発明では、請求項３において、前記ピストンが上死
点に位置した状態において、ピストンのテーパ部の大径
基部がシリンダボアのテーパ部の大径基部よりも下死点
側に位置する。

【０００９】従って、請求項１及び２に記載のピストン
式圧縮機においては、シリンダブロックがバレル形に変
形しても、シリンダボアの上死点側の開口面積を確保で
きる。このため、ピストンの上死点位置付近における摺
動抵抗が低減される。

【００１０】請求項３に記載のピストン式圧縮機におい
ては、請求項１または２に記載の発明の作用に加えて、
シリンダブロックがバレル形に変形しても、上死点位置
付近において、ピストンとシリンダボアの内周面との間
の隙間が必要以上に狭くなることがない。また、ピスト
ンの往復動にともなって、シリンダボアの内周面に付着
した潤滑油が、前記隙間内に効率的に引き込まれる。こ
のため、ピストンの摺動抵抗がいっそう低減される。し
かも、ピストンに往復動を伝達する動力伝達点と、抵抗
最大点をなすピストンとシリンダボアの内周面との接触
点との間の距離が短いものとなる。このため、前記動力
伝達点と抵抗最大点との間のモーメントアームが短くな
り、ピストンの往復動が安定したものとなる。

【００１１】請求項４に記載のピストン式圧縮機におい
ては、請求項３に記載の発明の作用に加えて、ピストン
が往復動する際に、ピストンのテーパ部の大径側がシリ
ンダボアのテーパ部の大径側部分に当たることがない。

【００１２】

【発明の実施の形態】

（第１の実施形態）以下に、本発明の第１の実施の形態
について図１〜図２に基づいて説明する。

【００１３】図１に示すように、フロント側のシリンダ
ブロック１１とリヤ側のシリンダブロック１２とは、中
央部において互いに接合されている。シリンダブロック
１１のフロント側端面には、弁板１３を介してフロント
ハウジング１５が、シリンダブロック１２のリヤ側端面
には、弁板１４を介してリヤハウジング１６がそれぞれ
接合されている。

【００１４】各シリンダブロック１１、１２と各弁板１
３、１４との間には、それぞれ吸入弁１７ａ、１８ａを
形成する吸入弁形成板１７、１８が介在されている。各
弁板１３、１４と両ハウジング１５、１６との間には、
それぞれ吐出弁１９ａ、２０ａを形成する吐出弁形成板
１９、２０が介在されている。各吐出弁形成板１９、２
０と両ハウジング１５、１６との間には、それぞれ吐出
弁１９ａ、２０ａの最大開口を規制するリテーナプレー
ト２１、２２が介在されている。

【００１５】複数の通しボルト２３はフロントハウジン
グ１５から吐出弁形成板１９，弁板１３，吸入弁形成板
１７，両シリンダブロック１１，１２，吸入弁形成板１
８，弁板１４，及び吐出弁形成板２０を貫通してリヤハ
ウジング１６に螺着されておりこのボルト２３により前
記両ハウジング１５，１６，両弁板１３，１４及び両シ
リンダブロック１１，１２が相互に締め付け固定されて
いる。

【００１６】フロントハウジング１５及びリヤハウジン
グ１６の外周側には、吸入室２４、２５が形成され、中
心側には吐出室２６、２７が区画形成されている。前記
シリンダブロック１１、１２には、複数のシリンダボア
１１ａ、１２ａが互いに平行をなすように貫通形成さ
れ、それらの対向するシリンダボア１１ａ，１２ａ内に
は両頭ピストン２８が挿入されている。シリンダボア１
１ａ、１２ａ内には、前後一対の圧縮室２９、３０が両
頭ピストン２８により区画形成される。この圧縮室２
９、３０は、弁板１３、１４に形成された吸入孔１３
ａ、１４ａを介して吸入室２４、２５に、また同様に弁
板１３、１４に形成された吐出孔１３ｂ、１４ｂを介し
て吐出室２６、２７に連通される。

【００１７】シリンダブロック１１、１２間には、クラ
ンク室３１が形成されている。両シリンダブロック１
１、１２の中心部の軸孔１１ｃ、１２ｃには、駆動シャ
フト３２がラジアル軸受３３を介して回転可能に支持さ
れている。駆動シャフト３２は、図示していないクラッ
チを介して車両エンジン等の外部駆動源により回転され
る。駆動シャフト３２の中間部外周には、カム板として
の斜板３４が嵌合固定されている。斜板３４には、前記
両頭ピストン２８がシュー３５、３６を介して係留さ
れ、斜板３４の回転により両頭ピストン２８がシリンダ
ボア１１ａ、１２ａ内で往復動される。

【００１８】斜板３４のボス部３４ａは、スラスト軸受
３７、３８を介してシリンダブロック１１、１２の前後
両側壁面に支持されている。クランク室３１は、シリン
ダブロック１１、１２に形成した吸入通路３９、４０に
より吸入室２４、２５と連通されている。クランク室３
１は、シリンダブロック１１、１２に形成した図示して
いない吸入フランジを介して外部冷媒回路に接続されて
いる。さらに、吐出室２６、２７は、シリンダブロック
１１、１２及び両ハウジング１５、１６に形成した吐出
通路４１、４２及び図示していない吐出フランジを介し
て外部冷媒回路に接続されている。

【００１９】図２に示すように、両頭ピストン２８の上
死点側頭部には、端部側が小径となるテーパ部２８ｂが
形成されている。一方、シリンダボア１１ａの上死点側
において同ボア１１ａの内周面には弁板１３側が大径と
なるテーパ部２８ｂが形成されている。具体的には、シ
リンダボア１１ａ側のテーパ部１１ｂの軸線方向距離Ｌ
１は、例えば２ｍｍ程度であり、ピストン２８側のテー
パ部２８ｂの軸線方向距離Ｌ２は３ｍｍ程度である。ま
た、シリンダボア１１ａ内周面に対するテーパ部１１ｂ
の角度及びピストン２８の外周面に対するテーパ部２８
ｂの角度は、それぞれ５〜１５度程度である。そして、
ピストン２８が上死点に位置した状態において、シリン
ダボア１１ａのテーパ部１１ｂの大径側基部が、ピスト
ン２８側のテーパ部２８ｂの大径側基部よりも上死点側
に位置する。なお、図面においては、理解を容易にする
ために、テーパ部１１ｂ，２８ｂの形状等を誇張して描
いてある。また、図２には表されていないが、リヤ側シ
リンダボア１２ａ及び両頭ピストン２８のリヤ側頭部に
もフロント側の対応する部分と同様に形成されている。

【００２０】そして、図示しない車両エンジン等の外部
駆動源により駆動シャフト３２が回転されると、クラン
ク室３１内の斜板３４が回転され、シュー３５、３６を
介して複数の両頭ピストン２８がシリンダボア１１ａ、
１２ａ内で往復動される。この両頭ピストン２８の運動
により吸入フランジ（図示略）からクランク室３１に導
かれた冷媒ガスは、クランク室３１から吸入通路３９、
４０を経て吸入室２４、２５に導かれ、吸入孔１３ａ、
１４ａ及び吸入弁１７ａ、１８ａを介して圧縮室２９、
３０内に吸入される。

【００２１】そして、圧縮室２９，３０内の冷媒ガス
は、上死点に向かう両頭ピストン２８により圧縮された
後、吐出弁１９ａ、２０ａを押し退けて吐出孔１３ｂ、
１４ｂを経て吐出室２６、２７に吐出される。さらに、
吐出室２６、２７内の高圧の圧縮冷媒ガスは、吐出通路
４１、４２、吐出フランジ（図示略）を経て外部冷媒回
路をなす凝縮器、膨張弁、蒸発器（いずれも図示略）に
供給され、車両室内の空調に供される。

【００２２】以上のように構成された本実施形態によれ
ば、以下の優れた効果を奏する。 （１） シリンダボア１１ａ，１２ａの上死点部及びピ
ストン２８の端部に、上死点側に小径となるテーパ部１
１ｂ，２８ｂを設けた。従って、ボルト２３の締め付け
によりシリンダブロック１１，１２がバレル形に変形し
て、シリンダボア１１ａ，１２ａの上死点側の開口面積
が小さくなっても、十分な開口面積を確保できる。ま
た、上死点位置付近において、ピストン２８とシリンダ
ボア１１ａ、１２ａの内周面との間の隙間が必要以上に
狭くなることがない。

【００２３】従って、ピストン２８が上死点付近に達し
ても、シリンダボア１１ａ，１２ａとの間の摺動抵抗が
増大するのを抑制できて、動力損失を防止できる。従っ
て、冷却効率の向上が可能となる。なお、圧縮室２９と
クランク室３１との間のシール性は、ピストン２８のテ
ーパ部２８ｂ以外の部分とシリンダボア１１ａ，１２ａ
との間のわずかな隙間内に介在された潤滑油膜により十
分確保される。

【００２４】（２） ピストン２８側のテーパ部２８ｂ
は、シリンダボア１１ａ、１２ａの内周面に付着した潤
滑油を、ピストン２８の往復動にともなって、ピストン
２８とシリンダボア１１ａ，１２ａとの間のわずかな隙
間に引き込む作用を有する。

【００２５】従って、ピストン２８の摺動抵抗が小さく
なり、動力損失を低下させることができる。 （３） ピストン２８に往復動を伝達する動力伝達点、
すなわち斜板３４とシュー３５，３６との係合点と、摺
動抵抗の大きい抵抗最大点、すなわちピストン２８のテ
ーパ部２８ｂの大径側基部とシリンダボア１１ａ，１２
ａの内周面との接触点との間の距離が短い。このため、
前記係合点と抵抗最大点との間のモーメントアームが短
くなり、ピストン２８の往復動が安定してスムーズにな
る。このため、動力損失を抑制できる。

【００２６】（４） フロント側シリンダブロック１１
に形成されたテーパ部１１ｂの軸線方向距離Ｌ１が、両
頭ピストン２８に形成されたテーパ部２８ｂの軸線方向
距離Ｌ２に比べて短いため、両頭ピストン２８が上死点
に達しても、ピストン２８のテーパ部２８ａの大径側基
部がシリンダボア１１ａのテーパ部１１ｂの大径側基部
に係合することがない。このため、ピストン２８の摺動
抵抗が急変することがなく、スムーズな往復動を得るこ
とができ、動力損失を抑制できる。

【００２７】（５） テーパ部１１ｂ，２８ａによりシ
リンダボア１１ａの上死点部にデッドボリュームが形成
される。このため、上死点位置における過圧縮が低減さ
れて、振動や騒音が低減される。

【００２８】（６） 圧縮機の小型軽量化のためにシリ
ンダブロックを薄肉化した結果、締め付けによるシリン
ダブロック１１，１２の変形量が大きくなっても、十分
対処できる。

【００２９】（第２の実施形態）つぎに、本発明の第２
の実施形態について、前記第１の実施形態と異なる部分
を中心に図３に基づいて説明する。

【００３０】第２の実施形態においては、図３の二点鎖
線で示すように、シリンダブロック１１，１２が、その
組み付け前においてシリンダボア１１ａ，１２ａの上死
点側がわずかに大径となるように形成されている。そし
て、シリンダブロック１１，１２の組み付け後は、通し
ボルト２３の締め付け圧力によりシリンダボア１１ａ，
１２ａの上死点側の開口面積が小さくなり、結果とし
て、シリンダボア１１ａ，１２ａの上死点側及び下死点
側の開口面積が等しくなる。

【００３１】以上のように構成された本実施形態によれ
ば、以下の優れた効果を奏する。 （１） シリンダボア１１ａの内周面と両頭ピストン２
８の外周面とが、平行に保もたれるため、摺動抵抗が小
さくなり動力損失を一層抑制できる。

【００３２】（２） シリンダブロックの一層の薄肉化
にも十分に対処できる。なお、本発明は以下のように変
更して具体化することもできる。 （ａ） テーパ部１１ｂまたはテーパ部２８ｂの少なく
とも一方を円弧状に形成して、大径側基部にエッジが形
成されないように構成すること。

【００３３】特にピストン２８側のテーパ部２８ｂをこ
のように構成すれば、ピストン、シリンダボア間の摺動
抵抗の低下及びそれらの間に対する潤滑油の引き込みを
いっそう確実に達成できる。

【００３４】（ｂ） 本発明をウェーブカムプレートタ
イプの両頭ピストン式圧縮機に具体化すること。 （ｃ） 本発明を片頭ピストン式圧縮機に具体化するこ
と。

【００３５】（ｄ） 両頭ピストン２８をその軸線方向
両端部がわずかに小径になるように両頭ピストン２８の
外周を緩やかに傾斜させること。 このように構成すれば、潤滑油の引き込みがさらに良好
になる。

【００３６】

【発明の効果】本発明は、以上のように構成されている
ため、次のような効果を奏する。請求項１及び２におい
ては、シリンダブロックがバレル形に変形しても、ピス
トンとシリンダボアとの間に摺動抵抗を低く維持できる
とともに、良好な潤滑を得ることができて、冷却効率を
向上でき、しかも小型軽量化に寄与できる。

【００３７】請求項３に記載のピストン式圧縮機におい
ては、請求項１または２に記載の発明の効果に加えて、
シリンダブロックがバレル形に変形しても、上死点位置
付近において、ピストンとシリンダボアの内周面との間
の隙間が必要以上に狭くなることがない。また、ピスト
ンの往復動にともなって、潤滑油が前記隙間内に効率的
に引き込まれる。このため、ピストンの摺動抵抗がいっ
そう低減されて、動力損失を低下させることができる。
しかも、ピストンにおける動力伝達点と抵抗最大点との
間のモーメントアームが短くなり、ピストンの往復動が
安定したものとなる。

【００３８】請求項４に記載のピストン式圧縮機におい
ては、請求項３に記載の発明の効果に加えて、ピストン
が往復動する際に、ピストンのテーパ部の大径側がシリ
ンダボアのテーパ部の大径側部分に当たることがなく、
ピストンをスムーズに往復動させて、動力損失を低下で
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 第１の実施形態の圧縮機を示す断面図。

【図２】 図１の要部拡大図を示す部分断面図。

【図３】 第２の実施形態の圧縮機の要部拡大図を示す
部分断面図。

【符号の説明】

１１、１２…シリンダブロック、１１ａ、１２ａ…シリ
ンダボア、１１ｂ…テーパ部、１５…フロントハウジン
グ、１６…リヤハウジング、１３、１４…弁板、１３
ａ、１４ａ…吸入孔、１３ｂ、１４ｂ…吐出孔、２３…
通しボルト、２４、２５…吸入室、２６、２７…吐出
室、２８…両頭ピストン、２８ｂ…テーパ部。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 神徳 哲行 愛知県刈谷市豊田町２丁目１番地 株式会 社豊田自動織機製作所内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 シリンダボアを有するシリンダブロック
   の端部に、吐出室及び吸入室を有するハウジングを弁板
   を介して接合するとともに、前記シリンダボア内にピス
   トンを収容し、ピストンの往復動により吸入室内の冷媒
   ガスを弁板上の吸入孔を介してシリンダボア内に吸入し
   て圧縮した後、前記弁板上の吐出孔を介して吐出室内に
   吐出するようにしたピストン式圧縮機において、 前記シリンダブロック、弁板及びハウジングをシリンダ
   ブロックを貫通してハウジングに螺着される通しボルト
   により一体的に締め付け固定し、前記シリンダボアの上
   死点側の内周面に弁板側に向かって大径となるテーパ部
   を形成したピストン式圧縮機。
2. 【請求項２】 それぞれシリンダボアを有する一対のシ
   リンダブロックを接合し、両シリンダブロックの外端部
   に、吐出室及び吸入室を有するハウジングを弁板を介し
   てそれぞれ接合するとともに、前記対向するシリンダボ
   ア内に両頭型のピストンを収容し、ピストンの往復動に
   より吸入室内の冷媒ガスを弁板上の吸入孔を介してシリ
   ンダボア内に吸入して圧縮した後、前記弁板上の吐出孔
   を介して吐出室内に吐出するようにしたピストン式圧縮
   機において、 前記両シリンダブロック、両弁板及び両ハウジングを、
   一方のハウジング及び両シリンダブロックを貫通して他
   方のハウジングに螺着される通しボルトにより一体的に
   締め付け固定し、前記シリンダボアの上死点側の内周面
   に弁板側に向かって大径となるテーパ部を形成したピス
   トン式圧縮機。
3. 【請求項３】 前記ピストンの上死点側頭部には端部側
   に向かって小径となるテーパ部を形成した請求項１また
   は２に記載のピストン式圧縮機。
4. 【請求項４】 前記ピストンが上死点に位置した状態に
   おいて、ピストンのテーパ部の大径基部がシリンダボア
   のテーパ部の大径基部よりも下死点側に位置する請求項
   ３に記載のピストン式圧縮機。