JPH09222076A - 往復動型圧縮機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 気筒数ｎに対応するトルク変動の回転ｎ次成
分が低減されて、騒音及び振動の発生の少ない往復動型
圧縮機を提供する。 【解決手段】 一対のシリンダブロックに対向するよう
にシリンダボア１２ａ（１１ａ）〜１２ｅ（１１ｅ）を
形成し、そのシリンダボア１２ａ（１１ａ）〜１２ｅ
（１１ｅ）には両頭ピストンを収容して圧縮室を区画す
る。両頭ピストンの頭部を所定長さ削り取ることによっ
て、各圧縮室のデッドボリュームの値を、大きく２つの
グループとなるように変更する。デッドボリュームの大
きな圧縮室２９ｂ、３０ｂが圧縮室の配列方向に連続す
るように配置する。ひとつの両頭ピストンの両側の圧縮
室のデッドボリュームは同一とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、例えば、車両空
調装置に使用される往復動型圧縮機に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】この種の往復動型圧縮機では、ハウジン
グの内部に駆動シャフトが支持されているとともに、ク
ランク室が形成されている。前記ハウジングの一部を構
成するシリンダブロックには、前記駆動シャフトを囲む
ように複数のシリンダボアが互いに平行に配列されてい
る。そのシリンダボア内にはピストンが往復動可能に収
容されて、圧縮室が区画形成されている。前記駆動シャ
フトには斜板が一体回転可能に装着され、その斜板の回
転に連動して前記ピストンが往復動されて、圧縮室内の
冷媒ガスが圧縮される。

【０００３】この圧縮機の運転時には、前記各ピストン
に対しその圧縮動作に伴って圧縮反力が作用する。この
圧縮反力が斜板を介して駆動シャフトに作用し、トルク
変動が発生する。このトルク変動は、駆動シャフト−ク
ラッチ系のねじり振動の加振力となる。ここで、トルク
変動の総和、言い換えれば各圧縮室で発生する圧縮反力
の総和を高速フーリエ変換（ＦＦＴ）解析すると、０次
からかなり高次にわたる幅広い周波数成分が得られる。
これらの周波数成分の中で主成分となるのが、気筒数ｎ
に対応した回転ｎ次成分である。そして、この回転ｎ次
成分等の周波数が、圧縮機並びにそれに接続される補機
等の固有振動数と近接している場合には、共振現象によ
る騒音が発生して、車室内の騒音レベルを上昇させる原
因となっていた。

【０００４】このような問題を解決するために、例えば
実開平１−１６０１８０号公報には、揺動斜板式の可変
容量圧縮機において、構造上シリンダボアの配列が不等
となる場合に、一部のシリンダボア内の圧縮室のデッド
ボリュームを変更した構成が開示されている。なお、デ
ッドボリュームとは、ピストンが上死点に達したときに
おける圧縮室の容積のことである。この往復動型圧縮機
では、前記デッドボリュームがピストンの表面を所定長
だけ削り落すことによって形成されている。このデッド
ボリュームが拡大された圧縮室においては、その容積と
圧力との推移曲線が前記のデッドボリュームの拡大に伴
って変更される。そして、その圧縮室で発生する圧縮反
力が緩和されて、揺動斜板に作用する前記圧縮反力の総
和が常に等しくなって、ねじり振動や騒音の発生が低減
されるとしている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところが、前記公報に
は、圧縮機のねじり振動を低減するために、単に一部の
シリンダボアのデッドボリュームを変更することが開示
されているのみである。つまり、駆動シャフトのトルク
変動を対策するための規則性は、何等開示も示唆もなさ
れていない。このため、トルク変動を十分に低減するこ
とができず、騒音及び振動の発生を十分に抑制できない
おそれがあるという問題があった。

【０００６】この発明の目的は、ねじり振動の加振力で
あり、気筒数ｎに対応するトルク変動の回転ｎ次成分が
低減されて、騒音及び振動の発生の少ない往復動型圧縮
機を提供することにある。

【０００７】

【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に記載の発明では、シリンダブロックに駆
動シャフトを囲むように複数のシリンダボアを配列し、
そのシリンダボア内にピストンを往復動可能に収容して
圧縮室を区画形成した往復動型圧縮機において、前記各
圧縮室は各々所定のデッドボリュームを有してなり、前
記シリンダボアの配列面内における各圧縮室の少なくと
も２室は同配列面内おける他の圧縮室より前記デッドボ
リュームの値を大きく設定した大デッドボリューム圧縮
室のグループを構成すると共に、前記他の圧縮室を小デ
ッドボリューム圧縮室のグループとして構成し、前記大
デッドボリューム圧縮室のデッドボリュームの値と前記
小デッドボリューム圧縮室のデッドボリュームの値との
差を各デッドボリューム圧縮室のグループ内におけるデ
ッドボリュームの値の差より大きく設定すると共に、前
記大デッドボリューム圧縮室が前記シリンダボアの配列
方向に連続するように配列したものである。

【０００８】請求項２に記載の発明では、請求項１に記
載の往復動型圧縮機において、前記大デッドボリューム
圧縮室のグループ内における最小デッドボリュームの値
は、前記小デッドボリューム圧縮室のグループ内におけ
る最大デッドボリュームの値の２〜７倍となるように形
成したものである。

【０００９】請求項３に記載の発明では、請求項１また
は２に記載の往復動型圧縮機において、前記各圧縮室間
における最大デッドボリュームの値と最小デッドボリュ
ームの値とは、該最小デッドボリュームを有する圧縮室
の下死点時における容積の１％以上の差をもたせたもの
である。

【００１０】請求項４に記載の発明では、請求項１〜３
のいずれかに記載の往復動型圧縮機において、前記各圧
縮室間における最大デッドボリュームの値と最小デッド
ボリュームの値とは、該最小デッドボリュームを有する
圧縮室の下死点時における容積の１０％以下の差をもた
せたものである。

【００１１】請求項５に記載の発明では、請求項１〜４
のいずれかに記載の往復動型圧縮機において、前記大デ
ッドボリューム圧縮室のグループ内におけるデッドボリ
ュームがそれぞれ異なるように形成したものである。

【００１２】請求項６に記載の発明では、請求項１〜５
のいずれかに記載の往復動型圧縮機において、シリンダ
ボアを前後対向するように形成するとともに、前記ピス
トンを両頭型に構成し、前後両側の各圧縮室に各々所定
のデッドボリュームを形成したものである。

【００１３】請求項７に記載の発明では、請求項６に記
載の往復動型圧縮機において、ひとつの両頭型ピストン
に対してフロント側のデッドボリュームとリヤ側のデッ
ドボリュームとを同じ大きさに形成したものである。

【００１４】請求項８に記載の発明では、請求項１〜７
のいずれかに記載の往復動型圧縮機において、前記各圧
縮室のデッドボリュームを前記ピストンの形状を変更す
ることにより形成したものである。

【００１５】従って、上記のように構成された往復動型
圧縮機では、シリンダボアの配列面（一方のバルブプレ
ートに対応するシリンダボア群を指す）における各圧縮
室が、大デッドボリューム圧縮室と小デッドボリューム
圧縮室との２つのグループに分かれている。そして、大
デッドボリューム圧縮室が、圧縮室の（駆動シャフトの
回転方向に応じた）配列方向に連続するように配置され
ている。また、前記２つのグループ内においても、各圧
縮室のデッドボリュームの値がわずかずつ変更されてい
る（ここでは同一のデッドボリュームを含む）。このと
き、大デッドボリューム圧縮室のグループ内における最
小のデッドボリュームは、小デッドボリューム圧縮室の
グループ内における最大のデッドボリュームの２〜７倍
となるように形成されていることが望ましい。

【００１６】このため、各デッドボリューム圧縮室のグ
ループ内におけるデッドボリュームの差より大きな差を
もつ大デッドボリューム圧縮室と小デッドボリューム圧
縮室との２つのグループにおいて、それらの圧縮室内の
容積と圧力との推移曲線が変更されて、各圧縮室で発生
する圧縮反力に基づくトルク変動がそれぞれ異なったも
のとなる。そして、前記トルク変動の総和の高速フーリ
エ変換解析により得られる気筒数ｎに対応した回転ｎ次
成分が、各圧縮室のデッドボリュームの変更を行わない
場合に比べて低減される。

【００１７】ところで、圧縮機を構成する各部品の製造
誤差はそれぞれ異なっており、全ての製品において組み
付け公差を同じにすることは困難である。これに対し
て、上記のように構成された往復動型圧縮機では、最大
デッドボリュームの値と最小デッドボリュームの値との
間には、最小デッドボリュームを有する圧縮室の下死点
時における容積（以下、基準吸入容積とする）の１％以
上で１０％以下の範囲内に相当する差が存在している。
このデッドボリュームの拡大量は、各部品の加工精度か
ら最大限に見積った組み付け公差によるデッドボリュー
ムの変動量を十分上回るとともに、圧縮機の圧縮効率を
極端に低下させないものとなっている。このため、各部
品の製造誤差に関わらず前記デッドボリュームの変更が
確保されるとともに、前記デッドボリュームの変更によ
る圧縮機の圧縮性能の低下を低く抑えることができる。

【００１８】さらに、上記のように構成された両頭ピス
トン式圧縮機では、前記のようなデッドボリュームの変
更に加えて、同一の両頭ピストンに対しては、そのフロ
ント側のデッドボリュームとリヤ側のデッドボリューム
とが同じ大きさとなるように形成されている。この両頭
ピストン式圧縮機における圧縮反力の位相は、フロント
側の総和とリヤ側の総和との間で１８０゜のずれが存在
している。ここで、ねじり振動の加振力となるトルク変
動の気筒数ｎに対応した回転ｎ次成分は、両頭ピストン
式圧縮機では偶数次成分となる。この偶数次成分は、そ
の位相が駆動シャフトの１回転に相当する時間内に同一
変位を偶数回繰り返すものとなっている。このため、回
転ｎ次成分のフロント側の総和とリヤ側の総和とは、位
相が一致して重畳される。

【００１９】しかし、前記のようにデッドボリュームの
変更を行うことによって、回転ｎ次成分のフロント側の
総和及びリヤ側の総和がそれぞれ低減される。そして、
そのフロント側の総和とリヤ側の総和とが重畳された圧
縮機全体の回転ｎ次成分も低減される。しかも、回転ｎ
／２次成分が奇数次成分となっても、その奇数次成分は
駆動シャフトの１回転に相当する時間内に同一変位を奇
数回繰り返すものであり、フロント側とリヤ側とでその
波形が互いに反転した状態となる。このため、その回転
ｎ／２次成分は同一のピストンのフロント側とリヤ側と
で互いに打ち消し合って消滅する。

【００２０】しかも、上記のように構成された両頭ピス
トン式圧縮機では、各圧縮室のデッドボリュームの設定
が、ピストンの形状を変更することによって行われてい
る。このため、デッドボリュームの設定において、その
設定値の許容幅を大きくすることができて、各圧縮室の
デッドボリュームの変更を確保することができる。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下に、この発明の一実施形態
を、図面に基づいて説明する。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バルブプレート１
３を介してフロントハウジング１５が、シリンダブロッ
ク１２のリヤ側端面にはバルブプレート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。

【００２２】前記シリンダブロック１１（１２）とバル
ブプレート１３（１４）との間には、吸入弁１７ａ（１
８ａ）を形成する吸入弁形成板１７（１８）が介在され
ている。バルブプレート１３（１４）とフロント（リ
ヤ）ハウジング１５（１６）との間には、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。吐出弁形成板１９（２０）とフロント（リ
ヤ）ハウジング１５（１６）との間には、前記吐出弁１
９ａ（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。

【００２３】前記シリンダブロック１１、１２、フロン
トハウジング１５、リヤハウジング１６、バルブプレー
ト１３、１４、吸入弁形成板１７、１８及び吐出弁形成
板１９、２０は、複数の通しボルト２３により互いに締
付固定されて、圧縮機のハウジングが形成されている。

【００２４】前記フロントハウジング１５及びリヤハウ
ジング１６内の外周には吐出室２４、２５が形成され、
中心側には吸入室２６、２７が区画形成されている。図
１及び図２に示すように、前記シリンダブロック１１、
１２には、複数のシリンダボア１１ａ〜１１ｅ、１２ａ
〜１２ｅが互いに平行をなすように貫通形成され、それ
らの内部には両頭ピストン２８が挿入されている。ここ
で、この実施形態の圧縮機は、５本の両頭ピストン２８
を備えた１０気筒タイプの往復動型圧縮機となってい
る。

【００２５】前記シリンダボア１１ａ〜１１ｅ、１２ａ
〜１２ｅ内には、前後一対の圧縮室２９、３０が区画形
成される。この圧縮室２９、３０は、バルブプレート１
３、１４に形成された吸入ポート１３ａ、１４ａを介し
て吸入室２６、２７に、また、同様にバルブプレート１
３、１４に形成された吐出ポート１３ｂ、１４ｂを介し
て吐出室２４、２５に連通されている。

【００２６】前記両シリンダブロック１１、１２の中央
部には、クランク室３１が形成されている。両シリンダ
ブロック１１、１２の軸孔１１ｆ、１２ｆには、駆動シ
ャフト３２が一対のラジアルベアリング３３を介して回
転可能に支持されている。この駆動シャフト３２は、図
示し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。前記駆動シャフト３２の中間外周部
には、カム板としての斜板３４が嵌合固定されている。
この斜板３４には、前記両頭ピストン２８がシュー３
５、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が駆動シャフト３２を囲むように配置され
たシリンダボア１１ａ〜１１ｅ、１２ａ〜１２ｅ内で往
復動される。

【００２７】前記斜板３４のボス部３４ａは、スラスト
ベアリング３７、３８を介して前記クランク室３１を形
成するシリンダブロック１１、１２の前後両側壁面に支
持されている。

【００２８】前記クランク室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
２６、２７と連通されている。クランク室３１は、シリ
ンダブロック１１、１２に形成した図示しない吸入フラ
ンジを介して、同じく図示しない外部冷媒回路に接続さ
れている。さらに、前記吐出室２４、２５は、バルブプ
レート１３、１４及びシリンダブロック１１、１２に形
成した吐出通路４１、４２及び図示しない吐出フランジ
を介して外部冷媒回路に接続されている。

【００２９】さて、この実施形態においては、前記各シ
リンダボア１１ａ〜１１ｅ、１２ａ〜１２ｅは、いずれ
もその内径が同一に形成されている。そして、シリンダ
ボア１１ｂ、１１ｃ、１２ｂ、１２ｃ内に収容されてい
る２つの両頭ピストン２８のフロント側及びリヤ側の頭
部は、所定の長さだけ削り取られている。従って、各ピ
ストン２８が上死点位置に達したときにおいて、ピスト
ン２８の頭部端面とシリンダボア１１ａ〜１１ｅ、１２
ａ〜１２ｅの外端面との間の距離が、シリンダボア１１
ａ〜１１ｅ、１２ａ〜１２ｅの配列面内（フロント側な
ら１１ａ〜１１ｅのみ、リア側なら１２ａ〜１２ｅの
み）においてビストン２８の頭部を削り取ったグループ
と削り取らないグループとの間で異なる。これにより、
各圧縮室２９、３０内のデッドボリュームが、大小２つ
の異なった値に設定されている。ここで、デッドボリュ
ームとは、ピストン２８が上死点位置に達したときにお
ける圧縮室２９、３０の容積のことである。

【００３０】ここで、リヤ側の各圧縮室３０のデッドボ
リュームについて説明する。図１〜図３に示すように、
シリンダボア１２ａ、１２ｄ、１２ｅには、頭部が削り
取られていない両頭ピストン２８が収容されており、圧
縮室３０のデッドボリュームが小さくなっている。つま
り、シリンダボア１２ａ、１２ｄ、１２ｅ内には、デッ
ドボリュームの値が小さく設定された小デッドボリュー
ム圧縮室３０ａ（他の圧縮室）が形成されている。ま
た、シリンダボア１２ｂ、１２ｃには、頭部が削り取ら
れた両頭ピストン２８が収容されており、圧縮室３０の
デッドボリュームが大きくなっている。つまり、シリン
ダボア１２ｂ、１２ｃには、デッドボリュームの値が大
きく設定された大デッドボリューム圧縮室３０ｂが形成
されている。そして、各シリンダボア１２ａ〜１２ｅ内
の圧縮室３０が、大デッドボリューム圧縮室３０ｂのグ
ループと、小デッドボリューム圧縮室３０ａのグループ
とに、区分される。また、シリンダボア１２ｂ、１２ｃ
の大デッドボリューム圧縮室３０ｂが、圧縮室３０の配
列方向に連続するように配置されている。

【００３１】また、前記大デッドボリューム圧縮室３０
ｂのデッドボリュームの値と、小デッドボリューム圧縮
室３０ａのデッドボリュームの値との差は、各グループ
内におけるデッドボリュームの値の差より大きくなるよ
うに設定されている。この実施形態では、大デッドボリ
ューム圧縮室３０ｂのデッドボリューム間には差がな
く、同様に小デッドボリューム圧縮室３０ａのデッドボ
リューム間にも差がない。そして、大デッドボリューム
圧縮室３０ｂのグループ内における最小デッドボリュー
ム（２つとも同じ）は、小デッドボリューム圧縮室３０
ａの最大デッドボリューム（３つとも同じ）の２〜７
倍、好ましくは２．５〜６倍、さらに好ましくは３〜
５．５倍となるように設定されている。

【００３２】さらに、前記各圧縮室３０間において、最
大デッドボリュームの値と最小デッドボリュームの値と
の間には、最小デッドボリュームを有する圧縮室３０の
下死点時における容積（以下、基準吸入容積とする）を
基準として、１％以上で１０％以下の範囲内に相当する
差が存在するように設定される。なお、この設定値は３
〜７％の範囲内が好ましく、３．５〜５．５％の範囲内
がさらに好ましい。この実施形態の圧縮機では、前記基
準吸入容積を例えば２０ｃｃとして、大デッドボリュー
ム圧縮室３０ｂにおいては、小デッドボリューム圧縮室
３０ａに比べて、デッドボリュームが例えば０．８ｃｃ
拡大されている。このデッドボリュームの変更量は、前
記基準吸入容積の４％に相当する。

【００３３】しかも、前記両頭ピストン２８は、そのフ
ロント側及びリヤ側の削り取り量が同一となるように形
成されている。このため、ひとつの両頭ピストン２８に
対してそのフロント側の圧縮室２９のデッドボリューム
と、リヤ側の圧縮室３０のデッドボリュームとが、同じ
大きさとなっている。言い換えると、両頭ピストン２８
を介して駆動シャフト３２の軸線方向に対向するシリン
ダボア１１ａ内の圧縮室２９と、シリンダボア１２ａ内
の圧縮室３０とは、同一の大きさのデッドボリュームと
なるように設定されている。同様に、シリンダボア１１
ｂと１２ｂ、１１ｃと１２ｃ、１１ｄと１２ｄ、１１ｅ
と１２ｅとにおいても、それぞれの圧縮室２９と圧縮室
３０とのデッドボリュームは同一の大きさとなってい
る。従って、フロント側の大デッドボリューム圧縮室２
９ｂ及び小デッドボリューム圧縮室２９ａの配置は、リ
ヤ側の大デッドボリューム圧縮室３０ｂ及び小デッドボ
リューム圧縮室３０ａの配置と駆動シャフト３２の回転
方向において同じになる。

【００３４】次に、前記のように構成した往復動型圧縮
機について作用を説明する。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〜１１
ｅ、１２ａ〜１２ｅ内で往復動される。この両頭ピスト
ン２８の運動により、図示しない外部冷媒回路から吸入
フランジを経てクランク室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２
６、２７に導かれる。両頭ピストン２８が上死点から下
死点に向かう再膨張・吸入行程においては、圧縮室２
９，３０の圧力低下に伴い吸入弁１７ａ、１８ａが開放
され、吸入室２６、２７内の冷媒ガスは、吸入ポート１
３ａ、１４ａを通って圧縮室２９、３０内に吸入され
る。

【００３５】次に、両頭ピストン２８が下死点から上死
点に向かう圧縮・吐出行程においては、圧縮室２９、３
０内の冷媒ガスは圧縮される。そして、冷媒ガスが所定
の圧力に達すると、高圧の圧縮冷媒ガスが吐出弁１９
ａ、２０ａを押し退けて、吐出ポート１３ｂ、１４ｂを
経て吐出室２４、２５に吐出される。さらに、吐出室２
４、２５内の圧縮冷媒ガスは、吐出通路４１、４２及び
図示しない吐出フランジを経て外部冷媒回路をなす凝縮
器、膨張弁、蒸発器に供給され、車両室内の空調に供さ
れる。

【００３６】さて、図９に示すように、デッドボリュー
ムが均一の１０気筒タイプの両頭ピストン式圧縮機にお
いては、各圧縮室の圧縮反力の位相は、フロント側の総
和とリヤ側の総和とで１８０゜ずれたものとなる。ここ
で、各圧縮室の圧縮反力の総和の高速フーリエ変換解析
によって得られる回転ｎ次成分としての回転１０次成分
は、駆動シャフト３２の１回転分の時間において同一変
位を１０回つまり偶数回繰り返す規則正しい波形を有し
ている。このため、回転１０次成分のフロント側の総和
の位相とリヤ側の総和の位相とが一致し、各圧縮室の圧
縮反力に由来するトルク変動の回転１０次成分は完全に
重畳されて、駆動シャフト３２と図示しないクラッチと
の間のねじり振動の加振力の主成分となる。

【００３７】この場合、回転ｎ／２次成分としての回転
５次成分は、駆動シャフト３２の１回転分の時間におい
て同一変位を５回つまり奇数回繰り返すものとなってい
る。この回転５次成分は、フロント側の総和とリヤ側の
総和との間に１８０゜の位相のずれがあり、互いに打ち
消し合っている。

【００３８】ここで、前記回転１０次成分を低減するた
めに、両頭ピストン２８のフロント側とリヤ側とでデッ
ドボリュームを異ならせた場合には、図８に示すよう
に、回転１０次成分は、フロント側の総和とリヤ側の総
和とで位相にずれが生じて低減される。ところが、回転
５次成分も回転１０次成分と同様にフロント側とリヤ側
とで位相のずれが生じて、新たに重畳部分が発生する。
このため、トルク変動の回転５次成分が新たな騒音の発
生要因となることがある。

【００３９】これに対して、この実施形態の圧縮機で
は、フロント側及びリヤ側において、各圧縮室２９、３
０のデッドボリュームの値が大きく２つのグループをな
すように変更されている。そして、大デッドボリューム
圧縮室２９ｂ、３０ｂが圧縮室２９、３０の配列方向に
連続するように配置されている。この各圧縮室２９、３
０のデッドボリュームの変更に伴って、それらの圧縮室
２９、３０の容積と圧力との推移の曲線がそれぞれ異な
ったものとなる。すなわち、図４に示すように、デッド
ボリュームが小さいものと、デッドボリュームが大きい
ものとの間では、再膨張行程及び圧縮行程において、圧
縮室２９、３０内の圧力変化のタイミングに差が生じ
る。また、圧縮行程における過圧縮時の圧力についても
差が生じる。

【００４０】これにより、図５に示すように、デッドボ
リュームが小さいものと、デッドボリュームが大きいも
のとの間では、１つの圧縮室２９、３０あたりの圧縮ト
ルクの推移曲線において、トルクのピーク位置に差が生
じる。このため、図６に示すように、１０個分の圧縮室
２９、３０の圧縮トルクを重畳した圧縮機全体の圧縮ト
ルクについては、デッドボリュームを変更しない場合に
比べて、デッドボリュームを変更した場合には、トルク
変動の曲線の規則性が失われるとともに、全体のレベル
が低下する。従って、図７に示すように、圧縮反力の総
和の高速フーリエ変換解析により得られる気筒数に対応
したトルク変動の回転１０次成分が低減される。

【００４１】ところで、一般に圧縮機を構成する各部品
の製造誤差はそれぞれ異なっており、全ての製品におい
て組み付け公差を同じくすることは困難である。この組
み付け公差によるデッドボリュームの変動量は、各部品
の加工精度から最大に見積ったとしても、前記基準吸入
容積に対して１％に満たない程度のものである。これに
対して、この実施形態の圧縮機では、前記最大デッドボ
リュームの値と最小デッドボリュームの値との間に、基
準吸入容積の４％に相当する差が存在している。このた
め、前記の組み付け公差を考慮しても、前記デッドボリ
ュームの変更が確保される。また、この程度のデッドボ
リュームの拡大量は、圧縮機の圧縮効率を極端に低下さ
せないものである。

【００４２】さらに、ひとつの両頭ピストン２８のフロ
ント側の圧縮室２９とリヤ側の圧縮室３０とのデッドボ
リュームが同一となるように形成されている。このた
め、回転５次成分は、そのフロント側の総和とリヤ側の
総和との間に１８０゜の位相のずれが保たれたままとな
って、互いに打ち消し合って消滅する。

【００４３】以上のように構成されたこの実施形態によ
れば、以下の優れた効果を奏する。 （ａ） フロント側及びリヤ側において、それぞれ各圧
縮室２９、３０のデッドボリュームの値が、大きく２つ
のグループをなすように変更されている。そして、大デ
ッドボリューム圧縮室２９ｂ、３０ｂが圧縮室２９、３
０の配列方向に連続するように配置されている。これに
よって、１０気筒タイプの両頭ピストン式圧縮機におい
て、ねじり振動の加振力となるトルク変動の主成分であ
る回転１０次成分が低減される。従って、前記ねじり振
動によって、圧縮機並びにそれに接続される補機等の共
振現象による騒音の発生が低減されて、車室内の騒音レ
ベルが低下される。

【００４４】（ｂ） 大デッドボリューム圧縮室２９
ｂ、３０ｂのデッドボリュームの値と、小デッドボリュ
ーム圧縮室２９ａ，３０ａのデッドボリュームの値との
差が、各デッドボリューム圧縮室のグループ内における
デッドボリュームの値の差より大きくなるように設定さ
れている。そして、大デッドボリューム圧縮室２９ｂ、
３０ｂのデッドボリュームは、小デッドボリューム圧縮
室２９ａ、３０ａのデッドボリュームの２〜７倍、好ま
しくは２．５〜６倍、さらに好ましくは３〜５．５倍と
なるように形成されている。さらに、最大デッドボリュ
ームの値と最小デッドボリュームの値との差が、最小デ
ッドボリュームを有する小デッドボリューム圧縮室２９
ａ，３０ａにおける基準吸入容積の４％に相当するよう
に形成されている。従って、この実施形態の圧縮機で
は、組み付け公差を考慮しても、各圧縮室２９、３０の
デッドボリュームの変更が確保されるとともに、そのデ
ッドボリュームの変更による圧縮機の圧縮性能の低下を
低く抑えることができる。

【００４５】（ｃ） ひとつの両頭ピストン２８のフロ
ント側の圧縮室２９とリヤ側の圧縮室３０とのデッドボ
リュームが同一となるように形成されている。このた
め、回転５次成分は、そのフロント側の総和とリヤ側の
総和とが互いに打ち消し合って、消滅する。従って、前
記（ａ）項及び（ｂ）項の効果とあいまって、トルク変
動の回転１０次成分を低減しつつ、回転５次成分の発生
を抑制することができる。

【００４６】（ｄ） 大デッドボリューム圧縮室２９
ｂ、３０ｂのデッドボリュームの設定が、両頭ピストン
２８の両端面を削り取ることによって行われている。こ
のため、デッドボリュームの設定において、その設定値
の許容幅を大きくすることができて、各圧縮室２９、３
０のデッドボリュームの変更を容易に確保することがで
きる。

【００４７】なお、この発明は以下のように変更して具
体化することもできる。 （１） 各圧縮室２９、３０のデッドボリュームの変更
を、両頭ピストン２８の頭部に凹部を設けて行うこと。

【００４８】（２） 各圧縮室２９、３０のデッドボリ
ュームの変更を、両頭ピストン２８の頭部に溝を設けて
行うこと。 （３） 各圧縮室２９、３０のデッドボリュームの変更
を、シリンダボア１１ａ〜１１ｅ、１２ａ〜１２ｅの内
周面に切欠部を設けて行うこと。

【００４９】（４） 各圧縮室２９、３０のデッドボリ
ュームの変更を、シリンダボア１１ａ〜１１ｅ、１２ａ
〜１２ｅの長さをそれぞれ変更して行うこと。 （５） 各圧縮室２９、３０のデッドボリュームの変更
を、バルブプレート１３、１４の板厚を変更して行うこ
と。

【００５０】（６） 各圧縮室２９、３０のデッドボリ
ュームの変更を、吸入弁１７ａ、１８ａの板厚を変更し
て行うこと。以上の（１）〜（６）のように構成して
も、簡単な構成で各圧縮室２９、３０のデッドボリュー
ムを変更できる。

【００５１】（７） この発明を前記実施形態に記載以
外の気筒数、例えば６、８、１２気筒の両頭ピストン式
圧縮機において具体化すること。 （８） フロント側及びリヤ側において、大デッドボリ
ューム及び小デッドボリュームの各圧縮室２９ａ、２９
ｂ、３０ａ、３０ｂのデッドボリュームの値を、複数種
類に変更して、あるいは、それぞれ異なるように形成す
ること。なお、このデッドボリュームの変更は、任意に
設定されたものであっても、ピストン２８他の各部品の
製作公差によって自動的に設定されたものであってもよ
い。

【００５２】（９） デッドボリュームの最小値と最大
値の差を、基準吸入容積の１％を下限とするとともに１
０％を上限として変更すること。 （１０） 前記基準吸入容積を、前記各実施形態に記載
以外の値に設定すること。

【００５３】以上の（７）〜（１０）のように構成して
も、気筒数ｎに対応する回転ｎ次成分を低減しつつ、回
転ｎ／２次成分が奇数次成分である場合その発生を抑制
することができる。

【００５４】（１１） ２種類以上のデッドボリューム
の変更を、フロント側の各圧縮室２９あるいはリヤ側の
各圧縮室３０のどちらか一方のみにおいて行うこと。 （１２） この発明を片頭ピストン式圧縮機において具
体化すること。

【００５５】以上の（１１）及び（１２）のように構成
しても、気筒数ｎに対応する回転ｎ次成分を低減するこ
とができる。 （１３） この発明をウェーブカムプレートタイプの往
復動型圧縮機において具体化すること。

【００５６】（１４） シリンダボア１１ａ〜１１ｅ、
１２ａ〜１２ｅの配列面内における各圧縮室の少なくと
も２室は小デッドボリューム圧縮室２９ａ、３０ａのグ
ループを構成すること。

【００５７】このように構成すれば、圧縮室の容積と圧
力との推移を巧みに変化させることができ、ねじり振動
の加振力であるトルク変動を低減することができる。

【００５８】

【発明の効果】以上詳述したように、この発明によれば
以下の優れた効果を奏する。シリンダボアの配列面内に
おける各圧縮室のデッドボリュームが、大きく２つのグ
ループをなすように変更されている。そして、大デッド
ボリューム圧縮室が圧縮室の配列方向に連続するように
配置されている。従って、気筒数ｎに対応したトルク変
動の回転ｎ次成分が大きく低減されて、駆動シャフト−
クラッチ系のねじり振動の加振力が抑制される。そし
て、圧縮機並びにそれに接続される補機において、前記
ねじり振動によって励起される共振現象が低減されて、
車室内の騒音レベルを低下させることができる。

【００５９】また、大デッドボリューム圧縮室のグルー
プ内における最小デッドボリュームの値は、小デッドボ
リューム圧縮室のグループ内における最大デッドボリュ
ームの値の２〜７倍に形成されている。しかも、各圧縮
室の最大デッドボリュームの値と最小デッドボリューム
の値とは、基準吸入容積に対して１％以上で１０％以下
の範囲内の差が存在している。このため、組み付け公差
を考慮しても、前記デッドボリュームの変更を確保する
ことができる。

【００６０】さらに、両頭ピストン式圧縮機において
は、ひとつのピストンに対してフロント側のデッドボリ
ュームとリヤ側のデッドボリュームとは、同じ大きさと
なるように構成されている。このため、気筒数がｎであ
る場合の回転ｎ／２次成分は、ひとつのピストンのフロ
ント側とリヤ側とで互いに打ち消し合って消滅する。従
って、前記の発明の効果とあいまって、気筒数ｎに対応
する回転ｎ次成分を低減しつつ、回転ｎ／２次成分の発
生を抑制することができる。そして、回転ｎ次成分対策
による新たな振動発生要因の発生が防止される。

【００６１】しかも、大デッドボリューム圧縮室のデッ
ドボリュームの設定が、ピストンの形状を変更すること
によって行われている。このため、デッドボリュームの
設定において、その設定値の許容幅を大きくすることが
できて、各圧縮室のデッドボリュームの変更を確保する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の一実施形態の圧縮機を示す断面
図。

【図２】 図１の（ａ）は２ａ−２ａ線、（ｂ）は２ｂ
−２ｂ線における断面図。

【図３】 （ａ）はフロント側、（ｂ）はリヤ側の各圧
縮室のデッドボリュームの変更に関する説明図。

【図４】 シャフト回転角とボア内圧力との関係を示す
説明図。

【図５】 シャフト回転角と１圧縮室あたりの圧縮トル
クとの関係を示す説明図。

【図６】 シャフト回転角と１０圧縮室重畳した圧縮機
全体の圧縮トルクとの関係を示す説明図。

【図７】 圧縮トルクの次数成分に関する説明図。

【図８】 回転１０次成分の低減と回転５次成分の変化
を示す説明図。

【図９】 （ａ）は回転５次成分の、（ｂ）は回転１０
次成分のフロント側の総和とリヤ側の総和との重畳現象
に関する説明図。

【符号の説明】

１１、１２…ハウジングの一部を構成するシリンダブロ
ック、１１ａ〜１１ｅ、１２ａ〜１２ｅ…シリンダボ
ア、１５…ハウジングの一部を構成するフロントハウジ
ング、１６…ハウジングの一部を構成するリヤハウジン
グ、２８…両頭ピストン、２９、３０…圧縮室、２９
ａ、３０ａ…小デッドボリューム圧縮室、２９ｂ、３０
ｂ…大デッドボリューム圧縮室、３１…クランク室、３
２…駆動シャフト、３４…カム板としての斜板。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中本 昭 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 (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ハウジングの内部に駆動シャフトを支持
   するとともに、クランク室を形成し、前記ハウジングの
   一部を構成するシリンダブロックには前記駆動シャフト
   を囲むように複数のシリンダボアを配列し、そのシリン
   ダボア内にピストンを往復動可能に収容して圧縮室を区
   画形成し、前記駆動シャフトにはカム板を一体回転可能
   に装着し、そのカム板の回転に連動して前記ピストンを
   往復動させて、冷媒ガスを圧縮するようにした往復動型
   圧縮機において、 前記各圧縮室は各々所定のデッドボリュームを有してな
   り、前記シリンダボアの配列面内における各圧縮室の少
   なくとも２室は同配列面内おける他の圧縮室より前記デ
   ッドボリュームの値を大きく設定した大デッドボリュー
   ム圧縮室のグループを構成すると共に、前記他の圧縮室
   を小デッドボリューム圧縮室のグループとして構成し、
   前記大デッドボリューム圧縮室のデッドボリュームの値
   と前記小デッドボリューム圧縮室のデッドボリュームの
   値との差を各デッドボリューム圧縮室のグループ内にお
   けるデッドボリュームの値の差より大きく設定すると共
   に、前記大デッドボリューム圧縮室が前記シリンダボア
   の配列方向に連続するように配列したことを特徴とする
   往復動型圧縮機。
2. 【請求項２】 前記大デッドボリューム圧縮室のグルー
   プ内における最小デッドボリュームの値は、前記小デッ
   ドボリューム圧縮室のグループ内における最大デッドボ
   リュームの値の２〜７倍となるように形成したことを特
   徴とする請求項１に記載の往復動型圧縮機。
3. 【請求項３】 前記各圧縮室間における最大デッドボリ
   ュームの値と最小デッドボリュームの値とは、該最小デ
   ッドボリュームを有する圧縮室の下死点時における容積
   の１％以上の差をもたせたことを特徴とする請求項１ま
   たは２に記載の往復動型圧縮機。
4. 【請求項４】 前記各圧縮室間における最大デッドボリ
   ュームの値と最小デッドボリュームの値とは、該最小デ
   ッドボリュームを有する圧縮室の下死点時における容積
   の１０％以下の差をもたせたことを特徴とする請求項１
   〜３のいずれかに記載の往復動型圧縮機。
5. 【請求項５】 前記大デッドボリューム圧縮室のグルー
   プ内におけるデッドボリュームがそれぞれ異なるように
   形成したことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記
   載の往復動型圧縮機。
6. 【請求項６】 前記シリンダボアを前後対向するように
   形成するとともに、前記ピストンを両頭型に構成し、前
   後両側の各圧縮室に各々所定のデッドボリュームを形成
   したことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の
   往復動型圧縮機。
7. 【請求項７】 ひとつの両頭型のピストンに対してフロ
   ント側のデッドボリュームとリヤ側のデッドボリューム
   とを同じ大きさに形成したことを特徴とする請求項６に
   記載の往復動型圧縮機。
8. 【請求項８】 前記各圧縮室のデッドボリュームを前記
   ピストンの形状を変更することにより形成したことを特
   徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の往復動型圧縮
   機。