JPH11257219A

JPH11257219A - 片側斜板式圧縮機

Info

Publication number: JPH11257219A
Application number: JP10056987A
Authority: JP
Inventors: Kazuro Murakami; 和朗村上; Toshiro Fujii; 俊郎藤井; Hisaya Yokomachi; 尚也横町; Tatsuya Koide; 達也小出
Original assignee: Toyoda Automatic Loom Works Ltd
Current assignee: Toyota Industries Corp
Priority date: 1998-03-09
Filing date: 1998-03-09
Publication date: 1999-09-21

Abstract

(57)【要約】【課題】スラスト軸受に作用する荷重を低減してスラ
スト軸受の寿命低下及びスラスト軸受の大形化を抑制す
る。【解決手段】斜板室の内圧を吐出圧と吸入圧との中間
の圧力に制御し、ピストンに作用するシリンダボア内圧
によるフロント側向きのスラスト荷重と斜板室の内圧に
よるリヤ側向きのスラスト荷重とを略バランスさせる。
その手段として、例えば、吸入室と斜板室とを調整弁を
介して連通し、この調整弁の作用により斜板室の圧力を
適切な中間圧とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、車両等に使用され
る片側斜板式圧縮機に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来車両用空調機用の圧縮機としては、
シリンダブロックの周辺部に駆動軸と平行に複数のシリ
ンダボアを配置し、このシリンダボア内にピストンアッ
センブリを収納し、このピストンアッセンブリを駆動軸
と一体的に回転する斜板により往復動させて、冷媒ガス
を圧縮する斜板式圧縮機が一般に用いられている。

【０００３】このような斜板式圧縮機として、図５に示
すような容量固定式の片側斜板式圧縮機が知られてい
る。同図において、圧縮機の外殻１０１は、シリンダブ
ロック１０１ａのフロント側にハウジング１０１ｂを結
合して形成され、内部に斜板室１０２が形成されてい
る。また、シリンダブロック１０１ａのリヤ側には、吐
出室１０３ａと吸入室１０３ｂを有するシリンダカバー
１０３が弁板１０４を介して結合されている。また、シ
リンダカバー１０３の側壁には外部冷媒回路（図示せ
ず）から吸入ガスを受け入れる吸入ポート１０５が吸入
室１０３ｂと連通して設けられている。圧縮機の外殻１
０１の中心部には駆動軸１０６が配設され、ラジアル軸
受１０７により回転自在に支承されている。また、シリ
ンダブロック１０１ａには、この駆動軸１０６を中心と
する一定円周上に等間隔に、且つ駆動軸１０６と平行に
複数のシリンダボア１０８が形成されている。そして、
この各シリンダボア１０８内には片頭ピストン１０９が
往復摺動自在に収納されている。

【０００４】また、斜板室１０２内において駆動軸１０
６と一体的に回転するように、駆動軸１０６に斜板１１
０が固定され、この斜板１１０にシュー１１１を介して
上記ピストン１０９が係留されている。また、斜板１１
０のボス１１０ａのフロント側、即ち、ボス１１０ａと
ハウジング１０１ｂとの間にスラスト軸受１１４が設け
られ、このスラスト軸受１１４により斜板１１０に作用
するスラスト荷重が支持されている。

【０００５】前記弁板１０４には、シリンダボア１０８
と吐出室１０３ａとを連通する吐出孔１０４ａ及びシリ
ンダボア１０８と吸入室１０３ｂとを連通する吸入孔１
０４ｂがそれぞれ穿設されている。また、弁板１０４と
シリンダブロック１０１ａとの間には各吸入孔１０４ｂ
を開閉制御する複数の吸入弁１１２ａを一体的に形成し
た吸入弁形成板１１２が介装され、また、弁板１０４と
シリンダカバー１０３との間には吐出孔１０３ａを開閉
制御する複数の吐出弁１１３ａを一体的に形成した吐出
弁形成板１１３が介装されている。

【０００６】そして、シリンダブロック１０１ａには、
複数のシリンダボア１０８の間のスペースにガス通路１
１５が設けられ、前記斜板室１０２はガス通路１１５を
介して吸入室１０３ｂに連通されており、ピストン１０
９の圧縮工程で斜板室１０２へ流入するブローバイガス
を吸入室１０３ｂへ排出している。なお、１１６はリテ
ーナ、１１７は吐出ポート、１１８は、シリンダブロッ
ク１０１ａと、ハウジング１０１ｂと、シリンダカバー
１０３とを結合するボルトである。

【０００７】上記のように構成された片頭斜板式圧縮機
は、駆動されると、外部冷媒回路から吸入ポート１０５
を介して吸入ガスが吸入室１０３ｂに導かれる。そし
て、冷媒ガスは吸入室１０３ｂから吸入孔１０４ｂ及び
吸入弁１１２ａを介してシリンダボア１０８に吸入さ
れ、ピストン１０９により圧縮される。圧縮された冷媒
ガスは、吐出孔１０４ａ及び吐出弁１１３ａを介して吐
出室１０３ａに排出され、吐出ポート１１７を介して外
部冷媒回路に吐出される。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】以上のように構成され
た片側斜板式圧縮機では、ピストン１０９のフロント側
（図面における左側）は、吸入圧状態の斜板室１０２に
晒され、一方ピストン１０９のリヤ側は圧縮状態の冷媒
ガスが充満するシリンダボア１０８に晒されている。こ
のため、各ピストン１０９のフロント側の面には、斜板
室１０２の内圧（吸入圧）が作用し、また、各ピストン
１０９のリヤ側の面には、シリンダボア１０８の内圧が
作用する。図６は、一つのピストンについて、この状態
を説明したもので、斜板の回転角度（ｄｅｇ）に対し、
斜板室１０２の内圧Ｐｃとシリンダボア１０８の内圧Ｐ
ｂの状態変化が示されている。同図に示されるように、
斜板室１０２の内圧Ｐｃは常に略一定の低圧、即ち吸入
圧の圧力状態に保持され、シリンダボア１０８の内圧Ｐ
ｂは斜板１１０の回転角度により低圧の吸入圧から高圧
の吐出圧までの間で周期的に変動している。

【０００９】そして、このような内圧により、各ピスト
ン１０９のフロント側の面にはフロント側からリヤ側に
向かうスラスト荷重が作用し、各ピストン１０９のリヤ
側の面にはリヤ側からフロント側に向かうスラスト荷重
が作用する。そして、これらピストンに作用する荷重を
合算したものがスラスト軸受１１４に作用するスラスト
荷重となる。図７はこの軸方向の荷重の状態を説明した
もので、縦軸はスラスト荷重を示すがリヤ側からフロン
ト側に向かう方向を正としている。また、複数のピスト
ン１０９を６個とし、これら６個のピストン１０９に作
用する荷重を合算している。この図７において、Ｆｃ
は、斜板室１０２の内圧によるフロント側からリヤ側に
向かって作用するスラスト荷重を示す。また、Ｆｂは、
シリンダボア１０８の内圧によるリヤ側からフロント側
に向かって作用するスラスト荷重を示す。また、Ｆｔ
は、これら荷重Ｆｃ及びＦｂを総合計した荷重を示す。
このように、Ｆｔは複数（この場合は６個）のピストン
に作用する荷重が全体的に合算されているため、図６に
示された一つのシリンダボア１０８の内圧に比し、変動
幅及び周期は小さくなっている。

【００１０】ところで、これら図６及び図７から理解で
きるように、シリンダボア１０８の内圧Ｐｂと斜板室１
０２の内圧Ｐｃとの間には大きな差圧があるため、フロ
ント側からリヤ側に向かって作用するスラスト荷重Ｆｃ
とリヤ側からフロント側に向かって作用するスラスト荷
重Ｆｂとの間に大きな隔たりがあり、全体的に合算され
たスラスト荷重Ｆｔは、リヤ側からフロント側に向かう
大きな偏荷重となる。この偏荷重は、シュー１１１を介
し斜板１１０に伝達され、斜板１１０のスラスト荷重を
支持すべく斜板１１０のボス部１１０ａのフロント側に
設けられたスラスト軸受１１４により支持されている。
この結果、従来の容量固定の片側斜板式圧縮機では、斜
板１１０のボス部１１０ａのフロント側に配置されたス
ラスト軸受１１４には大きな荷重が作用することとなっ
ていた。このため、斜板１１０のフロント側に配設され
たスラスト軸受１１４は寿命が短くなる傾向にあり、こ
れを防止するには定格荷重の大きいものを必要とした。
しかし、定格荷重の大きいスラスト軸受を用いると、フ
ロント側のスラスト軸受１１４が大形化し、延いては圧
縮機の大形化、重量増を招くという問題があった。

【００１１】本発明は、このような従来技術の問題点に
鑑みなされたものであって、スラスト軸受に作用する荷
重を低減してスラスト軸受の寿命低下及びスラスト軸受
の大形化を抑制した片側斜板式圧縮機を提供することを
目的とする。

【００１２】

【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記載の発明では、片側斜板式圧縮機にお
ける斜板室の内圧を吐出圧と吸入圧との中間の圧力に調
整する調整手段を有し、ピストンに作用するシリンダボ
アの内圧によるフロント側向きのスラスト荷重と斜板室
の内圧によるリヤ側向きのスラスト荷重とを略バランス
させたことを特徴とする。このように構成すると、スラ
スト軸受に作用する偏荷重が解消され、スラスト荷重の
大きさも小さくなる。

【００１３】また、請求項２記載発明のように、圧縮機
外部の冷媒回路から吸入ガスを受け入れる吸入ポートを
前記吸入室に連結して設け、前記吸入室と前記斜板室と
を調整弁を介して接続し、この調整弁の作用により斜板
室を所定の中間圧に制御するごとくすると、使用冷媒、
圧縮機の仕様、運転環境等の使用条件に合わせて、斜板
室の内圧を任意所望の適切な中間圧に設定することがで
きる。

【００１４】また、本発明ではスラスト荷重は前後に振
れるが、請求項３記載の発明のように、斜板の前後にス
ラスト軸受を設けることにより、この前後に振れる荷重
を支持することができる。

【００１５】また、請求項４記載の発明のように、吐出
圧、吸入圧及び中間圧を関係付けることにより、脱フロ
ン対策の冷媒として有望視される二酸化炭素を使用する
ことが可能となる。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明を斜板式圧縮機に具
体化した実施の形態を図１〜３を用いながら説明する。
図１は、図５と同様の断面図で、冷媒として二酸化炭素
を用いた本発明片側斜板式圧縮機に係るものである。同
図において、圧縮機の外殻１は、シリンダブロック１ａ
のフロント側にハウジング１ｂを結合して形成されてい
る。そして、この結合により外殻１の内部に斜板室２が
形成されている。また、シリンダブロック１ａのリヤ側
には、中央域に吐出室３ａが形成され、また、外周域に
は吸入室３ｂが形成されたシリンダカバー３が弁板４を
介して結合されている。

【００１７】駆動軸６は、シリンダブロック１ａの軸心
部に一端が挿入され、他端はハウジング１ｂの軸心部を
貫通して外部に導出され、ハウジング１ｂ及びシリンダ
ブロック１ａそれぞれに配設されたラジアル軸受７によ
り回転自在に支持されている。また、シリンダブロック
１ａには、この駆動軸６を中心とする一定円周上に等間
隔に、且つ駆動軸６と平行に複数のシリンダボア８が形
成され、この各シリンダボア８内には片頭ピストン９が
摺動しながら往復動できるように収納されている。ま
た、斜板室２内において駆動軸６と一体的に回転するよ
うに、駆動軸６に斜板１０が固定されている。この斜板
１０にはシュー１１を介して上記ピストン９が係留され
ている。また、斜板１０のボス１０ａの前後に、即ち、
ボス１０ａとハウジング１ｂとの間及びボス１０ａとシ
リンダブロック１ａとの間それぞれにスラスト軸受１４
が設けられ、このスラスト軸受１４により斜板１０に作
用するスラスト荷重が支持されている。

【００１８】前記弁板４には、シリンダボア８と吐出室
３ａとを連通する吐出孔４ａ及びシリンダボア８と吸入
室３ｂとを連通する吸入孔４ｂがそれぞれ穿設されてい
る。また、弁板４とシリンダブロック１ａとの間には各
吸入孔４ｂを開閉制御する複数の吸入弁１２ａを一体的
に形成した吸入弁形成板１２が介装され、また、弁板４
とシリンダカバー３との間には吐出孔３ａを開閉制御す
る複数の吐出弁１３ａを一体的に形成した吐出弁形成板
１３が介装されている。

【００１９】２５は、吸入ポートであって、吸入室３ｂ
の側壁、即ち、シリンダカバー３の吸入室３ｂ部分の側
壁に設けられている。また、吐出弁形成板１３に接して
吐出室３ａの中心部には、吐出弁１３ａの開放角度を規
制するためのリテーナ１６が設けられている。更に、吐
出室３ａを形成するシリンダカバー３の中心部には、外
部冷媒回路に接続される吐出ポート１７が設けられてい
る。尚、１８は、シリンダブロック１ａと、ハウジング
１ｂと、シリンダカバー３とを結合するボルトである。

【００２０】また、シリンダブロック１ａには調整弁収
容孔２１が形成され、該収容孔２１と吸入室３ｂとを連
通する制御通路２２が弁板４、吸入弁形成板１２、吐出
弁形成板１３を貫通して形成されている。収容孔２１の
内部には調整弁２０が斜板室２と吸入室３ｂとの連通を
開閉可能に収容されている。即ち、調整弁２０は、収容
孔２１の斜板室側開口部にネジ止めされる固定部２０ａ
および内部に感圧室２０ｃを区画するケース２０ｂ、感
圧室２０ｃ内に配置された感圧部としてのベローズ２０
ｄ、およびベローズ２０ｄの伸縮により弁座２０ｇに接
離してポート２０ｈを開閉する弁体２０ｅとから構成さ
れる。固定部２０ａには斜板室２の圧力を感圧室２０ｃ
に導入する導圧路２０ｆが形成され、斜板室２の圧力変
化に基づきベローズ２０ｄが伸縮する。なお、２０ｉは
固定部２０ａに体する位置調整によりベローズ２０ｄの
設定圧を変更するための調整部であり、本実施の形態で
は設定圧が吐出圧と吸入圧との中間圧となるように調整
されている。

【００２１】上記のように構成された片頭斜板式圧縮機
は、駆動されると、外部冷媒回路から吸入ポート２５を
介して吸入ガスが吸入室３ｂに吸い込まれる。そして、
吸入ガスは吸入孔４ｂ及び吸入弁１２ａを介してシリン
ダボア８内に吸い込まれ、ピストン９により圧縮され
る。圧縮された冷媒ガスは、吐出孔４ａ及び吐出弁１３
ａを介して吐出室３ａに排出され、吐出ポート１７から
外部冷媒回路に吐出される。この運転時において、斜板
室２内の圧力は前述の調整弁２０の作用により所望の圧
力に保持される。即ち、各ピストン９とシリンダボア８
との間のクリアランスを通じて、シリンダボア８内の冷
媒ガスがブローバイガスとして斜板室２に漏れるため、
調整弁２０が閉鎖された状態では斜板室２の内圧は徐々
に上昇する。そして、斜板室２の内圧は導圧路２０ｆを
通じて感圧室２０ｃに導かれ、斜板室２内圧がブローバ
イガスにより所定の中間圧を越えて上昇すると、図２に
示すようにベローズ２０ｄがそれに応じて縮小する。従
って、弁体２０ｅがポート２０ｈを開放し、斜板室２の
圧力が所定の中間圧まで減圧されるまでポート２０ｈ、
制御通路２２を介して吸入室３ｂに放出される。

【００２２】従って、運転時斜板室２内は所定の中間圧
に保持され、ピストン９のフロント側の面にはこの中間
圧が作用する。また、ピストン９のリヤ側の面には、シ
リンダボア８内の高低変化している内圧が作用する。本
実施の形態においては二酸化炭素を冷媒として使用して
いるが、ここで、吸入圧力をＰｓ，吐出圧力をＰｄ、中
間圧力をＰｍとしたときに、Ｐｍ≒Ｐｓ（１−ｘ）＋Ｐｄ但し、ｘ＝０．２５〜０．４となるように調整弁２０による斜板室２内の中間圧力を
調整すれば通常の使用状態では、前後方向のスラスト荷
重がバランスした状態として取り扱い得る。例えば、ｘ
＝０．３３となるように調整した場合のスラスト荷重の
状態は図３に示されるようになる。この図において、ピ
ストン９は６個の場合が示されているが、ピストン９全
体により、フロント側からリヤ側に作用するスラスト荷
重がＦｃ、リヤ側からフロント側に作用するスラスト荷
重がＦｂ、両者を合算したスラスト荷重がＦｔで示され
ている。この図に示されるよう、ＦｃとＦｂとはほぼ釣
り合いがとれているため、Ｆｔは前後方向に僅かに振れ
る状態となる。

【００２３】従って、スラスト軸受１４には大きな荷重
が作用しない。また、スラスト軸受１４は斜板１０の前
後に設けられているため、合算されたスラスト荷重が前
後に振れても、これを支持することができる。この結
果、スラスト軸受１４の耐久性が向上し、また、大型の
スラスト軸受を用いなくてもよく、圧縮機の小型化に貢
献できる。

【００２４】尚、本発明は次のように変更して具体化す
ることもできる。（１）上記実施の形態では、調整弁２０をシリンダブ
ロック１ａの中に収納したが外部等他の適宜のスペース
に設けることができる。また、調整弁２０は、ベローズ
型に限られず他の如何なる形式でもよい。（２）本発明に係る圧縮機は、二酸化炭素を冷媒とす
る冷凍サイクルにその使用が限定されるものではなく、
他の冷媒の冷凍サイクルに用いてもよい。（３）上記実施の形態では、斜板室２の昇圧をピスト
ン９とシリンダボア８との間のクリアランスを通じてシ
リンダボア８内の冷媒が斜板室２に漏れるブローバイガ
スによって行っているが、シリンダブロックに適宜の貫
通孔を設けて吐出室３ａと斜板室２間を積極的に連通す
るようにしてもよい。（４）上記実施の形態の調整弁２０に替えて絞り通路
により斜板室内圧力を調整してもよい。

【００２５】（５）上記実施の形態では調整弁２０に
より斜板室２の圧力を中間圧に調整したが、図４に示す
ように斜板室２を略密閉状にして吐出室３ａおよび吸入
室３ｂと隔絶してもよい。この場合、斜板室２はピスト
ン９とシリンダボア８間のクリアランスにより圧縮室
（以下、単にボアという）８ａ，８ｂと連通している。
圧縮工程にあるボア８ａ内の圧力Ｐｂ₁と斜板室２内の
圧力Ｐｃとの関係は、Ｐｂ₁≒Ｐｄ＞Ｐｃであることか
ら、この圧力差によってボア８ａからはブローバイガス
が斜板室２に流入し、斜板室２内を昇圧する。一方、吸
入工程にあるボア８ｂにおいては、Ｐｂ₂≒Ｐｓ＜Ｐｃ
であるため、上記とは逆に斜板室２からボア８ｂへガス
が移動する。なお、Ｐｓは吸入圧力、Ｐｄは吐出圧力で
ある。そして、圧縮工程のボア８ａから斜板室２へのガ
ス移動量と斜板室２から吸入工程のボア８ｂへのガス移
動量がバランスし、結果的に斜板室２の圧力は所定の中
間圧に維持される。

【００２６】

【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記載の発明によ
れば、スラスト軸受の耐久性向上、スラスト軸受の大形
化抑制、延いては片側斜板式圧縮機の大形を抑制するこ
とができる。

【００２７】また、請求項２記載の発明によれば、調整
弁の作用により、使用冷媒等の仕様に併せて中間圧を制
御することができる。

【００２８】また、請求項３記載の発明によれば、スラ
スト荷重が前後方向に振れてもスラスト軸受により支持
される。

【００２９】また、請求項４記載の発明によれば、脱フ
ロン対策として二酸化炭素を冷媒とした圧縮機に適用で
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態に係る片側斜板式圧縮機
の縦断面図である。

【図２】本発明の実施の形態に係り、調整弁の作動を
説明する要部断面図である。

【図３】本発明の実施の形態に係り、スラスト荷重の
バランス状態を説明する図である。

【図４】本発明の他の実施の形態に係る片側斜板式圧
縮機の縦断面図である。

【図５】従来の片側斜板式圧縮機の縦断面図である。

【図６】シリンダボア内の通常の圧力変化の状態を説
明する図である。

【図７】従来の片側斜板式圧縮機に係り、スラスト荷
重のバランス状態を説明する図である。

【符号の説明】

１…外殻、１ａ…シリンダブロック、１ｂ…ハウジン
グ、２…斜板室、３…シリンダカバー、３ａ…吐出室、
３ｂ…吸入室、５…吸入ポート、６…駆動軸、８てシリ
ンダボア、９…片頭ピストン、１０…斜板、１４…スラ
スト軸受、２０…調整弁。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者小出達也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

【特許請求の範囲】

【請求項１】軸心と平行に複数個のシリンダボアが配
設されたシリンダブロックのフロント側にハウジングを
結合して形成した外殻と、前記シリンダブロックとハウジングとの結合により前記
外殻の内部に形成された斜板室と、前記シリンダブロックの軸心部からハウジングの軸心部
を貫通して導出するように外殻の軸心に配設された駆動
軸と、前記斜板室内において前記駆動軸と一体的に回転するよ
うに前記駆動軸に固定された斜板と、内部に吸入室と吐出室とを有し、前記シリンダブロック
のリヤ側に結合されたシリンダカバーとを具備した片側
斜板式圧縮機において、前記斜板室の内圧を吐出圧と吸入圧との中間の圧力に調
整する調整手段を有し、ピストンに作用するシリンダボ
アの内圧によるフロント側向きのスラスト荷重と斜板室
の内圧によるリヤ側向きのスラスト荷重とを略バランス
させたことを特徴とする片側斜板式圧縮機。
【請求項２】圧縮機外部の冷媒回路から吸入ガスを受
け入れる吸入ポートを前記吸入室に連結して設け、前記
吸入室と前記斜板室とを調整弁を介して連通し、この調
整弁の作用により斜板室を所定の中間圧に制御するごと
くした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】前記斜板の前後それぞれにスラスト軸受
を配設した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４】吸入圧をＰｓ、吐出圧をＰｄ、中間圧を
Ｐｍとしたときに、Ｐｍ≒Ｐｓ・（１−ｘ）＋Ｐｄ・ｘ但し、ｘ＝０．２５〜０．４なる関係が成立することを特徴とする請求項１記載の片
側斜板式圧縮機。