JPS589273B2 - 水平対向型圧縮機 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、双頭状のピストンをシリンダ内で往復動させ
る水平対向型圧縮機に係り、特にピストン中間部を往復
動するスライダとピストン両頭部間対向平面との摺動面
の潤滑に関する。

水平対向型圧縮機は、第１図および第２図に示すように
シリンダ２５の内壁に滑合した双頭状のピストン３が、
該ピストン中間部分をピストン軸線と直角な方向に貫通
ゴる駆動軸１の回転により、該駆動軸の偏心カム部１０
の外周に装着されたスライダ４で往復動されることによ
り吸込ガスを圧縮し吐出する。

このような水平対向型圧縮機において、ピストン両頭部
間対向平面２３ ，２３とその対向平面の間を往復動す
るスライダ４の滑合面１６．１６（第５図参照）とは、
激しく変動する高い接面圧力の基で高速で摺動し合うた
め、十分な潤滑を施こしてその間の摩耗を防止する必要
があった。

すなわち、ピストンとスライダとの摺動面の潤滑が充分
に行われない場合は、摺動抵抗および摺動面の摩耗に異
常をきたし、圧縮機の運転が不能になる。

そこで従来は、ピストンとスライダとの摺動面を潤滑す
るのに、例えば，駆動軸の一端にトロコイドポンプを設
け、そのポンプにより圧縮機底部に形成したオイルバン
から潤滑油を吸引し、駆動軸の軸心に穿孔された主油路
、偏心カム部外周と前記主油路とを結ぶ分岐路を介し、
さらにスライダの内外周を連通する通孔を通過させて強
制的に給油していた。

この方法によると、ピストンとスライダとの摺動面をポ
ンプで強制的に給油潤滑しようとするため、オイルバン
、給油ポンプ、油通路を必要とし、構造が複雑で重量が
大きくなる欠点があった。

また、冷媒圧縮用の水平対向型圧縮機では、ピストンと
スライダとの摺動面を潤滑するのに、冷房回路から帰還
した戻り低温冷媒ガスをシリンダボデイ内底部のオイル
パンに向けて導入し、冷媒ガスの運動エネルギーにより
オイルパン内の潤滑油を摺動面に向けて飛散させて給油
し、続いてボデイ内の冷媒ガスをピストン頂部に設けら
れた吸込弁装置を介してシリンダ内に給入させる方法が
知られている。

しかしこの方法によると、潤滑油を摺動部に正確に飛散
させることが困難であるため、常に多量の潤滑油が圧縮
機本体内に飛散されている状態にしなげればならない。

そのため飛散した潤滑油が冷媒ガスに混入して常に多量
に冷媒ガスとともにシリンダ内に吸込まれるので、圧縮
効率が低下づるとともに、圧縮機にオイルパンを設けて
多量の潤滑油を封入しなげればならない欠点があった。

さらにまた、このような水平対向型圧縮機をカークーラ
用の冷媒圧縮機として使用する場合、圧縮機はエンジン
ルームなどに使用されるなどの理由により小型、軽量で
耐久性に優れることが要求される。

そのため圧縮機に使用される双頭状のピストンも、ある
特定のピストン径とピストンストロークの条件の基で、
圧縮機を小型化するためピストン全長を可能な限り短か
くし、かつ常にスライダを円滑に作動せしめ得、しかも
容易に高精度に加工できることが要求される。

そこで本発明は、上記欠点を解決するとともに上記要求
を満足するために行われたもので、ポンプ不要にてもピ
ストン中間部分の対向平面とスライダ滑合面との摺動面
の良好な潤滑ができるようにするとともに、小型、軽量
な圧縮機の提供を目的とする。

本発明の特徴は、スライダ摺動孔２２の開口部に隣接す
る頭部外周の一部を凹状に除去して対向するシリンダボ
デイ壁面２７，２８とでソケット状の一対の空洞４６．
４６を形成する切欠き部２４ ．２４を双頭状のピスト
ン３に形成したことにより、シリンダボデイ２内部の空
間部分２６内において攪拌霧化されてガスと混在した潤
滑油がスライダ４の往復動にともなって発生する切欠き
部空洞４６，４６内の乱流によって空洞４６．４６に対
向して露出したスライダ４の滑合面１６．１６に効率良
く付着し、かつスライダ４の後退にともなってピストン
３とスライダ４との摺動面に該滑合面１６，１６に付着
した潤滑油の引き込みが生じる如くしたことなどにある
。

以下、本発明の実施例のその構成を図面によって説明す
る。

第１図は、本発明の実施例による双頭状のピストン３，
３を２個並列に配設した自動車空調用の水平対向型冷媒
圧縮機を表わすものである。

図において、１は鋼製の７駆動軸で、軸上に２個所の偏
心カム部１０．１０が１８０°の位相差をもって一体に
形成されている。

この駆動軸１は、偏心カム部１０．１０の耐摩耗性を向
上させるために、偏心カム部１０，１０の表面硬度がＨ
Ｒｏ５８〜６２程度に成るよう浸炭焼入れされている。

ピストン３は、アルミ合金製で、第５図に示すように軸
線方向の両端に互に外方に向けられたピストン頭部１９
．１９と、その両頭部を連結する４本の脚柱２０ ，２
０ ，２０ ，２０とで構成され、両頭部と各脚柱とは
ダイカストなどにより一体に形成されている。

４は一体形式のスライダで、偏心カム部１０，１０の外
周に装着されている。

このスライダ４は、第５図に示すように内周に環状のブ
ッシュ１４を備え、外周でそれを保持する略直方体状の
ホルダ１５とによって摺動コマ状に構成されている。

スライダのブッシュ１４は、鋼製の偏心カム部１０との
耐焼付き性、耐摩耗性および低摺動抵抗などの摺動特性
の良い、青銅、鉛入青銅、アルミ合金などのいずれかに
より円筒状に形成されるか、あるいは鋼などの裏金表面
に青銅、鉛入青銅、アルミ合金などのいずれかを裏張り
した巻ブッシュによって円筒状に形成される。

またスライダのホルダ５は、鋼により形成され、アルミ
合金性のピストン３との耐焼付き性、耐摩耗性および低
摺動抵抗などの摺動特性を向上させるため、ピストン３
との摺動面の表面硬度がＨＲＯ５８〜６２程度になるよ
う浸炭焼入れされている。

このスライダ４のピストンと摺動する滑合面１６には、
第５図に示す如く、スライダ摺動方向に沿ってＸ字状の
油溝１８が形成されている。

またスライダ４の偏心カム部と摺動する内周には、ネジ
溝状の油溝４９が形成されている。

２はシリンダボデイで、第６図に示すように、ピストン
３，３を滑動自在に挿通する２つの並列なシリンダ２５
，２５が水平方向に貫通して形成されている。

またこのシリンダボデイ２には、駆動軸１を貫通配置す
るための空洞が、ボデイ軽量化のために余肉部分を取除
いたボデイ内の空間部分２６として前記シリンダ２５
．２５に直交するように水平方向に貫通して形成されて
いる。

このシリンダボデイ２は、鋼またはアルミ合金を鋳造し
て形成され、その後通常の切削研削加工などにより仕上
げられている。

７および８は、空間部分２６の両端開口に取付けられた
アルミ合金製の前蓋および後蓋で、おのおのの内周には
駆動軸１を回転自在に支持する軸受１１，１２が装着さ
れている。

９は、前蓋７の内周に装着された軸封部材で、ボデイ内
外を閉鎖している。

シリンダボデイ２のシリンダ開口端面２９，２９には、
それぞれ弁装置が装着されている。

この弁装置は、第２図のｔＶ−■断面を表わす第４図に
も示されるように、鋼製またはアルミ合金製の弁座板６
にシリンダ２６ ．２６に対応させてほぼ環状に吸込穴
３６およびその内径側に吐出穴３８を設け、その弁座板
６の穴３６，３８に対応させて円形の吸込弁板４１およ
びそれより小径の吐出弁板４２を中央で固定してセット
し、ピストン３の復帰運動に応じて夫々の弁板の外周側
が湾曲して開閉する如く成されている。

また、前記弁座板６上には、シートパッキンを介して吐
出ガス室３９ ，３９と吸込ガス室３５とを有したアル
ミ合金製の弁カバー５をシリンダボデイ２に対して複数
のボルト５０で締付け固定することにより、吐出ガスが
吸込ガス室３５に逃げないように成されている。

３７は吐出ガス室３９，３９と吸込ガス室３５とを仕切
るガス室仕切壁である。

つぎに、前記シリンダボデイ２について詳述する。

シリンダボデイ２（以下ボデイ２という）には、図示さ
れていない冷房サイクルからの戻り冷媒ガスを内部の空
間部分２６に導入するための導入口３０と、冷房サイク
ルに冷媒ガスを送出するための排出口３３とが上部の外
周に突出して一体に形成されている。

この導入口４は、第１図で明らかなようにボデイ上壁２
７を貫通してボデイ内の空間部分２６に通じ、また空間
部分２６は並列なシリンダ２５，２５の間の上方の扇形
断面部分４５．４５にシリンダ軸線と平行に該ボデイ２
を貫通して形成された略三角形断面の吸込ガス路３１．
３１により、両弁カバー５，５内の吸込ガス室３５．３
５に通じている。

この吸込ガス路３１，３１は、シリンダ軸線方向の中間
部分が、ボデイ２内の空間部分２６に連通されている。

なお弁座板６，６には、吸込ガス路３１ ，３１に対応
させて略三角形状の連通穴３４ ．３４が第４図に示１
ように形成されている。

他方排出口３３は、前記吸込ガス路３１，３１の上方に
吸込ガス路３１と平行に該ボデイ２を貫通１るようにボ
デイ上壁２７の上に突出してトンネル状に形成された吐
出ガス路３２の周壁上部を貫通し、吐出ガス路３２を介
して両弁カバー５，５内の吐出ガス室３９ ．３９に通
じている。

なお、弁座板６，６には、吐出ガス路３２の長溝に対応
させて長穴４０，４０が第４図に示づように形成されて
いる。

また図中において、４３は低圧側のサービスバルブで、
ボデイ内空間部分２６に連通されており、また４４は高
圧側のサービスバルブで吐出ガス路３２に連通している
。

２８はボデイ底壁で外周にフィンが形成されている。

またつぎに前記ピストン３について、第３図および第５
図を用いて詳述する。

ピストン３には、両ピストン頭部間の中央部にピストン
３をピストン軸線と直角な方向に貫通し、かつ互に交差
するスライダ４の摺動孔２２と駆動軸１の貫通孔２１と
が形成されている。

このスライダ摺動孔２２の内周面のうち、両ピストン頭
部１９．１９の内側で対向１る平行な対向平面２３，２
３は、その対向間隔が前記スライダ４をカクなく摺動し
得る程度に形成されている。

この対向平面２３．２３のスライダ摺動方向の幅は、ス
ライダ４の摺動運動幅より適当に狭く形成されている。

および対向平面２３ ，２３のスライダ摺動方向端は、
隣接する頭部外周の一部を凹状に除去形成した切欠き部
２４ ．２４に臨んでいる。

この切欠き部２４は、その幅がスライダ摺動孔２２の幅
とほぼ等しく、またピストン外周からのその深さがピス
トン頂部に向かって漸次浅くなる如く形成されている。

他方、駆動軸貫通孔２１は、そのスライダ摺動方向の幅
が、第３図によって明らかなようにスライダ４の同方向
の巾よりもやや広く形成されており、それによって圧縮
機組立てのとき貫通孔２１ ．からスライダ４の挿入が
可能になっている。

なお、脚柱２０は、適当な強度を確保するために、ピス
トン頭部径内において十分な太さを得る必要がある。

また、ピストン対向平面２３ ，２３の駆動軸貫通方向
側面には、スライダ４の逸脱を防止する，アルミ製の側
板１３，１３がネジ５１によりネジ止め装着されている
。

なお、ピストン頭部１９には、一般的な鋼製または四弗
化エチレン系の樹脂例えば東洋ベアリング社の商品名ル
ーロン製のピストンリング５２が装着されている。

以上のような形状、構造にしたことにより、特にボデイ
２および弁座板をアルミ合金製にした場合吐出量１２０
ｃｃの水平対向型圧縮機の重量が約３．２Ｋｇとなり、
ほぼ同吐出量の自動車空調用の斜板式圧縮機の重量が約
４．９ｋｇ〜約６． ２ｋｇ程度であるので、極めて小
型軽量にすることができた。

また、耐久性についても以下の圧縮機の作動における特
にピストン３とスライダ４との摺動面の潤滑に関する説
明によって明らかな如く、十分に満足できるものである
。

つぎに、上記圧縮機の作動について説明する。

圧縮機の運転に先立って、ボデイ２内の空間部分２６に
は導入口３０から適量の潤滑油Ｌが充填されるとともに
、圧縮機及び冷房回路内に冷媒ガス５が封入される。

なお、圧縮機本体の前部には、公知の電磁クラッチ（図
示せず）が装着される。

その電磁クラッチを介して駆動軸１に回転が伝達される
と、駆動軸１の回転により偏心カム部 １０に装着され
ているスライダ４が第３図で明らかなように駆動軸１の
軸心に対する位置を変える。

スライダ４は、双頭状のピストン３によって駆動軸１に
直角な方向の動きが規制され、ピストン３に対しては対
向平面２３ ．２３に沿った方向の変化のみが許容され
る。

なおスライダ４の駆動軸軸線方向の動きは、側板１３，
１３によって制限されている。

一方ピストン３はシリンダ２５に滑合しており、その結
果、偏心カム部１０の回転に伴いスライダ４はピストン
に対してスライダ摺動孔２２の貫通方向に相対的に移動
しつつピストン３をシリンダ内で往復動させる。

したがって駆動軸１が回転することによりピストン３，
３は、シリンダ２５ ，２５内を往復動し、シリンダ２
５ ．２５内に弁装置を介して交互に冷媒ガスを吸入し
吐出する。

このとき、導入口３０からは、低圧の冷媒ガスが第１図
に一点鎖線で示す如く、導入口内を通ってボデイ内の空
間部分２６に流入する。

空間部分２６に流入した冷媒ガスは、ガス中に残留する
液冷媒が気化することと相俟って低温であるためボデイ
内部の冷却を行う。

この空間部分２６内に流入した冷媒ガスは、上方の扇形
断面部分４５ ．４５を貫通して形成された左右の吸込
ガス路３１，３１から両側の弁カバー内の吸込ガス室３
５ ，３５に流入する。

また弁カバー内吐出ガス室３９ ．３９に吐出された高
圧の冷媒ガスは、第３図に二点鎖線で示す如く、弁座板
６の長穴４０から吐出ガス路３２を通り排出口３３から
送出される。

つぎに、ピストン対向平面２３ ．２３とスライダ滑合
面１６，１６との摺動面の潤滑について、第３図の状態
から１駆動軸１が矢印方向に１回転する過程を段階的に
表わす第７図から第１１図を用いて詳述する。

これらの図で明かな如くスライダ４は、駆動軸１の回転
によりピストンの対向平面２３ ．２３の間を往復動す
る。

このときスライダ４は、ピストンの外周側面に切欠き部
２４ ．２４が凹状に形成されているため、摺動方向の
側面１７，１７が対向平面２３の端部を越えて突出する
。

このようなスライダ４の往復動にともない、ピストンの
スライダ摺動孔２２内にはガスが出入りする。

また同時に、ピストンの切欠き部２４周壁面とシリンダ
２５内周壁面とが対向して形成したソケット状の空洞４
６．４６内では、スライダ４に押しのけられたガスの一
部がボデイ壁に衝突して迂回し矢印Ａで示すように空洞
４６，４６に済入するため、空洞４６．４６内のガスに
矢印Ｂで示すような乱流が発生する。

すなわち、シリンダボデロの上下壁２７．２８の壁面に
スライダ摺動孔２２の開口部をおのおの対向させるとと
もに、ボデイ壁２７ ，２８の壁面とピストン３の外周
面とを近接した位置で対向させてある。

したがってスライダに押しのけられたガスがピストン外
周側の広いボデイ空間部分２６に流入１るのに多少の抵
抗が加わるため、そのぶんスライダ摺動孔２２の開口部
の両側に形成された空洞４６，４６にガスが迂回して矢
印Ａで示すように流入し、空洞４６．４６内でガスが矢
印Ｂで示すように乱流することになる。

また前述したように、ボデイ２内の空間部分２６のその
底部には潤滑油Ｌが封入されているがそれら潤滑油の大
部分は流入ガス、ピストン３およびスライダ４等の運動
エネルギによって攪拌霧化され、冷媒ガス中に混入して
空間部分２６内に分散される。

すなわち、ポデイ底壁２８内面とピストン３外周面とは
近接した位置で対向しておりピストン３の下方の一部分
は圧縮機運転開始前において潤滑油Ｌに接触しているか
あるいは圧縮機始動直後の潤滑油表面の波立ちにより接
触可能な状態になっている。

そのため潤滑油は、その大部分が圧縮機始動後すみやか
に、ピストンの往復動スライダの往復動、および冷媒ガ
スの運動エネルギなどにより空間部分２６内において攪
拌霧化され、ガスー油混合気体（以下混合気という）と
して存在する。

なお霧化分散された潤滑油Ｌの一部は、図示されていな
い冷房回路と圧縮機とを循環することになる。

まず第３図、第７図および第８図に示されるようにスラ
イダ４の下降にともない、スライダ摺動孔２２の上方空
間４７においては外周の空間部分２６から混合気の吸込
みが行われ、下方空間４８においては外周の空間部分２
６へ混合気の排出が行なわれる。

また下方空間４８内においては、スライダに押しのけら
れた混合気がピストン外周側の広いボデイ空間部分２６
に流入するのに多少の抵抗が加わるため、押しのけられ
た混合気がわずかに圧縮されると思われる。

そのため下方の空間４８内は、ピストンの如く作動する
スライダ４の運動により外周の空間部分２６よりもガス
圧が高く成り、下方の空間４８内における混合気中の潤
滑油濃度は、スライダ４が下降するに連れて外周の空間
部分２６に存在する混合気よりも高く成ると思われる。

このとき、スライダ４の下降にともなって押しのけられ
た潤滑油濃度の高い混合気が、第８図に示すように切欠
き部２４．２４のソケット状の空洞４６．４６において
矢印Ｂで示すような乱流を発生させ、対向平面２３ ，
２３の端部を越えて空洞４６．４６に対向して露出した
スライダ４の滑合面１６．１６に混合気を衝突させ、滑
合面１６，１６に効率良く潤滑油を付着させる。

同様に上方の空間４７においても、続く駆動軸１の回転
により第９図、第１０図に示す如くスライダ４の上昇に
ともなって、混合気中の潤滑油濃度が高まるとともに、
切欠き部２４ ，２４の空洞４６，４６において矢印Ｂ
で示すような乱流が発生し、空洞４６．４６に対向して
露出したスライダ４の滑合面１６，１６に効率良く潤滑
油が付着される。

またこのように露出したスライダ４の滑合面１６，１６
に付着した潤滑油ｌは、第１１図に示すように続くスラ
イダ４の後退とともにピストンの対向平面２３，２３と
スライダの滑合面１６，１６との摺動面に引き込まれ、
その摺動面を潤滑する。

このとき、第５図に示すように、スライダの滑合面１６
，１６に油溝１８，１８が形成されていれば、摺動面に
対する潤滑油ｌの引き込みがより効率良く行われる。

なお上記実施例においては、ピストンが水平方向に往復
動している状態の図面によって説明したが、実験による
と図示された圧縮機をピストンが垂直方向に往復動する
状態で運転しても同様の潤滑効果が得られた。

以上のように本発明は、水平対向型圧縮機において、ス
ライダ摺動孔の開口部に隣接する頭部外周の一部を凹状
に除去して対向するシリンダボデイ壁面とでソケット状
の空洞を形成する切欠き部を双頭状のピストンに形成し
たことにより、シリンダボデイの空間部分内において攪
拌霧化された潤滑油がスライダの往復動にともなって発
生する切欠き部内の乱流によって空洞に対向して露出し
たスライダの滑合面に効率良く付着し、かつスライダの
後退にともなってピストンとスライダとの摺動面に該滑
合面に付着した潤滑油の引き込みが生じ、ポンプ等不要
にてもピストン中間部分の対向平面とスライダ滑合面と
の摺動面の良好な潤滑ができる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例による双頭状のピストンを２個並
列に配設した自動車空調用の水平対向型冷媒圧縮機を表
わすもので、第１図は圧縮機の（第２図のＩ−Ｉ断面を
表わす）断面正面図。 第２図は第１図の■一■断面を表わす断面平面図。 第３図は第１図の■一■断面を表わす断面側面図。 第４図は第２図のＩＶ−ＩＶ断面を表わす弁装置部分の
断面図。 第５図はピストンおよびスライダを表わす単体斜視図。 第６図はシリンダボデイを表わす単体斜視図。 第７図から第１１図は第３図の状態から駆動軸が矢印の
方向に１回転する過程を段階的に表わす断面側面図であ
る。 記号の説明、１・・・・・・駆動軸、２・・・・・・シ
リンダボデイ、３・・・・・・ピストン、４・・・・・
・スライダ、１０・・・・・・偏心カム部、１９・・・
・・・ピストン頭部、２１・・・・・・駆動軸貫通孔、
２２・・・・・・スライダ摺動孔、２３・・・・・・対
向平面、２４・・・・・・切欠き部、２５・・・・・・
シリンダ、２７・・・・・・（シリンダボデイ）上壁、
２８・・・・・・（シリンダボデイ）底壁、４６・・・
・・・空洞、Ｌ・・・・・・潤滑油、Ａ・・・・・・（
迂回して空洞４６に流入するガスを表わす）矢印、Ｂ・
・・・・・（空洞４６内で乱流１るガスを表わす）矢印
、ｌ・・・・・・（滑合面１６に付着した）潤滑油。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ シリンダボデイ２のシリンダ２５内に滑合した双頭
   状のピストン３が該ピストン中間部分をピストン軸線と
   直角な方向に貫通する駆動軸１の回転により、該駆動軸
   １の偏心カム部１０の外周に装着したスライダ４で往復
   動される水平対向型圧縮機において、前記ピストン３に
   両ピストン頭部１９．１９間の中央部でピストンをピス
   トン軸線と直角な方向に貫通しかつ互に交差するスライ
   ダ摺動孔２２と駆動軸貫通孔２１とを形成し、また前記
   ピストン３の前記スライダ摺動孔２２の内周面のうちピ
   ストン軸線方向で対向する平行な対向平面２３ ．２３
   のスライダ摺動方向の幅が前記スライダ４の摺動幅より
   適当に小さくなるように、前記スライダ摺動孔２２の開
   口部に隣接する前記頭部１９．１９外周の一部を凹状に
   除去した切欠き部２４，２４，２４，２４を設けもって
   一対の空洞４６．４６を構成し、さらに前記スライダ摺
   動孔２２の開口部に対向するシリンダボデイ壁２７．２
   ８の壁面と前記ピストン３外周面とを近接した位置で対
   向させ、もって前記シリンダボデイ２内部の空間部分２
   ６内において攪拌霧化された潤滑油を前記スライダ４の
   往復動にともなって発生づる前記切欠き部空洞４６，４
   ６内の乱流によって前記空洞４６．４６に対向して露出
   した前記スライダ４の滑合面１６，１６に効率良く付着
   させることを特徴とする水平対向型圧縮機。