(57)【要約】【課題】小型で且つ信頼性の高いスラスト軸受装置を備えた往復動流体機械を提供する。【解決手段】往復動流体機械は、回転軸７２の先端面に対向するスラスト板１０２と、回転軸７２の先端面に開口した開口端を有する発条孔１０６と、発条孔１０６内に配置された圧縮コイルスプリング１０８と、発条孔１０６の内周面によって案内されながら圧縮コイルスプリング１０８によってスラスト板１０２に向けて付勢され、且つ、スラスト板１０２と点接触する半球状の面を有する、ボール１１０とを備える。【選択図】図２
2007192137.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
クランク室に開口した軸受孔及び当該軸受孔を中心として同心上に形成された複数のシリンダボアを有するシリンダブロックと、
前記シリンダボアに往復動自在に挿入されたピストンと、
前記クランク室を延び、前記軸受孔内に位置付けられた先端面を有する回転軸と、
前記回転軸の回転運動を前記ピストンの往復運動に変換する変換手段と、
前記回転軸の先端面に対向するスラスト板と、
前記回転軸の先端面に開口した開口端を有する発条孔と、
前記発条孔内に配置された圧縮コイルスプリングと、
前記発条孔の内周面によって案内されながら前記圧縮コイルスプリングによって前記スラスト板に向けて付勢され、且つ、前記スラスト板と点接触する半球状の面を有する、当接部材と
を備えたことを特徴とする往復動流体機械。
【請求項２】
前記当接部材は球体であることを特徴とする請求項１に記載の往復動流体機械。
【請求項３】
前記スラスト板は、前記クランク室とシリンダヘッドの内部とを繋ぐ連通路に配置され、且つ、前記連通路の一部をなす連通孔を有することを特徴とする請求項１又は２に記載の往復動流体機械。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は往復動流体機械に関する。
【背景技術】
【０００２】
往復動流体機械は、例えば冷凍回路の圧縮機として用いられる。往復動流体機械のシリンダブロックに形成された複数のシリンダボアは、クランク室に面したシリンダブロックの端面に開口し、また、この端面には、シリンダボアの中心に位置して軸受孔が開口している。軸受孔には、クランク室内を延びる回転軸の先端が位置付けられ、回転軸の先端は、軸受孔内に配置されたラジアル軸受及びスラスト軸受によって回転自在に支持されている。回転軸の回転運動は、変換手段によって、シリンダボア内に挿入されたピストンの直線運動に変換され、これによって、シリンダボア内の作動流体が圧縮される（例えば、特許文献１）。
【０００３】
具体的には、特許文献１の圧縮機に適用されたスラスト軸受では、回転軸の先端面に凹所が形成され、この凹所に対してボールが線接触している。ボールを挟んで回転軸とは反対側には圧縮コイルスプリングが配置され、圧縮コイルスプリングがボールを回転軸の凹所に向けて付勢している。
【特許文献１】特開平11-315782号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１の圧縮機に適用されたスラスト軸受では、ボールを挟んで回転軸とは反対側に圧縮コイルスプリングが配置されており、スラスト軸受が大型化してしまう。その上、ボールが圧縮コイルスプリング及び回転軸の凹所の両方に線接触することから、ボールを介して圧縮コイルスプリングに捻りモーメントが加わり、圧縮コイルスプリングが損傷する虞がある。
【０００５】
本発明は上述の事情に基づいてなされたもので、その目的とするところは、小型で且つ信頼性の高いスラスト軸受装置を備えた往復動流体機械を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の目的を達成するため、本発明によれば、クランク室に開口した軸受孔及び当該軸受孔を中心として同心上に形成された複数のシリンダボアを有するシリンダブロックと、前記シリンダボアに往復動自在に挿入されたピストンと、前記クランク室を延び、前記軸受孔内に位置付けられた先端面を有する回転軸と、前記回転軸の回転運動を前記ピストンの往復運動に変換する変換手段と、前記回転軸の先端面に対向するスラスト板と、前記回転軸の先端面に開口した開口端を有する発条孔と、前記発条孔内に配置された圧縮コイルスプリングと、前記発条孔の内周面によって案内されながら前記圧縮コイルスプリングによって前記スラスト板に向けて付勢され、且つ、前記スラスト板と点接触する半球状の面を有する、当接部材とを備えたことを特徴とする往復動流体機械が提供される（請求項１）。
【０００７】
好適な態様として、前記当接部材は球体である（請求項２）。
好適な態様として、前記スラスト板は、前記クランク室とシリンダヘッドの内部とを繋ぐ連通路に配置され、且つ、前記連通路の一部をなす連通孔を有する（請求項３）。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の請求項１の往復動流体機械では、回転軸に発条孔が形成され、発条孔内に圧縮コイルスプリングが配置される。このため、軸受孔内において、圧縮コイルスプリングの長さに応じたスペースを確保する必要がなく、スラスト軸受装置の小型化、延いては流体機械の小型化が達成される。
また、この往復動流体機械では、当接部材がスラスト板に点接触しており、この点接触する部位でみたとき、当接部材とスラスト板との間での相対回転速度は実質的にゼロである。このため、圧縮コイルスプリングに捻りモーメントが加わらず、圧縮コイルスプリングの座屈等の損傷が防止され、スラスト軸受装置の信頼性が向上する。
【０００９】
請求項２の往復動流体機械では、当接部材が球体からなり、簡単な構成にて、スラスト軸受装置の小型化及び信頼性向上が図られる。
請求項３の往復動流体機械によれば、スラスト軸受装置がスラスト板を有していても、スラスト板に連通孔を形成することで、可変容量型の往復動流体機械が簡単な構成にて実現される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
図１は、一実施形態の往復動流体機械としての可変容量型の斜板式圧縮機を示す。圧縮機はハウジング１０の一部を構成するケーシング（フロントハウジング）１２を備える。ケーシング１２は大径筒部１４を含み、大径筒部１４の端壁１６に小径筒部１８が一体に連なっている。端壁１６と反対側の大径筒部１４の部位には、その内側に略円筒状のシリンダブロック２０が嵌合され、シリンダブロック２０の一端面と大径筒部１４の端壁１６との間にはクランク室２２が区画されている。
【００１１】
ケーシング１２の大径筒部１４の開口端には、ガスケット（図示せず）を介してシリンダヘッド２４が配置され、シリンダヘッド２４はケーシング１２に対して複数のボルト２６により結合されている。また、シリンダヘッド２４とシリンダブロック２０の他端面との間には、シリンダガスケット（図示せず）を介してバルブプレート２８が挟まれ、シリンダブロック２０は、複数のインナボルト３０によりシリンダヘッド２４に結合されている。
【００１２】
シリンダヘッド２４の外周壁には、吸入ポート及び吐出ポート（図示せず）が形成され、シリンダヘッド２４の内部には、これら吸入及び吐出ポートがそれぞれ開口する吸入室３２及び吐出室３４が区画されている。また、シリンダヘッド２４の内部には、電磁制御弁３６が収容されている。
吸入室３２は、吸入リード弁（図示せず）を介してシリンダブロック２０の各シリンダボア３８に連通する一方、低圧側連通路４０を通じクランク室２２に常時連通している。
【００１３】
吐出室３４は、吐出リード弁（図示せず）を介して各シリンダボア３８に連通しており、符合４２は、吐出リード弁の弁押さえに付されている。弁押さえ４２は、ボルト４４によってバルブプレート２８の中央に固定され、ボルト４４のヘッドは、シリンダブロックに形成されたボルトスペース４６内に位置付けられている。
一方、吐出室３４は、高圧側連通路４７を通じてクランク室２２に連通している。電磁制御弁３６は、高圧側連通路４７に介挿され、外部の制御装置（図示せず）からの制御信号に基づき高圧側連通路４７を開閉する。
【００１４】
シリンダブロック２０の各シリンダボア３８内には、クランク室２２側からピストン４８が往復動自在に挿入され、ピストン４８のテール部は、クランク室２２内に突出している。
ピストン４８のテール部には、ピストン４８を往復運動させるための動力が伝達される。そのために、圧縮機は、外部から動力を断続的に受け取る電磁クラッチ５０を有する。
【００１５】
より詳しくは、電磁クラッチ５０のドライブ側ユニットを構成するドライブロータ５２は、小径筒部１８の外側にボール軸受５４を介して回転可能に支持されている。ドライブロータ５２の外周には溝が形成され、ドライブロータ５２と例えばエンジン等の動力源との間にベルトが架け回される。ドライブロータ５２内にはソレノイド５６が配置され、ソレノイド５６は、ブラケット５８を介して端壁１６に固定されている。
【００１６】
ドライブロータ５２の端面には摩擦材６０が埋め込まれ、ドライブロータ５２の端面近傍には、電磁クラッチ５０のドリブン側ユニットを構成するアーマチュア板６２が配置されている。アーマチュア板６２の背面には環状のアウタホイール６４がリベット結合されている。アウタホイール６４は弾性部材６６を介してインナホイール６８に連結され、弾性部材６６は、ソレノイド５６の電磁力によりドライブロータ５２の端面にアーマチュア板６２が吸着するのを許容する。インナホイール６８の中央にはハブ７０が一体に形成され、ハブ７０は、小径筒部１８の内側にて回転軸７２の基端部にスプライン結合されている。
【００１７】
回転軸７２は、小径筒部１８、端壁１６のシャフト孔及びクランク室２２を貫通して延びている。回転軸７２の中央部にはロータ７４が固定され、ロータ７４は環状の円盤部を有する。円盤部はスラストベアリング７６を介して端壁１６と対向し、円盤部の内縁には一体にボス部が形成されている。ボス部は回転軸７２に嵌合し、ボス部と端壁１６のシャフト孔の内周面との間にはローラベアリング７８が配置されている。
【００１８】
なお、端壁１６のシャフト孔内には、ローラベアリング７８よりもハブ７０側にリップシール８０が配置され、リップシール８０はクランク室２２を気密に区画している。
ロータ７４とシリンダブロック２０との間を延びる回転軸７２の部分は、環状の斜板ボス８２を貫通し、斜板ボス８２はヒンジ８４を介してロータ７４の円盤部に連結されている。斜板ボス８２には環状の斜板８６が嵌合し、斜板８６は、回転軸７２に対して傾動可能であるとともに、回転軸７２と一体に回転可能である。
【００１９】
ここで、各ピストン４８のテール部には、回転軸７２に向けて開口した凹所が形成され、この凹所には、１組の半球状のシュー８８がそれぞれ配置されている。シュー８８は、凹所内にて斜板８６の外周部に摺接し、シュー８８を介して斜板８６とピストン４８とが連結される。
回転軸７２の先端は、図２に拡大して示したように、シリンダブロック２０の軸受孔９０内に位置している。
【００２０】
軸受孔９０は、シリンダブロック２０の一端面に開口した開口端を有し、同心上に形成されたシリンダボア３８の中心に位置する。軸受孔９０は、所定の深さを有し、各シリンダボア３８に平行である。軸受孔９０の内周面と回転軸７２の先端部の外周面との間には、ローラベアリング９２が配置されている。
軸受孔９０の内端面９４には、軸受孔９０よりも小径なフィルタ孔９６が開口し、このため、軸受孔９０の内端面９４は環状をなしている。フィルタ孔９６内にはフィルタ９８が充填され、また、フィルタ孔９６と前述のシリンダブロック２０のボルトスペース４６との間は、これらフィルタ孔９６やボルトスペース４６よりも小径のオリフィス流路１００を通じて連通している。
【００２１】
軸受孔９０の内端面９４には、軸受孔９０よりも若干小径のスラスト板１０２が配置され、スラスト板１０２には、複数の貫通孔１０４が形成されている。貫通孔１０４は、内端面９４の内縁よりも若干内側に位置し、周方向に等間隔で並んでいる。
従って、前述したクランク室２２と吸入室３２との間を連通する低圧側連通路４０は、ローラベアリング９２の隙間、スラスト板１０２の貫通孔、フィルタ９８、オリフィス流路１００、ボルトスペース４６を含んでいる。
【００２２】
スラスト板１０２には、所定の大きさのギャップをもって回転軸７２の先端面が対向している。一方、回転軸７２の先端面には、回転軸７２の先端部に同軸的に形成された所定の深さの丸孔１０６（発条孔）が開口し、発条孔１０６内には、圧縮コイルスプリング１０８が配置されている。圧縮コイルスプリング１０８の一端は、発条座としての発条孔１０６の底面に当接し、一方、圧縮コイルスプリング１０８の他端は、ボール１１０に先接触している。ボール１１０は、発条孔１０６の内径に略等しい直径を有し、ボール１１０の大部分は発条孔１０６内に位置している。ただし、ボール１１０は圧縮コイルスプリング１０９によってスラスト板に向けて付勢されており、発条孔１０６の開口端から突出したボール１１０の頂点がスラスト板１０２に点接触している。
【００２３】
以下、上述した圧縮機の動作について説明する。
電磁クラッチ５０がオン作動されると、外部からの動力が電磁クラッチ５０を介して回転軸７２に伝達され、回転軸７２が回転される。回転軸７２の回転運動は、変換手段、つまり、ロータ７４、ヒンジ８４、斜板ボス８２、斜板８６及びシュー８８を介してピストン４８の往復運動に変換される。各ピストン４８の往復運動に基づき、圧縮機内では、吸入室３２内の冷媒等の作動流体が吸入リード弁を介してシリンダボア３８に吸入される吸入工程と、シリンダボア３８内で作動流体が圧縮される圧縮工程と、圧縮された作動流体が吐出リード弁を介して吐出室３４に吐出される吐出工程とからなる一連のプロセスが実施される。
【００２４】
このプロセスによって圧縮機から吐出される冷媒の吐出量は、電磁制御弁３６によって高圧側連通路４７を開閉することによって調整可能である。すなわち、クランク室２２内の圧力（背圧）が昇降するのに伴い、各ピストン４８のストローク長は増減する。
回転軸７２の回転中、端壁１６及びシリンダブロック２０に加わる径方向での荷重は、ローラベアリング７８,９２によって支持される。また、ピストン４８からの圧縮反力はスラストベアリング７６によって支持される。
【００２５】
一方、圧縮反力に比べれば小さいものの、電磁クラッチ５０のオン作動等によって、回転軸７２の先端からシリンダブロックに加わる軸方向での荷重は、発条孔１０６内に配置されたスラスト軸受装置のスラスト板１０２によって支持される。このスラスト板１０２には、発条孔１０６の内周面に案内されながら圧縮コイルスプリング１０８に付勢されたボール１１０が点接触する。
【００２６】
上述した圧縮機では、回転軸７２の先端部に発条孔１０６が形成され、発条孔１０６内に圧縮コイルスプリング１０８が配置される。このため、軸受孔９０内において、圧縮コイルスプリング１０８の長さに応じたスペースを確保する必要がなく、スラスト軸受装置の小型化、延いては圧縮機の小型化が達成される。この結果として、例えば、低圧側連通路４０に大きな流路断面積及び流路長を有するフィルタ９８を配置することができる。
【００２７】
また、この圧縮機では、ボール１１０がスラスト板１０２に点接触しており、この点接触する部位でみたとき、ボール１１０とスラスト板１０２との間での相対回転速度は実質的にゼロである。このため、圧縮コイルスプリング１０８に捻りモーメントが加わらず、圧縮コイルスプリング１０８の座屈等の損傷が防止され、スラスト軸受装置は高い信頼性を有する。
【００２８】
更に、圧縮機を組み立てる際には、軸受孔９０内にスラスト板１０２を配置した後、ローラベアリング９２を固定すれば、スラスト板１０２が脱落することはない。その上、コイルスプリング１０８及びボール１１０を発条孔１０６内に収容した状態で、回転軸７２の先端を軸受孔９０内に挿入すれば、コイルスプリング１０８及びボール１１０の脱落も簡単に防止される。従って、この圧縮機は、高い生産性の下で低コストにて量産される。
【００２９】
一方、この圧縮機によれば、スラスト軸受装置がスラスト板１０２を有していても、スラスト板１０２に貫通孔１０４を形成することで、可変容量型の往復動流体機械が簡単な構成にて実現される。
本発明は上述した一実施形態に制約されるものではなく、種々の変形が可能である。
例えば、スラスト板１０２及びボール１１０の材質は、摺動特性に優れた鋼鉄等の金属であるのが好ましいが、表面に潤滑膜を形成してもよい。
【００３０】
一実施形態では、スラスト板１０２は高い剛性を有していたけれども、図３に示したように、弾性変形するスラスト板１１２を用いてもよい。
一実施形態では、軸受孔９０内の内端面９４側の領域は、ローラベアリング９２の隙間のみを通じてクランク室２２に連通していたけれども、回転軸７２の内部に、軸受孔９０内の内端面９４側の領域とクランク室２２とを繋ぐ流路を設けてもよい。すなわち図４に示したように、ボール１１０が接触する発条孔１０６の内周面の領域に複数の溝１１４を形成するとともに、発条孔１０６の底面及び回転軸７２の外面でそれぞれ開口する軸孔１１６を形成してもよい。
【００３１】
一実施形態では、スラスト板１０２にボール１１０が点接触したけれども、ボール１１０に代えて、スラスト板１０２に当接する部材の形状は球形状に限られることはない。例えば、図５には、独楽状の当接部材１１８が示され、当接部材１１８は、半球面状の前面を有する頭部１２０と、頭部１２０の背面に同軸に連なる軸部１２２とを有する。ただし、構成を簡単にするために、当接部材としてボール１１０を用いるのがこの好ましい。
【００３２】
最後に、本発明の往復動流体機械は、固定容量型であってもよく、また、揺動板式圧縮機にも同様に適用できることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】一実施形態に係る可変容量型の斜板式圧縮機の縦断面を示す図である。
【図２】図１の流体機械における回転軸の先端近傍を拡大して示した図である。
【図３】変形例のスラスト軸受装置を説明するための図である。
【図４】他の変形例のスラスト軸受装置を説明するための図である。
【図５】更に他の変形例のスラスト軸受装置を説明するための図である。
【符号の説明】
【００３４】
７２      回転軸
１０２      スラスト板
１０６      発条孔
１０８      圧縮コイルスプリング
１１０      ボール
【図１】
2007192137.tif 000003
【図２】
2007192137.tif 000004
【図３】
2007192137.tif 000005
【図４】
2007192137.tif 000006
【図５】
2007192137.tif 000007