(57)【要約】【課題】ピストン回動阻止機構部を適切に構成することにより、圧縮機胴径を縮小し、ガスケット部での漏れを防止し、かつ、ハウジング内面の加工を容易化した斜板式圧縮機の構造を提供する。【解決手段】シリンダボアに、頭部側が往復動可能に嵌挿された複数のピストンを有し、各ピストンが、ピストンの頭部側とは反対側に形成された首部に保持されて斜板カムの両側面に摺接される一対のシューを介し斜板カムの回転に伴って往復動されるとともに、ピストンの回動を阻止するためにハウジングの内面上を圧縮機軸方向に摺動されるピストン回動阻止部を備えた圧縮機において、ピストン首部の外周面がハウジングの内面に対し非接触に保たれており、かつ、該ピストン首部の外周面を包絡するピストン首部包絡円径が、ピストン回動阻止部が摺動されるハウジング内面の摺動部の径よりも大きいことを特徴とする斜板式圧縮機。【選択図】図２
2009185615.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮機周方向に配列された複数のシリンダボアに、頭部側が往復動可能に嵌挿された複数のピストンを有し、各ピストンが、ピストンの頭部側とは反対側に形成された首部に保持されて斜板カムの両側面に摺接される一対のシューを介し斜板カムの回転に伴って往復動されるとともに、ピストンの回動を阻止するためにハウジングの内面上を圧縮機軸方向に摺動されるピストン回動阻止部を備えている斜板式圧縮機において、前記ピストン首部の外周面がハウジングの内面に対し非接触に保たれており、かつ、該ピストン首部の外周面を包絡するピストン首部包絡円径が、前記ピストン回動阻止部が摺動されるハウジング内面の摺動部の径よりも大きいことを特徴とする斜板式圧縮機。
【請求項２】
前記ピストン回動阻止部が、ピストン首部の圧縮機周方向両側に形成されている、請求項１に記載の斜板式圧縮機。
【請求項３】
前記ピストン首部の外周面に対し非接触に保たれるハウジングの内面が、非機械加工面に形成されている、請求項１または２に記載の斜板式圧縮機。
【請求項４】
前記ピストン回動阻止部が摺動されるハウジング内面の摺動部が、機械加工面に形成されている、請求項１〜３のいずれかに記載の斜板式圧縮機。
【請求項５】
前記ピストン回動阻止部が、前記シューを保持するシュー保持部の一部を圧縮機径方向に膨出させることにより形成されている、請求項１〜４のいずれかに記載の斜板式圧縮機。
【請求項６】
前記ピストン回動阻止部が、前記ピストン首部に対して、前記シューを保持するシュー保持部よりも反ピストン頭部側に形成されている、請求項１〜４のいずれかに記載の斜板式圧縮機。
【請求項７】
前記ピストン首部の外周面に対し非接触に保たれるハウジングの内面を形成するハウジング部位間のハウジング壁中に、圧縮機軸方向に延びるハウジング締結用ボルトが配されている、請求項１〜６のいずれかに記載の斜板式圧縮機。
【請求項８】
ピストン首部包絡円径（Ｄｋ）、ハウジング内面の摺動部径（Ｄｈ）、斜板径（Ｄｓ）、シリンダボアピッチ円径（Ｄｂ）としたとき、Ｄｂ＜Ｄｓ＜Ｄｈ＜Ｄｋの関係を満足している、請求項１〜７のいずれかに記載の斜板式圧縮機。
【請求項９】
ピストン頭部嵌合ボア径（Ｄｔ）としたとき、Ｄｂ＜Ｄｓ＜Ｄｈ＜Ｄｂ＋Ｄｔ＜Ｄｋの関係を満足している、請求項８に記載の斜板式圧縮機。
【請求項１０】
被圧縮流体が二酸化炭素冷媒からなる、請求項１〜９のいずれかに記載の斜板式圧縮機。
【請求項１１】
車両用空調装置に用いられる圧縮機からなる、請求項１〜１０のいずれかに記載の斜板式圧縮機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ピストン回動阻止機構部を含む斜板式圧縮機の構造に関し、とくに、ハウジングの胴径を縮小可能な、高圧で使用する圧縮機として好適な斜板式圧縮機に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば二酸化炭素冷媒を使用する圧縮機では、高圧側が10〜15MPa程度の高圧になるため、HFC134a等の冷媒を使用する場合に比べ、クランク室を形成する圧縮機のハウジングの肉厚が厚く、ハウジング締結ボルトは径が太く数も多い。しかし、圧縮機を例えば車両用空調装置に組み込む場合、搭載する車両エンジンルームのスペースが限られているため、上記のように耐圧上ハウジングの肉厚を厚くすると、一般にクランク室内径はHFC134a等を使用する場合に比べ小さくなる。
【０００３】
一方、圧縮機周方向に配列された複数のシリンダボアに頭部側が往復動可能に嵌挿された複数のピストンを有し、各ピストンが、ピストンの頭部側とは反対側に形成された首部に保持されて斜板カムの両側面に摺接される一対のシューを介し斜板カムの回転に伴って往復動されるとともに、ピストンの回動を阻止するためにハウジングの内面上を圧縮機軸方向に摺動されるピストン回動阻止部を備えている斜板式圧縮機が知られている（例えば、特許文献１〜３）。
【０００４】
上記のような構造を備えた従来の斜板式圧縮機においては、例えば二酸化炭素冷媒を使用する場合等について耐圧性能を持たせるために、内径の小さなクランク室でピストン首部強度を確保するため、ピストン首部はHFC134aを使用する場合に比べ圧縮機周方向に幅が拡大されている（特許文献１、２）。また、ピストン首部がハウジングの内面上を圧縮機軸方向に摺動される構造となっており（特許文献１〜３）、とくに特許文献２、３では、ハウジング内面に形成された溝内をピストン首部が摺動される構造となっている。
【０００５】
このような従来の構造、例えばピストンの回動を阻止するためにピストン首部がハウジングの内面上を圧縮機軸方向に摺動されるピストン回動阻止部として機能するように構成されている従来の構造を採用して、高圧域でも使用できる斜板式圧縮機を設計する場合、例えば図８、図９に示すような構造になる。図８、図９に示す圧縮機１００においては、駆動軸１０１とともに回転される斜板カム１０２の回転運動が、ピストン１０３の首部１０４に保持された一対のシュー１０５を介してピストン１０３の往復動に変換され、ピストン１０３の回動が、ピストン首部１０４の外周面がハウジング１０６の内面に摺動されることによって阻止されるようになっている。このハウジング１０６は、クランク室１０７の外方に設けられたボルト１０８によって締結されており、締結用ボルト１０８は、各ピストン首部１０４の幅が圧縮機周方向に拡大されているので、各ピストン首部１０４やその摺動部との干渉を避けるため、クランク室１０７の内径よりも相当径方向外側に配置されることになる。
【特許文献１】特開２０００−９７１５１号公報
【特許文献２】特許第３５３６３９６号公報
【特許文献３】特許第２６８４９３１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところが、図８、図９に示したような構造を採用すると、ハウジング締結用ボルトをクランク室の内径よりも相当径方向外側に配置する必要があり、その結果、圧縮機胴径を縮小することが困難である。また、ガスケット１０９（図８に図示）の面積が増加するとともに、締結用ボルトの必要軸力が増加するため、更に大きな締結力（ボルト径、本数）が必要になる。また、ハウジング締結用ボルトの軸力が不足すると、高圧使用域において、ガスケット部で隙間漏れが生じるおそれがある。
【０００７】
さらに、特許文献２、３に示されているような、ハウジング内面に形成された溝内をピストン首部が摺動される構造においては、ハウジング内面に形成する溝の精度確保のため、周方向に複数配置される溝を切削や研磨などで加工する必要があり、製造コストが高くなる。
【０００８】
本発明の課題は、このような従来技術における問題点に着目し、ピストン回動阻止機構部を適切に構成することにより、ハウジング締結用ボルトを比較的小径位置に配置することが可能で、圧縮機胴径を縮小することが可能であるとともに比較的小さな締結用ボルトの軸力でもガスケット部での漏れを確実に防止可能であり、かつ、ハウジング内面の加工を容易化して製造コストを低減することが可能な斜板式圧縮機の構造を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明に係る斜板式圧縮機は、圧縮機周方向に配列された複数のシリンダボアに、頭部側が往復動可能に嵌挿された複数のピストンを有し、各ピストンが、ピストンの頭部側とは反対側に形成された首部に保持されて斜板カムの両側面に摺接される一対のシューを介し斜板カムの回転に伴って往復動されるとともに、ピストンの回動を阻止するためにハウジングの内面上を圧縮機軸方向に摺動されるピストン回動阻止部を備えている斜板式圧縮機において、前記ピストン首部の外周面がハウジングの内面に対し非接触に保たれており、かつ、該ピストン首部の外周面を包絡するピストン首部包絡円径が、前記ピストン回動阻止部が摺動されるハウジング内面の摺動部の径よりも大きいことを特徴とするものからなる。
【００１０】
このような斜板式圧縮機においては、ピストン首部の外周面がハウジングの内面に対し非接触に保たれているので、ピストン回動阻止のためにピストン首部の外周面をハウジングの内面に摺動させる必要はなく、ピストン首部は専ら耐圧上必要な強度を確保するために必要な肉厚に設計すればよいことになる。そして、ピストン回動阻止部の機能は、ピストン首部の外周面とは別の部位に持たせればよいことになるが、ピストン首部の外周面を包絡するピストン首部包絡円径を、ピストン回動阻止部が摺動されるハウジング内面の摺動部の径よりも大きくすることで、上記ピストン首部の強度を確保しつつ、ピストン回動阻止部の径方向の位置決めの律則となるハウジング内面の摺動部の径を小さくすることが可能になり、それによって圧縮機胴径の縮小が可能になる。つまり、この条件で、ピストン側に設けられるピストン回動阻止部を適切に構成することにより、圧縮機胴径の縮小が可能になり、かつ、ハウジング締結用ボルトを比較的小径位置に配置することも可能になって、比較的小さな締結用ボルトの軸力でもガスケット部での漏れを確実に防止することが可能になる。
【００１１】
上記ピストン回動阻止部は、ピストン首部の圧縮機周方向片側に形成することも理論上は可能であるが、回動阻止の確実性やピストンの姿勢の安定性の面から、ピストン首部の圧縮機周方向両側に形成されていることが好ましい。
【００１２】
上記ピストン首部の外周面はハウジングの内面に対し非接触に保たれているので、このピストン首部の外周面に対し非接触に保たれるハウジングの内面は、非機械加工面に形成することが可能になる。例えば、ピストン首部が収容されるハウジング内面に形成された溝を非機械加工面に形成することが可能になる。したがって、機械加工の難しかったこのハウジング内面部位が鋳造あるいは鍛造のままでよくなり、製造コストが低減される。
【００１３】
一方、上記ピストン回動阻止部が摺動されるハウジング内面の摺動部は、機械加工面に形成することが好ましい。このハウジング内面部位にはピストン回動阻止部の摺動のために精度が求められるが、このハウジング内面部位はピストン首部包絡円径よりも小さな径部位であり、ハウジング内面における最小内径部位とすることができるので、旋盤加工等により容易にかつ高精度に加工することができることになり、製造コストの低減に寄与できる。
【００１４】
また、上記ピストン回動阻止部は、シューを保持するシュー保持部の一部を圧縮機径方向に（径方向外側に向けて）膨出させることにより形成することができる。あるいは、ピストン回動阻止部を、ピストン首部に対して、上記シューを保持するシュー保持部よりも反ピストン頭部側に付加部分として形成することもできる。
【００１５】
このようなピストン回動阻止部を備えた構造においては、上記ピストン首部の外周面に対し非接触に保たれるハウジングの内面を形成するハウジング部位間（例えば、ピストン首部が収容される溝が形成されたハウジングの溝形成部位間）のハウジング壁中に、圧縮機軸方向に延びるハウジング締結用ボルトが配されている構成を採用することが好ましい。このような構成においては、各ハウジング締結用ボルトは比較的小径部位に位置されることができ、それによって胴径の縮小が可能になる。また、小径部位にハウジング締結用ボルトが配置されることで、ハウジング締結用に使用されるガスケットの面積の増加を防止でき、かつ、締結用ボルトに要求される軸力も小さくなって、ガスケット部における漏れを確実に防止できるようになる。その結果、ハウジング締結用ボルトとして、フロントハウジング側から通しボルトを設置することも可能になり、構造、締結操作ともに容易化可能になる。
【００１６】
このような圧縮機構造においては、各部の寸法関係を次のように設定することが可能である。例えば、ピストン首部包絡円径（Ｄｋ）、ハウジング内面の摺動部径（Ｄｈ）、斜板径（Ｄｓ）、シリンダボアピッチ円径（Ｄｂ）としたとき、Ｄｂ＜Ｄｓ＜Ｄｈ＜Ｄｋの関係を満足している構造とすることができる。さらに、ピストン頭部嵌合ボア径（Ｄｔ）としたとき、Ｄｂ＜Ｄｓ＜Ｄｈ＜Ｄｂ＋Ｄｔ＜Ｄｋの関係を満足している構造とすることができる。
【００１７】
本発明に係る斜板式圧縮機は、ピストン首部の肉厚を確保して必要な強度を容易に確保可能であるので、とくに、被圧縮流体が二酸化炭素冷媒からなる場合、すなわち高圧で使用される圧縮機として好適なものである。また、圧縮機胴径を縮小可能であるので、スペースの限られた場所に搭載する場合、とくに、車両用空調装置に用いられる圧縮機として好適なものである。
【発明の効果】
【００１８】
このように、本発明に係る斜板式圧縮機によれば、ピストン首部の必要強度を確保するとともに適切なピストン回動阻止構造を達成しつつ、ハウジング締結用ボルトを比較的小径位置に配置することが可能になり、圧縮機胴径を縮小できるとともに、比較的小さな締結用ボルトの軸力でもガスケット部での漏れを確実に防止可能になる。また、ハウジング内面の加工を容易化でき、製造コストを低減することが可能になる。その結果、二酸化炭素冷媒使用の、車両用空調装置に用いられる圧縮機として好適な斜板式圧縮機を実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下に、本発明の望ましい実施の形態について、図面を参照して説明する。
図１〜図４は、本発明の第１実施態様に係る斜板式圧縮機を示している。図において、１は斜板式圧縮機全体を示しており、駆動軸２の回転がロータ３、ヒンジ機構４を介して斜板カム５に伝達され、斜板カム５は駆動軸２とともに回転される。この斜板カム５の回転運動が、各シリンダボア６に嵌挿されたピストン７の首部８に保持された一対のシュー９を介してピストン７の往復動に変換される。ピストン首部８は、フロントハウジング１０（ハウジング）によって形成されるクランク室１１内に位置しており、とくに、ハウジング１０の内面に圧縮機軸方向に延びるように形成された溝１２内に収容されている。ピストン首部８の外周面は、ハウジング１０の内面（溝１２の内面）に対し非接触に保たれている。このハウジング１０の内面の溝１２は、非機械加工面に形成されている。ピストン首部８の圧縮機周方向両側には、ハウジング１０の内面の摺動部１３に摺動されることによりピストン７の回動を阻止するピストン回動阻止部１４が設けられており、本実施態様では、ピストン回動阻止部１４は、シュー９を保持するシュー保持部１５の一部を圧縮機径方向に膨出させることにより形成されている。ピストン回動阻止部１４が摺動されるハウジング内面摺動部１３は、旋盤等による機械加工面に形成されている。
【００２０】
図１に示すように、本実施態様では、フロントハウジング１０は通しボルト１６によって、ガスケット１７を介して、シリンダブロック１８、弁板１９、シリンダヘッド２０に締結されている。このハウジング締結用ボルト１６は、図２に示すように、圧縮機周方向に複数配置され、各ハウジング締結用ボルト１６は、ピストン首部８の外周面に対し非接触に保たれるハウジングの内面を形成するハウジング部位間（溝１２間）のハウジング壁中に、圧縮機軸方向に延びている。なお、図１における２１は被圧縮流体（例えば、二酸化炭素冷媒）の吸入室、２２は吸入孔、２３は圧縮流体の吐出室、２４は吐出孔を、それぞれ示している。この圧縮機１は、外部回路と接続され、例えば車両用空調装置の圧縮機として、車両のエンジンルームに搭載される。
【００２１】
このような斜板式圧縮機１における各部の寸法関係は、例えば図２に示すように、ピストン首部包絡円径（Ｄｋ）、ハウジング内面の摺動部径（Ｄｈ）、斜板径（Ｄｓ）、シリンダボアピッチ円径（Ｄｂ）としたとき、Ｄｂ＜Ｄｓ＜Ｄｈ＜Ｄｋの関係を満足するように、ピストン頭部嵌合ボア径（Ｄｔ）としたとき、Ｄｂ＜Ｄｓ＜Ｄｈ＜Ｄｂ＋Ｄｔ＜Ｄｋの関係を満足するように設定されている。
【００２２】
上記構造において、ピストン形状、とくにピストン回動阻止部１４は、例えば図５に示すように、各種変形例として形成することが可能である。図５（Ａ）は、図４に示したのと同等の形状を示しており、図５（Ｂ）は、図５（Ａ）の形状に比べ各シュー保持部１５の膨出部として形成された両側のピストン回動阻止部１４ａ間にわたる肉部を盗んだ形状を示しており（肉盗み部２５）、図５（Ｃ）は、図５（Ｂ）の形状に比べさらに片側のピストン回動阻止部１４ｂのみ残し、他方のピストン回動阻止部を削除した形状を示している。図５（Ａ）の形状、図５（Ｂ）の形状、図５（Ｃ）の形状の順に軽量化される。
【００２３】
このような斜板式圧縮機１においては、ピストン首部８の外周面を包絡するピストン首部包絡円径を、ピストン回動阻止部１４が摺動されるハウジング内面摺動部１３の径よりも大きくすることにより、ピストン首部８の強度を確保しつつ、ピストン回動阻止部１４およびハウジング内面摺動部１３の径を小さくすることが可能になり、圧縮機胴径の縮小が可能になる。その結果、ハウジング締結用ボルト１６を比較的小径位置に配置することも可能になって、小さな締結用ボルト１６の軸力でもガスケット１７部での漏れを確実に防止することが可能になる。また、圧縮機胴径の縮小により、圧縮機全体の軽量化が可能になる。
【００２４】
また、ピストン首部８の外周面がハウジング１０の内面（溝１２の内面）に対し非接触に保たれているので、溝１２の内面を機械加工する必要がなくなり、製造が容易化されるとともに製造コストが低減される。機械加工面に形成されるハウジング内面摺動部１３は、ハウジング内の最小径部分となるので、旋盤加工等により容易にかつ高精度に加工することができ、製造コストの低減に寄与できる。
【００２５】
図６、図７は、本発明の第２実施態様に係る斜板式圧縮機３１を示している。本実施態様では、とくに図７に示すように、ピストン回動阻止部３２が、ピストン首部３３に対して、シューを保持するシュー保持部３４よりも反ピストン頭部側に付加部分として形成されている。その他の構成は前述の第１実施態様に準じるので、図１と同じ符号を付すことにより説明を省略する。このような構成においても、実質的に第１実施態様と同等の作用、効果が得られる。
【産業上の利用可能性】
【００２６】
本発明に係る斜板式圧縮機は、二酸化炭素冷媒使用の場合のように高圧で使用される圧縮機として好適なものであり、車両用空調装置の圧縮機として好適なものである。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の第１実施態様に係る斜板式圧縮機の縦断面図である。
【図２】図１の圧縮機のＩＩ−ＩＩ線に沿う横断面図である。
【図３】図１の圧縮機のフロントハウジングの斜視図である。
【図４】図１の圧縮機のピストンの斜視図である。
【図５】ピストンの各種変形例を示す斜視図である。
【図６】本発明の第２実施態様に係る斜板式圧縮機の縦断面図である。
【図７】図６の圧縮機のピストンの斜視図である。
【図８】従来構造に係る斜板式圧縮機の縦断面図である。
【図９】図１の圧縮機のＩＸ−ＩＸ線に沿う横断面図である。
【符号の説明】
【００２８】
１、３１  斜板式圧縮機
２  駆動軸
３  ロータ
４  ヒンジ機構
５  斜板カム
６  シリンダボア
７、７ａ、７ｂ  ピストン
８、８ａ、８ｂ，３３  ピストン首部
９  シュー
１０  フロントハウジング
１１  クランク室
１２  溝
１３  ハウジング内面摺動部
１４、１４ａ、１４ｂ，３２  ピストン回動阻止部
１５、３４  シュー保持部
１６  ハウジング締結用ボルト
１７  ガスケット
１８  シリンダブロック
１９  弁板
２０  シリンダヘッド
２１  吸入室
２２  吸入孔
２３  吐出室
２４  吐出孔
【図１】
2009185615.tif 000003
【図２】
2009185615.tif 000004
【図３】
2009185615.tif 000005
【図４】
2009185615.tif 000006
【図５】
2009185615.tif 000007
【図６】
2009185615.tif 000008
【図７】
2009185615.tif 000009
【図８】
2009185615.tif 000010
【図９】
2009185615.tif 000011