(57)【要約】【課題】簡単な構造改善で安価に、斜板の傾斜角変化に伴ってピストントップ位置が変化しないようにした容量可変型斜板式圧縮機を提供する。【解決手段】駆動軸と、駆動軸と一体に回転されるロータと、ロータにヒンジ機構を介し連結されて駆動軸と一体に回転され、中央のボス部に駆動軸の外面上を軸方向に摺接する摺接点を有し、該摺接点による摺接を行いつつ駆動軸に対する傾斜角が変化するように変位される斜板と、斜板の外周両側面に摺接されるシューと、該シューを介して斜板の回転運動が往復動に変換されるピストンを備えた圧縮機において、摺接点の摺接領域における駆動軸の外面を、斜板の傾斜角が変化した際のピストントップ位置が一定の位置になるように軸方向に延びる自由曲面に形成したことを特徴とする容量可変型斜板式圧縮機。【選択図】図１
2009127470.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動軸と、該駆動軸と一体に回転されるロータと、該ロータにヒンジ機構を介し連結されて前記駆動軸と一体に回転され、中央のボス部に前記駆動軸の外面上を軸方向に摺接する摺接点を有し、該摺接点による摺接を行いつつ前記駆動軸に対する傾斜角が変化するように変位される斜板と、該斜板の外周両側面に摺接され回動自在に保持された一対のシューと、該シューを介して前記斜板の回転運動が往復動に変換されるピストンを備えた容量可変型斜板式圧縮機において、前記摺接点の摺接領域における前記駆動軸の外面を、前記斜板の傾斜角が変化した際のピストントップ位置が一定の位置になるように軸方向に延びる自由曲面に形成したことを特徴とする容量可変型斜板式圧縮機。
【請求項２】
前記自由曲面が、ピストントップ位置を一定の位置とした条件下にて、前記斜板の傾斜角を変化させた場合の前記摺接点の位置を幾何学的に小刻みに算出し、算出された各摺接点の位置を結んでいくことにより、機種に応じた曲面として特定されている、請求項１に記載の容量可変型斜板式圧縮機。
【請求項３】
前記自由曲面が、軸方向には曲線状に伸び軸方向と直交する方向には直線的に延びる面に形成されている、請求項１または２に記載の容量可変型斜板式圧縮機。
【請求項４】
前記シューの回動中心が前記斜板の中立面上に位置している、請求項１〜３のいずれかに記載の容量可変型斜板式圧縮機。
【請求項５】
前記ヒンジ機構が、ピンと該ピン周りに回動されるリンクとを備えた機構からなる、請求項１〜４のいずれかに記載の容量可変型斜板式圧縮機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、容量可変型斜板式圧縮機に関し、とくに、斜板の傾斜角が変化した際にもピストントップ位置の変動を抑制できるようにした容量可変型斜板式圧縮機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、例えば図４に示すように、回転駆動される駆動軸１０１と、駆動軸１０１と一体に回転されるロータ１０２と、ロータ１０２にヒンジ機構１０３を介し連結されて駆動軸１０１と一体に回転され、中央のボス部１０４に駆動軸１０１の外面上を軸方向Ｘ−Ｘに摺接する摺接点１０５（以下、Ｋ点と呼ぶこともある。）を有し、該摺接点１０５による摺接を行いつつ駆動軸１０１に対する傾斜角θが変化するように変位される斜板１０６と、斜板１０６の外周両側面に摺接され回動自在に保持された一対のシュー１０７と、該シュー１０７を介して斜板１０６の回転運動が軸方向Ｘ−Ｘの往復動に変換されるピストン１０８を備えた容量可変型斜板式圧縮機１０９が知られている。上記Ｋ点１０５が駆動軸１０１の外面上を軸方向Ｘ−Ｘに直線的に摺接して移動し、斜板１０６の傾斜角θが変化されることにより、ピストン１０８の往復動のストロークが調整され、それによって圧縮機１０９の吐出容量が可変されるようになっている。
【０００３】
上記のような従来構造においては、斜板ボス部１０４のＫ点１０５は、図５にも示すように、駆動軸１０１の外周面上の周方向における一定の位置を、駆動軸１０１の外面に摺接しながら軸方向Ｘ−Ｘに直線的に移動されるが、それによる斜板１０６の傾斜角θの変化に伴って、ピストントップ位置（ピストン１０８の往復動におけるピストン１０８の頂面の上死点位置）が、例えば図６に示すように変化する。すなわち、斜板１０６の傾斜角θが最大（Ｍａｘ）および最小（Ｍｉｎ）のいずれかの時のピストントップ位置を基準にすると、Ｍａｘ角時トップ位置とＭｉｎ角時トップ位置との間にδの位置変化が生じる。このようにピストントップ位置が変化すると、少なくともδ分のデッドボリュームが生じることになるので、圧縮機１０９の体積効率の向上に限界が生じることになる。
【０００４】
このような問題点に着目し、特許文献１では、ヒンジ機構におけるカム面を特殊なプロファイルとなるように加工し、それによってピストントップ位置の変化を抑えるようにした構造が提案されている。
【特許文献１】特開２００３−２５４２３１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところが、上記特許文献１による提案では、元々複雑な構造を有するヒンジ機構部を加工しており（つまり、加工しづらいところを加工しており）、加工コストが高くなるとともに、高精度な加工が難しいため目標とするピストントップ位置の変化抑制効果が効率よく得られないという問題が残されている。
【０００６】
そこで本発明の課題は、簡単な構造改善で安価に、かつ精度よく、斜板の傾斜角変化に伴ってピストントップ位置が変化しないようにでき、ピストントップ位置の変化により発生するデッドボリュームを最小化して圧縮機の体積効率を向上できるようにした容量可変型斜板式圧縮機を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明に係る容量可変型斜板式圧縮機は、駆動軸と、該駆動軸と一体に回転されるロータと、該ロータにヒンジ機構を介し連結されて前記駆動軸と一体に回転され、中央のボス部に前記駆動軸の外面上を軸方向に摺接する摺接点（Ｋ点）を有し、該摺接点による摺接を行いつつ前記駆動軸に対する傾斜角が変化するように変位される斜板と、該斜板の外周両側面に摺接され回動自在に保持された一対のシューと、該シューを介して前記斜板の回転運動が往復動に変換されるピストンを備えた容量可変型斜板式圧縮機において、前記摺接点の摺接領域における前記駆動軸の外面を、前記斜板の傾斜角が変化した際のピストントップ位置が一定の位置になるように軸方向に延びる自由曲面に形成したことを特徴とするものからなる。
【０００８】
このような本発明に係る容量可変型斜板式圧縮機においては、特許文献１におけるような加工の難しいヒンジ機構部ではなく、加工の容易な駆動軸の外面が、より正確には駆動軸の外面の摺接点の摺接領域が、ピストントップ位置が一定の位置になるように軸方向に延びる自由曲面に加工される。加工の容易な部分の加工であるから、高精度に所望の自由曲面に加工でき、その自由曲面に沿って摺接される摺接点の軌跡も目標とする所望の軌跡に精度よく制御され、それによって斜板の傾斜角が変化してもピストントップ位置の変化が起こらなくなる。ピストントップ位置が一定位置とされることにより、ピストントップ位置の変化によるデッドボリュームを見込む必要がなくなるか、それを最小化でき、圧縮機の体積効率が向上される。
【０００９】
上記自由曲面は、例えば、ピストントップ位置を一定の位置とした条件下にて、斜板の傾斜角を変化させた場合の摺接点の位置を幾何学的に小刻みに算出し、算出された各摺接点の位置を結んでいくことにより、機種に応じた曲面として特定することができる。計算のための刻み量は任意に設定でき、刻み量を小さくするほど、算出された各摺接点の位置を結んだ線（断面上の線）あるいは面はなめらかなものとなる。計算式は機種に応じて幾何学的に設定でき、そこに代入する数値を小刻みに設定すれば、汎用の表計算ソフトを用いて容易に所望の自由曲面を得ることが可能である。
【００１０】
上記自由曲面は、軸方向には曲線状に伸び軸方向と直交する方向には直線的に延びる面、つまり、平坦な面が軸方向に曲線状に変化する面として形成することができる。このような面に設定すれば、プログラム制御あるいは数値制御可能な通常の加工機で所望の自由曲面を容易に加工できる。
【００１１】
上記一対のシューの回動中心が斜板の中立面上に位置している構成とすれば、斜板の傾斜角変化に伴う上記摺接点の位置の軌跡の算出も容易に行われ、摺接点の位置の軌跡がピストントップ位置が一定位置となるように上記駆動軸上の自由曲面を設定することにより、斜板の傾斜角が変化してもピストントップ位置の変化が起こらない目標とする構造を達成できる。
【００１２】
上記ヒンジ機構としては、ピンと該ピン周りに回動されるリンクとを備えた機構を採用できる。ただし、ピンがリンクに形成された長穴を摺動しながらリンクがピン周りに回動される機構も採用可能である。
【発明の効果】
【００１３】
本発明に係る容量可変型斜板式圧縮機によれば、簡単にかつ安価に実施可能な駆動軸の外面の自由曲面への加工により、斜板の傾斜角が変化した際のピストントップ位置を確実に一定の位置にするか、ピストントップ位置の変化量を最小化でき、それによって全斜板傾斜角域でのピストントップ位置におけるデッドボリュームを最小化して、圧縮機の体積効率を向上することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下に、本発明の望ましい実施の形態を、図面を参照して説明する。
図１〜図３は、本発明の一実施態様に係る容量可変型斜板式圧縮機を示している。図１に示すように、容量可変型斜板式圧縮機１は、駆動源（図示略）からの駆動力により回転駆動される駆動軸２と、駆動軸２に固定され駆動軸２と一体に回転されるロータ３と、ロータ３に、ピン４とピン４周りに回動されるリンク５とを備えたヒンジ機構６を介して連結され、駆動軸２と一体に回転されるように配置された斜板７を備えており、斜板７はそのカム部８を介してヒンジ機構６に連結されている。図２にも示すように、斜板７は、その中央のボス部９に駆動軸２の外面上を軸方向Ｘ−Ｘに摺接する摺接点１０（Ｋ点）を有している。斜板７は、この摺接点１０による摺接を行いつつ、駆動軸２に対する傾斜角θが変化するように変位される。斜板７の外周両側面には、ピストン１１の後端部に回動自在に保持された一対のシュー１２が摺接され、シュー１２の摺接を介して斜板７の回転運動が、ピストン１１の軸方向Ｘ−Ｘの往復動に変換されるようになっており、斜板７の傾斜角θに対応してピストン１１の往復動のストロークが調整されるようになっている。このピストン１１のストロークに応じて、容量可変型斜板式圧縮機１の吐出容量が可変されるようになっている。
【００１５】
上記摺接点１０（Ｋ点）の摺接領域は、駆動軸２の外面の周方向における特定の位置（図の駆動軸２の下面側の位置）での、軸方向Ｘ−Ｘの特定範囲（斜板７の傾斜角θの最大値〜最小値の範囲に対応する特定範囲）の領域となっている。この摺接点１０の摺接領域における駆動軸２の外面が、斜板７の傾斜角θが変化した際のピストントップ位置１３が一定の位置になるように（あるいはピストントップ位置１３の変化量が最小となるように）、軸方向Ｘ−Ｘに延びる自由曲面１４に形成されている。この自由曲面１４は、例えば図３に示すように、軸方向Ｘ−Ｘには曲線状に伸び軸方向Ｘ−Ｘと直交する方向（図３における紙面と垂直の方向）には直線的に延びる面、つまり、平坦な面が軸方向に曲線状に変化する面として形成されている。このような自由曲面１４が、斜板７の傾斜角θが変化した際にもピストントップ位置１３が変化しないように（つまり、図６に示したようなピストントップ位置変化曲線が一定の位置変化しない直線特性となるように）、少なくとも斜板７の最大傾斜角θｍａｘと最小傾斜角θｍｉｎとに対応する範囲１５（軸方向範囲）にわたって、駆動軸２の外面上に形成されている。
【００１６】
上記のような駆動軸２の外面上に形成されるべき自由曲面１４は、例えば次のように計算により設定でき、その計算によって得られた曲線（曲面）に沿って、例えばプログラム制御や数値制御可能な加工機により確実に所定の形状に加工される。すなわち、自由曲面１４は、ピストントップ位置１３を一定の位置とした条件下にて、斜板７の傾斜角θを変化させた場合の摺接点１０の位置を。予め設定した刻み量ごとに幾何学的に小刻みに算出し、算出された各摺接点１０の位置を結んでいくことにより、機種（機種ごとの各部寸法）に応じた、連続的な曲面として特定することができる。計算のための刻み量は小さいほど、得られる曲面はなめらかなものとなる。計算は、汎用の表計算ソフトを用いて行うことができる。
【００１７】
駆動軸２の外面上に上記のような自由曲面１４を形成しておき、斜板７の傾斜角θが変化する際に摺接点１０をこの自由曲面１４に沿わせて軸方向Ｘ−Ｘに摺接、移動させることにより、斜板傾斜角θが変化してもピストントップ位置１３が一定の位置に保たれる。ピストントップ位置１３が変化しないので、ピストントップ位置におけるデッドボリューム（図４）を見込む必要がなくなり、このデッドボリュームの発生を最小化できる。これによって、圧縮機１の体積効率を大幅に向上することが可能になる。また、自由曲面１４は通常の加工機を用いて容易にかつ精度良く加工できるので、安価にかつ簡単に所望の効果が得られる。
【産業上の利用可能性】
【００１８】
本発明に係る容量可変型斜板式圧縮機の構造は、斜板ボス部に駆動軸側との摺接点を有するあらゆるタイプの容量可変型斜板式圧縮機に適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の一実施態様に係る容量可変型斜板式圧縮機の要部を示す概略縦断面図である。
【図２】図１の圧縮機の部分拡大縦断面図である。
【図３】図１の圧縮機における自由曲面を示す駆動軸の部分断面図である。
【図４】従来の容量可変型斜板式圧縮機の要部を示す概略縦断面図である。
【図５】図４の圧縮機の部分拡大縦断面図である。
【図６】図４の圧縮機におけるピストントップ位置の変化例を示す斜板傾斜角とピストントップ位置との関係図である。
【符号の説明】
【００２０】
１  容量可変型斜板式圧縮機
２  駆動軸
３  ロータ
４  ピン
５  リンク
６  ヒンジ機構
７  斜板
８  カム部
９  ボス部
１０  摺接点
１１  ピストン
１２  シュー
１３  ピストントップ位置
１４  自由曲面
１５  自由曲面の軸方向範囲
θ  斜板傾斜角
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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