(57)【要約】【課題】圧縮機の小型、軽量化を前提としつつ、生産性の悪化およびコスト増加を生じることなく、圧縮機筐体の耐圧性を向上するとともにスラストベアリングの耐久性の向上をはかった、信頼性の高い斜板式圧縮機のフロントハウジングの構造を提供する。【解決手段】有底容器状のフロントハウジングの円筒部内面とスラストベアリング支持面外周部位とを、フロントハウジング円筒部内面と共通の接線を持つ円弧状曲線とスラストベアリング支持面よりは反クランク室側に位置する曲線とをフロントハウジング軸線を中心に回転させてできる曲面で接続したことを特徴とする斜板式圧縮機。【選択図】図１
2009007941.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒部と底部とを備えた有底容器状のフロントハウジングを用いてクランク室を形成し、該クランク室内に、駆動軸とともに回転されるロータと、該ロータに係合され傾斜角が可変可能で自身の回転運動がピストンの往復動に変換される斜板と、前記ロータと前記フロントハウジングの底部との間に配置されたスラストベアリングとを有する斜板式圧縮機において、前記フロントハウジングの円筒部内面とスラストベアリング支持面外周部位とを、フロントハウジング円筒部内面と共通の接線を持つ円弧状曲線とスラストベアリング支持面よりは反クランク室側に位置する曲線とをフロントハウジング軸線を中心に回転させてできる曲面で接続したことを特徴とする斜板式圧縮機。
【請求項２】
フロントハウジングの円筒部内面とスラストベアリング支持面外周部位とを、フロントハウジング円筒部内面と共通の接線を持つ円弧状曲線と該円弧状曲線と共通の接線を持って接続しスラストベアリング支持面外周部位との交点を持ちクランク室内部に対して凹となる円弧状曲線とからなる複合曲線をフロントハウジング軸線を中心に回転させてできる曲面で接続したことを特徴とする、請求項１に記載の斜板式圧縮機。
【請求項３】
フロントハウジング円筒部内面と共通の接線を持つ円弧状曲線の曲率半径の値が、フロントハウジングの円筒部内面とスラストベアリング支持面外周部位の半径差よりも大きいことを特徴とする、請求項１または２に記載の斜板式圧縮機。
【請求項４】
被圧縮流体が二酸化炭素である、請求項１〜３のいずれかに記載の斜板式圧縮機。
【請求項５】
車両用空調装置に用いられる、請求項１〜４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、斜板式圧縮機の筐体に関し、とくに二酸化炭素冷媒のように高圧での使用や小型化が求められる場合に好適な斜板式圧縮機の筐体の構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
圧縮機の筐体（ハウジング）には、強度が求められることが多く、とくに二酸化炭素冷媒のように高圧での使用が求められる場合には高い強度が要求され、また車両用空調装置に用いられる圧縮機の場合には、同時に小型化やコストダウンが求められることが多い。駆動軸とともに回転されるロータと、該ロータに係合され傾斜角が可変可能で自身の回転運動がピストンの往復動に変換される斜板とを備えた斜板式圧縮機においては、クランク室の一部を形成するフロントハウジングは、通常、円筒部と底部とを備えた有底容器状のハウジングに形成され、ロータとフロントハウジングの底部との間には、ピストンから斜板、ロータを介して伝達される圧縮反力を受けるために、スラストベアリングが配置されている。したがって、有底容器状のフロントハウジングの底部には、スラストベアリング支持面が形成されている。
【０００３】
このような基本構造を有する斜板式圧縮機においては、とくに車両用空調装置に用いられる圧縮機の場合、例えば特許文献１に示されているように、軽量であること、加工性の良いことを理由にアルミニウム合金の筐体が使われてきた。これを例えば二酸化炭素冷媒用途に使用する場合には、従来のフロン系冷媒使用時に比べより高い気密耐圧性を持たせるために、特許文献１に記載されているように、太いハウジング締結用ボルトを使用するとともに、肉厚の筐体を採用する。この結果、ピストン、斜板、スラストベアリング等を収納するクランク室の実効径が縮小することとなっている。スラストベアリングにはニードルベアリングが広く使用されているが、その許容負荷荷重はコロ表面の接触面圧と接触面積とコロの数の積で決まる。つまり、スラストニードルベアリングの外径は大きければそれだけ許容負荷荷重が増加する。斜板式圧縮機の場合、斜板の半円で吸入、残りの半円で圧縮を行うため、全ピストンにかかる圧縮荷重の作用点は圧縮負荷によりけりだが駆動軸近傍にあることは稀であり、このような偏荷重に対応するためにもスラストベアリングの径は大きい方が望ましい。
【０００４】
一方、特許文献２には、特許文献１に比べ、圧縮機外径を小さくしながら（フロントハウジングの外径を小さくしながら）、特にスラストベアリング周りのクランク室径を確保しようとした構造が開示されている。フロントハウジングの強度は、主として、スラストベアリング支持面外周部位とフロントハウジング円筒部とを接続するフロントハウジングのコーナー部における材料強度および発生応力で判断される。特許文献２では、この部位の応力緩和のために、この部位におけるフロントハウジング円筒部内径を大きく形成しており、その結果、その周囲のみ圧縮機外径が大きくなっている。しかしこの特許文献２に記載のハウジング形状は、フロントハウジング内面の一部が鋳造や鍛造で成形できない形状であり、切削加工によってのみ形成できる形状であるため、製造コストが高くなるという問題を抱えている。また、圧縮機外径を全体的に極力小さく抑えたいという要求にも反することとなっている。
【特許文献１】特開２００１−４１１５２号公報
【特許文献２】ＷＯ  ０４／６１３０７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
そこで本発明の課題は、上記のような従来技術に鑑み、圧縮機の小型、軽量化を前提としつつ、生産性の悪化およびコスト増加を生じることなく、圧縮機筐体の耐圧性を向上するとともにスラストベアリングの耐久性の向上をはかった、信頼性の高い斜板式圧縮機のフロントハウジング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】
【０００６】
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、円筒部と底部とを備えた有底容器状のフロントハウジングを用いてクランク室を形成し、該クランク室内に、駆動軸とともに回転されるロータと、該ロータに係合され傾斜角が可変可能で自身の回転運動がピストンの往復動に変換される斜板と、前記ロータと前記フロントハウジングの底部との間に配置されたスラストベアリングとを有する斜板式圧縮機において、前記フロントハウジングの円筒部内面とスラストベアリング支持面外周部位とを、フロントハウジング円筒部内面と共通の接線を持つ円弧状曲線とスラストベアリング支持面よりは反クランク室側に位置する曲線とをフロントハウジング軸線を中心に回転させてできる曲面で接続したことを特徴とするものからなる。
【０００７】
すなわち、本発明は、従来、外径等の規制から圧縮機筐体の強度上のネックとなっていたフロントハウジングの円筒部と底部との接続部について、コスト増加を招く素材自身の変更や鍛造化等の素材工法による強度アップではなく、この部分の形状の改良により、生産性の悪化およびコスト増加を生じることなく強度を向上し、それによって圧縮機筐体の耐圧性を向上するようにしたものである。また、フロントハウジングの底部内面を支持面とするスラストベアリングの外径（スラストベアリングの支持面径）を極力大きく維持することを可能とし、スラストベアリングの耐久性向上も併せて達成できるようにしたものである。
【０００８】
より具体的な形態例としては、フロントハウジングの円筒部内面とスラストベアリング支持面外周部位とを、フロントハウジング円筒部内面と共通の接線を持つ円弧状曲線と該円弧状曲線と共通の接線を持って接続しスラストベアリング支持面外周部位との交点を持ちクランク室内部に対して凹となる円弧状曲線とからなる複合曲線をフロントハウジング軸線を中心に回転させてできる曲面で接続したものである。
【０００９】
つまり、本発明では、フロントハウジング円筒部内面と共通の接線を持つ円弧状曲線を、従来形状よりも大きな曲率半径にてフロントハウジングのスラストベアリング支持面よりは反クランク室側の位置まで延びるように追い込むとともに、その曲線に対し、クランク室内部に対して凹となる比較的小さな曲率半径にてスラストベアリング支持面外周部位まで延びる円弧状曲線を接続し、これら両曲線をフロントハウジング軸線を中心に回転させてできる曲面を形成するのである。フロントハウジング円筒部内面と共通の接線を持つ円弧状曲線の曲率半径を大きくすることによりこの部分における応力緩和特性を向上して強度向上、耐圧性向上を達成するとともに、そこから比較的小さな曲率半径の円弧状曲線でスラストベアリング支持面外周部位まで曲面が延びることにより、スラストベアリングの支持面径を十分に大きく確保し、スラストベアリングの耐久性向上も併せて達成できるようにしている。
【００１０】
このような本発明におけるフロントハウジング内面構造においては、フロントハウジング円筒部内面と共通の接線を持つ円弧状曲線の曲率半径の値が、フロントハウジングの円筒部内面とスラストベアリング支持面外周部位の半径差よりも大きいことが好ましい。フロントハウジングの円筒部内面とスラストベアリング支持面外周部位の半径差を曲率半径とする円弧状曲線でフロントハウジング円筒部内面と共通の接線を持つ円弧状曲線を形成すると、従来と同等の形状、つまり、フロントハウジングの円筒部内面から１／４円をもってスラストベアリング支持面外周部位へと接続する形状となり、強度向上、耐圧性向上が難しくなるが、上記のような寸法関係とすることで、前述の如く、フロントハウジング円筒部内面と共通の接線を持つ円弧状曲線を従来形状よりも大きな曲率半径にてフロントハウジングのスラストベアリング支持面よりは反クランク室側の位置まで延びるように容易に追い込むことが可能となり、曲率半径を大きくすることによりこの部分における応力緩和特性を向上することが可能になる。
【００１１】
上記本発明に係る斜板式圧縮機は、高圧使用が求められる圧縮機、例えば被圧縮流体が二酸化炭素である場合にとくに有効なものである。
【００１２】
また、本発明に係る斜板式圧縮機は、外径を大きくすることなく、フロントハウジングの内面形状の改良のみで筐体の強度向上、耐圧性向上を達成できることから、設置スペース上の制約が課せられる場合、例えば車両用空調装置に用いられる圧縮機としてとくに好適なものである。
【発明の効果】
【００１３】
本発明に係る斜板式圧縮機によれば、従来圧縮機筐体の強度上のネックとなっていたフロントハウジング円筒部内面へと接続するコーナー部分の曲率半径を大きくしてこの部分の応力を緩和し、筐体の強度、耐圧性を向上することができる。また、上記曲率半径の大きなコーナー部内面の形成とともに、該内面に接続しスラストベアリング支持面外周部位まで延びる比較的曲率半径の小さな円弧状曲線の曲面部を併せて形成しているので、上記曲率半径の大きなコーナー部内面を容易に形成できるとともに、スラストベアリング支持面外周部位の径、つまり、スラストベアリングの外径を大きくすることが可能になり、スラストベアリングの耐久性向上も可能になる。
【００１４】
そして、これらは、単にフロントハウジングの内面の形状の改良だけで達成できるので、圧縮機筐体の内外径の変化を伴わない。したがって、圧縮機の小型化をはかりつつ、圧縮機の強度、耐圧性の向上、ひいては信頼性の向上をはかることができる。また、これらは筐体の材料変更や鍛造等の工法変更を伴うことなく達成できるので、生産性の悪化やコストアップを招くことなく本発明を実施できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
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は、本発明の一実施態様に係る斜板式圧縮機を示しており、（Ａ）は全体の縦断面図、（Ｂ）は図１（Ａ）におけるＢ部の拡大部分縦断面図である。図１における斜板式圧縮機１では、円筒部３と底部４とを備えた有底容器状のアルミニウム合金製フロントハウジング２を用いてクランク室５が形成されている。クランク室５内には、駆動軸６とともに回転されるロータ７と、該ロータ７にヒンジ機構８を介して係合され傾斜角が可変可能で自身の回転運動がピストン１０の往復動に変換される斜板９と、ロータ７とフロントハウジング２の底部４との間に配置されたスラストベアリング１１とが設けられている。
【００１６】
フロントハウジング２の円筒部３の内面３ａと底部４におけるスラストベアリング１１の支持面４ａの外周部位４ｂとが、フロントハウジング円筒部内面３ａと共通の接線を持つ円弧状曲線１２ａと該円弧状曲線１２ａと共通の接線を持って接続しスラストベアリング支持面外周部位４ｂとの交点を持ちクランク室５内部に対して凹となる円弧状曲線１２ｂとからなる複合曲線１２をフロントハウジング軸線１３（駆動軸６の軸線と一致した軸線）を中心に回転させてできる曲面１４で接続されている。フロントハウジング円筒部内面３ａと共通の接線を持つ円弧状曲線１２ａは、比較的大きな曲率半径Ｒ１にて、スラストベアリング支持面４ａよりも反クランク室５側まで延びており、その円弧状曲線１２ａの端部から、比較的小さな曲率半径Ｒ２にて、円弧状曲線１２ｂがスラストベアリング支持面外周部位４ｂまで、クランク室５内部に対して凹状に延びている。
【００１７】
上記のような本実施態様に係る斜板式圧縮機１のフロントハウジング２について、機械加工前の素形材の段階にて、従来構造と比較しながら、図示、説明する（図２：本実施態様、図３：従来構造）。図２は、図１に示したフロントハウジング２を、機械加工前の素形材の段階にて示したものであり、厚みｔ１のフロントハウジング円筒部３の内面３ａと共通の接線を持つ曲率半径Ｒ１の円弧状曲線１２ａと、その円弧状曲線１２ａと共通の接線を持って接続し、厚みｔ２のフロントハウジング底部４の内面であるスラストベアリング支持面４ａの外周部位４ｂとの交点を持ち、クランク室５内部に対して凹となる曲率半径Ｒ２の円弧状曲線１２ｂとで、フロントハウジング２の内面コーナー部の断面が形成されている。フロントハウジング円筒部内面３ａと共通の接線を持つ円弧状曲線１２ａの曲率半径Ｒ１の値は、該円筒部内面３ａとスラストベアリング支持面外周部位４ｂの半径差よりも大きい。
【００１８】
これに対し図３に示す従来構造では、フロントハウジング２１の内面コーナー部は、図２と同じ厚みｔ１のフロントハウジング円筒部２２の内面２２ａと、同じ厚みｔ２のフロントハウジング底部２３の内面であるスラストベアリング支持面２３ａとが、曲率半径Ｒ３の略１／４円の（つまり、曲率半径Ｒ３が、ほぼ、円筒部内面２２ａとスラストベアリング支持面外周部位の半径差に相当している）円弧状曲線２４で接続されている。
【００１９】
図２と図３との比較からも明らかなように、本発明においては、フロントハウジング２、２１の内外径は変更する必要はなく、かつ、同じ材料にて格別高価な材料を用いることなく、しかもコスト増加を招く工法を採用することなく、フロントハウジング２の内面形状の改良のみで、本発明を実施できる。したがって、コスト増加を防止しつつ、圧縮機の小型化を維持できる。
【００２０】
そして、フロントハウジング円筒部内面３ａと共通の接線を持つ円弧状曲線１２ａを大きな曲率半径Ｒ１をもってスラストベアリング支持面４ａの位置よりも反クランク室５側まで追い込むことにより、まず、この部位において、図３に示した従来構造に比べ、応力がより緩和されることになり、結果的に強度、耐圧性が向上する。また、フロントハウジング円筒部３の厚みｔ１が同じであれば、大きな曲率半径Ｒ１の円弧状曲線１２ａをスラストベアリング支持面４ａの位置よりも反クランク室５側まで追い込むことにより、追い込まれた部分の肉厚が減少し、結果的に軽量化も達成される。
【００２１】
さらに、円弧状曲線１２ａに接続する円弧状曲線１２ｂの曲率半径Ｒ２は、小さな曲率半径とされるので、スラストベアリング支持面外周部位４ｂを大きな半径部位に位置させることができ、それによってスラストベアリング１１の外径を大きく設定できる。したがって、スラストベアリング１１の耐久性も向上されることになる。
【００２２】
その結果、本発明においては、圧縮機筐体の強度、耐圧性を向上しつつ、スラストベアリングの耐久性も向上でき、フロントハウジングの内面形状の改良のみで、生産性を損なうことなく安価に、圧縮機全体の信頼性を向上することが可能になる。
【産業上の利用可能性】
【００２３】
本発明に係る斜板式圧縮機の構造は、とくに二酸化炭素冷媒を高圧で使用する場合に好適なものであり、かつ、小型化、低コストが要求される車両用空調装置に用いられる圧縮機に好適なものである。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の一実施態様に係る斜板式圧縮機を示しており、（Ａ）は全体の縦断面図、（Ｂ）は（Ａ）のＢ部の拡大部分縦断面図である。
【図２】図１の斜板式圧縮機のフロントハウジングの機械加工前の素形材の段階における縦断面図である。
【図３】従来の斜板式圧縮機のフロントハウジングの機械加工前の素形材の段階における縦断面図である。
【符号の説明】
【００２５】
１  斜板式圧縮機
２  フロントハウジング
３  フロントハウジング円筒部
３ａ  フロントハウジング円筒部内面
４  フロントハウジング底部
４ａ  スラストベアリング支持面
４ｂ  スラストベアリング支持面外周部位
５  クランク室
６  駆動軸
７  ロータ
８  ヒンジ機構
９  斜板
１０  ピストン
１１  スラストベアリング
１２  複合曲線
１２ａ  フロントハウジング円筒部内面と共通の接線を持つ円弧状曲線
１２ｂ  クランク室内部に対して凹となる円弧状曲線
１３  フロントハウジング軸線
１４  複合曲線回転させてできる曲面
【図１】
2009007941.tif 000003
【図２】
2009007941.tif 000004
【図３】
2009007941.tif 000005