JP2007024000A - 斜板型圧縮機 - Google Patents

Abstract

【課題】 潤滑油を含んだブローバイガスがシール部材摺動部を潤滑する構成を有する圧縮機を小型・軽量化する。
【解決手段】 外郭部をなすハウジング（１，２，３）に設けられたシリンダ（２）内部において、ピストン（８）が往復動して流体を吸引、圧縮、吐出する。ピストンは、斜板（６）、ラグプレート（４ａ）を介して、動力源により回転駆動されるシャフト（４）に連結するので、シャフトの回転運動は往復動に変換されてピストン（８）に伝達される。ベアリング（１１，１３）は、ハウジング（１）の一方の端部付近でシャフトを回転可能に支持しており、更に圧縮機内の気密性を確保するシール部材（１２）はベアリングの付近に配置される。ラグプレートに第１の抽気通路（１９）が設けられており、ハウジング内に設けられた第２の抽気通路（１０）は外周方向に垂直に延びる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、斜板型圧縮機に係り、より特別には、容積型ポンプや空調装置の冷媒圧縮に用いられる、揺動斜板型可変容量圧縮機に関するもので、更には大容量を必要とするバス等に用いられて好適である。

斜板型圧縮機は車両用空調装置用として広く使用されてきた。斜板型圧縮機に関する従来技術として、クランク室と吸入室を連通する唯一の抽気通路がコンプレッサハウジングに開口され、両室の差圧力を利用して潤滑油を含んだブローバイガスを吸入系へ循環させる構造とした可変容量圧縮機が知られている（例えば、特許文献１参照）。これにより抽気通路途中に配置されるシール部材へ確実に潤滑油（ブローバイガス）を供給し、シール部材の耐久性向上が行なわれている。特許文献１の圧縮機は片斜板型可変容量圧縮機であり、このタイプの圧縮機は車両用空調装置用として広く使用されている。特許文献１の片斜板型可変容量圧縮機の構造についてその横断面図を図５及び６に示す。図５及び６に示される斜板型圧縮機の構造については、後記する本発明の実施の形態の圧縮機と概略同様であるので詳細な説明は省略する。図５及び６を参照すると、図１及び２に開示される本発明の第１の実施の形態の要素部分と同じ又は同様である図５及び６の要素部分は、同じ参照符号により指定されている。

近年、省動力・高燃費の観点から圧縮機を含む各種車載用機器には小型・軽量化が求められているが、下記にこの従来構造において圧縮機の小型軽量化を行う際に生じる問題について説明する。
第一に、従来技術ではフロントハウジング内のシール部材室から同ハウジング上部へ連なる抽気通路は、駆動軸を支持するフロントラジアルベアリングを配置したベアリング室を回避すべく、軸方向前方へ傾斜した通路形状となっている。この傾斜した通路形状は、フロントハウジング及びコンプレッサアッセンブリを軸方向の短縮する際の妨げとなる（図５参照）。

第二に、車両エンジンのクランクプーリにベルト掛けされ、コンプレッサ駆動軸を回転させるコンプレッサプーリを小径化して圧縮機の回転数を増速し、圧縮機の吐出容量を少なくすることで圧縮機の小型化を行うことができる。この際にこのコンプレッサプーリはフロントハウジング前方のボス部に支持されるが、小径になるほど先述の傾斜した通路形状に起因するフロントハウジングの傾斜形状が妨げとなる（図６参照）。従来技術においてプーリの小径化でコンプレッサの小型化を行う場合、プーリとハウジングの干渉を避けるためにはプーリを支持するボス部を軸方向に伸ばす必要があるため、結果的に小型化が達成できないという問題点がある。

上記問題点を解決して小型・軽量化を実現するためには、まずフロントハウジングに開口する抽気通路を垂直形状とする案が考えられるが、通路を垂直形状とする背反として、フロントラジアルベアリング室からブローバイガスを戻すような構造となるため、前方へ配置される軸封装置へ潤滑油が供給されにくくなることが懸念される。
特開平11−294323号公報

本発明は上述した事情に鑑みなされたもので、潤滑油を含んだブローバイガスがシール部材摺動部を潤滑した後に吸入系へ循環する構成を保持しながら、ハウジングの軸短化及びプーリの小径化を実施することができ、圧縮機（コンプレッサ）を小型・軽量化することができる斜板型圧縮機を提供することを目的とする。
本発明のその他の目的は、バス等に用いられる大容量を必要とする斜板型圧縮機を小型・軽量化することを目的としている。

本発明の請求項１に記載の形態では、上述した目的を達成するために、斜板型圧縮機（１００）は以下の構成を具備する。動力源により回転駆動されるシャフト（４）が、外郭部をなすハウジング（１，２，３）の一方の端部（１）の実質的に中央を貫通する。シリンダ（２）が、前記ハウジング（１，２，３）に設けられており、その内部においてピストン（８）が往復動して流体を吸引、圧縮、吐出する。前記ピストン（８）は、斜板（６）、ラグプレート（４ａ）を介して前記シャフト（４）に連結するので、前記シャフト（４）の回転運動は往復動に変換されてピストン（８）に伝達される。ベアリング（１１，１３）は、前記ハウジング（１）の一方の端部付近で前記シャフト（４）を回転可能に支持しており、更に圧縮機内の気密性を確保するシール部材（１２）はベアリング（１１，１３）の付近に配置される。前記ラグプレート（４ａ）に設けられた少なくとも１つの第１の抽気通路（１９）は、ハウジング内部から前記シール部材（１２）の摺動部へ、潤滑剤を含んだ流体を導くことを特徴とする。

この様に構成することにより、駆動軸と一体に回転するラグプレートにも抽気通路を設けてシール部材を潤滑油を含んだブローバイガスが通過する構造としたので、潤滑油を含んだブローバイガスがシール部材摺動部を潤滑した後に吸入系へ循環することが可能であり、且つ圧縮機の小型・軽量化が可能である。

本発明の請求項２に記載の形態では、上記請求項１に記載の形態において、前記ベアリング（１１，１３）が配置される側の前記ハウジング（１）の一方の端部に設けた、少なくとも１つの第２の抽気通路（１０）を、シャフト（４）の軸穴（１３ａ）からハウジングの外周方向へ、シャフト（４）軸線に実質的に垂直に延びるように設けることを特徴とする。

この様に構成することにより、即ちフロントハウジングに開口する抽気通路を垂直形状とし、更にラグプレートにも抽気通路を設けてシール部材に潤滑油を供給する構造としたので、潤滑油を含むブローバイガスによりシール部材摺動部を確実に潤滑すると共に、圧縮機の小型・軽量化が可能である。更に、これらの構成は、バス等に使用される容量が大きくなる圧縮機にとっては、特に効果がある。

本発明の請求項３に記載の形態では、上記請求項２に記載の形態において、前記第２の抽気通路（１０）が設けられている前記ハウジング（１）の外形も、前記第２の抽気通路（１０）に沿って実質的に垂直形状となっていることを特徴とする。
本形態によれば、ハウジングの膨らみを抑えることができるため、プーリの小径化（増速）を行うことができ、コンプレッサ容量（シリンダ容積）を少なくできるので、圧縮機を軽量、小型化できる。

本発明の請求項４に記載の形態では、上記請求項２又は３に記載の形態において、前記第２の抽気通路（１０）は、ハウジングを構成するフロントハウジング（１）、シリンダ（２）及びリアハウジング（３）を順次軸線方向に貫通して、前記リアハウジング（３）に設けられた吸入室（３１）に接続することを特徴とする。
本形態によれば、ベアリング及びシール部材に潤滑剤を含む流体を供給する、第２の抽気通路の構成をより具体化する。

本発明の請求項５に記載の形態では、上記請求項１から４に記載の形態のいずれか一項において、回り止め（７）を介して斜板（６）を支持する、センタシャフト（７５）は片持ち支持されていることを特徴とする。
本形態によれば、本発明の斜板型圧縮機の構成をより具体化する。

本発明の請求項６に記載の形態では、上記請求項１から４に記載の形態のいずれか一項において、前記センタシャフト（７５）は、一端を前記シャフト（４）に配置された軸受け（４３）により支持され、他端を前記ハウジング（２）により回転不可に支持されていることを特徴とする。
本形態によれば、センタシャフトに作用する荷重を両端で保持するので信頼性が向上し、振動・騒音を低減することができる。

本発明の請求項７に記載の形態では、上記請求項１から６に記載の形態のいずれか一項において、斜板型圧縮機は揺動斜板型可変容量圧縮機であることを特徴とする。
本形態によれば、本発明が適用される圧縮機の型式をより具体化する。

本発明の請求項８に記載の形態では、上記請求項１から７に記載の形態のいずれか一項において、車両用空調装置において使用されることを特徴とする。
本形態によれば、本発明の好適な用途をより明確にする。

本発明の請求項９に記載の形態では、上記請求項８に記載の形態において、HFC134a冷媒換算で３００ｃｃ以上の能力を確保できるような大容量であることを特徴とする。
本形態によれば、本発明のより好適な用途を明確にする。

以下、図面に基づいて本発明の実施の形態の圧縮機を詳細に説明する。以下に示す実施の形態の圧縮機は揺動斜板型可変容量圧縮機であり、車両において空調装置用として使用された場合の例である。
図１及び図２は、本発明に係る揺動斜板型可変容量圧縮機（以下圧縮機と呼ぶ）の第１の実施の形態を図解的に示しており、図１は本発明の圧縮機の第１の実施の形態の概略的な構成を示す横断面図であって１００％（最大）容量時の状態にあり、図２は図１の圧縮機の最小容量時の横断面図である。

揺動斜板型可変容量圧縮機１００の構造は当業者には既知なものであるが、その概要を以下説明する。圧縮機１００は、シャフト４により駆動されるピストン８の往復動により冷媒を吸入、圧縮して吐出する装置であるが、そのため耐圧構造を有している。その耐圧構造は、フロントハウジング１とシリンダ２とリアハウジング３とからなる外郭部により形成される。フロントハウジング１、シリンダ２、吸入弁９１、バルブプレート９、リアハウジング３は、ガスケットなどのシール部材を挟んでスルーボルトなどで締結されて密閉耐圧構造を形成する。
フロントハウジング１にはベアリング１１、１３がサークリップ１５、１７で固定され、また軌道輪を介したベアリング１４が配置され、シャフト４を回転可能に支持している。シャフト４はフロントハウジング１の実質的に中央を貫通する。フロントハウジング１にはサークリップ１６でシール部材１２が固定され、圧縮機内部と外部を隔離して圧縮機内の気密性を確保している。

シャフト４にはリンク機構部４１とピン４２が配置され、リンク機構部４１はドライブプレート５のリンク機構部５１と例えば２面幅で嵌合連結されてリンク機構を形成し、ドライブプレート５に回転を伝えると共に軸方向に回転可能に保持している。揺動斜板６には、回り止め７のアウタリング７１が嵌合部６１で圧入されている。回り止め７と一体になった揺動斜板６は、ドライブプレート５にベアリング５２と、ベアリング５３（プレート等を転動面に配置）を介してナット５４（ワッシャ５５でナット５４の緩み止めをする）で締結され、揺動斜板６はドライブプレート５の回転運動に対して、回転方向は回り止め７によって規制され、揺動運動のみを行う。

揺動斜板６は、ベアリング５２，５３を介してドライブプレート５に接続し、更にリンク機構部５１等のリンク機構を介してラグプレート４ａに接続する。ラグプレート４ａはシャフト４に接続する。この様な構造により、シャフト４の回転運動は、ラグプレート４ａ、ドライブプレート５を回転させ、ベアリング５２，５３を介することにより揺動斜板６及びピストン８の往復動に変換されて伝達される。
回り止め７は自動車用または産業機械用の等速ジョイントであり、アウタリング７１、ケージ７２、内輪７３、複数個のボール７４で構成され、センタシャフト７５のスプライン部７６と嵌合してトルクを受けながら軸方向に動くことができる。本実施の形態において、センタシャフト７５はシリンダ２により片持ち支持されているが、例えばリアハウジング３等の別のハウジングにより支持されても良い。

圧縮機１００の最大容量はドライブプレート５がラグプレート４ａと当接することで規制され（図１参照）、その最小容量は回り止め７の内輪７３がセンタシャフト７５の最小容量規制部位７９と当接することで規制される（図２参照）。バネ７７は、センタシャフト７５のシリンダ２に対して反対の端面に止められ、回り止め７の内輪７３をリア側に押す作用をする。このバネ７７によって、圧縮機運転時は圧縮機容量の最小側への制御をアシストし、圧縮機停止時は常に容量の少ない側に保つ役割をし、再起動時の動力を低減する。バネ７８は最大容量側に付勢する力を与え、容量復帰制御をアシストする。

揺動斜板６には、揺動運動をピストン８に往復運動として伝えるロッド８１が複数連結されている。連結の方法は本実施例ではかしめになっているが、これに限定するものでない。本実施の形態において、ピストン８は複数配置されており、従ってピストン８を収容するためのシリンダボアも複数配置される。シリンダボアの数については１乃至複数であって良い。
ピストン８にはサイドシール材としてピストンリング８２が装着されている。シリンダ２とリアハウジング３との間にはバルブプレートが配置されており、バルブプレート９のシリンダ２側には吸入弁９１が配置され、吸入ポートをシールする。また、リアハウジング３側には吐出弁（図示せず）が配置され、リフト量を規制するストッパ（図示せず）と共に、ボルト（図示せず）でバルブプレート９に締結されている。
リアハウジング３には揺動斜板室１８に制御ガスを導入することで、揺動斜板６の角度を調節する制御弁３３が配置されている。制御ガスを導入する通路、揺動斜板室のガスを吸入側に抜く通路がシリンダ２、リアハウジング３、バルブプレート９等に形成されるがここでは図示しない。制御弁３３の構造、作動については既知であるので説明は省略する。

フロントハウジング１にはシール部材１２、ベアリング１３が並設されている。そしてフロントハウジング１の端部の壁には図１及び２に示すように、少なくとも一つの第２の抽気通路１０が設けられる。第２の抽気通路１０は、このベアリング１３を設置させていてシャフト４が貫通する軸穴１３ａから、フロントハウジング１の外郭方向（外周方向）へシャフト４の軸線に対してほぼ垂直に延び、さらにフロントハウジング１、シリンダ２及びリアハウジング３の各外郭部を順次軸方向に貫通して、リアハウジング３の吸入室３１に接続する。第２の抽気通路１０は図１に示すようにシャフト４の軸線（軸方向）に対して実質的に垂直にあるいはフロントハウジング１の内壁に実質的に平行に設けられている。これにより、図５に示す従来例の圧縮機の場合、抽気通路が傾斜しているとハウジングも抽気通路に沿って前方に膨らむ構造になっているのに対して、図１に示す構造ではフロントハウジング１の外形も第２の抽気通路１０に沿って前記軸線に対して実質的に垂直形状に形成されるので、その膨らみを抑えることができる。
更に、シャフト４と一体で回転するラグプレート４ａにはクランク室（斜板室）１８側とシール部材１２を設置した軸穴１３ａを連通させる少なくとも一つの第１の抽気通路１９が設けられている。第１の抽気通路１９は一方の端部がクランク室１８に開いており、他端がシール部材１２付近の軸穴１３ａに開いているので、シール部材１２の摺動部にオイルを含んだブローバイガスを導くことができる。本実施の形態の揺動斜板型可変容量圧縮機は、シャフトと一体に回転するラグプレートに少なくとも１本の抽気通路が設けられ、シール部材の摺動部にオイルを含んだブローバイガスを導くことを特徴としており、この様な本実施の形態の特徴的構成は特には、HFC134a冷媒換算で３００ｃｃ以上の能力を確保できる大容量の揺動斜板型可変容量圧縮機に適用されて好適である。図中ではシャフト４とラグプレート４ａは一体成型されているが、これに限定するものではない。

図４に本発明の第２の実施の形態の圧縮機の横断面図を示す。図４を参照すると、図１及び２に開示される第１の実施の形態の要素部分と同じ又は同様である図４の要素部分は、同じ参照符号により指定されている。
上記第１の実施の形態においてはセンタシャフト７５はシリンダ２により片持ち支持される構成であったが、本実施の形態においては、シャフト４の中央部に軸受け４３を配置し、センタシャフト７５のシリンダ２と反対側の端部を支持する構成とする。また、軸受け４３は本実施例のようにすべり軸受けに限定せず、転がり軸受けでもよい。上記以外の構成については、第１の実施の形態と同様であるので重複を避けて説明は省略する。

次に上記の実施の形態の効果及び作用について説明する。特に、第１の実施の形態の作用・効果については図３を参照して説明する。
本発明の上記の実施の形態の圧縮機により以下の効果が期待できる。
・フロントハウジング軸穴から外郭方向へ延びた第２の抽気通路がほぼ垂直形状となっているため、ハウジングの軸方向長さを短縮することができる。
・第２の抽気通路を垂直にしたことにより、ハウジングの膨らみを抑えることができる（通路が傾斜しているとハウジングも通路に沿って前方に膨らむ）ため、プーリの小径化（増速）を行うことができ、コンプレッサ容量（シリンダ容積）を少なくできる。
・第２の抽気通路を垂直にする背反として、フロントベアリング室に流入したオイルを含むブローバイガスが、シール部材摺動部まで届かずに吸入系へ潤滑することが懸念されるが、ラグプレートにも第１の抽気通路を設けることで、シール部材摺動部へもオイルを含んだブローバイガスを供給することができる。

本発明の第２の実施の形態の圧縮機により、第１の実施の形態の効果に加えて以下の効果が期待できる。
・この様に構成することにより、センタシャフト７５に作用する荷重を保持し、信頼性が向上し、振動・騒音を低減することができる。

（その他の実施例）
上記において記載した、あるいは添付図面に示した実施の形態において、リンクの方式はピンと長溝形式であるが、この限りでなく、斜面とアーム、球座と球などリンクでもよい。
また、回り止めは等速ジョイントを用いているが、他の形式でも良い。

上記の説明において、本発明の圧縮機は車両用空調装置用として記載されたが、該圧縮機が、これ以外の用途、例えば冷凍装置等に使用されても良い。
また、上記において記載した、あるいは添付図面に示した実施の形態において、圧縮機は、揺動斜板型可変容量圧縮機として記載されたが、本発明はこれに限定されず、これ以外の斜板型圧縮機であっても良い。また、斜板型圧縮機は、当業者に既知な種々の構成のものがあり、本発明はその様な斜板型圧縮機に適用可能である。

上記の実施の形態は本発明の例であり、本発明は、該実施の形態により制限されるものではなく、請求項に記載される事項によってのみ規定されており、上記以外の実施の形態も実施可能である。

図１は、本発明に係る揺動斜板型可変容量圧縮機の第１の実施の形態の概略的な構成を示す図解的横断面図であり、１００％容量時の状態を示す。 図２は図１の圧縮機の最小容量時の横断面図である。 図３は、第１の実施の形態の作用・効果の説明図である。 図４は本発明の第２の実施の形態の揺動斜板型可変容量圧縮機の図解的横断面図を示す。 図５は、従来の揺動斜板型可変容量圧縮機の概略的な構成を示す図解的横断面図であり、プーリ無しの状態を示す。 図６は、やはり従来の揺動斜板型可変容量圧縮機の概略的な構成を示す図解的横断面図であり、プーリ有りの状態を示す。

符号の説明

１ フロントハウジング
２ シリンダ
３ リアハウジング
４ シャフト
４ａ ラグプレート
５ ドライブプレート
６ 斜板
７ 回り止め
８ ピストン
９ バルブプレート
１０ 第２の抽気通路
１１ ベアリング
１２ シール部材
１３ ベアリング
１９ 第１の抽気通路
７５ センタシャフト
１００ 揺動斜板型可変容量圧縮機

Claims (9)

1. 斜板型圧縮機（１００）において、この斜板型圧縮機は、
   外郭部をなすハウジング（１，２，３）と、
   前記ハウジングの一方の端部（１）において実質的に中央を貫通していて動力源により回転駆動されるシャフト（４）と、
   前記ハウジング（１，２，３）に設けられていて且つその内部においてピストン（８）が往復動して流体を吸引、圧縮、吐出するシリンダ（２）と、
   前記シャフト（４）と前記ピストン（８）を連結して前記シャフト（４）の回転運動を前記ピストン（８）の往復動に変換して伝達する斜板（６）と、
   前記シャフト（４）に接続して一体に回転すると共に、前記斜板（６）に接続して支持するラグプレート（４ａ）と、
   前記シリンダ（２）に対向する側の前記ハウジング（１）の一方の端部付近に内に配置されて前記シャフト（４）を回転可能に支持する、ベアリング（１１，１３）と、
   前記ベアリング（１１，１３）の側において、前記シャフト（４）を囲むように配置されて、該圧縮機内部と外部を隔離して圧縮機内の気密性を確保するシール部材（１２）と、
   を具備しており、
   前記ラグプレート（４ａ）に少なくとも１つの第１の抽気通路（１９）が設けられており、前記第１の抽気通路（１９）はその一方の端部が前記ハウジング内部に開いて、前記シール部材（１２）の摺動部に潤滑剤を含んだ流体を導くことを特徴とする斜板型圧縮機。
2. 少なくとも１つの第２の抽気通路（１０）は、前記ベアリング（１１，１３）が配置される側の前記ハウジング（１）の一方の端部に設けられており、
   前記少なくとも１つの第２の抽気通路（１０）は、前記シャフト（４）が前記ハウジング（１）を貫通するための軸穴（１３ａ）から前記ハウジングの外周方向へ延びるように、前記シャフト（４）の軸線に実質的に垂直に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の斜板型圧縮機装置。
3. 前記第２の抽気通路（１０）が設けられている、前記ハウジング（１）の外形も前記第２の抽気通路（１０）に沿って実質的に垂直形状となっていることを特徴とする請求項２に記載の斜板型圧縮機。
4. 前記ハウジングは、前記ベアリング（１１，１３）側から、フロントハウジング（１）と前記シリンダ（２）とリアハウジング（３）とをその順で具備しており、
   前記第２の抽気通路（１０）は前記フロントハウジング（１）、前記シリンダ（２）及び前記リアハウジング（３）を順次前記軸線方向に貫通して、前記リアハウジング（３）に設けられた吸入室（３１）に接続することを特徴とする請求項２又は３に記載の斜板型圧縮機。
5. 前記斜板（６）を支持する回り止め（７）と、前記回り止め（７）を支持するセンタシャフト（７５）とを更に具備しており、
   前記センタシャフト（７５）は片持ち支持されていることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の斜板型圧縮機装置。
6. 前記センタシャフト（７５）は、一端を前記シャフト（４）に配置された軸受け（４３）により、更に他端を前記ハウジング（２）により、回転不可に支持されていることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の斜板型圧縮機装置。
7. 該斜板型圧縮機は揺動斜板型可変容量圧縮機であることを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の斜板型圧縮機。
8. 車両用空調装置において使用されることを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載の斜板型圧縮機装置。
9. HFC134a冷媒換算で３００ｃｃ以上の能力を確保できるような大容量であることを特徴とする請求項８に記載の斜板型圧縮機。

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