JP3608299B2 - 両頭ピストン式圧縮機 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
この発明は、例えば車両空調装置等に使用される両頭ピストン式圧縮機に関るものである。
【0002】
【従来の技術】
この種の両頭ピストン式圧縮機においては、一対のシリンダブロックの前後両端面にバルブプレートを介してハウジングが接合固定されている。前記シリンダブロックの間にはクランク室が区画形成されるとともに、前記ハウジング内に吸入室及び吐出室が区画形成されている。各シリンダブロックには、複数のシリンダボア及び吸入通路が設けられている。そのシリンダボアの内部には、両頭型のピストンが往復動可能に収容されている。前記バルブプレートには、前記吸入室とシリンダボアとを連通する吸入ポートと、その吸入ポートを開閉するための吸入弁とが備えられている。
【0003】
この従来構成においては、前記ピストンの往復動に伴い、吸入冷媒ガスが外部冷媒回路から前記クランク室内に導入される。そして、前記吸入通路を介して前後両ハウジングの吸入室内に振り分けられ、その後、吸入ポートを通して各シリンダボア内に吸入される。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、この従来の両頭ピストン式圧縮機においては、各シリンダボアと対応する吸入ポートが駆動シャフトの回転方向に対して所定位置に配置されている。また、それらの吸入ポートを開閉するための吸入弁が、駆動シャフトの回転方向に対して同方向へ指向するように形成されている。しかも、近年の多気筒化の傾向に伴って、シリンダブロックの断面積におけるシリンダボアの占める割合が増大している。このため、スペース上の問題から、吸入通路を気筒数と同一の数、すなわち各シリンダボアと対応する数だけ形成することが困難となることがあった。
【0005】
これらのため、圧縮運転時に吸入室内で圧力分布が発生し、吸入通路に近いシリンダボアと、吸入通路から離れたシリンダボアとの間で、吸入圧にバラツキ(吸入圧損)が生じて、圧縮運転が不安定になるという問題があった。
【0006】
また、このような各シリンダボア間での吸入圧のバラツキにより、低圧の冷媒ガスを吸入したシリンダボアでは、所定の吐出圧力まで圧縮するために圧縮比が高くなる。そして、吐出ガス量のわりには大きな動力を必要として、動力損失を招くとともに、吐出ガスの温度が上昇して、外部冷媒回路での冷房能力の低下を招くという問題があった。
【0007】
さらに、低圧の冷媒ガスを吸入するシリンダボアでは、シリンダボア内への吸入圧が低くなって、外部冷媒回路からの冷媒ガスの引き込み量が少なくなる。このため、冷媒ガスの流量が減少して、エバポレータの圧力が上昇し、冷房能力が低下するという問題があった。
【0008】
この発明は、このような従来の技術に存在する問題点に着目してなされたものである。その目的とするところは、各シリンダボア間で吸入圧にバラツキが生じるのを抑制することができて、シリンダボア内への冷媒ガスの吸入効率を高めることができ、圧縮運転の安定化及び圧縮効率の向上を図ることができる両頭ピストン式圧縮機を提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、請求項1及び2に記載の両頭ピストン式圧縮機の発明においては、吸入通路の数をシリンダボアの数よりも少なくするとともに、各シリンダボアに対応する吸入ポートを吸入通路の近傍に配置したものである。
【0011】
請求項1に記載の発明では、前記吸入弁は、その基端部をシリンダボアの内周縁に位置させた状態で、前記吸入弁の全体が前記吐出ポートを避けて延びるように形成したものである。
【0012】
請求項2に記載の発明では、シリンダブロックにはハウジング固定用のボルトを挿通するための複数のボルト挿通孔を形成し、前記吸入通路は、シリンダブロックの最下部に位置するボルト挿通孔を避けて、他のボルト挿通孔と兼用しているものである。
【0015】
従って、請求項1及び2に記載の両頭ピストン式圧縮機では、いずれのシリンダボアに対応する吸入ポートにおいても、吸入通路との距離が短いものとなる。このため、吸入通路を介して前後の両吸入室内に振り分けられた吸入冷媒ガスが、吸入ポートを通して各シリンダボア内に吸入される際の吸入抵抗が低減される。また、冷媒ガスは吸入通路からほぼ直接的に吸入ポート、そしてシリンダボア内に供給されて、各シリンダボア間での吸入圧の大きなバラツキ(吸入圧損)の発生が抑制される。そして、各シリンダボア内への冷媒ガスの吸入効率が向上されて、外部冷媒回路からのクランク室への吸入冷媒ガスの引き込み量が増大される。しかも、圧縮比が極端に高いシリンダボアが存在することがなく、動力損失及び冷房能力の低下が抑制される。
【0017】
請求項1に記載の両頭ピストン式圧縮機においては、各吸入弁の全体が前記吐出ポートを避けて延長されている。このため、各吸入弁の首部が長くなって、吸入弁が開きやすくなり、シリンダボア内への冷媒ガスの吸入効率が一層向上される。
【0019】
請求項2に記載の両頭ピストン式圧縮機においては、吸入通路がシリンダブロックの最下部に位置するボルト挿通孔を避けて、他のボルト挿通孔と兼用されている。このため、吸入通路として兼用していないボルト挿通孔であって、特にシリンダブロックの最下部に位置するボルト挿通孔を潤滑通路として利用することができる。
【0021】
【発明の実施の形態】
以下に、この発明の一実施形態を、図面に基づいて詳細に説明する。
図1及び図2に示すように、一対のシリンダブロック11,12は、対向端縁において互いに接合されている。フロントハウジング13は、フロント側シリンダブロック11の前端面にバルブプレート14を介して接合されている。リヤハウジング15は、リヤ側シリンダブロック12の後端面にバルブプレート14を介して接合されている。
【0022】
5つのボルト挿通孔16,17,18は、前記各シリンダブロック11,12の両端部間に、ほぼ同一円周上で所定間隔おきに貫通形成されている。5本の通しボルト19は、フロントハウジング13から両シリンダブロック11,12の各ボルト挿通孔16,17,18を通して、リヤハウジング15のネジ孔20に螺合されている。そして、これらの通しボルト19により、フロントハウジング13及びリアハウジング15が、バルブプレート14を介してシリンダブロック11,12の両端面に締結固定されている。
【0023】
駆動シャフト21は、前記両シリンダブロック11,12及びフロントハウジング13の中心に、前後一対のラジアルベアリング22A,22Bを介して回転可能に支持されている。その駆動シャフト21の前端外周とフロントハウジング13との間には、リップシール23が介装されている。そして、この駆動シャフト21は、図示しないクラッチを介して車両エンジン等の外部駆動源に作動連結され、その外部駆動源により回転駆動される。
【0024】
5つのシリンダボア24は、前記駆動シャフト21と平行に延びるように、各シリンダブロック11,12の両端部間に同一円周上で所定間隔おきに貫通形成されている。両頭型のピストン25は、各シリンダボア24内に往復動可能に収容され、それらの両端面とバルブプレート14との間において、各シリンダボア24内には圧縮室26が形成される。
【0025】
クランク室27は、前記両シリンダブロック11,12の中間内部に区画形成されている。斜板28は、クランク室27内において駆動シャフト21に嵌合固定され、その外周部が一対の半球状のシュー29を介してピストン25の中間部に係留されている。そして、駆動シャフト21が回転されるとき、この斜板28を介してピストン25が往復動される。
【0026】
一対のスラストベアリング30は、前記斜板28のボス部両端と各シリンダブロック11,12の内端との間に介装されている。これらのスラストベアリング30を介して、斜板28が両シリンダブロック11,12間に挟着保持されている。そして、圧縮機の運転時に、斜板28に作用するスラスト方向の圧縮反力が、これらのスラストベアリング30を介してシリンダブロック11,12で受け止められる。
【0027】
図1及び図3に示すように、吸入室31は、前記フロントハウジング13及びリヤハウジング15内の外周部に、ほぼ環状に区画形成されている。また、前述した5つのボルト挿通孔16,17,18の内で、シリンダブロック11,12の最下部に位置する1つのボルト挿通孔17と、後述する吐出通路33に近いボルト挿通孔18とを避けて、他のボルト挿通孔16により、シリンダボア24の数よりも少ない3つの吸入通路が兼用形成されている。
【0028】
これらのボルト挿通孔兼用の吸入通路16は、通しボルト19の外径より十分大きな開口面積を有する断面ほぼ三角形状に形成されている。この吸入通路16は、その内端がクランク室27に連通されるとともに、外端が前後両吸入室31に連通されている。そして、図示しない外部冷媒回路からクランク室27内に導入される吸入冷媒ガスが、これらの吸入通路16を介して両吸入室31内に振り分け供給される。
【0029】
吐出室32は、前記フロントハウジング13及びリヤハウジング15内の内周部に環状に区画形成されている。吐出通路33は、シリンダブロック11,12の両端部間に貫通形成され、その外端が両吐出室32に連通されている。吐出マフラー34は、リヤ側シリンダブロック12の外周上部に配設され、通孔35を介して吐出通路33に連通されている。そして、前後両吐出室32内の吐出冷媒ガスが、吐出通路33、通孔35及び吐出マフラー34を介して図示しない外部冷媒回路に吐出される。
【0030】
なお、前述した5つのボルト挿通孔16,17,18の内で、吐出通路33の近くに位置する1つのボルト挿通孔18は、通しボルト19を挿通できる程度の内径を有する断面円形状に形成されている。そして、このボルト挿通孔18は、吸入通路等に兼用することなく、通しボルト19の挿通専用として使用されるようになっている。
【0031】
吸入弁機構36は、前記各バルブプレート14のシリンダブロック11,12側の側面に配設され、ピストン25の往復動時に、この吸入弁機構36により、両吸入室31から各シリンダボア24の圧縮室26内に冷媒ガスが吸入される。吐出弁機構37は、各バルブプレート14のシリンダブロック11,12と反対側の側面に配設され、ピストン25の往復動時に、この吐出弁機構37により、各シリンダボア24の圧縮室26内で圧縮された冷媒ガスが両吐出室32に吐出される。
【0032】
そこで、前記吸入弁機構36及び吐出弁機構37の構成について詳述する。図1〜図3に示すように、前記両バルブプレート14は、金属板により形成され、各シリンダボア24と対応する部分には吸入ポート38及び吐出ポート39が形成されている。そして、各吸入ポート38は前記吸入通路16の近傍に位置するように配置され、各吐出ポート39はバルブプレート14の中心寄りに位置するように配置されている。
【0033】
前記吸入弁機構36は、金属板よりなる吸入弁形成板40を備え、各吸入ポート38と対向する部分には、それらを開閉するための5つの吸入弁40aが形成されている。各吸入弁40aは、その基端部をシリンダボア24の内周縁に位置させた状態で、シリンダボア24の直径方向に沿って、隣接する吸入通路16をほぼ指向する方向に延長配置されている。
【0034】
前記吐出弁機構37は、金属板よりなる吐出弁形成板41と、金属板の両側面にゴムをコーティングしてなるガスケット兼用のリテーナプレート42とから構成されている。吐出弁形成板41には、各吐出ポート39と対応するように5つの吐出弁41aが形成されている。また、リテーナプレート42には、各吐出弁41aの開放度を規制するためのリテーナ42aが形成されている。
【0035】
図1、図3及び図4に示すように、サイクロン方式の油分離室43は、前記吐出マフラー34内に形成され、その一側には第1貯油室44が連通形成されている。そして、各吐出室32から吐出通路33及び通孔35を介して油分離室43内に導入される吐出冷媒ガスが、油分離室43の周壁内面に沿って回転され、遠心力によって冷媒ガスに含まれる潤滑油が分離されて、第1貯油室44に貯溜される。
【0036】
第2貯油室45は、前記リヤハウジング15の中心及びリヤ側シリンダブロック12の軸孔後端に形成され、絞り通路46を介して第1貯油室44に連通されている。そして、第1貯油室44内の潤滑油が、絞り通路46を介して第2貯油室45内に導入される。その潤滑油の一部が、リヤ側シリンダブロック12の軸孔に嵌着された嵌着体47の通孔48を通して、リヤ側ラジアルベアリング22Bに供給され、そのベアリング22Bが潤滑される。
【0037】
第1油溝49は前記リヤ側シリンダブロック12の後面に形成され、その上端が第2貯油室45に連通されるとともに、下端がシリンダブロック11,12の最下部に位置するボルト挿通孔17に連通されている。第2油溝50は、フロント側シリンダブロック11の前面に形成され、その上端がフロント側シリンダブロック11の軸孔前端に連通されるとともに、下端が最下部に位置するボルト挿通孔17に連通されている。
【0038】
また、シリンダブロック11,12の最下部に位置するボルト挿通孔17は、通しボルト19の外径より大きな内径を有する断面円形状に形成されるとともにクランク室27と隔絶された潤滑通路を兼用するようになっている。そして、第2貯油室45内の潤滑油が、第1油溝49、ボルト挿通孔兼用の潤滑通路17及び第2油溝50を介してフロント側ラジアルベアリング22Aの部分に供給され、そのベアリング22A及びリップシール23が潤滑される。
【0039】
次に、前記のように構成された両頭ピストン式圧縮機の動作を説明する。
さて、このピストン式圧縮機において、図示しない車両エンジン等の外部駆動源により駆動シャフト21が回転されると、斜板28を介して各ピストン25がシリンダボア24内で往復動される。それにより、冷媒ガスが、図示しない外部冷媒回路からクランク室27に吸入される。このクランク室27内の冷媒ガスは、ピストン25の上死点位置から下死点位置への復動動作によって吸入弁40aの開放されると、各吸入通路16を介して前後両吸入室31に振り分け導入され、さらに吸入ポート38を通して各シリンダボア24の圧縮室26内に吸入される。そして、圧縮室26内の冷媒ガスは、ピストン25の下死点位置から上死点位置への往動動作によって、所定の圧力に達っするまで圧縮された後、吐出弁41aを押し退けて吐出ポート39を通して吐出室32内に吐出される。また、吐出室32内に吐出された冷媒ガスは、吐出通路33及び通孔35を介して吐出マフラー34内に導入される。そして、この吐出マフラー34の油分離室43内において、吐出冷媒ガスに含まれる潤滑油が遠心分離され、残りの冷媒ガスが外部冷媒回路に供給される。
【0040】
一方、油分離室43で分離された潤滑油は、第1貯油室44及び絞り通路46を介して第2貯油室45内に貯溜される。そして、この潤滑油は、通孔48を介してリヤ側ラジアルベアリング22Bに供給されるとともに、第1油溝49、潤滑通路17及び第2油溝50を介してフロント側ラジアルベアリング22Aに供給される。
【0041】
前記の実施形態によって期待できる効果について、以下に記載する。
(a) この実施形態の両頭ピストン式圧縮機においては、吸入通路16の数がシリンダボア24の数よりも少なく形成され、各シリンダボア24に対応する吸入ポート38が吸入通路16の近傍に配置されている。つまり、いずれのシリンダボア24に対応する吸入ポート38においても、吸入通路16との距離が短いものとなる。このため、クランク室27内から吸入通路16を介して吸入室31内に振り分けられた吸入冷媒ガスが、吸入ポート38を通して各シリンダボア24内に吸入される際の吸入抵抗が低減される。また、冷媒ガスは吸入通路16からほぼ直接的に吸入ポート38、そしてシリンダボア24内に供給されて、各シリンダボア24間の吸入圧において、大きなバラツキ(吸入圧損)の発生が抑制される。従って、圧縮機の圧縮運転を安定化させることができる。また、シリンダボア24内への冷媒ガスの吸入効率を向上することができて、外部冷媒回路からのクランク室27への吸入冷媒ガスの引き込み量が増大させることができる。しかも、圧縮比が極端に高いシリンダボア24が存在することがなく、動力損失及び冷房能力の低下が抑制されて、圧縮効率の向上を図ることができる。
【0042】
(b) この実施形態の両頭ピストン式圧縮機においては、各吸入ポート38を開閉する吸入弁40aが、複数の吸入通路16の内のいずれか1つの吸入通路16をほぼ指向する方向に延長されている。このため、各シリンダボア24において吸入弁40aが容易に開放され、吸入抵抗及び吸入圧損を一層低減することができる。従って、シリンダボア24内への冷媒ガスの吸入効率をより向上することができる。
【0043】
(c) この実施形態の両頭ピストン式圧縮機においては、各吸入弁40aが基端部をシリンダボア24の内周縁に位置させた状態で、シリンダボア24の直径方向に沿って延長されている。このため、各吸入弁40aの首部を十分に確保することができて、吸入弁40aを開きやすくすることができる。従って、シリンダボア24内への冷媒ガスの吸入効率を一層向上することができる。
【0044】
(d) この実施形態の両頭ピストン式圧縮機においては、シリンダブロック11,12に通しボルト19を挿通するための5つボルト挿通孔16,17,18が形成されている。そして、これらのボルト挿通孔16〜18の内の3つのボルト挿通孔16が吸入通路に兼用されている。このため、シリンダブロック11,12の形成スペースを有効に利用して、3つの吸入通路16を形成することができるとともに、吸入通路として兼用していないボルト挿通孔17を、例えば潤滑通路等として使用することができる。
【0045】
(e) この実施形態の両頭ピストン式圧縮機においては、シリンダブロック11,12の最下部に位置するボルト挿通孔17を避けて、他の3つのボルト挿通孔16により吸入通路が兼用されている。このため、吸入通路と兼用していないボルト挿通孔であって、特にシリンダブロック11,12の最下部に位置するボルト挿通孔17を潤滑通路として利用して、前後のラジアルベアリング22A,22B及びリップシール23に潤滑油を容易に供給することができる。
【0046】
(f) この実施形態の両頭ピストン式圧縮機においては、シリンダブロック11,12に形成された吐出通路33に近いボルト挿通孔18を避けて、他の3つのボルト挿通孔16により吸入通路が兼用されている。このため、ボルト挿通孔兼用の吸入通路16が吐出通路33から離間して配置され、圧力の高低差の大きな両通路16,33間のシール性を十分に確保することができ。従って、吸入通路16と吐出通路33との間でガス漏れが生じて、圧縮効率が低下するのを抑制することができる。
【0047】
なお、この発明は、次のように変更して具体化することも可能である。
(1) 複数の吸入通路16をシリンダブロック11,12のボルト挿通孔と兼用することなく、別の位置に形成すること。
【0048】
(2) 前記実施形態とは逆に、フロントハウジング13及びリヤハウジング15内の内側に吸入室31を形成し、外側に吐出室32を形成すること。
(3) ボルト挿通孔と兼用する吸入通路16の数を、前記実施形態とは異なる数、例えば1つのシリンダブロックにおいて2または4本とすること。
【0049】
(4) この発明を、シリンダボア24の数を変更した、例えば2、4、6、8、12気筒の両頭ピストン式圧縮機に具体化すること。
(5) この発明を、ウェーブカムプレートタイプ等の他の両頭ピストン式圧縮機において具体化すること。
【0050】
これらのように構成しても、前記実施形態とほぼ同様の作用効果を得ることができる。
【0051】
【発明の効果】
この発明は、以上のように構成されているため、次のような効果を奏する。
請求項1及び2に記載の発明によれば、各シリンダボアにおいて吸入抵抗を低減させることができて、各シリンダボア間で吸入圧にバラツキが生じるのを抑制することができる。従って、シリンダボア内への冷媒ガスの吸入効率を高めることができ、圧縮運転を安定化させることができるとともに、圧縮効率の向上を図ることができる。
【0053】
請求項1に記載の発明によれば、吸入弁の首部の長さを十分に確保して、吸入弁を開きやすくすることができ、シリンダボア内への冷媒ガスの吸入効率を一層向上させることができる。
【0054】
請求項2に記載の発明によれば、吸入通路として兼用していないボルト挿通孔で、特にシリンダブロックの最下部に位置するボルト挿通孔を潤滑通路として利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の両頭ピストン式圧縮機の一実施形態を示す断面図。
【図2】図1の2−2線における断面図。
【図3】圧縮機内の潤滑構成を示す断面図。
【図4】図3の4−4線における断面図。
【符号の説明】
11…フロント側シリンダブロック、12…リヤ側シリンダブロック、13…フロントハウジング、14…バルブプレート、15…リヤハウジング、16…ボルト挿通孔兼用の吸入通路、17…最下部に位置するボルト挿通孔としてのボルト挿通孔兼用の潤滑通路、18…吐出通路に近いボルト挿通孔としての専用のボルト挿通孔、19…通しボルト、24…シリンダボア、25…両頭型のピストン、27…クランク室、31…吸入室、33…吐出通路、38…吸入ポート、40a…吸入弁。
Claims (2)
- 一対のシリンダブロックの前後両端面にバルブプレートを介してハウジングを接合固定し、前記シリンダブロックの間にクランク室を区画形成し、前記ハウジング内に吸入室及び吐出室を区画形成し、各シリンダブロックには複数のシリンダボア、吸入通路及び吐出通路を設け、そのシリンダボア内に両頭型ピストンを往復動可能に収容し、前記バルブプレートには前記吸入室とシリンダボアとを連通する吸入ポートと、その吸入ポートを開閉するための吸入弁と、前記シリンダボアと吐出室とを連通する吐出ポートと、その吐出ポートを開閉するための吐出弁とを備え、吸入冷媒ガスをクランク室内に導入してから、前記吸入通路を介して前後両ハウジングの吸入室内に振り分けた後、前記吸入ポートを通して各シリンダボア内に吸入するようにした両頭ピストン式圧縮機において、 前記吸入通路の数をシリンダボアの数よりも少なくするとともに、各シリンダボアに対応する吸入ポートを吸入通路の近傍に配置し、前記吸入弁は、その基端部をシリンダボアの内周縁に位置させた状態で、前記吸入弁の全体が前記吐出ポートを避けて延びるように形成された両頭ピストン式圧縮機。
- 一対のシリンダブロックの前後両端面にバルブプレートを介してハウジングを接合固定し、前記シリンダブロックの間にクランク室を区画形成し、前記ハウジング内に吸入室を区画形成し、各シリンダブロックには複数のシリンダボア及び吸入通路を設け、そのシリンダボア内に両頭型ピストンを往復動可能に収容し、前記バルブプレートには前記吸入室とシリンダボアとを連通する吸入ポートと、その吸入ポートを開閉するための吸入弁とを備え、吸入冷媒ガスをクランク室内に導入してから、前記吸入通路を介して前後両ハウジングの吸入室内に振り分けた後、前記吸入ポートを通して各シリンダボア内に吸入するようにした両頭ピストン式圧縮機において、
前記吸入通路の数をシリンダボアの数よりも少なくするとともに、各シリンダボアに対応する吸入ポートを吸入通路の近傍に配置し、前記シリンダブロックにはハウジング固定用のボルトを挿通するための複数のボルト挿通孔を形成し、前記吸入通路は、シリンダブロックの最下部に位置するボルト挿通孔を避けて、他のボルト挿通孔と兼用している両頭ピストン式圧縮機。
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