JP2001003860A - 可変容量型斜板式圧縮機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 シャフトシールの信頼性を向上させることが
できる可変容量型斜板式圧縮機を提供する。 【解決手段】 シェル３０にラジアル軸受２６を介して
回転可能に装着されたシャフト５と、シェル３０内に形
成され、ピストン７のストローク量を決める斜板１０が
収容されるクランク室８と、クランク室８のフロント側
に隣接配置され、エバポレータの出口側からの低圧の冷
媒ガスが収容される低圧室７０と、低圧室７０の内部空
間とクランク室８の内部空間とをシールするＵリング７
３とを備えた可変容量型斜板式圧縮機において、低圧室
７０の内部空間と大気中とをシールするメカニカルシー
ル７２を、低圧室７０に収容した。これによりメカニカ
ルシール７２がクランク室８に収容されたときに較べ、
冷媒ガスの圧力によるメカニカルシール７２への負荷が
軽減される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は可変容量型斜板式
圧縮機に関し、特にＣＯ2 を冷媒として用いる車両用冷
媒圧縮機として好適な可変容量型斜板式圧縮機に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】図２は従来の可変容量型斜板式圧縮機を
示す縦断面図である。

【０００３】この可変容量型斜板式圧縮機は、フロント
ヘッド１０４、シリンダブロック１０１、リヤヘッド１
０３、シャフト１０５、スラストフランジ１４０、斜板
１１０及び複数のピストン１０７等を備えている。

【０００４】フロントヘッド１０４はシリンダブロック
１０１のフロント側端面に固定され、リヤヘッド１０３
はバルブプレート１０２を介してシリンダブロック１０
１のリヤ側端面に固定されている。フロントヘッド１０
４には斜板１１０等を収容するクランク室１０８が形成
されている。また、リヤヘッド１０３には、圧縮室１２
２に供給する低圧の冷媒ガスを収容する吸入室１１３
と、圧縮室１２２から吐出された高圧の冷媒ガスを収容
する吐出室１１２とが、それぞれ形成されている。

【０００５】シリンダブロック１０１には複数のシリン
ダボア１０６が設けられている。

【０００６】シャフト１０５の一端部はラジアル軸受１
２６を介してフロントヘッド１０４に回転可能に支持さ
れ、シャフト１０５の他端部はラジアル軸受１２５及び
スラスト軸受１２４を介してシリンダブロック１０１に
回転可能に支持されている。

【０００７】スラストフランジ１４０は、シャフト１０
５に固定され、シャフト１０５と一体に回転する。

【０００８】斜板１１０は、シャフト１０５に傾斜かつ
摺動可能に取り付けられている。また、斜板１１０は、
リンク機構１４１を介してスラストフランジ１４０に連
結され、スラストフランジ１４０の回転につれて一体に
回転する。

【０００９】ピストン１０７はシリンダボア１０６内に
摺動可能に挿入されている。ピストン１０７の一端部と
斜板１１０の周縁部とはシュー１６０，１６１を介して
連結されている。各ピストン１０７に対して２つ一組の
シュー１６０，１６１が斜板１１０の周縁部を挟むよう
に配置され、シュー１６０，１６１はピストン１０７の
一端部に転動可能に支持されている。シュー１６０，１
６１はシャフト１０５の回転につれて斜板１１０の摺動
面１１０ａ，１１０ｂ上を相対回転する。

【００１０】図示しない車載エンジンの回転動力がシャ
フト１０５に伝達されると、シャフト１０５の回転力は
スラストフランジ１４０からリンク機構１４１を介して
斜板１１０に伝達され、斜板１１０が回転する。

【００１１】斜板１１０の回転によりシュー１６０，１
６１が斜板１１０の摺動面１１０ａ，１１ｂ上を相対回
転し、斜板１１０からの回転力はピストン１０７の直線
往復運動に変換される。ピストン１０７がシリンダボア
１０６内を往復運動すると、シリンダボア１０６内の圧
縮室１２２の容積が変化し、その容積変化によって冷媒
ガスの吸入、圧縮及び吐出が順次行われる。斜板１１０
が収容されたクランク室１０８内の圧力の変化に応じて
斜板１１０の傾斜角度が変わるので、斜板１１０の傾斜
角度に応じた容量の高圧冷媒ガスが吐出されることにな
る。

【００１２】クランク室１０８内の圧力が増加すると斜
板１１０の傾斜角度が小さくなるので、ピストン１０７
のストローク量が減って吐出容量が減少する。

【００１３】これに対し、クランク室１０８内の圧力が
減少すると、斜板１１０の傾斜角度が大きくなるので、
ピストン１０７のストローク量が増えて吐出容量が増加
する。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】前述のようにクランク
室１０８内の圧力変化に応じて斜板１１０の傾斜角度が
変わるが、クランク室１０８の内部空間と大気中との間
はシャフトシールとしてのメカニカルシール１７３によ
ってシールされているので、冷媒が大気中に漏れること
はない。

【００１５】しかし、冷媒がＣＯ2 のとき、クランク室
１０８内の圧力は、冷媒がフロンのときに較べ、著しく
高く（例えば約６０km/cm2）なるので、メカニカルシー
ル１７３への負荷が大きく、メカニカルシール１７３が
傷み易いという問題があった。

【００１６】また、メカニカルシール１７３に冷媒中の
潤滑油が十分に供給されないので、メカニカルシール１
７３のシール性が良くなかった。

【００１７】この発明はこのような事情に鑑みてなされ
たもので、その課題は、シャフトシールの信頼性を向上
させることができる可変容量型斜板式圧縮機を提供する
ことである。

【００１８】

【課題を解決するための手段】前述の課題を解決するた
め請求項１記載の発明の可変容量型斜板式圧縮機は、ハ
ウジングに軸受を介して回転可能に装着されたシャフト
と、前記ハウジング内に形成され、ピストンのストロー
ク量を決める斜板が収容されるクランク室と、前記クラ
ンク室のフロント側に隣接配置され、低圧の冷媒ガスが
収容される低圧室と、前記低圧室の内部空間と前記クラ
ンク室の内部空間とをシールする第１のシール部材と、
前記低圧室に収容され、前記低圧室の内部空間と大気中
とをシールする第２のシール部材とを備えていることを
特徴とする。

【００１９】上述のように第２のシール部材が低圧室に
収容されているので、第２のシール部材がクランク室に
収容されている場合に較べ、冷媒ガスの圧力による第２
のシール部材への負荷が軽減される。

【００２０】請求項２記載の発明の可変容量型斜板式圧
縮機は、請求項１記載の発明の可変容量型斜板式圧縮機
において、前記軸受の一部が前記低圧室の内部空間に臨
んでいることを特徴とする。

【００２１】上述のように軸受の一部が低圧室の内部空
間に臨んでいるので、冷媒ガス中の低温の潤滑油によっ
て軸受が冷却・潤滑される。

【００２２】請求項３記載の発明の可変容量型斜板式圧
縮機は、請求項１又は２記載の発明の可変容量型斜板式
圧縮機において、前記冷媒が二酸化炭素であることを特
徴とする。

【００２３】冷媒が二酸化炭素のとき、冷媒がフロンの
ときと比べ、クランク室内の圧力が著しく高くなるが、
第１のシール部材は低圧室に収容されているので、冷媒
の圧力による第１のシール部材への負荷は小さい。

【００２４】

【発明の実施の形態】以下この発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。

【００２５】図１はこの発明の一実施形態に係る可変容
量型斜板式圧縮機を示す縦断面図である。

【００２６】この可変容量型斜板式圧縮機はＣＯ2 （二
酸化炭素）を冷媒とする冷凍装置の一構成部品として用
いられる。この可変容量型斜板式圧縮機のシリンダブロ
ック１の一端面にはバルブプレート２を介してリヤヘッ
ド３が、他端面にはシェル（ハウジング）３０がそれぞ
れ配置されている。シェル３０のフロント側端面にはガ
スケット７４を介してフロントヘッド４が配置されてい
る。フロントヘッド４、シェル３０、シリンダブロック
１、バルブプレート２及びリヤヘッド３は通しボルト３
１とナット３２とで軸方向に一体的に結合されている。

【００２７】シリンダブロック１には、シャフト５を中
心とする円周に沿って所定間隔おきに複数のシリンダボ
ア６が形成されている。各シリンダボア６内にはピスト
ン７が摺動可能に挿入されている。ピストン７の一端部
には、後述する２つ一組のシュー６０，６１を転動可能
に支持する凹面部５１ａ，５１ｂが形成されている。

【００２８】シェル３０には後述する斜板１０やスラス
トフランジ４０等を収容するクランク室８が形成されて
いる。また、リヤヘッド３には吸入室１３と吐出室１２
とが形成されている。吸入室１３は吐出室１２の周囲に
位置している。吸入室１３には圧縮室２２に供給する低
圧の冷媒ガスが収容される。吐出室１２には圧縮室２２
から吐出された高圧の冷媒ガスが収容される。

【００２９】シャフト５の一端部はラジアル軸受（軸
受）２６を介してシェル３０に回転可能に支持され、シ
ャフト５の他端部はラジアル軸受２５及びスラスト軸受
２４を介してシリンダブロック１に回転可能に支持され
ている。ラジアル軸受２６はシェル３０のボス部３０ａ
の中心孔内周面とシャフト５の外周面との間に位置し、
Ｕリング（第１のシール部材）７３がラジアル軸受２６
に隣接し、このＵリング７３によってクランク室８の内
部空間と低圧室７０の内部空間との間がシールされてい
る。

【００３０】スラストフランジ４０は、シャフト５に固
定され、シャフト５と一体に回転する。斜板１０は、シ
ャフト５に傾斜かつ摺動可能に取り付けられている。ま
た、斜板１０は、リンク機構４１を介してスラストフラ
ンジ４０に連結され、スラストフランジ４０の回転につ
れて一体に回転する。

【００３１】斜板１０の周縁部とピストン７の一端部と
はシュー６０，６１を介して連結されている。シュー６
０，６１は凸面（球面）６０ａ，６１ａと平面６０ｂ，
６１ｂとを有している。その凸面６０ａ，６１ａはピス
トン７の一端部の凹面部５１ａ，５１ｂに接触し、平面
６０ｂ，６１ｂは斜板１０の摺動面１０ａ，１０ｂに接
触している。各ピストン７に対して２つ一組のシュー６
０，６１が斜板１０の周縁部を挟むように配置され、シ
ュー６０，６１はシャフト５の回転につれて斜板１０の
摺動面１０ａ，１０ｂ上を相対回転する。斜板１０の回
転によりピストン７がシリンダボア６内を往復運動す
る。

【００３２】バルブプレート２には、圧縮室２２と吐出
室１２とを連通させる吐出ポート１６と、圧縮室２２と
吸入室１３とを連通させる吸入ポート１５とが、それぞ
れ周方向に沿って所定間隔おきに設けられている。吐出
ポート１６は吐出弁１７により開閉され、吐出弁１７は
バルブプレート２のリヤヘッド側端面に弁押さえ１８と
ともにボルト１９により固定されている。また、吸入ポ
ート１５は吸入弁２１により開閉され、吸入弁２１はバ
ルブプレート２のフロント側端面に配設されている。

【００３３】吐出室１２とクランク室８との間には連通
路（図示せず）が設けられ、この連通路の途中には吸入
圧力の変化に応じて開閉する圧力調整弁（図示せず）が
設けられ、この圧力調整弁の開閉動作によりクランク室
８内の圧力調整が行われる。

【００３４】吸入室１３とクランク室８との間には連通
路（図示せず）が設けられ、この連通路の途中にはオリ
フィスが設けられている。

【００３５】シャフト５のフロント側端部に固定された
スラストフランジ４０はスラスト軸受３３を介してシェ
ル３０の内壁面に回転可能に支持されている。前述のよ
うにスラストフランジ４０と斜板１０とはリンク機構４
１を介して連結され、斜板１０はシャフト５と直角な面
に対して傾斜可能である。リンク機構４１は、斜板１０
のフロント側の摺動面１０ａに設けられたブラケット１
０ｃと、ブラケット１０ｃに形成された直線的なガイド
溝１０ｄと、スラストフランジ４０に螺着されたロッド
４３とで構成される。ガイド溝１０ｄの長手軸は斜板１
０の摺動面１０ａに対して所定角度傾いている。ロッド
４３の球状の先端部４３ａはガイド溝１０ｄに相対摺動
可能に嵌合している。

【００３６】スラストフランジ４０と斜板１０との間に
は巻バネ４７が装着され、この巻バネ４７の付勢力によ
り斜板１０がリヤ側へ付勢され、スラスト軸受２４と斜
板１０との間には巻バネ４８が装着され、この巻バネ４
８の付勢力により斜板１０がフロント側へ付勢される。

【００３７】フロントヘッド４には低圧室７０が形成さ
れ、この低圧室７０は案内通路７１を介して吸入室１１
に通じている。低圧室７０には、フロントヘッド４に形
成された吸入口４ａからの低圧（例えば約４０km/cm2）
・低温の冷媒ガスが収容される。案内通路７１は、シェ
ル３０に形成された通路７１ａと、シリンダブロック１
に形成された通路７１ｂと、バルブプレート２に形成さ
れた孔７１ｃとで構成されている。

【００３８】シャフト５のフロント側端部の外周面には
メカニカルシール（第２のシール部材）７２が装着され
ている。メカニカルシール７２によって低圧室７０の内
部空間と大気中との間がシールされる。

【００３９】次に、この可変容量型斜板式圧縮機の作動
を説明する。

【００４０】図示しない車載エンジンの回転動力がシャ
フト５に伝達されると、シャフト５の回転力はスラスト
フランジ４０、ヒンジ機構４１を経て斜板１０に伝達さ
れ、斜板１０が回転する。

【００４１】斜板１０の回転によりシュー６０，６１が
斜板１０の摺動面１０ａ，１０ｂ上を相対回転し、斜板
１０からの回転力がピストン７の直線往復運動に変換さ
れる。ピストン７がシリンダボア６内を往復運動する
と、シリンダボア６内の圧縮室２２の容積が変化し、こ
の容積変化によって冷媒ガスの吸入、圧縮及び吐出が順
次行なわれ、斜板１０の傾斜角度に応じた容量の高圧の
冷媒ガスが吐出される。吸入時、吸入弁２１が開き、吸
入室１３からシリンダボア６内の圧縮室２２へ低圧の冷
媒が吸入され、吐出時、吐出弁１７が開き、圧縮室２２
から吐出室１２へ高圧の冷媒ガスが吐出される。吐出室
１２内の高圧の冷媒ガスは吐出口３ａから図示しない冷
却器側へ吐出される。

【００４２】熱負荷が小さくなり、圧力調整弁が開いて
クランク室８内の圧力が増加すると、斜板１０の傾斜角
度が小さくなるので、ピストン７のストローク量が少な
くなって吐出容量が減少する。これに対し、熱負荷が大
きくなり、圧力調整弁が閉じてクランク室８内の圧力が
減少すると、斜板１０の傾斜角度が大きくなるので、ピ
ストン７のストローク量が増えて吐出容量が増加する。

【００４３】圧縮機の運転中、図示しないエバポレータ
の出口側の低圧・低温の冷媒ガスはフロントヘッド４の
吸入口４ａから低圧室７０内に流入し、案内通路７１を
通り、リヤヘッド３の吸入室１３に至る。このとき冷媒
ガス中の低温の潤滑油によってラジアル軸受２６が冷却
・潤滑される。また、クランク室８内の圧力は低圧室７
０内の圧力よりもかなり高くなるが、Ｕリング７３によ
ってクランク室８の内部空間と低圧室７０の内部空間と
の間がシールされているので、クランク室８から低圧室
７０へ冷媒ガスが逃げない。

【００４４】この実施形態の可変容量型斜板式圧縮機に
よれば、前述のように、メカニカルシール７２が低圧室
７０に収容されているので、メカニカルシール７２がク
ランク室８に収容されたときに較べ、冷媒ガスの圧力に
よるメカニカルシール７２への負荷が軽減され、メカニ
カルシール７２が傷み難くなる。その結果、メカニカル
シール７２の耐久性が向上する。また、メカニカルシー
ル７２に潤滑油が十分に供給されるので、メカニカルシ
ール７２のシール性が向上する。

【００４５】また、ラジアル軸受２６の一部が低圧室７
０の内部空間に臨んでいるので、冷媒ガス中には低温の
潤滑油によってラジアル軸受２６が冷却・潤滑され、ラ
ジアル軸受２６の信頼性が向上する。

【００４６】更に、低圧室７０を設けたので、吸入口４
ａから流入した冷媒ガスは吸入室１３に至るまでに膨張
と収縮とを繰り返し、低圧脈動が低減する。その結果、
冷凍サイクル中に低圧マフラを設ける必要がなくなり、
冷凍システムのコストを低減することができる。

【００４７】なお、上述の実施形態では、可変容量型斜
板式圧縮機として斜板（クランク室の圧力変化に応じて
傾きが変化する環状体）がシャフト５と一体に回転する
斜板式圧縮機（いわゆる片斜板式圧縮機）を一例として
持ち出したが、これ以外の可変容量型斜板式圧縮機とし
て、斜板がシャフト５と一体に回転せず、シャフト５の
回転につれて揺動する揺動板式圧縮機に本願発明を適用
することもできる。

【００４８】また、上述の実施形態では、シュー６０，
６１がピストン７の一端部によって直接支持される構造
の可変容量型斜板式圧縮機に本願発明を適用したが、シ
ュー６０，６１とピストン７との間にコネクティングロ
ッドが介在する構造のものに本願発明を適用することも
できる。

【００４９】

【発明の効果】以上説明したように請求項１記載の発明
の可変容量型斜板式圧縮機によれば、冷媒ガスの圧力に
よる第２のシール部材への負荷が軽減されるので、第２
のシール部材が傷み難くなり、第２のシール部材の耐久
性が向上する。また、第２のシール部材に潤滑油が十分
に供給されるので、第２のシール部材のシール性が向上
する。

【００５０】請求項２記載の発明の可変容量型斜板式圧
縮機によれば、冷媒ガス中の低温の潤滑油によって軸受
が冷却・潤滑されるので、ラジアル軸受の信頼性が向上
する。

【００５１】請求項３記載の発明の可変容量型斜板式圧
縮機によれば、冷媒が二酸化炭素のとき、冷媒がフロン
のときと較べ、クランク室内の圧力が著しく高くなる
が、第２のシール部材が低圧室に収容されているので、
冷媒の圧力による第２のシール部材への負荷は大きくな
い。その結果、第２のシール部材が傷み難くなり、第２
のシール部材の耐久性が向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１はこの発明の一実施形態に係る可変容量型
斜板式圧縮機を示す縦断面図である。

【図２】図２は従来の可変容量型斜板式圧縮機を示す縦
断面図である。

【符号の説明】

５ シャフト ７ ピストン ８ クランク室 １０ 斜板 ２６ ラジアル軸受 ３０ シェル ７０ 低圧室 ７２ メカニカルシール ７３ Ｕリング

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ハウジングに軸受を介して回転可能に装
   着されたシャフトと、 前記ハウジング内に形成され、ピストンのストローク量
   を決める斜板が収容されるクランク室と、 前記クランク室のフロント側に隣接配置され、低圧の冷
   媒ガスが収容される低圧室と、 前記低圧室の内部空間と前記クランク室の内部空間とを
   シールする第１のシール部材と、 前記低圧室に収容され、前記低圧室の内部空間と大気中
   とをシールする第２のシール部材とを備えていることを
   特徴とする可変容量型斜板式圧縮機。
2. 【請求項２】 前記軸受の一部が前記低圧室の内部空間
   に臨んでいることを特徴とする請求項１記載の可変容量
   型斜板式圧縮機。
3. 【請求項３】 前記冷媒ガスが二酸化炭素であることを
   特徴とする請求項１又は２記載の可変容量型斜板式圧縮
   機。