JPH05164044A - ピストン型圧縮機における冷媒ガス吸入案内機構 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】ロータリバルブの回転時における吸入室からシ
リンダボア内作動室への冷媒ガスの吸入脈動を抑制する
とともに、シリンダボア内の異常な圧力低下を抑制して
動力損失を低減する。 【構成】シリンダブロック１の中心孔１ｂにバルブ収容
室２５を形成し、該収容室２５内に回転軸により回転さ
れるロータリバルブ２６を設ける。又、このロータリバ
ルブ２６には吸入室とシリンダブロック１に設けた吸入
連通路１ｃとを連通可能な吸入通路２８及び吸入案内溝
２９を形成する。さらに、吸入行程初期において、前記
吸入案内溝２９のバルブ回転方向先行側に位置する先行
端面３１を、作動室３０内の圧縮残留ガスが再膨張を終
了する時点よりもさらに遅れて前記吸入連通路１ｃと対
応するようタイミング調整する。又、ロータリーバルブ
２６の外周面に対し先行端面３１に近接して少量のガス
の流入出を許容するための切欠通路３３を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明はピストン型圧縮機にお
ける冷媒ガス案内機構に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、揺動斜板式のピストン型圧縮機
は、ピストンを収容する複数のシリンダボアを互いに平
行に形成したシリンダブロックと、該シリンダブロック
の前端面に接合されてクランク室を形成するフロントハ
ウジングと、シリンダブロックの後端面に接合されて吸
入室及び吐出室を区画形成するリヤハウジングとを備
え、前記シリンダブロック及びフロントハウジングの中
心孔に支持された回転軸の回転によりクランク室内に設
けた揺動斜板を有する駆動機構を介して前記ピストンを
シリンダボア内で往復動することにより、吸入室から吸
入した冷媒ガスを圧縮して吐出室へ吐出するように構成
されている。さらに、詳述すると、前記シリンダブロッ
クと前記リヤハウジングとの間には、吸入孔及び吐出孔
を貫通したバルブプレートと、前記吸入孔を開閉する吸
入弁を有する吸入プレートと、前記吐出孔を開閉する吐
出弁を有する吐出プレートが介在されている。そして、
ピストンが吸入行程にあるときには吸入プレートの吸入
弁が開いて吸入室の冷媒ガスがバルブプレートの吸入孔
からシリンダボア内の吸入及び圧縮を行う作動室に吸入
され、前記ピストンが圧縮行程に入ると、前記吸入弁が
吸入孔を閉じるとともに、作動室内の圧力が所定圧以上
となると、吐出プレートの吐出弁が開いて作動室内の圧
縮冷媒ガスはバルブプレートの吐出孔から吐出室に吐出
される。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記ピストン型圧縮機
においては、冷媒ガス中に潤滑オイルが混入されてお
り、このオイルが平板状の吸入弁とバルブプレートとの
接触部の隙間に付着するため、吸入行程初期に吸入弁が
それ自身の弾性に抗して弾性変形して前記吸入孔を開放
する際、前記オイルの吸着力により吸入弁がバルブプレ
ートの接触面から離間し難くなって吸入動作の応答性が
悪くなるとともに、シリンダボア内作動室の吸入圧力が
必要以上に低下して圧縮機の動力損失を招くという問題
がある。

【０００４】上記問題を解決するため、本願出願人は従
来技術と異なる新規な圧縮機の冷媒ガス吸入機構を提案
している。この吸入機構は、前記シリンダブロック及び
リヤハウジングの中心部に対し、前記吸入室と連通する
バルブ収容室を設け、このバルブ収容室と前記各シリン
ダボア内の作動室とをそれぞれシリンダブロックに形成
した吸入連通路により連通し、前記バルブ収容室には前
記ピストンの往復運動に同期して回転されるロータリー
バルブを収容し、該ロータリーバルブの中心部には前記
吸入室と常時連通する吸入通路を形成するとともに、ロ
ータリーバルブの外周面には吸入行程時のみ前記吸入連
通路と連通し、かつ前記吸入通路に連通する吸入案内溝
を周方向に設けている。

【０００５】従って、回転軸の回転によりピストンが吸
入行程にあるとき、冷媒ガスは吸入室からロータリバル
ブのガス吸入通路、吸入案内溝及びシリンダブロックに
形成した吸入連通路を介して作動室に吸入されるため、
冷媒ガスの吸入動作が円滑に行われ、前述した平板状の
吸入弁の動作の応答性の低下及び動力損失を解消するこ
とができる。

【０００６】上記ロータリバルブ方式の吸入案内機構
は、ピストンがシリンダボア内の上死点にあるとき、シ
リンダボア内作動室にトップクリアランスがあるため、
ピストンが上死点から吸入行程を開始する初期に、前記
作動室に残留する圧縮ガスが再膨張してロータリーバル
ブの吸入案内溝側へ逆流して、動力損失を生じる。これ
を防止するため、ピストンが上死点から後退する吸入動
作初期には、吸入連通路とロータリーバルブの吸入案内
溝とが連通しないように、図４の二点鎖線で示すよう
に、シリンダボア内作動室の残留ガスの再膨張終了時点
Ｐで吸入案内溝と吸入連通路とが連通して吸入動作が開
始されるようにバルブ開放時期を所定角度αだけ遅らせ
ている。

【０００７】ところが、このような構成の吸入案内機構
においては、圧縮機の運転条件によって、前記残留ガス
の再膨張終了時点Ｐが変動するため、この再膨張終了時
点がバルブ開放時期よりも遅れると、作動室から吸入連
通路へのガスの逆流が生じて動力損失となり、反対に、
再膨張終了時点が前記バルブ開放時期よりも早くなる
と、作動室内が負圧になった状態でロータリーバルブの
案内溝と吸入連通路とが急激に連通されるので、冷媒ガ
スの作動室内への急激な流入により、大きな吸入脈動が
生じるという新たな問題が生じた。

【０００８】この発明の目的は、吸入行程においてロー
タリバルブによる吸入脈動を抑制するとともに、動力損
失を低減することができるピストン型圧縮機における冷
媒ガス吸入案内機構を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】この発明は上記目的を達
成するため、ピストン型圧縮機において、吸入室を形成
するハウジング及び／又はシリンダブロックに対し、前
記吸入室と連通するバルブ収容室を設け、前記バルブ収
容室とピストンを収容する各シリンダボアとをそれぞれ
吸入連通路により連通し、前記バルブ収容室には前記ピ
ストンの往復運動に同期して回転されるロータリーバル
ブを収容し、該ロータリーバルブの外周には吸入行程中
のシリンダボア内作動室と連通する吸入連通路と連通可
能な吸入案内溝を周方向に形成し、ロータリバルブの内
部には前記吸入室と吸入案内溝を常時連通する吸入通路
を形成するとともに、シリンダボア内のトップクリアラ
ンスに残留した圧縮ガスが再膨張を終了する時点よりも
遅れて、前記ガス吸入案内溝のロータリーバルブ回転方
向先行側に位置する先行端面が、前記ガス吸入連通路と
対応するようにタイミング調整し、前記ガス吸入案内溝
の先行端面付近のロータリーバルブ外周面又は吸入連通
路付近のバルブ収容室内周面に対し、残留圧縮ガスの再
膨張終了時点から前記先行端面が吸入連通路と対応する
までの間、ガスの流入出を少量許容する切欠通路を設け
るという手段をとっている。

【００１０】

【作用】この発明は圧縮機の吸入行程において、シリン
ダボア内作動室の残留ガスの再膨張終了時期が切欠通路
によるロータリーバルブの吸入開始時期よりも遅れた場
合には、切欠通路により残留ガスが吸入連通路からロー
タリーバルブの吸入案内溝側へ逆流するが、このガス量
は少量であるため、動力損失とはならない。

【００１１】又、実際の残留ガスの再膨張終了時期がロ
ータリーバルブの吸入開始時期、つまり切欠通路を介し
て吸入案内溝と吸入連通路とが連通を開始する時期より
も早くなった場合には、シリンダボア内作動室が吸入案
内溝と連通されない期間に作動室内が少し負圧となる
が、その直後に切欠通路により作動室と吸入案内溝とが
連通されるので、作動室内の圧力が過度に低下するのが
抑制され、このためロータリーバルブの吸入案内溝の先
行端面が吸入連通路を通過して、該吸入案内溝と吸入連
通路とが連通された場合に、ロータリーバルブ内からガ
スの急激な作動室への吸入が行われることはなく、この
ため吸入脈動が抑制される。

【００１２】

【実施例】以下、この発明を揺動斜板式可変容量圧縮機
に具体化した一実施例を図１〜図５に基づいて説明す
る。

【００１３】シリンダブロック１のフロント側端面には
フロントハウジング２が接合固定され、その内部には駆
動室としてのクランク室３が形成されている。又、前記
シリンダブロック１のリヤ側端面にはリヤハウジング４
がバルブプレート５、吐出プレート６及びリテーナプレ
ート７を介して接合固定されている。前記リヤハウジン
グ４の内部に形成した隔壁４ａによって中心部に吸入室
８、外周側に吐出室９が区画形成されている。又、前記
バルブプレート５には吐出孔５ａが形成され、吐出プレ
ート６には前記吐出孔５ａと対応して吐出弁６ａが形成
され、さらにリテーナプレート７には前記吐出弁６ａの
開放位置を規制するリテーナ７ａが形成されている。

【００１４】前記シリンダブロック１及びフロントハウ
ジング２には回転軸１０がラジアルベアリング１１，１
２を介して外部動力により回転可能に支持されている。
この回転軸１０上にはクランク室３内に位置するように
回転支持体１３が嵌合固定されている。前記回転支持体
１３とフロントハウジング２との間にはスラストベアリ
ング１４が介在されている。さらに、前記回転支持体１
３の外周に突設したアーム部１３ａには長孔１３ｂが形
成され、該長孔１３ｂに連結ピン１５を介して回転斜板
１６が前後方向の傾動可能に連結されている。又、回転
斜板１６のボス部１６ａには揺動斜板１７が相対回転可
能に支持され、前記回転軸１０上に往復動可能に嵌合し
たスリーブ１８に対しピン１９により前記回転斜板１６
のボス部１６ａが回動可能に連結されている。又、前記
揺動斜板１７はシリンダブロック１及びフロントハウジ
ング２に貫通固定した案内ロッド２０によって回転が防
止され前後方向の傾動が許容されるようになっている。
この実施例では前記回転支持体１３、回転斜板１６、揺
動斜板１７及びピストンロッド２２等により駆動機構Ｋ
を構成している。

【００１５】前記シリンダブロック１に対し前記回転軸
１０と平行に複数箇所（この実施例では５箇所）に形成
したシリンダボア１ａ内にはそれぞれピストン２１が収
容され、各ピストン２１はピストンロッド２２を介して
前記揺動斜板１７にそれぞれ連結されている。前記回転
軸１０上にはバネ受２３が取付けられ、該バネ受２３と
前記スリーブ１８との間にはコイル状のバネ２４が介在
され、常には揺動斜板１７の傾斜角が増大し、圧縮容量
が増大する方向に付勢されている。

【００１６】前記シリンダブロック１の中心孔１ｂ、バ
ルブプレート５の中心孔５ｂ、吐出プレート６の中心孔
６ｂ及びリテーナプレート７の中心孔７ｂ、さらにリヤ
ハウジング４の隔壁４ａの内周面４ｂによって、前記吸
入室８と連通する円筒状のバルブ収容室２５が形成され
ている。又、このバルブ収容室２５と前記各シリンダボ
ア１ａとは、シリンダブロック１に形成した複数の吸入
連通路１ｃによりそれぞれ連通されている。前記バルブ
収容室２５には円柱状をなす冷媒ガス吸入用のロータリ
バルブ２６が回転可能に収容されている。そして、ロー
タリバルブ２６の前端面に形成した係合孔２６ａには回
転軸１０の後端面に形成した係合凸部１０ａが嵌入さ
れ、キー２７によって回転軸１０に対し同期回転可能に
連結されている。又、ロータリバルブ２６の後端面は前
記隔壁４ａの内周面に形成した段差部４ｃによって後方
への移動不能に位置規制されている。

【００１７】前記ロータリバルブ２６の中心部には前記
吸入室８と連通する吸入通路２８が形成されるととも
に、外周面には該吸入通路２８の内端部と常時連通し、
吸入行程時にのみ前記吸入連通路１ｃと連通可能な吸入
案内溝２９が形成されている。

【００１８】そして、前記回転軸１０が回転されて、回
転支持体１３、連結ピン１５及び回転斜板１６を介して
揺動斜板１７が前後に揺動され、ピストンロッド２２を
介して複数のピストン２１が異なるタイミングで順次往
復動されると、前記ロータリバルブ２６が回転軸１０に
より回転されて、ピストン２１が吸入行程に移行した場
合に、図３においてバルブ回転方向（矢印参照）に関し
て先行側に位置する吸入案内溝２９の先行端面３１がシ
リンダブロック１に設けた吸入連通路１ｃを開放する方
向に通過し、この結果、吸入室８からロータリバルブ２
６の吸入通路２８、吸入案内溝２９及び吸入連通路１ｃ
を通してシリンダボア１ａ内の作動室３０内に冷媒ガス
が吸入される。又、吸入行程の終了時には、バルブ回転
方向に関して後行側に位置する吸入案内溝２９の後行端
面３２が前記吸入連通路１ｃを閉鎖する方向に通過して
シリンダボア内作動室３０内への冷媒ガスの吸入が停止
される。さらに、回転軸１０及びロータリバルブ２６が
回転されてピストン２１が吐出行程に移行されると、ロ
ータリバルブ２６の外周面によって前記吸入連通路１ｃ
が閉鎖状態に保持されたままとなり、作動室３０内で圧
縮された冷媒ガスはバルブプレート５に形成した吐出孔
５ａから吐出弁６ａを開放して吐出室９へ吐出される。

【００１９】前記リヤハウジング４には図示しないが吐
出室９とクランク室３を連通する連通路を開閉する開閉
制御弁、クランク室３と吸入室８を連通する連通路を開
閉する開閉制御弁が設けられ、前記ピストン２１の前後
両面に作用するクランク室３の圧力と吸入室８の圧力と
の差圧を調整して、ピストンロッド２２を介して揺動斜
板１７に作用する前後方向のモーメントを調整し、前記
連結ピン１５を中心とする揺動斜板１７の傾斜角を変更
することにより、ピントンストロークを変化させて、圧
縮容量を制御することができるようにしている。

【００２０】次に、この発明の要部について説明する。
図３及び図４に示すように、圧縮機の吸入行程において
ピストン２１が上死点から下降してシリンダボア１ａ内
作動室３０のトップクリアランスに残留した圧縮ガスが
再膨張終了時点Ｐよりもさらに所定角度θだけ遅れて、
前記ガス吸入案内溝２９の先行端面３１が、前記ガス吸
入連通路１ｃと対応して吸入案内溝２９と吸入連通路１
ｃとが連通されるようにタイミング調整している。

【００２１】又、前記ガス吸入案内溝２９の先行端面３
１付近のロータリーバルブ２６外周面に対し、前記角度
θの範囲内において、ガスの流入出を少量のみ許容する
切欠通路３３を設けている。この切欠通路３３は先行端
面３１から先端へ行くほど通路面積が減少するようにし
ている。

【００２２】従って、圧縮機の吸入行程において、シリ
ンダボア内作動室３０の残留ガスの再膨張終了時点Ｐが
ロータリーバルブ２６の切欠通路３３による吸入開始時
期よりも遅れた場合には、切欠通路３３により残留ガス
が吸入連通路１ｃからロータリーバルブ２６の吸入案内
溝２９側へ逆流するが、このガス量は少量であるため、
動力損失は僅かであり問題とならない。

【００２３】又、実際の残留ガスの再膨張終了時点Ｐが
ロータリーバルブ２６の吸入開始時期、つまり切欠通路
３３を介して吸入案内溝２９と吸入連通路１ｃとが連通
を開始する時期よりも早くなった場合には、シリンダボ
ア内作動室３０が吸入案内溝２９と連通されない短期間
に作動室３０内が少し負圧となるが、その直後に切欠通
路３３により作動室３０と吸入案内溝２９とが連通され
て作動室３０内の圧力が低下するのが抑制され、このた
めロータリーバルブ２６の吸入案内溝２９の先行端面３
１が吸入連通路１ｃと対応して主吸入動作が開始された
場合に、吸入案内溝２９から作動室３０への急激なガス
の吸入が行われることはなく、このため吸入脈動が抑制
される。

【００２４】図５は横軸にシリンダボア作動室３０の容
積をとり、縦軸に作動室３０の圧力をとって吸入・圧縮
動作時におけるサイクル線図を示すものである。この図
から明らかなように、二点鎖線で示す従来例では、実際
の残留ガス膨張終了時点Ｐが早くなって、それよりかな
り遅れてロータリーバルブ２６が開放された場合、サイ
クル内の全面積が増大し、動力損失が増加することが明
らかである。これに対し、この実施例では図５に実線で
示すように吸入行程初期に大きな圧力低下が生じないの
で、サイクル内の全面積が減少し、動力損失が抑制され
る。

【００２５】なお、この発明前記実施例に限定されるも
のではなく、次のように具体化することもできる。 （１）図６に示すようにロータリバルブ２６の外周面に
対し同じ幅の切欠通路３３を先端から吸入ガス案内溝２
８に行くほど深くなるように形成すること。

【００２６】（２）図７に示すようにシリンダブロック
側に切欠通路３４を設けること。 （３）前記バルブ収容室２５をシリンダブロック１側の
み、又はリヤハウジング４側のみに形成すること。

【００２７】（４）揺動斜板式可変容量圧縮機以外に、
例えば容量不変型の斜板式ピストン型圧縮機に具体化す
ること。

【００２８】

【発明の効果】以上詳述したように、この発明はロータ
リバルブの回転時における吸入室からシリンダボア内作
動室への冷媒ガスの吸入脈動を抑制することができると
ともに、シリンダボア内の異常な圧力低下を抑制して動
力損失を低減することができる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明を揺動斜板式可変容量圧縮機に具体化
した一実施例を示す縦断面図である。

【図２】ロータリバルブの斜視図である。

【図３】ロータリバルブの収容状態を示す横断面図であ
る。

【図４】ロータリーバルブの回転角度と作動室内の圧力
及びバルブ開度との関係を示すグラフである。

【図５】作動室内の容積と作動室内の圧力との関係を示
すサイクル線図である。

【図６】この発明の別の実施例を示すロータリバルブの
斜視図である。

【図７】この発明の別の実施例を示すロータリバルブの
組付構造を示す横断面図である。

【符号の説明】

１ シリンダブロック、１ａ シリンダボア、１ｃ 吸
入連通路、２ フロントハウジング、３ クランク室、
４ リヤハウジング、４ａ 隔壁、５ バルブプレー
ト、８ 吸入室、９ 吐出室、１０ 回転軸、１３ 回
転支持体、１６回転斜板、１７ 揺動斜板、２１ ピス
トン、２５ バルブ収容室、２６ ロータリバルブ、２
８ 吸入通路、２９ 吸入案内溝、３０ 作動室、３
１，３２ロータリーバルブの回転方向先行側及び後行側
に位置する吸入案内溝２９の先行端面及び後行端面、３
３，３４ 切欠通路、Ｋ 駆動機構。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 河村 忠一 愛知県刈谷市豊田町２丁目１番地 株式会 社豊田自動織機製作所内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ピストンを収容する複数のシリンダボア
   を互いに平行に形成したシリンダブロックと、該シリン
   ダブロックに接合されて吸入室、吐出室及び駆動室を形
   成する複数のハウジングと、前記シリンダブロック及び
   駆動室側のハウジングに支持された回転軸の回転により
   駆動機構を介して前記ピストンをシリンダボア内で往復
   動することにより、吸入室から吸入したガスを圧縮して
   吐出室へ吐出するように構成したピストン型圧縮機にお
   いて、 前記吸入室を形成するハウジング及び／又はシリンダブ
   ロックに対し、前記吸入室と連通するバルブ収容室を設
   け、前記バルブ収容室と前記各シリンダボアとをそれぞ
   れ吸入連通路により連通し、前記バルブ収容室には前記
   ピストンの往復運動に同期して回転されるロータリーバ
   ルブを収容し、該ロータリーバルブの外周には吸入行程
   中のシリンダボア内作動室と連通する吸入連通路と連通
   可能な吸入案内溝を周方向に形成し、ロータリバルブの
   内部には前記吸入室と吸入案内溝を常時連通する吸入通
   路を形成するとともに、シリンダボア内のトップクリア
   ランスに残留した圧縮ガスが再膨張を終了する時点より
   も所定角度遅れて、前記ガス吸入案内溝のロータリーバ
   ルブ回転方向先行側に位置する先行端面が、前記ガス吸
   入連通路と対応するようにタイミング調整し、前記ガス
   吸入案内溝の先行端面付近のロータリーバルブ外周面又
   は吸入連通路付近のバルブ収容室内周面に対し、残留圧
   縮ガスの再膨張終了時点から前記先行端面が吸入連通路
   と対応するまでの間、ガスの流入出を少量許容する切欠
   通路を設けたピストン型圧縮機における冷媒ガス吸入案
   内機構。