JPH06117366A - 往復動型圧縮機 - Google Patents

往復動型圧縮機

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JPH06117366A
JPH06117366A JP4266190A JP26619092A JPH06117366A JP H06117366 A JPH06117366 A JP H06117366A JP 4266190 A JP4266190 A JP 4266190A JP 26619092 A JP26619092 A JP 26619092A JP H06117366 A JPH06117366 A JP H06117366A
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bore
pressure side
residual gas
suction
discharge
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一哉 木村
Chuichi Kawamura
忠一 河村
Masabumi Ito
正文 伊藤
Yoshihiro Makino
善洋 牧野
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Toyoda Automatic Loom Works Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】十分な体積効率を維持しつつ、巧みに十分な動
力効率を確保すると同時に吐出温度の上昇を抑制する。 【構成・作用】各ボア１Ａ〜１Ｆと中心軸孔１ａとの間
に導通路２Ａ〜２Ｆを形成する。吸入通路２５をもつ回
転弁２２には、導通路２Ａ〜２Ｆを介して残留ガスをバ
イパスする残留ガスバイパス溝２８が形成されている。
残留ガスバイパス溝２８の高圧側溝２８ａは、ピストン
の上死点位置Ｔ1 をθ°超えて角度設定されている。吐
出終了後のボア１Ｄ内において残留ガスが僅か再膨張さ
れるが、この僅かな残留ガスの再膨張により熱の吸収が
行われる分だけそのボア１Ｄ内が冷却される。また、斜
板に作用する吸引力が残留ガスの僅かな再膨張の分だけ
低減される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、車両空調用に供して好
適な往復動型圧縮機の改良に関する。
【０００２】
【従来技術】従来、例えば特開昭５９−１４５３７８号
公報記載の斜板式圧縮機のように、シリンダブロックに
駆動軸と平行に形成された複数のボア内で各ピストンが
往復動することにより、冷媒ガスの圧縮を行う圧縮機が
知られている。この種の圧縮機では、シリンダブロック
の中心軸孔内に駆動軸が嵌挿支承され、各ピストンはこ
の駆動軸と共動するクランク室内の斜板に連係されて各
ボア内を直動する。シリンダブロックの端面には弁板を
介してハウジングが接合され、このハウジングにはボア
内に冷媒ガスを供給する吸入室と、ボア内でピストンに
よって圧縮された冷媒ガスが吐出される吐出室とが形成
されている。そして、吸入室からボア内への冷媒ガスの
吸入は、ピストンの下死点位置への移動により、弁板に
形成された吸入ポートと、この吸入ポートのボア側に設
けられてボア内の圧力に応じて吸入ポートを開放する吸
入弁とを介して行われる。また、ボア内から吐出室への
冷媒ガスの吐出は、ピストンの上死点位置への移動によ
り、弁板に形成された吐出ポートと、この吐出ポートの
吐出室側に設けられてボア内の圧力に応じて吐出ポート
を開放する吐出弁とを介して行われる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の圧縮機
では、吸入弁が閉弁状態を維持する方向に働くそれ自身
の弾性力に打ち勝って開弁するように構成されているた
め、圧力損失が大きい。また、従来の圧縮機では、吐出
終了直後のボア内、つまり上死点位置に達したピストン
と弁板との僅かな間隙や弁板の吐出ポート内に高圧の冷
媒ガスが残留する。この残留ガスはピストンの下死点位
置への移動に伴って再膨張するため、ボア内への吸入量
の減少を招来する。これら圧力損失、ボア内への吸入量
の減少は、体積効率の悪化に繋がってしまう。
【０００４】そこで、本出願人は、特願平３−２２９１
６６号において、体積効率の優れた往復動型圧縮機を提
案した。この圧縮機は、各ボアと中心軸孔とを放射状に
連通する導通路が形成され、駆動軸には回転弁が同期回
転可能に結合されている。回転弁には、吸入行程にある
各ボアの導通路と吸入室とを順次連通する吸入通路が形
成されているとともに、吐出終了時のボアから低圧側の
ボアへと残留ガスをバイパスする残留ガスバイパス通路
が形成されている。残留ガスバイパス通路としては、残
留ガスバイパス穴と残留ガスバイパス溝とが開示されて
いる。残留ガスバイパス穴及び残留ガスバイパス溝は、
吐出終了時のボアと導通路を介して連通する高圧側開口
と、低圧側のボアと導通路を介して連通する低圧側開口
と、これら高圧側開口及び低圧側開口を連通する連通路
とからなる。
【０００５】この提案の圧縮機では、駆動軸と同期して
回転弁が回転することにより、吸入室の冷媒ガスが順次
各ボア内に吸入され、各ボアでは冷媒ガスの吸入作用が
円滑かつ安定して継続されるので、圧力損失がきわめて
小さくされる。また、駆動軸と同期して回転弁が回転す
ることにより、吐出終了時のボアから低圧側のボアへと
残留ガスがバイパスされ、ボアの吸入行程中に残留ガス
の再膨張が少なく、ボア内へ吸入室内の冷媒ガスが確実
に吸入される。こうして、この圧縮機では高い体積効率
を維持できる。
【０００６】しかしながら、この圧縮機では、残留ガス
バイパス通路の高圧側開口が吐出終了直後のボアと導通
路を介して連通すべく角度設定されていた。つまり、高
圧側開口と吐出終了直後のボアの導通路との連通がピス
トンの上死点位置と一致して角度設定されていた。斜板
には、各ボア内のピストンが上死点位置から下死点位置
へ移動する時、つまり各ボアの吸入行程時に吸引力が作
用するが、高圧側開口がピストンの上死点位置と一致し
て角度設定されていたことにより、吐出終了後のボア内
において残留ガスの再膨張による吸引力の低減が全く得
られず、残留ガスが再膨張した場合よりも動力が大きく
なり、冷凍効率が低下し、吐出温度が上昇する。
【０００７】かといって、高圧側開口をピストンの上死
点位置を遙かに超えて設定した場合には、吸入遅れから
十分な体積効率を維持できない。また、高圧側開口をピ
ストンの上死点位置以前に設定すると、吐出可能な冷媒
ガスを早期にバイパスして再圧縮してしまう。また、早
期にバイパスが行われることから、吐出弁の閉弁が間に
合わない場合があり、冷媒ガスが吐出室から高圧側開口
を経て低圧側へ逆流してしまう。このため、冷媒循環量
の減少や動力効率の低下を招来し、吐出温度の上昇を生
じてやはり空調装置の能力低下等を生じてしまう。
【０００８】本発明は、十分な体積効率を維持しつつ、
巧みに十分な動力効率を確保すると同時に吐出温度の上
昇を抑制することを解決すべき課題とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明の往復動型圧縮機
は、上記課題を解決するため、軸心まわりに複数のボア
を有するシリンダブロックと、該シリンダブロックの軸
孔内に嵌挿支承された駆動軸と、該駆動軸と共動するク
ランク室内の斜板に連係されて該ボア内を直動するピス
トンとを備えた往復動型圧縮機において、前記各ボアと
前記軸孔との間には導通路が形成され、前記駆動軸には
吸入行程にある各ボアの導通路と吸入室とを順次連通す
る吸入通路をもつ回転弁が同期回転可能に結合され、該
回転弁には、吐出終了後実質的な吸入仕事開始前のボア
と導通路を介して連通する高圧側開口と、これに同期し
て低圧側のボアと導通路を介して連通する低圧側開口
と、該高圧側開口及び該低圧側開口を接続する連通路と
からなる残留ガスバイパス通路が形成されているという
新規な構成を採用している。
【００１０】
【作用】本発明の往復動型圧縮機では、駆動軸と同期し
て回転弁が回転することにより、吸入室の冷媒ガスが回
転弁の吸入通路、吸入行程にある各ボアの導通路を介し
て順次各ボア内に吸入され、各ボアでは冷媒ガスの吸入
作用が円滑かつ安定して継続されるので、圧力損失がき
わめて小さくされる。
【００１１】また、この圧縮機では、駆動軸と同期して
回転弁が回転することにより、吐出終了時のボア内の残
留ガスは高圧側開口によって回収され、連通路を介して
低圧側開口へ移送され、導通路を介して低圧側のボアへ
とバイパスされる。こうして、ボアの吸入行程中に残留
ガスの再膨張が少なく、ボア内へ吸入室内の冷媒ガスが
確実に吸入される。
【００１２】ここで、この圧縮機では、高圧側開口が吐
出終了後実質的な吸入仕事開始前のボアと導通路を介し
て連通すべく角度設定されている。つまり、ピストンの
上死点位置を超え、高圧側開口と導通路を介して連通す
るボアが吸入行程を実質的に開始する以前にその高圧側
開口が角度設定されている。このため、吐出終了後のボ
ア内において残留ガスが僅か再膨張されるが、斜板に作
用する吸引力は、残留ガスの僅かな再膨張の分だけ低減
され、動力効率が向上する。
【００１３】また、高圧側開口はピストンの上死点位置
を超えて設定されていることから、吐出可能な冷媒ガス
は完全に吐出し、それでも残留する残留ガスのみをバイ
パスして再圧縮するに過ぎない。また、吐出工程終了後
にバイパスが行われることから、吐出弁の閉弁はほぼ完
了しており、吐出室から高圧側開口を経た冷媒ガスの逆
流を生じない。このため、再圧縮の冷媒ガス量が少な
く、冷媒ガスの逆流を生じにくいことから、動力効率が
向上し、吐出温度の上昇が抑制される。
【００１４】
【実施例】以下、本発明を具体化した実施例を図面に基
づき説明する。図１及び図２において、１は軸方向に貫
通する中心軸孔１ａ及び６個のボア１Ａ〜１Ｆを有する
シリンダブロックであって、このシリンダブロック１の
一端面にはフロントハウジング２が接合され、他端面に
はリング状の弁板３を介してリアハウジング４が接合さ
れている。フロントハウジング２内のクランク室５に
は、駆動軸６がフロントハウジング２及びシリンダブロ
ック１の中心軸孔１ａに嵌挿され回転可能に支承されて
いる。この駆動軸６上にはロータ７が固着され、このロ
ータ７の後面側に延出した支持アーム８の先端部には長
孔８ａが貫設されている。この長孔８ａにはピン８ｂが
スライド可能に嵌入されており、同ピン８ｂには斜板９
が傾動可能に連結されている。
【００１５】ロータ７の後端に隣接して駆動軸６上には
スリーブ１０が遊嵌され、コイルばね１１により常にロ
ータ７側へ付勢されるとともに、スリーブ１０の左右両
側に突設された枢軸１０ａ（一方のみ図示）が斜板９の
図示しない係合孔に嵌入されて、斜板９は枢軸１０ａの
周りを揺動しうるように支持されている。斜板９の後面
側には揺動板１２がスラスト軸受等を介して支持され、
揺動板１２は図示しない切欠けにより自転が拘束されて
いる。また、揺動板１２の外縁には等間隔で６本のコン
ロッド１４が係留され、各コンロッド１４はボア１Ａ〜
１Ｆ内のピストン１５と係留されている。したがって、
駆動軸４の回転運動がロータ７及び斜板９の介入により
揺動板１２の前後揺動に変換され、各ピストン１５がボ
ア１Ａ〜１Ｆ内を往復動するとともに、クランク室５内
の圧力と吸入圧力との差圧に応じてピストン１５のスト
ローク及び揺動板１２の傾角が変化するように構成され
ている。なお、クランク室５内の圧力はリアハウジング
４に内装された図示しない制御弁により冷房負荷に基づ
いて制御される。
【００１６】リアハウジング４には、中央においてリア
側端面に開口するとともにシリンダブロック１の中心軸
孔１ａと連通する吸入室１７が設けられており、吸入室
１７の外方域には吐出室１８が形成されている。弁板３
には各ボア１Ａ〜１Ｆのヘッドと連通する吐出ポート３
ａが貫設され、各吐出ポート３ａの吐出室１８側には吐
出弁２０を介してリテーナ２１が挟持されている。
【００１７】また、シリンダブロック１には、図２にも
示すように、各ボア１Ａ〜１Ｆと中心軸孔１ａとの間に
放射状に導通路２Ａ〜２Ｆが形成されている。図１に示
すように、中心軸孔１ａ内に延出した駆動軸６の先端に
は、中心軸孔１ａと滑合する円柱状の回転弁２２が装着
されており、回転弁２２のリア側はスラスト軸受を介し
て吸入室１７の内壁に支持されている。回転弁２２に
は、吸入室１７側の軸心中央から軸方向に伸び、外周面
において所定の角度開口する吸入通路２５が形成されて
いる。
【００１８】回転弁２２の外周面における圧縮・吐出行
程にある各ボア１Ａ〜１Ｆの導通路２Ａ〜２Ｆと対向す
るシール領域には、残留ガスバイパス通路としての残留
ガスバイパス溝２８が形成されている。この残留ガスバ
イパス溝２８は、図３及び図４（図３及び図４では、回
転弁２２及び中心軸孔１ａの展開図を示し、かつ回転弁
２２の回転に伴い中心軸孔１ａに開口する導通路２Ａ〜
２Ｆが矢視する方向に移動する状態を示す。）に示すよ
うに、吐出終了時のボア１Ａ〜１Ｆと導通路２Ａ〜２Ｆ
を介して連通し軸方向に延びる高圧側溝２８ａと、低圧
側のボア１Ａ〜１Ｆと連通路２Ａ〜２Ｆを介して連通す
る低圧側溝２８ｂと、これら高圧側溝２８ａ及び低圧側
溝２８ｂを連通する連通溝２８ｃとからなる。
【００１９】この圧縮機の最も特徴的な構成として、高
圧側溝２８ａは、ピストン１５（回転弁２２）の上死点
位置Ｔ1 をθ°（実施例では３〜６°）超えて角度設定
されている。ピストン１５が上死点にあるとき、回転弁
周面上に導通路２Ｄの中心線位置Ｔ2 と重なるように上
死点位置Ｔ1 をとる。つまり、回転弁２２の回転によっ
て上死点位置Ｔ1 と中心線位置Ｔ2 とが重なったとき、
ピストン１５は上死点に位置する。
【００２０】すなわち、回転弁２２の回転に従い、図３
に示すように、ピストン１５の上死点位置Ｔ1 と導通路
２Ｄの中心線位置Ｔ2 とが一致すれば、その導通路２Ｄ
のボア１Ｄは吐出終了直後である。このとき、高圧側溝
２８ａは、その角度設定により、かかる導通路２Ｄとは
未だ連通しない。この後図４に示す段階となれば、ピス
トン１５の上死点位置Ｔ1 と導通路２Ｄの中心線位置Ｔ
2 とがθ°ずれ、その導通路２Ｄと高圧側溝２８ａとが
連通を開始する。
【００２１】以上のように構成された圧縮機は、車両空
調用冷凍装置としてその回路中に配設され、使用に供さ
れる。この圧縮機が運転されて図１に示す駆動軸６が回
転すると、斜板９は駆動軸６とともに回転しつつ揺動
し、揺動板１２は斜板９に対して回転を規制された状態
で揺動運動のみを行い、これによりピストン１５がボア
１Ａ〜１Ｆ内を往復動する。そして、ボア１Ａ〜１Ｆ内
でピストン１５が上死点から下死点に向かって移動を開
始すれば、ボア１Ａ〜１Ｆは吸入行程に入る。また、ボ
ア１Ａ〜１Ｆ内でピストン１５が下死点から上死点に向
かって移動を開始すれば、ボア１Ａ〜１Ｆは圧縮・吐出
行程に入る。
【００２２】ここで、駆動軸６と同期して回転弁２２が
図２に矢視する方向に回転することにより、例えば図３
に示す段階となれば、吸入行程にあるボア１Ｅ〜１Ａ
は、それらの導通路２Ｅ〜２Ａが吸入通路２５と連通
し、吸入室１７の冷媒ガスが吸入通路２５、導通路２Ｅ
〜２Ａを介して順次各ボア１Ｅ〜１Ａ内に吸入される。
一方、圧縮行程中のボア１Ｂ、１Ｃは、それらの導通路
２Ｂ、２Ｃが吸入通路２５とは連通せず、回転弁２２の
シール領域によって閉塞されている。このとき、ボア１
Ｂ、１Ｃ内は未だ吐出室１８内の圧力より低く、吐出弁
２０は閉弁されている。また、吐出行程にあるボア１Ｄ
も、その導通路２Ｄが吸入通路２５とは連通せず、回転
弁２２のシール領域によって閉塞されている。しかし、
このとき、ボア１Ｄ内は吐出室１８内の圧力より高くな
り、吐出弁２０が開弁される。
【００２３】こうして、ピストン１５の往復動と同期回
転する回転弁２２を介して、各ボア１Ａ〜１Ｆは、順次
吸入・圧縮・吐出行程を繰り返す。このとき、吸入行程
にあるボア１Ａ〜１Ｆは、導通路２Ａ〜２Ｆ、吸入通路
２５を介して吸入室１７と連通され、冷媒ガスの吸入作
用が円滑かつ安定して継続されるので、圧力損失がきわ
めて小さくされる。
【００２４】ここで、回転弁２２の回転により、例えば
図４に示す段階となれば、高圧側溝２８ａと吐出終了時
のボア１Ｄとが連通を開始し、かつ低圧側溝２８ｂと吸
入終了時のボア１Ａとも連通を開始する。このため、ボ
ア１Ｄ内の残留ガスは高圧側溝２８ａによって回収さ
れ、連通溝２８ｃを介して低圧側溝２８ｂへ移送され、
導通路２Ａを介して吸入終了時のボア１Ａへバイパスさ
れる。こうして、ボア１Ｄの吸入行程中に残留ガスの再
膨張が少なく、ボア１Ｄ内へ吸入室１７内の冷媒ガスが
確実に吸入される。
【００２５】図３に示す段階では、高圧側溝２８ａは、
その角度設定により、導通路２Ｄとは未だ連通していな
い。このとき、ボア１Ｄは吸入行程を実質的に開始する
以前であり、ボア容積は微小な増加をしているに過ぎな
い。このため、吸入遅れはほとんど生じず、十分な体積
効率は維持されている。このとき、吐出終了後のボア１
Ｄ内において残留ガスが僅か再膨張され、斜板９に作用
する吸引力は、残留ガスの僅かな再膨張の分だけ低減さ
れ、動力効率が向上する。
【００２６】また、高圧側溝２８ａはピストン１５上死
点位置Ｔ1 を超えて設定されていることから、吐出可能
な冷媒ガスは完全に吐出し、それでも残留する残留ガス
のみをバイパスして再圧縮するに過ぎない。また、完全
な吐出後にバイパスが行われることから、吐出弁２０の
閉弁はほぼ完了しており、吐出室１８から高圧側溝２８
ａを経た冷媒ガスの逆流を生じない。このため、再圧縮
の冷媒ガス量が少ないことから、動力効率が向上し、吐
出温度の上昇が抑制される。
【００２７】ここで、図５にこの圧縮機の特性曲線を示
す。図５では、ある特定のボア、例えば図３及び図４に
示すボア１Ｄを基準とし、回転弁２２の回転角度と圧力
比との関係をＫ曲線で示し、ボア容積をＬ曲線で示し、
吸入通路２５と導通路２Ｄとの連通角度をＭ区間で示
す。また、残留ガスバイパス溝２８の高圧側溝２８ａと
導通路２Ｄとの連通角度をＯ1 区間で示し、低圧側溝２
８ｂと導通路２Ｄとの連通角度をＯ2 区間で示す。さら
に、残留ガスバイパス溝２８の高圧側溝２８ａとボア１
Ａの導通路２Ａとの連通角度をＱ1 区間で示し、高圧側
溝２８ａとボア１Ｆの導通路２Ｆとの連通角度をＱ2 区
間で示す。
【００２８】図５に示されるように、ボア１Ｄのピスト
ン１５が上死点位置をθ°過ぎれば、Ｏ1 区間で残留ガ
スバイパス溝２８の高圧側溝２８ａと導通路２Ｄとの連
通が始まる。このとき、上死点位置をθ°過ぎた時点か
ら圧力比が低下している。この後、Ｏ2 区間で低圧側溝
２８ｂと導通路２Ｄとが連通し、Ｑ1 区間で高圧側溝２
８ａと導通路２Ａとが連通し、Ｑ2 区間で高圧側溝２８
ａと導通路２Ｆとが連通する。このため、Ｏ2 区間とＱ
1 区間及びＱ2 区間との重複区間でボア１Ａ、１Ｆから
残留ガスが回収されてボア１Ｄに放出される。こうし
て、Ｏ2 区間とＱ 1 区間及びＱ2 区間との重複区間の開
始を境にして圧力比が上昇する。
【００２９】したがって、この圧縮機では、十分な体積
効率を維持しつつ、巧みに十分な動力効率を確保し吐出
温度の上昇を抑制することができる。
【００３０】
【発明の効果】以上詳述したように、本発明の往復動型
圧縮機では、特許請求の範囲記載の構成を採用している
ため、十分な体積効率を維持しつつ、巧みに十分な動力
効率を確保し吐出温度の上昇を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例１の圧縮機の縦断面図である。
【図２】実施例１の圧縮機の横断面図である。
【図３】実施例１の圧縮機に係り、回転弁と導通路との
展開図である。
【図４】実施例１の圧縮機に係り、回転弁と導通路との
展開図である。
【図５】実施例１の圧縮機に係り、回転角度と圧力比等
の関係を示すグラフである。
【符号の説明】
１…シリンダブロック １ａ…中心軸孔 １Ａ
〜１Ｆ…ボア ３…弁板 ４…リヤハウジング ６…
駆動軸 ５…クランク室 ９…斜板 １５
…ピストン １７…吸入室 １８…吐出室 ２Ａ
〜２Ｆ…導通路 ２２…回転弁 ２５…吸入通路 ２８…残留ガスバイパス溝（残留ガスバイパス通路） ２８ａ…高圧側溝（高圧側開口） ２８ｂ…低圧側溝
（低圧側開口） ２８ｃ…連通溝（連通路）
フロントページの続き (72)発明者 牧野 善洋 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】軸心まわりに複数のボアを有するシリンダ
    ブロックと、該シリンダブロックの軸孔内に嵌挿支承さ
    れた駆動軸と、該駆動軸と共動するクランク室内の斜板
    に連係されて該ボア内を直動するピストンとを備えた往
    復動型圧縮機において、 前記各ボアと前記軸孔との間には導通路が形成され、前
    記駆動軸には吸入行程にある各ボアの導通路と吸入室と
    を順次連通する吸入通路をもつ回転弁が同期回転可能に
    結合され、該回転弁には、吐出終了後実質的な吸入仕事
    開始前のボアと導通路を介して連通する高圧側開口と、
    これに同期して低圧側のボアと導通路を介して連通する
    低圧側開口と、該高圧側開口及び該低圧側開口を接続す
    る連通路とからなる残留ガスバイパス通路が形成されて
    いることを特徴とする往復動型圧縮機。
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