JP2006037848A - ピストン式可変容量圧縮機 - Google Patents

Abstract

【課題】小容量運転時においても優れた性能を示すことができるピストン式可変容量圧縮機を提供することを課題とする。
【解決手段】小容量運転時にはメイン吸入口３８及びサブ吸入口３９が共に開放された状態となっているため、ロータリーバルブの吸入行程部４０のメイン吸入口３８によるシリンダボアに対応する導通路の開口行程に対してピストンの吸入行程の位相が遅れた領域が発生しても、この領域においてサブ吸入口３９が導通路に対向する位置となってこの導通路を開き、これにより冷媒ガスがサブ吸入口３９及び導通路を通ってシリンダボア内へ流入する。一方、大容量運転時にはスプール３３によりサブ吸入口３９が閉鎖されてメイン吸入口３８のみが開放された状態となっているため、ピストンの圧縮行程においてシリンダボア内のガスがサブ吸入口３９を通って吸入ガス側に流入することが防止される。
【選択図】図４

Description

この発明は、ピストン式可変容量圧縮機に関する。

例えば、特許文献１には、駆動シャフトの回転に応じてシリンダボア内でピストンが往復移動するピストン式可変容量圧縮機が開示されている。このような圧縮機では、駆動シャフトに固着された回転支持体に回転斜板が連結されており、駆動シャフトの回転に伴って回転斜板が回転することにより、回転斜板に係合されたピストンがシリンダボア内で往復移動するように構成されている。また、ピストンの吸入・圧縮行程に伴ってロータリーバルブによりシリンダボア内への吸入流路が開閉制御されており、図１２に示されるように、ピストンが上死点位置に到達する時点Ｐ０を位相０°として、０°から１８０°までのピストンの吸入行程とロータリーバルブによる吸入流路の開口行程Ｔとの位相が一致するように制御されている。

特開平６−１１７３６３号公報

また、上述のような圧縮機では、回転斜板の傾斜角度を変化させることによりピストンのストロークを可変制御して容量を変化させることができる。すなわち、回転斜板の傾斜角度が増加するとピストンのストロークが増大して容量が大きくなる一方、回転斜板の傾斜角度が減少するとピストンのストロークが縮小して容量が小さくなる。なお、このような圧縮機では、例えば特許文献１の図３に示されるように、回転斜板と回転支持体とが連結ピンを介して連結されると共に、回転斜板と回転支持体との間に十分なクリアランスを有しており、最大容量時の回転斜板の傾きを許容し得るように構成されている。

しかしながら、上述のような回転斜板と回転支持体との間のクリアランスのために、特に小容量運転時の最小容量付近において、回転斜板にがたつきが生じることがある。その結果、図１３に示されるように、ピストンが上死点位置に到達する時点Ｐｏが設定された位相０°から遅れて、ピストンの吸入行程とロータリーバルブによる吸入流路の開口行程Ｔとの位相がずれることにより、ピストンが吸入行程中であるにもかかわらずロータリーバルブが吸入流路を閉口している領域Ａが発生することとなり、圧縮機の容量制御性が不安定になることがある。
この発明はこのような問題点を解消するためになされたもので、小容量運転時においても優れた性能を示すことができるピストン式可変容量圧縮機を提供することを目的とする。

この発明に係るピストン式可変容量圧縮機は、駆動シャフトの周囲に配列された複数のシリンダボア内にそれぞれピストンを収容し、ピストンが吸入行程にあるシリンダボアに対応する導通路を開いてシリンダボア内の作動室に吸入ガスを導入するためのメイン吸入口が形成された吸入行程部と、ピストンが圧縮行程にあるシリンダボアに対応する導通路を閉じる圧縮行程部と、を有するロータリーバルブを駆動シャフトに同期して回転可能に配置すると共に、シリンダボア内のピストンのストロークを調整することにより容量が可変制御されるピストン式可変容量圧縮機において、ロータリーバルブは、圧縮行程部に形成されたサブ吸入口と、軸方向に移動してサブ吸入口を開閉するスプールとを有し、小容量運転時にスプールを移動させてサブ吸入口を開放することによりロータリーバルブの回転に対してピストンの吸入行程が遅れたシリンダボアに対応する導通路とサブ吸入口とを連通させてそのシリンダボア内の作動室に吸入ガスを導入し、大容量運転時にはスプールを移動させてサブ吸入口を閉鎖するものである。

小容量運転時に、ロータリーバルブの吸入行程部のメイン吸入口によるシリンダボアに対応する導通路の開口行程に対してピストンの吸入行程の位相が遅れた領域が生じても、小容量運転時にはロータリーバルブのサブ吸入口が開放されているため、ピストンの吸入行程の位相が遅れた領域においてこのサブ吸入口がピストンの吸入行程が遅れたシリンダボアに対応する導通路に対向する位置となってこの導通路を開き、これにより吸入ガスがサブ吸入口及び導通路を通ってシリンダボア内の作動室へ流入する。一方、大容量運転時にはスプールによりサブ吸入口が閉鎖された状態となり、ピストンの圧縮行程においてシリンダボア内のガスがサブ吸入口を通って吸入ガス側に流入することが防止される。

ロータリーバルブのメイン吸入口は、大容量運転時の流量を確保するための第１の部分と小容量運転時に圧力変動を抑制するのに十分な流量に絞るための第２の部分とを有し、小容量運転時にはサブ吸入口とメイン吸入口の第２の部分とが開放されると共にメイン吸入口の第１の部分がスプールにより閉鎖され、大容量運転時にはメイン吸入口の第１の部分及び第２の部分が共に開放されると共にサブ吸入口がスプールにより閉鎖されるようにすることが好ましい。

吸入室の圧力とクランク室の圧力との差圧によりスプールを移動する、あるいは吸入室圧力とシリンダボア内の圧力との差圧によりスプールを移動することができる。
また、ロータリーバルブが、駆動シャフトに同期して回転すると共にサブ吸入口が形成された円筒状部材を有し、スプールを円筒状部材内に軸方向に移動自在に配置することができる。あるいは、スプールを、駆動シャフトに同期して回転すると共に軸方向に移動自在に配置し、このスプールにサブ吸入口を形成することもできる。

この発明によれば、ロータリーバルブは、小容量運転時にスプールを移動させて圧縮行程部のサブ吸入口を開放することにより、ロータリーバルブの回転に対してピストンの吸入行程が遅れたシリンダボアに対応する導通路とサブ吸入口とを連通させてそのシリンダボア内の作動室に吸入ガスを導入し、大容量運転時にはスプールを移動させてサブ吸入口を閉鎖するようにしたので、小容量運転時にロータリーバルブの吸入行程部のメイン吸入口によるシリンダボアに対応する導通路の開口行程に対してピストンの吸入行程の位相が遅れた領域が生じても、この領域でサブ吸入口がシリンダボアに対応する導通路に対向し、吸入ガスがサブ吸入口及び導通路を通ってシリンダボア内の作動室へ流入するため、ピストンの吸入行程中に吸入ガスを吸入することができないという不具合が防止される。一方、大容量運転時にはスプールによりサブ吸入口が閉鎖されるため、性能を損なうことなく確実に圧縮して優れた性能を保持することができる。これにより、優れた性能を有する圧縮機を実現することができる。

以下、この発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
実施の形態１．
図１に実施の形態１に係るピストン式可変容量圧縮機の構造を示す。シリンダブロック１１の前端部にフロントハウジング１２が連結され、後端部に弁形成体１３を介してリヤハウジング１４が連結されている。シリンダブロック１１とフロントハウジング１２とによりクランク室１５が区画形成されており、このクランク室１５を貫通するようにシリンダブロック１１及びフロントハウジング１２に駆動シャフト１６が回転可能に支持されている。駆動シャフト１６の前端部はフロントハウジング１２から外部に突出しており、車両のエンジンやモータ等の図示しない回転駆動源に連結される。フロントハウジング１２内において駆動シャフト１６に回転支持体１７が固着されると共に回転支持体１７に係合するように斜板１８が取り付けられている。斜板１８は、その中心部に形成された貫通孔に駆動シャフト１６が貫通した状態で、斜板１８に突出形成されたガイドピン１９が回転支持体１７に形成されたガイド孔２０にスライド可能に嵌入されており、ガイドピン１９とガイド孔２０との連係により駆動シャフト１６と一体的に回転すると共に駆動シャフト１６の軸方向にスライド可能に且つ傾動可能に支持されている。また、回転支持体１７はフロントハウジング１２の前端内壁部に配設されたスラストベアリング２１により回転可能に支持されている。

シリンダブロック１１には駆動シャフト１６の周りに複数のシリンダボア２２が配列形成され、各シリンダボア２２にピストン２３がスライド可能に収容されている。各ピストン２３はシュー２４を介して斜板１８の外周部に係合しており、斜板１８が駆動シャフト１６と共に回転すると、各ピストン２３はシュー２４を介してシリンダボア２２内を駆動シャフト１６の軸方向に往復運動する。

リヤハウジング１４の中央部には弁形成体１３に面して吸入室２５が区画形成され、吸入室２５の外周部には吸入室２５を取り囲むように吐出室２６が区画形成されている。
また、シリンダブロック１１とリヤハウジング１４には、クランク室１５と吐出室２６とを連通する連通路２７が形成されており、この連通路２７の途中に電磁弁からなる容量制御弁２８が配設されている。さらに、シリンダブロック１１には、クランク室１５と吸入室２５とを連通する抽気通路２９が形成されている。

シリンダブロック１１の中央部にはバルブ収容室３０が軸方向に貫通形成されており、このバルブ収容室３０内に駆動シャフト１６の後端に配設されたロータリーバルブ３１が収容されている。ロータリーバルブ３１は、駆動シャフト１６に同期して回転すると共に内部が吸入室２５に連通する有底円筒状部材３２を有している。
円筒状部材３２の内部には、円筒状のスプール３３が軸方向に移動自在に収容されている。また、円筒状部材３２の底部３２ａは駆動シャフト１６に形成された連通路３４を介してクランク室１５に連通されている。
さらに、ピストン２３により区画される各シリンダボア２２内の作動室とシリンダブロック１１のバルブ収容室３０とがそれぞれ導通路３５を介して連通されている。また、各シリンダボア２２内の作動室とリヤハウジング１４内の吐出室２６とは吐出ポート３６を介して接続されている。

図２及び３に示されるように、円筒状部材３２の内周面にはストッパ３７が配置されており、スプール３３は円筒状部材３２の底部３２ａとストッパ３７との間で移動可能に設けられている。
また、円筒状部材３２にはメイン吸入口３８とサブ吸入口３９とが形成されている。サブ吸入口３９は、円筒状部材３２の内周面において底部３２ａ近傍で開口しており、スプール３３の移動に応じて選択的に開閉される。一方、メイン吸入口３８は円筒状部材３２の内周面においてスプール３３の移動範囲に重ならないような軸方向の位置に開口しており、スプール３３の移動に関わらずに常時開放されている。これらメイン吸入口３８及びサブ吸入口３９は、円筒状部材３２の外周面において各シリンダボア２２に接続された導通路３５に対応した軸方向の位置に開口している。
また、スプール３３には、吸入室２５を臨む面に吸入室２５の圧力Ｐｓが、円筒状部材３２の底部３２ａを臨む反対側の面にクランク室１５の圧力Ｐｃがそれぞれ作用している。

また、図４（ａ）及び（ｂ）に示されるように、ロータリーバルブ３１の円筒状部材３２はその周方向に沿って、０°から１８０°までの回転位相角に形成された吸入行程部４０と、１８０°から３６０°までの回転位相角に形成された圧縮行程部４１とを有している。
ここで、ピストン２３が上死点位置に到達する時点Ｐ０を位相０°として、吸入行程部４０はピストン２３の０°から１８０°までの吸入行程に対応し、圧縮行程部４１はピストン２３の１８０°から３６０°までの圧縮行程に対応するように構成されている。
また、吸入行程部４０にはメイン吸入口３８が３０°程度から１８０°程度までの回転位相角に形成されており、圧縮行程部４１にはサブ吸入口３９が１８０°程度から２３０°程度までの回転位相角に形成されている。

図２及び図４（ａ）に示されるように、スプール３３が円筒状部材３２内を吸入室２５に向かって移動すると、スプール３３がストッパ３３に当接し、メイン吸入口３８及びサブ吸入口３９が開放された状態となる。一方、図３及び図４（ｂ）に示されるように、スプール３３が円筒状部材３２内を底部３２ａに向かって移動すると、スプール３３が底部３２ａに当接したところで停止し、メイン吸入口３８は開放されたままサブ吸入口３９がスプール３３により閉鎖された状態となる。

なお、容量制御弁２８の開度を設定することにより、連通路２７を介したクランク室１５へのガス導入量と抽気通路２９を介したクランク室１５からのガス導出量とのバランスが制御されてクランク室１５の圧力Ｐｃが決定される。容量制御弁２８の開度を変えてクランク室１５の圧力Ｐｃが変更されると、ピストン２３を介したクランク室１５内とシリンダボア２２内との差圧が変更され、斜板１８の傾斜角度が変化する。その結果、ピストン２３のストロークすなわち圧縮機の吐出容量が調整される。
例えば、クランク室１５の圧力Ｐｃが下げられると、斜板１８の傾斜角度が増加してピストン２３のストロークが増大し、吐出容量が大きくなる。逆に、クランク室１５の圧力Ｐｃが上げられると、斜板１８の傾斜角度が減少してピストン２３のストロークが縮小し、吐出容量が小さくなる。

次に、この実施の形態１に係るピストン式可変容量圧縮機の動作について説明する。大容量運転時には、容量制御弁２８の開度設定によりクランク室１５の圧力Ｐｃが低下されて吸入室２５の圧力Ｐｓとほぼ等しくなる。このため、吸入室２５から円筒状部材３２内へ流れ込む吸入ガス流によってスプール３３が円筒状部材３２内を底部３２ａに向かって移動する。これにより、図３及び図４（ｂ）に示されるように、スプール３３によりサブ吸入口３９が閉鎖されてメイン吸入口３８のみが開放された状態となる。

ここで、ピストン２３の吸入行程では、駆動シャフト１６の回転駆動に伴うピストン２３の復動動作すなわちシリンダボア２２内を後退する動作と共に、駆動シャフト１６と同期して回転するロータリーバルブ３１の吸入行程部４０がこのシリンダボア２２に接続された導通路３５に対向し、吸入行程部４０のメイン吸入口３８が導通路３５と連通することによりこの導通路３５が開かれ、冷媒ガスがメイン吸入口３８及び導通路３５を通ってシリンダボア２２内へ流入する。
続くピストン２３の圧縮行程では、ピストン２３の往動動作すなわちシリンダボア２２内を前進する動作と共に、駆動シャフト１６と同期して回転するロータリーバルブ３１の圧縮行程部４１がこのシリンダボア２２に接続された導通路３５に対向することにより導通路３５が閉じられ、シリンダボア２２内の冷媒ガスが弁形成体１３の吐出ポート３６から吐出リード部を押しのけて吐出室２６へ吐出される。

一方、小容量運転時には、容量制御弁２８の開度設定によりクランク室１５の圧力Ｐｃが上昇されて吸入室２５の圧力Ｐｓより高くなる。このため、スプール３３が円筒状部材３２内を吸入室２５に向かって移動し、図２及び図４（ａ）に示されるように、サブ吸入口３９が開放されて、メイン吸入口３８及びサブ吸入口３９が共に開放された状態となる。

ここで、小容量運転時には、斜板１８と回転支持体１７との間に形成されたクリアランスに起因して斜板１８のがたつき等が発生することがあり、その場合、図５に示されるように、ピストン２３が上死点位置に到達する時点Ｐ０が設定された位相０°から遅れて、ピストン２３の吸入行程及び圧縮行程がロータリーバルブ３１の回転に対して遅れ、ロータリーバルブ３１の吸入行程部４０のメイン吸入口３８による導通路３５の開口行程Ｔに対してピストン２３の吸入行程の位相が遅れた領域Ａが発生する。ところが、小容量運転時にロータリーバルブ３１の圧縮行程部４１のサブ吸入口３９が開放されているため、ピストン２３の吸入行程の位相が遅れた領域Ａにおいて、サブ吸入口３９が導通路３５に対向する位置となってこの導通路３５を開き、これにより冷媒ガスがサブ吸入口３９及び導通路３５を通ってシリンダボア２２内へ流入する。したがって、ピストン２３の吸入行程がロータリーバルブ３１のメイン吸入口３８による導通路３５の開口行程Ｔに対し遅れて吸入行程中に吸入ガスを吸入することができないという不具合が防止され、圧縮機として優れた性能を確保することができる。

なお、図６及び７に示されるように、ロータリーバルブ３１のメイン吸入口３８は、ボア内圧力Ｐｂが吸入室２５内の圧力と同等になると予想される例えば３０°程度の位相でピストン２３が吸入行程中のシリンダボア２２に対応する導通路３５を開き、１８０°程度の位相で閉口することが好ましい。また、図６に示されるように、大容量運転時にはスプール３３によりサブ吸入口３９は閉鎖された状態となっているため、位相１８０°〜３６０°のピストン２３の圧縮行程においてシリンダボア２２内のガスがサブ吸入口３９を通って吸入ガス側に流入することが防止され、これにより確実に圧縮して優れた性能を保持することができる。
また、図７に示されるように、小容量運転時には、サブ吸入口３９が開放された状態にあり、このサブ吸入口３９よりピストン２３が吸入行程中のシリンダボア２２に対応する導通路３５が開かれて冷媒ガスが導入されるため、ピストン２３の吸入行程の位相が遅れても、図７の位相１８０°〜２３０°付近に破線で示されるような圧力損失を生じることが回避され、これにより小容量運転時の容量制御性を向上することができる。

実施の形態２．
図８及び９に、実施の形態２に係るピストン式可変容量圧縮機のロータリーバルブの構造を示す。この実施の形態２は、図１〜４に示した実施の形態１において、ロータリーバルブ３１の円筒状部材３２が、メイン吸入口３８の代わりに、第１の部分５１と第２の部分５２とからなるメイン吸入口５３を有するものである。すなわち、図１０（ａ）及び（ｂ）に示されるように、メイン吸入口５３はロータリーバルブ３１の円筒状部材３２の吸入行程部４０に形成されており、その第１の部分５１は大容量運転時の流量を確保するために大きな開口面積Ｓ１を有し、一方、第２の部分５２は、第１の部分５１に対して軸方向に隣接して形成され、小容量運転時に圧力変動を抑制するに十分な流量に絞るために小さな開口面積Ｓ２を有している。このメイン吸入口５３の第１の部分５１及び第２の部分５２は、各導通路３５に対応した軸方向の位置に形成されている。

また、円筒状部材３２の吸入室２５側の端部近傍にストッパ３７が配置されており、このストッパ３７と円筒状部材３２の底部３２ａとの間に軸方向に移動自在に配置されたスプール３３により、サブ吸入口３９だけでなくメイン吸入口５３の第１の部分５１も選択的に開閉されるように構成されている。また、メイン吸入口５３の第２の部分５２はスプール３３の移動に関わらずに常時開いている。なお、円筒状部材３２の周方向に沿って、吸入行程部４０にはメイン吸入口５３が３０°程度から１８０°程度までの回転位相角に形成されており、圧縮行程部４１にはサブ吸入口３９が例えば１９０°程度から２３０°程度までの回転位相角に形成されている。その他の部分の構造は実施の形態１と同様である。

大容量運転時には、容量制御弁２８の開度設定によりクランク室１５の圧力Ｐｃが低下されて吸入室２５の圧力Ｐｓとほぼ等しくなる。このため、吸入室２５から円筒状部材３２内へ流れ込む吸入ガス流によってスプール３３が円筒状部材３２内を底部３２ａに向かって移動する。これにより、図９及び図１０（ｂ）に示されるように、メイン吸入口５３の第１の部分５１及び第２の部分５２の双方が開放されて、スプール３３によりサブ吸入口３９が閉鎖された状態となる。

ピストン２３の吸入行程において、吸入行程部４０のメイン吸入口５３が導通路３５と連通することにより冷媒ガスがこれらメイン吸入口５３及び導通路３５を通ってシリンダボア２２内へ流入し、続くピストン２３の圧縮行程において圧縮行程部４１がこのシリンダボア２２に接続された導通路３５に対向して導通路３５が閉じられ、シリンダボア２２内で冷媒ガスが圧縮されて吐出室２６へ吐出される。
この大容量運転時には、圧縮行程部４１のサブ吸入口３９はスプール３３により閉鎖されているため、圧縮行程中のシリンダボア２２内のガスがサブ吸入口３９を通って吸入ガス側に流入することが防止され、これにより確実に圧縮して優れた性能を保持することができる。また、メイン吸入口５３は、第１の部分５１及び第２の部分５２の双方が開放された状態となっているため、その開口面積がＳ１＋Ｓ２となり、これにより大容量の吐出が可能となる。また、スプール３３にはスプリング等による付勢力は作用していないため、スプール３３の移動に際してほとんどエネルギーの損失はなく、大容量運転時の性能が確保される。

一方、小容量運転時には、容量制御弁２８の開度設定によりクランク室１５の圧力Ｐｃが上昇されて吸入室２５の圧力Ｐｓより高くなる。このため、スプール３３が円筒状部材３２内を吸入室２５に向かって移動し、図８及び図１０（ａ）に示されるように、サブ吸入口３９が開放されると共に、メイン吸入口５３の第２の部分５２を開放したままスプール３３によりメイン吸入口５３の第１の部分５１が閉鎖された状態となる。

ここで、小容量運転時に斜板１８のがたつき等によりピストン２３の吸入行程がロータリーバルブ３１の回転に対して遅れて、ロータリーバルブ３１の吸入行程部４０のメイン吸入口５３の第２の部分５２による導通路３５の開口行程に対してピストン２３の吸入行程の位相が遅れた領域が発生しても、ロータリーバルブ３１の圧縮行程部４１のサブ吸入口３９が開放されているため、ピストン２３の吸入行程が遅れた領域においてサブ吸入口３９が導通路３５に対向する位置となってこの導通路３５を開くことにより、冷媒ガスがサブ吸入口３９及び導通路３５を通ってシリンダボア２２内へ流入する。
したがって、ピストン２３の吸入行程がロータリーバルブ３１のメイン吸入口５３による開口行程に対し遅れて吸入行程中に吸入ガスを吸入することができないという不具合が防止され、上述の実施の形態１と同様に、圧縮機として優れた性能を確保することができる。
また、このときメイン吸入口５３の第１の部分５１が閉鎖されて第２の部分５２のみが解放されているため、その開口面積はＳ２となる。これにより、吸入ガスの通路が絞られ、吸入脈動による圧力変動の発生を抑制することができる。

なお、上記の実施の形態２では、スプール３３の移動に関わらずにメイン吸入口５３の第２の部分５２が常時開いていたが、これに限るものではなく、スプール３３の移動に伴ってサブ吸入口３９とメイン吸入口５３の第１の部分５１と同様に、第２の部分５２を開閉するように構成することもできる。

また、上述の実施の形態２において、メイン吸入口５３とサブ吸入口３９とは互いに独立して形成していたが、その代わりに、メイン吸入口５３とサブ吸入口３９とを連結して一体に形成しても、実施の形態２と同様の効果が得られる。その場合、円筒状部材３２にメイン吸入口５３及びサブ吸入口３９を容易に作製することができる。同様に、上述の実施の形態１においても、図４（ａ）及び（ｂ）に示されるメイン吸入口３８とサブ吸入口３９とを連結して一体に形成することができる。

実施の形態３．
図１１に、実施の形態３に係るピストン式可変容量圧縮機のロータリーバルブの構造を示す。この実施の形態３は、図１〜４に示した実施の形態１において、クランク室１５の圧力Ｐｃと吸入室２５の圧力Ｐｓとの差圧によりスプール３３を移動させる代わりに、シリンダボア２２内の圧力Ｐｂと吸入室２５との圧力Ｐｓとの差圧を用いてスプール３３を移動させるものである。

すなわち、円筒状部材３２の底部３２ａには、ボア内圧検知孔６１が開口しており、このボア内圧検知孔６１は円筒状部材の外周面において、サブ吸入口３９に対して周方向に離間した位置で開口しており、サブ吸入口３９が対向するシリンダボア２２とは別のシリンダボア２２の作動室に連通してそのボア内圧Ｐｂをスプール３３の背圧として導入するように構成されている。スプール３３には、吸入室２５を臨む面に吸入室２５の圧力Ｐｓが、円筒状部材３２の底部３２ａを臨む反対側の面に他のシリンダボア２２の圧力Ｐｂがそれぞれ作用している。その他の部分の構造は実施の形態１と同様である。

大容量運転時には、ボア内圧検知孔６１が連通するシリンダボア２２内の圧力Ｐｂが吸入室２５の圧力Ｐｓとほぼ等しくなって、吸入室２５から円筒状部材３２内へ流れ込む吸入ガス流によりスプール３３が円筒状部材３２内を底部３２ａに向かって移動し、このスプール３３によりサブ吸入口３９が閉鎖されてメイン吸入口３８のみが開放された状態となる。一方、小容量運転時には、例えば図７に示されるように、斜板１８のがたつき等によりピストン２３の吸入行程の位相がロータリーバルブ３１の回転に対し遅れるので、ボア内圧検知孔６１を介して円筒状部材３２内へ導入されるシリンダボア２２内の圧力Ｐｂと吸入室２５の圧力Ｐｓとの差圧ΔＰを利用しやすく、この差圧ΔＰによりスプール３３がストッパ３７で停止するまで円筒状部材３２内を吸入室２５に向かって移動してメイン吸入口３８及びサブ吸入口３９が共に開放された状態となる。

このように小容量運転時にはサブ吸入口３９が開放されているため、斜板１８のがたつき等によりピストン２３の吸入行程の位相がロータリーバルブ３１のメイン吸入口３８による開口行程に対し遅れて吸入行程中に吸入ガスを吸入することができないという不具合が防止される。また、大容量運転時にはサブ吸入口３９が閉鎖された状態となっているため、確実に圧縮して優れた性能を保持することができる。これにより、上述の実施の形態１と同様の効果を得られる。
同様に、上述の実施の形態２においても、クランク室１５の圧力Ｐｃと吸入室２５の圧力Ｐｓとの差圧の代わりに、シリンダボア２２内の圧力Ｐｂと吸入室２５との圧力Ｐｓとの差圧を用いてスプール３３を移動させることができる。

なお、上述の実施の形態１〜３において、サブ吸入口３９は、ロータリーバルブ３１の円筒状部材３２において、圧縮行程部４１から吸入行程部４０への移行点を０°として、この移行点から１８０°〜２７０°の回転位相角の範囲内に形成されていることが好ましく、また、圧縮行程部４１から吸入行程部４０への移行点から１８０°〜２５０°の回転位相角の範囲内に形成されていることがより好ましい。

なお、上記の実施の形態１及び３においては、円筒状部材３２の内周面にメイン吸入口３８及びサブ吸入口３９を開口させ、円筒状部材３２内を円筒状のスプール３３が移動することによりサブ吸入口３９を開閉したが、これに限るものではなく、駆動シャフト１６に同期して回転すると共に軸方向に移動自在に配置されたスプールにサブ吸入口を開口形成し、このスプールを移動させることによりサブ吸入口を開閉する構造とすることもできる。
また、上記の実施の形態２において、円筒状部材３２の内周面にメイン吸入口５３及びサブ吸入口３９を開口させ、円筒状部材３２内を円筒状のスプール３３が移動することによりメイン吸入口５３の第１の部分５１とサブ吸入口３９とをそれぞれ開閉したが、これに限るものではなく、駆動シャフト１６に同期して回転すると共に軸方向に移動自在に配置されたスプールに第１の部分及び第２の部分を有するメイン吸入口とサブ吸入口とを開口形成し、このスプールを移動させることによりメイン吸入口の第１の部分とサブ吸入口とをそれぞれ開閉する構造とすることもできる。

この発明の実施の形態１に係るピストン式可変容量圧縮機の構造を示す断面図である。 実施の形態１における小容量運転時のロータリーバルブの様子を示す断面図である。 実施の形態１における大容量運転時のロータリーバルブの様子を示す断面図である。 （ａ）は実施の形態１における小容量運転時のロータリーバルブの周方向の展開図を示し、（ｂ）は実施の形態１における大容量運転時のロータリーバルブの周方向の展開図を示す。 実施の形態１における小容量運転時のピストンの行程とロータリーバルブによる吸入ガス流路の開閉行程との様子を示す図である。 実施の形態１における大容量運転時のロータリーバルブの回転位相角とシリンダボア内の圧力との関係を示すグラフである。 実施の形態１における小容量運転時のロータリーバルブの回転位相角とシリンダボア内の圧力との関係を示すグラフである。 実施の形態２における小容量運転時のロータリーバルブの様子を示す断面図である。 実施の形態２における大容量運転時のロータリーバルブの様子を示す断面図である。 （ａ）は実施の形態２における小容量運転時のロータリーバルブの周方向の展開図を示し、（ｂ）は実施の形態２における大容量運転時のロータリーバルブの周方向の展開図を示す。 実施の形態３における小容量運転時のロータリーバルブの様子を示す断面図である。 従来のピストン式可変容量圧縮機における通常時のピストンの行程とロータリーバルブによる吸入ガス流路の開閉行程との様子を示す図である。 従来のピストン式可変容量圧縮機における斜板のがたつき発生時のピストンの行程とロータリーバルブによる吸入ガス流路の開閉行程との様子を示す図である。

符号の説明

１１ シリンダブロック、１２ フロントハウジング、１３ 弁形成体、１４ リヤハウジング、１５ クランク室、１６ 駆動シャフト、１７ 回転支持体、１８ 斜板、２２ シリンダボア、２３ ピストン、２５ 吸入室、２６ 吐出室、２７，３４ 連通路、２８ 容量制御弁、３０ バルブ収容室、３１ ロータリーバルブ、３２ 円筒状部材、３２ａ 底部、３３ スプール、３５ 導通路、３７ ストッパ、３８，５３ メイン吸入口、３９ サブ吸入口、４０ 吸入行程部、４１ 圧縮行程部、５１ 第１の部分、５２ 第２の部分、６１ ボア内圧検知孔。

Claims (6)

1. 駆動シャフトの周囲に配列された複数のシリンダボア内にそれぞれピストンを収容し、ピストンが吸入行程にあるシリンダボアに対応する導通路を開いてシリンダボア内の作動室に吸入ガスを導入するためのメイン吸入口が形成された吸入行程部と、ピストンが圧縮行程にあるシリンダボアに対応する導通路を閉じる圧縮行程部と、を有するロータリーバルブを駆動シャフトに同期して回転可能に配置すると共に、シリンダボア内のピストンのストロークを調整することにより容量が可変制御されるピストン式可変容量圧縮機において、
   ロータリーバルブは、圧縮行程部に形成されたサブ吸入口と、軸方向に移動してサブ吸入口を開閉するスプールとを有し、
   小容量運転時に前記スプールを移動させてサブ吸入口を開放することによりロータリーバルブの回転に対してピストンの吸入行程が遅れたシリンダボアに対応する導通路とサブ吸入口とを連通させてそのシリンダボア内の作動室に吸入ガスを導入し、
   大容量運転時には前記スプールを移動させてサブ吸入口を閉鎖する
   ことを特徴とするピストン式可変容量圧縮機。
2. ロータリーバルブのメイン吸入口は、大容量運転時の流量を確保するための第１の部分と小容量運転時に圧力変動を抑制するのに十分な流量に絞るための第２の部分とを有し、小容量運転時にはサブ吸入口とメイン吸入口の第２の部分とが開放されると共にメイン吸入口の第１の部分が前記スプールにより閉鎖され、大容量運転時にはメイン吸入口の第１の部分及び第２の部分が共に開放されると共にサブ吸入口が前記スプールにより閉鎖される請求項１に記載のピストン式可変容量圧縮機。
3. 前記スプールは、吸入室の圧力とクランク室の圧力との差圧により移動される請求項１または２に記載のピストン式可変容量圧縮機。
4. 前記スプールは、吸入室の圧力とシリンダボア内の圧力との差圧により移動される請求項１または２に記載のピストン式可変容量圧縮機。
5. ロータリーバルブは、駆動シャフトに同期して回転すると共にサブ吸入口が形成された円筒状部材を有し、前記スプールは前記円筒状部材内を軸方向に移動自在に配置された請求項１〜４のいずれか一項に記載のピストン式可変容量圧縮機。
6. 前記スプールは、駆動シャフトに同期して回転すると共に軸方向に移動自在に配置され、サブ吸入口は前記スプールに形成された請求項１〜４のいずれか一項に記載のピストン式可変容量圧縮機。

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