JP2007016762A - ピストン式圧縮機 - Google Patents

Abstract

【課題】圧縮室へのガスの吸入開始タイミングを早めつつ、圧縮室へのガスの吸入損失量を抑えて圧縮効率を向上させることができるピストン式圧縮機を提供すること。
【解決手段】吸入ポート４３は、ロータリバルブ４１の外周面４１ａに対向する入口４３ａの開口幅が下死点側より上死点側が幅狭となる幅狭通路５０、及び下死点側にて前記幅狭通路５０よりも幅広となる幅広通路５１を有している。また、幅広通路５１は残留ガスバイパス溝４６の高圧側溝４７よりも下死点側に位置している。幅狭通路５０における後行側端縁５０ｂと、幅広通路５１における先行側端縁５１ａとの間の開口幅Ｔｃは、高圧側溝４７と吸入連通路４５との間に介在されるシール領域Ｓにおけるロータリバルブ４１の回転方向へのシール幅Ｗより短く設定されている。そして、幅狭通路５０が前記シール領域Ｓによって閉塞された直後に幅広通路５１が吸入ポート４３の入口４３ａに連通される。
【選択図】 図３

Description

本発明は、ロータリバルブを用いたピストン式圧縮機に関し、吐出終了後の高圧側の圧縮室に残留されたガスを低圧側の圧縮室へとバイパスする構成を備えたピストン式圧縮機に関する。

この種のピストン式圧縮機としては、例えば特許文献１に開示されたものが存在する。特許文献１に開示のピストン式圧縮機において、各シリンダボアでは回転軸の回転によってピストンが往復動されることで、ロータリバルブを介した吸入圧領域から圧縮室へのガスの吸入、及び圧縮室内でのガスの圧縮、並びに圧縮室からのガスの吐出が行われる。前記ロータリバルブは、回転軸と同期回転することで、各圧縮室から延びる導通路と吸入圧領域とを吸入行程にて順次連通する吸入連通路を有している。この吸入連通路は、ロータリバルブの軸方向に沿って一定幅で細長に延びる形状に形成されている。

また、ロータリバルブの外周面には、吐出終了後の高圧側の圧縮室への導通路と低圧側の圧縮室への導通路とを連通する残留ガスバイパス溝が形成されている。そして、吐出終了後の圧縮室において吐出しきれずに残ったガス（残留ガス）は、高圧側の導通路及び残留ガスバイパス溝並びに低圧側の導通路を介して、低圧側の圧縮室へとバイパス（回収）される。よって、圧縮室の吸入行程中におけるガスの再膨張が少なくなり、該圧縮室内へ吸入圧領域のガスを確実に吸入でき、ピストン式圧縮機の体積効率を向上させることができる。
特開２００４−２３９２１０号公報

ところで、前記ピストン式圧縮機においては、残留ガスバイパス溝の高圧側開口と吸入連通路の開口との間における、導通路の開口を介したガスパスを防止する必要がある。このため、導通路の開口と対向するロータリバルブの外周面は、残留ガスバイパス溝の高圧側開口と吸入連通路の開口との間において、導通路の開口を閉塞するシール領域を構成している。

ここで、図１１及び図１２においては、前記ロータリバルブ１００の外周面１００ａを平面状に展開するとともに、ロータリバルブ１００の外周面１００ａに導通路１０１を対応させた状態の図を示している。図１１に示すように、ロータリバルブ１００の外周面１００ａにおいて、前記シール領域Ｓとしては残留ガスバイパス溝１０３の高圧側開口１０３ａと吸入連通路１０２の開口１０２ａとの間で導通路１０１の開口１０１ａを閉塞可能とする面積を必要とする。

ところが、前記シール領域Ｓの面積が大きくなればなるほど、すなわち、ロータリバルブ１００の回転方向に沿った高圧側開口１０３ａと吸入連通路１０２との幅Ｗが広くなればなるほど、高圧側開口１０３ａと吸入連通路１０２の開口１０２ａとが離れることとなる。すると、導通路１０１の開口１０１ａと高圧側開口１０３ａとの連通開始タイミングから、導通路１０１の開口１０１ａと吸入連通路１０２の開口１０２ａとの連通開始タイミングまでが遅くなる。このタイミングの遅れは、高圧側の圧縮室内のガスを回収してから圧縮室へガスが吸入されるまでの時間が長くなることである。その結果として、圧縮室へのガスの吸入開始タイミングが遅くなり、圧縮室へのガス吸入量の低下に伴う圧縮効率の低下に繋がり好ましくない。

そこで、図１２に示すように、前記シール領域Ｓの面積を小さくし、すなわち、前記幅Ｗを狭くし、導通路１０１の開口１０１ａと高圧側開口１０３ａとの連通開始タイミングから、導通路１０１の開口１０１ａと吸入連通路１０２の開口１０２ａとの連通開始タイミングまでを早めることが考えられる。しかし、この場合には、シール領域Ｓによって導通路１０１の開口１０１ａを閉塞する必要があることから、導通路１０１の開口１０１ａが狭くなってしまう。該開口１０１ａが狭くなることは、圧縮室へのガスの吸入損失が大きくなり、圧縮効率が低下して好ましくない。

本発明は、圧縮室へのガスの吸入開始タイミングを早めつつ、圧縮室へのガスの吸入損失量を抑えて圧縮効率を向上させることができるピストン式圧縮機を提供することにある。

本発明のピストン式圧縮機は、シリンダブロックにて回転軸の周囲に複数のシリンダボアを配列するとともに各シリンダボア内にピストンを収容し、前記ピストンがシリンダボア内にて圧縮室の容積を最大とする下死点と圧縮室の容積を最小とする上死点との間を往復動されることでロータリバルブを介した吸入圧領域から圧縮室へのガスの吸入、及び圧縮室内でのガスの圧縮、並びに圧縮室からのガスの吐出が行われるとされ、前記ロータリバルブは、回転軸と同期回転することで、前記シリンダブロックに穿設され各圧縮室に連通する吸入ポートと、吸入圧領域とを順次連通する吸入連通路を有するとともに、吐出終了後の高圧側の圧縮室への吸入ポートと低圧側の圧縮室への吸入ポートとを連通する残留ガスバイパス通路を有し、さらに、前記ロータリバルブにて前記吸入ポートの開口と対向する外周面が、吸入ポートの開口を介した前記残留ガスバイパス通路と吸入連通路との連通を防止するシール領域を構成するピストン式圧縮機において、
前記吸入ポートは、前記上死点側において前記ロータリバルブの外周面に対向する開口の、前記ロータリバルブの回転方向における開口幅が前記下死点側よりも幅狭となる幅狭通路、及び前記下死点側であって前記ロータリバルブの回転方向における前記開口幅が前記幅狭通路よりも幅広となる幅広通路を有し、かつ前記幅狭通路においてロータリバルブの回転方向への後行側端縁が幅広通路において前記回転方向への後行側端縁よりも先行側に位置しているとともに、前記残留ガスバイパス通路は高圧側の圧縮室への吸入ポートにて前記幅狭通路のみに連通する高圧側開口を備えており、前記幅狭通路は、前記上死点に位置するピストンによって区画された圧縮室と連通し、前記幅狭通路における後行側端縁と幅広通路における先行側端縁との間の開口幅は、前記高圧側開口と吸入連通路の開口との間に介在される前記シール領域における前記ロータリバルブの回転方向へのシール幅より短く設定されており、前記幅狭通路が前記シール領域によって閉塞された直後に前記幅広通路に吸入連通路の開口が連通される。

これによれば、幅狭通路をシール領域で閉塞することで、吸入ポートの開口を介した残留ガスバイパス通路と吸入連通路との連通を防止することができる。幅狭通路は幅広通路より開口幅が狭いことからシール領域のシール幅を狭くすることができる。そして、シール幅が狭くなることから、ロータリバルブの回転方向への高圧側開口と吸入連通路との間の幅を狭くすることができる。その結果として、高圧側開口と吸入ポートの開口との連通開始タイミングから、吸入連通路の開口と吸入ポートの開口との連通開始タイミングまでを早めることができ、高圧側の圧縮室に残留するガスを回収してから圧縮室へガスが吸入されるまでの時間を短くすることができる。

また、ガスパス防止のためには、シール領域は幅狭通路のみを閉塞すればよいため、吸入ポートにて幅狭通路以外は幅広とすることができる。このため、吸入連通路の開口と吸入ポートの開口との連通開始タイミングを早めるためにシール領域のシール幅を狭くしたとしても、吸入ポートが幅広通路を備えることによりガスの吸入損失が大きくなることがない。その結果として、圧縮室へのガスの吸入開始タイミングを早めつつ、ガス吸入損失量を低下させ、圧縮効率を向上させることができる。

加えて、残留ガスバイパス通路における高圧側開口は、幅狭通路のみに連通することから、高圧側開口はロータリバルブにおける上死点側に形成されている。このため、高圧側開口と吸入ポートの入口とが連通したとき、高圧側開口は、上死点に位置するピストンによって区画された圧縮室に吸入ポートの幅狭通路を介して直接的に連通することとなる。したがって、圧縮室に残留するガスを残留ガスバイパス通路によって効率良く回収することができる。その結果として、吸入行程中における高圧側の圧縮室に残留するガスの再膨張が少なくなり、圧縮室へのガスの吸入を確実としてピストン式圧縮機の体積効率を向上させることができる。

また、前記幅広通路と幅狭通路は連設されていてもよい。これによれば、幅狭通路と幅広通路が分離されている場合に比して、吸入ポートから圧縮室へのガスの吸入量を多くすることができる。

また、本発明のピストン式圧縮機は、シリンダブロックにて回転軸の周囲に複数のシリンダボアを配列するとともに各シリンダボア内にピストンを収容し、前記ピストンがシリンダボア内にて圧縮室の容積を最大とする下死点と圧縮室の容積を最小とする上死点との間を往復動されることでロータリバルブを介した吸入圧領域から圧縮室へのガスの吸入、及び圧縮室内でのガスの圧縮、並びに圧縮室からのガスの吐出が行われるとされ、前記ロータリバルブは、回転軸と同期回転することで、前記シリンダブロックに穿設され各圧縮室に連通する吸入ポートと、吸入圧領域とを順次連通する吸入連通路を有するとともに、吐出終了後の高圧側の圧縮室への吸入ポートと低圧側の圧縮室への吸入ポートとを連通する残留ガスバイパス通路を有し、さらに、前記ロータリバルブにて前記吸入ポートの開口と対向する外周面が、吸入ポートの開口を介した前記残留ガスバイパス通路と吸入連通路との連通を防止するシール領域を構成するピストン式圧縮機において、
前記吸入ポートは、前記下死点側において前記ロータリバルブの外周面に対向する開口の、前記ロータリバルブの回転方向における開口幅が前記上死点側よりも幅狭となる幅狭通路、及び前記上死点側であって前記ロータリバルブの回転方向における前記開口幅が前記幅狭通路よりも幅広となる幅広通路を有し、かつ前記幅狭通路においてロータリバルブの回転方向への後行側端縁が幅広通路において前記回転方向への後行側端縁よりも先行側に位置しているとともに、前記残留ガスバイパス通路は高圧側の圧縮室への吸入ポートにて前記幅狭通路のみに連通する高圧側開口を備えており、前記幅広通路と幅狭通路は連設されているとともに、前記幅広通路は、前記上死点に位置するピストンによって区画された圧縮室と連通し、前記幅狭通路における後行側端縁と幅広通路における先行側端縁との間の開口幅は、前記高圧側開口と吸入連通路の開口との間に介在される前記シール領域における前記ロータリバルブの回転方向へのシール幅より短く設定されており、前記幅狭通路が前記シール領域によって閉塞された直後に前記幅広通路に吸入連通路の開口が連通される。

これによれば、幅狭通路をシール領域で閉塞することで、吸入ポートの開口を介した残留ガスバイパス通路と吸入連通路との連通を防止することができる。幅狭通路は幅広通路より開口幅が狭いことからシール領域のシール幅を狭くすることができる。そして、シール幅が狭くなることから、ロータリバルブの回転方向への高圧側開口と吸入連通路との間の幅を狭くすることができる。その結果として、高圧側開口と吸入ポートの開口との連通開始タイミングから、吸入連通路の開口と吸入ポートの開口との連通開始タイミングまでを早めることができ、高圧側の圧縮室に残留するガスを回収してから圧縮室へガスが吸入されるまでの時間を短くすることができる。

また、ガスパス防止のためには、シール領域は幅狭通路のみを閉塞すればよいため、吸入ポートにて幅狭通路以外は幅広とすることができる。このため、吸入連通路の開口と吸入ポートの開口との連通開始タイミングを早めるためにシール領域のシール幅を狭くしたとしても、吸入ポートが幅広通路を備えることによりガスの吸入損失が大きくなることがない。その結果として、圧縮室へのガスの吸入開始タイミングを早めつつ、ガス吸入損失量を低下させ、圧縮効率を向上させることができる。

加えて、幅広通路は、上死点に位置するピストンによって区画された圧縮室に連通することとなる。したがって、圧縮室へのガスの吸入開始時、吸入ポートと吸入連通路とが連通する面積を広くすることができ、吸入ガス量を多くすることができる。

また、前記幅狭通路は、前記幅広通路に対し前記ロータリバルブの回転方向への先行側に偏って形成されていてもよい。これによれば、ガスパス防止のためにシール領域で閉塞される開口幅は、幅狭通路における後行側端縁と幅広通路における先行側端縁との間の開口幅である。ここで、幅狭通路が幅広通路に対して先行側に偏っていることで、幅狭通路における後行側端縁が幅広通路の先行側端縁に近づくこととなり、ガスパス防止のためにシール領域で閉塞される開口幅は狭くなる。その結果として、ガスパス防止のためのシール領域のシール幅を狭くして、高圧側開口と吸入ポートの開口との連通開始タイミングから、吸入連通路の開口と吸入ポートの開口との連通開始タイミングまでを早めることができる。

また、前記幅狭通路における先行側端縁と、幅広通路における先行側端縁が同一直線上に位置していてもよい。これによれば、ガスパス防止のためのシール幅を最も狭くすることができる。

本発明によれば、圧縮室へのガスの吸入開始タイミングを早めつつ、圧縮室へのガスの吸入損失量を抑えて圧縮効率を向上させることができる。

以下、本発明を具体化したピストン式圧縮機の一実施形態を図１〜図５にしたがって説明する。なお、以下の説明においてピストン式圧縮機１０の「上」「下」「前」「後」は、図１に示す矢印Ｙ１の方向を上下方向とし、矢印Ｙ２の方向を前後方向とする。

図１に示すように、ピストン式圧縮機１０は、シリンダブロック１１と、該シリンダブロック１１の前端に接合されたフロントハウジング１２と、シリンダブロック１１の後端に接合されたリヤハウジング１３とを備えている。前記シリンダブロック１１とリヤハウジング１３の間には弁・ポート形成体１４が介在されており、シリンダブロック１１、フロントハウジング１２、リヤハウジング１３、及び弁・ポート形成体１４は、複数の通しボルトＢにより相互に締結固定されている（図１では１本のボルトＢのみ図示）。そして、前記シリンダブロック１１と、フロントハウジング１２とリヤハウジング１３がピストン式圧縮機１０のハウジングを構成している。

前記ハウジング内にて、前記フロントハウジング１２とシリンダブロック１１に囲まれた領域にはクランク室１７が区画形成されている。また、シリンダブロック１１とフロントハウジング１２とには回転軸１９が回転可能に支持されており、前記クランク室１７には回転軸１９が配設されている。回転軸１９は、外部駆動源（例えば、エンジン）Ｅに動力伝達機構ＰＴを介して作動連結されており、外部駆動源Ｅから動力の供給を受けて回転される。回転軸１９は、シリンダブロック１１とフロントハウジング１２に貫設された軸孔２０，２１に挿通されている。

回転軸１９の前側はフロントハウジング１２の軸孔２０に設けられたラジアルベアリング２２を介してフロントハウジング１２に支持されている。フロントハウジング１２と回転軸１９の間にはリップシール型の軸封装置２３が介在されており、回転軸１９に沿ったクランク室１７からの冷媒ガス（ガス）漏れを防止する。前記クランク室１７において回転軸１９上には、ラグプレート１６が一体回転可能に固定されている。ラグプレート１６とフロントハウジング１２との間には、スラストベアリング１８が介在されている。

また、前記クランク室１７内には、斜板２４が収容されている。斜板２４は、回転軸１９にスライド移動可能、かつ回転軸１９の中心軸Ｌ１に対する傾斜角度を変更可能に支持されている。ラグプレート１６と斜板２４との間にはヒンジ機構２５が介在されている。斜板２４は前記ヒンジ機構２５を介したラグプレート１６との間でのヒンジ連結、及び回転軸１９の支持により、ラグプレート１６及び回転軸１９と同期回転可能であるとともに、回転軸１９の軸方向（中心軸Ｌ１方向）へのスライド移動を伴いながら回転軸１９に対し傾動可能となっている。

前記シリンダブロック１１には、複数のシリンダボア１１ａ（本実施形態では５つ）が回転軸１９の周囲に配列されるように形成されている（図２参照）。各シリンダボア１１ａには片頭型のピストン３１が往復動可能に収容されている。前記ピストン３１は、斜板２４の周縁部に前後一対のシュー３０を介して摺動自在に係留されている。そして、回転軸１９の回転にともなう斜板２４の回転が、シュー３０を介してピストン３１の往復動に変換される。

シリンダボア１１ａの前後開口は、弁・ポート形成体１４及びピストン３１によって閉塞されており、このシリンダボア１１ａ内にはピストン３１の往復動に応じて容積変化する圧縮室２６が区画されている。前記リヤハウジング１３内には、吸入通路（吸入圧領域）２８及び吐出室２９がそれぞれ区画形成されている。吸入通路２８はリヤハウジング１３の中央部に形成されているとともに、吐出室２９は吸入通路２８の外周を取り囲むようにして形成されている。弁・ポート形成体１４には、圧縮室２６と吐出室２９とを連通する吐出ポート３２、及び吐出ポート３２を開閉する吐出弁３３が形成されている。

次に、ロータリバルブ及び残留ガスバイパス通路について説明する。
前記シリンダブロック１１には、シリンダボア１１ａに囲まれた中心部にバルブ収容室４２が形成され、該バルブ収容室４２内にはロータリバルブ４１が回転可能に収容されている。バルブ収容室４２と各圧縮室２６とは、シリンダブロック１１に穿設された複数（図１においては１つのみ示す）の吸入ポート４３を介してそれぞれ連通されている。前記ロータリバルブ４１はアルミニウム系の金属材料により構成されており、円筒状をなしている。前記回転軸１９の後側はバルブ収容室４２内に配置され、回転軸１９の後側の圧入凹部１９ａには、ロータリバルブ４１の前側が圧入固定されている。

そして、ロータリバルブ４１の外周面４１ａと、バルブ収容室４２の周面４２ａとは、バルブ収容室４２においてロータリバルブ４１を回転可能に支持するためのすべり軸受面を構成している。回転軸１９の後側は、ロータリバルブ４１を介することでシリンダブロック１１に回転可能に支持されている。ロータリバルブ４１の中心軸Ｌ２は、回転軸１９の中心軸Ｌ１と同一軸線上に位置しており、ロータリバルブ４１と回転軸１９とは一体化されて一軸様をなしている。そして、ロータリバルブ４１は回転軸１９の回転、つまりはピストン３１の往復動に同期して回転される。

前記ロータリバルブ４１は、弁・ポート形成体１４の透孔１４ａを介して吸入通路２８と連通する筒内空間４４を有している。図２に示すように、ロータリバルブ４１の周壁には、この筒内空間４４とロータリバルブ４１の外周面４１ａ側とを連通する吸入連通路４５が設けられている。吸入連通路４５の入口４５ａは筒内空間４４内に開口し、吸入連通路４５の出口４５ｂはロータリバルブ４１の外周面４１ａ上に開口している。そして、回転軸１９の回転に伴うロータリバルブ４１の回転により、吸入連通路４５の出口４５ｂはシリンダブロック１１の吸入ポート４３の入口４３ａ（開口）に間欠的に連通する。すなわち、吸入連通路４５が、吸入圧領域としての筒内空間４４と各圧縮室２６から延びる吸入ポート４３の入口４３ａとをロータリバルブ４１の回転に同期して順次連通させる。

前記ロータリバルブ４１は、ピストン３１が吸入行程に移行した場合に、吸入連通路４５の出口４５ｂがシリンダブロック１１の吸入ポート４３の入口４３ａに連通する。すると、吸入通路２８の冷媒ガスは、弁・ポート形成体１４の透孔１４ａ、ロータリバルブ４１の筒内空間４４、吸入連通路４５及び吸入ポート４３を同順に経由して圧縮室２６に吸入される。なお、吸入行程において、ピストン３１が圧縮室２６の容積を最大とする位置をピストン３１の下死点とする。

一方、前記ピストン３１の吸入行程の終了時、すなわちピストン３１が前記下死点に位置するときには、吸入連通路４５の出口４５ｂが吸入ポート４３の入口４３ａに対して周方向に完全にずれ、筒内空間４４から圧縮室２６内への冷媒ガスの吸入が停止される。続けて、ピストン３１が圧縮・吐出行程に移行されると、ロータリバルブ４１の外周面４１ａによって筒内空間４４と圧縮室２６の間が閉塞状態に保持され、冷媒ガスの圧縮及び圧縮済みガスの吐出室２９への吐出が妨げられることはない。そして、圧縮・吐出行程において、ピストン３１が圧縮室２６の容積を最小とする位置をピストン３１の上死点とする。ピストン３１が上死点にあるとき、シリンダボア１１ａ内にて、ピストン３１と弁・ポート形成体１４の間にはクリアランス（所謂、トップクリアランス）が形成され、該クリアランスには圧縮室２６において吐出しきれずに残った残留ガスが残留する。

図３においては、前記ロータリバルブ４１の外周面を平面状に展開するとともに、ロータリバルブ４１の外周面４１ａに吸入ポート４３を対向させた図を示している。なお、図３〜図５において、図３に示す矢印Ｙ３方向をロータリバルブ４１の回転方向（周方向）とし（すなわち、ロータリバルブ４１は図３における左方向に進行する）、矢印Ｙ４の方向を軸方向（中心軸Ｌ２方向）とする。

図３に示すように、ロータリバルブ４１の外周面４１ａ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４６が形成されている。残留ガスバイパス溝４６は、ロータリバルブ４１の中心軸Ｌ２方向（矢印Ｙ４方向）に延在される高圧側開口としての高圧側溝４７、同じく中心軸Ｌ２方向に延在される低圧側溝４８を備えている。また、残留ガスバイパス溝４６は、ロータリバルブ４１の周方向（矢印Ｙ３方向）に延在されて高圧側溝４７と低圧側溝４８の前記上死点側（ピストン式圧縮機１０における後方側）の端部間を連通する連通溝４９を備えている。

前記高圧側溝４７は、ロータリバルブ４１の外周面４１ａにおいて、吐出終了直後の高圧側の圧縮室２６への吸入ポート４３（４３Ａ）に先行して連通する位置に配置されている。このため、高圧側溝４７と前記トップクリアランスとは吸入ポート４３を介して連通される構成とされている。また、低圧側溝４８は、ロータリバルブ４１の外周面４１ａにおいて、低圧側の圧縮室２６たる吸入終了直後の圧縮室２６への吸入ポート４３（４３Ｂ）と対向する位置に配置されている。

また、ロータリバルブ４１の外周面４１ａにおいて、前記高圧側溝４７と吸入連通路４５の間にはシール領域Ｓが介在されている。このシール領域Ｓは、残留ガスバイパス溝４６の高圧側溝４７と吸入連通路４５の出口４５ｂとの間における、吸入ポート４３の入口４３ａ（開口）を介したガスパスを防止するために設けられている。シール領域Ｓは、ロータリバルブ４１の外周面４１ａにて、吸入ポート４３の入口４３ａに対向する領域は、高圧側溝４７と吸入連通路４５の出口４５ｂとを非連通とする領域である。そして、吐出終了直後の圧縮室２６において吐出しきれずに残った冷媒ガス（残留ガス）は、吸入ポート４３（４３Ａ）、高圧側溝４７、連通溝４９、低圧側溝４８及び吸入ポート４３（４３Ｂ）を同順に経由して、吸入終了直後の圧縮室２６へとバイパス（回収）される。

さて、図３に二点鎖線で示すように、前記シリンダブロック１１に穿設された各吸入ポート４３は、ロータリバルブ４１の外周面４１ａに対向する開口、すなわち入口４３ａが、２種類の異なる開口幅を有する形状をなしている。吸入ポート４３は、ロータリバルブ４１の中心軸Ｌ２方向における前記上死点側に、ロータリバルブ４１の周方向への開口幅Ｔａ（一定幅）で中心軸Ｌ２方向へ延びる幅狭通路５０を備えている。また、吸入ポート４３は、ロータリバルブ４１の中心軸Ｌ２方向における前記下死点側に、前記周方向への開口幅Ｔｂ（一定幅）で中心軸Ｌ２方向へ延びる幅広通路５１を備えている。そして、吸入ポート４３の入口４３ａにおいて、前記幅狭通路５０の開口幅Ｔａは幅広通路５１の開口幅Ｔｂより狭く設定されている（Ｔａ＜Ｔｂ）。

前記幅狭通路５０の開口幅Ｔａは、高圧側溝４７と吸入連通路４５間における前記周方向への幅、すなわちシール領域Ｓの一部におけるシール幅Ｗより狭くなっている（Ｗ＞Ｔａ）。一方、幅広通路５１の開口幅Ｔｂは、前記シール領域Ｓの一部におけるシール幅Ｗより広くなっている（Ｗ＜Ｔｂ）。また、吸入ポート４３の入口４３ａは、幅狭通路５０と幅広通路５１の境界が段差状に形成されている。さらに、ロータリバルブ４１の回転時、前記高圧側溝４７は幅広通路５１よりも上死点側を通過する構成とされている。このため、ロータリバルブ４１の回転時には、幅狭通路５０に対しては高圧側溝４７が連通されるが、幅広通路５１に対しては高圧側溝４７は連通されない構成とされている。

ここで、幅狭通路５０において、ロータリバルブ４１の回転方向（図３では左方向）への端縁であって、ロータリバルブ４１の回転時に吸入連通路４５が先に通過する端縁を、ロータリバルブ４１の回転方向への先行側端縁５０ａとし、吸入連通路４５が後に通過する端縁を前記回転方向への後行側端縁５０ｂとする。同様に、幅広通路５１において、ロータリバルブ４１の回転時に吸入連通路４５が先に通過する端縁を、ロータリバルブ４１の回転方向への先行側端縁５１ａとし、吸入連通路４５が後に通過する端縁を前記回転方向への後行側端縁５１ｂとする。

そして、幅狭通路５０における後行側端縁５０ｂから幅広通路５１の先行側端縁５１ａまでの前記回転方向（周方向）に沿った開口幅Ｔｃは、前記シール領域Ｓのシール幅Ｗよりわずかに狭くなっている。このため、高圧側溝４７が幅狭通路５０を通過した直後においては、吸入連通路４５の出口４５ｂが幅広通路５１に連通するようになっている。

さて、上記構成のピストン式圧縮機１０において、図３に示すように、吐出終了直後であり、ピストン３１が上死点にあるとき、高圧側溝４７は、幅広通路５１よりも上死点側を通過し、吸入ポート４３の入口４３ａにおける幅狭通路５０のみに連通される。なお、吸入ポート４３の入口４３ａにおける幅広通路５１は、シール領域Ｓによって閉塞されており、幅狭通路５０のみが入口４３ａに連通される。そして、圧縮室２６（トップクリアランス）において吐出しきれずに残った冷媒ガス（残留ガス）は、吸入ポート４３（４３Ａ）、高圧側溝４７、連通溝４９、低圧側溝４８及び吸入ポート４３（４３Ｂ）を同順に経由して、吸入終了直後の圧縮室２６へとバイパス（回収）される。このため、圧縮室２６の吸入行程中における残留ガスの再膨張が少なくなり、該圧縮室２６内へ筒内空間４４の冷媒ガスを確実に吸入でき、圧縮機１０の体積効率を向上させることができる。

その後、図４に示すように、ロータリバルブ４１の回転によって、高圧側溝４７が幅狭通路５０を通過すると、吸入ポート４３の入口４３ａにて幅狭通路５０はシール領域Ｓによって閉塞される。このとき、吸入ポート４３の入口４３ａにて幅広通路５１は、すでにシール領域Ｓによって閉塞されているため、幅狭通路５０及び幅広通路５１、すなわち、吸入ポート４３の入口４３ａ全体がシール領域Ｓによって閉塞される。このため、シール領域Ｓによって高圧側溝４７と吸入連通路４５の出口４５ｂとの間における、吸入ポート４３の入口４３ａ（開口）を介したガスパスが防止される。

そして、図５に示すように、高圧側溝４７が幅狭通路５０を通過し、高圧側溝４７が吸入ポート４３の入口４３ａと非連通とされた直後には、吸入連通路４５の出口４５ｂが吸入ポート４３の入口４３ａ（幅広通路５１）に連通する。その後、吸入ポート４３の入口４３ａ全体（幅狭通路５０及び幅広通路５１）が吸入連通路４５の出口４５ｂに連通することとなり、吸入通路２８の冷媒ガスは、弁・ポート形成体１４の透孔１４ａ、ロータリバルブ４１の筒内空間４４、吸入連通路４５及び吸入ポート４３を同順に経由して圧縮室２６に吸入される。

上記実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
（１）吸入ポート４３の入口４３ａは、幅狭通路５０と幅広通路５１を有し、吸入ポート４３の入口４３ａにてロータリバルブ４１の回転方向（周方向）に沿った開口幅は上死点側が下死点側より幅狭となっている。また、ロータリバルブ４１の回転時、高圧側溝４７は幅狭通路５０のみに連通する構成とされている。幅狭通路５０は幅広通路５１より開口幅が狭いことから、ガスパス防止のためのシール領域Ｓのシール幅Ｗを狭くすることができ、高圧側溝４７と吸入連通路４５の出口４５ｂとの間の幅を狭くすることができる。その結果として、高圧側溝４７と幅狭通路５０との連通開始タイミングから、吸入連通路４５の出口４５ｂと吸入ポート４３の入口４３ａとの連通開始タイミングまでを早めることができる。すなわち、高圧側の圧縮室２６に残留するガスを回収してから圧縮室２６へ冷媒ガスが吸入されるまで（吸入開始タイミング）の時間を短くすることができる。

また、高圧側溝４７から吸入連通路４５へのガスパス防止のためには、シール領域Ｓは幅狭通路５０のみを閉塞すればよいため、吸入ポート４３にて幅狭通路５０以外に幅広通路５１を設けることができる。このため、圧縮室２６への冷媒ガスの吸入開始タイミングを早めるためにシール領域Ｓのシール幅Ｗを狭くしたとしても、吸入ポート４３が幅広通路５１を備えることにより冷媒ガスの吸入損失が大きくなることがない。その結果として、圧縮室２６への冷媒ガスの吸入開始タイミングを早めつつ、ガス吸入損失量を抑えて、圧縮効率を向上させることができる。

（２）吸入ポート４３の入口４３ａにて幅狭通路５０と幅広通路５１は連設されている。このため、幅狭通路５０と幅広通路５１が分割されている場合に比して吸入ポート４３の入口４３ａからの冷媒ガスの吸入量を多くすることができる。

（３）ピストン３１が上死点に位置するとき、吸入ポート４３の入口４３ａにおける幅狭通路５０は、圧縮室２６と直接的に連通される。このため、幅狭通路５０に高圧側溝４７が連通したとき、圧縮室２６の残留ガスが速やかに高圧側溝４７へと回収される。したがって、残留ガスを確実に回収することができ、吸入行程中における残量ガスの再膨張が少なくなり、圧縮室２６への冷媒ガスの吸入を確実としてピストン式圧縮機１０の体積効率を向上させることができる。

（第２の実施形態）
次に、本発明を具体化したピストン式圧縮機の第２の実施形態を図６にしたがって説明する。なお、第２の実施形態は、第１の実施形態のピストン式圧縮機１０において、吸入ポート４３を変更したのみの構成であるため、同様の部分についてはその重複する説明を省略する。

さて、図６に示すように、第２の実施形態の吸入ポート４３の入口４３ａにおいて、幅狭通路５０は、幅広通路５１に対してロータリバルブ４１の回転方向の先行側に偏って形成されている。すなわち、幅狭通路５０における先行側端縁５０ａと幅広通路５１における先行側端縁５１ａとが同一直線上に位置している。なお、幅狭通路５０の開口幅Ｔａ、及び幅広通路５１の開口幅Ｔｂは第１の実施形態と同じである。

そして、シール領域Ｓにおいて、高圧側溝４７と吸入連通路４５間のシール幅Ｗは、幅狭通路５０における後行側端縁５０ｂから先行側端縁５０ａ（幅広通路５１の先行側端縁５１ａ）までの開口幅Ｔｃよりわずかに広く設定されている。このため、第２の実施形態におけるシール領域Ｓのシール幅Ｗは、第１の実施形態に比して狭くなっている。

したがって、第２の実施形態によれば、前記第１の実施形態の（１）〜（３）に記載の効果に加え、以下の効果も発揮することができる。
（４）第２の実施形態においては、幅狭通路５０が第１の実施形態に比して先行側に偏り、シール幅Ｗが狭くなっていることから、高圧側溝４７と吸入連通路４５の出口４５ｂとの間の幅をより一層狭くすることができる。その結果として、高圧側溝４７と幅狭通路５０との連通開始タイミングから、吸入連通路４５の出口４５ｂと吸入ポート４３の入口４３ａとの連通開始タイミングまでをさらに早めることができる。その結果として、圧縮室２６へのガスの吸入損失量の低減に寄与することができる。

（第３の実施形態）
次に、本発明を具体化したピストン式圧縮機の第３の実施形態を図７にしたがって説明する。なお、第３の実施形態は、第１の実施形態のピストン式圧縮機１０において、吸入ポート４３における幅狭通路５０と幅広通路５１の位置、及び残留ガスバイパス溝４６の位置を上死点側と下死点側とで逆転させた構成であるため、同様の部分についてはその重複する説明を省略する。

さて、図７に示すように、ロータリバルブ４１の外周面４１ａにおいて、残留ガスバイパス溝４６の高圧側溝４７（高圧側開口）及び低圧側溝４８は、ロータリバルブ４１の中心軸Ｌ２方向における下死点側（ピストン式圧縮機１０における前方側）に設けられている。また、残留ガスバイパス溝４６の連通溝４９は高圧側溝４７と低圧側溝４８の下死点側（ピストン式圧縮機１０における前方側）の端部間を連通している。

図７に二点鎖線で示すように、前記シリンダブロック１１に穿設された各吸入ポート４３は、ロータリバルブ４１の外周面４１ａに対向する開口、すなわち入口４３ａが、２種類の異なる開口幅を有する形状をなしている。吸入ポート４３の入口４３ａは、ロータリバルブ４１の中心軸Ｌ２方向における前記下死点側に、ロータリバルブ４１の周方向への開口幅Ｔａ（一定幅）で中心軸Ｌ２方向へ延びる幅狭通路５０を備えている。また、吸入ポート４３は、ロータリバルブ４１の中心軸Ｌ２方向における前記上死点側に、前記周方向への開口幅Ｔｂ（一定幅）で中心軸Ｌ２方向へ延びる幅広通路５１を備えている。

前記幅狭通路５０の開口幅Ｔａは、シール領域Ｓにおける一部のシール幅Ｗより狭く（Ｗ＞Ｔａ）、幅広通路５１の開口幅Ｔｂは、前記シール領域Ｓにおける一部のシール幅Ｗより広くなっている（Ｗ＜Ｔｂ）。また、吸入ポート４３の入口４３ａは、幅狭通路５０と幅広通路５１とが連設され、両通路５０，５１の境界が段差状に形成されている。さらに、ロータリバルブ４１の回転時、前記高圧側溝４７は幅広通路５１よりも下死点側を通過する構成とされている。このため、ロータリバルブ４１の回転時には、幅狭通路５０に対しては高圧側溝４７が連通されるが、幅広通路５１に対しては高圧側溝４７は連通されない構成とされている。

そして、幅狭通路５０における後行側端縁５０ｂから幅広通路５１の先行側端縁５１ａまでの前記回転方向（周方向）に沿った開口幅Ｔｃは、前記シール領域Ｓのシール幅Ｗよりわずかに狭くなっている。このため、高圧側溝４７が幅狭通路５０を通過した直後においては、吸入連通路４５の出口４５ｂが幅広通路５１に連通するようになっている。また、ピストン３１が上死点にあり、吐出終了直後の圧縮室２６には、幅広通路５１が直接連通するようになっている。

したがって、第３の実施形態によれば、前記第１の実施形態の（１）又は（２）に記載の効果に加え、以下の効果も発揮することができる。
（５）幅広通路５１はロータリバルブ４１の中心軸Ｌ２方向における上死点側に形成されている。このため、幅狭通路５０が上死点側に形成され、かつ、幅狭通路５０の先行側端縁５０ａが幅広通路５１の先行側端縁５１ａより後行側に形成されている場合に比して、圧縮室２６への冷媒ガスの吸入開始時、吸入連通路４５の出口４５ｂに連通する入口４３ａの面積を広くすることができ、圧縮室２６への吸入ガス量を多くすることができる。

なお、各実施形態は以下のように変更してもよい。
○ 図８に示すように、各実施形態において、幅狭通路５０は複数の通路に分割されていてもよい。すなわち、幅狭通路５０は、その開口幅Ｔａが高圧側溝４７と吸入連通路４５間のシール幅Ｗより狭くなっていれば幅狭通路５０の形状は第１〜第３の実施形態の形状に限定されず、楕円孔状や丸孔状に形成されていてもよい。なお、幅狭通路５０においてロータリバルブ４１の回転方向への後行側端縁５０ｂは、一対の通路のうち最も後行側に位置する通路の端縁とする。

○ 図９に示すように、第１及び第２の実施形態において、幅狭通路５０を一対の長孔状に形成し、幅狭通路５０を幅広通路５１から分離させてもよい。すなわち、幅狭通路５０は、その開口幅Ｔａが高圧側溝４７と吸入連通路４５間のシール幅Ｗより狭くなっていれば幅狭通路５０は幅広通路５１に連設されていなくてもよい。なお、幅狭通路５０においてロータリバルブ４１の回転方向への後行側端縁５０ｂは、各長孔の最も後行側に位置する端縁とする。

○ 図１０に示すように、各実施形態において、幅広通路５１は幅狭通路５０に向かって幅狭となる形状であってもよい。なお、幅広通路５１において前記回転方向への先行側端縁５１ａは、先行側端縁５１ａにて幅広通路５１における最も幅広となる位置とし、後行側端縁５１ｂは、後行側端縁５１ｂにて幅広通路５１における最も幅広となる位置とする。

○ 第３の実施形態において、吸入ポート４３の入口４３ａにおいて、幅狭通路５０は、幅広通路５１に対してロータリバルブ４１の回転方向の先行側に偏って形成されていてもよい。そして、幅狭通路５０における先行側端縁５０ａと幅広通路５１における先行側端縁５１ａとが同一直線上に位置していてもよい。

○ 各実施形態において、吸入ポート４３は、入口４３ａに幅狭通路５０及び幅広通路５１を備えていれば、出口の開口形状や吸入ポート４３内の通路形状は任意に変更してもよい。

○ 各実施形態において、幅狭通路５０の後行側端縁５０ｂが、幅広通路５１の後行側端縁５１ｂよりも先行側に位置していれば、幅狭通路５０が幅広通路５１に対して後行側へ偏っていてもよい。

○ 両頭ピストン式圧縮機において本発明を適用してもよい。

第１の実施形態のピストン式圧縮機を示す縦断面図。 図１の１−１線断面図。 ロータリバルブの外周面を平面状に展開して示す図。 幅狭部がシール領域で閉塞された状態を示す展開図。 吸入ポートと吸入連通路が連通した状態を示す展開図。 第２の実施形態にてロータリバルブの外周面を平面状に展開して示す図。 第３の実施形態にてロータリバルブの外周面を平面状に展開して示す図。 別例の吸入ポートを示す展開図。 別例の吸入ポートを示す展開図。 別例の吸入ポートを示す展開図。 背景技術を示すロータリバルブの展開図。 背景技術を示すロータリバルブの展開図。

符号の説明

Ｓ…シール領域、Ｗ…シール幅、Ｔａ，Ｔｂ，Ｔｃ…開口幅、１０…ピストン式圧縮機、１１…シリンダブロック、１１ａ…シリンダボア、１９…回転軸、２６…圧縮室、２８…吸入圧領域としての吸入通路、３１…ピストン、４１…ロータリバルブ、４１ａ…外周面、４３…吸入ポート、４３ａ…開口としての入口、４５…吸入連通路、４６…残留ガスバイパス通路としての残留ガスバイパス溝、４７…高圧側開口としての高圧側溝、５０…幅狭通路、５０ａ…先行側端縁、５０ｂ…後行側端縁、５１…幅広通路、５１ａ…先行側端縁、５１ｂ…後行側端縁。

Claims (5)

1. シリンダブロックにて回転軸の周囲に複数のシリンダボアを配列するとともに各シリンダボア内にピストンを収容し、前記ピストンがシリンダボア内にて圧縮室の容積を最大とする下死点と圧縮室の容積を最小とする上死点との間を往復動されることでロータリバルブを介した吸入圧領域から圧縮室へのガスの吸入、及び圧縮室内でのガスの圧縮、並びに圧縮室からのガスの吐出が行われるとされ、前記ロータリバルブは、回転軸と同期回転することで、前記シリンダブロックに穿設され各圧縮室に連通する吸入ポートと、吸入圧領域とを順次連通する吸入連通路を有するとともに、吐出終了後の高圧側の圧縮室への吸入ポートと低圧側の圧縮室への吸入ポートとを連通する残留ガスバイパス通路を有し、さらに、前記ロータリバルブにて前記吸入ポートの開口と対向する外周面が、吸入ポートの開口を介した前記残留ガスバイパス通路と吸入連通路との連通を防止するシール領域を構成するピストン式圧縮機において、
   前記吸入ポートは、前記上死点側において前記ロータリバルブの外周面に対向する開口の、前記ロータリバルブの回転方向における開口幅が前記下死点側よりも幅狭となる幅狭通路、及び前記下死点側であって前記ロータリバルブの回転方向における前記開口幅が前記幅狭通路よりも幅広となる幅広通路を有し、かつ前記幅狭通路においてロータリバルブの回転方向への後行側端縁が幅広通路において前記回転方向への後行側端縁よりも先行側に位置しているとともに、前記残留ガスバイパス通路は高圧側の圧縮室への吸入ポートにて前記幅狭通路のみに連通する高圧側開口を備えており、
   前記幅狭通路は、前記上死点に位置するピストンによって区画された圧縮室と連通し、前記幅狭通路における後行側端縁と幅広通路における先行側端縁との間の開口幅は、前記高圧側開口と吸入連通路の開口との間に介在される前記シール領域における前記ロータリバルブの回転方向へのシール幅より短く設定されており、前記幅狭通路が前記シール領域によって閉塞された直後に前記幅広通路に吸入連通路の開口が連通されるとしたことを特徴とするピストン式圧縮機。
2. 前記幅広通路と幅狭通路は連設されている請求項１に記載のピストン式圧縮機。
3. シリンダブロックにて回転軸の周囲に複数のシリンダボアを配列するとともに各シリンダボア内にピストンを収容し、前記ピストンがシリンダボア内にて圧縮室の容積を最大とする下死点と圧縮室の容積を最小とする上死点との間を往復動されることでロータリバルブを介した吸入圧領域から圧縮室へのガスの吸入、及び圧縮室内でのガスの圧縮、並びに圧縮室からのガスの吐出が行われるとされ、前記ロータリバルブは、回転軸と同期回転することで、前記シリンダブロックに穿設され各圧縮室に連通する吸入ポートと、吸入圧領域とを順次連通する吸入連通路を有するとともに、吐出終了後の高圧側の圧縮室への吸入ポートと低圧側の圧縮室への吸入ポートとを連通する残留ガスバイパス通路を有し、さらに、前記ロータリバルブにて前記吸入ポートの開口と対向する外周面が、吸入ポートの開口を介した前記残留ガスバイパス通路と吸入連通路との連通を防止するシール領域を構成するピストン式圧縮機において、
   前記吸入ポートは、前記下死点側において前記ロータリバルブの外周面に対向する開口の、前記ロータリバルブの回転方向における開口幅が前記上死点側よりも幅狭となる幅狭通路、及び前記上死点側であって前記ロータリバルブの回転方向における前記開口幅が前記幅狭通路よりも幅広となる幅広通路を有し、かつ前記幅狭通路においてロータリバルブの回転方向への後行側端縁が幅広通路において前記回転方向への後行側端縁よりも先行側に位置しているとともに、前記残留ガスバイパス通路は高圧側の圧縮室への吸入ポートにて前記幅狭通路のみに連通する高圧側開口を備えており、
   前記幅広通路と幅狭通路は連設されているとともに、前記幅広通路は、前記上死点に位置するピストンによって区画された圧縮室と連通し、前記幅狭通路における後行側端縁と幅広通路における先行側端縁との間の開口幅は、前記高圧側開口と吸入連通路の開口との間に介在される前記シール領域における前記ロータリバルブの回転方向へのシール幅より短く設定されており、前記幅狭通路が前記シール領域によって閉塞された直後に前記幅広通路に吸入連通路の開口が連通されるとしたことを特徴とするピストン式圧縮機。
4. 前記幅狭通路は、前記幅広通路に対し前記ロータリバルブの回転方向への先行側に偏って形成されている請求項１〜請求項３のうちいずれか一項に記載のピストン式圧縮機。
5. 前記幅狭通路における先行側端縁と、幅広通路における先行側端縁が同一直線上に位置している請求項４に記載のピストン式圧縮機。

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