JP2014148894A - ピストン型可変容量圧縮機 - Google Patents

Abstract

【課題】吐出終了後のシリンダボアにおける高圧残留ガスによる斜板とシューとの摩擦力増大を防止できるとともに、設計自由度の高く、圧縮効率を向上できるピストン型可変容量圧縮機の提供ピストン型圧縮機の提供にある。
【解決手段】ハウジングと、駆動軸１８と、片頭式のピストン３３と、ピストン３３の端面とシリンダボア３２により区画される圧縮室と、斜板２６と、を備えたピストン型可変容量圧縮機である。ピストン３３の往復動時でも圧縮室３４に不可避に残留する高圧残留ガスを圧縮室から低圧空間へ逃がす残留ガス通路６２を備え、残留ガス通路は、ハウジングのシリンダボア内壁面に形成され、圧縮室と連通するボア側溝６３と、ピストン３３の外周面に形成され、ボア側溝６３と連通することで圧縮室と低圧空間とピストン側溝６４とを備え、ピストン側溝６４を、ピストン３３の往復動に応じてボア側溝６３と連通又は非連通とする。
【選択図】 図２

Description

この発明は、ピストン型可変容量圧縮機に関し、特に、シリンダブロックのシリンダボア内において往復移動するピストンを備えたピストン型可変容量圧縮機に関する。

従来のピストン型可変容量圧縮機としては、例えば、特許文献１に開示されたピストン型圧縮機が存在する。
特許文献１に開示されたピストン型圧縮機におけるシリンダブロックの中心部には、収容孔が形成されており、収容孔内には、駆動軸の後端部が摺動可能に収容されている。
シリンダブロックには、各圧縮室と駆動軸の後端部とを接続する連通孔がそれぞれ貫通形成されている。
駆動軸において後端部の外周面には、ピストンが上死点位置にある圧縮室へとつながる連通孔と、ピストンが下死点位置にある圧縮室へとつながる連通孔とを連通する残留ガスバイパス溝が形成されている。

特許文献１に開示されたピストン型圧縮機によれば、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、圧縮室につながる連通孔及び駆動軸の残留ガスバイパス通路を介して、低圧側の圧縮室へとバイパス（回収）される。
よって、吸入行程中における圧縮室での残留ガスの再膨張が少なくなり、低圧側の圧縮室へと吸入されるガスの量を多くでき、低圧側の圧縮室に対するガスの吸入効率を向上する。

特開２００５−１６３７１４号公報

ところで、ピストン型可変容量圧縮機のピストンは、斜板に対して摺動するシューを介して斜板に連結されている。
吐出終了後のシリンダボアにおける残留ガスは、ピストンを斜板側に押し付ける荷重を付与するため、斜板とシューとの摩擦力を増大させることになる。
特許文献１に開示されたピストン型圧縮機は、吐出終了後の圧縮室における残留ガスは、低圧側の圧縮室へ回収するから、残留ガスによる斜板とシューとの摩擦力増大を抑制することが期待できる。
しかしながら、このピストン型圧縮機は、上死点位置にある圧縮室と駆動軸の後端部の外周面を連通させるため、シリンダボアにおける弁板寄りの位置と駆動軸の収容孔とを連通するようにシリンダブロックに貫通孔を形成するほか、駆動軸の後端部の外周面に残留ガスバイパス溝を形成することが必須であり、設計上の自由度が制約されるという問題がある。
また、シリンダブロックに形成される貫通孔にガスが残留して、デッドボリューム(ピストンの上死点位置での圧縮室の容積)の増大を招くことになり、圧縮効率を上げることができない。

本発明は上記の問題点に鑑みてなされたもので、本発明の目的は、吐出終了後のシリンダボアにおける高圧残留ガスによる斜板とシューとの摩擦力増大を防止できるとともに、設計自由度の高く、圧縮効率を向上できるピストン型可変容量圧縮機の提供にある。

上記の課題を解決するために、本発明は、複数のシリンダボアを有するハウジングと、
前記ハウジングに回転自在に支持される駆動軸と、前記シリンダボアに挿入され、前記駆動軸の回転により往復動する片頭式のピストンと、前記ピストンの端面と前記シリンダボアにより区画される圧縮室と、前記駆動軸の回転を前記ピストンの往復動に変換する斜板と、を備えたピストン型可変容量圧縮機において、前記ピストンの往復動時でも前記圧縮室に不可避に残留する高圧残留ガスを前記圧縮室から低圧空間へ逃がす残留ガス通路を備え、前記残留ガス通路は、前記ハウジングのシリンダボア内壁面に形成され、前記圧縮室と連通するボア側溝と、前記ピストンの外周面に形成され、前記ボア側溝と連通することで前記圧縮室と前記低圧空間と連通するピストン側溝とを備え、前記ピストン側溝を、前記ピストンの往復動に応じて前記ボア側溝と連通又は非連通とすることを特徴とする。

本発明では、駆動軸が回転されると、片頭式のピストンがシリンダボアにおいて往復動し、冷媒ガスの吸入、圧縮、吐出が行われる。
ピストンの往復動時でも高圧残留ガスが不可避に圧縮室に残留するが、ピストン側溝とボア側溝とはピストンの往復動に応じて連通又は非連通となる。
ボア側溝とピストン側溝が連通して残留ガス通路を形成すると、圧縮室に残留する高圧残留ガスは残留ガス通路を通って低圧空間へ逃がされる。
本発明では、圧縮室に残留する高圧残留ガスが低圧空間へ逃がされるから、高圧残留ガスによる斜板とシューとの摩擦力増大を防止できる。
また、シリンダボア内壁面およびピストンの外周面に溝を形成することにより、シリンダボアの外部空間へ導く残留ガス通路を形成することができるから、設計上の自由度が高いピストン型可変容量圧縮機とすることができる。
また、ピストン側溝とボア側溝は溝であるから、シリンダブロックに貫通孔を設ける場合と比べてデッドボリュームを抑制することができ、圧縮効率を向上することができる。
さらに、ピストン側溝とボア側溝が非連通の状態では、圧縮室からの冷媒ガスのピストン側溝とボア側溝を介した漏洩を抑制することができる。

また、上記のピストン型可変容量圧縮機において、前記ボア側溝および前記ピストン側溝は、前記ピストンの軸方向に延在する構成としてもよい。
この場合、残留ガス通路がピストンの軸方向に延在するように設けられるから、圧縮室に残留する高圧残留ガスは残留ガス通路を通過し易くなる。
なお、ピストンの軸方向とはピストンの往復動の方向である。

また、上記のピストン型可変容量圧縮機において、前記低圧空間は、前記ハウジング内に形成され、前記斜板が収容される斜板室とする構成であってもよい。
この場合、圧縮室に残留する高圧残留ガスをボア側溝およびピストン側溝を通じて斜板室へ導くことができる。
低圧側のシリンダボアへ高圧残留ガスを導くことなく、高圧残留ガスによる斜板とシューとの摩擦力増大を防止できる。

また、上記のピストン型可変容量圧縮機において、前記低圧空間は、低圧側のシリンダボアとし、前記残留ガス通路は、前記ピストン側溝と前記低圧側のシリンダボアとを連絡する連絡通路を有する構成としてもよい。
この場合、圧縮室に残留する高圧残留ガスを残留ガス通路および連絡通路を通じて低圧側のシリンダボアへ導くことができるから、低圧側のシリンダボアに対する冷媒ガスの吸入効率を向上することができる。

また、上記のピストン型可変容量圧縮機において、前記ピストン側溝は、前記低圧空間に近いほど溝断面積が拡大して形成されている構成としてもよい。
この場合、ピストン側溝の溝断面積が、低圧空間に近いほど拡大されているため、圧縮室に残留する高圧残留ガスをディフューザ効果により残留ガス通路を通過し易くすることができる。

本発明によれば、吐出終了後のシリンダボアにおける高圧残留ガスによる斜板とシューとの摩擦力増大を防止できるとともに、設計自由度の高く、圧縮効率を向上できるピストン型可変容量圧縮機の提供ピストン型可変容量圧縮機を提供することができる。

第１の実施形態に係るピストン型可変容量圧縮機の縦断面図である。 第１の実施形態に係るピストン型可変容量圧縮機の要部を示す縦断面図である。 （ａ）は図２におけるＡ−Ａ線矢視図であり、（ｂ）はピストンの斜視図である。 （ａ）はピストン型可変容量圧縮機の特性曲線を示す図であり、（ｂ）は残留ガス通路の連通のタイミングを説明する図である。 （ａ）は上死点に位置するピストンの縦断面図であり、（ｂ）は下死点に位置するピストンの縦断面図である。 第２の実施形態に係るピストン型可変容量圧縮機の要部を示す縦断面図である。 （ａ）は第２の実施形態に係るピストンの斜視図であり、（ｂ）は図６におけるＢ−Ｂ線矢視図である。 変形例に係るピストン型可変容量圧縮機の要部を示す縦断面図である。

（第１の実施形態）
以下、第１の実施形態に係るピストン型可変容量圧縮機としての斜板式可変容量圧縮機について図面を参照して説明する。
本実施形態に係る斜板式可変容量圧縮機（以下「圧縮機」と表記する）は車両に搭載される車両空調用の圧縮機である。

図１に示す圧縮機では、シリンダブロック１１の前端にはフロントハウジング１２が接合され、シリンダブロック１１の後端にはリヤハウジング１３が接合されている。
シリンダブロック１１、フロントハウジング１２及びリヤハウジング１３は、複数の通しボルト（図１においては１つのみ示す）１４により相互に接続されている。
シリンダブロック１１には、通しボルト１４を挿通するボルト通孔（図示せず）が形成されているほか、フロントハウジング１２にはボルト通孔１５が形成されている。
また、リヤハウジング１３には、雌ねじを有するボルト孔（図示せず）が形成され、ボルト孔には通しボルト１４の雄ねじ部が螺入される。
シリンダブロック１１、フロントハウジング１２及びリヤハウジング１３は、圧縮機のハウジングの全体を構成する要素である。

フロントハウジング１２とシリンダブロック１１との接合により、フロントハウジング１２内に制御圧室１６が形成される。
シリンダブロック１１には軸孔１７が形成されている。
軸孔１７には駆動軸１８が挿通され、駆動軸１８はシリンダブロック１１に回転自在に支持されている。
本実施形態では、駆動軸１８のシリンダブロック１１と摺接する外周面には、潤滑剤を含むコーティング層が形成されている。
また、フロントハウジング１２には、軸孔２０が形成されており、軸孔２０に駆動軸１８が挿通されている。
軸孔２０には軸封装置２１が設けられている。軸封装置２１には主にゴム材料により形成されたリップシールが用いられている。
制御圧室１６から外部へ突出する駆動軸１８は、エンジン等の外部駆動源（図示せず）から回転駆動力を得る。

駆動軸１８には回転支持体２２が固定されている。
回転支持体２２はラジアル軸受２３を介してフロントハウジング１２に回転自在に支持されており、駆動軸１８と一体回転可能である。
回転支持体２２とフロントハウジング１２の内壁面との間には、駆動軸１８の軸心Ｐ方向への荷重を受けるスラスト軸受２４が介在されている。
フロントハウジング１２には、制御圧室１６の外周域からフロントハウジング１２と回転支持体２２との間まで延び、スラスト軸受２４に臨むオイル経路２５が形成されており、オイル経路２５は軸孔２０まで達している。
回転支持体２２には、斜板２６が駆動軸１８の軸心Ｐ方向へスライド可能かつ傾動可能に支持されている。
本実施形態の制御圧室１６は、斜板２６が収容されることから斜板室に相当する。

回転支持体２２には一対のアーム２７（図１では一方のアーム２７のみ図示され、他方のアーム２７は図示されない）が斜板２６に向けて突設されており、斜板２６には一対の突起部２８が回転支持体２２に向けて突設されている。
突起部２８は、回転支持体２２における一対のアーム２７間に形成された凹部に挿入されている。
突起部２８は、一対のアーム２７に挟まれた状態で凹部内を移動可能である。
アーム２７において凹部の底部となる面にはカム面２９が形成されており、突起部２８の先端部はカム面２９と摺接する。
斜板２６は、一対のアーム２７に挟まれた突起部２８と、カム面２９との連係により駆動軸１８の軸方向へ傾動可能かつ駆動軸１８と一体的に回転可能である。
斜板２６の傾動は、カム面２９と突起部２８とのスライドガイド関係と駆動軸１８のスライド支持作用とにより案内される。
一対のアーム２７、突起部２８およびカム面２９は、斜板２６と回転支持体２２との間に設けられる変換機構３０を構成する。
変換機構３０は、回転支持体２２に対して斜板２６を傾動可能、かつ駆動軸１８から斜板２６へトルク伝達可能に連結する。

駆動軸１８にはコイルスプリング３１が嵌挿されており、コイルスプリング３１は回転支持体２２と斜板２６との間に位置する。
コイルスプリング３１は斜板２６を回転支持体２２から離す付勢力を斜板２６に付与する。

斜板２６の径中心部が回転支持体２２側へ移動すると、駆動軸１８の径方向に対する斜板２６の傾斜角度が増大する。
斜板２６の最大傾斜角度は、回転支持体２２と斜板２６との当接により規定される。
因みに、図１に示す斜板２６は最大傾斜角度の状態にある。

図１に示すように、シリンダブロック１１に形成された複数のシリンダボア３２内には、片頭式のピストン３３が往復動自在となるように収容されている。
シリンダボア３２とピストン３３の端面とにより圧縮室３４が区画される。
斜板２６の回転運動は、シュー３５を介してピストン３３の前後往復運動に変換され、ピストン３３がシリンダボア３２内を往復動する。

リヤハウジング１３内には隔壁３６が形成されており、隔壁３６により吸入室３７と吐出室３８が区画形成されている。
シリンダブロック１１とリヤハウジング１３との間には、バルブプレート３９、弁形成プレート４０、４１及びリテーナ形成プレート４２が介在されている。
バルブプレート３９、弁形成プレート４１及びリテーナ形成プレート４２には吸入ポート４３が形成されている。
バルブプレート３９及び弁形成プレート４０には吐出ポート４４が形成されている。
弁形成プレート４０には吸入弁４５が形成されており、弁形成プレート４１には吐出弁４６が形成されている。
リテーナ形成プレート４２には、吐出弁４６の開度を規制するリテーナ４７が形成されている。

軸孔１７と吸入室３７を連絡するように貫通孔４８がバルブプレート３９、弁形成プレート４０、４１及びリテーナ形成プレート４２の中心に貫通して形成されている。
因みに、図２に示すように、シリンダボア３２におけるリヤハウジング１３側と連通する空間４９がシリンダブロック１１の軸孔１７側に形成されており、吸入弁４５の開度は、空間４９を形成するシリンダブロック１１の端面５０により規制される。

吸入室３７内の冷媒は、ピストン３３の復動動作（図１において右側から左側への移動）により吸入ポート４３から吸入弁４５を開弁してシリンダボア３２内へ流入する。
シリンダボア３２内へ流入したガス状の冷媒は、ピストン３３の往動動作（図１において左側から右側への移動）により吐出ポート４４から吐出弁４６を開弁して吐出室３８へ吐出される。
吐出弁４６は、リテーナ形成プレート４２上のリテーナ４７に当接して開度規制される。

吸入室３７へ冷媒を導入する吸入通路５１と、吐出室３８から冷媒を排出する吐出通路５２とは、外部冷媒回路５３で接続されている。
外部冷媒回路５３上には、冷媒から熱を奪うための熱交換器５４、膨張弁５５および周囲の熱を冷媒に移すための熱交換器５６が介在されている。
膨張弁５５は、熱交換器５６の出口側における冷媒ガスの温度の変動に応じて冷媒流量を制御する。

吐出室３８へ吐出された冷媒ガスは吐出通路５２を通って外部冷媒回路５３へ流出する。
外部冷媒回路５３へ流出した冷媒ガスは、吸入通路５１を通り吸入室３７へ還流する。
吐出室３８と制御圧室１６は給気通路５７により連通している。
リヤハウジング１３には容量制御弁５９が設けられており、容量制御弁５９は給気通路５７を通る冷媒ガスの流量を制御する。

容量制御弁５９の弁開度の増大により、給気通路５７を通る冷媒ガスの流量が増大すると、制御圧室１６内の圧力が高くなる。
これにより、斜板２６の傾斜角度が減少する。
容量制御弁５９の弁開度の減少により給気通路５７を通る冷媒ガスの流量が減少すると、制御圧室１６内の圧力が低くなる。これにより、斜板２６の傾斜角度が増大する。

本実施形態の駆動軸１８には、軸心Ｐを中心に軸方向へ形成された連通孔６０が形成されている。
駆動軸１８内部の連通孔６０は、リヤハウジング１３側の一端からフロントハウジング１２側へ向けて形成されている。
連通孔６０のフロントハウジング１２側の端部は、軸孔２０において駆動軸１８の軸方向において軸封装置２１と回転支持体２２との間に達している。
図１に示すように、連通孔６０のフロントハウジング１２側の端部から、径方向に駆動軸１８の外周まで至る孔６１が形成され、孔６１は軸孔２０を介してオイル経路２５と連通している。
従って、制御圧室１６と吸入室３７は貫通孔４８、連通孔６０、孔６１により連通している。
制御圧室１６内の冷媒ガスは貫通孔４８、連通孔６０、孔６１を介して吸入室３７へ流出する。
従って、貫通孔４８と、駆動軸１８の連通孔６０および孔６１は、オイルの流通路としての機能のほか、抽気通路として機能し、容量制御弁５９および給気通路５７との協働により制御圧室１６の圧力を制御する要素である。

ところで、本実施形態の圧縮機は、ピストン３３の往復動時でも圧縮室３４に不可避に残留する高圧の冷媒ガス（以下「高圧残留ガス」と表記する）を低圧空間としての制御圧室１６へ導くための残留ガス通路６２を備えている。
低圧空間とは高圧残留ガスが残留する圧縮室３４よりも低圧となる空間を指すが、本実施形態では、制御圧室１６が低圧空間に相当する。
本実施形態の残留ガス通路６２は、シリンダブロック１１のシリンダボア内壁面に形成されたボア側溝６３と、ピストン３３の外周面に形成されたピストン側溝６４とにより構成されている。
図２に示すように、ボア側溝６３は、シリンダボア内壁面の軸孔１７側において形成されている。
ピストン３３の往復動の方向をピストン３３の軸方向としており、本実施形態のボア側溝６３はピストン３３の軸方向に延在する直線状の溝である。
ボア側溝６３はバルブプレート３９側の端面から制御圧室１６へ向けて所定の位置まで形成されており、ボア側溝６３の長さはピストン側溝６４の長さとの関係により規定される。
なお、図３に示すように、ボア側溝６３は各シリンダボア３２におけるシリンダボア内壁面にそれぞれ形成されており、ボア側溝６３の溝断面の形状は半円形である。

図３（ｂ）に示すピストン３３の外周面に形成されるピストン側溝６４は、ピストン３３の軸方向に延在する直線状の溝である。
本実施形態では、図３（ａ）に示すように、ピストン側溝６４はボア側溝６３と重なるようにピストン３３の外周面の軸孔１７側に形成されている。
また、ピストン側溝６４はピストン３３の外周面のシュー３５側からバルブプレート３９側の端面へ向けて所定の位置まで形成されている。
ピストン側溝６４の長さは、ピストン３３が最もバルブプレート３９に接近する上死点に達したとき、ボア側溝６３とピストン側溝６４が連通するように設定されている。
図２に示すように、ボア側溝６３とピストン側溝６４が連通する状態では、ボア側溝６３の制御圧室１６側の端部６５とピストン側溝６４のバルブプレート３９側の端部６６が駆動軸１８の径方向において重なっている。
なお、ピストン側溝６４は各ピストン３３の外周面にそれぞれ形成されている。
図３（ａ）に示すように、ピストン側溝６４の溝断面の形状は半円形であり、ピストン側溝６４の深さはボア側溝６３と同じ深さに設定されている。
ピストン側溝６４とボア側溝６３は、ピストン３３の往復動に応じて間欠的に連通又は非連通の状態となる。
少なくともピストン３３の吸入および圧縮行程中では、ピストン側溝６４とボア側溝６３は、非連通の状態となる。

次に、本実施形態の圧縮機の作用について説明する。
圧縮機が運転されると、冷媒ガスが外部冷媒回路５３より吸入通路５１を通じて吸入室３７に導入される。
シリンダボア３２内を往復動するピストン３３が上死点位置から下死点位置へ移動する吸入行程では、吸入弁４５が開弁され、このとき、吸入室３７内の冷媒ガスは、吸入弁４５の開弁時に吸入ポート４３を通じて圧縮室３４へ導入される。
なお、吸入行程では、圧縮室３４の圧力低下および吐出室３８の圧力が高いことと相まって、吐出弁４６は湾曲することなくバルブプレート３９に密着して吐出ポート４４を閉じる。
この後、ピストン３３が下死点位置から上死点位置へ移動する圧縮行程では、圧縮室３４の圧力が増大し、圧縮室３４の冷媒ガスは圧縮される。

圧縮行程では、圧縮室３４の圧力が上昇する。
吐出行程では吐出弁４６が湾曲して吐出ポート４４を開き、圧縮室３４の冷媒ガスは吐出ポート４４を通じて吐出室３８へ吐出される。
同時に、圧縮室３４の圧力上昇と吸入室３７の圧力が低いことと相まって、吸入弁４５はバルブプレート３９に密着して吸入ポート４３を閉じる。
ピストン３３が上死点位置に達し、冷媒ガスが圧縮室３４から吐出室３８に吐出されて冷媒ガスの吐出が終了すると、吐出弁４６はリテーナ４７から離れて吐出ポート４４を閉じる。
そして、圧縮室３４から吐出室３８に吐出された冷媒ガスは吐出通路５２を通じて外部冷媒回路５３へ導出される。

図４（ａ）は圧縮機の特性曲線を示すが、特定のシリンダボア３２を基準として、駆動軸１８の回転角度と圧力比（吐出圧／吸入圧）との関係が実線の曲線により示される。
駆動軸１８の回転角度が０°（３６０°）のとき、図５（ａ）に示すように、シリンダボア３２内のピストン３３は上死点に位置する。
一方、駆動軸１８の回転角度が１８０°のとき、図５（ｂ）に示すように、シリンダボア３２内のピストン３３は下死点に位置する。
なお、図４（ａ）において２点鎖線にて示す曲線は、従来の高圧残留ガスが圧縮室３４に留まる場合を示す比較例の特性曲線である。

図４（ｂ）は、回転角度と残留ガス通路６２の連通のタイミングを説明する図である。
図４（ｂ）に示すように、駆動軸１８の回転角度が０°（３６０°）の前後の間において、残留ガス通路６２が形成される。
本実施形態では、ピストン側溝６４とボア側溝６３は、圧縮された冷媒ガスの吐出終了時に連通して残留ガス通路６２を形成する。
図５（ａ）に示すように、ピストン側溝６４とボア側溝６３が連通するとき、圧縮室３４の高圧残留ガスはボア側溝６３からピストン側溝６４を通じて制御圧室１６へ逃がされる。
図５（ａ）では高圧残留ガスの流れを矢印Ｒにより示している。
本実施形態では、ピストン側溝６４とボア側溝６３により形成される残留ガス通路６２が、圧縮室３４と制御圧室１６を最短距離にて結ぶように、ピストン３３の軸方向において直線状に形成されている。
このため、圧縮室３４の高圧残留ガスは、残留ガス通路６２の途中で澱むことがなく、速やかに制御圧室１６へ逃がされる。

図４（ｂ）に示す所定のタイミングにおいて残留ガス通路６２を形成し、残留ガス通路６２を通じて高圧残留ガスを制御圧室１６へ積極的に逃がすことにより、圧縮室３４の圧力が低下する。
このため、冷媒ガスの吐出行程終了後の圧縮室３４における高圧残留ガスによりピストン３３を斜板２６側に押し付ける荷重が解消され、斜板２６とシュー３５との摩擦力が低減される。
圧縮機は、シリンダボア３２側となるシュー３５と制御圧室１６側となるシュー３５を備えているが、圧縮室３４の高圧残留ガスの解消により、特に、斜板２６のシリンダボア３２側の面とシリンダボア３２側のシュー３５との摩擦力が低減される。
ピストン側溝６４とボア側溝６３が連通されて残留ガス通路６２を形成している状態では、吐出弁４６は吐出ポート４４を閉じている。
なお、制御圧室１６に高圧残留ガスが導かれることにより制御圧室１６の圧力変動が生じるものの、この圧力変動による圧縮機の性能に対する影響は小さい。

ピストン３３が下死点へ向かう移動により、ピストン側溝６４がボア側溝６３から離れ、非連通となると、残留ガス通路６２が解消される。
図４（ｂ）に示すように、残留ガス通路６２の解消により吸入行程が開始され、圧縮室３４の圧力が低下し、吸入弁４５が開弁されることで冷媒ガスが吸入ポート４３を通じて圧縮室３４へ吸入される。

本実施形態の圧縮機によれば、以下の作用効果を奏する。
（１）ピストン側溝６４とボア側溝６３とはピストン３３の往復動に応じて連通又は非連通となる。ボア側溝６３とピストン側溝６４が連通して残留ガス通路６２を形成するとき、圧縮室３４に残留する高圧残留ガスは残留ガス通路６２を通って制御圧室１６へ逃がされる。圧縮室３４における高圧残留ガスが制御圧室１６へ逃がされるから、圧縮室３４における高圧残留ガスによる斜板２６とシュー３５との摩擦力増大を防止することができる。
（２）シリンダボア内壁面およびピストン３３の外周面に溝を形成することにより、圧縮室３４の高圧残留ガスを制御圧室１６へ逃がす残留ガス通路６２を形成することができるから、設計上の自由度が高い圧縮機とすることができる。
（３）残留ガス通路６２がピストン３３の軸方向に延在するように設けられるから、シリンダボア３２内に残留する高圧残留ガスは残留ガス通路６２を通過し易くなる。特に、残留ガス通路６２が、圧縮室３４と制御圧室１６を最短距離にて結ぶようにピストン３３の軸方向において直線状に形成されている。このことから、圧縮室３４の高圧残留ガスを残留ガス通路６２の途中で澱ませることなく、速やかに制御圧室１６へ逃がすことができる。

（４）圧縮室３４に残留する高圧残留ガスをボア側溝６３およびピストン側溝６４を通じて制御圧室１６へ導くことができる。高圧残留ガスを低圧の圧縮室３４へ逃がすことなく、高圧残留ガスによる斜板２６とシュー３５との摩擦力増大を防止できる。
（５）斜板の傾斜角度により吐出容量が変動する可変容量圧縮機の場合、最小容量運転時や低容量運転時において、吐出終了後の高圧残留ガスによる斜板とシューとの摩擦力増大の影響が顕著であった。本実施形態によれば、ピストン３３の圧縮および吐出動作中に残留する高圧残留ガスによる斜板２６とシュー３５との摩擦力が低減するから、摩擦力増大の影響を確実に解消することができる。
（６）ピストン側溝６４とボア側溝６３は、孔でなく溝であるから、シリンダブロックに貫通孔を設ける場合と比べてシリンダボア３２内のデッドボリュームを抑制することができ、圧縮効率を向上することができる。
（７）ピストン側溝６４とボア側溝６３は、ピストン３３の往復動に応じて間欠的に連通又は非連通の状態となる。少なくともピストン３３の吸入および圧縮行程中では、ピストン側溝６４とボア側溝６３は、非連通の状態であり、圧縮室３４からの冷媒ガスのピストン側溝６４とボア側溝６３を介した漏洩を抑制することができる。

（第２の実施形態）
次に、第２の実施形態に係る圧縮機について説明する。
本実施形態の圧縮機も、車両に搭載される車両空調用の圧縮機であるが、低圧空間を低圧側のシリンダボアとし、ピストン側溝と低圧側シリンダボアとを連絡する連絡通路が形成されている点で、先の実施形態と異なる。
本実施形態において、第１の実施形態と共通の構成については、第１の実施形態の説明を援用して共通の符号を用いる。

本実施形態の圧縮機は、図６に示すように、圧縮室３４の高圧残留ガスを低圧側のシリンダボア３２へ逃がす残留ガス通路７０を備えている。
ボア側溝６３は先の実施形態と同じ構成であるが、図６、図７（ａ）に示すように、ピストン３３の外周面にはピストン側溝７１が形成されている。
ピストン側溝７１は、ピストン３３が上死点に位置しても制御圧室１６と連通しない溝である。
本実施形態の残留ガス通路７０は、ボア側溝６３、ピストン側溝７１および連絡通路を備える。
連絡通路は、高圧側のシリンダボア３２におけるピストン３３のピストン側溝７１と低圧側のシリンダボア３２とを連絡する通路である。

図６に示すように、圧縮機のシリンダブロック１１には、シリンダボア３２と軸孔１７とを連通する導通孔７２が形成されている。
従って、導通孔７２はシリンダボア３２と軸孔１７との間を結ぶ要素である。
図７（ｂ）に示すように、導通孔７２の数はシリンダボア３２の数に対応しており、複数の導通孔７２はシリンダブロック１１において放射状に配置されている。
なお、図７（ｂ）では、シリンダボア３２は、説明の便宜上、シリンダボア３２Ａ〜３２Ｅと区別するほか、軸孔１７とを連通する導通孔７２についても、導通孔７２Ａ〜７２Ｅと区別する。

図６および図７（ｂ）に示すように、駆動軸１８の外周面には、導通孔７２の位置に対応して形成された軸側溝７３が形成されている。
軸側溝７３は、圧縮機の運転時においてシリンダボア３２の導通孔７２と連通する位置に形成されている。
軸側溝７３は、導通孔７２と連通し、軸方向に平行な一対の溝端部７４、７５と、溝端部７４、７５を周方向に繋ぐ周溝部７６により形成されている。
一方の溝端部７４が導通孔７２と連通するとき、他方の溝端部７５は隣の導通孔７２のさらに次の導通孔７２と連通するように設定されている。
例えば、図７（ｂ）に示すように、溝端部７４が導通孔７２Ａと連通すると、溝端部７５は導通孔７２Ｃと連通する。
この場合の連絡通路は、高圧側のシリンダボア３２Ａにおけるピストン３３のピストン側溝７１と連通する導通孔７２Ａと、軸側溝７３と、低圧側のシリンダボア３２Ａと連通する連通する導通孔７２Ｃとから構成される。

本実施形態では、例えば、シリンダボア３２Ａのピストンが吐出終了となる位置に達すると、ボア側溝６３とピストン側溝７１Ａが連通し、ピストン側溝７１と導通孔７２Ａとは連通される。
このとき、導通孔７２Ａと軸側溝７３が連通し、軸側溝７３は導通孔７２Ｃと連通する。
シリンダボア３２Ｃにおけるピストン３３は、吸入行程終了後の圧縮行程開始付近の位置にあり、導通孔７２Ｃとシリンダボア３２Ｃは直接連通する。
このため、シリンダボア３２Ａの圧縮室３４の高圧残留ガスは、ボア側溝６３、ピストン側溝７１Ａ、軸側溝７３および導通孔７２Ｃを通じてシリンダボア３２Ｃの圧縮室３４に逃がされる。
駆動軸１８の回転に伴い、シリンダボア３２Ｂの圧縮室３４が高圧側となり、シリンダボア３２Ｂの圧縮室３４が高圧側になると、シリンダボア３２Ｄの圧縮室３４が低圧側となる。
この場合、残留ガス通路７０は、シリンダボア３２Ｂにおけるボア側溝６３、シリンダボア３２Ｂ内のピストン３３におけるピストン側溝７１Ｂ、軸側溝７３および導通孔７２Ｄにより構成される。
つまり、高圧側のシリンダボア３２および低圧側のシリンダボア３２は、駆動軸１８の回転に応じて移り変わり、高圧側のシリンダボア３２および低圧側のシリンダボア３２に対応する残留ガス通路７０が構成される。

本実施形態では、ピストン側溝７１とボア側溝６３は、圧縮された冷媒ガスの吐出終了時に連通する。
このとき、ピストン側溝７１は導通孔７２と連通し、導通孔７２は軸側溝７３と連通する。
軸側溝７３は、低圧側のシリンダボア３２と連通する導通孔７２と連通している。
このため、ピストン側溝７１とボア側溝６３が連通するとき、圧縮室３４の高圧残留ガスはボア側溝６３、ピストン側溝７１、導通孔７２、軸側溝７３、低圧側のシリンダボア３２と連通する導通孔７２を通じて低圧側のシリンダボア３２の圧縮室３４へ逃がされる。

本実施形態によれば、残留ガス通路７０を通じて高圧側のシリンダボア３２の圧縮室３４における高圧残留ガスを低圧側のシリンダボア３２の圧縮室３４へ積極的に逃がすから、斜板２６とシュー３５との摩擦力が低減されるだけでなく、低圧側の冷媒ガスの吸入効率を向上させることができる。

（変形例）
次に、第１の実施形態の変形例に係る圧縮機について説明する。
図８に示すように、本変形例に係る圧縮機のピストン側溝８０は、制御圧室１６と連通する溝であるが、制御圧室１６側へ向かうほど溝深さが大きくなり、溝断面積が拡大して形成されている。
ボア側溝６３は第１の実施形態と同じであることから、本変形例の残留ガス通路６２は、ボア側溝６３およびピストン側溝８０により形成される。
残留ガス通路６２におけるピストン側溝８０の溝断面積が制御圧室１６へ向かうほど拡大するから、吐出終了時の高圧残留ガスは残留ガス通路６２を通過する際に、ディフューザ効果が生じ、より残留ガス通路６２を通過し易くすることができる。
図８では高圧残留ガスの流れを矢印Ｒにより示している。

なお、本変形例では、ピストン側溝８０の溝深さを制御圧室１６側へ向かうほど大きくすることにより、溝断面積を拡大するにようにしたが、ピストン側溝８０の溝幅を大きくして溝断面積を拡大してもよい。
あるいは、ピストン側溝８０溝の深さと溝幅の両方を拡大して溝断面積の拡大を図ってもよい。

なお、上記の実施形態（変形例を含む）は、本発明の一実施形態を示すものであり、本発明は、上記の実施形態（変形例を含む）に限定されるものではなく、下記のように発明の趣旨の範囲内で種々の変更が可能である。
○ 上記の実施形態（変形例を含む）では、ボア側溝およびピストン側溝をピストンの軸方向に向かう直線状の溝としたが、ボア側溝およびピストン側溝は、直線状の溝に限らない。ボア側溝およびピストン側溝は、ピストンの軸方向に延在する溝であれば湾曲、屈曲してもよい。あるいは、ボア側溝およびピストン側溝の一部が周方向に形成され、残りの部分がピストンの軸方向に延在するようにしてもよい。
○ 上記の実施形態（変形例を含む）では、ボア側溝およびピストン側溝を駆動軸の径方向において駆動軸側（圧縮機の中心側）となる位置に形成されたが、ボア側溝およびピストン側溝を設ける位置は特に限定されない。ボア側溝およびピストン側溝をシリンダブロック外周に近い側に形成してもよいし、隣のシリンダボアに近い側に形成してもよい。
○ ボア側溝およびピストン側溝の重なりの範囲は、上記の実施形態（変形例を含む）に限定されない。圧縮機の形式や諸条件に応じて適宜設定すればよい。また、ボア側溝およびピストン側溝が連通して残留ガス通路を形成するタイミングもピストンの上死点を基準として調整すればよい。
○ 上記の実施形態（変形例を含む）では、ピストン型可変容量圧縮機としての斜板式可変容量圧縮機について説明したが、ピストン型可変容量圧縮機は、ワッブル式可変容量圧縮機でもよい。また、ピストン型可変容量圧縮機は、車両空調用の圧縮機に限定されない。
○ 第２の実施形態では、ピストン側溝について溝断面積を拡大したが、ピストン側溝とともにボア側溝の溝断面積をピストン側溝へ向かうほど拡大するようにしてもよい。この場合、残留ガス通路の通路断面積が制御圧室へ向かうほど拡大するようにすれば、残留ガス通路においてディフューザ効果を得ることができる。
○ 第２の実施形態では、残留ガス通路がボア側溝、ピストン側溝および連絡通路を備える構成とし、連絡通路として導通孔と軸側溝を用いたが、ロータリーバルブにより吸入する圧縮機に適用してもよい。この場合、ボア側溝、ピストン側溝、導通孔は第２の実施形態と同じ構成とし、軸側溝をロータリーバルブの外周面に形成すればよい。

１１ シリンダブロック
１２ フロントハウジング
１３ リヤハウジング
１６ 制御圧室
１８ 駆動軸
２２ 回転支持体
２６ 斜板
３０ 変換機構
３２ シリンダボア
３３ ピストン
３４ 圧縮室
３５ シュー
３７ 吸入室
３８ 吐出室
３９ バルブプレート
４３ 吸入ポート
４４ 吐出ポート
４５ 吸入弁
４６ 吐出弁
４８ 貫通孔
５３ 外部冷媒回路
５７ 給気通路
５９ 容量制御弁
６２、７０ 残留ガス通路
６３ ボア側溝
６４、７１、８０ ピストン側溝
７２ 導通孔
７３ 軸側溝
Ｐ 軸心
Ｒ 高圧残留ガスの流れ

Claims (5)

1. 複数のシリンダボアを有するハウジングと、
   前記ハウジングに回転自在に支持される駆動軸と、
   前記シリンダボアに挿入され、前記駆動軸の回転により往復動する片頭式のピストンと、
   前記ピストンの端面と前記シリンダボアにより区画される圧縮室と、
   前記駆動軸の回転を前記ピストンの往復動に変換する斜板と、を備えたピストン型可変容量圧縮機において、
   前記ピストンの往復動時でも前記圧縮室に不可避に残留する高圧残留ガスを前記圧縮室から低圧空間へ逃がす残留ガス通路を備え、
   前記残留ガス通路は、
   前記ハウジングのシリンダボア内壁面に形成され、前記圧縮室と連通するボア側溝と、
   前記ピストンの外周面に形成され、前記ボア側溝と連通することで前記圧縮室と前記低圧空間と連通するピストン側溝とを備え、
   前記ピストン側溝を、前記ピストンの往復動に応じて前記ボア側溝と連通又は非連通とすることを特徴とするピストン型可変容量圧縮機。
2. 前記ボア側溝および前記ピストン側溝は、前記ピストンの軸方向に延在することを特徴とする請求項１記載のピストン型可変容量圧縮機。
3. 前記低圧空間は、前記ハウジング内に形成され、前記斜板が収容される斜板室とすることを特徴とする請求項１又は２記載のピストン型可変容量圧縮機。
4. 前記低圧空間は、低圧側のシリンダボアとし、
   前記残留ガス通路は、前記ピストン側溝と前記低圧側のシリンダボアとを連絡する連絡通路を有することを特徴とする請求項１又は２記載のピストン型可変容量圧縮機。
5. 前記ピストン側溝は、前記低圧空間に近いほど溝断面積が拡大して形成されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項記載のピストン型可変容量圧縮機。

Images