JP2015169157A - ピストン式圧縮機 - Google Patents

Abstract

【課題】残留ガスを流通させるバイパス通路からの残留ガスの漏れが低減されるピストン式圧縮機を提供すること。【解決手段】ピストン式圧縮機は、回転軸の一端側部１１に回転弁４０が形成されている。回転弁４０は、複数のボアと供給通路とを導通路３４１〜３４４を介して順次連通して冷媒ガスをボアに吸入させる吸入口４１と、ボアの内圧がその隣に位置する後行するボアの内圧より高い状態において、上記ボアの第１導通路３４１と後行するボアの第２導通路３４２とを連通するように構成されているバイパス通路４３と、を有する。バイパス通路４３は回転軸１０の周方向に沿って直線状に形成された溝であり、回転軸１０の軸線に垂直な方向に位置している。【選択図】図５

Description

本発明は、ピストン式圧縮機に関する。

従来、複数のボアを有するピストン式圧縮機において、吐出行程終了後のボア内に残留する高圧の残留ガスを、回転弁に形成されたバイパス通路によって、圧縮行程中の他のボアに供給することにより、残留ガスの再膨張を低減して体積効率を向上させている。例えば、特許文献１に開示されている構成では、バイパス通路は回転弁の外周面にコ字状に形成された溝と回転弁を収容する収容凹部の内側面との間に形成されている。

特開平６−１１７３６５号公報

しかしながら、バイパス通路を流通する残留ガスは高圧であるため、バイパス通路から残留ガスが漏えいすることを低減するためには、回転弁の外周面と収容凹部の内側面との間に高い気密性を要する。そして、コ字状に形成されたバイパス通路に高圧の残留ガスが長い時間滞在する場合には、一層高い気密性を要することとなる。また、バイパス通路がコ字状である場合には、バイパス通路の長さが比較的長くなるため、回転弁におけるバイパス通路全体において高い気密性を維持する必要がある。

本発明は、かかる背景に鑑みてなされたもので、残留ガスを流通させるバイパス通路からの残留ガスの漏れが低減されるピストン式圧縮機を提供しようとするものである。

本発明の一態様は、回転軸と、
該回転軸が挿通されて上記回転軸を支承している軸孔と、該軸孔の軸心まわりに形成されている複数のボアと、該複数のボアと上記軸孔とをそれぞれ連通させる導通路と、を有するシリンダブロックと、
上記回転軸に一体回転可能に連結されている斜板と、
該斜板に連係されて上記複数のボア内のそれぞれを往復動するピストンと、
上記複数のボアのそれぞれの内壁と上記ピストンとによって囲まれて形成されている複数の圧縮室と、
上記回転軸の内部に軸方向に沿って形成されているとともに、上記複数の圧縮室に吸入される冷媒ガスが供給される供給通路と、
を備え、
上記回転軸には、上記導通路を介して上記複数のボアと上記供給通路とを順次連通して冷媒ガスを上記複数のボアに吸入させる回転弁機構が形成されており、
上記回転弁機構は、上記回転軸の外周面に開口され、上記導通路と上記供給通路とを間欠的に連通する吸入口を備えており、
上記回転軸の外周面には、上記複数のボアのいずれか一つのボアの内圧が該ボアの隣に位置して後行するボアの内圧より高い状態において、上記ボアの導通路と上記後行するボアの導通路とを連通するように構成されているバイパス通路が形成されており、
上記バイパス通路は、上記回転軸の周方向に沿って直線状に形成された溝であり、上記回転軸の軸線に垂直な方向に位置していることを特徴とするピストン式圧縮機にある。

上記ピストン式圧縮機においては、回転軸の回転に伴って、バイパス通路によって、隣り合うボアのうち先行するボアの内圧が後行するボアの内圧よりも高い状態において、先行するボアの冷媒ガス（以下、「ガス」ともいう）の少なくとも一部を後行するボアに移動させることができる。これにより、再膨張行程にある先行するボアと圧縮行程にある後行するボアとを当該バイパス通路によって連通させれば、先行するボア内の残留ガスを、バイパス通路を介して後行するボアに放出できる。この場合には、先行するボア内において残留ガスの再膨張が抑制され、体積効率が向上し、優れた成績係数（ＣＯＰ）を発揮することができる。

また、回転軸の回転に伴って、回転軸に連結された斜板がピストンを往復動させることによって圧縮室内のガスを軸方向から圧縮している。そのため、斜板は当該ガスから圧縮に対する反力を受け、斜板が連結された回転軸にはモーメントが作用することとなる。回転軸と回転軸が挿通された軸孔の内周面との間にはクリアランスがあるが、モーメントにより回転軸の外周面が軸孔の内周面に押し付けられる際、回転軸の先端側ほど、クリアランスは小さくなる。従って、回転軸の先端側ほど、回転軸の外周面と軸孔の内周面との間に高い面圧が生じる。上記ピストン式圧縮機においては、バイパス通路が回転軸の周方向に沿って直線状に形成された溝であり、回転軸の軸線に垂直な方向に位置している。そのため、バイパス通路が３つの直線部を繋ぎ合わせてコ字状に形成されている従来の場合と異なり、バイパス通路は回転軸の軸線に垂直な単一の直線状となっていることから、バイパス通路全体の軸方向における長さ（幅）を小さくすることができる。その結果、当該バイパス通路の全体を、回転軸のより先端側に形成することが可能となり、バイパス通路の気密性が一層向上する。

また、バイパス通路が直線状であるため、コ字状である場合に比べてバイパス通路の長さ（流路長）を短くすることができる。これらの結果、バイパス通路から残留ガスの漏れを低減することが可能となる。

以上のごとく、本発明によれば、バイパス通路から残留ガスの漏れが低減されるピストン式圧縮機を提供することができる。

実施例１における、ピストン式圧縮機の軸方向断面図。 図１における、II-II線位置断面図。 図１における、III-III線位置断面図。 実施例１における、回転軸と斜板の斜視図。 実施例１における、回転軸の軸方向端部を展開した状態での回転弁と導通路との位置関係をそれぞれ表した模式図。 実施例１における、複数のボアのボア内圧と回転軸の回転角度との関係を模式的に表した図。 実施例１における、斜板に生じる反力と回転軸に生じる面圧との関係を表した模式図。 実施例１の変形例における、ピストン式圧縮機の軸方向断面の一部拡大図。

上記ピストン式圧縮機では、複数のボアのいずれか一つのボアの内圧が該ボアの隣に位置して後行するボアの内圧より高い状態において、バイパス通路が上記ボアの導通路と後行するボアの導通路とを連通するように、バイパス通路が形成される領域に対して、回転軸の回転角度における角度設定がなされている。

上記ピストン式圧縮機において、「バイパス通路が回転軸の周方向に沿って直線状に形成された溝であり、回転軸の軸線に垂直な方向に位置している」とは、バイパス通路を形成する溝が回転軸の周方向に沿って回転軸の軸線に垂直な方向に直線状に延びていることをいうものであって、回転軸の外周面を軸方向に沿って展開した状態において、バイパス通路を形成する溝が回転軸の軸方向と直交する直線に沿って延びていることをいうものとする。

上記ピストン式圧縮機において、バイパス通路は、バイパス通路が形成される面において、凹状を呈する溝として形成されている。回転軸の軸心を含む平面におけるバイパス通路の断面形状は、円弧状、矩形状、三角形状などとすることができる。中でも、バイパス通路の断面形状は円弧状とすることが好ましい。バイパス通路を形成することが容易となるからである。

上記バイパス通路は、上記先行するボアの導通路のみに連通する第１連通状態と、上記先行するボアの導通路及び上記後行するボアの導通路に連通する第２連通状態と、上記後行するボアの導通路のみに連通する第３連通状態となることが可能に形成されていることが好ましい。この場合には、バイパス通路の軸方向の長さを小さくすることによってバイパス通路の開口面積を抑制した上で、先行するボアの導通路とバイパス通路との連通時間を長く設定することができる。これにより、導通路内に残留している残留ガスを隣の後行するボアに供給することができるため、さらなる体積効率の向上が図られる。

（実施例１）
本例の実施例に係るピストン式圧縮機につき、図１〜図７を用いて説明する。
図１に示すように、本例のピストン式圧縮機１は、回転軸１０、回転軸１０に連結されている斜板２０、複数のボア３２１〜３２８を有するシリンダブロック３０、斜板２０に連係されて複数のボア３２１〜３２８内のそれぞれを往復動するピストン５０、複数の圧縮室３３１〜３３８、及び供給通路５４を備える。

シリンダブロック３０は、図１に示すように、フロント側ブロック３０ａとリア側ブロック３０ｂとからなる。シリンダブロック３０には、フロント側ブロック３０ａとリア側ブロック３０ｂとを軸方向Ｘに貫通する軸孔３５が形成されている。軸孔３５には回転軸１０が挿通されている。そして、回転軸１０はシリンダブロック３０によって回動可能に支持されている。

シリンダブロック３０には、図２及び図３に示すように、回転軸１０が挿通されて回転軸１０を支承している軸孔３５と、軸孔３５の軸心まわりに形成されている複数のボア３２１〜３２８と、複数のボア３２１〜３２８と軸孔３５とをそれぞれ連通させる導通路３４１〜３４８とが備えられる。複数のボア３２１〜３２８としては、第１ボア３２１、第２ボア３２２、第３ボア３２３、第４ボア３２４、第５ボア３２５、第６ボア３２６、第７ボア３２７及び第８ボア３２８が備えられる。また、導通路３４１〜３４８としては、第１導通路３４１、第２導通路３４２、第３導通路３４３、第４導通路３４４、第５導通路３４５、第６導通路３４６、第７導通路３４７及び第８導通路３４８が備えられる。

図１〜図４に示すように、回転軸１０の内部には、供給通路５４が軸方向Ｘに沿って形成されている。供給通路５４には、複数のボア３２１〜３２８に吸入されるガスが供給されている。当該ガスは後述の吸入室６７から供給される。回転軸１０の軸方向Ｘにおける一端側部１１及び他端側部１２には、供給通路５４を外周面１０ａに開口させる第１吸入口４１及び第２吸入口４２が形成されている。回転軸１０の回転に伴い、第１吸入口４１は第１導入通路３４１〜第４導入通路３４４と間欠的に連通するとともに、第２吸入口４２は第５導入通路３４５〜第８導入通路３４８と間欠的に連通することとなっている。すなわち、吸入口として第１吸入口４１及び第２吸入口４２を有する回転弁４０が、回転軸１０の一部として、一端側部１１及び他端側部１２に設けられている。

図１〜図４に示すように、複数の圧縮室３３１〜３３８は、複数のボア３２１〜３２８のそれぞれの内壁３２１ａ〜３２８ａとピストン５０とによって囲まれて形成されている。なお、回転軸１０の回転に伴って、ピストン５０がボア３２１〜３２８内を往復動することにより、複数のボア３２１〜３２８はそれぞれ、吸入室６５，６７から圧縮室３３１〜３３８内へガスを吸入する吸入行程、ガスを圧縮する圧縮行程、圧縮したガスを吐出する吐出行程、吐出行程終了後もボア３２１〜３２８に残留する残留ガスを再膨張させる再膨張行程を順に繰り返す。

そして、回転軸１０の外周面１０ａには、回転弁４０が形成されている。なお、本例では、回転軸１０の軸方向Ｘにおける一端側部１１及び他端側部１２に回転弁４０が形成されている。

回転弁４０は、図２〜図４に示すように、吸入口（第１吸入口４１、第２吸入口４２）及びバイパス通路４３、４４を有する。回転軸１０の回転に伴って、吸入口４１は、第１ボア３２１〜第４ボア３２４と順次連通し、吸入口４２は第５ボア３２５〜第８ボア３２８と順次間欠的に連通する。図１に示す状態においては、吸入口４１は第１導通路３４１を介して第１ボア３２１と供給通路５４とを連通させてガスを第１ボア３２１に吸入させており、吸入口４２は第５導通路３４５を介して第５ボア３２５と供給通路５４とを連通させて、ガスを第５ボア３２５に吸入させる。

バイパス通路４３は、複数のボア３２１〜３２８のうちいずれか一つのボア３２１〜３２８の内圧が該ボア３２１〜３２８の隣に位置して後行するボア３２１〜３２８の内圧より高い状態において、ボア３２１〜３２８の導通路３４１〜３４８と後行するボア３２１〜３２８の導通路３４１〜３４８とを連通するように構成されている。
そして、バイパス通路４３は、回転軸１０の外周面１０ａにおいて、回転軸１０の周方向Ｒ（図４参照）に沿って回転軸１０の軸線Ｃに垂直な方向に延びる溝状に形成されている。バイパス通路４３は、図５（Ａ）に示すように、回転軸１０の外周面１０ａを軸方向Ｘに沿って展開した状態において、回転軸１０の軸方向Ｘと直交する直線Ｌに沿って延びている。なお、バイパス通路４３は供給通路５４とは連通していない。
なお、本例では、回転軸１０の軸方向をＸとする。また、図４に示すように、回転軸１０の周方向をＲとする。

図１に示すように、回転軸１０の軸方向Ｘの略中央には斜板２０が固定されている。斜板２０は、フロント側ブロック３０ａとリア側ブロック３０ｂとの間に形成される斜板室３６に収容されている。シリンダブロック３０は、図１に示すように、一対のスラストベアリング６０を介して、斜板２０を支承している。

シリンダブロック３０には、図２、図３に示すように、複数（本例では８個）のボア３２１〜３２８が形成されている。ボア３２１〜３２８の内、第１ボア３２１、第２ボア３２２、第３ボア３２３及び第４ボア３２４は回転軸１０を中心にして回転軸１０の周方向に（すなわち、回転軸１０の軸心回りに）等間隔に配列している。そして、第５ボア３２５、第６ボア３２６、第７ボア３２７及び第８ボア３２８はそれぞれ、ピストン５０を挟んで第１ボア３２１〜第４ボア３２４の反対側に位置しており、図３に示すように回転軸１０を中心にして回転軸１０の周方向に等間隔に配列している。

図１に示すように、第１ボア３２１と第５ボア３２５内、第３ボア３２３と第７ボア３２７内にはそれぞれピストン５０が収容されている。また、図示しないが、第２ボア３２２と第６ボア３２６内、第４ボア３２４と第８ボア３２８内にもそれぞれピストン５０が収容されている。ピストン５０は両頭のピストンであって、ボア３２１〜３２８内を軸方向Ｘに移動可能となっている。

図１に示すように、ピストン５０の軸方向Ｘの中央には回転軸１０側に開口する凹部５３が形成されている。凹部５３内には、斜板２０が位置している。そして、斜板２０と凹部５３の壁面との間には半球状のシュー２４が介在している。斜板２０は、シュー２４を介して、ピストン５０に対して摺動可能となっている。これにより、回転軸１０の回転に連動して斜板２０が回転することにより、ピストン５０が軸方向Ｘに往復動することとなる。

そして、図１に示すように、第１ボア３２１内では、ピストン５０のフロントハウジング６１側に、第１ボア３２１の内壁３２１ａとピストン５０によって囲まれた第１圧縮室３３１が形成されている。また、第５ボア３２５内では、ピストン５０のリアハウジング６２側に、第５ボア３２５の内壁３２５ａとピストン５０によって囲まれた第５圧縮室３３５が形成されている。また、第３ボア３２３内では、ピストン５０のフロントハウジング６１側に、第３ボア３２３の内壁３２３ａとピストン５０によって囲まれた第３圧縮室３３３が形成されている。また、第７ボア３２７内では、ピストン５０のリアハウジング６２側に、第７ボア３２７の内壁３２７ａとピストン５０によって囲まれた第７圧縮室３３７が形成されている。図示しないが、同様に、第２ボア３２２には第２圧縮室３３２が形成され、第４ボア３２４には第４圧縮室３３４が形成され、第６ボア３２６には第６圧縮室３３６が形成され、第８ボア３２８には第８圧縮室３３８が形成されている。

ピストン５０は、その一端側に回転軸１０の一端側に形成されている各導通路３４１〜３４４を閉塞可能な長さを有するシール部５１を有し、その他端側に回転軸１０の他端側に形成されている各導通路３４５〜３４８を閉塞可能な長さを有するシール部５２を有する。ピストン５０が第１ボア３２１の上死点位置に移動した際に、第５ボア３２５側のシール部５２がスラストベアリング６０に接触することのない位置にあるように設定されている。そして、ピストン５０が第５ボア３２５の上死点位置に移動した際に、第１ボア３２１側のシール部５１がスラストベアリング６０に接触することのない位置にあるように設定されている。

図１に示すように、シリンダブロック３０には第１ボア３２１と軸孔３５とを連通する第１導通路３４１が形成されている。図２に示すように、第１導通路３４１と同様に、第２ボア３２２と軸孔３５とを連通する第２導通路３４２、第３ボア３２３と軸孔３５とを連通する第３導通路３４３、第４ボア３２４と軸孔３５とを連通する第４導通路３４４がそれぞれ形成されている。そして、第１導通路３４１〜第４導通路３４４は、上述のごとく、回転軸１０の回転に伴い、回転弁４０の第１吸入口４１と間欠的に連通することとなっている。

また、図１に示すように、第５ボア３２５と軸孔３５とを連通する第５導通路３４５が形成されている。図３に示すように、第５導通路３４５と同様に、第６ボア３２６と軸孔３５とを連通する第６導通路３４６、第７ボア３２７と軸孔３５とを連通する第７導通路３４７、第８ボア３２８と軸孔３５とを連通する第８導通路３４８がそれぞれ形成されている。そして、第５導通路３４５〜第８導通路３４８は、上述のごとく、回転軸１０の回転に伴い、回転弁４０の第２吸入口４２と間欠的に連通することとなっている。

回転軸１０のリアハウジング６２側の端部には、供給通路５４とリアハウジング６２に形成された後述の吸入室６７とを連通させる開口部５５ｃが形成されている。また、シリンダブロック３０には、図示しない外部冷媒回路における冷媒をピストン式圧縮機１の内部に導入する冷媒導入口３８が形成されている。

図１に示すように、シリンダブロック３０の軸方向Ｘの一方の端部にはフロントハウジング６１が接合されており、反対側の端部にはリアハウジング６２が接合されている。フロントハウジング６１及びリアハウジング６２は、図示しない複数のボルトによってシリンダブロック３０に締結されている。フロントハウジング６１と回転軸１０との間には軸シール部材６８ａが介在してシールされているとともに、軸シール部６８が形成されている。

フロントハウジング６１には、吐出室６４及び吸入室６５が形成されている。リアハウジング６２には、吐出室６６及び吸入室６７が形成されている。シリンダブロック３０とフロントハウジング６１との間には、フロント側バルブプレート７０、フロント側弁形成プレート７１及びフロント側リテーナ形成プレート７２が介在されている。シリンダブロック３０とリアハウジング６２との間には、リア側バルブプレート７３、リア側弁形成プレート７４及びリア側リテーナ形成プレート７５が介在されている。

フロント側バルブプレート７０にはフロント側吐出ポート７０ａが形成されており、フロント側弁形成プレート７１にはフロント側吐出弁７１ａが形成されている。フロント側吐出弁７１ａは、フロント側吐出ポート７０ａを開閉する。フロント側リテーナ形成プレート７２にはフロント側リテーナ７２ａが形成されている。フロント側リテーナ７２ａはフロント側吐出弁７１ａの最大開度を規定する。

リア側バルブプレート７３にはリア側吐出ポート７３ａが形成されており、リア側弁形成プレート７４にはリア側吐出弁７４ａが形成されている。リア側吐出弁７４ａは、リア側吐出ポート７３ａを開閉する。リア側リテーナ形成プレート７５にはリア側リテーナ７５ａが形成されている。リア側リテーナ７５ａはリア側吐出弁７４ａの最大開度を規定する。

次に、圧縮機の作動について説明する。
図示しない駆動源から回転力を受けて回転軸１０が回転すると、これに伴って回転軸１０と一体的に備えられる斜板２０も回転する。斜板２０の回転運動は、シュー２４を介してピストン５０へ伝えられ、ピストン５０がボア３２１〜３２８内を軸方向Ｘに往復動する。そして、ガス（冷媒）が冷媒導入口３８から斜板室３６及び図示しない連通路を通じて吸入室６５、６７へ導入される。吸入室６５のガスは、連絡通路６５ａおよび軸シール空間６８を経由して供給通路５４へ導入され、吸入室６７のガスは供給通路５４へ直接導入される。

第１ボア３２１及び第５ボア３２５は、ピストン５０の往復動に伴って、上述の吸入行程、圧縮行程、吐出行程及び再膨張行程を順に繰り返す。

まず、第１ボア３２１が吸入行程にあるときには、ピストン５０がフロントハウジング６１側からリアハウジング６２側へ移動する。そして、図５（Ａ）に示すように、回転弁４０が矢印Ｒ０で示す方向に回転するのに伴って、第１導通路３４１は回転弁４０に対して相対的に矢印Ｒ１で示す方向に移動して、第１導通路３４１と第１吸入口４１とが連通する。これにより、供給通路５４内のガスが第１吸入口４１及び第１導通路３４１を介して第１ボア３２１内に吸入される。

次いで、第１ボア３２１が圧縮行程にあるときには、回転軸１０が回転することにより、図５（Ｂ）及び図５（Ｃ）に示すように、第１導通路３４１は相対的にＲ１方向に移動して、第１導通路３４１と第１吸入口４１との連通が遮断される。そして、ピストン５０がリアハウジング６２側からフロントハウジング６１側へ移動することにより、第１ボア３２１に吸入されたガスが圧縮される。これにより、第１ボア３２１の内圧が上昇する。なお、図５（Ｃ）に示すように、圧縮行程において、第１導通路３４１はバイパス通路４３に連通する。これにより、第１ボア３２１内のガスがバイパス通路４３にも充填され、第１ボア３２１の内圧の上昇とともに、バイパス通路４３の内圧も上昇する。

その後、第１ボア３２１内が所定の圧力となると、第１ボア３２１は吐出行程となり、第１ボア３２１内の圧縮されたガスが吐出ポート７０ａから吐出弁７１ａを押し退けて吐出室６４へ吐出される。吐出室６４へ吐出されたガスは図示しない外部冷媒回路へ流出する。外部冷媒回路へ流出したガスは、冷媒導入口３８を通じてピストン式圧縮機１の内部へ還流する。

ピストン５０がフロントハウジング６１側の上死点位置まで移動すると、吐出行程は終了する。図１に示すように、ピストン５０がフロントハウジング６１側の上死点位置まで移動しても、ピストン５０とフロント側バルブプレート７０との間には間隙が存在しており、第１ボア３２１の容積はゼロにはならない。そのため、吐出行程終了時において、第１ボア３２１には圧縮されたガスが残留ガスとして残留することとなる。

ピストン５０はフロントハウジング６１側の上死点位置からリアハウジング６２側へ移動することにより、再膨張行程が開始される。これに伴って、回転軸１０が回転することにより、図２及び図５（Ｄ）に示すように、第１導通路３４１に連通していたバイパス通路４３と、第１ボア３２１に隣接する圧縮行程にある第２ボア３２２の第２導通路３４２とが連通する。これにより、バイパス通路４３を介して吸入行程にある第１ボア３２１と圧縮行程にある第２ボア３２２とが連通することとなる。そして、第１ボア３２１に残留していた高圧の残留ガスが、第１ボア３２１の内圧よりも低い内圧となっている圧縮行程にある第２ボア３２２に放出される。これにより、当該残留ガスは、圧縮行程にある第２ボア３２２において膨張するが、吸入圧力まで減圧されることなく、圧縮行程にある第２ボア３２２において再度圧縮されて、体積効率の向上に寄与する。その後、ピストン５０がさらにリアハウジング６２側へ移動することにより、再度吸入行程が開始される。

これにより、第１ボア３２１及び第２ボア３２２の内圧は以下のように、図６に模式的に示したように変化する。すなわち、圧縮行程において、第１ボア３２１の内圧が所定の吸入圧力Ｐａから所定の吐出圧力Ｐｂまで上昇すると、吐出行程が開始される。吐出行程中は第１ボア３２１の内圧は吐出圧力Ｐｂが維持されていることとする。一方、第１ボア３２１に対して後行する第２ボア３２２は第１ボア３２１に遅れて、圧縮行程が開始される。

そして、回転軸１０の回転角度が所定値（本例の第１ボア３２１に対しては１８０°）になったときにピストン５０が第１ボア３２１の上死点に到達し、吐出行程が終了する。この時点においても第２ボア３２２は圧縮行程にあり、第２ボア３２２の内圧は、第１ボア３２１の内圧（すなわち、吐出圧Ｐｂ）よりも低い状態となっている。

かかる状態において、図２及び図５（Ｄ）に示すように、バイパス通路４３を介して、第１ボア３２１の第１導通路３４１と第２ボア３２２の第２導通路３４２とが連通して、第１導通路３４１内の残留ガスが第２ボア３２２に流入することにより、図６に示すように、残留ガスが流入した分だけ第２ボア３２２の内圧が上昇する。一方、これに伴って、残留ガスを放出した第１ボア３２１では、その内圧が急速に下降する。

その後、回転軸１０の回転角度が所定値（本例の第１ボア３２１に対しては１９０°）になって、第１ボア３２１の内圧と第２ボア３２２の内圧とが同一の値Ｐｃとなると、両者の圧力差がないために第１ボア３２１から第２ボア３２２への残留ガスの放出は停止される。これとともに、回転軸１０の回転により第１ボア３２１の第１導通路３４１とバイパス通路４３との連通が遮断される。

これにより、バイパス通路４３、第１ボア３２１及び第２ボア３２２との連通状態は、バイパス通路４３が第１ボア３２１の第１導通路３４１のみに連通した第１連通状態（図６において符号Ｓ１で示す区間）と、バイパス通路４３が第１ボア３２１の第１導通路３４１及び第２ボア３２２の第２導通路３４２に連通した第２連通状態（図６において符号Ｓ２で示す区間）と、バイパス通路４３が第２ボア３２２の第２導通路３４２のみに連通した第３連通状態（図６において符号Ｓ３で示す区間）との３つの状態が連続して存在することが可能となっている。すなわち、図６において区間Ｓ２に示す第２連通状態においてのみ、バイパス通路４３によって第１ボア３２１と第２ボア３２２とが連通しており、圧縮行程にある第２ボア３２２の内圧が再膨張行程にある第１ボア３２１の内圧よりも高い状態となったとき（区間Ｓ３のとき）には、第２ボア３２２内の圧縮ガスが第１ボア３２１へ逆流することが防止されている。

本例では、バイパス通路４３が第１導通路３４１と第２導通路３４２とを相互に連通させる第２連通状態の他に、バイパス通路４３が第１導通路３４１のみに連通する第１連通状態が存在し、第１ボア３２１の残留ガスを回収する時間を長くとることができるため、確実に当該残留ガスを回収することができる。
また、本例では、バイパス通路４３が第２導通路３４２のみに連通する第３連通状態が存在し、残留ガスを放出する時間を長くとることができるため、確実に第２ボア３２２に残留ガスを放出することができる。

このようにして、第１ボア３２１では、残留ガスを放出することにより第１ボア３２１において当該残留ガスが膨張して圧縮されることが低減される。そして、第１ボア３２１〜第４ボア３２４において、隣り合う第１ボア３２１〜第４ボア３２４に対して残留ガスの放出が同様に行われる。また、第５ボア３２５〜第８ボア３２８において、隣り合う第５ボア３２５〜第８ボア３２８に対して残留ガスの放出が同様に行われる。

次に、本例のピストン式圧縮機１における作用効果について、詳述する。
ピストン式圧縮機１においては、回転軸１０の回転に伴って、バイパス通路４３によって、隣り合う第１ボア３２１〜第４ボア３２４のうち先行する第１ボア３２１の内圧が後行する第２ボア３２２の内圧よりも高い状態において、先行する第１ボア３２１のガスの少なくとも一部を後行する第２ボア３２２に移動させることができる。本例では、バイパス通路４３によって、再膨張行程にある第１ボア３２１の内圧が圧縮行程にある第２ボア３２２の内圧よりも高い状態において、第１ボア３２１の第１導通路３４１と第２ボア３２２の第２導通路３４２とが連通されることにより、第１ボア３２１内の残留ガスがバイパス通路４３を介して第２ボア３２２内に放出される。これにより、残留ガスは第１ボア３２１内での再膨張が抑制され、第１ボア３２１内に新たに吸入されるガスの量を増加させることができ、体積効率の向上が図られる。

また、回転軸１０の回転に伴って、回転軸１０に連結された斜板２０がピストン５０を往復動させることによって各ボア３２１〜３２８のガスを軸方向Ｘから圧縮している。そのため、図７に示すように、斜板２０は当該ガスから圧縮に対する反力Ｆ０を受けることとなる。そして、反力Ｆ０を受け、斜板２０が連結された回転軸１０に回転モーメントＭが作用することとなる。回転軸１０と回転軸１０が挿通された軸孔３５の内周面３５ａとの間にはクリアランスＷがあるが、回転モーメントＭにより回転軸１０の外周面１０ａが軸孔３５の内周面に押し付けられる際、回転軸１０の先端１０ｂ、１０ｃ側ほど、クリアランスＷは小さくなる。従って、回転軸１０の先端１０ｂ、１０ｃ側ほど、回転軸１０の外周面１０ａと軸孔３５の内周面３５ａとの間に高い面圧Ｆ１が生じる。なお、図７は模式図であって、説明のためにクリアランスＷは実際の大きさよりも大きく示したものである。

本例のピストン式圧縮機１においては、バイパス通路４３が回転軸１０の周方向Ｒに沿って直線状に形成された溝であり、回転軸１０の軸線Ｃに垂直な方向に位置している。そのため、バイパス通路が３つの直線部を繋ぎ合わせてコ字状に形成されている従来の場合と異なり、バイパス通路４３は回転軸１０の軸線Ｃに垂直な単一の直線状となっていることから、バイパス通路４３全体の軸方向Ｘにおける幅ｄ（図５（Ａ）参照）を小さくすることができる。その結果、バイパス通路４３の全体を回転軸１０のより先端１０ｂ、１０ｃ側に形成することが可能となる。したがって、バイパス通路４３の全体をかかる位置に形成することにより、バイパス通路４３において面圧Ｆ１によって高い気密性を得ることができる。また、バイパス通路４３が直線状であるため、コ字状である場合に比べてバイパス通路４３の軸方向Ｘの長さを小さくできることから、バイパス通路４３の開口面積を抑制することができる。これらの結果、バイパス通路４３からの残留ガスの漏れを低減することが可能となる。

また、バイパス通路４３は、第１ボア３２１が圧縮行程又は吐出行程又は再膨張行程にある状態、すなわち、図６における区間Ｓ１及び区間Ｓ２において、第１ボア３２１の第１導通路３４１と連通しており、第１ボア３２１内の高圧のガスがバイパス通路４３に流入している（図５（Ｃ）参照）。そして、吐出行程が終了してバイパス通路４３が第２ボア３２２の第２導通路３４２と連通するまでバイパス通路４３に高圧ガスが充填された状態となる（図２及び図５（Ｄ）参照）。このように比較的長い時間、バイパス通路４３に高圧ガスが滞在することとなるが、上述のように、バイパス通路４３において高い気密性が維持されていることから、かかる状態においても、バイパス通路４３から高圧ガスが漏れることが防止されている。

また、各導通路３４１〜３４８にはガスが残留することがある。特に、図８に示した変形例のように、図１の場合に比べて第１導通路３４１が斜板２０側に位置しており、ピストン５０がフロントハウジング６１側の上死点に達する前に第１導通路３４１がシール部５１によって閉じられる構成の場合、第１導通路３４１内に高圧の残留ガスが閉じ込められることとなる。ピストン５０が上死点に達する前の、圧縮行程中の第１ボア３２１とバイパス通路４３とを連通させることにより、バイパス通路４３の軸方向Ｘの長さを小さくしてバイパス通路４３の開口面積を抑制した上で、第１導通路３４１とバイパス通路４３との連通時間を長く設定することができる。これにより、第１導通路３４１内の高圧の残留ガスを回収し、隣の後行する第２ボア３２２に供給することができ、さらなる体積効率の向上が図られる。

また、本例では、フロントハウジング６１側に位置する４個の第１ボア３２１〜第４ボア３２４は、それぞれ回転軸１０の周方向Ｒに等間隔に配置されている。そのため、第１ボア３２１〜第４ボア３２４が形成される間隔が比較的広くなっているため、再膨張行程にある第１ボア３２１の内圧と、隣に位置する後行する圧縮行程にある第２ボア３２２の内圧との差が十分大きくなっている（図６参照）。これにより、第１ボア３２１におけるより多くの残留ガスがバイパス通路４３を介して第２ボア３２２へ放出されることとなる。リアハウジング６２側に位置する４個の第５ボア３２５〜第８ボア３２８についても同様となっている。その結果、さらなる体積効率の向上が図られる。なお、周方向Ｒに配列させるボアの数は４個に限定されず、２個、３個又は５個としてもよい。

なお、本例は、外部冷媒回路から斜板室３６にガスを導入する構造を採用しているが、これに替えて外部冷媒回路から吸入室６７にガスを導入する構造を採用としてもよい。

以上のごとく、本例によれば、バイパス通路４３からの残留ガスの漏れが低減されるピストン式圧縮機１を提供することができる。

１ ピストン式圧縮機
１０ 回転軸
２０ 斜板
３０ シリンダブロック
３２１、３２２、３２３、３２４、３２５、３２６、３２７、３２８ ボア
３３１、３３２、３３３、３３４、３３５、３３６、３３７、３３８ 圧縮室
３５ 軸孔
３４１、３４２、３４３、３４４、３４５、３４６、３４７、３４８ 導通路
４０ 回転弁
４１、４２ 吸入口
４３、４４ バイパス通路
５０ ピストン
５４ 供給通路

Claims (2)

1. 回転軸と、
   該回転軸が挿通されて上記回転軸を支承している軸孔と、該軸孔の軸心まわりに形成されている複数のボアと、該複数のボアと上記軸孔とをそれぞれ連通させる導通路と、を有するシリンダブロックと、
   上記回転軸に一体回転可能に連結されている斜板と、
   該斜板に連係されて上記複数のボア内のそれぞれを往復動するピストンと、
   上記複数のボアのそれぞれの内壁と上記ピストンとによって囲まれて形成されている複数の圧縮室と、
   上記回転軸の内部に軸方向に沿って形成されているとともに、上記複数の圧縮室に吸入される冷媒ガスが供給される供給通路と、
   を備え、
   上記回転軸には、上記導通路を介して上記複数のボアと上記供給通路とを順次連通して冷媒ガスを上記複数のボアに吸入させる回転弁機構が形成されており、
   上記回転弁機構は、上記回転軸の外周面に開口され、上記導通路と上記供給通路とを間欠的に連通する吸入口を備えており、
   上記回転軸の外周面には、上記複数のボアのいずれか一つのボアの内圧が該ボアの隣に位置する後行するボアの内圧より高い状態において、上記ボアの導通路と上記後行するボアの導通路とを連通するように構成されているバイパス通路が形成されており、
   上記バイパス通路は、上記回転軸の周方向に沿って直線状に形成された溝であり、上記回転軸の軸線に垂直な方向に位置していることを特徴とするピストン式圧縮機。
2. 上記バイパス通路は、上記先行するボアの導通路のみに連通する第１連通状態と、上記先行するボアの導通路及び上記後行するボアの導通路に連通する第２連通状態と、上記後行するボアの導通路のみに連通する第３連通状態となることが可能に形成されていることを特徴とする請求項１に記載のピストン式圧縮機。

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