JP2018112118A - 圧縮機 - Google Patents

Abstract

【課題】圧縮室のデッドボリュームの増加を抑制可能な圧縮機を提供する。【解決手段】圧縮機１は、シリンダ１６０が形成されたハウジング１０と、シリンダ１６０の内部に往復動可能に収容され、シリンダ１６０の底部を構成するバルブプレート部１８に対向するヘッド部６１を有するピストン６０と、を備える。ヘッド部６１には、バルブプレート部１８との間に形成される圧縮室１００とピストン６０の内部に形成された吸入室６００とを連通させる連通路６１０が形成されている。ピストン６０には、ピストン６０が往復動する方向であるストローク方向に移動可能に構成されたスプール９０が設けられている。スプール６０は、連通路６１０を開閉する弁体部９１、弁体部９１に連結されて弁体部９１の開弁方向における最大変位量を規定するストッパ部９２を含んで構成されている。そして、ストッパ部９２は、吸入室６００側に配置されている。【選択図】図１

Description

本発明は、流体を圧縮する圧縮機に関する。

従来、シリンダ内をピストンが往復動することにより流体を圧縮する往復動式の圧縮機が知られている（例えば、特許文献１参照）。この特許文献１には、ピストン内部に流体の吸入室を設けると共に、ピストンに対してリード弁構造の吸入弁を設けた圧縮機が開示されている。

特開２００２−６１５８３号公報

ところで、特許文献１に開示された圧縮機では、吸入弁の弁体を固定するボルト等の固定部材や、弁体の過大な変形を防止するストッパを、ピストンとシリンダとの間に形成される圧縮室に配置する必要がある。圧縮室に対してボルトやストッパを配置すると、圧縮室において流体の圧縮に寄与しないデッドボリュームが増加することで、圧縮機の性能が低下する要因となることから好ましくない。このことは、ピストンに対して吸入弁を設けた場合に限らず、例えば、ピストンに対して吐出弁を設けた場合も同様である。

本発明は上記点に鑑みて、圧縮室のデッドボリュームの増加を抑制可能な圧縮機を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明は、
流体を圧縮する圧縮機において、
有底筒状のシリンダ（１６０）が形成されたハウジング（１０）と、
シリンダの内部に往復動可能に収容され、シリンダの底部を構成するシリンダ底面部（１８、１８Ａ）に対向するヘッド部（６１、６１Ａ）を有するピストン（６０、６０Ａ）と、を備える。

ヘッド部には、シリンダ底面部との間に形成される圧縮室（１００）とピストンの内部に形成された内側流体室（６００、６００Ａ）とを連通させる連通路（６１０、６１０Ａ）が形成されている。

ピストンには、ピストンが往復動する方向であるストローク方向に移動可能に構成されたスプール（９０、９０Ａ）が設けられている。スプールは、連通路を開閉する弁体部（９１、９１Ａ）、弁体部に連結されて弁体部の開弁方向における最大変位量を規定するストッパ部（９２、９２Ａ）を含んで構成されている。そして、弁体部およびストッパ部の一方が、内側流体室側に配置されている。

ここで、弁体部およびストッパ部の双方を圧縮室側に配置する構成では、ピストンが上死点に位置する際に、弁体部およびストッパ部の一部がシリンダ底面部側に突き出ることで、圧縮室におけるデッドボリュームが増加してしまう。圧縮室におけるデッドボリュームの増加は、圧縮機の性能を低下させる要因となることから好ましくない。

これに対して、本開示の圧縮機では、弁体部およびストッパ部の一方を、ピストンの内部の内側流体室に配置している。このような配置形態とすれば、弁体部およびストッパ部の一部が、シリンダ底面部側に突き出てしまうことを抑制することができる。

従って、本開示の圧縮機は、弁体部およびストッパ部の双方を圧縮室側に配置する構成に比べて、圧縮室におけるデッドボリュームを低減させることが可能となる。この結果、圧縮機の性能を向上させることが可能となる。

なお、この欄および特許請求の範囲で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係の一例を示すものである。

第１実施形態の圧縮機の全体構成を示す模式的な断面図である。 第１実施形態の圧縮機のピストンの模式的な側面図である。 図２の矢印ＩＩＩの方向におけるピストンの矢視図である。 図２の矢印ＩＶの方向におけるピストンの矢視図である。 図３のＶ−Ｖ指示線に沿ってピストンおよびスプールを切断した際の模式的な断面図である。 第１実施形態の圧縮機の冷媒吐出過程におけるピストンおよびスプールの作動を説明するための説明図である。 第１実施形態の圧縮機の冷媒吸入過程におけるピストンおよびスプールの作動を説明するための説明図である。 第２実施形態の圧縮機のピストンおよびスプールの模式的な断面図である。 第２実施形態の圧縮機の冷媒吸入過程におけるピストンおよびスプールの作動を説明するための説明図である。 第２実施形態の圧縮機の冷媒吐出過程におけるピストンおよびスプールの作動を説明するための説明図である。

以下、発明を実施する形態について図面を参照して説明する。なお、以下の実施形態において、先行する実施形態で説明した事項と同一もしくは均等である部分には、同一の参照符号を付し、その説明を省略する場合がある。

また、実施形態において、構成要素の一部だけを説明している場合、構成要素の他の部分に関しては、先行する実施形態において説明した構成要素を適用することができる。

以下の実施形態は、特に組み合わせに支障が生じない範囲であれば、特に明示していない場合であっても、各実施形態同士を部分的に組み合わせることができる。

（第１実施形態）
本実施形態について、図１〜図７を参照して説明する。本実施形態の圧縮機１は、冷媒の吐出容量を変更可能な容量可変タイプの斜板式圧縮機で構成されている。本実施形態の圧縮機１は、例えば、車両用空調装置の冷凍サイクルに適用される。なお、図示しないが、冷凍サイクルは、圧縮機１、放熱器、減圧機構、蒸発器が冷媒配管を介して環状に接続されたものである。

図１に示すように、本実施形態の圧縮機１は、ハウジング１０、シャフト２０、斜板３０、リンク機構４０、アクチュエータ５０、複数のピストン６０、シュー７０、圧力制御機構８０を備えている。なお、図１に示すＤＲａは、シャフト２０の軸心ＣＬが延びる軸方向を示している。また、図１に示すＤＲｒは、シャフト２０における軸方向ＤＲａに直交する径方向を示している。

ハウジング１０は、圧縮機１において外殻を構成する部材である。ハウジング１０は、第１ハウジング部１２、第２ハウジング部１４、シリンダブロック部１６、およびバルブプレート部１８を備えている。第１ハウジング部１２および第２ハウジング部１４は、シリンダブロック部１６およびバルブプレート部１８が介在された状態でボルト等の締結手段によって互いに連結されている。

第１ハウジング部１２は、軸方向ＤＲａの他方側が開口する有底筒状に構成されている。第１ハウジング部１２の内部には、軸方向ＤＲａの他方側の開口がシリンダブロック部１６によって閉塞されることで、斜板３０が収容されるクランク室１２０が形成されている。

第１ハウジング部１２の底壁部１２０ａには、軸方向ＤＲａの一方側に向かって突き出る略円筒状のボス部１２１が形成されている。このボス部１２１の内側には、シャフト２０の軸方向ＤＲａの一方側を支持する滑り軸受１２２が設けられている。また、ボス部１２１の内側には、滑り軸受１２２よりもシャフト２０の端部に近い位置に、第１ハウジング部１２の内部のクランク室１２０と外部とをシールする密封装置１２３が配置されている。

また、第１ハウジング部１２の側壁部１２０ｂには、冷媒を吸入する吸入ポート１２４が形成されている。第１ハウジング部１２の内部のクランク室１２０には、吸入ポート１２４を介して冷凍サイクルの蒸発器を通過した低温低圧の冷媒が流入する。

第２ハウジング部１４は、シャフト２０の軸方向ＤＲａの他方側に配置されている。第２ハウジング部１４には、圧力制御機構８０が設けられている。また、第２ハウジング部１４には、第１圧力調整室１４１、吐出室１４２、第１吸入冷媒通路１４３が形成されている。

第１圧力調整室１４１は、圧力制御機構８０で所望の圧力に制御された冷媒が導入される空間である。第１圧力調整室１４１は、第２ハウジング部１４における径方向ＤＲｒの内側に形成されている。

吐出室１４２は、ピストン６０の往復動によって圧縮された冷媒が吐出される空間である。吐出室１４２は、第２ハウジング部１４における第１圧力調整室１４１の径方向ＤＲｒの外側に形成されている。吐出室１４２は、圧力制御機構８０および図示しない吐出ポートの双方に連通している。

第１吸入冷媒通路１４３は、圧力制御機構８０にクランク室１２０の内部の冷媒（すなわち、吸入冷媒）の一部を導入する冷媒通路である。第１吸入冷媒通路１４３は、第１圧力調整室１４１と吐出室１４２との間に形成されている。

シリンダブロック部１６には、ピストン６０と同数のシリンダ１６０が、シャフト２０の周方向に対して等間隔に形成されている。シリンダ１６０は、クランク室１２０に相対するように開口している。

また、シリンダブロック部１６には、径方向ＤＲｒの内側にシャフト２０の軸方向ＤＲａの他端側が挿通される貫通穴１６１が形成されている。この貫通穴１６１の内側には、シャフト２０の軸方向ＤＲａの他方側を支持する滑り軸受１６２が設けられている。

さらに、シリンダブロック部１６には、貫通穴１６１の径方向ＤＲｒの外側であって、シリンダ１６０が形成されていない部位に、第２吸入冷媒通路１６３が形成されている。第２吸入冷媒通路１６３は、後述するバルブプレート部１８の導入用連通路１８０ｂを介して第１吸入冷媒通路１４３に連通している。

バルブプレート部１８は、第２ハウジング部１４とシリンダブロック部１６との間に配置されている。バルブプレート部１８は、シリンダ１６０およびピストン６０と共に圧縮室１００を区画形成するものである。本実施形態では、バルブプレート部１８が、シリンダ１６０の底部を構成するシリンダ底面部を構成している。

本実施形態のバルブプレート部１８は、基板部１８１、吐出プレート１８２、吐出側ストッパ１８３を備えている。基板部１８１には、シリンダ１６０と同数の吐出口１８０が形成されている。吐出口１８０は、シリンダ１６０とピストン６０との間に形成される圧縮室１００と吐出室１４２とを連通させる連通路として機能する。基板部１８１および吐出プレート１８２には、第１圧力調整室１４１に連通する圧力調整用連通路１８０ａ、および第１吸入冷媒通路１４３と第２吸入冷媒通路１６３とを連通させる導入用連通路１８０ｂが形成されている。

吐出プレート１８２には、基板部１８１に形成された吐出口１８０に対応する部位に、弾性変形することによって吐出口１８０を開閉する吐出用リード弁１８２ａが設けられている。吐出プレート１８２には、吐出用リード弁１８２ａの最大開度を規制する吐出側ストッパ１８３が設けられている。吐出側ストッパ１８３は、ボルト１８３ａによって基板部１８１および吐出プレート１８２に対して固定されている。

シャフト２０は、第１ハウジング部１２およびシリンダブロック部１６に跨るように配置されている。シャフト２０は、軸方向ＤＲａの一方側がボス部１２１の内側に設けられた滑り軸受１２２によって支持され、軸方向ＤＲａの他方側がシリンダブロック部１６の貫通穴１６１の内側に設けられた滑り軸受１６２によって支持されている。

これにより、シャフト２０は、ハウジング１０に対して回転可能に支持されている。なお、本実施形態のシャフト２０は、軸方向ＤＲａの一方側の端部が、図示しない動力伝達装置（例えば、ＤＬプーリ、電磁クラッチ）に接続されており、動力伝達装置を介して伝達された回転駆動力によって回転する。

また、シャフト２０の軸方向ＤＲａの他方側の端部と貫通穴１６１との間には、第２圧力調整室２００が形成されている。第２圧力調整室２００は、圧力調整用連通路１８０ａを介して第１圧力調整室１４１に連通している。

さらに、シャフト２０の内部には、第２圧力調整室２００と後述する可動体５１およびラグプレート４１で区画形成される制御圧室５２とを連通させる圧力導入通路２１が形成されている。

ここで、本実施形態のシャフト２０には、斜板３０、リンク機構４０、アクチュエータ５０が取り付けられている。リンク機構４０は、ラグプレート４１、ラグプレート４１に形成されたラグアーム４２、斜板３０に形成された斜板アーム３１を含んで構成されている。

ラグプレート４１は、略円環状に形成されている。ラグプレート４１は、シャフト２０と一体に回転可能なように、圧入等によってシャフト２０に固定されている。ラグプレート４１は、クランク室１２０における軸方向ＤＲａの一方側に配置されている。なお、ラグプレート４１と第１ハウジング部１２の底壁部１２０ａとの間には、スラスト軸受４１０が配置されている。また、ラグプレート４１には、斜板３０に対向する対向側の部位に、後述する可動体５１を軸方向ＤＲａに対して摺動可能に支持する円環状の摺動溝部４１１が形成されている。

ラグアーム４２は、斜板３０に形成された斜板アーム３１を保持する部材であり、ラグプレート４１と一体に構成されている。ラグアーム４２は、ラグプレート４１から斜板３０側に向かって延びている。

斜板３０は、環状の平板形状を有している。斜板３０には、軸方向ＤＲａの一方側に突き出る斜板アーム３１が形成されている。斜板３０は、斜板アーム３１がラグアーム４２に保持されることで、ラグプレート４１に連結されている。これにより、斜板３０は、ラグプレート４１と共に、クランク室１２０内を回転可能となっている。

アクチュエータ５０は、可動体５１、およびラグプレート４１と可動体５１との間に区画形成される制御圧室５２で構成されている。可動体５１は、軸方向ＤＲａに移動可能にシャフト２０に挿通されている。可動体５１は、軸方向ＤＲａの一方側の部位が、ラグプレート４１の摺動溝部４１１に収容されている。また、可動体５１は、軸方向ＤＲａの他方側の部位が、斜板３０に対して当接している。そして、可動体５１とラグプレート４１の摺動溝部４１１との間には、制御圧室５２が区画形成されている。

可動体５１は、制御圧室５２とクランク室１２０との間の圧力差に応じて軸方向ＤＲａに移動する。具体的には、可動体５１は、制御圧室５２とクランク室１２０との圧力差が小さくなるにつれて軸方向ＤＲａの一方側に移動し、制御圧室５２とクランク室１２０との圧力差が大きくなるにつれて軸方向ＤＲａの他方側に移動する。

斜板３０は、可動体５１が軸方向ＤＲａの一方側から他方側に移動すると、可動体５１に押圧されることで、径方向ＤＲａに対する傾斜角度が小さくなる。また、斜板３０は、可動体５１が軸方向ＤＲａの他方側から一方側に移動すると、可動体５１による押圧力が小さくなることで、径方向ＤＲａに対する傾斜角度が大きくなる。

ピストン６０は、シリンダ１６０の内部を往復動可能にシリンダ１６０の内部に収容されている。ピストン６０、シリンダ１６０、およびバルブプレート部１８の間には、冷媒を圧縮する圧縮室１００が区画形成されている。

ピストン６０は、略円柱状に構成されている。ピストン６０は、軸方向ＤＲａの他方側にシリンダ底面部を構成するバルブプレート部１８に対向するヘッド部６１が形成され、軸方向ＤＲａの一方側に半球状のシュー７０を収容するためのシュー受部６２が設けられている。シュー７０は、斜板３０の回転を各ピストン６０の往復運動に変換する変換機構として機能する。

各ピストン６０は、シュー７０を介して斜板３０に連結されることで、斜板３０の傾斜角度に応じたストロークでシリンダ１６０の内部を往復動可能となっている。具体的には、各ピストン６０は、斜板３０の傾斜角度が大きくなるにつれてストロークが大きくなる。そして、各ピストン６０のストロークが大きくなるにつれて、圧縮室１００の容積、すなわち、冷媒の吐出容量が大きくなる。なお、ピストン６０の詳細な構造については後述する。

圧力制御機構８０は、各圧力調整室１４１、２００および制御圧室５２における冷媒の圧力を調整するものである。圧力制御機構８０は、クランク室１２０から導入される吸入冷媒と、吐出室１４２から導入される吐出冷媒との導入割合を制御して、各圧力調整室１４１、２００および制御圧室５２における冷媒の圧力を調整するように構成されている。

続いて、本実施形態のピストン６０の詳細な構造について説明する。図１に示すように、本実施形態のピストン６０は、その内部に冷媒の吸入室６００が形成されている。ピストン６０には、図２、図３に示すように、軸方向ＤＲａの一方側にクランク室１２０から吸入室６００へ冷媒を吸入する吸入口６３が形成されている。具体的には、図３に示すように、吸入口６３は、シュー７０によって閉塞されないように、シュー受部６２における両側に形成されている。

ピストン６０のヘッド部６１には、図４、図５に示すように、圧縮室１００と吸入室６００とを連通させる連通路６１０が形成されている。連通路６１０には、後述するスプール９０の弁体部９１をピストン６０が往復動する方向（すなわち、ストローク方向）に移動可能に支持する弁支持部６１１が設けられている。なお、本実施形態では、ピストン６０が軸方向ＤＲａに往復動することから、ストローク方向は軸方向ＤＲａに一致する方向となっている。

また、ヘッド部６１には、後述するスプール９０の弁体部９１が接離するヘッド側端面部６１２が形成されている。ヘッド側端面部６１２には、ヘッド部６１がバルブプレート部１８に近づいた際に、後述するスプール９０の弁体部９１の弁部９１１とヘッド側端面部６１２とが平坦な面を構成するように、弁部９１１を受け入れる受入溝部６１３が形成されている。

図５に示すように、本実施形態のピストン６０には、ピストン６０が往復動する方向（すなわち、ストローク方向）に移動可能に構成されたスプール９０が設けられている。スプール９０は、ピストン６０の連通路６１０を開閉する弁体部９１、弁体部９１に連結されて弁体部９１の開弁方向における最大変位量を規定するストッパ部９２を含んで構成されている。

本実施形態の弁体部９１は、ヘッド部６１がシリンダ底面部を構成するバルブプレート部１８から離れた際に開弁して、吸入室６００に存する吸入冷媒を圧縮室１００に吸入させる吸入弁を構成している。

本実施形態の弁体部９１は、ヘッド部６１における圧縮室１００側の端面を弁座部として連通路６１０を開閉するポペット弁で構成されている。具体的には、弁体部９１は、ヘッド部６１のヘッド側端面部６１２に接離する平板状の弁部９１１、弁部９１１に連結された軸部９１２で構成されている。

弁部９１１は、スプール９０におけるシリンダ底面部を構成するバルブプレート部１８に対向する部位で構成されている。本実施形態の弁部９１１は、ヘッド側端面部６１２に形成された受入溝部６１３に収容可能な大きさとなっている。弁部９１１は、受入溝部６１３に収容された際に、弁部９１１とヘッド側端面部６１２とが平坦な面を構成するように平坦状に形成されている。なお、本実施形態では、弁部９１１がスプール側端面部を構成している。

軸部９１２は、弁部９１１における軸方向ＤＲａの一方側に設けられている。軸部９１２は、連通路６１０に設けられた弁支持部６１１に支持されている。弁体部９１は、軸部９１２が弁支持部６１１に支持されることで、ピストン６０のストローク方向に移動可能となっている。

ストッパ部９２は、軸部９１２における軸方向ＤＲａの一方側に連結されている。ストッパ部９２は、吸入室６００側に配置されている。ストッパ部９２は、弁体部９１が開弁方向（すなわち、ヘッド側端面部６１２から離れる方向）に変位した際に、弁支持部６１１おける吸入室６００側の部位に当接するように構成されている。

次に、本実施形態の圧縮機１の作動を説明する。本実施形態の圧縮機１は、アクチュエータ５０および圧力制御機構８０によって、斜板３０の傾斜角度を変更し、ピストン６０のストロークを増減させることで、冷媒の吐出容量を変更することが可能となっている。

本実施形態の圧縮機１は、シャフト２０が回転することによって、所望の傾斜角度に設定された斜板３０が回転して、各ピストン６０がシリンダ１６０内を往復動する。圧縮機１は、ピストン６０がシリンダ底面部を構成するバルブプレート部１８に近付いた際に、図６に示すように、圧縮室１００内部の冷媒の圧力によって吐出用リード弁１８２ａが開弁して、圧縮室１００で圧縮された冷媒が吐出室１４２に吐出される。

この際、スプール９０の弁体部９１が、圧縮室１００内部の冷媒の圧力等によって、軸方向ＤＲａの一方側に押圧される。これにより、連通路６１０が弁体部９１によって閉塞されるので、圧縮室１００内の冷媒が、吸入室６００側へ流入することはない。

また、スプール９０は、弁体部９１の弁部９１１がヘッド側端面部６１２の受入溝部６１３に収容されることで、圧縮室１００に露出する部位が平坦な面となっている。これによると、スプール９０が、ピストン６０のヘッド部６１よりも先にバルブプレート部１８に突き当たること等によって生ずる圧縮室１００のデッドボリュームを低減することができる。

一方、圧縮機１は、ピストン６０がシリンダ底面部を構成するバルブプレート部１８から離れた際に、図７に示すように、吐出用リード弁１８２ａが閉弁すると共に、スプール９０の弁体部９１がヘッド側端面部６１２から離れる。これにより、弁体部９１が開弁して連通路６１０が開放されることで、吸入室６００内の冷媒が、圧縮室１００に吸入される。

以上説明した本実施形態の圧縮機１は、冷媒の吸入室６００をハウジング１０ではなく、ピストン６０の内部に形成すると共に、吸入弁を構成するスプール９０の弁体部９１をピストン６０に設けている。

このような構造では、ハウジング１０に対して吸入室６００を形成する必要がないので、圧縮機１全体として小型化を図るだけでなく、ハウジング１０における吐出室１４２の容積を充分に確保することができる。この結果、圧縮室１００から冷媒を吐出した際の冷媒の圧力脈動を吐出室１４２にて充分に減衰させることが可能となる。従って、本実施形態の圧縮機１では、吐出冷媒の圧力脈動に起因する騒音の発生を抑制することができる。

また、本実施形態の圧縮機１では、スプール９０の弁体部９１の変位を規制するストッパ部９２が吸入室６００に配置されている。これによれば、スプール９０の弁体部９１およびストッパ部９２の双方が、圧縮室１００側に配置される構成に比べて、圧縮室１００におけるデッドボリュームを低減させることができる。

さらに、本実施形態の圧縮機１では、スプール側端面部を構成する弁部９１１が平坦状に形成されている。また、ピストン６０のヘッド部６１には、ヘッド側端面部６１２に弁部９１１を受け入れる受入溝部６１３が形成されている。これによれば、ピストン６０が上死点に位置する際の圧縮室１００におけるデッドボリュームを低減させることができる。

ここで、従来の如く、リード弁タイプの吸入弁をピストン６０に設ける場合、ピストン６０、リード弁、ストッパ、およびストッパを固定する固定ボルトという４つ部品が必要となる。

これに対して、本実施形態の圧縮機１では、ピストン６０、スプール９０の弁体部９１、およびストッパ部９２の３つの部品で、吸入弁付きのピストンを実現しているので、部品点数低減による軽量化が可能となる。本実施形態の如く、容量可変タイプの斜板式圧縮機にてピストン構造を軽量化できることは、ピストン６０の往復運動時に生ずる慣性力を充分に低減させることができるため、高速回転時においても容量可変機能を適切に維持することができるといった利点がある。

（第２実施形態）
次に、第２実施形態について、図８〜図１０を参照して説明する。本実施形態では、ピストン６０Ａに対して設けたスプール９０Ａの弁体部９１Ａを吐出弁として機能させる例について説明する。

図８に示すように、本実施形態のバルブプレート部１８Ａは、基板部１８１Ａに吐出口１８０ではなく、冷媒の吸入口１８０Ａが形成されると共に、吐出プレート１８２に代わりに吸入プレート１８４が設けられている。吸入プレート１８４には、吸入口１８０Ａに対応する部位に、弾性変形によって吸入口１８０Ａを開閉する吸入用リード弁１８４ａが設けられている。また、本実施形態のシリンダブロック部１６には、吸入用リード弁１８４ａの最大開度を規制するストッパ溝部１６６が形成されている。

本実施形態のピストン６０Ａは、その内部に冷媒の吐出室６００Ａが形成されている。図示しないが、ピストン６０Ａには、軸方向ＤＲａの一方側にクランク室１２０に冷媒を吐出する吐出口が形成されている。

ピストン６０Ａのヘッド部６１Ａには、圧縮室１００と吐出室６００Ａとを連通させる連通路６１０Ａが形成されている。連通路６１０Ａには、後述するスプール９０Ａの弁体部９１Ａをピストン６０Ａが往復動する方向（すなわち、ストローク方向）に移動可能に支持する弁支持部６１１Ａが設けられている。

また、ヘッド部６１Ａには、後述するスプール９０Ａのストッパ部９２Ａが接離するヘッド側端面部６１２Ａが形成されている。ヘッド側端面部６１２Ａには、ヘッド部６１Ａがバルブプレート部１８Ａに近づいた際に、後述するスプール９０Ａのストッパ部９２Ａとヘッド側端面部６１２Ａとが平坦な面を構成するように、ストッパ部９２Ａを受け入れる受入溝部６１３Ａが形成されている。

本実施形態のピストン６０Ａには、ピストン６０Ａが往復動する方向（すなわち、ストローク方向）に移動可能に構成されたスプール９０Ａが設けられている。スプール９０Ａは、ピストン６０Ａの連通路６１０Ａを開閉する弁体部９１Ａ、弁体部９１Ａに連結されて弁体部９１Ａの開弁方向における最大変位量を規定するストッパ部９２Ａを含んで構成されている。

本実施形態の弁体部９１Ａは、ヘッド部６１Ａがシリンダ底面部を構成するバルブプレート部１８Ａに近付いた際に開弁して、吐出口を介して圧縮室１００に存する冷媒をクランク室１２０に吐出させる吐出弁を構成している。

本実施形態の弁体部９１Ａは、ヘッド部６１Ａにおける吐出室６００Ａ側の端面を弁座部として連通路６１０Ａを開閉するポペット弁で構成されている。具体的には、弁体部９１Ａは、ヘッド部６１Ａの吐出室６００Ａ側の端面に接離する平板状の弁部９１１Ａ、弁部９１１Ａに連結された軸部９１２Ａで構成されている。

本実施形態の弁部９１１Ａは、軸部９１２Ａの軸方向ＤＲａの一方に連結されている。本実施形態の弁部９１１Ａは、吐出室６００Ａ側に配置されている。

本実施形態のストッパ部９２Ａは、スプール９０Ａにおけるシリンダ底面部を構成するバルブプレート部１８Ａに対向する部位で構成されている。ストッパ部９２Ａは、弁体部９１Ａが開弁方向（すなわち、ヘッド部６１Ａから離れる方向）に変位した際に、弁支持部６１１Ａにおける圧縮室１００Ａ側の部位に当接するように構成されている。

本実施形態のストッパ部９２Ａは、ヘッド側端面部６１２Ａに形成された受入溝部６１３Ａに収容可能な大きさとなっている。ストッパ部９２Ａは、受入溝部６１３Ａに収容された際に、ストッパ部９２Ａとヘッド側端面部６１２Ａとが平坦な面を構成するように平坦状に形成されている。なお、本実施形態では、ストッパ部９２Ａがスプール側端面部を構成している。

本実施形態の受入溝部６１３Ａには、スプール９０Ａを閉弁方向に付勢する付勢バネ６１４が設けられている。本実施形態の弁体部９１Ａは、圧縮室１００内の冷媒の圧力によってスプール９０Ａに作用する押圧力が、付勢バネ６１４の付勢力を上回った際に開弁する。

ここで、図示しないが、本実施形態の第１ハウジング部１２には、吸入ポート１２４の代わりに冷媒を吐出する吐出ポートが形成されている。そして、本実施形態の圧縮機１は、圧縮室１００Ａで圧縮された冷媒が、第１ハウジング部１２の内部のクランク室１２０および吐出ポートを介して冷凍サイクルの凝縮器に向かって流出する。

また、本実施形態のシリンダブロック部１６および第２ハウジング部１４には、各吸入冷媒通路１４３、１６３の代わりに図示しない吐出冷媒通路が形成され、当該吐出冷媒通路を介して圧力制御機構８０に吐出冷媒が供給される構成となっている。

次に、本実施形態の圧縮機１の作動を説明する。本実施形態の圧縮機１は、シャフト２０が回転することによって、所望の傾斜角度に設定された斜板３０が回転して、各ピストン６０Ａがシリンダ１６０内を往復動する。

圧縮機１は、ピストン６０Ａがシリンダ底面部を構成するバルブプレート部１８Ａから離れた際に、図９に示すように、圧縮室１００内外の圧力差によって吸入用リード弁１８４ａが開弁して、吸入冷媒が圧縮室１００に流入する。

この際、スプール９０Ａの弁体部９１Ａが付勢バネ６１４によって閉弁方向に付勢されているので、弁体部９１Ａによって連通路６１０Ａが閉塞された状態となる。このため、圧縮室１００内の冷媒が、吐出室６００Ａ側へ流入することはない。

一方、圧縮機１は、ピストン６０Ａがバルブプレート部１８Ａに近付く際に、スプール９０Ａに作用する押圧力が付勢バネ６１４の付勢力を上回ると、図１０に示すように、スプール９０の弁体部９１Ａがヘッド部６１から離れる。これにより、弁体部９１Ａが開弁して連通路６１０Ａが開放されることで、圧縮室１００内の冷媒が吐出室６００Ａに吐出される。そして、吐出室６００Ａに吐出された冷媒は、第１ハウジング部１２の内部のクランク室１２０および吐出ポートを介して冷凍サイクルの凝縮器に向かって流出する。

この際、スプール９０Ａは、ストッパ部９２Ａがヘッド側端面部６１２Ａの受入溝部６１３Ａに収容されることで、圧縮室１００に露出する部位が平坦な面となっている。これによると、スプール９０Ａが、ピストン６０Ａのヘッド部６１Ａよりも先にバルブプレート部１８Ａに突き当たること等によって生ずる圧縮室１００のデッドボリュームを低減することができる。

その他の構成および作動は、第１実施形態と同様である。本実施形態の圧縮機１は、冷媒の吐出室６００Ａをハウジング１０ではなく、ピストン６０Ａの内部に形成すると共に、吐出弁を構成するスプール９０Ａの弁体部９１Ａをピストン６０Ａに設けている。このような構造では、ハウジング１０に対して吐出室６００Ａを形成する必要がないので、圧縮機１全体として小型化を図ることができる。

また、本実施形態の圧縮機１では、スプール９０Ａの弁体部９１Ａが吐出室６００Ａに配置されている。これによれば、スプール９０Ａの弁体部９１Ａおよびストッパ部９２Ａの双方が、圧縮室１００側に配置される構成に比べて、圧縮室１００におけるデッドボリュームを低減させることができる。

さらに、本実施形態の圧縮機１では、スプール９０Ａにおけるスプール側端面部を構成するストッパ部９２Ａが平坦状に形成されている。また、ピストン６０Ａのヘッド部６１Ａには、ヘッド側端面部６１２Ａにストッパ部９２Ａを受け入れる受入溝部６１３Ａが形成されている。これによれば、ピストン６０Ａが上死点に位置する際の圧縮室１００におけるデッドボリュームを低減させることができる。

（他の実施形態）
以上、本発明の代表的な実施形態について説明したが、本発明は、上述の実施形態に限定されることなく、例えば、以下のように種々変形可能である。

上述の各実施形態の如く、ヘッド側端面部６１２にスプール９０のスプール側端面部を受け入れる受入溝部６１３を設けることが望ましいが、これに限定されない。ヘッド側端面部６１２には、受入溝部６１３が形成されていなくてもよい。

上述の各実施形態では、弁体部９１の弁部９１１がポペット弁で構成されている例について説明したが、これに限定されない。弁体部９１の弁部９１１は、ポペット弁以外の弁で構成されていてもよい。

上述の各実施形態では、ハウジング１０の内部に圧力制御機構８０が設けられた例について説明したが、これに限定されない。圧力制御機構８０は、ハウジング１０の外部に配置されていてもよい。

上述の各実施形態では、圧縮機１として容量可変タイプの斜板式圧縮機を例示したが、これに限定されない。圧縮機１は、例えば、容量固定タイプの斜板式圧縮機で構成されていてもよい。また、圧縮機１は、２つのピストン６０を軸方向ＤＲａに連結した両頭タイプの圧縮機で構成されていてもよい。

さらに、圧縮機１は、ピストン６０の往復動によって流体を圧縮する往復動型の圧縮機であれば、斜板式圧縮機に限らず、例えば、クランク式圧縮機や、ワッブル式圧縮機で構成されていてもよい。

上述の各実施形態では、圧縮機１を車両用空調装置の冷凍サイクルに適用する例について説明したが、これに限定されない。圧縮機１は、家屋等の空調装置や給湯機器の冷凍サイクル等にも広く適用可能である。

上述の実施形態において、実施形態を構成する要素は、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。

上述の実施形態において、実施形態の構成要素の個数、数値、量、範囲等の数値が言及されている場合、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に限定されない。

上述の実施形態において、構成要素等の形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合および原理的に特定の形状、位置関係等に限定される場合等を除き、その形状、位置関係等に限定されない。

（まとめ）
上述の実施形態の一部または全部で示された第１の観点によれば、圧縮機は、ピストンのヘッド部に、シリンダ底面部との間に形成される圧縮室とピストンの内部に形成された内側流体室とを連通させる連通路が形成されている。ピストンには、ピストンが往復動する方向であるストローク方向に移動可能に構成されたスプールが設けられている。スプールは、連通路を開閉する弁体部、弁体部に連結されて弁体部の開弁方向における最大変位量を規定するストッパ部を含んで構成されている。そして、弁体部およびストッパ部の一方が、内側流体室側に配置されている。

このように、弁体部およびストッパ部の一方を、ピストンの内部の内側流体室側に配置すれば、弁体部およびストッパ部の双方を圧縮室側に配置する構成に比べて、圧縮室におけるデッドボリュームを低減させることが可能となる。

また、第２の観点によれば、圧縮機のスプールは、シリンダ底面部に対向する部位に、平坦状に形成されたスプール側端面部を有している。ヘッド部は、シリンダ底面部に対向するヘッド側端面部を有している。そして、ヘッド側端面部には、ヘッド部がシリンダ底面部に近づいた際にスプール側端面部とヘッド側端面部とが平坦な面を構成するように、スプール側端面部を受け入れる受入溝部が形成されている。

このように、ヘッド部がシリンダ底面部に近づいた際に平坦状のスプール側端面部がヘッド部の受入溝部に収容される構成とすれば、ピストンが上死点に位置する際の圧縮室におけるデッドボリュームを低減させることが可能となる。

また、第３の観点によれば、弁体部は、ヘッド部がシリンダ底面部から離れた際に開弁して、内側流体室に存する流体を圧縮室に吸入させる吸入弁を構成している。

このよると、圧縮室に流体を流入させる吸入室として機能する内側流体室が、ピストンの内部に形成されることになる。このような構造では、ハウジングに対して吸入室を形成する必要がないので、圧縮機全体としての体格の小型化を図るだけでなく、吐出室の容積を充分に確保することができる。このように、吐出室の容積を充分に確保することができることは、圧縮室から流体を吐出した際の流体の圧力脈動を吐出室において充分に減衰させることが可能となる。このため、本構造によれば、流体の圧力脈動に起因する騒音の発生を抑制することができる。

また、第４の観点によれば、圧縮機の弁体部は、ヘッド部における圧縮室側の端面を弁座部として連通路を開閉するポペット弁で構成されている。連通路には、ストローク方向に変位可能なように弁体部を支持する弁支持部が設けられている。そして、ストッパ部は、内側流体室側に配置され、弁体部が開弁方向に変位した際に弁支持部における内側流体室側の部位に当接するように構成されている。これによれば、圧縮室におけるデッドボリュームを低減させると共に、吐出室の容積を充分に確保可能な圧縮機を具体的に実現することができる。

また、第５の観点によれば、圧縮機の弁体部は、ヘッド部がシリンダ底面部に近づいた際に開弁して、圧縮室に存する流体を内側流体室に吐出する吐出弁を構成している。このよると、圧縮室から流体を吐出すると吐出室として機能する内側流体室が、ピストンの内部に形成されることになる。このような構造では、ハウジングに対して吐出室を形成する必要がないので、圧縮機全体としての体格の小型化を図ることができる。

１０ ハウジング
１００ 圧縮室
１６０ シリンダ
６０、６０Ａ ピストン
６００、６００Ａ 吸入室、吐出室
６１、６１Ａ ヘッド部
６１０、６１０Ａ 連通路
９０、９０Ａ スプール
９１、９１Ａ 弁体部
９２、９２Ａ ストッパ部

Claims (5)

1. 流体を圧縮する圧縮機であって、
   有底筒状のシリンダ（１６０）が形成されたハウジング（１０）と、
   前記シリンダの内部に往復動可能に収容され、前記シリンダの底部を構成するシリンダ底面部（１８、１８Ａ）に対向するヘッド部（６１、６１Ａ）を有するピストン（６０、６０Ａ）と、を備え、
   前記ヘッド部には、前記シリンダ底面部との間に形成される圧縮室（１００）と前記ピストンの内部に形成された内側流体室（６００、６００Ａ）とを連通させる連通路（６１０、６１０Ａ）が形成されており、
   前記ピストンには、前記ピストンが往復動する方向であるストローク方向に移動可能に構成されたスプール（９０、９０Ａ）が設けられており、
   前記スプールは、前記連通路を開閉する弁体部（９１、９１Ａ）、前記弁体部に連結されて前記弁体部の開弁方向における最大変位量を規定するストッパ部（９２、９２Ａ）を含んで構成されており、
   前記弁体部および前記ストッパ部の一方が、前記内側流体室側に配置されている圧縮機。
2. 前記スプールは、前記シリンダ底面部に対向する部位に、平坦状に形成されたスプール側端面部（９１１、９２Ａ）を有しており、
   前記ヘッド部は、前記シリンダ底面部に対向するヘッド側端面部（６１２、６１２Ａ）を有しており、
   前記ヘッド側端面部には、前記ヘッド部が前記シリンダ底面部に近づいた際に前記スプール側端面部と前記ヘッド側端面部とが平坦な面を構成するように、前記スプール側端面部を受け入れる受入溝部（６１３、６１３Ａ）が形成されている請求項１に記載の圧縮機。
3. 前記弁体部（９１）は、前記ヘッド部（６１）が前記シリンダ底面部（１８）から離れた際に開弁して、前記内側流体室（６００）に存する流体を前記圧縮室に吸入させる吸入弁を構成している請求項１または２に記載の圧縮機。
4. 前記弁体部は、前記ヘッド部における前記圧縮室側の端面を弁座部として前記連通路（６１０）を開閉するポペット弁で構成され、
   前記連通路には、前記ストローク方向に変位可能なように前記弁体部を支持する弁支持部（６１１）が設けられており、
   前記ストッパ部（９２）は、前記内側流体室側に配置され、前記弁体部が開弁方向に変位した際に前記弁支持部における前記内側流体室側の部位に当接するように構成されている請求項３に記載の圧縮機。
5. 前記弁体部（９１Ａ）は、前記ヘッド部（６１Ａ）が前記シリンダ底面部（１８Ａ）に近づいた際に開弁して、前記圧縮室に存する流体を前記内側流体室（６００Ａ）に吐出する吐出弁を構成している請求項１または２に記載の圧縮機。

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