JP5612402B2 - 圧縮機 - Google Patents

Description

本発明は、吸入弁の自励振動に起因する圧力脈動が圧縮機外に伝播して異音が発生することを防止する機構を備えたピストン型圧縮機、より詳しくは、圧力脈動が発生する運転領域において吸入通路を絞って圧力脈動の圧縮機外への伝搬を少なくし、圧力脈動が発生しない運転領域において吸入通路が絞られて性能低下を招くことを回避した圧縮機に関する。

ピストン型圧縮機においては、シリンダブロックの吸入弁の先端と対峙する位置に所定の深さを持つストッパが形成されており、シリンダボア内に冷媒ガスが吸入されるときに吸入弁の先端がこのストッパに当接することで、この吸入弁が自励振動を起こすことを防止するようにしている。

しかし、ピストン型可変容量圧縮機においては、シリンダボアに吸入されるガス量が最大容量時と可変容量時とでは異なるために、最大容量時に合せてストッパの深さを設定すると、特に小容量時には吸入弁の変位量が小さいために吸入弁の先端がストッパに当らない状態となる。このため、吸入弁が自励振動を起こし、これにより吸入室の圧力変動が発生し、この圧力脈動が圧縮機外に伝播して異音が発生する不都合がある。

このため、従来においては、下記する特許文献１に示されるように、圧縮機の吸入通路に、開口面積を制御する開度制御弁を設け、この開度制御弁を吸入通路のガスの流れによる差圧とバネ力とを利用して作動させることにより、吸入流量が小さい時に吸入通路を絞って小容量時に発生する吸入脈動が圧縮機外に伝播することを抑制し、吸入流量が大きい時に吸入通路の開口面積を大きくするようにした圧縮機が考えられている。

しかしながら、上記特許文献１の構成では、吸入通路のガスの流れによる差圧とバネ力を利用して開度制御弁を作動させているため、脈動低減を重視してバネ力を強く設定すると最大容量時にも吸入通路が絞られて冷房能力が低下し、逆に最大容量時の冷房能力を重視してバネ力を弱く設定すると絞り効果が必要な低容量時に十分に脈動を低減することができなくなるという不都合がある。

また、上述した開度制御弁は、吸入通路を流れるガスの方向と対峙する向きに（吸入通路のガスの流れ方向に可動するように）開度制御弁が設けられているため、吸入ガスが開度制御弁を押し開いて吸入室に流入する際には、吸入ガスが開度制御弁に衝突して直角方向に流れの向きを変えねばならず、スムーズな吸入冷媒の流れが阻害されていた。

そこで、従来においては、例えば、特許文献２に示されるように、吸入通路の途中に、この吸入通路と直交する方向に摺動するスプール弁からなる吸入制御弁を設け、この吸入制御弁の一端に吐出室の冷媒ガスを供給し、スプール弁の他端にクランク室の冷媒ガスを供給することで、吐出室の圧力が高くなる大容量時に吸入通路の開度を大きくし、吐出室の圧力が低くなる小容量時に吸入通路の開度を小さくしたクラッチレス圧縮機が考えられている。特に、ここで示される吸入制御弁は、スプール弁をシャフトの中心軸と直交する方向に配置することによってスプール弁の全長を長く確保し、スプール弁の摺動部を長くすることで、スプール弁に発生する冷媒ガスのリークを抑制して性能・作動性の低下を防ぐようにしたものである。

特開２０００−１３６７７６ 特開２００２−３１０４９

しかしながら、上述のスプール弁の構成においては、吐出室からの高圧ガスが作用する円筒部（高圧側の円筒部）とクランク室圧が作用する円筒部（低圧側の円筒部）とがほぼ同じ径に形成されているので、高圧ガスが作用する円筒部の径が大きなものとなり、この円筒部の周囲のクリアランスを介して高圧側から吸入通路へ漏れる冷媒漏れ量が多くなり、圧縮機の性能低下を招く不都合がある。

このような不都合に対応するため、高圧側の円筒部周囲のクリアランスを小さくすることも考えられるが、クリアランスを１５ミクロンまで小さくした場合であっても、図７に示されるように、ある程度の改善傾向は見られるものの、吸入制御弁を設けないものに比べて全体的に２〜４％ほどの性能低下が見られる。このためクリアランスの調整によって良好な性能を得ようとすると、クリアランスを更に小さく設定する必要があるが、これ以上にクリアランスを小さくすることは、公差管理上無理であり、また、作動流体に混在するコンタミがクリアランスに詰まり易くなり、弁体の動作を阻害する不都合がある。

このため、スプール弁のクリアランスの調整のみによって作動流体のリークを抑えて性能向上を追及するには限界があるため、円筒部の外周面にＯリング等のシール部材を装着してクリアランスを無くすことが考えられる。

しかしながら、スプール弁を挿入する弁摺動孔６２は、吸入通路３６に対してほぼ直交するように形成されるので、吸入通路３６と弁摺動孔６２とが交差する部分には、図８で示されるようなエッジ部Ｅが形成されることとなる。このため、上述したスプール弁Ｓにおいては、高圧ガスが作用する円筒部Ｓ１とクランク室圧が作用する円筒部Ｓ２が同じ径に形成されている構成においては、スプール弁Ｓの円筒部Ｓ１の周囲にシール部材（Ｏリング）５２を取り付けて弁摺動孔６２に装着する際に、このシール部材（Ｏリング）５２がエッジ部Ｅに引っ掛かり、シール部材（Ｏリング）５２が切断されてしまう等の不都合がある。

本発明は、係る事情に鑑みてなされたものであり、低圧脈動が発生しやすい運転領域において、吸入通路を絞って低圧脈動を低減することが可能な吸入絞り弁を設けた圧縮機において、吸入制御弁をスプール弁によって構成した場合においても、吸入絞り弁に導かれる圧力の内部漏れによる性能低下を低減又は防止することを主たる課題としている。

また、吸入絞り弁に導かれる圧力の内部漏れを防ぐために、シール部材を用いた場合においても、そのようなシール部材を設けた吸入絞り弁の弁摺動孔への装着時にシール部材が切断されてしまう恐れがない圧縮機を提供することを主たる課題としている。
さらに本発明は、吸入絞り弁の弁体と弁体が挿入される弁摺動孔とのクリアランスに異物が挟まり、弁体の動作が阻害される不都合を防ぐことをも課題としている。

上記課題を達成するために、本発明に係る圧縮機は、ハウジングに回転可能に軸支された駆動軸と、前記駆動軸の回転によって軸方向に往復動する複数のピストンと、前記複数のピストンが摺動する複数のシリンダボアが形成され、前記ピストンとともに圧縮機構を構成するシリンダブロックと、前記シリンダブロックの端部に設けられ、吸入弁により開閉される吸入孔を介して前記圧縮機構に吸入される作動流体を吸入口から流入する吸入室、及び、前記圧縮機構により圧縮された作動流体が吐出弁により開閉される吐出孔を介して吐出される吐出領域を有するシリンダヘッドと、を有する圧縮機において、
前記吸入口から吸入した冷媒を前記吸入室に導く吸入通路と、前記吸入通路の途中に設けられ、この吸入通路を流れる冷媒の向きにほぼ直交する方向へ動くことにより前記吸入通路を通過する冷媒の通路面積を調節する吸入絞り弁と、前記吸入絞り弁の一端側に前記吐出領域に吐出された作動流体を導き、前記吸入絞り弁の他端側に前記吸入室に流入する作動流体を導くと共に前記吸入絞り弁を前記一端側へ向けて付勢するバネを設け、前記吸入絞り弁の一端側に作用する作動流体により、前記吸入絞り弁を前記吸入通路の通路面積を大きくする方向へ付勢し、前記吸入絞り弁の他端側に作用する作動流体及び前記バネのバネ力により、前記吸入絞り弁を前記吸入通路の通路面積を小さくする方向へ付勢するようにし、前記吸入絞り弁を、前記ハウジングに形成された細孔部に摺動可能に収容される細径部と、この細孔部に続いて形成されると共に内径が前記細孔部よりも大きく形成されて前記吸入通路と交差する太孔部に摺動可能に収容される太径部とを有して構成し、前記細径部の外周面に前記細孔部の内周面との間をシールするシール部材を設け、このシール部材をＯリングで構成し、前記シール部材の硬度を、Ａ３０〜Ａ５０相当にすると共に、前記シール部材の潰し率を０〜１３％に設定し、前記吸入絞り弁は、前記細径部と前記太径部との間に、前記細径部よりも径が小さい逃げ部を設けたことを特徴としている。

したがって、吸入絞り弁が吸入通路と直交するように設けられているので、バネ力に起因して吸入通路が絞られることがなく、また、吸入ガスが吸入絞り弁に衝突して流れの方向を変えられることがなく、スムーズな吸入ガスの流れが確保される。
また、高圧領域と吸入領域との圧力差に基づいて吸入通路の通路面積を調節するようにしたので、低圧脈動が発生する低負荷時に吸入通路を絞って吸入脈動の伝播を抑制し、また、低圧脈動が発生せず吸入通路を絞る必要がない高負荷時に吸入通路を絞って性能を損なってしまう不都合がなくなり、各負荷条件に対応して冷房能力の確保と脈動低減を両立させることが可能となる。

さらに、吸入絞り弁の細径部の外周面に、細孔部の内周面との間をシールする（クリアランスを塞ぐ）シール部材を設けるようにしたので、吸入絞り弁の細径部と細孔部とのクリアランスがシール部材によりシールされることとなるので、吸入絞り弁の一端側から吸入通路に作動流体が漏れることを防ぐことが可能となる。
また、シール部材としてＯリングを用いたので、小径の細径部にも対応可能となる。

特に上述のような構成においては、吸入絞り弁を、ハウジングに形成された細孔部に摺動可能に収容される細径部と、細孔部に続いて形成されると共に吸入通路と交差するように設けられた太孔部に摺動可能に収容される太径部とを有して構成するようにしたので、細径部の外周面に設けられたシール部材が、吸入通路と太径部とが交差する部分に形成されるエッジ部に触れることがなくなり、破損する恐れがなくなる。

さらにまた、細径部と太径部との間に、細径部より径が小さい逃げ部を設けたので、細径部と細孔部との嵌合長を短くして異物が進入した場合でも通り抜けて低圧側に排出させやすくすることができ、また、弁体が最大開度位置にあるときには、逃げ部を吸入通路に臨ませることで吸入通路の通路面積を狭めることがなくなり、吸入抵抗となることを抑えることが可能となる。

また、前記太径部の前記細径部側の端部に、前記太径部による前記吸入通路の全閉を回避するストッパ部を設けるようにするとよい。

このような構成においては、ストッパ部により弁体の動きが制約されて、弁体が最小開度位置にあっても吸入通路を全閉することがなくなる。

また、上述したシール部材は、その硬度をＡ３０〜Ａ５０相当の硬度に設定しているが、これは、細孔部のスムーズな動きを確保し、また、製造上の支障をなくすためである。即ち、シール部材の硬度が大きいほど細孔部を滑りにくくなり、硬度が小さいほど細孔部を滑りやすくなることが確認されており、本発明者らの研究によれば、Ａ６０以上であれば、スムーズな摺動を確保できなくなり、また、Ａ３０未満にすると、型枠から外した際にバリが表面に発生する不都合があるためである。

さらに、シール部材の潰し率を０〜１３％に設定しているが、これは、部品公差の積み重ねを考慮したものである。スプール弁のスムーズな動きを確保するためには、シール部材による摺動抵抗はできるだけ小さくすることが望ましいが、部品公差があるため、最大許容寸法の場合でも０タッチ（シール部材の反力が零）となるように設定することで、作動流体の漏れを無くすことが可能となる。

また、上述したＯリングが細径部に設けられる本構成においては、細径部の外周面と細孔部の内周面との間のクリアランスを大きく形成しても差し支えないが、作動流体中のコンタミのクリアランスへの詰まりを防ぐためにクリアランスは４０μｍ以上確保することが好ましく、また、スプール弁が傾いてスムーズな動きが阻害されないようにし、また、部品交差の積み重ねを考慮して最大クリアランスを１１０μｍ以下とすることが好ましい。

なお、吐出領域に吐出された作動流体を吸入絞り弁の一端側に導く通路上には、フィルタを設けるようにするとよい。このような構成によれば、吐出領域から弁体の動作を阻害する異物の侵入を防ぐことが可能となる。

以上述べたように、本発明によれば、吸入絞り弁を、ハウジングに形成された細孔部に摺動可能に収容される細径部と、細孔部に続いて形成されると共に吸入通路と交差するように設けられた太孔部に摺動可能に収容される太径部とを有して構成し、細径部の外周面に細孔部の内周面との間をシールするシール部材（Ｏリング）を設けたので、シール部材が吸入通路と太径部が摺動する太孔部との交差部分に形成されるエッジに触れることがなくなり、シール部材が切断される恐れがなくなる。

また、細径部とこれが挿入される細孔部とのクリアランスがシール部材によりシールされることになり、弁体の一端側から吸入通路に作動流体が漏れることを確実に防ぐことが可能となり、圧力の内部漏れによる性能低下を低減または防止することが可能となる。
このため、高圧領域と吸入領域との圧力差に基づいて吸入通路の通路面積を的確に調節することが可能となり、各負荷条件に対応して冷房能力の確保と脈動低減の両立を図ることが可能となる。

ここで、シール部材のゴム硬度を、Ａ３０〜Ａ５０相当とし、また、シール部材の潰し率を０〜１３％に設定したので、細孔部を介して高圧作動流体が低圧側（吸入通路）に流れることが防ぐと共に、シール部材の存在によって、細径部の摺動が阻害されることがなくなり、スムーズな吸入絞り弁の動きを確保することが可能となる。

また、細径部と太径部との間に、細径部より径が小さい逃げ部を設けたので、異物が進入した場合でも通り抜けて低圧側に排出させやすくすることができ、また、弁体が最大開度位置にあるときには、逃げ部を吸入通路に臨ませることで吸入通路の通路面積を狭めることがなくなり、吸入抵抗となることを抑えることが可能となる。

また、吸入絞り弁の細径部の外周面とこの細径部が摺動する細孔部の内周面との間のクリアランスを４０〜１１０μに設定することで、クリアランスにコンタミが詰まる不都合を低減できると共に、吸入絞り弁の傾きを抑えてスムーズな吸入絞り弁の動きを阻害することがなくなる。

さらに、吐出領域に吐出された作動流体を吸入絞り弁の一端側に導く通路上にフィルタを設けて吐出領域から異物の侵入を防ぐようにしたので、吸入絞り弁のクリアランスを小さく設定した場合であっても吸入絞り弁と弁が挿入される孔との間に異物が挟まって弁が動かなくなる不都合を防ぐことができる。

図１は、本発明に係る圧縮機の構成例を示す図であり、（ａ）はその断面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線から見た図である。 図２は、本願の吸入絞り弁が摺動する弁摺動孔（太孔部）と吸入通路とが交差する付近を示す図である。 図３は、図１（ｂ）のＤ−Ｄ線で切断した吸入絞り弁が設けられている部分の断面図であり、（ａ）は高負荷時の状態を示す図であり、（ｂ）は低負荷時の状態を示す図である。 図４は、吸入絞り弁を構成する部品を示す図であり、（ａ）は吸入絞り弁を組み付けた状態を示す図であり、（ｂ）は吸入絞り弁を分解した図であり、（ｃ）は吸入絞り弁の細径部を示す拡大図である。 図５は、吸入絞り弁の細径部に取り付けられるＯリングの硬度を変えて、吸入通路が全開状態となる位置からのストローク量と抵抗力（Ｎ）との関係を示す特性線図であり、（ａ）はストローク量を吸入通路が全開状態となる位置から１２ｍｍまでストロークした場合の抵抗力を示す特性線図であり、（ｂ）は（ａ）の特性線図のうち、吸入通路が全開状態となる位置から１．２ｍｍまでの範囲を拡大した特性線図である。 図６は、吐出室の圧力（Ｐｄ）と吸入室の圧力（Ｐｓ）との差の変化に対する吸入脈動の変化を示す特性線図である。 図７は、吸入絞り弁の弁体と弁摺動孔の内壁との間のクリアランスを３０μｍに設定した場合と１５μｍに設定した場合とで、それぞれのクリアランスに対して、負荷の変動に対する冷房能力の低下率を測定した特性線図である。 図８は、吸入通路と直交する弁摺動孔に従来のスプール弁を挿入する過程を示す斜視図である。

以下、本発明の実施形態を添付図面を参照しながら説明する。

図１において、冷媒を作動流体とする冷凍サイクルに適した可変容量型圧縮機が示されている。この圧縮機は、例えばクラッチレスタイプの斜板型可変容量圧縮機であり、シリンダブロック１と、このシリンダブロック１のリア側にバルブプレート２を介して組み付けられたシリンダヘッド３と、シリンダブロック１のフロント側を覆うように組付けられ、シリンダブロック１のフロント側でクランク室４を画成するフロントハウジング５とを有して構成されている。これらフロントハウジング５、シリンダブロック１、バルブプレート２、及び、シリンダヘッド３は、図示しない締結ボルトにより軸方向に締結されてハウジング６を構成している。

クランク室４に配される駆動軸７は、フロントハウジング５及びシリンダブロック１にベアリング８，９を介して回転自在に保持されており、この駆動軸７は、図示しない走行用エンジンとベルト及びプーリを介して接続され、走行用エンジンの動力が伝達されて回転するようになっている。

シリンダブロック１には、前記ベアリング９が収容される凹部１１と、この凹部１１を中心とする円周上に等間隔に配された複数のシリンダボア１２とが形成されており、それぞれのシリンダボア１２には、片頭ピストン１３が往復摺動可能に挿入されている。

前記駆動軸７には、クランク室４内において、該駆動軸７と一体に回転するスラストフランジ１４が固定されている。このスラストフランジ１４は、駆動軸７に対して略垂直に形成されたフロントハウジング５の内壁面にスラスト軸受１５を介して回転自在に支持されている。そして、このスラストフランジ１４には、リンク部材２０を介して斜板２１が連結されている。

斜板２１は、駆動軸７上に設けられたヒンジボール２２を介して傾動可能に保持され、スラストフランジ１４の回転に同期して一体に回転するようになっている。そして、斜板２１の周縁部分には、前後に設けられた一対のシュー２３を介して片頭ピストン１３の係合部１３ａが係留されている。

したがって、駆動軸７が回転すると、これに伴って斜板２１が回転し、この斜板２１の回転運動がシュー２３を介して片頭ピストン１３の往復直線運動に変換され、シリンダボア１２内において片頭ピストン１３とバルブプレート２との間に形成される圧縮室２５の容積を変化するようにしている。

前記バルブプレート２には、それぞれのシリンダボア１２に対応して吸入孔３１及び吐出孔３２が形成され、また、シリンダヘッド３には、圧縮室２５に供給する作動流体を収容する吸入室３３と、圧縮室２５から吐出した作動流体を収容する吐出室３４とが画設されている。この例において、吸入室３３は、シリンダヘッド３の中央部分に形成され、吐出室３４は吸入室３３の周囲に円環状に形成されている。

吸入室３３は、円環状の吐出室３４を貫通するように径方向に延設された吸入通路３６を介して外部冷媒回路の低圧側（蒸発器の出口側）に接続される吸入口３５と連通し、吐出室３４は、外部冷媒回路の高圧側（放熱器の入口側）に接続される図示しない吐出口と連通している。また、吸入室３３は、吸入弁３７によって開閉される前記吸入孔３１を介して圧縮室２５に連通可能となっており、吐出室３４は、吐出弁３８によって開閉される前記吐出孔３２を介して圧縮室２５に連通可能となっている。

この圧縮機の吐出容量は、ピストン１３のストロークによって決定され、このストロークは、駆動軸７と垂直な面に対する斜板２１の傾斜角度によって決定される。即ち、ピストン１３の前面にかかる圧力、即ち圧縮室２５の圧力（シリンダボア内の圧力）と、ピストン１３の背面にかかる圧力、即ちクランク室４の圧力（クランク室圧）との差圧、及び、ピストンストロークを小さくする方向及びピストンストロークを大きくする方向にヒンジボール２２を付勢するスプリング２８、２９の付勢力とがバランスするところで斜板２１の傾きが決定され、これによりピストンストロークが決定されて吐出容量が決定されるようになっている。

尚、シリンダヘッド３には、吐出室３４とクランク室４とを連通する図示しない給気通路が形成され、この給気通路の連通状態が圧力制御弁４０により可変制御されている。また、クランク室４に流入した作動流体を吸入室３３に逃がすための抽気通路が、シャフトに形成された連通路４１及びこれに連通するバルブプレート２に設けられたオリフィス孔４２により形成されている。このため、給気通路の途中に設けられた圧力制御弁４０により、クランク室４に供給する作動流体の量が調整されてクランク室４の圧力が制御され、ピストンストローク、即ち、吐出容量が調節されるようになっている。

したがって、駆動軸７が回転すると斜板２１が所定の傾斜を有して回転するので、斜板２１の縁部は駆動軸７の軸方向に所定の幅で揺動することとなる。これにより、斜板２１の縁部に保持されたピストン１３は、駆動軸７の軸方向に所定のストロークで往復動し、シリンダボア１２内に画成された圧縮室２５の容積を変化させ、吸入行程時においては、吸入弁３７によって開閉される吸入孔３１を介して吸入室３３から圧縮室２５に冷媒を吸引し、圧縮行程時においては、吐出弁３８によって開閉される吐出孔３２を介して圧縮された冷媒を圧縮室２５から吐出室３４に吐出するようにしている。

このような圧縮機において、吸入口３５の下流側、即ち、吸入口３５と吸入室３３とを連通する吸入通路３６の途中には、図２に示されるように、この吸入通路３６と直交するように吸入絞り弁６０が設けられる。

この吸入絞り弁６０は、図３及び４にも示されるように、作動圧を感受するための細径部６１ａと、吸入通路３６の面積を可変させるための太径部６１ｂと、太径部６１ｂの細径部側に一体に設けられたストッパ部６１ｃと、細径部６１ａとストッパ部６１ｃとを連結する逃げ部６１ｄとを有する弁体６１を備え、この弁体６１をシリンダヘッド３に設けられた弁摺動孔６２に摺動可能に収容させている。これら細径部６１ａ、逃げ部６１ｄ、ストッパ部６１ｃ、及び太径部６１ｂのそれぞれは、互いの軸を一致させて一体的に形成されている。

弁摺動孔６２は、シリンダヘッド３に設けられた細孔部６２ａとこれに続いて形成されると共に内径が細孔部６２ａよりも大きく形成されて吸入通路３６と交差する太孔部６２ｂとを有して構成されている。細孔部６２ａは、その軸心を太孔部６２ｂの軸心と一致するように形成されており、細孔部６２ａには、弁体６１の細径部６１ａが摺動可能に収容され、また、太孔部６２ｂには、弁体６１の太径部６１ｂが摺動可能に収容されている。細径部６１ａの外周面と細孔部６２ａの内周面とのクリアランスは約４０〜１１０μｍに設定され、また、太径部６１ｂの外周面と太孔部６２ｂの内周面とのクリアランスは約３０μｍに設定されている。ストッパ部６１ｃは、太径部６１ｂよりも細く（径が小さく）、且つ、細径部６１ａよりも太く（径が大きく）形成され、また、逃げ部６１ｄは、細径部６１ａよりも細く（径が小さく）形成されている。

この例においては、吸入通路３６の径はφ＝１７となっており、吸入絞り弁６０の太径部６１ｂはφ＝１８として、吸入通路３６の径より大きく設定されている。太径部６１ｂの径の方が吸入通路３６の径より太いために、太径部６１ｂが完全に吸入通路３６を覆ってしまうと、完全に吸入通路３６を塞いでしまうことになるが、ストッパ部６１ｃの径が細孔部６２ａの径より大きいため、弁体６１の動きが制約され、弁体６１が最小開度位置（図３（ｂ）に示すストッパ部６１ｃが細孔部６２ａの開口周縁に当接する位置）にあっても吸入通路３６を完全に塞がないようになっている。

尚、弁体６１が最大開度位置にあるとき（図３（ａ）に示す太径部６１ｂの開口端がキャップ６４に当接する位置にあるとき）は、逃げ部６１ｄが吸入通路３６上に位置することになり、吸入通路面積を狭めることになるが、この逃げ部６１ｄは細径部６１ａよりさらに細く形成されているため、弁体６１が最大開度位置にあるときに通路面積が狭められて吸入抵抗となることを十分に抑制できるようになっている。さらに、逃げ部６１ｄを設けたことによって、細径部６１ａと細孔部６２ａとの嵌合長を短くすることができ、万が一、異物がこの細径部６１ａと細孔部６２ａとのクリアランスに侵入した場合であっても、短い嵌合長を通り抜けさせて低圧側（吸入通路３６）に排出させやすくしている（嵌合部の異物排出性を向上させるようにしている）。

また、吸入絞り弁６０の他端側には、この弁体６１を最小開度位置方向に付勢するバネ６３が設けられている。このバネ６３は、一端側が太径部６１ｂの内側に内装され、他端側は太孔部６２ｂを閉塞するキャップ６４により支承されている。

前記細孔部６２ａは、前記吐出室３４に連通路５０を介して連通されており、吐出室３４に吐出された作動流体（吐出室圧力（Ｐｄ））が吸入絞り弁６０の一端側（細径部６１ａの先端面）に導かれるようになっている。また、キャップ６４と太孔部６２ｂとの間には、太孔部６２ｂよりもわずかに孔径の大きな空間６５が設けられ、この空間６５は、吸入室３３と小穴６６を介して連絡されており、弁体６１の他端側である太径部６１ｂの背面に吸入室３３に流入する作動流体（吸入室圧力（Ｐｓ））が速やかに導かれるようになっている。

尚、連通路５０の途中（この例では、連通路５０の吐出室３４に開口する端部）にはフィルタ５５が設けられ、吐出室３４側からの異物の侵入を防止するようにしている。また、キャップ６４の外周とシリンダヘッド３との間にはＯリング６７が設けられて気密よくシールされると共に、キャップ６４の反バネ側端面はスナップリング６８で止められている。したがって、これらの吸入絞り弁関連の部品はシリンダヘッド３の中に内装されている。

ところで、弁体の細径部６１ａの外周面と細孔部６２ａの内周面との間のクリアランスを介して漏れる作動流体を無くすために、細径部６１ａの外周面に、細孔部６２ａの内周面との間をシールする（細径部６１ａの外周面と細孔部６２ａの内周面とのクリアランスを塞ぐ）シール部材５２が設けられている。
このシール部材５２は、クリアランスを完全に閉塞する一方で弁体６１の摺動特性を悪化させないようにすることが好ましく、細径部６１ａの外周面の軸方向略中央部分に、全周に亘って環状溝５３を形成し、この環状溝５３にＯリングからなるシール部材５２を配設するようにしている。

細径部６１ａの外周面にシール部材５２を設けたことから、細径部６１ａと細孔部６２ａとの間のクリアランスは、厳格な管理を必要としないが、このクリアランスをφ３０μｍ以下に設定すると、クリアランスにコンタミが詰まることも想定されるため、クリアランスは、４０μｍ以上確保することが好ましく、また、大きくし過ぎると弁体６１が傾いてスムーズな動きが阻害される恐れがあることから、前述したように、１１０μｍ以下に設定されている。

尚、この例においては、細孔部の寸法、弁体の寸法、溝の寸法は、次の寸法関係を満たすように設定されている。
ハウジングの細孔部の直径：Ｄ１＝φ４

ｍｍ （下限値：φ４＋０．０３ｍｍ、上限値：φ４＋０．０５ｍｍ）、
細径部の直径：Ｄ２＝φ４

ｍｍ 、（下限値：φ４−０．０３ｍｍ、上限値：φ４−０．０１ｍｍ）、
Ｏリング溝径：Ｄ３＝φ２．５４±０．０１ｍｍ、
Ｏリング溝幅：Ｗ＝１．００±０，０２ｍｍ、

また、Ｏリングによる摺動抵抗をスプール弁の動きに支障がない範囲のものとするために、Ｏリングは、次の条件のものが用いられている。
材質：ＨＮＢＲ、
硬度：Ａ３０〜Ａ５０、
Ｏリングの内径：Ｄ４＝φ２．４±０．１ｍｍ、
Ｏリングの線径：Ｄ５＝φ０．８±０．０５ｍｍ、
Ｏリングの最大潰し率：Ｏリングの線径上限をφ０．８５ｍｍ、Ｏリング溝径上限をφ２．５５ｍｍ、細孔部の径下限をφ４．０３ｍｍとした場合に、潰し率が１３％以内、充填率が７８．２％以内、反力０．０９Ｎ／ｍｍ以内となるようにし、
Ｏリングの最小潰し率：Ｏリングの線径下限をφ０．７５ｍｍ、Ｏリング溝径下限をφ２．５３ｍｍ、細孔部の径上限をφ４．０５ｍｍとした場合に、潰し率が０％、充填率が５７．０％、反力が０Ｎ／ｍｍとなるように設定する。

図５は、Ｏリング５２を装着した場合の摺動抵抗（抵抗力（Ｎ））を吸入絞り弁６０が全開状態にある位置から動かした場合の測定値であるが、この図から判るように、Ｏリングの硬度を小さくするほど、動き始めの摺動抵抗（静止摩擦力）も動いた後の摺動抵抗（動摩擦力）も小さくなっていることが判る。このため、Ｏリングの硬度をＡ５０以下に設定することが望ましい。

また、図６は、硬度のみを異ならせたＯリング５２を装着した例を示す図であり、硬度Ａ６０においては、吐出圧（Ｐｄ）と吸入圧（Ｐｓ）との差圧（Ｐｄ−Ｐｓ）を変化させて吸入絞り弁の動きに伴う吸入脈動の様子を測定したものであるが、差圧（Ｐｄ−Ｐｓ）の変化に伴うヒステリシス特性は、Ａ６０よりもＡ５０の方が小さくなっており、弁体６１がスムーズに動いていることを示している。この差圧の変動に伴うヒステリシス特性は、硬度が小さいほど小さくなることが確認されており、硬度をできるだけ小さくすることが好ましいが、硬度がＡ３０未満になると、成形型から取り出した際にＯリング表面にバリが生じ、量産性に向かないことが確認されている。
このため、Ｏリング５２の硬度は、Ａ３０〜Ａ５０の範囲に設定すれば良好な摺動を維持しつつ、生産上でも支障がないとの知見が得られている。

以上の構成において、吸入絞り弁６０が吸入通路３６と直交するように設けられているので、吸入ガスが吸入絞り弁６０に衝突して流れの方向を変えられることがなく、スムーズな吸入ガスの流れを確保することが可能となる。

また、上述のように吸入絞り弁６０の一端側である細径部６１ａには吐出圧力（吐出室に流入された作動流体）が作用し、他端側である太径部６１ｂには吸入圧力（吸入室に流入される作動流体）が作用しているが、この太径部６１ｂの他端側の反対側の面（すなわち吸入通路側）にも吸入圧力が作用している。また、Ｏリングは、前述のように、硬度がＡ３０〜Ａ５０の範囲に設定されており、また、各部品公差を考慮して、潰し率が０〜１３％に設定されているので、Ｏリングによる摺動抵抗（摩擦抵抗）は小さくなっており、結局、この吸入絞り弁６０に作用する圧力による力は、Ｏリングによる摺動抵抗（摩擦抵抗）を無視すれば、
（細径部の面積）＊［吐出圧力（Ｐｄ）−吸入圧力（Ｐｓ）］
となる。
尚、上述において、Ｏリングの潰し率が仮に０％となった場合でも、実際に吐出室３４から流入する高圧作動流体が接触すると、押し広げられるように変形するので、シール効果を得る上で支障はない。

また、上述の構成においては、吸入絞り弁６０の一端側に吐出室３４に吐出された作動流体が作用しているが、細径部６１ａの径が太径部６１ｂに対して十分小さいので、細径部６１ａの周長は短く、高低圧間の漏れとなりうる面積が小さいことに加え、細径部の外周面には、Ｏリングが装着されているので、高圧の作動流体が吸入絞り弁６０の一端側から吸入通路３６に漏れることがなくなる。
よって、この吸入絞り弁６０の作動は、上記の圧力による力とバランスするようにバネ６３のバネ力を適宜設定することで、所望の作動特性が得られることとなる。

また、上述の構成においては、細径部６１ａの外周面にシール部材（Ｏリング）５２が設けられているが、このシール部材（Ｏリング）５２は、図２からも判るように、吸入通路３０と太径部６１ｂが摺動する太孔部６２ｂとの交差部分に形成されるエッジＥに触れずに細孔部６２ａに挿入することが可能となるので、シール部材５２が切断される恐れがない。

尚、上述の実施形態では、給気通路の途中に設けた圧力制御弁４０によりクランク室４に供給する作動流体の量のみを制御するいわゆる入口制御方式を示したが、給気通路と抽気通路双方の開度を圧力制御弁により制御するいわゆる出入り口制御方式を採用しても、同様の作用効果を得ることが可能である。

１ シリンダブロック
２ バルブプレート
３ シリンダヘッド
５ フロントハウジング
６ ハウジング
１２ シリンダボア
１３ ピストン
３１ 吸入孔
３２ 吐出孔
３３ 吸入室
３４ 吐出室
３５ 吸入口
３６ 吸入通路
３７ 吸入弁
３８ 吐出弁
５３ シール部材
５５ フィルタ
６０ 吸入絞り弁
６１ 弁体
６１ａ 細径部
６１ｂ 太径部
６１ｃ ストッパ部
６１ｄ 逃げ部
６２ａ 細孔部
６２ｂ 太孔部
６３ バネ

Claims (4)

1. ハウジングに回転可能に軸支された駆動軸と、
   前記駆動軸の回転によって軸方向に往復動する複数のピストンと、
   前記複数のピストンが摺動する複数のシリンダボアが形成され、前記ピストンとともに圧縮機構を構成するシリンダブロックと、
   前記シリンダブロックの端部に設けられ、吸入弁により開閉される吸入孔を介して前記圧縮機構に吸入される作動流体を吸入口から流入する吸入室、及び、前記圧縮機構により圧縮された作動流体が吐出弁により開閉される吐出孔を介して吐出される吐出領域を有するシリンダヘッドと、
   を有する圧縮機において、
   前記吸入口から吸入した冷媒を前記吸入室に導く吸入通路と、
   前記吸入通路の途中に設けられ、この吸入通路を流れる冷媒の向きにほぼ直交する方向へ動くことにより前記吸入通路を通過する冷媒の通路面積を調節する吸入絞り弁と、
   前記吸入絞り弁の一端側に前記吐出領域に吐出された作動流体を導き、前記吸入絞り弁の他端側に前記吸入室に流入する作動流体を導くと共に前記吸入絞り弁を前記一端側へ向けて付勢するバネを設け、
   前記吸入絞り弁の一端側に作用する作動流体により、前記吸入絞り弁を前記吸入通路の通路面積を大きくする方向へ付勢し、前記吸入絞り弁の他端側に作用する作動流体及び前記バネのバネ力により、前記吸入絞り弁を前記吸入通路の通路面積を小さくする方向へ付勢するようにし、
   前記吸入絞り弁を、前記ハウジングに形成された細孔部に摺動可能に収容される細径部と、この細孔部に続いて形成されると共に内径が前記細孔部よりも大きく形成されて前記吸入通路と交差する太孔部に摺動可能に収容される太径部とを有して構成し、
   前記細径部の外周面に前記細孔部の内周面との間をシールするシール部材を設け、
   このシール部材をＯリングで構成し、
   前記シール部材の硬度を、Ａ３０〜Ａ５０相当にすると共に、前記シール部材の潰し率を０〜１３％に設定し、
   前記吸入絞り弁は、前記細径部と前記太径部との間に、前記細径部よりも径が小さい逃げ部を設けたことを特徴とする圧縮機。
2. 前記吸入絞り弁の細径部の外周面と前記細孔部の内周面との間のクリアランスを４０〜１１０μに設定したことを特徴とする請求項１記載の圧縮機。
3. 前記吸入絞り弁は、
   前記太径部の前記細径部側の端部に、前記太径部による前記吸入通路の全閉を回避するストッパ部を更に有し、
   前記逃げ部は、前記細径部と前記ストッパ部との間に設けられていることを特徴とする請求項１又は２記載の圧縮機。
4. 前記吐出領域に吐出された作動流体を前記吸入絞り弁の一端側に導く通路上にフィルタを設けたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の圧縮機。

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