JPH06117363A - ピストン型圧縮機における冷媒ガス吸入機構 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 回転軸の回転数が変動した場合にそれに応じ
てロータリバルブの吸入口と導通路との閉路時期を適正
時期に調整して圧縮効率を向上する。 【構成】 シリンダブロック１の中心孔１ｂとリヤハウ
ジング４の隔壁４ａに形成した内周面４ｂとにより形成
されたバルブ収容室２５にロータリバルブ２６を回転軸
１０により回転可能に収容する。又、このロータリバル
ブ２６に形成した吸入通路２９及び吸入口３０により吸
入室８内の冷媒ガスをシリンダブロック１の導通路１ｃ
を介して吸入行程中のシリンダボア内作動室４０に案内
可能に形成する。そして、回転軸１０とロータリバルブ
２６との間に遠心重り３６を介在し、回転軸１０の回転
数が増大すると、遠心重り３６が外側に移動して、ロー
タリバルブ２６が後方へ移動し、周方向に形成角の異な
る吸入口３１〜３３が導通路１ｃと対応して、吸入終了
時期を遅らせるようにする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明はピストン型圧縮機にお
ける冷媒ガス吸入機構に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、揺動斜板式のピストン型圧縮機
は、ピストンを収容する複数のシリンダボアを互いに平
行に形成したシリンダブロックと、該シリンダブロック
の前端面に接合されてクランク室を形成するフロントハ
ウジングと、シリンダブロックの後端面に接合されて吸
入室及び吐出室を区画形成するリヤハウジングとを備え
ている。又、この圧縮機は前記シリンダブロック及びフ
ロントハウジングの中心孔に支持された回転軸の回転に
よりクランク室内に設けた揺動斜板を有する駆動機構を
介して前記ピストンをシリンダボア内で往復動すること
により、吸入室から吸入した冷媒ガスを圧縮して吐出室
へ吐出するように構成されている。さらに、詳述する
と、前記シリンダブロックと前記リヤハウジングとの間
には、吸入孔及び吐出孔を貫通したバルブプレートが介
在されている。該プレートのシリンダボア側には前記吸
入孔を開閉する吸入弁を有する吸入プレートが、バルブ
プレートのリヤハウジング側には前記吐出孔を開閉する
吐出弁を有する吐出プレートが介在されている。そし
て、ピストンが吸入行程にあるときには吸入プレートの
吸入弁が開いて吸入室の冷媒ガスがバルブプレートの吸
入孔からシリンダボア内の吸入又は圧縮を行う作動室に
吸入される。前記ピストンが圧縮行程に入ると、前記吸
入弁が吸入孔を閉じるとともに、作動室内の圧力が所定
圧以上となると、吐出プレートの吐出弁が開いて作動室
内の圧縮冷媒ガスはバルブプレートの吐出孔から吐出室
に吐出される。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記ピストン型圧縮機
においては、冷媒ガス中に潤滑オイルが混入されてお
り、このオイルが平板状の吸入弁とバルブプレートとの
接触部の隙間に付着する。このため、吸入行程初期に吸
入弁がそれ自身の弾性に抗して弾性変形して前記吸入孔
を開放する際、前記オイルの吸着力により吸入弁がバル
ブプレートの接触面から離間し難くなって吸入動作の応
答性が悪くなる。又、各シリンダボア内作動室の吸入圧
力にバラツキが生じ圧縮機の動力損失を招くという問題
がある。

【０００４】上記問題を解決するため、本願出願人は従
来技術と異なる新規な圧縮機の冷媒ガス吸入機構を提案
している。（例えば、特願平４−１６７７６号）この吸
入機構は、前記シリンダブロック及びリヤハウジングの
中心部に、前記吸入室と連通するバルブ収容室を設け、
このバルブ収容室と前記各シリンダボア内の作動室とを
それぞれシリンダブロックに形成した導通路により連通
している。又、前記バルブ収容室には前記ピストンの往
復運動に同期して回転されるロータリーバルブを収容
し、該ロータリーバルブの中心部には前記吸入室と常時
連通する吸入通路を形成している。さらに、ロータリー
バルブの外周面には吸入行程時のみ前記導通路と連通
し、かつ前記吸入通路に連通する吸入口を周方向に設け
ている。

【０００５】従って、回転軸の回転によりピストンが吸
入行程にあるとき、冷媒ガスは吸入室からロータリバル
ブのガス吸入通路、吸入口及びシリンダブロックに形成
した導通路を介してシリンダボア内の作動室に吸入され
る。このため、冷媒ガスの吸入動作が円滑に行われ、前
述した平板状の吸入弁の動作の応答性の低下及び動力損
失を解消することができる。

【０００６】ところが、上記冷媒ガス吸入機構は、圧縮
機の回転軸の回転位相と、ロータリバルブの吸入口と導
通路との閉路時期が常に一定であるため、最適な冷媒ガ
スの吸入動作を行うことができないという新たな問題が
あった。すなわち、回転軸の低速状態で前記閉路時期を
最適に設定した場合には、回転軸の高速回転時に閉路時
期が早過ぎてしまい、吸入行程中のシリンダボア内作動
室への冷媒ガスの吸入量が減少して圧縮効率を低下する
という問題が生じた。

【０００７】この発明は上記問題点を解消するためにな
されたものであって、その目的は、回転軸の回転数が変
動した場合にそれに応じてロータリバルブの吸入口とシ
リンダブロック側に設けた導通路との閉路時期を適正時
期に調整して圧縮効率を向上することができるピストン
型圧縮機における冷媒ガス吸入機構を提供することにあ
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この発明は上記目的を達
成するため、ピストン型圧縮機において、前記吸入室を
形成するハウジング及び／又はシリンダブロックに、前
記吸入室と連通するバルブ収容室を設け、前記バルブ収
容室と前記各シリンダボアの作動室とをそれぞれ導通路
により連通し、前記バルブ収容室には前記回転軸により
回転されるロータリーバルブを収容し、該ロータリーバ
ルブには前記吸入室と常時連通する吸入通路を形成する
とともに、該ロータリーバルブの外周面には前記吸入通
路と連通し、かつ吸入行程中のシリンダボア内作動室と
導通路を介して連通する吸入口をロータリーバルブの周
方向に形成し、さらに前記回転軸とロータリバルブとの
間には回転軸の回転数の変動により前記吸入口と導通路
との連通を終了する時期を調整するための吸入終了時期
調整機構を設けるという手段をとっている。

【０００９】

【作用】この発明は回転軸の回転数が増大すると、ピス
トンのシリンダボア内での往復動作速度も増大する。ピ
ストンが上死点に移動して圧縮動作を終了した後、吸入
行程を開始してからシリンダボア内作動室の圧力は低下
する。そして、ピストンの往復動作が速ければ速いほど
ピストンが下死点へ移動した状態で作動室内の圧力は吸
入圧力以下に低下する。従って、この下死点でロータリ
ーバルブの吸入口からの吸入動作が終了すると、作動室
への冷媒ガスの吸入量が抑制される。しかし、この発明
では回転軸の回転数が増大した場合にそれに伴ってロー
タリバルブの吸入口と導通路との閉路時期が遅くなり、
このため吸入口から導通路を通して作動室へ吸入される
冷媒ガスの吸入量が増大される。従って、圧縮機の容積
効率を向上することができる。

【００１０】

【実施例】以下、この発明を揺動斜板式可変容量圧縮機
に具体化した一実施例を図１〜図７に基づいて説明す
る。

【００１１】図３に示すようにシリンダブロック１のフ
ロント側端面にはフロントハウジング２が接合固定さ
れ、その内部にはクランク室３が形成されている。又、
前記シリンダブロック１のリヤ側端面にはリヤハウジン
グ４がバルブプレート５、吐出プレート６及びリテーナ
プレート７を介して接合固定されている。前記リヤハウ
ジング４には、その内部に形成した隔壁４ａによって中
心部に吸入室８、外周側に吐出室９が区画形成されてい
る。又、前記バルブプレート５には吐出孔５ａが形成さ
れ、吐出プレート６には前記吐出孔５ａと対応して吐出
弁６ａが形成され、さらにリテーナプレート７には前記
吐出弁６ａの開放位置を規制するリテーナ７ａが形成さ
れている。

【００１２】前記シリンダブロック１及びフロントハウ
ジング２には回転軸１０がラジアルベアリング１１，１
２を介して外部動力により回転可能に支持されている。
この回転軸１０上にはクランク室３内に位置するように
回転支持体１３が嵌合固定されている。前記回転支持体
１３とフロントハウジング２との間にはスラストベアリ
ング１４が介在されている。さらに、前記回転支持体１
３の外周に突設したアーム部１３ａには長孔１３ｂが形
成され、該長孔１３ｂに連結ピン１５を介して回転斜板
１６が前後方向の傾動可能に連結されている。又、回転
斜板１６のボス部１６ａには揺動斜板１７が相対回転可
能に支持され、前記回転軸１０上に往復動可能に嵌合し
たスライダー１８に対しピン１９により前記回転斜板１
６のボス部１６ａが回動可能に連結されている。又、前
記揺動斜板１７はシリンダブロック１及びフロントハウ
ジング２に貫通固定した案内ロッド２０によって回転が
防止され前後方向の傾動が許容されるようになってい
る。

【００１３】前記シリンダブロック１に対し前記回転軸
１０と平行に複数箇所（この実施例では５箇所）に形成
したシリンダボア１ａ内にはそれぞれピストン２１が収
容され、各ピストン２１はピストンロッド２２を介して
前記揺動斜板１７にそれぞれ連結されている。前記回転
軸１０上にはバネ受２３が取付けられ、該バネ受２３と
前記スライダー１８との間にはコイル状のバネ２４が介
在され、常には揺動斜板１７の傾斜角が増大し、圧縮容
量が増大する方向に付勢されている。

【００１４】前記シリンダブロック１の中心孔１ｂ、バ
ルブプレート５の中心孔５ｂ、吐出プレート６の中心孔
６ｂ及びリテーナプレート７の中心孔７ｂ、さらにリヤ
ハウジング４の隔壁４ａの内周面４ｂ等によって、前記
吸入室８に連なる円筒状のバルブ収容室２５が形成され
ている。又、このバルブ収容室２５と前記各シリンダボ
ア１ａ内の作動室４０とは、シリンダブロック１に形成
した複数の導通路１ｃによりそれぞれ連通されている。
前記バルブ収容室２５には円柱状をなす冷媒ガス吸入用
のロータリバルブ２６が回転可能に収容されている。そ
して、ロータリバルブ２６の前端面に形成した六角状の
係合孔２７には回転軸１０の後端面に形成した六角柱状
の係合凸部２８が前後方向の相対移動可能に、かつ同期
回転可能に嵌入されている。

【００１５】前記ロータリバルブ２６の軸心部には前記
吸入室８と連通する吸入通路２９が形成されるととも
に、外周面には該吸入通路２９の内端部と常時連通し、
吸入行程にある複数の導通路１ｃと連通可能な吸入口３
０が形成されている。そして、前記回転軸１０が回転さ
れると、回転支持体１３、連結ピン１５及び回転斜板１
６を介して揺動斜板１７が前後に揺動され、ピストンロ
ッド２２を介して複数のピストン２１が異なるタイミン
グで順次往復動される。さらに、前記ロータリバルブ２
６が回転軸１０により回転されて、ピストン２１が吸入
行程に移行した場合に、図４においてバルブ回転方向に
関して吸入口３０がシリンダブロック１に設けた導通路
１ｃを開放する方向に通過する。この結果、吸入室８か
らロータリバルブ２６の吸入通路２９、吸入口３０及び
導通路１ｃを通してシリンダボア１ａ内の作動室４０内
に冷媒ガスが吸入される。又、吸入行程の終了時には、
バルブ回転方向に関して吸入口３０が前記導通路１ｃを
閉鎖する方向に通過して前記作動室４０内への冷媒ガス
の吸入が停止される。さらに、回転軸１０及びロータリ
バルブ２６が回転されてピストン２１が吐出行程に移行
されると、ロータリバルブ２６の外周面によって前記導
通路１ｃが閉鎖状態に保持されたままとなる。従って、
作動室４０内で圧縮された冷媒ガスはバルブプレート５
に形成した吐出孔５ａから吐出弁６ａを開放して吐出室
９へ吐出される。

【００１６】次に、この発明の要部である吸入開始・終
了時期調整機構Ｋについて説明する。前記ロータリバル
ブ２６の吸入口３０は第１〜第３の吸入口３１〜３３に
分割形成されている。各吸入口３１〜３３は図６に示す
ように周方向への形成角がロータリーバルブ２６の軸線
前方（係合凸部２８）に行くに従い段階的に大きくなる
ように形成されている。

【００１７】又、前記回転軸１０とロータリーバルブ２
６との間には、回転軸１０の回転数の増加に伴って、ロ
ータリーバルブ２６を後方へ移動して導通路１ｃと対応
する前記第１〜第３の吸入口３１〜３３を段階的に切り
換える吸入開始・終了時期調整機構Ｋが設けられてい
る。

【００１８】この調整機構Ｋは前記回転軸１０の後端面
に当接するように前記係合凸部２８に同期回転可能に嵌
合した支持板３４と、前記係合凸部２８に対し前後方向
の移動可能に、かつ六角孔３５ａにより同期回転可能に
嵌合された押動カム板３５と、両板３４，３５の間に介
在された一対の遠心重り３６とから構成されている。図
５に示すように前記支持板３４には拘束ばね３７の中間
部がピン３８により支持され、一端部は前記係合凸部２
８に係止され、他端部は前記遠心重り３６に係止されて
いる。そして、回転軸１０が停止している状態では拘束
ばね３７により遠心重り３６が係合凸部２８に近接した
状態に保持され、回転軸１０の回転数の増加に伴って、
遠心重り３６が遠心力により外側方へ移動して、押動カ
ム板３５の傾斜面３５ｂを摺動する。そして、回転して
いる押動カム板３５を係合凸部２８に沿って後方へ移動
し、前記導通路１ｃと対応する第１〜第３の吸入口３１
〜３３の位置を変更するようにしている。

【００１９】前記ロータリーバルブ２６の後端面と吸入
室８の底面との間には、該ロータリーバルブ２６を前
方、つまり第１吸入口３１が導通路１ｃと対応する原位
置に復帰する方向へ付勢するコイル状のばね３９が介在
されている。

【００２０】次に、ロータリバルブ２６による吸入動作
を説明する。図１及び図３に示すように前記第１吸入口
３１が導通路１ｃと対応した状態で、前記回転軸１０が
低速回転されると、ピストン２１が上死点から下死点へ
移行する速度も遅い。この場合にはシリンダボア１ａ内
作動室４０の圧力Ｐは、図７の曲線Ｌ１で示すようにピ
ストン２１が上死点に移動したとき、吸入圧力Ｐｓと同
じになり、ピストン２１が下死点までは同圧力Ｐｓに保
持され、下死点を通過すると、作動室圧力Ｐが上昇す
る。従って、この圧力曲線Ｌ１から明らかなように、回
転軸１０の低速回転ではピストン２１が吸入行程に移行
する上死点に移動した時期に第１吸入口３１の先行端面
３１ａが導通路１ｃを通過して連通を開始する。又、ピ
ストン２１が下死点に移動した時期に第１吸入口３１の
後行端面３１ｂが導通路１ｃを通過して連通を遮断す
る。このようにして低速回転では第１吸入口３１により
吸入動作が適正時期に行われ、圧縮効率が適正に保持さ
れる。

【００２１】同様にして、回転軸１０が高速回転される
と、さらに押動カム板３５によりロータリーバルブ２６
が後方へ移動されて、第３吸入口３３が導通路１ｃと対
応する。ピストン２１の往復動作が高速で行われる場合
には、図７の曲線Ｌ２に示すように、ピストン２１が上
死点を通過した直後に作動室４０内の圧力Ｐが吸入圧Ｐ
ｓよりも低下する。又、ピストン２１が下死点を超えて
も前記圧力Ｐは吸入圧Ｐｓより低い状態となる。

【００２２】この高速回転状態において、ピストン２１
が上死点に移動する前に第３吸入口３３の先行端面３３
ａが導通路１ｃと連通状態で対応し、作動室４０内のガ
スが導通路１ｃを通して第３吸入口３３内に逆流する。
このためピストン２１が上死点を通過してから吸入行程
を開始した直後の作動室４０の圧力が曲線Ｌ３で示すよ
うに吸入圧Ｐｓよりも大幅に低下することはない。従っ
て、ピストン２１が下死点に移動した時点での作動室４
０内の圧力Ｐが吸入圧力Ｐｓに近くなる。この状態でも
導通路１ｃはまだ閉鎖されていないので、第３吸入口３
３から冷媒ガスが作動室４０に吸入される。そして、作
動室４０の圧力Ｐが吸入圧Ｐｓと同じになる時期に、第
３吸入口３３の後行端面３３ｂが導通路１ｃとの連通を
遮断する。このように回転軸１０の高速回転時には導通
路１ｃが閉路される時期がピストン２１の下死点通過時
期よりも遅いので、冷媒ガスの作動室４０への吸入ガス
量が適正に保持され、圧縮効率が適正に保持される。

【００２３】なお、前記回転軸１０が中速で回転される
と、前記吸入開始・終了時期調整機構Ｋによりロータリ
ーバルブ２６が移動されてその第２吸入口３２が導通路
１ｃと対応する。そして、第２吸入口３２の先行端面３
２ａにより吸入開始時期が適正に設定され、後行端面３
２ｂにより吸入終了時期が適正に設定される。このため
作動室４０への冷媒ガスの吸入動作が適正に行われる。

【００２４】なお、この発明は前記実施例に限定される
ものではなく、次のように具体化することもできる。 （１）図８に示すように、吸入口３０の先行端面３０ａ
と後行端面３０ｂをロータリーバルブ２６の軸線方向に
沿ってテーパ状に形成すること。この実施例では回転軸
１０の回転数の増加に従って、吸入開始時期及び吸入終
了時期を理想的に変化することができる。又、この実施
例において吸入口３０の先行端面３０ａを鎖線で示すよ
うにロータリーバルブ２６の軸線方向と平行に形成し
て、吸入開始時期の変更を行わないようにすることもで
きる。

【００２５】（２）図９に示すように支持板３４に対し
案内溝４１を半径方向に二箇所に形成し、両案内溝４１
に遠心重り３６を収容するとともに、係合凸部２８と前
記重り３６との間にコイル状の復帰ばね４２を接続し
て、吸入開始・終了時期調整機構Ｋを構成すること。

【００２６】（３）図１０に示すようにロータリーバル
ブ２６と回転軸１０との間に板ばねよりなる吸入開始・
終了時期調整機構Ｋを構成する弾性連結板４３を介在
し、回転軸１０の回転速度が増加すると、弾性連結板４
３が弾性変形してロータリーバルブ２６の位相が遅れて
吸入口３０による冷媒ガスの吸入開始時期及び終了時期
が共に遅れるようにすること。

【００２７】

【発明の効果】以上詳述したように、この発明は回転軸
の回転数が変動した場合にそれに応じてロータリバルブ
の吸入口と導通路との閉路時期を適正時期に調整して圧
縮効率を向上することができる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明を揺動斜板式可変容量圧縮機に具体化
した一実施例を示す要部の縦断面図である。

【図２】回転軸が高速回転状態でのロータリバルブの縦
断面図である。

【図３】揺動斜板式可変容量圧縮機の全体を示す縦断面
図である。

【図４】ロータリバルブの収容状態を示す横断面図であ
る。

【図５】吸入終了時期調整機構を示す正面図である。

【図６】ロータリバルブの斜視図である。

【図７】ピストンの位置とシリンダボア内作動室圧力と
の関係を示すグラフである。

【図８】この発明の別の実施例を示すロータリバルブの
斜視図である。

【図９】吸入終了時期調整機構の別例を示す正面図であ
る。

【図１０】吸入終了時期調整機構の別例を示す正面図で
ある。

【符号の説明】

１ シリンダブロック、１ａ シリンダボア、１ｃ 導
通路、２ フロントハウジング、３ クランク室、４
リヤハウジング、４ａ 隔壁、５ バルブプレート、８
吸入室、９ 吐出室、１０ 回転軸、１３ 回転支持
体、１６ 回転斜板、１７ 揺動斜板、２１ ピスト
ン、２５ バルブ収容室、２６ ロータリバルブ、２７
係合孔、２８ 係合凸部、２９ 吸入通路、３０ 吸
入口、３１〜３３ 第１〜第３吸入口、３４ 支持板、
３５ 押動カム板、３５ｂ 傾斜面、３６ 遠心重り、
３７ 拘束ばね、４０ 作動室、Ｋ 吸入開始・終了時
期調整機構。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ピストンを収容する複数のシリンダボア
   を互いに平行に形成したシリンダブロックと、該シリン
   ダブロックに接合されて吸入室及び吐出室を形成するハ
   ウジングと、前記シリンダブロックに支持された回転軸
   の回転により駆動機構を介して前記ピストンをシリンダ
   ボア内で往復動することにより、吸入室から吸入したガ
   スを圧縮して吐出室へ吐出するように構成したピストン
   型圧縮機において、 前記吸入室を形成するハウジング及び／又はシリンダブ
   ロックに、前記吸入室と連通するバルブ収容室を設け、
   前記バルブ収容室と前記各シリンダボアの作動室とをそ
   れぞれ導通路により連通し、前記バルブ収容室には前記
   回転軸により回転されるロータリーバルブを収容し、該
   ロータリーバルブには前記吸入室と常時連通する吸入通
   路を形成するとともに、該ロータリーバルブの外周面に
   は前記吸入通路と連通し、かつ吸入行程中のシリンダボ
   ア内作動室と導通路を介して連通する吸入口をロータリ
   ーバルブの周方向に形成し、さらに前記回転軸とロータ
   リバルブとの間には回転軸の回転数の変動により前記吸
   入口と導通路との連通を終了する時期を調整するための
   吸入終了時期調整機構を設けたピストン型圧縮機におけ
   る冷媒ガス吸入機構。