JPH06159239A - ピストン式圧縮機における冷媒ガス吸入構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 圧縮機の起動時の液冷媒の圧縮を防止して起
動ショックを緩和するとともに、異常音の低減を図り、
ピストンの駆動機構部に作用する負荷を低減し耐久信頼
性を向上する。 【構成】 シリンダボア１５，１６内の作動室Ｒに冷媒
ガスを導入するための吸入通路３３，３４をロータリバ
ルブ３１，３２内に形成する。ピストン１７の往復動に
同期して吸入行程中の作動室Ｒと吸入通路３３，３４と
を順次連通するように、かつロータリバルブ３１，３２
をその軸方向にスライド可能に収容室１ａ，２ａに収容
する。ロータリーバルブ３１，３２の外周面には圧縮機
の停止状態で各作動室Ｒ相互を連通する環状溝３７，３
８を設ける。圧縮機が起動された後、僅かな吐出圧を利
用してこれを制御通路４３，４４から感圧室４１，４２
に導き、ロータリーバルブ３１，３２を導通路１ｂ，２
ｂと環状溝３７，３８が対応する不作動位置から導通路
１ｂ，２ｂと吸入案内溝３５，３６が対応する吸入作動
位置に切り換える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、回転軸の周囲に配列
された複数のシリンダボア内にピストンを収容するとと
もに、回転軸の回転に連動してピストンを往復動させる
ピストン式圧縮機における冷媒ガス吸入構造に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】従来のピストン式圧縮機（例えば特開平
３−９２５８７号公報参照）では、ピストンによってシ
リンダボア内に区画される作動室と吸入室との間の吸入
ポートが作動室内のフラッパ弁によって開閉されるよう
になっている。吸入室内の冷媒ガスは上死点側から下死
点側へ移動するピストンの吸入動作によってフラッパ弁
を押し開いて作動室へ流入する。ピストンが下死点側か
ら上死点側へ移動する吐出行程ではフラッパ弁が吸入ポ
ートを閉じ、作動室内の冷媒ガスが吐出ポートから吐出
室へ吐出される。

【０００３】フラッパ弁の開閉動作は作動室と吸入室と
の間の圧力差に基づくものであり、吸入室の圧力が作動
室の圧力よりも高ければフラッパ弁は撓み変形して吸入
ポートを開く。吸入室の圧力が作動室の圧力よりも高く
なるのは上死点側から下死点側へ移動するピストンの吸
入動作時である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】弾性変形であるフラッ
パ弁の撓み変形は弾性抵抗として作用し、吸入室の圧力
が作動室の圧力をある程度上回らなければフラッパ弁は
開放しない。即ち、フラッパ弁の開放が遅れる。圧縮機
内の潤滑を行うために冷媒ガス中には潤滑油が混入され
ており、この潤滑油が冷媒ガスとともに圧縮機内の必要
な潤滑部位に送り込まれる。この潤滑油は冷媒ガスの流
通領域ならばどこへでも入り込み可能であり、吸入ポー
トを閉じているフラッパ弁とその密接面との間にも潤滑
油が付着する。この付着潤滑油は前記密接面とフラッパ
弁との間の密接力を高め、フラッパ弁の撓み変形開始が
一層遅れる。このような撓み変形開始遅れは作動室への
冷媒ガス流入量の低下、すなわち体積効率の低下をもた
らす。又、フラッパ弁が開いている場合にもフラッパ弁
の弾性抵抗が吸入抵抗として作用し、冷媒ガス流入量が
低下し、圧縮効率が低下する。

【０００５】そこで、本願出願人は圧縮効率を向上する
ことができる両頭ピストン式圧縮機を提案している。
（例えば、特願平４−２１１１６３号参照）この圧縮機
は回転軸上に斜板を嵌合固定し、該斜板に両頭ピストン
をシューを介して係留している。又、回転軸上にはシリ
ンダブロックの中心部に形成した収容室に位置するよう
にロータリーバルブが同期回転可能に嵌合されている。
そして、両頭ピストンのシリンダボア内での往復動によ
って斜板室からロータリーバルブに設けた吸入通路及び
シリンダブロックに形成した導通路を通してシリンダボ
ア内に区画される吸入行程中の作動室に冷媒ガスが導入
され、シリンダボアで圧縮された冷媒ガスは吐出孔から
吐出室へ吐出されるようにしている。

【０００６】この新規な圧縮機は最大容量状態で起動さ
れると、回転軸によりロータリーバルブが所定位置にお
いて回転され、吸入室から吸入した冷媒ガスがロータリ
ーバルブの吸入通路及び導通路を通して吸入行程中の作
動室に吸入されるとともに、吸入されたガスは作動室で
圧縮された後、吐出室へ吐出される。従って、シリンダ
ボア内作動室に液冷媒が残留している場合に圧縮機が起
動されると、大容量状態で圧縮動作が開始されるため液
圧縮が起こり、回転軸に作用するトルクが増大するとと
もに、異常音が発生し、最悪の場合には圧縮機が破損す
るという新たな問題が生じた。

【０００７】又、本願出願人はロータリーバルブを組み
込んだ最大容量起動型の揺動斜板式可変容量ピストン型
圧縮機（例えば、特願平４−２６２３７１号参照）を提
案しているが、この圧縮機においても前述した液圧縮と
いう同様の問題が生じる。

【０００８】この発明は大容量起動型のピストン型圧縮
機であって、起動時の液圧縮を確実に防止して、異常音
の発生を未然に抑制し、耐久性を向上することができる
ピストン式圧縮機における冷媒ガス吸入構造を提供する
ことを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】そのためにこの発明で
は、回転軸の周囲に配列された複数のシリンダボア内に
ピストンを収容するとともに、回転軸の回転に連動して
ピストンを往復動させるピストン式圧縮機において、ピ
ストンによってシリンダボア内に区画される作動室と導
通路を介して連通されるバルブ収容室を設け、該収容室
には冷媒ガスの吸入用ロータリバルブをピストンの往復
動に同期して回転可能に、かつ前記収容室内で軸方向の
往復動可能に収容し、前記ロータリーバルブには吸入行
程中の作動室と連通する前記導通路と対応して、吸入室
から冷媒ガスを前記作動室に導入するための吸入通路及
び吸入案内溝を形成し、前記ロータリーバルブの外周面
と前記バルブ収容室の内周面との間には前記各作動室相
互又は各作動室と吸入室を連通可能な連通路を設け、該
ロータリーバルブを付勢部材により常には前記連通路が
作用する位置に付勢し、さらに、前記ロータリーバルブ
を前記連通路が作用する位置から、前記吸入案内溝が導
通路と対応する吸入作動位置に切り換えるロータリーバ
ルブ位置切換機構を設けた。

【００１０】

【作用】この発明においては、ピストン式圧縮機の停止
状態で、ロータリーバルブは付勢部材によりシリンダボ
ア内作動室相互間又は作動室と吸入室とを連通路により
互いに連通する位置に切り換え保持されている。この状
態で回転軸が回転されて、ピストンがシリンダボア内で
往復動されると、複数の作動室は互いに連通されている
ので、ピストンの往復動により圧縮動作が実質的に行わ
れることはない。このためシリンダボア内作動室に液冷
媒が残留していても圧縮が行われることはなく、圧縮機
の起動時のショックが緩和されるとともに、異常音の発
生が防止され、圧縮機の破損が防止される。

【００１１】又、圧縮機が起動されて、所定時間経過す
ると無負荷状態でのピストンの往復動作によりシリンダ
ボア内作動室内の液冷媒は気化される。このためロータ
リーバルブ位置切換機構により、ロータリーバルブが吸
入室から前記作動室への冷媒ガスの吸入を行なう作動位
置に移動されると、ピストンの往復動により、吸入室か
らロータリーバルブ内の吸入通路、吸入案内溝及び導通
路を通して、吸入行程中の作動室に冷媒ガスが吸入され
る。又、ピストンが圧縮工程に移行すると、ロータリー
バルブの外周面により導通路が閉鎖されて前記作動室で
冷媒ガスの圧縮が行われ、圧縮された冷媒ガスは吐出室
に吐出される。

【００１２】

【実施例】以下、この発明を具体化した一実施例を図１
〜図５に基づいて説明する。前後一対のシリンダブロッ
ク１，２の前後両端面にはバルブプレート３，４を介し
てフロントハウジング５及びリヤハウジング６が接合さ
れ、複数のボルト７，８により互いに締め付け固定され
ている。前記フロントハウジング５及びリヤハウジング
６の中心部には回転軸９が円錐コロ軸受け１０，１１に
より回転可能に支持されている。該回転軸９の外周面に
は斜板１２が嵌合固定され、シリンダブロック１，２の
接合部に形成した吸入室としての斜板室１３内に収容さ
れている。又、前記シリンダブロック１の外周部には前
記斜板室１３内へ外部冷媒管路（図示略）から冷媒ガス
を吸入するための吸入口１４が形成されている。前記シ
リンダブロック１，２には複数（この実施例では５）の
シリンダボア１５，１６が形成され、両ボア１５，１６
内には両頭ピストン１７が前後一対のシュー１８を介し
て前記斜板１２の斜面に係留されている。前記回転軸９
の外周面には後に詳述するロータリーバルブ３１，３２
を介して斜板室１３内の冷媒ガスがシリンダボア１５，
１６内作動室Ｒに吸入されるようになっている。

【００１３】前記フロントハウジング５及びリヤハウジ
ング６内には吐出室１９，２０が形成され、バルブプレ
ート３，４に形成した吐出孔３ａ，４ａによりシリンダ
ボア１５，１６内作動室Ｒと連通可能となっている。前
記バルブプレート３，４には吐出孔３ａ，４ａを開閉す
る吐出弁２１，２２がリテーナ２３，２４とともにバル
ブプレート３（４）と、フロントハウジング５（リヤハ
ウジング６）との間で挟着固定されている。

【００１４】前記回転軸９の中心部には吐出通路２５が
形成され、リヤハウジング６内に形成した連通路２６に
よりリヤ側の吐出室２０と前記吐出通路２５を連通して
いる。又、回転軸９には吐出通路２５と円錐コロ軸受け
１０の収容室５ａとを連通するための連通孔２７が形成
されている。収容室５ａは連通路２８により前記フロン
ト側の吐出室１９と連通されている。従って、前記フロ
ント側及びリヤ側の吐出室１９，２０は吐出通路２５、
連通路２６，２８及び連通孔２７等により互いに連通さ
れている。さらに、フロントハウジング５には吐出室１
９の冷媒ガスを外部冷媒管路（図示略）に排出する吐出
口２９が形成されている。なお、フロントハウジング５
の中心孔にはシャフトシール機構３０が設けられてい
る。

【００１５】次に、この発明の要部であるロータリーバ
ルブ式の冷媒ガス吸入構造について説明する。前記シリ
ンダブロック１，２の中心部にはフロント側及びリヤ側
のロータリーバルブ３１，３２を収容するためのバルブ
収容室１ａ，２ａが回転軸９の回りに形成されている。
前記回転軸９に設けたスプライン部９ａ，９ｂには前記
ロータリーバルブ３１，３２が回転軸９の軸線方向への
移動可能に、かつ同期回転可能に嵌合されている。前記
シリンダブロック１，２には前記シリンダボア内作動室
Ｒと前記バルブ収容室１ａ，２ａとをそれぞれ連通する
ための導通路１ｂ，２ｂが形成されている。前記ロータ
リーバルブ３１，３２の内周面には吸入通路３３，３４
が形成され、該吸入通路３３，３４の外端部は前記斜板
室１３と連通されている。又、前記両ロータリーバルブ
３１，３２の外周面には前記吸入通路３３，３４の内端
部に連なる吸入案内溝３５，３６が図４に示すように周
方向に形成されている。そして、吸入行程中の作動室Ｒ
と連通する前記導通路１ｂ（２ｂ）と吸入案内溝３５
（３６）が対応した状態で、斜板室１３から吸入通路３
３（３４）、吸入案内溝３５（３６）及び導通路１ｂ
（２ｂ）を通して冷媒ガスを前記作動室Ｒに吸入可能で
ある。

【００１６】前記ロータリーバルブ３１，３２の外周面
には吸入案内溝３５，３６から所定距離隔てた位置に連
通路としての環状溝３７，３８が形成されている。前記
両ロータリーバルブ３１（３２）は前記斜板１２のボス
部との間に介在した付勢部材としてのバネ３９（４０）
により前記環状溝３７（３８）と、導通路１ｂ（２ｂ）
とが連通し、前記吸入案内溝３５（３６）が導通路１ｂ
（２ｂ）と対応しない位置に付勢されている。前記シリ
ンダブロック１，２の収容室１ａ，２ａと、両ロータリ
ーバルブ３１，３２の内端面とによりフロント側及びリ
ヤ側の感圧室４１，４２が区画形成されている。この両
感圧室４１，４２は、バルブプレート３，４及びシリン
ダブロック１，２にそれぞれ形成した制御通路４３，４
４によって吐出室１９及び２０と連通されている。

【００１７】この実施例では前記感圧室４１，４２、制
御通路４３，４４及びバネ３９，４０等によりロータリ
ーバルブ３１，３２を冷媒ガスの吸入不能な不作動位置
から作動位置に切り換えるバルブ位置切換機構Ｋを構成
している。

【００１８】次に、前記のように構成したピストン型圧
縮機についてその作用を説明する。図１は圧縮機の停止
状態を示す。この状態では吐出室１９、２０の圧力と、
感圧室４１，４２の圧力が等しいので、両ロータリーバ
ルブ３１，３２はバネ３９，４０によりそれぞれ不作動
位置に保持されている。

【００１９】この状態において圧縮機の回転軸９が図示
しない電磁クラッチにより回転されると、斜板１２によ
って両頭ピストン１７がシリンダボア１５，１６内で往
復動される。この圧縮機の起動時にはロータリーバルブ
３１に設けた環状溝３７によりフロント側のシリンダボ
ア１５内作動室Ｒ〜Ｒが互いに連通され、かつロータリ
ーバルブ３２に設けた環状溝３８によりリヤ側のシリン
ダボア１６内作動室Ｒ〜Ｒが互いに連通されているの
で、圧縮動作は実質的に行われることがない。このため
シリンダボア内作動室Ｒ〜Ｒに液冷媒が残留している状
態で圧縮機が起動されても液圧縮が防止され、起動ショ
ックが緩和されるとともに、異常音の発生が抑制され
る。従って、圧縮機の駆動機構の破損を抑制して耐久性
を向上することができる。

【００２０】圧縮機の起動時にはピストン１７の往復動
により、実質的に圧縮動作は行われることがないが、作
動室Ｒに残留している液冷媒はピストンの往復動作によ
り気化される。又、導通路１ｂ，２ｂ、環状溝３７，３
８の管路抵抗により、ある程度シリンダボア内作動室Ｒ
では冷媒ガスが圧縮される。このため、吐出孔３ａ，４
ａから吐出弁２１，２２を押し退けて吐出室１９、２０
へ圧縮された少量の冷媒ガスが徐々に吐出される。そし
て、吐出室１９、２０内の圧力が徐々に高くなり、制御
通路４３，４４から感圧室４１，４２に冷媒ガスが供給
され、感圧室４１，４２の圧力が設定圧力以上になる
と、ロータリーバルブ３１，３２はバネ３９，４０の付
勢力に抗して、斜板１２側に向かって回転軸９上をスプ
ライン部９ａ，９ｂに沿って移動される。そして、両ロ
ータリーバルブ３１，３２の吸入案内溝３５，３６が、
導通路１ｂ，２ｂと対応する位置に徐々に移動される
と、斜板室１３内の冷媒ガスは、吸入通路３３，３４、
吸入案内溝３５，３６から導通路１ｂ，２ｂを通って吸
入工程中のシリンダボア内作動室Ｒに少しづつ吸入され
る。さらに、吸入された冷媒ガスはピストン１７により
圧縮されて吐出孔３ａ，４ａから吐出室１９、２０に吐
出され、やがて定常圧縮動作に移行する。

【００２１】又、電磁クラッチがオフされて圧縮機が停
止されると、吐出室１９、２０内の圧力と感圧室４１，
４２の圧力が低下し、この圧力が吸入圧相当になると、
バネ３９，４０によりロータリーバルブ３１，３２が吸
入作動位置から不作動位置、つまり環状溝３７，３８が
導通路１ｂ，２ｂと対応する位置に復帰され、次の圧縮
機の起動時のショック緩和に備えられる。

【００２２】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）前記実施例では、各シリンダボア１５，１６を互
いに連通可能な環状溝３７，３８をロータリーバルブ３
１，３２に形成したが、この溝に代えて、斜板室１３と
各導通路１ｂ，２ｂを連通するように構成すること。

【００２３】（２）前記実施例では感圧室４１，４２と
制御通路４３，４４とによりロータリーバルブの位置切
換機構Ｋを構成したが、これに代えて圧縮機の起動後所
定時間が経過した時、電磁ソレノイド（図示略）の作動
ロッドによりロータリーバルブ３１，３２の位置切り換
えを行うように構成すること。

【００２４】（３）前記実施例では、固定容量式の両頭
ピストン型斜板式圧縮機に具体化したが、最大起動式の
揺動斜板式可変容量ピストン圧縮機に具体化すること。

【００２５】

【発明の効果】以上詳述したように、この発明は圧縮機
の起動時の液冷媒の圧縮を防止して起動ショックを緩和
することができるとともに、異常音の低減を図り、ピス
トン、斜板等の駆動機構部に作用する負荷を低減し耐久
信頼性を向上することができ、部品の機械的強度を低下
して圧縮機の小型・軽量化を図ることができる効果があ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明を両頭ピストン式斜板式圧縮機に具体
化した一実施例を示す縦断面図である。

【図２】図１のＡ−Ａ線断面図である。

【図３】吸入作動位置に保持されたロータリーバルブ付
近の部分拡大断面図である。

【図４】図３のＢ−Ｂ線断面図である。

【図５】ロータリーバルブの斜視図である。

【符号の説明】

１，２ シリンダブロック、１ａ，２ａ バルブ収容
室、１ｂ，２ｂ 導通路、５ フロントハウジング、６
リヤハウジング、９ 回転軸、１２ 斜板、１３ 吸
入室としての斜板室、１５，１６ シリンダボア、１７
両頭ピストン、１９，２０ 吐出室、３１，３２ ロ
ータリーバルブ、３３，３４ 吸入通路、３５，３６
吸入案内溝、３７，３８ 連通路としての環状溝、３
９，４０ 付勢部材としてのバネ、４１，４２ 感圧
室、４３，４４ 制御通路、Ｒ 作動室、Ｋ ロータリ
ーバルブ位置切換機構。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 岩間 和明 愛知県刈谷市豊田町２丁目１番地 株式会 社豊田自動織機製作所内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 回転軸の周囲に配列された複数のシリン
   ダボア内にピストンを収容するとともに、回転軸の回転
   に連動してピストンを往復動させるピストン式圧縮機に
   おいて、 ピストンによってシリンダボア内に区画される作動室と
   導通路を介して連通されるバルブ収容室を設け、該収容
   室には冷媒ガスの吸入用ロータリバルブをピストンの往
   復動に同期して回転可能に、かつ前記収容室内で軸方向
   の往復動可能に収容し、前記ロータリーバルブには吸入
   行程中の作動室と連通する前記導通路と対応して、吸入
   室から冷媒ガスを前記作動室に導入するための吸入通路
   及び吸入案内溝を形成し、前記ロータリーバルブの外周
   面と前記バルブ収容室の内周面との間には前記各作動室
   相互又は各作動室と吸入室を連通可能な連通路を設け、
   該ロータリーバルブを付勢部材により常には前記連通路
   が作用する位置に付勢し、さらに、前記ロータリーバル
   ブを前記連通路が作用する位置から、前記吸入案内溝が
   導通路と対応する吸入作動位置に切り換えるロータリー
   バルブ位置切換機構を設けたピストン式圧縮機における
   冷媒ガス吸入構造。