JP2019178647A - ピストン式圧縮機 - Google Patents

Abstract

【課題】圧縮室から吐出室に吐出される冷媒の流量を好適に変化させることが可能であるとともに、ＯＦＦ運転を行い易いピストン式圧縮機を提供する。【解決手段】本発明の圧縮機では、回転体１１の軸心Ｏ方向の位置に応じて、駆動軸３の１回転当たりで第１連通路２２と第２連通路４１とが連通する軸心Ｏ周りの連通角度が変化し、圧縮室４５から吐出室２９に吐出される冷媒の流量が変化する。この圧縮機では、駆動軸３と回転体１１とにより、付勢室としての第１付勢室３７及び第２付勢室４３が構成されている。第１、２付勢室３７、４３には、第１、２連通路２２、４１を介して、圧縮室４５で圧縮された冷媒が導入される。第２付勢室４３内には、付勢部材としての第１コイルばね４７が設けられている。また、吐出通路２９ａには、逆止弁２０が設けられている。逆止弁２０は、設定圧力を超える冷媒を吐出室２９から外部冷媒回路１００に吐出させる。【選択図】図４

Description

本発明はピストン式圧縮機に関する。

特許文献１の図１８に従来のピストン式圧縮機（以下、単に圧縮機という。）が開示されている。この圧縮機は、ハウジングと、駆動軸と、固定斜板と、複数のピストンと、吐出弁と、制御弁と、回転体とを備えている。

ハウジングは、シリンダブロックを有している。シリンダブロックには、複数のシリンダボアが形成されている他、シリンダボアに連通する第１連通路が形成されている。また、ハウジングには、吸入室として機能する斜板室と、吐出室と、制御圧室と、軸孔とが形成されている。斜板室は軸孔と連通している。

駆動軸は、軸孔内に回転可能に支承されている。固定斜板は、駆動軸の回転によって斜板室内で回転可能である。固定斜板は、駆動軸に垂直な平面に対する傾斜角度が一定である。各ピストンは、各シリンダボア内に圧縮室を形成している。各ピストンは、固定斜板に連結されている。圧縮室と吐出室との間には、圧縮室内の冷媒を吐出室に吐出させるリード弁式の吐出弁が設けられている。制御弁は、制御圧室内の制御圧力を制御する。

回転体は、駆動軸の外周面に設けられている。回転体は、軸孔内で駆動軸と一体回転可能であるとともに、制御圧力と斜板室内の吸入圧力との差圧に基づいて駆動軸の軸心方向に駆動軸に対して移動可能となっている。また、回転体の外周面には第２連通路が形成されている。第２連通路は、駆動軸の回転に伴い間欠的に第１連通路と連通する。また、駆動軸と回転体とにより、回転体の内部には空間が構成されており、この空間内には付勢部材が設けられている。付勢部材は、圧縮室から吐出室に吐出される冷媒の流量が減少する方向に回転体を付勢している。

この圧縮機では、駆動軸が回転し、各ピストンが各シリンダボア内を往復動することにより、各圧縮室では、冷媒を吸入する吸入行程と、吸入した冷媒を圧縮する圧縮行程と、圧縮した冷媒を吐出する吐出行程とが行われる。そして、この圧縮機では、回転体の軸孔内の位置により、駆動軸の１回転当たりで各第１連通路と第２連通路とが連通する軸心周りの連通角度が変化する。これにより、この圧縮機では、圧縮室から吐出室へ吐出される冷媒の流量を変化させることが可能となっている。

特開平５−３０６６８０号公報

しかし、上記圧縮機では、圧縮室から吐出室へ吐出される冷媒の流量が最少となるように回転体を軸心方向に移動させるべく、制御弁が制御圧力を調整しても、回転体は、圧縮室から吐出室へ吐出される冷媒の流量が最少となる位置まで移動し難い。この原因は、この圧縮機では、回転体が制御圧力と吸入圧力との差圧に基づいて移動するため、圧縮室から吐出室へ吐出される冷媒の流量が最少となる位置まで回転体が移動する途中において、制御圧力と吸入圧力とがバランスし易く、これによって、回転体が移動しなくなるためである。このため、この圧縮機では、圧縮室から吐出室へ吐出される冷媒の流量を最少まで減少させ難いことから、駆動軸を回転させつつ、吐出室の冷媒を圧縮機の外部の外部冷媒回路に吐出させない運転状態（以下、このような運転状態をＯＦＦ運転という。）を行い難い。

そこで、この圧縮機では、付勢部材の付勢力を大きくすることによって、圧縮室から吐出室へ吐出される冷媒の流量が最少となる位置まで回転体を移動させることが考えられる。しかしながら、この場合には、圧縮室から吐出室へ吐出される冷媒の流量が増大するように回転体を軸心方向に移動させる際に、付勢力による抵抗力が大きくなる。このため、圧縮室から吐出室に吐出される冷媒の流量を好適に増大させ難くなる。

本発明は、上記従来の実情に鑑みてなされたものであって、圧縮室から吐出室に吐出される冷媒の流量を好適に変化させることが可能であるとともに、ＯＦＦ運転を行い易いピストン式圧縮機を提供することを解決すべき課題としている。

本発明のピストン式圧縮機は、複数のシリンダボアが形成されたシリンダブロックを有し、吸入室と、吐出室と、制御圧室と、軸孔とが形成されたハウジングと、
前記軸孔内に回転可能に支承された駆動軸と、
前記駆動軸の回転によって前記ハウジング内で回転可能であり、前記駆動軸に垂直な平面に対する傾斜角度が一定である固定斜板と、
前記各シリンダボア内に圧縮室を形成し、前記固定斜板に連結されるピストンと、
前記圧縮室内の冷媒を前記吐出室に吐出させる吐出弁と、
前記制御圧室内の制御圧力を制御可能な制御弁と、
前記駆動軸に設けられ、前記駆動軸と一体回転するとともに、前記制御圧力と前記吸入室内の吸入圧力との差圧に基づいて前記駆動軸の軸心方向に前記駆動軸に対して移動可能である回転体とを備え、
前記シリンダブロックには、前記シリンダボアに連通する第１連通路が形成され、
前記回転体には、前記駆動軸の回転に伴い間欠的に前記第１連通路と連通する第２連通路が形成され、
前記回転体の前記軸心方向の位置に応じて、前記駆動軸の１回転当たりで前記第１連通路と前記第２連通路とが連通する前記軸心周りの連通角度が変化することで、前記圧縮室から前記吐出室に吐出される冷媒の流量が変化するピストン式圧縮機であって、
前記駆動軸と前記回転体とにより構成され、前記圧縮室から前記第１連通路及び前記第２連通路を介して前記圧縮室で圧縮された冷媒が導入され、前記圧縮室から前記吐出室に吐出される冷媒の流量が減少する方向に前記回転体を付勢する付勢室と、
前記付勢室内に設けられ、前記圧縮室から前記吐出室に吐出される冷媒の流量が減少する方向に前記回転体を付勢する付勢部材と、
前記吐出室と外部冷媒回路との間の吐出通路に設けられ、設定圧力を超える冷媒を前記吐出室から前記外部冷媒回路に吐出させる逆止弁とを備えていることを特徴とする。

本発明のピストン式圧縮機では、圧縮室から吐出室に吐出される冷媒の流量が最大である場合を含め、圧縮室から吐出室に吐出される冷媒の流量が多い場合には、吐出室内の冷媒の圧力が設定圧力を超える。このため、吐出室内の冷媒は外部冷媒回路に吐出される。一方、圧縮室から吐出室に吐出される冷媒の流量が最少である場合を含め、圧縮室から吐出室に吐出される冷媒の流量が少ない場合には、吐出室の冷媒の圧力が設定圧力を下回る。このため、吐出室の冷媒は外部冷媒回路に吐出されなくなる。こうして、この圧縮機では、ＯＦＦ運転が可能となる。

ここで、この圧縮機では、第１連通路及び第２連通路を介して、圧縮室で圧縮された冷媒が圧縮室から付勢室に導入される。圧縮室で圧縮された冷媒の圧力は、制御圧力よりも高圧となる。このため、付勢室は、導入された冷媒の圧力によって、付勢部材とともに、圧縮室から吐出室に吐出される冷媒の流量が減少する方向に回転体を付勢する。このため、回転体は、軸心方向で圧縮室から吐出室に吐出される冷媒の流量が減少する方向に好適に移動可能となる。これにより、この圧縮機では、圧縮室から吐出室へ吐出される冷媒の流量が最少となるまで、冷媒の流量を好適に減少させることが可能となる。これにより、吐出室内の冷媒の圧力が設定圧力を好適に下回る状態となるため、この圧縮機では、ＯＦＦ運転を行い易い。

このように、この圧縮機では、付勢部材の付勢力を過剰に大きくして、回転体を圧縮室から吐出室に吐出される冷媒の流量が減少する方向に付勢する必要がない。このため、軸心方向で圧縮室から吐出室に吐出される冷媒の流量が増大する方向に回転体を移動させる際に、付勢部材の付勢力が抵抗となり難い。また、付勢室内に導入された冷媒による付勢室の付勢力は、ＯＦＦ運転の継続や圧縮機の作動停止によって圧縮機内が均圧化していくことで次第に小さくなる。これらのため、ＯＦＦ運転や作動停止の状態から通常の運転状態に復帰するに当たり、圧縮室から吐出室に吐出される冷媒の流量を好適に増大させ易い。

したがって、本発明のピストン式圧縮機は、圧縮室から吐出室に吐出される冷媒の流量を好適に変化させることが可能であるとともに、ＯＦＦ運転を行い易い。

本発明の圧縮機は、制御圧室内に設けられ、圧縮室から吐出室に吐出される冷媒の流量が増大する方向に回転体を付勢する補助付勢部材を備えていることが好ましい。この場合には、圧縮室から吐出室に吐出される冷媒の流量が増大する方向に回転体が移動し易くなるため、圧縮室から吐出室へ吐出される冷媒の流量を好適に増大させることが可能となる。

また、本発明の圧縮機において、付勢部材は、軸心方向に延びるコイルばねであり得る。そして、コイルばねは、一端側で回転体に係止され、他端側で駆動軸に係止されていることも好ましい。この場合、圧縮室から吐出室に吐出される冷媒の流量が減少する方向に回転体を付勢するに当たって、コイルばねが自由長を超えて伸張することにより、圧縮室から吐出室に吐出される冷媒の流量を増大させる際に、自由長に復帰しようとするコイルばねの付勢力が回転体に作用する。このため、圧縮室から吐出室に吐出される冷媒の流量を増大させ易くなる。なお、自由長とは、荷重が作用していない状態におけるコイルばねの長さを指す。

本発明の圧縮機において、駆動軸には、吸入室と連通する第１通路と、第２連通路と連通する第２通路と、第１通路と前記第２通路とを接続する第３通路とが形成されていることが好ましい。この場合には、第１〜３通路及び第２連通路を通じて、吸入室から圧縮室に冷媒を好適に吸入させることが可能となる。

本発明のピストン式圧縮機は、圧縮室から吐出室に吐出される冷媒の流量を好適に変化させることが可能であるとともに、ＯＦＦ運転を行い易い。

図１は、実施例１のピストン式圧縮機に係り、最大流量時における断面図である。 図２は、実施例１のピストン式圧縮機に係り、最少流量時における断面図である。 図３は、実施例１のピストン式圧縮機に係り、最大流量時における駆動軸及び回転体等を示す要部拡大断面図である。 図４は、実施例１のピストン式圧縮機に係り、最少流量時における駆動軸及び回転体等を示す要部拡大断面図である。 図５は、実施例２のピストン式圧縮機に係り、最少流量時における駆動軸及び回転体等を示す要部拡大断面図である。

以下、本発明を具体化した実施例１、２を図面を参照しつつ説明する。これらの圧縮機は、片頭ピストン式圧縮機である。これらの圧縮機は、車両に搭載されており、空調装置の冷凍回路を構成している。

（実施例１）
図１及び図２に示すように、実施例１の圧縮機は、ハウジング１と、駆動軸３と、固定斜板５と、複数のピストン７と、弁形成プレート９と、回転体１１と、制御弁１３と、吸入機構１５とを備えている。弁形成プレート９は、本発明の「吐出弁」の一例である。

ハウジング１は、フロントハウジング１７と、リヤハウジング１９と、シリンダブロック２１とを有している。本実施例では、フロントハウジング１７が位置する側を圧縮機の前方側とし、リヤハウジング１９が位置する側を圧縮機の後方側として、圧縮機の前後方向を規定している。また、図１及び図２の紙面の上方を圧縮機の上方側とし、紙面の下方を圧縮機の下方側として、圧縮機の上下方向を規定している。そして、図３以降では、図１及び図２に対応させて前後方向及び上下方向を表示する。なお、実施例における前後方向等は一例であり、本発明の圧縮機は、搭載される車両等に対応して、その姿勢が適宜変更される。

フロントハウジング１７は、径方向に延びる前壁１７ａと、前壁１７ａと一体をなして、前壁１７ａから駆動軸３の軸心Ｏ方向で後方に延びる周壁１７ｂとを有しており、略円筒状をなしている。前壁１７ａには、第１ボス部１７１と、第２ボス部１７２と、第１軸孔１７３とが形成されている。第１ボス部１７１は軸心Ｏ方向で前方に向かって突出している。第１ボス部１７１内には軸封装置２５が設けられている。第２ボス部１７２は後述する斜板室３１内において、軸心Ｏ方向で後方に向かって突出している。第１軸孔１７３は、軸心Ｏ方向で前壁１７ａを貫通している。また、周壁１７ｂには、吸入口１７４が形成されている。吸入口１７４は、配管１０１を介して圧縮機の外部に設けられた蒸発器１０２と接続している。

リヤハウジング１９には、制御圧室２７と、吐出室２９と、吐出通路２９ａとが形成されている。制御圧室２７は、リヤハウジング１９の中心側に位置している。吐出室２９は環状に形成されており、制御圧室２７の外周側に位置している。吐出通路２９ａは、吐出室２９と連通しており、リヤハウジング１９を軸心Ｏ方向に延びてリヤハウジング１９の外部に開いている。吐出通路２９ａにおいて、リヤハウジング１９の外部に開く箇所は吐出口２９ｂとされている。吐出通路２９ａは、配管１０５を介して圧縮機の外部に設けられた凝縮器１０３と接続している。蒸発器１０２と凝縮器１０３とは、配管１０６及び膨張弁１０４を介して接続している。蒸発器１０２、凝縮器１０３、膨張弁１０４及び配管１０１、１０５、１０６により、外部冷凍回路１００が構成されている。

また、吐出通路２９ａ内には、逆止弁２０が設けられている。つまり、逆止弁２０は、吐出室２９と外部冷凍回路１００との間、より具体的には、吐出室２９と凝縮器１０３との間に配置されている。逆止弁２０は、外部冷凍回路１００側から吐出室２９内に冷媒ガスが流入することを阻止する。一方、逆止弁２０は、開弁することにより、吐出室２９内から凝縮器１０３に向けて冷媒ガスを吐出させる。逆止弁２０には、開弁させるための所定の設定圧力が予め設定されている。なお、設定圧力は適宜設定可能である。

シリンダブロック２１は、フロントハウジング１７とリヤハウジング１９との間に位置している。シリンダブロック２１には、複数のシリンダボア２１ａが形成されている。各シリンダボア２１ａは、それぞれ周方向に等角度間隔で配置されている。各シリンダボア２１ａは、それぞれ軸心Ｏ方向に延びている。なお、シリンダボア２１ａの個数は適宜設計可能である。

シリンダブロック２１は、フロントハウジング１７と接合されることにより、フロントハウジング１７の前壁１７ａ及び周壁１７ｂとの間に斜板室３１を形成している。斜板室３１は、吸入口１７４と連通している。このため、斜板室３１内には、吸入口１７４を通じて、蒸発器１０２を経た低圧の冷媒ガスが吸入される。これにより、斜板室３１は、本発明の「吸入室」としても機能する。

また、シリンダブロック２１には、第２軸孔２３と、支持壁２４と、シリンダボア２１ａと同数の第１連通路２２とが形成されている。第２軸孔２３は、シリンダブロック２１の中心側に位置しており、軸心Ｏ方向に延びている。第２軸孔２３の後方側は、シリンダブロック２１が弁形成プレート９を介してリヤハウジング１９と接合されることにより、制御圧室２７内に位置する。これにより、第２軸孔２３の後方側は制御圧室２７と連通している。

支持壁２４は、シリンダブロック２１の中心側であって、第２軸孔２３の前方に位置している。支持壁２４により、第２軸孔２３は斜板室３１から区画されている。支持壁２４には、第３軸孔２４０と、絞り通路２４１とが設けられている。第３軸孔２４０は、第１軸孔１７３と同軸であり、支持壁２４を軸心Ｏ方向に貫通している。第１〜３軸孔１７３、２３、２４０は、本発明の「軸孔」の一例である。

絞り通路２４１は、第３軸孔２４０とは異なる位置で、支持壁２４を軸心Ｏ方向に貫通している。これにより、絞り通路２４１は、第２軸孔２３の前方側と斜板室３１とを連通させている。

各第１連通路２２は、それぞれシリンダブロック２１の径方向に延びており、各シリンダボア２１ａと第２軸孔２３とに接続している。これにより、各シリンダボア２１ａは、各第１連通路２２を通じて第２軸孔２３と連通している。

弁形成プレート９は、リヤハウジング１９とシリンダブロック２１との間に設けられている。この弁形成プレート９を介して、リヤハウジング１９とシリンダブロック２１とが接合されている。

弁形成プレート９は、バルブプレート９１と、吐出弁プレート９２と、リテーナプレート９３とで構成されている。バルブプレート９１には、シリンダボア２１ａと同数個の吐出孔９１０が形成されている。各シリンダボア２１ａは、各吐出孔９１０を通じて吐出室２９と連通する。

吐出弁プレート９２は、バルブプレート９１の後面に設けられている。吐出弁プレート９２には、吐出孔９１０と同数個の吐出リード９２ａが設けられている。各吐出リード弁９２ａは、弾性変形によって各吐出孔９１０を開閉可能となっている。リテーナプレート９３は、吐出弁プレート９２の後面に設けられている。リテーナプレート９３は、各吐出リード弁９２ａの最大開度を規制する。

駆動軸３は、軸心Ｏ方向で圧縮機の前方側から後方側に向かって延びている。駆動軸３は、ねじ部３ａと、第１径部３ｂと、第２径部３ｃとを有している。ねじ部３ａは、駆動軸３の前端に位置している。このねじ部３ａを介して、駆動軸３は図示しないエンジンやモータ等の動力源と連結されている。つまり、この圧縮機は、クラッチ機構を介さずに動力源と連結する、いわゆるクラッチレス機構となっている。なお、圧縮機と動力源とをクラッチ機構を介して連結させても良い。

第１径部３ｂは、ねじ部３ａの後端と連続しており、軸心Ｏ方向に延びている。第２径部３ｃは、第１径部３ｂの後端と連続しており、軸心Ｏ方向に延びている。第２径部３ｃは、第１径部３ｂよりも小径となっている。これにより、第１径部３ｂと第２径部３ｃとの間には、段部３ｄが形成されている。

また、駆動軸３には、第１通路３０ａと、第２通路３０ｂと、第３通路３０ｃとが形成されている。第１通路３０ａは、第１径部３ｂ内に形成されており、第１径部３ｂの径方向に延びて第１径部３ｂの外周面に開いている。第２通路３０ｂは、第２径部３ｃ内に形成されており、第２径部３ｃの径方向に延びて第２径部３ｃの外周面に開いている。ここで、第２通路３０ｂは、軸心Ｏ方向に延びる長孔形状に形成されている。第３通路３０ｃは、第１径部３ｂ内から第２径部３ｃ内に亘って形成されており、軸心Ｏ方向に延びている。第３通路３０ｃは、第１通路３０ａと第２径路３０ｂとを接続している。また、第３通路３０ｃの後端は、第２径部３ｃの後端、すなわち駆動軸３の後端まで延びている。

第３通路３０ｃの後端には、封止部材３３が圧入されている。これにより、封止部材３３は、第２径部３ｃに固定されて、駆動軸３と一体をなしている。

駆動軸３は、第１径部３ｂを第１軸孔１７３及び第３軸孔２４０に支承させつつ、ハウジング１に回転可能に挿通されている。これにより、第１径部３ｂは、斜板室３１内で回転可能となっている。また、第２径部３ｃは、第２軸孔２３内に位置しており、第２軸孔２３内で回転可能となっている。また、第１ボス部１７１内では、軸封装置２５に駆動軸３が挿通される。これにより、軸封装置２５は、ハウジング１の内部とハウジング１の外部との間を封止する。

固定斜板５は、駆動軸３の第１径部３ｂに圧入されており、斜板室３１内に配置されている。これにより、固定斜板５は、駆動軸３が回転することにより、斜板室３１内で駆動軸３とともに回転可能となっている。ここで、固定斜板５は、駆動軸３に垂直な平面に対する傾斜角度が一定となっている。また、斜板室３１内において、第２ボス部１７２と固定斜板５との間には、スラスト軸受３５が設けられている。

また、固定斜板５には、径方向に延びて斜板室３１内に開く接続路５ａが形成されている。接続路５ａは、第１通路３０ａと連通している。これにより、第１〜３通路３０ａ〜３０ｃは、斜板室３１と連通している。

各ピストン７は、各シリンダボア２１ａ内にそれぞれ収容されている。各ピストン７と、弁形成プレート９とにより、各シリンダボア２１ａ内には、圧縮室４５がそれぞれ形成されている。

各ピストン７には、係合部７ａが形成されている。各係合部７ａ内には、半球状のシュー８ａ、８ｂがそれぞれ設けられている。これらのシュー８ａ、８ｂによって、各ピストン７は固定斜板５に連結されている。これにより、シュー８ａ、８ｂは、固定斜板５の回転を各ピストン７の往復動に変換する変換機構と機能する。このため、各ピストン７は、それぞれシリンダボア２１ａ内をピストン７の上死点とピストン７の下死点との間で往復動することが可能となっている。以下では、各ピストン７の上死点及びピストン７の下死点について、それぞれ上死点及び下死点と記載する。

図３及び図４に示すように、回転体１１は、外周面１１ａと、凹部１１ｂと、前面１１１と、後面１１２と、突出部１１３とを有する略円筒状に形成されている。凹部１１ｂは、底壁１１０側から軸心Ｏ方向で前方に向かって延びており、前面１１１に開口している。回転体１１は、凹部１１ｂ内に駆動軸３の第２径部３ｃを挿通した状態で、第２径部３ｃの外周面とスプライン結合されている。これにより、回転体１１は駆動軸３に取り付けられて、第２軸孔２３内に配置されており、第２軸孔２３内で駆動軸３と一体回転可能となっている。なお、図３及び図４では、説明を容易にするため、外部冷媒回路１００の図示を省略している。後述する図５についても同様である。

第２軸孔２３内に回転体１１が配置されることにより、第２軸孔２３内には、第１付勢室３７が区画されている。第１付勢室３７は、第２軸孔２３の内周面と、支持壁２４と、駆動軸３と、回転体１１の前面１１１とによって構成されている。上記のように、第２軸孔２３の前方側が絞り通路２４１を通じて斜板室３１と連通していることから、第１付勢室３７は、絞り通路２４１を通じて斜板室３１と連通している。こうして、回転体１１の前面１１１には、吸入圧力が作用するようになっている。

一方、後面１１２は制御圧室２７に面している。また、突出部１１３は、後面１１２から後方、つまり制御圧室２７に向かって突出している。これらにより、後面１１２及び突出部１１３には、制御圧力が作用するようになっている。

こうして、回転体１１は、吸入圧力と制御圧力との差圧により、駆動軸３に対し、第２軸孔２３内を軸心Ｏ方向、すなわち、第２軸孔２３内を前後方向に移動可能となっている。なお、吸入圧力及び制御圧力については後述する。

また、凹部１１ｂ内に第２径部３ｃを挿通することにより、凹部１１ｂ内には、第２付勢室４３が区画されている。第２付勢室４３は、凹部１１ｂの内周面と、凹部１１ｂの底壁１１０と、第２径部３ｃの後端とによって構成されている。第１付勢室３７及び第２付勢室４３は、本発明の「付勢室」の一例である。ここで、第２径部３ｃには封止部材３３が固定されていることにより、第２付勢室４３は、第１〜３通路３０ａ〜３０ｃとは非連通となっている。第２付勢室４３内には、第１コイルばね４７が設けられている。第１コイルばね４７は、本発明の「付勢部材」の一例である。第１コイルばね４７は、軸心Ｏ方向に延びており、底壁１１０と第２径部３ｃとに当接している。これにより、第１コイルばね４７は、回転体１１を軸心Ｏ方向で後方側に向けて付勢している。

一方、制御圧室２７内には、第２コイルばね４８が設けられている。第２コイルばね４８は、本発明の「補助付勢部材」の一例である。第２コイルばね４８は、軸心Ｏ方向に延びており、制御圧室２７の壁面、つまり、リヤハウジング１９と、回転体１１の後面１１２とに当接している。これにより、第２コイルばね４８は、回転体１１を軸心Ｏ方向で前方側に向けて付勢している。ここで、第２コイルばね４８の付勢力は、第１コイルばね４７の付勢力よりも小さく設定されている。

また、回転体１１には、第２連通路４１と導入通路４４とが形成されている。第２連通路４１は、第１径路４１ａと本体通路４１ｂとからなる。第１径路４１ａは、回転体１１の径方向に延びており、第２通路３０ｂと連通している。ここで、第２通路３０ｂが軸心Ｏ方向に延びる長孔形状をなしているため、回転体１１が第２軸孔２３内を軸心Ｏ方向に移動しても、第１径路４１ａと第２通路３０ｂとの連通面積は一定となっている。

本体通路４１ｂは、外周面１１ａに凹設されており、第１径路４１ａと連通している。本体通路４１ｂは、外周面１１ａにおいて回転体１１の前後方向の略中央から前方側に向かって延びるように形成されている。詳細な図示を省略するものの、本体通路４１ｂは、回転体１１の前方側に向かうにつれて、次第に外周面１１ａの周方向に大きく形成されている。つまり、外周面１１ａの周方向に小さく形成された第１部位４１１が本体通路４１ｂの後端側に位置しており、外周面１１ａの周方向に大きく形成された第２部位４１２が本体通路４１ｂの前端側に位置している。なお、本体通路４１ｂの形状は適宜設計可能である。

本体通路４１ｂは、駆動軸３が回転し、回転体１１が第２軸孔２３内で回転することにより、各第１連通路２２と間欠的に連通する。これにより、本体通路４１ｂは、回転体１１の第２軸孔２３内における位置によって、駆動軸３の１回転当たりで各第１連通路２２と連通する軸心Ｏ周りの連通角度が変化する。以下、駆動軸３の１回転当たりで各第１連通路２２と本体通路４１ｂとが連通する軸心Ｏ周りの連通角度を単に連通角度と記載する。

導入通路４４は第２付勢室４３と連通しており、軸心Ｏ方向に延びて前面１１１に開口している。これにより、導入通路４４は、第２付勢室４３と第１付勢室３７、ひいては、第２付勢室４３と第２軸孔２３とを連通させている。導入通路４４は、絞り通路２４１よりも開口面積が大きく形成されている。なお、図１〜図４では、説明を容易にするため、絞り通路２４１及び導入通路４４の形状を誇張して図示している。後述する図５についても同様である。

図１及び図２に示すように、制御弁１３は、リヤハウジング１９に設けられている。制御弁１３は、第１制御通路１３ａによって斜板室３１と接続している。また、制御弁１３は、第２制御通路１３ｂによって吐出室２９と接続している。さらに、制御弁１３は、第３制御通路１３ｃによって制御圧室２７と接続している。第１制御通路１３ａは、リヤハウジング１９及びシリンダブロック２１に形成されている。第２、３制御通路１３ｂ、１３ｃは、リヤハウジング１９に形成されている。制御弁１３は、斜板室３１内の冷媒ガスの圧力である吸入圧力を感知することで、弁開度が調整される。そして、制御弁１３は、吐出室２９内の冷媒ガスの一部を制御圧室２７に流通させる。この際、制御弁１３は、吐出室２９内の冷媒ガスの圧力である吐出圧力を制御圧室２７の冷媒ガスの圧力である制御圧力に制御する。また、制御圧室２７は、図示しない抽気通路により、制御圧力を低減可能である。

吸入機構１５は、接続路５ａと、第１〜３通路３０ａ〜３０ｃと、第２連通路４１と、各第１連通路２２とで構成されている。吸入機構１５は、斜板室３１の冷媒ガスを各圧縮室４５内に吸入させる。つまり、斜板室３１の冷媒ガスは、接続路５ａ及び第１〜３通路３０ａ〜３０ｃを経て、第２連通路４１の第１径路４１ａに至る。そして、第１径路４１ａに至った冷媒ガスは、本体通路４１ｂ及び各第１連通路２２を通じて、各圧縮室４５内に吸入される。

以上のように構成された圧縮機では、駆動軸３が回転することにより、斜板室３１内で固定斜板５が回転する。これにより、各ピストン７が各シリンダボア２１ａ内を上死点と下死点との間で往復動することで、各圧縮室４５では、斜板室３１から冷媒ガスを吸入する吸入行程と、吸入された冷媒ガスを圧縮する圧縮行程と、圧縮された冷媒ガスを吐出する吐出行程とが繰り返し行われることとなる。吐出行程において、冷媒ガスは弁形成プレート９によって吐出室２９に吐出される。その後、吐出室２９内の冷媒ガスは、吐出口２９ａ及び逆止弁２０を経て凝縮器１０３に吐出される。

そして、この圧縮機では、これらの吸入行程等が行われる間に回転体１１を第２軸孔２３内で軸心Ｏ方向に移動させることにより、駆動軸３の１回転当たりで各圧縮室４５から吐出室２９に吐出される冷媒ガスの流量を変更することができる。

具体的には、各圧縮室４５から吐出室２９に吐出される冷媒ガスの流量を増大させる場合、制御弁１３が制御圧室２７の制御圧力を増大させる。これにより、制御圧力と吸入圧力との差圧である可変差圧が大きくなる。

このため、回転体１１の後面１１２及び突出部１１３に作用する制御圧力が大きくなることで、回転体１１は、第１コイルばね４７の付勢力に抗しつつ、図４に示す状態から第２軸孔２３内を軸心Ｏ方向で前方に移動し始める。この際、第２コイルばね４８の付勢力が回転体１１の前方への移動を補助する。これにより、第２連通路４１は、各第１連通路２２に対して前方に相対移動する。これにより、本体通路４１ｂは、外周面１１ａの周方向に小さく形成された部分において、各第１連通路２２と連通する状態となる。このため、この圧縮機では、連通角度が徐々に小さくなる。

そして、可変差圧が最大となることにより、図３に示すように、回転体１１は第２軸孔２３内を最も前方に移動した状態となり、段部３ｄと当接する。これにより、本体通路４１ｂでは、第１部位４１１において各第１連通路２２と連通する状態となり、連通角度が最小となる。

このように、連通角度が最小となることにより、回転体１１が回転することで、第２連通路４１では、本体通路４１ｂは、各圧縮室４５内を各ピストン７が上死点から下死点に向って移動している間のみ各第１連通路２２と連通する状態となる。これにより、各圧縮室４５に吸入された冷媒ガスは、各圧縮室４５が圧縮行程となった際に圧縮されることになる。こうして、この圧縮機では、各圧縮室４５が吐出行程となった際に各圧縮室４５から吐出室２９へ吐出される冷媒ガスの流量が最大となる。

ここで、各圧縮室４５から吐出室２９に吐出される冷媒ガスの流量が最大である場合を含め、各圧縮室４５から吐出室２９に吐出される冷媒ガスの流量が増大することにより、吐出室２９内の冷媒ガスの圧力が逆止弁２０の設定圧力を超える。このため、逆止弁２０が開弁し、吐出室２９内の冷媒ガスは、凝縮器１０３に吐出されることになる。

反対に、この圧縮機において、各圧縮室４５から吐出室２９に吐出される冷媒ガスの流量を減少させる場合には、制御弁１３が制御圧室２７の制御圧力を減少させる。これにより、制御圧力と吸入圧力との差圧である可変差圧が小さくなる。

このため、回転体１１の後面１１２及び突出部１１３に作用する制御圧力が小さくなることで、回転体１１は、第１コイルばね４７の付勢力によって、図３に示す状態から第２軸孔２３内を軸心Ｏ方向で後方に移動し始める。この際、第２コイルばね４８の付勢力が回転体１１に作用するものの、第２コイルばね４８の付勢力は、第１コイルばね４７の付勢力に比べて小さい。このため、第２コイルばね４８の付勢力は、回転体１１の後方への移動を妨げ難い。こうして、回転体１１が後方に移動することで、第２連通路４１は、各第１連通路２２に対して後方に相対移動する。これにより、本体通路４１ｂは、外周面１１ａの周方向に大きく形成された部分において、各第１連通路２２と連通する状態となる。このため、この圧縮機では、連通角度が徐々に大きくなる。

そして、可変差圧がより小さくなり、回転体１１が第２軸孔２３内をより後方に移動することで、本体通路４１ｂでは、第２部位４１２の近傍で各第１連通路２２と連通する状態となり、連通角度がより大きくなる。このように、連通角度が大きくなることにより、本体通路４１ｂは、各圧縮室４５内を各ピストン７が上死点から下死点に向って移動している間だけでなく、各ピストン７が下死点から上死点に向って一定程度移動している間も各第１連通路２２と連通する状態となる。これにより、各ピストン７が上死点から下死点に向って移動している間に各圧縮室４５内に吸入された冷媒ガスの一部は、各ピストン７が下死点から上死点に向って移動する際に、各第１連通路２２及び第２連通路４１を通じて、各圧縮室４５の上流側、すなわち、各圧縮室４５の外部に排出される。この結果、各圧縮室４５が圧縮行程となった際に圧縮される冷媒ガスの流量が少なくなる。こうして、この圧縮機では、各圧縮室４５が吐出行程となった際に各圧縮室４５から吐出室２９へ吐出される冷媒ガスの流量が最少近くまで減少する。

これにより、この圧縮機では、吐出室２９内の冷媒ガスの圧力が逆止弁２０の設定圧力を下回る。このため、逆止弁２０が閉弁し、吐出室２９内の冷媒ガスが凝縮器１０３に吐出されなくなる。こうして、この圧縮機ではＯＦＦ運転となる。

ここで、この圧縮機では、逆止弁２０が閉弁した際、各圧縮室４５内に残留する設定圧力を下回る冷媒ガス（以下、残留ガスという。）が第１付勢室３７及び第２付勢室４３内に導入される。具体的には、逆止弁２０が閉弁することにより、残留ガスは、各第１連通路２２及び第２連通路４１の本体通路４１ｂを経て、第１付勢室３７に導入される。ここで、第１付勢室３７は、絞り通路２４１を通じて斜板室３１と連通しているとともに、導入通路４４を通じて第２付勢室４３と連通している。このため、図４の黒色矢印で示すように、残留ガスは、第１付勢室３７から導入通路４４を流通して第２付勢室４３にも導入される。この際、導入通路４４の開口面積は絞り通路２４１よりも大きいため、第１付勢室３７に導入された残留ガスは、絞り通路２４１を流通するよりも導入通路４４を流通し易く、ひいては、第２付勢室４３に導入され易くなる。

このように第１、２付勢室３７、４３に導入される過程において、残留ガスは減圧されるものの、残留ガスの圧力は、各圧縮室４５から吐出室２９へ吐出される冷媒ガスの流量が最少近くまで減少した状態における制御圧室２７内の制御圧力よりも高圧である。このため、第１、２付勢室３７、４３内は、制御圧室２７内よりも高圧となる。これにより、図４の白色矢印で示すように、第１、２付勢室３７、４３は、残留ガスの圧力によって、第１コイルばね４７とともに回転体１１を圧縮機の後方側に付勢する。このため、回転体１１は、突出部１１３が制御圧室２７の壁面、すなわちリヤハウジング１９に当接するまで、第２軸孔２３内を後方に好適に移動することができる。そして、回転体１１が第２軸孔２３内を最も後方に移動し、突出部１１３がリヤハウジング１９に当接することにより、本体通路４１ｂでは、第２部位４１２において各第１連通路２２と連通する状態となる。この結果、連通角度が最大となり、各圧縮室４５から吐出室２９に吐出される冷媒ガスの流量が最少となる。

このように、この圧縮機では、各圧縮室４５から吐出室２９に吐出される冷媒ガスの流量が最少となる位置まで回転体１１を第２軸孔２３内の後方に好適に移動させることができる。これにより、この圧縮機では、各圧縮室４５から吐出室２９に吐出される冷媒ガスの流量を最少まで好適に減少させることが可能となっている。そして、各圧縮室４５から吐出室２９に吐出される冷媒ガスの流量が最少となることで、吐出室２９内の冷媒ガスの圧力は、逆止弁２０の設定圧力を好適に下回る状態となる。このため、この圧縮機では、ＯＦＦ運転の維持を含め、ＯＦＦ運転を行い易くなっている。

こうして、この圧縮機では、第１コイルばね４７の付勢力を過剰に大きくして、回転体１１を圧縮機の後方側に付勢する必要がない。このため、各圧縮室４５から吐出室２９に吐出される冷媒ガスの流量を増大させる際に、第１コイルばね４７の付勢力が抵抗となり難くなっている。また、残留ガスによる第１、２付勢室３７、４３の付勢力は、ＯＦＦ運転の継続や圧縮機の作動停止によって圧縮機内が均圧化していくことで次第に小さくなる。これらのため、この圧縮機では、ＯＦＦ運転や作動停止の状態から通常の運転状態に復帰するに当たり、各圧縮室４５から吐出室２９に吐出される冷媒ガスの流量を好適に増大させ易くなっている。

したがって、実施例１の圧縮機は、各圧縮室４５から吐出室２９に吐出される冷媒ガスの流量を好適に変化させることが可能であるとともに、ＯＦＦ運転を行い易い。

また、この圧縮機では、制御圧室２７内に第２コイルばね４８が設けられており、第２コイルばね４８は、回転体１１を圧縮機の前方に付勢している。これにより、残留ガスの圧力によって第１、２付勢室３７、４３が第１コイルばね４７とともに回転体１１を圧縮機の後方側に付勢する状態にあっても、回転体１１は、第２軸孔２３内を前方側に移動し易くなっている。こうして、この圧縮機では、ＯＦＦ運転にある場合を含め、各圧縮室４５から吐出室２９に吐出される冷媒ガスの流量が少ない状態から、冷媒ガスの流量を好適に増大させることが可能となっている。

さらに、この圧縮機では、斜板室３１が吸入室としても機能するため、ハウジング１に吸入室のためのスペースを確保する必要がなく、ハウジング１を小型化することが可能となっている。また、吸入機構１５が接続路５ａと、第１〜３通路３０ａ〜３０ｃと、第２連通路４１と、各第１連通路２２とで構成されていることにより、吸入機構１５の構成を簡素化しつつ、斜板室３１から各圧縮室４５に冷媒ガスを好適に吸入させることが可能となっている。

（実施例２）
図５に示すように、実施例２の圧縮機では、回転体１１において、凹部１１ｂの底壁１１０に第１係止部１１０ａが形成されている。また、封止部材３３に第２係止部３３ａが形成されている。第１係止部１１０ａ及び第２係止部３３ａは、第２付勢室４３内に突出しており、互いに対面している。なお、第１係止部１１０ａ及び第２係止部３３ａの形状は、適宜設計可能である。

そして、第２付勢室４３内において、第１コイルばね４７は、後方側が第１係止部１１０ａを通じて底壁１１０に係止されており、前方側が第２係止部３３ａを通じて第２径部３ｃ、すなわち駆動軸３に係止されている。

また、この圧縮機では、実施例１の圧縮機と異なり、制御圧室２７内に第２コイルばね４８が設けられていない。この圧縮機における他の構成は実施例１の圧縮機と同様であり、同一の構成については同一の符号を付して構成に関する詳細な説明を省略する。

この圧縮機では、回転体１１が第２軸孔２３内を最も後方まで移動し、各圧縮室４５から吐出室２９に吐出される冷媒ガスの流量が最少となることで、第１コイルばね４７は、自由長を超えて伸張する状態となる。これにより、各圧縮室４５から吐出室２９に吐出される冷媒ガスの流量を増大させるに当たって、自由長に復帰しようとする第１コイルばね４７の付勢力が回転体１１に作用する。つまり、この際には、回転体１１に対し、圧縮機の前方に付勢する付勢力が作用する。こうして、この圧縮機でも、各圧縮室４５から吐出室２９に吐出される冷媒ガスの流量を増大させるに当たって、回転体１１が第２軸孔２３内を前方側に移動し易くなっている。また、この圧縮機では、第２コイルばね４８が不要となることから、部品点数を少なくすることができる。この圧縮機における他の作用は実施例１の圧縮機と同様である。

以上において、本発明を実施例１、２に即して説明したが、本発明は上記実施例１、２に制限されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更して適用できることはいうまでもない。

例えば、実施例１、２の圧縮機を両頭ピストン式圧縮機として構成しても良い。

また、実施例１、２の圧縮機において、第１付勢室３７内に第１コイルばね４７を設けても良い。また、第２付勢室４３を省略して圧縮機を構成しても良い。

さらに、実施例１、２の圧縮機では、導入通路４４を回転体１１に形成しているが、これに限らず、第２径部３ｃの外周面に導入通路４４を形成しても良い。また、回転体１１と第２径部３ｃの外周面とに、それぞれ導入通路４４を形成しても良い。

また、実施例１、２の圧縮機において、第２連通路４１を本体通路４１ｂのみで構成するとともに、接続路５ａ及び第１〜３通路３０ａ〜３０ｃを形成しないことにより、第１付勢室３７内の冷媒ガスを第２連通路４１及び各第１連通路２２を通じて各圧縮室４５に吸入させる構成としても良い。

さらに、実施例１、２の圧縮機において、回転体１１が第２軸孔２３内を軸心Ｏ方向で後方に移動することにより、駆動軸３の１回転当たりで各圧縮室４５から吐出室２９に吐出される冷媒ガスの流量が増大する構成としても良い。

また、実施例１、２の圧縮機において、連通角度が大きくなることによって、駆動軸３の１回転当たりで各圧縮室４５から吐出室２９に吐出される冷媒ガスの流量が増大し、連通角度が小さくなることによって、駆動軸３の１回転当たりで各圧縮室４５から吐出室２９に吐出される冷媒ガスの流量が減少する構成としても良い。

さらに、実施例１、２の圧縮機において、各シュー８ａ、８ｂに換えて、固定斜板５の後面側にスラスト軸受を介して揺動板を支持するとともに、揺動板と各ピストン７とをコンロッドによって連接するワッブル型の変換機構を採用しても良い。

また、実施例１、２の圧縮機において、リヤハウジング１９に吸入口１７４を形成するとともに、吸入口１７４と連通する吸入室を形成しても良い。この場合、吸入室と斜板室３１とを連通させても良いし、吸入室と斜板室３１とを非連通としても良い。

さらに、実施例１、２の圧縮機では、斜板室３１と第２軸孔２３とを絞り通路２４１によって連通させているが、これに限らず、斜板室３１と第２軸孔２３とを絞り通路２４１よりも開口面積が大きい通路によって連通させても良い。

本発明は車両の空調装置等に利用可能である。

１…ハウジング
３…駆動軸
５…固定斜板
７…ピストン
９…弁形成プレート（吐出弁）
１１…回転体
１３…制御弁
２０…逆止弁
２１ａ…シリンダボア
２２…第１連通路
２３…第２軸孔（軸孔）
２７…制御圧室
２９…吐出室
２９ａ…吐出通路
３０ａ…第１通路
３０ｂ…第２通路
３０ｃ…第３通路
３１…斜板室（吸入室）
３７…第１付勢室（付勢室）
４１…第２連通路
４３…第２付勢室（付勢室）
４５…圧縮室
４７…第１コイルばね（付勢部材）
４８…第２コイルばね（補助付勢部材）
１００…外部冷媒回路
１７３…第１軸孔（軸孔）
２４０…第３軸孔（軸孔）
Ｏ…軸心

Claims (4)

1. 複数のシリンダボアが形成されたシリンダブロックを有し、吸入室と、吐出室と、制御圧室と、軸孔とが形成されたハウジングと、
   前記軸孔内に回転可能に支承された駆動軸と、
   前記駆動軸の回転によって前記ハウジング内で回転可能であり、前記駆動軸に垂直な平面に対する傾斜角度が一定である固定斜板と、
   前記各シリンダボア内に圧縮室を形成し、前記固定斜板に連結されるピストンと、
   前記圧縮室内の冷媒を前記吐出室に吐出させる吐出弁と、
   前記制御圧室内の制御圧力を制御可能な制御弁と、
   前記駆動軸に設けられ、前記駆動軸と一体回転するとともに、前記制御圧力と前記吸入室内の吸入圧力との差圧に基づいて前記駆動軸の軸心方向に前記駆動軸に対して移動可能である回転体とを備え、
   前記シリンダブロックには、前記シリンダボアに連通する第１連通路が形成され、
   前記回転体には、前記駆動軸の回転に伴い間欠的に前記第１連通路と連通する第２連通路が形成され、
   前記回転体の前記軸心方向の位置に応じて、前記駆動軸の１回転当たりで前記第１連通路と前記第２連通路とが連通する前記軸心周りの連通角度が変化することで、前記圧縮室から前記吐出室に吐出される冷媒の流量が変化するピストン式圧縮機であって、
   前記駆動軸と前記回転体とにより構成され、前記圧縮室から前記第１連通路及び前記第２連通路を介して前記圧縮室で圧縮された冷媒が導入され、前記圧縮室から前記吐出室に吐出される冷媒の流量が減少する方向に前記回転体を付勢する付勢室と、
   前記付勢室内に設けられ、前記圧縮室から前記吐出室に吐出される冷媒の流量が減少する方向に前記回転体を付勢する付勢部材と、
   前記吐出室と外部冷媒回路との間の吐出通路に設けられ、設定圧力を超える冷媒を前記吐出室から前記外部冷媒回路に吐出させる逆止弁とを備えていることを特徴とするピストン式圧縮機。
2. 前記制御圧室内に設けられ、前記圧縮室から前記吐出室に吐出される冷媒の流量が増大する方向に前記回転体を付勢する補助付勢部材を備えている請求項１記載のピストン式圧縮機。
3. 前記付勢部材は、前記軸心方向に延びるコイルばねであり、
   前記コイルばねは、一端側で前記回転体に係止され、他端側で前記駆動軸に係止されている請求項１記載のピストン式圧縮機。
4. 前記駆動軸には、前記吸入室と連通する第１通路と、前記第２連通路と連通する第２通路と、前記第１通路と前記第２通路とを接続する第３通路とが形成されている請求項１乃至３のいずれか１項記載のピストン式圧縮機。

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