JP3891099B2 - ピストン式圧縮機 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ピストンの往復動によってガス圧縮を行うピストン式圧縮機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般的に、ピストン式圧縮機の吸入弁には、リード弁タイプのものが用いられている。この吸入弁は、ピストンの吸入行程において圧縮室の圧力が低下することで、この圧縮室と吸入圧力領域との圧力差によって開放されて、吸入圧力領域から圧縮室へのガスの吸入を許容するようになっている。
【０００３】
しかし、リード弁タイプの吸入弁は自励振動に起因した異音を発生し、圧縮機の静寂性が阻害される問題がある。従って、従来においては、自励振動を生じることのないロータリバルブを吸入弁として用いることが提案されている（例えば、特許文献１及び特許文献２参照。）。
【０００４】
すなわち、特許文献１の技術においては、圧縮機のハウジングに、駆動軸が転がり軸受を介して回転可能に支持されている。ハウジングの一部を構成するシリンダブロックにおいて駆動軸と同軸位置には、ロータリバルブを回転可能に収容するバルブ収容室が形成されている。バルブ収容室の内周面には、圧縮室に連通する吸入連通路が開口されている。駆動軸にはロータリバルブが一体回転可能に固定されている。ロータリバルブの外周面には、吸入圧力領域に常時連通する吸入案内溝が形成されている。
【０００５】
そして、ロータリバルブは、その回転位置に応じて吸入案内溝と吸入連通路とを接続又は遮断可能となっており、特にピストンが吸入行程の時に吸入案内溝を吸入連通路に接続して吸入圧力領域から圧縮室へのガスの吸入を許容する。
【０００６】
また、特許文献２の技術において特許文献１の技術との相違点は、駆動軸の端部にロータリバルブが一体形成されているとともに、バルブ収容室の内周面にはすべり軸受が配設されている点である。つまり、シリンダブロックによる駆動軸の支承は、ロータリバルブ及びすべり軸受を介してなされている。
【０００７】
【特許文献１】
特開平５−３１２１４６号公報（第３−４頁、第１図）
【特許文献２】
特開平７−６３１６５号公報（第４頁、第１図）
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、特許文献１の技術においては、駆動軸が高価な転がり軸受を介してハウジングに支持されている。従って、圧縮機のコストが上昇する問題を生じていた。また、バルブ収容室の内周面と、ハウジングにおいて転がり軸受を収容する収容室の内周面との間に位置精度の誤差による心ズレが生じると、ロータリバルブの外周面とバルブ収容室の内周面との間でかじりが発生する問題があった。従って、バルブ収容室及び転がり軸受の収容室をそれぞれ高精度で加工しなくてはならず、圧縮機のコストが上昇する問題を生じていた。
【０００９】
なお、ロータリバルブの外周面とバルブ収容室の内周面との間のクリアランスを大きく設定しておけば、このクリアランスつまり遊びによって前述した心ズレを吸収することができ、かじりの問題を解消することができる。しかし、ロータリバルブとバルブ収容室との間のクリアランスを大きく設定すると、このクリアランスを介したガス漏れによって圧縮機の圧縮効率が低下する問題を生じてしまう。
【００１０】
また、特許文献２の技術においては、ロータリバルブの外周面とバルブ収容室の内周面との間、言い換えればロータリバルブの吸入案内溝とシリンダブロック側の吸入連通路との間にすべり軸受が介在されている。従って、圧縮機の圧縮効率を向上させるためには、ロータリバルブの外周面とすべり軸受との間、及びすべり軸受とバルブ収容室の内周面との間でのガス漏れをそれぞれ防止する必要がある。このため、すべり軸受が挿入されるバルブ収容室と、すべり軸受においてロータリバルブが挿入される内周面をそれぞれ高精度で加工する必要があり、圧縮機のコストが上昇する問題を生じていた。
【００１１】
本発明の目的は、静寂性に優れてなおかつ圧縮効率が良好なピストン式圧縮機を安価に提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために請求項１の発明では、吸入弁としてロータリバルブを用いている。ロータリバルブは、その外周面とバルブ収容室をなすシリンダブロックの内周面とですべり軸受面を構成する。駆動軸は、ロータリバルブを介することでハウジングに回転可能に支持されている。つまり、ロータリバルブを収容するバルブ収容室が、シリンダブロックの軸受収容室を兼ねている。従って、バルブ収容室のみをシリンダブロックに高精度で加工すれば、従来技術で述べた、バルブ収容室と軸受収容室との心ズレによりかじりが発生する問題や、ロータリバルブの外周面とバルブ収容室の内周面との間のクリアランスからのガス漏れの問題を解消することができる。よって、静寂性に優れてなおかつ圧縮効率が良好なピストン式圧縮機を安価に提供することが可能となる。
【００１３】
請求項２の発明は請求項１において、ロータリバルブの外周面及びバルブ収容室をなすシリンダブロックの内周面が駆動軸の軸線方向に傾斜されている。従って、これらすべり軸受面においては、駆動軸に作用するラジアル荷重のみならずスラスト荷重も受承可能となる。
【００１４】
請求項３の発明は請求項１又は２において、ロータリバルブ（すべり軸受）は駆動軸よりも大径とされている。大径なロータリバルブは、その外周面の面圧を低くすることができる。また、ロータリバルブの周速を高めることができ、ピストン式圧縮機が高負荷でかつ低回転速度の状態においても、ロータリバルブの外周面とバルブ収容室の内周面との間の油膜切れを防止することができる。
【００１５】
請求項４の発明は請求項１〜３のいずれかにおいて、駆動軸とロータリバルブとを別体とした。従って、例えば、ロータリバルブの形状寸法や材質が、駆動軸の加工上や機能上の都合により限定されることを防止でき、ロータリバルブの機能（すべり軸受としての機能も含む）を優先した、形状寸法や材質の選択が可能となる。
【００１６】
請求項５の発明は請求項１〜３のいずれかにおいて、駆動軸とロータリバルブは一体形成されている。従って、ピストン式圧縮機の部品点数を低減することができ、組み立てが容易となる。
【００１７】
請求項６の発明は請求項１〜５のいずれかにおいて、コーティングの介在によってロータリバルブとバルブ収容室との接触摺動性が良好とされている。従って、例えば、ロータリバルブとバルブ収容室（シリンダブロック）の材質を同じに設定しても、両者間の接触摺動による凝着を防止することができる。ロータリバルブとシリンダブロックの材質を同じとすれば、熱膨張率の差に起因した両者間のクリアランスの拡大を防止することができ、このクリアランスを介したガス漏れを防止できて、ピストン式圧縮機の圧縮効率を良好に維持することができる。
【００１８】
なお、ロータリバルブの外周面とバルブ収容室をなすシリンダブロックの内周面との間にコーティングが介在されていても、「ロータリバルブの外周面とバルブ収容室をなすシリンダブロックの内周面とですべり軸受面を構成する」ことに含まれる。
【００１９】
請求項７の発明は請求項１〜６のいずれかにおいて、ロータリバルブの外周面とバルブ収容室をなすシリンダブロックの内周面との間には、ロータリバルブの回転によって両周面間でポンプ作用を奏するポンプ溝が配置されている。従って、ロータリバルブの外周面とバルブ収容室をなすシリンダブロックの内周面との間のクリアランスを、例えばガス及び／又はガスに含まれる潤滑油が、ポンプ溝のポンプ作用によって積極的に流動される。よって、ロータリバルブの外周面とバルブ収容室をなすシリンダブロックの内周面との間の接触摺動性を良好とすることができる。
【００２０】
請求項８の発明は請求項１〜７のいずれかにおいて、過給手段がガスを積極的に圧縮室へ供給するため、ピストン式圧縮機の圧縮効率が良好となる。また、ガスの圧縮室への積極供給により、このガスが横断されるロータリバルブとバルブ収容室との間の接触領域に、例えば、ガス及び／又はガス中に含まれる潤滑油を好適に供給することができる。従って、ロータリバルブの外周面とバルブ収容室をなすシリンダブロックの内周面との間の接触摺動性を良好とすることができる。
【００２１】
請求項９の発明は請求項１〜８のいずれかにおいて、圧力供給路は、導入室をロータリバルブとバルブ収容室との間のクリアランスに連通させる。従って、ロータリバルブの回転に基づく遠心力の作用により、導入室内の例えばガス及び／又はガス中に含まれる潤滑油が、圧力供給路を介してロータリバルブとバルブ収容室との間のクリアランスに圧送供給される。その結果、バルブ収容室内においてロータリバルブは静圧受けされることとなる。よって、ロータリバルブの外周面とバルブ収容室をなすシリンダブロックの内周面との間の接触摺動性を良好とすることができる。
【００２２】
上記請求項３及び４並びに請求項６〜９の発明によれば、ロータリバルブの外周面とバルブ収容室をなすシリンダブロックの内周面とですべり軸受面を構成することが容易に具体化可能となる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を、車両用空調装置に用いられるピストン式容量可変型圧縮機において具体化した第１〜第５実施形態について説明する。なお、第２〜第５実施形態においては第１実施形態との相違点についてのみ説明し、同一又は相当部材には同じ番号を付して説明を省略する。
【００２４】
○第１実施形態
（ピストン式容量可変型圧縮機）
図１に示すように、ピストン式容量可変型圧縮機（以下単に圧縮機とする）は、アルミニウム系の金属材料よりなるシリンダブロック１１と、その前端に接合固定されたフロントハウジング１２と、シリンダブロック１１の後端に弁・ポート形成体１３を介して接合固定されたリヤハウジング１４とを備えている。これらシリンダブロック１１、フロントハウジング１２及びリヤハウジング１４が圧縮機のハウジングを構成する。なお、図面の左方を前方、右方を後方とする。
【００２５】
前記シリンダブロック１１とフロントハウジング１２とで囲まれた領域にはクランク室１５が区画されている。クランク室１５内には駆動軸１６が回転可能に配設されている。駆動軸１６は鉄系の金属材料により構成されている。駆動軸１６は、車両の走行駆動源である図示しないエンジンに作動連結されており、エンジンから動力の供給を受けて回転される。
【００２６】
前記クランク室１５において駆動軸１６上には、ラグプレート２１が一体回転可能に固定されている。クランク室１５内には、カム体としての斜板２３が収容されている。斜板２３は、駆動軸１６にスライド移動可能でかつ傾動可能に支持されている。ヒンジ機構２４は、ラグプレート２１と斜板２３との間に介在されている。従って、斜板２３は、ヒンジ機構２４を介したラグプレート２１との間でのヒンジ連結、及び駆動軸１６の支持により、ラグプレート２１及び駆動軸１６と同期回転可能であるとともに、駆動軸１６の軸線方向へのスライド移動を伴いながら駆動軸１６に対し傾動可能となっている。
【００２７】
複数のシリンダボア１１ａ（図１においては一箇所のみ示す）は、前記シリンダブロック１１において駆動軸１６の後端側を取り囲むようにして貫通形成されている。片頭型のピストン２５は、各シリンダボア１１ａに往復動可能に収容されている。シリンダボア１１ａの前後開口は、弁・ポート形成体１３及びピストン２５によって閉塞されており、このシリンダボア１１ａ内にはピストン２５の往復動に応じて体積変化する圧縮室２６が区画されている。各ピストン２５は、シュー２７を介して斜板２３の外周部に係留されている。従って、駆動軸１６の回転にともなう斜板２３の回転が、シュー２７を介してピストン２５の往復動に変換される。
【００２８】
前記リヤハウジング１４内には、吸入室２８及び吐出室２９がそれぞれ区画形成されている。吸入室２８はリヤハウジング１４の中央部に形成されているとともに、吐出室２９は吸入室２８の外周を取り囲むようにして形成されている。弁・ポート形成体１３には、圧縮室２６と吐出室２９とを連通する吐出ポート３２、及び吐出ポート３２を開閉するリード弁よりなる吐出弁３３が形成されている。シリンダブロック１１には、ロータリバルブ４１を備えた吸入弁機構３５が設けられている。
【００２９】
そして、前記吸入室２８の冷媒ガスは、各ピストン２５の上死点位置から下死点側への移動により、吸入弁機構３５を介して圧縮室２６に吸入される（吸入行程）。圧縮室２６に吸入された冷媒ガスは、ピストン２５の下死点位置から上死点側への移動により所定の圧力にまで圧縮され、弁・ポート形成体１３の吐出ポート３２及び吐出弁３３を介して吐出室２９に吐出される（吐出工程）。
【００３０】
前記圧縮機のハウジング内には、抽気通路及３６び給気通路３７が設けられている。抽気通路３６はクランク室１５と吸入室２８とを接続する。給気通路３７は吐出室２９とクランク室１５とを接続する。ハウジングにおいて給気通路３７の途中には、電磁弁よりなる制御弁３８が配設されている。
【００３１】
そして、前記制御弁３８の開度を調節することで、給気通路３７を介した吐出室２９からクランク室１５への高圧な吐出ガスの導入量と、抽気通路３６を介したクランク室１５から吸入室２８へのガス導出量とのバランスが制御され、クランク室１５の内圧が決定される。クランク室１５の内圧変更に応じて、ピストン２５を介してのクランク室１５の内圧と圧縮室２６の内圧との差が変更され、斜板２３の傾斜角度が変更される結果、ピストン２５のストロークすなわち圧縮機の吐出容量が調節される。
【００３２】
（吸入弁機構）
図１及び図２に示すように、前記圧縮機のハウジングには、シリンダブロック１１においてシリンダボア１１ａに囲まれた中心部からリヤハウジング１４の中心部にかけてバルブ収容室４２が形成されている。バルブ収容室４２は、円柱状をなすとともに後方側で吸入室２８に連通されている。バルブ収容室４２と各圧縮室２６とは、シリンダブロック１１に形成された複数（図３参照）の吸入連通路４３を介してそれぞれ連通されている。
【００３３】
前記バルブ収容室４２内には、ロータリバルブ４１が回転可能に収容されている。ロータリバルブ４１は、吸入室２８側に開口する有底円筒状をなしており、その底部の中心部には取付孔４１ａが貫通形成されている。ロータリバルブ４１は、アルミニウム系の金属材料により構成されている。駆動軸１６の後端はバルブ収容室４２内に配置され、その後端の小径部１６ａには、ロータリバルブ４１が取付孔４１ａを以って圧入固定されている。従って、ロータリバルブ４１と駆動軸１６とは一体化されて一軸様をなしており、ロータリバルブ４１は駆動軸１６の回転、つまりはピストン２５の往復動に同期して回転される。
【００３４】
図３に示すように、前記ロータリバルブ４１の筒内空間は、吸入室２８と連通する導入室４４をなしている。ロータリバルブ４１の外周面４１ｂには、導入室４４と常時連通される吸入案内溝４５が周方向の一定区間に形成されている。この吸入案内溝４５と前記吸入連通路４３とが、吸入圧力領域たる導入室４４と圧縮室２６との間の冷媒ガス通路をなしている。この冷媒ガス通路をロータリバルブ４１がその回転によって開閉する。
【００３５】
すなわち、前記ロータリバルブ４１は、ピストン２５が吸入行程に移行した場合に、バルブ回転方向に関して先行する吸入案内溝４５の底壁の先行端面４５ａが、シリンダブロック１１の吸入連通路４３を開放する方向に通過される。従って、吸入室２８の冷媒ガスは、ロータリバルブ４１の導入室４４及び吸入案内溝４５、並びにシリンダブロック１１の吸入連通路４３を経由して圧縮室２６に吸入される。
【００３６】
前記ピストン２５の吸入行程の終了時には、ロータリバルブ４１の回転方向に関して吸入案内溝４５の底壁の後行端面４５ｂが吸入連通路４３を閉鎖する方向に通過して、圧縮室２６内への冷媒ガスの吸入が停止される。ピストン２５が吐出行程に移行されると、ロータリバルブ４１の外周面４１ｂによって吸入連通路４３が閉鎖状態に保持され、冷媒ガスの圧縮及び吐出室２９への吐出が妨げられることはない。
【００３７】
（駆動軸の軸受構造）
図１に示すように、前記駆動軸１６の前端側は、転がり軸受よりなるフロントベアリング４７を介してフロントハウジング１２に回転可能に支持されている。駆動軸１６の後端側は、ロータリバルブ４１の外周面４１ｂとバルブ収容室４２の内周面４２ａとの直接摺動によって、シリンダブロック１１に回転可能に支持されている。つまり、ロータリバルブ４１は、その外周面４１ｂとバルブ収容室４２の内周面４２ａとで、駆動軸１６の後端側を支持してラジアル荷重を受承するすべり軸受面を構成している。
【００３８】
前記駆動軸１６に作用する軸線前方側へのスラスト荷重は、フロントハウジング１２の内壁面とラグプレート２１との間に介在された、転がり軸受よりなるスラストベアリング１７によって受承される。また、駆動軸１６に作用する軸線後方側へのスラスト荷重は、ロータリバルブ４１の後端面４１ｆがリヤハウジング１４の内壁面１４ａに摺動することで受承される。なお、駆動軸１６の軸線方向前後への移動可能距離（クリアランス）が１００μｍ以下となるように、駆動軸１６に対するロータリバルブ４１の圧入位置（圧入距離）が調節されている。
【００３９】
図示しないが、前記ロータリバルブ４１の後端面４１ｆには、両者１４，４１間の接触摺動性を良好とするためのコーティング（例えば後述するコーティング４８と同様）が施されている。なお、このコーティングは、ロータリバルブ４１側ではなくリヤハウジング１４の内壁面１４ａ側に施されていてもよいし、ロータリバルブ４１の後端面４１ｆ及びリヤハウジング１４の内壁面１４ａの両方に施されていてもよい。また、コーティングに代えて、ロータリバルブ４１の後端面４１ｆとリヤハウジング１４の内壁面１４ａとの間に、転がり軸受よりなるスラストベアリングを介在させてもよい。
【００４０】
さて、前記バルブ収容室４２の内周面４２ａは、シリンダブロック１１の強度詳しくはバルブ収容室４２とシリンダボア１１ａとの間の部位の強度が許す限り大径に設定されている。従って、バルブ収容室４２に収容されるロータリバルブ４１にも大径のものが用いられており、本実施形態においてロータリバルブ４１は駆動軸１６よりも大径とされている。
【００４１】
図２に示すように、前記ロータリバルブ４１の外周面４１ｂの全体には、バルブ収容室４２の内周面４２ａとの間の接触摺動性を良好とするためのコーティング４８が施されている。なお、図面にはコーティング４８の一部のみを網線にて示している。このコーティング４８は、例えば、フッ素樹脂からなっている。フッ素樹脂としては、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）、ＰＦＡ（テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体）、ＦＥＰ（テトラフルオロエチレン・ヘキサフルオロプロピレン共重合体）、ＥＴＦＥ（テトラフルオロエチレン・エチレン共重合体）、ＰＶＤＦ（ポリビニリデンフルオライド）或いはＰＣＴＦＥ（ポリクロロトリフルオロエチレン）等が挙げられる。
【００４２】
前記ロータリバルブ４１の外周面４１ｂには、駆動軸１６の軸線を中心とした螺旋状にポンプ溝４９が形成されている。従って、ロータリバルブ４１が回転することで、ポンプ溝４９がバルブ収容室４２の内周面４２ａとの間でポンプ作用を奏する。その結果、ロータリバルブ４１の外周面４１ｂとバルブ収容室４２の内周面４２ａとの間には、両周面４１ｂ，４２ａ間に存在する冷媒及び冷媒中に含まれる潤滑油が積極的に流動されることとなる。なお、ポンプ溝４９の螺旋方向つまり冷媒及び潤滑油の流動方向は、クランク室１５方向（図面左方）又は吸入室２８方向（図面右方）の何れに設定されていてもよい。本実施形態においてポンプ溝４９の螺旋方向は、クランク室１５方向に設定されている。
【００４３】
上記構成の本実施形態においては次のような効果を奏する。
（１）吸入弁機構３５にロータリバルブ４１を用いている。ロータリバルブ４１は、その外周面４１ｂとバルブ収容室４２の内周面４２ａとですべり軸受面を構成する。駆動軸１６は、ロータリバルブ４１を介することでハウジング１１，１２，１４に回転可能に支持されている。つまり、ロータリバルブ４１を収容するバルブ収容室４２が、軸受収容室を兼ねている。従って、バルブ収容室４２（内周面４２ａ）のみを高精度で加工すれば、従来技術で述べたバルブ収容室４２と軸受収容室との心ズレによるかじりの問題や、ロータリバルブ４１の外周面４１ｂとバルブ収容室４２の内周面４２ａとの間のクリアランスからのガス漏れの問題を解消することができる。よって、静寂性に優れてなおかつ圧縮効率が良好な圧縮機を安価に提供することが可能となる。
【００４４】
（２）ロータリバルブ４１（すべり軸受）は駆動軸１６よりも大径とされている。従って、ロータリバルブ４１の外周面４１ｂの面圧を低くすることができるし、ロータリバルブ４１の周速を高めることができる。従って、圧縮機が高負荷でかつ低回転速度の状態においても、ロータリバルブ４１の外周面４１ｂとバルブ収容室４２の内周面４２ａとの間の油膜切れを防止することができる（一般的に、すべり軸受は、高負荷でかつ低回転速度時に油膜切れが生じ易いとされている）。よって、すべり軸受４１，４２の耐久性を向上させることができる。
【００４５】
また、ロータリバルブ４１を大径とすることはバルブ収容室４２の内周面４２ａを大径とすることにつながり、シリンダブロック１１においてバルブ収容室４２とシリンダボア１１ａとの間の部位を薄肉とすることができる。従って、吸入連通路４３を極力短距離とすることができ、圧縮室２６のデッドボリュームを減少させて圧縮機の体積効率を良好とすることができる。
【００４６】
（３）駆動軸１６とロータリバルブ４１は別体に構成されている。従って、例えば、ロータリバルブ４１の形状寸法や材質が、駆動軸１６の加工上や機能上の都合により限定されることを防止でき、ロータリバルブ４１の機能（すべり軸受としての機能も含む）を優先した、形状寸法や材質の選択が可能となる。
【００４７】
つまり、駆動軸１６は、加工性を良好とする場合にはストレートな（外径変化のない）形状が好適であるし、耐久性を考慮すれば鉄系の金属材料により構成することが好適となる。一方、ロータリバルブ４１は、その耐久性を向上させるために極力大径とすることが好適である。また、ロータリバルブ４１は、バルブ収容室４２（シリンダブロック１１）との熱膨張率の差に起因した両者１１，４１間のクリアランスの拡大を防止するために、同じアルミニウム系の金属材料により構成することが好適である。なお、シリンダブロック１１をアルミニウム系の金属材料により構成するのは、圧縮機の軽量化のためである。
【００４８】
（４）ロータリバルブ４１の外周面４１ｂに施されたコーティング４８により、ロータリバルブ４１の外周面４１ｂとバルブ収容室４２の内周面４２ａとの接触摺動性が良好とされている。従って、ロータリバルブ４１とバルブ収容室４２（シリンダブロック１１）の材質が同じアルミニウム系の金属材料であっても、両者１１，４１間の接触摺動による凝着を防止することができる。
【００４９】
（５）ロータリバルブ４１の外周面４１ｂには、その回転によってポンプ作用を奏するポンプ溝４９が形成されている。従って、ロータリバルブ４１の外周面４１ｂとバルブ収容室４２の内周面４２ａとの間のクリアランスを、例えば冷媒及び／又は冷媒中に含まれる潤滑油が、ポンプ溝４９のポンプ作用によって積極的に流動される。従って、ロータリバルブ４１の外周面４１ｂとバルブ収容室４２の内周面４２ａとの間の接触摺動性を良好とすることができる。
【００５０】
なお、前記ポンプ溝４９の螺旋方向をクランク室１５方向に設定すれば、クランク室１５に潤滑油を供給することができる。従って、特に潤滑的に厳しいとされる、斜板２３とシュー２７との間の潤滑状態を良好とすることができ、圧縮機の耐久性が向上される。逆に、ポンプ溝４９の螺旋方向を吸入室２８方向に設定すれば、吸入圧力領域（吸入室２８や導入室４４等）からクランク室１５に冷媒ガスが漏れることを防止でき、圧縮機の圧縮効率をさらに良好とすることができる。
【００５１】
（６）前記（２）〜（５）の効果を奏せられることは、ロータリバルブ４１の外周面４１ｂとバルブ収容室４２の内周面４２ａとですべり軸受面を構成することを容易に具体化可能とする。
【００５２】
○第２実施形態
図４に示すように、本実施形態においては、ロータリバルブ４１において吸入案内溝４５の先行端面４５ａと後行端面４５ｂとの間に、過給手段としての過給羽根５１が配置されている。過給羽根５１は、先行及び後行端面４５ａ，４５ｂとほぼ同じ傾角をもって複数箇所（本実施形態は３箇所）に設けられている。
【００５３】
従って、前記駆動軸１６の回転に応じてロータリバルブ４１が図４の矢印方向に回転されると、導入室４４から吸入案内溝４５に供給された冷媒ガスは、吸入案内溝４５の端面４５ａ，４５ｂとそれに隣接する過給羽根５１間と、或いは隣接する過給羽根５１間と、バルブ収容室４２の内周面４２ａとの間で形成された移送空間によって、吸入連通路４３に対応する位置まで移送される。吸入連通路４３に対応する位置まで移送された冷媒ガスは、過給羽根５１或いは端面４５ａ，４５ｂの旋回によって付与された遠心力によって、吸入連通路４３に向けて送出されることとなる。
【００５４】
本実施形態においては第１実施形態と同様な効果を奏する他、ロータリバルブ４１に過給羽根５１が設けられており、この過給羽根５１によって冷媒ガスが圧縮室２６に積極供給される。従って、多量の冷媒ガスを圧縮室２６に吸入させることができ、圧縮機の圧縮効率が良好となる。
【００５５】
また、この冷媒ガスの過給により、ロータリバルブ４１の外周面４１ｂとバルブ収容室４２の内周面４２ａとのクリアランスに、そこを横断する冷媒及び／又は冷媒中に含まれる潤滑油を好適に供給することができる。従って、ロータリバルブ４１の外周面４１ｂとバルブ収容室４２の内周面４２ａとの間の接触摺動性を良好とすることができる。よって、ロータリバルブ４１の外周面４１ｂとバルブ収容室４２の内周面４２ａとですべり軸受面を構成することを容易に具体化可能となる。
【００５６】
○第３実施形態
図５に示すように、本実施形態においては、前記ロータリバルブ４１がバルブ収容室４２内において静圧受けされている。すなわち、ロータリバルブ４１の周壁には圧力供給路としての圧力供給孔５５が貫通形成されている。圧力供給孔５５は、駆動軸１６の軸線周りにおいて吸入案内溝４５とは反対側の領域に配置されている。
【００５７】
前記圧力供給孔５５は、導入室４４をロータリバルブ４１とバルブ収容室４２との間のクリアランスに連通させている。従って、ロータリバルブ４１の回転に基づく遠心力の作用により、導入室４４内の冷媒及び／又は冷媒中に含まれる潤滑油が、圧力供給孔５５を介してロータリバルブ４１とバルブ収容室４２との間のクリアランスに圧送供給される。よって、バルブ収容室４２内においてロータリバルブ４１は静圧受けされることとなる。
【００５８】
本実施形態においては第１実施形態と同様な効果を奏する他、ロータリバルブ４１がバルブ収容室４２内において静圧受けされている。従って、ロータリバルブ４１の外周面４１ｂとバルブ収容室４２の内周面４２ａとの間の接触摺動性を良好とすることができる。よって、ロータリバルブ４１の外周面４１ｂとバルブ収容室４２の内周面４２ａとですべり軸受面を構成することを容易に具体化可能となる。
【００５９】
ここで、前記ロータリバルブ４１の外周面４１ｂとバルブ収容室４２の内周面４２ａとの間において吸入案内溝４５が通過中の付近は、吸入案内溝４５を介した冷媒及び／又は冷媒中の潤滑油の適度な漏れ、つまり良好な接触摺動性を期待できる。ところが、吸入案内溝４５が通過中以外の部分はそれを期待できない。
【００６０】
しかし、本実施形態においては、圧力供給孔５５が、駆動軸１６の軸線周りにおいて吸入案内溝４５とは反対側の領域に配置されている。従って、吸入案内溝４５が通過中以外の部分も圧力供給孔５５からの冷媒及び／又は冷媒中の潤滑油の供給により、良好な接触摺動性を得ることができる。これも、ロータリバルブ４１の外周面４１ｂとバルブ収容室４２の内周面４２ａとですべり軸受面を構成することを容易に具体化可能とする。
【００６１】
○第４実施形態
図６に示すように、本実施形態においては、ロータリバルブ４１の外周面４１ｂとバルブ収容室４２の内周面４２ａとが、圧縮機の後方側に向かうに連れて駆動軸１６の軸線に近接する方向に傾斜するテーパ形状をなしている。駆動軸１６の軸線後方側へのスライド移動は、ロータリバルブ４１の外周面４１ｂとバルブ収容室４２の内周面４２ａとの当接により規制される。つまり、ロータリバルブ４１の外周面４１ｂとバルブ収容室４２の内周面４２ａとからなるすべり軸受面は、上記第１〜第３実施形態で述べた駆動軸１６に作用するラジアル荷重の受承のみならず、駆動軸１６に作用する軸線後方側へのスラスト荷重も受承可能となっている。
【００６２】
なお、前記すべり軸受面４１ｂ、４２ａは、駆動軸１６に作用するラジアル荷重の好適な受承及びスラスト荷重の好適な受承を高次元で両立するために、駆動軸１６の軸線に対するテーパの傾斜角度が、０°を超えてなおかつ１０°以下の範囲に設定されている。この範囲は、０．５〜１°がより好ましい。図面には、理解を容易とするために、すべり軸受面４１ｂ、４２ａの傾斜角度を誇張して描いてある。
【００６３】
本実施形態においては、上記第１実施形態と同様な効果を奏する。その他にも、すべり軸受面４１ｂ、４２ａによって、駆動軸１６に作用するスラスト荷重も受承可能となっている。従って、ロータリバルブ４１の後端面４１ｆとリヤハウジング１４の内壁面１４ａとの間に、スラスト荷重を受けるための配慮が不要となり（上記第１〜第３実施形態では、コーティング或いは転がり軸受等の配慮が必要）、圧縮機の構造を簡素化することができる。
【００６４】
○第５実施形態
図７に示すように、本実施形態においては、抽気通路３６が、駆動軸１６の軸心位置及びロータリバルブ４１の前端側の軸心位置に設けられているとともに、該抽気通路３６の下流側が、固定絞り３６ａを介して導入室４４に接続されている。従って、クランク室１５の冷媒ガスは、抽気通路３６及び該通路３６の一部たる固定絞り３６ａを介して導入室４４に導出される。抽気通路３６内を流動される冷媒ガスからは、該通路３６の通過断面積が固定絞り３６ａによって急激に縮小される効果や、駆動軸１６の回転に伴う遠心力の作用等によって、該固定絞り３６ａよりも上流側において潤滑油が分離される。
【００６５】
また、本実施形態においては、ロータリバルブ４１の前端側が駆動軸１６よりも小径とされている（４１ｇで示す）。ロータリバルブ４１は、小径部分４１ｇを以て、駆動軸１６の後端部に形成された取付孔１６ｂに圧入固定されている。そして、ロータリバルブ４１の小径部分４１ｇと駆動軸１６の後端部とが重なる部分には、抽気通路３６（固定絞り３６ａよりも上流側）とクランク室１５とを連通するオイル戻し孔５７が、駆動軸１６の径方向に貫通形成されている。従って、抽気通路３６内において固定絞り３６ａの上流側で冷媒ガスから分離された潤滑油は、遠心力の作用等によって、オイル戻し孔５７を介してクランク室１５に戻されることとなる。
【００６６】
本実施形態においては、上記第１実施形態と同様な効果を奏する。その他にも、クランク室１５から冷媒ガスとともに排出された潤滑油を、抽気通路３６内において冷媒ガスから分離して、直ちにクランク室１５へ帰還させることができる。従って、クランク室１５内の潤滑油量を多く保つことができ、クランク室１５内に配置される各摺動部分（例えば、斜板２３とシュー２７との間や、シュー２７とピストン２５との間）の接触摺動性を良好とすることができる。
【００６７】
なお、本発明の趣旨から逸脱しない範囲で例えば以下の態様でも実施できる。
・図８に示すように、上記第４実施形態（図６参照）を変更し、ロータリバルブ４１の外周面４１ｂ及びバルブ収容室４２の内周面４２ａの一部分４１ｃ、４２ｂのみをテーパ状とすること。このようにすれば、ロータリバルブ４１及びバルブ収容室４２のテーパ加工が容易となる。
【００６８】
また、図８の態様は、ロータリバルブ４１において外周面４１ｂのテーパ部分４１ｃが、吸入案内溝４５の開口部よりも後方側に設定されている。また、バルブ収容室４２において内周面４２ａのテーパ部分４２ｂが、吸入連通路４３の開口部よりも後方側に設定されている。つまり、ロータリバルブ４１の外周面４１ｂ及びバルブ収容室４２の内周面４２ａのテーパ状４１ｃ，４２ｂは、ロータリバルブ４１によるガス通路の開閉位置を避けて設定されている。
【００６９】
従って、駆動軸１６の軸線方向前後へのスライド移動によっても、ロータリバルブ４１の外周面４１ｂとバルブ収容室４２の内周面４２ａとの間のクリアランスが、吸入案内溝４５と吸入連通路４３との接続部分付近で変化することを防止できる。よって、例えば、このクリアランスの増大に起因したガス漏れ、つまりは圧縮機の圧縮効率の低下を防止することができる。
【００７０】
・図９に示すように、上記第４実施形態（図６参照）を変更し、ロータリバルブ４１の外周面４１ｂ及びバルブ収容室４２の内周面４２ａの少なくとも一部を、圧縮機の後方側に向かうに連れて駆動軸１６の軸線に近接する方向に傾斜する曲面状４１ｄ，４２ｃとすること。
【００７１】
特に、図９の態様は、ロータリバルブ４１において外周面４１ｂの凸曲面部分４１ｄが、吸入案内溝４５の開口部よりも後方側に設定されている。また、バルブ収容室４２において内周面４２ａの凹曲面部分４２ｃが、吸入連通路４３の開口部よりも後方側に設定されている。つまり、ロータリバルブ４１の外周面４１ｂ及びバルブ収容室４２の内周面４２ａの曲面状４１ｄ，４２ｃは、ロータリバルブ４１によるガス通路の開閉位置を避けて設定されている。
【００７２】
従って、駆動軸１６の軸線方向前後へのスライド移動によっても、ロータリバルブ４１の外周面４１ｂとバルブ収容室４２の内周面４２ａとの間のクリアランスが、吸入案内溝４５と吸入連通路４３との接続部分付近で変化することはない。よって、例えば、このクリアランスの増大に起因したガス漏れ、つまりは圧縮機の圧縮効率の低下を防止することができる。
【００７３】
・上記第４実施形態（図６参照）においてスラストベアリング１７（図１参照）を削除する。ロータリバルブ４１の外周面４１ｂとバルブ収容室４２の内周面４２ａのテーパ状を、圧縮機の前方側に向かうに連れて駆動軸１６の軸線に近接する方向に傾斜する設定とする。そして、このすべり軸受面４１ｂ，４２ａにスラストベアリング１７の役目を代替させること。この場合、ロータリバルブ４１の後端面４１ｆとリヤハウジング１４の内壁面１４ａとの間には、駆動軸１６に作用する軸線後方側へのスラスト荷重を受けるための配慮（例えばコーティング）が必要である。
【００７４】
・上記１〜第５実施形態を変更し、ポンプ溝４９を、ロータリバルブ４１の外周面４１ｂではなくバルブ収容室４２の内周面４２ａに形成すること。このようにしても第１実施形態の（５）と同様な効果を奏する。なお、狭いバルブ収容室４２内に工具を挿入してその内周面４２ａにポンプ溝４９を形成するよりも、上記各実施形態のように、ロータリバルブ４１の外周面４１ｂにポンプ溝４９を形成する方が、その加工作業が容易である。
【００７５】
・上記第１〜第５実施形態においてポンプ溝４９は螺旋状をなしていた。しかし、それに限定されるものではなく、例えば、駆動軸１６の軸線方向に対して傾斜した単なる斜め溝であってもポンプ作用を奏することは可能である。
【００７６】
・コーティング４８をバルブ収容室４２の内周面４２ａにのみ形成すること。又は、コーティング４８を、ロータリバルブ４１の外周面４１ｂ及びバルブ収容室４２の内周面４２ａの両方に形成すること。
【００７７】
・ロータリバルブ４１を構成する材料としては、アルミニウム系の金属材料（シリンダブロック１１）と同じ又は近傍の熱膨張率を有する合成樹脂、又は真鍮等のように熱膨張率がアルミニウム系の金属材料と近く、アルミニウム系の金属材料と凝着しない他の金属材料であってもよい。このようにすれば、ロータリバルブ４１の外周面４１ｂとバルブ収容室４２の内周面４２ａとの間は異種材料の接触摺動となり、外周面４１ｂ及び／又は内周面４２ａに対するコーティング４８は不要となる。なお、ロータリバルブ４１を合成樹脂により構成した場合、ガラス繊維を補強材として用いるとよい。
【００７８】
・ロータリバルブ４１及びシリンダブロック１１を、耐久性に優れる鉄系の金属材料により構成すること。
・ロータリバルブ４１を駆動軸１６に一体形成すること。この場合、駆動軸１６においてロータリバルブ４１部分をその他の部位よりも大径に設定すると、上記第１実施形態の（２）と同様な効果を奏する。なお、請求項３における「ロータリバルブは駆動軸よりも大径とされている」とは、本態様のようにロータリバルブ４１が駆動軸１６と一体形成されているなら、駆動軸１６においてロータリバルブ４１部分がその他の部位よりも大径であることを意味する。
【００７９】
・上記第１〜第５実施形態においては、片頭ピストン式の圧縮機において具体化されていた。しかし、これに限定されるものではなく、例えば、図１０に示すように、両頭型のピストン２５を備えた固定容量型圧縮機において具体化してもよい。この両頭ピストン式圧縮機においては、駆動軸１６の後方側のみならず前方側にもシリンダボア１１ａ群が配設されているため、図１０の態様のように、前方側の吸入弁機構３５にもロータリバルブ４１を適用することができる。
【００８０】
また、両頭ピストン式圧縮機において具体化した場合、図１０の態様のように、フロントベアリング（転がり軸受）４７を削除し、駆動軸１６の前端側の支持にもロータリバルブ４１をすべり軸受として用いるとよい。このようにすれば、駆動軸１６の全てのラジアル軸受に高価な転がり軸受を用いる必要がなく、圧縮機のコストをさらに削減することができる。なお、図１０中において上記第１実施形態と同一又は相当部材には同じ番号が付してあり、従って当該部材の詳細な説明は省略する。
【００８１】
・上記第１〜第５実施形態においては、駆動軸１６とロータリバルブ４１とが別体とされていた。しかし、これに限定されるものではなく、例えば、図１０に示すように、駆動軸１６とロータリバルブ４１とを一体形成してもよい。このようにすれば、圧縮機を構成する部品点数を削減することができ、組み立てが容易となる。なお、駆動軸１６とロータリバルブ４１とを一体形成する手法としては、削り出しや、鋳造や、鍛造（例えば冷間鍛造）等が挙げられる。
【００８２】
・図１１においては、図１０の態様の変更例を示す。すなわち、図１１の態様においては、中実の駆動軸１６と中空（パイプ状）のロータリバルブ４１とが別体とされている。なお、これら別体の駆動軸１６とロータリバルブ４１との一体化は、上記第１〜第５実施形態のように圧入によるものであってもよいし、溶接によるものであってもよいし、圧接によるものであってもよい。この「圧接」とは、例えば、図１１の態様であるなら、駆動軸１６の小径部１６ａをロータリバルブ４１の取付孔４１ａに遊び無く挿入するとともに、駆動軸１６とロータリバルブ４１とを相対回転させて、小径部１６ａの外周面と取付孔４１ａの内周面とを摺動熱により溶着する手法である。
【００８３】
・斜板２３に換えてウエーブカムをカム体として用いた、ウエーブカムタイプのピストン式圧縮機において具体化すること。
次に、上記実施形態から把握できる技術的思想について以下に記載する。
【００８４】
（イ）前記シリンダブロックとそれに摺動するロータリバルブは熱膨張率が同じか又は近傍の材料により構成されている請求項１〜９のいずれかに記載のピストン式圧縮機。
【００８５】
（ロ）前記ロータリバルブの外周面及びバルブ収容室の内周面は、少なくとも一部がテーパ状をなしている請求項２に記載のピストン式圧縮機。
（ハ）前記ロータリバルブの外周面及びバルブ収容室の内周面は、少なくとも一部が曲面状をなしている請求項２に記載のピストン式圧縮機。
【００８６】
（二）前記ロータリバルブの外周面及びバルブ収容室の内周面において軸線方向への傾斜は、ロータリバルブによるガス通路の開閉位置を避けて設定されている請求項２又は前記（ロ）或いは（ハ）に記載のピストン式圧縮機。
【００８７】
【発明の効果】
上記構成の本発明によれば、静寂性に優れてなおかつ圧縮効率が良好なピストン式圧縮機を安価に提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 ピストン式容量可変型圧縮機の縦断面図。
【図２】 ロータリバルブの側面図。
【図３】 図１の１−１線断面図
【図４】 第２実施形態を示すロータリバルブ付近の横断面図。
【図５】 第３実施形態を示すロータリバルブ付近の縦断面図。
【図６】 第４実施形態を示すロータリバルブ付近の縦断面図。
【図７】 第５実施形態を示すピストン式容量可変型圧縮機の縦断面図。
【図８】 別例を示すロータリバルブ付近の縦断面図。
【図９】 別の別例を示すロータリバルブ付近の縦断面図。
【図１０】 別の別例を示す両頭ピストン式圧縮機の縦断面図。
【図１１】 別の別例を示す両頭ピストン式圧縮機の縦断面部分図。
【符号の説明】
１１…ハウジングを構成するシリンダブロック、１１ａ…シリンダボア、１２…ハウジングを構成するフロントハウジング、１４…同じくリヤハウジング、１６…駆動軸、２５…ピストン、２６…圧縮室、４１…ロータリバルブ、４１ｂ…すべり軸受面を構成するロータリバルブの外周面、４２…バルブ収容室、４２ａ…すべり軸受面を構成するバルブ収容室の内周面、４３…ガス通路を構成する吸入連通路、４４…吸入圧力領域を構成する導入室、４５…ガス通路を構成する吸入案内溝。

Claims (9)

1. ハウジングには駆動軸が回転可能に支持され、ハウジングの一部を構成するシリンダブロックにはシリンダボアが形成され、駆動軸にはシリンダボアに往復動可能に収容されたピストンが作動連結され、駆動軸の回転によってピストンが往復動され、シリンダボア内にはピストンの往復動によって体積変化することでガス圧縮が行われる圧縮室が区画形成され、シリンダブロックに形成されたバルブ収容室内にはロータリバルブが収容され、ロータリバルブは駆動軸に一体的に設けられ駆動軸と同期回転することで圧縮室と吸入圧力領域との間のガス通路を開閉可能な構成のピストン式圧縮機において、
   前記ロータリバルブは、その外周面と前記バルブ収容室をなすシリンダブロックの内周面とですべり軸受面を構成し、駆動軸はロータリバルブを介することでハウジングに回転可能に支持されていることを特徴とするピストン式圧縮機。
2. 前記ロータリバルブの外周面及びバルブ収容室をなすシリンダブロックの内周面は駆動軸の軸線方向に傾斜されており、これらすべり軸受面によって、駆動軸に作用するスラスト荷重も受承可能となっている請求項１に記載のピストン式圧縮機。
3. 前記ロータリバルブは駆動軸よりも大径とされている請求項１又は２に記載のピストン式圧縮機。
4. 前記駆動軸とロータリバルブとは別体に構成されている請求項１〜３のいずれかに記載のピストン式圧縮機。
5. 前記駆動軸とロータリバルブは一体形成されている請求項１〜３のいずれかに記載のピストン式圧縮機。
6. 前記ロータリバルブの外周面及びバルブ収容室をなすシリンダブロックの内周面の少なくとも一方には、両者間の接触摺動性を良好とするためのコーティングが施されている請求項１〜５のいずれかに記載のピストン式圧縮機。
7. 前記ロータリバルブの外周面又はバルブ収容室をなすシリンダブロックの内周面には、ロータリバルブの回転によって両周面間でポンプ作用を奏するポンプ溝が形成されている請求項１〜６のいずれかに記載のピストン式圧縮機。
8. 前記ロータリバルブには、その回転力を利用してガスを積極的に圧縮室へ供給する過給手段が設けられている請求項１〜７のいずれかに記載のピストン式圧縮機。
9. 前記ロータリバルブの周壁には、ロータリバルブ内部に形成された導入室を、ロータリバルブとバルブ収容室との間のクリアランスに連通させる圧力供給路が形成されている請求項１〜８のいずれかに記載のピストン式圧縮機。

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