(57)【要約】【課題】吸入弁の開放遅れの問題を解消すると共に、吸入弁の周囲のデッドスペースをゼロにして、残留ガスによる影響を極力少なくし、体積効率を向上させる。【解決手段】シリンダブロックの上死点側の端面に配したバルブプレート５を、自身の内周縁から各シリンダボア１Ａの一部を露出させる内径寸法の環状のプレートで構成することにより、その露出部分を吸入通路１６として確保すると共に、バルブプレート５の内周に、吸入弁として、シリンダブロックの端面に接しながら駆動シャフト６に連動して内接回転することで、その回転位置により吸入通路１６を順次開閉するプレート型のロータリバルブ１５を配置し、このロータリバルブ１５を、真円の外周部に吸入通路１６を開くための切欠１５Ａを設けた非円形板で構成した。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
円周方向に間隔的に複数のシリンダボア（１Ａ）を有するシリンダブロック（１）と、該シリンダブロック（１）の中心軸線上に配された駆動シャフト（６）と、該駆動シャフト（６）の回転に連動して前記各シリンダボア（１Ａ）内で往復動するピストン（２）と、前記シリンダブロック（１）の上死点側の端面にバルブプレート（５）を介して接合されると共に吸入室（１２）と吐出室（１３）を画成するエンドカバー（３）と、前記ピストン（２）によってシリンダボア（１Ａ）内に画成される圧縮室（１１）に前記吸入室（１２）から冷媒ガスを導入する吸入通路（１６）及び前記圧縮室（１１）から前記吐出室（１３）に冷媒ガスを導出する吐出通路（１７）と、前記吸入通路（１６）及び吐出通路（１７）をそれぞれ開閉する吸入弁及び吐出弁（１８）と、を有するピストン型圧縮機において、
前記バルブプレート（５）を、自身の内周縁から各シリンダボア（１Ａ）の一部を露出させる内径寸法の環状のプレートで構成することにより、その露出部分を前記吸入通路（１６）として確保すると共に、前記環状のバルブプレート（５）の内周に、前記吸入弁として、前記シリンダブロック（１）の端面に接しながら前記駆動シャフト（６）に連動して内接回転することでその回転位置により前記吸入通路（１６）を順次開閉するプレート型のロータリバルブ（１５）を配置したことを特徴とするピストン型圧縮機。
【請求項２】
請求項１に記載のピストン型圧縮機であって、
前記プレート型のロータリバルブ（１５）が、真円の外周部に前記吸入通路（１６）を開くための切欠（１５Ａ）を設けた非円形板よりなることを特徴とするピストン型圧縮機。
【請求項３】
請求項２に記載のピストン型圧縮機であって、
前記切欠（１５Ａ）の形状の設定により、各シリンダボア（１Ａ）における吐出工程の後半部と吸入工程の前半部とをオーバーラップさせたことを特徴とするピストン型圧縮機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、駆動シャフト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共に、シャフト回転に連動してピストンを往復動させることで、吸入・圧縮・吐出の各工程を行うピストン型圧縮機に関するものである。 
【背景技術】
【０００２】
従来のピストン型圧縮機の中に、ピストンによってシリンダボア内に区画される圧縮室とシリンダボア外の吸入室との間の吸入通路（吸入ポート）を、圧縮室内に位置するフラッパ弁によって開閉するように構成したものがある。
【０００３】
この構造では、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きながら圧縮室へ流入する。また、ピストンが下死点側から上死点側へ移動する吐出工程では、フラッパ弁が吸入通路を閉じ、圧縮室内の冷媒ガスが吐出通路から吐出室へと吐出される。
【０００４】
この場合のフラッパ弁の開閉動作は、圧縮室と吸入室との間の圧力差に基づくものであり、吸入室の圧力が圧縮室の圧力よりもある程度以上高ければ、フラッパ弁が撓み変形して吸入通路を開く。なお、吸入室の圧力が圧縮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。
【０００５】
ところで、吸入弁にフラッパ弁を使用した場合、次のような問題がある。
【０００６】
即ち、フラッパ弁の撓み変形は、弾性抵抗として作用することになるため、吸入室の圧力が圧縮室の圧力をある程度上回らないと、フラッパ弁は開放しない。従って、吸入弁の開放遅れが必然的に発生する。また、冷媒ガス中には潤滑油が混入されているが、この潤滑油がフラッパ弁の座面に付着することによっても、フラッパ弁の開放遅れが発生する。このようなフラッパ弁の開放遅れは、圧縮室への冷媒ガスの流入不足をもたらすことになり、圧縮機の効率向上の妨げとなる。
【０００７】
また、フラッパ弁が開いている間にも、フラッパ弁の弾性抵抗が吸入抵抗として作用し、冷媒ガス流入量の低下をもたらす。さらに、フラッパ弁を使用した場合には、圧縮室内に動作空間を確保する必要があるから、デッドスペースが存在し、ピストンが上死点に移動した場合にも圧縮室の容積が零にはならず、圧縮冷媒ガスが圧縮室に残留し、この高圧の残留冷媒ガスが吸入工程時に再膨張して、体積効率を低下させるという問題もある。
【０００８】
そこで、フラッパ弁の代わりにロータリバルブを吸入弁として用いることにより、体積効率の向上を図れるようにしたピストン型圧縮機の提案が、例えば特許文献１、特許文献２においてなされている。
【０００９】
特許文献１の圧縮機では、駆動シャフトと一体に回転するロータリバルブ内に吸入通路を形成し、吸入通路の出口をロータリバルブの周面に開口させ、この吸入通路の出口を、シャフトの回転に伴って、シリンダボアの周壁に開口させた吸入ポートに順次連通させるようにしている。
【００１０】
また、特許文献２の圧縮機では、駆動シャフトと一体に回転するロータリバルブに吸入通路を形成し、吸入通路の出口をロータリバルブの端面上に開口させ、ピストンの往復動に同期して圧縮室の吸入ポートと吸入通路の出口とを順次連通させるようにしている。この場合、吸入ポートは、シリンダブロック端面に直接形成したり、シリンダブロック端面に配置したバルブプレートに形成したりしている。
【特許文献１】特開平５−２３１３１０号公報（図１）
【特許文献２】特開平８−６１２３９号公報（図１、図９）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
ところで、特許文献１に記載のピストン型圧縮機では、吸入弁の開放遅れの問題は解消されるが、シリンダブロックの中心方向から各シリンダボアの周壁に向かって吸入ポートを形成しているので、ロータリバルブの閉じこみ面（シール面）とシリンダボア内との間にどうしてもデッドスペースができてしまい、そのデッドスペースに残留する冷媒ガスの影響が出るおそれがあった。
【００１２】
また、特許文献２に記載のピストン型圧縮機では、シリンダブロックの端面にロータリバルブの端面を対向させ、ロータリバルブの端面に開口させた吸入通路の出口を、シリンダブロックの端面またはバルブプレートに形成した吸入ポートに連通させるようにしているが、この場合も、吸入ポートの体積分だけデッドスペースが生じて、残留ガスによる問題が起きる可能性があった。
【００１３】
本発明は、上記事情を考慮し、吸入弁の開放遅れの問題を解消できると共に、吸入弁の周囲のデッドスペースをゼロにすることができ、残留ガスによる影響を極力少なくして、体積効率を向上させることのできるピストン型圧縮機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
請求項１の発明は、円周方向に間隔的に複数のシリンダボアを有するシリンダブロックと、該シリンダブロックの中心軸線上に配された駆動シャフトと、該駆動シャフトの回転に連動して前記各シリンダボア内で往復動するピストンと、前記シリンダブロックの上死点側の端面にバルブプレートを介して接合されると共に吸入室と吐出室を画成するエンドカバーと、前記ピストンによってシリンダボア内に画成される圧縮室に前記吸入室から冷媒ガスを導入する吸入通路及び前記圧縮室から前記吐出室に冷媒ガスを導出する吐出通路と、前記吸入通路及び吐出通路をそれぞれ開閉する吸入弁及び吐出弁と、を有するピストン型圧縮機において、前記バルブプレートを、自身の内周縁から各シリンダボアの一部を露出させる内径寸法の環状のプレートで構成することにより、その露出部分を前記吸入通路として確保すると共に、前記環状のバルブプレートの内周に、前記吸入弁として、前記シリンダブロックの端面に接しながら前記駆動シャフトに連動して内接回転することでその回転位置により前記吸入通路を順次開閉するプレート型のロータリバルブを配置したことを特徴とする。
【００１５】
請求項２の発明は、請求項１に記載のピストン型圧縮機であって、前記プレート型のロータリバルブが、真円の外周部に前記吸入通路を開くための切欠を設けた非円形板よりなることを特徴とする。
【００１６】
請求項３の発明は、請求項２に記載のピストン型圧縮機であって、前記切欠の形状の設定により、各シリンダボアにおける吐出工程の後半部と吸入工程の前半部とをオーバーラップさせたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
請求項１の発明によれば、環状のバルブプレートの内周縁から各シリンダボアの一部を直接露出させ、その露出部分を吸入通路として確保すると共に、環状のバルブプレートの内周に、吸入弁としてのプレート型のロータリバルブを配置して、ロータリバルブの回転により吸入通路を順次開閉するようにしたので、フラッパ弁を用いるのと違い、圧縮室と吸入室の圧力差がほとんどない段階から、冷媒を圧縮室内に吸入することができ、吸入のタイミングを早めることができる。従って、吸入冷媒量を十分に確保することができ、圧縮機の性能アップを図ることができる。また、ロータリバルブをシリンダブロックの端面に接しながら回転するようにしたので、吸入弁に関するデッドスペースをゼロにすることができ、残留ガスの影響を抑えることができる。
【００１８】
請求項２の発明によれば、前記プレート型のロータリバルブを、外周部に切欠を設けた非円形板により構成したので、開放時の吸入面積を無理なく最大にとることができ、加工も容易にできる利点がある。
【００１９】
請求項３の発明によれば、各シリンダボアにおける吐出工程の後半部と吸入工程の前半部とをオーバーラップさせたので、吐出ガスの慣性を利用して（つまり吐出の勢いを利用して）、吸入ガスの導入を促進することができ、吸入ガスの充填効率の向上が図れる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。
【００２１】
図１は実施形態のピストン型圧縮機の側断面図、図２は図１のＩＩ−ＩＩ矢視断面図であり、駆動シャフトの回転により（ａ）から（ｂ）の状態に変化することを示している。図３は主要部品の関係を示す分解斜視図である。
【００２２】
図１に示すように、この圧縮機は、シリンダブロック１と、ピストン２と、エンドカバー３と、フロントカバー４と、バルブプレート５と、駆動シャフト６と、斜板７とを有している。中心孔１Ｂを有するシリンダブロック１には、中心孔１Ｂの周囲に、円周方向に等間隔に複数のシリンダボア１Ａが形成されている。シリンダブロック１の軸線方向に貫通した各シリンダボア１Ａの中には、それぞれピストン２が摺動自在に収容されている。
【００２３】
シリンダブロック１の中心孔１Ｂには駆動シャフト６の一端が回転自在に嵌合されている。各ピストン２は、駆動シャフト６に設けた斜板７にピストンシュー８を介して係合しており、駆動シャフト６の回転に連動して各シリンダボア１Ａ内で順番に往復動するようになっている。
【００２４】
シリンダブロック１の上死点側の端面には、バルブプレート５を介してエンドカバー３が接合されており、エンドカバー３とバルブプレート５の間に吸入室１２と吐出室１３とが画成されている。吸入室１２及び吐出室１３は図示しない外部通路に接続される。
【００２５】
シリンダボア１Ａ内には、ピストン２及びバルブプレート５によって圧縮室１１が画成されており、バルブプレート５には、これら圧縮室１１に吸入室１２から冷媒ガスを導入するための吸入通路１６と、各圧縮室１１から吐出室１３に冷媒ガスを導出するために吐出通路１７とが設けられている。吸入通路１６は、吸入弁として設けられたロータリバルブ１５により開閉され、吐出通路１７は吐出室１３側に位置する吐出弁１８により開閉される。図３に示すように吐出弁１８は、金属板にフラッパ弁として形成されている。
【００２６】
この場合のバルブプレート５は、図２、図３に示すように、自身の内周縁から各シリンダボア１Ａの一部を露出させる内径寸法の環状のプレートによって構成されており、その露出部分が吸入通路１６として確保されている。
【００２７】
また、吸入弁として設けられたロータリバルブ１５は、バルブプレート５の厚みの範囲に収まるプレート型のもので、環状のバルブプレート５の内周に内接回転自在に嵌め込まれており、駆動シャフト６と一体回転するよう結合されている。このロータリバルブ１５は、真円の外周部に吸入通路１６を開くための切欠１５Ａを設けた非円形板よりなり、シリンダブロック１の端面に接しながら駆動シャフト６に連動して回転し、その回転位置により吸入通路１６を順次開閉する機能を果たす。
【００２８】
次に作用を説明する。
【００２９】
駆動シャフト６を回転させると、斜板７の働きでピストン２がシリンダボア１Ａ内で往復動する。その動きに合わせてロータリバルブ１５が回転し、吸入室１２内の吸入ガスが吸入通路１６を介して、吸入工程にあるシリンダボア１Ａ内に導入される。また、吐出工程にあるシリンダボア１Ａ内にて圧縮された吐出ガスが、吐出通路１７及び吐出弁１８を介して吐出室１３に吐出される。
【００３０】
この際、環状のバルブプレート５の内周縁から各シリンダボア１Ａの一部を直接露出させて、その露出部分を吸入通路１６として確保すると共に、環状のバルブプレート５の内周に、吸入弁としてのプレート型のロータリバルブ１５を配置して、ロータリバルブ１５の回転により吸入通路１６を順次開閉するようにしているので、吸入弁としてフラッパ弁を用いるのと違い、圧縮室１１と吸入室１２の圧力差がほとんどない段階から、冷媒を圧縮室１１内に吸入することができ、吸入のタイミングを早めることができる。従って、吸入冷媒量を十分に確保することができ、圧縮機の性能アップを図ることができる。
【００３１】
また、ロータリバルブ１５をシリンダブロック１の端面に接しながら回転するようにしているので、吸入弁に関するデッドスペースをゼロにすることができ、残留ガスの影響を抑えることができる。また、デッドスペースをゼロにできることから、デッドスペースの制約を受けずに、吸入通路１６の面積を大きくとることができ、吸入効率の向上が図れる。
【００３２】
また、シリンダボア１Ａの一部開口をそのまま、ロータリバルブ１５によって開閉される吸入通路１６として構成しているので、ピストン２の動作方向に向けて吸入ガスをダイレクトに圧縮室１１に導入することができ、少ない圧損で吸入ガスを導入することができ、充填効率の向上が図れる。また、フラッパ弁による開閉ではないので、脈動を抑制できる上、ロータリバルブ１５の形状の設定によって、吸入タイミングを容易に変更することができるので、効率向上の自由度を広げることができる。
【００３３】
また、プレート型のロータリバルブ１５は、外周部に切欠１５Ａを設けた非円形板により構成しているので、開放時の吸入面積を無理なく最大にとることができる上、加工も容易にできる利点がある。
【００３４】
なお、図４の実施形態のように、ロータリバルブ１５の切欠１５Ａの形状の設定の仕方によって、各シリンダボア１Ａにおける吐出工程の後半部と吸入工程の前半部とをオーバーラップさせることができる。そうした場合は、吐出ガスの慣性を利用して（つまり吐出ガスの勢いを利用して）、吸入ガスの導入を促進することができ、吸入ガスの充填効率の向上が図れる。図５はその場合の特性図を従来と比較して示している。
【００３５】
図５において、横軸はシャフト回転角度、縦軸はピストンストローク及び吸入・吐出面積を示す。二点鎖線はピストンのストローク、実線は本発明のロータリバルブによる吸入面積、点線は従来のフラッパ形の吸入弁による吸入面積、一点鎖線はフラッパ形の吐出弁による吐出面積を示している。
【００３６】
この特性図において、Ａで示す部分は、フラッパ弁の場合、ある程度の差圧がないと弁が開かないため、初期動作に遅れが出ることを示している。Ｂで示す部分は、差圧がなくなってくると、フラッパ弁が弾性で閉じることを示している。Ｃで示す部分は、吸気の導入の促進のために、吐出工程の後半部に吸入弁（ロータリバルブ１５が吸入通路１６）を開くことを示している。
【００３７】
このように、吐出工程の後半部にほんの少しだけ吸入通路１６を開いて、吸入ガスをシリンダボア１Ａ内に入れ始めると、吐出ガスが流れ出る際の慣性によって吸入ガスの導入が促進されることになり、吸入ガスの充填効率が向上する。つまり、シリンダボア１Ａ内に吸入冷媒がより多く取り込まれることにより、吸入効率の向上して、圧縮機の性能がアップする。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の第１実施形態の側断面図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ矢視断面図であり、シャフト回転により（ａ）の状態から（ｂ）の状態に変化することを示している。
【図３】同実施形態の要部構成を概略的に示す斜視図である。
【図４】本発明の別の実施形態の側断面図である。
【図５】本発明の別の実施形態の特性図である。
【符号の説明】
【００３９】
１  シリンダブロック
１Ａ  シリンダボア
２  ピストン
３  エンドカバー
５  バルブプレート
６  駆動シャフト
１１  圧縮室
１２  吸入室
１３  吐出室
１５  ロータリバルブ（吸入弁）
１５Ａ  切欠
１６  吸入通路
１７  吐出通路
１８  吐出弁
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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