JP7737382B2 - 可変容量斜板式圧縮機 - Google Patents

Description

本発明は、シリンダブロックとこれに組み付けられるハウジングとによって画成されるクランク室内のオイルを適切に調節する構成を備えた可変容量斜板式圧縮機に関する。

この種の圧縮機は、複数のシリンダボアが形成されたシリンダブロックと、このシリンダブロックのフロント側に組み付けられてクランク室を画成するフロントハウジングと、シリンダブロックのリア側にバルブプレートを介して取り付けられ、吸入室および吐出室が形成されたリアハウジングと、を備え、シリンダブロックの各シリンダボア内に往復動可能にピストンを配設し、フロントハウジングとシリンダブロックとによりシャフトを回転自在に支持し、このシャフトに、これと一体に回転すると共に該シャフトに対する傾斜角が可変する斜板を設け、この斜板の周縁部分にシューを介して前記ピストンの係合部を係留させ、斜板の回転運動をシューを介してピストンの往復運動に変換させるようにしている。

そして、この種の圧縮機は、吐出室とクランク室とを連通させる給気通路と、クランク室と吸入室とを連通させる抽気通路とを設け、さらに給気通路に制御弁を配設し、この制御弁で吐出室からクランク室に流入する作動流体量を調節することでクランク室内の圧力を制御している。これによって斜板のシャフトに対する傾斜角を変更し、吐出量を制御するようにしている。また、給気通路を介して流入される作動流体中には、オイルが混在しているので、この作動流体をクランク室に供給することでクランク室にオイルが供給されるようになっている。

この際、クランク室内に入る流体としては、吐出室から供給される給気ガスと、シリンダボアとピストンとの間のクリアランスから入るブローバイガスとがある。また、クランク室から出ていく流体としては、抽気通路を介してリアハウジングに形成された吸入室へ出ていく抽気ガスがある。したがって、これらの流体の流れによって、クランク室内のオイル量（潤滑油の量）は、運転条件に応じて変動することになる。

ところで、クランク室内のオイル量が少ないと斜板等の摺動部の潤滑が不十分になり信頼性を損ねる恐れがある。そこで、従来においては、クランク室からオイルを持ち出さないようにするために（クランク室内にオイルを保持させるために）、クランク室内にオイルを分離する機能を持たせる等の工夫が検討されている。

例えば、下記する特許文献１に示されるピストン型圧縮機においては、クランク室に流入した作動流体を吸入室に逃がすための抽気通路の一部をなす抽気孔をシャフトに形成し、このシャフトに形成された抽気孔を、シャフトの後端から前端側に向けて軸心に沿って設けた軸方向通路と、この軸方向通路と連通しクランク室に開放して抽気通路の入口部を構成する径方向通路とにより構成し、シャフトの回転により生ずる遠心力によって径方向通路から吸入する作動流体からオイルを分離するようにしている。

特開２００３－３４３４４０号公報 国際公開ＷＯ２０１５／１９９２０７号公報

しかしながら、クランク室から吸入室に作動流体を導く抽気通路の一部をシャフトに形成し、シャフトの回転により生ずる遠心力を利用してオイルを分離する構成を備えた可変容量斜板式圧縮機においては、回転数が大きくなるほどオイル分離機能も高まるため、クランク室にオイルが溜まり易くなる。クランク室内にオイルが溜まり過ぎると、粘性の高いオイルを斜板が攪拌することになり、斜板とオイルとのせん断摩擦による発熱で、クランク室内の温度が上昇する不都合がある。

このような不都合に対処するため、本出願人は、シャフトに設けられた孔を介してクランク室と吸入室とを連通する抽気通路に加え、クランク室と吸入室とを常時連通するバイパス通路を設け、このバイパス通路のクランク室と連通する部位を、斜板の回転軌跡より径方向外側、例えば、クランク室の下部であって、ハウジングを締結するボルトを挿通させるボルト孔の位置とした構成を提案している（特許文献２参照）。

このような特許文献２の構成によれば、バイパス通路がクランク室の下部であって、ボルトを挿通させるボルト孔の位置で開口しているため、クランク室内部のオイル濃度が最も濃い箇所から安定的にオイルを吸入室に排出することができる。

しかしながら、オイルがミスト化していない領域からオイルを吸い出すため、オイルが排出され過ぎてしまう。このため、給気通路に設けた圧力制御弁が閉鎖して吐出室からのオイル供給が期待できない高負荷運転時や、冷凍回路に排出されたオイルが圧縮機に還流しない低流量（低負荷）運転時などに、クランク室のオイルが枯渇して摺動箇所への潤滑が不十分になる恐れがある。

本発明は、係る事情に鑑みてなされたものであり、冷凍回路の運転状態の変化に対して適正な潤滑油量をクランク室に貯留し、潤滑油の冷凍回路への過剰な排出を抑制することで摺動部への潤滑油供給を常時確保することが可能な可変容量斜板式圧縮機を提供することを主たる課題としている。

上記課題を達成するために、本発明に係る可変容量斜板式圧縮機は、複数のシリンダボアが形成されたシリンダブロックと、このシリンダブロックのフロント側に組み付けられてクランク室を画成するフロントハウジングと、前記シリンダブロックのリア側に取り付けられ、吸入室および吐出室が形成されたリアハウジングと、前記フロントハウジングと前記シリンダブロックの中央に形成された中央孔とに回転自在に支持されたシャフトと、前記シャフトと一体に回転し、前記シャフトに対して傾斜角が可変に取り付けられた斜板と、前記シリンダブロックの前記中央孔の周囲に設けられた複数のシリンダボア内に配され、前記斜板の回転により往復動するピストンと、前記吐出室と前記クランク室とを連通する給気通路と、この給気通路上に設けられ、前記給気通路の開度を調整する圧力制御弁と、前記クランク室と前記吸入室とを常時連通する第１の抽気通路と、前記クランク室と前記吸入室とを常時連通する第２の抽気通路と、を有し、
前記第１の抽気通路は、少なくとも前記中央孔内の前記シャフトの挿入端部によって画成された空間を経由して前記クランク室に連通し、
前記第２の抽気通路は、前記シリンダブロックの前記斜板と対峙する端面に開口している、ことを特徴としている。

ここで、シリンダブロックの中央孔内のシャフトの挿入端部によって画成された空間（以下、中央孔空間ともいう）とは、例えば、中央孔がシリンダブロックの中央を貫通して形成され、シリンダブロックにバルブプレートを介してリアハウジングが組み付けられる場合には、中央孔内のシャフトの後端部とバルブプレートとの間に形成された空間である。
この中央孔空間を経由してクランク室に連通する第１の抽気通路は、中央孔空間を中央孔とシャフトとの間の隙間を介してクランク室に連通することによって、及び／又は、中央孔空間を後述するシャフトに形成された孔を介してクランク室に連通することによって形成される。

また、シリンダブロックの斜板と対峙する端面とは、シリンダブロックのクランク室を画成するフロント側の端面であって、シリンダボアや中央孔を避けた部分である。さらに、シリンダブロックのクランク室側に中央孔が開口する凹部を備える場合やハウジング締結用のボルトを挿通させるボルト孔が形成されている場合には、それら凹部やボルト孔を避けた部分である。

以上の構成において、クランク室の内部のオイルは、揺動回転する斜板によって撹拌され、クランク室内部の冷媒に混じってミスト状になっている。冷媒とオイルからなるこのミスト状の作動流体には、斜板の回転によりクランク室内を回転するため、遠心分離作用が働く。その結果、作動流体は、クランク室の半径方向外側領域はオイル成分が濃く、クランク室の半径方向内側領域はオイル成分が薄くなっている。

第１の抽気通路は、シリンダブロックの中央孔内のシャフトの挿入端部によって画成された空間（中央孔空間）を経由してクランク室に連通しているので、クランク室内のオイル濃度の低い作動流体すなわち冷媒ガスを安定的に排出することが可能となる。一方、第２の抽気通路は、中央孔より径方向外側のシリンダブロックの斜板と対峙する端面に開口しているので、オイル成分が比較的濃い作動流体を排出することができる。これにより、オイルの撹拌により生じたミスト状のオイルが排出され、オイルの撹拌によるオイル温度の上昇を抑えることができる。一方で、斜板の回転軌跡より径方向外側のオイル（例えば、ハウジングを締結するボルトを挿通させるボルト孔の内面に流入しているオイル）は、ほとんど撹拌されることなくミスト化しないため、第２の抽気通路から排出されることはなく、クランク室内のオイルが減りすぎてしまう恐れはない。

ここで、第１の抽気通路と第２の抽気通路は、通路面積を縮小したオリフィスをそれぞれ独立に有するようにするとよい。
このような構成によれば、クランク室の冷媒ガスを吸入室に逃がす第１の抽気通路と、クランク室中のミスト状のオイルを含んだ作動流体を吸入室に逃がす第２の抽気通路と、のそれぞれにオリフィスが設けられているので、それぞれ好ましいオリフィスの面積を設定することができ、安定した冷媒ガスの排出と過剰なオイルの排出が可能となる。

前記シャフトは、中央孔内のシャフトの挿入端部によって画成された空間に開口し、シャフトの挿入端から軸線に沿って延設された有限長の軸孔と、軸孔から径方向に延びてクランク室に開口するクランク室側孔と、を有して構成してもよい。
このような構成においては、クランク室から中央孔空間への連通が、シャフトの軸孔に接続されるクランク室側孔を介して行われるので、シャフトの回転による遠心分離作用により、中央孔空間に流入する作動流体のオイル濃度をさらに薄くすることが可能となる。

また、前記シャフトは、中央孔内のシャフトの挿入端部によって画成された空間に開口し、シャフトの挿入端から軸線に沿って延設された有限長の軸孔と、軸孔から径方向に延びてシャフトとフロントハウジングとの間を封止するシール部材を収容すると共にクランク室に連通するシャフトシール室に開口するシャフトシール室側孔と、を有して構成してもよい。
このような構成においては、クランク室から中央孔空間への連通が、シャフトの軸孔に接続されるシャフトシール室側孔を介して行うので、クランク室から吸入室に排出される作動流体をシャフトシール室を経由させることができ、シャフトシールの冷却および潤滑を効果的に行うことが可能となる。

さらに、前記シャフトは、中央孔内のシャフトの挿入端部によって画成された空間に開口し、シャフトの挿入端から軸線に沿って延設された有限長の軸孔と、軸孔から径方向に延びてクランク室に開口するクランク室側孔と、軸孔から径方向に延びてシャフトとフロントハウジングとの間を封止するシール部材を収容すると共にクランク室に連通するシャフトシール室に開口するシャフトシール室側孔と、を有して構成してもよい。
このような構成においては、前述した両方の効果（中央孔空間に流入する作動流体のオイル濃度を薄くでき、シャフトシールの冷却および潤滑を図る）ことが可能となる。

給気通路のクランク室側の開口は、シリンダブロックのクランク室側の端面のうち、シリンダブロックの隣り合うシリンダボア間の距離が最短となる部位よりも径方向内側に位置しており、第２の抽気通路のクランク室側の開口は、シリンダブロックの斜板と対峙する端面のうち、それぞれのシリンダボアの中央孔との距離が最も短くなる部位を結んだ仮想円よりも径方向外側であって、隣り合うシリンダボア間の距離が最短となる部位よりも径方向内側となる領域に位置させるとよい。
ここで、給気通路が開口するクランク室側の端面とは、シリンダブロックのシリンダボアが形成されている端面（斜板と対峙する端面）や、シリンダブロックのクランク室側に中央孔が開口する凹部を備える場合においては、この凹部の中央孔が開口している底面などを含むものである。

このような構成においては、給気通路を介して吐出室からクランク室に還流するオイル交じりの作動流体は、給気通路の出口から斜板に向かって噴出し、斜板の摺動面を潤滑する。斜板を潤滑した作動流体中のオイルは、斜板の回転に伴い回転する作動流体の遠心作用により径方向外側に移動しようとする。しかし、複数のシリンダボアに挿入されたピストンの間を通らないと径方向外側へ移動することができない。このため、作動流体中のミスト状のオイルは、第２の抽気通路の前方を通過せざるを得ないため、前方を通過する際にこの第２の抽気通路に吸引され、吸入室に効果的に排出させることが可能となる。

なお、第２の抽気通路のクランク室側の開口は、給気通路のクランク室側の開口に対して、斜板の回転方向に対して１８０度以上離れた位相に位置させるとよい。
このような構成によれば、第２の抽気通路の開口位置が、給気通路の開口位置に対して回転方向で１８０度以上離れているので、給気通路からクランク室に戻った作動流体中のオイルが斜板を潤滑する前に第２の抽気通路から吸い出されてしまう恐れがない。

また、第２の抽気通路のクランク室側の開口は、第１の抽気通路より重力方向で下方に位置させるとよい。クランク室内のオイルは、斜板の回転によって吹き飛ばされてミスト状になる。そして、重力の影響でクランク室の下部付近のオイル密度が濃い状態となる。そこで、第２の抽気通路のクランク室側の開口を第１の抽気通路より重力方向で下方に位置させることで、クランク室内のミスト状のオイルを効果的に排出させることが可能となる。

図１は、本発明に係る圧縮機の第１の構成例を示す断面図である。 図２（ａ）は、図１の圧縮機で用いられるシリンダブロックの斜板と対峙するクランク室に臨む端面（クランク室を画成する端面）を示す図であり、図２（ｂ）は、シリンダブロックを第２の抽気通路が見えるように切断した斜視図である。 図３（ａ）は、図１の圧縮機で用いられるシリンダブロックのバルブプレート側の端面を示す図であり、図３（ｂ）は、シリンダブロックを第２の抽気通路が見えるように切断した斜視図である。 図４は、本発明に係る圧縮機の第２の構成例を示す断面図である。 図５（ａ）は、図３の圧縮機で用いられるシリンダブロックの斜板と対峙するクランク室に臨む端面（クランク室を画成する端面）を示す図であり、図５（ｂ）は、シリンダブロックを第２の抽気通路が見えるように切断した斜視図である。 図６（ａ）は、図３の圧縮機で用いられるシリンダブロックのバルブプレート側の端面を示す図であり、図６（ｂ）は、シリンダブロックを第２の抽気通路が見えるように切断した斜視図である。

以下、この発明の実施形態を添付図面を参照しながら説明する。

図１において、可変容量斜板式圧縮機は、シリンダブロック１と、このシリンダブロック１のフロント側を覆うように組付けられ、シリンダブロック１との間にクランク室２を画成するフロントハウジング３と、シリンダブロック１のリア側にバルブプレート４を介して組み付けられたリアハウジング５と、を有して構成されている。これらフロントハウジング３、シリンダブロック１、バルブプレート４、及び、リアハウジング５は、締結ボルト６により軸方向に締結されている。

フロントハウジング３とシリンダブロック１とによって画設されるクランク室２には、前端がフロントハウジング３から突出するシャフト７が収容されている。このシャフト７のフロントハウジング３から突出した部分には、図示しない駆動プーリが設けられ、駆動プーリに与えられる回転動力をクラッチ板の係合を介してシャフト７に伝達するようにしている。

このシャフト７の前端側は、フロントハウジング３との間に設けられたシール部材１０を介してフロントハウジング３との間が気密よく封じられると共にラジアル軸受１１にて回転自在に支持されている。また、シャフト７の後端側は、シリンダブロック１の略中央に形成された中央孔１２に収容されるラジアル軸受１３を介して回転自在に支持されている。ここで、ラジアル軸受け１１，１３は、転がり軸受けであっても、プレーンベアリングであってもよい。

シリンダブロック１には、図２及び図３にも示されるように、ラジアル軸受１３が収容される中央孔１２が開口する凹部１４がクランク室２に開口するように設けられている。また複数のシリンダボア１５が、中央孔１２を中心とする円周上に等間隔に配されている。それぞれのシリンダボア１５は、シリンダブロック１を軸方向に貫通するように形成され、それぞれのシリンダボア１５には、ピストン２０が往復摺動可能に挿入されている。

前記シャフト７には、クランク室２内において、該シャフト７と一体に回転するスラストフランジ１６が固定されている。このスラストフランジ１６は、シャフト７に対して略垂直に形成されたフロントハウジング３の内壁面にスラスト軸受１７を介して回転自在に支持されている。そして、このスラストフランジ１６には、リンク部材１８を介して斜板１９が連結されている。

斜板１９は、シャフト７上に設けられたヒンジボール２１を介して傾動可能に保持されているもので、スラストフランジ１６の回転に同期して一体に回転するようになっている。

前記ピストン２０は、シリンダボア１５内に挿入される頭部２０ａと、クランク室２に突出する係合部２０ｂとを軸方向に接合して構成されているもので、係合部２０ｂを一対のシュー２２を介して斜板１９の周縁部分に係留させている。

したがって、シャフト７が回転すると、これに伴って斜板１９が回転し、この斜板１９の回転運動がシュー２２を介してピストン２０の往復直線運動に変換され、シリンダボア１５内においてピストン２０とバルブプレート４との間に画成された圧縮室２５の容積が変更される。

リアハウジング５には、吸入室３１とこの吸入室３１の外側に形成された吐出室３２とが形成され、バルブプレート４には、吸入室３１と圧縮室２５とを吸入弁（図示せず）を介して連通する吸入孔２６と、吐出室３２と圧縮室２５とを吐出弁（図示せず）を介して連通する吐出孔２７とが形成されている。

そして、本構成例においては、リアハウジング５、バルブプレート４、及びシリンダブロック１に形成された通路４１，４２，４３によって吐出室３２とクランク室２とを連通する給気通路４０が形成されている。また、リアハウジング５には、給気通路４０（通路４１）の途中に設けられた圧力制御弁４４が配置されている。この圧力制御弁４４の内部には弁機構（図示せず）が設けられており、この弁機構の開度を調節することにより、給気通路４０を通って吐出室３２からクランク室２へ流入する冷媒流量が調節され、クランク室２の圧力が制御されるようになっている。

図２及び図３にも示されるように、通路４３は、シリンダブロック１のバルブプレート側の端面１ｂから中央孔１２と略平行に形成された給気通路用軸孔４３ａと、シリンダブロック１のクランク室側の端面１ａから隣り合うシリンダボア１５の狭間を通過するようにリア側に向かって穿設し、給気通路用軸孔４３ａに接続する給気通路用斜め孔４３ｂと、により構成されている。

この給気通路４０（給気通路用斜め孔４３ｂ）は、クランク室側の開口が、シリンダブロック１のクランク室側の端面１ａに形成されている。この例では、斜板１９と対峙するシリンダブロック１の端面１ａ、すなわち、シリンダボア１５や凹部１４が形成されている端面であって、シュー２２と摺動する斜板１９の摺接部分のやや内側と対峙する部分に開口している。よって給気通路４０は、吐出室３２から圧力制御弁４４を介して送られる冷媒に混じるオイルを斜板１９のシュー２２との摺接面に供給するようにしている。特にこの例における給気通路４０は、隣り合うシリンダボア１５間の最も狭い部位（隣り合うシリンダボア間の距離が最も短くなる部位）よりも径方向内側であり、且つ、中央孔１２が開口している凹部１４よりも径方向外側の部位に開口している（図２（ａ）参照）。

ところで、シャフト７には、以下述べる流体排出通路５１が設けられている。この流体排出通路５１は、シャフト７の軸心上に後端から前端に向かって中程まで形成される有限長の軸孔５１ａと、この軸孔５１ａに連通して径方向に延び、クランク室２に開口するクランク室側孔５１ｂと、軸孔５１ａに連通して径方向に延び、シール部材１０を収容するシャフトシール室５２に開口するシャフトシール室側孔５１ｃと、により構成されている。

ここで、シャフトシール室５２は、それより上方においてフロントハウジング３に穿設された連通孔５３を介してクランク室２に連通している。フロントハウジング３の内壁面を伝って流れ落ちるオイルの一部が、連通孔５３を介してシャフトシール室５２に導かれるようになっている。

また、前記中央孔１２のシャフト７の挿入端部によって画成された空間、すなわち、シャフト７の後端とバルブプレート４の間の空間（以下、中央孔空間５４という）は、バルブプレート４に形成されたオリフィス孔５５を介して吸入室３１に連通している。
したがって、上述した流体排出通路５１がシャフト７に形成されている本構成例においては、この流体排出通路５１と、中央孔空間５４と、オリフィス孔５５とによって、クランク室２と吸入室３１とを常時連通する第１の抽気通路５０が形成されている。

この第１の抽気通路５０（流体排出通路５１）のクランク室側孔５１ｂは、シャフト７の回転により生ずる遠心力によって、ここから流入する作動流体からオイルを分離する機能を有し、主としてオイルの含有量が少ない作動流体を流入させる機能を有する。また、シャフトシール室側孔５１ｃは、シャフトシール室５２に過剰に溜まるオイルを吸入し排出する機能を有する。

なお、上述した構成においても、クランク室２から中央孔空間５４までは、前記流体排出通路５１を経由した作動流体が流入するほか、凹部１４からラジアル軸受け１３が収容される中央孔１２とシャフト７との間の隙間を経由した作動流体の流入をも許容している。
したがって、シャフト７に流体排出通路５１が形成されない圧縮機においても、凹部１４と、中央孔１２とシャフト７との間の隙間と、中央孔空間５４と、及び、オリフィス孔５５とによって、クランク室２と吸入室３１とを常時連通する第１の抽気通路５０が形成される。

さらに、本圧縮機においては、上記第１の抽気通路５０とは別に、クランク室２と吸入室３１とを常時連通する第２の抽気通路６０が形成されている。この第２の抽気通路６０は、シリンダブロック１に形成された通路６１と、この通路６１に連通し、バルブプレート４に形成されたオリフィス孔６２とを有して構成されている。

通路６１は、シリンダブロック１のバルブプレート４側の端面１ｂから中央孔１２と略平行に形成され、フィルタ５６が脱着可能に挿入された第２の抽気通路用軸孔６１ａと、シリンダブロック１のクランク室２側の端面１ａから隣り合うシリンダボア１５の狭間を通過するようにリア側に向かって穿設し、第２の抽気通路用軸孔６１ａと連通する第２の抽気通路用斜め孔６１ｂと、により構成されている。

第２の抽気通路６０のクランク室２と連通する部位（シリンダブロック１に形成された通路６１がクランク室２に連通する部位、すなわち、クランク室側の開口）は、シリンダブロック１の斜板１９と対峙するクランク室２に臨む端面１ａに形成されている。すなわち、第２の抽気通路６０のクランク室２と連通する部位は、ハウジングを締結するボルト６を挿入するボルト孔２８が開口する位置よりも径方向内側の部位に位置する。特にこの例では、それぞれのシリンダボア１５と中央孔１２との距離が最も短くなる部位を結んだ仮想円αよりも径方向外側、この例では、中央孔１２が開口している凹部１４よりも径方向外側であって、隣り合うシリンダボア間の最も狭くなる部位（ボア間の距離が最も短くなる部位）を結んだ仮想円βよりも径方向内側となる三角領域１ｃ（図２（ａ）においてハッチで示す部分）に位置させている。

なお、給気通路用斜め孔４３ｂは、給気通路用軸孔４３ａよりも小径に形成され、また、第２の抽気通路用斜め孔６１ｂは、第２の抽気通路用軸孔６１ａよりも小径に形成され、製造上のバラツキにより形状の差異が生じても、互いの通路構成部を連結できるようにしている。

上述した給気通路４０がクランク室２に開口する部位と第２の抽気通路６０がクランク室２に開口する部位との位置関係は、第２の抽気通路６０のクランク室側開口が、給気通路４０のクランク室側開口に対して、斜板１９の回転方向１９ａに対して１８０度以上離れた位相（図２で示す例では、約２４０度離れた位相）となるようにしている。

また、このような位相関係を維持しつつ、圧縮機を設置した状態において、第２の抽気通路６０のクランク室側の開口は、第１の抽気通路５０より重力方向で下方となるようにしている。

以上の構成において、駆動プーリに与えられる回転動力によりシャフト７が回転すると、斜板１９が回転され、この斜板１９の回転運動がシュー２２を介してピストン２０の往復直線運動に変換され、ピストン２０がシリンダボア１５内を往復動し始める。このピストン２０の往復動により、シリンダボア１５内においてピストン２０とバルブプレート４との間に形成される圧縮室２５の容積が変更され、作動流体の吸入、圧縮、吐出の各工程を行う。すなわち、吸入行程時においては、圧縮室２５の容積が増えるようにピストン２０が移動し、吸入弁によって開閉される吸入孔２６を介して吸入室３１から圧縮室２５に作動流体が吸引される。圧縮行程時においては、圧縮室２５の容積が減るようにピストン２０が移動し、吐出弁によって開閉される吐出孔２７を介して圧縮された作動流体が圧縮室２５から吐出室３２に吐出される。

圧縮機の吐出量は、ピストン２０のストロークによって決定される。このストロークは、ピストン２０の前面にかかる圧力、即ち圧縮室２５の圧力と、ピストン２０の背面にかかる圧力、即ちクランク室２内の圧力との差圧によって決定される。具体的には、クランク室２内の圧力を高くすれば、圧縮室２５とクランク室２との差圧が小さくなるので、斜板１９の傾斜角度（揺動角度）が小さくなり、このため、ピストン２０のストロークが小さくなって吐出容量が小さくなる。逆に、クランク室２の圧力を低くすれば、圧縮室２５とクランク室２との差圧が大きくなるので、斜板１９の傾斜角度（揺動角度）が大きくなり、このため、ピストン２０のストロークが大きくなって吐出容量が大きくなる。

加速時等の高回転時においては、圧縮機の動力負荷を小さくするために、圧力制御弁４４によって給気通路４０を介して吐出室３２からクランク室２へ供給される冷媒ガス量を多くして、クランク室圧が高められる。
したがって、斜板１９の揺動角が小さくなり（ピストンストロークが小さくなり）、吐出量が少なくなる。このようなときには、シャフト７の回転が速いため、流体排出通路５１によるオイル分離機能が大きくなり、クランク室２にオイルが溜まりやすくなる。

この際、クランク室２内のオイルは、揺動回転する斜板１９により攪拌され、クランク室内部の冷媒に混じってミスト状になっている。このオイルと冷媒が混在するミスト状の作動流体は、斜板１９の回転によりクランク室内を回転するため、遠心分離作用により、クランク室の半径方向外側領域の作動流体はオイル成分が濃く、クランク室の半径方向内側領域の作動流体はオイル成分が薄くなっている。

第１の抽気通路５０は、シリンダブロック１の中央孔１２の中央孔空間５４を経由してクランク室２に連通しているので、クランク室内のオイル濃度の低い作動流体（すなわち、冷媒ガス）を安定的に排出することができる。しかも、中央孔空間５４に流入する作動流体は、クランク室側孔５１ｂから導入される際に、遠心分離作用によってオイル濃度を更に薄くすることが可能となる。

このような構成によれば、クランク室にオイルが溜りやすくなる。しかし、第２の抽気通路６０は、シリンダブロック１の斜板１９と対峙するクランク室２に臨む端面（シリンダブロック１のボルト孔２８が開口する位置よりも径方向内側に位置する端面）１ａに開口しているので、クランク室２と吸入室３１との圧力差によって、オイル成分が比較的濃い作動流体を排出することが可能となる。これにより、斜板１９による攪拌によって生じたミスト状のオイルが排出され、過剰なオイルがクランク室２に溜まることがなくなり、オイル攪拌によるオイル温度の上昇を抑えることが可能となる。
一方、ボルト孔２８に流入するような半径方向外側のオイル（斜板１９の回転軌跡より径方向外側のオイル）は、斜板１９によって殆ど攪拌されずに停留し、ミスト化しないため、第２の抽気通路６０から排出されることがない。このため、運転条件に拘わらず、クランク室内のオイルが減り過ぎる不都合はなくなる。

また、給気通路４０のクランク室側の開口は、シリンダブロック１のクランク室側の端面のうち、シリンダブロック１の隣り合うシリンダボア間の距離が最短となる部位よりも径方向内側に位置しており、また、第２の抽気通路６０のクランク室側の開口は、シリンダブロック１の斜板１９と対峙する端面のうち、前述した三角領域１ｃに位置している。このため、給気通路４０から斜板１９に向かってオイル混じりの作動流体が噴出し、斜板１９の摺動面を潤滑する。この斜板１９を潤滑した作動流体は、斜板１９の回転に伴って回転し、遠心作用により作動流体中のオイルが径方向外側へ移動しようとするが、シリンダボア１５に挿入されたピストン２０の間を通過しないと径方向外側へ移動できない。このため、作動流体中のオイルは、隣接するピストンにぶつかる等して回転が弱められつつシリンダブロック１の三角領域１ｃを伝って、隣り合うピストン２０の間を移動する。これにより、作動流体のオイルは、第２の抽気通路６０の前方を通過しやすくなる。特に、この例では、第２の抽気通路のクランク室側の開口が第１の抽気通路より重力方向で下方に位置しているので、斜板１９の回転によって径方向外側へ吹き飛ばされた作動流体中のオイルは、重力の作用と相俟って第２の抽気通路６０の前方をいっそう通過しやすくなる。作動流体中のオイルは、第２の抽気通路６０の前方を通過する際にこの第２の抽気通路６０に吸引され、吸入室３１に排出されることとなる。すなわち、第２の抽気通路からは、主に斜板１９の潤滑に供した後のオイルを含む作動流体が排出される。

さらに、上述の例では、給気通路４０のクランク室側の開口に対して、第２の抽気通路６０のクランク室側の開口は、斜板１９の回転方向１９ａに対して１８０度以上離れた位相に位置している。そのために、給気通路４０からクランク室２に戻った作動流体中のオイルは、斜板１９を潤滑する前に第２の抽気通路から吸い出されてしまう恐れはなく、斜板１９の潤滑が損なわれる恐れはない。

このように、本構成によれば、給気通路４０を斜板１９に対峙して開口させることで斜板１９の十分な潤滑を確保することが出来る。また、斜板１９の潤滑に供した後のミスト化したオイルを第２の抽気通路６０から排出して過剰なオイルがクランク室２に溜まることを防ぐことが出来る。さらに、斜板１９による攪拌によってミスト化しないオイルをクランク室内に停留させて第２の抽気通路６０から排出させないようにした。以上により、運転条件によってクランク室内のオイルが枯渇する不都合を回避することが可能となり、適度なオイル量をクランク室に常時保持しておくことが可能となる。

さらに、上述の構成においては、第１の抽気通路５０のオリフィス孔５５と第２の抽気通路６０のオリフィス孔６２とが別々設けられている。そのために、流体排出通路５１（第１の抽気通路５０）を介して吸入室３１に導かれる抽気ガスの量と第２の抽気通路６０を介して吸入室３１に導かれるオイルの量を各オリフィス孔５５，６２の大きさを調節することで独立に調節することが可能となる。よって本圧縮機は、抽気ガスの量やオイルの排出量を所望の特性が得られるように個別に調節することが可能となる。

ところで、上述した例では、給気通路４０を、シリンダブロック１の斜板１９と対峙するシリンダボア１５が形成されている端面１ａに開口させる例を示したが、給気通路４０は、クランク室２に吐出室３２の高圧ガスを導入できるのであれば、斜板１９と対峙する端面1ａでなくてもよく、シリンダブロック１の隣り合うシリンダボア間の距離が最短となる部位よりも径方向内側の他の端面に開口させるようにしてもよい。
その例が、図４に示されており、この例においては、給気通路４０のクランク室２側への開口を、中央孔１２が開口する凹部１４の底面１４ａに開口させている。

また、この例では、給気通路４０の圧力制御弁４４より下流側の部分に弁収容空間７１が設けられ、この弁収容空間７１に抽気制御弁７２が摺動可能に収容されている。弁収容空間７１は、シリンダブロック１のバルブプレート４と対峙する端面１ｂからシャフト７と略平行に延設されている。この弁収容空間７１の上流端（バルブプレート４と対峙する開口端）は、給気通路４０の一部を構成するバルブプレート４に形成された前記通孔４２に連通している。弁収容空間７１の下流端部は、クランク室２に通じる通路７３に接続されている。また、弁収容空間７１の下流端近傍には、シリンダブロック１に形成されて、バルブプレート４に形成された連通孔７４に接続され、この連通孔７４を介して吸入室３１と連通する分岐通路７５が接続されている。この分岐通路７５、バルブプレート４に形成された連通孔７４によって、給気通路４０の圧力制御弁４４より下流側から分岐して吸入室３１に連通し、抽気制御弁７２により開閉される第３の抽気通路７０が形成されている。

この抽気制御弁７２は、給気通路４０の抽気制御弁７２より下流側の部分を経由させてクランク室２と分岐通路７５とを連通させる開度が、給気通路上の圧力制御弁４４の下流側の圧力とクランク室２の圧力との差に応じて変化する。給気通路４０の圧力制御弁４４の下流側の圧力がクランク室２の圧力より小さい場合において、本圧縮機は、クランク室２と分岐通路７５との連通開度が大きくなり、クランク室２の圧力を吸入室３１に速やかに排出されるようになっている。また、圧力制御弁４４の下流側の圧力がクランク室２の圧力より大きい場合において、本圧縮機は、クランク室２と分岐通路７５との連通開度が小さくなり、抽気制御弁７２を介して給気通路４０の上流側から下流側へ作動流体を流してクランク室２に導入する給気通路本来の機能が得られるようになっている。

なお、このような抽気制御弁７２の具体的構成や動作・機能は、特願２０１８－１３８５１号と同様であるので、説明を省略する。
また、第１の抽気通路５０や第２の抽気通路６０等の他の構成は、図１の構成例と同様であるので、同一箇所に同一符号を付して説明を省略する。

このような構成においては、給気通路４０がシリンダブロック１の中央孔１２が開口する凹部１４の底面１４ａに開口しているので、給気通路４０を介して供給されるオイルは斜板１９の外周部分に直接吹き付けられにくくなる。しかし、第２の抽気通路６０は、シリンダブロック１の斜板１９と対峙するクランク室２に臨む端面１ａに開口している（斜板１９の回転軌跡より径方向外側にあるボルト孔２８が開口する部位よりも径方向内側に開口している）ので、クランク室２内には、前述した如く、斜板１９の外縁部が浸る程度の適度なオイルが残留しているため、給気通路４０から供給されるオイルと相俟って斜板１９に十分なオイルを供給することが可能となり、斜板１９の潤滑を確保することが可能となる。

また、このような構成の圧縮機は、第２の抽気通路６０とは別に抽気制御弁７２により開閉される第３の抽気通路７０が設けられているので、第２の抽気通路６０により、クランク室内の余剰オイルを排出すると共に過度にオイルが排出されないように出来る。さらに、抽気制御弁７２は、給気通路４０の圧力制御弁４４より下流側の圧力がクランク室２の圧力より小さい場合に、クランク室２と分岐通路７５との連通開度を大きくして、クランク室２の圧力を吸入室３１に速やかに排出させることが可能となる。このため、圧縮機の起動時において、クランク室内に適正なオイルを保ちつつ、クランク室に溜まっていた液冷媒が気化して吸入室３１に排出されるまでの時間を短くでき、圧縮機の吐出容量制御が行えるまでの時間を短縮することが可能となる。

１ シリンダブロック
１ａ 端面
２ クランク室
３ フロントハウジング
４ バルブプレート
５ リアハウジング
７ シャフト
１２ 中央孔
１５ シリンダボア
１９ 斜板
２０ ピストン
２５ 圧縮室
３１ 吸入室
３２ 吐出室
４０ 給気通路
５０ 第１の抽気通路
５１ 流体排出通路
５１ａ 軸孔
５１ｂ クランク室側孔
５１ｃ シャフトシール室側孔
５２ シャフトシール室
５４ 中央孔空間
５５ オリフィス孔
６０ 第２の抽気通路
６２ オリフィス孔
７０ 第３の抽気通路

Claims (8)

1. 複数のシリンダボアが形成されたシリンダブロックと、
   このシリンダブロックのフロント側に組み付けられてクランク室を画成するフロントハウジングと、
   前記シリンダブロックのリア側に取り付けられ、吸入室および吐出室が形成されたリアハウジングと、
   前記フロントハウジングと前記シリンダブロックの中央に形成された中央孔とに回転自在に支持されたシャフトと、
   前記シャフトと一体に回転し、前記シャフトに対して傾斜角が可変に取り付けられた斜板と、
   前記シリンダブロックの前記中央孔の周囲に設けられた複数のシリンダボア内に配され、前記斜板の回転により往復動するピストンと、
   前記吐出室と前記クランク室とを連通する給気通路と、
   この給気通路上に設けられ、前記給気通路の開度を調整する圧力制御弁と、
   前記クランク室と前記吸入室とを常時連通する第１の抽気通路と、
   前記クランク室と前記吸入室とを常時連通する第２の抽気通路と、を有し、
   前記第１の抽気通路は、少なくとも前記中央孔内の前記シャフトの挿入端部によって画成された空間を経由して前記クランク室に連通し、
   前記第２の抽気通路は、前記シリンダブロックの前記斜板と対峙する端面に開口している、
   ことを特徴とする可変容量斜板式圧縮機。
2. 前記第１の抽気通路と前記第２の抽気通路は、通路面積を縮小したオリフィスをそれぞれ独立に有していることを特徴とする請求項１に記載の可変容量斜板式圧縮機。
3. 前記シャフトは、
   前記中央孔内の前記シャフトの挿入端部によって画成された空間に開口し、前記シャフトの挿入端から軸線に沿って延設された有限長の軸孔と、
   前記軸孔から径方向に延びてクランク室に開口するクランク室側孔と、
   を有していることを特徴とする請求項１又は２に記載の可変容量斜板式圧縮機。
4. 前記シャフトは、
   前記中央孔内の前記シャフトの挿入端部によって画成された空間に開口し、前記シャフトの挿入端から軸線に沿って延設された有限長の軸孔と、
   前記軸孔から径方向に延びて前記シャフトと前記フロントハウジングとの間を封止するシール部材を収容すると共にクランク室に連通するシャフトシール室に開口するシャフトシール室側孔と、
   を有していることを特徴とする請求項１又は２に記載の可変容量斜板式圧縮機。
5. 前記シャフトは、
   前記中央孔内の前記シャフトの挿入端部によって画成された空間に開口し、前記シャフトの挿入端から軸線に沿って延設された有限長の軸孔と、
   前記軸孔から径方向に延びてクランク室に開口するクランク室側孔と、
   前記軸孔から径方向に延びて前記シャフトと前記フロントハウジングとの間を封止するシール部材を収容すると共にクランク室に連通するシャフトシール室に開口するシャフトシール室側孔と、
   を有していることを特徴とする請求項１又は２に記載の可変容量斜板式圧縮機。
6. 前記給気通路の前記クランク室側の開口は、前記シリンダブロックの前記クランク室側の端面のうち、前記シリンダブロックの隣り合う前記シリンダボア間の距離が最短となる部位よりも径方向内側に位置しており、
   前記第２の抽気通路の前記クランク室側の開口は、前記シリンダブロックの前記斜板と対峙する端面のうち、それぞれの前記シリンダボアの前記中央孔との距離が最も短くなる部位を結んだ仮想円よりも径方向外側であって、隣り合う前記シリンダボア間の距離が最短となる部位よりも径方向内側となる領域に位置している
   ことを特徴とする請求項１～５に記載の可変容量斜板式圧縮機。
7. 前記第２の抽気通路の前記クランク室側の開口は、前記給気通路の前記クランク室側の開口に対して、斜板の回転方向に対して１８０度以上離れた位相に位置していることを特徴とする請求項６に記載の可変容量斜板式圧縮機。
8. 前記第２の抽気通路の前記クランク室側の開口は、前記第１の抽気通路より重力方向で下方に位置していることを特徴とする請求項１～７に記載の可変容量斜板式圧縮機。