JP2000097163A - ピストン型流体機械における吐出弁構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 吐出弁の振動による圧力脈動及び騒音の低減
を図ることができるピストン型流体機械における吐出弁
構造を提供することにある。 【解決手段】 バルブプレート１４に形成された吐出ポ
ート１４２と対応して吐出弁形成板２３に吐出弁２３１
を形成する。リヤハウジング１３に形成された吐出室１
３２内に前記吐出弁２３１の最大開放角を規制するリテ
ーナ１３４を一体に形成する。このリテーナ１３４の規
制面１３５に対し収容穴１３６を形成し、該穴１３６に
ゴム製の振動抑制体２４を収容する。この振動抑制体２
４の先端面を吐出弁２３１の背面２３２に当接する。吐
出弁２３１が流体の吐出行程において開放されると、振
動抑制体２４を弾性変形しつつ圧縮する。吐出弁２３１
は開閉動作の行程中振動抑制体２４と接触しているの
で、吐出弁２３１の振動が抑制され、騒音が抑制され
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、例えば、ピスト
ン型圧縮機、ピストン型ポンプ等のピストン型流体機械
における吐出弁構造に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、ピストン型圧縮機においては、ピ
ストンを収容するシリンダボアを形成したシリンダブロ
ックの端面にバルブプレートを接合し、該プレートに形
成した吸入ポートと吐出ポートを吸入弁と吐出弁により
開閉するようになっている。吐出弁はビストンの往復運
動によりシリンダボア内で圧縮された高圧の冷媒ガスの
吐出行程において大きい押圧力を受けるので、吐出室に
設けたリテーナにより最大開放角度が規制されるように
なっている。

【０００３】前述したリテーナがないと、吐出弁の反り
が過大となり、吐出動作が安定して行われない。吐出弁
による冷媒ガスの吐出抵抗を低減するため、信頼性の許
す限り、吐出弁の最大開放角が大きくなるようにリテー
ナを高い位置に配置している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上述のように吐出弁の
最大開放角が大きく設定されていると、吐出量が少なく
なった場合、吐出弁がリテーナに押さえ付けられず、吐
出弁が中間開放位置において振動し、圧力脈動が生じる
とともに、吐出弁がバルブプレートやリテーナと衝突を
繰り返し、騒音の上昇を招く。

【０００５】ピストン型圧縮機が可変容量タイプである
場合には、圧縮容量の減少時に、前記の問題が生じ易
い。すなわち、圧縮容量の増加時における吐出弁の開閉
動作の繰り返し時の反りの漸増行程では、吐出弁自身の
弾性変形と吐出冷媒ガスとの影響のみにより吐出弁が開
閉動作されるので、振動は発生するが、過大にはならな
い。しかし、圧縮容量が最大容量から中間容量へ減少す
る過程では、最大容量時にリテーナに押圧されていた吐
出弁の開放角度がリテーナから離れて中間開放角度で安
定化するまでの間において次の現象が起きる。

【０００６】リテーナの規制面と吐出弁の背面とは冷媒
ガス中に含まれるミスト状のオイルによる粘着力が作用
するので、吐出弁がリテーナから前記粘着力に打ち勝っ
て離れる際、その反動により吐出弁が振動し易い。この
振動により吐出弁がリテーナやバルブプレートに衝突
し、騒音を発生する。前記粘着力の作用する面積は、吐
出弁の最大開放角度が低減される毎に低減されるが、吐
出弁がリテーナに当たらなくなるまでの間は、吐出弁の
リテーナ付近における挙動が不安定となり吐出弁の振動
が大きく、騒音が発生し易いという問題があった。

【０００７】この発明の目的は上記従来の技術に存する
問題点を解消して、吐出弁の振動による圧力脈動及び騒
音の低減を図ることができるピストン型流体機械におけ
る吐出弁構造を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、請求項１に記載の発明では、シリンダブロックに
形成したシリンダボア内にピストンを収容し、シリンダ
ブロックにバルブプレートを介して吐出室を形成したハ
ウジングを接合し、前記バルブプレートに設けられた吐
出ポートを開閉する吐出弁及び該吐出弁の最大開放位置
を規制するリテーナを前記吐出室に設け、ピストンの往
復運動により吸入弁機構により前記シリンダボア内に吸
入した流体を吐出ポートから吐出室に吐出するようにし
たピストン型流体機械において、前記吐出弁が閉鎖位置
と最大開放位置との間で往復動されるときの吐出弁の振
動を抑制する振動抑制手段を設けている。

【０００９】請求項２に記載の発明では、請求項１にお
いて、前記振動抑制手段は、吐出弁の開閉動作を弾性的
に規制するように構成したものである。請求項３に記載
の発明では、請求項１において、前記振動抑制手段は、
吐出弁の開閉動作を流体のダンパ機構により規制するも
のである。

【００１０】請求項４に記載の発明では、請求項１、２
又は３において、前記振動抑制手段は、吐出弁とリテー
ナとの間に設けられている。請求項５に記載の発明で
は、請求項４において、前記振動抑制手段は、リテーナ
の規制面に設けられた弾性体よりなる振動抑制体であ
る。

【００１１】請求項６に記載の発明では、請求項５にお
いて、前記振動抑制体は、リテーナの規制面に形成され
た収容穴に嵌入されている。請求項７に記載の発明で
は、請求項５において、前記振動抑制体は、リテーナに
取り付けられたブロック状又は板状の弾性体である。

【００１２】請求項８に記載の発明では、請求項４〜７
のいずれかにおいて、前記リテーナはハウジングに一体
に形成されている。請求項９に記載の発明では、請求項
６において、前記振動抑制体は収容穴に嵌入されたゴム
製の弾性体であって、該弾性体の外周面と収容穴の内周
面との間には、閉弁状態において所定の隙間が形成され
ている。

【００１３】請求項１０に記載の発明では、請求項７に
おいて、前記ブロック状の弾性体はリテーナを兼用する
ものである。請求項１１に記載の発明では、請求項２に
おいて、前記振動抑制手段は、吐出弁又はリテーナに設
けられ、かつ前記リテーナの側縁又は吐出弁の側縁に摺
接して吐出弁の開閉動作を規制する弾性摺接体である。

【００１４】請求項１２に記載の発明では、請求項１１
において、前記弾性摺接体は、吐出弁の外周縁に一体に
折り曲げ形成され、かつリテーナの側面に摺接されてい
る。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明を車両空調システム
に適用される片頭ピストン式の可変容量型圧縮機におい
て具体化した一実施形態について説明する。

【００１６】図３に示すように、シリンダブロック１１
の前端（図３の左端）にはフロントハウジング１２が接
合固定されている。リヤハウジング１３は、シリンダブ
ロック１１の後端にバルブプレート１４を介して接合固
定されている。クランク室１５は、シリンダブロック１
１とフロントハウジング１２とに囲まれて区画形成され
ている。駆動軸１６は、クランク室１５を通るようにシ
リンダブロック１１とフロントハウジング１２との間で
回転可能に架設支持されている。駆動軸１６は、図示し
ない外部駆動源としての車両エンジンに、電磁クラッチ
等のクラッチ機構を介して連結されている。従って、駆
動軸１６は、車両エンジンの起動状態において電磁クラ
ッチの接続により回転駆動される。

【００１７】回転支持体１７は、クランク室１５におい
て駆動軸１６に止着されている。斜板１９は、クランク
室１５に収容されている。ヒンジ機構１８は回転支持体
１７と斜板１９との間に介在されている。

【００１８】シリンダボア１１１は、シリンダブロック
１１において所定間隔で複数箇所に形成されている（図
３には一個所のみ示す）。片頭型のピストン２１は各シ
リンダボア１１１に収容されている。各ピストン２１は
シュー２０を介して斜板１９の外周部に係留されてい
る。

【００１９】吸入室１３１はリヤハウジング１３内の中
央部に位置して、又、吐出室１３２はリヤハウジング１
３の外周部に位置して両者区画壁１３３により区画形成
されている。吸入ポート１４１、吐出ポート１４２は、
それぞれバルブプレート１４に形成されている。吸入弁
形成板２２はシリンダブロック１１の端面とバルブプレ
ート１４の端面との間に介在され、各吸入ポート１４１
と対応して吸入弁２２１が形成されている。吐出弁形成
板２３は、リヤハウジング１３の前端面とバルブプレー
ト１４との間に介在され、吐出ポート１４２を開閉する
吐出弁２３１が複数箇所に形成されている。

【００２０】前記斜板１９は、回転支持体１７及びヒン
ジ機構１８を介して駆動軸１６と一体回転可能である。
駆動軸１６の回転にともなう斜板１９の前後への揺動
は、シュー２０を介してピストン２１の往復動に変換さ
れる。吸入室１３１の冷媒ガスは、ピストン２１の上死
点側から下死点側への移動により、吸入ポート１４１及
び吸入弁２２１を介してシリンダボア１１１に吸入され
る。シリンダボア１１１に吸入された冷媒ガスは、ピス
トン２１の下死点側から上死点側への移動により圧縮さ
れるとともに、吐出ポート１４２及び吐出弁２３１を介
して吐出室１３２に吐出される。

【００２１】抽気通路３１はクランク室１５と吸入室１
３１とを接続する。給気通路３２は吐出室１３２とクラ
ンク室１５とを接続する。容量制御弁３３は給気通路３
２上に介在されている。感圧通路３４は吸入室１３１と
容量制御弁３３とを接続する。容量制御弁３３は感圧弁
であって、感圧通路３４を介して導入される吸入室１３
１の圧力に感応するダイヤフラム３５と、ダイヤフラム
３５に作動連結された弁体３６とを備えている。

【００２２】従って、給気通路３２の開度が容量制御弁
３３により調節され、クランク室１５の圧力が変更され
て、ピストン２１の前後に作用するクランク室１５の圧
力とシリンダボア１１１の圧力との差が調整される。そ
の結果、斜板１９の傾角が変更され、ピストン２１のス
トローク量が変更されて、吐出容量が調整される。

【００２３】例えば、冷房負荷が小さいと吸入圧が設定
値よりも低くなり、容量制御弁３３は、給気通路３２の
開度を大きくするように動作される。このため、クラン
ク室１５の圧力が、吐出室１３２からの冷媒ガスの導入
により上昇される。従って、斜板１９は、図３において
駆動軸１６上をシリンダブロック１１側にスライド移動
されるとともに、ヒンジ機構１８を中心として反時計回
りに回動される。このため、斜板１９の傾斜角が最小側
に変更されてピストン２１のストローク量が小さくな
る。その結果、吐出容量が小さくなって、吸入圧が設定
値に近づくように上昇される。

【００２４】冷房負荷が大きいと吸入圧が設定値よりも
高くなり、容量制御弁３３は給気通路３２の開度を小さ
くするように動作される。このため、クランク室１５の
圧力は、抽気通路３１を介して吸入室１３１に放圧され
て低下される。従って、斜板１９の傾斜角が図３に示す
ように最大側に変更されてピストン２１のストローク量
が大きくなる。その結果、吐出容量が大きくなって、吸
入圧が設定値に近づくように低下される。

【００２５】次に、この発明の要部構成について説明す
る。図１、３、４に示すように、前記リヤハウジング１
３の吐出室１３２内には、前記各吐出弁２３１と対応し
て、該吐出弁２３１の最大開放角を規制するためのリテ
ーナ１３４がハウジング１３と一体に膨出形成されてい
る。これらのリテーナ１３４には、吐出弁２３１の背面
２３２と対応する規制面１３５が円弧状に形成されてい
る。このリテーナ１３４には規制面１３５側から所定深
さの収容穴１３６が形成されている。前記収容穴１３６
には例えばエチレン・プロピレンゴム製の振動抑制手段
としての振動抑制体２４が緩く挿入されている。この振
動抑制体２４の前端部は、前記規制面１３５から吐出弁
２３１側へ突出され、前端面は吐出弁２３１の背面２３
２に接触されている。前記収容穴１３６の内周面と振動
抑制体２４の外周面との間には所定の隙間Ｇが形成され
ている。この隙間Ｇは吐出弁２３１の開放動作時におい
て、振動抑制体２４が圧縮されて膨張された場合に、そ
の膨張を抵抗なく許容するように設定されている。

【００２６】従って、図１において、シリンダボア１１
１内が圧縮行程に入り圧縮された冷媒ガスが吐出ポート
１４２から吐出弁２３１を押圧して、吐出室１３２内に
冷媒ガスを吐出する行程で、振動抑制体２４がその弾性
力に抗して圧縮される。図２に示すように、吐出弁２３
１がリテーナ１３４の規制面１３５に接触すると、最大
開放角で停止され、振動抑制体２４は収容穴１３６内に
押し込まれる。

【００２７】この吐出弁２３１の閉鎖位置への移動は、
該吐出弁２３１自身の弾性復元力と、振動抑制体２４の
蓄勢力により行われ、図１に示す閉鎖状態に復帰され
る。次に、前記のように構成した吐出弁構造の作用、効
果を構成とともに列記する。

【００２８】（１）前記実施形態では、リテーナ１３４
に吐出弁２３１の背面２３２に接触する振動抑制体２４
を設けたので、吐出弁２３１が吐出ポート１４２を開口
する開放動作時において、吐出弁２３１が振動抑制体２
４を弾性変形して圧縮させる。このため、吐出弁２３１
がリテーナ１３４の規制面１３５に接触するまでの間、
吐出弁２３１が両持ち支持状態となって、振動が阻止さ
れ、吐出弁２３１が規制面１３５に衝突するのが阻止さ
れ、騒音が低減される。

【００２９】又、吐出弁２３１が最大開放角から閉鎖位
置へ移動されるときには、吐出弁２３１の移動とともに
圧縮されていた振動抑制体２４が膨張しつつ吐出弁２３
１に接触されたままとなるので、吐出弁２３１の振動を
阻止し、騒音を抑制することができる。

【００３０】（２）前記実施形態においては、リテーナ
１３４をリヤハウジング１３に一体形成したので、リヤ
ハウジング１３の成型時に同時にリテーナ１３４を成型
することができ、部品点数を低減して製造及び組付作業
を容易に行うことができる。

【００３１】（３）前記実施形態では、リテーナ１３４
に収容穴１３６を形成し、この穴１３５に振動抑制体２
４を収容して吐出弁２３１の背面２３２に接触させたの
で、振動抑制体２４の取付構造を簡素化して製造及び組
付作業を容易に行うことができる。

【００３２】（４）前記実施形態では、可変容量圧縮機
に具体化したので、吐出容量が最大で、容量制御弁３３
により斜板１９の傾角が小さくなって、吐出容量が少な
くなり、吐出弁２３１が中間の開放角度で止まるような
場合に、吐出弁２３１に対し振動抑制体２４が常に接触
しているので、その振動を抑制することができる。

【００３３】次に、この発明の別の実施形態を図５〜図
１０に基づいて順次説明する。これらの実施形態におい
て、前記実施形態と同様の機能を有する部材について
は、同一の符号を付して説明を省略する。

【００３４】・図５に示す実施形態は、リヤハウジング
１３に一体に形成したリテーナ取付体１３７に対し、ゴ
ムよりなるブロック状の振動抑制体２４を接着剤により
接着している。この振動抑制体２４は、吐出弁２３１に
より全体が圧縮されるので、リテーナの機能を兼用す
る。

【００３５】この実施形態では吐出弁２３１が図５に実
線で示す閉鎖位置から吐出弁２３１が鎖線で示すように
振動抑制体２４と接触した中間開放位置Ｐ１まで移動す
る間は、吐出弁２３１が片持ち支持状態であるが、この
角度は小さいので、振動は殆ど影響がない。中間開放位
置Ｐ１から図５に鎖線で示す最大開放位置Ｐ２まで移動
する間は、吐出弁２３１に振動抑制体２４が接触してい
るので、吐出弁２３１の振動が抑制される。

【００３６】前記最大開放角θ１に対する振動抑制体２
４が圧縮変形される圧縮角θ２の割合は、この実施形態
では、約５０％に設定されている。この範囲は２０％〜
１００パーセントであってもよい。

【００３７】・図６に示す実施形態は、リヤハウジング
１３と別体のリテーナ４１を備えた可変容量圧縮機にお
いて、前記リテーナ４１の規制面４１１に係合凹所４１
２を形成し、その凹所４１２にゴムよりなる板状の振動
抑制体２４を係合して接着剤により接着している。

【００３８】・図７に示す実施形態では、吐出弁２３１
の背面２３２に対しゴムよりなる板状の振動抑制体２４
を接着剤により接着している。 ・図８に示す実施形態では、リテーナ４１の先端部に板
バネよりなる振動抑制体２４を溶接部４２により連結し
ている。

【００３９】・図９に示す実施形態では、吐出弁２３１
の側縁に対し、振動抑制体２３２、２３２を一体に折り
曲げ形成し、この振動抑制体２３２、２３２の一側面を
リテーナ１３４の側面１３８、１３８に押圧接触してい
る。

【００４０】この実施形態では、吐出弁２３１が開閉動
作されると、振動抑制体２３２、２３２がリテーナ１３
４の側面１３８、１３８に摺接されるので、吐出弁２３
１の振動が抑制される。

【００４１】・図１０に示すように、コイルバネよりな
る振動抑制体２４を用いることもできる。 ・図示しないが、リテーナ１３４側にピストンを収容
し、このピストンを連結ロッドにより吐出弁２３１に連
結する。前記ピストンを冷媒ガスのダンパ作用により往
復動するように構成する。

【００４２】・前記エチレン・プロピレンゴムに代え
て、例えば、スポンジゴム等を用いることもできる。 ・固定容量圧縮機に具体化したり、ピストン型ポンプに
具体化したりしてもよい。

【００４３】さらに、上記実施形態より把握される請求
項以外の技術的思想について、以下にそれらの効果とと
もに記載する。 〔１〕請求項１〜１２のいずれかにおいて、ピストン型
流体機械として、片頭ピストン型の可変容量圧縮機を用
いるピストン型流体機械における吐出弁構造。

【００４４】〔２〕請求項１〜１２のいずれかにおい
て、振動抑制体はコイルバネであるピストン型流体機械
における吐出弁構造。 上記技術思想では、振動抑制体の圧縮比を大きくとるこ
とができるので、吐出弁の開閉動作を安定化することが
できる。

【００４５】

【発明の効果】本発明は、以上のように構成されている
ため、次のような効果を奏する。請求項１〜３に記載の
発明によれば、吐出弁の振動による圧力脈動及び騒音の
低減を図ることができる。

【００４６】請求項４、５、７に記載の発明によれば、
振動抑制手段が吐出弁とリテーナとの間に設けられてい
るので、構造を簡素化し製造を容易に行うことができ
る。請求項６に記載の発明によれば、振動抑制体がリテ
ーナの規制面に形成された収容穴に嵌入されているの
で、構造をさらに簡素化し製造を容易に行うことができ
る。

【００４７】請求項８に記載の発明によれば、リテーナ
がハウジングに一体に形成されているので、リテーナを
容易に製造することができる。請求項９に記載の発明に
よれば、ゴム製の弾性体の外周面と収容穴の内周面との
間に、閉弁状態において所定の隙間が形成されているの
で、吐出弁の開放時に弾性体の圧縮を円滑に行い、動作
を安定化することができる。

【００４８】請求項１０に記載の発明によれば、ブロッ
ク状の弾性体がリテーナを兼用しているので、構造を簡
素化し製造を容易に行うことができる。請求項１１に記
載の発明によれば、振動抑制手段を弾性摺接体としたの
で、吐出弁の開放又は閉鎖動作に対しほぼ一定の抵抗を
付与することができ、振動抑制を安定化することができ
る。

【００４９】請求項１２に記載の発明によれば、弾性摺
接体が吐出弁の外周縁に一体に折り曲げ形成され、かつ
リテーナの側面に摺接されているので、構造を簡素化し
製造を容易に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明を可変容量圧縮機に具体化した一実
施形態を示す吐出弁の閉弁状態の要部断面図。

【図２】 同じく吐出弁の開弁状態の要部断面図。

【図３】 ピストン型可変容量圧縮機の中央部縦断面
図。

【図４】 可変容量圧縮機のリヤハウジングの横断面
図。

【図５】 この発明の別の実施形態を示す要部断面図。

【図６】 この発明の別の実施形態を示す要部断面図。

【図７】 この発明の別の実施形態を示す要部断面図。

【図８】 この発明の別の実施形態を示す要部断面図。

【図９】 この発明の別の実施形態を示す要部断面図。

【図１０】 この発明の別の実施形態を示す要部断面
図。

【符号の説明】

１１…シリンダブロック、１１１…シリンダボア、１２
…フロントハウジング、１３…リヤハウジング、１３２
…吐出室、１３３…区画壁、１３４…リテーナ、１３５
…規制面、１３６…収容穴、１４…バルブプレート、１
４２…吐出ポート、２１…ピストン、２３…吐出弁形成
板、２３１…吐出弁、２３２…振動抑制体、２４…振動
抑制体、４１…リテーナ、４１１…規制面、４１２…係
合凹所、４２…溶接部。

フロントページの続き (72)発明者 西村 健太 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 (72)発明者 倉掛 浩隆 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 Ｆターム(参考） 3H003 AA03 AB07 AC03 AD03 BA03 BB05 CC11 3H071 AA06 BB01 CC23 CC25 DD14 DD82 EE15

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 シリンダブロックに形成したシリンダボ
   ア内にピストンを収容し、シリンダブロックにバルブプ
   レートを介して吐出室を形成したハウジングを接合し、
   前記バルブプレートに設けられた吐出ポートを開閉する
   吐出弁及び該吐出弁の最大開放位置を規制するリテーナ
   を前記吐出室に設け、ピストンの往復運動により吸入弁
   機構により前記シリンダボア内に吸入した流体を吐出ポ
   ートから吐出室に吐出するようにしたピストン型流体機
   械において、 前記吐出弁が閉鎖位置と最大開放位置との間で往復動さ
   れるときの吐出弁の振動を抑制する振動抑制手段を設け
   たピストン型流体機械における吐出弁構造。
2. 【請求項２】 請求項１において、前記振動抑制手段
   は、吐出弁の開閉動作を弾性的に規制するように構成し
   たものであるピストン型流体機械における吐出弁構造。
3. 【請求項３】 請求項１において、前記振動抑制手段
   は、吐出弁の開閉動作を流体のダンパ機構により規制す
   るものであるピストン型流体機械における吐出弁構造。
4. 【請求項４】 請求項１、２又は３において、前記振動
   抑制手段は、吐出弁とリテーナとの間に設けられている
   ピストン型流体機械における吐出弁構造。
5. 【請求項５】 請求項４において、前記振動抑制手段
   は、リテーナの規制面に設けられた弾性体よりなる振動
   抑制体であるピストン型流体機械における吐出弁構造。
6. 【請求項６】 請求項５において、前記振動抑制体は、
   リテーナの規制面に形成された収容穴に嵌入されている
   ピストン型流体機械における吐出弁構造。
7. 【請求項７】 請求項５において、前記振動抑制体は、
   リテーナに取り付けられたブロック状又は板状の弾性体
   であるピストン型流体機械における吐出弁構造。
8. 【請求項８】 請求項４〜７のいずれかにおいて、前記
   リテーナはハウジングに一体に形成されているピストン
   型流体機械における吐出弁構造。
9. 【請求項９】 請求項６において、前記振動抑制体は収
   容穴に嵌入されたゴム製の弾性体であって、該弾性体の
   外周面と収容穴の内周面との間には、閉弁状態において
   所定の隙間が形成されているピストン型流体機械におけ
   る吐出弁構造。
10. 【請求項１０】 請求項７において、前記ブロック状の
    弾性体はリテーナを兼用するものであるピストン型流体
    機械における吐出弁構造。
11. 【請求項１１】 請求項２において、前記振動抑制手段
    は、吐出弁又はリテーナに設けられ、かつ前記リテーナ
    の側縁又は吐出弁の側縁に摺接して吐出弁の開閉動作を
    規制する弾性摺接体であるピストン型流体機械における
    吐出弁構造。
12. 【請求項１２】 請求項１１において、前記弾性摺接体
    は、吐出弁の外周縁に一体に折り曲げ形成され、かつリ
    テーナの側面に摺接されているピストン型流体機械にお
    ける吐出弁構造。