JP2000304143A

JP2000304143A - 弁構造

Info

Publication number: JP2000304143A
Application number: JP11109494A
Authority: JP
Inventors: Tetsuyuki Kamitoku; 哲行神徳; Tomohiro Wakita; 朋広脇田; Yasushi Sato; 裕史佐藤; Mitsuyo Ishikawa; 光世石川
Original assignee: Toyoda Automatic Loom Works Ltd
Current assignee: Toyota Industries Corp
Priority date: 1999-04-16
Filing date: 1999-04-16
Publication date: 2000-11-02
Anticipated expiration: 2019-04-16
Also published as: JP3769975B2; DE10018498B4; BR0001611A; CN1109833C; KR20000071378A; KR100339905B1; US6364629B1; DE10018498A1; CN1271065A

Abstract

(57)【要約】【課題】リード弁の曲げ疲労破壊や衝撃疲労破壊に対す
る耐久性を向上させることができるリテーナを備えた弁
構造を提供する。【解決手段】座標原点から弁孔中心Ｃまでの距離をＬと
し、弁孔中心Ｃでリード弁をＹ軸方向に押圧して弁孔区
画体（Ｘ軸に沿って存在）から離間させたときのリード
弁の自由曲げ形状を座標（ｘ，ｆ（ｘ））で表し、自由
曲げ時のｘ＝Ｌでの離間長をＨとし、自由曲げ形状のｙ
座標関数ｆ（ｘ）においてｆ（ｘ’）＝Ｈ／２を充足
するｘ座標値をｘ’とする。開弁時に湾曲したリード弁
の背面に当接可能なリテーナの規制面のプロフィルを設
定するに際し、そのプロフィルが座標（ｘ’，ｆ
（ｘ’）−Ｋ）（但しＫは正の値）を含むようにして、
部分的にリード弁の自由曲げ時の想定ラインよりもＸ軸
に接近する側に張り出させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、弁孔を持った区画
体と、弁部材と、規制面を持ったリテーナとを備え、前
記リテーナに接近する方向に湾曲した弁部材の背面を該
リテーナの規制面に当接させて弁部材の湾曲を制限する
弁構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】特開平７−１５１２６４号公報は、ピス
トン型圧縮機の排出弁組立体を開示する。その排出弁組
立体は、根元が固定されると共に自由端たる先端部で排
出孔を閉塞可能な排出用弁部材と、その弁部材が一定限
度以上に開くのを制限すべく弁部材と向き合って設けら
れた弁止め（リテーナ）とを備えている。この先行技術
では、ピストンシリンダからの圧縮ガスの排出時に弁部
材が開いて弁止めに衝突することに起因する騒音を低減
することを目的として、弁止めの形状を最大許容応力時
の弁部材の湾曲形状に対応させている。即ち、弁止めの
プロフィルをそのプロフィルの各接触点において弁部材
が最大許容応力に達するように設計することで、弁部材
の位置エネルギーが最大となる一方で運動エネルギーが
最小となる瞬間に弁部材が弁止めに衝突するようにし、
両者の衝突に起因する騒音を抑制している。もっと簡単
に言うと、この先行技術は、弁止めのプロフィルを、弁
部材の先端部を閉位置から垂直に押し上げていったとき
の弁部材の自由曲げ形状にほぼ一致させたものである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、リテー
ナを併設した弁構造においては、弁とリテーナとの衝突
による騒音の問題以前に基本的に解決すべき課題があ
る。それは、繰り返し開閉動作にさらされる弁構造の耐
久性を向上させることである。弁構造の耐久性向上とは
具体的には、弁部材が根元で折れるという事態を未然防
止することであり、又、弁部材が閉じて排出孔（弁孔）
の区画体に衝突することに起因する弁部材及び／又は区
画体の欠損を極力防止することである。このような基本
的技術要請の観点から見れば、前記先行技術は満足すべ
き耐久性を備えたものとは言えず、弁部材の曲げ疲労破
壊（根元での折れ）や閉弁時の衝撃疲労破壊（欠損）に
対する耐久性に不安を残していた。

【０００４】本発明の目的は、従来よりも弁部材の曲げ
疲労破壊や衝撃疲労破壊に対する耐久性を向上させるこ
とができる弁構造を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明（請求項１）は、
弁孔を区画する区画体と、前記弁孔を開閉可能な弾性舌
片状の弁部材と、前記弁部材の背面と向き合う規制面を
持ったリテーナとを備え、前記リテーナに接近する方向
に湾曲した弁部材の背面を該リテーナの規制面に当接さ
せて弁部材の湾曲を制限する弁構造において、弁孔を閉
じた状態の弁部材及び区画体の延在方向をＸ軸方向と
し、前記延在方向と直交する弁部材の湾曲方向をＹ軸方
向とし、前記弁部材の根元付近から始まる前記リテーナ
規制面のプロフィルの始点を前記Ｘ軸及びＹ軸からなる
二次元座標系（ｘ，ｙ）の原点とすると共に、前記原点
から前記弁孔中心までの距離をＬとし、前記弁孔中心に
対応するｘ座標位置で前記弁部材をＹ軸方向に押圧して
区画体から離間させたときの当該弁部材の自由曲げ形状
を座標（ｘ，ｆ（ｘ））で表し、自由曲げ時におけるｘ
＝Ｌでの前記弁部材と前記区画体との離間長をＨ（即ち
ｆ（Ｌ）＝Ｈ）とし、前記原点と前記弁孔中心との間に
あってｆ（ｘ’）＝Ｈ／２の関係を満たすｘ座標をｘ’
とし、更にｙ軸方向へのずれ量をＫ（但し０＜Ｋ）とす
るとき、前記リテーナ規制面のプロフィルは、座標
（ｘ’，ｆ（ｘ’）−Ｋ）を含むように設定されること
で前記原点から弁孔中心までのｘ座標範囲において前記
弁部材の自由曲げ時の想定ラインよりも前記区画体に接
近する側に張り出していることを特徴とする。

【０００６】この構成によれば、前記二次元座標系
（ｘ，ｙ）の原点と弁孔中心との間にあってｆ（ｘ’）
＝Ｈ／２の関係を満たすｘ座標値（ｘ’）に対応するリ
テーナ規制面プロフィルのｙ座標値が、自由曲げ時に湾
曲した弁部材のｙ座標値よりも正のずれ量Ｋだけ少なく
なっている。そして、その結果、リテーナ規制面のプロ
フィルは、原点から弁孔中心までのｘ座標範囲におい
て、弁部材の自由曲げ時の想定ラインよりも区画体に接
近する側に張り出す格好となっている。このため、開弁
動作時に弁部材がリテーナに向けて湾曲するに従い、弁
部材がその根元付近から徐々にリテーナの規制面に接触
していく。このとき、弁部材が湾曲の度合いを高めるに
つれて、弁部材背面とリテーナ規制面との当接点（曲げ
支点となる）が前記原点から弁部材の先端部に向けて次
第に移動する。従って、この構成によれば、弁部材の開
弁時に、座標原点（リテーナ規制面のプロフィル始点）
に位置する弁部材の根元に対する応力の集中が回避又は
緩和され、弁部材の曲げ疲労破壊や衝撃疲労破壊に対す
る耐久性が向上する。これに対し、仮にリテーナ規制面
のプロフィルとして弁部材の自由曲げ形状に一致するプ
ロフィルを採用した場合（つまり従来技術の場合）に
は、弁部材の曲げ支点は常に二次元座標系（ｘ，ｙ）の
原点にあって移動することがないため、弁部材の根元へ
の応力集中は避けられない。

【０００７】請求項２〜５に記載の各発明は、本発明を
より好ましい構成に限定するものであり、各々の技術的
意義は後述の「発明の実施の形態」の説明で明らかとな
る。そこでの説明に先んじて若干付言するとすれば、請
求項２の弁構造によれば、弁孔中心に対応するｘ座標位
置（ｘ＝Ｌ）でのリテーナ規制面と区画体との離間長は
Ｈ（＝ｆ（Ｌ））となって自由曲げ形状のプロフィール
と一致する。請求項３は、ずれ量Ｋの好ましい範囲につ
いて言及したものであり、その上限値及び下限値の臨界
的意義は後ほど明らかとなる。又、請求項５の弁構造に
よれば、座標の原点から弁孔中心までのｘ座標範囲にお
けるリテーナ規制面のプロフィルと、弁孔中心以降のｘ
座標範囲におけるリテーナ規制面のプロフィルとの滑ら
かな連続性を確保し易くなる。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下に、本発明を車輌用空調装置
に用いられる斜板式圧縮機に適用した一実施形態につい
て説明する。図１は斜板式圧縮機の一例である１０気筒
の両頭ピストン型斜板式圧縮機を示す。図１に示すよう
に、圧縮機を構成するフロント側のシリンダブロック１
とリヤ側のシリンダブロック２とは図の中央部で接合さ
れている。シリンダブロック１，２の各々には、複数の
シリンダボア８（各五つ）がスラスト方向の中心軸の周
りに等角度間隔にて貫通形成されている。フロント側シ
リンダブロック１の前端面には弁構成体３を介してフロ
ントハウジングカバー５が、リヤ側シリンダブロック２
の後端面には弁構成体４を介してリヤハウジングカバー
６がそれぞれ接合されている。これら弁構成体３，４に
よって各シリンダボア８の一端が封止される。そして、
前記部材１，２，３，４，５及び６は複数の通しボルト
７（一つのみ図示）により互いに締付固定され、これら
により圧縮機のハウジングが構成されている。

【０００９】各シリンダボア８の内部には両頭型ピスト
ン９の片頭部が往復動可能に収容されている。ピストン
９の各端面と弁構成体３又は４との間において各シリン
ダボア８内には、ピストン９の往復動に応じて容積変化
する圧縮室が確保される。他方、両シリンダブロック
１，２の接合域にはクランク室１０が区画形成されてい
る。このクランク室１０内には駆動軸１１が回転可能に
設けられている。駆動軸１１の前端部は圧縮機ハウジン
グの外に突出し、図示しない動力伝達機構（電磁クラッ
チ等）を介して外部駆動源（車輌エンジン等）に作動連
結されている。クランク室１０内において、駆動軸１１
上にはカムプレートとしての斜板１２が一体回転可能に
固定されている。この斜板１２の外周部は前後一対のシ
ュー１３を介して各ピストン９に係留されている。この
構成により、駆動軸１１の回転運動が斜板１２及びシュ
ー１３を介してピストン９の往復直線運動に変換され
る。

【００１０】フロント及びリヤの各ハウジングカバー
５，６内には環状隔壁１４が形成されている。この環状
隔壁１４により、各ハウジングカバー５，６とそれに対
応する弁構成体３，４とによって囲まれた空間は、その
隔壁１４の内側に位置する吐出室１５と、その隔壁１４
の外側に位置する吸入室１６とに区画されている。吸入
室１６と吐出室１５とは図示しない外部冷媒回路によっ
て接続されており、この外部冷媒回路と当該圧縮機とで
車輌用空調装置の冷房回路が構成される。外部冷媒回路
から吸入室１６に戻された冷媒ガスは、各ピストン９の
往動に伴って後述する各弁構成体３，４の吸入ポート及
び吸入弁を介してシリンダボア８内に吸入される。吸入
されたガスは各ピストン９の復動に伴って圧縮されると
共に、後述する各弁構成体３，４の吐出ポート及び吐出
弁を介して吐出室１５に吐出され、その高圧冷媒ガスは
前記外部冷媒回路に再び送り出される。

【００１１】前記二つの弁構成体３，４は構造も機能も
等価な組立て体である。図１及び図４に示すように、各
弁構成体は、内側ガスケット２１と、吸入弁形成板２２
と、区画体としての中央バルブプレート２３と、吐出弁
形成板２４と、外側ガスケットを兼ねるリテーナプレー
ト２５とからなり、この順にシリンダボア側から重ね合
わせて構成されている。

【００１２】中央バルブプレート２３には、各シリンダ
ボア８に対応して吸入ポート１７及び吐出ポート（弁
孔）１８がそれぞれ形成されている。吸入ポート１７は
吸入室１６を各シリンダボア８内の圧縮室に連通させ
る。又、吐出ポート１８は各シリンダボア８内の圧縮室
を吐出室１５に連通させる。内側ガスケット２１にも、
中央バルブプレート２３の吸入ポート１７及び吐出ポー
ト１８に対応して各シリンダボア毎に透孔が形成されて
いる。吸入弁形成板２２には、中央バルブプレート２３
の各吸入ポート１７を開閉可能な吸入弁２２ａが形成さ
れている。他方、吐出弁形成板２４には、中央バルブプ
レート２３の各吐出ポート（弁孔）１８を開閉可能な吐
出弁２４ａが形成されている。吸入弁２２ａも吐出弁２
４ａも、各々に対応するポートを開閉可能な弾性舌片状
の弁部材であり、より好ましくはフラッパ型のリード弁
である。

【００１３】各弁構成体において吐出弁形成板２４の外
側に隣接配置された外側ガスケット兼用のリテーナプレ
ート２５は、図２に示すような全体形状を持つ。このリ
テーナプレート２５は、吐出弁形成板２４に設けられた
各吐出弁２４ａに対応して略放射状に延びる複数のリテ
ーナ２６（本例では５つ）を有している。リテーナ２６
は、それに対応する吐出弁２４ａの湾曲の最大限度を定
めて吐出弁の最大開度を規制することにより吐出弁２４
ａの保護を図るための部位又は要素である。このため各
リテーナ２６は、吐出弁２４ａの背面と向き合うと共に
そのリテーナに向かって湾曲してきた吐出弁２４ａの背
面を受け止め（当接）可能な規制面２７を有している
（図２及び図４参照）。尚、リテーナプレート２５の外
形状は金属母材を加工した時点で得られるものである
が、その付形加工後のプレート表面には、膜厚が数十〜
数百ミクロンのゴム製コーティング層（図示略）が形成
され、リテーナプレート２５がガスケットの役目をも兼
ねるようにしている。

【００１４】図１，図３及び図４に示すように、各リテ
ーナ２６の根元（基端部）は、ハウジングカバー５，６
の一部（吐出室１５の区画壁部）と、吐出弁形成板２４
以下の弁構成体及びシリンダブロック１，２との間に挟
圧状態で介在されている。また、各リテーナ２６の先端
部は、前記隔壁１４と中央バルブプレート２３以下の弁
構成体との間に挟圧状態で介在されている。各リテーナ
２６は概して、その基端部から先端部に向かうにつれて
（つまり図４の左から右に向かうにつれて）中央バルブ
プレート２３から次第に離れるように反った形状をなし
ており、規制面２７のプロフィルもその反りにほぼ対応
している。そして、各リテーナ２６の規制面２７の長手
方向中央付近は、吐出弁２４ａを挟んで吐出ポート１８
と対向している。

【００１５】本件の特徴点は、吐出弁２４ａの背面と対
向するリテーナ規制面２７のプロフィル（輪郭）の設定
にある。この点を図４及び図５を参照して説明する。図
５では、Ｘ軸及びＹ軸からなる二次元座標系（ｘ，ｙ）
を用いてリテーナ規制面２７のプロフィル（実線で示
す）を数学的に記述している。該座標系のＸ軸は、吐出
ポート（弁孔）１８を閉じた状態の吐出弁（弁部材）２
４ａ及び中央バルブプレート（区画体）２３の延在方向
と一致している。又、座標系のＹ軸は、前記Ｘ軸と直交
して吐出弁２４ａの湾曲方向に向かっている。尚、この
二次元座標系では数学的記述を容易にするために、吐出
弁２４ａの根元付近から始まるリテーナ規制面２７のプ
ロフィルの始点を当該座標系（ｘ，ｙ）の原点（０，
０）とみなしている。更に原点から吐出ポート１８の中
心Ｃまでの距離をＬとしている。

【００１６】図５のグラフには、本件のリテーナ規制面
２７のプロフィル（実線）の他に、参考例たる従来技術
に従ったリテーナのプロフィル（破線）も示されてい
る。この参考例は、前記従来技術（特開平７−１５１２
６４号）に開示された弁止めと等価なものと考えて良
い。即ち、図５の参考例は、図４の構成からリテーナ２
６を除いた状況下で、弁孔中心Ｃに対応するｘ座標位置
（つまり吐出ポート１８の中心位置）で吐出弁２４ａを
Ｙ軸方向（つまりボア８側から吐出室１５側に向かう方
向）に押圧して中央バルブプレート２３から離間させた
ときの当該吐出弁２４ａの自由曲げ形状を座標（ｘ，ｆ
（ｘ））で表し、グラフ上にプロットしたものである。
このときの吐出弁２４ａの自由曲げ形状のｙ座標を示す
関数ｆ（ｘ）は、原点から弁孔中心Ｃまでのｘ座標範囲
においてはほぼ下記数２の式で表すことができる。

【００１７】

【数２】但し、弁孔中心Ｃよりも先のｘ座標範囲においては、ｙ
座標関数ｆ（ｘ）は必ずしも上記数２の式に一致すると
は限らない。なお、図５に示すように、自由曲げ時にお
ける押圧位置（ｘ＝Ｌ）での吐出弁２４ａと中央バルブ
プレート２３との離間長をＨとすると、ｆ（Ｌ）＝Ｈと
なる。

【００１８】このような自由曲げ形状に対し、本件のリ
テーナ規制面２７のプロフィルは、原点から弁孔中心Ｃ
までのｘ座標範囲において、吐出弁２４ａの自由曲げ時
の想定ライン（図５の破線）よりも中央バルブプレート
２３に接近する側に張り出すように設定されている。よ
り具体的には、前記自由曲げ関数曲線ｆ（ｘ）上におい
て吐出弁２４ａの押圧点と中央バルブプレート２３との
離間長Ｈの半分の距離（Ｈ／２）にあたる位置［つまり
座標（ｘ’，ｆ（ｘ’））］を基準とし、それよりもリ
テーナ規制面２７の位置をずれ量Ｋ（但し０＜Ｋ）だけ
中央バルブプレート２３寄りに接近させている。換言す
れば、原点と弁孔中心Ｃとの間にあってｆ（ｘ’）＝Ｈ
／２の関係を満たすｘ座標値をｘ’とした場合、座標
（ｘ’，ｆ（ｘ’）−Ｋ）を通過するような曲線に沿っ
て、リテーナ規制面２７のプロフィルが設定されてい
る。このプロフィルは、原点及び前記座標（ｘ’，ｆ
（ｘ’）−Ｋ）の他に、座標（Ｌ，ｆ（Ｌ））＝（Ｌ，
Ｈ）をも含むものとなっている。尚、Ｙ軸方向への前記
ずれ量Ｋは、前記離間長Ｈの３％〜２０％（より好まし
くは５％〜１８％）程度に設定されている。ずれ量Ｋが
離間長Ｈの３％未満では、自由曲げ形状曲線との差が少
なく、ずれ量Ｋだけ意図して接近させることの意味合い
が薄れる。他方、ずれ量Ｋが離間長Ｈの２０％を超える
と、開弁時に吐出弁２４ａに却って無理な応力がかかる
おそれがある。

【００１９】弁孔中心Ｃから更に吐出弁の先端方向に向
かうｘ座標範囲では、本件のリテーナ規制面２７のプロ
フィルは特に限定されるものではない。しかしながら、
原点から弁孔中心Ｃまでのｘ座標範囲において中央バル
ブプレート２３寄りに張り出したプロフィルとの滑らか
な連続性を担保するためには、図５のように、吐出弁２
４ａの自由曲げ時の想定ライン（図５の破線）よりも中
央バルブプレート（区画体）２３から離れる側に後退し
たプロフィルを設定することが好ましいであろう。ちな
みに、原点から弁孔中心Ｃまでのｘ座標範囲におけるプ
ロフィルを基準として、それに対する座標（Ｌ，Ｈ）で
の接線を描くことで、弁孔中心Ｃから先のｘ座標範囲に
おける本件のプロフィル（図５の実線）を容易に設定す
ることができる。

【００２０】本件と参考例とのプロフィルの違いがリテ
ーナの機能面に与える影響は、吐出弁２４ａの開閉動作
時における弁の曲げ支点の移動の有無として現われる。
図６は、参考例において弁孔中心Ｃでの吐出弁のリフト
量を前記離間長Ｈの５／８及び７／８とした場合の吐出
弁の反り状況を概念的に示す。同様に図７は、本件にお
いて弁孔中心Ｃでの吐出弁のリフト量を前記離間長Ｈの
５／８及び７／８とした場合の吐出弁の反り状況を概念
的に示す。図６（参考例）の場合には、吐出弁のリフト
量をいかように変化させても、吐出弁の曲げ支点Ｐは常
にｘ−ｙ座標系の原点にありこれが移動することはな
い。これに対し図７（本件）の場合には、吐出弁のリフ
ト量を増大させるに従い、吐出弁の実質的な曲げ支点が
Ｐ０→Ｐ１→Ｐ２と弁孔中心Ｃに次第に近づいていく。
このような使用時特性の違いが、吐出弁２４ａにおける
曲げ応力や、吐出弁２４ａが弁孔１８を再閉塞するとき
に中央バルブプレート２３に衝突する速度の違いを生み
出す。

【００２１】図８のグラフは、弁孔中心Ｃ位置での吐出
弁２４ａのリフト量と、リフト時に吐出弁に生じた曲げ
応力の実測値との関係を示す。曲げ応力は、リテーナ２
６の根元付近（図３に一点鎖線で示す）にゲージを設定
して測定した。図８からわかるように、参考例の場合に
は、リフト量の増大にほぼ比例して曲げ応力が増大して
いる。これに対し、本件の場合にはリフト量を増大して
いったときでも、リフト量が０．３Ｈを超える辺りから
曲げ応力の増大傾向が非常に緩やかになっている。従っ
て、例えば吐出弁２４ａの構成材料等の事情によりその
疲労限界が仮に１０００ＭＰａであるとするならば、最
大リフト量が０．７Ｈ以上の場合には参考例では弁折れ
の可能性が高いのに対し、その場合でも本件では弁の曲
げ応力が弁折れレベルにまで達しない。このように本件
構成によれば、リフト量の増大に伴う吐出弁の曲げ応力
の上昇が抑制され、結果として曲げ疲労に起因する弁部
材の折れが生じ難くなる。

【００２２】図９は、本件リテーナにおいてプロフィー
ルの前記ずれ量Ｋを０、０．０５Ｈ及び０．１０Ｈとし
た各場合における、弁孔１８の再閉塞時に吐出弁２４ａ
が中央バルブプレート２３に衝突するときの速度を示し
たものである。図９のグラフの黒丸は、シリンダボア８
から吐出室１５へ吐出されるガス圧（吐出圧Ｐｄ）が
１．９ＭＰａのときのデータである。又、黒三角は吐出
圧Ｐｄが２．５ＭＰａ、白丸は吐出圧Ｐｄが３．１ＭＰ
ａのときのデータである。なお、Ｋ＝０の場合とは参考
例に他ならない。図９からわかるように、いずれの吐出
圧Ｐｄの場合も、本件構成での衝突速度が参考例の場合
よりも低下している。更に一般的傾向として、ずれ量Ｋ
を大きくするほど衝突速度が低下している。このように
本件構成によれば、吐出弁２４ａの中央バルブプレート
２３に対する衝突速度が低下して、衝撃疲労に起因する
弁部材の欠けが生じ難くなる。

【００２３】本件構成の方が参考例の構成よりも前記衝
突速度が低下傾向にあることは、図１０のグラフを参酌
して合理的な説明が可能である。図１０は、本件と参考
例の各場合における吐出弁２４ａのリフト量の時間的変
化を表している。

【００２４】吐出弁２４ａの開閉動作（つまりリフト量
変化）は、ピストン９が下死点位置から上死点位置（弁
構成体に最接近する位置）に向かって復動する圧縮行程
の末期に起きる。具体的に説明すると、ピストンの復動
に基づいてシリンダボア内圧が吐出室内圧を超えようと
する時点ｔ１で吐出弁が開き始める。吐出弁のリフト量
の増大に伴って吐出弁の反発弾性力（元の閉位置に復帰
しようとするバネ弾性力）も次第に増大するが、シリン
ダボアからの吐出噴流の勢いが優っている限り吐出弁の
リフト量は増え続ける。他方、シリンダボアからの吐出
噴流の勢いが次第に低下し、吐出弁に蓄えられた反発弾
性力が相対的に優勢になると、吐出弁が閉じ方向に戻り
始めリフト量が次第に減少する。そして、シリンダボア
内圧と吐出室内圧とが均衡した時点ｔ５で吐出弁が閉じ
切ると共に、反発弾性力もゼロとなる。このように、吐
出弁の開き始め及び開き終わりの事情は、本件と参考例
とで特に異なる点はない。しかし、吐出弁が開き切る前
後でのリフト量の挙動が微妙に異なるために、吐出弁が
閉じ切るときの衝突速度に違いがでる。

【００２５】つまり、図１０に実線で示す本件の場合に
は、時点ｔ３でリフト量がピークに達すると共にそのリ
フト量曲線自体が正規分布的に整った形状となってい
る。特に本件の場合には、リテーナプロフィルが自由曲
げの想定ラインよりも中央バルブプレート２３寄りに張
り出すことで大きく反っているので、リフト量増大に伴
う吐出弁の蓄力もそれだけ早い。従って、その反発弾性
力が吐出噴流の勢いを上回ることになるや否や、その反
発弾性力に基づいて直ちに吐出弁が閉じ方向に向かい始
める。即ち、時点ｔ３でのピークリフト量（実測０．９
３ｍｍ）を閉じ切るための所要時間Ｔ１（＝ｔ５−ｔ
３）の実測値は約０．０００３秒であり、その間の弁の
平均閉じ速度は約３．１ｍ／秒である。

【００２６】これに対し、図１０に一点鎖線で示す参考
例の場合には、時点ｔ２でリフト量がピークに達するも
のの、その後、時点ｔ４まではやや躊躇しながらのリフ
ト量減少となり、時点ｔ４以後は時点ｔ５まで一挙にリ
フト量を減少させる。このような二段階のリフト量減少
となるのは、リテーナプロフィールが吐出弁の自由曲げ
形状に沿っているため、リフト量の絶対値が同じならば
本件構成の場合よりも反発弾性力の蓄積量が相対的に少
なくなることに起因する。つまり、リフト量がピークに
達した直後の一定期間（ｔ４−ｔ２）は、シリンダボア
からの吐出噴流の勢いを強引に打ち負かすだけの反発弾
性力を吐出弁が持ち合せていないのである。故に吐出噴
流の勢いがやや弱まるまでの期間（ｔ４−ｔ２）はやや
躊躇しながらのリフト量減少となる。そして、吐出噴流
の勢いを吐出弁の反発弾性力が明確に凌駕することにな
る時点ｔ４以後は、弁の反発弾性力と弁内外の差圧とに
基づいて吐出弁は一挙に閉じ動作を完了する。従って、
参考例の場合において、吐出弁が実質的な閉じ動作を行
う期間は（ｔ５−ｔ２）というよりもむしろ、Ｔ２（＝
ｔ５−ｔ４）と理解すべきである。そして、時点ｔ４で
のリフト量の実測値は０．８０ｍｍ、所要時間Ｔ２の実
測値は約０．０００２３秒であり、その間の弁の平均閉
じ速度は約３．５ｍ／秒である。この値は、本件の場合
の平均閉じ速度（約３．１ｍ／秒）よりも大きい。

【００２７】（効果）本実施形態に特有の効果は次の通
りである。〇本件のリテーナプロフィルによれば、開弁時におい
て弁部材２４ａの曲げ応力の上昇が抑制される傾向にあ
るため、参考例に比して曲げ疲労破壊に対する耐久性が
格段に優れている。

【００２８】〇本件のリテーナプロフィルによれば、
弁部材２４ａが弁孔１８を再閉塞する際の中央バルブプ
レート２３に対する衝突速度が低下する傾向にあるた
め、参考例に比して衝撃疲労破壊に対する耐久性が格段
に優れている。

【００２９】〇圧縮機の連続運転により高温高圧の吐
出ガスの影響を受けてリテーナ表面のゴムコーティング
が劣化し、そのゴムが、ハウジングカバー５又は６の隔
壁部と中央バルブプレート２３との境界の基準位置から
はみ出し、その結果、リテーナプロフィルの始点が二次
元座標系の原点からずれてＸ軸方向に見掛け上移動する
という困った事態が起こり得る。この点、本件構成によ
れば、前述のように吐出弁のリフト量に応じて弁の曲げ
支点が移動し得るため、ゴム劣化によってリテーナプロ
フィル始点の予期しない変位が生じたとしても、その変
位の影響を吸収できる。そして、何等の不都合も生じる
ことなく当該弁構造は所期の性能を発揮することができ
る。

【００３０】（変更例）本発明の実施形態を以下のよう
に変更してもよい。〇リテーナプレート２５の表面へのゴムコーティング
を省略してもよい。〇本件発明は、その適用対象を斜板式圧縮機に限定さ
れるものではなく、リード弁とリテーナとを併設する全
ての装置に適用可能である。

【００３１】（付記）前記実施形態及び変更例から把握
できる各請求項に記載した発明以外の技術的思想の要点
を以下に記載する。（付１）請求項１〜５のいずれか一項に記載の弁構造
を、前記弁孔としての吐出ポート、前記区画体としての
中央バルブプレート及び前記弁部材としての吐出用リー
ド弁を備えてなるピストン型圧縮機の弁構成体に適用す
ること。

【００３２】（付２）請求項１〜５のいずれか一項に記
載の弁構造において、前記リテーナの表面にはゴム製コ
ーティングが施されて当該リテーナがガスケットを兼ね
ていること。

【００３３】

【発明の効果】以上詳述したように本発明の弁構造によ
れば、従来よりも弁部材の曲げ疲労破壊や衝撃疲労破壊
に対する耐久性を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】一例となる斜板式圧縮機の縦断面図。

【図２】弁構成体を構成するリテーナプレートの斜視
図。

【図３】一つのリテーナ付近の吐出室側から見た概略平
面図。

【図４】図３のＡ−Ａ線でとったリテーナ付近の概略断
面図。

【図５】リテーナ規制面のｘｙ座標系でのプロフィルを
表すグラフ。

【図６】参考例における吐出弁の反り状況を表す図５相
当のグラフ。

【図７】本件における吐出弁の反り状況を表す図５相当
のグラフ。

【図８】吐出弁のリフト量と曲げ応力との関係を示すグ
ラフ。

【図９】ずれ量Ｋと吐出弁の衝突速度との関係を示すグ
ラフ。

【図１０】吐出弁のリフト量の時間変化を示すグラフ。

【符号の説明】

３，４…弁構成体、１８…吐出ポート（弁孔）、２３…
中央バルブプレート（区画体）、２４…吐出弁形成板、
２４ａ…吐出弁（弁部材）、２５…リテーナプレート、
２６…リテーナ、２７…リテーナ規制面、Ｃ…弁孔中
心。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者佐藤裕史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)発明者石川光世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 AD02 CC06 3H058 AA15 BB40 CD14 CD23 EE05 EE13

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】弁孔を区画する区画体と、前記弁孔を開閉
可能な弾性舌片状の弁部材と、前記弁部材の背面と向き
合う規制面を持ったリテーナとを備え、前記リテーナに
接近する方向に湾曲した弁部材の背面を該リテーナの規
制面に当接させて弁部材の湾曲を制限する弁構造におい
て、弁孔を閉じた状態の弁部材及び区画体の延在方向をＸ軸
方向とし、前記延在方向と直交する弁部材の湾曲方向を
Ｙ軸方向とし、前記弁部材の根元付近から始まる前記リ
テーナ規制面のプロフィルの始点を前記Ｘ軸及びＹ軸か
らなる二次元座標系（ｘ，ｙ）の原点とすると共に、前
記原点から前記弁孔中心までの距離をＬとし、前記弁孔
中心に対応するｘ座標位置で前記弁部材をＹ軸方向に押
圧して区画体から離間させたときの当該弁部材の自由曲
げ形状を座標（ｘ，ｆ（ｘ））で表し、自由曲げ時にお
けるｘ＝Ｌでの前記弁部材と前記区画体との離間長をＨ
（即ちｆ（Ｌ）＝Ｈ）とし、前記原点と前記弁孔中心と
の間にあってｆ（ｘ’）＝Ｈ／２の関係を満たすｘ座標
をｘ’とし、更にｙ軸方向へのずれ量をＫ（但し０＜
Ｋ）とするとき、前記リテーナ規制面のプロフィルは、座標（ｘ’，ｆ
（ｘ’）−Ｋ）を含むように設定されることで前記原点
から弁孔中心までのｘ座標範囲において前記弁部材の自
由曲げ時の想定ラインよりも前記区画体に接近する側に
張り出していることを特徴とする弁構造。
【請求項２】前記リテーナ規制面のプロフィルは前記座
標（ｘ’，ｆ（ｘ’）−Ｋ）の他に、座標（Ｌ，ｆ
（Ｌ））をも含むように設定されていることを特徴とす
る請求項１に記載の弁構造。
【請求項３】前記ずれ量Ｋは、ｘ＝Ｌでの弁部材と区画
体との前記離間長Ｈの３％〜２０％に設定されているこ
とを特徴とする請求項１又は２に記載の弁構造。
【請求項４】前記原点から前記弁孔中心までのｘ座標範
囲における前記弁部材の自由曲げ形状のｙ座標を示す関
数ｆ（ｘ）は、下記数１の式：【数１】で表されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一
項に記載の弁構造。
【請求項５】前記弁孔中心から前記弁部材の先端方向に
向かうｘ座標範囲においては、前記リテーナ規制面のプ
ロフィルは、前記弁部材の自由曲げ時の想定ラインより
も前記区画体から離れる側に後退していることを特徴と
する請求項１〜４のいずれか一項に記載の弁構造。