JP2001082337A

JP2001082337A - 圧縮機の吐出弁装置

Info

Publication number: JP2001082337A
Application number: JP26248599A
Authority: JP
Inventors: Izumi Onoda; 泉小野田
Original assignee: Toshiba Carrier Corp
Current assignee: Toshiba Carrier Corp
Priority date: 1999-09-16
Filing date: 1999-09-16
Publication date: 2001-03-27

Abstract

(57)【要約】【課題】高圧の冷媒ガスを用いる場合にも、圧縮機の
性能を確保しつつ、吐出弁装置の信頼性を向上させる。【解決手段】弁座部３Ａの弁座面４Ａは、その外周縁
４２が内周縁４０に対してリード弁５の基端５ｂ側に偏
心している。これにより、リード弁５の基端５ｂ側に対
応した弁座面４Ａの幅Ｂが、リード弁５の先端５ａ側に
対応した弁座面４Ａの幅Ａよりも大きくなっている。リ
ード弁５が閉じる際に最初に衝突するのが、リード弁５
の基端５ｂ側に対応した弁座面４Ａであるため、この部
分の弁座面４Ａの幅Ｂを相対的に大きくすることで、リ
ード弁５と弁座面４Ａとの間における衝突時の衝撃力を
緩和することができる。一方、リード弁５の先端５ａ側
に対応した弁座面４Ａの幅Ａを相対的に小さくすること
で、弁座面４全体の面積が大きくなり過ぎて圧縮機の性
能が低下するのを防止することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、吐出孔周辺の弁座
面に対してリード弁が弾性的に接離するように構成され
た圧縮機の吐出弁装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】図９には、本発明の適用される一般的な
冷媒ガス用圧縮機が例示されている。図９に示すロータ
リー式の圧縮機は、密閉ケース２０内に収納された圧縮
機構部２１および電動機部２２を備えている。また、電
動機部２２のロータ２４と圧縮機構部２１とを連結する
駆動軸（クランク軸）１２が設けられている。

【０００３】ここで、上記圧縮機構部２１は、駆動軸１
２が貫通する一対のシリンダ１１,１１’を備えてい
る。また、各シリンダ１１,１１’内に、駆動軸１２の
回転に伴ってシリンダ１１,１１’内壁を転動するロー
ラ１０が設けられている。また、上記一対のシリンダ１
１,１１’を挟んで、主軸受および副軸受（圧縮機部
品）１，１’が設けられている。

【０００４】次に図１０には、上記のような圧縮機に用
いられる、従来の圧縮機の吐出弁装置が示されている。
図１０には上記主軸受（圧縮機部品）１の一部が示され
ている。この場合、圧縮機の吐出弁装置は各軸受１，
１’にそれぞれ設けられるが、上記副軸受１’も主軸受
１とほぼ同様の構成なので、以下、主軸受１側について
のみ説明する。

【０００５】図１０に示すように、主軸受１は、上記シ
リンダ１１内から圧縮ガスを吐出するための吐出孔２を
有している。この主軸受１において、吐出孔２の出口側
周縁部に弁座部３が突出形成されている。この弁座部３
は、円環状の平坦な弁座面４を上部に有している。

【０００６】また、主軸受１には、吐出孔２の出口を開
閉するためのリード弁５が取り付けられている。このリ
ード弁５は、弁座部３の弁座面４に対して弾性的に接離
する弁体部６と、主軸受１に対して固定された固定部７
とを有している。なお、図１０では省略されているが、
リード弁５の上側には、当該リード弁５の開度を制限す
るための弁押さえが設けられる。

【０００７】図１０（ａ）に示すように、弁座部３は、
弁座面４の外縁４４がリード弁５の弁体部６の外縁６０
より内側に位置すると共に、弁座面４の幅（シール幅）
が全周で一定となるように構成されている。すなわち弁
座面４は、その内縁４０と外縁４４とが同心円をなすよ
うに構成されている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上述したような従来の
圧縮機の吐出弁装置には、以下のような問題点がある。
すなわち、上記弁座面４は、リード弁５が閉じる際の衝
撃力を面で受けることで、当該リード弁５の損傷等を防
止する役目も果たしている。ところが、最近のようにＲ
２２よりも高圧の冷媒（例えばＲ４１０Ａ等のＨＦＣ
（ハイドロフルオロカーボン）冷媒）を用いる場合は、
リード弁５の弾性力も大きくする必要がある。

【０００９】このため、リード弁５が閉じる際の衝撃力
が大きくなり、当該リード弁５の損傷等による信頼性の
低下が懸念される。その場合、損傷防止のためにリード
弁５の厚さを大きくすると、リード弁５の応答性を悪化
させ、圧縮機の性能低下につながるという問題がある。
そこで、リード弁５を受ける弁座面４の幅（面積）を広
げることで、リード弁５が閉じる際の衝撃力を緩和する
手段が有効と考えられる。

【００１０】そして、弁座面４の幅を広げるには、まず
弁座面４の外径を大きくする（外縁４４を外側に広げ
る）ことが考えられる。しかし、この場合は、リード弁
５における弁体部６の外縁６０に対して、座面４の外縁
４４が大きくなってしまう。このため、圧縮機の運転条
件によっては、リード弁５における弁体部６の外縁６０
が最初に弁座面４に（面ではなく）線で衝突する可能性
があり、リード弁５の損傷が生じやすい。

【００１１】次に弁座面４の幅を広げるには、弁座面４
の内径を小さくする（内縁４０を内側に狭める）ことが
考えられる。しかし、この場合は、吐出孔２の出口径も
小さくなってしまうため、ガス吐出抵抗の増大によって
圧縮機の性能低下を招いてしまう。

【００１２】また、弁座部４の幅を全体的に広げると、
弁座面４全体の面積が大きくなり過ぎる。このため、吐
出圧力が比較的低い通常運転時に、リード弁５の弁体部
６が弁座面４から離れ難くなってしまう。従って、この
場合もリード弁５の応答性を悪化させ、圧縮機の性能低
下を招いてしまう。

【００１３】このように、従来の圧縮機の吐出弁装置で
は、リード弁５が閉じる際の衝撃力緩和による信頼性の
向上と、圧縮機の性能の確保とが両立しないという問題
がある。

【００１４】本発明は、このような点を考慮してなされ
たものであり、Ｒ２２よりも高圧の冷媒ガスを圧縮する
圧縮機の吐出弁装置において、当該圧縮機の性能を確保
しつつ、吐出弁装置の信頼性を向上させることを目的と
する。

【００１５】

【課題を解決するための手段】第１の手段は、Ｒ２２よ
りも高圧の冷媒ガスを圧縮する圧縮機の吐出弁装置にお
いて、圧縮ガスを吐出するための吐出孔を有する圧縮機
部品と、この圧縮機部品における吐出孔の出口側周縁部
に突出形成された、環状の弁座面を有する弁座部と、こ
の弁座部の弁座面に対して弾性的に接離する先端側の弁
体部と、前記圧縮機部品に対して固定された基端側の固
定部とを有するリード弁とを備え、前記弁座部は、前記
弁座面の外縁が前記リード弁の弁体部の外縁より内側に
位置すると共に、前記リード弁の基端側に対応した弁座
面の幅が、前記リード弁の先端側に対応した弁座面の幅
よりも大きくなっている、ことを特徴とする圧縮機の吐
出弁装置である。

【００１６】この第１の手段によれば、リード弁が閉じ
る際に最初に衝突するのが、リード弁の基端側に対応し
た弁座面であるため、この部分の弁座面の幅を相対的に
大きくすることで、リード弁と弁座部との間における衝
突時の衝撃力を緩和することができる。一方、リード弁
の先端側に対応した弁座面の幅を相対的に小さくするこ
とで、弁座面全体の面積が大きくなり過ぎて圧縮機の性
能が低下するのを防止することができる。

【００１７】第２の手段は、第１の手段において、前記
弁座部の弁座面は、その内縁および外縁が略円形をなす
と共に、前記外縁が前記内縁に対して前記リード弁の基
端側に偏心しているものである。

【００１８】第３の手段は、第１又は第２の手段におい
て、前記弁座部は、前記リード弁の基端側に対応した弁
座面の幅が０.５ｍｍ以上となっているものである。

【００１９】この第３の手段によれば、第１又は第２の
手段において、リード弁の基端側において弁座部面と接
触する弁体部の摩耗を、効果的に抑制することができ
る。

【００２０】第４の手段は、Ｒ２２よりも高圧の冷媒ガ
スを圧縮する圧縮機の吐出弁装置において、圧縮ガスを
吐出するための吐出孔を有する圧縮機部品と、この圧縮
機部品における吐出孔の出口側周縁部に突出形成され
た、環状の弁座面を有する弁座部と、この弁座部の弁座
面に対して弾性的に接離する先端側の弁体部と、前記圧
縮機部品に対して固定された基端側の固定部とを有する
リード弁と、前記圧縮機部品上において、前記リード弁
の固定部と前記弁座部との間に設けられた弁受け部とを
備え、前記弁受け部は、前記リード弁が閉じる際に、前
記弁座部よりも先に前記リード弁が当たるように構成さ
れている、ことを特徴とする圧縮機の吐出弁装置であ
る。

【００２１】この第４の手段によれば、リード弁が閉じ
る際に最初に衝突するのが、弁座部ではなく弁受け部な
ので、リード弁衝突時の衝撃力の大部分が弁受け部によ
って吸収される。このことにより、弁座部自体の設計は
変更しなくても、リード弁と弁座部との間における衝突
時の衝撃力を緩和することができる。

【００２２】

【発明の実施の形態】次に、図面を参照して本発明の実
施の形態について説明する。図１乃至図８は本発明によ
る圧縮機の吐出弁装置の実施の形態を示す図である。な
お、図１乃至図８に示す本発明の実施の形態において、
図１０に示す従来例または図９に示す一般的な圧縮機と
同一の構成部分には同一符号を付すと共に、適宜図９も
参照して説明する。

【００２３】［第１の実施形態］まず、図１、図２、図
３および図９により、本発明の第１の実施形態について
説明する。

【００２４】〈構成〉初めに、図９を参照して、本発
明が適用される一般的な冷媒ガス用の圧縮機について説
明する。図９に示すロータリー式の圧縮機は、密閉ケー
ス２０内に収納された圧縮機構部２１および電動機部２
２を備えている。また、電動機部２２のロータ２４と圧
縮機構部２１とを連結する駆動軸（クランク軸）１２が
設けられている。

【００２５】ここで、上記圧縮機構部２１は、仕切板１
５を挟んで重ね合わされた一対のシリンダ１１,１１’
を備えている。これらのシリンダ１１,１１’は略円筒
形状をなし、その内側を駆動軸２が貫通している。ま
た、各シリンダ１１,１１’内に、それぞれローラ１０
が設けられている。これらのローラ１０は、駆動軸１２
の回転軸線に対して偏心して取り付けられ、駆動軸１２
の回転に伴ってシリンダ１１,１１’内壁を転動するよ
うになっている。また、上記一対のシリンダ１１,１
１’を挟んで、主軸受および副軸受（圧縮機部品）１，
１’が設けられている。

【００２６】次に図１には、上記のような圧縮機に用い
られる、本実施形態の圧縮機の吐出弁装置が示されてい
る。図１には、上記主軸受（圧縮機部品）１の一部が示
されている。なお、本実施形態の圧縮機の吐出弁装置
は、各軸受１，１’にそれぞれ設けられるが、上述した
ように、上記副軸受１’も主軸受１とほぼ同様の構成な
ので、以下、主軸受１側についてのみ説明する。

【００２７】図１に示すように、主軸受１は、上記シリ
ンダ１１内から圧縮ガスを吐出するための吐出孔（吐出
ポート）２を有している。この主軸受１において、吐出
孔２の出口側周縁部に弁座部３Ａが突出形成されてい
る。この弁座部３Ａは、環状の平坦な弁座面４Ａを上部
に有している。

【００２８】また、主軸受１には、吐出孔２の出口を開
閉するための板ばね状のリード弁５が取り付けられてい
る。このリード弁５は、先端５ａ側の円盤状の弁体部６
と、基端５ｂ側の固定部７と、これらの弁体部６および
固定部７の間を繋ぐ連結部８とを有している。

【００２９】このうち弁体部６は、弁座部３Ａの弁座面
４Ａに対して弾性的に接離するようになっている。また
固定部７は、主軸受１に対してリベットＲ等で固定され
ている。なお、図１では省略されているが、リード弁５
の上側には、当該リード弁５の開度を制限するための弁
押さえが設けられる。

【００３０】この場合、図９に示す各シリンダ１１,１
１’内で圧縮された冷媒ガスの圧力が所定の吐出圧を超
えると、リード弁５の弁体部６が（リード弁５自体の弾
性力に抗して）弁座部３Ａの弁座面４Ａから離れ、吐出
孔２の出口を開くようになっている（図１（ｂ）に２点
鎖線で示す状態）。このことにより、圧縮された冷媒ガ
スが吐出孔２を通って、図９に示す密閉ケース２０内に
吐出される。

【００３１】また、各シリンダ１１,１１’内の冷媒ガ
スの圧力が所定の吐出圧を下回ると、リード弁５の弁体
部６が（リード弁５自体の弾性力で）弁座部３Ａの弁座
面４Ａ側に戻り、吐出孔２の出口を閉じるようになって
いる（図１（ｂ）に実線で示す状態）。

【００３２】ここで、図１（ａ）に示すように、上記弁
座部３Ａは、その弁座面４Ａの外縁４２がリード弁５の
弁体部６の外縁６０より内側に位置するように構成され
ている。また、弁座部３Ａの弁座面４Ａは、その内縁４
０および外縁４２が略円形をなすと共に、外縁４２が内
縁４０に対してリード弁５の基端５ｂ側に偏心してい
る。

【００３３】このことにより、リード弁５の基端５ｂ側
に対応した弁座面４Ａの幅Ｂが、リード弁５の先端５ａ
側に対応した弁座面４Ａの幅Ａよりも大きくなってい
る。なお、弁座面４Ａの内縁４０の直径、すなわち吐出
孔２の直径自体は、従来と同様である。

【００３４】この場合、リード弁５の基端５ｂ側に対応
した弁座面４Ａの幅Ａは０.５ｍｍ以上であることが好
ましい。その理由は、実際の製品を用いた耐久試験によ
り、弁座面の幅（シール幅）とリード弁の摩耗量との間
には、図２のグラフに示すような関係のあることが分か
ったからである（この場合、リード弁５の摩耗量とは、
図３に示すような摩耗部５０の深さＷを指す）。すなわ
ち、図２のグラフに示す結果によれば、弁座面の幅が
０.５ｍｍ以上の場合に、摩耗量が十分小さい良好な結
果が得られている。

【００３５】〈作用効果〉次に、このような構成よりな
る本実施形態の作用効果について説明する。本実施形態
によれば、リード弁５が閉じる際に最初に衝突するの
が、リード弁５の基端５ｂ側に対応した弁座面４Ａであ
るため、この部分の弁座面４Ａの幅Ｂを相対的に大きく
することで、リード弁５と弁座面４Ａとの間における衝
突時の衝撃力を緩和することができる。

【００３６】一方、リード弁５の先端５ａ側に対応した
弁座面４Ａの幅Ａを相対的に小さくすることで、弁座面
４Ａ全体の面積が大きくなり過ぎて圧縮機の性能が低下
するのを防止することができる。このため、Ｒ２２より
も高圧の冷媒ガスを圧縮する圧縮機においても、当該圧
縮機の性能を確保しつつ、吐出弁装置の信頼性を向上さ
せることができる。

【００３７】〈変形例〉本実施形態において、弁座面４
Ａの内縁４０および外縁４２が略円形をなすような弁座
部３Ａを用いる場合について説明したが、例えば図４及
び図５に示すような、弁座面４Ｂが他の形状をなした弁
座部３Ｂを用いてもよい。

【００３８】図４及び図５に示す弁座部３Ｂは、焼結合
金等によって吐出孔２Ｂと一体の別部品（吐出孔部品）
１Ｂとして形成された上で、主軸受１に埋め込まれてい
る。このような製法を採ることで、弁座部等の形状自由
度を高めることができる。図４及び図５に例示した弁座
部３Ｂでは、その弁座面４Ｂの内縁４６（吐出孔２Ｂ）
および外縁４８が略正方形状をなしている。

【００３９】但し、弁座面４Ｂの外縁４８は、リード弁
５（図４及び図５では省略）の基端５ｂ側（図４の右
側）に対応した部分４９が、他の部分よりも外方に突出
するように形成されている（突出部４９）。このことに
より、上記弁座部３Ａの場合と同様、リード弁５の基端
５ｂ側に対応した弁座面４Ｂの幅Ｂ’が、リード弁５の
先端５ａ側に対応した弁座面４Ｂの幅Ａ’よりも大きく
なっている。

【００４０】［第２の実施形態］次に、図６及び図７に
より本発明の第２の実施形態について説明する。なお、
図６及び図７に示す本実施形態において、図１に示す上
記第１の実施形態と同一の構成部分には同一符号を付
し、詳細な説明は省略する。

【００４１】〈構成〉本実施形態は、図６に示すよう
に、円環状の弁座面４を有した従来と同様の弁座部３を
用いると共に、この弁座部３の周囲に円環状の弁受け部
９を設けたものである。なお、その他の主軸受（圧縮機
部品）１やリード弁５等の構成は、図１に示す上記第１
の実施形態と略同様である。

【００４２】図６に示すように、上記弁受け部９は、主
軸受１上における弁座部３の周囲に、溝部９０を間に介
して同心円状に配置されている。この弁受け部９は、環
状の平坦な受け面９２を上部に有している。この受け面
９２の高さは、弁座部３の弁座面４の高さより、例えば
数十〜数百μｍ（図６（ｂ）に示す寸法Ｈ）だけ低く設
定されている。

【００４３】このことにより、図７に示すように、弁受
け部９は、リード弁５が閉じる際に、弁座部３よりも先
に（その受け面９２に）リード弁５が当たるようになっ
ている。すなわち本実施形態は、閉じようとするリード
弁５が、まず弁受け部９の受け面９２に衝突し、その次
に弁座部３の弁座面４に当たるように構成されている。

【００４４】〈作用効果〉次に、このような構成よりな
る本実施形態の作用効果について説明する。本実施形態
によれば、リード弁５が閉じる際に最初に衝突するの
が、弁座部３ではなく受け部９なので、リード弁５衝突
時の衝撃力の大部分が受け部９によって吸収される。こ
のことにより、弁座部３自体の設計は変更しなくても、
リード弁５と弁座部３との間における衝突時の衝撃力を
緩和することができる。このため、Ｒ２２よりも高圧の
冷媒ガスを圧縮する圧縮機においても、当該圧縮機の性
能を確保しつつ、吐出弁装置の信頼性を向上させること
ができる。

【００４５】〈変形例〉本実施形態において、図６及び
図７に示すように、弁座部３の周囲に溝部９０を間に介
して弁受け部９を設ける場合について説明したが、図８
に示すように、上記溝部９０を省略して弁座部３の周囲
に直接、段状の弁受け部９’を形成するようにしてもよ
い。

【００４６】また、製造上の容易性を考慮して、弁受け
部９，９’を環状に形成する場合について説明したが、
これらの弁受け部９，９’は必ずしも弁座部３の全周に
対応させて設ける必要はない。すなわち、閉じようとす
るリード弁５を受けるための弁受け部９，９’として
は、リード弁５の固定部７と弁座部３との間の部分にさ
え設けられていれば十分である。

【００４７】［その他］以上の実施の形態において、一
対のシリンダ１１,１１’を備えると共に、一対の軸受
１,１’にそれぞれ吐出弁装置を設けた２シリンダ型の
圧縮機を例にとって説明したが、単一のシリンダを備え
ると共に、主軸受１のみに吐出弁装置を設けた圧縮機に
ついて本発明を適用してもよい。

【００４８】

【発明の効果】請求項１乃至３記載の発明によれば、リ
ード弁の基端側に対応した弁座面の幅を相対的に大きく
することで、リード弁と弁座部との間における衝突時の
衝撃力を緩和することができる。一方、リード弁の先端
側に対応した弁座面の幅を相対的に小さくすることで、
弁座面全体の面積が大きくなり過ぎて圧縮機の性能が低
下するのを防止することができる。このため、Ｒ２２よ
りも高圧の冷媒ガスを圧縮する圧縮機においても、当該
圧縮機の性能を確保しつつ、吐出弁装置の信頼性を向上
させることができる。

【００４９】請求項４記載の発明によれば、リード弁衝
突時の衝撃力の大部分が弁受け部によって吸収されるの
で、弁座部自体の設計は変更しなくても、リード弁と弁
座部との間における衝突時の衝撃力を緩和することがで
きる。このため、Ｒ２２よりも高圧の冷媒ガスを圧縮す
る圧縮機においても、当該圧縮機の性能を確保しつつ、
吐出弁装置の信頼性を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による圧縮機の吐出弁装置における第１
の実施形態を示す図であって、（ａ）は平面図、（ｂ）
は縦断面図。

【図２】図１に示す圧縮機の吐出弁装置の図。

【図３】図２に示す摩耗量の基準を示すための図であっ
て、（ａ）はリード弁の摩耗部を模式的に示す底面図、
（ｂ）は（ａ）のＸ−Ｘ線における拡大断面図。

【図４】図１に示す圧縮機の吐出弁装置における弁座部
の変形例を示す図であって、（ａ）は平面図、（ｂ）は
縦断面図。

【図５】図４に示す弁座部を含む別部品を単体で示す斜
視図。

【図６】本発明による圧縮機の吐出弁装置における第２
の実施形態を示す図であって、（ａ）は弁座部周辺の平
面図、（ｂ）は同じく縦断面図。

【図７】図６に示す圧縮機の吐出弁装置における、弁受
け部とリード弁との関係を拡大して示す要部縦断面図。

【図８】図６に示す圧縮機の吐出弁装置における弁受け
部の変形例を示す図であって、（ａ）は平面図、（ｂ）
は縦断面図。

【図９】本発明が適用される一般的な冷媒用圧縮機の構
造を例示した部分縦断面図。

【図１０】従来の圧縮機の吐出弁装置を示す図であっ
て、（ａ）は平面図、（ｂ）は縦断面図。

【符号の説明】

１主軸受（圧縮機部品）１’ 副軸受（圧縮機部品）１Ｂ吐出孔部品２，２Ｂ吐出孔３，３Ａ，３Ｂ弁座部４，４Ａ，４Ｂ弁座面４０，４６内縁部４２，４４，４８外縁部４９突出部５リード弁５ａ先端部５ｂ基端部６弁体部７固定部８連結部９，９’ 弁受け部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】Ｒ２２よりも高圧の冷媒ガスを圧縮する圧
縮機の吐出弁装置において、圧縮ガスを吐出するための吐出孔を有する圧縮機部品
と、この圧縮機部品における吐出孔の出口側周縁部に突出形
成された、環状の弁座面を有する弁座部と、この弁座部の弁座面に対して弾性的に接離する先端側の
弁体部と、前記圧縮機部品に対して固定された基端側の
固定部とを有するリード弁とを備え、前記弁座部は、前記弁座面の外縁が前記リード弁の弁体
部の外縁より内側に位置すると共に、前記リード弁の基
端側に対応した弁座面の幅が、前記リード弁の先端側に
対応した弁座面の幅よりも大きくなっている、ことを特
徴とする圧縮機の吐出弁装置。
【請求項２】前記弁座部の弁座面は、その内縁および外
縁が略円形をなすと共に、前記外縁が前記内縁に対して
前記リード弁の基端側に偏心している、ことを特徴とす
る請求項１記載の圧縮機の吐出弁装置。
【請求項３】前記弁座部は、前記リード弁の基端側に対
応した弁座面の幅が０.５ｍｍ以上である、ことを特徴
とする請求項１又は２記載の圧縮機の吐出弁装置。
【請求項４】Ｒ２２よりも高圧の冷媒ガスを圧縮する圧
縮機の吐出弁装置において、圧縮ガスを吐出するための吐出孔を有する圧縮機部品
と、この圧縮機部品における吐出孔の出口側周縁部に突出形
成された、環状の弁座面を有する弁座部と、この弁座部の弁座面に対して弾性的に接離する先端側の
弁体部と、前記圧縮機部品に対して固定された基端側の
固定部とを有するリード弁と、前記圧縮機部品上において、前記リード弁の固定部と前
記弁座部との間に設けられた弁受け部とを備え、前記弁受け部は、前記リード弁が閉じる際に、前記弁座
部よりも先に前記リード弁が当たるように構成されてい
る、ことを特徴とする圧縮機の吐出弁装置。