JP2005054703A - 圧縮機における吐出弁構造 - Google Patents

Abstract

【課題】 圧縮機において吐出弁の長さを十分にとることができないと、吐出弁の限界開弁量を大きくとれないとともに、吐出弁の開弁動作が円滑に行われず、冷媒ガスの吐出抵抗及び圧縮室内の過圧縮が増大するため、圧縮機の振動が増大し異音問題につながる他、圧縮機内部部品への負荷が増大し、圧縮機全体の耐久性の低下につながる虞がある。
【解決手段】 吐出弁形成板に、バルブプレートとリアハウジングとの間に挟着される支持部にて屈曲可能に片持ち支持され、該支持部から吐出ポートを迂回して該支持部に対して前記吐出ポートの開閉位置を挟んだ反対側まで延びる連結部を設け、該連結部の自由端部から前記吐出ポートの開閉位置まで前記支持部の方向に延びるように吐出弁を形成する。その結果、吐出弁の限界開弁量を大きくとれるとともに、吐出弁の開弁動作が円滑に行われ、吐出抵抗を小さくし、圧縮室の過圧縮を低減することができる。
【選択図】 図２

Description

本発明は、空調装置等に用いられる圧縮機における吐出弁構造に関する。

圧縮機における吐出弁構造に関して、従来の技術として例えば特開平１０−１４１２３０号公報に示すような構成のものが知られている。

図８の要部拡大部に示すようにこの圧縮機においては、圧縮室１０１を有するシリンダ１０２と、吸入室１０３及び吐出室１０４を有したリアハウジング１０５との間に、ガスケット１０６、吸入ポート１０７と吐出ポート１０８が形成されたバルブプレート１０９、吸入ポート１０７を開閉する吸入弁１１０が形成された吸入弁構成部材１１１、吐出ポート１０８を開閉する吐出弁１１２が形成された吐出弁構成部材１１３、及び、リテーナ１１４が一体形成されたガスケット１１５が介装されている。そして、図示しないピストンがシリンダボア１１６内で往復動することにより、吸入弁１１０を開いて吸入室１０３から吸入ポート１０７を通して冷媒ガスを圧縮室１０１に導入し、圧縮室１０１にて冷媒ガスを圧縮し、吐出弁１１２を開いて圧縮室１０１から吐出ポート１０８を通して圧縮された冷媒ガスを吐出室１０４へと吐出している。

図９に示すように吐出弁形成板１１３には、複数の吐出弁１１２が形成されている。吐出弁形成板１１３において吐出弁１１２より内周は、ガスケット１１５を介してリアハウジング１０５のシリンダ１０２側端面及びバルブプレート１０９により挟着されており、この挟着面１１７（図９において点線より内側）を支持部として吐出弁１１２は片持ち支持されている。

冷媒ガスが圧縮室１０１より吐出室１０４に吐出される時には、片持ち支持された吐出弁１１２が撓むことにより吐出ポート１０８を開いているが、吐出弁１１２が弾性限度を超えて撓むことを防止するため、リテーナ１１４により吐出弁１１２の開弁量が規制されている。
特開平１０−１４１２３０号公報

ところが、リテーナにより吐出弁の限界開弁量が規制されていると、それが吐出抵抗となり、圧縮機の圧縮効率の低下及び圧縮室内の過圧縮の増大を招く虞がある。圧縮室内の過圧縮の増大は、圧縮機の振動の増大となり異音問題につながる他、圧縮力増大による圧縮機内部部品への負荷が増大し、圧縮機全体の耐久性の低下につながる虞があり、高強度材や高耐摩耗材などの高価な部品を使っていく必要がある。
そのため、吐出弁の限界開弁量を大きくすることが解決課題と考えられるが、単純に限界開弁量を大きくすると、吐出弁の折損や、吐出弁が塑性領域に入り吸入工程時に吐出弁が吐出ポートを閉じなくなるという問題が発生する。

従って吐出弁の折損を防ぎ、吐出弁の弾性限界内で吐出弁の限界開弁量を大きくとるためには、吐出弁を片持ち支持する挟着面から吐出ポートへの吐出弁の有効長さを長くとる必要がある。吐出弁の有効長さを長くとると、吐出弁の限界開弁量を大きくとることができるのに加え、吐出弁の開弁動作が円滑に行われるようになるため、吐出抵抗を低減することができる。しかし、特に設計上、体格に制限が設けられることの多い圧縮機において、前記従来の吐出弁構造を採用すると、吐出弁を片持ち支持する挟着面から吐出ポートまでの距離が短く、吐出弁の有効長さを十分にとることができない。

本発明の目的は、支持部から吐出ポートまでの連結部の長さと吐出弁の長さとの和である有効長さを限られたスペースの中で長くとることにより、吐出弁の限界開弁量を大きくとることができるとともに、吐出弁の開弁動作が円滑に行われるようになることで、冷媒ガスの吐出抵抗を小さくし、圧縮機の圧縮効率の向上及び圧縮室の過圧縮の低減を達成することができる圧縮機の吐出弁構造を提供することにある。

前記課題を解決するために請求項１に記載の発明は、冷媒ガスを吐出するための吐出ポートを形成したバルブプレートと、前記吐出ポートを開閉する吐出弁を有する吐出弁形成板とを備えた圧縮機の吐出弁構造において、
前記吐出弁形成板は、前記バルブプレートとリアハウジングの端面との間に挟着される支持部と、該支持部にて屈曲可能に片持ち支持され、該支持部から前記吐出ポートを迂回して、該支持部に対して前記吐出ポートを挟んだ反対側まで延びる連結部と、該連結部の自由端部から前記吐出ポートまで前記支持部の方向に延びる前記吐出弁とから構成されることを特徴としている。

本発明により、吐出弁形成板の支持部から吐出ポートまでの有効長さを長くとれ、吐出弁の限界開弁量を大きくとることができるとともに、吐出弁の開弁動作を円滑に行うことができる。その結果、冷媒ガスの吐出抵抗が小さくなり、圧縮機の圧縮効率の向上及び圧縮機の過圧縮の低減を達成することができる。

請求項２に記載の発明は請求項１において、前記連結部は、前記支持部からくびれて形成された首部と、該首部から左右に分離した一対の腕部と、該一対の腕部のそれぞれの先端を連結する前記自由端部とから形成されていることを特徴としている。

冷媒ガスの吐出工程時、応力集中は吐出弁の支点である自由端部と連結部の支点である支持部との２点に分散されるため、首部にかかる応力が低減される。そのため、首部を支持部からくびれて形成しても耐久性を維持することができ、首部のくびれた部位では撓みやすくなっているため、更に吐出弁の開弁動作が円滑に行われるようになる。

請求項３に記載の発明は請求項１又は２において、前記圧縮機は、空調装置に用いられる圧縮機であることを特徴としている。

空調装置に用いられる圧縮機は、搭載スペースの関係上小型にならざるを得ない。従って、この圧縮機に請求項１から３に記載の発明を用いることは、限られたスペースの中で、吐出弁形成板の支持部から吐出ポートまでの有効長さを長くとることができ、吐出弁の限界開弁量を大きくとるとともに、吐出弁の開弁動作を円滑に行うという目的に対してより好適である。

本発明によれば、圧縮機内の限られたスペース内で、吐出弁形成板の支持部から吐出ポートまでの有効長さを長くとれ、吐出弁の限界開弁量を大きくとることができるとともに、吐出弁の開弁動作を円滑に行うことができる。これにより、冷媒ガスの吐出抵抗が小さくなり、圧縮室内の過圧縮も低減する。その結果、圧縮機の圧縮効率の向上、圧縮機の振動・騒音の抑制、及び圧縮機の耐久性の向上を達成することができる。

以下、本発明を具体化した実施例を詳細に説明する。

本発明の実施に係るピストン式容量可変型圧縮機（以下、単に圧縮機という）は、図１に示すようにシリンダブロック１のフロント側端面にガスケット２を介してフロントハウジング３が接合され、その内側に制御室としてのクランク室４が区画形成されている。又、シリンダブロック１のリア側端面にはバルブプレート５を介してリアハウジング６が接合され、その内部には吐出室７及び吸入室８が形成されている。シリンダブロック１とバルブプレート５との間にはガスケット９が介装され、バルブプレート５とリアハウジング６との間には吐出弁１０を一体に形成した吐出弁形成板１１とリテーナ１２を形成するリテーナ形成板１３とが介装されている。シリンダブロック１、フロントハウジング３及びリアハウジング６は図示しないスルーボルトによって締付固定されている。

前記シリンダブロック１とフロントハウジング３の中心部に形成された軸孔には駆動軸１４がラジアルベアリング１５ａ、１５ｂを介して回転可能に支持されている。駆動軸１４のフロント端部側には軸封装置１６が設けられている。クランク室４において、駆動軸１４にはラグプレート１７が一体回転可能に固定されており、カムプレートとしての斜板１８が該斜板１８に形成された貫通孔に駆動軸１４が挿通された状態で配設されている。ラグプレート１７と斜板１８との間にはヒンジ機構１９が介在されており、斜板１８はヒンジ機構１９を介したラグプレート１７との間でのヒンジ連結及び駆動軸１４の支持により、該ラグプレート１７及び駆動軸１４と同期回転可能で、かつ駆動軸１４の軸線方向へのスライド移動を伴いながら駆動軸１４に対して傾動可能となっている。

前記シリンダブロック１内部に周方向に配設された複数のシリンダボア２０には、各々ピストン２１が往復動可能に収容されている。各ピストン２１とバルブプレート５との間には、ピストン２１の往復動に応じて容積変化する圧縮室２２が区画形成されている。前記ピストン２１は、シュー２３を介して斜板１８の周縁部に係留されている。従って、駆動軸１４の回転に伴う、ラグプレート１７及びヒンジ機構１９を介した斜板１８の回転運動が、シュー２３を介してピストン２１の往復運動に変換される。これらラグプレート１７、斜板１８、ヒンジ機構１９及びシュー２３が、駆動軸１４の回転運動を圧縮室２２内の冷媒ガスを圧縮するための圧縮運動に変換するクランク機構を構成している。

シリンダブロック１の内部にはロータリーバルブ収容室２４が形成され、該ロータリーバルブ収容室２４にはロータリーバルブ２５がカップリング２６を介して駆動軸１４と同期回転可能に連結されている。このロータリーバルブ２５には吸入室８と常時連通する吸入通路２７が形成され、この吸入通路２７の出口２８はロータリーバルブ２５の出口２８と圧縮室２２とを連通し得る連通孔２９が形成されている。

エンジンの動力により前記圧縮機の駆動軸１４が回転すると、ラグプレート１７及びヒンジ機構１９を介して斜板１８が回転され、シュー２３を介してピストン２１がシリンダボア２０内で往復運動される。ピストン２１の吸入工程時には、ロータリーバルブ２５の出口２８が連通孔２９と連通され、吸入室８内の冷媒ガスが吸入通路２７を経て圧縮室２２に吸入される。更に、ピストン２１が圧縮、吐出工程に移行すると、ロータリーバルブ２５の外周面により連通孔２９が閉鎖され、圧縮室２２内の冷媒ガスは、バルブプレート５に形成された吐出ポート３０を通して吐出弁１０を押しのけて吐出室７に吐出される。

次に本発明の要部について詳細に説明する。なお、図２は本実施例における吐出弁形成板１１の正面図であり、図３は前記圧縮機の要部拡大断面図である。

図２に示すように、吐出弁形成板１１の中心部にはロータリーバルブ２５が挿通される貫通孔３１が形成され、その周囲には、リアハウジング６のシリンダブロック１側端面とバルブプレート５との間に挟着される環状の支持部３２が形成されている。支持部３２の外周には位置決め用孔３３が形成された突出片３４（本実施例では２箇所）、及び首部３５（本実施例では６箇所）が連結されている。前記圧縮機の組み付け時、位置決め用孔３３とバルブプレート５に形成された図示しない凸部とが嵌合することにより、吐出弁形成板１１が所定の位置に正確に位置決めされて組み付けられる。

首部３５は、支持部３２からくびれて形成され、更に該首部３５から左右に分離した一対の腕部３６及び該腕部３６のそれぞれの先端を連結する自由端部３７が形成されている。首部３５、腕部３６、及び自由端部３７により連結部３８が構成されており、該連結部３８は吐出ポート３０を囲繞している。つまり、首部３５から左右に分離した一対の腕部３６は、吐出ポート３０を迂回して、バルブプレート５の半径方向において吐出ポート３０より外側に向かって延在している。更に、自由端部３７の略中央には、該自由端部３７から吐出ポート３０まで、支持部３２の方向、つまりバルブプレート５の半径方向において内側に向かって吐出弁１０が形成されている。
図３に示すように、冷媒ガスの吐出工程時には、吐出弁１０が吐出ポート３０より吐出される冷媒ガスの圧力を受ける。そして吐出弁１０が自由端部３７を支点として撓み変形するとともに、連結部３８も支持部３２を支点として撓み変形する。しかし、吐出弁１０は弾性領域内で使用されるよう、リテーナ１２により弾性限界撓み量が規制されており、連結部３８も同様に弾性領域内で使用されるようリテーナ１２の根元部３９により弾性限界撓み量が規制されている。

従って、本実施例１の吐出弁構造においては、以下のような効果がある。
（１）支持部３２から吐出ポート３０までの実質的な有効長さは連結部３８の長さと吐出弁１０の長さとの和と考えることができる。そして、吐出弁１０の限界開弁量は、吐出弁１０の弾性限界撓み量と連結部３８の弾性限界撓み量との和となるため、吐出弁１０の限界開弁量を大きくとることができる。従って、冷媒ガスの吐出抵抗が低減されるため、前記圧縮機の圧縮効率が向上し、圧縮室２２内の過圧縮も低減される。圧縮室２２内の過圧縮が低減されると、前記圧縮機の振動・騒音が低減されるとともに圧縮力が低減されるため、前記圧縮機内部部品への負荷が低減され前記圧縮機の耐久性も向上する。

（２）支持部３２から吐出ポート３０までの実質的な有効長さは連結部３８の長さと吐出弁１０の長さとの和と考えることができ、前記圧縮機内の限られたスペース内で前記有効長さを長くとることができるため、吐出弁１０の開弁動作が円滑に行われるようになる。従って、冷媒ガスの吐出抵抗が低減されるため、上記効果（１）と同様に前記圧縮機の圧縮効率向上、前記圧縮機の振動・騒音の低減、及び前記圧縮機の耐久性の向上を達成することができる。

（３）吐出工程時、応力集中は吐出弁１０の支点である自由端部３７と連結部３８の支点である支持部３２との２点に分散されるため、首部３５の応力が低減される。そのため、最も応力の集中する首部３５の支持部３２近傍は首幅をもたせて耐久性を維持しながらも、首部３５の支持部３２近傍以外の部位はくびれて形成しても耐久性を維持することができる。つまり、首部３５のくびれた部位では撓みやすくなっているため、更に吐出弁１０の開弁動作が円滑に行われるようになる。

次に、実施例２を図４に従って説明する。なお、実施例２においては実施例１との相違点についてのみ説明し、同一部材又は相当部材には同じ番号を付して説明を省略する。

図４に示すように、吐出弁形成板４１の外周には、シリンダブロック１のリア側端面と、リアハウジング６の外周壁の端面とにより挟着される環状の支持部４２が形成されている。支持部４２の内周にはスルーボルトが挿通されるボルト挿通孔４３、及び首部４４が連結されている。首部４４は支持部４２からくびれて形成され、更に該首部４４から左右に分離した一対の腕部４５及び該腕部４５のそれぞれの先端を連結する自由端部４６が形成されている。首部４４、腕部４５、及び自由端部４６により連結部４７が構成されており、該連結部４７は吐出ポート３０を囲繞している。つまり、首部４４から左右に分離した一対の腕部４５は、吐出ポート３０を迂回して、バルブプレート５の半径方向において吐出ポート３０より内側に向かって延在している。更に、自由端部４６の略中央には、該自由端部４６から吐出ポート３０まで、支持部４２の方向、つまりバルブプレート５の半径方向において外側に向かって吐出弁４８が形成されている。

本実施例２においても、前記実施例１と同様、圧縮機内の限られたスペース内で、支持部４２から吐出ポート３０までの前記有効長さを長くとれることができ、吐出弁４８の限界開弁量を大きくとることができるとともに、吐出弁４８の開弁動作が円滑に行われるようになる。

従って、冷媒ガスの吐出抵抗が低減され、前記圧縮機の圧縮効率を向上することができるとともに、圧縮室２２内の過圧縮も低減される。圧縮室２２内の過圧縮が低減されると、前記圧縮機の振動・騒音が低減されるとともに、圧縮力の低減による前記圧縮機内部部品への負荷が低減され、前記圧縮機の耐久性も向上する。

なお、本発明の趣旨から逸脱しない範囲で、以下の態様でも実施できる。

・図５に示すように、連結部５１は首部を備えず、支持部５２から左右に分離した一対の腕部５３と該一対の腕部５３のそれぞれの先端を連結する自由端部５４とから形成されていてもよい。この場合においても、支持部５２から吐出ポート３０までの前記有効長さを長くとれ、吐出弁１０の限界開弁量を大きくとることができるとともに、吐出弁１０の開弁動作が円滑に行われるため、冷媒ガスの吐出抵抗が低下し、圧縮室２２内の過圧縮も低減する。

・図６に示すように、左右に分離した一対の腕部６１の先端が連結されておらず、各腕部６１の各自由端部６２から吐出ポート３０まで支持部６３の方向に延びるように吐出弁６４が形成されていてもよい。この場合においても、支持部６３から吐出ポート３０までの前記有効長さを長くとれ、吐出弁６４の限界開弁量を大きくとることができるとともに、吐出弁６４の開弁動作が円滑に行われるため、冷媒ガスの吐出抵抗が低下し、圧縮室２２内の過圧縮も低減する。

・図７に示すように、首部７１が支持部３２からくびれて形成されていなくてもよい。この場合においても、支持部３２から吐出ポート３０までの前記有効長さを長くとれ、吐出弁１０の限界開弁量を大きくとることができるとともに、吐出弁１０の開弁動作が円滑に行われるため、冷媒ガスの吐出抵抗が低下し、圧縮室２２内の過圧縮も低減する。

・前記実施例では、吸入機構にロータリーバルブを用いた片頭ピストン式可変容量型圧縮機に具体化したが、これに限らず吐出弁を用いる圧縮機であれば、吸入機構に吸入弁を用いた圧縮機、両頭ピストン式、固定容量型、あるいはワッブル式の圧縮機であってもよい。

実施例１における圧縮機の断面図 実施例１における吐出弁形成板の正面図 実施例１の圧縮機における要部拡大断面図 実施例２における吐出弁形成板の正面図 別例における吐出弁形成板の要部拡大正面図 別例における吐出弁形成板の要部拡大正面図 別例における吐出弁形成板の要部拡大正面図 従来技術の圧縮機における要部拡大断面図 従来技術における吐出弁形成板の正面図

符号の説明

５…バルブプレート、７…吐出室、１０，４８，６４…吐出弁、１１，４１…吐出弁形成板、１２…リテーナ、１３…リテーナ形成板、２２…圧縮室、３０…吐出ポート、３２，４２，５２，６３…支持部、３５，４４，７１…首部、３６，４５，５３，６１…腕部、３７，４６，５４，６２…自由端部、３８，４７，５１，７２…連結部

Claims (3)

1. 冷媒ガスを吐出するための吐出ポートを形成したバルブプレートと、前記吐出ポートを開閉する吐出弁を有する吐出弁形成板とを備えた圧縮機の吐出弁構造において、
   前記吐出弁形成板は、前記バルブプレートとリアハウジングの端面との間に挟着される支持部と、該支持部にて屈曲可能に片持ち支持され、該支持部から前記吐出ポートを迂回して、該支持部に対して前記吐出ポートを挟んだ反対側まで延びる連結部と、該連結部の自由端部から前記吐出ポートまで前記支持部の方向に延びる前記吐出弁とから構成されることを特徴とする圧縮機における吐出弁構造。
2. 前記連結部は、前記支持部からくびれて形成された首部と、該首部から左右に分離した一対の腕部と、該一対の腕部のそれぞれの先端を連結する前記自由端部とから形成されていることを特徴とする請求項１に記載の圧縮機における吐出弁構造。
3. 前記圧縮機は、空調装置に用いられる圧縮機であることを特徴とする請求項１又は２に記載の圧縮機における吐出弁構造。

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