JP2005146863A - 挙動安定化制御弁 - Google Patents

Abstract

【課題】ベーンロータリ型圧縮機において、運転後の停止状態で、吐出圧力と吸入圧力が平衡するまでの間で、弁体が開いた直後など、ピストンにかかる圧力差のバランスの急変による弁体の開閉繰り返しにより、ベーン背圧付与装置のピストン挙動が不安定となり、これに起因したピストンのチャタリングによる異音を防止する。
【解決手段】高圧室の流体が、ピストンとピストン室の微少隙間から洩れても、ピストン下部圧力が一挙に上昇しないだけの空間を設けることにより、ピストンのチャタリングを防止し、その時発生する異音を防止する。
【選択図】図１

Description

本発明は、自動車用空調装置等に供される、スライディングベーン式圧縮機に使用するベーン背圧付与装置の挙動安定化制御弁に関するものである。

従来、この種のスライディングベーン式圧縮機においては、ベーンとシリンダとロータと両サイドプレートで圧縮室を形成し、ロータの回転に伴って冷媒等を吸入し、圧縮・吐出する。その際、圧縮室を構成するため、ベーンの先端がシリンダ内壁に接するように摺動運動をする必要があり、ベーン背圧付与装置によりベーンに冷媒あるいは潤滑油による圧力を付与し、シリンダ内壁に押し付ける構成が広く用いられている。

以下図面を参照しながら、上述した従来のスライディングベーン式圧縮機のベーン背圧付与装置の一例について説明する。

図３および図４は、従来の差圧給油式のベーン背圧付与装置を有するスライディングベーン式圧縮機の具体構成を示すものである。

同図において、シリンダ１は、円筒内壁を有し、ロータ２は、その外周の一部がシリンダ１内壁と微小隙間を形成する。

ベーンスロット３は、ロータ２に設けられ、複数のベーン４はベーンスロット３内に摺動自在に挿入されている。駆動軸５は、ロータ２と一体的に形成され回転自在に軸支される。また、前部側板６および後部側板７は、それぞれシリンダ１の両端を閉塞して内部に作動室８ａ、８ｂ、８ｃを形成する。吸入口９は、低圧側の作動室８ａに連通し、吐出口１０は、吐出弁11を配し、高圧側の作動室８ｃに連通する。高圧ケース１2は、高圧通路１３に連通する高圧室１４を形成し、下部に油溜り部１５を有して、高圧流体中の潤滑油を分離捕捉する。

ベーン背圧付与装置本体１６は、後部側板７に配設され、絞り１９を経由し高圧室14下方の油溜り部１５の潤滑油を給油通路１８ａで、ロータ２に設けられたベーン背圧室１７に供給し、また、ベーン背圧付与装置本体１６は、高圧室１４上方の冷媒も給油通路１８ｂでベーン背圧室１７に供給する。

給油通路１８ｂ途中に設けられた第１球座２０と第１球体２１で弁体を構成し、給油通路１８ｂを連通遮断する。第１ピストン室２２は、第１球座２０に第１球体２１と反対側で開口し、運動方向を規制し摺動自在に第１ピストン２３を配設する。第１ピストン２３は、第１球座２０側へ移動した際、第１球体２１を第１球座２０から遊離させ、給油通路を連通する。又、第１ピストン２３は、反対側へ移動した際、給油通路１８ｂを遮断する。

第１圧力導入路２４は、第１ピストン２３の下方に位置する第１下部ピストン室２５と圧縮前（吸入圧力雰囲気）の作動室８とを連通する。弾性体２６は、第１ピストン２３に荷重を与え、逆止弁２８は、通路１８ｂの途中に有り、ベーン背圧室１７から第一ピストン室２２への流体の逆流を防止する。固定具２７は第1ピストン室内２２と高圧室１４を連通しないよう、あるいは、第1ピストン２３の摺動距離を規制させるために設けられている。

以上のように構成されたスライディングベーン式圧縮機のベーン背圧付与装置について、以下その動作について説明する。

エンジンなどの駆動源より動力伝達を受けて駆動軸５およびロータ２が図４において時計方向に回転すると、これに伴い低圧流体（潤滑油を含む冷媒）が吸入口９より作動室８内に流入する。ロータ２の回転に伴い圧縮された高圧流体は吐出口10より吐出弁11を押し上げて高圧通路13より高圧室14に流入し、流体中の潤滑油の一部が高圧ケース１２内で分離補捉され、高圧ケース１２の油溜り部に溜る。その潤滑油は、ベーン背圧付与装置によりベーン背圧室１７へ供給され、ベーン４をシリンダ１の内周面に押し付け、作動室８を形成し圧縮動作を行なう。

動力伝達を受けてロータ２が回転し運転されると、高圧室１４の圧力は上昇し、第１ピストン室２２の圧力が上昇する。また、第１下部ピストン室２５は、圧縮前の圧縮室に開口している第１圧力導入路２４に連通しているため、第１ピストン２３の下部圧力は上部圧力より低くなり、第1ピストン２３にかかる圧力差が弾性体２６の荷重より大となった際に、第１ピストン２３は下方へ移動し、第１球体２１は、第１球座２０に着座し、連通路は遮断される。

その後、第一ピストン室２２内圧力と圧縮前の作動室に連通している第1下部ピストン室２５とは、ピストンとピストン室との隙間によって圧力が平衡化され、ほぼ同等となる。従って、ベーン背圧室１７圧力より低くなり、逆止弁２８が作動する。以降、第１球体２１は、高圧室１４圧力と第１ピストン室２２内圧力の差圧力による荷重が弾性体２６の荷重より大きい間、着座した状態が継続する。

動力伝達が停止し、ロータの回転が止まると、第1球体にかかる高圧室１４の圧力が低下し、第１ピストン室２２との圧力差による荷重が低下する。その圧力差による荷重より、弾性体２６の荷重が大きくなった時点で、第１ピストン２３が上方に移動し、第１球体２１を押し上げ、第１球座２０から離れ、高圧室１４とベーン背圧室１７との給油通路１８が連通する。

しかしながら、第１球体２１と第1ピストン２３の動きが、弾性体２６の荷重と、第１球体２１にかかる差圧力または第1ピストン２３の上下にかかる差圧力のいずれか一方の差圧力により制御される構成であり、圧縮機の停止時、高圧室１４の圧力が低下し、弾性体２６の荷重が第１球体２１にかかる差圧力の荷重より大きくなり、第1ピストン２３が第１球体２１を押し上げ第１球座２０から離れ、弁体が開いた際に、第１球体２１に作用する圧力差が無くなると同時に第１ピストン室２２に高圧室１４の圧力が作用し、第1ピストン２３の下向きにかかる差圧力が弾性体２６の荷重より大となり、第1ピストン２３が下向きに動き第１球体２１が第１球座２０に着座し、弁体が閉じることとなる。

その後、第１球体２１が第１球座２０に着座した直後に、ベーン背部に連通している第１ピストン室２２圧力と、作動室８と連通している第１下部ピストン室２５圧力は、ほぼ同等となり、第1ピストン２３にかかる圧力差による荷重はほぼ無くなり、弾性体２６の荷重が、第１球体２１にかかる高圧室１４内圧力による荷重より大きい場合は、第1ピストンが第１球体２１を押し上げる方向に移動し、第１球座２０から第１球体２１は離れ、弁体は開く事となる。

以上のように、高圧室１４の圧力が低下し、弾性体２６の荷重より小さくなり、第1ピストン２３を押し下げることが出来なくなるまで、ピストンの運動は繰り返す事となる。

高圧室１４の流体が、第1ピストン室２２と、第1ピストン２３との隙間を通り、第1下
部ピストン室２５に洩れ、第1ピストン２３の上下圧力は、ほぼ同一になる。従って、弾性体２６が第１ピストン２３を上方に移動させる方向に動き第１球体２１を第１球座２０から遊離させる。

このような事象を、短時間周期で繰り返し、第1ピストン２３はチャタリング現象が発生する。これにより、第1ピストン２３が、ベーン背圧付与装置本体１６の一部と衝突したり、あるいは、第１球体２１が第１球座２０に衝突する際に発する衝突音が、異音となって発生するという課題を有していた（例えば特許文献１参照）。

又、油圧プレス機械の戻り油回路脈動防止装置において、図６に示すように、弁体内部の弁座５１と対向して褶動自在な弁部５２が設けられ、前記弁体と弁部５２内部との間に弾性部材５３が設けられ、前記弾性部材５３により弁体が弁座５１に押圧され、一定圧以上の圧力により前記弁部５２と弁座５１との間を開き、前記戻り油を直接前記油タンクへ戻すチェック弁を備えることを特徴とする油圧プレス機械の戻り油回路脈動防止装置において、チェック弁の弁部５２と弁部外側との摺動面に０リング５４を設け、摺動抵抗を増加させて摺動面の動き（摺動感度）を鈍くし、チェック弁のチャタリングによる異常音の発生を防止していた（例えば特許文献２参照）。
特公平０７−４５８７７号公報 特開平０９−１２２７７３号公報

しかしながら、上記特許文献１の構成では、圧縮機運転後の停止状態で、吐出圧力と吸入圧力が平衡するまでの間で、弁体が開いた直後など、ピストン２３にかかる圧力差のバランスが急変し、ピストン２３の運動方向が短時間に逆転するような状態となり、弁体の開閉が短時間に繰り返される。そのように、ベーン背圧付与装置のピストン挙動が不安定となり、ピストン２３のチャタリングによる異音が発生する。

また、上記特許文献２の構成では、チェック弁の弁体５４と弁部外側との褶動面に０リング５５を設け、摺動面の動き（摺動感度）を鈍くし、チェック弁のチャタリングによる異常音の発生を防止するが、運転中と停止時に温度差がある圧縮機の場合に、チェック弁と弁体との熱膨張差による隙間の変化で、Ｏリング５５の締め代が変化しチェック弁の摺動感度が変化するという課題がある。

本発明はこのような従来の課題を解決するものであり、ピストンの上下圧力変動を低減させることにより、ピストン挙動を安定化し、ピストンのチャタリングによる異音を防止し、挙動安定化制御弁を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために本発明は、流体の通路を開閉する弁体と、弁体を移動させるピストンと、ピストンへ荷重を与える弾性体と、ピストンの運動方向を規制する規制手段からなり、ピストンにかかる圧力差及び弁体にかかる圧力差の少なくとも一方と弾性体の荷重とでピストンの動きを制御する制御弁において、ピストン下部の圧力上昇スピードを低減させるために、ピストン下部に凹部を設け、ピストン室内容積を増加させたものである。

かかる構成とすることにより、高圧室の流体が、ピストンとピストン室の微少隙間から洩れても、ピストン下部圧力が一挙に上昇しないだけの空間を設けることにより、ピストンのチャタリングを防止し、その時発生する異音を防止できる。

また、本発明は、ピストン下部の圧力上昇スピードを低減させるため、ピストン室内のシール確保、ピストンの摺動距離の規制をするために設けられている固定具に凹部を設け、ピストン室内容積を増加させたものである。

かかる構成とすることにより、ピストン下部室の圧力上昇を低下させ、ピストンのチャタリングによる異音の発生を防止できる。

本発明の挙動安定化制御弁は、高圧室の流体が、ピストンとピストン室の隙間からピストン下部に洩れても、ピストン下部の容積を増加させることにより、ピストン下部室の圧力上昇を低下させ、ピストンのチャタリングによる異音の発生が防止できるという効果を奏する。

以下本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。ここで、スライディングベーン式圧縮機の構造については、図３、図４と同一で良いため、説明を省略し、特に本発明にかかるベーン背圧付与装置の構造、動作について説明する。

（実施の形態１）
図１は、スライディングベーン式圧縮機に具備されたベーン背圧付与装置を示し、同図において、ベーン背圧付与装置は、流体の通路を開閉する第1球体２１と第1球座２０とからなる弁体と、弁体を移動させる第1ピストン２３と、第1ピストン２３へ荷重を与える弾性体２６と、第1ピストン２３の運動方向を規制する規制手段である第1ピストン室２２を具備している。

そして、前記第1ピストン２３にかかる圧力差と弁体にかかる圧力差と、弾性体２６の荷重で第1ピストン２３の動きを制御するように、前記第1ピストン２３に凹部２３ａを設け、第１下部ピストン室２５容積を増加させている。

したがって、前記第１下部ピストン室２５容積を増加させることにより、ピストン下部室の圧力上昇速度を低下させ、第１ピストン２３のチャタリングによる異音の発生が防止できる。

（実施の形態２）
図２は、本実施形態の第二の実施例であるベーン背圧付与装置を示し、流体の通路を開閉する第1球体２１と第1球座２０とからなる弁体と、弁体を移動させる第1ピストン２３と、第1ピストン２３へ荷重を与える弾性体２６と、第1ピストン２３の運動方向を規制する規制手段である第1ピストン室２２を具備している。

そして、前記第1ピストン２３にかかる圧力差と弁体にかかる圧力差と、弾性体２６の荷重で第1ピストン２３の動きを制御するように、前記固定具２７に凹部２７ａを設け第１下部ピストン室２５容積を増加させている。

したがって、先の実施の形態と同様に前記第１下部ピストン室２５容積を増加させることにより、ピストン下部室の圧力上昇速度を低下させ、第１ピストン２３のチャタリングによる異音の発生が防止できる。

以上のように、本発明の挙動安定化制御弁は、差圧によって往復動作する機構をもってスライディングベーン式圧縮機に使用するベーン背圧付与装置について説明したが、同様
に差圧を持って往復動作する他の制御弁においても同様に実施できるものである。

本発明の第１の実施の形態を示すベーン背圧付与装置の断面図 本発明の第２の実施の形態を示すベーン背圧付与装置の断面図 従来例を示すベーン背圧付与装置を具備したロータリコンプレッサの縦断面図 同ロータリコンプレッサの横断面図 異なる従来例を示すチェック弁の断面図

符号の説明

１ シリンダ
２ ロータ
３ ベーンスロット
４ ベーン
５ 駆動軸
６ 前部側板
７ 後部側板
８ 作動室
９ 吸入口
１０ 吐出口
１１ 吐出弁
１２ 高圧ケース
１３ 高圧通路
１４ 高圧室
１５ ベーン背圧付与装置
１６ ベーン背圧付与本体
１７ ベーン背圧室
１８ 給油通路
１９ 絞り（給油量を規制する通路）
２０ 第１球座
２１ 第１球体
２２ 第１ピストン室
２３ 第１ピストン
２３ａ 凹部
２４ 第１圧力導入路
２５ 第一下部ピストン室
２６ 弾性体
２７ 固定具
２７ａ 凹部
２８ 逆止弁
２９ 圧力導入部

Claims (3)

1. 流体の通路を開閉する弁体と、弁体を移動させるピストンと、ピストンへ荷重を与える弾性体と、ピストンの運動方向を規制する規制手段からなり、ピストンにかかる圧力差及び弁体にかかる圧力差の少なくとも一方と弾性体の荷重とでピストンの動きを制御する制御弁において、ピストン下部の圧力上昇スピードを低減させるために、ピストン下部に凹部を設け、ピストン室内容積を増加させたことを特徴とする挙動安定化制御弁。
2. 流体の通路を開閉する弁体と、弁体を移動させるピストンと、ピストンへ荷重を与える弾性体と、ピストンの運動方向を規制する規制手段からなり、ピストンにかかる圧力差及び弁体にかかる圧力差の少なくとも一方と弾性体の荷重とでピストンの動きを制御する制御弁において、ピストン下部の圧力上昇スピードを低減させるために、ピストン室内のシール確保、ピストンの摺動距離の規制をするために設けられている固定具に凹部を設け、ピストン室内容積を増加させたことを特徴とする挙動安定化制御弁。
3. ピストン下部の圧力上昇スピードを低減させるため、ピストン室内のシール確保、ピストンの摺動距離の規制をするために設けられている固定具に凹部を設け、ピストン室内容積を増加させたことを特徴とする請求項１記載の挙動安定化制御弁。

Images