JP2007247496A

JP2007247496A - 圧縮機

Info

Publication number: JP2007247496A
Application number: JP2006070705A
Authority: JP
Inventors: Yoshinobu Ichikawa; 喜伸市川
Original assignee: Sanden Corp
Current assignee: Sanden Corp
Priority date: 2006-03-15
Filing date: 2006-03-15
Publication date: 2007-09-27

Abstract

【課題】吸入弁の作動に起因する騒音の発生を防止しつつ、シリンダボア内への冷媒の吸入効率を向上できる、信頼性、耐久性に優れた圧縮機を提供する。
【解決手段】ピストンが往復動自在に設けられるシリンダボアを備えたシリンダブロックと、シリンダボアと吸入室を区画する弁板と、該弁板に設けられシリンダボアと吸入室とを連通する吸入孔と、該吸入孔を開閉するリード弁からなる吸入弁と、シリンダボアの内壁に設けられ吸入弁の先端部が当接されて吸入弁のシリンダボア内への開度を規制するストッパ部とを備えた圧縮機において、吸入弁の先端部が当接されるストッパ部の当接面を、シリンダボアの径方向外側部分よりも内側部分の方がピストンの下死点側に向かう方向に傾斜する傾斜面に形成したことを特徴とする圧縮機。
【選択図】図２

Description

本発明は、シリンダボア内にピストンが往復動自在に設けられた圧縮機に関し、とくに、シリンダボア内に冷媒を吸入する吸入孔の吸入弁の開閉機構の改良に関する。

従来、車両空調装置用の圧縮機としては、シリンダブロックに複数のシリンダボアが設けられ、各シリンダボア内にピストンが往復動自在に配置された多気筒往復動式可変容量型圧縮機が知られている。このような圧縮機においては、シリンダヘッドの内部には、中央に吐出室が設けられ、外周部には吸入室が設けられている。吐出室はシリンダヘッドに設けられた吐出ポート、吸入室はシリンダヘッドに設けられた吸入ポートにそれぞれ連通されている。圧縮機が駆動されると、エバポレータに接続された回路配管から、吸入ポートを通って吸入室に導かれた冷媒は、シリンダボア内のピストンが吸入行程にある時、吸入弁（リード弁）を押し開け、弁板の吸入孔を通ってシリンダボアに吸入される。一方、ピストンが圧縮行程にある時、吸入弁は閉じられ、吐出弁が押し開けられる。そして、弁板の吐出孔から吐出室に圧縮された冷媒が吐出される。吐出室内に吐出された冷媒は、シリンダヘッドの吐出ポートを通過してコンデンサに接続されたエアコンシステム回路へ吐出される。

上記吸入行程においては、図６に示すように、冷媒が弁板１００の吸入孔１０１を通過し、吸入弁１０２を押し開けると、吸入弁１０２はシリンダブロック１０３の内壁に設けられたストッパ部１０４に当接し、吸入弁の弁開度が規制される。吸入弁１０２の先端部１０２ａが当接するストッパ部１０４の当接面１０５は、通常、弁板１００に対して平行に配置されている。

ところで、可変容量型圧縮機では冷媒循環量を変えることができるが、冷媒循環量が多い運転条件では、図７に示すように吸入弁１０２がストッパ部１０４に当接した後、さらに吸入弁１０２の先端部１０２ａがストッパ部１０４の当接面１０５に押し付けられ吸入弁１０２が撓んだ状態で、冷媒がシリンダボア１０６に吸入される。吸入弁１０２の撓み量は、上述のようにストッパ部１０４の位置（つまり、ストッパ部１０４の当接面１０５から弁板１００までの間隔）によって規制される。また、吸入孔１０１の中心付近での吸入弁１０２の変位量は、ストッパ部１０４に当接する吸入弁１０２の先端部１０２ａの弁変位より小さい。このため、吸入孔１０１の吸入効率を向上するためには，吸入孔１０１の中心付近での吸入弁１０２の変位量を大きくする必要がある。

しかし、吸入孔１０１の中心付近での吸入弁１０２の変位量を大きくするために、ストッパ部１０４の位置を弁板１００から遠ざける（つまり、当接面１０５と弁板１００との間隔を大きくすると）と、吸入弁１０２の作動代が大きくなり、作動時の弁振動が大きくなるおそれがある。弁振動は、吸入脈動の原因となり、脈動に起因し騒音が発生することがある。したがって、装置の騒音を低減しつつ、吸入効率を向上するためには、吸入弁１０２の作動代を大きくすることなく、吸入孔中心付近での吸入弁１０２の変位量を大きくすることが必要である。

上記のような問題を解消するために、図８に示すように、ストッパ部１０４の当接面１０５を、吸入弁１０２の序動姿勢を規制する第１係止面１０５ａと、該第１係止面１０５ａよりも深くに形成され撓み後の吸入弁１０２の姿勢を規制する第２係止面１０５ｂから形成した提案もなされている（特許文献１）。

しかし、上記特許文献１に係る提案においては、吸入弁１０２は、まず第１係止面１０５ａに当接した後、第２係止面１０５ｂに当接することになるが、吸入弁１０２が第２係止面１０５ｂに当接する際には、図９に示すように吸入弁１０２がエッジ部１０７に接触しているので、エッジ部１０７が磨耗、もしくは破損するおそれがある。また、吸入弁１０２がエッジ部１０７に接触する際には、大きな応力が吸入弁１０２に作用することになるので、吸入弁１０２が破損するおそれがある。
特開平８−２６１１５４号公報

本発明の課題は、吸入弁の作動に起因する騒音の発生を防止しつつ、シリンダボア内への冷媒の吸入効率を向上でき、しかも信頼性、耐久性に優れた圧縮機を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明に係る圧縮機は、ピストンが往復動自在に設けられるシリンダボアを備えたシリンダブロックと、前記シリンダボアと吸入室を区画する弁板と、該弁板に設けられ前記シリンダボアと吸入室とを連通する吸入孔と、該吸入孔を開閉するリード弁からなる吸入弁と、前記シリンダボアの内壁に設けられ前記吸入弁の先端部が当接されて吸入弁のシリンダボア内への開度を規制するストッパ部とを備えた圧縮機において、前記吸入弁の先端部が当接されるストッパ部の当接面を、前記シリンダボアの径方向外側部分よりも内側部分の方が前記ピストンの下死点側に向かう方向に傾斜する傾斜面に形成したことを特徴とするものからなる。

上記のような圧縮機においては、吸入弁の先端部が当接されるストッパ部の当接面は、シリンダボアの径方向外側部分よりも内側部分の方がピストンの下死点側に向かって傾斜する傾斜面に形成されているので、開弁時においては、吸入弁の先端部は傾斜面に当接した後、さらに撓みながら当接面に沿って当接する。したがって、吸入弁の作動の際の衝突音が低減され、装置の騒音が大幅に低減される。また、吸入弁および当接面に大きな応力が作用しなくなるので、装置の信頼性、耐久性を向上できる。さらに、吸入弁がストッパ部の当接面に当接した状態においては、当接面は上記のような傾斜面に形成されているので、吸入弁の先端部の当接面に対する力は、当接面を押す力の成分と、当接面から滑り落ちようとする力の成分とに分けられる。このうち当接面から滑り落ちようとする力の成分は、吸入弁全体を撓ませる力として働くので、吸入弁は撓み易くなる。吸入弁が撓み易くなり撓み量が大きくなれば、吸入孔中心付近での吸入弁の変位量が大きくなるので、吸入効率を大幅に向上できる。

また、上記課題を解決するために、もう一つの本発明に係る圧縮機は、ピストンが往復動自在に設けられるシリンダボアを備えたシリンダブロックと、前記シリンダボアと吸入室を区画する弁板と、該弁板に設けられ前記シリンダボアと吸入室とを連通する吸入孔と、該吸入孔を開閉するリード弁からなる吸入弁と、前記シリンダボアの内壁に設けられ前記吸入弁の先端部が当接され吸入弁のシリンダボア内への開度を規制するストッパ部とを備えた圧縮機において、前記吸入弁の先端部が当接されるストッパ部の当接面に、窪み部を設けたことを特徴とするものからなる。

上記のような圧縮機においては、吸入弁の先端部は窪み部に当接した後、さらに窪み部に沿って当接されるので、吸入弁の作動の際の衝突音が低減され、装置の騒音が大幅に低減される。また、吸入弁および当接面に加わる応力が大幅に低減されるので、装置の信頼性、耐久性を向上できる。さらに、吸入弁がストッパ部の窪み部に当接した状態においては、吸入弁の先端部の窪み部に対する力は、吸入弁の先端部が窪み部を押す力の成分と、窪み部に沿って滑り落ちようとする力の成分とに分けられる。このうち窪み部に沿って滑り落ちようとする力の成分は、吸入弁全体を撓ませる力として働くので、吸入弁は撓み易くなる。吸入弁が撓み易くなり撓み量が大きくなれば、吸入孔中心付近での吸入弁の変位量が大きくなるので、吸入効率が大幅に向上される。

このような本発明に係る圧縮機によれば、吸入弁の作動に起因する騒音の発生を抑制でき、しかも吸入孔中心付近での吸入弁の変位量を大きくすることができるので、装置の騒音を低減しつつ吸入効率を向上できる。また、吸入弁およびストッパ部の当接面の磨耗等が防止されるので、信頼性、耐久性に優れた圧縮機を実現できる。

以下に、本発明に係る圧縮機の望ましい実施の形態を図面を参照して説明する。
図１ないし図３は、本発明の第１実施態様に係る圧縮機を示している。図１において、１は斜板式圧縮機を示している。斜板式圧縮機１は、シリンダブロック２と、フロントハウジング３と、シリンダヘッド４とを備えている。シリンダブロック２とフロントハウジング３との間にはクランク室５が形成されている。シリンダブロック２の周方向には複数のシリンダボア１４が設けられている。

クランク室５内には、該クランク室５を貫通して延びるように主軸６が設けられている。主軸６の一端はシリンダブロック２の中心穴７にニードルベアリング８を介して支承されている。また、主軸６の他端は、フロントハウジング３に形成された筒状部３ａに挿通されている。

主軸６は、斜板９に挿通されており、斜板９は主軸６と一体回転可能になっている。ロータ１０は、フロントハウジング３の内壁にスラストニードルベアリング１６を介してスラスト支持されている。ロータ１０は主軸６と一体的に回転するようになっている。斜板９の一面には、ロータ１０に向かって延びる耳部１１が設けられている。耳部１１には長穴１１ａが設けられており、該長穴１１ａにはロータ１０に設けられたピン部材１２が挿通されている。ピン部材１２が長穴１１ａ内を移動することにより、斜板９の傾斜角が可変可能となっている。該傾斜角の可変により斜板９に連結されるピストン１３のシリンダボア１４内における移動量が規制され、圧縮機１の吐出容量が可変されるようになっている。

各シリンダボア１４内には、ピストン１３が往復動自在に設けられている。ピストン１３のクランク室側の端部１３ａの球面１３ｂにはシュー１５が挟持されている。シュー１５は斜板９の外周部側に摺接されており、該摺接を介して、斜板９の回転運動がピストン１３の往復運動に変換されるようになっている。

シリンダヘッド４内部は、内壁１７によって吸入室１８と吐出室１９とに画成されている。吸入室１８には、該吸入室１８内に冷媒を吸入する吸入ポート２１が連通されている。また、吐出室１９には、該吐出室１９内に吐出された冷媒を外部に送出する吐出ポート２２が連通されている。シリンダブロック２とシリンダヘッド４との間には弁板２０が介装されている。

弁板２０には、シリンダボア１４と吸入室１８とを連通する吸入孔２３が設けられている。また、弁板２０には、シリンダボア１４と吐出室１９とを連通する吐出孔２４が設けられている。吸入孔２３は、リード弁からなる吸入弁２５により開閉されるようになっている。また、吐出孔２４は、リード弁からなる吐出弁２６により開閉されるようになっている。

シリンダボア１４の内壁には、図２に示すように、吸入弁２５のシリンダボア１４内への開度を規制するストッパ部２７が設けられている。ストッパ部２７の当接面２８に、吸入弁２５の先端部２５ａが当接し、該吸入弁２５のシリンダボア１４内への開度が規制されるようになっている。ストッパ部２７の当接面２８は、シリンダボア１４の径方向外側部分よりも内側部分の方がピストン１３の下死点側（つまり、図１、図２の左側）に向かう方向に傾斜する傾斜面に形成されている。なお、本実施態様においては、当接面２８全体が上記の方向に傾斜する傾斜面に形成されているが、吸入弁２５の先端部２５ａが当接する部分のみを、シリンダボア１４の径方向外側部分よりも内側部分の方がピストン１３の下死点側に向かう方向に傾斜する傾斜面に形成する態様を採用することもできる。

吐出弁２６の吐出室１９内への開度は、リテーナ２９により規制されるようになっている。

本実施態様の斜板式圧縮機１においては、たとえば駆動モータや自動車エンジン等の駆動源（図示略）からの回転駆動力が主軸６に伝達されると、該主軸６が回転駆動される。回転駆動力はロータ１０から斜板３に伝達され、斜板９が所定の角度に傾斜した状態で回転される。回転する斜板９とシュー１５との摺接係合を介し、斜板９の回転運動がピストン１３に伝達されて、ピストン１３がシリンダボア１４内を往復動する。ピストン１３の往復動に伴い、吸入孔２３を通してシリンダボア１４内へ冷媒が吸入され、シリンダボア１４内で圧縮された後、圧縮冷媒が吐出孔２４を介して吐出室１９内へと吐出される。

上記圧縮機１の吸入行程において、ピストン１３が下死点側に移動すると、吸入室１８内の冷媒が弁板２０の吸入孔２３を通過し、吸入弁２５を押し開ける。そして、吸入弁２５の先端部２５ａがシリンダブロック１４の内壁に設けられたストッパ部２７の当接面２８に当接し、吸入弁２５のシリンダボア１４内への弁開度が規制される。

また、冷媒循環量が多い運転条件では、図２に示すように吸入弁２５の先端部２５ａがストッパ部２７の当接面２８に当接した後、さらに吸入弁の先端部２５ａがストッパ部２７の当接面２８に押し付けられ吸入弁２５が撓んだ状態で、冷媒がシリンダボア１４に吸入される。吸入弁２５の撓み量は、ストッパ部２７の位置（つまり、当接面２８と弁板２０の間隔）によって規制される。このため、吸入孔２５の中心付近での変位量は、一般に、吸入弁２５の先端部２５ａの弁変位より小さくなる。

しかし、本実施態様においては、吸入弁２５の先端部２５ａが当接されるストッパ部２７の当接面２８は、シリンダボアの径方向外側部分よりも内側部分の方がピストンの下死点側に向かって傾斜する傾斜面に形成されているので、吸入弁２５の最先端部がまず傾斜面に当接した後、吸入弁２５の先端部２５ａは撓みながら連続的に当接面２８当接する。したがって、吸入弁２５の作動の際の衝突音が低減され、装置の騒音が大幅に低減される。また、吸入弁２５および当接面２８に局部的に大きな応力が作用しなくなるので、吸入弁２５、当接面２８等の破損が防止され、装置の信頼性、耐久性を向上できる。さらに、吸入弁２５の先端部２５ａがストッパ部２７の当接面２８に当接した状態においては、図３に示すように吸入弁２５の先端部２５ａの当接面２８に対する力Ｘ_１は、当接面２８を押す力Ｙ_１と、当接面２８から滑り落ちようとする力Ｚ_１に分けられる。このうち当接面２８から滑り落ちようとする力Ｚ_１は、吸入弁２５を撓ませる力として働くので、吸入孔中心付近での吸入弁２５の変位量が大きくなり吸入効率が大幅に向上される。

図４および図５は、本発明の第２実施態様に係る圧縮機の吸入孔付近の拡大断面図である。なお、上記第１実施態様と同一の部材には同一の番号を付することにより説明を省略する。本実施態様においては、吸入弁３０のシリンダボア１４内への開度を規制するストッパ部３１の当接面３２には窪み部３４が設けられている。なお、本実施態様においては、窪み部３４は当接面３２のシリンダボアの径方向の内側部分に設けられているが、当接面３２の先端部３０ａが当接する範囲内の位置であればよい。

本実施態様においては、吸入弁３０の先端部３０ａが窪み部３４に当接した後、さらに吸入弁３０の先端部３０ａは窪み部３４に沿って当接される。つまり、吸入弁３０先端部３０ａが撓みながら当接面３２に当接されることになるので、吸入弁３０の作動の際の衝突音が低減され、装置の騒音が大幅に低減される。また、吸入弁３０および当接面３２に加わる応力が大幅に低減されるので、装置の信頼性、耐久性を向上できる。さらに、吸入弁３０がストッパ部３１の窪み部３４に当接した状態においては、図５に示すように、吸入弁３０の先端部３０ａの窪み部３４に対する力Ｘ_２は、吸入弁３０の先端部３０ａが窪み部３４を押す力Ｙ_２と、窪み部３４に沿って滑り落ちようとする力Ｚ_２とに分けられる。この窪み部３４に沿って滑り落ちようとする力Ｚ_２は、吸入弁３０全体を撓ませる力として働くので、吸入弁３０は撓み易くなる。吸入弁３０が撓み易くなり撓み量が大きくなれば、吸入孔中心付近での吸入弁３０の変位量が大きくなるので、吸入効率が大幅に向上される。

本発明は、シリンダボア内にピストンが往復動自在に設けられる圧縮機に広く適用可能であり、とくに車両用空調装置の圧縮機として好適である。

本発明の第１実施態様に係る圧縮機の縦断面図である。図１の圧縮機の吸入孔付近の拡大断面図である。図２のＡ部の拡大図である。本発明の第２実施態様に係る圧縮機の吸入孔付近の拡大断面図である。図４のＢ部の拡大図である。従来の圧縮機の吸入弁がストッパの当接面に当接した状態を示す、吸入孔付近の拡大断面図である。従来の圧縮機の吸入弁が撓んだ状態を示す、吸入孔付近の拡大断面図である。別の従来の圧縮機の吸入孔付近の拡大断面図である。図８のＣ部の拡大図である。

符号の説明

１圧縮機
２シリンダブロック
３フロントハウジング
３ａ筒状部
４シリンダヘッド
５クランク室
６主軸
７中心孔
８ニードルベアリング
９斜板
１０ロータ
１１耳部
１１ａ長穴
１２ピン部材
１３ピストン
１３ａピストンのクランク室側の端部
１３ｂ球面
１４シリンダボア
１５シュー
１６スラストニードルベアリング
１７内壁
１８吸入室
１９吐出室
２０弁板
２１吸入ポート
２２吐出ポート
２３吸入孔
２４吐出孔
２５、３０リード弁からなる吸入弁
２５ａ、３０ａ吸入弁の先端部
２６リード弁からなる吐出弁
２７、３１ストッパ部
２８、３２当接面
２９リテーナ
３４窪み部

Claims

ピストンが往復動自在に設けられるシリンダボアを備えたシリンダブロックと、前記シリンダボアと吸入室を区画する弁板と、該弁板に設けられ前記シリンダボアと吸入室とを連通する吸入孔と、該吸入孔を開閉するリード弁からなる吸入弁と、前記シリンダボアの内壁に設けられ前記吸入弁の先端部が当接されて吸入弁のシリンダボア内への開度を規制するストッパ部とを備えた圧縮機において、前記吸入弁の先端部が当接されるストッパ部の当接面を、前記シリンダボアの径方向外側部分よりも内側部分の方が前記ピストンの下死点側に向かう方向に傾斜する傾斜面に形成したことを特徴とする圧縮機。
ピストンが往復動自在に設けられるシリンダボアを備えたシリンダブロックと、前記シリンダボアと吸入室を区画する弁板と、該弁板に設けられ前記シリンダボアと吸入室とを連通する吸入孔と、該吸入孔を開閉するリード弁からなる吸入弁と、前記シリンダボアの内壁に設けられ前記吸入弁の先端部が当接され吸入弁のシリンダボア内への開度を規制するストッパ部とを備えた圧縮機において、前記吸入弁の先端部が当接されるストッパ部の当接面に、窪み部を設けたことを特徴とする圧縮機。