JP2010059869A - 圧縮機 - Google Patents

Abstract

【課題】吐出孔形状および吐出弁構造とともに、リテーナ構造にも簡単な改良を加えることにより、この部分全体における圧縮ガスの有効流れ面積を大きくして圧力損失を低減でき、過圧縮量を適切に低減して消費動力を低減可能な圧縮機の構造を提供する。
【解決手段】弁板の吐出孔をＵ字形状に形成するとともに、吐出弁に開口を設けて吐出孔に対応する吐出弁先端部を前記Ｕ字形状の吐出孔を覆う形状に形成し、かつ、吐出弁のリフト量を規制するリテーナについて、吐出弁先端部に対応するリテーナ先端部に、吐出弁の開口に対応する開口または切り欠きを設けたことを特徴とする圧縮機。
【選択図】図５

Description

本発明は、圧縮機に関し、とくに、吐出孔、吐出弁および吐出弁のリフト量を規制するリテーナ部の構造を改良した圧縮機に関する。

圧縮機、例えば車両用空調装置に使用される冷媒を圧縮するピストン往復動式多気筒圧縮機においては、例えば図１０に示すように、吸入室１０１および吐出室１０２が形成されたシリンダヘッド１０３とシリンダボア１０４が形成されたシリンダブロック１０５との間に、吸入室１０２とシリンダボア１０４との間を連通可能な吸入孔１０６および吐出室１０２とシリンダボア１０４との間を連通可能な吐出孔１０７が形成された弁板１０８が介装され、該弁板１０８の吸入孔１０６に対し、吸入孔１０６開閉用のリード弁からなる吸入弁１０９が設けられるとともに、該弁板１０８の吐出孔１０７に対し、吐出孔１０７開閉用のリード弁からなる吐出弁１１０が設けられ、該吐出弁１１０の先端側に吐出孔１０７が配置されている構成とされることが多い。吐出孔１０７は通常図１１に示すように円形に形成され、吐出弁１１０を構成するリード弁は、図１２に示すように、この円形吐出孔１０７を塞ぐことができるように吐出孔１０７よりも一回り大きい先端部形状に形成されている。ピストン１１１の圧縮動作により圧縮された冷媒の圧力により吐出弁１１０が開かれ、圧縮された冷媒が吐出室１０２内に吐出される。このとき、吐出弁１１０の開弁量は、リテーナ１１２によって規制される。リテーナ１１２の形状も、吐出弁１１０と同様に、例えば径方向に放射状に延びる形状に形成される。

このような圧縮機においては、圧縮機内の各部の潤滑状態を良好に保つために、通常、被圧縮流体としての冷媒内に、潤滑油（例えば、冷凍機油）が混入されており、圧縮機内には潤滑油が存在している。吸入行程で冷媒ガスをシリンダボア１０４内に吸入するときには、潤滑油が吐出弁１１０と弁板１０８の間に付着することによって、吐出弁１１０と弁板１０８間のシール性が高まり、吸入効率が向上する。しかし、圧縮行程から吐出行程に移行する際は、この潤滑油の存在により吐出弁１１０が弁板１０８に貼り付きやすくなり、吐出弁１１０が開き遅れやすくなるため、シリンダボア１０４内圧力が、所定の吐出圧力より過剰に高くなり、圧縮機を駆動させるために余分な動力を必要とするおそれがあった。

また、吐出弁１１０が開いた後の吐出行程においては、上記のような従来構造では、吐出ガスが通過する有効流れ面積が比較的狭いので、吐出ガスが通過する際の圧力損失が過大になり、その分圧縮機を駆動させるために余分な動力を必要とするおそれがあった。

このような問題に対し、吐出弁に弾性力を与える弁ばねを設け、該弁ばねに吐出ガスが通過可能な孔を形成して、吐出ガスの流動損失を低減するようにした構造が特許文献１に開示されているが、吐出弁部分の構造が複雑になるとともに、流路の断面積の大幅な増大は望めないため、流路抵抗（圧力損失）の低減効果としては不十分なものであった。
特開２００５−９０４９５号公報

また、上記のような問題に対し、未だ出願未公開の段階にあるが、先に本出願人により、吐出行程での過圧縮量を低減する方法として、吐出ガスが通る有効流れ面積を大きくするために、吐出孔形状をＵ字形状とする構造が提案されており、また、吐出弁もＵ字形状の吐出孔を覆うように孔を設けた形状とする構造が提案されている（特願２００８−１５７５２５号、特願２００８−２２００８３号）。

しかしながら、これら先の提案構造においては、吐出弁のリフト量を規制するために弁板に組み付けられているリテーナが、従来のリテーナ形状のままでは、吐出孔をＵ字形状に形成しても、かつ、その吐出孔形状に対応させて吐出弁先端部をＵ字形状に形成しても、なお吐出ガスが通る際の圧力損失低減効果が不十分であるおそれがあるという問題が残されている。

そこで本発明の課題は、吐出孔形状および吐出弁構造に改良を加えるとともに、リテーナ構造にも簡単な改良を加えることにより、吐出弁の弁板への貼り付きを効果的に抑制して弁の開き遅れを小さくできるとともに、吐出弁が開いたときのこの部分全体における圧縮ガスの有効流れ面積を大きくして圧力損失を低減でき、過圧縮量をより適切に低減して駆動のための消費動力を低減可能な圧縮機の構造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、吐出室が形成されたシリンダヘッドとシリンダボアが形成されたシリンダブロックとの間に、吐出室とシリンダボアとの間を連通可能な吐出孔が形成された弁板が介装され、該弁板の吐出孔に対し、吐出孔開閉用のリード弁からなる吐出弁が放射状に延びるように設けられているとともに、該吐出弁のリフト量を規制するリテーナが吐出弁に対応させて放射状に延びるように設けられている圧縮機において、前記吐出孔をＵ字形状に形成するとともに、前記吐出弁に開口を設けて前記吐出孔に対応する吐出弁先端部を前記Ｕ字形状の吐出孔を覆う形状に形成し、かつ、前記吐出弁先端部に対応するリテーナ先端部に、前記吐出弁の開口に対応する開口または切り欠きを設けたことを特徴とするものからなる。ここで、リテーナ先端部に設けられる「開口」とは、リテーナの幅以内に設けられた、縁部が閉曲線をなす、リテーナ肉厚方向に貫通した開口を意味し、リテーナ先端部に設けられる「切り欠き」とは、リテーナの幅方向外方に向けて、または／および、リテーナの先端に向かう方向にリテーナ先端から外方に向けて、縁部が開放された形状の（したがって、開放された部位では形状画定のための縁部が形成されない形状の）切り欠きを意味する。

この本発明に係る圧縮機構造においては、まず、吐出孔形状がＵ字形状とされているため、従来の円形形状に比べ、吐出弁が開いたときの吐出ガスが通る有効流れ面積を大きくとることができ、圧力損失が低減され、過圧縮量が低減されて、圧縮機駆動のための消費動力が低減される。また、Ｕ字形状の吐出孔に対応させて、吐出弁に開口が設けられて吐出孔に対応する吐出弁先端部がＵ字形状の吐出孔に沿って該吐出孔を覆う形状に形成されるので、この吐出弁の開口が、吐出弁が開いたときの吐出ガスが通るガス通路として有効に機能可能となり、大きな有効流れ面積の維持が可能となる。また、開口の存在により吐出孔からのガスが吐出弁部を通過しやすくなり、かつ、Ｕ字形状の吐出孔におけるＵ字の両腕間の弁板部位が他の部位よりも微小変形しやすくなり、該微小変形は吐出弁を押し上げる方向（開方向）働くので、潤滑油による吐出弁の弁板への貼り付きも抑制されて吐出弁の開き遅れが抑制され、過圧縮量が低減される。そして、吐出弁先端部に対応するリテーナ先端部にも、吐出弁の開口に対応する開口または切り欠きが設けられるので、このリテーナの開口または切り欠きを通して、吐出ガスが通るガス通路が大きく形成され、リテーナ部についても有効流れ面積を大きくとることが可能になる。その結果、Ｕ字形状の吐出孔から吐出されてくるガスに対して、リテーナ部を通過するまでこの部分全体にわたって大きな有効流れ面積が確保されることになり、この部分全体にわたって圧力損失が低減され、過圧縮量が低減されて、圧縮機駆動のための消費動力が低減されることになる。

上記本発明に係る圧縮機においては、上記リテーナ先端部に設けられる開口としては、円孔または長孔に構成できる。この開口および開口を有するリテーナ先端部の幅方向両側部分がガス抜け通路として機能できる。この開口の縁部を長くして有効流れ面積を大きくとる観点からは、とくに長孔構成の開口が好ましい。

また、上記リテーナ先端部に設けられる切り欠きとしては、その切り欠きが、リテーナ先端部をリテーナ先端に向けて開くＹ字形状に形成することにより形成されている構造とすることができる。リテーナ先端に向けて開くＹ字形状の先端両腕は、平行に延びる形状、互いに拡開していく形状のいずれであってもよい。このＹ字形状の先端両腕間部分および両腕の両外側部分がガス抜け通路として機能できる。

さらに、上記リテーナ先端部に設けられる切り欠きとして、リテーナ先端部の幅方向片側部分をリテーナ先端に向けて切り欠くことにより形成されている構成を採用することもできる。このようにリテーナ先端部の幅方向片側部分を大きく切り欠いた構成により、リテーナの軽量化をはかることができる。また、このような構成では、有効流れ面積を大きくとることができるとともに、この部分を通過するガスに、切り欠き方向により流れやすくする、ある程度の指向性を付与することが可能であり、このような要求がある場合にはとくに有効である。

また、前述の如く、被圧縮流体中には潤滑油が混入されていることが多いが、上記の如く吐出孔をＵ字形状とし、吐出弁をそれに対応する形状とし、さらにリテーナに開口または切り欠きを設けることにより、この部分全体にわたって吐出ガスが通過しやすくなり、良好なガス通過により潤滑油による吐出弁の弁板への貼り付きが抑制されて吐出弁の開き遅れが抑制され、過圧縮量が低減されることになる。

本発明に係る圧縮機の構造は、基本的にはあらゆるピストン式圧縮機に適用可能であるが、とくに本発明は、車両用空調装置の冷凍回路に設けられる圧縮機等に有効である。とくに圧縮機の駆動力を車両のエンジンからとる場合、上記の如く圧縮機の消費動力の低減が可能になるため、エンジンへの負荷が低減される。

このように、本発明に係る圧縮機によれば、吐出孔形状をＵ字形状とすることで、吐出弁が開いたときの吐出弁と弁板の間の有効流れ面積を広くとることができ、また、吐出弁の形状を吐出孔形状に対応させて形成することにより、吐出弁部分に対しても吐出ガスを通過しやすくでき、さらに、リテーナに開口または切り欠きを設けることにより、リテーナ部分に対しても吐出ガスを通過しやすくして有効流れ面積を広くでき、結局この部分全体にわたって吐出ガスが通過しやすくなり、広い有効流れ面積を確保して圧力損失を低減でき、過圧縮量を低減することできる。その結果、圧縮機駆動のための消費動力の低減をはかることが可能になる。

以下に、本発明の望ましい実施の形態を、図面を参照しながら説明する。
図１〜図５は、本発明の第１実施態様に係る圧縮機の吐出孔、吐出弁およびリテーナ部の構造を示している。図１において、吸入室１および吐出室２が形成されたシリンダヘッド３とシリンダボア４が形成されたシリンダブロック５との間に、吸入室１とシリンダボア４との間を連通可能な吸入孔６および吐出室２とシリンダボア４との間を連通可能な吐出孔７が形成された弁板８が介装されている。弁板８の吸入孔６に対しては、吸入孔開閉用のリード弁からなる吸入弁９が設けられている。吐出孔７に対しては、吐出孔開閉用のリード弁からなる、図３に示すように放射状に形成された吐出弁１０が設けられ、該吐出弁弁１０の先端側に吐出孔７が配置されている。この吐出弁１０に対しては、吐出弁１０開時に吐出弁１０のストッパとなり吐出弁１０のリフト量を制限するリテーナ１１が設けられている。このリテーナ１１も、図４に示すように、上記吐出弁１０の形状に対応させて放射状に形成されている。シリンダボア４内には往復動自在にピストン１２が挿入されており、該往復動に伴って、吸入室１からシリンダボア４内への被圧縮流体（例えば、冷媒ガス）の吸入、圧縮された流体のシリンダボア４内から吐出室２内への吐出が行われる。

吐出孔７は、弁板８に、図２に示すようにＵ字形状に形成されており、所定数（シリンダボア４に対応する数）弁板８に配列されている。また、図３に示すように、各吐出孔７を覆うように配置されるリード弁からなる吐出弁１０は、各リード弁部が放射状に延びる一体型の吐出弁部材２１として形成されている。各吐出弁１０の先端部には、上記吐出孔７のＵ字形状のＵ字両腕間に対応する部位に、開口２２が形成されている。この開口２２の形状、サイズは、吐出弁１０が吐出孔７を閉じている際にはその閉弁状態が保たれるように、かつ、吐出弁１０が吐出孔７を開いた際には、吐出弁１０の中央部分にシリンダボア４内から吐出室２内へのガス吐出通路が開口２２を通しても形成されるように、長孔形状に設定されている。リテーナ１１は、図４に示すように、上記吐出弁部材２１に対応する放射状に延びる一体型のリテーナ部材２３として形成されている。上記吐出弁先端部に対応する各リテーナ１１の先端部には、吐出弁１０の開口２２に対応する位置に、開口２４が設けられている。図５は、このように構成された弁板８の吐出孔７と吐出弁１０とリテーナ１１の、組立状態における位置関係、つまり弁板組立体２５を示しており、平面図としては、最上位に位置するリテーナ１１のみが現れている。

上記のように構成された第１実施態様に係る圧縮機においては、吐出孔７の形状がＵ字形状であるので、従来の円形形状に比べ、吐出弁１０が開いたときの吐出ガスが通る有効流れ面積が大きくなる。その結果、吐出ガスが通過する際の圧力損失が低減され、過圧縮量が低減され、圧縮機駆動のための消費動力が低減される。また、Ｕ字形状の吐出孔７に対応させて、吐出弁１０に長孔形状の開口２２が設けられ、吐出孔７に対応する吐出弁１０先端部がＵ字形状の吐出孔７に沿って該吐出孔を覆う形状に形成されているので、吐出弁１０の開口２２は、吐出弁１０が開いたときの吐出ガスが通るガス通路として有効に機能し、吐出弁１０の両側および開口２２部分に大きな有効流れ面積のガス通路が形成される。また、開口２２の存在により吐出孔７からのガスが吐出弁１０部を通過しやすくなり、かつ、Ｕ字形状の吐出孔７におけるＵ字の両腕間の弁板部位が他の部位よりも微小変形しやすくなって該微小変形は吐出弁１０を押し上げる方向に働くので、つまり、吐出行程直前に、シリンダボア４内の圧縮ガスの圧力によって微小変形されて吐出弁１０を押し上げる方向に働くので、潤滑油による吐出弁１０の弁板８への貼り付きも抑制されて吐出弁１０の開き遅れが抑制され、過圧縮量が低減される。さらに、とくに、吐出弁１０の先端部に対応するリテーナ１１の先端部に、吐出弁１０の開口２２に対応する開口２４が設けられているので、このリテーナ１１の開口２４を通して、吐出ガスが通るガス通路がさらに大きく形成され、リテーナ１１部分についても有効流れ面積を大きくとることができる。したがって、Ｕ字形状の吐出孔７から吐出されてくるガスに対して、ガスがリテーナ１１を通過するまでこのガス通路部分全体にわたって大きな有効流れ面積が確保される。その結果、この部分全体にわたって圧力損失が低減され、過圧縮量が低減されて、圧縮機駆動のための消費動力が低減される。

上記リテーナ１１の開口２４は、吐出弁１０の開口２２にほぼ対応した長孔形状に形成されているが、例えば図６に変形例を示すように、各リテーナ３１により長く延びる開口３２を形成し、吐出孔７から吐出されてくるガスがより通過しやすくなるようにすることも可能である。

図７は、本発明の第２実施態様に係る圧縮機のリテーナの構造を示している。本実施態様においては、各リテーナ４１の先端部に、径方向外側に向けて開いた切り欠き４２が設けられるている。切り欠き４２は、リテーナ４１先端部をリテーナ先端に向けて開くＹ字形状に形成することにより形成されている。このように構成すれば、吐出弁１０部を通過してきたガスは、リテーナ４１部分において、切り欠き４２を通して径方向外側に向けても通過されるので、さらに圧力損失を低減できる。

図８は、本発明の第３実施態様に係る圧縮機のリテーナ５１の構造を示しており、図９はそのリテーナ５１が組み込まれた弁板組立体５２を示している。本実施態様においては、各リテーナ５１の先端部に、リテーナ先端部の幅方向片側部分をリテーナ先端に向けて切り欠くことにより形成された切り欠き５３が設けられている。このように構成すれば、リテーナ先端部をより大きく切り欠くことになり、リテーナ５１全体を軽量化することができる。また、より大きな切り欠き５３を形成することにより、この部分の有効流れ面積をより大きくとり、圧力損失をさらに低減することができる。さらに、リテーナ先端部の幅方向片側部分を切り欠くことにより、この部分を通過するガスに、切り欠き存在方向により流れやすくすることも可能であり、その方向に一種の指向性を付与することが可能になる。したがって、このような指向性が望ましい場合にはとくに有効である。

本発明に係る圧縮機の構造は、あらゆるピストン式圧縮機に適用可能であり、とくに車両用空調装置の冷凍回路に設けられる圧縮機に好適なものである。

本発明の第１実施態様に係る圧縮機の部分縦断面図である。 図１の圧縮機の弁板の平面図である。 図１の圧縮機の吐出弁の平面図である。 図１の圧縮機のリテーナの平面図である。 図１の圧縮機の弁板組立体の平面図である。 図４の変形例に係るリテーナの平面図である。 本発明の第２実施態様に係る圧縮機のリテーナの平面図である。 本発明の第３実施態様に係る圧縮機のリテーナの平面図である。 本発明の第３実施態様に係る圧縮機の弁板組立体の平面図である。 従来の圧縮機の部分縦断面図である。 図１０の圧縮機の弁板の平面図である。 図１０の圧縮機の弁板と吐出弁の位置関係を示す平面図である。

符号の説明

１ 吸入室
２ 吐出室
３ シリンダヘッド
４ シリンダボア
５ シリンダブロック
６ 吸入孔
７ 吐出孔
８ 弁板
９ 吸入弁
１０ 吐出弁
１１ リテーナ
１２ ピストン
２１ 吐出弁部材
２２ 開口
２３ リテーナ部材
２４ 開口
２５ 弁板組立体
３１ リテーナ
３２ 開口
４１ リテーナ
４２ 切り欠き
５１ リテーナ
５２ 弁板組立体
５３ 切り欠き

Claims (6)

1. 吐出室が形成されたシリンダヘッドとシリンダボアが形成されたシリンダブロックとの間に、吐出室とシリンダボアとの間を連通可能な吐出孔が形成された弁板が介装され、該弁板の吐出孔に対し、吐出孔開閉用のリード弁からなる吐出弁が放射状に延びるように設けられているとともに、該吐出弁のリフト量を規制するリテーナが吐出弁に対応させて放射状に延びるように設けられている圧縮機において、前記吐出孔をＵ字形状に形成するとともに、前記吐出弁に開口を設けて前記吐出孔に対応する吐出弁先端部を前記Ｕ字形状の吐出孔を覆う形状に形成し、かつ、前記吐出弁先端部に対応するリテーナ先端部に、前記吐出弁の開口に対応する開口または切り欠きを設けたことを特徴とする圧縮機．
2. 前記リテーナ先端部に設けられた開口が、円孔または長孔からなる、請求項１に記載の圧縮機。
3. 前記リテーナ先端部に設けられた切り欠きが、リテーナ先端部をリテーナ先端に向けて開くＹ字形状に形成することにより形成されている、請求項１に記載の圧縮機。
4. 前記リテーナ先端部に設けられた切り欠きが、リテーナ先端部の幅方向片側部分をリテーナ先端に向けて切り欠くことにより形成されている、請求項１に記載の圧縮機。
5. 被圧縮流体中に潤滑油が混入されている、請求項１〜４のいずれかに記載の圧縮機。
6. 車両用空調装置の冷凍回路に設けられる圧縮機からなる、請求項１〜５のいずれかに記載の圧縮機。

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