JP2011085029A

JP2011085029A - 圧縮機

Info

Publication number: JP2011085029A
Application number: JP2009236498A
Authority: JP
Inventors: Keigo Usui; 啓悟臼井; Yusuke Ise; 雄介伊勢
Original assignee: Calsonic Kansei Corp
Current assignee: Marelli Corp
Priority date: 2009-10-13
Filing date: 2009-10-13
Publication date: 2011-04-28
Also published as: US20120195784A1; CN102575663A; WO2011046106A1; EP2489877A1

Abstract

【課題】吸入弁とバルブプレートが張り付くことなく、所望の冷媒量をシリンダボア内に供給し、かつ、製造が容易な圧縮機を提供することを目的としている。
【解決手段】内部にクランク室を備えるフロントハウジングと、フロントハウジングと結合され内部にシリンダボアを備えるシリンダブロックと、シリンダブロックと結合し内部に低圧室と高圧室とを備えるリヤハウジングと、シリンダブロックとリヤハウジングとの間に配置されるバルブプレートと、バルブプレートの内径側に設けられ低圧室と連通する吸入孔を開閉する吸入弁を備える吸入弁体とを有する圧縮機であって、吸入弁体とバルブプレートの吸入孔の開口周縁部との間に所定寸法の隙間を設け、隙間は、吸入弁体の厚さに対して１３〜５０％の間で形成されている。
【選択図】図５

Description

本発明は、圧縮機に関し、特に、バルブプレートの吸入孔を開閉する吸入弁を有する圧縮機に関するものである。

特許文献１に、斜板式可変容量圧縮機が提案されている。この斜板式可変容量圧縮機では、複数のシリンダボアが形成されたシリンダブロックと高圧室、低圧室が形成されたリヤハウジングとの間にバルブプレートが設けられている。バルブプレートには、シリンダボアと低圧室とを連通する吸入孔が形成されている。この吸入孔のシリンダボア側には、吸入孔を開閉する吸入弁が設けられている。また、バルブプレートには、シリンダボアと高圧室とを連通する吐出孔が形成されている。この吐出孔の高圧室側には、吐出孔を開閉する吐出弁が設けられている。

そして、ピストンの吸気動作によって吸入弁がシリンダボア側へ撓み変形することで吸入孔が開放され低圧室からシリンダボア内に冷媒が吸入され、ピストンの圧縮動作によって吐出弁が高圧室側へ撓み変形することで吐出孔が開放されシリンダボア内の高圧冷媒が高圧室側へ吐出される。

また、斜板の傾斜角度によってピストンのストロークが変化し圧縮される冷媒の容量が変化し、斜板の回転によってシリンダボア内への冷媒の吸入と、シリンダボア内での冷媒の圧縮が連続して行われ、高圧の冷媒が高圧室内に吐出される。

しかし、従来の可変容量圧縮機では、圧縮機の内部の潤滑性を保つために冷媒中に潤滑油を混入させており、バルブプレートの吸入孔の開口縁と吸入弁との間に潤滑油が入り込むことにより、吸入弁がバルブプレートに張り付き、吸気時にシリンダボア内に所望の冷媒量を吸入することができないという問題があった。また、バルブプレートに貼りついていた吸入弁が突然バルブプレートから離れることにより、異音が発生するという問題があった。

この問題を解決するべく、特許文献２に開示されているように、吸入弁とバルブプレートとの間に所定の隙間を設けて吸入弁がバルブプレートに貼りつかないようにすることが開示されている。

しかしながら、特許文献２に開示された圧縮機では、吸入弁とバルブプレートとの間に所定の隙間を設けるために、他の部材を用いたり、複雑な加工が必要となるため、製造するためのコストが高くなるという課題があった。

特開平７−１０３１３８号公報特開２００５−４２６９５号公報

そこで、本発明は、上記課題を解決するために、吸入弁とバルブプレートが張り付くことなく所望の冷媒量をシリンダボア内に供給し、かつ、製造が容易な圧縮機を提供することを目的としている。

上記の課題を解決するために、本発明の請求項１記載の発明では、内部にクランク室６を備えるフロントハウジング２と、フロントハウジング２と結合され内部にシリンダボア７を備えるシリンダブロック３と、シリンダブロック３と結合し内部に低圧室８と高圧室９とを備えるリヤハウジング４と、シリンダブロック３とリヤハウジング４との間に配置されるバルブプレート５と、バルブプレート５の内径側に設けられ低圧室８と連通する吸入孔１０を開閉する吸入弁１１を備える吸入弁体１２とを有する圧縮機１００であって、
吸入弁体１２とバルブプレート５の吸入孔１０の開口縁部２３との間に所定寸法の隙間１４を設け、該隙間１４の寸法Ｓは、吸入弁体１２の厚さｔに対して１３〜５０％の間に設定されていることを特徴とする。

請求項２の発明では、請求項１記載の圧縮機１００であって、前記隙間１４が、０．０６５〜０．１７５ｍｍであることを特徴とする。

請求項３の発明では、請求項１または２記載の圧縮機１００であって、前記開口縁部２３の外周側に溝１３が設けられていることを特徴とする。

請求項４の発明では、請求項１〜３のいずれか一項に記載の圧縮機１００であって、前記隙間１４は、プレス加工によって形成されることを特徴とする。

本発明によれば、吸入孔の開口縁部と吸入弁との間に隙間を設け、この隙間を０．０６５〜０．１７５ｍｍの範囲にすることで、吸入弁のバルブプレートへの貼りつきを抑制することができ、これによって音振性能を向上して異音の発生を防止することができる。また、吸入弁のバルブプレートへの貼りつきを抑制できるので、所望の冷媒量をシリンダボア内に供給することができる。さらに、吸入弁と吸入孔の開口縁部との間に設ける隙間をプレス加工によって形成することで、他の部材を用いることなく、製造を容易にすることができるため、製造コストの低減を図ることができる。

本発明の圧縮機の全体断面図。本発明のバルブプレート、吸入弁及び吐出弁の拡大断面図。本発明のバルブプレート及び吸入弁の平面図。（ａ）バルブプレートの平面図。（ｂ）（ａ）のＸ−Ｘ線の拡大断面図。本発明のバルブプレート及び吸入弁の拡大断面図。本発明の吸入弁とバルブプレートの開口縁部との隙間寸法に対する音振性能と圧縮性能を示した図。

以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。

以下、図面を用いて本発明の実施の形態について詳細に説明する。図１に示すように、圧縮機１００は、ハウジング１と、ハウジング１に組み付けられるバルブプレート５と、前記バルブプレート５の内径側に設けられ、低圧室８と連通する吸入孔１０を開閉する吸入弁１１を備える吸入弁体１２と、を備えている。

ハウジング１は、クランク室６が形成されるフロントハウジング２と、前記フロントハウジング２と結合され複数のシリンダボア７が配置されるシリンダブロック３と、前記シリンダブロック３に結合され冷媒を吸入する低圧室８と圧縮した冷媒を吐出する高圧室９とを備えるリヤハウジング４とから構成されている。

シリンダブロック３には、周方向に沿って６個のシリンダボア７が形成されている。複数のシリンダボア７は、駆動軸３０を中心とする円周上に等間隔に形成されている。各シリンダボア７には、それぞれピストン３１が摺動自在に配置されている。このピストン３１は、後述するクランク室６で回転する斜板３２に連結されている。

リヤハウジング４には、冷媒ガスの低圧室８と高圧室９とが形成されている。低圧室８は、図示しない冷凍サイクルのエバポレータの出口側に接続されている。高圧室９は、図示しない冷凍サイクルの凝縮器の入口側に接続されている。また、シリンダボア７とリヤハウジング４との間にはバルブプレート５が設けられている。

バルブプレート５には、６個のシリンダボア７に対応して内径側に吸入孔１０が、外径側に吐出孔１６が設けられている。これらの吸入孔１０と吐出孔１６は、吸入弁１１と吐出弁１７によってそれぞれ開閉される。

シリンダブロック３と結合しないフロントハウジング２の一端側には、駆動機構３３が回転自在に支持され、図示しないエンジンからの駆動力をプーリ３４に伝達し、ベアリング支持部３５を介して駆動軸３０が支持されている。

圧縮機構３６は、クランク室６を貫通するように駆動軸３０が配置され、駆動軸３０は、一端側がフロントハウジング２より駆動力を受けて回転するように構成されている。

駆動軸３０が回転することにより、クランク室６内に設けられ、駆動軸３０に一体に固定されたラグプレート３７がリンク機構３８を介して、ジャーナル３９に駆動力を伝達する。このジャーナル３９に固定された斜板３２の端部にはピストン３１が係合され、駆動軸３０の回転によってピストン３１が往復動することにより、冷媒が圧縮される。

次に、バルブプレート５と吸入弁体１２について図２〜６を用いて詳しく説明する。

バルブプレート５は、肉厚の円板状で、外周側に周方向に等間隔で６個の吐出孔１６が形成され、これらの吐出孔１６は、シリンダブロック３側の開口が、シリンダブロック３の６個のシリンダボア７にそれぞれ連通し、リヤハウジング４側の開口がリヤハウジング４の高圧室９に連通している。また、吐出孔１６の内周側には、周方向に等間隔で６個の吸入孔１０が形成されている。これらの吸入孔１０のシリンダブロック３側の開口は６個のシリンダボア７にそれぞれ連通し、リヤハウジング４側の開口はリヤハウジング４の低圧室８に連通している。

また、本実施形態のバルブプレート５には、バルブプレート５のシリンダブロック３側に吸入弁体１２が配置され、リヤハウジング４側に吐出弁体２２が配置されている。吸入弁体１２は、シリンダボア７内への冷媒の吸入時に吸入孔１０を開放し、シリンダボア７内での冷媒の圧縮時に吸入孔１０を閉塞する。また、吐出弁体２２はシリンダボア７内での冷媒圧縮時に吐出孔１６を開放し、シリンダボア７内への吸入時には吐出孔１６を閉塞する。

吸入弁体１２は、薄肉円板状の弁本体１５と、この弁本体１５に周方向に沿って等間隔に設けられた吸入弁１１と、バルブプレート５の吐出孔１６に連通する連通孔１９とで形成され、吸入弁１１は、弁本体１５に設けられたＵ字状のスリット２０の内側肉部からなる弁部１８と、連通孔１９とスリット２０との間であって弁本体１５と弁部１８とを連結する橋渡し部２１とからなっている。

本実施形態において、図５に示すように、吸入弁体１２と吸入孔１０の開口縁部２３との間に所定寸法の隙間１４が設けられており、この隙間１４の寸法Ｓは、吸入弁体１２の厚さｔに対して、１３〜５０％の間に設定されている。隙間１４は、吸入孔１０の開口縁部２３が吸入弁体１２の基部５ａよりシリンダブロック３の内側に凹んで段差となることにより形成されている。また、隙間１４は、所定寸法として０．０６５〜０．１７５ｍｍの範囲に設定されている。

また、吸入孔１０の周囲には、図２，４に示すように吸入孔１０を囲むように溝１３が形成されている。この溝１３と吸入孔１０との間が、開口縁部２３となっている。

以下に、図６に示すグラフを用いて、隙間１４の所定寸法０．０６５〜０．１７５ｍｍの範囲について説明する。図６は、隙間１４の寸法Ｓに対する音振性能と、隙間Ｓに対する圧縮機としての圧縮性能とを代表的な条件にて測定した結果を示し、横軸が隙間１４の寸法Ｓを示し、紙面右側の縦軸が音振性能を脈動（ΔＰｓ）で示し、紙面左側の縦軸が圧縮性能（Ｇｒ）を示す。同図において直線Ａは音振基準を示し、直線Ｂは性能基準を示す。また、曲線Ｃは隙間１４の寸法Ｓを０〜０．２ｍｍまで変化させたときの吸入弁１１の音振性能を示し、曲線Ｄは隙間１４の寸法Ｓを０〜０．２ｍｍまで変化させたときの圧縮性能を示す。

同図において、音振基準Ａより上部側の曲線Ｃは音振基準Ａを上回っているので基準を満たしておらず発生した音、振動が問題となることを示している。また、曲線Ｃの音振基準Ａを下回る部分では、発生した音、振動が問題とならない範囲であることを示している。従って、音振性能を示す曲線Ｃが音振基準Ａを下回るときの寸法、すなわち隙間寸法Ｓが０．０６５ｍｍ未満のときは、音振性能が問題となるが、隙間寸法Ｓが０．０６５ｍｍ以上のときは、音振性能が問題とならない。これにより、隙間１４の寸法Ｓの最小値が設定され、吸入弁１１と吸入孔１０の開口縁部２３との最小の隙間寸法Ｓが０．０６５ｍｍとなる。

また、性能基準Ｂより上部側の曲線Ｄは性能基準Ｂを上回っているので曲線Ｄで示す圧縮性能は性能基準Ｂを満たしており、シリンダボア７内に所望の量の冷媒を供給することができる。また、曲線Ｄの性能基準Ｂを下回る部分では、圧縮性能が性能基準Ｂを下回ることを示しており、シリンダボア７内に所望の量の冷媒を供給することができない。従って、圧縮性能を示す曲線Ｄが性能基準Ｂを下回るときの寸法、すなわち隙間寸法Ｓが０．１７５ｍｍを超えるときは圧縮性能が問題となるが、０．１７５ｍｍ以下のときには圧縮性能が性能基準Ｂを満たして圧縮性能に問題はない。

従って、隙間１４の所定寸法Ｓを０．０６５〜０．１７５ｍｍの範囲に設定することにより、音振性能、圧縮性能を満たしつつ吸入弁１１のバルブプレート５への貼り付きを抑制することができる。

また、隙間１４の所定寸法Ｓをバルブプレート５の厚さｔに対する比率（本実施形態では、１３％〜５０％）で表す場合について説明する。

隙間１４の所定寸法Ｓの範囲は上述の説明のとおり０．０６５〜０．１７５ｍｍの範囲に設定される。バルブプレート５の厚みｔの最小値、すなわちバルブプレート５として機能し得る厚みの最小値は一般的には０．３ｍｍであり、バルブプレート５の厚みｔの最大値、すなわち圧縮機に搭載することができる最大値は常識的に０．５ｍｍである。ここで、０．５ｍｍに対する所定寸法Ｓの最小値０．０６５ｍｍの比率（Ｓ／ｔ）は、約１３％となる、また、０．３ｍｍに対する所定寸法Ｓの最大値０．１７５ｍｍの比率（Ｓ／ｔ）は、約５０％となる。

これにより、吸入弁体１２とバルブプレート５の吸入孔１０の開口縁部２３との間の隙間１４の寸法Ｓは、吸入弁体１２の厚さｔに対して１３〜５０％の間に設定されている。

次ぎに、本実施形態の圧縮機の作用について説明する。

図１に示すように、シリンダブロック３のシリンダボア７内でピストン３１が往復移動していない状態、すなわち圧縮動作をしていない状態では、バルブプレート５のシリンダブロック３側は、吸入孔１０が吸入弁１１によって閉塞されている。また、リヤハウジング４側は、吐出孔１６が吐出弁１７によって閉塞されている。この状態から、ピストン３１がシリンダボア７内で冷媒の圧縮を開始するとバルブプレート５の吐出孔１６から圧縮され高圧となった冷媒が吐出弁体２２の吐出弁１７を撓み変形させて吐出孔１６を開放状態にして、冷媒がリヤハウジング４の高圧室９側に吐出される。冷媒の圧縮が終了すると、吐出弁体２２の吐出弁１７が元の形状に復帰して吐出孔１６を閉塞する。次に、シリンダボア７内でピストン３１が吸入動作に入ると、吸入弁１１の橋渡し部２１が撓み変形して吸入孔１０が開放されリヤハウジング４の低圧室８内から冷媒が吸入される。

本実施形態によれば、吸入孔１０の開口縁部２３と吸入弁１１との間に隙間１４を設け、この隙間１４を０．０６５〜０．１７５ｍｍの範囲にすることで、吸入弁１１のバルブプレート５への貼りつきを抑制することができ、これによって音振性能を向上して異音の発生を防止することができる。また、吸入弁１１のバルブプレート５への貼りつきを抑制できるので、所望の冷媒量をシリンダボア７内に供給することができる。さらに、吸入弁１１と吸入孔１０の開口縁部２３との間に設ける隙間１４をプレス加工によって形成することで、他の部材を用いることなく、製造を容易にすることができるため、製造コストの低減を図ることができる。

なお、本実施形態においては、吸入弁１１側のバルブプレート５に溝１３を設け、吸入孔１０と溝１３の間に設けられた開口縁部２３に隙間１４を設ける構成としているが、吐出弁１７側のバルブプレート５に開口縁部２３を設けて隙間１４を設ける構成としても良い。

また、本実施形態においては、シリンダブロック３に設けられたシリンダボア７は６個で形成されているが、６個以外でも良い。すなわち、シリンダブロック３に設けられるシリンダボア７は、５個であっても７個であっても良い。

本発明は、圧縮機に利用することができる。

２フロントハウジング
３シリンダブロック
４リヤハウジング
５バルブプレート
６クランク室
７シリンダボア
８低圧室
９高圧室
１０吸入孔
１１吸入弁
１２吸入弁体
１３溝
１４隙間
１００圧縮機

Claims

内部にクランク室（６）を備えるフロントハウジング（２）と、前記フロントハウジング（２）と結合され内部にシリンダボア（７）を備えるシリンダブロック（３）と、前記シリンダブロック（３）と結合し内部に低圧室（８）と高圧室（９）とを備えるリヤハウジング（４）と、前記シリンダブロック（３）と前記リヤハウジング（４）との間に配置されるバルブプレート（５）と、前記バルブプレート（５）の内径側に設けられ前記低圧室（８）と連通する吸入孔（１０）を開閉する吸入弁（１１）を備える吸入弁体（１２）とを有する圧縮機（１００）であって、
前記吸入弁体（１２）と前記バルブプレート（５）の前記吸入孔（１０）と開口縁部（２３）との間に所定寸法の隙間（１４）を設け、
前記隙間（１４）は、前記吸入弁体（１２）の厚さに対して１３〜５０％の間で設定されていることを特徴とする圧縮機（１００）。
前記請求項１記載の圧縮機（１００）であって、
前記隙間（１４）が、０．０６５〜０．１７５ｍｍであることを特徴とする圧縮機（１００）。
前記請求項１または２記載の圧縮機（１００）であって、
前記開口縁部（２３）の外周側に溝（１３）が設けられていることを特徴とする圧縮機（１００）。
前記請求項１〜３のいずれか一項に記載の圧縮機（１００）であって、
前記隙間（１４）は、プレス加工によって形成されることを特徴とする圧縮機（１００）。