JP2019183662A - 圧縮機 - Google Patents

Abstract

【課題】リード弁の張り付きを抑制すると共に、シール性を向上させる。【解決手段】バルブプレート２４の前面には、吸入孔５４の周囲のうち、吸入弁５６における短手方向の両側以外で、且つ吸入弁５６における長手方向の先端側に、一部だけが吸入弁５６に覆われる複数の凹部６１が形成されている。【選択図】図３

Description

本発明は、圧縮機に関するものである。

特許文献１に示されるように、吸入弁又は吐出弁を開閉するリード弁構造において、弁孔の周囲に円環状の溝を形成することで、リード弁の接触面積を減少させ、リード弁の張り付きを抑制することが考えられている。

特開２０１２−１８８９３４号公報

弁孔の周囲に溝を形成すると、リード弁の張り付きを抑制できるが、接触面積が減少していることで冷媒漏れが生じる可能性もある。
本発明の課題は、リード弁の張り付きを抑制すると共に、シール性を向上させることである。

本発明の一態様に係る圧縮機は、
一方の面から他方の面まで貫通した貫通孔が形成されている隔壁と、
隔壁の一方の面に沿って延び、基端側が支持され、先端側が貫通孔を塞いでおり、隔壁の一方側と他方側との圧力差によって先端側が弾性変形するときに、貫通孔を開いて熱媒体の吸入又は吐出を行なうリード弁と、を備え、
隔壁の一方の面には、貫通孔の周囲のうち、リード弁における短手方向の両側以外で、且つリード弁における長手方向の先端側に、一部だけがリード弁に覆われる第一の凹部が形成されていることを特徴とする圧縮機。

本発明によれば、長手方向の先端側に凹部を形成するとこで、リード弁の張り付きを抑制することができる。また、凹部の一部だけが覆われており、他は開放されているため、リード弁の張り付きを抑制することができる。また、短手方向の両側には凹部を形成しておらず、十分な弁座領域を確保できるため、シール性が向上する。

圧縮機における前後方向及び上下方向に沿った断面図である。 バルブプレート及び吸入弁を示す図である。 吸入孔近傍の拡大図である。 比較例を示す図である。 全てが吸入弁に覆われる凹部の断面図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、各図面は模式的なものであって、現実のものとは異なる場合がある。また、以下の実施形態は、本発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであり、構成を下記のものに特定するものでない。すなわち、本発明の技術的思想は、特許請求の範囲に記載された技術的範囲内において、種々の変更を加えることができる。

《一実施形態》
《構成》
図１は、圧縮機における前後方向及び上下方向に沿った断面図である。
圧縮機１１は、例えばカーエアコンの冷媒回路で用いられるベルト駆動型、揺動板式、可変容量の圧縮機であり、冷媒（熱媒体）を導入し、圧縮してから排出する。
圧縮機１１は、軸方向に沿って前側から順に並んだ、フロントハウジング１２と、センタハウジング１３と、リアハウジング１４と、によって気密性を保つように一体化されている。

センタハウジング１３は、軸方向の前側が円筒状に形成され、軸方向の後側に円柱状のシリンダブロック２１が形成されている。シリンダブロック２１には、軸方向に沿って貫通した複数のシリンダボア２２が形成されている。各シリンダボア２２は、シリンダブロック２１の中心軸周りに等間隔に設けられている。センタハウジング１３は、円筒状の内部にクランク室２３が形成されている。シリンダブロック２１とリアハウジング１４との間には、バルブプレート２４が挟まれている。リアハウジング１４の内側には、吸入室２５、及び吐出室２６が形成されている。吸入室２５は、径方向の外側に配置され、吐出室２６は、径方向の内側に配置されている。吸入室２５は、図示しない導入口から冷媒が導入される。吐出室２６は、図示しない排出口から冷媒を排出する。

センタハウジング１３には、回転軸２７が収容されている。回転軸２７は、前側がフロントハウジング１２によって回転自在に支持され、後側がシリンダブロック２１によって回転自在に支持ざれている。回転軸２７の前端側は、フロントハウジング１２から突出しており、電磁クラッチ２８を介してプーリ２９に連結されている。電磁クラッチ２８は、非励磁によって開放状態となり、励磁によって締結状態となる。プーリ２９には、例えばエンジンの動力が駆動ベルトを介して伝達される。したがって、エンジンが駆動されている状態で電磁クラッチ２８が締結されるときに、所定のプーリ―比で回転軸２７が従動する。

クランク室２３において、回転軸２７の前端側には、円板状のロータ３１が締結されている。ロータ３１は、スラスト方向も回転自在の状態でフロントハウジング１２に支持されている。ロータ３１には、リンク機構３２を介して斜板３３が連結されている。斜板３３は、円環状に形成され、回転軸２７に挿通されている。リンク機構３２は、回転軸２７に対する斜板３３の傾斜角度を可変にする。
斜板３３には、軸受３４を介して揺動板３５が相対回転可能に支持されている。揺動板３５は、円環状に形成され、回転軸２７に挿通されており、回転阻止機構３６によって回転が阻止されることで、揺動のみが許容されている。すなわち、回転軸２７が回転するときに、斜板３３の回転運動が揺動板３５の揺動運動に変換される。

回転阻止機構３６は、内輪４１と、外輪４２と、ボール４３と、スリーブ４４と、を備える。
内輪４１は、筒状に形成され、内周に回転軸２７が嵌め込まれ、外周のうち軸方向の後側がシリンダブロック２１の凹部４５に嵌め込まれている。内輪４１は、回転軸２７に対して軸方向に滑り可能であり、且つ相対回転が可能である。内輪４１の外周のうち軸方向の後側、及びシリンダブロック２１の凹部４５は、軸方向から見て、互いに嵌り合う例えば略三角形状である。したがって、内輪４１は、シリンダブロック２１に対して軸方向に滑り可能であり、相対回転が阻止される。

外輪４２は、円環状に形成され、内周がボール４３を介して内輪４１の外周のうち軸方向の前側に嵌り合い、外周が揺動板３５に支持されている。
各ボール４３は、内輪４１に形成されたガイド溝４６と、外輪４２に形成されたガイド溝４７とによって挟まれ、保持されている。内輪４１のガイド溝４６、及び外輪４２のガイド溝４７は、周方向に隙間を空けて配置され、周方向から見て夫々の軸線が交差しており、その交点でボール４３を保持している。
スリーブ４４は、筒状に形成され、内周が回転軸２７に嵌め込まれており、球面状に形成された外周が、内輪４１の内周のうち軸方向の前側の一部、及び外輪４２の内周の一部に嵌り合っている。

斜板３３が回転しても、内輪４１の回転が阻止されていることで、ボール４３、及び外輪４２を介して、揺動板３５の回転も阻止される。外輪４２は、ボール４３を介して内輪４１に嵌り合っており、ボール４３の転動によってスリーブ４４の外周面に沿った外輪４２の揺動が許容され、これが揺動板３５の揺動となる。揺動板３５の揺動とは、揺動板３５が、回転が阻止された状態で、シリンダブロック２１に最も近い位相と、シリンダブロック２１から最も離れた位相とが周方向に変位してゆくことである。なお、スリーブ４４の球面状に形成された外周面の曲率中心が、揺動板３５の揺動中心である。
各シリンダボア２２には、ピストン５１が進退可能に嵌り合っており、各ピストン５１がコネクティングロッド５２を介して揺動板３５に連結されている。これにより、揺動板３５の揺動運動が各ピストン５１の往復運動に変換される。コネクティングロッド５２の両端は、ボールジョイントである。

シリンダボア２２、ピストン５１、及びバルブプレート２４によって、圧縮室５３が構成される。バルブプレート２４には、吸入室２５に連通する吸入孔５４と、吐出室２６に連通する吐出孔５５と、が形成されている。吸入孔５４には、圧縮室５３の側にリード弁である吸入弁５６が設けられ、吐出孔５５には、吐出室２６の側にリード弁である吐出弁５７が設けられている。吸入弁５６には、バルブプレート２４の吐出孔５５と連通する吐出開口５８が形成されている。
吸入室２５と圧縮室５３との間に圧力差がないとき、吸入弁５６は閉じられており、吸入室２５に対して圧縮室５３の圧力が相対的に小さく、その圧力差が所定値以上となるときに、吸入弁５６が開く。吐出室２６と圧縮室５３との間に圧力差がないとき、吐出弁５７は閉じられており、吐出室２６に対して圧縮室５３の圧力が相対的に大きく、その圧力差が所定値以上となるときに、吐出弁５７が開く。

ピストン５１が軸方向の前側へ変位する過程で、圧縮室５３が負圧になり、吸入弁５６が開くことで、吸入室２５から圧縮室５３に冷媒が吸入される。そして、ピストン５１が軸方向の後側へ変位する過程で、圧縮室５３が負圧から正圧に転じ、吸入弁５６が閉じることで、圧縮室５３の冷媒が圧縮される。そして、ピストン５１がバルブプレート２４に最も近づいたときに、圧縮室５３が高圧になり、吐出弁５７が開くことで、圧縮室５３から吐出室２６に冷媒が吐出される。そして、再びピストン５１が軸方向の前側へ変位する過程で、吐出弁５７が閉じられる。このように、ピストン５１の往復運動により、冷媒の吸入、圧縮、吐出が行なわれる。

図２は、バルブプレート及び吸入弁を示す図である。
図中の（ａ）は、軸方向の前側から見たバルブプレート２４である。
バルブプレート２４（隔壁）には、吸入孔５４（貫通孔）及び吐出孔５５がある。吸入孔５４及び吐出孔５５は、夫々、前面から後面まで貫通している。吸入孔５４及び吐出孔５５は、径方向に沿って配置されており、吸入孔５４は、吐出孔５５よりも径方向の外側に配置されている。吸入孔５４及び吐出孔５５は、各圧縮室５３に対して一組ずつあり、ここでは七組が周方向に沿って等間隔に配置されている。

図中の（ｂ）は、前面に吸入弁５６を重ねたバルブプレート２４である。
各吸入弁５６は、径方向に沿って延び、基端側が支持され、先端側が吸入孔５４を塞いでおり、吸入室２５と圧縮室５３との圧力差によって、先端側が弾性変形によって反り返るときに、吸入孔５４を開いて冷媒の吸入を行なう。各吸入弁５６には、バルブプレート２４の吐出孔５５に対応する位置に吐出開口５８がある。各吸入弁５６は、基端側が略円形の中央板５９に連続して形成されている。すなわち、中央板５９から各吸入弁５６が放射状に突出した略星形に形成されており、一つの部品として構成される。

図３は、吸入孔近傍の拡大図である。
ここでは、吸入弁５６を仮想的に一点鎖線で示す。
バルブプレート２４の前面には、吸入孔５４の周囲のうち、吸入弁５６における短手方向の両側以外で、且つ吸入弁５６の長手方向の先端側に、一部だけが吸入弁５６に覆われる複数の凹部６１（第一の凹部）が形成されている。ここでは七つの凹部６１が形成されている。各凹部６１は、吸入弁５６における先端側の輪郭に沿って配置されている。各凹部６１は、バルブプレート２４を前面から見て円形である。各凹部６１の深さは、バルブプレート２４の表面よりも凹んでいればよい。各凹部６１は、吸入孔５４に対して最低限必要な離隔距離を保って配置されている。

バルブプレート２４の前面には、吸入孔５４の周囲のうち、吸入弁５６における短手方向の両側以外で、且つ吸入弁５６の長手方向の基端側に、全てが吸入弁５６に覆われる複数の凹部６２（第二の凹部）が形成されている。ここでは七つの凹部６２が形成されている。各凹部６２は、吸入孔５４の周方向に沿って配置されている。各凹部６２は、バルブプレート２４を前面から見て円形である。各凹部６２の深さは、バルブプレート２４の表面よりも凹んでいればよい。各凹部６２は、吸入孔５４に対して最低限必要な離隔距離を保って配置されている。
バルブプレート２４の前面のうち、吸入弁５６と密着する弁座領域６３を、網掛けで図示している。吸入孔５４の周囲のうち、吸入弁５６における短手方向の両側には、凹部６１及び凹部６２を形成していないため、十分な弁座領域６３が確保されている。また、隣接する凹部６１同士の間や、隣接する凹部６２同士の間にも、弁座領域６３が確保されている。

《作用》
次に、一実施形態の主要な作用効果について説明する。
吸入孔５４の周囲に円環状の溝を形成することで、吸入弁５６の接触面積を減少させ、吸入弁５６の張り付きを抑制することが考えられる。しかしながら、吸入孔５４の周囲に円環状の溝を形成すると、接触面積が減少していることで、冷媒漏れが生じる可能性もある。
吸入弁５６は、吸入孔５４を開く際、先端側から剥がれてゆくため、特に先端側の接触面積を減少させれば、効果的に吸入弁５６を剥がせることが判明している。そこで、バルブプレート２４の前面には、吸入孔５４の周囲のうち、吸入弁５６における短手方向の両側以外で、且つ吸入弁５６における長手方向の先端側に、一部だけが吸入弁５６に覆われる凹部６１を形成している。

このように、長手方向の先端側に凹部６１を形成することで、弁座領域６３からの剥離を効果的に誘発し、吸入弁５６の張り付きを抑制することができる。また、短手方向の両側には、凹部６１を形成しておらず、十分な弁座領域６３を確保できるため、シール性が向上し、冷媒漏れを抑制できる。また、吸入弁５６で凹部６１の全てを覆ってしまうと、凹部６１が密閉され、吸入弁５６の張り付きを助長してしまうため、凹部６１の一部だけを覆い、他は開放させている。これにより、吸入弁５６の張り付きを効果的に抑制することができる。

また、吸入弁５６における先端側の輪郭に沿って、複数の凹部６１を配置しており、各凹部６１の形状は円形である。これにより、凹部６１をプレス加工する際に使用される工具の耐久性を向上させることができる。各凹部６１のプレス加工は、一つの工具で一つずつ加工してもよいし、複数の工具で一度に加工してもよい。
図４は、比較例を示す図である。
ここでは、複数の凹部６１を形成する代わりに、吸入弁５６における先端側の輪郭に沿って延びた一つの溝７１を形成している。このような溝７１をプレス加工によって形成する場合、使用するポンチは幅広の形状になり、さらに入隅や出隅といった角部に応力が集中するため、耐久性が懸念される。これに対して、本実施形態では、凹部６１をプレス加工する際に、軸状のポンチを使用することができ、さらに入隅や出隅といった角部も存在しないので、工具の耐久性を向上させることができる。

また、バルブプレート２４の前面には、吸入孔５４の周囲のうち、吸入弁５６における短手方向の両側以外で、且つ吸入弁５６における長手方向の基端側に、全てが吸入弁５６に覆われる凹部６２を形成している。
図５は、全てが吸入弁に覆われる凹部の断面図である。
ピストン５１が軸方向の後側へ変位する過程で、圧縮室５３が負圧から正圧に転じるとしても、吸入弁５６が完全に閉じるまでには時間差がある。そのため、吸入弁５６が完全に閉じるまでの間に、図中の（ａ）に示すように、圧縮され始めた冷媒が凹部６２に流入する。そして、図中の（ｂ）に示すように、吸入弁５６が完全に閉じたときに、僅かに圧縮された冷媒が残るため、この膨張圧力が吸入弁５６を開く方向にも作用する。したがって、その後の吸入工程の際に、吸入弁５６の張り付きを抑制することができる。なお、凹部６２は密閉されているが、前述したように吸入弁５６は先端側から剥がれてくるため、すぐに隙間が形成され、張り付きが生じることはない。

また、吸入孔５４の周方向に沿って、複数の凹部６２を配置しており、各凹部６２の形状は円形である。これにより、凹部６２をプレス加工する際に使用される工具の耐久性を向上させることができる。各凹部６２のプレス加工は、一つの工具で一つずつ加工してもよいし、複数の工具で一度に加工してもよい。
図４では、複数の凹部６２を形成する代わりに、吸入孔５４の周方向に沿って延びた一つの溝７２を形成している。このような溝７２をプレス加工によって形成する場合、使用するポンチは幅広の形状になり、さらに入隅や出隅といった角部に応力が集中するため、耐久性が懸念される。これに対して、本実施形態では、凹部６２をプレス加工する際に、軸状のポンチを使用することができ、さらに入隅や出隅といった角部も存在しないので、工具の耐久性を向上させることができる。

《変形例》
一実施形態では、凹部６１及び凹部６２を円形にしているが、これに限定されるものではなく、正方形や正六角形等、正多角形にしてもよい。
一実施形態では、吸入弁５６に対して凹部６１を設けているが、これに限定されるものではなく、吐出弁５７に対して凹部６１を設けてもよい。これにより、吐出弁５７の張り付きを抑制すると共に、シール性を向上させることができる。
一実施形態では、吸入孔５４の周囲のうち、吸入弁５６における長手方向の基端側に凹部６２を形成しているが、これに限定されるものではなく、この凹部６２については構成を省略してもよい。
一実施形態では、ベルト駆動型、揺動板式、可変容量の圧縮機１１を例に説明したが、これに限定されるものではない。他にも、電動型、斜板式、スクロール式、固定容量等、任意の圧縮機におけるリード弁構造に適用することができる。

以上、限られた数の実施形態を参照しながら説明したが、権利範囲はそれらに限定されるものではなく、上記の開示に基づく実施形態の改変は、当業者にとって自明のことである。

１１…圧縮機、１２…フロントハウジング、１３…センタハウジング、１４…リアハウジング、２１…シリンダブロック、２２…シリンダボア、２３…クランク室、２４…バルブプレート、２５…吸入室、２６…吐出室、２７…回転軸、２８…電磁クラッチ、２９…プーリ、３１…ロータ、３２…リンク機構、３３…斜板、３４…軸受、３５…揺動板、３６…回転阻止機構、４１…内輪、４２…外輪、４３…ボール、４４…スリーブ、４５…凹部、４６…ガイド溝、４７…ガイド溝、５１…ピストン、５２…コネクティングロッド、５３…圧縮室、５４…吸入孔、５５…吐出孔、５６…吸入弁、５７…吐出弁、５８…吐出開口、５９…中央板、６１…凹部、６２…凹部、６３…弁座領域、７１…溝、７２…溝

Claims (7)

1. 一方の面から他方の面まで貫通した貫通孔が形成されている隔壁と、
   前記隔壁の一方の面に沿って延び、基端側が支持され、先端側が前記貫通孔を塞いでおり、前記隔壁の一方側と他方側との圧力差によって先端側が弾性変形するときに、前記貫通孔を開いて熱媒体の吸入又は吐出を行なうリード弁と、を備え、
   前記隔壁の一方の面には、前記貫通孔の周囲のうち、前記リード弁における短手方向の両側以外で、且つ前記リード弁における長手方向の先端側に、一部だけが前記リード弁に覆われる第一の凹部が形成されていることを特徴とする圧縮機。
2. 前記第一の凹部は、前記リード弁における先端側の輪郭に沿って複数配置されていることを特徴とする請求項１に記載の圧縮機。
3. 前記第一の凹部は、前記隔壁の面直角方向から見て、円形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。
4. 前記隔壁の一方の面には、前記貫通孔の周囲のうち、前記リード弁における短手方向の両側以外で、且つ前記リード弁における長手方向の基端側に、全てが前記リード弁に覆われる第二の凹部が形成されていることを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載の圧縮機。
5. 前記第二の凹部は、前記貫通孔の周方向に沿って複数配置されていることを特徴とする請求項４に記載の圧縮機。
6. 前記第二の凹部は、前記隔壁の面直角方向から見て、円形であることを特徴とする請求項４又は５に記載の圧縮機。
7. 前記リード弁は、吸入弁であることを特徴とする請求項４〜６の何れか一項に記載の圧縮機。

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