JP4257639B2 - 気体圧縮機の開閉弁、及び気体圧縮機 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、自動車の空調設備や冷凍用等に使用される気体圧縮機の開閉弁及び気体圧縮機に関する。
【0002】
【従来の技術】
例えば、容積型の気体圧縮機は、自動車の空調設備や冷凍設備等に広く使用されている。
図5は、このような従来の気体圧縮機の断面図である。
この図5に示す気体圧縮機は、フロントヘッドで閉塞されたケーシング101内に、筒状のシリンダブロック107を有する圧縮機本体103が収納されている。シリンダブロック107の両端部はフロントサイドブロック(図示せず)及びリアサイドブロック106により閉塞されることでシリンダ室108が形成されている。シリンダブロック107には、シリンダ室108へ低圧の気体を吸入する吸気孔106bと、圧縮気体を吐出する吐出孔107aが形成されている。
この吐出孔107aの吐出側には、吐出孔107aを開閉する薄板状の吐出弁122と、吐出弁122が開く程度を規制するための弁サポート123が、ボルト128によりシリンダブロック107に取り付けられている。
【0003】
シリンダ室108内には、軸受106aで回転可能に支持されたロータ109が配設され、ロータ109にはベーン113が装着されるベーン溝104が複数形成されている。このベーン溝104と連通するサライ溝125が、フロントサイドブロック及びリアサイドブロック106のシリンダ室108側の面に凹設されている。
圧縮機本体103とケーシングとの間には油貯溜室が形成され、油貯留室とサライ溝125とがオイル通路によって連通されている。
そして、油貯留室に貯留される潤滑油に、吐出室から吐出される圧縮された気体の圧力が作用することで、潤滑油は、軸受106a等の摺動部や、オイル通路及びサライ溝125を介してベーン背圧室104aに供給され、潤滑油の油圧によって、ベーン113がシリンダ室108の周面に押圧され、シリンダ室108がベーン113によって区分され複数の圧縮室114が形成されるようになっている。
【0004】
このような気体圧縮機において、ロータ109が回転するとベーン113がシリンダ室108の周面に沿って摺動し、ベーン113によって区分された各圧縮室114の容積が小さく変化する。そしてこの容積変化により、吸気孔106bから吸入された気体が圧縮され、所定の圧力になった時点で吐出弁122を押し開いて吐出孔107aから吐出される。
圧縮室114の容積変化により圧縮された高圧の気体は、吐出孔107bから吐出された後、リアサイドブロックとケーシングとの間の吐出室に吐出され、油分離器で潤滑油が分離された後、ケーシング外部のエアコンシステムに送出される。
【0005】
このような従来の気体圧縮機では、摺動部やサライ溝125への潤滑油の圧送供給が、圧縮室114と油貯留室(高圧室)との高低圧差によるものである。このため、圧縮動作を停止しても、その高低圧差が残っている間は油貯溜室からオイル通路や摺動部を介して吸入室や圧縮室114への潤滑油の流入が継続することになる。また、圧縮動作の停止後は、ミストとしての潤滑油の吐出もされないために、圧縮動作の停止中に、圧縮室114内に潤滑油が多量に溜まってしまう。
このように圧縮室114内に潤滑油が溜まった状態で圧縮動作を再開すると、いわゆる圧縮室114でのオイル圧縮が生じ、起動トルクが増大するという課題がある。
【0006】
このような圧縮動作停止後の潤滑油の逆流量を減らすことが可能な技術として次の特許文献1が提案されている。
上記特許文献1では、オイル通路の途中に、通路を開閉する機構を配置したものである。この通路開閉機構は、オイル通路の開閉を行う弁体をオイル通路の途中に介在させ、圧縮動作時には圧縮室からの吐出気体を弁体に衝突させてオイル通路を閉状態にし、圧縮停止時には吐出気体が衝突せずにばね力で弁体を移動してオイル通路を閉状態にするようになっている。この通路開閉機構により、圧縮停止時には、オイル通路から圧縮室114への潤滑油の流入が停止される。
【0007】
【特許文献1】
特許第3013079号
【0008】
また、リードバルブ(吐出弁)と吐出孔シール面との衝突音を低減することを目的として、無負荷状態において所定の隙間を形成するように、リードバルブの取り付け面を吐出孔シール面よりも高い位置に設ける技術が下記の特許文献2に記載されている。
この特許文献2によれば、リードバルブの取り付け面を吐出孔シール面よりも高い位置に設け、バルブが弾性変形した状態でシールしている。従って、圧縮動作停止後にリードバルブのばね力で吐出孔が開かれて両室の圧力が等しくなるので、以後の潤滑油の流入の停止も可能になる。
【0009】
【特許文献2】
特開2000−249067
【0010】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、特許文献1記載の技術によると、オイル通路の途中に通路を開閉する機構を配置する必要があり、構造及び製造行程が複雑になるという問題がある。
また特許文献2記載の技術によると、リードバルブ(吐出弁)のばね力が小さいため、圧縮動作停止後に吐出孔が開くまでに時間がかかり、その間の潤滑油流入量を充分に減少させることができないという問題がある。
圧縮動作停止後に吐出孔を早期に開くために、吐出弁の厚さを厚くすることでばね力を大きくすることも考えられるが、吐出弁のばね力を大きくすると吐出弁が弁サポート側に開きにくくなる。このため圧縮気体の吐出時に吐出孔が充分に開かず、圧縮機の性能が低下するという問題がある。
【0011】
そこで本発明は、気体圧縮機における圧縮動作停止時の潤滑油の流入量を簡単な構造で減少させ、再起動時の起動トルクの増大を防止することを目的とする。
【0012】
【課題を解決するための手段】
請求項1に記載の発明は、吐出孔を介して互いに連通された圧縮室と吐出室の前記吐出孔の一端に設けられ、前記吐出孔を開閉する開閉弁であって、前記吐出孔を前記圧縮室と前記吐出室との圧力差により開閉する吐出弁と、前記吐出弁の吐出孔と反対側に前記吐出弁と一部が接触して配置される、前記吐出弁の開く程度を制限する弁サポートと、前記吐出弁と前記吐出孔間に接して配置されたスペーサと、を具備し、前記スペーサと前記吐出弁における、前記吐出弁の長手方向で前記吐出孔側の接触端が、前記吐出弁と前記弁サポートにおける、前記吐出弁の長手方向で前記吐出孔側の接触端よりも前記吐出孔側である、ことを特徴とする気体圧縮機の開閉弁を提供する。
請求項2に記載の発明では、気体を圧縮する圧縮室及び該圧縮室から圧縮された気体を外方の吐出室に吐出させる吐出孔を有するシリンダと、このシリンダの吐出室側に配置された請求項1に記載の前記開閉弁と、を気体圧縮機に具備させて前記目的を達成する。
気体圧縮機の構成としては、例えば、気体を圧縮する圧縮室及び該圧縮室から圧縮された気体を外方に吐出させる吐出孔を有するシリンダと、このシリンダの吐出室側に配置された請求項1に記載の前記開閉弁と、前記吐出孔により前記圧縮室と連通され、前記吐出孔からの圧縮気体が吐出される吐出室と、この吐出室の圧力が作用する油溜りと、この油溜りと前記圧縮室の前記回転体の摺動部とを接続し、前記吐出室と前記圧縮室との圧力差によって、前記油溜りの潤滑油を前記摺動部に供給するオイル通路と、を具備させるようにしてもよい。
【0013】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の気体圧縮機の開閉弁及び気体圧縮機について図面に基づいて詳細に説明する。
なお、説明する本実施形態は、カーエアコンシステムにおいて、冷媒ガスを圧縮するために使用される気体圧縮機であるが、例えば、冷凍装置等で使用される他の気体圧縮機についても適用が可能である。
図1は、本発明の気体圧縮機の断面図であり、図2は図1のA−A線断面からみた圧縮機本体及びその内部の断面図である。なお、図2では圧縮機本体及びその内部は、リアサイドブロック側のみが示されているが、フロントサイドブロック側はほぼ左右対称な構成となっている。
【0014】
本実施形態の気体圧縮機は、図1に示すように、ケーシング1と、ケーシング1の開口端を閉塞するフロントヘッド2と、ケーシング1内に収納される圧縮機本体3を備えている。
圧縮機本体3は、シリンダブロック7とリアサイドブロック6とフロントサイドブロック5とで形成されるシリンダと、ロータ9とを含んでいる。シリンダブロック7は、断面が楕円形状の中空部を有する筒状であって、シリンダブロック7の両端面のうちフロントヘッド2側の一方にフロントサイドブロック5が固着され他方にリアサイドブロック6が固着されている。
そして、シリンダブロック7の中空部がフロントサイドブロック5とリアサイドブロック6によって閉塞されて、内周略楕円筒状のシリンダ室8が形成されている。
【0015】
シリンダ室8の内部には、図2にも示すように、略円柱状のロータ9が収容されている。ロータ9は、図2に示すように、その径方向に外周面側から穿設されたベーン溝4を有しており、各ベーン溝4にはベーン13が出没自在に保持されている。
図1に示すように、ロータ9からは、その軸線方向にロータ軸9a,9bが延設されている。ロータ軸9a,9bは、フロントサイドブロック5及びリアサイドブロック6に形成された軸支承孔5a、6a(軸受)に、それぞれ回転自在に支持されている。フロントサイドブロック5の軸支承孔5aに支持されるロータ軸9aの端部は、図示しない原動機(車両のエンジン)からの駆動力が伝達されるようになっており、この駆動力がロータ軸9aを介してロータ9に伝達され、ロータ9が回転駆動されるようになっている。
【0016】
そしてロータ9が原動機回転駆動されることにより、ベーン13が、遠心力及びベーン溝4内の油圧によりシリンダ室8の周壁に接触し、シリンダ室8がベーン13によって区画され圧縮室14が形成されるようになっている。
そして、ロータ9の回転に伴って、ベーン13がシリンダ室8の周壁の形状に沿ってベーン溝4内を出没するとともに各圧縮室14の容積が変化し、この容積の変化によって圧縮室14室内の冷媒ガスを圧縮するようになっている。
【0017】
フロントヘッド2には、圧縮すべき気体(冷媒ガス)を吸引する吸入口16が形成されており、フロントヘッド2と圧縮機本体3との間に、吸入口16からの気体が導入される吸入室15が形成されている。
フロントサイドブロック5には、吸入室15とシリンダ室8とを連通する吸気孔5bが形成されており、外部からの気体が、吸入口16から吸入室15、吸気孔5bと順に経由してシリンダ室8に吸入されるようになっている。
また、吸気孔5bは、シリンダブロック7に形成された吸入路7bによって、リアサイドブロック6に設けられた吸気室6bに連通され、吸気室6bは、シリンダ室8に連通可能となっており、外部から吸気孔5bに至った気体は、直接シリンダ室8に吸入される他、吸入路7b及び吸気室6bを順に経由しても、シリンダ室8へ吸入されるようになっている。
【0018】
シリンダブロック7は、図2に示すように、シリンダ室8の断面でみた短径の両端部それぞれの近傍に、外周側から切欠き状に形成された吐出弁取り付け部7cを有しており、各吐出弁取り付け部7cには、吐出孔7aが穿設されている。
吐出孔7aは、シリンダブロック7を貫通して、シリンダ室8と吐出弁取り付け部7cとを連通している。シリンダ室8の短径の両端部近傍は、シリンダ室8の内部での気体の圧縮行程の終了位置であり、吐出孔7aからシリンダ室8内の圧縮された気体が吐出されるようになっている。
また、それぞれの吐出弁取り付け部7cには、スペーサ29、吐出弁22、及び弁サポート23が、ボルト28によって固定されている。スペーサ29、吐出弁22、及び弁サポート23は、本実施形態における開閉弁を構成している。
【0019】
図3は、シリンダブロック7の吐出孔7a付近を表す要部拡大断面図である。
この図3に示すように、開閉弁は、圧縮室14と吐出室18との圧力差により吐出孔7aを開閉する薄板状の吐出弁22と、吐出弁22の吐出孔7a(シリンダブロック7)と反対側に配置されて吐出弁22の開く程度を制限する弁サポート23と、シリンダブロック7と吐出弁22間に配置されたスペーサ29とを備えている。
【0020】
吐出弁22は、その厚みが約十分の一から数分の一ミリメートルの薄板状であり、可撓性を有している。吐出弁22は、例えば、薄板状のばね鋼が使用される。
吐出弁22は、一端部がシリンダブロック7に固定された固定端部となっており、他端部は、吐出孔7aに対して固定端部と逆側に配置され、自由端部となっている。
本実施形態では、吐出弁22の固定端部は、ロータ9の回転方向における吐出孔7aの上流側において、スペーサ29を挟んで弁取り付け部7cにボルト28で留め付けられている。自由端部は、吐出孔7aの下流側に配置されている。
このように、吐出弁22と弁取り付け部7cとの間にスペーサ29が配置されることで、無負荷状態における吐出弁22は、吐出弁取り付け部7c(吐出孔7aの端部)との間にスペーサ29の厚さ分だけの間隔が形成される。本実施形態におけるスペーサ29の厚さは、吐出弁22の厚さと略同一であるが、1/3、1/2、1.5倍、2倍等の各種厚さとすることが可能である。
本実施形態におけるスペーサ29は、吐出孔7a側の端部B(吐出孔側端部B)を含めて全面が吐出弁22と接触している。なお、スペーサ29は、吐出孔側端部Bを含む少なくとも一部が吐出弁22と接触していれば充分であり、他の一部において吐出弁22から離れた部分が存在することも可能である。
吐出弁22は、圧縮室14(シリンダブロック7の内部)と吐出室18(シリンダブロック7の外部)との圧力差によって、自由端部側が吐出弁取り付け部7cに接離して、吐出孔7aを開閉する。
【0021】
弁サポート23は、シリンダブロック7に対して固定的に配置されている。本実施形態における弁サポート23は、一端部が吐出弁22及びスペーサ29とともにシリンダブロック7の吐出弁取り付け部7cにボルト28により共留めされて、シリンダブロック7に固定されている。
そして、弁サポート23の吐出弁22側の面は、ボルト28による留め付け位置から他端部側(吐出弁の自由端部との対向側)へ所定距離まで(接触端C点まで)が、平板状のストレート部23aとなっている。このストレート部23aは、吐出弁22と常時接触している。
【0022】
弁サポート23は、ストレート部23aの端部である接触端Cを曲げ起点として、他端部(シリンダブロック7に固定されている一端部と逆側の解放端側端部)までが、シリンダブロック7側に凸に湾曲した湾曲部23bとなっている。湾曲部23bは、曲げ起点である接触端Cから解放端側端部までの湾曲率は一定であるが、吐出孔7aに近づくにつれ、シリンダブロック7との距離が急激に離れていくようになっている。
また、弁サポート23は、吐出孔7aとの距離が、吐出弁22の所定の持ち上がり量L1を確保できるように設定されている。所定の持ち上がり量L1は、吐出孔7aの中心におけるシリンダブロック7から、弁サポート23に接触した状態での吐出弁までの距離である。そのため、圧縮気体を吐出する際に、吐出弁22が弁サポート23に当接するまで持ち上がって吐出孔7aを開放するので、圧縮された気体が充分に吐出され、且つ圧縮室等への逆流等が起きない程度に吐出弁22の持ち上がり量が確保される。
【0023】
本実施形態における気体圧縮機の開閉弁では、図3に示されるように、吐出弁22が弁サポート23と接触している端部である接触端Cよりも、吐出弁22がスペーサ29と接触している端部である吐出孔側端部Bの方が、吐出弁22の解放端側(吐出孔7a側)に位置している。すなわち、ボルト28から吐出孔7a方向の長さは、弁サポート23のストレート部23aの長さよりも、スペーサ29の長さの方が長くなっている。
このため、吐出弁22は、圧縮気体の吐出時には接触端Cを支点として上方(弁サポート23方向)に弾性変形し、吐出終了後は吐出室18の圧力により吐出孔側端部Bを支点として下方(吐出孔7a方向)に弾性変形する。そして、吐出弁22は、吐出時の支点(接触端C)から作用点(吐出孔7a)までの長さの方が、吐出孔7aを閉じるときの支点(吐出孔側端部B)から作用点までの長さの方が大きいため、吐出弁22の開閉は開き易く、閉じにくい(閉じた状態から弾性変形していない状態へ復帰し易い)ことになる。
このように本実施形態における気体圧縮機の開閉弁では、吐出弁が開閉する際の支点の位置を異なるように設定している。すなわち、開時の支点(接触端C)よりも閉時の支点(吐出孔側端部B)の方を吐出孔7a側に配置することで、吐出弁22は、開放時に小さなばね力(ばね定数が小)となり開放し易くし、閉鎖時に大きなばね力(ばね定数が大)となり閉じにくくなる。
これにより、圧縮気体の吐出時において吐出弁22が充分に開かなくなることがない。
また、圧縮動作を停止した場合に、吐出孔7aを閉鎖する際のばね定数が大きいので、吐出弁22は従来よりも早く無負荷状態(吐出弁22が弾性変形していない状態)となり、吐出室18と圧縮室14の圧力が均一になる。このため、圧縮動作停止後に吐出孔7aが開くまでの時間が短くなり、その間の潤滑油流入量を充分に少なくすることができる。
【0024】
図1において、リアサイドブロック6には、吐出孔7aから吐出された気体の吐出連絡路6cが形成されている。リアサイドブロック6には、ケーシング1との間に油分離器17が固定されており、吐出孔7aからの気体は気体通路を通って油分離器17に至り油分離器17で油と分離されるようになっている。
圧縮機本体3とケーシング1との間には、吐出室18が形成されており、油分離器17で分離された気体はこの吐出室18に吐出される。またケーシング1には、排気口19が形成されており、吐出室18内の気体は、この排気口19を経由して外部へと吐出されるようになっている。
一方、油分離器17で分離された油は、リアサイドブロック6とケーシング1との間に形成される油貯留室20内に収容される。この油貯留室20には、吐出室18に吐出される気体の圧力が作用する。
【0025】
リアサイドブロック6には、軸支承孔6aの内周面にリング状の油溝6gが形成されており、油貯留室20と油溝6gとを連通するオイル通路6dが形成されている。これにより、油貯留室20の潤滑油Aがオイル通路6dから油溝6gを介して軸支承孔6aに供給されるようになっている。
フロントサイドブロック5の軸支承孔5aの内周面にはリング状の油溝5gが形成されている。そして、油貯留室20と連通するオイル通路6dは、リアサイドブロック6中で分岐しており、潤滑油は、更に、この分岐通路6eから、シリンダブロック7の油供給路7e、フロントサイドブロック5に形成されている油供給路5e、及び油溝5gを経由して、フロントサイドブロック5の軸受(軸支承孔5a)に供給されるようになっている。
フロントサイドブロック5及びリアサイドブロック6それぞれのロータ側端面には、扇型をしたサライ溝25が設けられている。これらのサライ溝25は、ロータ9のベーン背圧室4aと連通可能な位置に形成されている。そしてサライ溝25には、オイル通路6d、油溝6g、及び、分岐通路6e、油供給路7e、油供給路5e、油溝5gからの潤滑油が軸受5a,6aを介して供給される。このサライ溝25に供給される潤滑油は軸受5a、6aで減圧されており、この減圧して供給された潤滑油がベーン背圧室4aに供給され、潤滑油の油圧によりベーン13がシリンダ室8の周壁へ押圧されるようになっている。
【0026】
更に、リアサイドブロック6は、オイル通路6dが連通している油溝6gに一端が連通する高圧供給路6fを備えている。この高圧供給路6fの他端は、リアサイドブロック6のシリンダ室8側の中央に開口されており、油貯留室20からの潤滑油が軸受6aを介すことなく(軸受6aで減圧されることなく)供給されるようになっている。リアサイドブロック6の高圧供給路6fは、ロータ9の回転方向からみてサライ溝25の下流であって、シリンダブロック7の吐出孔7a近傍に開口されている(図2参照)。そして、高圧供給路6fは、吐出孔7a近傍の所定位置に到達したベーン背圧室4aに、サライ溝25よりも高い圧力で潤滑油を供給するようになっている。
【0027】
上述の構成を有する本実施形態の気体圧縮機及び開閉弁における動作について説明する。
図示しない原動機によってロータ9が回転駆動されると、外部の気体が吸入口16から吸入室15等を経由して圧縮室14へと吸い込まれる。
圧縮室14は、ロータ9の回転に伴ってベーン13がシリンダ室8の形状に沿って出没することにより、吸入口側から吐出孔7a側へ移動するに従って内容積が縮小し、圧縮室14内の気体が圧縮される。
そして、圧縮室14が圧縮行程の終了側の領域に位置し(ベーン13が吐出孔7a近傍に位置し)、ほぼ最小の容積となると、圧縮された気体がこのときの内部の圧力によって吐出弁22を押し上げて、吐出孔7aから噴出する。その際、吐出弁22は、従来の開閉弁と同一の接触端Cを支点として直ちに弾性変形するため、弁サポート23に当接するまで容易に変形して吐出孔7aを開放する。
圧縮室14から噴出した気体は吐出連絡路6cを経て、油分離器17により油が分離され、吐出室18に排出される。その後、圧縮された高圧気体は排気口19から外部に吐出される。油分離器17で分離された油(潤滑油)は、油貯留室20に貯留される。
【0028】
圧縮気体の吐出が終了すると、弁サポート23に接していた吐出弁22は、吐出弁22が弾性変形していない位置に戻ろうとするが、戻る際の反動及び吐出室18の圧力によってシリンダブロック7に衝突して吐出孔7aを塞ぐ。すなわち、ベーン13が吐出孔7aを通過すると、その後方に位置する次のベーン13で仕切られた圧縮室14が吐出孔7aに連通する。この時点での圧縮室14内はまだ内容積が大きいため圧力が低い状態である。従って吐出室18と圧縮室14との圧力差が大きく、吐出弁22が吐出孔7aを塞ぐ場合の吐出孔側端部Bを支点とする大きなばね力よりも充分に大きな圧力差である。このため、圧縮気体を吐出した後のベーン13が吐出孔7aを通過すると、吐出室18からの圧力と、弁サポート23の位置から戻る際の反動により、吐出弁は直ちに吐出孔7aを塞ぐ。
【0029】
油貯留室20に貯留している潤滑油は吐出室18に吐出される気体の圧力によって、オイル通路6d及び油溝6gに押し出され、油溝6gからリアサイドブロック6の軸受6aを通ってサライ溝25に供給される。
また、オイル通路6dから分岐通路6e、油供給路7e、油供給路5e、油溝5g、フロントサイドブロックの軸受5aを通ってサライ溝25に供給される。これらのサライ溝25は、ロータ9の回転に伴い所定位置の範囲にあるベーン溝4と連通し、潤滑油は、サライ溝25から、ベーン溝4のベーン背圧室4aに供給される。そして潤滑油の油圧と、ロータ9の回転に伴って生じる遠心力によって、ベーン13がシリンダ室8の外壁に押圧される。このため、ベーン13は、その収納されているベーン溝4のベーン背圧室4aがサライ溝25と連通している間は、ロータ9の回転による遠心力とベーン背圧室4aに作用する圧力により、シリンダ室8の内周壁に密着しながら回転する。
【0030】
一方、クラッチをオフにして運転を停止し、圧縮動作が終了すると、吐出孔7aから弾性変形の支点である吐出孔側端部Bまでの長さが短く(ばね定数が大きく)、ばね力により復帰しようとする力が大きいため、吐出弁22は従来の気体圧縮機の吐出弁よりも早い時点で、無負荷状態(弾性変形していない状態)に復帰する。
これにより、シリンダブロック7と吐出弁22との隙間から吐出孔7aを介して吐出室18と圧縮室14が連通され、吐出室18と圧縮室14(シリンダ室8)との圧力が等しくなるため、それ以後、油貯留室20からオイル通路6d等を通してシリンダ室8内に流入する潤滑油の流入が停止する。
このように、本実施形態の開閉弁によれば気体圧縮機の運転を停止してから、吐出室18と圧縮室14(シリンダ室8)が均圧になるまでの時間を短くすることができるので、運転停止によりシリンダ室8内に流入する潤滑油の量を減らすことができる。従って、再起動した場合の起動トルクを小さくすることが可能になる。
【0031】
図4は、吐出弁22の、吐出孔側端部Bを支点として吐出孔7a側に弾性変形する場合のばね定数kと、起動トルク、及び油貯留室20内の潤滑油減少量との関係を表したものである。
この図4に示されるように、ばね定数が大きくなると油貯留室20内の潤滑油減少量(シリンダ室8に流入する潤滑油量)が少なくなり、その結果、その後再び起動した場合の起動トルクも小さくなる。
ここで、吐出孔7aの半径をD、吐出室18の圧力をP1、吐出室18から吐出弁22に作用する力をF1、圧縮室14の圧力をP2、圧縮室14から吐出弁22に作用する力をF2とした場合、F1,F2は次の式(1)、(2)で表される。
F1=P1×πD2 (1)
F2=P2×πD2 (2)
そして、スペーサの厚さをxとした場合、ばね定数kBとした場合、F1−F2<kxとなるようなばね定数kに設定する。
このばね定数kは、吐出弁22のヤング率をE、断面2次モーメントをI、吐出孔7aの中心から吐出孔側端部Bまでの長さをLとした場合に、次の式(3)により求まる。
k=3・E・I/L3 (3)
本実施形態では、式(3)において、Lの値を変更することでばね定数kを所定の値とする。すなわち、ばね定数kを大きくする場合には、Lの値を小さくする必要があり、そのため、スペーサ29の吐出孔7a方向の長さ(張り出し長さ)を大きくする。このように、スペーサ29の長さを調節することで、最適なばね定数kとすることができる。
【0032】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明の気体圧縮機は上述の各実施形態に限定されるものではなく、各部材の形状、大きさ、材料等は、本発明の趣旨を逸脱しない限りにおいて適宜変更が可能である。
例えば、実施形態では、ロータリー式の気体圧縮機について説明したが、往復動式の気体圧縮機、例えば、斜板式圧縮機やクランク式圧縮機の開閉弁に使用することが可能である。
また、説明した実施形態では、スペーサ29を吐出弁取り付け部7cと吐出弁22との間に介在させたが、スペーサ29を、シリンダブロック7と一体形成するようにしてもよい。すなわち、シリンダブロック7の吐出弁取り付け部7cにスペーサ29と同一形状の凸状のスペース用段差部を設けるようにしてもよい。この場合、スペース用段差部の吐出孔側端部Bは接触端Cよりも吐出孔側に位置させる。
【0033】
また、吐出孔7aの周囲に凹部を設けることで吐出弁がシリンダブロック7に張り付く面積を小さくして張り付きによる吐出孔7aからの離れにくさを小さくすることも可能である。
更に、吐出孔7aの周囲を凸状の段差部としても同様である。この場合、段差部高さよりも、スペーサ29の厚さ、又は、スペーサ用段差部の高さの方が長くなるようにする。
【0034】
【発明の効果】
以上、説明したように、本発明によれば、スペーサと吐出弁における、吐出弁の長手方向で吐出孔側の接触端が、吐出弁と弁サポートにおける、吐出弁の長手方向で吐出孔側の接触端よりも吐出孔側にしたので、圧縮動作停止時の潤滑油の流入量を簡単な構造で減少させ、再起動時の起動トルクの増大を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施形態の気体圧縮機の全体構成を示す断面図である。
【図2】図1の気体圧縮機のシリンダブロック及びロータを示す径方向断面図であり、従来技術の図3相当図である。
【図3】シリンダブロックの吐出孔付近を表す要部拡大断面図である。
【図4】吐出弁の、吐出孔側端部Bを支点として吐出孔側に弾性変形する場合のばね定数kと、起動トルク、及び油貯留室内の潤滑油減少量との関係を表した説明図である。
【図5】従来の気体圧縮機の断面図である。
【符号の説明】
1 ケーシング 2 フロントヘッド
3 圧縮機本体 4 ベーン溝
4a ベーン背圧室 5 フロントサイドブロック
5a 軸支承孔 5b 吸気孔
5e 油供給路 5f 高圧供給路
5g 油溝 6 リアサイドブロック
6a 軸支承孔 6b 吸気室
6c 吐出連絡路 6d オイル通路
6e 分岐通路 6f 高圧供給路
6g 油溝 7 シリンダブロック
7a 吐出孔 7b 吸入路
7c 吐出弁取り付け部 7e 油供給路
8 シリンダ室 9 ロータ
13 ベーン 14 圧縮室
15 吸入室 16 吸入口
17 油分離器 18 吐出室
19 排気口 20 油貯留室
22 吐出弁 23 弁サポート
25 サライ溝 29 スペーサ
A 潤滑油 B 吐出孔側端部
C 接触端
Claims (2)
- 吐出孔を介して互いに連通された圧縮室と吐出室の前記吐出孔の一端に設けられ、前記吐出孔を開閉する開閉弁であって、
前記吐出孔を前記圧縮室と前記吐出室との圧力差により開閉する吐出弁と、
前記吐出弁の吐出孔と反対側に前記吐出弁と一部が接触して配置される、前記吐出弁の開く程度を制限する弁サポートと、
前記吐出弁と前記吐出孔間に接して配置されたスペーサと、を具備し、
前記スペーサと前記吐出弁における、前記吐出弁の長手方向で前記吐出孔側の接触端が、前記吐出弁と前記弁サポートにおける、前記吐出弁の長手方向で前記吐出孔側の接触端よりも前記吐出孔側である、
ことを特徴とする気体圧縮機の開閉弁。 - 気体を圧縮する圧縮室及び該圧縮室から圧縮された気体を外方の吐出室に吐出させる吐出孔を有するシリンダと、
このシリンダの吐出室側に配置された請求項1に記載の前記開閉弁と、
を具備することを特徴とする気体圧縮機。
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