JP4395400B2

JP4395400B2 - 圧縮機の弁構造

Info

Publication number: JP4395400B2
Application number: JP2004104711A
Authority: JP
Inventors: 克巳上原; 真一郎東原; 俊之小倉
Original assignee: Calsonic Kansei Corp
Current assignee: Calsonic Kansei Corp
Priority date: 2004-03-31
Filing date: 2004-03-31
Publication date: 2010-01-06
Anticipated expiration: 2024-03-31
Also published as: JP2005291031A

Description

本発明は、車両用空調装置等の冷凍サイクルにおいて冷媒ガスの圧縮に用いられる圧縮機の弁構造に関する。

車両用空調装置の冷凍サイクルにおいて冷媒ガスの圧縮に用いられる圧縮機として特許文献１に示されるものが提案されている。この圧縮機は、複数個のシリンダボアが形成されたシリンダブロックの前端側にクランク室が設けられ、後端側に吸入室及び吐出室が設けられ、シリンダボアと吸入室及び吐出室との間に弁体が設けられている。また、弁体は、各シリンダボアと吸入室とを連通する吸入孔と各シリンダボアと吐出室とを連通する吐出孔とが形成されたバルブプレートと、このバルブプレートのシリンダボア側に設けられて吸入孔を開閉可能ないわゆるリード弁タイプの吸入弁とを備えている。

そして、クランク室内に軸支された駆動軸の回転を利用して各シリンダボア内に収容されているピストンを往復動させることにより、各シリンダボア内に吸入室から吸入孔を通って吸い込んだ冷媒を圧縮し、圧縮した冷媒を吐出孔から吐出室内へ送り出すようになっている。

ところで、このような圧縮機では、運転を停止している状態から起動を開始すると、各シリンダボア内に残っていた冷媒の量や、シリンダボア内に吸入される冷媒の量が異なるので、起動直後では冷凍サイクルにおける冷媒の圧力変動が生じ定常運転状態になるまでの間に、吸入圧力脈動が生じて、冷凍サイクルの蒸発器等から騒音が発生する。

このような起動時の問題を解決するため上記特許文献１で提案された圧縮機では、圧縮機の停止状態でシリンダボア内の圧力を素早く吸入室へ逃がすための放圧通路を吸入弁と接触する弁座に粗面を形成して設けることで騒音の発生を低減している。

また、特許文献２には、吸入孔の周囲に溝や、吸入弁と弁座との間に薄板を入れることによりシリンダボア内の圧力を吸入室へ逃がす通路を形成する構造が提案されている。
特許第３３２６９０９号公報特開昭５２−１４７３０２号公報

しかしながら、弁座に粗面を設けて放圧通路を形成する場合、吸入弁と弁座との間に形成される放圧通路の大きさは一定ではなく、不均一となっている。このため複数の吸入弁から逃げる冷媒の量もそれぞれ異なることになり、これによって吸入圧力脈動が生じるおそれがある。

また、上記特許文献２に記載された吸入孔の周囲に溝を設ける場合、溝を設けるための機械的な加工を精度良くバルブプレートに施すことになり、放圧通路を形成するのに手間がかかり引いては製造コストが高くつくという問題がある。

さらに、薄板を用いる場合には、単なる板では、吸入弁が薄板に衝突した時に衝撃音が生じるおそれがある。

そこで、本発明は、機械加工を伴わず、かつ均一な大きさの隙間（放圧通路）が形成された圧縮機の弁構造の提供を目的とする。

請求項１の発明は、ピストン収容用のシリンダボアを有するシリンダブロックの前端側にクランク室が設けられ、前記シリンダブロックの後端側に吸入室及び吐出室が設けられ、前記シリンダボアと前記吸入室及び吐出室との間に弁体が設けられ、該弁体はバルブプレートと吸入弁とで構成され、前記バルブプレートには、前記シリンダボアと前記吸入室とを連通する吸入孔と、前記シリンダボアと前記吐出室とを連通する吐出孔とが形成され、前記吸入弁は、前記バルブプレートの前記シリンダボア側に設けられて、前記吸入孔を開閉可能な可撓板状に形成され、前記ピストンが、前記クランク室内に軸支された駆動軸の回転を利用して往復動するようにした圧縮機の弁構造において、前記吸入弁が、吸入弁本体部と、この吸入弁本体部に一体に形成された対向弁部と、吸入弁本体部に設けられたアーム弁部とで構成され、該対向弁部は、前記吸入孔及び吸入孔の開口縁の弁座に対向して吸入孔を開閉するようにし、この対向弁部を前記弁座から所定の距離に離間させて、前記対向弁部と弁座との間に所定の隙間を形成するシート部材を、前記バルブプレートと前記吸入弁との間に介在させ、前記シート部材は、吸入弁の吸入弁本体部と略同じ形状及び寸法を有し、吸入弁のアーム弁部に対応するアーム弁対応部を有することを特徴とする。

この圧縮機の弁構造では、シート部材の介在により、吸入孔の開口縁部の弁座と対向弁部とが所定の距離に離間される。従って、吸入孔の開口縁部の弁座と対向弁部との間に、均一の大きさの隙間を形成することができる。

請求項２の発明は、請求項１記載の圧縮機の弁構造において、前記シート部材を、前記吸入弁に貼着して設けたことを特徴とする。

この圧縮機の弁構造では、シート部材を吸入弁に貼着して設けたので、吸入孔の開口縁部の弁座と対向弁部とが所定の距離に離間される。

請求項３の発明は、請求項１記載の圧縮機の弁構造において、
前記シート部材を、前記バルブプレートに貼着して設けたことを特徴とする。

この圧縮機の弁構造では、シート部材をバルブプレートに貼着して設けたので、吸入孔の開口縁部の弁座と対向弁部とが所定の距離に離間される。

請求項４の発明は、請求項１記載の圧縮機の弁構造において、前記シート部材を、前記吸入弁と前記バルブプレートとの間に挟んで設けたことを特徴とする。

この圧縮機の弁構造では、シート部材を吸入弁とバルブプレートの間に挟んで設けたので、吸入孔の開口縁部の弁座と対向弁部とが所定の距離に離間される。

請求項５の発明は、請求項１〜４に記載の圧縮機の弁構造において、前記シート部材の表面を、衝撃吸収効果のあるゴム層で形成したことを特徴とする。

この圧縮機の弁構造では、シート部材の表面を衝撃吸収効果のあるゴム層で形成したので、吸入弁の衝突による騒音が低減され、耐久性が向上する。

請求項６の発明は、請求項１〜４に記載の圧縮機の弁構造において、前記シート部材の表面を、衝撃吸収効果のある樹脂層で形成したことを特徴とする。

この圧縮機の弁構造では、シート部材の表面を衝撃吸収効果のある樹脂層で形成したので、吸入弁の衝突による騒音が低減され、耐久性が向上する。

請求項７の発明は、請求項１〜４に記載の圧縮機の弁構造において、前記シート部材を、衝撃吸収効果のあるゴム材で形成したことを特徴とする。

この圧縮機の弁構造では、シート部材を衝撃吸収効果のあるゴム材で形成したので、吸入弁の衝突による騒音が低減され、耐久性が向上する。

請求項８の発明は、請求項１〜４に記載の圧縮機の弁構造において、前記シート部材を、衝撃吸収効果のある樹脂材で形成したことを特徴とする。

この圧縮機の弁構造では、シート部材を衝撃吸収効果のある樹脂材で形成したので、吸入弁の衝突による騒音が低減され、耐久性が向上する。

請求項９の発明は、請求項１〜４に記載の圧縮機の弁構造において、前記シート部材を、制振鋼鈑で形成したことを特徴とする。

この圧縮機の弁構造では、シート部材を制振鋼鈑で形成したので、吸入弁の衝突による騒音が低減され、耐久性が向上する。

請求項１の発明によれば、吸入弁とバルブプレートとの間にシート部材を介在させたので、吸入孔の開口縁部の弁座と対向弁部とが所定の距離に離間される。従って、吸入孔の開口縁部の弁座と対向弁部との間に、均一の大きさの隙間を形成することができる。これにより、起動直後にはシリンダボア内に冷媒を隙間を通って速やかに吸入することができるので、吸入圧力脈動の発生を防止して騒音の発生を低減することができる。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

図１〜図５は本発明の実施形態を示し、図１はバルブプレート１２の吸入孔２０と、吸入弁１３の対向弁部２６との関係を示す断面図、図２は本発明の弁構造が適用された圧縮機１を示す断面図、図３（ａ）はバルブプレート１２を示す平面図、図３（ｂ）は吸入孔２０を示す断面図、図４はシート部材の平面図、図５（ａ）は吸入弁１３の表面側を示す平面図、図５（ｂ）は、吸入弁の裏面側を示す平面図である。

図２に示すように、本発明が適用された圧縮機１は、いわゆる斜板式可変容量圧縮機で、複数のシリンダボア２を有する略円柱状のシリンダブロック３と、シリンダブロック３の前端面に接合されシリンダブロック３との間にクランク室４を形成するフロントハウジング５と、シリンダブロック３の後端側に弁体６を介して接合され吸入室７及び吐出室８を形成するリアハウジング９とを備えている。これらのシリンダブロック３、フロントハウジング５、リアハウジング９はシリンダブロック３に設けられた複数のスルーボルト貫通孔１０を通じて複数のスルーボルト１１によって締結固定されている。

弁体６は、バルブプレート１２と、このバルブプレート１２のシリンダボア２側に設けられた吸入弁１３と、吸入弁１３に貼着されたシート部材２９と、バルブプレート１２のリアハウジング９側に設けられた吐出弁板１４と、吐出弁板１４の開限を規制するリテーナ１５とで構成されている。これらの吸入弁１３、シート部材２９、吐出弁板１４、リテーナ１５、バルブプレート１２はリベット１６によって一体に締結固定された状態でシリンダブロック３とリアハウジング９との間に挟持されている。また、バルブプレート１２とリアハウジング９との間には、ガスケット１７が介在されており、吸入室７と吐出室８との間、吸入室７と外方との間が密封されている。さらに、バルブプレート１２の周縁面にはＯリング１８が介在されており、圧縮機１の外方への冷媒の漏れを防止している。

バルブプレート１２は、図３に示すように、円板状のバルブプレート本体部１９の外周側に、シリンダボア２に対応し周方向に沿って均等な角度で６箇所に設けられシリンダボア２と吸入室７とを連通する吸入孔２０と、これらの吸入孔２０の内側、すなわち中心よりに周方向に沿って６箇所に設けられた吐出孔２１とが形成されている。吸入孔２０の周囲には、図３に示すように吸入孔２０を囲むように溝２２が形成されている。この溝２２と吸入孔２０との間が、吸入弁１３が着座する弁座２３となっている。なお、中心部の孔２４はリベット１６の貫通用である。

バルブプレート１２のシリンダボア２側に設けられた吸入弁１３は、図５に示すように薄い円板状で可撓性を有しており、吸入弁本体部２５と、この吸入弁本体部２５に一体に形成され吸入孔２０及び吸入孔２０の開口縁の弁座２３に対向し吸入孔２０を開閉可能な対向弁部２６と、吸入弁本体部２５に設けられたアーム弁部４８とで形成されている。

さらに、対向弁部２６を弁座２３から所定の距離Ｌ１（図１参照）だけ離間させるために、対向弁部２６と弁座２３との間に所定の隙間２７を形成するシート部材２９が、吸入弁本体部２５のバルブプレート１２側の面に貼着されている。シート部材２９を図４に示す。シート部材２９は、吸入弁１３の吸入弁本体部２５と略同じ形状および寸法を有しており、吸入弁１３のアーム弁部４８と対応するアーム弁対応部２９ｂは有するが、吸入弁１３の対向弁部２６と対応する部分は削除されている。図５（ｂ）の斜線の部分は、吸入弁本体部２５に貼着された状態のシート部材２９を示すものである。このシート部材２９は、図１に示すように、所定の厚みＬ２に設定されており、対向弁部２６が吸入孔２０および吸入孔２０の開口縁部の弁座２３から所定の距離Ｌ１に離間するようになっている。このシート部材２９は、衝撃吸収効果のある例えばゴム材で形成されている。ゴム材の材質としては、ニトリルゴム（ＮＢＲ）、水素化ニトリルゴム（ＨＮＢＲ）、フッ素ゴム（ＦＫＭ）、エチレンプロピレンゴム（ＦＰＤＭ）等が用いられる。

シリンダブロック３およびフロントハウジング５の中心部には、駆動軸３０が配置されている。この駆動軸３０の一端側は、フロントハウジング５のシャフト支持孔３１にベアリング３２を介して支持され、他端側はシリンダブロック３のシャフト支持孔３３にベアリング３４を介して支持されている。

また、フロントハウジング５のクランク室４内には、駆動軸３０に固設されたドライブプレート４０ａと、駆動軸３０に摺動自在に嵌装したスリーブ３５にピン３６により揺動自在に連結されたジャーナル３７と、このジャーナル３７のボス部３８に固定した斜板３９とが設けられている。

ドライブプレート４０ａとジャーナル３７とは、そのヒンジアーム４０を弧状の長孔４９とピン５０とを介して連結されており、斜板３９の揺動を規制している。各シリンダボア２内に収容されたピストン４１は、斜板３９を挟んだ一対のシュー４２を介して斜板３９に連結されていて、駆動軸３０の回転運動を原動力として往復動する。圧縮機１の基本性能は、このピストン４１の往復動により、吸入室７→バルブプレート１２の吸入孔２０→シリンダボア２内への吸入した冷媒を圧縮し、シリンダボア２→バルブプレート１２の吐出孔２１→吐出室８と吐出される。

また、冷媒の吐出容量を可変とするためにクランク室４と吸入室７とを常時連通する抽気通路（不図示）、クランク室４と吐出室８とを連通する給気通路（不図示）、給気通路を開閉する圧力制御手段４３とからなる圧力制御機構が設けられている。

本実施形態の圧縮機１の弁構造では、圧縮機１が停止している状態から起動すると、すなわち駆動軸３０の回転駆動力により斜板３９が回転し複数のピストン４１がシリンダボア２内で往復動するとピストン４１がシリンダボア２内でフロントハウジング５側に移動する場合には、吸入孔２０から冷媒が吸い込まれ、ピストン４１がシリンダボア２内でリアハウジング９側に移動する場合には、停止状態で残っていた冷媒が圧縮されて吐出孔２１から吐出室８内へ吐出される。

ピストン４１の移動によりシリンダボア２内に冷媒が吸い込まれるとき、本実施形態の弁構造によれば、シート部材２９によって吸入孔２０の弁座２３と対向弁部２６との間に所定の隙間２７が設けられているので、圧縮機の起動と同時に冷媒がシリンダボア２内に吸入され、吸入室７内とシリンダボア２間の圧力差を抑制することができ、吸入圧力脈動を低減することができる。これにより冷凍サイクル内における冷媒の圧力変動による騒音を低減することができる。また、ピストン４１の移動によりシリンダボア２内の冷媒が圧縮される際には、吸入弁１３の対向弁部２６は、弁座２３上に素早く当接して吸入孔２０を閉鎖する。これにより、シリンダボア２内に吸い込まれた冷媒がシリンダボア２内で圧縮され、所定の圧力以上になると、吐出弁板１４が撓んで、吐出孔２１から吐出室８へ圧縮された冷媒を吐出する。

また、本実施形態では、シート部材２９を設けることにより隙間２７を形成しているので、バルブプレート１２に機械的な加工を施すことがなく製造に手間がかかることがない。これにより、容易に隙間２７を形成することができ、製造コストを低減することができる。

さらに、本実施形態によれば、バルブプレート１２に機械的な加工を施さないので、機械加工による内部応力の発生がなく、バルブプレート１２に歪み等が発生することがない。

なお、上記実施形態では、吸入弁１３の吸入弁本体部２５にシート部材２９を貼着した例を示したが、図３のバルブプレート１２の本体部１９であって、吸入弁１３側の面に図４のシート部材２９を貼着してもよく、また、吸入弁本体部２５とバルブプレート１２の両方にシート部材２９を貼着し、所定の厚さＬ２を確保しても良い。あるいはまた、貼着することなく、シート部材２９を吸入弁１３の吸入弁本体部２５とバルブプレート１２の本体部１９との間に挟み込むだけでも良い。この場合、図４の位置決め孔２９ａに位置決めピンを挿通し、シート部材２９の位置決めを行なうのが望ましい。対向弁部２６が、吸入孔２０、弁座２３から所定の距離Ｌ１だけ離れるように設定することにより、均一な隙間を容易に形成することができる。

また、シート部材２９として衝撃吸収効果のあるゴム材を用いたが、衝撃吸収効果のある樹脂材を用いてもよい。樹脂材としては、例えばフッ素樹脂（ＰＴＦＥ）等がある。あるいはまた、シート部材２９として、制振鋼鈑を用いてもよい。

以上はシート部材２９の材質について述べたものであるが、本発明ではシート部材２９における、少なくとも吸入弁１３と接触する面の表面が衝撃吸収効果のある弾性体で形成されていれば、衝突騒音を低減できる。そのため、上記のほか、シート部材２９自体の材質の如何にかかわらず、シート部材２９の両面のうちの少なくとも吸入弁１３と接触する面の表面に、前記ゴム材からなるゴム層を設けてもよく、あるいは前記樹脂材からなる樹脂層を設けてもよい。

本発明の実施形態の弁構造を示し吸入孔の弁座と対向弁部との関係を示す断面図である。本発明が用いられた圧縮機を示す断面図である。バルブプレートを示し、（ａ）は平面図、（ｂ）はIIIｂ−IIIｂ線に沿って切断した断面図である。シート部材の平面図である。吸入弁を示し、（ａ）は表面側を示す平面図、（ｂ）はシート部材が貼着された裏面側を示す平面図である。

符号の説明

１…圧縮機
２…シリンダボア
３…シリンダブロック
４…クランク室
６…弁体
７…吸入室
８…吐出室
１２…バルブプレート
１３…吸入弁
２０…吸入孔
２１…吐出孔
２３…弁座
２５…吸入弁本体部
２６…対向弁部
２７…隙間
２９…シート部材
３０…駆動軸
４１…ピストン

Claims

ピストン（４１）収容用のシリンダボア（２）を有するシリンダブロック（３）の前端側にクランク室（４）が設けられ、前記シリンダブロック（３）の後端側に吸入室（７）及び吐出室（８）が設けられ、前記シリンダボア（２）と前記吸入室（７）及び吐出室（８）との間に弁体（６）が設けられ、
該弁体（６）はバルブプレート（１２）と吸入弁（１３）とで構成され、前記バルブプレート（１２）には、前記シリンダボア（２）と前記吸入室（７）とを連通する吸入孔（２０）と、前記シリンダボア（２）と前記吐出室（８）とを連通する吐出孔（２１）とが形成され、前記吸入弁（１３）は、前記バルブプレート（１２）の前記シリンダボア（２）側に設けられて、前記吸入孔（２０）を開閉可能な可撓板状に形成され、
前記ピストン（４１）が、前記クランク（４）室内に軸支された駆動軸（３０）の回転を利用して往復動するようにした圧縮機の弁構造において、
前記吸入弁（１３）が、吸入弁本体部（２５）と、この吸入弁本体部（２５）に一体に形成された対向弁部（２６）と、吸入弁本体部（２５）に設けられたアーム弁部（４８）とで構成され、該対向弁部（２６）は、前記吸入孔（２０）及び吸入孔（２０）の開口縁の弁座（２３）に対向して吸入孔（２０）を開閉するようにし、
この対向弁部（２６）を前記弁座（２３）から所定の距離に離間させて、前記対向弁部（２６）と弁座（２３）との間に所定の隙間（２７）を形成するシート部材（２９）を、前記バルブプレート（１２）と前記吸入弁（１３）との間に介在させ、前記シート部材（２９）は、吸入弁（１３）の吸入弁本体部（２５）と略同じ形状及び寸法を有し、吸入弁（１３）のアーム弁部（４８）に対応するアーム弁対応部（２９ｂ）を有することを特徴とする圧縮機の弁構造。
請求項１記載の圧縮機の弁構造において、
前記シート部材（２９）を、前記吸入弁（１３）に貼着して設けたことを特徴とする圧縮機の弁構造。
請求項１記載の圧縮機の弁構造において、
前記シート部材（２９）を、前記バルブプレート（１２）に貼着して設けたことを特徴とする圧縮機の弁構造。
請求項１記載の圧縮機の弁構造において、
前記シート部材（２９）を、前記吸入弁（１３）と前記バルブプレート（１２）との間に挟んで設けたことを特徴とする圧縮機の弁構造。
請求項１〜４に記載の圧縮機の弁構造において、
前記シート部材（２９）の表面を、衝撃吸収効果のあるゴム層で形成したことを特徴とする圧縮機の弁構造。
請求項１〜４に記載の圧縮機の弁構造において、
前記シート部材（２９）の表面を、衝撃吸収効果のある樹脂層で形成したことを特徴とする圧縮機の弁構造。
請求項１〜４に記載の圧縮機の弁構造において、
前記シート部材（２９）を、衝撃吸収効果のあるゴム材で形成したことを特徴とする圧縮機の弁構造。
請求項１〜４に記載の圧縮機の弁構造において、
前記シート部材（２９）を、衝撃吸収効果のある樹脂材で形成したことを特徴とする圧縮機の弁構造。
請求項１〜４に記載の圧縮機の弁構造において、
前記シート部材（２９）を、制振鋼鈑で形成したことを特徴とする圧縮機の弁構造。