JP4573165B2 - コンプレッサ用ガスケット - Google Patents

Description

本発明は、コンプレッサにおいて用いられるガスケットに関し、特にシール性の向上とコンプレッサの小型化を両立させるための構造に関する。

冷凍サイクルの構成要素等として用いられるコンプレッサには、圧縮された冷媒がハウジングの連結部等からリークすることを防ぐために、ガスケットが用いられている。このガスケットに関する従来技術として、各ボアを囲繞するように環状ビード部を形成するものがある（特開平１１−３４３９７４号参照）。この環状ビード部は、断面Ｕ字状に隆起したものであり、これによりガスケットのボア周りへの圧接力が大きくなるため、ボア内の高圧冷媒が外部へリークすることを防止する効果が向上するものである。
また、他の従来技術として、ビードをシール部の全幅にわたって湾曲させるものがある（特開平１０−１９６５３５号参照）。これによれば、ガスケットの肉厚を大きくした場合であっても、ビードが潰れ難くなることを防止することができるとされている。

しかしながら、上記特開平１１−３４３９７４号の発明においては、断面Ｕ字状のビード部（フルビード）を潰すために必要な圧力が比較的大きいため、肉厚のガスケットを使用し難いという不具合がある。例えば、ガスケットに吐出弁の動作を規制するリテーナとしての機能も備えさせようとする場合には、ガスケットの強度を増加させる必要が生ずるためにその肉厚を大きくせざるを得ない。従って、上記フルビードとリテーナ機能とを両立させることは難しく、特に吐出圧が１０ＭＰａ前後となるＣＯ_２サイクルにおいては、その困難さが顕著となる。
また、上記特開平１０−１９６５３５号の発明においては、ビードの湾曲幅が上記フルビードよりも大きいため、ガスケットの肉厚を比較的厚くしても必要な撓曲性を維持できるであろうが、シール性向上の効果に不安があり、また小型化という点に対しての利点はない。

そこで、本発明は、コンプレッサに用いられるガスケットにおいて、シール性の向上をさせると共に、コンプレッサの小型化を実現させることを課題とする。

上記課題を解決するために、本発明は、流体を圧送するコンプレッサにおいて用いられ、シール部を囲繞するように隆起した隆起部を有するコンプレッサ用ガスケットであって、前記隆起部の内縁側の端部とガスケットの基底面とが、同一面上にないことを特徴とするものである。
上記特許文献１に示される断面Ｕ字状のビード部を「フルビード」と称するならば、本発明に係る隆起部は、「ハーフビード」と称することができる。即ち、上記従来のフルビードは、基底面からＵ字の頂点まで隆起し、そこから再び基底面と同じ高さまで折り返すことによって、その内縁側の端部と基底面とが略同一の高さとなっているのに対し、本発明のハーフビードは、基底面から所定の高さまで隆起した位置にその端部が存し、従来あったような頂点から基底面への折り返し部分の少なくとも一部が省略された形状となる。このような本発明に係るガスケットによれば、前記隆起部がボア等のシール部の周囲に強く圧接するので高いシール性を確保することができると共に、前記折り返し部分がないことによりガスケットの全幅が縮小され、これによってコンプレッサ全体の小型化を実現することができる。また、上記のような形状の隆起部においては、適度な撓曲性が保たれるので、ガスケットの肉厚を大きくした場合であっても、隆起部が潰れなくなるということがない。

ここで、前記隆起部は、前記基底面と異なった高さに位置する平坦面と、前記平坦面と前記基底面とを所定の傾斜角度でつなぐ傾斜面とからなることが好ましい。
これによれば、前記隆起部は丘状、若しくは皿形状となる。このようなガスケットを所定部に挟持することによって、前記傾斜面が圧縮されて平坦状に変形し、傾斜面と基底面との連結部分、及び傾斜面と平坦面との連結部分がそれぞれシール部に強く圧接するので、高いシール性を得ることができる。前記傾斜面の傾斜角度は、求めるシール能力等に応じて適宜変更するべきであるが、平坦状に変形可能であることが必要であるため、直角でないことが好ましい。
さらに、構造的、機能的な目的から、前記平坦面の外縁は前記内縁と相似形でないことが好ましい。

また、シリンダブロックとバルブプレートとの間に配置されるガスケットにおいては、前記シリンダブロックに形成されたシリンダボアを囲繞する前記隆起部の前記平坦面の内縁が円形でないことが好ましい。
シリンダブロックとバルブプレートとの間には、当該ガスケットの他に通常は吸入弁も挟持される。本構成に係る隆起部の非円形における主旨は、この吸入弁の形状に対応したものである。

また、前記平坦面の外縁は全体に渡って吸入弁に当接すると共に、前記内縁はその所定部分のみ前記吸入弁に当接することが好ましく、当該所定部分としては、特に前記吸入弁のリード部の付け根の部分が好適である。

尚、本発明に係るコンプレッサ用ガスケットは、高いシール能力及び小型化への貢献性から、高圧力下で使用されると共に小型化への要望が大きい二酸化炭素を圧送するコンプレッサにおいて、特に好適に使用することができるものである。

第１図は、本発明の実施の形態に係るコンプレッサの構造を示す断面図である。第２図は、シリンダブロックとリアヘッド（シリンダヘッド）との間に挟持される部材の構成を示す拡大断面図である。第３図は、本実施の形態に係る吸入弁側ガスケットの構成例を示す斜視図である。第４図は、吸入弁側ガスケットの隆起部の構成を示す一部拡大上面図及び一部拡大断面図である。第５図は、吸入弁側ガスケットの隆起部と吸入弁との関係を示す一部拡大上面図である。第６図は、本発明に係るガスケットの隆起部の効果を説明するための一部拡大断面図である。第７図は、本実施の形態に係る吐出弁側ガスケットの構成を示す一部拡大断面図である。第８図は、本実施の形態に係るリアヘッド（シリンダヘッド）の構成例であり、高低圧隔壁及び大気圧隔壁の構造を説明するための上面図である。第９図（ａ）は、本実施の形態に係るリテーナ部周辺の構造を示す一部拡大断面図であり、第７図の線Ａ−Ａ’を軸として９０°の角度から見た状態を示すものである。第９図（ｂ）は、本実施の形態におけるリテーナ押えの作用を説明するための図である。

以下、添付した図面を参考にして本発明の実施の形態を説明する。

第１図に示すコンプレッサ１は、二酸化炭素を冷媒とする超臨界蒸気圧縮冷凍サイクル（ＣＯ_２サイクル）において使用されるものであり、シリンダブロック２、フロント側シリンダヘッド（以下、フロントヘッド）３、リア側シリンダヘッド（以下、リアヘッド）４、バルブプレート５、吸入弁６、吐出弁７、吸入弁側ガスケット１０、吐出弁側ガスケット１１、駆動軸１４、斜板機構１５、ピストン１６、ピン２０，２１等により構成されている。

前記シリンダブロック２には、複数のボア２５が穿設されており、各ボア２５にピストン１６が摺動自在に嵌挿されている。また、ボア２５のリアヘッド４側の端部には、吸入弁６の開弁動作を規制する吸入弁規制部２９が形成されている。前記リアヘッド４は、各ボア２５に対峙する位置に、吸入室２７及び吐出室２８が画成されている。前記フロントヘッド３の内部には、中空状のクランク室３０が画成されており、このクランク室３０内には、斜板３２、角度調節機構３３等を含んで構成される斜板機構１５が配置されている。前記駆動軸１４は、フロントヘッド３及びシリンダブロック２に形成された軸受等によって回転自在に保持されると共に、前記斜板機構１５に駆動力を伝達するように連結されている。

そして、シリンダブロック２とリアヘッド４との間には、第２図に示すように、吸入弁側ガスケット１０、吸入弁６、バルブプレート５、吐出弁７、吐出弁側ガスケット１１が挟持されている。

前記吸入弁側ガスケット１０は、シリンダブロック２と吸入弁６（バルブプレート５）との間に配されるものであり、第２図乃至第４図に示すように、基底面３０、隆起部３５、貫通穴４２を有している。第３図に示すのは、ボア２５を７つ備えるコンプレッサ１において適用される吸入弁側ガスケット１０の構成例であり、各ボア２５を囲繞する位置にそれぞれ前記隆起部３５が設けられている。

前記隆起部３５は、平坦面４０と傾斜面４１とを有しており、平坦面４０は、基底面３０から所定の高さだけ隆起した位置にあって基底面３０に対して略水平に設けられた部分であり、傾斜面４１は、平坦面４０と基底面３０とを所定の傾斜角度をもってつなぐ部分である。これによって、平坦面４０の端部４３と前記基底面３０の高さが異なった構造となる。

そして、この吸入弁側ガスケット１０の隆起部３５においては、第４図に示すように、平坦面４０の内縁４４が円形ではなく、またこの平坦面４０の外縁４５が前記内縁４４に対して相似形ではない。これは、第５図に示すように、吸入弁６の形状を考慮したことによるものであり、更に前記外縁４５は全体に渡って吸入弁６に当接すると共に、前記内縁４４はその所定部分４７のみが吸入弁６のリード部６ａの付け根部分に当接することが好ましい。

第６図に示すのは、上記吸入弁側ガスケット１０をシリンダブロック２と吸入弁６との間に挟持させる際の隆起部３５の状態を示す図であり、この挟持作業によって、前記基底面３０の裏面がシリンダブロック２に当接し、前記平坦面４０が吸入弁６に当接し、前記傾斜面４１が平坦になるようになるように押し潰されていく。これによって、基底面３０と傾斜面４１との連結部分５０、及び平坦面４０と傾斜面４１との連結部分５１が強く圧接されるため、高いシール性を得ることができる。また、本発明に係る隆起部３５においては、従来の断面Ｕ字状のビード（フルビード）にあった頂点から基底面への折り返し部分がないため、その分だけガスケット１０の全幅を縮小することができる。本発明によれば、例えば、従来は４ｍｍの幅があったフルビードを２ｍｍ幅のハーフビードに替えることができ、これによってコンプレッサの外径を４ｍｍ縮小することができる。更に、本発明に係る隆起部３５においては、適度な撓曲性が保たれるので、ガスケットの肉厚を大きくした場合であっても、好適に使用することができる。

また、バルブプレート５（吐出弁７）とリアヘッド４との間に配される吐出弁側ガスケット１１は、第２図及び第７図に示すように、隆起部６０、リテーナ部６５を有して構成されている。前記隆起部６０は、平坦面６１及び傾斜面６２を有しており、リアヘッド４に画成された吸入室２７と吐出室２８とを隔てる高低圧隔壁７０と、吐出室２８とハウジングの外部（大気）とを隔てる大気圧隔壁７１とに対面する位置に設けられており、それぞれの傾斜面６２がそれぞれの隔壁７０，７１に当接するようになされている。

第８図に示すのは、ボア２５を７つ備えるコンプレッサ１において適用されるリアヘッド３（高低圧隔壁７０及び大気圧隔壁７１）の構成例であり、前記隆起部６０は、これらの隔壁７０，７１に沿って吸入室２７及び吐出室２８を囲繞するように設けられている。また、前記平坦面６１及び傾斜面６２は、上述した吸入弁側ガスケット６の隆起部３５における平坦面４０及び傾斜面４１と基本的に同様の形状的特徴及び作用を有するものであるが、上記平坦面４０のような内縁の非円形、内外縁の非対称等の特徴を有する必要はなく、それぞれの隔壁７０，７１に適応した形状を有するものである。

前記リテーナ部６５は、吐出弁７の開弁動作を規制するものであり、第２図及び第９図（ａ）に示すように、吐出弁側ガスケット１１を吐出室２８側に隆起させることにより形成されている。また、リアヘッド４の吐出室２８内には、リテーナ押え７２が形成されている。このリテーナ押え７２は、第９図（ａ）５（ｂ）に示すように、吐出弁７のリード部７４の付け根部分７５に相当する個所を押圧するようになされている。

このように、吐出弁側ガスケット１１にリテーナ部６５を形成することによって、部品点数の削減、構造の簡素化等の効果を得ることができる。また、本発明に係るガスケットにおいては、前記隆起部６０が適度な撓曲性を有するので、リテーナ機能を確保することを目的としたガスケット肉厚の増大化にも好適に対応することができる。

尚、上述した本実施の形態においては、前記吸入弁側ガスケット１０として、隆起部３５が吸入弁６側に隆起したもの、前記吐出弁側ガスケット１１として、隆起部６０がリアヘッド４側に隆起したものを示したが、本発明に係るコンプレッサ用ガスケットはこれらに限定されるものではなく、前記隆起部３５，６０の全部又は一部が上記構成とは反対側に隆起したものも含むものである。即ち、吸入弁側ガスケット１０においては、隆起部３５がシリンダブロック２側に隆起していてもよく、吐出弁側ガスケット１１においては、隆起部６０が吐出弁７（バルブプレート５）側に隆起していてもよい。

本発明においては、シール部を囲繞する隆起部の形状を上述のように工夫したことにより、高いシール性を確保すると共に、コンプレッサの小型化を実現することができる。また、ガスケットにリテーナ機能を持たせるにあたって、ガスケットの肉厚を大きくする際にも、隆起部の適度な撓曲性のために、好適に使用することができる。

Claims (5)

1. 流体を圧送するコンプレッサにおいて用いられ、シール部を囲繞するように隆起した隆起部を有するコンプレッサ用ガスケットであって、
   前記隆起部の内縁側の端部とガスケットの基底面とが同一面上になく、前記隆起部は前記基底面と異なった高さに位置する平坦面とこの平坦面と前記基底面とを所定の傾斜角度でつなぐ傾斜面とを有し、前記平坦面の外縁は前記内縁と相似形ではないことを特徴とするコンプレッサ用ガスケット。
2. シリンダブロックとバルブプレートとの間に配置されるガスケットにおいて、前記シリンダブロックに形成されたシリンダボアを囲繞する前記隆起部の前記平坦面の内縁が円形でないことを特徴とする請求項１記載のコンプレッサ用ガスケット。
3. 前記平坦面の外縁は全体に渡って吸入弁に当接すると共に、前記内縁はその所定部分のみ前記吸入弁に当接することを特徴とする請求項１記載のコンプレッサ用ガスケット。
4. 前記所定部分は、前記吸入弁のリード部の付け根の部分であることを特徴とする請求項３記載のコンプレッサ用ガスケット。
5. 前記コンプレッサは二酸化炭素を圧送するものであることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のコンプレッサ用ガスケット。

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