JP5324841B2 - 圧縮機の弁板装置 - Google Patents

Description

本発明は、圧縮機の弁板装置に関し、とくに、吸入弁に円滑な作動を行わせるようにした圧縮機の弁板装置に関する。

例えば複数のシリンダを備えたピストン式圧縮機においては、通常、吸入室と吐出室を有するシリンダヘッドと、シリンダボアを有するシリンダブロックとの間に弁板装置が介在される。この弁板装置は、吸入室とシリンダボアとを連通する吸入孔、およびシリンダボアと吐出室とを連通する吐出孔を有する弁板と、該弁板のシリンダブロックに対向する面上に配置され、吸入孔を開閉する吸入弁と、弁板のシリンダヘッドに対向する面上に配置され、吐出孔を開閉する吐出弁とを備えた弁装置を有している。

この弁板装置は、シリンダボア内に往復動自在に挿入されたピストンが吸入行程および吐出行程にあるときに、ガスが逆流しないようにするためのものである。より具体的は、ピストンが吸入行程にあるときに、吸入弁が弁板の吸入孔を開き、吐出弁が弁板の吐出孔を閉じ、ピストンが吐出行程にあるときに、吸入弁が弁板の吸入孔を閉じ、吐出弁が弁板の吐出孔を開くことにより、ガスの逆流を防いでいる。

従来の一般的な弁板装置の場合、弁板は平坦な板体で凹凸がない形状に形成されている。一方、圧縮機によって吸入、圧縮されるガスには、圧縮機を潤滑するための潤滑油が霧状に含まれている。このガスに含まれる霧状の潤滑油は、弁板に触れると、その一部が油膜となって弁板に付着する。この弁板に付着した潤滑油は、弁板と吸入弁との間に入り込み、その表面張力、粘着力等による張り付き力によって吸入弁を開き難くする。この結果、吸入弁を開かせるためには、吸入弁自身の剛性による張り付き力に加えて、潤滑油の表面張力、粘着力等による張り付き力の分、余分に力を加える必要があり、この力を得るためにシリンダボア内と吸入室内との圧力差を大きくする必要が生じ、そのためにピストンが余分な仕事を行う必要がある。また、張り付いていた吸入弁が開くと、開弁度合を規制しているリセス部を激しく叩くおそれがあるので、騒音、振動の発生の原因となることがある。

なお、吐出弁側に対しては、潤滑油により吐出弁が開き難くなることによって生じる過圧縮を防止するために、弁板の吐出弁への対向部にガス充填凹部を形成する構造が特許文献１に開示されている。しかしこの特許文献１においては、吸入弁側については言及されていない。
特開平１１−１６６４８０号公報

そこで本発明の課題は、上記のような吸入弁側の問題点に着目し、潤滑油の張り付き力により吸入弁が開き難くなることによって生じていた消費動力の増加、および騒音や振動の発生を防止あるいは抑制可能な圧縮機の弁板装置を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明に係る圧縮機の弁板装置は、吸入室と吐出室を有する圧縮機のシリンダヘッドと、ピストンが往復動自在に挿入されたシリンダボアを有するシリンダブロックとの間に介在する弁板装置であって、前記吸入室と前記シリンダボアとを連通する吸入孔、および前記シリンダボアと前記吐出室とを連通する吐出孔を有する弁板と、該弁板の前記シリンダブロックに対向する面上に配置され、前記吸入孔を開閉する吸入弁と、前記弁板の前記シリンダヘッドに対向する面上に配置され、前記吐出孔を開閉する吐出弁とを有する圧縮機の弁板装置において、前記弁板に、該弁板と前記吸入弁との間に前記吸入室内の吸入ガスの圧力よりも高い圧力のガスを導入・充填可能なガス充填室の少なくとも一部を構成するとともに、前記吸入弁の閉弁側の面へと連通する連通孔を設け、前記ガス充填室内のガス量を調節するための手段を有することを特徴とするものからなる。

このような本発明に係る圧縮機の弁板装置においては、吸入弁が閉弁されているときに、その吸入弁の閉弁側の面へと、上記連通孔を介して吸入室内の吸入ガスの圧力よりも高い圧力のガスが導入可能となり、導入されたガスは、弁板と吸入弁との間に該ガスを導入・充填可能に形成されたガス充填室に充填される。このガス充填室はその少なくとも一部が上記連通孔によって構成されればよく、上記連通孔のみによって構成される形態、上記連通孔に後述の圧力導入経路または／およびガス充填凹部を加えて構成される形態のいずれの形態も含まれる。このように連通孔を介して吸入室内の吸入ガスの圧力よりも高い圧力のガスが、閉弁されている吸入弁の閉弁側の面（弁板と対向する側の面）へと導かれ、その部位に充填されることにより、ピストンの吸入行程（シリンダボア内ガスの膨張行程）においてシリンダボア内の圧力が低下することで、上記充填ガスの圧力とシリンダボア内圧力との間に差圧が生じ、この圧力差によって吸入弁を押し上げる方向の（開弁する方向の）力が生じる。この開弁方向の力が付加されるこにより、潤滑油による張り付きがあっても、吸入弁を速やかに円滑に開かせることが可能になり、ピストンが余分な仕事を行う必要がなくなるので、圧縮機の消費動力が低減される。また、速やかにかつ円滑に吸入弁が開くことで、吸入弁が激しくリセスを叩くことによって発生するおそれのあった騒音や振動が低減されることになる。

上記本発明に係る圧縮機の弁板装置においては、吸入室内の吸入ガスの圧力よりも高い圧力のガスとして吐出室内の吐出ガスを利用することができ、該吐出ガスを上記ガス充填室に導入可能で、導入されたガスの圧力で吸入弁に開弁方向の力を付加可能に構成されている形態を採用できる。吸入弁が閉弁されているときに、吐出ガスをガス充填室に導入、充填しておくことで、この充填ガスの圧力とシリンダボア内圧力との圧力差によって吸入弁開弁方向の力を付加することが可能になる。

この吸入室内の吸入ガスの圧力よりも高い圧力のガスとしては、ピストン上死点近傍での上記シリンダボア内の圧縮ガスを利用することも可能であり、この圧縮ガスを上記ガス充填室に導入可能で、導入されたガスの圧力で吸入弁に開弁方向の力を付加可能に構成されている形態を採用することもできる。

さらに、上記吸入室内の吸入ガスの圧力よりも高い圧力のガスとして、上記吐出室内の吐出ガスの圧力と吸入室内の吸入ガスの圧力の中間圧力のガス、例えばクランク室内のガス等を利用することも可能であり、この中間圧力のガスを上記ガス充填室に導入可能で、導入されたガスの圧力で吸入弁に開弁方向の力を付加可能に構成されている形態を採用することもできる。

また、吸入室内の吸入ガスの圧力よりも高い圧力のガスを上記連通孔に導入するために、該連通孔とは別に圧力導入経路が設けられている形態とすることもできる。すなわち、ガスが導入、充填され吸入弁に開弁方向の力を付加可能な上記ガス充填室が、連通孔と圧力導入経路を有する形態である。

また、上記連通孔の吸入弁の閉弁側の面への連通端に、該吸入弁の閉弁側の面に対し、上記連通孔の横断面積よりも大きな横断面積のガス充填凹部が形成されている形態とすることもできる。すなわち、ガスが導入、充填され吸入弁に開弁方向の力を付加可能な上記ガス充填室が、連通孔とガス充填凹部を有する形態、あるいは、連通孔とガス充填凹部と上記圧力導入経路を有する形態である。

上記圧力導入経路は、適当な各種の部位に形成可能である。例えば、上記圧力導入経路の少なくとも一部が弁板に形成されている形態、上記圧力導入経路の少なくとも一部が吐出弁に形成されている形態、上記圧力導入経路の少なくとも一部が、シリンダヘッドと弁板の間に介装されたガスケットに形成されている形態、上記圧力導入経路の少なくとも一部が、吐出弁の開度を規制するリテーナに形成されている形態のいずれの形態も採り得、これらの任意の組み合わせ形態も採り得る。さらに、上記圧力導入経路の少なくとも一部を形成する板が追加されている形態も採り得る。

また、本発明に係る圧縮機の弁板装置においては、上記ガス充填室内に供給されるガスの量を調節するための手段として、上記ガス充填室と上記ガス充填室へのガス供給元との間の通路、または上記ガス充填室の一部を構成する上記ガス充填室内通路に、該通路を開閉可能な電磁弁が設けられている形態とすることもできる。電磁弁の作動によってガス充填室内に最適な量の所定のガスを導入、充填することにより、より適切に吸入弁の張り付き防止を達成できるようになる。

また、上記ガス充填室内のガス量を調節するための手段として、上記ガス充填室と上記ガス充填室へのガス供給元との間の通路、または上記ガス充填室の一部を構成する上記ガス充填室内通路に、該通路を開閉可能なロータリー弁が設けられている形態とすることもできる。上記電磁弁設置の場合と同様、ロータリー弁の作動によってガス充填室内に最適な量の所定のガスを導入、充填することにより、より適切に吸入弁の張り付き防止を達成できるようになる。このロータリー弁による上記通路の開閉は、後述の実施形態に示すように、適切なタイミングで動作させることが好ましい。

また、吸入弁の張り付き防止を達成する観点からは、上記ガス充填室は、吸入弁閉弁時に閉空間となるように構成されていることが好ましい。閉空間に構成されていることにより、該ガス充填室されたガスがより適切に吸入弁を開弁方向に押圧できるようになる。

また、上記圧力導入経路については、各種の形態を採ることが可能である。例えば、圧縮機が複数のシリンダを有し、上記圧力導入経路が、上記連通孔が設けられているシリンダと同じシリンダからのガスを導入するように形成されている形態を採ることができる。つまり、同じシリンダから、吸入弁張り付き防止のためのガス充填室充填用のガスを取り入れる形態である。あるいは、圧縮機が複数のシリンダを有し、上記圧力導入経路が、上記連通孔が設けられているシリンダとは異なるシリンダからのガスを導入するように形成されている形態を採ることもできる。つまり、異なるシリンダ、例えば隣接するシリンダから、吸入弁張り付き防止のためのガス充填室充填用のガスを取り入れる形態である。圧力導入経路の形成の容易さや、異なるシリンダから、例えば位相のずれた異なるシリンダからガスを取り入れることによる利点、例えば、より適切な圧力のガスを取り入れることができる等の利点を、総合的に考慮して、上記のうちいずれの形態を採用するかを決定すればよい。

また、上記ガス充填凹部についても、各種の形状や形態を採り得る。例えば、上記ガス充填凹部が、上記吸入孔の周囲に形成された吸入弁の弁座の周囲の環状溝と独立して形成されている形態、該環状溝と連通する形状に形成されている形態のいずれも採り得る。

なお、本発明に係る圧縮機の弁板装置は、基本的にあらゆる圧縮機に適用可能である。なかでも、とくに吸入弁に安定した作動が求められ、騒音や振動の抑制が望まれる車両用空調装置に使用される圧縮機に適用して好適なものである。

本発明に係る圧縮機の弁板装置によれば、吸入弁の弁板側の面に、ガス充填室に導入、充填された適切な圧力のガスにより、吸入弁に開弁方向の力を付加できるようにしたので、潤滑油の張り付き力により吸入弁が開き難くなることを防止でき、吸入弁が開き難くなることによって生じていた圧縮機の消費動力の増加、およびその吸入弁が開弁する際の騒音や振動の発生を防止あるいは抑制することが可能になる。

以下に、本発明の望ましい実施の形態を、図面を参照して説明する。
図１および図２は、本発明の第１実施態様に係る圧縮機の弁板装置を示しており、圧縮機が複数のシリンダを有する場合の、一つのシリンダの弁板装置部分を示している。図１（Ａ）は、この第１実施態様に係る圧縮機の弁板装置の部分縦断面を示しており、図１（Ｂ）は、吸入弁側から見た部分平面図である。１は、弁板装置を示しており、弁板装置１は、吸入室２と吐出室３を有する圧縮機のシリンダヘッド４と、シリンダボア５を有するシリンダブロック６との間に介在されている。弁板装置１は、吸入室２とシリンダボア５とを連通する吸入孔７、およびシリンダボア５と吐出室３とを連通する吐出孔８を有する弁板９と、弁板９のシリンダブロック６に対向する面上に配置され、吸入孔７を開閉する吸入弁１０と、弁板９のシリンダヘッド４に対向する面上に配置され、吐出孔８を開閉する吐出弁１１とを有している。吸入弁１０の最大開度は、シリンダボア５の内周の一部に形成されたリセス１２によって規制されるようになっている。

上記弁板９には、該弁板９と吸入弁１０との間に吸入室２内の吸入ガスの圧力よりも高い圧力のガス（本実施態様では、吐出室３内の吐出ガス）を導入・充填可能なガス充填室の一部を構成するとともに、吸入弁１０の閉弁側の面（弁板９側の面）へと連通する連通孔１３が設けられている。本実施態様では、さらに、連通孔１３の吸入弁１０の閉弁側の面への連通端に、該吸入弁１０の閉弁側の面に対し、連通孔１３の横断面積よりも大きな横断面積のガス充填凹部１４が形成されており、連通孔１３とガス充填凹部１４とによりガス充填室１５が構成されている。このガス充填室１５は、吸入弁１０の閉弁時には閉空間となるように構成されている、また、本実施態様においては、吸入孔７の吸入弁１０側には、吸入孔７の周囲に吸入弁１０の弁座１６が形成されており、弁座１６の周囲には環状溝１７が形成されており、ガス充填凹部１４は環状溝１７とは独立して（連通しない形状に）形成されている。このガス充填凹部１４は、環状溝１７と連通する形状とすることも可能である。

このガス充填凹部１４と環状溝１７との関係を、例えば、図２に比較して例示する。図２（Ａ）は、図１の弁板装置の吸入弁１０を除去した状態にてシリンダボア５側から見た部分平面図、図２（Ｂ）は、図２（Ａ）とは別の形態を示す、同じ方向から見た部分平面図を示している。図２（Ａ）に示す形態では、上述の如く、ガス充填凹部１４は、弁座１６の周囲に形成された環状溝１７と独立して（連通しない形状に）形成されている。これに対し、図２（Ｂ）に示す形態では、ガス充填凹部１４ａは、弁座１６の周囲に形成された環状溝１７ａと連通し、環状溝１７ａと一体的に形成されている。このように、いずれの形態とすることも可能である。

上記のように構成された第１実施態様に係る圧縮機の弁板装置１は、例えば図３に示すように作動される。図３（Ａ）に示すように、吐出行程時に、吐出弁１１が開くと、連通孔１３に吐出ガスが流入し、ガス充填凹部１４までのガス充填室１５に充填される。このとき、シリンダボア５内の圧力は、吐出室３内の吐出ガスの圧力と同程度であるから、吸入弁１０が開くことはない。その後、膨張行程になると、図３（Ｂ）に示すように、シリンダボア内圧とガス充填凹部１４内の圧力との圧力差によって吸入弁１０を押し上げる方向の力（吸入弁１０を開く方向の力）が生じる。これによって、吸入弁１０は速やかに開くことができるようになる。吸入弁１０が開くと、図３（Ｃ）に示すように、連通孔１３、ガス充填凹部１４からなるガス充填室１５内に充填されていたガスがシリンダボア５内に流れる。

このように、連通孔１３、ガス充填凹部１４からなるガス充填室１５内に充填されていたガスの圧力とシリンダボア内圧との圧力差による力が吸入弁１０の開弁方向の力として付加されるので、潤滑油の張り付き力により吸入弁１０が開き難くなることを防止でき、吸入弁１０が開き難くなることによって生じていた圧縮機の消費動力の増加が抑制される。また、吸入弁１０は速やかにかつ円滑に開弁されるので、開弁時にリセス１２に激しく当たったり振動したりすることも防止され、開弁する際の騒音や振動の発生が防止あるいは抑制される。

図４は、本発明の第２実施態様に係る圧縮機の弁板装置２１を示しており、圧縮機が複数のシリンダを有する場合の、一つのシリンダの弁板装置部分を示している。弁板装置２１は、吸入室２２と吐出室２３を有する圧縮機のシリンダヘッド２４と、ピストン２５が往復動されるシリンダボア２６を有するシリンダブロック２７との間に介在されている。弁板装置２１は、吸入室２２とシリンダボア２６とを連通する吸入孔２８、およびシリンダボア２６と吐出室２３とを連通する吐出孔２９を有する弁板３０と、弁板３０のシリンダブロック２７に対向する面上に配置され、吸入孔２８を開閉する吸入弁３１と、弁板３０のシリンダヘッド２４に対向する面上に配置され、吐出孔２９を開閉する吐出弁３２とを有している。吸入弁３１の最大開度は、シリンダボア２６の内周の一部に形成されたリセス３３によって規制されるようになっている。

上記弁板３０には、該弁板３０と吸入弁３１との間に吸入室２２内の吸入ガスの圧力よりも高い圧力のガス（本実施態様では、吐出室２３内の吐出ガス）を導入・充填可能なガス充填室３４が形成されている。本実施態様では、ガス充填室３４は、該ガス充填室３４の一部を構成するとともに、吸入弁３１の閉弁側の面（弁板３０側の面）へと連通する連通孔３５と、連通孔３５の吸入弁３１の閉弁側の面への連通端に、該吸入弁３１の閉弁側の面に対し、連通孔３５の横断面積よりも大きな横断面積の空間に形成されたガス充填凹部３６と、吸入室２２内の吸入ガスの圧力よりも高い圧力のガスを連通孔３５に導入するために連通孔３５とは別に形成された圧力導入経路３７とから構成されている。このガス充填室３４は、吸入弁３１の閉弁時には閉空間となるように構成されている、また、本実施態様においては、吸入孔２８の吸入弁３１側には、吸入孔２８の周囲に吸入弁３１の弁座３８が形成されており、弁座３８の周囲には環状溝３９が形成されている。本実施態様では、ガス充填凹部３６は環状溝３９とは独立して（連通しない形状に）形成されているが、環状溝３９と連通する（例えば、環状溝３９と一体的に形成された）形状のガス充填凹部とすることも可能である。

圧力導入経路３７は、その全体が弁板３０に形成されている形態、その少なくとも一部が弁板３０に形成されている形態、その少なくとも一部が吐出弁３２に形成されている形態、その少なくとも一部が、シリンダヘッド２４と弁板３０の間に介装されるガスケット（図示略）に形成されている形態、その少なくとも一部が、吐出弁３２の開度を規制するリテーナ（図示略）に形成されている形態のいずれの形態も採り得、さらに、圧力導入経路３７の少なくとも一部を形成する別の板が追加されている形態も採り得る。本実施態様では、圧力導入経路３７の実質的に全体が弁板３０に形成されている。なお、図示は省略するが、圧力導入経路が長く延びる形態に構成される場合には、そのいずれかの部位に、ガス充填室３４へと供給されるガスの量を調節するために電磁弁を設けることも可能である。電磁弁設置の実施形態については後述する。

上記実施態様においては、図４（Ａ）に示すように、ピストン２５が上死点近傍にあり、吐出弁３２が開いているときに、吐出室２３から高圧の吐出ガスが、圧力導入経路３７、連通孔３５、ガス充填凹部３６からなるガス充填室３４に導入され、図４（Ｂ）に示すように、吸入行程が開始され吐出弁３２が閉じられると、導入されたガスがガス充填室３４内に充填された状態となる。この状態で吸入行程が続行されるが、ガス充填室３４内に充填されたガスの圧力とシリンダボア内圧との圧力差による力が吸入弁３１の開弁方向に作用し、とくに本実施態様では、ガス充填凹部３６内のガス圧力とシリンダボア内圧との圧力差による力が吸入弁３１の開弁方向に作用し、吸入行程における吸入弁３１の開弁方向の力として付加されて、図４（Ｃ）に示すように、吸入弁３１が開弁される。この圧力差による力が吸入弁３１の開弁方向の力として付加されることにより、潤滑油の張り付き力により吸入弁３１が開き難くなることが防止され、吸入弁３１が開き難くなることによって生じていた圧縮機の消費動力の増加が抑制される。また、吸入弁３１は速やかにかつ円滑に開弁されるので、開弁時にリセス３３に激しく当たったり振動したりすることも防止され、開弁する際の騒音や振動の発生が防止あるいは抑制される。

上記実施態様では、上記圧力導入経路３７へ導入されるガスは、連通孔３５が形成されているシリンダと同じシリンダからのガスが導入され、導入され充填されたガスの圧力が同じシリンダの吸入弁３１の開弁に利用されるようにしたが、圧力導入経路からの導入ガスが、異なるシリンダ、例えば隣接シリンダからのガスが導入されるようにしてもよい。換言すれば、圧力導入経路へ導入されるガスは、その圧力導入経路に対応するシリンダとは異なるシリンダ、例えば隣接シリンダにおける吸入弁の開弁に利用されるようにしてもよい。図５は、隣接シリンダからのガスが導入される場合の一例を、一連の動作とともに示している。

図５は、本発明の第３実施態様に係る圧縮機の弁板装置４１を示しており、圧縮機が複数のシリンダを有する場合の、隣接する二つのシリンダの弁板装置部分を示している。この弁板装置４１においては、シリンダヘッド４４内に形成された吸入室４２と吐出室４３に対して、本発明におけるガス充填室４５が、隣接するシリンダ４６ａ、４６ｂ間にわたって形成されている。ガス充填室４５は、該ガス充填室４５の一部を構成するとともに、吸入弁４７の閉弁側の面（弁板５２側の面）へと連通する連通孔４８と、連通孔４８の吸入弁４７の閉弁側の面への連通端に、該吸入弁４７の閉弁側の面に対し、連通孔４８の横断面積よりも大きな横断面積の空間に形成されたガス充填凹部４９と、吸入室４２内の吸入ガスの圧力よりも高い圧力のガスを連通孔４８に導入するために連通孔４８とは別に形成された圧力導入経路５０とから構成されている。そして、隣接するシリンダ（シリンダボア）４６ａ、４６ｂの一方のシリンダ４６ｂの吐出弁５１が開かれたときに、吐出室４３から圧力導入経路５０内に高圧の吐出ガスが導入され（図５（Ａ））、吐出弁５１が閉じられることにより導入されたガスがガス充填室４５内に充填され（図５（Ｂ））、充填されたガスによる力が、隣接するシリンダ４６ａの吸入弁４７が開かれるときに開弁圧として付加されるようになっている（図５（Ｃ））。

このように、本発明におけるガス充填室を異なるシリンダ間にわたって構成することもでき、この場合にも、前述の実施態様同様、潤滑油の張り付き力により吸入弁が開き難くなることを防止でき、吸入弁が開き難くなることによって生じていた圧縮機の消費動力の増加、およびその吸入弁が開弁する際の騒音や振動の発生を防止あるいは抑制することが可能になる。

図６は、本発明の第４実施態様に係る圧縮機の弁板装置６１を示しており、電磁弁を設けた場合の例を示している。図６において、弁板装置６１は、吸入室６２と吐出室６３を有する圧縮機のシリンダヘッド６４と、ピストン６５が往復動されるシリンダボア６６を有するシリンダブロック６７との間に介在されている。弁板装置６１は、吸入室６２とシリンダボア６６とを連通する吸入孔６８、およびシリンダボア６６と吐出室６３とを連通する吐出孔６９を有する弁板７０と、弁板７０のシリンダブロック６７に対向する面上に配置され、吸入孔６８を開閉する吸入弁７１と、弁板７０のシリンダヘッド６４に対向する面上に配置され、吐出孔６９を開閉する吐出弁７２とを有している。吸入弁７１の最大開度は、シリンダボア６６の内周の一部に形成されたリセス７３によって規制されるようになっている。

上記弁板７０には、該弁板７０と吸入弁７１との間に吸入室６２内の吸入ガスの圧力よりも高い圧力のガスを導入・充填可能なガス充填室７４が形成されている。本実施態様では、ガス充填室７４は、該ガス充填室７４の一部を構成するとともに、吸入弁７１の閉弁側の面（弁板７０側の面）へと連通する連通孔７５と、連通孔７５の吸入弁７１の閉弁側の面への連通端に、該吸入弁７１の閉弁側の面に対し、連通孔７５の横断面積よりも大きな横断面積の空間に形成されたガス充填凹部７６と、吸入室６２内の吸入ガスの圧力よりも高い圧力のガスを連通孔７５に導入するために連通孔７５とは別に形成された圧力導入経路７７とから構成されている。本実施態様においては、この圧力導入経路７７に、該圧力導入経路７７を開閉可能な電磁弁７８が設けられており、電磁弁７８の開閉作動によってガス充填室７４内のガス量を調節できるようになっている。このような電磁弁７８を備えた構成とすることにより、任意のタイミングでガス充填を行うことができ、かつ、ガス充填室７４内のガス量を容易に最適な量に調節できるようになる。したがって、前述の実施態様同様、潤滑油の張り付き力により吸入弁が開き難くなることを防止でき、吸入弁が開き難くなることによって生じていた圧縮機の消費動力の増加、およびその吸入弁が開弁する際の騒音や振動の発生を防止あるいは抑制することが可能になり、これらの作用、効果がより容易に得られるようになる。

図７は、本発明の第５実施態様に係る圧縮機の弁板装置８１を示しており、ロータリー弁を設けた場合の例を示している。図７において、弁板装置８１は、吸入室８２と吐出室８３を有する圧縮機のシリンダヘッド８４と、ピストン８５が往復動されるシリンダボア８６を有するシリンダブロック８７との間に介在されている。弁板装置８１は、吸入室８２とシリンダボア８６とを連通する吸入孔８８、およびシリンダボア８６と吐出室８３とを連通する吐出孔８９を有する弁板９０と、弁板９０のシリンダブロック８７に対向する面上に配置され、吸入孔８８を開閉する吸入弁９１と、弁板９０のシリンダヘッド８４に対向する面上に配置され、吐出孔８９を開閉する吐出弁９２とを有している。吸入弁９１の最大開度は、シリンダボア８６の内周の一部に形成されたリセス９３によって規制されるようになっている。

上記弁板９０および該弁板９０の側部に、該弁板９０と吸入弁９１との間に吸入室８２内の吸入ガスの圧力よりも高い圧力のガスを導入・充填可能なガス充填室９４が形成されている。本実施態様では、ガス充填室９４は、該ガス充填室９４の一部を構成するとともに、吸入弁９１の閉弁側の面（弁板９０側の面）へと連通する連通孔９５と、連通孔９５の吸入弁９１の閉弁側の面への連通端に、該吸入弁９１の閉弁側の面に対し、連通孔９５の横断面積よりも大きな横断面積の空間に形成されたガス充填凹部９６と、吸入室８２内の吸入ガスの圧力よりも高い圧力のガスを連通孔９５に導入するために連通孔９５とは別に形成された圧力導入経路９７とから構成されている。圧力導入経路９７は、吐出弁９２の下面に対向する位置に形成されており、吐出弁９２が開かれた時に、吐出室８３内のガス（つまり、吸入室８２の圧力よりも高い圧力のガス）を圧力導入経路９７内に導入するようになっている。そして、本実施態様においては、上記連通孔９５が、弁板９０の側部に設けられたロータリー弁９８の側面上に形成されたロータリー弁連通路として形成されている（以下、ロータリー弁連通路９５として同じ数字符号を使用する）。つまり、ロータリー弁連通路９５は、ガス充填室９４の一部を構成するガス充填室内通路を形成している。このロータリー弁９８は、シャフト９９に連結され、シャフト９９とともに回転作動される。

シャフト９９とともにロータリー弁９８を適切なタイミングで回転作動させることにより、ロータリー弁連通路９５が圧力導入経路９７とガス充填凹部９６とを連通させ（つまり、ロータリー弁９８の回転によってガス充填室９４の一部を構成するガス充填室内通路が開かれ）、吐出室８３内から圧力導入経路９７を通して導入されてきたガスがガス充填凹部９６に充填される。ロータリー弁連通路９５による連通時のみガス充填凹部９６にガスが充填されるので、ロータリー弁９８の回転を適切に制御することで、ガス充填凹部９６への充填ガス量も適切に調節されることになる。このようなロータリー弁９８を備えた構成により、ガス充填凹部９６内のガス量を容易に最適な量に調節できるようになる。したがって、前述の実施態様同様、潤滑油の張り付き力により吸入弁が開き難くなることを防止でき、吸入弁が開き難くなることによって生じていた圧縮機の消費動力の増加、およびその吸入弁が開弁する際の騒音や振動の発生を防止あるいは抑制することが可能になり、これらの作用、効果がより容易に得られるようになる。

図７に示した構成では、例えば図８（Ａ）に示すように、同じシリンダ１００からのガスが（同じシリンダ１００の吐出弁９２開時のガスが）、圧力導入経路９７、ロータリー弁連通路９５を介してガス充填凹部９６内に導入されるようになっているが、異なるシリンダからのガスを導入することも可能である。例えば、図８（Ｂ）に示すように、ガス導入対象シリンダ１０１ｂに隣接するシリンダ１０１ａの吐出弁１０２ａ開時に（このとき対象シリンダ１０１ｂの吐出弁１０２ｂは閉じており圧力導入経路１０３ｂは閉じられている）、隣接シリンダ１０１ａ側の圧力導入経路１０３ａを通して吐出室ガスが導入され、ロータリー弁１０４のロータリー弁連通路１０５を介して対象シリンダ１０１ｂのガス充填凹部１０６ｂへとガスが導入、充填される（このとき、隣接シリンダ１０１ａ側のガス充填凹部１０６ａにはこのガスは導入されない）。

ロータリー弁に形成するロータリー弁連通路の形状は、例えば図９（Ａ）、（Ｂ）に示すようになる。すなわち、図８（Ａ）に示した同じシリンダ１００からのガスを導入する場合には、図９（Ａ）に示すようにロータリー弁９８の円筒面上に上下に延びる溝状のロータリー弁連通路９５が形成されればよく、図８（Ｂ）に示した隣接シリンダ１０１ａからのガスをシリンダ１０１ｂ側に導入する場合には、ロータリー弁１０４の円筒面上に斜めに延びる溝状のロータリー弁連通路１０５が形成されればよい。

前述したように、本発明におけるガス導入経路を異なるシリンダ間にわたって構成する場合にも、問題なく、潤滑油の張り付き力により吸入弁が開き難くなることを防止でき、吸入弁が開き難くなることによって生じていた圧縮機の消費動力の増加、およびその吸入弁が開弁する際の騒音や振動の発生を防止あるいは抑制することが可能になる。

以上の実施態様では、所定のガス導入元が主として吐出室の場合を示したが、本発明では、所定のガス導入元を、シリンダボア内とし、ピストンが上死点近傍にあるときのシリンダボア内の圧縮ガスをガス充填室に導入することも可能である。図１０は、本発明の第６実施態様に係る圧縮機の弁板装置１１１を示しており、ロータリー弁を設けた場合で、かつ、前述の図７に示した実施態様とは異なり、吐出弁の動作を利用せずに、シリンダボア内の圧縮ガスをガス充填室に導入するようにした場合の例を示している。図１０において、弁板装置１１１は、吸入室１１２と吐出室１１３を有する圧縮機のシリンダヘッド１１４と、ピストン１１５が往復動されるシリンダボア１１６を有するシリンダブロック１１７との間に介在されている。弁板装置１１１は、吸入室１１２とシリンダボア１１６とを連通する吸入孔１１８、およびシリンダボア１１６と吐出室１１３とを連通する吐出孔１１９を有する弁板１２０と、弁板１２０のシリンダブロック１１７に対向する面上に配置され、吸入孔１１８を開閉する吸入弁１２１と、弁板１２０のシリンダヘッド１１４に対向する面上に配置され、吐出孔１１９を開閉する吐出弁１２２とを有している。吸入弁１２１の最大開度は、シリンダボア１１６の内周の一部に形成されたリセス１２３によって規制されるようになっている。

上記弁板１２０および該弁板１２０の側部に、該弁板１２０と吸入弁１２１との間に吸入室１１２内の吸入ガスの圧力よりも高い圧力のガスを導入・充填可能なガス充填室１２４が形成されている。本実施態様では、ガス充填室１２４は、図１１（Ａ）にも示すように、ピストン１１５が上死点近傍にあるときのシリンダボア１１６内の圧縮ガスを導入することが可能な圧力導入経路１２５と、ロータリー弁１２８に形成された本発明における連通孔としてのロータリー弁連通路１２６と、吸入弁１２１の閉弁側の面に対し、該連通孔の横断面積よりも大きな横断面積の空間に形成されたガス充填凹部１２７とから構成されている。ロータリー弁１２８は、シャフト１２９に連結され、シャフト１２９とともに回転作動される。

シャフト１２９とともにロータリー弁１２８を適切なタイミングで回転作動させることにより、ロータリー弁連通路１２６が圧力導入経路１２５とガス充填凹部１２７とを連通させ、シリンダボア１１６内の圧縮ガスが圧力導入経路１２５、ロータリー弁連通路１２６導入され、ガス充填凹部１２７内に充填される。したがって、吐出弁１２２の作動とは無関係に所望のガスがガス充填凹部１２７内に導入、充填される。ロータリー弁連通路１２６による連通時のみガス充填凹部１２７にガスが充填されるので、ロータリー弁１２８の回転を適切に制御することで、ガス充填凹部１２７への充填ガス量も適切に調節されることになる。このようにシリンダボア１１６内の圧縮ガスを導入する構成によっても、ガス充填凹部１２７内のガス量を容易に最適な量に調節でき、所定圧以上のガスをガス充填凹部１２７内に適切に充填できる。したがって、前述の各実施態様同様、潤滑油の張り付き力により吸入弁が開き難くなることを防止でき、吸入弁が開き難くなることによって生じていた圧縮機の消費動力の増加、およびその吸入弁が開弁する際の騒音や振動の発生を防止あるいは抑制することが可能になる。

この態様の場合においても、前記第５実施態様で示したのと同様、異なるシリンダ、例えば隣接シリンダからのガスを導入する形態を採用可能である。図１１（Ａ）は、図１０に示した同じシリンダからのガスを導入する場合を示しており、図１１（Ｂ）は、隣接シリンダからのガスを導入する場合を示している。図１１（Ｂ）に示すように、ガス導入対象シリンダ１３１ｂに隣接するシリンダ１３１ａのシリンダボア内に開口する圧力導入経路１３２ａと対象シリンダ１３１ｂのガス充填凹部１３３ｂとを、回転制御されるロータリー弁１３４のロータリー弁連通路１３５を介して連通させることにより、隣接シリンダ１３１ａからのシリンダボア内圧縮ガスが対象シリンダ１３１ｂのガス充填凹部１３３ｂに導入される。このとき、対象シリンダ１３１ｂの圧力導入経路１３２ｂと隣接シリンダ１３１ａのガス充填凹部１３３ａは、このガス導入には使用されない。

ロータリー弁に形成するロータリー弁連通路の形状は、例えば図１２（Ａ）、（Ｂ）に示すようになる。すなわち、図１１（Ａ）に示した同じシリンダからのガスを導入する場合には、図１２（Ａ）に示すようにロータリー弁１２８の円筒面上に周方向に延びる溝状のロータリー弁連通路１２６が形成されればよく、図１１（Ｂ）に示した隣接シリンダ１３１ａからのガスをシリンダ１３１ｂ側に導入する場合には、ロータリー弁１３４の円筒面の肉厚内を内部通路状に延び、その通路両端で開口するロータリー弁連通路１３５が形成されればよい。

この場合にも、前述したように、本発明におけるガス導入経路を異なるシリンダ間にわたって構成する場合にあっても、問題なく、潤滑油の張り付き力により吸入弁が開き難くなることを防止でき、吸入弁が開き難くなることによって生じていた圧縮機の消費動力の増加、およびその吸入弁が開弁する際の騒音や振動の発生を防止あるいは抑制することが可能になる。

ちなみに、本発明を適用した場合と適用しなかった従来品とについて、圧縮機の各回転数（１０００、２０００、３０００ｒｐｍ）にて、ある吸入室圧力（Ｐｓ）時の、吸入弁が開くために必要な吸入室圧力とシリンダボア内圧力との差圧（ΔＰ）を測定したところ、図１３に示すような結果が得られた。図１３から分かるように、本発明によるガス充填室を有する本発明品では、ガス充填室が設けられていない従来品に比べ、より小さな差圧で容易に吸入弁を開弁できるようになる。

本発明に係る圧縮機の弁板装置は、基本的にあらゆる圧縮機に適用可能であり、とくに吸入弁に安定した作動が求められ、騒音や振動の抑制が望まれる車両用空調装置に使用される圧縮機等に好適なものである。

本発明の第１実施態様に係る圧縮機の弁板装置の部分縦断面図（Ａ）および吸入弁側から見た部分平面図（Ｂ）である。 図２（Ａ）は、図１の弁板装置の吸入弁を除去した状態にてシリンダボア側から見た部分平面図、図２（Ｂ）は図２（Ａ）とは別の形態を示す部分平面図である。 図１の弁板装置の作動状態を示す部分縦断面図である。 本発明の第２実施態様に係る圧縮機の弁板装置の部分縦断面図である。 本発明の第３実施態様に係る圧縮機の弁板装置の部分縦断面図である。 本発明の第４実施態様に係る圧縮機の弁板装置の部分縦断面図である。 本発明の第５実施態様に係る圧縮機の弁板装置の部分縦断面図である。 （Ａ）は図７の装置の概略透視平面図、（Ｂ）は隣接シリンダからのガスを導入する場合の例を示す弁板装置の概略部分透視平面図である。 （Ａ）は図８（Ａ）に対応するロータリー弁の正面図、（Ｂ）は図８（Ｂ）に対応するロータリー弁の正面図である。 本発明の第６実施態様に係る圧縮機の弁板装置の部分縦断面図である。 （Ａ）は図１０の装置の概略透視平面図、（Ｂ）は隣接シリンダからのガスを導入する場合の例を示す弁板装置の概略部分透視平面図である。 （Ａ）は図１１（Ａ）に対応するロータリー弁の正面図および平面図、（Ｂ）は図１１（Ｂ）に対応するロータリー弁の正面図および平面図である。 本発明品と従来品の試験の結果を示す比較特性図である。

符号の説明

１、２１、４１、６１、８１、１１１ 弁板装置
２、２２、４２、６２、８２、１１２ 吸入室
３、２３、４３、６３、８３、１１３ 吐出室
４、２４、４４、６４、８４、１１４ シリンダヘッド
５、２６、４６ａ、４６ｂ、６６、８６、１００、１０１ａ、１０１ｂ、１１６、１３１ａ、１３１ｂ シリンダボア（シリンダ）
６、２７、６７、８７、１１７ シリンダブロック
７、２８、６８、８８、１１８ 吸入孔
８、２９、６９、８９、１１９ 吐出孔
９、３０、５２、７０、９０、１２０ 弁板
１０、３１、４７、７１、９１、１２１ 吸入弁
１１、３２、５１、７２、９２、１２２ 吐出弁
１２、３３、７３、９３、１２３ リセス
１３、３５、４８、７５ 連通孔
１４、１４ａ、３６、４９、７６、９６、１０６ａ、１０６ｂ、１２７、１３３ａ、１３３ｂ ガス充填凹部
１５、３４、４５、７４、９４、１２４ ガス充填室
１６、３８ 弁座
１７、３９、１７ａ 環状溝
２５、６５、８５、１１５ ピストン
３７、５０、７７、９７、１０３ａ、１０３ｂ、１２５、１３２ａ、１３２ｂ 圧力導入経路
９５、１０５、１２６、１３５ ロータリー弁連通路（連通孔）
９８、１０４、１２８、１３４ ロータリー弁
９９、１２９ シャフト

Claims (19)

1. 吸入室と吐出室を有する圧縮機のシリンダヘッドと、ピストンが往復動自在に挿入されたシリンダボアを有するシリンダブロックとの間に介在する弁板装置であって、前記吸入室と前記シリンダボアとを連通する吸入孔、および前記シリンダボアと前記吐出室とを連通する吐出孔を有する弁板と、該弁板の前記シリンダブロックに対向する面上に配置され、前記吸入孔を開閉する吸入弁と、前記弁板の前記シリンダヘッドに対向する面上に配置され、前記吐出孔を開閉する吐出弁とを有する圧縮機の弁板装置において、前記弁板に、該弁板と前記吸入弁との間に前記吸入室内の吸入ガスの圧力よりも高い圧力のガスを導入・充填可能なガス充填室の少なくとも一部を構成するとともに、前記吸入弁の閉弁側の面へと連通する連通孔を設け、前記ガス充填室内のガス量を調節するための手段を有することを特徴とする圧縮機の弁板装置。
2. 前記吐出室内の吐出ガスを前記ガス充填室に導入可能で、導入されたガスの圧力で前記吸入弁に開弁方向の力を付加可能に構成されている、請求項１に記載の圧縮機の弁板装置。
3. ピストン上死点近傍で前記シリンダボア内の圧縮ガスを前記ガス充填室に導入可能で、導入されたガスの圧力で前記吸入弁に開弁方向の力を付加可能に構成されている、請求項１に記載の圧縮機の弁板装置。
4. 前記吐出室内の吐出ガスの圧力と前記吸入室内の吸入ガスの圧力の中間圧力のガスを前記ガス充填室に導入可能で、導入されたガスの圧力で前記吸入弁に開弁方向の力を付加可能に構成されている、請求項１に記載の圧縮機の弁板装置。
5. 前記吸入室内の吸入ガスの圧力よりも高い圧力のガスを前記連通孔に導入するために、該連通孔とは別に圧力導入経路が設けられている、請求項１〜４のいずれかに記載の圧縮機の弁板装置。
6. 前記連通孔の前記吸入弁の閉弁側の面への連通端に、該吸入弁の閉弁側の面に対し、前記連通孔の横断面積よりも大きな横断面積のガス充填凹部が形成されている、請求項１〜５のいずれかに記載の圧縮機の弁板装置。
7. 前記圧力導入経路の少なくとも一部が弁板に形成されている、請求項５または６に記載の圧縮機の弁板装置。
8. 前記圧力導入経路の少なくとも一部が吐出弁に形成されている、請求項５〜７のいずれかに記載の圧縮機の弁板装置。
9. 前記圧力導入経路の少なくとも一部が、シリンダヘッドと弁板の間に介装されたガスケットに形成されている、請求項５〜８のいずれかに記載の圧縮機の弁板装置。
   形成する
10. 前記圧力導入経路の少なくとも一部が、吐出弁の開度を規制するリテーナに形成されている、請求項５〜９のいずれかに記載の圧縮機の弁板装置。
11. 前記圧力導入経路の少なくとも一部を形成する板が追加されている、請求項５〜１０のいずれかに記載の圧縮機の弁板装置。
12. 前記ガス充填室内のガス量を調節するための手段として、前記ガス充填室と前記ガス充填室へのガス供給元との間の通路、または前記ガス充填室の一部を構成する前記ガス充填室内通路に、該通路を開閉可能な電磁弁が設けられている、請求項１〜１１のいずれかに記載の圧縮機の弁板装置。
13. 前記ガス充填室内のガス量を調節するための手段として、前記ガス充填室と前記ガス充填室へのガス供給元との間の通路、または前記ガス充填室の一部を構成する前記ガス充填室内通路に、該通路を開閉可能なロータリー弁が設けられている、請求項１〜１１のいずれかに記載の圧縮機の弁板装置。
14. 前記ガス充填室は、吸入弁閉弁時に閉空間となるように構成されている、請求項１〜１３のいずれかに記載の圧縮機の弁板装置。
15. 圧縮機が複数のシリンダを有し、前記圧力導入経路が、前記連通孔が設けられているシリンダと同じシリンダからのガスを導入するように形成されている、請求項５〜１４のいずれかに記載の圧縮機の弁板装置。
16. 圧縮機が複数のシリンダを有し、前記圧力導入経路が、前記連通孔が設けられているシリンダとは異なるシリンダからのガスを導入するように形成されている、請求項５〜１４のいずれかに記載の圧縮機の弁板装置。
17. 前記ガス充填凹部が、前記吸入孔の周囲に形成された吸入弁の弁座の周囲の環状溝と独立して形成されている、請求項６〜１６のいずれかに記載の圧縮機の弁板装置。
18. 前記ガス充填凹部が、前記吸入孔の周囲に形成された吸入弁の弁座の周囲の環状溝と連通する形状に形成されている、請求項６〜１６のいずれかに記載の圧縮機の弁板装置。
19. 前記圧縮機が、車両用空調装置に使用されるものからなる、請求項１〜１８のいずれかに記載の圧縮機の弁板装置。

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