JPH0589876U - ピストン式圧縮機の吸入リード弁機構 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本考案の目的は、ピストン式圧縮機の吸入リ
ード弁機構における吸入リード弁が、吸入ポートを有し
た対向する弁板の板面からピストンの吸入行程の初期に
円滑に開弁動作を開始できるようにした改良構造を供す
ることにある。 【構成】 ピストン式圧縮機の吸入リード弁機構の吸入
リード弁３２は、弁板２５とシリンダブロック２２との
間に挟持されたベース部３２ａと、帯状のアーム部３２
ｂと、弁板２５の吸入ポート３０と対向され、ピストン
の吸入および圧縮ストロークに応動してアーム部３２ｂ
と共に弁板面に対して離反動作と密着動作し、吸入ポー
ト３０を開閉する吸入弁体３２ｃとで形成し、吸入リー
ド弁３２の帯状アーム部３２ｂが当接する弁板面には、
接触面を凹状に穿設した帯状アーム部３２ｂより細幅の
凹状溝４０を設け、弁と弁板との接触面積を低減した構
成にしてある。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、車両空調用を始めとする冷凍回路の冷媒圧縮に用いられる圧縮機の 吸入リード弁機構に関し、特に、シリンダブロックのシリンダボア内をピストン が往復摺動することにより冷媒ガスの吸入、圧縮、吐出を行うピストン式圧縮機 のシリンダブロック端面と吸入ポート及び吐出ポートを有した弁板との間に配設 され、ピストンの吸入ストロークに応動して吸入ポートを開口し、吸入室とシリ ンダボアとを連通させる吸入リード弁の作用、特に、開弁作用を円滑化し、延い ては冷媒ガスの脈動発生を防止して冷凍回路のエバポレータにおける共鳴騒音等 のオイズ音を低減し、また、ピストンの吸入ストローク時における冷媒ガスの吸 入抵抗を低減させて圧縮機の圧縮性能を向上させることを可能にするピストン式 圧縮機の吸入リード弁機構の改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】

ピストン式圧縮機は、クランク機構を内蔵したクランク式圧縮機、固定斜板の 回転に従ってシリンダボア内におけるピストンの往復動作を駆動する斜板式圧縮 機、傾斜角可変の揺動斜板を内蔵し、圧縮容量を冷凍負荷に応じて可変にした揺 動斜板形圧縮機等が周知であり、かつ、車両空調用圧縮機等として汎用されてい る。 このうようなピストン式圧縮機においては、冷凍回路から帰還した被圧縮媒体 である冷媒ガスを吸入室に導入し、ピストンの吸入ストロークに従って開弁動作 する吸入弁機構を介して冷媒ガスを同吸入室からシリンダブロックのシリンダボ ア内に吸入して圧縮すると共に圧縮した冷媒ガスはピストンの圧縮ストロークの 終期に吐出弁機構の開弁によって吐出室へ吐出し、その吐出室から冷凍回路へ送 出する構成が多く採られている。

【０００３】 冷凍回路においては、圧縮された冷媒ガスはコンデンサで凝縮され、レシーバ タンクに受液され、そこから膨張弁で断熱膨張後にエバポレータに送られ、同エ バポレータで外部熱を奪取した後に、再び圧縮機で圧縮作用を受けるべく帰還す る循環回路が構成されている。 さて、上述したピストン式圧縮機の吸入弁機構には、吸入室を内部に形成、具 備した圧縮機ハウジングとシリンダブロックとの間に介挿された弁板の同シリン ダブロックに対向した面に薄板状の弁シートを取着し、その弁シートに、シリン ダブロックの各シリンダボアと対向した配置で舌状のリード弁を形成し、ピスト ンの吸入ストロークに従って同リード弁が開弁動作することにより、吸入室から シリンダボア内への冷媒ガスの流入を生起させる構成のものが従来から多く採用 されていた。

【０００４】 因みに、米国特許第４，７４９，３４０号公報には、このようなリード弁を有 したピストン式圧縮機が開示されている。同公報の第１図に対応する図６は、両 頭型往復動ピストンを有したピストン式圧縮機のリヤ側に設けられた吸入弁機構 を示している。同図６において、ピストン式圧縮機１は、フロントシリンダブロ ック２ａ、リヤシリンダブロック２ｂを備え、両シリンダブロック２ａ、２ｂは 前後に結合されると共に内部に複数のシリンダボア３を有し、このシリンダボア ３内にピストン４が往復摺動可能に設けられ、両シリンダブロック２ａ、２ｂの 略結合部領域の内部に形成された斜板室内において回転駆動軸５上に取着されて 同駆動軸５と一緒に回転する斜板（図示に現れない）の回転に応じてシューを介 してピストン４が往復摺動し、以てシリンダボア３内で冷媒ガスの吸入、圧縮、 吐出が順次に繰り返される構成になっている。なお、フロントシリンダブロック ２ａの前端にはフロントハウジング６ａが、リヤシリンダブロック２ｂの後端に はリヤハウジング６ｂが密着、結合され、これら両ハウジング６ａ、６ｂの内部 には夫々、吸入室と吐出室とが形成されており、図６には、リヤハウジング６ｂ にリブ状に形成された隔壁７ｃで分離された吸入室７ａと吐出室７ｂとが図示さ れている。

【０００５】 そして、リヤハウジング６ｂとリヤシリンダブロック２ｂの間にはシール１１ を介して弁板８が挟持されており、この弁板８の両面に密着させて弁シートから 成る吸入リード弁９ａと吐出リード弁９ｂとが設けられている。つまり、吸入リ ード弁９ａは弁板８に形成された吸入ポート８ａを開閉する弁として設けられ、 開弁時には弁板８の端面から同吸入リード弁９ａが離隔して吸入ポート８ａを開 口させ、故に、吸入室７ａとシリンダボア３とが連通されて冷媒ガスが吸入室７ ａからシリンダボア３内に吸入され、圧縮及び吐出時には同吸入リード弁９ａは 閉弁動作して弁板８の対面に密着し、故に、吸入ポート８ａは閉じられるように なっている。

【０００６】 なお、圧縮行程ではシリンダボア３内の圧縮室１０でピストン４による冷媒ガ スの圧縮が遂行され、同圧縮行程の進行に伴って吐出リード弁９ｂが当該圧縮行 程の終期にリテーナ９ｃで規制される位置まで開弁して圧縮冷媒ガスをシリンダ ボア３から吐出室７ｂ内に弁板８の吐出ポート８ｂを通って吐出するようになっ ている。

【０００７】 勿論、上記の吸入リード弁９ａの開弁動作はピストン４の吸入ストロークに依 って生起され、リヤシリンダブロック２ｂの端面からリンダボア３の外周一部に 沈み形成された凹所１３の底端を吸入リード弁９ａが当接するストッパ１３ａと して開弁量を規制され、同吸入リード弁９ａの閉弁と吐出リード弁９ｂの開弁は ピストン４の圧縮、吐出ストロークによって生起するものである。 さて、ここで図６を参照すると、図５の吸入リード弁機構が拡大図示されてお り、吸入機構の吸入リード弁９ａの先端が凹所１３の軸方向に見た底端から成る ストッパ１３ａによって開弁量が規制される様子を詳示している。

【０００８】

【考案が解決しようとする課題】

さて、上述した構成から成るピストン式圧縮機の従来の吸入リード弁機構によ ると、吸入リード弁９ａの開弁動作を規制するストッパ１３ａのシリンダブロッ ク２ｂ端面からの軸方向沈み量が深いと、冷凍回路における熱負荷が低く、従っ て冷媒ガスの吸入経路における流量が少ないときに、吸入リード弁９ａがストッ パ１３ａに当接するまで開弁しないため、冷媒ガスの流れに応じて振動現象を起 こし、その振動現象が冷媒ガス中に脈動を形成する結果となる。故に、この冷媒 ガスの脈動は冷凍回路のエバポレータで共鳴し、騒音を発生する問題がある。し かも、このような騒音の外部への漏洩を回避すべくマフラー装置を装着すると、 コスト高になる問題も発生していた。

【０００９】 他方、吸入リード弁９ａの上述した振動現象を抑止すべく、シリンダブロック ２ｂの端面に形成した凹所１３の底端から成るストッパ１３ａの深さを浅く形成 して吸入リード弁９ａの先端が開弁動作時に容易にストッパ１３ａに当接するよ うに形成すると、開弁量が自ずから低減されるため、特に熱負荷が大きく、多量 の吸入冷媒ガスが求められるときに、吸入抵抗が大きいために充分な吸入冷媒ガ スを得ることが困難になり、圧縮機の圧縮性能を低下させる一因になると言う問 題が有った。

【００１０】 上述のような従来の吸入リード弁機構の問題点は、吸入リード弁の開弁動作が ピストンの吸入行程の開始に応じて円滑に生起しないこと、つまり、吸入行程の 開始時には吸入リード弁が未だ弁板端面に潤滑オイルの粘着性により密着し、吸 入行程が進捗して吸入圧が或る程度大きくなったとき、突然にオイルによる密着 力を打破して吸入リード弁が勢い良く開弁するため、同弁の弾性特性と相まって 自励振動を起こすものである。

【００１１】 依って、本考案はこのような問題点を解消すべく、ピストン式圧縮機の各シリ ンダボアにおける吸入リード弁機構において、吸入リード弁がピストンの吸入行 程の開始に伴って円滑に開弁動作し得るような改良を提供をすることにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】

本考案によれば、シリンダブロックのシリンダボアを往復摺動するピストンに よって該シリンダボア内に冷媒ガスを吸入し、圧縮し、吐出するピストン式圧縮 機において、 前記シリンダボアと冷媒ガスの吸入室との間に介挿された弁板に穿設された吸 入ポートを前記ピストンの往復動に従って開閉する吸入リード弁機構を設け、前 記吸入リード弁機構の吸入リード弁は、前記弁板と前記シリンダブロックとの間 に挟持されたベース部と、該ベース部から前記弁板の吸入ポートの近傍まで延設 された帯状のアーム部と、前記アーム部の先端に設けられて前記弁板の吸入ポー トと対向され、前記ピストンの吸入および圧縮ストロークに応動して前記アーム 部と共に弁板面に対して離反動作と密着動作し、前記吸入ポートを開閉する吸入 弁体とを具備してなり、前記吸入リード弁の前記帯状アーム部が当接する弁板面 には、該帯状アーム部との接触面を凹状に陥設してなり、かつ、該帯状アーム部 より細幅の凹状溝が設けられて成ることを特徴としたピストン式圧縮機の吸入リ ード弁機構を提供するものである。 なお、上述の吸入リード弁機構において、上述の吸入リード弁の帯状アーム部 及び吸入弁体と対向した弁板の表面にはショットブラスト処理を施して閉弁時に おける吸入リード弁と弁板との密着性を低減し、かつ、弁板表面の粗面化による リード弁との接触面積の低減を図って吸入リード弁の開弁動作時の離反動作を促 進するように構成することが好ましい。

【００１３】 更に、上述の弁板面に穿設された凹状溝は、該弁板に形成された上記の吸入ポ ートと隔壁により隔絶されているように形成することが好ましい。

【００１４】

【作用】

上述のように、吸入リード弁の帯状アーム部と対向した弁板の板面に該帯状ア ーム部より細幅の凹状溝を設けて吸入リード弁と弁板との接触面積の低減を図っ た結果、同吸入リード弁の開弁時に弁板との接触領域に潤滑油が付着していても 吸入圧を受けて吸入リード弁は円滑に弁板面から分離し、開弁動作する。従って 吸入リード弁が急激に開弁することにより発生する自励振動が防止され、従って 吸入冷媒ガスの脈動を防止することができる。そして、結果的にエバポレータに おける共鳴騒音の発生を抑止することが可能であり、マフラを用いた防音対策の 必要は無くなるのである。 以下、本考案を添付図面に示す実施例に基づいて、更に、詳細に説明する。

【００１５】

【実施例】

図１は本考案による吸入リード弁機構の要部を示すピストン式圧縮機の一部分 を拡大した断面図、図２は図１の２−２矢視線の方向から見た吸入リード弁と弁 板に形成された凹溝との関係を図示した平面図、図３は吸入リード弁と弁板面と の接触面積の低減による効果を説明するための吸入リード弁の略示平面図、図４ は本考案の他の実施例に係る吸入リード弁機構の要部を示す、図１と同様なピス トン式圧縮機の一部分を拡大した断面図、図５は図４の４−４矢視線方向から見 た吸入リード弁と弁板に形成された凹溝との関係を図示した平面図である。

【００１６】 図１を参照すると、ピストン式圧縮機は、シリンダブロック２２に形成された 複数のシリンダボア２３を有し、このシリンダボア２３中でピストン２４が往復 摺動することにより、冷媒ガスを吸入し、圧縮し、吐出する作用を行う。ピスト ン２４の往復摺動は、駆動軸の回転に応じて回転する固定傾斜角型の斜板又は駆 動軸の回転に応じて回転する駆動円板に支持された傾斜角可変の揺動斜板を備え た回転ー摺動変換機構或いは駆動軸に連結したクランク機構等によって駆動され ることは周知のとおりである。

【００１７】 上記シリンダブロック２２には弁板２５を介して圧縮機ハウジング２６が締結 されており、このハウジング２６には外部冷凍から帰還した圧縮前の冷媒ガスが 流入する吸入室２７と圧縮後にシリンダボア２３の圧縮室から吐出される冷媒ガ スを受容するための吐出室２８とが設けられ、両室２７、２８は隔壁２９により 気密に分離されている。 さて、弁板２５には吸入室２７から各シリンダボア２３への冷媒ガスの吸入を 許容する吸入ポート３０と、図示されていない吐出ポートとが形成され、吸入ポ ート３０が、同弁板２５とシリンダブロック２２の端面との間に挟持された弾性 薄板から成る弁シート３１に形成されている吸入リード弁３２と協動して吸入リ ード弁機構を構成している。即ち、吸入リード弁３２はピストン２４が吸入スト ロークを行うときに、シリンダブロック２２の端面からシリンダボア２３の壁面 に凹設された凹所２３ａの底端２３ｂによって形成されるストッパによって停止 される位置まで開弁し、これによって吸入室２７とシリンダボア２３とが連通し て冷媒ガスの吸入が行われる。他方、ピストン２４が吸入ストロークの終端で圧 縮ストロークに転じ、シリンダボア２３内の吸入冷媒ガスが漸次に圧縮されると 、その圧縮圧を受けて吸入リード弁３２は吸入ポート３０を閉鎖する閉弁位置へ 戻る。

【００１８】 なお、吸入リード弁３２は、図２に示す如く、略円板状のベース部３２ａと、 そのベース部３２ａからシリンダボア２３を横切って吸入ポート３０の近くまで 延設されるアーム部３２ｂと、吸入ポート３０に対向する弁体部３２ｃとを有し てなり、開弁動作は、アーム部３２ｂと弁体部３２ｃとが一体と成ってピストン ２４の吸入ストローク時に吸入冷媒ガスの流動圧を受けて弁板２５の板面から離 反する方向に変形することにより遂行される。

【００１９】 ここで、本考案によると、弁板２５が吸入リード弁３２のアーム部３２ｂと対 向した位置、つまり、同アーム部３２ｂが、当接する弁板面に吸入ポート３０と 連通した凹溝４０を形成し、従って吸入リード弁３２が閉弁位置にあるとき、同 吸入リード弁３２と弁板２５の板面との当接による接触面積が凹溝４０および吸 入ポート３０の領域分だけ低減される構成となっている。

【００２０】 ここで、吸入リード弁３２の開弁動作を考察すると、ピストン２４の吸入スト ロークに応じて吸入リード弁３２が弁板２５の板面から潤滑油の粘着力を克服し て開弁動作を開始するとき、吸入室２７とシリンダボア２３との両域における圧 力差をΔＰ、単位接触面積当たりの潤滑油粘着力をＶ、吸入リード弁３２のアー ム部３２ｂ及び弁体部３２ｃと弁板２５の板面との接触領域の面積をＳ１、同吸 入リード弁３２のアーム部３２ｂ及び弁体部３２ｃにおいて、弁板２５との接触 が無く、従って圧力差ΔＰ分を受圧する領域の面積をＳ２とすると、次式の関係 が確立される。

【００２１】 （単位接触面積当たりの潤滑油粘着力Ｖ）×（吸入リード弁３２のアーム部 ３２ｂ及び弁体部３２ｃと弁板２５の板面との接触領域の面積Ｓ１） ＝（吸入室２７とシリンダボア２３との両域における圧力差ΔＰ）×（吸入リ ード弁３２のアーム部３２ｂ及び弁体部３２ｃにおける圧力差ΔＰ分を受圧する 領域の面積Ｓ２） 従って、上述の関係から、 ΔＰ＝（Ｖ×Ｓ１）／Ｓ２ ・・・・（１） の関係が得られる。ここで、図３の（ａ）は従来の吸入リード弁を示し、Ｓ２ はシリンダボアと対向する領域部分だけである。然るに、図３の（ｂ）に示され た本考案の吸入リード弁では、相対的にＳ２が増加し、Ｓ１が低減している。 この事実を上記の（１）式に導入すると、本考案の場合には、従来に比較して吸 入室２７とシリンダボア２３との両域における圧力差ΔＰが小さくなることが分 る。このように、圧力差ΔＰが小さくなることは、吸入リード弁３２の開弁動作 が、小さな圧力で生起されることを意味し、故に、円滑な開弁動作を達成し得る ことを示している。なお、上述の構成において、凹溝４０の溝幅は、当然、吸入 リード弁３２の帯状アーム部３２ｂの幅よりも細幅に形成され、従って吸入リー ド弁３２が閉弁位置に在るときは、確実な閉弁作用がなされることは言うまでも ない。

【００２２】 更に、潤滑油の粘着力を克服して吸入リード弁３２の帯状アーム部３２ｂ及び 弁体部３２ｃが弁板２５の板面から離反し易くするために、同帯状アーム部３２ ｂ及び弁体部３２ｃに対向した弁板２５の表面にショットブラスト処理を施し、 粗面化すると、弁と弁板面との接触面積の低減が一層、促進されて開弁動作の円 滑性をより向上させることができる。

【００２３】 図４及び図５は、本考案の他の実施例を示しており、本実施例は、図１及び図 ２に示した実施例との相違点として弁板２５の板面に形成した凹溝４０は隔壁４ １により吸入ポート３０とは切り離されている点である。このように、凹溝４０ を吸入ポート３０と切り離すことにより、吸入リード弁３２と弁板２５の板面と の閉弁状態における接触面積Ｓ１が低減されることは、前実施例と同様であるが 、凹溝４０が独立の有底溝を形成していることから、ピストン２４の圧縮行程の 間に、同凹溝４０内に圧縮を受けた高圧の冷媒ガスが滞留することになる。この ようにして滞留した高圧の冷媒ガスは、次にピストン２４が吸入行程を遂行する 初期過程で、吸入リード弁３２を開弁位置へ向けて押圧し、故に、吸入リード弁 ３２の開弁動作を促進することができるのである。 なお、本実施例においても、弁板２５の板面にショットブラスト処理を施して 吸入リード弁３２との接触部における開弁時の離反を促進するようにすることが 好ましいことは前述した図１、図２の実施例と同様である。

【００２４】

【考案の効果】

以上の説明から明らかなように、本考案によれば、ピストン式圧縮機において 、シリンダボアと冷媒ガスの吸入室との間に介挿された弁板に形成されいる吸入 ポートをピストンの往復動に従って開閉する吸入リード弁機構を設け、同吸入リ ード弁機構の吸入リード弁は、上記弁板とシリンダブロックとの間に挟持された ベース部と、同ベース部から上記弁板の吸入ポートの近傍まで延設された帯状の アーム部と、同帯状アーム部の先端に設けられて弁板の吸入ポートと対向され、 ピストンの吸入および圧縮ストロークに応動して上記帯状アーム部と共に弁板面 に対して離反動作と密着動作し、弁板の吸入ポートを開閉する吸入弁体とを具備 してなり、かつ、吸入リード弁の上記帯状アーム部が当接する弁板面には、該帯 状アーム部との接触面を凹状にえぐって形成され、かつ、該帯状アーム部より細 幅の凹状溝が設けられて成る構成としたから、吸入リード弁の弁板の板面との接 触面積を低減させることができ、故に吸入リード弁はピストンが吸入ストローク を開始する初期段階で僅かな圧力差が発生すると開弁するから、円滑な開弁動作 が促進され、自励振動の発生を阻止し、延いては、冷媒ガス流の脈動を抑止する から、エバポレータにおける共鳴騒音の発生を阻止することができる。

【００２５】 更に、従来は、吸入リード弁の振動を抑止するためにシリンダブロックの端面 からシリンダボア内に向けて凹設した凹所の深さを浅くして、同凹所の底端で形 成されるストッパまでの開弁量を低減するようにしていたために、冷媒ガスの吸 入時における吸入抵抗が大きくなり、圧縮性能に悪影響を与えていたが、本考案 によれば、吸入リード弁の振動発生が抑止されるから、ストッパによる吸入リー ド弁の開弁抑止を解除すべく、凹所の深さを深くとりことができ、従って、冷媒 ガスは吸入ストロークの過程で大きな吸入抵抗を受けることはないから、圧縮機 の圧縮性能を高レベルに維持することができるのである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案による吸入リード弁機構の要部を示すピ
ストン式圧縮機の一部分を拡大した断面図である。

【図２】図１の２−２矢視線の方向から見た吸入リード
弁と弁板に形成された凹溝との関係を図示した平面図で
ある。

【図３】吸入リード弁と弁板面との接触面積の低減によ
る効果を説明するための吸入リード弁の略示平面図であ
る。

【図４】本考案の他の実施例に係る吸入リード弁機構の
要部を示す、図１と同様なピストン式圧縮機の一部分を
拡大した断面図である。

【図５】図４の４−４矢視線方向から見た吸入リード弁
と弁板に形成された凹溝との関係を図示した平面図であ
る。

【図６】両頭型往復動ピストンを有したピストン式圧縮
機のリヤ側に設けられた従来の吸入弁機構を示してい
る。

【図７】図６に示した従来の吸入弁機構の部分的な拡大
図である。

【符号の説明】

２２…シリンダブロック ２３…シリンダボア ２３ａ…凹所 ２３ｂ…底端 ２４…ピストン ２５…弁板 ２６…圧縮機ハウジング ２７…吸入室 ２８…吐出室 ２９…隔壁 ３０…吸入ポート ３１…弁シート ３２…吸入リード弁 ３２ａ…ベース部 ３２ｂ…帯状アーム部 ３２ｃ…弁体部 ４０…凹溝 ４１…隔壁

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 シリンダブロックのシリンダボアを往復
   摺動するピストンによって該シリンダボア内に冷媒ガス
   を吸入し、圧縮し、吐出するピストン式圧縮機におい
   て、 前記シリンダボアと冷媒ガスの吸入室との間に介挿され
   た弁板に穿設された吸入ポートを前記ピストンの往復動
   に従って開閉する吸入リード弁機構を設け、 前記吸入リード弁機構の吸入リード弁は、前記弁板と前
   記シリンダブロックとの間に挟持されたベース部と、該
   ベース部から前記弁板の吸入ポートの近傍まで延設され
   た帯状のアーム部と、前記アーム部の先端に設けられて
   前記弁板の吸入ポートと対向され、前記ピストンの吸入
   および圧縮ストロークに応動して前記アーム部と共に弁
   板面に対して離反および密着動作し、前記吸入ポートを
   開閉する吸入弁体とを具備してなり、 前記吸入リード弁の前記帯状アーム部が当接する弁板面
   には、該帯状アーム部との接触面を凹状に陥設して成
   り、かつ、該帯状アーム部より細幅の凹状溝が設けられ
   て成る、 ことを特徴としたピストン式圧縮機の吸入リード弁機
   構。