JP3259205B2 - 圧縮機の弁装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、車両空調用などに用
いられる圧縮機に関し、詳しくは、圧縮室と、吸入室及
び吐出室との間に介在される吸入弁及び吐出弁の弁構造
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、容積型の圧縮機では、特公平５−
２８３２号公報に示されるように、外部の冷凍回路から
吸入室に導かれた冷媒ガスが、吸入室から圧縮室へ吸入
ポート及び吸入弁を介して吸入される。そして、該冷媒
ガスは圧縮室の容積変化に伴って圧縮された後、圧縮室
から吐出室へ吐出ポート及び吐出弁を介して吐出され、
外部の冷凍回路に導出される。通常、吸入弁及び吐出弁
は、弁前後の差圧、つまりは圧縮室と、吸入室及び吐出
室との差圧により弾性変形を行い、吸入ポート及び吐出
ポート周縁部の弁座面に当接、離間することにより各該
ポートの開閉を行う。通常、各該弁は、弾性変形を行っ
ていない状態では、各ポートを閉鎖した状態にある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】冷媒ガス中にはミスト
状の潤滑油が含まれており、ポートが弁によって閉鎖さ
れているときには、ポート周縁部の弁座面と弁とが潤滑
油の粘着力により密着して、ポートを密閉する。ところ
が、この潤滑油の粘着力は意外に大きく、開弁時に弁が
弁座面から離れにくくなるという問題が生じている。吸
入弁が開弁されにくいと冷媒ガスの吸入圧損を生じ、吐
出弁が開弁されにくいと冷媒ガスを圧縮しすぎる過圧縮
現象を生じる。どちらの場合も圧縮機の駆動トルクを余
分に必要とするため、動力損失を生じてしまう。また、
開弁が行われにくいと、実際に開弁されるときに、弁の
前後の差圧が増大しているため、冷媒ガスの吸入及び吐
出が勢いよく行われるので、吸入脈動及び吐出脈動が大
きくなる。更にその際、弁自体も大きく振動するため、
その振動も脈動発生の一因となってしまう。

【０００４】吸入圧損及び過圧縮により誘発される更な
る不具合としては、吸入圧損により圧縮室への吸入冷媒
ガス量が減少すると、圧縮機の効率及び性能が低下して
しまう。また、過圧縮により吐出される冷媒ガスの温度
が上昇すると、圧縮機の各所に用いられるゴム材のシー
ルリングが劣化するとともに、圧縮機本体の材料の疲労
強度が低下するため圧縮機の耐久性に悪影響が及ぼされ
る。

【０００５】この発明は上述の従来技術に存在する問題
点に着目してなされたものであって、その目的は、動力
損失及び脈動が小さく、性能及び信頼性の高い圧縮機を
提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
めに、この発明は以下のように構成されたものである。
すなわち、圧縮室と、吸入室及び吐出室とがそれぞれ吸
入ポート及び吐出ポートで連通され、該吸入ポート及び
吐出ポートのうち少なくとも一方が弾性変形可能なリー
ド弁によって開閉されることにより、冷媒ガスの流入及
び流出が行われる圧縮機において、リード弁が当接する
ポート周縁の弁座面が、当接状態においてリード弁にね
じり変形を与える斜面であることを特徴としている。

【０００７】この発明においては、特に該斜面がリード
弁の幅方向の中心線を軸として傾斜させた面と平行な面
であると効果的である。

【０００８】

【作用】上述のような構成の弁構造によると、吸入行程
時においては、圧縮室の容積が密閉状態で拡大され、圧
縮室内圧力が吸入室内圧力よりも低下するため、圧縮室
と吸入室との間に介在され圧縮室側からの冷媒ガスの押
圧力によりねじり変形を行って吸入ポートを閉鎖してい
た吸入弁に、両室の差圧力及び弁自体のねじり変形によ
る弾性復元力が作用し、吸入弁は吸入ポート周縁部の弁
座面から部分的に剥がされるように開弁される。また、
圧縮室と吐出室との間に介在される吐出弁は、吐出室側
からの冷媒ガスの押圧力によりねじり変形を行って、吐
出ポート周縁部の弁座面に密着し該ポートを閉鎖してい
る。

【０００９】一方、吐出行程時においては、圧縮室の容
積が密閉収縮され、圧縮室内の冷媒ガス圧力が高騰する
ため、吐出ポートを閉鎖していた吐出弁に圧縮室内の冷
媒ガス圧力による押圧力及び弁自体のねじり変形による
弾性復元力が作用し、上述の吸入弁と同様に吐出弁は吐
出ポート周縁部の弁座面から部分的に剥がされるように
開弁される。また、吸入弁は圧縮室内の冷媒ガス圧力に
よりねじり変形を行って、吸入ポートの周縁部の弁座面
に密着し該ポートを閉鎖している。

【００１０】上述のような吸入行程と圧縮行程が繰り返
されることにより、吸入弁や吐出弁は常に適正な開弁時
期に円滑に開弁される。

【００１１】

【実施例】以下に、この発明を両頭ピストンの斜板式圧
縮機に具体化した第１実施例について、図１〜３に従っ
て説明する。図１に示されるように、締付接合された前
後一対のシリンダブロック１，２には、斜板３を固着し
た回転軸４が支持されており、回転軸４を中心とする等
間隔角度位置には複数のシリンダボア１ａ，２ａが形成
されている。前後で対となるシリンダボア１ａ，２ａ内
には両頭ピストン５が往復動可能に収容されており、両
頭ピストン５と斜板３との間にはシュー６が介在されて
いる。従って、斜板３が回転することによって、両頭ピ
ストン５がシリンダボア１ａ，２ａ内を前後動する。

【００１２】シリンダブロック１の端面には、フロント
ハウジング７がバルブプレート８、一対の弁形成プレー
ト９，１０及びリテーナ形成プレート１１を介して接合
されており、シリンダブロック２の端面にもリヤハウジ
ング１２がバルブプレート１３、一対の弁形成プレート
１４，１５及びリテーナ形成プレート１６を介して接合
されている。

【００１３】両ハウジング７，１２内には、吸入室７
ａ，１２ａ及び吐出室７ｂ，１２ｂが形成されている。
吸入室７ａ，１２ａはバルブプレート８，１３上の吸入
ポート８ａ，１３ａを介してシリンダボア１ａ，２ａに
連通しており、吐出室７ｂ，１２ｂはバルブプレート
８，１３上の吐出ポート８ｂ，１３ｂを介してシリンダ
ボア１ａ，２ａに連通している。吸入ポート８ａ，１３
ａは、弁形成プレート９，１４上でリード弁形状に形成
された吸入弁９ａ，１４ａの弾性変形によって開閉さ
れ、吐出ポート８ｂ，１３ｂは、弁形成プレート１０，
１５上で同様にリード弁形状に形成された吐出弁１０
ａ，１５ａの弾性変形によって開閉される。

【００１４】図１において両頭ピストン５のヘッド端面
５ａ側をフロント側とし、ヘッド端面５ｂ側をリヤ側と
すると、フロント側の吸入行程時には、吸入室７ａ内の
冷媒ガスが吸入弁９ａを押し退けてシリンダボア１ａの
圧縮室Ｐａ内へ吸入され、吐出行程時には、圧縮室Ｐａ
内の冷媒ガスが吐出弁１０ａを押し退けて吐出室７ｂへ
吐出される。リヤ側においても同様の吸入及び吐出が行
われ、シリンダボア１ａ，２ａの圧縮室Ｐａ，Ｐｂから
吐出室７ｂ，１２ｂへの冷媒ガスの吐出に伴って、退け
られる吐出弁１０ａ，１５ａはリテーナ形成プレート１
１，１６上のリテーナ１１ａ，１６ａに当接し、開度を
規制される。

【００１５】図２及び図３は、リヤ側の吐出弁部が拡大
されて示されたものであり、吐出弁１５ａの圧縮機運転
前の組付状態における形状が示されている。図４に示さ
れる吐出弁１５ａは、弁形成プレート１５と一体形成さ
れており、吐出ポート１３ｂ周縁部の弁座面に密着して
該ポートを閉鎖するシール部分１５ｂと、弁形成プレー
ト１５本体とシール部分１５ｂとを連結する根本部分１
５ｃとから成っている。そして、弁の根本部分１５ｃに
プレス加工が施されることにより、図２及び図３に示さ
れるように、弁の幅方向の中心線Ｙを軸として回転させ
たようなねじり形状に形成されている。上述のプレス加
工は、例えば図４に示されるように、中心線Ｙに直交す
る破線Ｓを山折りにし、破線Ｓよりシール部分１５ｃ寄
りの斜めの破線Ｔを谷折りに屈曲させるように施される
とよい。破線Ｓを山折りにすることにより破線Ｓより上
方のシール部分１５ｂがポート周縁部から離間され、破
線Ｔを谷折りにすることによりシール部分１５ｃがポー
ト周縁部の弁座面に対してねじられて、結果として弁１
５ａを目的の形状に形成することができる。このため、
吐出弁１５ａは、弾性変形を行わない状態では、吐出ポ
ート１３ｂ周縁部の弁座面に密着せず、吐出ポート１５
を閉鎖しない。また、フロント側の吐出弁部における吐
出弁１０ａも、吐出弁１５ａと同様に吐出ポート８ｂを
閉鎖するシール部分１０ｂと、弁形成プレート１０本体
とシール部分１０ｂとを連結する根本部分１０ｃとから
成っており、弁の中心線を軸として回転させたようなね
じり形状に形成されている。

【００１６】次に、上述のように構成された吐出弁部を
有する圧縮機の作動を説明する。コンプレッサのリヤ側
が吸入行程にある場合には、シリンダボア２ａの圧縮室
Ｐｂ内の冷媒ガス圧力が減少するため、吐出弁１５ａは
圧縮室Ｐｂ側へ吸引され、図１に示されるように吐出ポ
ート１３ｂ周縁部の弁座面に密着して吐出ポート１３ｂ
を閉鎖する。このとき、吐出弁１５ａは自然状態のねじ
り形状から弾性変形を行って吐出ポート１３ｂ周縁部の
弁座面に密着する。吐出弁１５ａは、弁の中心線Ｙを軸
として回転するように変形されるので、この弾性変形は
容易に行われる。従って、吐出弁１５ａの自然状態にお
けるねじり形状を適正に形成しておけば、シール部分１
５ｂを吐出ポート１３ｂ周縁部の弁座面に密着接合さ
せ、吐出ポート１３ｂをシール性良く閉鎖させることが
可能である。

【００１７】リヤ側が吐出行程にある場合には、圧縮室
Ｐｂ内の冷媒ガス圧力が増大するため、吐出弁１５ａは
シリンダボア２ａ内の冷媒ガスに押圧される。このとき
シール部分１５ｂは冷媒ガス中に含まれるミスト状の潤
滑油により吐出ポート１３ｂ周縁部の弁座面に密着して
いるが、この密着力は意外に大きい。しかし、この潤滑
油による密着力に対して、冷媒ガスの押圧力と更には弁
自体の弾性変形による復元力が対抗するため、シール部
分１５ｂは部分的に剥がされるように速やかに吐出ポー
ト１３ｂから離間する。

【００１８】コンプレッサのフロント側においても、吸
入行程及び吐出行程において吐出弁１０ａは吐出弁１５
ａと同様の作動を行っている。この実施例においては、
吐出行程において吐出弁１０ａ，１５ａに圧縮室Ｐａ，
Ｐｂと吐出室７ｂ，１２ｂとの差圧力および弁自体のね
じり変形による弾性復元力が作用するため、吐出弁１０
ａ，１５ａは吐出ポート周縁部の弁座面から部分的に剥
がされるように開弁される。そして、冷媒ガスの吐出が
適正な吐出時期に速やかに行われるため、冷媒ガスの過
圧縮が防止され、圧縮機の動力が低減される。また、過
圧縮が防止されることにより、吐出冷媒ガスの温度上昇
が抑制され、それに伴い、圧縮機の各所に用いられるゴ
ム材のシールリングの劣化及び圧縮機本体の構成材料の
疲労強度の低下が抑制され、圧縮機の耐久性が増す。

【００１９】また、吐出弁１０ａ，１５ａが開きにくい
と、開弁時に弁前後の差圧が増大し、冷媒ガスの吐出が
勢いよく行われるために、吐出脈動が発生する。更にそ
の際、冷媒ガスの動圧により弁自体が大きく振動するた
め、その振動による脈動も発生してしまう。この実施例
においては、吐出弁１０ａ，１５ａが適正に開弁される
ため、上述のような吐出脈動が低減され、圧縮機本体の
振動及び騒音が低減される。

【００２０】この実施例では、吸入弁９ａ，１４ａを吐
出弁１０ａ，１５ａと同様のねじり形状に構成してもよ
く、この場合は、吸入行程における吸入弁９ａ，１４ａ
の開弁も、吐出行程における吐出弁１０ａ，１５ａの開
弁と同様に速やかに行われる。この場合は、吸入行程に
おける吸入圧損が防止されるため、圧縮機の動力が低減
される。また、冷媒ガスの吸入が充分に行われるため、
圧縮機の冷媒ガスの圧縮作用が効率良く行われ、圧縮機
の性能が向上する。さらに、吸入弁開弁時における弁前
後の差圧が増大し過ぎないため、吸入脈動が低減され、
圧縮機本体の振動及び騒音が低減される。

【００２１】次に、本発明を具体化した第２実施例につ
いて、図５〜６に従って説明する。本実施例において
は、バルブプレート１３上の吐出ポート１３ｂ周縁部に
おいて吐出弁１５ａの根本部分１５ｃが当接する箇所
に、突出部１７が設けられている。一方、吐出弁１５ａ
は弁形成プレート１５と同一の平面内に形成されてい
る。そして、組付時にバルブプレート１３上の突出部１
７が、根本部分１５ｃに当接することにより、吐出弁１
５ａがねじり形状に形成される。フロント側の吐出弁１
０ａも、バルブプレート８上に設けられた突出部に当接
することにより、ねじり形状を付与されている。

【００２２】本実施例においても、組付状態における吐
出弁１０ａ，１５ａの形状がねじり形状となるため、上
述の第１実施例と同様の作動及び効果を奏する。また本
実施例においても、吸入ポート８ａ，１３ａの周縁部に
おける吸入弁９ａ，１４ａの根本部分が当接する箇所に
突出部を設けることにより、吸入弁９ａ，１４ａをねじ
り形状に形成し、吸入弁９ａ，１４ａの開弁を円滑に行
うようにすることが可能である。

【００２３】この実施例では、バルブプレート８，１３
上に突出部１７を設けずに、組付時にバルブプレート
８，１３と根本部分１０ｃ，１５ｃとの間に介在物を挟
み込む９とにより、吐出弁１０ａ，１５ａのねじり形状
を形成してもよい。次に、本発明を具体化した第３実施
例について、図７〜８に従って説明する。本実施例にお
いては、吐出弁１５ａは図４における破線Ｓで山折りに
屈曲させられるようにプレス加工を施されている。その
ため、吐出弁１５ａは組付状態において、図７〜８に示
されるようにシール部分１５ｂの全てがポート周縁部の
弁座面から離間している。フロント側の吐出弁１０ａも
同様の形状に形成されている。

【００２４】このような構成の吐出弁１５ａの作動を説
明すると、コンプレッサのリヤ側が吸入行程時にある場
合には、圧縮室Ｐｂ内の圧力が減少するため吐出弁１５
ａはポート周縁部と離間している自然状態から弾性変形
を行って吐出ポート１３ｂ周縁部の弁座面に密着する。
そして、コンプレッサのリヤ側の吐出行程時において
は、該吐出弁１５ａに圧縮室Ｐｂ内の冷媒ガスの押圧力
に加えて弾性変形による復元力が作用するため、吐出弁
１５ａはシール部分１５ｂにおいて部分的に剥がされる
ように開弁される。フロント側においても吐出弁１０ａ
は同様の作動を行っている。

【００２５】この実施例においては、吐出行程において
吐出弁１０ａ，１５ａに圧縮室Ｐａ，Ｐｂと吐出室７
ｂ，１２ｂとの差圧力および弁自体の弾性変形による復
元力が作用するため、吐出弁１０ａ，１５ａは円滑に開
かれる。その結果、本実施例における弁構造においても
第１実施例及び第２実施例と同様の効果を奏する。本実
施例でも、吸入弁９ａ，１４ａを吐出弁１０ａ，１５ａ
と同様の形状に形成してもよく、この場合は、吸入行程
における吸入弁９ａ，１４ａの開弁も、吐出行程におけ
る吐出弁１０ａ，１５ａの開弁と同様に速やかに行われ
る。またこの場合も前述の実施例と同様に、吸入行程に
おける吸入圧損が防止されるため圧縮機の動力及び吸入
脈動が低減され、冷媒ガスの吸入が充分に行われるため
圧縮機の性能が向上するなどの効果を奏する。

【００２６】次に、本発明を具体化した第４実施例につ
いて、図９に従って説明する。この実施例では、吐出ポ
ート１３ｂの周縁部における弁座面が図９に示されるよ
うな斜面１９で形成されている。一方、吐出弁１５ａは
弁形成プレート１５と同一の平面内に形成されている。
このため、吐出弁１５ａは、吐出ポート１３ｂを閉鎖す
る際に、弁の中心線を軸として回転するようなねじり変
形を行って斜面１９に密着することになる。また、吐出
ポート８ｂ周縁部における弁座面も斜面１９と同様の斜
面で形成されているため、吐出弁１０ａはねじり変形を
行って斜面に密着し吐出ポート８ｂを閉鎖する。

【００２７】このように構成された吐出弁部を有する圧
縮機においては、上述の実施例と同様に、吐出行程にお
いて、吐出弁１０ａ，１５ａのねじり変形の弾性復元力
により吐出弁１０ａ，１５ａの開口が円滑に行われる。
本実施例においても、吸入ポート８ａ，１３ａ周縁部の
弁座面を斜面で形成して、吸入弁９ａ，１４ａが、吸入
ポート８ａ，１３ａを閉鎖する際に、ねじり変形を行っ
て吸入ポート８ａ，１３ａ周縁部の弁座面に密着するよ
うにしてもよい。この場合も、吸入弁９ａ，１４ａのね
じり変形の弾性復元力により吸入弁９ａ，１４ａの開口
が円滑に行われる。

【００２８】上述の各実施例においては、本発明を両頭
ピストンの斜板式圧縮機に具体化して説明してきたが、
本発明は、片頭ピストンの斜板式及びワッブル式、ベー
ン式、スクロール式などの圧縮機でリード弁形状の吐出
弁または吸入弁を有するものであれば、いかなる圧縮機
にも適用することが可能である。また、本発明は固定容
量及び可変容量のいずれの圧縮機にも適用可能である。

【００２９】なお、本発明は上述の実施例の構成に限定
されるものではなく、ポート周縁部の弁座面と弁におけ
るシール部分とが、組付状態において平行でなければよ
く、つまりは弁が弾性変形を行ってポートを閉鎖し、そ
の弾性変形の復元力により弁が開口されるものであれ
ば、いかなる構成であっても構わない。例えば、弁がね
じり形状に形成されるとともに、ポート周縁部の弁座面
が斜面で形成されている構成も可能である。

【００３０】

【発明の効果】以上詳述したようにこの発明によれば、
吸入弁及び吐出弁部の形状変更のみの簡単な手段で、圧
縮機の動力及び脈動が低減されるという優れた効果を奏
する。また、吸入行程時には圧縮室への吸気が充分に行
われるため、圧縮機の効率及び性能が向上し、吐出行程
時には過圧縮による吐出冷媒ガスの温度上昇が抑制され
るため、圧縮機の信頼性が向上する。さらには、脈動低
減に伴い圧縮機の振動及び騒音が低減されるため、冷媒
ガス通路にマフラー等を設ける必要がなくなり、コスト
が低減されるという利点も有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明を具体化した実施例のコンプレッサ
全体の側断面図である。

【図２】 第１実施例の弁構造を示す吐出弁部の拡大断
面図である。

【図３】 図２のＡ−Ａ断面図である。

【図４】 第１実施例の吐出弁形状を説明するための図
である。

【図５】 第２実施例の弁構造を示す吐出弁部の拡大断
面図である。

【図６】 図５のＢ−Ｂ断面図である。

【図７】 第３実施例の弁構造を示す吐出弁部の拡大断
面図である。

【図８】 図７のＣ−Ｃ断面図である。

【図９】 第４実施例の弁構造を示す断面図である。

【符号の説明】

８ａ，１３ａ…吸入ポート、８ｂ，１３ｂ…吐出ポー
ト、９ａ，１４ａ…吸入弁、１０ａ，１５ａ…吐出弁、
１９…斜面

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭60−227075（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F04B 39/10 F04B 27/08

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 圧縮室と、吸入室及び吐出室とがそれぞ
   れ吸入ポート及び吐出ポートで連通され、該吸入ポート
   及び吐出ポートのうち少なくとも一方が弾性変形可能な
   リード弁によって開閉されることにより、冷媒ガスの流
   入及び流出が行われる圧縮機において、リード弁が当接するポート周縁の弁座面が、当接状態に
   おいてリード弁にねじり変形を与える斜面である ことを
   特徴とする圧縮機の弁装置。
2. 【請求項２】 ポート周縁の弁座面はリード弁の幅方向
   の中心線を軸として傾斜させた面と平行な面であること
   を特徴とする請求項１記載の圧縮機の弁装置。