JP2009235913A

JP2009235913A - 気体圧縮機

Info

Publication number: JP2009235913A
Application number: JP2008079197A
Authority: JP
Inventors: Yasuhiro Sakurai; 康博櫻井; Tomonori Kurosawa; 友則黒沢; Hideyuki Takasaki; 英幸高崎
Original assignee: Calsonic Kansei Corp
Current assignee: Marelli Corp
Priority date: 2008-03-25
Filing date: 2008-03-25
Publication date: 2009-10-15

Abstract

【課題】吸入弁のクラックを防止しながら気体を効率よく充填し、性能を向上させることができる吸入弁構造を備えた気体圧縮機の提供。
【解決手段】吸入口３からシリンダ７に向かって吸入される気体の吸入圧によりリード弁５を撓めて吸入口３を開放する吸入弁構造９を備えた気体圧縮機において、吸入口３に跨って架橋部１１を形成し、リード弁５と接触させて支持する架橋部１１を設けた。
【選択図】図１２

Description

本発明は、気体圧縮機の吸入弁構造に関する。

特許文献１に「往復式冷媒圧縮機」が記載されている。

この往復式冷媒圧縮機は、例えば、図１５のように、バルブプレート２０１に設けられた吸入口２０３と、これを開閉する吸入弁（薄板状のリード弁）を有し、吸入圧により吸入弁を撓めて吸入口２０３を開放し、冷媒を圧縮機構のシリンダに吸入するように構成されている。
特開２００２−８１３８１号公報

圧縮機の性能を向上させるには、多量の冷媒をシリンダへ一気に充填する必要があり、そのためには吸入口の開口面積を広くするか、吸入弁を撓み易くなるように薄くするか、吸入弁のリフト量を大きくする必要がある。

しかし、吸入口の開口面積を広くすると、吸入弁が高速で繰り返し衝突した際に生じる撓み量（特に、中央部での撓み量）が大きくなり、クラックが入る恐れがある。また、吸入弁は、薄板にするとクラックが入り易くなり、板圧を増やすと撓み難くなりリフト量が小さくなって冷媒の吸い込み効率が低下する。

そこで、この発明は、吸入弁のクラックを防止しながら、気体を効率よく充填し性能を向上させることができる吸入弁構造を備えた気体圧縮機の提供を目的としている。

請求項１の気体圧縮機は、吸入口からシリンダに向かって吸入される気体の吸入圧によりリード弁を撓めて前記吸入口を開放する吸入弁構造を備えた気体圧縮機であって、前記吸入口に跨って形成され、前記リード弁と接触し支持する架橋部を設けたことを特徴とする。

請求項２の発明は、請求項１に記載された気体圧縮機であって、前記架橋部を有する吸入口部分が、基部材と別体に形成され、前記基部材に組み付けられていることを特徴とする。

請求項３の発明は、請求項１または請求項２に記載された気体圧縮機であって、前記吸入口に、吸入される気体を整流する斜面部を設けたことを特徴とする。

請求項４の発明は、請求項３に記載された気体圧縮機であって、前記斜面部は、整流された気体が前記シリンダの中心部に向けて流入する向きに設けられていることを特徴とする。

請求項１の気体圧縮機は、吸入口を跨いで形成した架橋部が、吸入口に高速で繰り返し衝突するリード弁を支持し、特に、吸入口と衝突した際に最も撓み量が大きくなる吸入口中央部付近（架橋部を設ける前）でリード弁を支持することによってクラックを効果的に防止する。

従って、周辺の構造と干渉しない範囲（構造上可能な範囲）で、吸入口を充分に広くし、あるいは、吸入口に所望の形状を選択することによって気体を高充填し、性能を向上させることができる。

なお、１個の吸入口に対して架橋部は１本に限らず、必要に応じて、複数本設けてもよく、複数本の架橋部を交差させてもよい。

請求項２の気体圧縮機は、架橋部を有する吸入口部分を別体で形成し、その後、基部材（例えば、バルブプレート）に組み付けることによって、加工する箇所が減少するバルブプレートがそれだけ低コストになる。

また、別体の吸入口部分は、バルブプレート上に一体加工する場合と較べて、加工が容易になり、それだけ複雑な形状を選択可能になると共に、必要に応じて、バルブプレートと異なった材料を選ぶことも可能になる。

請求項３の気体圧縮機は、吸入された気体を斜面部で整流し層流にすることによって気体の乱流が防止されるから、短時間で多量の気体をシリンダに効率よく充填することができる。

請求項４の気体圧縮機は、斜面部によって整流され層流になった気体がシリンダの中心部に向けて流入し内部にスワール（渦巻き）が発生するから、シリンダに無理なく気体が吸入され、吸入効率がさらに向上する。

＜一実施形態＞
図１〜図１３を参照しながら斜板式圧縮機１（気体圧縮機）の説明をする。図１は斜板式圧縮機１の縦断面図、図２はバルブプレート１９の平面図、図３はバルブプレート１９の裏面図、図４は図２のＡ−Ａ断面図、図５は図４のＢ部拡大図、図６は図２のＣ部拡大図、図７は図６のＤ−Ｄ断面図、図８は図６のＥ−Ｅ断面図、図９はリード弁５が設けられたシート５５の平面図、図１０は図９のＦ部拡大図、図１１は図９のＧ矢視図、図１２は吸入弁構造９の断面図、図１３はシリンダ７と吸入弁構造９と吸入室４５の断面図である。

本実施形態の斜板式圧縮機１は、吸入口３から吸入される冷媒（気体）の吸入圧によりリード弁５を撓めて吸入口３を開放しシリンダ７に流入させる吸入弁構造９において、吸入口３に跨って架橋部１１を形成し、リード弁５が吸入口３と衝突したとき、架橋部１１がリード弁５と接触し支持してクラックの発生を防止する。

また、本実施形態の斜板式圧縮機１は、吸入口３にテーパー面１３（斜面部）を設け、吸入される冷媒をテーパー面１３で整流してシリンダ７に流入させる。テーパー面１３は、整流された冷媒がシリンダ７の中心部に向けて流入する向きに設けられている。

次に、斜板式圧縮機１の構造を説明する。

斜板式圧縮機１は、車両用空調装置の冷却システムに用いられており、図１のように、通しボルトで一体に固定されたフロントハウジング１５とシリンダブロック１７とバルブプレート１９とリアハウジング２１を有し、フロントハウジング１５とシリンダブロック１７との間にはクランク室２３が形成されている。駆動軸２５にはラグ２７が固定され、ラグ２７はリンク機構２９を介してジャーナル３１に揺動可能に連結され、ジャーナル３１はスリーブ３３を介して駆動軸２５上を軸方向移動可能であり、ジャーナル３１には斜板３５が固定され、斜板３５はピストンシュー３７，３７を介して複数個のピストン３９に揺動可能に連結されている。シリンダ７はシリンダブロック１７に周方向等間隔で６個形成されており、各ピストン３９は各シリンダ７と係合して６個の圧縮機構４１を構成している。

斜板３５とスリーブ３３はラグ２７との間に配置されたスプリング４３と、圧縮機構４１の吐出圧Ｐｄと吸入圧Ｐｓとの差圧（Ｐｄ−Ｐｓ）などによって軸方向に支持されており、スリーブ３３がシリンダブロック１７側に移動すると斜板３５の揺動角度（各ピストン３９のストローク）が小さくなり、スリーブ３３がラグ２７側に移動すると揺動角度が大きくなる。

リアハウジング２１には吸入室４５と吐出室４７が形成され、吸入室４５はエバポレータ側に接続され、吐出室４７はコンデンサ側に接続されており、流量制御弁４９はコントローラの制御により吐出室４７からクランク室２３に冷媒を移動させ、差圧（Ｐｄ−Ｐｓ）を制御して斜板３５の揺動角度を調整する。

駆動軸２５には入力プーリを介してエンジンの駆動力が入力し、ラグ２７とリンク機構２９とを介してジャーナル３１と斜板３５を回転させ、斜板３５は回転しながら、その揺動角度に応じたストロークで各ピストン３９を往復移動させて各圧縮機構４１を駆動し、各圧縮機構４１はこのストロークに応じた量の冷媒を吸入室４５から吸入し、圧縮して吐出室４７に吐出する。

図２のように、バルブプレート１９には６個の吸入口３が各シリンダ７と対向して周方向等間隔に設けられており、各吸入口３はそれぞれのシリンダ７と吸入室４５と連通させている。また、各吸入口３の径方向外側には吐出口４９が設けられており、各吐出口４９はそれぞれのシリンダ７と吐出室４７と連通させている。図２と図６のように、各吸入口３は架橋部１１により周方向に分割されて２箇の吸入部５１が形成され、各吸入部５１にはテーパー部１３と開口５３が設けられ、図６と図７のように、各テーパー部１３はシリンダ７の中心に向かって傾斜するように形成されている。

図９〜図１１のように、リード弁５は薄板状の可撓性弁体であり、円盤状のシート５５にほぼＵ字型のスリット５７を設けることによって周方向等間隔に６箇形成されている。各リード弁５はシリンダ７の中心側がリフト側端部５９（自由端）になっており、図１２のように、シリンダブロック１７にはリフト側端部５９の最大リフト量を決める段差部６１が設けられている。バルブプレート１９はテーパー部１３側をシリンダ７に向けて組み付けられ、シート５５はシリンダブロック１７とバルブプレート１９とに挟まれて固定されている。各リード弁５はそれぞれの吸入口３と接触して開口５３，５３を閉止し、このとき、各吸入口３の架橋部１１が各リード弁５の中央部と接触しこれを支持してクラックの発生を防止する。また、各リード弁５の径方向外側には、各吐出口４９から吐出される冷媒との干渉を防止する干渉防止孔６３が設けられている。

各圧縮機構４１が駆動されると、図１２のように、吸入室４５から吸入され各吸入口３の開口５３，５３から吸入された冷媒は、矢印６５のようにテーパー部１３に沿って整流され層流になってシリンダ７に流入し、図１３のように、流入した冷媒はスワール６７（渦巻き）を作りながらシリンダ７の内部に短時間で効率よく吸入される。

次に、斜板式圧縮機１の効果を説明する。

吸入口３に形成した架橋部１１が、衝突するリード弁５を中央部付近で支持することによってクラックが効果的に防止される。

従って、周辺の構造と干渉しない範囲（構造上可能な範囲）で、吸入口３（開口５３，５３）を充分に広くし、あるいは、吸入口３に所望の形状を選択することにより、冷媒を高充填して性能を向上させることができる。

また、吸入された冷媒をテーパー部１３で整流して層流にすることにより、短時間で多量の冷媒をシリンダに効率よく充填することができる。

また、層流になった冷媒がシリンダ７の中心部に向けて流入し、内部にスワール６７を発生させるから、冷媒が無理なくシリンダ７に吸入され、吸入効率がさらに向上する。

なお、上記実施形態では、吸入口３がほぼ５角形であり、開口５３，５３がほぼ３角形であるが、図１４は他の形状の吸入口と開口の例を示している。この例では吸入口１０１がほぼ３角形であり、吸入口１０１を架橋部１０３で２分割した結果、開口１０５，１０５もほぼ３角形になり、リード弁５は架橋部１０３によって中央部を支持されることによりクラックが防止される。

［本発明の範囲に含まれる他の態様］
なお、本発明は上述した実施形態のみに限定解釈されるものではなく、本発明の技術的な範囲内で様々な変更が可能である。

例えば、１個の吸入口に対して架橋部は１本に限らず、必要に応じて、複数本設けてもよく、複数本の架橋部は交差させてもよく、交差部に補強部を設けてもよい。

また、請求項２に記載したように、架橋部を有する吸入口の部分を別体で形成し、基部材（例えば、バルブプレート）に組み付ける構成を採れば、バルブプレートは加工する箇所が減少し、それだけ低コストになる。

また、別体の吸入口部分は、バルブプレート上で一体加工する場合と較べて、加工が容易になり、それだけ複雑な形状を選択可能になると共に、必要に応じて、バルブプレートと異なった材料を選ぶことも可能になる。

また、吸入口は、必要に応じて任意の形状を選択可能であり、５角形や３角形の他に、例えば、楕円形でもよい。

斜板式圧縮機１の縦断面図である。バルブプレート１９の平面図である。バルブプレート１９の裏面図である。図２のＡ−Ａ断面図である。図４のＢ部拡大図である。図２のＣ部拡大図である。図６のＤ−Ｄ断面図である。図６のＥ−Ｅ断面図である。リード弁５が設けられたシート５５の平面図である。図９のＦ部拡大図である。図９のＧ矢視図である。吸入弁構造９の断面図である。シリンダ７と吸入弁構造９と吸入室４５の断面図である。他の例の吸入口１０１を設けたバルブプレート１９の平面図である。従来例の吸入口２０３を設けたバルブプレート２０１の平面図である。

符号の説明

１斜板式圧縮機（気体圧縮機）
３吸入口
５リード弁
７シリンダ
９吸入弁構造
１１架橋部
１３テーパー面（斜面部）
１０１吸入口
１０３架橋部

Claims

吸入口（３）からシリンダに向かって吸入される気体の吸入圧によりリード弁を撓めて前記吸入口（３）を開放する吸入弁構造を備えた気体圧縮機（１）であって、
前記吸入口（３）に跨って形成され、前記リード弁と接触し支持する架橋部（１１）を設けたことを特徴とする気体圧縮機（１）。
請求項１に記載された気体圧縮機であって、
前記架橋部（１１）を有する吸入口部分が、基部材（１９）と別体に形成され、前記基部材（１９）に組み付けられていることを特徴とする気体圧縮機（１）。
請求項１または請求項２に記載された気体圧縮機であって、
前記吸入口（３）に、吸入される気体を整流する斜面部（１３）を設けたことを特徴とする気体圧縮機（１）。
請求項３に記載された気体圧縮機であって、
前記斜面部（１３）は、整流された気体がシリンダの中心部に向けて流入する向きに設けられていることを特徴とする気体圧縮機（１）。