JP2010077884A - 気体圧縮機 - Google Patents

Abstract

【課題】短時間で気体をシリンダに高充填し、性能を向上させる。
【解決手段】気体圧縮機の吸入弁構造１１において、吸入口５を、吸入室３の内周１３とシリンダ７の内周１５の各投影１７，１９によって区画される閉じたスペース２７の形状に沿って設けた。
【選択図】図２

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、バルブプレートに設けられた吸入口とこれを開閉する吸入弁を有し、吸入圧により吸入弁を撓めて吸入口を開放し、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短時間で充填する（短時間で気体を高充填する）必要があり、そのためには吸入口の開口面積を広くし、また、リード弁の開閉応答性を向上させる必要がある。

図６のように、吸入口を配置可能なスペースは吸入室２０１とシリンダ２０３の各内周の投影が重なるスペース２０５の中であり、従来はこのスペース２０５内に、例えば、台形の吸入口２０７や円形の吸入口２０９や３角形の吸入口２１１などを設けていたが、これらの吸入口２０７，２０９，２１１は、スペース２０５の境界線と内接するまでが広くできる限度であり、利用できない無駄なスペース２１３がスペース２０５に生じているから、多量の気体を短時間で充填し性能を向上できる程には開口面積を広くすることができない。

また、吸入口を広くすれば気体の吸入圧によってリード弁に掛かる力も大きくなり、リード弁の開閉応答性も向上するから、気体を短時間で高充填することが可能になり、性能を向上させることができる。

また、気体の流れは吸入口付近で乱流になり易く、乱流は気体の移動に対する抵抗になるから、充填効率が低下する。

そこで、この発明は、短時間でシリンダに気体を高充填し、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、吸入室から吸入口を介しシリンダに吸入される気体の吸入圧によってリード弁を撓め、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、前記吸入口を、前記吸入室の内周と前記シリンダの内周の各投影によって区画される閉じたスペースの形状に沿って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、前記吸入口を、前記吸入室の内周と前記シリンダの内周の各投影と、前記投影の各中心を結ぶ線とで区画される閉じたスペースの形状に沿って設けたことを特徴とする。

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、前記吸入口の、前記リード弁の最大リフト部側と対向する箇所に、前記シリンダ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内周面に沿っ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、吸入室の内周とシリンダの内周の投影が交差して区画される閉じたスペースの形状に沿って吸入口を形成したから、このスペースに生じる無駄なスペース２１３によって開口面積を広くすることができない従来例と異なり、スペースを無駄なく利用して（構造上可能な範囲で吸入口の開口面積を広くして）吸入口の開口面積を広くすることが可能になり、多量の気体を短時間でシリンダに充填し、性能を向上させることができる。

また、吸入口の開口面積を広くしたから、気体の吸入圧によってリード弁に掛かる力が大きくなり、リード弁の開閉応答性と気体の充填効率がさらに向上する。

請求項２の気体圧縮機は、請求項１で定義されている閉じたスペースを、さらに投影の各中心を結ぶ線で区画したものであり、例えば、中心を結ぶ線に沿って、請求項３と請求項４のような斜面部を設ければ、冷媒の流れに対する斜面部の幅が最も広くなり、高い整流機能が期待できる。

請求項３の気体圧縮機は、吸入された気体を斜面部の整流機能によって整流し層流にすることにより、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充填することができる。

請求項４の気体圧縮機は、斜面部で整流され層流になった気体がシリンダの内周壁に沿って流入し、内部でスワール（渦巻き）が発生し吸入気体の慣性力が増大するから、充填効率がさらに向上する。

また、吸入室とシリンダの各投影が交差するスペースに吸入口を設ける本発明では、斜面部を吸入口の周方向に設けるだけで、整流された気体をシリンダの内周壁に沿って無理なく流入させることができる。

＜一実施形態＞
図１〜図５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は吸入室３とシリンダ７と吸入弁構造１１の横断面図、図３は図２のＡ矢視図、図４は吸入室３とシリンダ７と吸入弁構造１１を示すスケルトン図、図５は吸入室３とシリンダ７と吸入弁構造１１の縦断面図である。

本実施形態の斜板式圧縮機１は、吸入室３から吸入口５を介しシリンダ７に吸入される冷媒（気体）の吸入圧によりリード弁９を撓めて吸入口５を開放する吸入弁構造１１において、吸入室３とシリンダ７の各内周１３，１５をそれぞれ投影した円１７，１９（投影）と、各投影円１７，１９の各中心２１，２３を結ぶ線２５とで区画される閉じたスペース２７の形状に倣って吸入口５を形成した。

また、本実施形態の斜板式圧縮機１は、吸入口５の、リード弁９の最大リフト部６５と対向する箇所に、テーパー面２９（斜面部）を設け、吸入される冷媒をテーパー面２９で整流してシリンダ７に流入させる。また、テーパー面２９は、整流された冷媒がシリンダ７の内周１３（の壁面）に沿っ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３１とシリンダブロック３３とバルブプレート３５とリアハウジング３７を有し、フロントハウジング３１とシリンダブロック３３との間にはクランク室３９が形成されている。駆動軸４１にはラグ４３が固定され、ラグ４３はリンク機構４５を介してジャーナル４７に揺動可能に連結され、ジャーナル４７はスリーブ４９を介して駆動軸４１上を軸方向移動可能であり、ジャーナル４７には斜板５１が固定され、斜板５１はピストンシュー５３，５３を介して複数個のピストン５５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３３に周方向等間隔で６個形成されており、各ピストン５５は各シリンダ７と係合して６個の圧縮機構５７を構成している。

斜板５１とスリーブ４９はラグ４３との間に配置されたスプリング５９と、圧縮機構５７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４９がシリンダブロック３３側に移動すると斜板５１の揺動角度（各ピストン５５のストローク）が小さくなり、スリーブ４９がラグ４３側に移動すると揺動角度が大きくなる。

リアハウジング３７には吸入室３と吐出室６１が形成され、吸入室３はエバポレータ側に接続され、吐出室６１はコンデンサ側に接続されており、流量制御弁６３はコントローラの制御により吐出室６１からクランク室３９に冷媒を移動させ、差圧（Ｐｄ−Ｐｓ）を制御して斜板５１の揺動角度を調整する。

入力プーリを介して駆動軸４１に入力するエンジンの駆動力は、ラグ４３とリンク機構４５とを介してジャーナル４７と斜板５１を回転させ、斜板５１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５５を往復移動させて各圧縮機構５７を駆動し、各圧縮機構５７はこのストロークに応じた量の冷媒を吸入室３から吸入し、圧縮して吐出室６１に吐出する。

吸入口５とテーパー面２９は、図２と図４のように、上記の円１７，１９と線２５とで区画された閉じたスペース２７の形状に倣って２等辺３角形に近似した形状に作られており、吸入口５は、各シリンダ７と対向する位置に、バルブプレート３５に周方向等間隔で６個設けられ、図３のように、各吸入口５はそれぞれの吸入室３とシリンダ７と連通させている。また、テーパー面２９は各吸入口５の周方向に設けられ、リード弁９の最大リフト部６５側（自由端）と対向する箇所で、シリンダ７の内周面１３に沿って冷媒が流入する向きに設けられている。リード弁９は薄板状の可撓性弁体であり、円盤状のシートに周方向等間隔で６箇形成されており、図３のように、シリンダブロック３３には最大リフト部６５の最大リフト量を決める段差部６７が設けられている。バルブプレート３５はテーパー面２９側をシリンダ７に向けて組み付けられ、リード弁９の円盤状シートはシリンダブロック３３とバルブプレート３５とに挟まれて固定されている。

各圧縮機構５７が駆動されると、吸入室３と吸入口５を介して吸入された冷媒はテーパー面２９によって整流され、層流になってシリンダ７に流入し、図２と図５のように、流入した冷媒はシリンダ７の内周１５に沿ってスワール６９（渦巻き）を作りながらシリンダ７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。

上記のように、円１７，１９と線２５とで区画された閉じたスペース２７の形状に沿って設けた吸入口５は、スペース２７を無駄なく利用したことによって広い開口面積を得ており、多量の冷媒を短時間でシリンダ７に充填し、性能を向上させている。

また、吸入口５の開口面積を広くしたことに伴ってリード弁９に掛かる吸入圧が大きくなり、リード弁９の開閉応答性と充填効率がさらに向上している。

また、冷媒をテーパー面２９で整流し層流にして、乱流を防止するから、シリンダ７の充填効率が向上する。

また、層流にされた冷媒がシリンダ７の内周壁１５に沿って流入し、内部でスワール６９になって慣性力を増すから、充填効率がさらに向上する。

また、上記の線２５と直交するようにして形成されたテーパー面２９は、冷媒の流れに対する幅が最も広くなっており、高い整流機能が期待できる。

また、テーパー面２９を吸入口５の周方向に設けただけで、整流された冷媒を上記のようにシリンダ７の内周壁１５に沿って無理なく流入させることができる。

［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にだけ限定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、吸入口の形状は、上記実施形態のように円１７，１９によって区画される閉じたスペース２７の形状に沿っていれば、２等辺３角形以外に、楕円形でもよい。

斜板式圧縮機１の縦断面図である。 吸入室３とシリンダ７と吸入弁構造１１の横断面図である。 図２のＡ矢視図である。 吸入室３とシリンダ７と吸入弁構造１１を示すスケルトン図である。 吸入室３とシリンダ７と吸入弁構造１１の縦断面図である。 従来例において種々の形状の吸入口を示すスケルトン図である。

符号の説明

１ 斜板式圧縮機（気体圧縮機）
３ 吸入室
５ 吸入口
７ シリンダ
９ リード弁
１１ 吸入弁構造
１３，１５ 吸入室３とシリンダ７の各内周
１７，１９ 内周１３，１５の投影円（投影）
２１，２３ 投影円１７，１９の中心
２５ 中心２１，２３を結ぶ線
２７ 投影円１７，１９によって区画される閉じたスペース
２９ テーパー面（斜面部）
６５ リード弁９の最大リフト部

Claims (4)

1. 吸入室（３）から吸入口（５）を介しシリンダ（７）に吸入される気体の吸入圧によってリード弁（９）を撓め、前記吸入口（５）を開放する吸入弁構造（１１）を備えた気体圧縮機（１）であって、
   前記吸入口（５）を、前記吸入室（３）の内周（１３）と前記シリンダ（７）の内周（１５）の各投影（１７，１９）によって区画される閉じたスペース（２７）の形状に沿って設けたことを特徴とする気体圧縮機（１）。
2. 請求項１に記載された発明であって、
   前記吸入口（５）を、前記吸入室（３）の内周（１３）と前記シリンダ（７）の内周（１５）の各投影（１７，１９）と、前記投影（１７，１９）の各中心（２１，２３）を結ぶ線（２５）とで区画される閉じたスペース（２７）の形状に沿って設けたことを特徴とする気体圧縮機（１）。
3. 請求項１または請求項２に記載された発明であって、
   前記吸入口（５）の、前記リード弁（９）の最大リフト部（６５）側と対向する箇所に、前記シリンダ（７）に吸入される気体を整流する斜面部（２９）を設けたことを特徴とする気体圧縮機（１）。
4. 請求項３に記載された発明であって、
   前記斜面部（２９）は、整流された気体が前記シリンダ（７）の内周（１５）面に沿っ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）。

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