JP4034044B2 - 圧縮機 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は圧縮機に関し、例えば、車両用空調装置等の冷凍サイクルに用いられる圧縮機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種の圧縮機においては、例えば特開平９−２８０１６８号公報に開示されるようなものがある。この圧縮機は、複数のシリンダボアを有するシリンダブロックの端面に吸入室を有するハウジングをバルブプレートを介して接合し、該バルブプレートに前記シリンダボアと前記吸入室とを連通する吸入孔を設け、バルブプレートのシリンダブロック側に前記吸入孔を開閉するリード弁を設けたものである。
【０００３】
リード弁は、その先端部で吸入孔を開閉するもので、シリンダブロックの端面に設けられたストッパ部によってそのリフト量が規制されて、開き過ぎによる異音発生が防止されている。
【０００４】
この圧縮機においては、その圧縮性能の向上を図るべく吸入室からシリンダボアへ吸入孔およびリード弁を介して吸入される冷媒量を多くするため、リード弁の両側端の長さを非同一とし、該両側端の剛性を非同一に形成してリード弁が捻れつつ開動するように構成している。このような構成によれば、リード弁の開放度が高まり、つまり、リード弁による圧力損失が下がり、より多くの吸入冷媒量を確保できるものと思われる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記従来の圧縮機にあっては、好適な捻れ開動を実現するには、両側端の長さを大きく変える必要があり、一側端をあまりにも短尺に形成するとリード弁全体の剛性が高まり、こんどはリード弁の開き始めが遅れてしまう。つまりリード弁の追従性が低下して、捻れ開動による冷媒流量の増加を相殺してしまうおそれがある。
【０００６】
本発明は、前記従来技術をもとに為されたものであって、リード弁の追従性を低下させることなく確実な捻れ開動を実現できる圧縮機を提供することが目的である。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明にあっては、１以上のシリンダボアを有するシリンダブロックの端面に、吸入室を有するハウジングをバルブプレートを介して接合し、該バルブプレートに前記各シリンダボアと前記吸入室とを連通する吸入孔を設け、バルブプレートのシリンダブロック側に、シリンダボアの略中央部を跨いで延在される可撓腕部を備え且つその先端部を前記吸入孔に対向配置して該吸入孔を開閉する可撓性のリード弁を設け、シリンダブロックの端面に、リード弁の先端を受け止めて該リード弁の開度を規制するストッパ部を設けた圧縮機において、前記バルブプレートにリード弁の可撓腕部の中心線上に開口中心を有するように前記吸入孔を設けると共に前記中心線からオフセットした位置で且つ前記吸入孔より前記リード弁の基端側に開口中心を有する他の吸入孔を設ける一方、前記リード弁に前記他の吸入孔に対向して該リード弁を捻れ開動させる捻れ応力受部を設けたことを特徴とするものである。
【０００８】
【発明の効果】
請求項１記載の発明によれば、バルブプレートにリード弁の中心線からオフセットした位置に開口中心を有する他の吸入孔を設ける一方、リード弁に他の吸入孔に対向してリード弁を捻れ開動させる捻れ応力受部を設けたため、リード弁の受圧面積が拡大して該リード弁の追随性が向上するとともに、該リード弁が確実に捻れ開動する。そのため、リード弁の追随性が向上および確実なリード弁の捻れ開動により、冷媒吸入量が増加して圧縮機の圧縮性能が高まる。
【０００９】
請求項２記載の発明にあっては、請求項１記載の圧縮機（１）であって、前記捻れ応力受部（３８）は、前記他の吸入孔（２９）に対向する位置に前記リード弁（３５、４１、４２）の一側面から膨出形成されていることを特徴とするものである。請求項３記載の発明にあっては、請求項１または２記載の圧縮機であって、リード弁は該リード弁の中心線がシリンダボアの直径線上に一致してあることを特徴とするものである。請求項４記載の発明にあっては、請求項１〜３いずれかに記載の圧縮機（１）であって、前記ストッパ部（３９、４３）は、前記シリンダブロック（２）の端面に対して前記リード弁（３５、４０、４１、４２）の捻れ応力受部（３８）側に向けてより深くなるように傾斜していることを特徴とするものである。
【００１０】
請求項３記載の発明によれば、請求項１または２記載の発明の効果に加えて、リード弁の中心線をシリンダボアの直径線上に一致させたため、リード弁を最も長尺にしてリード弁の撓み剛性を最も低くすることができる。そのため、リード弁の追従性をさらに向上させることができる。
【００１１】
なお、この発明において、リード弁の形状は左右対称に形成しても良いものとする。ここで、他の吸入孔のオフセット量をより大きくしてそれに応じて捻れ応力受部のオフセット量を大きくすると、該オフセット量に応じて回転モーメント量が大きなり、リード弁の捻れ量がさらに大きくなる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１３】
図１〜７をもとにこの実施形態の圧縮機を説明する。この実施形態の圧縮機は、片頭型揺動式可変容量の圧縮機である。この圧縮機１は、６筒式であって、６つのシリンダボア３を有するシリンダブロック２と、シリンダブロック２の前端面に接合され該シリンダブロック２との間にクランク室５を形成するフロントハウジング４と、シリンダブロック２の後端面にバルブプレート９を介して接合されるリアハウジング６と、を備えている。
【００１４】
リアハウジング６の内部には、区画壁Ｗによって内周側に略円形状の形成された吸入室７と、外周側に略環状に形成された吐出室８と、が形成されている。
【００１５】
クランク室５の内部には、ドライブシャフト１０に固定されたドライブプレート１１と、ドライブシャフト１０の外周に移動自在に弛み嵌合したスリーブ１２と、スリーブ１２にピン１３によって揺動自在に連結されたジャーナル１４と、ジャーナル１４のボス部１８に軸受１９を介して非回転に装着された揺動板１５が収容されている。この揺動板１５の揺動角度は、ドライブプレート１１の長孔１６にジャーナル１４のピン１７が挿通連結されていることで、規制されている。
【００１６】
フロントハウジング４の左端部には、軸受２１を介してプーリ２０が支承されており、このプーリ２０は図外の駆動源よって常時回転するようになっている。一方、ドライブシャフト１０の先端部には、プーリ２０の前端面と対向するように金属製のクラッチプレート２４が固定されていて、プーリ２０の内部に収容された電磁コイル２５を励磁すると、ドライブシャフト１０がプーリ２０と一体的に回転するようになっている。
【００１７】
このドライブシャフト１０の回転は、前記揺動板１５に連結されたピストンロッド２６を介してピストン２７の往復動に変換され、このピストン１８の往復動によって、吸入室７からシリンダボア３に吸入された冷媒が高温高圧に圧縮されて吐出室８へと吐出されるようになっている。
【００１８】
ここで、シリンダボア３と吸入室７および吐出室８との間に介在するバルブプレート９は、各シリンダボア３に対応して該各シリンダボア３と吸入室７とを連通するそれぞれ６つの第１吸入孔２８および第２吸入孔２９（図１中図外）と、各シリンダボア３と吐出室８とを連通する６つの吐出孔３０と、を備えている（図３参照）。
【００１９】
バルブプレート９のリアハウジング６側には、前記各吐出孔３０を開閉する６つのリード弁（図示せぬ）を有する吐出弁板３１と、該リード弁の開閉を規制するリテーナ３２と、が積層され、これら吐出弁板３１およびリテーナ３２がともに固定手段３３によってバルブプレート９に固定されている。
【００２０】
一方、バルブプレート９のシリンダブロック６側には、図２に示す略円板状の吸入弁板３４がバルブプレート９とシリンダブロック２との周縁部で狭持されている。この吸入弁板３４は、金属製の薄板で形成されており、６つのシリンダボア３に対応して６つの可撓性のリード弁３５を備えている。
【００２１】
図５は本実施形態の要部拡大図である。図５に示すようにリード弁３５は、シリンダボア３（図５中二点鎖線）の中央部を跨いで延在しており、基端から先端側に延在された可撓腕部３７と、先端部に略円形状に形成されて第１吸入孔２８と対向配置される弁部３６と、前記可撓腕部３６の一側端から略円形状に拡張形成され第２吸入孔２９と対向配置された捻れ応力受部３８と、を備えている。
【００２２】
そして、第１吸入孔２８の開口中心２８ｃが可撓腕部３７の中心線３７Ｌ上にある一方で、第２吸入孔２９の開口中心２９ｃは可撓腕部３７の中心線よりオフセットされている。また、リード弁３５の中心線３５Ｌは、シリンダボア３の直径線３Ｌと一致しており、そのため、リード弁３５の基端から第１吸入孔２８の開口中心２８ｃまでの距離Ｄ１は、一シリンダボア３で設計可能なもののうち最も長尺に形成されている。
【００２３】
また、シリンダブロック３の前端面のシリンダボア３の周縁には、リード弁３５の先端に対応する位置に、該前端面から凹設された該前端面と平行な面をなすストッパ部３９が設けられている（図４，図１２ａ参照）。このストッパ部３９は、リード弁３５の先端を受け止めて該リード弁３５の開度を規制し、リード弁３５の開き過ぎによる異音発生を防止するものである。
【００２４】
以上のように構成された圧縮機の「吸入工程」は以下のようになる。
【００２５】
まず、圧縮吐出工程から吸入工程に移行したばかりの状態、つまり、ピストン２７が上死点から下死点に向かい始める状態では、吸入弁板３４のリード弁３５は第１吸入孔２８および第２吸入孔２９を閉じている。
【００２６】
ピストン１８が下死点方向に移動してシリンダボア３の内圧が徐々に低くなっていくと、吸入室７との差圧により第１吸入孔２８および第２吸入孔２９が開らいて、吸入室７からシリンダボア３内へ冷媒が流入する。
【００２７】
このとき、図６に示すように、リード弁３５は第２吸入孔２９からの受圧により捻れつつ開動する。そのため、該リード弁３５の開放度が高く、つまり、リード弁３５による圧力損失が低く、シリンダボア３内に冷媒が流入しやすくなっている。また、シリンダボア３へ流入してくる冷媒は、捻れ開動しているリード弁３５によってシリンダボア３の内周面に沿うように偏向され、渦を巻くようにシリンダボア３内に流入する。この渦巻効果によっても、冷媒がシリンダボア３内に流入しやすくなっている。
【００２８】
そして、さらにリード弁３５が開動していくと、シリンダブロック２のストッパ部３９にその先端が当接して該リード弁３５のリフト量が規制されつつ、この状態でシリンダボア３へ冷媒が流入していく。このようにリード弁３５がストッパ部３９に当接してからも、第２吸入孔２９からの捻れ応力によりリード弁３５の捻れ状態が続き、リフト制限状態におけるリード弁３５の圧力損失も低くなっいて、多くの冷媒がシリンダボア３内に流入するようになっている。
【００２９】
最終的に、ピストン１８が下死点まで達すると、吸入工程が終了してこんどは圧縮吐出行程に移行する。
【００３０】
図７は１時間あたりの６つのシリンダボア３に流入する冷媒量を、従来例と比較した図である。図７中点線は図８に示す「捻れ応力受部」を備えない従来構造のリード弁１００を用いた場合である。ここで、いずれの例においてもシリンダボア３の直径は２８．７ｍｍ、第１吸入孔２８の直径は８．０ｍｍ、リード弁１００、３５の板厚は０．３ｍｍ、可撓腕部３７の幅Ｄ２は５．８ｍｍであって、本例においては第２吸入孔２９の直径が５．０ｍｍ、第２吸入孔２９のオフセット量Ｄ３が６．０ｍｍとなっている。図７に示すように本実施形態の圧縮機では、図８に示す従来の構造の圧縮機と比べ、ピストン２７の回転数が大きくなると著しく冷媒吸入量が多くなっていることが分かる。ここで、ピストン２７の回転数が２０００回転／時間以下のときに大きな冷媒流入量の差が生じていないのは、低回転数のときにはピストン２７が上死点から下死点まで移動する早さが遅いため冷媒入流速度が遅く、リード弁３５により生じる圧力損失があまり大きくならないからである。なお、圧力損失は流速の２乗に比例するものである。
【００３１】
本実施形態の圧縮機によれば、バルブプレート９に第１吸入孔２８に隣接して第２吸入孔２９を設け、リード弁３５の中心線３５Ｌからオフセットした位置に第２吸入孔２９の開口中心２９ｃを配置して、リード弁３５に第２吸入孔２９に対向する捻れ応力受部３８を設けたため、リード弁３５の受圧面積が拡大して該リード弁３５の追随性が高まるとともに、該リード弁３５が確実に捻れ開動する。そのため、冷媒吸入量が増加して圧縮機１の圧縮性能が高まる。
【００３２】
また、本実施形態の圧縮機によれば、リード弁３５の可撓腕部３７から拡張形成して捻れ応力受部３８を設け、第２吸入孔２９のオフセット量Ｄ３を大きく設定してあるので、リード弁３５に加わる捻れ応力が大きく、好適なリード弁３５の捻れ開動がもたらされる。
【００３３】
さらに、本実施形態の圧縮機によれば、リード弁３５は該リード弁３５の中心線３５Ｌがシリンダボア３の直径線３Ｌ上に一致してあるため、例えば、特開平９−２８０１６８号公報に開示されるように、リード弁３５をシリンダボア３の直径線３Ｌ上から偏倚したような構造とは異なり、リード弁３５の基端から第１吸入孔２９の開口中心２９ｃの距離Ｄ１を最も長尺にして該リード弁３５の撓み剛性を最も低くすることができる。そのため、リード弁３５の追従性を高く維持することができる。
【００３４】
また、本実施形態において、吸入通路の開口面積を拡大するにあたり第１吸入孔２８の開口面積を単純に大きするような構造ではなく、第１吸入孔２８と独立して第２吸入孔２９を設けて吸入通路の開口面積を拡大したことによる利点もある。それは、第１吸入孔２８の開口面積を単純に大きするような構造であると、第１吸入孔２８に対向配置される弁部３６に過負荷がかかり該弁部３６が歪んだり破損するようなことが懸念されるが、本実施形態の構造においては、２つの吸入孔２８、２９を独立して設けることにより、該吸入孔２８，２９に対向する部分に過負荷がかからないようにできるからである。
【００３５】
なお、第１吸入孔２８および第２吸入孔２９の開口面積はどちらが大きくてもよく、また、その形状としては例えば半円形、楕円形、四角形、六角形などその他の形状であっても良いものとする。
【００３６】
また、本発明にあっては、図１０，図１１に示すようにリード弁４１，４２の中心線４１Ｌ，４２Ｌをシリンダボア３の直径線３Ｌ上からオフセットしたような構造も含まれるものとする。ここで、リード弁４１，４２の中心線４１Ｌ，４２Ｌをシリンダボア３の直径線３Ｌ上からオフセットした場合は、シリンダブロック２のストッパ部３９によるリフト規制時において、リード弁４１，４２を確実に捻れ状態で維持できる利点がある。
【００３７】
また、本発明にあっては、図９に示すようにリード弁４０の形状が左右対称であってもよいものとする。つまり、例えばシリンダボア３の直径が大きく、リード弁３５を長尺に形成できるような圧縮機で、第２吸入孔２９のオフセット量を小さくしてもリード弁３５を十分に捻れさせることができるような場合にあっては、図９に示すように第２吸入孔２９に対向する捻れ応力受部３８を可撓腕部３７に内包されるように形成して、リード弁４０を左右対称に形成してもよい。
【００３８】
さらに、本実施形態においては、図１２ａに示すようにストッパ部３９がシリンダブロック２の前端面と平行な面で構成された例であるが、本発明においては、図１２ｂに示すように、ストッパ部４３がシリンダブロック２の前端面と平行でない場合であってもよい。ここで、図１２ｂに示すように、ストッパ部４３がリード弁３５の捻れ応力受け部３６側に向けてより深くなるように傾斜していると、リフト規制時におけるリード弁３５の捻れ開動が助長され、また、リード弁３５の先端部への応力集中が防止される利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態の圧縮機の全体断面図。
【図２】図１中Ｙ方向からみた吐出弁板を示す図。
【図３】図１中Ｙ方向からみたバルブプレートを示す図
【図４】図１中Ｘ方向からみたシリンダブロックの端面を示す図。
【図５】本実施形態の要部拡大図であって、一シリンダボアに対向配置される第１吸入孔および第２吸入孔および吐出孔とリード弁との位置関係を示す図。
【図６】本実施形態のリード弁の開動状態を示す図であって、分図ａは図５中Ａ方向からみた図、分図ｂは図５中Ｂ方向からみた図。
【図７】本例と従来例との冷媒吸入量の差を示すグラフであって、ピストン回転数に対応する一時間あたり６つのシリンダボアに吸入される冷媒量の総和を示す図。
【図８】図７の比較例に用いた従来構造のリード弁を示す図。
【図９】本発明の他の形態を示す図。
【図１０】本発明の他の形態を示す図。
【図１１】本発明の他の形態を示す図。
【図１２】シリンダブロックの前端面に形成されるストッパ部を示す斜視図であって、分図ａは本実施形態のストッパ部、分図ｂは他の形態のストッパ部を示す図。
【符号の説明】
１ 圧縮機
２ シリンダブロック
３ シリンダボア
３Ｌ シリンダボアの直径線
６ リアハウジング（ハウジング）
７ 吸入室
９ バルブプレート
２８ 第１吸入孔（吸入孔）
２９ 第２吸入孔（他の吸入孔）
２９ｃ 第２吸入孔の開口中心（他の吸入孔の開口中心）
３５ リード弁
３５Ｌ リード弁の中心線
３８ 捻れ応力受部
３９ ストッパ部
４０ リード弁
４０Ｌ リード弁の中心線
４１ リード弁
４１Ｌ リード弁の中心線
４２ リード弁
４２Ｌ リード弁の中心線
４３ ストッパ部

Claims (4)

1. １以上のシリンダボア（３）を有するシリンダブロック（２）の端面に、吸入室（７）を有するハウジング（６）をバルブプレート（９）を介して接合し、
   該バルブプレート（９）に前記各シリンダボア（３）と前記吸入室（７）とを連通する吸入孔（２８）を設け、
   バルブプレート（９）のシリンダブロック（２）側に、シリンダボア（３）の略中央部を跨いで延在される可撓腕部（３７）を備え且つその先端部を前記吸入孔（２８）に対向配置して該吸入孔（２８）を開閉する可撓性のリード弁（３５）を設け、
   シリンダブロック（２）の端面に、リード弁（３５、４０、４１、４２）の先端を受け止めて該リード弁（３５）の開度を規制するストッパ部（３９、４３）を設けた圧縮機（１）において、
   前記バルブプレート（９）にリード弁（３５、４０、４１、４２）の可撓腕部（３７）の中心線（３７Ｌ）上に開口中心を有するように前記吸入孔（２８）を設けると共に前記中心線（３７Ｌ）からオフセットした位置で且つ前記吸入孔（２８）より前記リード弁（３５、４０、４１、４２）の基端側に開口中心（２９ｃ）を有する他の吸入孔（２９）を設ける一方、前記リード弁（３５）に前記他の吸入孔（２９）に対向して該リード弁（３５、４０、４１、４２）を捻れ開動させる捻れ応力受部（３８）を設けたことを特徴とする圧縮機（１）。
2. 請求項１記載の圧縮機（１）であって、
   前記捻れ応力受部（３８）は、前記他の吸入孔（２９）に対向する位置に前記リード弁（３５、４１、４２）の一側面から膨出形成されていることを特徴とする圧縮機（１）。
3. 請求項１または２記載の圧縮機（１）であって、前記リード弁（３５、４０）は、該リード弁（３５、４０）の中心線（３５Ｌ、４０Ｌ）がシリンダボア（３）
   の直径線（３Ｌ）上に一致してあることを特徴とする圧縮機（１）。
4. 請求項１〜３いずれかに記載の圧縮機（１）であって、
   前記ストッパ部（３９、４３）は、前記シリンダブロック（２）の端面に対して前記リード弁（３５、４０、４１、４２）の捻れ応力受部（３８）側に向けてより深くなるように傾斜していることを特徴とする圧縮機（１）。

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