JPH04255594A - ロータリ圧縮機の吐出弁装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は空気調和装置などに使用
されるロータリ圧縮機の吐出弁装置に関するものである
。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の圧縮機の吐出弁構造とし
ては、たとえば実開平１−１４２５８１号公報に記載さ
れたものがあり、これは図４に示すように構成されてい
る。

【０００３】図４において、吐出孔２１をもつ静止部材
２２と、この静止部材２２に装着されて前記吐出孔２１
を覆うマフラー２３とを備えた圧縮機の吐出弁構造であ
って、前記吐出孔２１の前記マフラー２３への開口側先
端部に拡径部２４を設けて、この拡径部２４に弁体２５
を出入可能に捜嵌するとともに、前記マフラー２３に前
記弁体２５を閉鎖方向に押圧するコイルばね２６のばね
受け２７を設けたものである。

【０００４】以上のように構成されたロータリ圧縮機の
吐出弁構造においては、静止部材２２の吐出孔２１に拡
径部２４が形成されて、拡径部２４に球状など立体形状
をなす弁体２５が出入可能に介装されるので、使用部材
が少なくなるとともに、弁体２５で吐出孔２１の実効容
積が減少されてトップクリアランスが小となることによ
り圧縮機の圧縮効率が高められる。また、弁体２５はマ
フラー２３のばね受け２７に支持されたコイルばね２６
によって吐出孔２１を常時閉鎖する方向に弾性的に押圧
保持される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記のよ
うな構成では、下記に示す問題点を有していた。 （１）　弁体２５はコイルばね２６によって拡径部２４
の傾斜面２４Ａに押圧させられているが、弁体２５まわ
りの吐出ガス冷媒の流れは一様に分布しておらず、その
影響を受け弁体２５の動きが不安定になり、拡径部２４
の傾斜面２４Ａへの当りが発生したり、弁体２５の閉じ
遅れが起きたりして、ロータリ圧縮機の騒音や効率が悪
化する。 （２）　弁体２５が立体形状であるため重く、圧力差に
対する応答が悪くて過圧縮が増加する。その結果、吐出
損失が増えてロータリ圧縮機の効率が低下する。 （３）　拡径部２４の傾斜面２４Ａと接触する弁体２５
の位置が一定していないために、シールの確保が難しい
。 （４）　始動や除霜などの過渡運転時に液圧縮が起き、
過大な力が弁体２５、コイルばね２６を通じてマフラー
２３に働きマフラー２３が変形する。

【０００６】本発明は上記問題に鑑み、吐出行程の終了
時に吐出弁の閉じ遅れが起きないロータリ圧縮機の吐出
弁装置を提供するものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明のロータリ圧縮機の吐出弁装置は、吐出ポート
と弁座を有する軸受けの端板と、吐出ポートの周囲に設
けられて吐出ガスの下流側に向けて拡径するとともに吐
出ポートと同心もしくは偏心した円錐台状をなすガイド
と、弁座に着座する円形状の吐出弁と、前記吐出弁を前
記弁座に押しつける弁バネと、前記弁バネを固定保持す
るとともに前記吐出弁の最大リフトを規制するストッパ
とより成る構成としたものである。

【０００８】

【作用】上記した構成により、吐出行程ではガイドによ
って大きな通路が確保され、かつ吐出弁の通路断面も円
形状で大きくとれているため、吐出の通路抵抗が小さい
くなって吐出終了時の吐出弁の変位が小さくなる。また
、形状が単純で小さく軽いので、閉じる方向の応答は非
常に速くなって閉じ遅れは起きない。したがって、吐出
行程終了時の吐出ガスの逆流を防止でき、ロータリ圧縮
機の体積効率すなわち冷凍能力を高くできる。また、吐
出行程においては、吐出ポートの入口で特定方向に集中
していた流れが吐出ポートのテーパによって、その偏り
が緩和され一様な分布の流れに変換される。その結果、
ガス冷媒は吐出弁と弁座との隙間を一様に流れるため、
大きな通路面積を形成できる。したがって、吐出通路の
抵抗が小さくなり過圧縮は緩和される。

【０００９】

【実施例】以下、本発明の一実施例のロータリ圧縮機の
吐出弁装置について、図面を参照しながら説明する。

【００１０】図１において、上軸受け１および下軸受け
２は、それぞれシリンダ３の上下端面に固定されており
、ピストン４は軸５の偏心部６に回転自在に嵌合されて
いる。また、圧縮室７はシリンダ３、上軸受け１、下軸
受け２、ピストン４およびベーン（図示せず）より形成
されている。なお、シリンダ３の圧縮室７の開口周縁に
は吐出きり欠き８が設けられている。

【００１１】そして、上軸受け１には吐出ポート９が穿
孔されており、吐出ポート９の中心はシリンダ３の内径
面上にある。さらに、吐出ポート９の内周面は弁座１０
付近においては出口方向に広がるテーパ１１に形成され
ている。また、吐出ポート９の周囲に位置して円錐台状
の傾斜面を有する第１のガイド１２が形成されており、
第１のガイド１２の中心は吐出ポート９の中心に対して
シリンダ３の半径方向で外側に偏心している。

【００１２】そして、吐出弁１３は第１の弁バネ１４に
よって弁座１０に押しつけられており、吐出弁１３は樹
脂材料で形成されて、吐出ポート９の側の背面が凸の形
状になっている。さらに、第１の弁バネ１４は第２の弁
バネ１６とともに金具１５に固定され、金具１５は上軸
受け１に固定されている。また、第２の弁バネ１６は第
１の弁バネ１４の内側に固定され、金具１５と第１の弁
バネ１４と第２の弁バネ１６とによって吐出弁１３の最
大リフトを規制するストッパーを形成している。なお、
第２の弁バネ１６の自由長は第１の弁バネ１４より短く
、かつバネ常数は非線形であり、変形量が大きくなるに
従い荷重が指数関数的に増大するように設定されている
。

【００１３】そして、第２図に示すように、第１のガイ
ド１２には突起状の第２のガイド１７Ａ，１７Ｂ，１７
Ｃが設けられて吐出弁１３の半径方向の動きを規制して
おり、第２のガイド１７Ａ，１７Ｂ，１７Ｃの先端部分
にはそれぞれテフロンコーティング層１８Ａ，１８Ｂ，
１８Ｃが施されている。

【００１４】以上のように構成されたロータリ圧縮機の
吐出弁装置の作用を説明する。軸５の回転に従い、圧縮
室７の圧力は上昇し吐出圧力以上になり、吐出行程が開
始される。吐出行程では、第１のガイド１２によって大
きな通路が確保されるとともに吐出弁１３の通路断面も
円形状に大きくとれているために、吐出の通路抵抗が小
さくなり、吐出終了時の吐出弁１３の変位は小さい。ま
た、形状が単純で小さく軽いので、閉じる方向の応答は
非常に速くなり、閉じ遅れは起きない。したがって、吐
出行程終了時に起きていた圧縮室７への吐出ガスの逆流
を防止でき、ロータリ圧縮機の体積効率すなわち冷凍能
力を高くできる。また、弁座１０のように肉厚の薄い部
分が少ないので、十分な強度があり、弁座１０の高さを
低くできる。その結果、トップクリアランス・ボリュー
ムを縮小でき、体積効率をさらに大きくできる。なお、
最も単純な薄板の円形弁でも同様の作用・効果が得られ
る。

【００１５】また、吐出行程の開始時、圧縮室７の圧力
は上昇し吐出圧力以上になるが、吐出弁１３と第１の弁
バネ１４の応答特性や弁座１０の油膜により、圧縮室７
の圧力に対して開き遅れが起きる。そのために、吐出弁
１３は過大な力を受けて瞬間的に開状態となって第２の
弁バネ１６まで変位するが、第２の弁バネ１６は変形可
能なストッパであり、かつそのバネ常数が非線形で変形
量が大きくなるとバネ常数が大きくなるために、吐出弁
１３の当りを変形しながら吸収できるので衝突音は発生
しない。さらに、発生する圧力に応じて吐出弁１３の最
大変位が変化するために、液圧縮による急激な圧力上昇
を防止できる。 すなわち、空気調和装置の始動や除霜などの過渡運転の
信頼性を向上できる。

【００１６】そして、吐出行程においては、吐出ポート
９の入口で吐出きり欠き８の方向に集中していた流れが
吐出ポート８のテーパ１１によって、その偏りが緩和さ
れて一様な分布の流れに変換される。その結果、ガス冷
媒は吐出弁１３と弁座１０との隙間を一様に流れること
により大きな通路面積を形成でき、吐出通路の抵抗が小
さくなって過圧縮が緩和され、吐出損失の減少によりロ
ータリ圧縮機すなわち空気調和装置の消費電力が低減さ
れる。 また、テーパ１１の中心をシリンダ３の中心側に偏心さ
せると流れの偏りをより大きく改善でき、テーパ１１の
中心を吐出ポートの中心に対して傾けると流れの偏りを
吐出切り欠き８に合わせることができ、液圧縮時の圧力
逃がし効果を大きくできる。

【００１７】そして、吐出行程が終了して吐出弁１３が
閉じるとき、樹脂材料の特性によって吐出弁１３は軽く
かつ硬度が低いために、弁座に着座するときに生じる衝
突音は小さいものであり、衝突音による騒音を改善でき
る。

【００１８】さらに、吐出弁１３が閉じた後には、トッ
プクリアランス・ボリューム内の残留ガス冷媒の再膨張
が起きるが、吐出弁１３が吐出ポート９側に凸である分
トップクリアランス・ボリュームは小さく、再膨張量は
少ない。したがって、再膨張によって発生していたロー
タリ圧縮機の騒音を改善できる。さらに、体積効率を改
善でき、冷凍能力も向上できる。

【００１９】一方、特に回転変動の大きい低速運転では
、回転方向の振動の影響を受けて、吐出弁１３は吐出ポ
ート９の位置に対してずれようとする。このずれが起き
るとロータリ圧縮機の動作は不安定になるが、第２のガ
イド１７Ａ，１７Ｂ，１７Ｃによって規制されているた
めに吐出弁１３の動きは安定する。したがって、かなり
低い回転数でも運転できるためにロータリ圧縮機や空気
調和装置の能力制御幅を拡大できる。

【００２０】また、第２のガイド１７Ａ，１７Ｂ，１７
Ｃの先端部はテフロンコーティング１８Ａ，１８Ｂ，１
８Ｃによって耐摩耗性能を高く維持されているために、
吐出弁１３が第２のガイド１７Ａ，１７Ｂ，１７Ｃと擦
れても双方共に摩耗しない。したがって、ロータリ圧縮
機において信頼性の高い低速運転ができる。さらに、液
圧縮発生などの過渡時においても吐出弁１３と第２のガ
イド１７Ａ，１７Ｂ，１７Ｃは接触するが、テフロンコ
ーティング１８Ａ，１８Ｂ，１８Ｃにより異常な摩耗の
発生を防止できる。なお、テフロン以外の表面処理は可
能であり、同様の作用・効果が得られる。

【００２１】以上のように、本実施例によれば、１．吐
出弁１３の閉じ遅れを緩和することができる。 ２．ストッパへの衝突を緩和することができる。 ３．吐出行程の過圧縮を小さくすることができる。 ４．吐出弁１３の弁座への衝突を緩和することができる
。 ５．トップクリアランス・ボリュームを縮小することが
できる。 ６．吐出弁１３の動きを安定化することができる。 ７．吐出弁１３および第２のガイド１７Ａ，１７Ｂ，１
７Ｃの摩耗を防止することができる。

【００２２】次に、本発明の他の実施例について説明す
る。図３は本発明の他の実施例を示すロータリ圧縮機の
吐出弁装置の縦断面図である。ここで、先の実施例と同
一のものについては、同一の符号を付して説明を省略す
る。図３において、吐出弁１９は樹脂材料よりなり、吐
出ポート９の側に凹の形状をしている。

【００２３】上記構成において、圧縮行程の初期では、
圧縮室７の圧力が吐出圧力より低いために吐出弁１９は
変形して弁座１０と密着しているが、圧縮室７の圧力が
吐出圧力まで上昇すると吐出弁１９の一部は弁座１０か
ら離れて吐出弁１９の外周部が弁座１０に着座している
状態に移行する。その結果、吐出弁１９の受圧面積は最
大となり、かつ吐出弁と弁座に介在していた油膜が切れ
ることにより、吐出弁１３は速やかに開いて開き遅れを
緩和できる。したがって、開き遅れが特に大きくなる高
速運転の効率を向上できる。

【００２４】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、吐出行程
ではガイドによって大きな通路が確保され、かつ吐出弁
の通路断面も円形状で大きくとれているため、吐出の通
路抵抗が小さいくなって吐出終了時の吐出弁の変位を小
さくすることができ、形状が単純で小さく軽いので、閉
じる方向の応答は非常に速くなって閉じ遅れの発生をな
くすことができる。

【００２５】したがって、吐出行程終了時の吐出ガスの
逆流を防止でき、ロータリ圧縮機の体積効率すなわち冷
凍能力を高くでき、始動や除霜などの過渡運転の信頼性
の向上、消費電力の低減、衝突音や再膨張の改善による
騒音の低減、低速域の拡大による空気調和装置の能力制
御幅の拡大、低速運転の信頼性の向上などの効果を有す
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例におけるロータリ圧縮機の吐
出弁装置の縦断面図である。

【図２】同実施例における上軸受けの一部の平面図であ
る。

【図３】本発明の他の実施例におけるロータリ圧縮機の
吐出弁装置の縦断面図である。

【図４】従来例のロータリ圧縮機の吐出弁構造の縦断面
図である。

【符号の説明】

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　吐出ポートと弁座を有する軸受けの端
   板と、吐出ポートの周囲に設けられて吐出ガスの下流側
   に向けて拡径するとともに吐出ポートと同心もしくは偏
   心した円錐台状をなすガイドと、弁座に着座する円形状
   の吐出弁と、前記吐出弁を前記弁座に押しつける弁バネ
   と、前記弁バネを固定保持するとともに前記吐出弁の最
   大リフトを規制するストッパとより成るロータリ圧縮機
   の吐出弁装置。