JPH0828449A

JPH0828449A - 圧縮機の弁機構

Info

Publication number: JPH0828449A
Application number: JP6161033A
Authority: JP
Inventors: Tetsuyuki Kamitoku; 哲行神徳; Tomoji Taruya; 知二樽谷; Atsuko Toyama; 温子外山
Original assignee: Toyoda Automatic Loom Works Ltd
Current assignee: Toyota Industries Corp
Priority date: 1994-07-13
Filing date: 1994-07-13
Publication date: 1996-01-30
Also published as: US5839472A

Abstract

(57)【要約】【目的】吸入ポート拡大に伴う変動荷重の増大に対し
て開弁の応答性を低下させることなく、吸入弁の強度低
下を防止することを目的とする。【構成】シリンダブロック１内に形成されたシリンダ
ボア２内にはピストン３が収容され、ピストン３によっ
てシリンダボア２内に圧縮室４が区画形成されている。
シリンダブロック１の端面には弁板５を介して吸入室７
を内設するハウジング６に閉塞されている。弁板５には
吸入ポート１１が穿設され、吸入ポート１１内にリブ１
６が一体的に形成されている。吸入ポート１１の圧縮室
４側には吸入弁１３が設けられている。そして、圧縮行
程時に吸入弁１３に作用する変動荷重をリブ１６によっ
て受け止め、吸入弁１３の塑性変形を防止する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は圧縮機における弁機構に
係り、詳しくは弁板に穿設された吸入ポートを覆う吸入
弁の開閉に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】吸入室から圧縮室に冷媒ガスを吸入さ
せ、圧縮させた後吐出室に吐出する従来の圧縮機におい
ては、図１０及び図１１に示すように、弁板３０を間に
介在させることによって圧縮室３１と吸入室３２とが隣
接して設けられている。弁板３０には吸入ポート３３が
穿設され、該吸入ポート３３を介することにより圧縮室
３１と吸入室３２との連通が図られている。吸入ポート
３３の圧縮室３１側における開口面３３ａには、圧縮室
３１を吸入室３２に対して開放及び閉塞するための吸入
弁３４が設けられている。吸入弁３４はその基端部が弁
板３０に固着されており、先端部が開閉可能に吸入ポー
ト３３の開口面３３ａを覆っている。圧縮室３１の壁面
には、吸入弁３４の開放量を規制するためのストッパ３
５が設けられている。

【０００３】吸入行程中は圧縮室３１において吸入室３
２を下回る減圧作用により圧縮室３１と吸入室３２との
間で圧力差を生じさせる。そして、常時は弁板３０に密
着して吸入ポート３３を閉塞する状態にある吸入弁３４
は、吸入室３２内の圧力が圧縮室３１内の圧力と吸入弁
３４の弾性力との合力に達した時に、弾性変形によって
吸入ポート３３をストッパ３５に当接するまで開放さ
せ、吸入室３２内の冷媒ガスを圧縮室３１内の導入させ
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】一般に、弁板３０に穿
設された吸入ポート３３の開口面積が吸入効率に大きな
影響を及ぼすことは周知の事実であり、冷媒ガスの吸入
を円滑なものとするためには吸入ポート３３の開口面拡
大が最も容易な手段といえる。しかしながら、吸入効率
を向上させようと吸入ポート３３の開口面３３ａを拡げ
ると、吸入弁３４の先端部における受圧面積は拡大する
ことになる。この受圧面積の拡大を圧縮室３１側から見
れば、圧縮行程時に作用する圧力を弾性変形によって受
け止める面積が増加することを意味する。そのため、圧
縮行程時における吸入弁３４の先端部には過大な変動荷
重が作用することになる。このような過大な変動荷重は
吸入ポート３３の周縁部に対応する部位付近における過
度の応力集中によって、吸入弁３４の塑性変形を容易に
引き起こしてしまうという問題がある。

【０００５】又、車輌用に供される圧縮機においては、
エンジンの回転に同期して回転数が変化するため、吸入
弁３４の先端部には、かかる変動荷重が執拗に繰り返し
て作用することになり、吸入弁３４における塑性変形は
程度の差異こそあれ否めないものであった。そのため、
車輌用に供される圧縮機において、吸入ポート３３の開
口面３３ａの拡大は単純に受け入れられるものではなか
った。

【０００６】この問題を解決するものとして、実開昭６
０−３３７０号公報に吸入ポート部に対応する吸入弁３
４の先端部の厚さを増厚することによって吸入弁自体の
強度を向上させる技術思想が開示されている。又、同様
に、特開昭５８−１２６４９５号公報に吐出弁側ではあ
るが、弁の先端部に補強部を設けることにより弁自体の
強度を向上させる技術思想が開示されている。しかしな
がら、前述の公報に開示された技術思想における弁は、
共に弁自体の強度を向上させるために弁を加工したり、
ある種の補強材を付加しているため、圧縮室内における
容積縮小によるデッドボリュウムの拡大は否定できない
ものとなる。又、このような補強は、吸入弁の閉弁動作
時における衝撃荷重を受け止めるための手当てであり、
吸入ポートの拡大において問題となる耐変動荷重に対し
ては、必要以上に強度が付加されるために、今度は開弁
の応答性の悪化を招くという新たな問題を生じさせる。

【０００７】上述したように、吸入弁３４に求められる
要件として開弁する際の応答性がある。従って、圧縮室
３１内の圧力が吸入室３２内の圧力を下回ると直ちに開
弁を行い、圧縮室３１内に冷媒ガスを円滑に吸入する必
要がある。又、レシプロ型の圧縮機においては、ピスト
ンの下死点位置への退動が終了し、上死点位置への移動
が開始されてもなおしばらくの間、吸入室３２から圧縮
室３１内に冷媒ガスの吸入（慣性吸入）が行われる。従
って、その慣性吸入を円滑に作用させるためには、吸入
弁３４の弾性力を小さくすることが望ましい。即ち、吸
入弁３４を薄くすることが必要となってくる。又、吸入
ポート３３からの冷媒ガス吸入を速やかに行うために
は、吸入弁３４を吸入ポート３３の開口面３３ａに対し
て均等に開放させることが必要となってくる。そのた
め、図１２に示すように、一般に吸入弁３４の支点とな
る基端部と作用点となる先端部との距離を長くとること
が行われている。そのため、吸入弁３４の先端部に補強
部材等を付加すると、例えば、低速回転等の吸入弁３４
がストッパ３５に当接しない場合に生ずる自励振動を増
幅させてしまう等の問題が生ずる。

【０００８】本発明は上記問題点を解決するためになさ
れたものであって、その目的は吸入ポート拡大に伴う変
動荷重の増大に対して開弁の応答性を低下させることな
く、吸入弁の強度低下を防止することができる圧縮機の
弁機構を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
めに、請求項１に記載の発明は、圧縮室と吸入室との間
にあって該圧縮室と該吸入室とを連通させる吸入ポート
が穿設された弁板と、基端部を該弁板に固定すると共
に、先端部を前記吸入ポートの開口部に開閉自在に当接
させて成る吸入弁とを備えた圧縮機において、前記吸入
弁の閉弁時に該吸入弁を支持する吸入弁支持部を前記弁
板に設けたことをその要旨とする。

【００１０】請求項２に記載の発明は、請求項１に記載
の発明の構成に加えて、前記圧縮機において、前記吸入
弁と対峙する範囲内で前記吸入ポートの前記圧縮室側を
拡開すると共に、該範囲内において前記吸入弁の閉弁時
に該吸入弁を支持する吸入弁支持部を前記弁板に設けた
ことをその要旨とする。請求項３に記載の発明は、請求
項１〜２に記載の発明の構成に加えて、前記吸入ポート
は前記吸入弁支持部によって区画されて成り、該吸入弁
支持部の幅が前記弁板の板厚とほぼ等しく設定されてい
ることをその要旨とする。

【００１１】請求項４に記載の発明は、請求項１〜３に
記載の発明の構成に加えて、前記吸入弁支持部における
前記吸入弁との当接部は前記弁板の前記圧縮室側端面に
対して凹設されていることをその要旨とする。請求項５
に記載の発明は、請求項１〜３に記載の発明の構成に加
えて、前記吸入弁支持部は前記弁板に設けられたリブで
あることをその要旨とする。

【００１２】

【作用】上記構成を採用したことにより、請求項１に記
載の発明では、ピストンの下死点側への退動に伴い、圧
縮室内の圧力は吸入室の圧力以下まで低下する。この圧
力低下により吸入ポートを閉塞していた吸入弁は、圧縮
室と吸入室との差圧による弾性変形を生じ、吸入ポート
を開放する。そして、ピストンの上死点側への移動によ
り圧縮室内は加圧され、吸入ポートの開口部に対応する
吸入弁の先端部には変動荷重が作用する。この時、弁板
に設けられた吸入弁支持部により吸入弁の先端部は吸入
室側への変形を抑止され、変動荷重による吸入弁の塑性
変形を防止する。

【００１３】請求項２に記載の発明では、請求項１に記
載の発明の作用に加えて、吸入弁に対する吸入冷媒ガス
の当たり面積を増大させ、吸入弁の開弁における応答性
を良くすると共に、吸入行程時における冷媒ガスの吸入
量を増加させる。請求項３に記載の発明では、請求項１
〜２に記載の発明の作用に加えて、吸入行程における吸
入室の冷媒ガスは、複数の吸入ポートを介して圧縮室内
に吸入される。圧縮行程時には、各吸入ポート間が吸入
弁支持部となり、吸入弁に作用する変動荷重を受け止め
る。

【００１４】請求項４に記載の発明では、請求項１〜３
に記載の発明の作用に加えて、圧縮行程時に作用する変
動荷重によって吸入弁は圧縮室側端面に対して凹設され
た吸入弁支持部に当接する。この時、吸入弁は弾性変形
内で湾曲して該吸入弁支持部に保持される。吸入行程開
始時における吸入弁は、湾曲が弾性作用により再起さ
れ、吸入弁支持部と吸入弁とは無接触になる。

【００１５】請求項５に記載の発明では、請求項１〜３
に記載の発明の作用に加えて、吸入弁支持部を弁板に設
けられたリブとすることにより、弁板の製造を容易にす
る。

【００１６】

【実施例】以下、本発明を具体化した一実施例を図１〜
図２に基づいて説明する。図１に示すように、シリンダ
ブロック１にはシリンダボア２が形成されている。シリ
ンダボア２内にはピストン３が往復動可能に収容されて
おり、ピストン３は図示しない斜板に係留されている。
そして、シリンダボア２内にはピストン３によって圧縮
室４が区画形成されている。シリンダブロック１の端面
には弁板５を介してハウジング６が閉塞されており、図
示しないボルトにより締め付け固定されている。

【００１７】ハウジング６内には吸入室７と吐出室８と
が隔壁６ａにより区画成形されている。吐出室８にはフ
ラップ動作を行う吐出弁９が設けられており、該吐出弁
９の開弁角度を規制するリテーナ１０が弁板５とハウジ
ング６との間に挟持されている。そして、吐出室８と吸
入室７は共に図示しない外部冷媒ガス管路に接続されて
いる。

【００１８】弁板５には吸入室７と圧縮室４とを連通さ
せる吸入ポート１１及び、圧縮室４と吐出室８とを連通
させる吐出ポート１２が穿設されている。吐出ポート１
２の吐出室８側における開口面１２ａには前述した吐出
弁９が開閉自在に配置されている。圧縮室４側には吐出
弁９と同様にフラップ動作を行う薄板状の吸入弁１３が
配置されており、吸入ポート１１の圧縮室４側における
開口部としての開口面１１ａには吸入弁１３の先端部１
３ａが開閉自在に当接されている。吸入弁１３の基端部
１３ｂは弁板５とシリンダブロック１との間に挟持さ
れ、圧縮室４の壁面にはストッパ１４が設けられてお
り、前記吸入弁１３の開弁角度が規制される。図２に示
すように、吸入ポート１１内には吸入弁１３が対峙する
範囲内において、吸入室７から圧縮室４に向かう弁板５
のほぼ中間位置付近からポートの断面を拡大する、拡大
部１５が構成されている。吸入ポート１１は拡大部１５
における拡大面１５ａ及び拡大壁１５ｂを介することに
より吸入室７側の開口面１１ｂに対して圧縮室４側の開
口面１１ａが拡開するように形成されている。

【００１９】さて、吸入ポート１１内の拡大部１５に
は、吸入弁支持部としてのリブ１６が弁板５と一体的に
形成されており、拡大面１５ａ及び拡大壁１５ｂと連続
的に繋がっている。吸入弁１３に当接するリブ１６上の
当接部としての当接面１６ａは、弁板５の圧縮室４側に
おける端面５ａと同一平面を有している。当接面１６ａ
の幅Ｌ₁₆は吸入ポート１１の幅Ｌ₁₁に対して約１０％程
度の長さに設定されており、冷媒ガスの吸入動作を妨げ
ないように決定されている。更に、拡大された圧縮室４
側における吸入ポート１１の開口面１１ａを覆う吸入弁
１３の先端部１３ａと弁板５とのシール幅は約１．０ｍ
ｍに設定されている。

【００２０】次に、上記構成の圧縮機の弁機構の作用に
ついて説明する。ピストン３の下死点側への退動に伴う
圧縮室４の容積拡大により、圧縮室４内の圧力は吸入室
７内の圧力に対して相対減圧される。そして、圧縮室４
内の圧力と吸入弁１３の弾性力との合力が吸入室７の圧
力を下回ると吸入弁１３は開弁を行い、吸入室７と圧縮
室４とを連通させる。吸入弁１３はストッパ１４に当接
することによってその開度が規制される。このような吸
入行程においては、拡大部１５を有する吸入ポート１１
により吸入室７内の冷媒ガスは絞りを受けることなく速
やかに圧縮室４に吸入される。そして、ピストン３の上
死点側への移動が開始されても圧縮室４内への慣性吸入
は、拡大部１５を有する吸入ポート１１の作用のみなら
ず、比較的弾性力が小さく設定された吸入弁１３の作用
も加わって円滑に行われる。

【００２１】さらにピストン３の上死点側への移動が行
われると圧縮室４の容積は縮小され、圧縮室４内の圧力
は吸入室７の圧力に対して相対増圧される。そして、吸
入行程とは逆に圧縮室４内の圧力と吸入弁１３の弾性力
との合力が吸入室７の圧力を上回ることにより、吸入弁
１３は閉弁を行い、吸入室７と圧縮室４とを遮断させ
る。このような圧縮行程が進むにつれて、吸入弁１３に
は大きな変動荷重が作用する。弁板５を背後に位置させ
る吸入弁１３の基端部１３ｂ側に作用する該変動荷重
は、弁板５を介してハウジング６が受け止めることにな
る。吸入ポート１１に対応する吸入弁１３の先端部１３
ａ側に作用する該変動荷重は、その一部がリブ１６によ
って受け止められ、残りは吸入弁１３によって受け止め
られる。

【００２２】このとき、吸入弁１３の先端部１３ａは圧
縮室４側から吸入室７側に向かって僅かに弾性変形する
が最も変形量が大きい位置に対応するよう弁板５にリブ
１６が配置されているため、圧縮行程終了付近における
最大圧力を受けても応力集中による塑性変形を回避する
ことができる。そして、圧縮室４内の圧力が吐出室８内
の圧力と吐出弁９の弾性力との合力を上回ることにより
吐出弁９は吐出ポート１２の開放を行い、圧縮室４と吐
出室８との連通を図る。吐出弁９はリテーナ１０に当接
することによってその開度が規制され、圧縮冷媒ガスが
吐出室８に吐出される。

【００２３】以上詳述したように、本実施例の圧縮機の
弁機構によれば、弁板５にリブ１６を設けることによっ
て圧縮行程時に吸入弁１３の吸入ポート１１に対応する
位置に作用される変動荷重を受け止めることができ、吸
入弁１３の塑性変形を防止することができる。そのた
め、吸入弁１３との対峙範囲内において、吸入ポート１
１の拡大を許容することができ、吸入弁１３と弁板５と
の接触面積を減少させることができる。従って、冷媒ガ
ス中に含有される潤滑油を原因とする吸入弁１３と弁板
５との間に生じる表面張力を最小に抑えることができ
る。この表面張力の低下は特に高速回転域を使用する車
輌用の圧縮機においては重要であり、速やかな吸入動作
の達成を容易なものとできる。

【００２４】又、開口面積の拡大は受圧面積の拡大とな
るため、吸入弁１３の開弁における応答性の向上を図る
ことができ、慣性吸入を円滑に行うことが可能となる。
更に、弾性変形量の最も大きい位置付近にリブ１６を配
置したことにより、当接面１６ａを必要最小限にするこ
とができ、冷媒ガスの吸入抵抗を増やすことなく吸入弁
１３に作用する変動荷重を受け止めることができる。

【００２５】尚、本発明は上記実施例に限定されるもの
ではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲で例えば次のよ
うに構成することもできる。（１）上記実施例では、吸入室７から圧縮室４に向か
う弁板５のほぼ中間位置付近からポートの断面を拡大す
る、拡大部１５を構成したが、吸入室７から圧縮室４に
向う全域に渡って吸入ポート１１を拡大してもよい。こ
の場合、図３、図４に示すように、リブ１６を拡大壁１
５ｂに形成すればよい。

【００２６】又、吸入ポート１１の断面を拡大しなくて
もよく、従来の吸入ポート１１に吸入弁支持部としての
リブ１６を設けてもよい。（２）上記実施例では、当接面１６ａの幅Ｌ₁₆を吸入
ポート１１の幅Ｌ₁₁に対して約１０％程度の長さに設定
したが、好ましくは５％〜２０％程度までであり、それ
以上でも以下でもある程度の効果が期待できる。

【００２７】（３）上記実施例では、吸入弁１３の先
端部１３ａと弁板５とのシール幅は約１．０ｍｍに設定
したが、１．０ｍｍ以上でも以下でもよい。（４）上記実施例では、弁板５に一つの孔を設けるこ
とによって吸入ポート１１を形成し、吸入弁支持部とし
てのリブ１６を吸入ポート１１内において形成したが、
図５、図６に示すように、弁板５に複数の孔を設けるこ
とにより吸入ポート１１を形成してもよい。

【００２８】このように構成することにより、各吸入ポ
ート１１の隔壁５ｂが吸入弁支持部となり、圧縮行程時
に吸入弁１３に作用する変動荷重を受け止めることがで
きる。又、一般に弁板５に穿設する吸入ポート１１はプ
レス加工によって製造されることから、かかるプレス加
工の打抜き性を考慮して隔壁５ｂと弁板厚とはほぼ等し
い長さに設定することが望ましい。吸入ポート１１をド
リル加工、更にはリーマ加工を以て穿設する場合には、
隔壁５ｂの長さは圧縮行程時に作用する変動荷重と弁板
５の材料強度とを考慮して適宜選択すればよい。尚、こ
の場合、吸入弁支持部となる隔壁５ｂが複数個形成され
ることから、吸入弁１３の弾性変形を上記実施例に比し
て少なく設定することができる。

【００２９】（５）上記実施例では、吸入弁１３に当
接するリブ１６上の当接面１６ａを、弁板５の圧縮室４
側における端面５ａと同一平面としたが、図７に示すよ
うに、該端面５ａより凹設してもよい。このように構成
することにより、弁板５と吸入弁１３との間に生ずる表
面張力の作用面を低減することができ、吸入行程時にお
いて速やかな開弁を行うことができる。

【００３０】（６）上記実施例では、吸入弁支持部と
してリブ１６を採用したが、図８に示すように、弁板５
とは別体に吸入弁支持部としての支持板１７を採用して
もよい。又、リブ１６は一箇所だけでなく図９に示すよ
うに複数個設けてもよい。（７）上記実施例では、吸入弁支持部としてのリブ１
６における吸入弁１３との当接部を当接面１６ａとした
が、吸入弁支持部と吸入弁１３とは線接触でも点接触で
も何でもよい。

【００３１】

【発明の効果】以上詳述したように請求項１に記載の発
明によれば、吸入ポート拡大に伴う変動荷重の増大に対
して開弁の応答性を低下させることなく、吸入弁の強度
低下を防止することができるという優れた効果を奏す
る。請求項２に記載の発明によれば、請求項１に記載の
発明の効果に加えて、吸入弁に対する吸入冷媒ガスの当
たり面積の増大することができ、吸入弁の開弁における
応答性の向上を容易に達成することができる。更に、吸
入行程時における冷媒ガスの吸入量を増加させることに
より、吸入効率の向上を図ることができるという優れた
効果を奏する。

【００３２】請求項３に記載の発明によれば、請求項１
〜２に記載の発明の効果に加えて、弁板に吸入ポートを
複数個穿設するだけで、吸入弁支持部の成形することが
できるため、製造を容易することができるという優れた
効果を奏する。請求項４に記載の発明によれば、請求項
１〜３に記載の発明の効果に加えて、弁板に配設された
吸入弁支持部における当接部を圧縮室側の端面から凹設
したことにより、吸入行程時において冷媒ガス中に含有
される潤滑油に起因する表面張力を低減することができ
るという優れた効果を奏する。

【００３３】請求項５に記載の発明によれば、請求項１
〜３に記載の発明の効果に加えて、吸入弁支持部を弁板
に設けられたリブとすることにより、弁板の製造を容易
にすることができるという優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を具体化した弁機構を示す側断面図であ
る。

【図２】図１について圧縮室内から見た弁機構を示す底
面図である。

【図３】別例において弁機構を示す側断面図である。

【図４】図３について圧縮室内から見た弁機構を示す底
面図である。

【図５】別例において弁機構を示す側断面図である。

【図６】図５について圧縮室内から見た弁機構を示す底
面図である。

【図７】別例において弁機構を示す側断面図である。

【図８】別例において弁機構を示す側断面図である。

【図９】別例において圧縮室内から見た弁機構を示す底
面図である。

【図１０】従来技術において弁機構を示す側断面図であ
る。

【図１１】図１０について圧縮室内から見た弁機構を示
す底面図である。

【図１２】薄板から成る吸入弁を示す全体斜視図であ
る。

【符号の説明】

４…圧縮室、５…弁板、５ａ…弁板の端面、５ｂ…弁板
の隔壁、７…吸入室、１１…吸入ポート、１１ａ…吸入
ポートの開口部としての開口面、１３…吸入弁、１３ａ
…先端部、１３ｂ…基端部、１６…吸入弁支持部として
のリブ、１６ａ…当接部としての当接面。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】圧縮室と吸入室との間にあって該圧縮室
と該吸入室とを連通させる吸入ポートが穿設された弁板
と、基端部を該弁板に固定すると共に、先端部を前記吸
入ポートの開口部に開閉自在に当接させて成る吸入弁と
を備えた圧縮機において、前記吸入弁の閉弁時に該吸入
弁を支持する吸入弁支持部を前記弁板に設けたことを特
徴とする圧縮機の弁機構。
【請求項２】前記圧縮機において、前記吸入弁と対峙
する範囲内で前記吸入ポートの前記圧縮室側を拡開する
と共に、該範囲内において前記吸入弁の閉弁時に該吸入
弁を支持する吸入弁支持部を前記弁板に設けたことを特
徴とする請求項１に記載の圧縮機の弁機構。
【請求項３】前記吸入ポートは前記吸入弁支持部によ
って区画されて成り、該吸入弁支持部の幅が前記弁板の
板厚とほぼ等しく設定されていることを特徴とする請求
項１〜２に記載の圧縮機の弁機構。
【請求項４】前記吸入弁支持部における前記吸入弁と
の当接部は前記弁板の前記圧縮室側端面に対して凹設さ
れていることを特徴とする請求項１〜３に記載の圧縮機
の弁機構。
【請求項５】前記吸入弁支持部は前記弁板に設けられ
たリブであることを特徴とする請求項１〜３に記載の圧
縮機の弁機構。