(57)【要約】【課題】吸入弁の圧縮工程時における吸入室側へのたわみ、また吐出弁の吸入工程時における圧縮室側へのたわみを確実に抑止できるようにすると共に、吸入効率又は吐出効率を大幅に向上させる。【解決手段】吸入ポート３５及び吐出ポート３６が穿設された弁板と、吸入工程において揺動部が吸入ポートを開放するように変形すると共に吐出工程において揺動部が吸入ポートを閉鎖するように変形する吸入弁と、圧縮工程において揺動部が吐出ポートを開放するように変形する共に吸入工程において揺動部が吐出ポートを閉鎖する位置に変形する吐出弁とを有して構成される圧縮機に用いられる弁板のポート構造であって、吸入ポート３５又は吐出ポート３６の少なくとも一方に、吸入弁又は吐出弁の揺動部の閉鎖方向側の面を支持する支持手段５０，５５が設けられ、支持手段の揺動部との当接面５３，５８は、吸入ポート３５又は吐出ポート３６の開口部の縁端と非連続とする。【選択図】        図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮室が画成されたシリンダブロックと、吸入室及び吐出室が画成されたシリンダヘッドと、前記シリンダブロックと前記シリンダヘッドとの間に配され、前記吸入室と前記圧縮室とを連通させる吸入ポート及び前記圧縮室と前記吐出室とを連通させる吐出ポートが穿設された弁板と、前記弁板と前記シリンダブロックとの間に配され、前記吸入室と前記圧縮室の圧力差に応じて揺動する揺動部を備え、吸入工程において該揺動部が前記吸入ポートを開放するように変形すると共に吐出工程において該揺動部が前記吸入ポートを閉鎖するように変形する吸入弁と、前記弁板と前記シリンダヘッドとの間に配され、前記圧縮室と前記吐出室の圧力差に応じて揺動する揺動部を備え、圧縮工程において該揺動部が前記吐出ポートを開放するように変形すると共に吸入工程において該揺動部が前記吐出ポートを閉鎖する位置に変形する吐出弁とを有して構成される圧縮機に用いられる弁板のポート構造であって、
前記吸入ポート又は前記吐出ポートの少なくとも一方に、前記吸入弁又は前記吐出弁の揺動部の閉鎖方向側の面を支持する支持手段が設けられ、
前記支持手段の前記揺動部との当接面は、前記吸入ポート又は前記吐出ポートの開口部の縁端と非連続であることを特徴とする圧縮機に用いられる弁板のポート構造。
【請求項２】
前記支持手段は、前記吸入ポート又は前記吐出ポートの開口部の縁端にその両端部を連結したブリッジ部と、前記ブリッジ部に形成され前記揺動部側へ突出した突出部とからなることを特徴とする請求項１記載の圧縮機に用いられる弁板のポート構造。
【請求項３】
前記支持手段は、前記吸入ポート及び前記吐出ポートの開口部の端部にその一方の端部を連結した片持構造の梁部と、前記梁部に形成され前記揺動部側へ突出した突出部とからなることを特徴とする請求項１記載の圧縮機に用いられる弁板のポート構造。
【請求項４】
前記当接面の高さが、前記吸入ポート又は前記吐出ポートの開口部の縁端よりも低いことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の圧縮機に用いられる弁板のポート構造。
【請求項５】
前記当接面は、前記吸入ポート又は前記吐出ポートの開口部縁端と略同一の高さであると共に、非粘着性加工が施されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の圧縮機に用いられる弁板のポート構造。
【請求項６】
前記非粘着性加工は、粗面加工であることを特徴とする請求項５記載の圧縮機に用いられる弁板のポート構造。
【請求項７】
前記非粘着性加工は、前記当接面を樹脂により形成するものであることを特徴とする請求項６記載の圧縮機に用いられる弁板のポート構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、冷凍サイクルの構成要素等として用いられる圧縮機において、その構成部材である弁板のポート構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
冷媒等の流体を圧縮する圧縮機には、図７に示すように、外部から低圧流体が流入する吸入室１００と該流体を圧縮する圧縮室１０１との間に、弁板１０２、吸入弁１０３、吐出弁１１０が配されている。吸入弁１０３には、吸入室１００と圧縮室１０１の圧力差に応じて揺動し、弁板１０２に穿設された吸入ポート１０４を開閉する揺動部１０５が設けられており、この揺動部１０５は、吸入工程において圧縮室１０１側へ弾性変形（二点鎖線１０６参照）することによって開放し、吸入室１００内の低圧流体が圧縮室１０１へ流入することを許容すると共に、圧縮工程において弁板１０２に当接することによって閉鎖し、圧縮室１０１内の高圧流体の吸入室１００内への逆流を防ぐ。この圧縮工程において、圧縮室１０１と吸入室１００との間に大きな圧力差が生じることから、吸入ポート１０４を閉鎖している揺動部１０５には、吸入室１００側へたわまされるように（二点鎖線１０７参照）圧力１０８がかかる。この圧力１０８による揺動部１０５のたわみが大きくなると、ポート１０４との接触部から流体がリークしやすくなり、圧縮機の性能低下を招くことになる。また、上記圧力が揺動部１０５の耐久（耐圧）力の限界を超えると、揺動部１０５は、破壊若しくは塑性変形してしまう。この揺動部１０５の閉弁時における耐久力を決定する要因として、揺動部１０５の肉厚、及びポート１０４の開口面積がある。揺動部１０５の肉厚を増加させれば、耐久力は向上するが、一方で吸入工程への移行時における作動性（応答性）が低下するため、吸入効率が低下し、圧縮機の性能低下を招く。また、ポート１０４の開口面積を小さくすれば、許容される揺動部１０５のたわみ量が必然的に小さくなるためその耐久力は向上するが、一方で吸入効率が低下する。このことから、圧縮機の性能を向上させるためには、如何に揺動部１０５の作動性を保持しつつ、ポート１０４の開口面積を大きくするかが要点となる。また、吐出弁１１０についても、圧縮室１０１と吐出室１１１の圧力差によって、その揺動部１１２が二点鎖線１１３のように圧縮室１０１側へたわむ現象が起こるので、上述の吸入弁１０３と同様に、その改善が求められている。
【０００３】
上記したような弁板のポート部における弁のたわみに対処することを目的とした従来の発明としては、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、前記弁板の所定部に、前記吸入弁の開閉時に該吸入弁を支持する吸入弁支持部（リブ）を設け、また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いうものがある（特許文献１参照）。これにより、圧縮工程時に、リブの支持作用によって、吸入弁の吸入室側への湾曲を抑えることができ、また吸入ポートの拡開によって、冷媒ガスの吸入量を増加させることができると示されている。
【０００４】
【特許文献１】
特開平８−２８４４９号公報（請求項１及び２、段落番号００１３，００１９及び００２５）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の発明において、吸入弁支持部としてのリブは、弁板の拡大面及び拡大壁（吸入ポートの縁端部）と連続的に形成されており（特許文献１：段落番号００１９，００２５参照）、吸入弁とリブとが当接する部分は、吸入ポートの中心部から離れた場所となっている。吸入弁のたわみ量は、吸入ポートの中心部に近いほど大きいため、上記従来の構造では、たわみを抑制するための効率が良くない。従って、吸入弁の耐圧性を十分に向上させるためには、上記リブを中心へ向かって大きく張り出すように形成する必要があり、吸入ポートの開口面積の大幅な拡大化は困難であると思われる。
【０００６】
そこで、本発明は、吸入弁の圧縮工程時における吸入室側へのたわみ、また吐出弁の吸入工程時における圧縮室側へのたわみを確実に抑止できるようにすると共に、吸入効率又は吐出効率を大幅に向上させることを課題とするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題を解決するものであり、圧縮室が画成されたシリンダブロックと、吸入室及び吐出室が画成されたシリンダヘッドと、前記シリンダブロックと前記シリンダヘッドとの間に配され、前記吸入室と前記圧縮室とを連通させる吸入ポート及び前記圧縮室と前記吐出室とを連通させる吐出ポートが穿設された弁板と、前記弁板と前記シリンダブロックとの間に配され、前記吸入室と前記圧縮室の圧力差に応じて揺動する揺動部を備え、吸入工程において該揺動部が前記吸入ポートを開放するように変形すると共に吐出工程において該揺動部が前記吸入ポートを閉鎖するように変形する吸入弁と、前記弁板と前記シリンダヘッドとの間に配され、前記圧縮室と前記吐出室の圧力差に応じて揺動する揺動部を備え、圧縮工程において該揺動部が前記吐出ポートを開放するように変形すると共に吸入工程において該揺動部が前記吐出ポートを閉鎖する位置に変形する吐出弁とを有して構成される圧縮機に用いられる弁板のポート構造であって、前記吸入ポート又は前記吐出ポートの少なくとも一方に、前記吸入弁又は前記吐出弁の揺動部の閉鎖方向側の面を支持する支持手段が設けられ、前記支持手段の前記揺動部との当接面は、前記吸入ポート又は前記吐出ポートの開口部の縁端と非連続であることを特徴とするものである（請求項１）。
【０００８】
これによれば、吸入弁においては圧縮工程時に、また吐出弁においては吸入工程時に、弁板に穿設された各ポートに設けられた支持手段によって、閉鎖位置にある各揺動部が支えられるので、これら揺動部のたわみを抑止することができる。更に、前記支持手段の当接面が、各ポートの開口部の縁端と非連続な位置、即ち開口部の中心付近に設けられていることにより、揺動部のたわみの大きい部分を支持することができるので、ポートの縁端部で支持するよりも効率的である。これにより、ポートからの流体のリークを確実に防止することができ、また揺動部の耐圧性が向上するため、ポートの開口面積を拡大することができると共に、揺動部の構成材料の厚みを薄くすることができるので、吸入効率又は吐出効率、延いては圧縮機の性能を向上させることができる。
【０００９】
また、前記支持手段は、前記吸入ポート又は前記吐出ポートの開口部の縁端にその端部を連結したブリッジ部と、前記ブリッジ部に形成され前記揺動部側へ突出した突出部とから構成したり（請求項２）、前記吸入ポート及び前記吐出ポートの開口部の端部にその一方の端部を連結した片持構造の梁部と、前記梁部に形成され前記揺動部側へ突出した突出部とから構成したり（請求項３）することができる。これにより、前記当接面を、ポートの縁端部と連続させずに、揺動部のたわみが最も大きいポート中心部付近に位置させることができる。尚、揺動部の揺動方向に対して直行する方向にブリッジ部や梁部の連結部を設ければ、最大揺動幅となる部位の吸入抵抗を抑制することができる。
【００１０】
また、前記当接面の高さを、前記吸入ポート又は前記吐出ポートの開口部の縁端より低くしてもよい（請求項４）。
【００１１】
これによれば、例えば吸入弁の揺動部は、圧縮工程時において所定量だけたわんだ状態で当接面に当接することになり、当接面と揺動部とは、２枚の平板を重ね合わせた時のような吸着状態となる。これにより、この揺動部は、吸入工程に移行した際に、上記圧縮工程時のたわみと吸着状態によって、板ばねのような反発力をもって勢いよく開放状態となる。これにより、揺動部の作動性がよくなるので、吸入効率又は吐出効率が向上し、圧縮機の性能を向上させることができる。尚、前記当接面とポート縁端との高低差は、揺動部のたわみの限界以下であることは言及するまでもないが、発明者らの調査研究の結果、吸入弁の板厚が０．３０５ｍｍである時には、０．００５〜０．１０ｍｍの範囲内であることが好ましい。
【００１２】
また、前記当接面を、前記吸入ポート又は前記吐出ポートの開口部縁端と略同一の高さにすると共に、非粘着性加工を施してもよい（請求項５）。
【００１３】
当接面をポート縁端と同じ高さにする場合には、揺動部の反発力を利用することはできないため、当接面と揺動部との吸着を防ぐべきである。これにより、両者の離反性がよくなるので、揺動部の作動性を良好にすることができる。
【００１４】
尚、前記非粘着性加工は、サンドブラスト法、スタンピング法等による粗面加工であることが望ましく（請求項６）、また前記当接面を樹脂により形成してもよい（請求項７）。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、添付した図面を参考にして本発明の実施の形態を説明する。図１に示す本実施の形態に係る圧縮機１は、冷媒を作動流体とする冷凍サイクルにおいて用いられ、シリンダブロック２、フロント側シリンダヘッド（以下、フロントヘッド）３、リア側シリンダヘッド（以下、リアヘッド）４、弁板５、吸入弁６、吐出弁７、ガスケット８，９、駆動軸１０、斜板機構１１、ピストン１２等を有して構成されるものである。
【００１６】
シリンダブロック２の両端には、フロントヘッド３とリアヘッド４とがボルト等により固定されており、シリンダブロック２とリアヘッド４との間には、シリンダブロック２側から順に、ガスケット８、吸入弁６、弁板５、吐出弁７、ガスケット９が挟持されている。
【００１７】
駆動軸１０は、エンジンやモータ等による駆動力がプーリ１３を介して伝達され、フロントヘッド３及びシリンダブロック２に設けられた軸受部１４，１５により回転自在に支持されている。シリンダブロック２には、駆動軸１０を中心とする円周上に等間隔に複数のボア１６が穿設されており、各ボア１６内には、ピストン１２が摺動自在に配置されている。これらのピストン１２は、ヒンジボール１７、斜板１８、角度調節機構１９、シュー２０等から構成される斜板機構１１と連結しており、所定のコントロールユニットにより吐出容量を調整されつつ往復動する。これにより、ボア１６内には、ピストン１２の移動によって容積が変化する圧縮室２１が画成される。
【００１８】
図１及び図２に示すように、リアヘッド４内には、吸入室３０及び吐出室３１が画成されている。吸入室３０は、隔壁３２によってリアヘッド４の中心側に画成され、その内部には、冷凍サイクルの低圧ラインからの冷媒が所定の通路によって導かれる。吐出室３１は、前記隔壁３２及び外壁３３によって吸入室３０の外側に画成され、所定の通路によって冷凍サイクルの高圧ラインと連通している。前記弁板５には、吸入室３０と圧縮室２１とを連通させる吸入ポート３５、及び圧縮室２１と吐出室３１とを連通させる吐出ポート３６が、各ボア１６に対応して穿設されている。また、ガスケット８，９にも、前記吸入ポート３５及び吐出ポート３６に対応する位置に連通孔が穿設されている。
【００１９】
図２に示すように、吸入弁６は、前記各吸入ポート３５に対応する位置に揺動部４０を有しており、この揺動部４０は、吸入工程において、ボア１６の開口端に形成された弁抑え部４１にその端部が当接するまで下方へ揺動して吸入ポート３５を開放すると共に、圧縮工程においては、弁板５に当接して吸入ポート３５を閉鎖する。また、吐出弁７は、前記各吐出ポート３６に対応する位置に揺動部４３を有しており、この揺動部４３は、圧縮工程において、ガスケット９と一体に形成されたリテーナ４４に当接するまで上方へ揺動して吐出ポート３６を開放すると共に、吸入工程においては、弁板５に当接して吐出ポート３６を閉鎖する。
【００２０】
そして、本発明に係る吸入ポート３５及び吐出ポート３６には、図２及び図３に示すように、支持手段５０，５５が設けられている。これらの支持手段５０，５５は、閉弁状態にある吸入弁６又は吐出弁７を支持するものであり、それぞれブリッジ部５１，５６と突出部５２，５７とから構成されている。
【００２１】
図３（ａ）は、弁板５に穿設された吸入ポート３５及び吐出ポート３６を圧縮室２１側から見た状態、図３（ｂ）は、吐出ポート３６を吐出室３１側から見た時の状態を示すものである。前記ブリッジ部５１，５６は、吸入ポート３５又は吐出ポート３６の縁端と連結し、前記突出部５２，５７は、ブリッジ部５１，５６の途中に形成されている。吸入ポート３５に設けられた突出部５２は、吸入弁６側に突出しており、気密面５４に密着した状態の吸入弁６の揺動部４０の吸入室３０側の面と当接する当接面５３を有している。吐出ポート３６に設けられた突出部５７は、吐出弁７側に突出しており、気密面５９に密着した状態の吐出弁７の揺動部４３の吐出室３１側の面と当接する当接面５８を有している。
【００２２】
前記当接面５３，５８は、吸入ポート３５又は吐出ポート３６の縁端と非連続に形成されており、これらの当接面５３，５８が、吸入ポート３５又は吐出ポート３６の中心付近に位置するようになされているのである。これにより、揺動部４０，４３の閉鎖時におけるたわみ量が最も大きい箇所に前記当接面５３，５８を当接させることができるので、揺動部４０，４３のたわみを効率的に抑えることができる。これにより、揺動部４０，４３の耐久（耐圧）性を向上させることができるので、各ポート３５，３６の開口面積を拡大することができると共に、揺動部４０，４３の構成材料の厚みを薄くし作動性を良くすることができるので、吸入効率又は吐出効率、延いては圧縮機１の性能を向上させることができる。
【００２３】
図４は、第１の実施の形態における吸入ポート３５に設けられた支持手段５０の構造を示すものであり、この支持手段５０における突出部５２は、その当接面５３の高さが吸入ポート３５の圧縮室２１側の縁端４９よりも、所定量ｄだけ低く形成されている。尚、所定量ｄは、吸入弁６の厚さが０．３０５ｍｍの時に、０．００５ｍｍ＜ｄ＜０．１０ｍｍの範囲内に設定するのが好ましい。これにより、吸入弁６の揺動部４０は、圧縮工程時には吸入室３０側に所定量だけたわんだ状態となって前記突出部５２の当接面５３に当接する。この時、揺動部４０と当接面５３とは、２枚の平板を重ね合わせた時のような吸着状態となるため、吸入工程に移行する際には、上記たわみと吸着状態とによって、前記揺動部４０は板ばねのような反発力を伴う作用を奏し、通常よりも加速されて開放状態へと向かう。これにより、揺動部４０の作動性、即ち開弁状態への移行が速くなるので、吸入効率が向上し、圧縮機１の性能が向上する。尚、前記吐出弁７においても、上述した吸入弁６と同様の作用効果が得られ、吐出効率の向上、延いては圧縮機１の性能の向上を図ることができる。
【００２４】
また、図５に示すのは、第２の実施の形態における吸入ポート３５に設けられた支持手段７０の構造であり、この支持手段７０における突出部７２は、その当接面７３の高さが吸入ポート３５の圧縮室２１側の縁端４９と略同等の高さとなっていると共に、その揺動部４０との当接面７３に、非粘着性加工部７４を有している。当構成のように、前記縁端４９と当接面７３との高さを同一とした場合には、揺動部４０の反発作用を期待することができないため、両者４０，７３の間での吸着作用を防ぎ、両者４０，７３の離反性を向上させることが、揺動部４０の作動性を向上させることにつながる。尚、前記非粘着性加工部７４は、サンドブラスト法、スタンピング法等により当接面７３を粗面化させたり、当接面７３を樹脂等の素材により形成したりすることが好例として挙げられる。
【００２５】
また、上記実施の形態においては、前記吸入ポート３５は三角形であったが、本発明はこれに限られるものではない。図６（ａ）に示す第３の実施の形態は、吸入ポート３５ａ又は吐出ポート３６ａを円形とし、その支持手段７５が２本のブリッジ部７６ａ，７６ｂとこれらの交点に形成された突出部７７とからなるものである。このような形態によっても、上述の形態と同様に良い効果を得ることができる。また、図６（ｂ）に示す第４の実施の形態は、吸入ポート３５ｂ又は吐出ポート３６ｂを四角形とし、その支持手段８０が該四角形の対角線上に設けられたブリッジ部８１と該ブリッジ部８１の略中央に形成された突出部８２とからなるものである。このような形態によっても、上述の形態と同様に良い効果を得ることができる。また、図６（ｃ）に示す第５の実施の形態は、吸入ポート３５ｃ又は吐出ポート３６ｃを五角形とし、その支持手段８５が該五角形の対称線上に設けられたブリッジ部８６と該ブリッジ部８６の略中央に形成された突出部８７とからなるものである。このような形態によっても、上述の形態と同様に良い効果を得ることができる。
【００２６】
また、図７（ａ），（ｂ）に示す第６の実施の形態に係る支持手段９０は、梁部９１と突出部９２とを有して構成されている。前記梁部９１は、吸入ポート３５ｄ又は吐出ポート３６ｄの開口部の縁端にその一方の端部が連結された片持構造であり、該梁部９１の他方の端部に突出部９２が形成されている。これにより、ポート３５ｄ，３６ｄの開口面積が大きくなるので、上述の形態と同様の効果を得ることができると共に、吸入又は吐出抵抗を低減させることができる。
【００２７】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、閉鎖時における吸入弁又は吐出弁を支持する支持手段を、吸入ポート又は吐出ポートの縁端と非連続の位置に設けたことにより、吸入弁又は吐出弁のたわみの大きい位置において効率的に該たわみを抑制することができるので、ポートの開口面積の拡大化、吸入弁又は吐出弁の薄肉化を図ることができ、以って吸入効率又は吐出効率を向上させ、圧縮機の性能の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明に係る圧縮機の構造を示す断面図である。
【図２】図２は、本発明に係る圧縮機の要部の構造を示す一部拡大断面図である。
【図３】図３（ａ）は、本発明に係る圧縮機の吸入ポート及び吐出ポートの圧縮室側からみた構造を示す斜視図であり、図３（ｂ）は、本発明に係る圧縮機の吐出ポートの吐出室側からみた構造を示す斜視図である
【図４】図４は、第１の実施の形態における支持手段の構造を示す図である
【図５】図５は、第２の実施の形態における支持手段の構造を示す図である。
【図６】図６（ａ）は、第３の実施の形態における支持手段の構造を示す図であり、図６（ｂ）は、第４の実施の形態における支持手段の構造を示す図であり、図６（ｃ）は、第５の実施の形態における支持手段の構造を示す図である。
【図７】図７（ａ）は、第６の実施の形態における支持手段の構造を示す平面図であり、図７（ｂ）は、図７（ａ）の断面図である。
【図８】図８は、従来の圧縮機のポート部分の状態を示す図である。
【符号の説明】
１  圧縮機
２  シリンダブロック
３  フロント側シリンダブロック
４  リア側シリンダブロック
５  弁板
６  吸入弁
７  吐出弁
２１  圧縮室
３０  吸入室
３１  吐出室
３５  吸入ポート
３６  吐出ポート
４０  揺動部（吸入弁）
４３  揺動部（吐出弁）
５０，５５，７０，７５，８０，８５，９０  支持手段
５１，５６，７１，７６ａ，７６ｂ，８１，８６  ブリッジ部
５２，５７，７２，７７，８２，８７，９２  突出部
５３，５８，７３  当接面
７４  非粘着加工部
９１  梁部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2006226113.tif 000006
【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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