(57)【要約】      （修正有）【課題】圧縮機の高速化や高圧化に対応してリード弁の耐久性を効率よく向上させるために、実質的に弁剛性を変化させることなく、また、リード弁付け根部の曲げ強度を低下させることなく、容易にかつ安価に、とくにリード弁先端部の衝撃応力を低下させることができるようにした圧縮機を提供する。【解決手段】圧縮機構部への給排気孔部（吸入孔部、吐出孔部）にリーフ形リード弁２１を備えた圧縮機において、リード弁２１の先端部２４から付け根部２５に至るまでの間の側辺部２６に、段付き溝２７を設けた。段付き溝２７は対称形状に形成されている。段付き溝２７はリード弁２１の長手方向に複数設けられている。段付き溝２７はリード弁２１の先端部２４から伝達されてくる応力波の一部を先端部２４に向けて反射可能な形状を有している。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮機構部への給排気孔部にリーフ形リード弁を備えた圧縮機において、前記リード弁の先端部から付け根部に至るまでの間の側辺部に、段付き溝を設けたことを特徴とする圧縮機。
【請求項２】
前記段付き溝が、前記リード弁の両側辺部に、対称形状に形成されている、請求項１に記載の圧縮機。
【請求項３】
前記段付き溝が、前記リード弁の長手方向に複数設けられている、請求項１または２に記載の圧縮機。
【請求項４】
前記段付き溝が、前記リード弁の先端部から伝達されてくる応力波の一部を先端部に向けて反射可能な形状に形成されている、請求項１〜３のいずれかに記載の圧縮機。
【請求項５】
前記リード弁が吸入弁からなる、請求項１〜４のいずれかに記載の圧縮機。
【請求項６】
前記リード弁が吐出弁からなる、請求項１〜４のいずれかに記載の圧縮機。
【請求項７】
車両空調装置用に用いられる、請求項１〜６のいずれかに記載の圧縮機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧縮機構部への給排気孔部にリード弁を備えた圧縮機のリード弁構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
圧縮機における圧縮機構部への給排気孔部にリーフ形リード弁を設ける構造が知られている。例えば図４に固定容量型斜板式圧縮機１００における内部構造の一例を示すように、主軸１とともに回転される斜板２によりシュー３の摺接を介して往復動されるピストン４と、該ピストン４が往復動自在に挿入されたシリンダボア５からなる圧縮機構部に対し、弁板６に形成された吸入孔７と吐出孔８が配され、吸入孔７に対してはリード弁からなる吸入弁９が、吐出孔８に対してはリード弁からなる吐出弁１０が、それぞれ設けられる。シリンダヘッド１１内に形成された吸入室１２内の圧力とシリンダボア５内の圧力との差圧により吸入弁９が開かれて被圧縮流体（例えば、冷媒ガス）が吸入室１２内からシリンダボア５内に吸入され、シリンダボア５内の圧力と吐出室１３内の圧力との差圧により吐出弁１０が開かれて圧縮された流体がシリンダボア５内から吐出室１３内に吐出される。吸入弁９の開度は、シリンダボア５のバレル内周壁部分に形成されたリセス部１４によって規制され、吐出弁１０の開度は、弁板６に固定されたリテーナ１５によって規制されるようになっている。
【０００３】
このようなリード弁を備えた圧縮機においては、吸入側のリード弁９（吸入弁）は、吸入室１２内の圧力とシリンダボア５内の圧力との差圧により開いてリセス部１４に当たり、シリンダボア５内の圧力が上昇したときに閉じて弁板６に当たる。吐出側のリード弁１０（吐出弁）は、シリンダボア５内の圧力と吐出室１３内の圧力との差圧により開いてリテーナ１５に当たり、シリンダボア５内の圧力が低下したときに閉じて弁板６に当たる。この開閉動作により、とくにリード弁の先端部に衝撃力が作用し、ある条件下、とくに高速化や高圧化が要求される条件下（例えば、車両空調装置用圧縮機において、高速化や高圧化が要求される条件下）では、衝撃荷重によりリード弁の先端部が虫食い状態になるおそれがある。このような状態になると、耐久性、信頼性が低下する。
【０００４】
これを防ぐために、従来技術として、リード弁の板厚を厚くする、リード弁の長さを短くする、リセス部を形成するシリンダボア側のバレル研磨や焼鈍処理を最適化する、等の施策が講じられている。また、これらの施策とは別に、リード弁の開閉動作をより円滑に行わせるために、リード弁の先端部と付け根部との間を滑らかに湾曲した円弧状部で結んだ形状とすることも知られている（例えば、特許文献１）。
【特許文献１】特開２０００−１４５６７８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところが、上記のような従来のリード弁の耐久性改善技術には、以下のような問題がある。
まず、リード弁の厚さを厚くすると、弁の剛性が大きくなり、リード弁の開き遅れが発生して圧縮機の能力が低下するおそれがある。また、リード弁の長さを短くすると、例えばリセス部まで強制変位させるのにより大きな力が必要となり、それに伴ってリード弁の付け根部に大きな曲げ応力が発生し、結果的に（相対的に）付け根部の曲げ強度の低下を招くおそれがある。さらに、バレル研磨や焼鈍処理を施す方法では、部品コストが大幅に増加する。
【０００６】
また、異なる目的で提案されている特許文献１に記載の構造では、弁の開閉動作はより円滑になるものの、前述した耐久性、信頼性の低下に対する改善は期待できない。
【０００７】
そこで本発明の課題は、圧縮機の高速化や高圧化に対応してリード弁の耐久性を効率よく向上させるために、実質的に弁剛性を変化させることなく、また、リード弁付け根部の曲げ強度を低下させることなく、容易にかつ安価に、とくにリード弁先端部の衝撃応力を低下させることができるようにした圧縮機を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明に係る圧縮機は、圧縮機構部への給排気孔部にリーフ形リード弁を備えた圧縮機において、前記リード弁の先端部から付け根部に至るまでの間の側辺部に、段付き溝を設けたことを特徴とするものからなる。給排気孔部のいずれか少なくとも一方にリード弁を備えていれば、本発明の適用が可能である。また、リード弁を備えていさえすれば圧縮機の形式はとくに限定されず、例えば、ピストン式、スクール式等の圧縮機に適用可能である。
【０００９】
このような本発明に係るリード弁構造を採用することにより、リード弁の先端部に衝撃力が作用したとき、リード弁の先端部からリード弁の付け根部方向に向けて伝達されてくる応力波の一部が、段付き溝を設けた部位で逆位相で反射される現象を生じさせることができる。リード弁の先端部に向けて逆位相で反射される応力波は、上記衝撃力によるリード弁内部の応力を相殺して低減するように働くので、結果的にリード弁の強度が向上され、耐久性が向上される。このような応力波の反射は、前述の特許文献１に記載されているような滑らかに湾曲した辺形状では発生せず、比較的側辺形状が急激に変化する段付き溝を設けることによって初めて発生させることができることから、一種の切り欠き効果に類似する作用によって発生するものと考えられる。したがって、本発明においては、上記段付き溝は、リード弁の先端部から伝達されてくる応力波の少なくとも一部が先端部に向けて反射可能な形状に形成されていることが必要と考えられる。
【００１０】
そして、上記作用は所定の段付き溝をリード弁の先端部から付け根部に至るまでの間の側辺部に設ければ得られるから、リード弁の厚さを厚くすることは不要であり、基本的に弁剛性は変化しない。また、リード弁の長さを長くすることも不要であり、リード弁の付け根部の曲げ強度が低下することもない。さらに、リード弁の形状に工夫を加えることで所望の効果が得られるから、バレル側等に高価な処理を施す必要もない。したがって、本発明に係るリード弁構造は、容易にかつ安価に実施できる。
【００１１】
このような本発明に係る圧縮機においては、上記段付き溝が、リード弁の両側辺部に、対称形状に形成されていることが好ましい。リード弁の両側辺部に段付き溝が対称形状に形成されていることにより、より望ましい形態で上記の応力波反射を行わせることが可能になる。
【００１２】
また、上記段付き溝が、リード弁の長手方向に複数（例えば、後述の如く２段に）設けられていることが好ましい。これによって、より確実に応力波反射によるリード弁内部の応力低減を達成することが可能になる。この場合、各段からの反射波同士が互いに相殺し合わず、リード弁の先端部に向けて逆位相の応力波として有効に伝達されていくように寸法関係を設定することが好ましい。
【００１３】
また、上述の如く、上記段付き溝が、リード弁の先端部から伝達されてくる応力波の一部を先端部に向けて逆位相の反射波として反射できるよう、適切な溝形状に形成されていることが望まれる。
【００１４】
本発明に係る圧縮機における上記リード弁の構造は、吸入弁、吐出弁のいずれに対しても適用できる。吸入弁に適用した場合には、その開閉時における、例えば前述のリセス部や弁板への当接による衝撃応力の低減が可能になる。吐出弁に適用した場合には、その開閉時における、例えば前述のリテーナや弁板への当接による衝撃応力の低減が可能になる。
【００１５】
このような本発明に係るリード弁の構造は、とくに高速化、高圧化が要求されつつある車両空調装置用の圧縮機に好適なものである。ただし、この本発明に係る構造は、リード弁を備えた圧縮機である限り、あらゆる圧縮機に適用可能である。
【発明の効果】
【００１６】
このように、本発明に係る圧縮機によれば、圧縮機の高速化や高圧化のニーズに対応してリード弁の耐久性を効率よく向上させることができ、かつ、本発明を、不具合を生じさせることなく、容易にかつ安価に実施することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下に、本発明の望ましい実施の形態を、図面を参照して説明する。
本発明の一実施態様を説明するに際し、圧縮機全体の構造例としては、例えば図４に示した構造を用いる。図４に示した圧縮機１００において、本発明に係る構造は、吸入弁部と吐出弁部に適用できるが、バレル研磨や焼鈍処理に関してもコストダウンが可能になり、より効果が大きいと考えられる吸入弁部に本発明を適用した場合について以下に説明する。
【００１８】
図１〜図３は、本発明の一実施態様に係る圧縮機の吸入弁部の構造を示しており、図１はリーフ形リード弁からなる吸入弁２１を示しており、図２はその閉弁状態、図３は開弁状態を、それぞれ示している。図１に示す吸入弁２１は、図２、図３に示す弁板２２に形成された吸入孔２３を開閉するもので、この吸入弁２１においては、その先端部２４から付け根部２５に至るまでの間の側辺部２６に、段付き溝２７が設けられている。本実施態様では、段付き溝２７は両側辺部２６に対称形状に形成されており、各側辺部２６において、吸入弁２１の長手方向に複数（本実施態様では２段の段付き溝２７ａ、２７ｂとして）設けられている。これら段付き溝２７は、吸入弁２１の先端部２４から付け根部２５方向に向けて吸入弁２１の材料内を伝達されてくる応力波の一部を先端部２４側に向けて反射可能な、比較的急激に変化する形状に形成されている。
【００１９】
吸入弁２１は、シリンダブロック２８に形成され、ピストン（図４参照）が往復動自在に挿入されたシリンダボア２９内の圧力と、吸入室３０内の圧力との差圧に応じて開閉される。閉弁時には、図２に示すように、吸入弁２１はその先端部２４を含めて弁板２２に当接され、開弁時には、図３に示すように、吸入弁２１の先端部２４がシリンダボア２９の内周面側に形成されたリセス部３１に当接されて所定の開度に規制される。この開閉動作時に、とくに吸入弁２１の先端部２４に、リセス部３１や弁板２２への当接により衝撃力が加わる。この衝撃力は、圧縮機が高速化や高圧化されるほど、大きくなる傾向にある。衝撃力が大きくなると、前述の如く、リード弁からなる吸入弁２１の耐久性に問題が生じるおそれがある。
【００２０】
しかし、上記段付き溝２７を設けることにより、吸入弁２１の先端部２４から伝達されてくる応力波が、段付き溝２７に相当する位置で逆位相にて先端部２４側に向けて反射されるので、先端部２４側で衝撃による応力と反射波による応力とが相殺方向に作用し、先端部２４における応力が大幅に低減される。ちなみに、有限要素法による解析の結果、衝撃応力値は約１／２に低下し、衝撃疲労試験による破断寿命は約４倍に延びた。段付き溝２７を設けるを設けるだけであるから、実質的に吸入弁２１自体の剛性を変える必要はなく、弁開閉動作に悪影響を及ぼすことはない。また、弁長もそのままでよいから、付け根部２５の曲げ強度を低下させることもない。さらに、吸入弁２１の耐久性が向上される結果、シリンダボア２９に対して高価なバレル研磨や焼鈍処理を不要化でき、コストダウンをはかることが可能となる。
【００２１】
また、リード弁からなる吸入弁２１からのガス剥離時の渦発生を抑えることも可能になり、弁振動を抑制する効果も期待できるようになる。
【００２２】
なお、上記の例では吸入弁２１に本発明のリード弁構造を適用したが、このリード弁構造は吐出弁に対しても適用できる。また、上記例は、図４に示したような斜板式圧縮機に本発明を適用した場合を示したが、他のピストン式圧縮機、さらにはスクール型圧縮機にも適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の一実施態様に係る圧縮機における吸入弁の平面図である。
【図２】図１の吸入弁の閉弁状態を示す弁周りの部分縦断面図である。
【図３】図１の吸入弁の開弁状態を示す弁周りの部分縦断面図である。
【図４】本発明におけるリード弁構造が適用可能な圧縮機の一例を示す縦断面図である。
【符号の説明】
【００２４】
２１  吸入弁
２２  弁板
２３  吸入孔
２４  先端部
２５  付け根部
２６  側辺部
２７、２７ａ、２７ｂ  段付き溝
２８  シリンダブロック
２９  シリンダボア
３０  吸入室
３１  リセス部
１００  圧縮機
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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