(57)【要約】【課題】リード弁による吐出圧力損失を低減する。【解決手段】リード弁（42）は、弁基板部（43）と、該弁基板部（43）の先端に形成される弁本体部（46）とを備えている。弁本体部（46）は、吐出口（29）へ向かって突出し、吐出口（29）の内面に接触してシールする。弁基板部（43）は、弁本体部（46）の突出面（4a）に連続して繋がる弁支持部（45）が弁本体部（46）と逆方向に湾曲して突出している。よって、吐出口（29）と弁支持部（45）の隙間が大きくなり、流通抵抗が減少する。【選択図】  図６
2008286154.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
弁基板部（43）と、該弁基板部（43）の先端において圧縮機構（20）の吐出口（29）へ向かって突出して形成され、該吐出口（29）に出入りする弁本体部（46）とを有し、上記吐出口（29）を開閉するリード弁（42）を備えた圧縮機であって、
上記リード弁（42）の弁本体部（46）は、突出面が上記吐出口（29）の内面に接触してシールするように構成されると共に、
上記リード弁（42）の弁基板部（43）は、上記弁本体部（46）の突出面に連続して形成されると共に、上記弁本体部（46）の突出方向と逆方向に突出する弁支持部（45）を備えている
ことを特徴とする圧縮機。
【請求項２】
請求項１において、
上記弁基板部（43）の弁支持部（45）は、湾曲して突出している
ことを特徴とする圧縮機。
【請求項３】
請求項１または２において、
上記弁本体部（46）は、突出面が球面に形成されている
ことを特徴とする圧縮機。
【請求項４】
請求項３において、
上記吐出口（29）は、内面が上記弁本体部（46）の球面と面接触するように構成されている
ことを特徴とする圧縮機。
【請求項５】
請求項４において、
上記吐出口（29）は、入口側の内面が円筒状に形成される入口開口部（29a）と、出口側の内面が上記入口開口部（29a）に連続して形成され、上記弁本体部（46）の球面と面接触する出口開口部（29b）とで構成されている
ことを特徴とする圧縮機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧縮機に関し、特に、吐出圧力損失の低減対策に係るものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、吸入した流体を圧縮して吐出口から吐出する圧縮機構が設けられた圧縮機が知られている。吐出口には、一般に平板状のリード弁が設けられている。このリード弁は、圧縮機構の圧縮室が所定値以上の高圧になると、先端側の弁体が撓んで吐出口を開く動作を行う一方、圧縮室から流体が吐出されると、リード弁自身が持つバネ力によって吐出口を閉じる動作を行う。
【０００３】
ところで、圧縮機構においては、一旦圧縮した流体が再膨張し、圧縮機の効率が低下するという問題があった（再膨張損失）。つまり、流体の吐出が完了しても、吐出口の容積内（いわゆる死容積内）に高圧の流体が残ってしまい、この流体が圧縮室で再び膨張するので容積効率が低下する。
【０００４】
そこで、上記の問題を解決するため、吐出口に嵌入して死容積を減少させる突起部を有するいわゆるポペット弁形式のリード弁を用いた圧縮機が知られている。例えば特許文献１の圧縮機では、平板部の先端に逆台形状の突起部が設けられリード弁が開示されている。また特許文献２の圧縮機では、平板部の先端に半球状の突起部が設けられたリード弁が開示されている。これらリード弁は、突起部が吐出口に嵌入することにより死容積が減少する。そして、これら圧縮機では、吐出口の開口縁部をシート部として形成し、該シート部にリード弁の平板部が接触することでシールされる。
【特許文献１】特開２００５−１８８４２１号公報
【特許文献２】特開２０００−１３０３７９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述した特許文献１および２の圧縮機では、死容積の減少による再膨張損失の低減は図れるものの、特にリード弁の開き始めにおいてリード弁の基端側への流体流れが平板部によって阻害されるという問題があった。これにより、圧縮流体の吐出が阻害されて、吐出圧力損失（過圧縮損失）が生じてしまう。その結果、再膨張損失が低減されるにも拘わらず、容積効率の向上をそれ程望めないという問題があった。
【０００６】
本発明は、斯かる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、先端に突起部を有するポペット弁形式のリード弁を用いた圧縮機において、リード弁の基端部側の流通抵抗を抑制して、吐出圧力損失を低減することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
第１の発明は、弁基板部（43）と、該弁基板部（43）の先端において圧縮機構（20）の吐出口（29）へ向かって突出して形成され、該吐出口（29）に出入りする弁本体部（46）とを有し、上記吐出口（29）を開閉するリード弁（42）を備えた圧縮機を前提としている。そして、上記リード弁（42）の弁本体部（46）は、突出面が上記吐出口（29）の内面に接触してシールするように構成されているものである。また、上記リード弁（42）の弁基板部（43）は、上記弁本体部（46）の突出面に連続して形成されると共に、上記弁本体部（46）の突出方向と逆方向に突出する弁支持部（45）を備えているものである。
【０００８】
上記の発明では、リード弁（42）がいわゆるポペット弁形式のものであり、吐出口（29）の死容積（デッドボリューム）が減少する。圧縮機構（20）では、弁本体部（46）が吐出口（29）に入って（嵌入して）その内面に接触することにより吐出口（29）が閉じられる。弁本体部（46）は、弁基板部（43）の弁支持部（45）に連続形成されている。
【０００９】
ここで、弁支持部（45）は、例えば図３に示すように、弁本体部（46）とは逆方向に突出している。つまり、弁支持部（45）は、吐出口（29）から離隔する方向に突出している。これにより、弁支持部（45）と吐出口（29）の出口との距離が従来に比べて長くなる。したがって、リード弁（42）の開き始めにおいても、吐出口（29）からの流体の流れが弁支持部（45）によって阻害されない。よって、吐出時の流通抵抗が緩和される。
【００１０】
第２の発明は、上記第１の発明において、上記弁基板部（43）の弁支持部（45）が湾曲して突出しているものである。
【００１１】
上記の発明では、例えば図５に示すように、吐出口（29）から吐出される流体が弁支持部（45）の湾曲形状に沿って滑らかに流通する。したがって、吐出時の流通抵抗が一層緩和する。
【００１２】
第３の発明は、上記第１または第２の発明において、上記弁本体部（46）は、突出面が球面に形成されているものである。
【００１３】
上記の発明では、例えば図３に示すように、弁本体部（46）が球状に突出している。つまり、弁本体部（46）の突出面が曲面になっている。したがって、流体がその曲面に沿って滑らかに吐出される。よって、吐出時の流通抵抗が一層緩和される。
【００１４】
また、突出面が曲面であるため、例えば矩形状の突出面に比べて、弁本体部（46）の剛性が増大する。
【００１５】
第４の発明は、上記第３の発明において、上記吐出口（29）は、内面が上記弁本体部（46）の球面と面接触するように構成されているものである。
【００１６】
上記の発明では、弁本体部（46）が吐出口（29）の内面に面接触してシールするので、線接触によるシールに比べてシール性が向上する。また、弁本体部（46）と吐出口（29）の内面とが面接触するため、線接触に比べて弁本体部（46）における応力集中が抑制される。
【００１７】
第５の発明は、上記第４の発明において、上記吐出口（29）は、入口側の内面が円筒状に形成される入口開口部（29a）と、出口側の内面が上記入口開口部（29a）に連続して形成され、上記弁本体部（46）の球面と面接触する出口開口部（29b）とで構成されているものである。
【００１８】
上記の発明では、例えば図３に示すように、リード弁（42）の閉時において、弁本体部（46）の基端側が出口開口部（29b）に接触し、弁本体部（46）の頂部側が入口開口部（29a）に収容される。ここに、出口開口部（29b）は、入口開口部（29a）から出口へ向かって拡開して形成されている。つまり、入口開口部（29a）の容積が弁本体部（46）の頂部側に合わせて小さくなる。これにより、吐出口（29）の死容積が効果的に減少される。
【発明の効果】
【００１９】
以上のように、本発明によれば、弁本体部（46）に繋がる弁支持部（45）を吐出口（29）から離隔する方向に突出させるようにした。したがって、リード弁（42）の開時において、吐出口（29）と弁支持部（45）の隙間を大きくすることができる。これにより、吐出口（29）の死容積を減少させつつも、冷媒の流通面積を稼ぐことができる。よって、吐出時の冷媒の流通抵抗を減少させることができ、吐出圧力損失を低減することができる。その結果、再膨張損失を低減しつつ、過圧縮損失をも低減することができ、容積効率を向上させることができる。
【００２０】
さらに、第２の発明によれば、弁支持部（45）を湾曲させているので、突出面（4a）から弁支持部（45）に亘って冷媒を滑らかに流通させることができる。したがって、吐出時の冷媒の流通抵抗を一層減少させることができる。これにより、吐出圧力損失を一層低減することができる。
【００２１】
また、第３の発明によれば、弁本体部（46）の突出面を球面に形成するようにした。したがって、吐出口（29）に流入した冷媒を突出面の曲面に沿って滑らかに流通させることができる。これにより、吐出時の冷媒の流通抵抗を一層減少させることができ、吐出圧力損失の低減を一層図ることができる。
【００２２】
さらに、弁本体部（46）の突出面が球面であることから、弁本体部（46）の剛性が増大する。これにより、弁本体部（46）の割れ等を防止することができる。その結果、圧縮機（1）の信頼性が向上する。
【００２３】
さらに、第４の発明によれば、弁本体部（46）の突出面を吐出口（29）の内面に面接触させてシールするようにした。したがって、線接触させる場合に比べてシール性が向上すると共に、突出面に作用する冷媒の応力集中を抑制することができる。その結果、弁本体部（46）の割れ等を一層防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００２５】
本実施形態の圧縮機は、図１および図２に示すように、いわゆる回転ピストン型のロータリー圧縮機（1）で構成されている（以下、単に「圧縮機（1）」という）。この圧縮機（1）は、ドーム型のケーシング（10）内に、圧縮機構（20）と該圧縮機構（20）を駆動する電動機（30）とが収納され、全密閉型に構成されている。
【００２６】
また、上記圧縮機（1）は、電動機（30）がインバータ制御されて容量が段階的または連続的に可変となる可変容量型の圧縮機に構成されている。そして、この圧縮機（1）は、電動機（30）によって圧縮機構（20）を駆動することにより、例えば、冷媒を吸入、圧縮した後に吐出して冷媒回路内で循環させるものである。
【００２７】
上記ケーシング（10）の下部には、吸入管（14）が設けられ、上部には、吐出管（15）が設けられている。
【００２８】
上記圧縮機構（20）は、シリンダ（21）と、フロントヘッド（22）と、リヤヘッド（23）と、ピストン（24）とを備え、シリンダ（21）の上端にフロントヘッド（22）が、下端にリヤヘッド（23）が固定されている。
【００２９】
上記シリンダ（21）は、厚肉の円筒状に形成されている。そして、上記シリンダ（21）の内周面とフロントヘッド（22）の下端面とリヤヘッド（23）の上端面との間には、円柱状のシリンダ室（25）が区画形成されている。このシリンダ室（25）は、該シリンダ室（25）内でピストン（24）が回転動作をするように構成されている。
【００３０】
上記電動機（30）は、ステータ（31）およびロータ（32）を備えている。ロータ（32）には、駆動軸（33）が連結されている。この駆動軸（33）は、ケーシング（10）内の中心を通り、且つ、シリンダ室（25）を上下方向に貫通している。フロントヘッド（22）およびリヤヘッド（23）には、駆動軸（33）を支持するための軸受部（22a,23a）がそれぞれ形成されている。
【００３１】
上記駆動軸（33）は、本体部（33b）と、シリンダ室（25）に位置する偏心部（33a）とによって構成されている。この偏心部（33a）は、本体部（33b）よりも大径に形成され、本体部（33b）の回転中心から所定量偏心している。そして、この偏心部（33a）には、圧縮機構（20）のピストン（24）が装着されている。図２に示すように、ピストン（24）は、円環状に形成され、その外周面がシリンダ（21）の内周面と実質的に一点で接触するように形成されている。
【００３２】
上記シリンダ（21）には、該シリンダ（21）の径方向に沿ってブレード溝（21a）が形成されている。このブレード溝（21a）には、長方形の板状に形成されたブレード（26）がシリンダ（21）の径方向へ摺動可能に装着されている。ブレード（26）は、ブレード溝（21a）内に設けられたスプリング（27）によって径方向内方へ付勢され、先端が常にピストン（24）の外周面に接触している。
【００３３】
上記ブレード（26）は、シリンダ（21）の内周面とピストン（24）の外周面との間のシリンダ室（25）を吸入室（25a）と圧縮室（25b）とに区画している。そして、シリンダ（21）には、該シリンダ（21）の外周面から内周面へ径方向に貫通し、吸入管（14）と吸入室（25a）とを連通させる吸入口（28）が形成されている。また、フロントヘッド（22）には、駆動軸（33）の軸方向に貫通し、圧縮室（25b）とケーシング（10）内の空間とを連通させる吐出口（29）が形成されている。
【００３４】
上記フロントヘッド（22）には、吐出口（29）を開閉するための吐出弁機構（40）が設けられている。なお、フロントヘッド（22）には、上面を覆うマフラー（48）が取り付けられている。
【００３５】
図３に示すように、上記吐出弁機構（40）は、弁押さえ（41）とリード弁（42）とを備えている。リード弁（42）は、弁押さえ（41）が上方から重ねられ、その弁押さえ（41）とフロントヘッド（22）との間に挟まれている。そして、弁押さえ（41）およびリード弁（42）は、基端側で締付ボルト（47）によってフロントヘッド（22）に一体に固定されている。
【００３６】
図４にも示すように、上記リード弁（42）は、薄板状の弁基板部（43）と、該弁基板部（43）の先端に連続して形成され、吐出口（29）に出入りする弁本体部（46）とを備えている。
【００３７】
上記弁本体部（46）は、吐出口（29）に向かって略半球状に突出（膨出）している。つまり、弁本体部（46）は、薄肉中空の略半球状に形成されており、その外周面である突出面（4a）が球面になっている。
【００３８】
上記弁基板部（43）は、締付ボルト（47）で固定される基端側の弁平板部（44）と、該弁平板部（44）に連続して一体形成される弁支持部（45）とで構成されている。この弁支持部（45）は、弁本体部（46）に繋がっている。具体的に、弁支持部（45）は、全体が弁本体部（46）の突出方向と逆方向に湾曲している。つまり、弁支持部（45）は、吐出口（29）から離隔する方向に湾曲して突出している。また、弁支持部（45）は、端部が弁本体部（46）の突出面（4a）と面一になるように弁本体部（46）に一体に繋がっている。つまり、本実施形態のリード弁（42）は、弁本体部（46）の外周面（突出面（4a））と弁支持部（45）とで側面視略Ｓの字状に形成されている。
【００３９】
図５にも示すように、上記吐出口（29）は、圧縮室（25b）に開口する入口開口部（29a）と、ケーシング（10）内の空間に開口する出口開口部（29b）とで構成されている。入口開口部（29a）は、内面（内壁）が円筒状に形成されている。出口開口部（29b）は、入口開口部（29a）に連続して皿状に形成されている。つまり、出口開口部（29b）は、入口開口部（29a）からケーシング（10）内の空間に向かって拡開している。そして、出口開口部（29b）の内面は、弁本体部（46）の突出面（4a）に対応して形成され、リード弁（42）の閉時において弁本体部（46）の突出面（4a）の基端側（図３の上側）と面接触するように形成されている。この面接触により、吐出口（29）がシールされる。また、吐出口（29）は、リード弁（42）の閉時において、弁本体部（46）の頂部側（図３の下側）が入口開口部（29a）に収まるように構成されている。
【００４０】
本実施形態の吐出弁機構（40）は、圧縮室（25b）が所定の高圧になると、弁基板部（43）が弁押さえ（41）の湾曲形状に沿って撓むに従って弁本体部（46）が吐出口（29）から出て開くように構成されている。これにより、圧縮室（25b）から高圧のガス冷媒がケーシング（10）内の空間へ吐出される。一方、吐出弁機構（40）は、ガス冷媒が吐出されて圧縮室（25b）が低圧になると、リード弁（42）自身がもつバネ力によって弁本体部（46）が吐出口（29）に入り、該吐出口（29）を閉じるように構成されている。
【００４１】
−運転動作−
次に、上述した圧縮機（1）の運転動作について説明する。
【００４２】
まず、電動機（30）に通電すると、ロータ（32）が回転し、該ロータ（32）の回転が駆動軸（33）を介して圧縮機構（20）のピストン（24）に伝達される。これによって、圧縮機構（20）で所定の圧縮動作が行われる。
【００４３】
具体的に、図２を参照しながら圧縮機構（20）の圧縮動作について説明する。ピストン（24）が電動機（30）の駆動によって図の右回り（時計回り）に回転すると、その回転に従って吸入室（25a）の容積が拡大し、該吸入室（25a）に低圧の冷媒が吸入口（28）を介して吸入される。この吸入室（25a）への冷媒の吸入は、ピストン（24）がシリンダ室（25）を回転して再び吸入口（28）のすぐ右側でシリンダ（21）とピストン（24）とが接触する状態になるまで続く。
【００４４】
上記のように、ピストン（24）が１回転して冷媒の吸入が終了すると、冷媒が圧縮される圧縮室（25b）が形成される。なお、この圧縮室（25b）の隣には、新たな吸入室（25a）が形成され、該吸入室（25a）への冷媒の吸入が繰り返される。圧縮室（25b）の冷媒は、ピストン（24）の回転に伴って圧縮室（25b）の容積が減少することにより、圧縮される。
【００４５】
図６に示すように、圧縮室（25b）が所定の高圧になると、その圧力が弁本体部（46）の突出面（4a）に作用し、弁本体部（46）が押し上げられて吐出口（29）から出て開く。そうすると、圧縮室（25b）の冷媒が吐出口（29）の入口開口部（29a）より流入する。流入した冷媒は、弁本体部（46）の突出面（4a）に沿って滑らかに流れる。これにより、突出面が矩形状（例えば、逆台形状）である場合には角部で渦が発生して流れが乱れる易くなるが、その場合に比べて流通抵抗が緩和される。
【００４６】
また、弁支持部（45）が湾曲しているため、その分弁支持部（45）と吐出口（29）との隙間が大きくなっている。したがって、リード弁（42）の基端側において、冷媒の流出抵抗（流通抵抗）が減少する。特に、リード弁（42）の開き始めにおいては、通常冷媒の流通面積が小さくなり流通抵抗が大きくなるが、本実施形態ではその際の流通抵抗が緩和される。これにより、吐出圧力損失が低減される。
【００４７】
さらに、弁支持部（45）が弁本体部（46）の突出面（4a）と面一で湾曲しているため、冷媒がその曲面に沿って滑らかに出ていく。したがって、吐出時の冷媒の流通抵抗が一層緩和される。
【００４８】
冷媒が吐出されて圧縮室（25b）が低圧になると、弁本体部（46）が自身の剛性（バネ力）によって吐出口（29）に入り、出口開口部（29b）の内面に接触する。これにより、吐出口（29）が閉じられる（シールされる）。このように、冷媒の吸入、圧縮および吐出が繰り返される。
【００４９】
−実施形態の効果−
以上説明したように、本実施形態によれば、弁本体部（46）に繋がる弁支持部（45）を吐出口（29）から離隔する方向に湾曲させるようにした。したがって、リード弁（42）の開時において、吐出口（29）と弁支持部（45）の隙間を大きくすることができる。これにより、吐出口（29）の死容積を減少させつつも、冷媒の流通面積を稼ぐことができ冷媒の流通抵抗を減少させることができる。特に、ポペット弁形式のリード弁（42）の場合、開き始めの流通面積が小さくなってしまうが、その流通面積を大きくすることができる。よって、吐出圧力損失を低減することができる。その結果、再膨張損失を低減しつつ、過圧縮損失を低減することができ、容積効率を向上させることができる。
【００５０】
また、弁支持部（45）を突出面（4a）に面一で湾曲させているので、突出面（4a）から弁支持部（45）に亘って冷媒を滑らかに流通させることができる。したがって、吐出時の冷媒の流通抵抗を一層減少させることができる。これにより、吐出圧力損失を一層低減することができる。
【００５１】
また、本実施形態では、弁本体部（46）の突出面（4a）を球面に形成するようにした。したがって、入口開口部（29a）より流入した冷媒を突出面（4a）の曲面に沿って滑らかに吐出口（29）から流出させることができる。これにより、吐出時の冷媒の流通抵抗を一層減少させることができ、吐出圧力損失の低減を一層図ることができる。
【００５２】
また、弁本体部（46）の突出面（4a）を球面に形成していることから、弁本体部（46）の剛性を上げることができる。これにより、弁本体部（46）の割れ等を防止することができる。さらに、剛性が上がるため、突出面（4a）の肉厚を薄くすることができ、リード弁（42）の軽量化を図ることができる。
【００５３】
また、本実施形態では、弁本体部（46）の突出面（4a）を出口開口部（29b）の内面に面接触させてシールするようにした。したがって、線接触によるシールに比べてシール性が向上すると共に、突出面（4a）に作用する冷媒の応力集中を抑制することができる。その結果、弁本体部（46）の割れ等を一層防止することができる。
【００５４】
また、弁本体部（46）を吐出口（29）の内面に接触させてシールするので、吐出口（29）の開口縁部でシールさせる場合に比べて、吐出口（29）の容積を弁本体部（46）の形状に合わせて小さくすることができる。これにより、吐出口（29）の死容積を一層減少させることができる。その結果、再膨張損失を一層低減することができて、容積効率が一層向上する。
【００５５】
《その他の実施形態》
本発明は、上記実施形態について、以下のような構成としてもよい。
【００５６】
例えば、上記実施形態では、弁支持部（45）を湾曲させるようにしたが、本発明はこれに限らず、矩形状等に突出させるようにしてもよい。つまり、本発明の弁支持部（45）は、弁本体部（46）の突出方向と逆方向に突出させるものであれば、如何なる形状であってもよい。即ち、本発明は、弁支持部（45）が吐出口（29）から離隔する形状であればよい。
【００５７】
また、上記弁本体部（46）の突出面（4a）の形状は、球面に限られない。つまり、本発明は、突出面（4a）を皿状等の他の曲面に形成してもよいし、矩形状に形成してもよい。何れの場合も、吐出口（29）の死容積が減少し、再膨張損失が低減される。
【００５８】
また、上記実施形態では、弁本体部（46）を吐出口（29）の内面に面接触させてシールするようにしたが、これに限らず、線接触によってシールするようにしてもよいことは勿論である。
【００５９】
また、上記実施形態では、いわゆる回転ピストン型の圧縮機（1）について説明したが、本発明は、いわゆる揺動ピストン型やスクロール型の圧縮機などに適用してもよい。つまり、作用室である圧縮室の吐出口にいわゆるポペット型のリード弁が設けられた圧縮機であればよい。
【００６０】
なお、上記実施形態は、本質的に好ましい例示であって、本発明、その適用物、あるいはその用途の範囲を制限することを意図するものではない。
【産業上の利用可能性】
【００６１】
以上説明したように、本発明は、吐出口にリード弁を備えて各種流体を圧縮する圧縮機として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】実施形態に係るロータリー圧縮機の全体構成を示す縦断面図である。
【図２】実施形態に係る圧縮機構の要部を示す横断面図である。
【図３】実施形態に係る吐出弁機構を示す拡大断面図である。
【図４】実施形態に係るリード弁を示すもので、（ａ）は平面図を示し、（ｂ）は側面図を示す。
【図５】実施形態に係る吐出口を示す拡大断面図である。
【図６】実施形態に係る開時の吐出弁機構を弁押さえを省略して示す拡大断面図である。
【符号の説明】
【００６３】
1         圧縮機（ロータリー圧縮機）
20        圧縮機構
29        吐出口
29a       入口開口部
29b       出口開口部
42        リード弁
43        弁基板部
45        弁支持部
46        弁本体部
【図１】
2008286154.tif 000003
【図２】
2008286154.tif 000004
【図３】
2008286154.tif 000005
【図４】
2008286154.tif 000006
【図５】
2008286154.tif 000007
【図６】
2008286154.tif 000008