(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
密閉容器と、前記密閉容器内に設置された圧縮機構部と、を有し、
前記圧縮機構部が、内部にガスを圧縮するための圧縮室と、前記圧縮室の壁の一部を構成して圧縮された前記ガスを前記圧縮室の外に吐出する吐出孔を有するプレートと、前記吐出孔を開閉する吐出弁と、
を備える圧縮機であって、
前記プレートの前記圧縮室の側の面を第１面、前記圧縮室と反対側の面を第２面としたとき、前記吐出孔は前記第２面から前記第１面に向けて形成された窪みの内部にあり、
前記吐出弁は、前記窪みの内部で前記吐出孔を環状に取り囲み、前記圧縮室に近づくにつれて内径が小さくなるように傾斜した傾斜面を有するように設けられた弁座部と、前記弁座部より内側に前記圧縮室の側に向かって凸となった凸形状を有する弁体と、前記弁体が前記圧縮室に向かうように力を与える第１バネと、前記第１バネを支持する支持部材と、を有し、
前記プレートの前記第２面に、一方の端が前記窪みの内部にあり、前記吐出孔の周囲から前記吐出孔の径方向にのびて、他方の端が前記窪みの外にあって、吐出される前記ガスを前記窪みの外に案内する溝が形成されており、
前記弁座部の前記傾斜面が前記プレートの前記第１面となす角度が１５〜３５度の範囲内である、圧縮機。
【請求項２】
前記溝の前記吐出孔の周囲から前記径方向に離れる距離が前記吐出孔の径の２倍以上であり、前記溝の前記一方の端と反対側となる他方の端は前記プレートの前記第２面に囲まれた領域内で途絶えるように形成されている、請求項１に記載の圧縮機。
【請求項３】
前記溝の深さは、前記吐出孔から前記径方向に離れるにつれて浅くなる、請求項１または２に記載の圧縮機。
【請求項４】
前記弁座部は前記傾斜面を延長した面で構成され、前記溝の前記一方の端が前記弁座部の周囲の一部に接続されている、請求項１から３のいずれか一項に記載の圧縮機。
【請求項５】
前記吐出孔の軸および前記溝の延びる方向を含む前記プレートの断面において、前記プレートの前記溝と前記傾斜面とがなす角度が１６５度〜１８０度の範囲内である、請求項４に記載の圧縮機。
【請求項６】
前記溝は前記吐出孔から異なる複数の方向に前記ガスを案内するように設けられている、請求項１から５のいずれか一項に記載の圧縮機。
【請求項７】
前記弁体は前記弁座部と接触する面に凸形状を有する円盤状の円盤部と、前記円盤部の前記弁座部と接触する面と反対側に前記圧縮室から離れる方向に伸びるガイド部と、を有し、
前記ガイド部が前記吐出孔の軸方向に摺動するための摺動部が設けられている、請求項１から６のいずれか一項に記載の圧縮機。
【請求項８】
前記弁体は、前記ガイド部が前記円盤部の周縁から立ち上がった筒状の形状である請求項７に記載の圧縮機。
【請求項９】
前記第１バネはコイルバネであって、前記摺動部が前記第１バネの内側に位置する、請求項７に記載の圧縮機。
【請求項１０】
前記弁体の移動方向と同じ方向に移動可能な可動ガイドと、前記可動ガイドを前記同じ方向に押す第２バネと、をさらに備え、前記摺動部が前記可動ガイドに形成され、前記ガイド部の移動によって、前記弁体を押すバネの数が変化する、請求項７から９のいずれか一項に記載の圧縮機。
【請求項１１】
前記支持部材は前記窪みを跨ぐように前記プレートに固定され、前記溝がのびる方向に他の方向に比べて大きな開口となる開口部が形成されている、請求項１から１０のいずれか一項に記載の圧縮機。
【請求項１２】
前記プレートとの間に空間ができるように前記プレートを覆い、前記吐出孔から吐出された前記ガスを前記空間内に受け入れるマフラを備え、
前記溝ののびる方向が、前記ガスを前記マフラの前記空間内で旋回させる方向である、請求項１から１１のいずれか一項に記載の圧縮機。
【請求項１３】
前記第１バネが不等ピッチバネである請求項１から１２のいずれか一項に記載の圧縮機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、圧縮機構部の吐出孔に吐出弁を有する圧縮機に関する。
【背景技術】
【０００２】
ガスを圧縮する圧縮機構部の吐出孔に吐出弁を備えた圧縮機が知られている。吐出弁は、圧縮機構部から外部に吐出したガスが圧縮室の内部に戻ることを防ぐ。しかしながら、吐出孔には、吐出弁が閉じた際に圧縮された高圧のガスの一部が吐出されずに残留する空間（以下、死容積とする）ができる。死容積に滞留した高圧のガスは圧縮室内に逆流し、再膨張することで圧縮機の性能を低下させる。【０００３】
この死容積の問題は、板バネと弁体とを一体化したリード型の吐出弁では解決が難しい。そこで、リード型のかわりに、弁体が弁座面に対して直角に移動するポペット型の吐出弁を用いて、吐出孔に凸形状の弁体部分が入る構造とすることで死容積を縮小する方法が考案されている（例えば特許文献１）。この文献では、圧縮されたガスは、弁体の傾きを規制する弁ガイドの周囲に形成された吐出ガス流路を通って外部に吐出される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平８−３１９９７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ポペット型の弁構造では、バネを支持する部材、弁体の傾きを規制する弁ガイド、など構造物が必要となる。これらの構造物はガスが吐出される方向と交差するため、吐出後のガスの通過する流路断面積を小さくし、ガスの圧力損失を増大させる。特許文献１では弁ガイドに沿った吐出ガス流路を設けているが、吐出ガス流路が狭く、圧力損失が大きくなる虞があった。【０００６】
そこで、本開示は、死容積による圧縮機の性能低下を防ぎ、さらに、吐出ガスの圧力損失の増大を防ぐ圧縮機の実現を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本開示の圧縮機は、
密閉容器と、前記密閉容器内に設置された圧縮機構部と、を有し、
前記圧縮機構部が、内部にガスを圧縮するための圧縮室と、前記圧縮室の壁の一部を構成して圧縮された前記ガスを前記圧縮室の外に吐出する吐出孔を有するプレートと、前記吐出孔を開閉する吐出弁と、
を備える圧縮機であって、
前記プレートの前記圧縮室の側の面を第１面、前記圧縮室と反対側の面を第２面としたとき、前記吐出孔は前記第２面から前記第１面に向けて形成された窪みの内部にあり、
前記吐出弁は、前記窪みの内部で前記吐出孔を環状に取り囲み、前記圧縮室に近づくにつれて内径が小さくなるように傾斜した傾斜面を有するように設けられた弁座部と、前記弁座部より内側に前記圧縮室の側に向かって凸となった凸形状を有する弁体と、前記弁体が前記圧縮室に向かうように力を与える第１バネと、前記第１バネを支持する支持部材と、を有し、
前記プレートの前記第２面に、一方の端が前記窪みの内部にあり、前記吐出孔の周囲から前記吐出孔の径方向にのびて、他方の端が前記窪みの外にあって、吐出される前記ガスを前記窪みの外に案内する溝が形成されており、
前記弁座部の前記傾斜面が前記プレートの前記第１面となす角度が１５〜３５度の範囲内である、圧縮機、とした。
【発明の効果】
【０００８】
本開示の圧縮機の吐出弁は、窪みの内部に形成された弁座部と、前記圧縮室の側に向けて凸形状を有する弁体とを有するので、死容積が縮小して圧縮機の性能低下を防ぐことができる。さらに、プレートの第２面に、一方の端が窪みの内部にあり、吐出孔の周囲から吐出孔の径方向にのびて、他方の端が窪みの外にあって、吐出されるガスを窪みの外に案内する溝が形成されているので、吐出ガスを吐出される方向と交差する構造物に覆われない広い空間に導くことができ、吐出ガスの圧力損失の増大を防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施の形態１に係る圧縮機の１例である圧縮機１００の構成を示す縦断面図である。
【図２】実施の形態１に係る圧縮機の圧縮機構部の断面図である。
【図３】実施の形態１に係る圧縮機の分解斜視図である。
【図４】実施の形態１に係る圧縮機の部品の斜視図である。
【図５】実施の形態１に係る圧縮機の部品の斜視図である。
【図６】実施の形態１に係る圧縮機のプレートの上面図である。
【図７】実施の形態１に係る圧縮機の部分断面図である。
【図８】実施の形態１に係る圧縮機の部分断面図である。
【図９】実施の形態１に係る圧縮機の部分断面図である。
【図１０】実施の形態１に係る圧縮機の第１の変形例の部分断面図である。
【図１１】実施の形態１に係る圧縮機の第１の変形例の上面図である。
【図１２】実施の形態１に係る圧縮機の第２の変形例の上面図である。
【図１３】実施の形態１に係る圧縮機の第２の変形例の部分的な斜視図である。
【図１４】実施の形態１に係る圧縮機の第３の変形例の上面図である。
【図１５】実施の形態２に係る圧縮機の部分断面図である。
【図１６】実施の形態３に係る圧縮機の部分断面図である。
【図１７】実施の形態３に係る圧縮機の部分断面図である。
【図１８】実施の形態３に係る圧縮機の部分断面図である。
【図１９】実施の形態４に係る圧縮機の部分断面図である。
【図２０】実施の形態４に係る圧縮機の変形例の部分断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本開示の実施の形態を図面に基づいて説明する。異なる実施の形態において、共通の要素には同じ符号を付し、他の実施の形態で行った詳細な説明を繰り返さず省略する。なお、図面は模式的に描かれたものであって、本開示は図面の形態のみに限定されるものではない。また、本開示は以下で説明する形態のみに限定されるものではない。たとえば、技術的に矛盾しない範囲内で異なる実施の形態どうしの組み合わせ、部分的な置換によってできる構成としてもよい。
【００１１】
＜実施の形態１＞
図１は実施の形態１に係る圧縮機１００の構成を示す縦断面図である。本実施の形態１では圧縮機１００の１例としてロータリ圧縮機を用いて説明するが、圧縮機１００は圧縮機構部に吐出弁を備えていればよく、例えばベーン圧縮機、スクロール圧縮機、スクリュー圧縮機、レシプロ圧縮機などを用いることもできる。本実施の形態１の圧縮機として、圧縮室の容積が変化する容積圧縮機が適している。本実施の形態１の圧縮機１００は、冷媒の潜熱を利用するヒートポンプ装置において冷媒のガスを圧縮するために使用することができる。
【００１２】
圧縮機１００は、密閉容器１と密閉容器１内に設置された圧縮機構部１０と、を備える。一般に気液相変化の潜熱を利用するヒートポンプ装置では、ガスの圧力は大気より高圧とされ、密閉容器１は高圧のガスを保持できるように構成される。図１の密閉容器１は円筒の両端が丸みを帯びた蓋１ａによって閉じられた形状を有している。密閉容器１には圧縮すべきガスを内部に導く吸入管６０と、圧縮されたガスを外部に流出させる吐出管７０とが接続される。
【００１３】
密閉容器１の内部には圧縮機構部１０を駆動する電動機２０が収容されている。電動機２０は、回転子２２と、その回転子２２を囲む固定子２１とで構成される。端子３０が密閉容器１の蓋１ａに取り付けられ、端子３０と固定子２１とがリード線（図示せず）で接続される。固定子２１は、端子３０を介して外部から供給された電流により磁力を発生する。回転子２２は、固定子２１が発生した磁力によって回転する。回転子２２の回転する力は回転軸１１によって圧縮機構部１０に伝達される。回転軸１１は回転子２２の回転中心軸に沿って伸びる棒状の部材である。回転軸１１は、その長手方向の一部に、回転子２２の回転中心軸から所定の距離だけ偏心した偏心軸部１２が形成されている。偏心軸部１２は回転中心軸から平行に一定距離ずれた中心軸を有する円柱状の部分である。密閉容器１の圧縮機構部１０より下には潤滑油が貯えられる油溜め空間を有し、潤滑油は回転軸１１の軸受、圧縮機構部１０の内部の潤滑等に使用される。なお、以下の説明において、回転軸１１がのびる方向を軸方向、軸方向に垂直な方向を径方向として説明する。
【００１４】
圧縮機構部１０は動力によりガスの容積を縮小するように構成された機械である。圧縮機１００がロータリ圧縮機である場合、圧縮機構部１０は、内部にシリンダ室１３ａを有するシリンダ１３、シリンダ室１３ａの内部で転動するピストン１６、およびそれらを軸方向から覆うプレート１４、１５などで構成される。シリンダ室１３ａは回転軸１１と同軸の円柱状の空間である。ピストン１６はシリンダ室１３ａよりも小さい円筒状の部材である。ピストン１６の内部には円柱状の空間が形成され、その空間に回転軸１１の偏心軸部１２が挿入される。シリンダ室１３ａはその軸方向をプレート１４、１５によって閉じられている。シリンダ１３、プレート１４、１５、ピストン１６、偏心軸部１２からなる圧縮ユニットが軸方向に複数あってもよく、図では圧縮ユニットが軸方向に２つ形成された構成例を示している。
【００１５】
シリンダ室１３ａの内側とピストン１６の外側との間にできる空間は、その空間の軸方向をプレート１４、１５によって閉じられて、ガスの圧縮に利用される。ピストン１６は偏心軸部１２が挿入されることで、シリンダ室１３ａに対して偏心した位置にある。ピストン１６の外周面がシリンダ室１３ａの内周面の一部に接するように、偏心軸部１２、ピストン１６のサイズが設定されている。回転軸１１の回転によってピストン１６の外周面とシリンダ室１３ａの内周面とが接する位置が回転するように、ピストン１６はシリンダ室１３ａ内を転動する。このとき、ピストン１６の上下端はプレート１４、１５と摺動するように、ピストン１６の上下高さはシリンダ室１３ａと同等の高さとされる。
【００１６】
シリンダ１３には圧縮すべき低圧のガスをシリンダ室１３ａ内に吸入するための吸入孔１３ｃが形成される。吸入孔１３ｃの一方は吸入管６０に接続され、他方がシリンダ室１３ａ内に接続される。また、シリンダ１３の上面を覆うプレート１４の一部に圧縮されたガスを吐出するための吐出孔が形成される。吐出孔には吐出弁８０が設置される。プレート１４のシリンダ１３と反対側には、吐出弁８０が形成された面にマフラ５０が設置される。マフラ５０はプレート１４との間に空間ができるようにプレートを覆う。マフラ５０が形成する空間は吐出弁８０から吐出されたガスを受け入れる。マフラ５０には、流入したガスを密閉容器１内に流入させる孔が形成されている。マフラ５０は吐出されたガスを適度な容積の空間を経由させることで騒音を低減させる目的で使用される。なお、マフラ５０は、騒音を低減させる必要がない場合などは省略してもよい。
【００１７】
プレートのいずれかが回転軸１１の軸受を有するようにしてもよく、図では電動機２０に対向する側にあるプレート１４が軸受を有する構造例を示している。また、図のように軸方向に２つのシリンダ室１３ａを備える構成では、２つのシリンダ室１３ａの軸方向を仕切る仕切り板を一方のプレート１５としてもよい。
【００１８】
図２は実施の形態１に係る圧縮機１００の圧縮機構部１０の断面図であり、シリンダ１３の上面の位置（図１のＡ−Ａ）における回転軸に垂直な断面を回転軸に沿った方向（矢印方向）に見た図である。シリンダ１３は密閉容器１の内面に固定される。シリンダ１３は密閉容器１との間に隙間を形成するための凹部１３ｆを有している。隙間はシリンダ１３より下部にある油溜め空間とシリンダ１３よりも上部の空間とをつなぎ、上部で放出された油が油溜め空間に戻るための通路となる。
【００１９】
シリンダ室１３ａには回転方向の異なる位置に吸入ポート１３ｄと吐出ポート１３ｅとが形成される。吸入ポート１３ｄは吸入管６０と接続されたポートである。吸入ポート１３ｄはシリンダ１３内を径方向に貫通する吸入孔１３ｃを介して吸入管６０と接続される。また、吐出ポート１３ｅは密閉容器１の空間を介して吐出管７０とつながるポートである。図では吐出ポート１３ｅが、シリンダ室１３ａの外周の一部の局所に窪みとして形成された例を示す。吐出ポート１３ｅから圧縮されたガスは、プレート１４、密閉容器１の内部を通り、吐出管７０から密閉容器１の外に吐出される。なお、吸入ポート１３ｄと吐出ポート１３ｅとの位置、構成は適宜変更可能である。
【００２０】
シリンダ室１３ａの吸入ポート１３ｄと吐出ポート１３ｅとの間には径方向にベーン溝１３ｂが形成されている。このベーン溝１３ｂの内部にベーン１８が摺動自在に挿入されている。ベーン１８はシリンダ室１３ａの内周面とピストン１６の外周面との間にできる空間を仕切る部材である。ベーン１８はピストン１６の転動に追随して、ピストン１６の外周面と常に接するようにされる。たとえば、ベーン１８がベーンバネ１９によってシリンダ室１３ａの中心に向かうように付勢されることで、常にピストン１６に接するようにされる。図は、シリンダ１３にベーンバネ１９を収容する収容穴１３ｇが形成され、収容穴１３ｇと密閉容器１内の空間とを連通させるための連通孔１３ｈが形成された構造例を示す。連通孔１３ｈを通して、ベーン１８の摺動溝に潤滑油が供給され、ベーン１８のシリンダ室１３ａの反対側に密閉容器１内の圧力が加えられる。
【００２１】
シリンダ室１３ａの内周面とピストン１６の外周面との間の空間は、軸方向の両側をプレート１４，１５によって覆うことで密閉され、圧縮に利用される空間となる。圧縮空間はベーン１８によって２つに仕切られ、吸入ポート１３ｄとつながる吸入室Ｑと、吐出ポート１３ｅとつながる圧縮室Ｐと、に分かれる。吸入ポート１３ｄと吐出ポート１３ｅとは周方向で近くに位置するが、互いにベーン１８の反対側に位置する。
【００２２】
吸入室Ｑは、シリンダ室１３ａの内周面とベーン１８の一方の面とピストン１６の外周面とシリンダ室１３ａの軸方向の両端を覆うプレート１４、１５で囲まれた空間である。また、圧縮室Ｐはシリンダ室１３ａの内周面とベーン１８の他方の面とピストン１６の外周面とシリンダ室１３ａの軸方向の両端を覆うプレート１４、１５で囲まれた空間である。吸入室Ｑと圧縮室Ｐとの容積はピストン１６の転動によって変化する。ピストン１６の転動により、吸入室Ｑの容積が拡大すると吸入ポート１３ｄからガスが吸引され、圧縮室Ｐの容積が縮小するとガスが圧縮される。このように、圧縮機構部１０は、内部にガスを圧縮するための圧縮室Ｐと、ガスを吸引するための吸入室Ｑとを有している。
【００２３】
回転軸１１の中心と偏心軸部１２の中心との距離である偏心距離は、ピストン１６の外周面の一部がシリンダ室１３ａの内周面と接する距離とされる。ピストン１６は偏心軸部１２の偏心回転により、シリンダ１３の内部を転動する。ピストン１６の外周面とシリンダ室１３ａの内周面との間には軸方向に沿って接しあう接触部Ｓができる。接触部Ｓはピストン１６の転動に従ってシリンダ室１３ａの内周面に沿って周方向に移動する。接触部Ｓはベーン１８とともにシリンダ室１３ａの内周面とピストン１６の外周面との間の空間を仕切る。
【００２４】
次に、ピストン１６の転動による圧縮動作を簡単に説明する。圧縮室Ｐの容積は、ピストン１６の転動により、接触部Ｓの位置が移動するにしたがって縮小し、圧縮室Ｐの内部の圧力は増大する。一方、吸入室Ｑの容積は、ピストン１６の転動により、接触部Ｓの位置が移動するにしたがって拡大し、吸入ポート１３ｄから外部のガスを吸い込む。さらに接触部Ｓの位置が移動して圧縮室Ｐの容積が極小となり、接触部Ｓがベーン１８、吸入ポート１３ｄの位置を超えると、それまでの圧縮室Ｐは消失する。さらに接触部Ｓの位置が移動して吸入室Ｑが吸入ポート１３ｄと接続しなくなると、吸入室Ｑであった空間が吐出ポート１３ｅとつながった圧縮室Ｐに切り替わる。一方、接触部Ｓを挟んで圧縮室Ｐと反対側には新たに吸入ポート１３ｄとつながる吸入室Ｑができる。このように、吸入室Ｑと圧縮室Ｐとが順次切り替わるように吸入と圧縮の動作が行われる。なお、実施の形態１の圧縮機として、ロータリ圧縮機のように圧縮室Ｐと吸入室Ｑとが空間的に仕切られて入れ替わるように構成する圧縮機以外に、レシプロ圧縮機のように圧縮室Ｐと吸入室Ｑとがバルブを用いるなどにより時間的に切り替わるような圧縮機を使用してもよい。
【００２５】
圧縮機構部１０は、圧縮室Ｐの壁の一部を構成し、圧縮されたガスを圧縮室Ｐの外に吐出する吐出孔を有するプレート１４を備えている。また、圧縮機構部１０は、吐出孔を開閉する吐出弁８０を備えている（図１参照）。吐出孔はプレート１４を貫通する孔として圧縮室Ｐと連通する位置に設けられる。吐出弁８０は、プレート１４の圧縮室Ｐと反対側、つまり、吐出孔の圧縮室Ｐの外側に設置される。吐出ポート１３ｅはプレート１４の吐出孔と接続される。圧縮室Ｐのガスは、圧縮室Ｐの容積が縮小し、圧縮室Ｐと密閉容器１内のガスの圧力差が十分に大きくなると吐出弁８０が開いて密閉容器１内に放出される。
【００２６】
図３は実施の形態１に係る圧縮機１００の分解斜視図であり、プレート１４とマフラ５０、およびプレート１４の吐出孔に設置された吐出弁８０の構成を示している。図４は実施の形態１に係る圧縮機１００の部品の斜視図であり、吐出弁８０の一部である弁体８１の拡大図である。図５は実施の形態１に係る圧縮機１００の部品の斜視図であり、吐出弁８０の一部である支持部材８３の拡大図である。
【００２７】
本実施の形態１のプレート１４は円板状のプレートの中央に回転軸１１の軸受け１４ｇが形成されている。軸受け１４ｇには回転軸１１が挿入される軸受穴１４ｈが形成され、回転軸１１は軸受穴１４ｈの内部で回転する。軸受け１４ｇは、すべり軸受、転がり軸受けなどとすることができる。なお、図はプレート１４と軸受け１４ｇとを一体とした例であるが、別体で作成してもよい。
【００２８】
プレート１４は軸受け１４ｇが形成された部分を除いて、おおむね平板状である。以下では、その平板状の部分のうち圧縮室Ｐの側の面を第１面１４ｘとして、その圧縮室Ｐと反対側の面、本実施の形態１では軸受け１４ｇが形成されている側の面、を第２面１４ｙとして説明する。第１面１４ｘはピストン１６、ベーン１８の軸方向上端と摺動する平坦な面を有する。第２面１４ｙには圧縮室Ｐ側に向けて、言い換えれば、第１面１４ｘに向けて凹む窪みが形成されている。軸方向から見て吐出孔１４ａは窪みの内部にあり、吐出孔１４ａは窪みと圧縮室Ｐとを連通する。吐出孔１４ａを開閉する吐出弁８０は窪みに設置される。窪みの一部に吐出弁８０の構成部材を設置する部位を有してもよく、本実施の形態１では窪みの一部に支持部材８３の一部を設置するための設置部１４ｄが設けられている。また、プレート１４には窪みから特定方向にのびる溝１４ｂが形成されている。図は、窪みから離れるにつれて溝の深さが浅くなる溝１４ｂを異なる方向に２つ設けた構造例を示している。なお、圧縮機１００の構造によって第１面１４ｘが摺動面でない場合には、第１面１４ｘは必ずしも平坦でなくてもよい。
【００２９】
吐出弁８０は、窪みの内部に設けられた弁座部１４ｆ、弁座部１４ｆと接したり離れたりすることで吐出孔１４ａを開閉するための弁体８１、弁体８１が圧縮室Ｐ側に向かうように力を与える第１バネ８２、第１バネ８２を支持する支持部材８３、を備えている。図４に示すように、弁体８１は吐出孔１４ａが円盤状の円盤部８１ａと、円盤部８１ａの弁座部１４ｆと接触する面と反対側に圧縮室Ｐから離れる方向に伸びるガイド部８１ｂと、で構成される。円盤部８１ａは吐出孔１４ａを開閉する蓋となり、ガイド部８１ｂは円盤部８１ａが動く方向を規制する部分となる。円盤部８１ａは弁座部１４ｆよりも内側の部分が圧縮室Ｐの側に向かって凸となった凸形状とされている。円盤部８１ａの第１面１４ｘに向かう面と反対側の面は第１バネ８２によって押される面である。この面は図では平坦に示されているが、第１バネ８２の端部の形状に合わせて窪みが形成されてもよい。ガイド部８１ｂは円盤部８１ａの中心軸に沿って吐出孔１４ａから離れる方向にのびた部位である。本実施の形態１ではガイド部８１ｂは円盤部８１ａよりも径の小さな円柱の棒状であり、円盤部８１ａの主面の円形の中心から垂直に立ち上がる。
【００３０】
支持部材８３は第１バネ８２を支持すると説明したが、「支持する」とは第１バネ８２の伸縮する方向、範囲を制限することを意味し、第１バネ８２の一部が支持部材８３に固定されなくてもよい。支持部材８３は図５に示すように、円筒状に形成されたカバー部８３ａ、カバー部８３ａの上面の中央から吐出孔１４ａに向けてのびる軸部８３ｂ、軸部８３ｂに形成されたガイド穴８３ｃ、カバー部８３ａの円筒部分の下端８３ｄ、カバー部８３ａの円筒部分の一部を切り欠いて形成された開口部８３ｅが形成されている。第１バネ８２はコイル状であり、軸部８３ｂは第１バネ８２の内側に差し込まれる。第１バネ８２が軸方向に伸縮可能であり、かつ、軸と垂直な方向に大きく外れることがないように軸部８３ｂの外径は第１バネ８２の内径より少し小さい大きさとされる。第１バネ８２の一方の端は弁体８１に接し、他方の端はカバー部８３ａに接する。このように、第１バネ８２はカバー部８３ａと弁体８１との間で軸部８３ｂに沿った方向に伸縮するように支持部材８３によって支持される。支持部材８３の軸部のガイド穴８３ｃには弁体８１のガイド部８１ｂが挿入される。ガイド部８１ｂはガイド穴８３ｃの内部を吐出孔１４ａの軸方向に摺動可能とされる。ガイド穴８３ｃはガイド部８１ｂが摺動するための摺動部である。支持部材８３の摺動部にガイド部８１ｂが摺動することにより、弁体８１と弁座部１４ｆとの接触位置が精度良く保たれる。典型的な第１バネ８２は中心にスペースがあるコイルバネである。そして、摺動部とガイド部８１ｂとが第１バネ８２の内側に位置するので、弁体８１を小型、軽量にでき、開閉動作の遅れを防止できる。ガイド穴８３ｃはカバー部８３ａの上面まで貫通するように設けられている。支持部材８３の円筒部の下端８３ｄはプレート１４に設置される部位であり、プレート１４に形成された窪みの設置部１４ｄの形状に合わせた形とされる。支持部材８３の開口部８３ｅは、溝１４ｂがのびる方向を切り欠くようにして形成されている。
【００３１】
マフラ５０は図３のように、プレート１４の第２面１４ｙの吐出弁８０を覆うように設置される。図ではマフラ５０がベル形であり、円板状のプレート１４の側面がマフラ５０の下部に入り込む構造例を示している。なお、マフラ５０の形状、設置個所は適宜変更可能である。
【００３２】
マフラ５０はプレート１４の第２面１４ｙとの間に吐出弁８０を経たガスが流入する空間を形成し、そのガスを密閉容器１内に流出させるための穴５０ｂが形成されている。また、マフラ５０には軸受け１４ｇが軸方向に通るための穴５０ａが形成されている。さらに、マフラ５０はプレート１４に設置した際に、吐出弁８０と接して吐出弁８０を固定する弁固定部５０ｃが形成されている。支持部材８３は下端８３ｄがプレートの設置部１４ｄに挿入されて位置が固定され、さらに上端のカバー部８３ａがマフラ５０の弁固定部５０ｃによって押さえられることで固定される。弁固定部５０ｃはガイド穴８３ｃを塞がないように開口されている。
【００３３】
図６は実施の形態１に係る圧縮機１００のプレート１４の上面図であり、圧縮室Ｐと反対側の面を軸方向に見た図である。プレート１４は圧縮室の壁を構成する部材の１つであり、その一部に吐出孔１４ａが形成されている。吐出孔１４ａはシリンダ１３の吐出ポート１３ｅとつながり、圧縮されたガスが通る孔である。図２のように、吐出ポート１３ｅがシリンダ１３に窪みとして形成されている場合には、その窪みと軸方向に重なるように吐出孔１４ａが形成されるとよい。なお、吐出ポート１３ｅの形状が吐出孔１４ａの形状と異なっていてもよく、吐出ポート１３ｅと繋がれば軸と垂直な方向からずれてもよい。
【００３４】
図７は実施の形態１に係る圧縮機１００の部分断面図であり、プレート１４の吐出孔１４ａの中心を通る軸方向に平行な断面を見た図である。またこの図７は図６のＢ−Ｂで切断した面を矢印方向から見た図に相当する。図７に示されるように、プレート１４の窪みは、吐出孔１４ａの周りを第２面１４ｙから第１面１４ｘに向けて凹むように形成されている。窪みは、設置部１４ｄ、設置部１４ｄよりも径が小さくプレート１４の厚みの中央よりも第１面１４ｘに近くまで掘り下げられた座繰り穴１４ｅ、弁座部１４ｆなどで構成される。なお、設置部１４ｄを用いずに吐出弁８０を固定するのであれば、必ずしも設置部１４ｄがなくてもよい。また、図では座繰り穴１４ｅは第２面１４ｙから第１面１４ｘに向けて同じ径を有する穴としたが、第１面１４ｘに向けて徐々に径が小さくなる穴としてもよい。弁座部１４ｆは座繰り穴１４ｅの第１面１４ｘ側の端と吐出孔１４ａとの間に設けられ、吐出孔１４ａを環状に取り囲む。
【００３５】
弁座部１４ｆはプレート１４の一部であるが、吐出弁８０の構成要素でもある。弁座部１４ｆは吐出弁８０の弁体８１と接することで吐出弁８０を閉じ、弁体８１と離れることで吐出弁８０を開く。なお、本実施の形態１ではプレート１４の一部を弁座部１４ｆとしたが、弁座部１４ｆと同様の形状の部品をプレート１４と別体に形成してプレート１４に固定するようにしてもよい。
【００３６】
弁座部１４ｆは第２面１４ｙ側から第１面１４ｘに近づくにつれて径が縮小する円錐台の側面のような面を有している。すなわち、弁座部１４ｆは圧縮室Ｐに近づくにつれて内径が小さくなるように傾斜した傾斜面を有している。弁体８１の円盤部８１ａは第１面１４ｘ側が凸となった円盤状に形成されている。吐出弁８０を閉じる際に、円盤部８１ａの表面と弁座部１４ｆの円錐台の側面とが環状に接するようにされている。このように吐出弁８０は環状のシール面によって閉じられる。弁座部１４ｆの傾斜面と第１面１４ｘとがなす角度θ１は１５〜３５度の範囲とされるとよい。このように、弁座部１４ｆの傾斜面を第１面１４ｘに対して浅い傾斜角度とすることにより、弁座部１４ｆの軸方向の高さを小さくできるとともに、弁体８１が弁座部１４ｆから離れる際の開口を大きくすることができる。
【００３７】
溝１４ｂはプレートの第２面１４ｙから第１面１４ｘに向けて細長く形成されて、吐出孔１４ａから吐出されたガスを窪みの外に案内するために形成されている。溝１４ｂの一方の端は吐出孔１４ａの周りにある。すなわち、溝１４ｂの一方の端は、窪みの弁座部１４ｆの周囲、または、座繰り穴１４ｅの内部にある。また、軸方向から見ると、溝１４ｂの一方の端は支持部材８３によって覆われる窪みの内部にある。溝１４ｂの他方の端は窪みの外にあるように、吐出孔１４ａの周囲から吐出孔１４ａの径方向にのびている。軸方向から見ると、溝１４ｂの他方の端は支持部材８３によって覆われた窪みよりも外側にある。すなわち、溝１４ｂは支持部材８３によって軸方向がおおわれる座繰り穴１４ｅなどの窪みから支持部材８３によって軸方向が覆われない領域まで特定方向にのびている。なお、以下では溝１４ｂの説明において、径方向は吐出孔１４ａの中心から吐出孔１４ａの径に沿った方向、軸方向は第１面１４ｘにおける吐出孔１４ａの開口面に対して垂直であり、吐出孔１４ａの開口面の中心を通る軸に沿った方向として説明する。
【００３８】
溝１４ｂは吐出孔１４ａ、弁座部１４ｆに近づくにつれて深くなる溝とされている。溝１４ｂの深さとは、第２面１４ｙの表面の高さから第１面１４ｘに向って溝１４ｂの底に至るまでの距離のことである。溝１４ｂの深さは、吐出孔１４ａから径方向に離れるにつれて浅くなる。図では、溝１４ｂの底面が第１面１４ｘと角度θ２の角度を有するように傾斜する例を示している。なお、溝１４ｂは一様に傾斜するだけでなく、傾斜の角度が途中で変化するようにしてもよく、また、深さが階段状に変化するようにしてもよい。図では角度θ２と角度θ１とが同じ場合を示したが、たとえば、角度θ２＜角度θ１となるようにしてもよい。吐出孔１４ａの軸および溝１４ｂの延びる方向を含むプレート１４の断面において、溝１４ｂの底面と弁座部１４ｆの傾斜面とのなす角、つまり（１８０度＋角度θ２−角度θ１）の値が１６５度〜１８０度の範囲内であるように溝１４ｂと弁座部１４ｆの傾斜面とが連続するようにするとよい。
【００３９】
溝１４ｂの弁座部１４ｆに近い一端側は、深さの位置が弁座部１４ｆの周囲と同じ、または弁座部１４ｆの周囲からわずかに高い位置とされる。また、溝１４ｂの弁座部１４ｆから遠い他端側は深さの位置が弁座部１４ｆよりも浅く、第２面１４ｙの表面と同じか、または第２面１４ｙの表面からわずかにくぼんだ位置とされる。実施の形態１では、弁座部１４ｆは吐出孔１４ａの傾斜面を延長した面で構成され、溝１４ｂの一方の端が弁座部１４ｆの周囲の一部に接続されている。
【００４０】
溝１４ｂの底面は平坦であってもよいが、図７では円筒面を有するように形成されている。このような溝１４ｂは、吐出孔１４ａから離れた位置から、吐出孔１４ａに向かって斜めにドリルで加工することで形成できる。その場合、溝１４ｂの底面が円筒面を有する。図７において、紙面の奥側になるにつれ、または手前側になるにつれて溝１４ｂの深さが浅くなる。
【００４１】
図８は実施の形態１に係る圧縮機１００の部分断面図であり、プレート１４と吐出弁８０とを組み合わせた断面図である。図８は吐出弁８０が閉じられた場合を示している。また、図９は実施の形態１に係る圧縮機１００の部分断面図であり、プレート１４と吐出弁８０とを組み合わせた部分の断面図である。図９は吐出弁８０が開いた場合を示している。以下では、圧縮機１００の圧縮動作と吐出弁８０の開閉動作とを説明する。
【００４２】
端子３０から電動機２０に電流が流れて、電動機２０が回転すると、シリンダ１３の内部でピストン１６が転動し、密閉容器の外からガスを吸入室Ｑに吸い込んだのち、吸入室Ｑが圧縮室Ｐに切り替わり、圧縮室Ｐの容積が縮小してガスの圧力を増加させる。弁体８１には第１バネ８２から圧縮室Ｐ側に向かうように力がかけられている。図８のように吐出弁８０が閉じているとき、弁体８１は第１面１４ｘ側の圧縮室Ｐのガスの圧力を受けている。第２面１４ｙ側にも密閉容器１内のガスが存在し、弁体８１には圧縮室Ｐと密閉容器１内のガスの差圧がかかっている。弁体８１には圧縮室Ｐのガスから弁座部１４ｆから引き離す力がかかっており、一方、第１バネ８２から弁座部１４ｆに押し付ける力がかかっている。圧縮室Ｐの圧力が密閉容器１内の圧力以下、または、密閉容器１内の圧力より高いが差圧が大きくない場合は、弁体８１は第１バネ８２の力により弁座部１４ｆに接し、すなわち、弁が閉じた状態となる。ピストン１６が移動することで、圧縮動作が進み、圧縮室Ｐの圧力が密閉容器１内の圧力よりも十分に高くなると、ガスが弁体８１を弁座部１４ｆから押し上げる力が第１バネ８２の押し付ける力に勝り、弁体８１が弁座部１４ｆから離れ、弁が開き始める。弁が開くと、圧縮室Ｐのガスは圧縮機構部１０から出て密閉容器１内に流れ出る。圧縮室Ｐのガスが流出すると、圧縮室Ｐの圧力が低下し、弁体８１が受けるガスの圧力よりも第１バネ８２の押し付ける力が勝ると、弁が閉じた状態に戻る。吐出弁８０が閉じることで、密閉容器１内のガスが圧縮機構部１０に戻って再圧縮されることを防ぐ。
【００４３】
図９において白抜き矢印で示すように、吐出弁８０が開いたとき、圧縮室Ｐからのガスは、弁体８１の円盤部８１ａに衝突し、円盤部８１ａの凸形状の表面と弁座部１４ｆとの間にできる環状の隙間から、円盤部８１ａまたは弁座部１４ｆの径方向に流れ出る。弁座部１４ｆのまわりは座繰り穴１４ｅで囲まれて、座繰り穴１４ｅの特定方向にのみ溝１４ｂが形成されているため、吐出したガスは溝１４ｂに沿って流れる。溝１４ｂは弁座部１４ｆからその径方向に離れるにつれて浅くなり、プレート１４の第２面１４ｙに近づくため、主にガスは第２面１４ｙに向かって斜めに流れる。溝１４ｂの吐出孔１４ａの中心からの長さは、吐出孔１４ａの径、吐出弁８０の支持部材８３の径よりも大きい。このため、ガスは吐出孔１４ａから離れた位置に導かれる。また、溝１４ｂの第２面１４ｙ側はそぐ上を支持部材８３などで覆われておらず、開かれているため、溝１４ｂの末端からだけでなく、溝１４ｂの途中からプレート１４の上方に流れることができる。このように、ガスが第２面１４ｙに向かって斜め、特に角度θ２のように浅い角度、たとえばθ１と同程度の１５〜３５度の範囲とされているので、ガスを吐出孔１４ａから遠くの位置まで導くことができる。
【００４４】
本実施の形態１はプレート１４の吐出孔１４ａが第２面１４ｙから第１面１４ｘに向けて形成された窪みの内部にあり、吐出弁８０の弁体８１が弁座部１４ｆより内側に第１面１４ｘに向けて凸となる形状を有している。このため、弁が閉じたときに第１面１４ｘよりも第２面１４ｙ側に有って、吐出孔１４ａ、弁座部１４ｆ、弁体８１に囲まれた空間、つまり死容積は極めて小さくなる。本実施の形態１の圧縮機は死容積のガスが再圧縮されることで、圧縮の効率が低下することを防止できる。また、吐出孔１４ａが圧縮室に近づくにつれて内径が小さくなるように第１面１４ｘとのなす角度が１５〜３５度の範囲内となる傾斜面を有しているので、弁体８１が上昇した際の開口面積が大きく、また、ガスを吐出孔１４ａから遠くの位置まで導きやすくなり圧力損失を低減することができる。さらに、本実施の形態１では弁座部１４ｆは吐出孔１４ａの傾斜面を延長した面で構成され、溝１４ｂの一方の端が弁座部１４ｆの周囲の一部に接続されているので、吐出孔１４ａから溝１４ｂまでガスが滑らかに流れることができ、圧力損失を低減することができる。また、溝１４ｂと弁座部１４ｆの傾斜面とがなす角度が１６５度〜１８０度の範囲内であるので、ガスが滑らかに流れることができ、圧力損失を低減することができる。
【００４５】
吐出弁８０は弁体８１が弁座部１４ｆの環状のシール面に対して直角に移動するポペット型の弁である。このようなポペット型の弁を圧縮機の吐出弁として使用した場合、第１バネ８２を支える支持部材８３などの構造物がガスの吐出される方向と交差し、吐出後のガスの通過する流路断面積が小さくなり、圧力損失を増大させる問題があった。
【００４６】
これに対し、本実施の形態１では、プレート１４に窪みの内部から特定方向にのびる溝１４ｂが形成されている。溝１４ｂは一方の端が窪みの内部で吐出孔１４ａの周辺にあり、吐出孔１４ａの中心から吐出孔１４ａの径方向にのびて、他方の端は窪みの外にある。溝１４ｂは吐出孔１４ａから吐出されたガスを前記窪みの外の特定方向に導く。吐出されたガスは、溝１４ｂによって吐出孔１４ａから離れた位置に導かれる。また、溝１４ｂは軸方向が開放されており、特定方向に導くだけでなく、溝１４ｂの途中から軸方向、径方向などにも放出可能とされている。このように、本実施の形態１によれば、吐出ガスを支持部材８３などの吐出ガスを吐出される方向と交差する構造物に覆われない広い空間に導くことができるため、圧力損失を低減することができる。また、溝１４ｂを設けることによって、騒音も低減される。マフラ５０が設置される場合、溝１４ｂののびる方向を、ガスがマフラ５０の内部で旋回の流れを生じさせるような方向としてもよい。たとえば、溝１４ｂの伸びる方向がマフラ５０内面の径方向でなく周方向に沿った、または径方向よりも周方向に近い向きであれば、旋回の流れを生じさせることができる。このようにマフラ５０の内部の流れを整流することにより、圧力損失を低減することができる。支持部材８３は窪みの軸方向を跨ぐようにプレート１４に固定されるが、溝１４ｂがのびる方向に他の方向に比べて大きな開口となる開口部８３ｅが形成されている。このため、ガスはさらに、溝１４ｂがのびる方向に流れやすくなり、支持部材８３を設けることによる圧力損失が小さくなる。
【００４７】
溝１４ｂは吐出孔１４ａの周囲から吐出孔１４ａの径方向に離れる距離が吐出孔１４ａの径の２倍以上とするとよい。このようにすると、吐出されたガスが吐出孔１４ａから十分に離れた位置に導くことができる。
【００４８】
また、溝１４ｂは、その一方の端と反対側となる他方の端がプレート１４の第２面１４ｙに囲まれた領域内で途絶えるように形成されているとよい。特に他方の端が第２面１４ｙの平坦な領域で途絶えるように形成されているとよい。このようにすると、他方の端でガスがプレート１４の第２面１４ｙの上に広がることができる。本実施の形態１では、プレート１４が円形であり、吐出孔１４ａが円の中心からずれた位置にあるため、溝１４ｂの伸びる方向を吐出孔１４ａからプレート１４との円周方向に向かう方向としている。これにより、ガスがプレート１４の上を周回するような流れを生じるので、圧力損失を低減することができる。
【００４９】
溝１４ｂは複数設けられるように構成してもよい。その場合、溝１４ｂの伸びる方向を異ならせると、ガスをより広い空間に導くことができ、圧力損失をさらに低減することができる。本実施の形態１では、２つの溝１４ｂを設けて、それぞれののびる方向を異なる円周方向としている。このように溝１４ｂが異なる複数の方向にガスを案内するように設けられていると、ガスが軸受け１４ｇの周囲の広い空間に導かれて、圧力損失を低減することができる。
【００５０】
溝１４ｂの幅は吐出孔１４ａの径の大きさと同程度とするとよい。吐出孔１４ａの径のよりも幅の細い溝１４ｂを多数設けてもよいが、その場合、それぞれの溝１４ｂの幅の合計が吐出孔１４ａの径と同等以上であるとよい。窪みの外周の位置における溝１４ｂの幅は吐出孔１４ａの径の１〜３倍程度であることが望ましい。溝１４ｂの幅が狭くなると吐出するガスのうち溝で導かれる割合が少なくなり、圧力損失を低減させる効果が小さくなる。一方、溝１４ｂの幅が広くなりすぎると、溝に沿った流れが生じにくくなり、吐出孔１４ａから遠くまでガスを導く効果が小さくなる。吐出孔１４ａの径よりも幅が細い溝１４ｂを複数組み合わせ、それらの幅の総和が吐出孔１４ａの径以上となるようにしてもよい。
【００５１】
図１０は実施の形態１に係る圧縮機１００の第１の変形例の部分断面図であり、プレート１４と吐出弁８０とを組み合わせた部分の断面図である。図１１は実施の形態１に係る圧縮機１００の第１の変形例の上面図である。図９、図６で示した構成との違いは、溝１４ｂを階段状として、弁体８１の円盤部８１ａの圧縮室Ｐ側を凸の曲面に変更した点である。なお、溝１４ｂの形状、円盤部８１ａの凸の形状の一方のみを、変更してもよい。このように、変形例では溝１４ｂは径方向にのびた第１面１４ｘと平行な面と軸方向に平行な面とによってできる段が複数段組み合わされた階段状となっている。吐出孔１４ａから離れるにつれて第２面１４ｙからの深さが浅くなっていく点は図９の構成と同じであり、ガスが溝に沿って第２面１４ｙの表面に流れることで、上記で述べた圧力損失を低減の効果を得ることができる。圧力損失を低減の観点から、溝１４ｂは図９のような傾斜面でできているほうが効果的であるが、図９のように階段状にすると溝１４ｂの加工が容易となる場合がある。
【００５２】
弁体８１の円盤部８１ａの凸の曲面は、たとえば球面の一部である。このように弁体８１の円盤部８１ａを凸の曲面を有するようにしたので、弁体８１の円盤部８１ａとの中心位置がわずかにずれても、環状のシール面が確実にできて、吐出弁８０の信頼性を向上させることができる。なお、円盤部８１ａ側を円錐台面として弁座部１４ｆ側を弁体８１側に凸の曲面で構成するようにしてもよい。その場合、弁座部１４ｆはトーラス面を環状に切り取ってできる面などとすることができる。
【００５３】
図１２は実施の形態１に係る圧縮機１００の第２の変形例の上面図である。図１３は実施の形態１に係る圧縮機１００の第２の変形例の部分的な斜視図であり、プレート１４の第２面１４ｙの吐出孔１４ａ周辺を斜めから見た図である。第２の変形例は、溝１４ｂの底部が平坦な傾斜面で形成されている点が、図６、図７の底部が円筒の傾斜面で構成された構造と異なる。なお、図では溝１４ｂは１つのみとして示したが、複数設けてもよい。吐出孔１４ａから離れるにつれて第２面１４ｙからの深さが浅くなっていく点は図９の構成と同じであり、ガスが溝に沿って第２面１４ｙの表面に流れることで、上記で述べた圧力損失を低減の効果を得ることができる。また、底部が平坦であるため、幅方向の深さが同じであり、ガスが幅方向に広がりやすい。
【００５４】
図１４は実施の形態１に係る圧縮機１００の第３の変形例の上面図であり、プレート１４の第２面１４ｙ側を見た図である。第３の変形例では吐出孔１４ａがプレート１４の中央にあり、複数の溝１４ｂは吐出孔１４ａから径方向に放射状にのびている。さらに、吐出孔１４ａを中心とする回転を考えると、溝１４ｂは吐出孔１４ａから他端までの間に同じ回転方向に湾曲し、他端側が同じ回転方向を向くようにされている。第３の変形例では、吐出されるガスが溝１４ｂに沿って流れることで、旋回の流れを生じることができる。このようにガスが旋回するため、ガスに含まれる油滴などを遠心力で密閉容器１の内壁などに収集し、密閉容器１の外に流出するガスに含まれる油を減少させる効果がある。
【００５５】
＜実施の形態２＞
図１５は実施の形態２に係る圧縮機１００の部分断面図であり、プレート１４と吐出弁８０とを組み合わせた断面図である。実施の形態２に係る圧縮機は、吐出弁８０以外は実施の形態１に記載の構成と同様である。本実施の形態２は、実施の形態１の弁体８１と支持部材８３の形状を変更したものである。弁体８１は全体として凹型形状である。弁体８１に円盤部８１ａがある点は実施の形態１と同様であるが、実施の形態１で円盤部８１ａの中央から軸状にのびたガイド部８１ｂのかわりに、円盤部８１ａの周縁から軸方向に立ち上がり筒状にのびたガイド部８１ｃを有している。円盤部８１ａは回転曲面形状の座面を有し、プレート１４の弁座部１４ｆは円盤部８１ａの座面とほぼ同形状を有する。ガイド部８１ｃの内部に第１バネ８２が圧縮された状態で挿入されている。第１バネ８２の一方の端が円盤部８１ａの上面、他方の端が支持部材８３のカバー部の圧縮室側の面に接している。円盤部８１ａの座面は弁座部１４ｆに接するように第１バネ８２によって付勢される。また、弁体８１は円筒状のガイド部８１ｃの外周面が、支持部材８３のカバー部８３ａの内側に形成された内周面と摺動自在に嵌め合うことで、弁体８１が開閉する際の傾きが抑制される。支持部材８３のカバー部８３ａの一部に穴８３ｆが形成され、支持部材８３の内部が密閉容器１内の高圧冷媒で満たされる空間に連通するようにされている。また、穴８３ｆは、支持部材８３の内部に潤滑油が溜まった場合でも、滞留せずに排出さできるように構成されている。実施の形態１のように支持部材８３の中央に摺動部が必要ないため軸部８３ｂは必ずしも必要ないが、第１バネ８２の位置ずれを防止するなどのために軸部８３ｂを有していてもよい。
【００５６】
実施の形態２によれば、弁体８１のガイド部８１ｃが筒状になることにより、実施の形態１に比べて断面二次モーメントが大きくなり、弁体８１の強度を向上させることができる。また、支持部材８３の形状を簡素化できるため、加工が容易になる。
【００５７】
＜実施の形態３＞
図１６、１７、１８は実施の形態３に係る圧縮機１００の部分断面図であり、プレート１４と吐出弁８０とを組み合わせた断面図である。図１６は吐出弁８０が閉じた状態の断面図であり、図１７は吐出弁８０が途中まで開いた状態の断面図、図１８は吐出弁８０が最も開いた状態の断面図である。実施の形態３に係る圧縮機は、吐出弁８０以外は実施の形態１に記載の構成と同様である。本実施の形態３の吐出弁８０は、実施の形態１と同様に弁体８１、第１バネ８２、支持部材８３を有するが、さらに、可動ガイド８６、第２バネ８７、ホルダ８８を有する。弁体８１は、実施の形態１と同様であり、実施の形態１の第１バネ８２によって付勢される。可動ガイド８６は円柱状の部材であり、中心軸部分に貫通する穴８６ａが形成されている。ホルダ８８は支持部材８３の内部に固定された筒状の部材であり、ホルダ８８の内面を可動ガイド８６の外周面が軸方向に摺動可能とされている。弁体８１は弁座部１４ｆとの当接面とは反対側に凸形状のガイド部８１ｂを有し、このガイド部８１ｂの外周面が、可動ガイド８６に形成された穴８６ａの内周面と摺動自在に嵌め合うように構成されている。可動ガイド８６の穴８６ａは円盤部８１ａから遠い側に一部が狭くなった端面８６ｂを有する。ガイド部８１ｂが可動ガイド８６の穴８６ａに深く入った場合、ガイド部８１ｂの端が端面８６ｂに接して、それ以上入らないように構成されている。ガイド部８１ｂが可動ガイド８６の穴８６ａに軸方向に摺動し、かつ、可動ガイド８６がホルダ８８の内面を軸方向に摺動するように嵌め合わされるため、弁体８１は開閉する際の傾きが抑制される。
【００５８】
ホルダ８８は、弁体８１の円盤部８１ａ側に蓋部８８ａが形成され、その蓋部８８ａにはガイド部８１ｂの通過する穴が設けられている。蓋部８８ａによってホルダ８８の内部の可動ガイド８６は円盤部８１ａに衝突しないようにされている。ホルダ８８の外径は第１バネの内径よりも小さく、ホルダ８８が第１バネの内側にあるようにされる。第１バネ８２の一方の端は弁体８１に接し、他方の端はカバー部８３ａに接するようにされる。
【００５９】
また、ホルダ８８の内部には、可動ガイド８６の蓋部８８ａと反対側に第２バネ８７が収容されている。第２バネ８７はコイルバネであり、一方の端は支持部材８３のカバー部８３ａ、他方が可動ガイド８６に接して、可動ガイド８６をホルダ８８の蓋部８８ａに向かうように力をかけている。支持部材８３のカバー部８３ａの穴８３ｆと可動ガイド８６の穴８６ａとは、密閉容器１内の高圧冷媒で満たされる空間に連通している。また、穴８３ｆと穴８６ａの内部に存在する潤滑油は滞留せずに排出可能となっている。
【００６０】
以下に、吐出弁８０の動作について説明する。図１６のように、弁体８１が閉じている時、弁体８１には、圧縮室内と密閉容器１内の圧力差による力と、第１バネ８２によって弁座部１４ｆに押し付けられる力と、弁体８１の自重による重力とが作用する。ただし、弁体８１の自重による重力はその他の力に比べ十分小さいため無視できる。弁体８１が閉じている時、可動ガイド８６はホルダ８８の蓋部８８ａに接した状態で保持され、弁体８１のガイド部８１ｂの軸方向の端の一部がホルダ８８の穴８６ａに挿入された状態となっている。
【００６１】
回転軸１１の回転に伴い、圧縮室Ｐ内の圧力が上昇し、圧縮室Ｐ内と密閉容器１内との圧力差による力が、第１バネ８２が弁体８１の円盤部８１ａを弁座部１４ｆに押し付ける力よりも大きくなると弁体８１は弁座部１４ｆから離間する。弁体８１が弁座部１４ｆから離間すると、圧縮室Ｐ内から高圧のガスがマフラ５０内に吐出され始める。図１７のように、弁体８１は、吐出されるガスから流体力を受けるため、徐々にリフト量が大きくなる。リフト量が大きくなるにつれて弁体８１のガイド部８１ｂの可動ガイド８６の穴８６ａに入る長さは大きくなる。そして、図１８に示すように、ガイド部８１ｂの一部が可動ガイド８６の穴８６aの端面８６ｂに接触するまで可動ガイド８６の穴８６ａに入ると、可動ガイド８６はガイド部８１ｂによって押しあげられるようにホルダ８８の内部を上昇する。このように、弁体８１と可動ガイド８６とが一体となりリフトすると、可動ガイド８６は蓋部８８ａから離間し、第２バネ８７を押し縮め始める。なお、第１バネ８２は円盤部８１ａに接しているため、弁体８１の位置が弁座部１４ｆから離間するリフト量に応じた力を常に弁体８１に与え続ける。
【００６２】
圧縮室Ｐ内からのガスの吐出が完了すると、弁体８１と可動ガイド８６とは圧縮室Ｐ内と密閉容器１内との圧力差による力と、第１バネ８２と第２バネ８７との復元力の合力によって閉口し始める。再び図１７のように、第２バネ８７と接触する可動ガイド８６の端面とは反対側の端面８６ｃが、ホルダ８８の先端部の蓋部８８ａに到達すると、可動ガイド８６の穴８６ａの内部では弁体８１のガイド部８１ｂが端面８６ｂから離間する。これにより、可動ガイド８６は停止し、第２バネ８７の伸長も止まる。引き続き弁体８１は第１バネ８２によって吐出孔１４ａ側に押されるため、弁体８１のリフト量はさらに小さくなる。やがて、弁体８１は弁座部１４ｆに当接して、図１６のように吐出孔１４ａは閉口した状態に戻る。
【００６３】
本実施の形態３は弁体８１の移動方向と同じ方向に移動可能な可動ガイド８６と、可動ガイド８６を同じ方向に押す第２バネ８７をさらに備えている。弁体８１のガイド部８１ｂが摺動する摺動部は可動ガイド８６に形成されている。本実施の形態３は、複数のバネを使用し、開閉動作の途中で弁体８１のガイド部８１ｂが移動することにより、弁体８１を押すバネの数が変化するように構成されている。その結果、開閉動作の途中で弁体８１にかかる力がリフト量に対して非線形に変化する。具体的には、リフト量が小さい弁の開き始めの時点では第１バネ８２の力のみがかかり、リフト量が大きい最大に開く時点では第１バネ８２と第２バネ８７との力がかかるようにされている。本実施の形態３によれば、弁体８１が開口するのに要する力を小さくできるとともに、弁体８１が閉口するときの閉じ速度を大きくでき、弁体８１の開き遅れ、及び閉じ遅れを抑制できる。例えば、第１バネ８２のバネ定数を小さく、第２バネ８７のバネ定数を大きくするとその効果は、より顕著になる。
【００６４】
また、可動ガイド８６が移動可能であり、開口動作の途中から弁体８１と一体となってリフトし、可動ガイド８６の変位がホルダ８８の蓋部８８ａにより規制される際に、可動ガイド８６の運動量が弁体８１の運動量に変換される。その結果、弁体８１が加速し、弁体８１の閉じ遅れを低減することが可能である。以上により、過圧縮や冷媒の再膨張損失を低減できるため、圧縮機性能が向上する。
【００６５】
＜実施の形態４＞
図１９は実施の形態４に係る圧縮機１００の部分断面図であり、プレート１４と吐出弁８０とを組み合わせた断面図である。本実施の形態は、実施の形態１の第１バネ８２を不等ピッチバネとしたものであり、それ以外は実施の形態１に記載の構成と同様である。本実施の形態４によれば、不等ピッチバネを用いることで、バネのたわみ量が大きくなるにつれてバネ定数が大きくなる非線形バネ特性を得ることができる。その結果、弁体８１が開口するのに要する力を小さくできるとともに、弁体８１が閉口するときの閉じ速度を大きくできる。以上により、過圧縮や冷媒の再膨張損失を低減できるため、圧縮機性能が向上する。
【００６６】
図２０は実施の形態４に係る圧縮機１００の変形例の部分断面図であり、プレート１４と吐出弁８０とを組み合わせた断面図である。実施の形態２に係る圧縮機の部分断面図である弁体８１を実施の形態２と同様の構造都市、かつ第１バネ８２を不等ピッチバネとしたものである。弁体８１が開口するのに要する力を小さくできるとともに、弁体８１が閉口するときの閉じ速度を大きくできる。過圧縮や冷媒の再膨張損失を低減できるため、圧縮機性能が向上する。
【産業上の利用可能性】
【００６７】
本開示は、ガスを圧縮する圧縮機の高性能化に利用できる。
【符号の説明】
【００６８】
１  密閉容器、１ａ蓋、１０  圧縮機構部、１１  回転軸、１２  偏心軸部、１３  シリンダ、１３ａ  シリンダ室、１３ｂ  ベーン溝、１３ｃ  吸入孔、１３ｄ  吸入ポート、１３ｅ  吐出ポート、１３ｆ  凹部、１３ｇ  収容穴、１４、１５  プレート、１４ａ  吐出孔、１４ｂ  溝、１４ｄ  設置部、１４ｅ  座繰り穴、１４ｆ  弁座部、１４ｇ  軸受け、１４ｈ  軸受穴、１４ｘ  第１面、１４ｙ  第２面、１６  ピストン、１８  ベーン、１９  ベーンバネ、２０  電動機、２１  固定子、２２  回転子、３０  端子、５０  マフラ、６０  吸入管、７０  吐出管、８０  吐出弁、８１  弁体、８１ａ  円盤部、８１ｂ、８１ｃ  ガイド部、８２  第１バネ、８３  支持部材、８３ａ  カバー部、８３ｂ  軸部、８３ｃ  ガイド穴、８３ｄ  下端、８３ｅ  開口部、８３ｆ  穴、８７  第２バネ、８８  ホルダ、Ｐ  圧縮室、Q  吸入室、１００  圧縮機。
【要約】
本開示の圧縮機（１００）は、圧縮機構部（１０）が、圧縮室（Ｐ）の壁の一部を構成して圧縮されたガスを外に吐出する吐出孔（１４ａ）を有するプレート（１４）と、吐出孔（１４ａ）を開閉する吐出弁（８０）とを備え、プレート（１４）の圧縮室（Ｐ）の側の面を第１面（１４ｘ）、反対側の面を第２面（１４ｙ）としたとき、吐出孔（１４ａ）は第２面（１４ｙ）から第１面（１４ｘ）に向けて形成された窪みの内部にあり、吐出弁（８０）は、窪みの内部の弁座部（１４ｆ）と、圧縮室（Ｐ）の側に凸形状を有する弁体（８１）と、弁体（８１）に力を与える第１バネ（８２）と、第１バネ（８２）を支持する支持部材（８３）と、を有し、プレート（１４）の第２面（１４ｙ）に、一方の端が前記窪みの内部にあり、他方の端が窪みの外にあって、吐出されるガスを窪みの外に案内する溝（１４ｂ）が形成されている。【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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