(57)【要約】【課題】圧縮機における吸入孔および吸入弁部の構造の改良により、吸入効率の大幅な改善、圧縮時の耐久性の確保、吸入弁の大型化による弁固有振動数低下の防止をはかる。【解決手段】吸入室および吐出室が形成されたシリンダヘッドとシリンダボアが形成されたシリンダブロックとの間に、吸入室とシリンダボアとの間を連通可能な吸入孔および吐出室とシリンダボアとの間を連通可能な吐出孔が形成された弁板が介装され、該弁板の吸入孔に対し、吸入孔開閉用のリード弁からなる吸入弁が設けられているとともに、該リード弁の先端側に吸入孔が配置されている圧縮機において、吸入孔を、リード弁の先端側をＵ字の底部側とするＵ字形状に形成するとともに、該リード弁を、吸入孔のＵ字形状に対応して延びるＵ字形状に形成したことを特徴とする圧縮機。【選択図】図１
2009091932.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸入室および吐出室が形成されたシリンダヘッドとシリンダボアが形成されたシリンダブロックとの間に、吸入室とシリンダボアとの間を連通可能な吸入孔および吐出室とシリンダボアとの間を連通可能な吐出孔が形成された弁板が介装され、該弁板の吸入孔に対し、吸入孔開閉用のリード弁からなる吸入弁が設けられているとともに、該リード弁の先端側に吸入孔が配置されている圧縮機において、前記吸入孔を、前記リード弁の先端側をＵ字の底部側とするＵ字形状に形成するとともに、前記リード弁を、前記吸入孔のＵ字形状に対応して延びるＵ字形状に形成したことを特徴とする圧縮機。
【請求項２】
前記Ｕ字形状に形成されたリード弁のＵ字両腕間に前記吐出孔が配置されている、請求項１に記載の圧縮機。
【請求項３】
前記Ｕ字形状に形成された吸入孔が、Ｕ字に沿って延びる方向に、全長にわたって連続して延びている、請求項１または２に記載の圧縮機。
【請求項４】
前記Ｕ字形状に形成された吸入孔が、Ｕ字に沿って延びる方向に、断続的に延びている、請求項１または２に記載の圧縮機。
【請求項５】
前記Ｕ字形状に形成された吸入孔のＵ字各腕部の吸入孔幅をａ、ｂとし、前記Ｕ字形状に形成されたリード弁のＵ字両腕間の間隙をｃとするとき、ほぼａ＝ｂ＝ｃとされている、請求項１〜４のいずれかに記載の圧縮機。
【請求項６】
前記Ｕ字形状に形成された吸入孔のＵ字底部の吸入孔幅をｄとし、該Ｕ字形状のＵ字底部の底点と該Ｕ字形状の一方のＵ字腕部の頂点との距離で定義される擬似吸入孔全長をｅとするとき、ｅ＞２ｄを満足する、請求項１〜５のいずれかに記載の圧縮機。
【請求項７】
前記Ｕ字形状に形成された吸入孔のＵ字両腕の長さが等しい、請求項１〜６のいずれかに記載の圧縮機。
【請求項８】
前記Ｕ字形状に形成された吸入孔のＵ字両腕の長さが互いに異なっている、請求項１〜６のいずれかに記載の圧縮機。
【請求項９】
前記シリンダボアの前記リード弁の先端側に、前記リード弁開時に該リード弁の先端部を係止可能なリセスが形成されている、請求項１〜８のいずれかに記載の圧縮機。
【請求項１０】
前記吸入孔の面積をＳ1 とし、前記リード弁からなる吸入弁が開弁したときの該弁と弁板との隙間の該弁の側方からみた開口面積をＳ2 とするとき、Ｓ1 ＜２Ｓ2 とされている、請求項１〜９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、圧縮機に関し、とくに、吸入孔および吸入弁部の構造を改良した圧縮機に関する。
【背景技術】
【０００２】
図１０および図１１に示すように、吸入室１０１および吐出室１０２が形成されたシリンダヘッド１０３とシリンダボア１０４が形成されたシリンダブロック１０５との間に、吸入室１０１とシリンダボア１０４との間を連通可能な吸入孔１０６および吐出室１０２とシリンダボア１０４との間を連通可能な吐出孔１０７が形成された弁板１０８が介装され、該弁板１０８の吸入孔１０６に対し、吸入孔開閉用のリード弁からなる吸入弁１０９が設けられているとともに、該リード弁１０９の先端側に吸入孔１０６が配置されている圧縮機の構造はよく知られている。図示例では、吐出孔１０７に対しては吐出弁１１０が設けられ、シリンダボア１０４の吸入弁１０９の先端側には、リード弁からなる吸入弁１０９開時に該リード弁の先端部を係止可能な、ストッパとしてのリセス１１１が形成されている。なお、図１０において、１１２は、シリンダボア１０４内に往復動自在に挿入されたピストン、１１３は、吐出弁１１０開時のストッパとしてのリテーナを、それぞれ示している。また、図１１における１１４は、リード弁からなる吸入弁１０９の根元部側に形成された穴を示しており、該穴１１４の形成により、吸入弁１０９が、吐出孔１０７を介してのシリンダボア１０４と吐出室１０２との間の連通を妨げないようになっている。図１２は、７気筒の場合の吸入弁１０９全体の構造例を、図１３は、７気筒の場合の弁板１０８全体の構造例を、それぞれ示している。
【０００３】
図１０、図１１に示したように、従来の弁板１０８の吸入孔１０６は円形に形成されており、これを塞ぐ吸入弁１０９は、弁板吸入孔１０６より一回り大きい頭部を持つリード弁に構成されることが一般的であった。吸入行程において、シリンダボア１０４内圧力が吸入圧より低下し、吸入弁１０９の上面と下面に差圧が生じると、吸入弁１０９が開き、例えば被圧縮流体としての冷媒ガスがシリンダボア１０４内に吸入される。このとき、吸入効率を上げるために、リセス１１１を深くしたり、吸入孔１０６の直径を大きくしたりして、ガス流路面積を大きく取る手段がよく用いられていた。しかし、リセス１１１を深くすることは圧縮機の騒音に悪影響を及ぼす。また、吸入孔１０６の直径を大きくすると、圧縮時に高圧力を吸入弁１０９が受けた時、吸入弁１０９に過大な応力が発生し、弁１０９が変形してしまうおそれがある。さらに、吸入孔１０６を拡大することによって弁１０９の形状も大型化し、弁固有振動数が大幅に低下し、弁振動による騒音問題をより顕著にしてしまうおそれがある。
【０００４】
そこで、特許文献１、２に開示されているような構造が提案されている。特許文献１では、弁板吸入孔面積を部分的に拡大し、かつ、その拡大部中に、圧縮時の高圧力を受ける支持部を設けている。また、特許文献２では、吸入弁が、吸入時の受圧面積が大きくなるような形状に形成されている。
【特許文献１】特開平８−２８４４９号公報
【特許文献２】特開２００２−８１３８１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、上記特許文献１、２に開示されているような構造をもってしても、吸入ガス流路面積は未だ不十分であり、とくに、大きな吸入効率改善には至っていない。
【０００６】
そこで本発明の課題は、吸入孔および吸入弁部の構造を従来にない新規な構造とすることにより、吸入効率の大幅な改善、圧縮時の耐久性の確保、吸入弁の大型化による弁固有振動数低下の防止をはかることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明に係る圧縮機は、吸入室および吐出室が形成されたシリンダヘッドとシリンダボアが形成されたシリンダブロックとの間に、吸入室とシリンダボアとの間を連通可能な吸入孔および吐出室とシリンダボアとの間を連通可能な吐出孔が形成された弁板が介装され、該弁板の吸入孔に対し、吸入孔開閉用のリード弁からなる吸入弁が設けられているとともに、該リード弁の先端側に吸入孔が配置されている圧縮機において、前記吸入孔を、前記リード弁の先端側をＵ字の底部側とするＵ字形状に形成するとともに、前記リード弁を、前記吸入孔のＵ字形状に対応して延びるＵ字形状に形成したことを特徴とするものからなる。
【０００８】
このように弁板吸入孔をＵ字形状に形成し、リード弁からなる吸入弁をＵ字形状の吸入孔に対応した形状に形成することにより、従来の円形の吸入孔とそれを塞ぐ形状の吸入弁に比べ、吸入弁が開いた時のガス流路面積の拡大が可能になり、それに伴って吸入効率の大幅な改善が可能になる。また、吸入孔をＵ字形状とすることで、吸入孔の幅（Ｕ字形状の吸入孔の各部の幅）は、容易に、円形の吸入孔の直径よりは大きくならならないようにすることができ、それによって、たとえ圧縮時の高圧力が吸入弁にかかっても、吸入弁に過大な応力が発生しないようになる。さらに、吸入孔をＵ字形状とすることで、吸入孔を広い範囲にわたって延在させることができ、吸入孔の存在位置がリード弁先端部付近に集中しなくなるので、弁先端部が大型にならず、弁先端部を大型化する際の固有振動数の大幅な低下を防止可能となる。
【０００９】
このような本発明に係る圧縮機の構造においては、容易に、上記Ｕ字形状に形成されたリード弁のＵ字両腕間に吐出孔が配置されている構成とできる。これによって、リード弁からなる吸入弁が吐出孔のガス流通を妨げることが確実に回避される。
【００１０】
また、上記Ｕ字形状に形成される吸入孔は、Ｕ字に沿って延びる方向に、全長にわたって連続して延びていてもよく、Ｕ字に沿って延びる方向に、断続的に延びていてもよい。前者の構造の場合には、より大きなガス流路面積の確保が可能であり、後者の構造の場合には、断続部分が弁板自体で構成できるため、Ｕ字に沿って延びる方向に長い吸入孔であっても、弁板の吸入孔形成部の強度を十分に高く維持できる。
【００１１】
また、上記Ｕ字形状に形成された吸入孔のＵ字各腕部の吸入孔幅をａ、ｂとし、上記Ｕ字形状に形成されたリード弁のＵ字両腕間の間隙をｃとするとき、ほぼａ＝ｂ＝ｃとされていることが好ましい。このような構成によって、吸入弁が開いた時のガス流路面積の拡大をはかりつつ、吸入孔から吸入されるガスの流れの均一化をはかることができる。
【００１２】
また、上記Ｕ字形状に形成された吸入孔のＵ字底部の吸入孔幅をｄとし、該Ｕ字形状のＵ字底部の底点と該Ｕ字形状の一方のＵ字腕部の（長い方のＵ字腕部の）頂点との距離で定義される擬似吸入孔全長をｅとするとき、ｅ＞２ｄを満足することが好ましい。このような構成によって、吸入孔をＵ字形状とすることによる上述の効果、つまり、吸入弁に過大な応力が発生しないようにするとともに、弁先端部の大型化防止の効果がより確実に得られるようになる。
【００１３】
また、上記Ｕ字形状に形成された吸入孔のＵ字両腕の長さが等しい構成を採用することもでき、Ｕ字両腕の長さが互いに異なっている構成を採用することもできる。後者の構成では、吸入孔は、より正確に表現すると、Ｊ字形状に形成されることになる。本発明では、このようなＪ字形状の吸入孔も、本発明で言うＵ字形状の吸入孔に含まれるものとする。このようなＪ字形状の吸入孔の場合にあっても、上記リード弁を、この吸入孔のＪ字形状に対応して延びるＵ字形状に形成すればよい。
【００１４】
また、シリンダボアの上記リード弁の先端側に、上記リード弁開時に該リード弁の先端部を係止可能なリセスが形成されている構成を採用できる。このリセスの役目は、従来構造同様、吸入弁開時のストッパであるが、本発明では吸入孔がＵ字形状に形成され、吸入孔がリード弁の根元方向に向けてより長く延在することが可能になるので、リード弁からなる吸入弁のより広い範囲にわたって吸入圧がかかるようになり、吸入弁は、弁ストッパであるリセスに当接した後も、大きくひずむことが可能になって、吸入ガス流路面積の更なる拡大をはかることができる。
【００１５】
さらに、上記吸入孔の面積（流路面積）をＳ1 とし、上記リード弁からなる吸入弁が開弁したときの該弁と弁板との隙間の該弁の側方からみた開口面積（つまり、開弁時の吸入弁と弁板との隙間の外側全周における、吸入ガス流れ用の流路面積）をＳ2 とするとき、Ｓ1 ＜２Ｓ2 とされていることが好ましい。すなわち、開弁時の吸入弁と弁板との隙間の吸入ガス流れ用の流路面積Ｓ2 は、ほぼＳ1 の半分あるいは、それよりも大きい面積として表すことができるから、吸入孔の面積Ｓ1 が２Ｓ2 よりも小さいことによって、この吸入孔を通して吸入されたガスは大きな抵抗を受けることなく円滑にシリンダボア内に流入することができるようになり、吸入効率の改善に寄与することができる。
【発明の効果】
【００１６】
このように、本発明に係る圧縮機の構造によれば、Ｕ字形状の吸入孔およびそれに対応した形状の吸入弁により、吸入ガス流路面積を拡大し、吸入効率を大幅に改善することができる。また、Ｕ字形状により吸入孔がより吸入弁の根元方向に延びることができるので、吸入圧がかかる吸入弁の範囲を拡大でき、弁開時の吸入弁のひずみを大きくして吸入ガス流路面積をさらに拡大することが可能になる。また、圧縮時の高圧力が吸入弁にかかっても、吸入弁に過大な応力が発生することを回避できる。また、リード弁からなる吸入弁の先端部の大型化を防止して、弁固有振動数の大幅な低下を防止することもできる。さらに、Ｕ字形状の吸入孔および吸入弁の細部の形状をより最適化すれば、一層性能の向上をはかることができる。
【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。
図１および図２は、本発明の一実施態様に係る圧縮機の吸入孔および吸入弁部の構造を示している。図１および図２において、吸入室１および吐出室２が形成されたシリンダヘッド３とシリンダボア４が形成されたシリンダブロック５との間に、吸入室１とシリンダボア４との間を連通可能な吸入孔６および吐出室２とシリンダボア４との間を連通可能な吐出孔７が形成された弁板８が介装されている。弁板８の吸入孔６に対して、吸入孔開閉用のリード弁からなる吸入弁９が設けられているとともに、該リード弁９の先端側に吸入孔６が配置されている。吐出孔７に対しては吐出弁１０が設けられ、シリンダボア４の吸入弁９の先端側には、リード弁からなる吸入弁９開時に該リード弁の先端部を係止可能な、ストッパとしてのリセス１１が形成されている。シリンダボア４内には往復動自在にピストン１２が挿入されており、該往復動に伴って、吸入室１からシリンダボア４内への被圧縮流体（例えば、冷媒ガス）の吸入、圧縮された流体のシリンダボア４内から吐出室２内への吐出が行われる。１３は、吐出弁１０開時のストッパとしてのリテーナを示している。
【００１８】
図１に示すように、吸入孔６は、吸入弁９（リード弁）の先端側をＵ字の底部側とするＵ字形状に形成されている。また、リード弁からなる吸入弁９は、吸入孔６のＵ字形状に対応して延びるＵ字形状に形成されている。また、Ｕ字形状に形成されたリード弁からなる吸入弁９のＵ字両腕間に吐出孔７が配置されており、吸入弁９が吐出孔７のガス流通を妨げないようになっている。
【００１９】
図３は、上記のような吸入弁９を備えた吸入弁部材１４の全体を示しており、７気筒の場合について例示している。この例では、Ｕ字形状に形成された各吸入弁９のＵ字両腕間は長穴１５に形成されている。なお、図示は省略するが、このような吸入弁部材１４をシリンダブロック５と弁板８との間に介装するに際し、シリンダボア４周囲の吸入弁部材１４が存在しない部位のシール性を確保するために、吸入弁部材１４の外縁に相当する部位に段差を有するガスケットが介装される。また、図４は、弁板８の全体を示しており、７気筒の場合について例示している。この例では、図１に対応して、Ｕ字形状に形成される各吸入孔６は、Ｕ字に沿って延びる方向に、全長にわたって連続して延びている。全長にわたってＵ字状に延びることにより、この吸入孔６によって大きなガス流路面積の確保が可能である。図５は、図４に示した弁板８の変形例に係る弁板１６の全体を示しており、７気筒の場合について例示している。この例では、Ｕ字形状に形成される各吸入孔６ａは、Ｕ字に沿って延びる方向に断続的に延びており、途中に、弁板１６自体によって断続部分１７が形成されている。図示例では断続部分１７は一つの吸入孔６ａに対し１箇所設けられているが、複数箇所であってもよい。弁板１６自体によって構成される断続部分１７の存在により、Ｕ字に沿って延びる方向に長い吸入孔６ａであっても、弁板１６の吸入孔形成部の強度を十分に高く維持できる。
【００２０】
図１に示したように、吸入孔６をＵ字形状に形成し、リード弁からなる吸入弁９をＵ字形状の吸入孔６に対応した形状に形成することにより、図１０。図１１に示した従来構造に比べ、吸入弁９が開いた時のガス流路面積の拡大が可能になり、それに伴って吸入効率の大幅な改善が可能になる。また、吸入孔６をＵ字形状とすることで、吸入孔６がより吸入弁９の根元方向に延びることができ、つまり、吸入弁９の長手方向により長く延在できるので、吸入圧がかかる吸入弁９の範囲が、図６に示した従来構造に比べ、拡大され、図２に示したように、吸入弁９は、弁ストッパであるリセス１１に当接した後も、つまり吸入弁９開時において、吸入弁９のひずみが大きくされて吸入ガス流路面積がさらに拡大される。
【００２１】
また、Ｕ字形状の吸入孔６の各部の幅は、図１１に示した従来構造における円形の吸入孔の直径よりは大きくならならないようにすることができ（図示例では、小さくなっており）、それによって、たとえ圧縮時の高圧力が吸入弁９にかかっても、吸入弁９には過大な応力が発生しなくなる。さらに、吸入孔６をＵ字形状とすることにより、吸入孔６が広い範囲にわたって延在でき、吸入孔６の存在位置がリード弁からなる吸入弁９の先端部付近に集中しなくなるので、弁先端部が大型にならず、弁先端部を大型化する際の固有振動数の大幅な低下を確実に防止できる。
【００２２】
本発明においては、以下のような各種構成、各種態様を採用することができる。
例えば、図６に示すように、図１に示した実施態様において、Ｕ字形状に形成された吸入孔６のＵ字各腕部の吸入孔幅をａ、ｂとし、Ｕ字形状に形成されたリード弁からなる吸入弁９のＵ字両腕間の間隙をｃとするとき、ほぼａ＝ｂ＝ｃとなる構成を採用することができる。このようにほぼａ＝ｂ＝ｃとすることによって、吸入弁９が開いた時のガス流路面積の拡大をはかりつつ、吸入孔９から吸入されるガスの流れの均一化をはかることができる。
【００２３】
また、図７に示すように、図１に示した実施態様において、Ｕ字形状に形成された吸入孔６のＵ字底部の吸入孔幅をｄとし、該Ｕ字形状のＵ字底部の底点と該Ｕ字形状の一方のＵ字腕部の（長い方のＵ字腕部の）頂点との距離で定義される擬似吸入孔全長をｅとするとき、ｅ＞２ｄを満足する構成を採用することができる。このように構成すれば、吸入孔６をＵ字形状とすることによる効果がより確実に得られるようになる。
【００２４】
また、図８に示すように、図１に示した実施態様に比べ、Ｕ字形状に形成された吸入孔のＵ字両腕の長さが互いに異なっている構成を採用することもできる。この構成では、より正確に表現すると、Ｊ字形状の吸入孔６ｂが形成されることになる。弁板の吸入孔形成可能範囲に応じて、このようなＪ字形状の吸入孔６ｂを形成することも可能である。図示例では、図１に示したのと実質的に同じＵ字形状の吸入弁９が設けられているが、吸入孔６ｂの形状に応じて、吸入弁９の形状を若干変更してもよい（ただし、基本的に吸入弁９のＵ字形状は維持される）。
【００２５】
さらに、図９に示すように、図１に示した実施態様において、吸入孔６の面積（流路面積）をＳ1 とし、リード弁からなる吸入弁９が開弁したときの該弁９と弁板８との隙間の該弁９の側方からみた開口面積（つまり、開弁時の吸入弁と弁板との隙間の外側全周における、吸入ガス流れ用の流路面積）をＳ2 とするとき、Ｓ1 ＜２Ｓ2 を満足する構成を採用することができる。このような構成により、前述したように、吸入孔６を通して吸入されたガスは大きな抵抗を受けることなく円滑にシリンダボア４内に流入することができるようになり、吸入効率の改善に寄与することができる。
【産業上の利用可能性】
【００２６】
本発明に係る圧縮機の構造は、吸入孔を有する弁板およびリード弁からなる吸入弁を備えたあらゆる圧縮機に適用可能である。とくに、吸入効率の改善や耐久性の向上、騒音の低下が求められる車両用の圧縮機に好適である。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の一実施態様に係る圧縮機の吸入孔および吸入弁部のシリンダボア側から見た平面図である。
【図２】図１の圧縮機のＡ−Ａ線に沿う縦断面図である。
【図３】図１の吸入弁を構成する部材全体の平面図である。
【図４】図２の弁板の全体平面図である。
【図５】図４の変形例に係る弁板の全体平面図である。
【図６】図１における吸入孔および吸入弁部の望ましい寸法関係を示す平面図である。
【図７】図１における吸入孔および吸入弁部の別の望ましい寸法関係を示す平面図である。
【図８】図１の変形例に係る吸入孔の形状をを示す平面図である。
【図９】図１の吸入孔および吸入弁部における望ましい面積関係を示す縦断面図である。
【図１０】従来の圧縮機の吸入孔および吸入弁部の縦断面図で、図７のＢ−Ｂ線に沿う縦断面図である。
【図１１】図１０における吸入孔および吸入弁部をシリンダボア側から見た平面図である。
【図１２】図１１の吸入弁を構成する部材全体の平面図である。
【図１３】図１０の弁板の全体平面図である。
【符号の説明】
【００２８】
１  吸入室
２  吐出室
３  シリンダヘッド
４  シリンダボア
５  シリンダブロック
６、６ａ、６ｂ  吸入孔
７  吐出孔
８、１６  弁板
９  吸入弁
１０  吐出弁
１１  リセス
１２  ピストン
１３  リテーナ
１４  吸入弁部材
１５  長穴
１７  断続部分
【図１】
2009091932.tif 000003
【図２】
2009091932.tif 000004
【図４】
2009091932.tif 000005
【図５】
2009091932.tif 000006
【図６】
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【図７】
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【図９】
2009091932.tif 000009
【図１０】
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【図１１】
2009091932.tif 000011
【図１２】
2009091932.tif 000012
【図１３】
2009091932.tif 000013
【図３】
2009091932.tif 000014
【図８】
2009091932.tif 000015