JP2004360542A

JP2004360542A - 気体圧縮機

Info

Publication number: JP2004360542A
Application number: JP2003159074A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Nonaka; 毅野中; Masahiro Tsuda; 昌宏津田
Original assignee: Calsonic Compressor Inc
Current assignee: Marelli Corp
Priority date: 2003-06-04
Filing date: 2003-06-04
Publication date: 2004-12-24

Abstract

【課題】吐出弁の加工工数、部品点数を減らし、コストを低減しながら、リードバルブの過密着を防止し、騒音発生、過圧縮による消費動力増加を抑制する。
【解決手段】リードバルブ２２と弁座２１の対向面に互いに同極性の磁性を持たせ、磁性の反発力でリードバルブ２２を弁座２１から浮かすようにして、吐出弁室１５側が吐出穴１３よりも高い気体圧力差により閉止密着しているリードバルブ２２と弁座２１とが、逆の圧力差になってリードバルブ２２を弁座２１から離そうとするとき、磁性の反発力で、その分離を容易にし、応答遅れなく、衝撃少なくリードバルブ２２が弁座２１から離れるようにする。
【選択図】図３

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、空調装置等に用いられる気体圧縮機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種の気体圧縮機では、気体圧縮機の運転により冷媒等の気体を冷房システム等の外部から吸入ポート経由で吸入し、シリンダ室でサイクリックに圧縮して、圧縮気体を吐出ポート経由で空調システム等の外部へ吐出する。
【０００３】
シリンダ室から吐出される圧縮気体は、そのサイクリックな圧縮動作に応じて圧力が変動する。すなわち、シリンダ室は吸入工程、圧縮工程、吐出工程を繰り返し、吸入工程では圧力が下がり、圧縮、吐出工程では圧力が上がる。吸入工程や圧縮が未だ充分でない段階の圧縮工程で、もし吐出側への流路が開かれていると、吐出側の気体圧力の方が高いために圧縮気体が逆流するので、流路の途中に吐出弁を設けて、この段階では吐出側への流路を閉じるようにしてある。シリンダ室の気体圧縮が充分に進んだ吐出工程になると、吐出弁が開いてシリンダ室から圧縮気体が吐出される。更に、ロータリベーン型気体圧縮機の場合は、シリンダ室にベーンによる圧縮室が形成され、吸入工程と初期の圧縮工程ではこの圧縮室と吐出流路との連通が断たれ、後期の圧縮工程、吐出工程で圧縮室と吐出流路とが連通するようになっている。
【０００４】
吐出弁には、通常、シリンダ室側の気体圧力が吐出側の気体圧力より高いときに開き、その逆に吐出側の気体圧力がシリンダ室側の気体圧力より高いときに閉じる、リーフ状のリードバルブが用いられている。つまり、前後の圧力差により弁は開閉する。
【０００５】
リードバルブの開閉は、シリンダ室のサイクリック圧縮動作の周期で激しく繰り返され、リードバルブと弁座、あるいは、リードバルブとこれのバックに配置されたリードバルブの反り量を規制するバルブサポートとが衝突して、騒音を発生しやすい。
【０００６】
ところで、気体圧縮機にはロータやピストン等機械的に摺動しながら運動する部材があり、運転時は摺動部に潤滑油が供給されるようになっている。摺動部はシリンダ室内にも存在するため、この潤滑油は冷媒等の気体に混じってシリンダ室から吐出され、上記の吐出弁を通過してその先の油分離器等により気体から分離して繰り返し使用される。つまり、吐出弁では常に潤滑油混入の気体が通過する。
【０００７】
この潤滑油は、吐出弁閉時にリードバルブと弁座との隙間をシールする機能を有するが、その反面、表面張力によりリードバルブを弁座に貼り付けてしまいシリンダ室の圧縮気体の吐出を妨げ、過圧縮を起こす一因にもなる。過圧縮は消費動力を増大し、圧縮機の効率を低下させる。
【０００８】
当然、また、リードバルブの開時の応答遅れも大きくなり、騒音増加の原因にもなる。
【０００９】
リードバルブの応答性をよくするために、リードバルブに予めわずかな反りを与えることがあるが、このリードバルブ組付け時には、わずかな反りの向きを識別しながら組み付けるので、組付け作業が困難になる。
【００１０】
吐出弁のこのような騒音発生、過圧縮による消費動力増加を防ぐ技術として、特許文献１および特許文献２が知られている。
【００１１】
【特許文献１】
特開２０００−２４９０６７号公報（請求項１、図１）
【００１２】
【特許文献２】
特開平６−１０８６７号公報（段落番号００２２、図３）
【００１３】
特許文献１の吐出弁は、図５に示すように、リードバルブ１２３の取り付け面１０１ｂを吐出穴１２２の弁座１２２ｂより高い位置に設けて、吐出穴１２２側からの気体圧力によりリードバルブ１２３が押し上げられるとき、リードバルブ１２３が開きやすくなる。また、リードバルブ１２３の弁座１２２ｂへの貼り付き現象が防止される。衝突も弱められて騒音も低下する。
【００１４】
しかし、特許文献１の吐出弁は、その取り付け面と弁座の段差加工が必要でややコスト高になる、という難点がある。
【００１５】
特許文献２の吐出弁は、図６に示すように、高圧室１１９内の圧力が所定の吐出圧力に達すると、電磁石が通電してリードバルブ１２３を吸引しバルブを強制的に開く。これにより、過圧縮を回避して動力損失を低減する。
【００１６】
しかし、特許文献２の吐出弁は、電磁石とその制御系を付加するため、部品点数が増え、組付け工数も多くなって、著しくコスト高になる。
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】
この発明は、上述の問題点を解決し、部品点数を増やすことなく、組み付けも容易で、騒音発生、過圧縮による消費動力増加を防ぐことのできる気体圧縮機を提供するものである。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
上述の課題を解決するために、この発明の気体圧縮機は、機械的サイクリック運動により容積を変化させて気体を吸入・圧縮するシリンダ室と、このシリンダ室に開口して、該シリンダ室でサイクリックに吸入・圧縮される気体を吐出させ吐出室に送り出す吐出穴と、この吐出穴の気体出口側に設けられ、該吐出穴の周囲に形成され吐出穴軸線方向に磁化された弁座と、一側が上記弁座を覆って該弁座と逆向きに磁化され他側が上記シリンダ室の外壁に固定されたリーフ状のリードバルブとを有する吐出弁とを具備するものである。
【００１９】
【発明の実施の形態】
この発明の実施の形態を、以下、図１〜図４を参照して説明する。
【００２０】
図１は、この発明の一実施形態のロータリベーン型気体圧縮機を示す縦断面図、図２は、図１のＩＩ−ＩＩ断面図である。図３は、図１の要部である吐出弁の拡大断面図、図４は、図３の吐出弁のリードバルブと弁座を分解して示した平面図である。
【００２１】
図１および図２において、１は圧縮機本体、２は吐出ポート、３は吸入ポート、４は吸入逆止弁である。
【００２２】
圧縮機本体１には、シリンダブロック５、サイドブロック６および７、ロータ８、ロータ軸９、５枚のベーン１０が設けられている。
【００２３】
両側に上記サイドブロック６、７が固定されたシリンダブロック５内には、シリンダ室１１が形成されている。
【００２４】
上記ロータ８は、ロータ軸９に固定されていて、上記シリンダ室１１内に回動自在となっている。
【００２５】
このロータ８には、ほぼ放射状に５つのベーン溝１２が均等に刻設され、上記５枚のベーン１０は、それぞれこのベーン溝１２に摺動自在に出没できるようになっている。これらベーン１０の各先端１０ａは、上記シリンダブロック５の内周面５ａに、両側面は、上記サイドブロックの内壁面６ａ、７ａに摺接している。
【００２６】
上記５枚のベーン１０により上記シリンダ室１１は５分割されて圧縮室１１ａ、１１ａ、‥‥を形成している。また、上記シリンダ室１１内の短径円弧部１１ｂ（２か所）からロータ８が回転する矢印方向（図２参照）の手前側には、それぞれ吐出穴１３が開口して、シリンダ室１１と吐出室１４とを連通させている。この吐出穴１３の外側、吐出穴１３と吐出室１４との間の吐出弁室１５には、この発明の特徴である吐出弁１６が取り付けられている。この吐出弁１６はリーフ弁式であって、上記圧縮室１１ａから吐出室１４へ圧縮された気体（冷媒ガス）を通過させ、吐出弁室１５からシリンダ室１１への気体の逆流を遮断する。吐出弁１６の詳細は、後に説明する。
【００２７】
吸入逆止弁４は、圧縮機本体１と吸入ポート３との間に、吸入ポート３に直結して設けられている。吸入逆止弁４と圧縮機本体１のシリンダ室１１とは、吸気室１９、吸入路２０、吸入口２０ａにより連通している。
【００２８】
上記ロータ軸９は、プーリ１７、電磁クラッチ１８を介して、外部から回転動力を伝達されて回転する。上記ロータ８はロータ軸９とともに回転し、圧縮室１１ａの容積を増減させて、シリンダ室１１に開口する吸入口２０ａから気体を吸入し、圧縮室１１ａ内でこの気体を圧縮し、吐出穴１３、吐出弁１６、吐出弁室１５、吐出通路１５ａ経由で、圧縮した圧縮気体を吐出室１４へ吐出する。
【００２９】
ロータ８には、図２に示すように、等間隔に５枚のベーンが備えられ、シリンダブロック５には、吸入口２０ａ、吐出穴１３が、それぞれ１８０°の間隔で２か所に配設されているから、ロータ８が１回転する間に、各吸入口２０ａと各吐出穴１３は、５回吸入あるいは吐出をそれぞれ繰り返し、ベーンが奇数枚なので、２か所の吸入口２０ａ、吐出穴１３の吸入あるいは吐出の位相は１８０°ずれて、圧縮機の吸入ポート３では、ロータ１回転当たり１０回吸入を繰り返す。
【００３０】
上記吐出室１４の底部には、図１に示すように、潤滑油溜まり１４ａが設けられている。この潤滑油溜まり１４ａには、サイドブロック６、７とシリンダブロック５に穿設された油孔６ｂ、５ｂ、７ｂがつながっていて、吐出室１４の高圧気体により潤滑油溜まり１４ａの潤滑油がこれらの油孔６ｂ、５ｂ、７ｂを通ってロータ軸９の軸受９ａ、９ａを潤滑し、更に、ロータ８とサイドブロック６、７との摺動面を潤滑する。また、潤滑油溜まり１４ａから図示省略の別経路でロータ８、ベーン１０、シリンダブロック５相互の摺動面にも潤滑油が導かれ、これらを潤滑する。
【００３１】
潤滑に使用された潤滑油は、シリンダ室１１に侵入して冷媒等の気体に混入し、気体とともに吐出弁１６等を経由して、油分離器１４ｂに至り、ここで気体から分離されて潤滑油溜まり１４ａに戻される。
【００３２】
圧縮機本体１への冷媒等の気体は、吸入ポート３経由で外部、空調システムに圧縮機が用いられている場合は、空調システムの配管から供給される。
【００３３】
圧縮機本体１により圧縮された気体は、吐出室１４から吐出ポート２経由で外部（空調システムの配管）へ吐出される。
【００３４】
図３および図４に、この発明の特徴となる吐出弁（図２の１６）を示す。図３は、吐出弁の断面図、図４は、図３の吐出弁のリードバルブと弁座を分解して示した平面図である。
【００３５】
図３および図４において、吐出穴１３の気体出口側（吐出弁室側）の周囲には、吐出穴１３を取り巻くようにして円環状の弁座２１が設けられている。この弁座２１は、吐出穴軸線Ｙ方向に、例えば図３のように、吐出穴１３側がＳ極、吐出弁室１５側がＮ極のように磁化されている。
【００３６】
弁座２１の吐出弁室１５側には、弁座２１を覆うようにして、リーフ状のリードバルブ２２が配置されている。このリードバルブ２２は、弁座２１を覆う側２２ａが弁座２１と逆向きに、すなわち、Ｙ方向に見て、吐出穴１３側がＮ極、吐出弁室１５側がＳ極に磁化されていて、弁座２１と相反発し、弁座面から浮き上がるようになっている。リードバルブ２２の磁化部分は、図面のように環状２２ｃにする他、弁座２１を覆う側２２ａ全面とすることもできる。
【００３７】
リードバルブ２２の他側の基部２２ｂには、取り付け穴２３、２３が穿設されている。リードバルブ２２は、これらの取り付け穴２３に通したネジ２４、２４により、バルブサポート２５とともに、シリンダブロック５（シリンダ室１１の外壁）に固定されている。
【００３８】
ロータ８の回転により、シリンダ室１１の各圧縮室１１ａ、１１ａ、‥‥はロータ軸線回りに公転し、その容積が順次サイクリックに増減する。ひとつの圧縮工程の圧縮室１１ａが吐出穴１３と連通する状態になると、その初期には、
「圧縮室１１ａの気体圧力＜吐出弁室１５の気体圧力」
となっていて、この吐出弁室１５側が高い圧力差により、リードバルブ２２が弁座２１に押し付けられ、吐出弁１６を閉止していて吐出弁室１５の高圧気体のシリンダ室１１への逆流を阻止している。リードバルブ２２と弁座２１との間には潤滑油が付着し、シール性がよくなって弁の閉止を確実にしている。
【００３９】
ロータ８の回転とともに圧縮が進行して、
「圧縮室１１ａの気体圧力＞吐出弁室１５の気体圧力」
となると、この圧縮室１１ａ側が高い圧力差により、リードバルブ２２を押し上げようとし、圧縮室１１ａは吐出工程に移る。
【００４０】
このときまで、弁座２１に押し付けられていたリードバルブ２２は、弁座２１との磁力による反発力により、弁座２１から離れやすくなっていて、そのため、押し上げ力を受けると、リードバルブ２２は弁座２１から応答遅れなく離れ、吐出弁１６を開状態にして、圧縮室１１ａの圧縮気体は吐出弁室１５へ送り込まれる。これにより、圧縮室１１ａ内が過圧縮になるのが避けられる。
【００４１】
リードバルブ２２が弁座２１から離れると、リードバルブ２２はバルブサポート２５に衝突するが、容易に弁座２１から離れたリードバルブ２２は、そのスピードが比較的遅く、衝突時の衝撃力が弱い。
【００４２】
また、わずかな圧力差でリードバルブ２２が弁座２１から離れるから、圧縮室１１ａから吐出弁室１５への圧縮気体の流入もなめらかに始まり、流速変化の衝撃も少ない。
【００４３】
更に、また、吐出穴１３入口をベーン１０が通過すると、吐出穴１３と連通する圧縮室が次の圧縮室に移り、連通する圧縮室１１ａが未だ圧縮工程にあるのでその気体圧力が低くなる。これにより、吐出弁室１５側が高い圧力差となって、再びリードバルブ２２を弁座２１に押し付けて弁が閉じられるのであるが、このときも、リードバルブ２２と弁座２１との磁気反発力が作用しているので、吐出弁が衝撃少なく、ソフトな閉止となる。
【００４４】
このようにして、発生する騒音も低く、リードバルブ２２への衝撃負荷も抑えられ、リードバルブ寿命も長くなる。
【００４５】
上述の実施の形態では、この発明をロータリベーン型気体圧縮機に適用したものについて説明したが、機械的サイクリック運動により容積を変化させて気体を吸入・圧縮するシリンダ室とこのシリンダ室からの圧縮気体吐出を制御する吐出弁とを有する他の気体圧縮機にも、この発明を実施することができることは勿論である。
【００４６】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明では、リードバルブと弁座とを逆向きに磁化して磁力の反発力で弁座からリードバルブを浮き上がるようにし、過密着を避けるようにした。これにより、部品点数、組付け工数を増やすことなく、圧縮機運転中のリードバルブの叩き付ける衝撃が弱まって騒音が抑制され、過圧縮による消費動力増加も防ぐことができる。
【００４７】
吐出弁組み付け時は、リードバルブにそりを付ける必要がないから、裏表の区別なしに組み付けることができ、組付け作業が容易になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施形態を示す縦断面図。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ断面図
【図３】この発明の特徴となる吐出弁を示す断面図。
【図４】図３の吐出弁のリードバルブと弁座を分解して示した平面図。
【図５】従来の吐出弁を示す断面図。
【図６】従来の吐出弁を示す断面図。
【符号の説明】
１圧縮機本体
２吐出ポート
３吸入ポート
４吸入逆止弁
５シリンダブロック
５ａ内周面
５ｂ油孔
６、７サイドブロック
６ａ、７ａ内壁面
６ｂ、７ｂ油孔
８ロータ
９ロータ軸
９ａ軸受
１０ベーン
１０ａ先端
１１シリンダ室
１１ａ圧縮室
１１ｂ短径円弧部
１２ベーン溝
１３吐出穴
１４吐出室
１４ａ潤滑油溜まり
１４ｂ油分離器
１５吐出弁室
１６吐出弁
１７プーリ
１８電磁クラッチ
１９吸気室
２０吸入路
２０ａ吸入口
２１弁座
２２リードバルブ
２２ａ弁座２１を覆う側
２２ｂリードバルブ２２の基部
２２ｃ環状の磁化部分
２３取り付け穴
２４ネジ
２５バルブサポート

Claims

機械的サイクリック運動により容積を変化させて気体を吸入・圧縮するシリンダ室と、
上記シリンダ室に開口して、該シリンダ室でサイクリックに吸入・圧縮される気体を吐出させ吐出室に送り出す吐出穴と、
上記吐出穴の気体出口側に設けられ、該吐出穴の周囲に形成され該吐出穴の軸線方向に磁化された弁座と、一側が上記弁座を覆って該弁座と逆向きに磁化され他側が上記シリンダ室の外壁に固定されたリーフ状のリードバルブとを有する吐出弁と、
を具備することを特徴とする気体圧縮機。