JP2800355B2 - 圧縮機の吐出弁装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、圧縮機の吐出弁装置に係り、詳しく騒音低
減構造を有する吐出弁装置に関する。

［従来の技術］ 第９図に示す冷凍用に供される容積型圧縮機は、シリ
ンダボア（圧縮室）10を封塞する弁板12に同圧縮室10と
連通する吐出孔14が貫設され、同弁板12の吐出室22側に
位置する弁座面16上には同吐出孔14の開口を周期的に開
閉する撓曲自在な吐出弁18が配設されている。同吐出弁
18は各吐出孔14ごとに独立して設けられるか又は複数の
吐出孔14の開口を開閉する各弁機能部を一体的に結合し
た形態で取付けられ、開弁時の撓曲限界はリテーナ20に
よって規制されている。そして上記弁座面16は吐出弁18
との密合のほかその延在面に結合されるヘッド部材との
封止性をも確保する必要から、一般に表面粗さが２〜３
μmRz程度という極めて平滑な状態に仕上げられてい
る。

［発明が解決しようとする課題］ 圧縮機内を流動する冷媒ガス中には微細な潤滑油粒が
混在されており、上記弁座面16が吐出弁18も共に潤滑油
粒が被着する環境におかれている。そして上述したよう
に弁座面16は極めて平滑に仕上げられているため、吐出
弁18の開弁時には、吐出弁18による上記開口周囲の封塞
域に介在する潤滑油の主として表面張力により、吐出弁
18は弁座面16にかなり強く密着せしめられる。したがっ
て、吐出弁18は圧縮室10内の圧力が所定の開弁圧力に加
算された上記潤滑油の表面張力に打勝つまで開弁に抵抗
し、開弁と同時に圧縮冷媒ガスは急激に吐出室内へ吐出
される。その結果、オーバコンプレッションを伴った吐
出冷媒ガスの瞬発的な圧力波と、リテーナ20に激突する
吐出弁18の衝撃振動波とが複合されて騒音を誘起し、特
に車両空調用に供される圧縮機では、かかる騒音が運転
環境の放置しえない阻害要因としてとかく問題視されて
いるのが実状である。

本発明は、効果的に騒音を低減しうる吐出弁装置の創
出を解決すべき技術課題とするものである。

［課題を解決するための手段］ 本発明は上記課題解決のため、圧縮室と連なった吐出
孔の開口を有する弁座面であって、吐出弁による該開口
周囲の封塞域のうち、開口縁を含む幅0.5〜1.3mmの環状
界域を除いた外周域を10〜30μmRzに粗面化するという
構成を採用している。

吐出弁の開弁抵抗を緩和させる上記封塞域の粗面化
は、該吐出弁にかかるモーメントからその開閉軸方向に
おける先端側がとくに有効である。したがって、粗面化
を除外する上記環状界域の幅も該先端側においてはなる
べく小さく設定することが望ましく、また、実質的な粗
面化加工を環状界域を囲包する外周域のうち上記先端側
に位置するほぼ半面範囲のみに施行することもできる。

上記粗面化域の形成に際しては、その表面粗さを大き
くするほど上記環状界域面に対する粗面山頂の標高値も
大きくなるので、表面粗さに応じて該標高値が５μｍ程
度に保たれるよう、粗面化域を抉削するか又は環状界域
を膨出させるように予備加工することが好ましい。

［作用］ 本発明の吐出弁装置においては、吐出孔の開口縁を含
む特定幅の環状界域を除いた外周域が粗面化されてお
り、これが微視的な接触面積の減少をもたらして表面張
力に基づく開弁抵抗の上昇を抑え、しかも粗面化域へ侵
入する圧縮冷媒ガスによって吐出弁の受圧面積は実質的
に拡大される。

したがって、吐出弁は所定の開弁圧力で円滑に動作
し、オーバコンプレッションを伴った吐出冷媒ガスの圧
力波やリテーナとの衝突振動波は巧みに減衰される。ま
た、無負荷状態の吐出弁はかかる粗面化域の形成によっ
て上記位環状界域との間に微小な空隙を生じることにな
るが、吸入行程時の吐出弁は、吐出室と圧縮室との差圧
により撓曲して吐出孔開口縁と密に衝接せしめられるの
で、その封止性は十分確保される、なお、吐出行程時に
該微小空隙を経由する漏れの影響については、上述した
空隙値の加工調整によって一層効果的に制止することが
できる。

［実施例］ 以下、図に基づいて本発明の実施例を具体的に説明す
る。

第１図及び第２図は、第９図に例示した容積型圧縮機
の特に吐出孔14を貫設した弁板12部分と、該弁板12の弁
座面16上に配設されて該吐出孔14の開口を周期的に開閉
する吐出弁18のみを示している。

さて、上記弁座面16は吐出弁18との密合のほか、その
延在面に吐出室22及び図示しない吸入室を隔設したヘッ
ド部材が結合されるため、十分な封止性を考慮してその
表面粗さは２〜３μmRz程度と、極めて平滑な状態に仕
上げられている。そして該弁座面16は、吐出弁18による
開口周囲の封塞域（第２図に直径Ｄで示された環形の範
囲）のうち、開口縁14aを含む幅0.5〜1.3mmの環状界域
Ｐのみが上記平滑な状態のままに残置され、その外周域
（図では直径Ｄを僅かに超える程度に画かれている）Ｑ
が10〜30μmRzに粗面化されている、粗面化にはショッ
トブラスト、研削、ローレットなどの加工手法が利用で
き、例えばショットブラスト加工であれば、不要箇所を
マスキングすることによって行うことができる。

このように本実施例は、吐出弁18による弁座面16上の
封塞域のうち、開口縁14aを含む幅0.5〜1.3mmの環状界
域Ｐを除いた外周域Ｑが粗面化されており、吐出弁18と
の間に生じる微視的な接触面積の減少は封塞域に介在す
る潤滑油の表面張力、すなわち開弁抵抗を従来の平滑面
と比べて効果的に低下させる。しかも圧縮室内の冷媒ガ
ス圧力が開弁圧力近くまで上昇すると、開口縁14aを含
む上記環状界域Ｐの微小空隙から粗面化域Ｑへと侵入す
る圧縮冷媒ガスによって、吐出弁18の受圧面積は実質的
に増大するので、上記表面張力の影響はほとんど消失し
て吐出弁18は所定の開弁圧力で円滑に動作する。

したがって、オーバコンプレッションを伴った吐出冷
媒ガスの瞬発的きな圧力波やリテーナとの衝突振動波は
巧みに減衰され、騒音は良好に鎮静化される。そしてこ
のような粗面化域Ｑの形成は逆に吐出弁18の封止性に難
を生じ、特に吸入行程時のガス漏れがとかく問題となり
やすいのであるが、吸入行程時の吐出弁18は、吐出室と
圧縮室との差圧により撓曲して上記開口縁14aと密に衝
接することとなるので、その封止性は十分確保される
（第３図）。勿論かかる開口縁14aとのより確実な密合
を果たすため、上記環状界域Ｐの幅及び粗面化域Ｑの表
面粗さは、特定された数値の範囲内において関連的に設
定されることが一層効果的である。また、粗面化域Ｑの
表面粗さを大きく設定するほど環状界域Ｐ面に対する粗
面山頂の標高値（吐出弁18との形成空隙）も大きくなる
ので、これを実質的に吐出行程時のガス漏れに影響のな
い５μｍ程度に調整すべく、第４図及び第５図に示すよ
うに、表面粗さに応じて予め粗面化域Ｑ部分を抉削30す
るか、又は環状界域Ｐ部分を膨出40させるように加工す
ることもできる。

なお、上述した粗面化域Ｑは環状界域Ｐの全外周域を
対象とする構成について説明したが、これを吐出弁18の
開閉軸Ｘ−Ｘ方向における先端側に位置するほぼ半面範
囲に局限したものであっても、その粗面化域Ｑは吐出弁
18にかかるモーメントから極めて効果的に作用し、開弁
抵抗を相応に低下させることができる。また、該モーメ
ントにより粗面化域Ｑに対する吐出弁18の反復衝接力は
その先端側ほど大きく、これが粗面化域Ｑの表面粗さを
微細化させてしまう傾向にあるので、粗面化を除外され
る環状界域Ｐの幅も該先端側ｈでは0.5mm程度と最小限
に設定し、有効粗面化域Ｑをより広く確保することが望
ましい（第６図）。

第７図は粗面化域Ｑの表面粗さを約15μmRzに設定
し、環状界域Ｐの幅のみが異なる数種の試料を用いた騒
音レベルの測定結果を示すもので、測定は圧縮機の回転
数…1000rpm、圧縮比（吐出圧力／吸入圧力）…15/2の
条件で行った。図から理解できるように環状界域Ｐの幅
を小さく、つまり粗面化域Ｑを拡大するほど騒音の低減
に有効ではあるが、同環状界域Ｐの幅を1.3mm以下に設
定したものでは、粗面化域Ｑをもたない従来装置（図中
△印）と比較した騒音レベルにおいて、４〜５デシベル
良好に低減し、かつその効果も飽和する傾向にあること
が確認された。

第８図は環状界域Ｐの幅と体積効率との関係を測定し
た結果を示すもので、上記騒音測定の場合と同一の試料
及び同一の条件下で行った結果である。すなわち本実施
例の場合は、粗面化域Ｑをもたない従来装置（図中△
印）となんら遜色のない性能を示し、また、封塞域の全
面を粗面化した試料との比較では３％を超える性能の向
上が認められた。なお、参考例として封塞域の全面を30
μmRzに粗面化した試料（図中×印）では極端な性能の
低下が明瞭に確認された。

［発明の効果］ 以上、詳述したように本発明は、特許請求の範囲に記
載した構成を有するものであるから、吐出弁の封塞域に
介在する潤滑油の開弁抵抗は実質的に消失し、オーバコ
ンプレッションを伴った吐出冷媒ガスの瞬発的な圧力波
や、リテーナに激突する吐出弁の衝撃振動波に基づく騒
音は良好に減衰されるともに、弁座面の粗面化によって
生じる体積効率の影響も実用上全く支障のない程度に抑
制することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る吐出弁装置の一実施例を示す要部
断面図、第２図は弁座面の粗面化域を示す説明図、第３
図は吸入行程時の吐出弁の撓曲状態を示す第１図と同様
の要部断面図、第４図及び第５図は吐出弁と環状界域間
の空隙を調整するための予備加工を示す説明図、第６図
は不等幅の環状界域を示す説明図、第７図は環状界域の
幅と騒音の関係を示す線図、第８図は環状界域の幅と体
積効率の関係を示す線図、第９図は従来の吐出弁装置を
示す要部断面図である。 10……圧縮室、12……弁板 14……吐出孔、14a……開口縁 16……弁座面、18……吐出弁 Ｐ……環状界域、Ｑ……粗面化域

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 川村 尚登 愛知県刈谷市豊田町２丁目１番地 株式 会社豊田自動織機製作所内 (56)参考文献 特開 平２−218875（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−130279（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−96666（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) F04B 39/10

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】圧縮室と連なった吐出孔の開口を有する弁
   座面であって、吐出弁による該開口周囲の封塞域のう
   ち、開口縁を含む幅0.5〜1.3mmの環状界域を除いた外周
   域を、10〜30μmRzに粗面化したことを特徴とする圧縮
   機の吐出弁装置。