JP3541961B2 - 容積型圧縮機の弁装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、容積型圧縮機の弁装置に係り、詳しくは圧力変動並びに振動騒音の低減を図った弁装置の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
主として冷凍用に供されている容積型圧縮機は、機内の低圧域及び高圧域と圧縮室とが通孔によって連通されており、往復式圧縮機においてはその双方の通孔を開閉する吸入弁及び吐出弁が設けられ、回転式圧縮機においても圧縮室と高圧域とを連通する通孔には同様な吐出弁が配設されている。なお、かかる弁体には通常差圧によって同通孔を開閉する単体若しくは複合体形式のリード弁が多用されている。
【０００３】
図９は広く車両空調用に供されている往復式圧縮機のリヤ部分を例示するもので、複数の圧縮室（ボア）１ａを並設したシリンダブロック１の外端は弁板２を挟んでハウジング３により封塞され、弁板２にはハウジング３内に形成された吸入室（低圧域）４及び吐出室（高圧域）５と圧縮室１ａとをれぞれ連通する通孔、つまり吸入孔４ａ及び吐出孔５ａが貫設されている。そして同弁板２の一方の弁座面とシリンダブロック１との間には、各吸入孔４ａに対応する複数のリード弁６ａを備えた吸入弁体６が介装され、また、吐出室５内に露出した弁板２の他方の弁座面上には、各吐出孔５ａと対応する複数のリード弁７ａを備えた吐出弁体７が装着されており、これらリード弁６ａ及び７ａの開弁（撓曲）限界は、圧縮室１ａの口端に設けられた切欠き８及び吐出弁体７と共締めされたリテーナ９によってそれぞれ規制されている。
【０００４】
このように各リード弁６ａ、７ａは、吸入孔４ａ及び吐出孔５ａが開口される各弁座面に着座して圧縮室１ａとの相対的な差圧により開閉されるが、同弁座面はリード弁６ａ、７ａとの密合性の確保やこれを挟着するシリンダブロック１及びハウジング３との封止性を配慮する必要から、一般に表面粗さが２〜３μｍＲＺ程度という極めて平滑な状態に仕上げられている。
【０００５】
【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、上記弁座面やリード弁６ａ、７ａは共に潤滑油粒が被着する環境におかれている。そして上述のごとき極めて平滑度の高い弁座面に着座した閉弁状態のリード弁６ａ、７ａは、いずれも吸入孔４ａ、吐出孔５ａの開口全周域を平面的な接触によって封塞しているため、その開弁時においてもかかる封塞域に介在する潤滑油の主として表面張力により、同弁座面にかなり強く密着せしめられている。
【０００６】
したがって、リード弁６ａ、７ａは圧縮室１ａ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、開弁と同時に冷媒ガスの急激な吸入又は吐出が一挙に開始される。その結果、単なる吸入圧損や過圧縮のみにとどまらず、その瞬発的な圧力波と開弁規制面に激突するリード弁６ａ、７ａ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を阻害する重大な要因として、かねてより指摘されているのが実情である。
【０００７】
本発明は、吸入圧損や過圧縮に加えて複合騒音をも効果的に低減し、しかもリード弁の良好な封塞性を確保することを解決すべき技術課題とするものである。
【０００８】
【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、機内の低圧域及び高圧域と圧縮室とをそれぞれ連通する通孔を有し、少なくとも弁座面に開口する該通孔を差圧によって開閉するリード弁を備えた容積型圧縮機において、上記弁座面上の通孔を跨いだ開弁軸方向の両側に、上記リード弁が伸直した常態では該リード弁と弁座面との接触を妨げ、かつ該リード弁の弾性撓曲によって該通孔を閉鎖させる干渉段差部を設けるとともに、該弁座面及び該リード弁のいずれか一方に、該通孔の周辺を囲包し、かつ該リード弁の弾性撓曲に追従して撓屈する封止体を被装した新規な構成を採用している。
【０００９】
本発明の好適な形態として、上記封止体は上記リード弁に被覆された円形状皮膜であり、より好ましい封止体はアクリロニトリルーブタジェンゴム皮膜である。なお、上記リード弁は開弁軸方向の基端側及び先端側のみが上記干渉段差部の上面に載置されている。また、上記干渉段差部は、弁座面を直接凹刻するか又は弁座面に樹脂皮膜を被覆することによって形成される。
【００１０】
【作用】
本発明の弁装置においては、弁座面上の通孔を跨いだ開弁軸方向の両側に、上記リード弁が伸直した常態では該リード弁と弁座面との接触を妨げ、かつ該リード弁の弾性撓曲によって通孔を閉鎖させる干渉段差部が設けられているため、無負荷時のリード弁は開弁軸方向の基端側及び先端側が干渉段差部の上面に載置されて伸直した常態を保持しており、リード弁と弁座面との接触は妨げられ、かつ該通孔の閉鎖が妨げられている。
【００１１】
しかし、ひとたび圧縮室との相対的な差圧がリード弁を閉じる向きに作用すると、該リード弁は直ちに撓曲して通孔の全開口周縁と衝接することにより該通孔を閉鎖し、同時に封止体も該リード弁の撓曲に追従撓屈して通孔の周辺を密に封止する。なお、このようなリード弁の撓曲に伴って行われる通孔の閉鎖は、開口周辺の封塞域におけるリード弁の実質的な接触面積を大幅に縮小させるので、潤滑油の表面張力に基づく開弁抵抗は格段と低減される。その後圧縮室との相対的な差圧が反転してリード弁の開弁圧力に達すると、ほとんど無害な程度に低減された表面張力の影響に加えて、上記撓曲姿勢からの復元反力が効果的にリード弁の開弁を助勢するため、瞬発的な冷媒ガスの圧力波や開弁規制面との衝突振動波は巧みに減衰される。しかも通孔の周辺を囲包する上記封止体の介入は、作用差圧が小さくなってリード弁の閉塞性能がもっとも減衰する時期においても良好な密封性を確保し、冷媒ガスの異常な流動を防止する。
【００１２】
【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。
図１〜図３は、図９に例示した往復式圧縮機の弁板２部分と、該弁板２の一方の弁座面２ａ上に装着された吐出弁体７を示しており、該吐出弁体７を構成する複数のリード弁７ａは、弁座面２ａに開口された通孔（吐出孔）５ａを、圧縮室１ａと高圧域（吐出室）５との相対的な差圧に応じて周期的に開閉するものである。
【００１３】
さて、本実施例の上記弁座面２ａには例えばフッ素系の樹脂皮膜１０が被覆されており、０．１〜０．２ｍｍ程度の膜厚を有する該樹脂皮膜１０は、各通孔５ａの周辺を包括する環状の領域Ｐのみが欠落された形態で構成されている。すなわち、各通孔５ａを跨いだ開弁軸Ｘ−Ｘ方向の両側には、該樹脂皮膜１０の膜厚によって弁座面２ａとリード弁７ａとの平面的な接触を妨げるとともに、該リード弁７ａの弾性撓曲によって通孔５ａを閉鎖させる干渉段差部Ｐ₁ 、Ｐ₂ が形成されている。なお、通孔５ａの開口縁から各干渉段差部Ｐ₁ 、Ｐ₂ までの距離及びリード弁７ａの先端から干渉段差部Ｐ₁ までの距離は、リード弁７ａの板厚や撓み特性に基づいて適宜選択される。
【００１４】
そしてリード弁７ａには、弁座面２ａ、つまり欠落領域Ｐの域内において該通孔５ａの周辺を囲包し、かつ、該リード弁７ａの弾性撓曲に追従して撓屈する封止体２０、本例では図４に示す環状の封止体２０ａが被装されている。該封止体２０ａはアクリロニトリルーブタジエンゴム（ＮＢＲ）若しくは水素化ニトリルーブタジエンゴム（ＨＮＢＲ）の被覆皮膜であり、その膜厚は樹脂皮膜１０のそれとほぼ同等に設定されている。
【００１５】
本実施例は上述のように構成されており、図４に示す無負荷時のリード弁７ａは先端側及び基端側の双方が干渉段差部Ｐ₁ 、Ｐ₂ を形成する樹脂皮膜１０上に載置されて伸直した常態に保持されており、上記弁座面２ａとの間に形成される微小空隙によって通孔５ａの閉鎖は妨げられている。
そして圧縮機の運転時、圧縮室１ａと高圧域５との相対的な差圧がリード弁７ａを閉じる向きに作用すると、図５に示すように該リード弁７ａは干渉段差部Ｐ₁ 、Ｐ₂ を支点として通孔５ａの求心方向に撓曲し、その開口全周縁と衝接することにより該通孔５ａを閉鎖し、同時に封止体２０ａも該リード弁７ａの撓曲に追従撓屈して、通孔５ａの周辺を密に封止する。このようにリード弁７ａの撓曲に伴って行なわれる通孔５ａの閉鎖は、開口周辺の弁座面２ａと封止体２０ａとの間に幾分かの平面的な密合を生じるものの、従来に比べてリード弁７ａの接触面積は大幅に縮小されるので、潤滑油の表面張力に基づいた開弁抵抗は格段と低減される。その後圧縮室１ａと高圧域５との相対的な差圧が反転してリード弁７ａの開弁圧力に達すると、実質的に無害な程度に低減された表面張力の影響に加えて、上記撓曲姿勢からの復元反力が効果的にリード弁７ａの開弁を助勢するため、瞬発的な冷媒ガスの圧力波や開弁規制面との激突振動波は巧みに減衰される。
【００１６】
なお、リード弁７ａの撓み特性に基づく通孔５ａ周縁の閉塞性能は、開弁軸ＸーＸ方向を頂点として弱小化傾向にあるため、とくにリード弁７ａに作用する差圧の反転期近傍における閉塞性能に不安が残る嫌いがあるが、本実施例における封止体２０ａは、かかる状態においても弁座面２ａとの密合により通孔５ａ周辺の封止を確保するので、冷媒ガスの異常な流動は防止される。
【００１７】
図４に鎖線で示す封止体２０ｂは、上記環状の封止体２０ａの中空部を充填して円形状に形成したものであって、本例ではリード弁７ａが差圧によって撓曲した際、閉鎖される通孔５ａの開口に直接封止体２０ｂが介入することとなるので、リード弁７ａの金属接触に伴って生じる衝撃音も有効に和らげることができる（図６）。
【００１８】
図７は、上記環状の封止体２０ａを弁座面２ａ側に被装した実施例であり、さらに同図に鎖線で示す封止体２０ｃは、上記封止体２０ａの環幅を拡張してその内径を通孔５ａと一致させたものであるが、いずれの実施形態においても生産性の面での差こそあれ、主たる作用効果についてはなんら変るところはない。
図８は、上記弁板２の他方の弁座面２ｂ上に装着された吸入弁体６を示しており、該吸入弁体６を構成する複数のリード弁６ａも、弁座面２ｂに開口された通孔（吸入孔）４ａを、圧縮室１ａと低圧域（吸入室）４との相対的な差圧に応じて周期的に開閉するものである。
【００１９】
そして該弁座面２ｂにも同様に樹脂皮膜１０が被覆されるが、この場合は弁板２に貫設されている他の冷媒通路との交錯を避けるため、樹脂皮膜１０の欠落を各通孔４ａごとに設けた長孔状の領域Ｐ′（図は１か所のみ示し他は省略）として、やはり通孔４ａを跨いだ開弁軸Ｘ−Ｘ方向の両側に干渉段差部Ｐ₁ 、Ｐ₂ が形成されている。したがって、吸入弁体６においてもリード弁６ａの弾性撓曲による通孔４ａの閉鎖と、これに追従撓屈して通孔４ａの周辺を密封する封止体２０との複合機能により、先の吐出弁体７と同様きわめて円滑に動作する。
【００２０】
なお、上述の実施例において、各通孔５ａを包括する環状の領域Ｐを、各通孔４ａごとに設けた長孔状の領域Ｐ′と同様に形成して実施することもでき、また、上記樹脂皮膜１０に代え、機械加工、プレス加工、放電加工などにより上記弁座面２ａ、２ｂを直接凹刻し、弁板２自体に同様な干渉段差部Ｐ₁ 、Ｐ₂ を形成して実施することも可能である。
【００２１】
【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の構成を有するものであるから、次に掲記する優れた効果を奏する。
（１）吸入圧損及び過圧縮が低減されるので、性能とくに省動力化に貢献できる。
（２）開弁時の制振性により冷媒ガスの圧力脈動及び弁振動が良好に減衰されるため、振動騒音障害が著しく改善されてマフラ機能の装備も消去することができる。
（３）リード弁の撓曲に追従して撓屈する封止体が通孔の周辺を密に封止し、リード弁の閉塞性能に求められる安定性を確実に保障するので、冷媒ガスの異常な流動は良好に防止される。
（４）とくに閉鎖される通孔の開口に封止体が直接介入するように形成したものでは、リード弁の金属接触に伴って生じる衝撃音をも有効に和らげることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例に係るリード弁と干渉段差部との関係を示す断面図。
【図２】同リード弁と干渉段差部との関係を示す側面図。
【図３】本発明の実施例に係る弁板の吐出弁体側を示す側面図。
【図４】本発明の実施例に係る封止体の撓屈前の状態を示す拡大断面図。
【図５】同封止体の撓屈後の状態を示す拡大断面図。
【図６】形状の異なる同封止体の撓屈後の状態を示す拡大断面図。
【図７】被装面の異なる同封止体の撓屈前の状態を示す拡大断面図。
【図８】本発明の実施例に係る弁板の吸入弁体側を示す側面図。
【図９】従来の往復式圧縮機のリヤ部分を示す断面図。
【符号の説明】
１ａは圧縮室、２は弁板、２ａ、２ｂは弁座面、４は低圧域（吸入室）、５は高圧域（吐出室）、４ａは通孔（吸入孔）、５ａは通孔（吐出孔）、６ａ、７ａはリード弁、Ｐ₁ 、Ｐ₂ は干渉段差部、２０は封止体

Claims (4)

1. 機内の低圧域及び高圧域と圧縮室とをそれぞれ連通する通孔を有し、少なくとも弁座面に開口する該通孔を差圧によって開閉するリード弁を備えた容積型圧縮機において、
   上記弁座面上の通孔を跨いだ開弁軸方向の両側に、上記リード弁が伸直した常態では該リード弁と弁座面との接触を妨げ、かつ該リード弁の弾性撓曲によって該通孔を閉鎖させる干渉段差部を設けるとともに、該弁座面及び該リード弁のいずれか一方に、該通孔の周辺を囲包し、かつ該リード弁の弾性撓曲に追従して撓屈する封止体を被装したことを特徴とする容積型圧縮機の弁装置。
2. 上記封止体は上記リード弁に被覆された円形状皮膜である請求項１記載の弁装置。
3. 上記封止体はアクリロニトリル−ブタジエンゴム皮膜からなる請求項１又は２記載の弁装置。
4. 上記リード弁は開弁軸方向の基端側及び先端側のみが上記干渉段差部の上面に載置されていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一項に記載の弁装置。

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