JP2002130131A - 密閉形電動圧縮機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 密閉形電動圧縮機において、吐出ポート部で
の圧力損失を低減させる。 【解決手段】 ピストン１８のシリンダヘッド２０側端
部に円錐台形状の凸部３６が形成されている。また、シ
リンダヘッド２０には、凸部３６が入り込む吐出ポート
２２が設けられている。吐出ポート２２の内側面は、凸
部３６の外側の傾斜面とは逆方向の傾斜面２２ａが形成
されている。このように構成すれば、吐出ポート２２の
内側面と凸部３６の外側面との間の通路断面積を十分に
確保することができ、吐出行程における同通路部での圧
力損失を低減できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は密閉型電動圧縮機に
係り、特に冷蔵庫等の冷凍装置に組み込まれる密閉形電
動圧縮機に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に往復動式密閉形電動圧縮機は、図
７に断面図として示すように、密閉容器１０内の下部に
電動機部１１が、上部に圧縮機構部１２が収納され、こ
れらは支持ばね１３によって密閉容器１０内に弾性支持
されている。電動機部１１は固定子１４と回転子１５を
備え、回転子１５にはクランク軸１６が嵌入されてい
る。クランク軸１６の上端部には、クランク軸１６の軸
心より偏心したクランクピン１６ａが形成されている。

【０００３】圧縮機構部１２は、図８に示すように、シ
リンダ１７と、シリンダ１７内を往復運動するピストン
１８と、シリンダ１７の一側を塞いでピストン１８と共
にシリンダ１７内に圧縮室１９を形成するシリンダヘッ
ド２０と、シリンダヘッド２０に形成された吸入ポート
２１及び吐出ポート２２と、シリンダヘッド２０に設け
られ吸入ポート２１及び吐出ポート２２をそれぞれ開閉
する吸入弁２３及び吐出弁２４とを備えている。シリン
ダヘッド２１はヘッドカバー２５で覆われ、このヘッド
カバー２５には、吸入サイレンサ通路２６と吸入ポート
２１に連通した吸入室２７と、吐出ポート２２と吐出通
路２８に連通する吐出室２９が設けられている。また、
ピストン１８にはピストンピン３０によってコネクティ
ングロッド３１の一側が接続され、このコネクティング
ロッド３１の他側はクランクピン１６ａに取り付けられ
ている。

【０００４】密閉容器１０内の下部には、図７に示すよ
うに、上記構成部品の各摺動部を潤滑するために潤滑油
３２が貯溜されている。クランク軸１６には、内部に縦
穴１６ｂが形成されており、クランク軸１６が回転する
と、その回転遠心作用により、潤滑油３２は、図中の矢
印のように、縦穴１６ｂを通ってフレーム軸受部３３や
クランクピン１６ａ等に給油する一方、クランクピン１
６ａの上端部から飛散してシリンダ１７とピストン１８
を潤滑する。なお、被圧縮流体は、矢印のように、入口
管３４から密閉容器１０内に入り、圧縮機構部１２で圧
縮された後に出口管３５から排出される。

【０００５】ところで、上記構成の往復動式密閉形電動
圧縮機において、近年、吐出ポート２２のデッドボリュ
ームを低減するために、ピストン１８のシリンダヘッド
２１側端部には、図８に示すように、吐出ポート２２に
対応する位置に凸部３６ａが設けられている。この凸部
３６ａは円柱形をしており、シリンダヘッド２０の吐出
ポート２２は凸部３６ａが容易に入り込めるように、凸
部３６ａの外形に相似な円筒形状に形成されている。

【０００６】また、図９に示すように円錐台形をなした
凸部３６もある。この場合は、シリンダヘッド２０の吐
出ポート２２は凸部３６が容易に入り込むように、凸部
３６の外形に相似な円錐形状に形成されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来技術では、ピストンのシリンダヘッド側に設けられた
凸部と吐出ポートは軸方向に沿った断面形状が相似形で
あるので、ピストンが吐出行程になった直後、すなわち
シリンダ圧縮室内の圧力が吐出圧力に達して、被圧縮流
体が吐出弁を押し上げて、圧縮室内の吐出ポートを介し
て吐出室に流出しようとする時は、ピストンの凸部先端
が吐出ポート入口に一部入り込んで、吐出ポート入口部
内側面と凸部の外側面との間の通路断面積は非常に狭く
なっており、ここでの圧力損失が大きい。また、吐出行
程が終了するまでの間においても、上記通路面積は一定
であるか、もしくは凸部の根本にアール部が形成されて
いれば逆にますます狭くなるので、大きな圧力損失が生
じている。

【０００８】このように大きな圧力損失が生じると、圧
縮機の効率が低下するとともに、圧縮室内の圧力や吐出
室内の圧力が急激に上昇するために圧力脈動が大きくな
り、圧縮機からの騒音も増大する。

【０００９】本発明の課題は、吐出ポート部での圧力損
失を低減させることのできる密閉形電動圧縮機を提供す
ることにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明の密閉形電動圧縮機は、密閉容器内に、電動
機部と、該電動機部によって駆動される圧縮機構部とが
収納され、前記圧縮機構部は、シリンダと、該シリンダ
内を往復運動するピストンと、前記シリンダの一側を塞
いで前記ピストンと共に前記シリンダ内に圧縮室を形成
するシリンダヘッドと、該シリンダヘッドに設けられた
吸入ポート及び吐出ポートと、前記吸入ポート及び吐出
ポートを開閉する吸入弁及び吐出弁とを備え、前記ピス
トンのシリンダヘッド側端部には、被圧縮流体を前記圧
縮室から吐出する際に前記吐出ポートに入り込む凸部が
形成され、かつ前記吐出ポートの内側面と前記凸部の外
側面とは軸方向に沿った傾斜が互いに異なっていること
を特徴としている。

【００１１】上記構成によれば、吐出ポートの内側面と
凸部の外側面とは軸方向に沿った傾斜が互いに異なって
いるので、凸部先端が吐出ポート入口に一部入り込んだ
ときでも、吐出ポート入口部内側面と凸部の外側面との
間の通路断面積はあまり狭くならず、この箇所で大きな
圧力損失が生じるのを回避できる。また、吐出ポートの
内側面と凸部の外側面とは軸方向に沿った傾斜が互いに
異なっていれば、吐出行程が終了するまでの間、十分な
通路断面積が維持され、大きな圧力損失は生じない。そ
の結果、圧縮機の効率低下や、圧力脈動による騒音も防
止できる。

【００１２】上記密閉形電動圧縮機を構成するに際して
は、以下の要素を付加することができる。 （１）前記凸部を錐形状として、前記吐出ポートの内側
面を前記錐形状とは逆に傾斜した傾斜面とする。 （２）前記凸部を円柱形状として、前記吐出ポートの内
側面を前記円柱形に対して傾斜した傾斜面とする。 （３）前記傾斜面を、前記吐出ポートの周方向に沿って
部分的に設ける。 （４）前記吐出ポートの端部に、前記傾斜面とは異なる
傾斜面を形成する。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に従って説明する。なお、従来技術と同一な部分には同
一符号が記してある。 （実施の形態１）図１は、本発明に係る密閉形電動圧縮
機の圧縮機構部の構成を示している。この圧縮機構部は
スコッチヨーク式の駆動機構であり、クランク軸１６の
回転運動を往復運動に変換するスライダ４０と、このス
ライダ４０の運動によってシリンダ１７内を往復運動す
るピストン１８からなり、ピストン１８はスライダ４０
と係合するスライダ管４１と一体に構成されている。つ
まり、クランク軸１６の上端部にはクランク軸１６の軸
心より偏心したクランクピン１６ａが設けられており、
このクランクピン１６ａには、外形が円筒形状したスラ
イダ４０が挿入され、さらにスライダ４０は内周面が円
筒形状の前記スライダ管４１に挿設されている。そし
て、クランク軸１６が回転するとクランクピン１６ａは
偏心回転運動を行い、これによって、スライダ４０は図
面に対して垂直な方向に往復運動するとともに、スライ
ダ管４１は図面の左右方向に往復運動する。

【００１４】シリンダ１７の一側はシリンダヘッド２０
で塞がれており、シリンダ１７内には、シリンダヘッド
２０及びピストン１８によって圧縮室１９が形成されて
いる。シリンダヘッド２０には吸入ポート２１及び吐出
ポート２２が形成され、さらに吸入ポート２１には該吸
入ポートを開閉する吸入弁２３が、吐出ポート２２には
該吐出ポートを開閉する吐出弁２４がそれぞれ設けられ
ている。また、シリンダヘッド２０はヘッドカバー２５
で覆われ、このヘッドカバー２５の内部には、吸入サイ
レンサ通路２６と吸入ポート２１とを連通する吸入室２
７と、吐出ポート２２と吐出通路２８とを連通する吐出
室２９が設けられている。

【００１５】また、ピストン１８のシリンダヘッド２０
側端部には、吐出ポート２２に対応する位置に凸部３６
が形成されている。この凸部３６はシリンダヘッド２０
側に向かって細くなるような円錐台形状となっている。
一方、シリンダヘッド２０に形成された吐出ポート２２
の入口部は凸部３６が容易に入り込める大きさを有し、
また、吐出ポート２２の内側面には、凸部３６の外側の
傾斜面とは逆方向の傾斜面２２ａが形成されている。こ
こでは、傾斜面２２ａは吐出ポート２２の周方向に沿っ
て全体に形成されている。

【００１６】次に、上記構成の圧縮機構部について、そ
の作用を説明する。クランク軸１６の回転によりクラン
クピン１６ａが偏心回転運動を行うと、スライダ４０と
スライダ管４１のスコッチヨーク機構により、ピストン
１８は往復運動に変換されてシリンダ１７内で往復摺動
する。図１において、ピストン１８が右側に移動すると
圧縮室１９内の圧力が吸入室２７より低下するので、吸
入弁２３が開弁する。被圧縮流体は、図７に示したよう
入口管３４から密閉容器１０内に入り、吸入サイレンサ
通路２６等を通って、吸入室２７に流入している。そし
て、吸入弁２３が開弁することで、被圧縮流体は吸入ポ
ート２１を通って吸入室２７から圧縮室１９へ吸入され
る。

【００１７】次に、ピストン１８が下死点に達し、図１
において左側に移動し始めると、吸入弁２３が閉じて、
圧縮室１９の容積が減少するのに伴い、圧縮室１９内の
圧力が上昇する。圧縮室１９内の圧力が吐出圧力に達す
ると吐出弁２４が開弁し、ピストン１８が上死点に達す
るまでの間、圧縮された被圧縮流体は吐出ポート２２を
通ってヘッドカバー２５内の吐出室２９に吐出される。

【００１８】図２は、通常よく使用される圧力条件下に
おいて、圧縮室１９内の圧力が吐出圧力に達して吐出行
程を開始するときの、ピストン１８と吐出ポート２２と
の相対関係を示している。このときは、ピストン１８の
凸部３６先端が吐出ポート２２の入口部分に一部入り込
んだ状態である。そして、このようにピストン凸部３６
先端が吐出ポート２２に入り込むと、その直後に吐出弁
２４が開いて、圧縮室１９の圧縮された被圧縮流体が吐
出ポート２２を通って吐出室２９へと吐出される。

【００１９】本実施の形態では、吐出ポート２２は凸部
３６が容易に入り込める大きさを有しているので、吐出
ポート２２の入口部分に凸部３６先端の一部が入り込ん
だ状態においても、吐出ポート２２の内側面と凸部３６
の外側面との間の通路断面積を十分に大きく確保するこ
とができる。そして、吐出ポート２２の内側面には凸部
３６の外側面とは逆方向の傾斜面２２ａが形成されてい
るので、吐出行程が終了するまでの間においても、上記
通路面積が十分に確保される。そのために、被圧縮流体
が吐出ポート２２を通る際の圧力損失を大幅に小さくす
ることができる。また、吐出ポート２２における圧力損
失を小さくできることから、圧縮室１９や吐出室２９の
圧力が急激に上昇することがなくなり、特に、吐出室２
９内の圧力脈動が小さくなり、これに伴う騒音を低減す
ることができる。

【００２０】吐出室２９に吐出されたガスは、吐出通路
２８を通って、図７に示した出口管３５から密閉容器１
０外へ送り出される。以上のような吸入・圧縮・吐出の
行程をクランク軸１６の１回転毎に繰り返される。

【００２１】（実施の形態２）図３は本発明の実施の形
態２を示している。本実施の形態の特徴は、ピストン１
８のシリンダヘッド２０側端部に凸部３６ａが形成され
ているが、この凸部３６ａは円錐台形状ではなく、円柱
形状をなしていることである。なお、シリンダヘッド２
０の吐出ポート２２の内側面は、実施の形態１の場合と
同じ形状をなしている。

【００２２】本実施の形態でも、実施の形態１の場合と
同様に、吐出ポート２２の入口部分に凸部３６ａ先端の
一部入り込んだとき、さらに吐出行程が終了するまでの
間、吐出ポート２２の内側面と凸部３６の外側面との間
の通路断面積を十分に大きく確保することができ、被圧
縮流体が吐出ポート２２を通る際の圧力損失を大幅に小
さくすることができる。

【００２３】（実施の形態３）図４及び図５は、本発明
の実施の形態３を示している。本実施の形態の特徴は、
吐出ポート２２の内側面に、凸部３６の外側の傾斜面と
は逆方向の傾斜面２２ａが形成され、さらにその傾斜面
２２ａの上側（吐出弁２４側）にストレート部２２ｂ
が、下側（吸入弁２３側）にテーパー部２２ｃがそれぞ
れ形成されていることである。テーパー部２２ｃのテー
パー角度は凸部３６の外側面の傾斜角とほぼ同じ角度か
若干大きく形成されている。凸部３６は、実施の形態１
と同様、円錐台形状をなしている。

【００２４】図４は圧縮室１９内の圧力が吐出圧力に達
して吐出行程を開始するときの状態を示しているが、テ
ーパー部２２ｃの終端部（テーパー部２２ｃと傾斜面２
２ａとの境界）２２ｄは、吐出行程を開始するときの凸
部３６の先端位置に一致する位置に設けられている。一
方、ストレート部２２ｂの開始部（ストレート部２２ｂ
と傾斜面２２ａとの境界）２２ｅは、図５に示すよう
に、ピストン１８が上死点にある時の凸部３６の先端位
置に一致する位置に設けられている。

【００２５】テーパー部２２ｃを設けたことによって吐
出ポート部のデッドボリュームは増えるが、ストレート
部２２ｂを設けたので、それ以上にデッドボリュームが
減っており、実質的には吐出ポート部のデッドボリュー
ムを減少させることができる。また、図５に示すよう
に、ピストン１８が上死点に達する時には吐出行程が終
了することや吐出されるガス流量が減少することから、
ストレート部２２ｂでのガスの流速が小さくなるので圧
力損失の影響もない。

【００２６】本実施の形態によれば、吐出ポート部のデ
ッドボリュームを増大させることなく、吐出ポート２２
の内側面と凸部３６の外側面との間の通路断面積を更に
大きく確保することができるので、吐出ポート部での圧
力損失を更に低減させることが可能である。

【００２７】（実施の形態４）図６は、本発明の実施の
形態４を示している。本実施の形態の特徴は、吐出ポー
ト２２の内側面に、傾斜面５０が吐出ポート２２の周方
向に沿って部分的に形成されていることである。また、
シリンダヘッド２０の端部に設けられた吐出弁２４は舌
状形のリード弁で、そのリフトを規制するためにリテー
ナ５１が吐出弁２４と一体的にシリンダヘッド２０に固
定されている。

【００２８】吐出ポート２２の傾斜面５０は凸部３６の
外側の傾斜面とは逆方向に傾斜し、吐出弁２４が開く側
（図の右側）に形成されている。また、吐出ポート２２
の傾斜面５０は吐出ポート外周のほぼ半周分を占めてお
り、残りの約半周分にはストレート面５２が形成されて
いる。

【００２９】上記構成において、圧縮室１９の圧力が吐
出圧力に達すると、吐出弁２４が開き、圧縮された被圧
縮流体はピストン１８に押し出されるように傾斜面５０
に沿って吐出室２９（図１参照）に流出する。

【００３０】本実施の形態によれば、ストレート面５２
が形成されているので、吐出ポート部のデッドボリュー
ムを減らすことができるとともに、吐出弁に近い側で吐
出ポート部での圧力損失を大幅に低減できる。

【００３１】なお、本実施の形態では、傾斜面５０とス
トレート面５２を吐出ポート２２側に形成したが、この
ような傾斜面５０とストレート面５２は吸入ポート２１
側に形成することもできる。

【００３２】また、上述した実施の形態２及び実施の形
態３においても、吐出ポート２２の内側面に、吐出ポー
ト２２の周方向に沿って傾斜面を部分的に形成すること
ができる。

【００３３】また、本発明は、圧縮機構部がスコッチヨ
ーク式の駆動機構を有するものだけでなく、図７及ぶ図
８で示したようなコネクティングロッド式の駆動機構を
有する密閉型電動圧縮機にも適用できる。

【００３４】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によ
れば、吐出ポート部での圧力損失を低減させることがで
きるので、高効率で低騒音の密閉形電動圧縮機を得るこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態１を示しており、密閉形電
動圧縮機の圧縮機構部の断面図である。

【図２】吐出行程開始時におけるピストンと吐出ポート
の部分拡大断面図である。

【図３】本発明の実施の形態２を示しており、吐出行程
開始時におけるピストンと吐出ポートの部分拡大断面図
である。

【図４】本発明の実施の形態３を示しており、吐出行程
開始時におけるピストンと吐出ポートの部分拡大断面図
である。

【図５】実施の形態３において、上死点時におけるピス
トンと吐出ポートの部分拡大断面図である。

【図６】本発明の実施の形態４を示しており、吐出行程
開始時におけるピストンと吐出ポートの部分拡大断面図
である。

【図７】従来技術による密閉形電動圧縮機の縦断面図で
ある。

【図８】図８の密閉形電動圧縮機に搭載された圧縮機構
部の要部断面図である。

【図９】他の従来例による圧縮機構部の要部断面図であ
る。

【符号の説明】

１０ 密閉容器 １１ 電動機部 １２ 圧縮機構部 １３ 支持ばね １４ 固定子 １５ 回転子 １６ クランク軸 １６ａ クランクピン １７ シリンダ １８ ピストン １９ 圧縮室 ２０ シリンダヘッド ２１ 吸入ポート ２２ 吐出ポート ２２ａ 傾斜面 ２２ｂ ストレート部 ２２ｃ テーパー部 ２２ｄ 終端部 ２２ｅ 開始部 ２３ 吸入弁 ２４ 吐出弁 ２５ ヘッドカバー ２６ 吸入サイレンサ通路 ２７ 吸入室 ２８ 吐出通路 ２９ 吐出室 ３２ 潤滑油 ３４ 入口管 ３５ 出口管 ３６ 円錐台形状の凸部 ３６ａ 円柱形状の凸部 ４０ スライダ ４１ スライダ管 ５０ 傾斜面 ５１ リテーナ ５２ ストレート面

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 田川 茂太郎 栃木県下都賀郡大平町富田800番地 株式 会社日立栃木テクノロジー内 (72)発明者 矢沢 秀樹 栃木県下都賀郡大平町富田800番地 株式 会社日立栃木テクノロジー内 (72)発明者 紺野 元 栃木県下都賀郡大平町富田800番地 株式 会社日立栃木テクノロジー内 Ｆターム(参考） 3H003 AA02 AB03 AC03 BA00 CB00 CC06 CD02

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 密閉容器内に、電動機部と、該電動機部
   によって駆動される圧縮機構部とが収納され、 前記圧縮機構部は、シリンダと、該シリンダ内を往復運
   動するピストンと、前記シリンダの一側を塞いで前記ピ
   ストンと共に前記シリンダ内に圧縮室を形成するシリン
   ダヘッドと、該シリンダヘッドに設けられた吸入ポート
   及び吐出ポートと、前記吸入ポート及び吐出ポートを開
   閉する吸入弁及び吐出弁とを備え、 前記ピストンのシリンダヘッド側端部には、被圧縮流体
   を前記圧縮室から吐出するときに前記吐出ポートに入り
   込む凸部が形成され、かつ前記吐出ポートの内側面と前
   記凸部の外側面とは軸方向に沿った傾斜が互いに異なっ
   ていることを特徴とする密閉形電動圧縮機。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の密閉形電動圧縮機にお
   いて、 前記凸部は錐形状をなし、かつ前記吐出ポートの内側面
   は前記錐形状とは逆に傾斜していることを特徴とする密
   閉形電動圧縮機。
3. 【請求項３】 請求項１に記載の密閉形電動圧縮機にお
   いて、 前記凸部は円柱形状をなし、かつ前記吐出ポートの内側
   面は前記円柱形に対して傾斜していることを特徴とする
   密閉形電動圧縮機。
4. 【請求項４】 請求項２又は３に記載の密閉形電動圧縮
   機において、 前記傾斜した面は、前記吐出ポートの周方向に沿って部
   分的に設けられていることを特徴とする密閉形電動圧縮
   機。
5. 【請求項５】 請求項２〜４のいずれかに記載の密閉形
   電動圧縮機において、 前記吐出ポートの端部には、前記傾斜した面とは異なる
   傾斜面が形成されていることを特徴とする密閉形電動圧
   縮機。