JP2006299941A - 圧縮機 - Google Patents

Abstract

【課題】 吐出孔を開閉する吐出弁に、吐出孔に挿入される円筒状の弁を用い、吐出孔内のデッドボリュームを低減し圧縮効率を向上し、弁の強度アップおよび信頼性の向上が図れる圧縮機を提供する。
【解決手段】 密閉容器内に、圧縮要素に設けられた冷媒を圧縮する圧縮室９と、圧縮された圧縮ガスが吐出される吐出孔６を有するプレート部材５ａと、圧縮ガスの圧力により、吐出孔を開閉動作する吐出弁７と、同吐出弁７の移動量を規制する弁受８とを備えてなる圧縮機の吐出弁装置において、吐出弁７を吐出孔６に挿入される筒部７ａと、吐出孔６の出口を塞ぐフランジ部７ｂとから形成し、圧縮ガスの吐出時に、圧縮室９側の吐出孔６と密閉容器内空間とを連通する連通孔１２を、プレート部材５ａに少なくとも１個設けてなる構成とした。
【選択図】図２

Description

本発明は、空気調和機等に用いられる圧縮機に係わり、より詳しくは、吐出孔を開閉する吐出弁に、吐出孔に挿入される円筒状の弁を用い、吐出孔内のデッドボリュームを低減し圧縮効率を向上し、弁の強度アップおよび信頼性の向上が図れる吐出弁の構造に関する。

従来のロータリ圧縮機は、１つの吐出孔に対し、薄板状の吐出弁と、この吐出弁の動作を抑制する弁受けにより吐出機構が構成されている。このような吐出機構の場合、吐出孔内はデッドボリュームとなるため、吐出孔内に残った吐出圧力に達したガスは密閉容器内に排出することができず、シリンダ内に戻るという再膨張損失を生じ、体積効率が低下するという不具合を生じていた。また、信頼性面では、特に液圧縮時など、吐出弁の弁衝突速度が上昇する液圧縮時や高回転時などには、吐出弁の弁割れが生じるなどの不具合が生じていた。

そこで、デッドボリュームを減少することができ、かつ再膨張損失の増加による性能の低下を改善したロータリ圧縮機の技術として、図１０、図１１（Ａ），（Ｂ）に示すようなものが知られている（例えば、特許文献１参照。）。

圧縮機構部は、密閉容器１０’内に固定されたシリンダ３’と、このシリンダ３’内に設けられクランク軸８’の偏心部８ａ’に嵌入されたローラ４’と、このローラ４’の回転に追従して往復運動するベーン５’と、シリンダ３’の両端を密閉するとともにクランク軸８’を支持する主軸受６’および副軸受７’とからなり、
主軸受６’および副軸受７’の両者に、シリンダ３’内にて圧縮された冷媒ガスを吐出するための吐出弁１３’、１５’と該吐出弁１３’、１５’の開度を抑制する吐出弁止め１４’、１６’を装着してなるロータリ圧縮機において、主軸受６’に装着された吐出弁１３’の取付面の肉厚Ｘを、副軸受７’に装着された吐出弁１５’の取付面の肉厚Ｙよりも薄く形成した。

上記構成において、シリンダ３’が形成する圧縮室では、クランク軸８’の偏心部８ａ’に嵌入されているローラ４’が、ローラ４’自重あるいはローラ４’内径側の圧力と圧縮室内側の圧力との圧力差により副軸受７’に押し付けられると、ローラ４’を押し付けられていない側の主軸受６’とローラ４’との間のクリアランスが増大する。しかし、主軸受６’に装着された吐出弁１３’の取付面の肉厚を薄くすると、密閉容器１０’内の圧力と圧縮機構内部が吸入圧力であるときの圧力差により変形し、主軸受６’とローラ４’とのクリアランスを減少させることができる。この主軸受６’に装着された吐出弁１３’の取付面の肉厚を、ローラ４’との接触による吐出弁１３’の取付面の異常摩耗がなく信頼性に問題のない範囲に設定して、デッドボリュームを減少させ、また吐出圧力のシリンダ内部への漏れを減少させることができるので、再膨張損失が低減し性能を向上させることができる。

しかしながら、上記構成の場合、吐出弁１３’の取付面の肉厚Ｘを薄くすると吐出孔の高さが低くなる。このため、シリンダ３’内が最も低圧である吸入圧力になった時、密閉容器１０’内との圧力差による変形を受けるため、主軸受６’とローラ４’が接触し、主軸受６’の摩耗等による性能低下や、摩耗粉による圧縮機がロックする可能性があった。

そこで、デッドボリュームの低減による体積効率の向上、吐出孔を開閉する弁機構の強度向上による信頼性の向上が望まれている。
特開平６−３２３２７５号公報（要約、構成、第１〜３図）

本発明は上記の問題点に鑑み、吐出孔を開閉する吐出弁に、吐出孔に挿入される円筒状の弁を用い、吐出孔内のデッドボリュームを低減し圧縮効率を向上し、弁の強度アップおよび信頼性の向上が図れる圧縮機を提供することを目的とする。

本発明は上述の課題を解決するため、密閉容器内に、圧縮要素に設けられた冷媒を圧縮する圧縮室と、圧縮された圧縮ガスが吐出される吐出孔を有するプレート部材と、前記圧縮ガスの圧力により、前記吐出孔を開閉動作する吐出弁と、同吐出弁の移動量を規制する弁受とを備えてなる圧縮機において、
前記吐出弁を前記吐出孔に挿入される胴部と、前記吐出孔の出口を塞ぐフランジ部とから形成する一方、前記プレート部材に、前記圧縮ガスの吐出時に前記吐出弁が移動した際、前記圧縮室側の吐出孔と前記密閉容器内空間とを連通する連通路を設けてなる構成となっている。

また、前記連通路を前記圧縮室側の吐出孔と、前記弁受の外周部の前記密閉容器内空間とを連通する連通孔から構成されている。

また、前記連通路を前記吐出弁の胴部側面に面した前記プレート部材に設けられ、前記圧縮室側の吐出孔と前記弁受の内側とを連通する溝部から構成すると共に、前記弁受に前記溝部と前記密閉容器内空間とを連通するガス通路孔を設けてなる構成となっている。

また、前記溝部の前記弁受側の出口と、前記ガス通路孔との位置を所定角度ずらして配置してなる構成となっている。

また、前記吐出弁の移動量を規制し、前記弁受と接触する前記フランジ部の表面に、前記弁受との接触面積を少なくする凹部を設けてなる構成となっている。

また、前記フランジ部の背面に相対向する前記弁受に、吐出された高圧ガスを前記フランジ部の背面に導入する透孔を設けてなる構成となっている。

また、前記フランジ部の背面と、同背面に対向する前記弁受との間に、前記吐出弁の移動を付勢する弾性部材を設けてなる構成となっている。

また、前記吐出孔の出口に、消音機能を備えた吐出マフラを設け、同マフラの圧縮室側に前記弁受を形成してなる構成となっている。

また、前記吐出弁の胴部の外周面に環状の油溝を設けてなる構成となっている。

また、前記フランジ部が前記プレート部材に着座する際の接触面の面積を、前記フランジ部が全面で接触する場合の所定面積以下としてなる構成となっている。

また、前記吐出孔の出口を塞ぐフランジ部と相対向する前記圧縮室側の前記胴部の端部に、環状の鍔部を設けると共に、前記吐出孔に前記吐出弁の移動量を規制する段部を設けてなる構成となっている。

本発明によれば、吐出孔を開閉する吐出弁に、吐出孔に挿入される円筒状の弁を用い、吐出孔内のデッドボリュームを低減し圧縮効率を向上し、弁の強度アップおよび信頼性の向上が図れる圧縮機となる。

以下、本発明の実施の形態を、ロータリ圧縮機を例にして、添付図面に基づいた実施例として詳細に説明する。
図１は本発明におけるロータリ圧縮機の縦断面図である。
図２は本発明における第１の実施例を示す図で、（Ａ）は吐出弁を閉じた状態の断面図、（Ｂ）は吐出弁を開いた状態の断面図、（Ｃ）は吐出弁の斜視図である。
図３は本発明における第２の実施例を示す図で、（Ａ）は吐出弁を閉じた状態の断面図、
（Ｂ）は吐出弁を開いた状態の断面図、（Ｃ）は（Ｂ）の矢視図（上面図）、（Ｄ）は吐出孔とガス通路の位置関係を示す斜視図である。
図４は本発明における第３の実施例を示す断面図で、（Ａ）は吐出弁に凹部を設けたもので、（Ｂ）は弁受に開口部を設けたものである。
図５は本発明における第４の実施例を示す断面図で、（Ａ）は吐出弁の着座面積を小さくしたもので、（Ｂ）はプレート部材の着座面積を小さくしたものである。
図６は本発明における第５の実施例を示す断面図である。
図７は本発明における第６の実施例を示す図で、（Ａ）は吐出弁を閉じた状態の断面図、（Ｂ）は吐出弁を開いた状態の断面図である。
図８は本発明における第７の実施例を示す斜視図である。
図９は本発明における第８の実施例を示す図で、（Ａ）は吐出弁を閉じた状態の断面図、（Ｂ）は吐出弁を開いた状態の断面図である。

図１において、密閉容器１内の上部に設けられた電動要素２と回転軸３により結合された圧縮要素（シリンダ）４を閉塞するプレート部材（軸受）５ａ，５ｂのいずれか一方または両方に、圧縮された圧縮ガスが吐出される吐出孔６と、同吐出孔６を開閉動作する吐出弁７と、同吐出弁７の移動量を規制する弁受８とを備え、前記圧縮要素４を構成するシリンダ室（圧縮室）９内でローリングピストン（ローラ）１０を回転運動させて、前記シリンダ室９に吸入した冷媒ガスを圧縮し、前記シリンダ室９内の圧力上昇により前記吐出弁７を押し上げて圧縮ガスを吐出チャンバー１１内に吐出されるようにしている。

以下、本発明の実施例１について詳細に説明する。図２（Ａ），（Ｂ）及び（Ｃ）において、圧縮機構部は、密閉容器内に固定された圧縮要素（シリンダ）４と、このシリンダ４内に設けられたクランク軸（図示せず）に嵌入し、偏心回転するローラ１０と、冷媒を圧縮するシリンダ室（圧縮室または圧縮空間）９と、圧縮された圧縮ガスが吐出される吐出孔６を有するプレート部材５ａと、前記吐出孔６を開閉する吐出弁７と、同吐出弁７の移動量を規制する弁受８とから構成されている。

前記吐出弁７は、前記吐出孔６に挿入され、同吐出孔６と同等の長さを有する胴部７ａと、前記吐出孔６の出口を塞ぐフランジ部７ｂとから形成され、圧縮ガスの吐出時に前記吐出弁７が上昇した際、前記プレート部材５ａに、前記シリンダ室９側の前記吐出孔６と密閉容器内空間（吐出チャンバー内）とを、斜め方向または水平方向（図２Ａの破線で示す）に連通する連通路（連通孔）１２を少なくとも１個以上設けてなる構成となっている。

上記構成において、圧縮運転開始から所定の圧縮過程までは、図２（Ａ）に示すように、前記フランジ部７ｂがプレート部材５ａの表面（着座面）に着座し、吐出弁７が吐出孔６を完全に塞ぎ、連通孔１２の圧縮ガス流出口が閉じられる。そして、図２（Ｂ）に示すように、圧縮過程が進行して、シリンダ室９の圧力が上昇し、密閉容器内の圧力より高い所定の吐出圧力に達すると、吐出弁７が上昇し、連通孔１２の圧縮ガス流出口が開けられ、高圧ガスが連通孔１２より吐出される。高圧ガス吐出後、吐出弁７が下降して吐出孔６内に残留するガスが押し出され、連通孔１２に排出される。この結果、吐出孔６内のデッドボリュームをなくすことができ、圧縮効率を向上することができる。

また、液バック時等、吐出圧力が異常に高くなった場合においても、吐出弁７が円筒形状のため、従来の薄板を用いた吐出弁に対し十分な強度を有し信頼性の向上につながる。また、上記デッドボリュームの改善により、吐出孔６の高さを低くする必要がなく、プレート部材（軸受）５ａの変形もなくなる。

以下、本発明の実施例２について詳細に説明する。図３（Ａ）、（Ｂ）および（Ｃ）に示すように、前記吐出孔６と前記吐出弁７の胴部７ａの側面との間の前記プレート部材５ａ側に、圧縮ガスの吐出時に前記吐出弁７が上昇した際、前記シリンダ室９側の吐出孔６と前記弁受８内とを連通する溝部１３を少なくとも１個以上設けると共に、弁受８に溝部１３と密閉容器内空間（吐出チャンバー内）とを連通するガス通路孔１４とを設けた構成となっている。

上記構成において、圧縮運転開始から所定の圧縮過程までは、図３（Ａ）に示すように、吐出弁７が吐出孔６を完全に塞ぎ、溝部１３の圧縮ガス流出口が閉じられる。そして、図３（Ｂ）に示すように、圧縮過程が進行して、シリンダ室９の圧力が所定の吐出圧力に達すると、吐出弁７が上昇し、溝部１３の圧縮ガス流出口が開けられ、高圧ガスが溝部１３を経由してガス通路孔１４より吐出される。高圧ガス吐出後、吐出弁７が下降して吐出孔６内に残留するガスが押し出され、溝部１３に排出され、上記実施例１と同様に、吐出孔６内のデッドボリュームをなくすことができ、圧縮効率を向上することができる。

また、図３（Ｄ）に示すように、前記溝部１３の前記弁受８側の出口と、前記ガス通路孔１４との位置を所定角度（本実施例では９０度）ずらして配置してなる構成とすることにより、吐出孔６を介しての吐出ガスの逆流を防止することができる。

以下、本発明の実施例３について詳細に説明する。図４（Ａ）に示すように、前記吐出弁７の移動量を規制し、前記弁受８と接触する前記フランジ部７ｂの表面に、前記弁受８との接触面積を少なくする凹部１５を少なくとも１個以上設けた構成となっている。

また、図４（Ｂ）に示すように、前記フランジ部７ｂの背面に相対向する前記弁受８に、吐出された高圧ガスを前記フランジ部７ｂの背面に導入する透孔１６を設けた構成となっている。

上記構成において、前記吐出弁７と前記弁受８との接触面積を前面接触の場合と比較して低減することにより、吐出弁７が弁受８に張り付きにくくなり、特に高回転時などに発生しやすい吐出弁７の閉じ遅れを発生しにくくすることができる。このことにより、吐出孔６からの圧縮ガスの逆流を防止することができる。

以下、本発明の実施例４について詳細に説明する。図５（Ａ）に示すように、前記フランジ部７ｂが前記プレート部材５ａに着座する際の接触面７ｂａおよび５ａａの面積を、前記吐出弁７のフランジ部７ｂが全面で接触する場合の所定面積以下（例えば２/3以下）としてなる構成となっている。

また、図５（Ｂ）に示すように、前記フランジ部７ｂが前記プレート部材５ａに着座する際の接触面７ｂｂおよび５ａｂの面積を、上記と同様に所定面積以下とする。

上記構成において、前記フランジ部７ｂと前記プレート部材５ａとの着座面積を少なくすることにより、高圧ガス吐出時に、吐出弁７が着座面に張り付きにくくなるので、吐出圧力が必要以上に高くなる過圧縮を防ぐことができ、圧縮機の効率向上につながる。

以下、本発明の実施例５について詳細に説明する。図６に示すように、前記フランジ部７ｂの背面（上面）に凹部７ｂｃを設けると共に、同凹部７ｂｃに相対向する前記弁受８の内面にザグリ８ａを設け、凹部７ｂｃとザグリ８ａとの間に、前記吐出弁７の移動を付勢するバネ等の弾性部材１７を設けてなる構成となっている。

上記構成において、前記フランジ部７ｂと前記弁受８との間に弾性部材１７を挿入することにより、特に高回転時などに発生しやすい吐出弁７の閉じ遅れを発生しにくくすることができる。このことにより、吐出孔６からの圧縮ガスの逆流を防止することができる。

以下、本発明の実施例６について詳細に説明する。図７（Ａ），（Ｂ）に示すように、前記吐出孔６に吐出弁７を挿入し、同吐出弁７の上部に消音機能を備えた吐出マフラ１８を装着し、同マフラ１８の内側に前記弁受８Ｂを形成してなる構成となっている。

上記構成において、弁受８Ｂをマフラ１８内に設けることにより、別体で弁受を設けるのに対して、部品点数および組立て工数が少なくなりコストを削減することができる。

以下、本発明の実施例７について詳細に説明する。図８に示すように、前記吐出弁７の胴部７ａの外周面に環状の油溝１９を少なくとも１本以上設けてなる構成となっている。

上記構成において、前記吐出弁７の胴部７ａの外周面に油溝１９を設けることにより、吐出孔６と吐出弁７の胴部７ａの間のクリアランスをオイルシールし易くできるので、圧縮過程中のガスの漏れを低減させることができる。

以下、本発明の実施例８について詳細に説明する。図９（Ａ），（Ｂ）に示すように、前記吐出孔６の出口を塞ぐ吐出弁７のフランジ部７ｂと相対向する前記圧縮室９側の前記胴部７ａの端部に、環状の鍔部２０を設けると共に、前記吐出孔に前記吐出弁７の移動量を規制する段部２１を設けてなる構成となっている。

上記構成において、吐出弁７のフランジ部７ｂとは反対側に、鍔部２０を設けることにより、弁受をなくすことできるので、部品点数および組立て工数が少なくなりコストを削減することができる。また、後から取付けるフランジ部７ｂの取付方法は、ネジ止め、圧入、カシメなど吐出弁７に固定できる方法であれば、どのような方法でもよい。

上記に説明したように、本発明によれば、吐出孔６内のデッドボリュームをなくすことができ、圧縮効率を向上することができる。また、吐出弁７が円筒形状のため、従来の薄板を用いた吐出弁に対し十分な強度を有し信頼性の向上につながる。

本発明におけるロータリ圧縮機の縦断面図である。 本発明における第１の実施例を示す図で、（Ａ）は吐出弁を閉じた状態の断面図、（Ｂ）は吐出弁を開いた状態の断面図、（Ｃ）は吐出弁の斜視図である。 本発明における第２の実施例を示す図で、（Ａ）は吐出弁を閉じた状態の断面図、（Ｂ）は吐出弁を開いた状態の断面図、（Ｃ）は（Ｂ）の矢視図（上面図）、（Ｄ）は吐出孔とガス通路の位置関係を示す斜視図である。 本発明における第３の実施例を示す断面図で、（Ａ）は吐出弁に凹部を設けたもので、（Ｂ）は弁受に開口部を設けたものである。 本発明における第４の実施例を示す断面図で、（Ａ）は吐出弁の着座面積を小さくしたもので、（Ｂ）はプレート部材の着座面積を小さくしたものである。 本発明における第５の実施例を示す断面図である。 本発明における第６の実施例を示す図で、（Ａ）は吐出弁を閉じた状態の断面図、（Ｂ）は吐出弁を開いた状態の断面図である。 本発明における第７の実施例を示す斜視図である。 本発明における第８の実施例を示す図で、（Ａ）は吐出弁を閉じた状態の断面図、（Ｂ）は吐出弁を開いた状態の断面図である。 従来例によるロータリ圧縮機の縦断面図である。 従来例によるで吐出弁の構造図で、（Ａ）は取付面の肉厚が厚い場合、（Ｂ）は肉厚が薄い場合である。

符号の説明

１ 密閉容器
２ 電動要素
３ 回転軸
４ 圧縮要素（シリンダ）
５ａ，５ｂ プレート部材（軸受）
６ 吐出孔
７ 吐出弁
７ａ 胴部
７ｂ フランジ部
８，８Ｂ 弁受
８ａ ザグリ
９ シリンダ室（圧縮室）
１０ ローリングピストン（ローラ）
１１ 吐出チャンバー１１
１２ 連通路（連通孔）
１３ 溝部
１４ ガス通路孔
１５ 凹部
１６ 透孔
１７ 弾性部材（バネ）
１８ マフラ
１９ 油溝
２０ 鍔部
２１ 段部

Claims (11)

1. 密閉容器内に、圧縮要素に設けられた冷媒を圧縮する圧縮室と、圧縮された圧縮ガスが吐出される吐出孔を有するプレート部材と、前記圧縮ガスの圧力により、前記吐出孔を開閉動作する吐出弁と、同吐出弁の移動量を規制する弁受とを備えてなる圧縮機において、
   前記吐出弁を前記吐出孔に挿入される胴部と、前記吐出孔の出口を塞ぐフランジ部とから形成する一方、前記プレート部材に、前記圧縮ガスの吐出時に前記吐出弁が移動した際、前記圧縮室側の吐出孔と前記密閉容器内空間とを連通する連通路を設けてなることを特徴とする圧縮機。
2. 前記連通路を前記圧縮室側の吐出孔と、前記弁受の外周部の前記密閉容器内空間とを連通する連通孔から構成してなることを特徴とする請求項１に記載の圧縮機。
3. 前記連通路を前記吐出弁の胴部側面に面した前記プレート部材に設けられ、前記圧縮室側の吐出孔と前記弁受の内側とを連通する溝部から構成すると共に、前記弁受に前記溝部と前記密閉容器内空間とを連通するガス通路孔を設けてなることを特徴とする請求項１に記載の圧縮機。
4. 前記溝部の前記弁受側の出口と、前記ガス通路孔との位置を所定角度ずらして配置してなることを特徴とする請求項１または３に記載の圧縮機。
5. 前記吐出弁の移動量を規制し、前記弁受と接触する前記フランジ部の表面に、前記弁受との接触面積を少なくする凹部を設けてなることを特徴とする請求項１に記載の圧縮機。
6. 前記フランジ部の背面に相対向する前記弁受に、吐出された高圧ガスを前記フランジ部の背面に導入する透孔を設けてなることを特徴とする請求項１に記載の圧縮機。
7. 前記フランジ部の背面と、同背面に対向する前記弁受との間に、前記吐出弁の移動を付勢する弾性部材を設けてなることを特徴とする請求項１に記載の圧縮機。
8. 前記吐出孔の出口に、消音機能を備えた吐出マフラを設け、同マフラの圧縮機側に前記弁受を形成してなることを特徴とする請求項１に記載の圧縮機。
9. 前記吐出弁の胴部の外周面に環状の油溝を設けてなることを特徴とする請求項１乃至８に記載の圧縮機。
10. 前記フランジ部が前記プレート部材に着座する際の接触面の面積を、前記フランジ部が全面で接触する場合の所定面積以下としてなることを特徴とする請求項１乃至９のいずれかに記載の圧縮機。
11. 前記吐出孔の出口を塞ぐフランジ部と相対向する前記圧縮室側の前記胴部の端部に、環状の鍔部を設けると共に、前記吐出孔に前記吐出弁の移動量を規制する段部を設けてなることを特徴とする請求項１に記載の圧縮機。

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