JP2008038694A - Compressor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は主に冷蔵庫等の冷凍装置に用いられる圧縮機の効率向上に関するものである。 The present invention mainly relates to an improvement in the efficiency of a compressor used in a refrigeration apparatus such as a refrigerator.
従来、この種の圧縮機は、弁座板に設けられた吸入孔の径を漸次拡大させる拡径部を設けたもの(例えば、特許文献1参照)がある。 Conventionally, this type of compressor is provided with a diameter-expanding portion that gradually increases the diameter of a suction hole provided in a valve seat plate (see, for example, Patent Document 1).
以下、図面を参照しながら上記従来の圧縮機を説明する。 The conventional compressor will be described below with reference to the drawings.
図9は、従来の圧縮機の断面図、図10は従来の圧縮機の吸入リード弁部の断面図、図11は従来の圧縮機の弁座板平面図、図12は従来の圧縮機の吸入リード弁平面図である。 9 is a cross-sectional view of a conventional compressor, FIG. 10 is a cross-sectional view of a suction reed valve portion of a conventional compressor, FIG. 11 is a plan view of a valve seat plate of the conventional compressor, and FIG. It is an intake reed valve top view.
図9から図12において、密閉容器1は、固定子2と回転子3からなる電動要素4と、電動要素4によって駆動される圧縮要素5を収容する。吸入管6は、密閉容器1に固定されると共に冷凍サイクルの低圧側(図示せず)に接続され、吐出管(図示せず)は密閉容器1に固定されると共に冷凍サイクルの高圧側(図示せず)に接続されている。また、密閉容器1の底部にはオイル7が貯留されている。
9 to 12, the sealed container 1 accommodates an electric element 4 including a
次に圧縮要素5について説明する。
Next, the
クランクシャフト10は、回転子3を圧入固定した主軸部11および主軸部11に対して偏心して形成された偏心部12を有する。
The
シリンダ13は、略円筒形の圧縮室14を形成すると共に主軸部11を軸支する軸受部15を備えている。
The
ピストン16は、圧縮室14に往復摺動自在に挿入され、偏心部12との間をコンロッド17によって連結されている。
The
圧縮室14の開口端面は弁座板20によって封止されている。弁座板20には、弁座21及び弁座21の内周部に穿設された吸入孔23が設けられている。
The opening end surface of the
吸入リード弁22は、圧縮室14の開口端面と弁座板20の間に吸入孔23を開閉可能に挟持固定されている。
The
高圧室を形成するシリンダヘッド24は、弁座板20を介して圧縮室14の反対側に固定されている。
The
合成樹脂で形成されて膨張空間25を有する吸入マフラー26は、弁座板20とシリンダヘッド24の間に吸入孔23と連通して挟持固定されている。
A
吸入マフラー26の吸入口26aは、密閉容器1の空間1a内に開口している。ここで、図11に示す二点鎖線は、ボア内径の仮想線30及び吸入リード弁の仮想線31である。
The
以上のように構成された圧縮機について、以下その動作を説明する。 The operation of the compressor configured as described above will be described below.
電動要素4に通電がなされると、回転子3と回転子3に固着されたクランクシャフト10が回転し、偏芯部12の回転運動でコンロッド17を介してピストン16が圧縮室14で往復運動を行う。
When the electric element 4 is energized, the
吸入行程において、ピストン16が下死点方向へ移動し、圧縮室14内の圧力が弁座板20の吸入孔23内の圧力より低下すると、吸入リード弁22が開き始めて冷媒ガスの吸入が開始される。そして圧縮行程において冷媒ガスは、圧縮室14内で圧縮された後に圧縮室14から吐出される。
In the intake stroke, when the
このように、ピストン16の往復運動により吸入・圧縮・吐出の行程を繰り返すことで圧縮作用をなしており、冷媒ガスは、冷凍サイクルの低圧側(図示せず)から、吸入管6、密閉容器1内の空間1aを経て吸入マフラー26の吸入口26aから膨張空間25を通り弁座板20の吸入孔23から吸入され、圧縮室14内で圧縮された後、吐出管(図示せず)を通って密閉容器1に接続された冷凍サイクルの高圧側(図示せず)へと吐出される。
Thus, the compression action is achieved by repeating the suction, compression, and discharge strokes by the reciprocating motion of the
また、密閉容器1の底部に貯留されたオイル7は、給油機構(図示せず)により圧縮要素5の摺動部を潤滑すると共に、圧縮室14内のピストン16のシール部や、吸入リード弁22と弁座21のシール部をシールしている。
しかしながら上記従来の構成では、吸入行程において圧縮室14の圧力低下に伴って吸入リード弁22が開き始める時、吸入リード弁22と弁座21をシールしているオイル7の粘性の密着力により吸入リード弁22の開き開始が遅れるため、吸入効率が吸入リード弁22の開き遅れの分だけ低下しており、オイル7の粘度が高い条件や、弁座21のシール部へのオイル7の供給が過度に多い条件の場合に、吸入リード弁22と弁座21の密着力増大により開き遅れが増大し、吸入効率が低下するという課題を有していた。
However, in the above-described conventional configuration, when the
一方、弁座21の径を大きくすることで、より吸入リード弁22の開き開始を早期化することができるが、吐出行程時において吐出圧力により吸入リード弁22に作用する円周応力が増大するため、吸入リード弁22や弁座21の信頼性が低下するという課題を有していた。
On the other hand, by increasing the diameter of the
本発明は上記従来の課題を解決するもので、吸入リード弁22の開き遅れに起因する吸入損失を低減した効率の高い圧縮機を提供することを目的とする。
The present invention solves the above-described conventional problems, and an object thereof is to provide a highly efficient compressor in which the suction loss due to the delay in opening the
上記従来の課題を解決するために、本発明の圧縮機は、弁座板に穿設された吸入孔を囲うように設けられた弁座の内周部に補助弁座を備えたものであり、補助弁座によって、吸入リード弁の吐出圧力作用時の変形を低減して円周応力を低減できるため、弁座径を拡大し吸入リード弁に作用する差圧荷重を増加させることで吸入リード弁の開き始めを早期化できるという作用を有する。 In order to solve the above-described conventional problems, the compressor according to the present invention includes an auxiliary valve seat on the inner peripheral portion of a valve seat provided so as to surround a suction hole formed in the valve seat plate. Because the auxiliary valve seat can reduce the deformation of the suction reed valve during the discharge pressure action and reduce the circumferential stress, the suction lead can be increased by increasing the differential pressure load acting on the suction reed valve by expanding the valve seat diameter. It has the effect of opening the valve early.
本発明の圧縮機は、吸入リード弁の開き始めを早期化できるので効率の高い圧縮機を提供することができる。 The compressor according to the present invention can provide an efficient compressor because the opening of the suction reed valve can be started earlier.
請求項1に記載の発明は、往復動するピストンを収納するシリンダと、前記シリンダの開口端に配設され吸入孔を穿設した弁座板と、前記弁座板の前記シリンダの開口端側に前記吸入孔を囲うように設けた弁座と、前記開口端と前記弁座板の間に備えられ前記弁座を開閉する吸入リード弁とを備え、前記弁座の内周部に補助弁座を備えたものであり、補助弁座によって、吸入リード弁の吐出圧力作用時の変形を低減して円周応力を低減できるので、弁座径を拡大し吸入リード弁に作用する差圧荷重を増加させることで吸入リード弁の開き始めを早期化できるため、吸入行程時における吸入リード弁の開き遅れに起因する吸入損失を低減できるので、吸入リード弁の信頼性を維持しつつ効率の高い圧縮機を提供することができる。 The invention according to claim 1 is a cylinder that houses a reciprocating piston, a valve seat plate that is disposed at an opening end of the cylinder and has a suction hole, and an opening end side of the cylinder of the valve seat plate A valve seat provided so as to surround the suction hole, and a suction reed valve provided between the opening end and the valve seat plate to open and close the valve seat, and an auxiliary valve seat is provided on an inner peripheral portion of the valve seat. With the auxiliary valve seat, the deformation of the suction reed valve during discharge pressure action can be reduced and the circumferential stress can be reduced, increasing the valve seat diameter and increasing the differential pressure load acting on the suction reed valve. This makes it possible to speed up the opening of the suction reed valve, thereby reducing the suction loss caused by the delay in opening the suction reed valve during the suction stroke. Therefore, the compressor is highly efficient while maintaining the reliability of the suction reed valve. Can be provided.
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の発明において、補助弁座は弁座と一体に形成されたものであり、補助弁座は弁座と一体に形成されることで弁座内周部の薄肉部の剛性が増大でき、圧縮行程時に高い圧力が作用する条件においても弁座密着面の変形を低減できるため、請求項1に記載の発明の効果に加えてさらに、シール性や信頼性の悪化を防止することができる。
The invention according to
請求項3に記載の発明は、請求項1に記載の発明において、補助弁座は弁座と別体に形成されたものであり、弁座の内周部に設けられた補助弁座が別体のため弁座密着面の半径方向の密着距離が短いので吸入リード弁が開き始める時の密着力の増加を低減しつつ弁座内周部の薄肉部の剛性が増大でき、圧縮行程時に高い圧力が作用する条件においても弁座密着面の変形を低減できるため、請求項1に記載の発明の効果に加えてさらに、吸入リード弁が開き始める時の密着力の増加を低減しつつシール性や信頼性の悪化を防止することができる。
The invention according to
請求項4に記載の発明は、請求項1に記載の発明において、補助弁座は弁座の円形部と同心円の形状をなすものであり、吸入リード弁の吐出圧力作用時の円周応力は、弁座の内径の二乗に比例して円形部と同心円状の応力分布を示し、変形も同様に円形部と同心円状の変形形状を示すが、弁座の内周部に設けられた補助弁座が、応力分布及び変形形状に沿った同心円形状をなしているため、補助弁座に起因する変形形状の変化に伴う局所的な応力集中を回避することができるため、請求項1に記載の発明の効果に加えてさらに、信頼性の高い圧縮機を提供することができる。 The invention according to claim 4 is the invention according to claim 1, wherein the auxiliary valve seat has a concentric shape with the circular portion of the valve seat, and the circumferential stress at the time of the discharge pressure action of the suction reed valve is The auxiliary valve provided on the inner periphery of the valve seat shows a stress distribution that is concentric with the circular portion in proportion to the square of the inner diameter of the valve seat, and the deformation also shows a deformed shape that is concentric with the circular portion. The seat according to claim 1, wherein the seat has a concentric shape along the stress distribution and the deformed shape, so that local stress concentration due to a change in the deformed shape caused by the auxiliary valve seat can be avoided. In addition to the effects of the invention, a highly reliable compressor can be provided.
請求項5に記載の発明は、請求項1に記載の発明において、弁座板は焼結材料で成型されたものであり、弁座板に設けられた弁座の形状が単純な円形でなく、弁座の円形部の内部に補助弁座を備えた複雑な形状をなしたものであっても、金属粉末を型に封入後、加圧、加熱して成型するという焼結材料で成型される弁座板の加工工数はほとんど変わらず、生産性が低下することもないため、請求項1に記載の発明の効果に加えてさらに、弁座板の加工コストの増大を抑制することができる。
The invention according to
請求項6に記載の発明は、請求項1に記載の発明において、吸入リード弁の中心線と弁座の円形部の中心位置が一致しないため、吸入行程時の圧縮室の圧力低下に伴って吸入リード弁は、圧縮室と吸入孔の圧力差による差圧荷重を受け、差圧荷重の作用点が吸入リード弁の中心線と一致しないため、吸入リード弁が、吸入リード弁の中心線を軸に捩りのモーメント力を受け、捩り変形を生じて開き始めるため、吸入リード弁と弁座のシール部が引き剥がされ易くなり、吸入リード弁の開き始めを早期化して吸入効率を高めることができるため、請求項1に記載の発明の効果に加えてさらに、吸入行程時における吸入リード弁の開き遅れに起因する吸入損失を低減することができる。 According to a sixth aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, since the center line of the suction reed valve and the center position of the circular part of the valve seat do not coincide with each other, the pressure in the compression chamber during the suction stroke decreases. The suction reed valve receives a differential pressure load due to the pressure difference between the compression chamber and the suction hole, and the point of action of the differential pressure load does not coincide with the center line of the suction reed valve. Since the shaft receives a torsional moment force and starts torsional deformation, the suction lead valve and the valve seat seal part are easily peeled off, and the opening of the suction reed valve can be started earlier to increase suction efficiency. Therefore, in addition to the effect of the first aspect of the invention, it is possible to further reduce the suction loss due to the delay in opening the suction reed valve during the suction stroke.
請求項7に記載の発明は、請求項1に記載の発明において、電動要素は複数の運転周波数でインバータ駆動されるものであり、特に冷媒循環量の小さい低速運転時において、吸入行程時の圧縮室の圧力低下速度が遅いため吸入リード弁の開き遅れが生じ易いが、低速運転時であっても吸入リード弁の開き始めを早期化して吸入効率を高めることができるため、請求項1に記載の発明の効果に加えてさらに、インバータ駆動による低速運転時においても吸入行程時における吸入リード弁の開き遅れに起因する吸入損失を低減することができる。 According to a seventh aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, the electric element is inverter-driven at a plurality of operating frequencies, particularly during low speed operation with a small amount of refrigerant circulation, compression during the suction stroke. 2. The suction reed valve is likely to be delayed due to a slow pressure drop rate in the chamber. However, even during low speed operation, the suction reed valve can be opened earlier and the suction efficiency can be increased. In addition to the effects of the present invention, it is possible to reduce the suction loss due to the delay in opening the suction reed valve during the suction stroke even during low speed operation by inverter drive.
請求項8に記載の発明は、請求項1に記載の発明において、圧縮媒体はハイドロカーボン冷媒であり、ハイドロカーボン冷媒は圧力が低いため、吸入行程時の圧縮室の圧力低下に伴って吸入リード弁に作用する圧縮室と吸入孔の圧力差による差圧荷重が小さいが、弁座の内周部面積が拡大できるため、吸入リード弁に作用する差圧荷重が増加し吸入リード弁の開き始めを早期化して吸入効率を高めることができるため、請求項1に記載の発明の効果に加えてさらに、圧縮媒体が圧力の低いハイドロカーボン冷媒である場合においても吸入行程時における吸入リード弁の開き遅れに起因する吸入損失を低減することができる。 According to an eighth aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, since the compression medium is a hydrocarbon refrigerant, and the pressure of the hydrocarbon refrigerant is low, the suction lead is reduced with a decrease in pressure in the compression chamber during the suction stroke. Although the differential pressure load due to the pressure difference between the compression chamber acting on the valve and the suction hole is small, the inner peripheral area of the valve seat can be expanded, so the differential pressure load acting on the suction reed valve increases and the suction reed valve begins to open. In addition to the effect of the invention of claim 1, the suction reed valve opens during the suction stroke even when the compression medium is a hydrocarbon refrigerant having a low pressure. Inhalation loss due to the delay can be reduced.
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によってこの発明が限定されるものではない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. The present invention is not limited to the embodiments.
(実施の形態1)
図1は、本発明の実施の形態1における圧縮機の断面図、図2は、同実施の形態における圧縮機の要部断面図、図3は、同実施の形態における圧縮機の弁座板平面図、図4は、同実施の形態における圧縮機の吸入リード弁平面図である。
(Embodiment 1)
1 is a cross-sectional view of a compressor according to Embodiment 1 of the present invention, FIG. 2 is a cross-sectional view of essential parts of the compressor according to the same embodiment, and FIG. 3 is a valve seat plate of the compressor according to the same embodiment. FIG. 4 is a plan view of a suction reed valve of the compressor according to the embodiment.
図1から図4において、密閉容器101は、固定子102と回転子103からなり複数の運転周波数でインバータ駆動される電動要素104と、電動要素104によって駆動される圧縮要素105を収容する。吸入管106は、密閉容器101に固定されると共に冷凍サイクルの低圧側(図示せず)に接続され、吐出管(図示せず)は密閉容器101に固定されると共に冷凍サイクルの高圧側(図示せず)に接続されている。また、密閉容器101の底部にはオイル107が貯留されている。
In FIGS. 1 to 4, the sealed
密閉容器101に封入される冷媒は、炭化水素系のR600aで、オイル107は鉱油あるいはアルキルベンゼンである。
The refrigerant sealed in the sealed
次に圧縮要素105について説明する。
Next, the
クランクシャフト110は、回転子103を圧入固定した主軸部111および主軸部111に対して偏心して形成された偏心部112を有する。シリンダ113は、略円筒形の圧縮室114を形成すると共に主軸部111を軸支する軸受部115を備えている。ピストン116は、圧縮室114に往復摺動自在に挿入され、偏心部112との間をコンロッド117によって連結されている。
The
圧縮室114の開口端面を封止する弁座板120は、鉄系焼結材で成型されており、圧縮室114に開口する吸入孔123が穿設されている。弁座板120の圧縮室114の開口端面側面には吸入孔123を囲むように弁座121が形成されている。
The
弁座121は、円形に設けられた円形部124を備え、円形部124の内周側には円形部124から突出した複数の補助弁座126a、126b、126cが円形部124と一体に形成されている。弁座121の円形部124の内径は従来の弁座21の内径より大きく形成されており、また、補助弁座126a、126b、126cの内周部は弁座121の円形部124と同心円状の円弧をなしている。
The
弁座121および複数の補助弁座126a、126b、126cを開閉する吸入リード弁122は、疲労強度の高いフラッパーバルブスチール材で形成されている。
The
円形部124の中心位置124aは吸入リード弁122の中心線122b位置に対してオフセットされている。
The
高圧室を形成するシリンダヘッド130は、弁座板120を介して圧縮室114の反対側に固定されている。
The
合成樹脂で形成されて膨張空間131を有する吸入マフラー132は、弁座板120とシリンダヘッド130の間に吸入孔123と連通して挟持固定されている。
A
吸入マフラー132の吸入口132aは、密閉容器101の空間101a内に開口している。また、図3に示す二点鎖線は、ボア内径の仮想線140及び吸入リード弁の仮想線141である。
The
以上のように構成された圧縮機について、以下その動作を説明する。 The operation of the compressor configured as described above will be described below.
電動要素104に通電がなされると、回転子103と回転子103に固着されたクランクシャフト110が回転し、偏心部112の回転運動でコンロッド117を介してピストン116が圧縮室114で往復運動を行う。
When the
ピストン116の往復運動により圧縮室114にて吸入・圧縮・吐出の行程を繰り返すことで圧縮作用をなしており、冷媒ガスは、冷凍サイクルの低圧側(図示せず)から、吸入管106、密閉容器101内の空間101aを経て吸入マフラー132の吸入口132aから膨張空間131を通り弁座板120の吸入孔123から吸入され、圧縮室114内で圧縮された後、吐出管(図示せず)を通って密閉容器101に接続された冷凍サイクルの高圧側(図示せず)へと吐出される。
The compression operation is performed by repeating the steps of suction, compression, and discharge in the
また、密閉容器101の底部に貯留されたオイル107は、給油機構(図示せず)により圧縮要素105の摺動部を潤滑すると共に、圧縮室114内のピストン116のシール部や、吸入リード弁122と弁座121のシール部をシールしている。
The
このとき、吸入行程において吸入リード弁122は、圧縮室114の圧力低下に伴って圧縮室114と吸入孔123の圧力差と弁座121の内周部面積の積で求まる差圧荷重を受け、この差圧荷重が吸入リード弁122と弁座121のオイル107の粘性による密着力より大きくなると吸入リード弁122が開き始める。従って、圧力条件が同じであれば、弁座121の内周部面積が大きいほど吸入リード弁122の開き始めを早期化でき、吸入効率を向上することができる。
At this time, in the suction stroke, the
一方、圧縮行程においては、圧縮室114の圧力上昇に伴って吸入リード弁122と弁座121のシール部がシールされると供に円周応力が吸入リード弁122に作用する。吸入リード弁122に作用する円周応力は、吸入と吐出圧力の差圧が大きいほど、すなわち差圧荷重による吸入リード弁122の変形量が大きいほど増大する。また、圧力条件が同じであれば弁座121の内径が大きいほど吸入リード弁122の変形量が大きくなり、円周応力も増大して、吸入リード弁122の信頼性に悪影響を及ぼす可能性がある。
On the other hand, in the compression stroke, circumferential stress acts on the
ここで、本実施の形態においては、弁座121の円形部124の内径を増大しているが、弁座121の内周部に補助弁座126a,126b,126cを備えているため、吸入リード弁122の吐出圧力作用時の変形が規制されて変形量が低減でき、よって作用する最大応力を低減できる。
Here, in the present embodiment, the inner diameter of the
従って、弁座121の円形部124の内径をより大きくすることにより、吸入行程時の差圧荷重を増加させることができ、その結果、吸入リード弁122の開き始めを早期化して吸入効率を向上できる。
Therefore, by increasing the inner diameter of the
従って、高い信頼性を維持しつつ高い効率の圧縮機を提供できる。 Therefore, it is possible to provide a highly efficient compressor while maintaining high reliability.
また、補助弁座126a、126b、126cは弁座121と一体に形成されたものであり、弁座121と一体に形成されることで弁座121内周部の薄肉部125の剛性を増大できる。よって、圧縮行程時に高い圧力が作用する条件においても弁座121シール面の変形を低減できる。
Further, the
従って、弁座121シール面の変形に起因する信頼性やシール性の悪化を防止でき、高い信頼性を維持しつつ、高い効率の圧縮機を提供することができる。
Accordingly, it is possible to prevent deterioration of reliability and sealing performance due to deformation of the sealing surface of the
また、補助弁座126a,126b,126cは、内周部が弁座121の円形部124と同心円の形状をなすものであり、吸入リード弁122の吐出圧力作用時に弁座121との間で作用する円周応力は、弁座121の円形部124と同心円状の応力分布を示し、変形も同様に円形部と同心円状の変形形状を示す。
The
ここで、弁座121の内周部に設けられた補助弁座126a,126b,126cが、応力分布及び変形形状に沿った同心円形状をなしているため、吸入リード弁122の吐出圧力による変形部の変形曲率が極端に増大することなく最大変形量を低減することができる。
Here, since the
すなわち、変形の曲率増大による応力集中を回避しつつ最大応力を低減することができる。 That is, the maximum stress can be reduced while avoiding stress concentration due to an increase in the curvature of deformation.
従って、高い信頼性を維持しつつ、高い効率の圧縮機を提供することができる。 Therefore, it is possible to provide a highly efficient compressor while maintaining high reliability.
また、弁座板120は焼結材料で成型されたものであり、弁座板120に設けられた弁座121の形状が単純な円形でなく、円形部124に補助弁座126a、126b、126cのような複雑な形状をなしたものであっても、金属粉末を型に封入後、加圧、加熱して成型するという焼結材料で成型される弁座板120の加工工数はほとんど変わらないため、生産性がほとんど低下しない。
Further, the
従って、弁座板120の生産性の低下を抑制することができる。
Therefore, it is possible to suppress a decrease in productivity of the
また、密閉容器101の底部に貯留されたオイル107は、給油機構(図示せず)により圧縮要素105の摺動部を潤滑すると共に、圧縮室114内のピストン116のシール部や、吸入リード弁122と弁座121のシール部をシールしている。一方で、オイル107が粘性を有することで吸入リード弁122と弁座121との間に粘着力が働き、吸入リード弁122が弁座121からはがれ難くなる。
The
しかしながら本実施の形態においては、吸入リード弁122の中心線122bと弁座121の円形部124の中心位置124aが一致しないため、吸入行程時の圧縮室114の圧力低下に伴って吸入リード弁122は、圧縮室114と吸入孔123の圧力差による差圧荷重を受け、差圧荷重の作用点が吸入リード弁122の中心線122bと一致しないため、吸入リード弁122が、吸入リード弁122の中心線122bを軸に捩りのモーメント力を受け、捩り変形を生じて開き始めるため、吸入リード弁122と弁座121のシール部が引き剥がされ易くなり、吸入リード弁122の開き始めを早期化して吸入効率を高めることができる。
However, in the present embodiment, since the
従って、吸入行程時における吸入リード弁122の開き遅れに起因する吸入損失を低減することができ、高効率の圧縮機を提供できる。
Accordingly, it is possible to reduce the suction loss due to the delay in opening the
また、電動要素104は複数の運転周波数でインバータ駆動されるものであり、特に冷媒循環量の小さい低速運転時において、吸入行程時の圧縮室114の圧力低下速度も遅いため吸入リード弁122の開き遅れが生じ易いが、低速運転時であっても弁座121の内周部面積が拡大しているため吸入リード弁122に作用する差圧荷重が増加し、吸入リード弁122の開き始めを早期化して吸入効率を高めることができる。
In addition, the
従って、インバータ駆動による低速運転時においても吸入行程時における吸入リード弁122の開き遅れに起因する吸入損失を低減することができ、高効率の圧縮機を提供できる。
Therefore, even during low-speed operation by inverter driving, the suction loss due to the delay in opening the
また、圧縮媒体はハイドロカーボン冷媒であり、ハイドロカーボン冷媒は圧力が低いため、吸入行程時の圧縮室114の圧力低下に伴って吸入リード弁122に作用する圧縮室114と吸入孔123の圧力差による差圧荷重が小さいが、弁座121の内周部面積が拡大するため、吸入リード弁122に作用する差圧荷重が増加し吸入リード弁122の開き始めを早期化して吸入効率を高めることができる。
Further, since the compression medium is a hydrocarbon refrigerant and the pressure of the hydrocarbon refrigerant is low, the pressure difference between the
これより、本実施の形態における効率(COP)向上効果は、R600a冷媒を使用した冷蔵庫用圧縮機の標準運転条件において、吸入損失低減により入力が1%低減して冷凍性能が1%増大することで、COPは2%向上するとの効果を確認した。 Thus, the efficiency (COP) improvement effect in the present embodiment is that the input is reduced by 1% and the refrigeration performance is increased by 1% by reducing the suction loss in the standard operating condition of the refrigerator compressor using the R600a refrigerant. The effect of COP improvement by 2% was confirmed.
従って、圧縮媒体が圧力の低いハイドロカーボン冷媒である場合においても吸入行程時における吸入リード弁122の開き遅れに起因する吸入損失を低減することができ、高効率の圧縮機を提供できる。
Therefore, even when the compression medium is a low-pressure hydrocarbon refrigerant, the suction loss due to the delay in opening the
なお、本実施の形態において、3箇所の補助弁座を例示して説明したが、1箇所以上であれば同様の作用、効果が得られることはいうまでもない。 In the present embodiment, three auxiliary valve seats have been illustrated and described, but it goes without saying that the same action and effect can be obtained if there are one or more.
(実施の形態2)
図5は、本発明の実施の形態2における圧縮機の断面図、図6は、同実施の形態における圧縮機の要部断面図、図7は、同実施の形態における圧縮機の弁座板平面図、図8は、同実施の形態における圧縮機の吸入リード弁平面図である。
(Embodiment 2)
5 is a cross-sectional view of the compressor according to the second embodiment of the present invention, FIG. 6 is a cross-sectional view of the main part of the compressor according to the same embodiment, and FIG. 7 is a valve seat plate of the compressor according to the same embodiment. FIG. 8 is a plan view of a suction reed valve of the compressor according to the embodiment.
図5から図8において、密閉容器201は、固定子202と回転子203からなり複数の運転周波数でインバータ駆動される電動要素204と、電動要素204によって駆動される圧縮要素205を収容する。吸入管206は、密閉容器201に固定されると共に冷凍サイクルの低圧側(図示せず)に接続され、吐出管(図示せず)は密閉容器201に固定されると共に冷凍サイクルの高圧側(図示せず)に接続されている。また、密閉容器201の底部にはオイル207が貯留されている。
5 to 8, the sealed
密閉容器201に封入される冷媒は、炭化水素系のR600aで、オイル107は鉱油あるいはアルキルベンゼンである。
The refrigerant sealed in the
次に圧縮要素205について説明する。
Next, the
クランクシャフト210は、回転子203を圧入固定した主軸部211および主軸部211に対して偏心して形成された偏心部212を有する。シリンダ213は、略円筒形の圧縮室214を形成すると共に主軸部211を軸支する軸受部215を備えている。ピストン216は、圧縮室214に往復摺動自在に挿入され、偏心部212との間をコンロッド217によって連結されている。
The
圧縮室214の開口端面を封止する弁座板220は、鉄系焼結材で成型されており、圧縮室214に開口する吸入孔223が穿設されている。弁座板220の圧縮室214の開口端面側面には吸入孔223を囲むように弁座221が形成されている。
The
弁座221は、円形に設けられた円形部224を備え、円形部224の内周側には複数の補助弁座226a、226b、226cが円形部224と別体に形成されている。弁座221の円形部224の内径は従来の弁座21の内径より大きく形成されており、また、補助弁座226a、226b、226cの内周部は弁座221の円形部224と同心円状の円弧をなしている。
The
弁座221および複数の補助弁座226a、226b、226cを開閉する吸入リード弁222は、疲労強度の高いフラッパーバルブスチール材で形成されている。
The
円形部224の中心位置224aは吸入リード弁222の中心線222b位置に対してオフセットされている。
The
高圧室を形成するシリンダヘッド230は、弁座板220を介して圧縮室214の反対側に固定されている。
The
合成樹脂で形成されて膨張空間231を有する吸入マフラー232は、弁座板220とシリンダヘッド230の間に吸入孔223と連通して挟持固定されている。
A
吸入マフラー232の吸入口232aは、密閉容器201の空間201a内に開口している。また、図7に示す二点鎖線は、ボア内径の仮想線240及び吸入リード弁の仮想線241である。
The
以上のように構成された圧縮機について、以下その動作を説明する。 The operation of the compressor configured as described above will be described below.
電動要素204に通電がなされると、回転子203と回転子203に固着されたクランクシャフト210が回転し、偏心部212の回転運動でコンロッド217を介してピストン216が圧縮室214で往復運動を行う。
When the
ピストン216の往復運動により圧縮室214にて吸入・圧縮・吐出の行程を繰り返すことで圧縮作用をなしており、冷媒ガスは、冷凍サイクルの低圧側(図示せず)から、吸入管206、密閉容器201内の空間201aを経て吸入マフラー232の吸入口232aから膨張空間231を通り弁座板220の吸入孔223から吸入され、圧縮室214内で圧縮された後、吐出管(図示せず)を通って密閉容器201に接続された冷凍サイクルの高圧側(図示せず)へと吐出される。
The reciprocating motion of the
また、密閉容器201の底部に貯留されたオイル207は、給油機構(図示せず)により圧縮要素205の摺動部を潤滑すると共に、圧縮室214内のピストン216のシール部や、吸入リード弁222と弁座221のシール部をシールしている。
The
このとき、吸入行程において吸入リード弁222は、圧縮室214の圧力低下に伴って圧縮室214と吸入孔223の圧力差と弁座221の内周部面積の積で求まる差圧荷重を受け、この差圧荷重が吸入リード弁222と弁座221のオイル207の粘性による密着力より大きくなると吸入リード弁222が開き始める。従って、圧力条件が同じであれば、弁座221の内周部面積が大きいほど吸入リード弁222の開き始めを早期化でき、吸入効率を向上することができる。
At this time, in the suction stroke, the
一方、圧縮行程においては、圧縮室214の圧力上昇に伴って吸入リード弁222と弁座221のシール部がシールされると供に円周応力が吸入リード弁222に作用する。吸入リード弁222に作用する円周応力は、吸入と吐出圧力の差圧が大きいほど、すなわち差圧荷重による吸入リード弁222の変形量が大きいほど増大する。また、圧力条件が同じであれば弁座221の内径が大きいほど吸入リード弁222の変形量が大きくなり、円周応力も増大して、吸入リード弁222の信頼性に悪影響を及ぼす可能性がある。
On the other hand, in the compression stroke, circumferential stress acts on the
ここで、本実施の形態においては、弁座221の円形部224の内径を増大しているが、弁座221の内周部に補助弁座226a、226b、226cを備えているため、吸入リード弁222の吐出圧力作用時の変形が規制されて変形量が低減でき、よって作用する最大応力を低減できる。
Here, in the present embodiment, the inner diameter of the
従って、弁座221の円形部224の内径をより大きくすることにより、吸入行程時の差圧荷重を増加させることができ、その結果、吸入リード弁222の開き始めを早期化して吸入効率を向上できる。
Therefore, by increasing the inner diameter of the
従って、高い信頼性を維持しつつ高い効率の圧縮機を提供できる。 Therefore, it is possible to provide a highly efficient compressor while maintaining high reliability.
また、補助弁座226a、226b、226cは弁座221と別体に形成されたものであり、弁座221内周部の薄肉部225の剛性を増大できると共に、補助弁座226a、226b、226cが別体のためシール面の半径方向シール距離が短く、シール面積の増加量を低減できるので吸入リード弁222が開き始める時の密着力の増加を低減できる。
Further, the
従って、弁座221シール面の変形に起因する信頼性やシール性の悪化および密着力の大幅な増大を防止でき、高い信頼性を維持しつつ、高い効率の圧縮機を提供することができる。
Therefore, it is possible to prevent the deterioration of the reliability and the sealing performance due to the deformation of the sealing surface of the
また、補助弁座226a、226b、226cは、内周部が弁座221の円形部224と同心円の形状をなすものであり、吸入リード弁222の吐出圧力作用時に弁座221との間で作用する円周応力は、弁座221の円形部224と同心円状の応力分布を示し、変形も同様に円形部と同心円状の変形形状を示す。
The
ここで、弁座221の内周部に設けられた補助弁座226a、226b、226cが、応力分布及び変形形状に沿った同心円形状をなしているため、吸入リード弁222の吐出圧力による変形部の変形曲率が極端に増大することなく最大変形量を低減することができる。
Here, since the
すなわち、変形の曲率増大による応力集中を回避しつつ最大応力を低減することができる。 That is, the maximum stress can be reduced while avoiding stress concentration due to an increase in the curvature of deformation.
従って、高い信頼性を維持しつつ、高い効率の圧縮機を提供することができる。 Therefore, it is possible to provide a highly efficient compressor while maintaining high reliability.
また、弁座板220は焼結材料で成型されたものであり、弁座板220に設けられた弁座221の形状が単純な円形でなく、円形部224に補助弁座226a、226b、226cのような複雑な形状をなしたものであっても、金属粉末を型に封入後、加圧、加熱して成型するという焼結材料で成型される弁座板220の加工工数はほとんど変わらないため、生産性がほとんど低下しない。
Further, the
従って、弁座板220の生産性の低下を抑制することができる。
Therefore, a decrease in productivity of the
また、密閉容器201の底部に貯留されたオイル207は、給油機構(図示せず)により圧縮要素205の摺動部を潤滑すると共に、圧縮室214内のピストン216のシール部や、吸入リード弁222と弁座221のシール部をシールしている。一方で、オイル207が粘性を有することで吸入リード弁222と弁座221との間に粘着力が働き、吸入リード弁222が弁座221からはがれ難くなる。
The
しかしながら本実施の形態においては、吸入リード弁222の中心線222bと弁座221の円形部224の中心位置224aが一致しないため、吸入行程時の圧縮室214の圧力低下に伴って吸入リード弁222は、圧縮室214と吸入孔223の圧力差による差圧荷重を受け、差圧荷重の作用点が吸入リード弁222の中心線222bと一致しないため、吸入リード弁222が、吸入リード弁222の中心線222bを軸に捩りのモーメント力を受け、捩り変形を生じて開き始めるため、吸入リード弁222と弁座221のシール部が引き剥がされ易くなり、吸入リード弁222の開き始めを早期化して吸入効率を高めることができる。
However, in the present embodiment, since the
従って、吸入行程時における吸入リード弁222の開き遅れに起因する吸入損失を低減することができ、高効率の圧縮機を提供できる。
Therefore, it is possible to reduce the suction loss due to the delay in opening the
また、電動要素204は複数の運転周波数でインバータ駆動されるものであり、特に冷媒循環量の小さい低速運転時において、吸入行程時の圧縮室214の圧力低下速度も遅いため吸入リード弁222の開き遅れが生じ易いが、低速運転時であっても弁座221の内周部面積が拡大しているため吸入リード弁222に作用する差圧荷重が増加し、吸入リード弁222の開き始めを早期化して吸入効率を高めることができる。
In addition, the
従って、インバータ駆動による低速運転時においても吸入行程時における吸入リード弁222の開き遅れに起因する吸入損失を低減することができ、高効率の圧縮機を提供できる。
Therefore, even during low-speed operation by inverter driving, the suction loss due to the delay in opening the
また、圧縮媒体はハイドロカーボン冷媒であり、ハイドロカーボン冷媒は圧力が低いため、吸入行程時の圧縮室214の圧力低下に伴って吸入リード弁222に作用する圧縮室214と吸入孔223の圧力差による差圧荷重が小さいが、弁座221の内周部面積が拡大するため、吸入リード弁222に作用する差圧荷重が増加し吸入リード弁222の開き始めを早期化して吸入効率を高めることができる。
Further, since the compression medium is a hydrocarbon refrigerant, and the pressure of the hydrocarbon refrigerant is low, the pressure difference between the
これより、本実施の形態における効率(COP)向上効果は、R600a冷媒を使用した冷蔵庫用圧縮機の標準運転条件において、吸入損失低減により入力が1%低減して冷凍性能が1%増大することで、COPは2%向上するとの効果を確認した。 Thus, the efficiency (COP) improvement effect in the present embodiment is that the input is reduced by 1% and the refrigeration performance is increased by 1% by reducing the suction loss in the standard operating condition of the refrigerator compressor using the R600a refrigerant. The effect of COP improvement by 2% was confirmed.
従って、圧縮媒体が圧力の低いハイドロカーボン冷媒である場合においても吸入行程時における吸入リード弁222の開き遅れに起因する吸入損失を低減することができ、高効率の圧縮機を提供できる。
Therefore, even when the compression medium is a low-pressure hydrocarbon refrigerant, the suction loss due to the delay in opening the
なお、本実施の形態において、3箇所の補助弁座を例示して説明したが、1箇所以上であれば同様の作用、効果が得られることはいうまでもない。 In the present embodiment, three auxiliary valve seats have been illustrated and described, but it goes without saying that the same action and effect can be obtained if there are one or more.
以上のように、本発明にかかる圧縮機は、吸入リード弁に作用する応力の増大を防止しつつ吸入行程時における吸入リード弁の開き始めの早期化による吸入効率を向上でき、高い信頼性を維持しつつ高効率化を図ることが可能となるので、自販機、冷凍ショーケース、除湿機などの用途にも適用できる。 As described above, the compressor according to the present invention can improve the suction efficiency by early opening of the suction reed valve during the suction stroke while preventing an increase in the stress acting on the suction reed valve, and has high reliability. Since it becomes possible to achieve high efficiency while maintaining, it can also be applied to applications such as vending machines, refrigeration showcases, and dehumidifiers.
104,204 電動要素
113,213 シリンダ
116,216 ピストン
120,220 弁座板
121,221 弁座
122,222 吸入リード弁
122b,222b 中心線
123,223 吸入孔
124,224 円形部
124a,224a 中心位置
126a,126b,126c,226a,226b,226c 補助弁座
104, 204
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