JP2009512804A - 圧縮機 - Google Patents

Abstract

ヘッド又はバルブプレートの少なくとも一方のシール面に溝を設けたものであり、これにより押圧されたシール面の面圧が向上し、ガスケットのシール性が保たれると同時に、ヘッドの端面に突起が無いのでそれが破損することは無く、信頼性と生産性を高めることができる。

Description

本発明は、冷凍冷蔵装置等に用いられる圧縮機に関するものである。

従来、高効率を目的とした圧縮機は、運転時の損失を低減させることによりエネルギ効率を向上させるため、圧縮室の吐出側と吸入側との仕切り部分からの圧縮された冷媒の漏れを低減する方法があった。

特開２０００−１５４７７９号公報は、従来の圧縮機の一例である。以下、図面を参照しながら上記従来の圧縮機を説明する。

図１５は従来の圧縮機の断面図、図１６は従来の圧縮機の圧縮要素部分拡大構成図、図１７は図１６のＮ方向から見たヘッド拡大図、図１８は図１７のヘッド断面Ｐ−Ｐの突起部拡大断面図、図１９はバルブプレートとガスケットとヘッドの要部拡大断面図である。

図１５から図１９において、密閉容器１は底部にオイル２を貯溜すると共に固定子３と回転子４とからなる電動要素５およびこれによって駆動される圧縮機構６を収容している。そして圧縮機構６は、スプリング７により弾性支持され、密閉容器１の内部は冷媒８が満たされている。

次に圧縮機構６の主な構成について説明する。

ブロック９は略円筒形の圧縮室１０を形成し、軸受け部１１が固定されている。クランクシャフト１５は主軸部１６と偏心部１７を有し、軸受け部１１に軸支されるとともに回転子４が圧入固定されている。ピストン１８は、圧縮室１０に往復摺動自在に挿入されるとともに、偏心部１７との間をコネクティングロッド１９によって連結されている。

ブロック９の開口端部には圧縮室１０を塞ぐようバルブプレート１２が配設されている。バルブプレート１２と圧縮室１０の開口端との間には、吸入リード２０およびガスケットブロック２１が挟持されている。

バルブプレート１２には、吐出弁装置１２ａが組み込まれており、吐出室２２を形成しているヘッド１３が、吐出弁装置１２ａを覆うように配設されている。バルブプレート１２とヘッド１３の間には、冷媒の漏れを防ぐガスケット２３が挟持されている。

吸入マフラー１４は、一端を密閉容器１内に開口し、他端を圧縮室１０内に連通して、ヘッド１３に固定されている。

ヘッド１３の端面にはアルミニウムのダイキャストにより成形され、吐出室２２の周囲を閉ループ状に囲うように突起部２５が形成されている。ガスケット２３は素地が紙であり、その紙をラバーコートしたパッキン材により形成されている。

ガスケットブロック２１、吸入リード２０、バルブプレート１２、ガスケット２３、ヘッド１３は、ボルト２４によってブロック９にねじ込み取り付けられている。

以上のように構成された従来の圧縮機について、以下その動作を説明する。

電動要素５に電気が供給されると回転子４が回転し、クランクシャフト１５は回転駆動される。このとき、偏心部１７の偏心回転運動がコネクティングロッド１９を介してピストン１８に伝わることにより、ピストン１８は圧縮室１０内を往復運動する。

ピストン１８の往復運動に伴って密閉容器１内の冷媒８は、吸入マフラー１４から圧縮室１０内へ吸入されるとともに、低圧の冷媒８が冷却システム（図示しない）から吸入管（図示しない）を通って密閉容器１内に流入する。圧縮室１０内へ吸入された冷媒８は圧縮され、バルブプレート１２の吐出弁装置１２ａを経てヘッド１３内に形成された吐出室２２へ吐出される。吐出室２２内に吐出された高圧ガスは、吐出管（図示しない）から冷却システム（図示しない）へと吐出される。

この時、吐出弁装置１２ａは吐出リード（図示しない）が開くことによって圧縮室１０内と吐出室が吐出孔（図示しない）を介して連通し、吐出リードが閉じることによって圧縮室１０内と吐出室内をシールするといった開閉動作を行っている。

ボルト２４の締め付け力によってヘッド１３の突起部２５がガスケット２３に押圧され、ガスケット２３に食い込むことによりシール性を向上させ冷媒の漏れを小さくしている。その結果、吐出室２２内から密閉容器１へと漏出する冷媒量を減らすことができ、圧縮機の体積効率を高めることができる。

しかしながら上記従来の構成は、ボルト２４のねじ込み取り付け時にボルト２４の締め付けトルクが大き過ぎるとヘッド１３の突起部２５に局部的に強い力が働くため突起部２５が破損する可能性があった。又ヘッド１３の突起部２５は端面から突出しているため、取扱い時に他の物に当ると破損しやすかった。

本発明の圧縮機は圧縮室を形成するブロックと、圧縮室の開口端を封止するとともに吐出弁装置を形成したバルブプレートと、吐出弁装置を覆う吐出空間を形成するとともにバルブプレートに押圧されるヘッドと、バルブプレートおよびヘッドの間に挟持され吐出空間をシールするガスケットを備え、ヘッド又はバルブプレートの少なくとも一方のガスケットが接触する位置の一部に溝を形成することにより、ガスケットのシール幅を狭めた構成である。

このようにヘッド又はバルブプレートの少なくとも一方のシール面に溝を設けたことによりシール面に働くガスケットへのせん断力を小さくすることができる。その結果、押圧されたシール面の面圧が向上し、ガスケットのシール性が保たれると同時に、ヘッドの端面に突起が無いので破損することは無く、ヘッドの取扱いが容易になる。

以下、本発明による圧縮機の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１による圧縮機の断面図、図２は同圧縮機の圧縮要素部分拡大構成図、図３は図２のＡ方向から見たヘッド拡大図、図４は図３のヘッド断面Ｃ−Ｃの溝拡大断面図、図５は図２のＡ方向から見たガスケット拡大図、図６は図２のＢ方向から見たバルブプレート拡大図、図７は図２のＡ方向から見たガスケットにかかる面圧部の拡大図、図８は同実施の形態の圧縮機のバルブプレートとガスケットとヘッドのボルト締付後の要部拡大断面図である。

図１から図８において、密閉容器１０１は底部にオイル１０３を貯溜すると共に固定子１０５と回転子１０７とからなる電動要素１０９およびこれによって駆動される圧縮機構１１１を収容している。そして圧縮機構１１１は、スプリング１１２により弾性支持され、密閉容器１０１の内部は冷媒１１５が満たされている。

次に圧縮機構１１１の主な構成について説明する。

ブロック１１３は略円筒形の圧縮室１１７を形成し、軸受け部１１９が固定されている。クランクシャフト１２７は主軸部１２９と偏心部１３１を有し、軸受け部１１９に軸支されるとともに回転子１０７が圧入固定されている。ピストン１３３は、圧縮室１１７に往復摺動自在に挿入されるとともに、偏心部１３１との間をコネクティングロッド１３５によって連結されている。

ブロック１１３の開口端部には、圧縮室１１７の開口端を封止するようバルブプレート１２１が配設されている。バルブプレート１２１と圧縮室１１７の開口端との間には、吸入リード１３７と圧縮室１１７の開口端と吸入リード１３７のガスの漏れを防ぐガスケットブロック１３９が挟持されている。

バルブプレート１２１のブロック１１３の反対側には、吐出弁装置１２２が組み込まれている。

吐出空間である吐出室１４１を形成しているヘッド１２３が、吐出弁装置１２２を覆うようにバルブプレート１２１のブロック１１３の反対側に配設されている。

バルブプレート１２１とヘッド１２３の間には、冷媒の漏れを防ぐガスケット１４３が挟持されている。ガスケット１４３は素地が紙であり、その紙をラバーコートしたパッキン材により形成されている。

吸入マフラー１２５は一端を密閉容器１０１内に開口し、他端を圧縮室１１０内に連通して、ヘッド１２３に固定されている。

ヘッド１２３はアルミニウムのダイキャストにより成形され、ボルト１４５を貫通するボルト孔１４７が４隅に形成されている。ヘッド１２３の端面のヘッド１２３のガスケット１４３と接触する位置の一部には、ボルト孔１４７から所定の距離をおいて溝１４９が形成されている。溝１４９は図４に示すように、ヘッド１２３の端面において、だれが無いエッジ部１５１を形成している。

溝１４９は切削加工により形成するか、または溝１４９をアルミニウムのダイキャストにより成形し、ヘッド１２３の端面を切削することにより、だれが無いエッジ部１５１を形成することができる。

図４に示すとおり本発明の実施の形態において溝１４９は、ガスケット１４３の幅Ｅ内に位置しており、溝１４９の幅Ｄはヘッド１２３のシール幅Ｅに対して約１／３程度とし、シール幅Ｆはシール幅Ｅの１／３程度としている。

このようにガスケット１４３のシール幅とは、シールすべき箇所の幅のことであり、例えば図４の幅Ｅである。また、溝１４９の幅はガスケット１４３のシール幅より小さい。

ガスケットブロック１３９、吸入リード１３７、バルブプレート１２１、ガスケット１４３、ヘッド１２３は、ボルト１４５によってブロック１１３にねじ込み取り付けられている。

ガスケット１４３は、ヘッド１２３がボルト１４５により、ねじ込み取り付けられて押圧されている。そして、図７に示すようにヘッド１２３に設けた溝１４９に相当する部分には面圧がかからず、斜線部分１５３が面圧を受ける面圧部となり、この面圧部によりシールされている。

以上のように構成された本発明の実施の形態１の圧縮機について、以下その動作を説明する。

電動要素１０９に電気が供給されると回転子１０７が回転し、クランクシャフト１２７は回転駆動される。このとき、偏心部１３１の偏心回転運動がコネクティングロッド１３５を介してピストン１３３に伝わることで、ピストン１３３は圧縮室１１７内を往復運動する。

ピストン１３３の往復運動に伴って密閉容器１０１内の冷媒１１５は、吸入マフラー１２５から圧縮室１１７内へ吸入されるとともに、低圧の冷媒１１５が冷却システム（図示しない）から吸入管（図示しない）を通って密閉容器１０１内に流入する。圧縮室１１７内へ吸入された冷媒１１５は圧縮され、バルブプレート１２１の吐出弁装置１２２を経てヘッド１２３内に形成された吐出室１４１へ吐出される。吐出室１４１内に吐出された高圧ガスは、吐出管（図示しない）から冷却システム（図示しない）へと吐出される。

この時、吐出弁装置１２２は吐出リード（図示しない）が開くことによって圧縮室１１７内と吐出室１４１とが吐出孔（図示しない）を介して連通し、吐出リード（図示しない）が閉じることによって圧縮室１１７内と吐出室１４１内とをシールするといった開閉動作を行っている。

ここでボルト１４５をねじ込むことにより、ボルト１４５の締め付け力によってヘッド１２３がガスケット１４３に押圧される。ヘッド１２３の端面には溝１４９が形成されており、ガスケット１４３の幅を狭くすることなく実質的なシール幅が狭くなるためガスケット１４３にかかる面圧を上げることができる。

また、ガスケット１４３の幅が狭くなっていないためガスケット１４３の幅方向の強度が落ちない。このようにガスケット１４３の幅方向の強度が落ちないためガスケット１４３に、吐出室１４１内と密閉容器１０１との圧力差がかかっても、ガスケット１４３の破損を防ぐことができる。

また、ガスケット１４３にかかる面圧が上がることにより、ガスケット１４３のシール性を向上させることができる。

さらにヘッド１２３の端面には、背景技術で例示したような突起部を必要としないため、この突起部が破損するという心配がない。

また、ボルト１４５の締め付け力、すなわち面圧はボルト孔１４７に近い箇所では強く、離れると弱まる。本発明の実施の形態においては、溝１４９はボルト孔１４７から所定の距離離れた位置に形成されているため、ガスケット１４３にかかるボルト１４５の締め付け力が弱い場所において効果的に面圧を上げることができる。

本発明の実施の形態においてはヘッド１２３のシール幅Ｅに対して約１／３程度の幅Ｄの溝１４９が形成されており、実質的なシール幅はシール幅Ｅの２／３となり面圧は３／２となって高いシール性を維持できる。その結果、吐出室１４１内から密閉容器１０１へと漏出する冷媒量を減らすことができ、圧縮機の体積効率を高めることができる。

さらに本発明の実施の形態においては、溝１４９は図４で示すようにヘッド１２３の端面において、だれが無いエッジ部１５１を形成している。このエッジ部１５１は、ボルト１４５の締め付け力によってガスケット１４３に食い込むことにより、エッジ部１５１とガスケット１４３との密着性が向上し、より高いシール性を得ることができる。

さらに本発明の実施の形態においては、溝１４９はガスケット１４３の幅Ｅ内に位置しているため、同一断面箇所においてエッジ部１５１は２箇所でき、更に高いシール性を得ることができる。

又、ヘッド１２３の溝１４９はアルミニウムダイキャストにより成形することにより高い生産性が得られる。

以上のように本発明の実施の形態においては、ヘッド１２３の端面に突起が無いため破損の心配が無いので信頼性が高く、ヘッド１２３の取扱いが容易になる。またヘッド１２３の製作が容易になるので生産性が高く、ガスケット１４３のシール性が良好であり、冷媒の漏れが少なく高い効率を備えた圧縮機を提供することができる。

（実施の形態２）
本発明の実施の形態２の圧縮機は、溝をバルブプレートに形成している。すなわち、本発明の実施の形態２の圧縮機と実施の形態１の圧縮機との異なる点は、溝を形成する場所がヘッドからバルブプレートにした点のみであり、本発明の実施の形態２では、この点を主に説明する。

図９は本発明の実施の形態２の圧縮機のヘッド側から見たバルブプレート拡大図、図１０は図９のバルブプレート断面Ｊ−Ｊの溝拡大断面図、図１１は本発明の実施の形態２の圧縮機のヘッド側から見たガスケット拡大図、図１２は同圧縮機のバルブプレート側から見たヘッド拡大図、図１３は同圧縮機のバルブプレート側から見たガスケットにかかる面圧部の拡大図、図１４は同圧縮機のバルブプレートとガスケットとヘッドのボルト締付後の要部拡大断面図である。

バルブプレート２２１は、焼結金属で成型され本発明の実施の形態１と同じく、吐出弁装置２２２が組み込まれている。バルブプレート２２１の端面にはボルト孔２４７から所定の距離をおいて溝２４９が形成されている。溝２４９は図１０で示すように、バルブプレート２２１の端面において、だれが無いエッジ部２５１を形成している。

だれが無いエッジ部２５１は、バルブプレート２２１の端面を研削することで溝２４９と端面との間のだれが削除され、形成することができる。

図１４に示すとおり、本発明の実施の形態においては溝２４９はガスケット２４３の幅Ｌ内に位置しており、溝２４９の幅Ｋはヘッド２２３のシール幅Ｍに対して約１／３程度とし、シール幅Ｍはシール幅Ｌの１／３程度としている。

ガスケット２４３は、ヘッド２２３がボルトにより、ねじ込み取り付けられ押圧されている。そして、図１３に示すようにバルブプレート２２１に設けた溝２４９に相当する部分には面圧がかからず、斜線部分２５３が面圧を受ける面圧部となり、この面圧部によりシールされている。

ここでボルトをねじ込み、取り付けることにより、その締め付け力によってヘッド２２３がガスケット２４３に押圧される。バルブプレート２２１の端面には溝２４９が形成されており、ガスケット２４３の幅を狭くすることなく実質的なシール幅が狭くなるためガスケット２４３にかかる面圧を上げることができる。

また、ガスケット２４３の幅が狭くなっていないためガスケット２４３の幅方向の強度が落ちない。このようにガスケット２４３の幅方向の強度が落ちないため、ガスケット２４３に吐出室２４１内と密閉容器２０１との圧力差がかかっても、ガスケット２４３の破損を防ぐことができる。また、ガスケット２４３にかかる面圧が上がることにより、ガスケット２４３のシール性を向上させることができる。

従ってヘッド２２３の端面には背景技術で例示したような突起部を必要としないため、この突起部が破損するという心配がない。

また、ボルトの締め付け力、すなわち面圧はボルト孔２４７に近い箇所で強く、離れると弱まる。本発明の実施の形態においては、溝２４９はボルト孔２４７から所定の距離離れた位置に形成されているため、ガスケット２４３にかかるボルトの締め付け力が弱い場所において効果的に面圧を上げることができる。

本発明の実施の形態においてはヘッド２２３のシール幅Ｌに対して約１／３程度の幅Ｋの溝２４９が形成されており、実質的なシール幅はシール幅Ｌの２／３となり面圧は３／２となって高いシール性を維持できるため、吐出室２４１内から密閉容器２０１へと漏出する冷媒量を減らすことができ、圧縮機の体積効率を高めることができる。

さらに本発明の実施の形態においては、溝２４９は図１０示すようにバルブプレート２２１の端面において、だれが無いエッジ部２５１を形成している。このエッジ部２５１は、ボルトの締め付け力によってガスケット２４３に食い込むことによりエッジ部２５１とガスケット２４３の密着性が向上し、より高いシール性を得ることができる。

さらに本発明の実施の形態においては、溝２４９はガスケット２４３の幅Ｌ内に位置しているため、同一断面箇所においてエッジ部２５１は２箇所でき、更に高いシール性を得ることができる。

又、バルブプレート２２１の溝２４９は焼結金属により成型するため高い生産性が得られる。

以上のように本発明の実施の形態においてはヘッド２２３の端面に突起が無いため破損の心配が無いので信頼性が高く、ヘッド２２３の取扱いが容易になるとともに製作が容易になるので生産性が高く、ガスケット２４３のシール性が良好で冷媒の漏れが少なく高い効率を備えた圧縮機を提供することができる。

以上のように、本発明にかかる圧縮機はガスケットのシール性を向上しリーク不良の低減により信頼性が高く、ヘッドの金型成形を安易にして安価な圧縮機が可能となるため、家庭用冷蔵庫を初めとして、除湿機やショーケース、自販機等、冷凍サイクルを用いたあらゆる用途にも適用できる。

本発明の実施の形態１による圧縮機の断面図 同圧縮機の圧縮要素部分拡大構成図 図２のＡ方向から見たヘッド拡大図 図３のヘッド断面Ｃ−Ｃの溝拡大断面図 図２のＡ方向から見たガスケット拡大図 図２のＢ方向から見たバルブプレート拡大図 図２のＡ方向から見たガスケットにかかる面圧部の拡大図 本発明の実施の形態１によるバルブプレートとガスケットとヘッドのボルト締付後の要部拡大断面図 本発明の実施の形態２の圧縮機のヘッド側から見たバルブプレート拡大図 図９のバルブプレート断面Ｊ−Ｊの溝拡大断面図 本発明の実施の形態２の圧縮機のヘッド側から見たガスケット拡大図 同圧縮機のバルブプレート側から見たヘッド拡大図 同圧縮機のバルブプレート側から見たガスケットにかかる面圧部の拡大図 同圧縮機のバルブプレートとガスケットとヘッドのボルト締付後の要部拡大断面図 従来の圧縮機の断面図 従来の圧縮機の圧縮要素部分拡大構成図 図１６のＮ方向から見たヘッド拡大図 図１７のヘッド断面Ｐ−Ｐの突起部拡大断面図 従来の圧縮機のバルブプレートとガスケットとヘッドの要部拡大断面図

符号の説明

１１３，２１３ ブロック
１１７，２１７ 圧縮室
１２１，２２１ バルブプレート
１２２，２２２ 吐出弁装置
１２３，２２３ ヘッド
１４１，２４１ 吐出室
１４３，２４３ ガスケット
１４５ ボルト
１４９，２４９ 溝

Claims (5)

1. 圧縮室を形成するブロックと、前記圧縮室の開口端を封止するとともに吐出弁装置を形成したバルブプレートと、前記吐出弁装置を覆う吐出空間を形成するとともに前記バルブプレートに押圧されるヘッドと、前記バルブプレートおよび前記ヘッドの間に挟持され前記吐出空間をシールするガスケットとを備え、前記ヘッド又は前記バルブプレートの少なくとも一方の前記ガスケットが接触する位置の一部に溝を形成することにより前記ガスケットのシール幅を狭めた圧縮機。
2. 前記溝の幅は前記ガスケットのシール幅より小さい請求項１に記載の圧縮機。
3. 前記バルブプレート、前記ガスケット、前記ヘッドを、ボルトを貫通させて前記ブロックにねじ込み取り付けられるとともに、前記ボルトが貫通する部位から所定の距離離れた位置に前記溝を形成した請求項１に記載の圧縮機。
4. 前記ヘッドはアルミニウムのダイキャストにより成型されるとともに、前記溝がダイキャストの金型により形成された請求項１に記載の圧縮機。
5. 前記バルブプレートは焼結金属により成型されるとともに、前記溝が焼結金型により形成された請求項１に記載の圧縮機。

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