JP2011231733A - 密閉型圧縮機 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明の課題は、耐疲労破壊の信頼性を向上することができる密閉型圧縮機を提供することにある。
【解決手段】本発明の密閉型圧縮機は、密閉容器内に、冷媒の圧縮室１６を形成するシリンダブロック１と、前記圧縮室１６の内部で直線往復運動を行うピストン４と、前記圧縮室１６に冷媒を吸入する吸入孔８ｂ、及び前記圧縮室１６から冷媒を吐出する吐出孔８ａが形成される弁座８と、前記吸入孔８ｂを開閉する吸入バルブ１０と、前記吐出孔８ａを開閉する吐出バルブ１１と、を備える密閉型圧縮機において、前記吸入バルブ１０は、スリットで弁体が抜き出された板部材で形成されると共に、前記吸入バルブ１０には、化学研磨処理が施されていることを特徴とする。
【選択図】図２

Description

本発明は、冷凍サイクルに搭載される密閉型圧縮機に関する。

一般に、冷蔵庫や空気調和機等の冷凍サイクルに採用される密閉型圧縮機は、密閉容器の内部に、冷媒の圧縮を行う圧縮部を有している。圧縮部は、冷媒の圧縮室を形成するシリンダブロックと、圧縮室の内部で直線往復運動を行うピストンと、シリンダブロックの圧縮室開口端面に接合されるシリンダヘッドと、シリンダブロックとシリンダヘッドとの間に設けられる弁装置とで主に構成されている。弁装置は吐出バルブ、弁座、吸入バルブ等の部材で構成されている。

このような密閉型圧縮機は、ピストンの直線往復運動によって密閉容器の吸入管及び弁座の吸入孔を介して冷媒を圧縮室に吸入すると共に、圧縮室で圧縮した冷媒を弁座の吐出孔及び密閉容器の吐出管を介して送り出す。

ところで、一般に、密閉型圧縮機の吸入バルブは、薄い圧延鋼板の鋼帯を順送りプレス加工により型抜きして製造される。この型抜きでは、圧延鋼板に舌片状の弁体が幅狭のスリットで抜き出される。次に参照する図４は、圧延鋼板から弁体を抜き出したスリットの様子を模式的に示す部分拡大斜視図である。
図４に示すように、弁体を抜き出したスリット１０ｂのエッジに沿ってバリ１０ｅが形成される。また、図示しないが、スリット１０ｂには型抜きによる抜き傷も形成される。
ところが、このようなバリ１０ｅや抜き傷は、これらが起点となって吸入バルブに疲労破壊をもたらす恐れがある。そのため、スリット１０ｂで弁体を抜き出した圧延鋼板には、従来、バリ１０ｅや抜き傷を除去するために、研磨材を使用した機械的研磨処理が施されていた（例えば、特許文献１参照）。

特開２００２-３１００６８号公報

ところで、近年においては、密閉型圧縮機の高効率化の要請が高まり、圧縮室のピストンの上死点における無効容積の低減が図られている。したがって、吸入バルブの舌片状の弁体を抜き出すスリットの幅も一段と狭くなっている。
しかしながら、スリットの幅が狭くなると、従来の機械的研磨処理では研磨材がスリット内に十分に入っていかないために、バリや抜き傷の除去が不十分となる恐れがある。そして、バリや抜き傷が残っている吸入バルブを使用した密閉型圧縮機は、耐疲労破壊の信頼性が不十分となる。

そこで、本発明の課題は、耐疲労破壊の信頼性を向上することができる密閉型圧縮機を提供することにある。

前記課題を解決する本発明の密閉型圧縮機は、密閉容器内に、冷媒の圧縮室を形成するシリンダブロックと、前記圧縮室の内部で直線往復運動を行うピストンと、前記圧縮室に冷媒を吸入する吸入孔、及び前記圧縮室から冷媒を吐出する吐出孔が形成される弁座と、前記吸入孔を開閉する吸入バルブと、前記吐出孔を開閉する吐出バルブと、を備える密閉型圧縮機において、前記吸入バルブは、スリットで弁体が抜き出された板部材で形成されると共に、前記吸入バルブには、化学研磨処理が施されていることを特徴とする。

本発明によれば、耐疲労破壊の信頼性を向上することができる密閉型圧縮機を提供することができる。

本発明の実施形態に係る密閉型圧縮機の構成説明図である。 図１の密閉型圧縮機における圧縮部を模式的に表す部分拡大図である。 本発明の実施形態に係る密閉型圧縮機に使用される吸入バルブの平面図である。 圧延鋼板から弁体を抜き出したスリットの様子を模式的に示す部分拡大斜視図である。

以下に、本発明の実施形態について適宜図面を参照しながら詳細に説明する。
本発明の密閉型圧縮機は、化学研磨処理を施した吸入バルブを備えることを主な特徴とするが、ここではまず密閉型圧縮機の全体構成について説明した後に、吸入バルブについて説明する。
なお、以下の説明において、上下方向は図１に示す上下方向を基準とする。

図１に示すように、本実施形態に係る密閉型圧縮機Ｃは、密閉容器１４内に設けられた軸受部１ａ及びフレーム１ｂと一体に成形されたシリンダブロック１内をピストン４が直線往復運動して冷媒を圧縮するレシプロ型の圧縮機である。

フレーム１ｂの下部には、固定子５と、この固定子５との電磁気的相互作用により回転する回転子６とを有する電動機１２を備えている。回転子６の回転中心にはフレーム１ｂの軸受部１ａに支承されるクランクシャフト３の下端部が直結し、クランクシャフト３は回転子６と共に回転するようになっている。

クランクシャフト３の上端部には、クランクシャフト３の回転中心から偏心した位置にクランクピン３ａが設けられている。そして、このクランクピン３ａには、スコッチヨークタイプのピストン４がコンロッド２を介して連結しており、回転子６が回転することで、ピストン４がシリンダブロック１内で直線往復運動するようになっている。

また、クランクシャフト３の下端部には筒状の給油ピース７が設けられている。この給油ピース７は、クランクシャフト３が回転した際に共に回転し、その遠心力を利用して密閉容器１４の底部に貯留した潤滑油（図示省略）を、クランクシャフト３を伝って上昇させるものである。そして、上昇した潤滑油（図示省略）は、クランクシャフト３の上部に設けられた開口より噴出する構造となっている。

次に、冷媒を圧縮する密閉型圧縮機Ｃの圧縮部について更に詳しく説明する。
図２に示すように、圧縮部１５は、冷媒の圧縮室１６を形成するシリンダブロック１と、圧縮室１６の内部で直線往復運動を行う前記したピストン４と、シリンダブロック１の圧縮室１６の開口端面に接合されるシリンダヘッド９と、シリンダブロック１とシリンダヘッド９との間に設けられる弁装置２０とで主に構成されている。
そして、弁装置２０は、吸入孔８ｂ及び吐出孔８ａが形成された弁座８と、この弁座８に設けられて吐出孔８ａを開閉する吐出バルブ１１と、弁座８に設けられて吸入孔８ｂを開閉する吸入バルブ１０とを備えて構成されている。

圧縮部１５は、前記したように、ピストン４が、図２の右方向に移動して圧縮室１６の容積を広げる際に（吸入工程の際に）、所定の冷凍サイクルから戻ってきた低圧の冷媒ガスが、シリンダヘッド９の内側に形成された吸入室９ｂ、吸入孔８ｂ及び吸入バルブ１０を介して圧縮室１６内に吸入される。この際、吸入バルブ１０は、圧縮室１６から吸入室９ｂへの冷媒ガスの逆流を防止する。

また、ピストン４が、図２の左方向に移動して圧縮室１６の容積を縮める際に（圧縮工程の際に）、圧縮室１６内の冷媒ガスが、吐出孔８ａ及び吐出バルブ１１を介してシリンダヘッド９の内側に形成された吐出室９ａに吐出され、高温高圧となるように圧縮された冷媒ガスは、吐出室９ａから再び冷凍サイクルに供給される。この際、吐出バルブ１１は、吐出室９ａから圧縮室１６への冷媒ガスの逆流を防止する。
このような吸入工程及び圧縮工程が繰り返されることによって、圧縮された冷媒ガスは冷凍サイクルに連続的に供給される。
図２中、符号１０ａは、吸入バルブ１０の弁体である。

次に、吸入バルブ１０について更に詳しく説明する。
図２に示すように、吸入バルブ１０は、圧延鋼板で形成された薄い板部材であり、シリンダブロック１と弁座８との間に配置されている。

このような吸入バルブ１０は、図３に示すように、シリンダブロック１及び弁座８の平面形状に応じて概ね同じ略矩形の平面形状を呈している。
吸入バルブ１０は、その中央部に舌片状の弁体１０ａが幅狭のスリット１０ｂで抜き出されて形成されている。そして、弁体１０ａは、図２に示すように、弁座８の吸入孔８ｂを圧縮室１６側から塞ぐように配置されることとなる。

図３中、符号１０ｃは、図２に示すシリンダヘッド９及び弁座８と一緒にシリンダブロック１にボルトで共締めする際のボルト孔であり、符号１０ｄは、図２に示す弁座８の吐出孔８ａと圧縮室１６とを連通させる連通孔である。ちなみに、図３に示す弁体１０ａ部分は、吸入孔８ｂを開閉する際のバルブ可動部となり、密閉型圧縮機Ｃが吸入工程と圧縮工程とを繰り返す際に、吸入孔８ｂの周囲で弁座８と衝突して、衝撃荷重を繰り返して受けることとなる。

本実施形態に係る吸入バルブ１０は、スリット１０ｂの幅が０．１〜０．７ｍｍの範囲で形成されており、後記する化学研磨処理が施されたものである。

更に詳しく説明すると、本実施形態に係る吸入バルブ１０は、材料としての圧延鋼板に舌片状の弁体１０ａを幅狭のスリット１０ｂで打ち抜いたバルブ基材を形成する基材形成工程と、前記バルブ基材に化学研磨処理を施す化学研磨処理工程と、この化学研磨処理工程を施した後のバルブ基材に圧縮残留応力を付与する機械的圧縮処理工程と、を経て得られたものである。

圧延鋼板の材質としては、例えば、クロムモリブデン鋼、ステンレス鋼等が挙げられる。

圧延鋼板の厚さとしては、０．１〜０．３ｍｍの範囲で設定することができる。
スリット１０ｂの幅は、前記した範囲で設定することができる。

次に、バルブ基材には、化学研磨処理が施される。化学研磨処理の方法としては、バルブ基材を化学研磨処理剤の水溶液に浸漬する方法が望ましい。

化学研磨処理剤としては、例えば、硫酸、塩酸等の酸類、水酸化ナトリウム等のアルカリ類が挙げられる。

化学研磨処理剤の水溶液濃度並びにバルブ基材の浸漬時間及び浸漬温度は、圧延鋼板の材質に応じて適宜に決定することができる。

ちなみに、この化学研磨処理を施した後のバルブ基材には、圧延鋼板の材質に応じた金属が析出し、例えば、クロムモリブデン鋼を使用した場合には、クロムやモリブデンが析出することとなる。その結果、化学研磨処理を施したものと、施していないものとは区別することができる。

次いで、化学研磨処理を施したバルブ基材には、機械的圧縮処理が施される。この工程では、前記したように、バルブ基材に圧縮残留応力が付与される。

機械的圧縮処理の方法としては、例えば、ショットピーニング法、バレル研磨処理法等が挙げられる。この際、バルブ基材にショット粒やバレル石が衝突することで、その表面層はその延性によって延びようとする一方で、その内部層により表面層が拘束されるために、表面層には圧縮残留応力が発生する。その結果、この機械的圧縮処理工程を経て得られる吸入バルブ１０は、機械的強度に優れたものとなる。

以上のような吸入バルブ１０は、化学研磨処理が施されるので、従来の機械的研磨処理が施されたもの（例えば、特許文献１参照）と異なって、密閉型圧縮機Ｃの高効率化のために（ピストン４の上死点における無効容積を低減するために）弁体１０ａを抜き出すスリット１０ｂが幅狭になっていても、スリット１０ｂに形成されたバリや抜き傷を効率よく除去することができる。
その結果、吸入バルブ１０は、疲労破壊の起点となるバリや抜き傷が十分に除去されるので、このような吸入バルブ１０を備える密閉型圧縮機Ｃは、耐疲労破壊の信頼性を一段と向上させることができる。

また、吸入バルブ１０は、化学研磨処理が施された後に更に機械的圧縮処理が施されているので、その表面に付与された圧縮残留応力によって機械的強度が向上する。
その結果、この吸入バルブ１０を備える密閉型圧縮機Ｃによれば、耐用年数を更に延長することができる。

１ シリンダブロック
４ ピストン
８ 弁座
８ａ 吐出孔
８ｂ 吸入孔
９ シリンダヘッド
９ａ 吐出室
９ｂ 吸入室
１０ 吸入バルブ
１０ａ 弁体
１０ｂ スリット
１１ 吐出バルブ
１４ 密閉容器
１６ 圧縮室
Ｃ 密閉型圧縮機

Claims (2)

1. 密閉容器内に、
   冷媒の圧縮室を形成するシリンダブロックと、
   前記圧縮室の内部で直線往復運動を行うピストンと、
   前記圧縮室に冷媒を吸入する吸入孔、及び前記圧縮室から冷媒を吐出する吐出孔が形成される弁座と、
   前記吸入孔を開閉する吸入バルブと、
   前記吐出孔を開閉する吐出バルブと、
   を備える密閉型圧縮機において、
   前記吸入バルブは、スリットで弁体が抜き出された板部材で形成されると共に、前記吸入バルブには、化学研磨処理が施されていることを特徴とする密閉型圧縮機。
2. 前記吸入バルブは、圧縮残留応力を付与する機械的圧縮処理が更に施されていることを特徴とする請求項１に記載の密閉型圧縮機。

Images