JP2014238012A - 圧縮機 - Google Patents

Abstract

【課題】リード弁の開き遅れを改善しながら、リード弁のねじり運動による破損を回避可能な、高効率と高信頼性を両立する圧縮機を提供すること。
【解決手段】吐出ポート１４の中心軸または弁座２２の中心軸の少なくともいずれか一方が、リード弁１９の弁部１９ｂの中心軸に対し、概ね先端側に偏心することにより、弁部１９ｂのより先端側に圧力を作用させ、より小さい圧力差でリード弁１９の長手方向の曲げ剛性に打ち勝つ曲げモーメントを発揮してリード弁１９の開き遅れを改善して高効率化が可能であるとともに、弁座２２に対してリード弁１９が先端側から根元部１９ｃに向かって順次リフトするため、弁部１９ｂと弁座２２との間に先端側から順次ガスまたは潤滑油が供給されて負圧が解消されてより小さい圧力差でリフトして開き遅れを改善して高効率化が可能である。
【選択図】図６

Description

本発明は、空調機、冷凍機、ブロワ、給湯機、冷蔵庫等に使用される圧縮機に関するものである。

従来の構成の一例として、図１０から図１３のロータリ圧縮機を参照しながら説明する。図１０において、シリンダ１０１とローリングピストン１０２、図示されていないベーンを上軸受１０３と下軸受１０４で挟み込むことで吸入室と圧縮室１０５を形成し、駆動軸１０６の回転に伴ってローリングピストン１０２が回転することで圧縮動作を行う圧縮機構部１０７と、駆動軸１０６に回転力を伝える電動要素１０８とが密閉容器１０９内に収納されている。

図１１および図１２は図１０の上軸受１０３の正面図とそのＡ−Ａ断面図である。圧縮室１０５で圧縮された冷媒ガスは上軸受１０３に設けられた吐出ポート１１０を通って圧縮機構部１０７から密閉容器１０９内部空間へと吐出される。吐出ポート１１０には逆止弁としてリード弁１１１が、そのリフト量を規制するリテーナ１１２とともに上軸受１０３にリベット固定されている。

図１３はリード弁１１１の正面図である。リード弁１１１はリテーナ１１２とともに上軸受１０３に密着固定される固定部１１１ａと、吐出ポート１１０を開閉する弁部１１１ｂと、固定部１１１ａと弁部１１１ｂとを連絡する根元部１１１ｃとで構成される。弁部１１１ｂは吐出ポート１１０を囲むように設けられた弁座１１３と接触することで吐出ポート１１０での逆流をシールしている。

リード弁１１１はその表裏の圧力差によってリフトを開始し、吐出ポート１１０が開口する。圧縮室１０５内の圧力が吐出ポート１１０下流側空間の圧力と同等となった瞬間から、圧縮室１０５内の圧力が吐出ポート１１０下流側空間の圧力よりもやや高くなり、その圧力差によるリード弁１１１長手方向の曲げモーメントがリード弁１１１の曲げ剛性に打ち勝ってリード弁１１１がリフトするまでの微小な時間遅れを一般的に「開き遅れ」と呼び、その開き遅れによって生じる圧縮室１０５内圧力の過圧縮現象によって圧縮機の効率が低下する。

リード弁１１１の開き遅れの要因として、リード弁１１１自体の曲げ剛性や、リード弁１１１の弁部１１１ｂ表裏の受圧面の差のほか、弁座１１３周辺に溜まった潤滑油の粘性によるリード弁１１１の貼り付き等が主に考えられる。リード弁１１１の厚みを薄くしたり、根元部１１１ｃの幅を小さくして、リード弁１１１自体の曲げ剛性を低下させることで開き遅れは改善するが、リード弁１１１が破損しやすいという欠点があるため、必要最低限の曲げ剛性を確保しながら、他の方法によって開き遅れを改善する必要がある。

他の方法の一つとして、特許文献１の発明では、図１４のとおり、吸入ポート２１０の一端に設けられた弁座の中心軸と、リード弁２１１の弁部２１１ｂの中心軸とが偏心している。前述の吐出ポート１１０と特許文献１の吸入ポート２１０は概ね同様の考え方が成り立ち、吸入ポート２１０および弁座の内側が吸入ポート２１０下流側空間、すなわち圧縮室の圧力よりもやや高くなることでリード弁２１１がリフトする。特許文献１の構成では、このやや高い圧力の範囲をリード弁２１１の弁部２１１ｂの中心からずらすことで、リード弁２１１の長手方向を軸としたねじり運動を生じさせている。一般的にリード弁２１１のねじり剛性は曲げ剛性よりも弱いため、リフトに必要な弁部２１１ｂの表裏圧力差
はねじりながらリフトする方が小さくなり、開き遅れが改善される。

さらに別の方法として、特許文献２の発明では、図１５のとおり、リード弁３１１の長手方向において、弁部３１１ｂ先端側端部が、ポート３１０を囲むように設けられた凹部３１４に臨まないようにしている。この構成により、リード弁３１１のリフト時に凹部３１４に溜まった潤滑油の粘性の影響を受けないため、リード弁３１１の貼り付きを解消し、開き遅れを改善することができる。

特開平６−３２３２５６号公報 特開２０１０−１６９０７７号公報

しかしながら、前記特許文献１の従来の構成では、曲げ剛性よりも比較的弱いねじり剛性を利用しているため、ねじり運動を繰り返すことによるリード弁の疲労破壊が生じやすいという欠点がある。また、リード弁のリフト終了後、リード弁が斜めになった状態で弁座に着座するため、一箇所に応力が集中してリード弁や弁座の偏磨耗が生じるだけでなく、応力集中によるリード弁の破断も生じやすい。

また、前記特許文献２の従来の構成では、リード弁の弁部と弁座との間に付着する潤滑油に対しては何ら効果を発揮しない。リード弁がリフト開始時に弁座周辺の潤滑油が負圧となってリード弁が弁座に吸い付く、いわゆる「潤滑油の粘性によるリード弁貼り付き」の解消には、深さが十分深く潤滑油が周辺からふんだんに供給されやすい凹部よりも、油膜がかなり薄く負圧になりやすい弁座での対策がより効果的であると考えられる。

本発明は、前記従来の課題を解決するもので、リード弁の長手方向において弁部側を先端とすると、ポートの中心軸または弁座の中心軸をリード弁の弁部の中心軸よりも先端側に設定する。リード弁の弁部のより先端側に圧力を作用させ、より低い圧力でリード弁先端側から順次リフトを開始させることでリード弁の開き遅れを改善しながら、リード弁のねじり運動による破損を回避可能な、高効率と高信頼性を両立する圧縮機を提供することを目的とする。

前記従来の課題を解決するために、本発明の圧縮機は、請求項１記載のとおり、ポートが設けられた隔壁によって第１室と第２室が隔離され、ポートの第２室側に設けたリード弁によってポートが開閉し、リード弁は常に隔壁に密着する固定部と、ポートの周囲に形成された円環状の弁座と当接することでポートを閉塞して逆止する弁部と、固定部と弁部を連絡する根元部とで構成された圧縮機であって、リード弁の長手方向において弁部側を先端とすると、ポートの中心軸または弁座の中心軸の少なくともいずれか一方が、弁部の中心軸に対し、概ね先端側に偏心していることを特徴とするものである。

圧縮室が所定圧力に到達してからリード弁がリフトし始めるまでの微小時間における圧力伝播を考えると、圧縮動作によってまず圧縮室の圧力が上昇し、その圧力がポート内を通過後に弁座内部の空間へと広がるように充満する。このとき、弁座内部の流路はポート内と比較してかなり小さく圧力損失が非常に大きいため、圧力波が弁座内部に充満する時間もリード弁の開き遅れに大きく影響を及ぼす。すなわち、リード弁の開き遅れを改善するためには、弁座内部の圧力を如何に効果的にリード弁の弁部に作用させるかがポイントとなる。

本発明の構成のうち、ポートの中心軸をリード弁の弁部の中心軸よりも先端方向に設定している構成では、最も早く圧力が上昇するポート付近の圧力をリード弁の弁部の先端側に作用させるため、ポートと弁部が同心の場合よりもより小さい圧力差でリード弁の曲げ剛性に打ち勝つ曲げモーメントを発生させることができ、より早くリード弁をリフト開始させて開き遅れを改善できる。

一方、弁座の中心軸をリード弁の弁部の中心軸よりも先端方向に設定している構成では、弁座全体の圧力を弁部の先端側に作用させるため、弁座と弁部が同心の場合よりも弁座内部がより小さい圧力差でリード弁の曲げ剛性に打ち勝つ曲げモーメントを発生させることができ、同様に開き遅れを改善できる。

加えて、リード弁の弁部と弁座との間に介在する潤滑油の粘性による貼り付きという課題に対し、上記両構成とも弁座に対してリード弁が先端側から根元部に向かって順次リフトするため、例えば結露したガラス窓に貼り付いた紙の端を持ってめくると容易に剥がしやすいのと同様に、弁部と弁座との間に先端側から順次ガスまたは潤滑油が供給されて負圧が解消されてより小さい圧力差でリフトして開き遅れを改善できる。

この構成によってリード弁長手方向の曲げモーメントを効果的に発揮できるため、リード弁のねじりによるリフト促進を積極的に行う必要がなく、リード弁の破損を回避できる高信頼性と開き遅れ改善による高効率を両立することが可能である。

本発明の圧縮機は、ポートの中心軸または弁座の中心軸をリード弁の弁部の中心軸よりも先端側に設定することにより、リード弁の弁部のより先端側に圧力を作用させ、より小さい圧力差でリード弁先端側から順次リフトを開始させることでリード弁の開き遅れを改善しながら、リード弁のねじり運動による破損を回避でき、高効率と高信頼性を両立することが可能である。

本発明の実施の形態１におけるロータリ圧縮機の縦断面図 本発明の実施の形態１における上軸受の正面図 本発明の実施の形態１における吐出逆止弁の断面図 本発明の実施の形態１におけるリード弁の正面図 本発明の実施の形態１における吐出逆止弁の吐出ポート付近の拡大断面図 本発明の実施の形態１におけるリード弁と、吐出ポートおよび弁座を隠れ線で表示した拡大正面図 本発明の実施の形態２におけるリード弁と、吐出ポートおよび弁座を隠れ線で表示した拡大正面図 本発明の実施の形態３におけるリード弁と、吐出ポートおよび弁座を隠れ線で表示した拡大正面図 本発明の実施の形態４におけるリード弁と、吐出ポートおよび弁座を隠れ線で表示した拡大正面図 従来の圧縮機における圧縮機の縦断面図 従来の圧縮機における上軸受の正面図 従来の圧縮機における上軸受の断面図 従来の圧縮機におけるリード弁の正面図 特許文献１の圧縮機における吸入逆止弁の分解斜視図 特許文献２の圧縮機における吐出逆止弁の要部拡大正面図

第１の発明は、ポートが設けられた隔壁によって第１室と第２室が隔離され、ポートの第２室側に設けたリード弁によってポートが開閉し、リード弁は常に隔壁に密着する固定部と、ポートの周囲に形成された円環状の弁座と当接することでポートを閉塞して逆止する弁部と、固定部と弁部を連絡する根元部とで構成された圧縮機であって、リード弁の長手方向において弁部側を先端とすると、ポートの中心軸または弁座の中心軸の少なくともいずれか一方が、弁部の中心軸に対し、概ね先端側に偏心することにより、リード弁の弁部のより先端側に圧力を作用させ、より小さい圧力差でリード弁の長手方向の曲げ剛性に打ち勝つ曲げモーメントを発揮してリード弁の開き遅れを改善して高効率化が可能である。

加えて、弁座に対してリード弁が先端側から根元部に向かって順次リフトするため、例えば結露したガラス窓に貼り付いた紙の端を持ってめくると容易に剥がしやすいのと同様に、弁部と弁座との間に先端側から順次ガスまたは潤滑油が供給されて負圧が解消されてより小さい圧力差でリフトして開き遅れを改善して高効率化が可能である。

この構成によれば、リード弁長手方向の曲げモーメントを効果的に発揮できるため、リード弁のねじりによるリフト促進を積極的に行う必要がなく、リード弁の破損を十分に回避できる高信頼性も実現することが可能である。

第２の発明は、特に、第１の発明の圧縮機において、ポートの中心軸および弁座の中心軸がリード弁の長手方向中心軸を通ることにより、リード弁の弁部に加わる圧力がリード弁長手方向の中心軸に対して線対称となって長手方向中心軸に関するモーメントが生じないため、リード弁がねじれ運動を起こすことがなく、リード弁のねじれによるせん断破壊を防止することが可能である。

また、リード弁のリフト終了後、リード弁が斜めになった状態で弁座に着座することがないため、リード弁と弁座の一箇所集中応力によるリード弁や弁座の偏磨耗やリード弁の破断が生じることもなく、高い信頼性を実現することができる。

第３の発明は、特に、第１または２の発明の圧縮機において、弁座の中心軸とリード弁の弁部の中心軸を同心とすることにより、リード弁の弁部形状を弁座の形状に対応させた最小限の大きさにすることができるため、リード弁の弁部の質量を最小化し、リード弁のリフトが終了して弁座に着座、衝突時の運動量および運動エネルギーを抑制して、衝突によるリード弁の破損や磨耗を防止することが可能である。

また、リード弁の弁部外縁の弁座からのはみ出し量を概ね一定に保つことができるため、着座時慣性力による弁部外縁の歪みがその周方向にわたって均一となり、歪みの偏りによる弁部外縁の破損を防止することも可能である。

第４の発明は、特に、第１〜３のいずれか１つの発明の圧縮機において、隔壁を焼結材とすることにより、比較的精度良く金型成型できるため、例えば隔壁の成型時に予めポートを設けておき、その後の加工工程にて弁座の加工をするというように、ポートの加工と弁座の加工を別工程とすることができ、偏心したポートと弁座の構成をコストアップすることなく容易に実現することが可能である。

第５の発明は、特に、第１〜４のいずれか１つの発明の圧縮機において、第１室が圧縮機構部の圧縮室であり、第２室が吐出室であり、圧縮機構部を収納する密閉容器の内部が概ね吐出圧力である。

密閉容器内が概ね吐出圧力の高圧型圧縮機は、圧縮機構部で圧縮された作動流体と圧縮機構部の潤滑とシールに供された潤滑油が混合されて吐出ポートから密閉容器内部空間へ吐出され、そこで作動流体と潤滑油を分離した後、密閉容器外部へと導かれる構造となっている。したがって、吐出ポートを通過する作動流体に含まれる潤滑油の比率は吸入ポートにおける比率よりも高く、吐出ポートにおける潤滑油の粘性によるリード弁貼り付きが発生しやすいため、本発明の構成を採用することによるリード弁の開き遅れ改善効果は大きい。

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本発明が限定されるものではない。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１におけるロータリ圧縮機の縦断面図である。図１において、密閉容器１内に電動要素２が収納されている。電動要素２の鉛直方向の駆動軸３で圧縮機構部４が駆動されるようになっている。この圧縮機構部４はシリンダ５とローリングピストン６、ベーンを上軸受７と下軸受８で挟み込むことで圧縮室９を形成して圧縮動作を行うように構成されている。シリンダ５内には、駆動軸３と一体的に構成されたクランク軸偏心部１０が収納されており、このクランク軸偏心部１０にローリングピストン６が回転自在に装着されている。シリンダ５には、図示されていないベーンがローリングピストン６に当接して設けられ、圧縮室９と吸入室１１とを仕切っている。シリンダ５には、吸入室１１と連通する吸入ポート１２が設けられ、吸入ポート１２にはアキュームレータ１３が接続されている。

電動要素２が付勢され、その駆動軸３が回転すると、クランク軸偏心部１０がシリンダ５内において偏心回転し、ローリングピストン６が図示しないベーンに当接しながら回転運動し、冷媒ガスの吸入、圧縮が繰り返される。アキュームレータ１３に吸入された低圧冷媒ガスは、アキュームレータ１３により気液分離され、吸入ポート１２を通って吸入室１１へと吸入される。

吸入された低圧冷媒ガスは圧縮室９の容積が徐々に縮小されることによって圧縮され、上軸受７に設けられた図示されていない吐出ポート１４を通り、上軸受７とバルブカバー１５とで形成された吐出室１６に吐出される。その後、バルブカバー１５に設けられた図示されていない穴を通って密閉容器１の内部空間に放出され、密閉容器１上部の吐出管１７から圧縮機外部へ吐出される。

図２は上軸受７の正面図であり、吐出ポート１４には圧縮された高圧冷媒ガスが逆流しないように吐出逆止弁１８が設けられている。図３は図２における吐出逆止弁１８のＢ−Ｂ断面図である。吐出逆止弁１８は吐出ポート１４を開閉させる薄板のリード弁１９と、リード弁１９が開いているときのリフトを拘束するリテーナ２０とから構成され、リベット２１で上軸受７に固定されている。リード弁１９はリテーナ２０とともに上軸受７に密着固定される固定部１９ａと、吐出ポート１４を開閉する弁部１９ｂと、それらを連絡する根元部１９ｃとで構成される。

図４はリード弁１９の正面図である。リード弁１９の長手方向の弁部１９ｂ側を先端側と定義する。図５は図３における吐出ポート１４付近の拡大図である。吐出ポート１４の周囲には断面が円弧状の弁座２２が設けられ、リード弁１９の弁部１９ｂと弁座２２とが当接することで吐出室１６から吐出ポート１４への逆流を防止している。図６は図２におけるリード弁１９と、吐出ポート１４および弁座２２を隠れ線で表示した拡大図である。理解しやすくするため、リード弁１９の長手方向を横方向としている。リード弁１９の弁部１９ｂと弁座２２は同心であるが、吐出ポート１４はリード弁１９の長手方向中心軸２
３に沿って先端側へ偏心している。

以上のように構成されたロータリ圧縮機について、以下その動作、作用を説明する。吐出逆止弁１８は、圧縮室９の圧力が吐出室１６の所定の吐出圧力に到達するまではその圧力差によってリード弁１９が弁座２２に押し付けられて逆流が防止され、所定の吐出圧力に到達するとリード弁１９がリフトして圧縮室９から吐出室１６へと冷媒ガスが吐出されるという機能を有している。

このリード弁１９の開閉の過程では種々の損失が発生し、圧縮機の効率が低下する。それらの損失は主にリード弁１９がリフトを開始して吐出ポート１４が開口する時とリフトが終了して閉塞する時に発生する。閉塞時に発生する損失は、圧縮室９から吐出室１６への吐出が終了してリード弁１９が吐出ポート１４を閉塞するまでの微小時間に生じる逆流に起因し、この「閉じ遅れ」が体積効率の低下を招く。開口時に発生する損失は、圧縮室９が所定圧力に到達してからリード弁１９がリフトし始めるまでの微小時間に生じる圧縮室９内圧力のオーバーシュート、すなわち過圧縮が主に起因し、この「開き遅れ」が圧縮動力の増加を招き、圧縮効率が低下する。また、リード弁１９の弁部１９ｂと弁座２２との間には潤滑油が付着しており、その粘性によってリード弁１９が弁座２２に貼り付くため、リード弁１９のリフトに余分な圧力が必要となり、過圧縮が発生する。したがって、この貼り付きによっても開き遅れが生じて圧縮効率が低下する。本発明は、このリード弁１９の開き遅れに着目したものである。

圧縮室９が所定圧力に到達してからリード弁１９がリフトし始めるまでの微小時間における圧力伝播を考えると、圧縮動作によってまず圧縮室９の圧力が上昇し、その圧力がポート内を通過後に弁座２２内部の空間へと広がるように充満する。このとき、弁座２２内部の流路は吐出ポート１４内と比較してかなり小さく圧力損失が非常に大きくなるため、圧力波が弁座２２内部に充満する時間もリード弁１９の開き遅れに大きく影響を及ぼす。すなわち、リード弁１９の開き遅れを改善するためには、リード弁１９の弁部１９ｂに対して吐出ポート１４および弁座２２側からいかに効果的に圧力を作用させるかがポイントとなる。

本実施の形態１の構成では、図６のとおり、吐出ポート１４の中心軸がリード弁１９および弁座２２の中心軸よりも先端側に位置することにより、最も早く圧力が上昇する吐出ポート１４付近の圧力をリード弁１９の弁部１９ｂの中心軸よりも先端側に作用させるため、吐出ポート１４と弁部１９ｂが同心の場合よりもより小さい圧力差でリード弁１９の曲げ剛性に打ち勝つ曲げモーメントを発生させることができ、より早くリード弁１９をリフト開始させて開き遅れを改善できる。

加えて、リード弁１９の弁部１９ｂと弁座２２との間に介在する潤滑油の粘性による貼り付きに関しても、弁座２２に対してリード弁１９が先端側から根元部１９ｃに向かって順次リフトするため、例えば結露したガラス窓に貼り付いた紙の端を持ってめくると容易に剥がしやすいのと同様に、弁部１９ｂと弁座２２との間に先端側から順次ガスまたは潤滑油が供給されて負圧が解消されてより小さい圧力差でリフトして開き遅れを改善できる。

なお、本実施の形態１は、密閉容器１内が概ね吐出圧力の高圧型圧縮機における吐出ポート１４における例として示しているが、吸入ポート１２に設けた吸入逆止弁や低圧型圧縮機における吐出逆止弁１８および吸入逆止弁でも同様の作用による効果が得られる。

ただし、高圧型圧縮機と低圧型圧縮機のいずれの場合でも、密閉容器１内部で冷媒ガスと潤滑油とが分離されて潤滑油の含有比率の低い吸入冷媒ガスが吸入ポート１２から圧縮
室９へと吸入され、圧縮機構部４の各所の潤滑と圧縮室９のシールに供された潤滑油が圧縮室９内で冷媒ガスと混合された後、潤滑油の含有比率の高い吐出冷媒ガスとして吐出ポート１４から吐出されるため、吸入ポート１２と比較して吐出ポート１４の方が潤滑油の粘性によるリード弁１９貼り付きが発生しやすい。したがって、吐出ポート１４に本発明の構成を採用することによるリード弁１９の開き遅れ改善効果は大きい。

圧縮機構部４へと導かれる前の潤滑油は密閉容器１下部に貯留されており、高圧型圧縮機では貯留された潤滑油の圧力が高い。したがって、圧縮室９への潤滑油供給量は低圧型圧縮機と比較して多くなり、吐出冷媒ガスの潤滑油含有比率が比較的高くなるため、高圧型圧縮機におけるリード弁１９の開き遅れ改善効果も大きい。

吐出ポート１４がリード弁１９の弁部１９ｂから先端側へ偏心していることにより、更なる効果として吐出ポート１４からの噴流によるリード弁１９のリフト促進が挙げられる。リード弁１９がリフトを開始すると吐出ポート１４で流れが発生し、吐出ポート１４出口で噴流が発生する。この噴流がリード弁１９の弁部１９ｂの中心よりも先端側に当ることでリード弁１９に抗力が作用し、弁部１９ｂの中心に当るときよりもリード弁１９に加わる曲げモーメントが大きくなるため、リフト量が比較的大きくなり、リフトしたリード弁１９と吐出ポート１４との間の流路が拡大することで圧力損失低減によって圧縮機の効率が向上するというものである。

本発明の構成は、吐出ポート１４の大きさと弁座２２の大きさとの差が大きいほどその効果量は大きい。吐出ポート１４の大きさが大きい場合と比較して小さい方が先端側への偏心量を大きくでき、リフトに必要な曲げモーメントをより小さい圧力で発生させることができるためである。この構成は、例えば冷媒として単位体積当りのエネルギーが比較的高く、圧力も比較的高いことが特徴のＲ３２を使用した場合に適用でき、必ず圧縮室９へ逆流する吐出ポート１４内、すなわちデッドボリュームの高圧冷媒ガスの容積をできるだけ小さくしながら、上軸受７の変形を抑えた吐出ポート１４付近の最小肉厚や吐出ポート１４の圧力損失を踏まえて吐出ポート１４の通路面積を比較的小さく設計し、リード弁１９に加わる圧力差による曲げモーメントをできるだけ大きくするために弁座２２の大きさは比較的大きく設計するため、他の冷媒よりも比較的効果が大きい。

上述した開き遅れ改善による圧縮機の高効率化が最も大きな利点であるが、その他にも信頼性と生産性の観点でも利点がある。

吐出ポート１４の中心軸および弁座２２の中心軸はリード弁１９の長手方向中心軸２３上にあるため、リード弁１９の弁部１９ｂに加わる圧力がリード弁１９長手方向中心軸２３に対して線対称となり、長手方向中心軸２３に関するモーメントが生じない。したがって、リード弁１９がねじれながらリフトを繰り返す「ねじれ運動」を起こすことがない。ねじれ運動が発生すると、リード弁１９のねじれによるせん断破壊の可能性が生じることに加え、リード弁１９のリフト終了後、リード弁１９が斜めになった状態で弁座２２に着座して一箇所に応力集中し、リード弁１９や弁座２２の偏磨耗やリード弁１９の破断の可能性もあるが、本構成ではねじれ運動が発生しないため、高い信頼性を実現することが可能である。

また、弁座２２の中心軸とリード弁１９の弁部１９ｂの中心軸を同心とすることにより、リード弁１９の弁部１９ｂ形状を弁座２２の形状に対応させた最小限の大きさにすることができる。これにより、リード弁１９の弁部１９ｂの質量を最小化し、リード弁１９のリフトが終了して弁座２２に着座、衝突時の運動量および運動エネルギーを抑制して、衝突によるリード弁１９の破損や磨耗を防止することが可能である。また、リード弁１９の弁部１９ｂ外縁の弁座２２からのはみ出し量を概ね一定に保つことができるため、着座時
慣性力による弁部１９ｂ外縁の歪みがその周方向にわたって均一となり、歪みの偏りによる弁部１９ｂ外縁の破損を防止することも可能となり、信頼性の高い圧縮機を提供可能である。

一方、生産性の観点では、吐出ポート１４が設けられた上軸受７を焼結材とすることにより、比較的精度良く金型成型できるため、例えば上軸受７の成型時に予め吐出ポート１４を設けておき、その後の加工工程にて弁座２２の加工をするというように、吐出ポート１４の加工と弁座２２の加工を別工程とすることができ、偏心した吐出ポート１４と弁座２２の構成を生産性を悪化させず、すなわちコストアップすることなく容易に実現することが可能である。

なお、本実施の形態１では吐出ポート１４を上軸受７に設けているが、下軸受８に設けた場合でも、ここまでに述べた高効率化、高信頼性化、高生産性化の効果が同様に得られることは当然である。

（実施の形態２）
図７は、実施の形態２におけるリード弁１９と、吐出ポート１４および弁座２２を隠れ線で表示した拡大図である。リード弁１９の弁部１９ｂと吐出ポート１４は同心であるが、弁座２２はリード弁１９の長手方向中心軸２３に沿って先端側へ偏心している。この構成により、リード弁１９がリフトする瞬間において、吐出室１６の圧力よりもやや高い弁座２２内部の圧力がリード弁１９の弁部１９ｂの中心より先端側へ作用するため、実施の形態１と同様、リード弁１９の開き遅れ改善による高効率化の効果が得られる。

また、実施の形態１と同様、長手方向中心軸２３に関するねじれのモーメントが生じないため、ねじれ運動を起こすことがなく、高い信頼性を確保することが可能であるし、上軸受７を焼結材とすることによる高い生産性も実現可能である。

（実施の形態３）
図８は、実施の形態３におけるリード弁１９と、吐出ポート１４および弁座２２を隠れ線で表示した拡大図である。同心の吐出ポート１４と弁座２２がリード弁１９の弁部１９ｂに対してリード弁１９の長手方向中心軸２３に沿って先端側へ偏心している。この構成により、リード弁１９の開き遅れ改善による高効率化とねじれ回避による高信頼性化が可能である。

吐出ポート１４と弁座２２が同心である本構成は、吐出ポート１４と弁座２２の加工を一工程で行えるため、上軸受７に金型成型の精度が比較的悪い鋳鉄材等を用いる場合に適している。また、吐出ポート１４や弁座２２の大きさに比べてリード弁１９の弁部１９ｂが大きく、しかも根元部１９ｃ側に形状的余裕があるため、強度が高く破損に対する安全率の高いリード弁１９により高い信頼性を実現することができる。

（実施の形態４）
図９は、実施の形態４におけるリード弁１９と、吐出ポート１４および弁座２２を隠れ線で表示した拡大図である。

リード弁１９の弁部１９ｂに対し、吐出ポート１４と弁座２２はリード弁１９の先端側へ偏心していることに加え、長手方向中心軸２３に対して吐出ポート１４が紙面下側に、弁座２２が紙面上側に偏心している。この構成により、リード弁１９の開き遅れ改善による高効率化が可能であることと、上軸受７を焼結材とすることによる高い生産性が実現できることは実施の形態１と同様であるが、それに加えて、リード弁１９と吐出ポート１４、弁座２２をある程度自由に配置することが可能となるため、設計自由度の向上により開
発工数を削減することができる。

また、吐出ポート１４と弁座２２の中心をリード弁１９の長手方向中心軸２３に対して逆向きに偏心させることにより、リード弁１９の弁部１９ｂに吐出ポート１４から直接作用する圧力および噴流による抗力が発生させるねじりモーメントと、弁座２２全体から作用する圧力が発生させる逆方向のねじりモーメントがバランスし、リード弁１９がねじり運動を起こしにくくなるため、リード弁１９のねじり運動による破損を防止して高い信頼性を確保することが可能である。

なお、上記全ての実施の形態において、リード弁１９の弁部１９ｂおよび吐出ポート１４、弁座２２の形状は円弧または真円であり、各部強度や生産性の面で最も適した形状であるが、楕円や多角形でも同様の効果は得られる。また、弁座２２の断面形状を円弧状としたが、台形や矩形の弁座２２も一般的に用いられており、同様の効果は得られる。

以上のように、本発明にかかる圧縮機は、リード弁の弁部のより先端側に圧力を作用させ、より小さい圧力差でリード弁先端側から順次リフトを開始させている。これにより、リード弁の開き遅れを改善しながら、リード弁のねじり運動による破損を回避でき、高効率と高信頼性を両立することが可能である。ＨＦＣ系冷媒やＨＣＦＣ系冷媒、ＨＦＯ系冷媒、二酸化炭素等の自然冷媒を用いたエアーコンディショナーやヒートポンプ式給湯機、冷蔵庫などの用途にも適用できる。

１ 密閉容器
７ 上軸受
９ 圧縮室
１４ 吐出ポート
１６ 吐出室
１９ リード弁
１９ａ 固定部
１９ｂ 弁部
１９ｃ 根元部
２２ 弁座
２３ 長手方向中心軸

Claims (5)

1. ポートが設けられた隔壁によって第１室と第２室が隔離され、前記ポートの前記第２室側に設けたリード弁によって前記ポートが開閉し、前記リード弁は常に前記隔壁に密着する固定部と、前記ポートの周囲に形成された円環状の弁座と当接することで前記ポートを閉塞して逆止する弁部と、前記固定部と前記弁部を連絡する根元部とで構成された圧縮機であって、
   前記リード弁の長手方向において前記弁部側を先端とすると、前記ポートの中心軸または前記弁座の中心軸の少なくともいずれか一方が、前記弁部の中心軸に対し、先端側に偏心していることを特徴とする圧縮機。
2. 前記ポートの中心軸および前記弁座の中心軸が前記リード弁の長手方向中心軸を通る請求項１に記載の圧縮機。
3. 前記弁座の中心軸と前記リード弁の前記弁部の中心軸が同心である請求項１または２に記載の圧縮機。
4. 前記隔壁が焼結材である請求項１〜３のいずれか１項に記載の圧縮機。
5. 前記第１室が圧縮機構部の圧縮室であり、前記第２室が吐出室であり、前記圧縮機構部を収納する密閉容器の内部が概ね吐出圧力である請求項１〜４のいずれか１項に記載の圧縮機。

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