JP2015040556A

JP2015040556A - 圧縮機及び冷凍サイクル装置

Info

Publication number: JP2015040556A
Application number: JP2013173808A
Authority: JP
Inventors: 平山　卓也; Takuya Hirayama; 卓也平山
Original assignee: Toshiba Carrier Corp
Current assignee: Toshiba Carrier Corp
Priority date: 2013-08-23
Filing date: 2013-08-23
Publication date: 2015-03-02
Anticipated expiration: 2033-08-23
Also published as: CN105392990A; JP6144156B2; CN105392990B; WO2015025457A1

Abstract

【課題】リード弁を取付ける場合に、リード弁の弁頭部が吐出孔に対して位置ズレすることを抑制する。【解決手段】吐出弁装置は、圧縮された作動流体が吐出される吐出孔２２ａが形成された吐出孔形成部材１８ａにおける吐出孔２２ａの周囲に形成された凹部２５ａと、凹部２５ａ内に収容されて一端に吐出孔形成部材１８ａに固定される固定支持部３３を有して他端に吐出孔２２ａを開閉する弁頭部３４を有するリード弁２７ａと、リード弁２７ａに対向させて設けられ、一端側がリード弁２７ａの固定支持部３３とともに吐出孔形成部材１８ａに固定されて他端側が吐出孔２２ａから離反する向きに立ち上がった弁押えとを有し、リード弁２７ａは、固定支持部３３と弁頭部３４とを繋いだ長尺状のリード弁本体３５と、一端側が固定支持部３３側に繋がり、他端側がスリット３７を介してリード弁本体３５の長手方向の側面に対向して延出したガイド部３６と、を有する。【選択図】図２

Description

本発明の実施形態は、圧縮機及び冷凍サイクル装置に関する。

従来、ガス冷媒等の作動流体を圧縮する圧縮機構部と、圧縮された作動流体が吐出される吐出孔を開閉する吐出弁装置とを備えた圧縮機が知られており、例えば、下記特許文献１に記載されている。

このような圧縮機の吐出弁装置では、吐出孔が形成された吐出孔形成部材における吐出孔の周囲に凹部が形成され、この凹部内にリード弁が収容されている。リード弁は、一端側に固定支持部を有し、他端側に吐出孔を開閉する弁頭部を有し、固定支持部が吐出孔形成部材にリベット締めして取付けられている。

リード弁を凹部内に収容してリベット締めする場合、リード弁がリベット締めされる固定支持部側を中心として回転し、弁頭部が吐出孔に対して位置ズレする場合がある。そこで、弁頭部が吐出孔に対して位置ズレしても弁頭部が吐出孔を確実に閉弁できるようにするため、弁頭部の径を大きめに形成している。

特開２００４−１１６４１３号公報

しかしながら、弁頭部の径を大きめに形成することにより弁頭部の重量が増大する。そして、弁頭部の重量が増大することにより、リード弁の開閉応答性が低下して圧縮損失が生じたり、開閉に伴う弁頭部の弁座への衝突時衝撃力が増大して弁割れが生じたりするという問題がある。

本発明の実施形態の目的は、リード弁を吐出孔形成部材に取付ける場合において、リード弁の弁頭部が吐出孔に対して位置ズレすることを抑制し、弁頭部の径を小さく形成することができる吐出弁装置を有する圧縮機及びこの圧縮機を含む冷凍サイクル装置を提供することである。

実施形態の圧縮機は、作動流体を圧縮する圧縮機構部と、圧縮された作動流体が吐出される吐出孔を開閉する吐出弁装置とを有する圧縮機において、吐出弁装置は、吐出孔が形成された吐出孔形成部材における吐出孔の周囲に形成された凹部と、凹部内に収容されて一端に吐出孔形成部材に固定される固定支持部を有して他端に吐出孔を開閉する弁頭部を有するリード弁と、リード弁に対向させて設けられ、一端側がリード弁の固定支持部とともに吐出孔形成部材側に固定されて他端側が吐出孔から離反する向きに立ち上がった弁押えとを有し、リード弁は、固定支持部と弁頭部とを繋いだ長尺状のリード弁本体と、一端側が固定支持部側に繋がり、他端側がスリットを介してリード弁本体の長手方向の側面に対向して延出したガイド部と、を有することを特徴とする。

第１の実施形態における、断面で示した圧縮機を含む冷凍サイクル装置の構成図である。主軸受へのリード弁の取付構造を示す平面図である。凹部に収容されたリード弁を示す平面図である。凹部に収容されたリード弁を示す断面図である。第２の実施形態における、リード弁を示す平面図である。凹部に収容されたリード弁を示す平面図である。

（第１の実施形態）
第１の実施形態について、図１ないし図４に基づいて説明する。図１に示す冷凍サイクル装置１は、圧縮機本体２とアキュムレータ３とを有して作動流体であるガス冷媒を圧縮する圧縮機４と、圧縮機本体２に接続されて圧縮機本体２から吐出された高圧のガス冷媒を凝縮して液冷媒にする凝縮器５と、凝縮器５に接続されて液冷媒を減圧する膨張装置６と、膨張装置６とアキュムレータ３との間に接続されて液冷媒を蒸発させる蒸発器７とを有している。アキュムレータ３と圧縮機本体２とは、ガス冷媒が流れる吸込管８により接続されている。

圧縮機本体２は、円筒状に形成された密閉ケース９を有し、密閉ケース９内には、上部側に位置する電動機部１０と、下部側に位置する圧縮機構部１１とが収容されている。これらの電動機部１０と圧縮機構部１１とは、上下方向の中心線を有してその中心線回りに回転する回転軸１２を介して連結されている。

電動機部１０は、圧縮機構部１１を駆動する部分であり、回転軸１２に固定された回転子１３と、密閉ケース９に固定されて回転子１３を囲む位置に配置された固定子１４とを有している。回転子１３には永久磁石（図示せず）が設けられ、固定子１４には通電用のコイル（図示せず）が巻かれている。

圧縮機構部１１は、ガス冷媒を圧縮する部分であり、仕切板１５を介して上下に位置する第１圧縮要素１６ａと第２圧縮要素１６ｂとを有している。

上側に位置する第１圧縮要素１６ａは、第１シリンダ１７ａを有し、この第１シリンダ１７ａの下端側が仕切板１５により閉塞され、第１シリンダ１７ａの上端側が回転軸１２を回転可能に軸支する第１の吐出弁形成部材である主軸受１８ａにより閉塞されている。第１シリンダ１７ａ内には、第１シリンダ１７ａの上下両端が主軸受１８ａと仕切板１５とにより閉塞されることにより第１シリンダ室１９ａが形成されている。第１シリンダ室１９ａ及び後述する第２シリンダ室には回転軸１２が貫通されており、回転軸１２における第１シリンダ室１９ａ内に位置する部分に第１偏心部２０ａが形成され、第１偏心部２０ａには第１ローラ２１ａが嵌合されている。第１ローラ２１ａは、回転軸１２の回転時にその外周面を第１シリンダ１７ａの内周面に線接触させながら偏心回転するように配置されている。第１圧縮要素１６ａは、これらの第１シリンダ１７ａ、第１偏心部２０ａ、第１ローラ２１ａ、第１シリンダ室１９ａ内を二つの空間（後述する吸込室と圧縮室）に仕切る後述するブレード等により構成されている。

下側に位置する第２圧縮要素１６ｂは、上述した第１圧縮要素１６ａと同じ構成であり、第２シリンダ１７ｂを有し、この第２シリンダ１７ｂの上端側が仕切板１５により閉塞され、第２シリンダ１７ｂの下端側が回転軸１２を回転可能に軸支する第２の吐出弁形成部材である副軸受１８ｂにより閉塞されている。第２シリンダ１７ｂ内には、第２シリンダ１７ｂの上下両端が仕切板１５と副軸受１８ｂとにより閉塞されることにより第２シリンダ室１９ｂが形成されている。第２シリンダ室１９ｂには回転軸１２が貫通されており、回転軸１２における第２シリンダ室１９ｂ内に位置する部分に第２偏心部２０ｂが形成
され、第２偏心部２０ｂには第２ローラ２１ｂが嵌合されている。第２ローラ２１ｂは、回転軸１２の回転時にその外周面を第２シリンダ１７ｂの内周面に線接触させながら偏心回転するように配置されている。第２圧縮要素１６ｂは、これらの第２シリンダ１７ｂ、第２偏心部２０ｂ、第２ローラ２１ｂ、第２シリンダ室１９ｂ内を二つの空間（後述する吸込室と圧縮室）に仕切る後述するブレード等により構成されている。

吐出孔形成部材である主軸受１８ａには、第１圧縮要素１６ａにおいて圧縮されたガス冷媒が吐出される第１吐出孔２２ａが形成され、吐出孔形成部材である副軸受１８ｂには、第２圧縮要素１６ｂにおいて圧縮されたガス冷媒が吐出される第２吐出孔２２ｂが形成されている。そして、主軸受１８ａには、第１吐出孔２２ａを開閉する第１吐出弁装置２３ａを開閉する第１吐出弁装置２３ａが設けられ、副軸受１８ｂには、第２吐出孔２２ｂを開閉する第２吐出弁装置２３ｂが設けられている。さらに、主軸受１８ａには、第１吐出弁装置２３ａを覆う位置に配置され、第１吐出孔２２ａから吐出されたガス冷媒が流入する第１マフラ２４ａが取付けられている。また、副軸受１８ｂには、第２吐出弁装置２３ｂを覆う位置に配置され、第２吐出孔２２ｂから吐出されたガス冷媒が流入する第２マフラ２４ｂが取付けられている。第１マフラ２４ａ内と第２マフラ２４ｂ内とは、副軸受１８ｂと第２シリンダ１７ｂと仕切板１５と第１シリンダ１７ａと主軸受１８ａとを貫通して形成された連通路（図示せず）により連通されている。第１マフラ２４ａには、第１・第２マフラ２４ａ、２４ｂ内に流入したガス冷媒を密閉ケース９内に流入させる連通孔２５が形成されている。

第１吐出弁装置２３ａは、第１吐出孔２２ａが形成された主軸受１８ａにおける第１吐出孔２２ａの周囲に形成された第１凹部２６ａと、第１凹部２６ａ内に収容されるとともに主軸受１８ａに固定されて第１吐出孔２２ａを開閉する第１リード弁２７ａと、主軸受１８ａに固定されて第１リード弁２７ａの最大開度を規制する第１弁押え２８ａとを有している。

第２吐出弁装置２３ｂは、上述した第１吐出弁装置２３ａと同じ構成であり、第２吐出孔２２ｂが形成された副軸受１８ｂにおける第２吐出孔２２ｂの周囲に形成された第２凹部２６ｂと、第２凹部２６ｂ内に収容されるとともに副軸受１８ｂに固定されて第２吐出孔２２ｂを開閉する第２リード弁２７ｂと、副軸受１８ｂに固定されて第２リード弁２７ｂの最大開度を規制する第２弁押え２８ｂとを有している。

図２に示すように、第１シリンダ１７ａには、先端部を第１ローラ２１ａの外周面に当接させ、第１ローラ２１ａの回転に伴って第１シリンダ室１９ａ内を容積と圧力とが変化する二つの空間である吸込室２９と圧縮室３０とに仕切るブレード３１が設けられている。吸込室２９には、一端に吸込管８が接続される吸込通路３２の他端が接続されている。なお、図示は省略するが、第２シリンダ１７ｂにも同様のブレードが設けられ、このブレードにより第２シリンダ室１９ｂ内が第２ローラ２１ｂの回転に伴って容積と圧力とが変化する二つの空間である吸込室と圧縮室とに仕切られている。

図２及び図３に示すように、第１リード弁２７ａは、一端に設けられて主軸受１８ａに固定される固定支持部３３と他端に設けられて第１吐出孔２２ａを開閉する弁頭部３４とを繋いだ長尺状のリード弁本体３５と、リード弁本体３５の両側に位置する一対のガイド部３６とを有している。ガイド部３６は、一端側が固定支持部３３側に繋がり、他端側がスリット３７を介してリード弁本体３５の長手方向の側面に対向して延出している。なお、図２及び図３において、第１弁押え２８ａは省略されている。

第１リード弁２７ａにおける一対のガイド部３６間の幅寸法“Ｈａ”と第１凹部２６ａにおけるガイド部３６が位置する部分の側壁間の幅寸法“Ｈｂ”とは略同じ寸法に設定さ
れ、第１リード弁２７ａを第１凹部２６ａ内に収容した場合にガイド部３６の外側面が第１凹部２６ａの側壁に当接してもよく、又は、僅かな隙間を有してもよい。

第１リード弁２７ａの主軸受１８ａへの固定は、第１リード弁２７ａの固定支持部３３に形成された取付孔３８にリベット３９を挿通してリベット締めすることにより行われている。

図４に示すように、第１弁押え２８ａは第１凹部２６ａ内に収容され、第１リード弁２７ａに対向させるとともにリベット３９により第１リード弁２７ａと共締めされている。この第１弁押え２８ａは、固定支持部３３に対向する側が平坦に形成され、他端側が第１吐出孔２２ａから離反する向きに湾曲して立ち上っている。

ガイド部３６と固定支持部３３とが接続されている部分であるスリット３７の固定支持部３３側の端部位置“Ａ”（図３参照）は、第１弁押え２８ａが平坦部から立ち上がりを開始する位置“Ｂ”より、固定支持部３３側に位置している。

なお、図２ないし図４では、第１吐出弁装置２３ａの第１リード弁２７ａと第１弁押え２８ａについてのみ説明したが、第２吐出弁装置２３ｂの第２リード弁２７ｂと第２弁押え２８ｂも、第１リード弁２７ａ、第１弁押え２８ａと同じ構成に形成されている。

このような構成において、この圧縮機４においては、電動機部１０に通電することにより回転軸１２が中心線回りに回転し、回転軸１２の回転により圧縮機構部１１が駆動され、第１・第２圧縮要素１６ａ、１６ｂにおいてガス冷媒が圧縮される。

圧縮されたガス冷媒の圧力が設定圧に達すると、第１・第２リード弁２７ａ、２７ｂが開弁されて圧縮されたガス冷媒が第１・第２吐出孔２２ａ、２２ｂから吐出され、吐出されたガス冷媒が第１・第２マフラ２４ａ、２４ｂ内に流入する。第１・第２マフラ２４ａ、２４ｂ内に流入したガス冷媒は、連通孔２５から密閉ケース９内に流入する。

第１リード弁２７ａは、第１凹部２６ａ内に収容されてリベット締めされることにより主軸受１８ａに取付けられ、弁頭部３４が第１吐出孔２２ａを閉弁している。

第１リード弁２７ａを第１凹部２６ａ内に収容して主軸受１８ａにリベット締めして取付ける場合に、第１リード弁２７ａが固定支持部３３側を中心として回転すると、ガイド部３６の他端側が第１凹部２６ａの側壁に当接し、第１リード弁２７ａの回転方向の動きが規制される。ここで、ガイド部３６は固定支持部３３側から弁頭部３４側に延出しており、ガイド部３６の他端側から第１吐出孔２２ａまでの距離が短くなっている。このため、第１リード弁２７ａが固定支持部３３側を中心として回転し、ガイド部３６の他端側が第１凹部２６ａの側壁に当接して第１リード弁２７ａの回転方向の動きが規制された場合、弁頭部３４の回転方向への移動量が小さく抑えられる。これにより、第１リード弁２７ａが固定支持部３３側を中心として回転方向に動くことが原因となる弁頭部３４の第１吐出孔２２ａに対する位置ズレを抑制することができる。したがって、弁頭部３４の径を小さくすることができ、弁頭部３４の径を小さくすることにより弁頭部３４を軽量化することができる。そして、弁頭部３４を軽量化することにより、第１リード弁２７ａが第１吐出孔２２ａを開閉する場合の応答性を向上させることができ、また、開閉に伴う第１吐出孔２２ａの弁座への衝突時の衝撃力を軽減して第１リード弁２７ａの弁割れを防止することができ、圧縮機４の性能と信頼性との向上を図ることができる。

また、ガイド部３６はその一端側が固定支持部３３側に繋がってリード弁本体３５から分岐して設けられ、スリット３７を介してリード弁本体３５の側面に対向している。この
ため、第１吐出孔２２ａからのガス冷媒の吐出のためにリード弁本体３５が上下動してもガイド部３６は上下動しない。したがって、ガイド部３６が第１凹部２６ａの側壁に当接しても、第１リード弁２７ａにより第１吐出孔２２ａを開閉する性能に関しては何ら問題を生じない。

また、ガイド部３６と固定支持部３３とが繋がっている部分であるスリット３７の固定支持部３３側の端部位置“Ａ”が、第１弁押え２８ａが平坦部から立ち上がりを開始する位置“Ｂ”より、固定支持部３３側に位置している。このため、第１吐出孔２２ａからのガス冷媒の吐出のためにリード弁本体３５が上下動しても、その上下動に伴ってリード弁本体３５に発生する応力の変化は、スリット３７の固定支持部３３側の端部位置“Ａ”には及ばず、リード弁本体３５の上下動に伴ってスリット３７の端部位置“Ａ”における亀裂や割れの発生を防止することができる。

（第２の実施形態）
第２の実施形態について、図５及び図６に基づいて説明する。なお、第１の実施形態で説明した構成要素と同じ構成要素には同じ符号を付け、重複する説明は省略する。また、図６において、第１弁押え２８ａは省略されている。

第２の実施形態の圧縮機の基本的な構成は第１の実施形態の圧縮機４と同じであり、二つの圧縮要素を有し、主軸受１８ａと副軸受とにそれぞれの圧縮要素において圧縮されたガス冷媒が吐出される吐出孔を開閉する吐出弁装置が設けられている。

第２の実施形態の圧縮機が第１の実施形態の圧縮機４と異なる点は、吐出弁装置のリード弁４０の構成である。図５はリード弁４０を示し、図６は主軸受１８ａに形成された第１凹部２６ａに収容されてリベット締めされたリード弁４０を示している。

リード弁４０は、図５及び図６に示すように、一端に設けられて主軸受１８ａに固定される固定支持部３３と他端に設けられて第１吐出孔２２ａを開閉する弁頭部３４とを繋いだリード弁本体３５と、リード弁本体３５の両側に位置する一対のガイド部４１とを有している。ガイド部４１は、一端側が固定支持部３３側に繋がり、他端側がスリット３７を介してリード弁本体３５の長手方向の側面に対向して延出している。

ガイド部４１の他端側におけるリード弁本体３５に対向する面の反対側の面には、リード弁本体３５から離反する向きに張り出した張出部４２が形成されている。

一対のガイド部４１に形成された張出部４２間の幅寸法“Ｈｃ”は、第１凹部２６ａにおけるガイド部４１が位置する部分の側壁間の幅寸法“Ｈｂ”より大きく形成されている。これにより、リード弁４０を第１凹部２６ａ内に収容して主軸受１８ａにリベット締めした場合、図６に示すように張出部４２が第１凹部２６ａの側壁に当接し、ガイド部４１の他端側がリード弁本体３５側に弾性変形し、各ガイド部４１における弾性変形量は略同じになる。

また、ガイド部４１のリード弁本体３５の長手方向への延出位置は、固定支持部３３から弁頭部３４までの寸法の略中間位置とされている。

また、第１の実施形態と同様に、ガイド部４１と固定支持部３３とが繋がっている部分であるスリット３７の固定支持部３３側の端部位置“Ａ”が、弁押えが平坦部から立ち上がりを開始する位置“Ｂ”（図４参照）より、固定支持部３３側に位置している。

このような構成において、リード弁４０を主軸受１８ａにリベット締めするために第１
凹部２６ａ内に収容すると、張出部４２間の幅寸法“Ｈｃ”が第１凹部２６ａの側壁間の幅寸法“Ｈｂ”より大きく形成されているため、ガイド部４１の張出部４２が第１凹部２６ａの側壁に当接するとともにガイド部４１がリード弁本体３５側に弾性変形し、その弾性変形量は一対のガイド部４１で略同じになる。これにより、第１凹部２６ａ内に収容したリード弁４０を第１凹部２６ａの側壁間の幅方向の略中央に容易に位置させることができ、弁頭部３４と第１吐出孔２２ａとの位置ズレを抑制することができる。このため、弁頭部３４の径を小さくすることができ、弁頭部３４の径を小さくすることにより弁頭部３４を軽量化することができる。そして、弁頭部３４を軽量化することにより、第１リード弁２７ａが第１吐出孔２２ａを開閉する場合の応答性を向上させることができ、また、開閉に伴う第１吐出孔２２ａの弁座への衝突時の衝撃力を軽減して第１リード弁２７ａの弁割れを防止することができ、圧縮機４の性能と信頼性との向上を図ることができる。

以上、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これらの実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

４…圧縮機、５…凝縮器、６…膨張装置、７…蒸発器、１８ａ…主軸受（吐出孔形成部材）、１８ｂ…副軸受（吐出孔形成部材）、２２ａ、２２ｂ…吐出孔、２３ａ、２３ｂ…吐出弁装置、２６ａ、２６ｂ…凹部、２７ａ、２７ｂ…リード弁、２８ａ、２８ｂ…弁押え、３３…固定支持部、３４…弁頭部、３５…リード弁本体、３６…ガイド部、３７…スリット、４０…リード弁、４１…ガイド部、４２…張出部

Claims

作動流体を圧縮する圧縮機構部と、圧縮された前記作動流体が吐出される吐出孔を開閉する吐出弁装置とを有する圧縮機において、
前記吐出弁装置は、前記吐出孔が形成された吐出孔形成部材における前記吐出孔の周囲に形成された凹部と、前記凹部内に収容されて一端に前記吐出孔形成部材に固定される固定支持部を有して他端に前記吐出孔を開閉する弁頭部を有するリード弁と、前記リード弁に対向させて設けられ、一端側がリード弁の固定支持部とともに前記吐出孔形成部材に固定されて他端側が前記吐出孔から離反する向きに立ち上がった弁押えとを有し、
前記リード弁は、前記固定支持部と前記弁頭部とを繋いだ長尺状のリード弁本体と、一端側が前記固定支持部側に繋がり、他端側がスリットを介して前記リード弁本体の長手方向の側面に対向して延出したガイド部と、
を有することを特徴とする圧縮機。
前記リード弁が前記凹部内に収容されて前記吐出孔形成部材に固定された場合、前記ガイド部が前記凹部の側壁に当接して弾性変形することを特徴とする請求項１記載の圧縮機。
前記ガイド部は前記リード弁本体の両側に一対設けられ、前記ガイド部の前記リード弁本体に対向する面の反対側の面に張出部が形成され、前記張出部間の幅寸法Ｈｃは、前記凹部の側壁間の幅寸法Ｈｂより大きく、前記張出部が前記凹部の側壁に当接することにより前記ガイド部が弾性変形することを特徴とする請求項２記載の圧縮機。
一対の前記ガイド部は、前記張出部が前記凹部の側壁に当接したとき、一対の前記ガイド部の弾性変形量が略同じになるように形成されていることを特徴とする請求項３記載の圧縮機。
前記スリットの前記固定支持部側の端部は、前記弁押えが立ち上がりを開始する位置より前記固定支持部側に位置していることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか一項に記載の圧縮機。
請求項１ないし５のいずれか一項に記載の圧縮機と、前記圧縮機に接続される凝縮器と、前記凝縮器に接続される膨張装置と、前記膨張装置と前記圧縮機との間に接続される蒸発器とを備えることを特徴とする冷凍サイクル装置。