JP2015117679A - 密閉型圧縮機 - Google Patents

Abstract

【課題】部品コストを抑え、体積効率の低下や圧縮不良を防止する圧縮機を提供することを目的としている。【解決手段】吸入リード１３５と、吸入リード１３５が嵌り込むように形成された抜き部を有する薄板状のガイド１４５を有し、吸入リード１３５はバルブプレート１２５へ点溶接により固定されたバルブプレートアッセンブリー１４８を設けた。これにより、吸入リード１３５をガイド１４５の抜き部１４６で収納することで、デッドボリューム増加による体積効率低下を防止し、バルブプレート１２５の形状を簡素化し部品コストを抑え、さらに、吸入リード１３５をバルブプレート１２５に直接溶接固定することで、部品コストを抑え、点溶接１４７により吸入リード１３５やバルブプレート１２５の熱によるひずみや材料特性変化を防ぐことで信頼性低下を防止できる。【選択図】図６

Description

本発明は、冷蔵庫に使用される圧縮機に関するものである。

従来この種の圧縮機は、高効率化を行うため吸入バルブ装置に改良を加えたものがある（例えば、特許文献１参照）。

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８は特許文献１に記載された従来の圧縮機を示す断面図、図９は従来の圧縮機の要部断面図、図１０は従来の圧縮機のバルブプレートの平面図、図１１は従来の圧縮機のバルブプレートのＡ−Ａ断面図、図１２は従来の圧縮機の吸入リードの平面図、図１３は従来の圧縮機のバルブプレートアッセンブリー、図１４は従来の圧縮機のバルブプレートアッセンブリーのＢ−Ｂ断面図である。

図８から図１４において、密閉容器１は固定子２、および回転子３からなる電動要素４とこれによって駆動される圧縮機構５を収容している。

次に圧縮機構５の詳細を以下に説明する。

クランクシャフト１１は回転子３に圧入固定した主軸部１２および主軸部１２に対し偏心して形成された偏心部１３からなる。ブロック１５は略円筒形のシリンダーボア１６を有するとともに主軸部１２を軸支する軸受け部１７を有している。

シリンダーボア１６に遊嵌されたピストン２１は、ピストンピン２２介して偏心部１３との間を連結手段であるコンロッド２３によって連結されている。シリンダーボア１６の端面はバルブプレート２５で封止されピストン２１と共に圧縮室２６を構成している。

シリンダーヘッド２７は高圧室を形成し、バルブプレート２５の反シリンダーボア１６側に固定される。サクションチューブ２９は密閉容器１に固定されるとともに装置の１次側（図示せず）に接続され、作動流体（図示せず）を容器１内に導く。吸入マフラー３１は、バルブプレート２５とシリンダーヘッド２７に挟持される。

バルブプレート２５は吸入孔３２を備えており、吸入孔３２を開閉する薄板状の吸入リード３５はヘッド部４３と固定部４４とヘッド部４３と固定部４４とを繋ぐアーム部４５から構成されている。吸入リード３５はバルブプレート２５に設けられた吸入リード３５とほぼ同形状で、かつ吸入リード３５の板厚さよりも深い吸入リード溝４７に収納されている。吸入リード溝４７の吸入リード３５の固定部４４が収納される部分は吸入リード３５の固定部４４より微少に小さい寸法となっており、固定部４４は吸入リード溝４７に圧入により吸入リード３５はバルブプレート２５に固定されている。

また、バルブプレート２５には反シリンダーボア１６側に吐出孔（図示しない）と吐出弁座（図示しない）が形成されており吐出リード（図示しない）と共に吐出バルブ（図示しない）を構成する。

吸入リード３５は、バルブプレート２５、ヘッドガスケット（図示しない）、ヘッド２７と共にブロック１５にボルト締結される。

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。

電動要素４に外部電源より通電がされると、回転子３が回転する。回転子３はクランクシャフト１１を回転させ、偏心部１３の偏心運動が連結手段のコンロッド２３からピストンピン２２を介してピストン２１を駆動することでピストン２１はシリンダーボア１６内を往復運動し、圧縮機構５が所定の圧縮動作を行う。

サクションチューブ２９を通して密閉容器１内に導かれた作動流体はこの圧縮動作により吸入マフラー３１からバルブプレート２５の吸入孔３２、吸入リード３５を介して吸入され、圧縮室２６内で連続して圧縮され吐出バルブ（図示せず）から排出される。

このとき、圧縮された作動流体の一部は吸入リード溝４７内に残留する。

また、図１５は特許文献２に記載された別の従来の圧縮機の吸入リードとガイドのアッセンブリー図である。

図１５において、薄板状の吸入リード５１はヘッド部５２と固定部５３とヘッド部５２と固定部５３とを繋ぐアーム部５４から構成されている。ガイド５６は吸入リード５１とほぼ同等の板厚で、吸入リード５１とほぼ同形状の吸入リード５１の収納部５８を有し、吸入リード５１の固定部５３は収納部５８で圧入固定され、吸入バルブアセンブリー６０を構成している。

実用新案登録第３０７８７４３号公報 国際公開第２０１２／０６５２３８号

しかしながら上記特許文献１の構成では、吸入リード３６を収納する吸入リード溝３７を設けるためにバルブプレート１９の形状が複雑になることで部品の製造工程が複雑になることに加え、バルブプレート１９に吸入リード３６の固定部３４を圧入固定するために設けられた吸入リード溝３７がデットボリュームとなり体積効率が低下するという課題を有していた。

また、上記特許文献２の構成では、薄板状のガイド５６の収納部５８薄板と薄板状の吸入リード５１の固定部５３を圧入等により固定するため、収納部５８と固定部５３は高い寸法精度を要し、コストが高くなる上、部品搬送や組み立て時に吸入リード５１がガイド５６から外れ、圧縮不良になるといった課題を有していた。

本発明は、上記従来の課題を解決するもので、部品の製造が簡単でかつ、体積効率の低下や圧縮不良を防止する圧縮機を提供することを目的としている。

上記従来の課題を解決するために、本発明の圧縮機は、シリンダーボアを有したブロックと、前記シリンダーボア内を往復運動するピストンと、前記ブロックの前記シリンダーボア開口端を封止するように配置されたバルブプレートとを備え、前記バルブプレートに穿設した吸入孔と、前記吸入孔を開閉するヘッド部とバルブプレートに固定する固定部と前記ヘッド部と前記固定部と繋ぐアーム部とからなる吸入リードと、前記吸入リードに対
応して形成された抜き部を設けた薄板状のガイドを有し、前記吸入リードが前記バルブプレートへ溶接により固定されたバルブプレートアッセンブリーを有したものである。

これにより、吸入リードをガイドの抜き部で収納することで、デッドボリューム増加による体積効率低下を防止し、また、バルブプレートの吸入リード部の形状を平面化できるためにバルブプレートの形状を簡素化し部品コストを抑えることができる。さらに、吸入リードをバルブプレートに直接溶接固定することで、固定のための部品を追加することなく、アッセンブリーすることができるので、コストアップを抑えるとともに、部品外れ等による圧縮不良を防止するという作用を有する。

本発明の圧縮機は、バルブプレートと、吸入リードと、ガイドの部品コストを抑えることができると共に、体積効率の低下を防止し、部品外れ等による圧縮不良を防ぐとともに、熱によるひずみや材料特性変化を防ぎ、信頼性低下を防止することができる。

本発明の実施の形態１における断面図 同実施の形態における要部断面図 同実施の形態における吸入リードを示す平面図 同実施の形態におけるガイドを示す平面図 同実施の形態におけるバルブプレートを示す平面図 同実施の形態におけるバルブプレートアッシーを示す平面図 本発明の実施の形態２におけるバルブプレートアッシーを示す平面図 従来の圧縮機を示す断面図 従来の圧縮機の要部断面図 従来の圧縮機のバルブプレートの平面図 従来の圧縮機のバルブプレートのＡ−Ａ断面図 従来の圧縮機の吸入リードの平面図 従来の圧縮機のバルブプレートアッセンブリー図 従来の圧縮機のバルブプレートアッセンブリーのＢ−Ｂ断面図 別の従来の圧縮機の吸入リードとガイドのアッセンブリー図

第１の発明は、焼結材料からなるバルブプレートを備え、前記バルブプレートに穿設した吸入孔と、前記吸入孔を開閉するヘッド部と、バルブプレートに固定する固定部と、前記ヘッド部と前記固定部と繋ぐアーム部とからなる吸入リードと、前記吸入リードが嵌り込むように形成された抜き部を有する薄板状のガイドを有し、前記吸入リードは前記バルブプレートへ点溶接により固定されたバルブプレートアッセンブリーを有したものであり、前記吸入リードを前記ガイドの前記抜き部で収納することで、デッドボリューム増加による体積効率低下を防止し、また、前記バルブプレートの前記吸入リードの固定部の形状を平面化できるために前記バルブプレートの形状を簡素化し部品コストを抑えることができる。さらに、前記吸入リードを前記バルブプレートに直接溶接固定することで、固定のための部品を追加することなく、アッセンブリーすることができるので、コストアップを抑えるとともに、部品外れ等による圧縮不良を防ぐことができる。また、点溶接とすることで、吸入リードやバルブプレートの熱によるひずみや材料特性変化を防ぐことで信頼性低下を防止することができる。

第２の発明は、前記吸入リードは前記バルブプレートへ点溶接により固定されたことを特徴とするものである。

これにより、点溶接とすることで、吸入リードやバルブプレートの熱によるひずみや材料特性変化を防ぐことで信頼性低下を防ぐことができる。

第３の発明は、ステンレス材料からなる吸入リードを有したもので、請求項１に記載の発明の効果に加えてさらに、前記吸入リードの材料強度が向上し、信頼性を上げることができる。

第４の発明は、ガイドは吸入リードの公称厚さとほぼ同等の厚さを有したもので、デットボリュームを低減することができ、体積効率を向上することができる。

第５の発明は、吸入リードとガイドは異種材料で形成されたもので、ガイドを前記吸入リード材料よりも低コストの材料を用いることで、部品コストを下げることができる。

第６の発明は、吸入リードのアーム部はヘッド部がバルブプレートから離れるように曲げ加工による屈曲部を有するもので、請求項４に記載の発明の効果に加えてさらに、前記吸入リードの前記曲げ部のバネ力により吸入工程初期の前記吸入リードの開きタイミングを早くすると共に、前記吸入リードの前記ヘッド部の開き量を大きくすることで、吸入損失の低減ができる。

第７の発明は、固定部が左右非対称の形状となる切り欠き部を有する吸入リードと、前期吸入リードが嵌り込むように形成された前記吸入リードとほぼ同形状の抜き部を設けたガイドからなるもので、前記吸入リードの材料のソリや、加工時の金型による打ち抜きにより生じたカエリをバルブプレート面に対して規制することで、性能の安定化や吸入リードの信頼性を向上させることができる。

第８の発明は、前記バルブプレートは、焼結材料からなるものであり、複雑な凹凸形状等であっても容易に形成することができ、
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。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。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における断面図、図２は、同実施の形態における要部断面図、図３は、同実施の形態における吸入リードを示す平面図、図４は、同実施の形態におけるガイドを示す平面図、図５は、同実施の形態におけるバルブプレートを示す平面図、図６は、同実施の形態におけるバルブプレートアッシーを示す平面図である。

図１から図６において、密閉容器１０１は固定子１０２、および回転子１０３からなる電動要素１０４とこれによって駆動される圧縮機構１０５を収容する。

次に圧縮機構１０５の詳細を以下に説明する。

クランクシャフト１１１は回転子１０３に圧入固定した主軸部１１２および主軸部１１２に対し偏心して形成された偏心部１１３からなる。ブロック１１５は略円筒形のシリンダーボア１１６を有するとともに主軸部１１２を軸支する軸受け部１１７を有している。

シリンダーボア１１６に遊嵌されたピストン１２１は、ピストンピン１２２を介して偏心部１１２との間を連結手段であるコンロッド１２３によって連結されている。シリンダーボア１１６の端面は焼結材料からなるバルブプレート１２５で封止されピストン１２１と共に圧縮室１２６を構成する。

シリンダーヘッド１２７は高圧室を形成し、バルブプレート１２５の反シリンダーボア１１６側に固定される。サクションチューブ（図示ぜず）は容器１０１に固定されるとともに装置の１次側（図示せず）に接続され、作動流体（図示せず）を容器１０１内に導く。吸入マフラー１３１は、バルブプレート１２５とシリンダーヘッド１２７に挟持される。

バルブプレート１２５に穿設した吸入孔１３２を備えており、薄板状のステンレス材料からなる吸入リード１３５は、吸入孔１３２を開閉するヘッド部１３６と、バルブプレート１２５に固定する固定部１３７と、ヘッド部１３６と固定部１３７と繋ぐアーム部１３８で構成されている。また、固定部１３７は吸入リード１３５の中心軸に対して左右非対称となる切り欠き部１３９を有する。

また、吸入リード１３５のアーム部１３８はヘッド部１３６がバルブプレート１２５から離れるように曲げ加工による屈曲部１４１を有している。

吸入リード１３５の公称厚さとほぼ同等の板厚さのガイド１４５は、吸入リード１３５に対応するように形成された抜き部１４６を設けている。また、ガイド１４５は吸入リード１３５と異なる金属材料、たとえば炭素鋼である。

また、この抜き部１４６は嵌合されている必要はなく固定部１３７付近においても嵌合されておらず、隙間を有している。この隙間は微細であることがデットボリュームを低減する観点からは望ましく、吸入リード１３５とガイド１４５とを両方設置し溶接していない状態でどちらか片方を持ち上げた場合に他方が勘合で同時に持ち上がらない程度の隙間であればよい。

吸入リード１３５はバルブプレート１２５へ点溶接１４７により固定されたバルブプレートアッセンブリー１４８を構成する。

また、バルブプレート１２５には反シリンダーボア１１６側に吐出孔（図示しない）と吐出弁座（図示しない）が形成されており吐出リード（図示しない）と共に吐出バルブ（図示しない）を構成する。

バルブプレートアッセンブリー１４８は、シリンダーヘッド１２７と共にブロック１１５にボルト締結される。

以上のように構成された圧縮機について、以下その動作、作用を説明する。

電動要素１０４に外部電源より通電がされると、回転子１０３が回転する。回転子１０３はクランクシャフト１１１を回転させ、偏心部１１３の偏心運動が連結手段のコンロッド１２３からピストンピン１２２を介してピストン１２１を駆動することでピストン１２１はシリンダーボア１１６内を往復運動し、圧縮機構１０５が所定の圧縮動作を行う。

サクションチューブ（図示せず）を通して密閉容器１０１内に導かれた作動流体はこの圧縮動作により吸入マフラー１３１から吸入リード１３５のヘッド部１３６を介して圧縮室１２６内に吸入され、圧縮室１２６内で連続して圧縮され吐出バルブ（図示せず）から排出される。

このとき、吸入リード１３５は、吸入リード１３５の公称厚さとほぼ同等の板厚さのガイド１４５の抜き部１４６に収納されているため、圧縮室１２６内のデッドボリューム増加を低減することができ、体積効率低下を防止することができる。

また、吸入リード１３５をガイド１４５の抜き部１４６に収納することで、バルブプレート１２５の表面に吸入リード１３５の収納部や固定部１３７を圧入するための溝を設ける必要がなくなるため、バルブプレート１２５の表面の形状を平面化することで、バルブプレート１２５の形状を簡素化し部品コストを抑えることができる。

さらに、吸入リード１３５をバルブプレート１２５に直接溶接固定することで、吸入リード１３５のヘッド部１３６をバルブプレートの吸入孔１３２に確実に相対させることで部品外れ等による圧縮不良を防ぐことができる。また、固定のための接着剤や別部品等を追加することなく、バルブプレートアッセンブリー１４８を組み立てることができるので、コストアップを抑えるとともに、別素材の接着剤や別部品を付加することによる熱時の線膨張係数の違い等により外れ等による圧縮不良を防ぐことができる。

また、溶接を点溶接１４８とすることで、吸入リード１３５やバルブプレート１２５の熱によるひずみや材料特性変化を防ぐことで材料の信頼性低下を防止することができる。

また、この溶接は１点でもかまわないが、溶接による熱変形が起こりやすい吸入リード１３５の端部を避けて外周よりも内部側に溶接部を設けることでさらに吸入リード１３５の変形を抑制することができる。

また、吸入リード１３５の材料をステンレス材料にすることで、吸入リード１３５の材料強度が向上し、信頼性を向上させることができる。

一方で、ガイド１４５の材料を吸入リード１３５と異なる金属材料、たとえば炭素鋼とすることで、ガイド１４５を吸入リード１３５の材料よりも低コストの材料を用いることで、部品コストを下げることができる。

このように、ガイド１４５と吸入リード１３５とを異なる金属材料を使用する場合、それぞれの材料の線膨張係数が異なるため、例えば、ほぼ隙間なく嵌合した場合には、圧縮機の運転や停止による温度変化によって、材料が膨張や収縮した場合に、ガイド１４５と吸入リード１３５の膨張率や収縮率が異なることでガイド１４５と吸入リード１３５との間に応力が発生し、信頼性の低下等の不具合が生じる可能性があった。

しかしながら、本実施の形態では、吸入リード１３５を直接、バルブプレート１２５に溶接するため、抜き部１４６の固定部１３７付近においても嵌合でされている必要はなく、隙間を有しているので、熱膨張係数の違いによる不具合の影響を受けないような形状で抜き部を形成することができ、信頼性の高いバルブプレートアッセンブリー１４８を提供することができる。

さらに、吸入リード１３５のアーム部１３８は、ヘッド部１３６がバルブプレート１２５から離れるように曲げ加工による屈曲部１４１を有しているため、屈曲部１４１の曲げ部によるバネ力により吸入工程初期の吸入リード１３５の開きタイミングを早くすると共に、吸入リード１３５のヘッド部１３６の開き量を大きくすることで、吸入損失を低減することができる。

また、吸入リード１３５の固定部１３７が左右非対称の形状で、かつガイド１４５の吸入リード１３５が嵌り込むように形成された吸入リード１３５とほぼ同形状の抜き部１４６とすることで、加工時の金型による打ち抜きにより生じたカエリを反バルブプレート１２５面となるように規制し、吸入リード１３５の曲がりによるカエリ部からのクラックの発生を防止し、吸入リード１３５の信頼性を向上させることができる。

なお、吸入リードとガイドを別部品としたことで、ガイドと一体ものの吸入リードに比べて、部品サイズが小さくなったことにより、吸入リードのタンブリング等によるバリやカエリ除去を一度に行える数を増やすことができ、生産性が向上することは言うまでもない。

また、ガイドを金属以外の材料を用いても、同様の効果が得られることは言うまでもない。

また、本実施の形態では、焼結材料からなるバルブプレート１２５を有しているため、複雑な形状で、例えば上記吸入リード１３５の装着面の反対側の面に凹部等を形成することができる。

また、上記のように吸入リード１３５のバルブプレート１２５に対する溶接を行った溶接部１４７の反対側の面に凹部等が形成されていることで薄肉部となる場合でも、金属プレートに比較して熱伝導率が低い焼結材料からなることで、反対側の面への熱影響を抑制することができ、バルブプレート１２５の熱ひずみを抑制することが可能となる。

（実施の形態２）
図７は、本発明の実施の形態２におけるバルブプレートアッシーを示す平面図である。なお、実施の形態１と同一構成については同一符号を付して詳細な説明を省略する。

図７において、バルブプレート１２５は穿設した吸入孔１３２を備えており、薄板状の吸入リード１３５は、吸入孔１３２を開閉するヘッド部１３６と、バルブプレート１２５に固定する固定部１３７と、ヘッド部１３６と固定部１３７と繋ぐアーム部１３８で構成されている。

吸入リード１３５の公称厚さとほぼ同等の板厚さのガイド１５１は、吸入リード１３５が嵌り込むように形成された抜き部１４６を設けている。

吸入リード１３５は点溶接１４８、ガイド１５１は点溶接１５３により、バルブプレート１２５へそれぞれ固定されたバルブプレートアッセンブリー１５４を構成する。

以上のように構成された圧縮機について、以下その動作、作用を説明する。

吸入リード１３５は、吸入リード１３５の公称厚さとほぼ同等の板厚さのガイド１５１の抜き部１４６に収納されているため、圧縮室１２６内のデッドボリューム増加を低減することができ、体積効率低下を防止することができる。

また、吸入リード１３５をガイド１５１の抜き部１４６に収納することで、バルブプレート１２５の表面に吸入リード１３５の収納部や固定部１３７を圧入するための溝を設ける必要がなくなるため、バルブプレート１２５の表面の形状を平面化することで、バルブプレート１２５の形状を簡素化し部品コストを抑えることができる。

さらに、吸入リード１３５は点溶接で溶接された溶接部１４７、ガイド１５１は点溶接で溶接された溶接部１５３により、それぞれバルブプレート１２５に直接溶接固定することで、固定のための部品を追加することなく、バルブプレートアッセンブリー１５４を組み立てることができ、コストアップを抑えるとともに、部品外れ等による圧縮不良を防ぐことができる。さらに、バルブプレートアッセンブリー１５４の搬送、組み立てが容易となり、生産性が向上する。

また、溶接を点溶接１４８、点溶接１５３とすることで、吸入リード１３５とガイド１５１とバルブプレート１２５の熱によるひずみや材料特性変化を防ぐことで材料の信頼性低下を防止することができる。

以上のように、本発明にかかる圧縮機は、吸入リードはバルブプレートへ点溶接により固定されたバルブプレートアッセンブリーを設けたもので、吸入リードをガイドの抜き部で収納することで、デッドボリューム増加による体積効率低下を防止し、また、バルブプレートの吸入リード部の形状を平面化できるためにバルブプレートの形状を簡素化し部品コストを抑えることができる。さらに、吸入リードをバルブプレートに直接溶接固定することで、固定のための部品を追加することなく、アッセンブリーすることができるので、コストアップを抑えるとともに、部品外れ等による圧縮不良を防ぎ、また、点溶接とすることで、吸入リードやバルブプレートの熱によるひずみや材料特性変化を防ぐことで信頼性低下を防止することが可能となるので、冷蔵庫に加えて空調や自販機等の用途にも適用できる。

１１５ ブロック
１１６ シリンダーボア
１２１ ピストン
１２５ バルブプレート
１３２ 吸入孔
１３５ 吸入リード
１３６ ヘッド部
１３７ 固定部
１３８ アーム部
１３９ 切り欠き部
１４１ 屈曲部
１４５ ガイド
１４６ 抜き部
１４７ 溶接部
１４８ バルブプレートアッセンブリー
１５１ ガイド
１５３ 溶接部
１５４ バルブプレートアッセンブリー

Claims (8)

1. シリンダーボアを有したブロックと、前記シリンダーボア内を往復運動するピストンと、前記ブロックの前記シリンダーボア開口端を封止するように配置されたバルブプレートとを備え、前記バルブプレートに穿設した吸入孔と、前記吸入孔を開閉するヘッド部とバルブプレートに固定する固定部と前記ヘッド部と前記固定部と繋ぐアーム部とからなる吸入リードと、前記吸入リードに対応して形成された抜き部を設けた薄板状のガイドを有し、前記吸入リードが前記バルブプレートへ溶接により固定された溶接部を備えるバルブプレートアッセンブリーを有した密閉型圧縮機。
2. 前記吸入リードは前記バルブプレートへ点溶接により固定されたことを特徴とする請求項１に記載の密閉型圧縮機。
3. 前記吸入リードはステンレス材料からなる請求項１または２に記載の密閉型圧縮機。
4. 前記ガイドは吸入リードの公称厚さとほぼ同等の厚さを有する請求項１から３のいずれか一項に記載の密閉型圧縮機。
5. 吸入リードとガイドは異種材料で形成された請求項１から４のいずれか一項に記載の密閉型圧縮機。
6. 吸入リードのアーム部はヘッド部がバルブプレートから離れるように曲げ加工による屈曲部を有する請求項１から５のいずれか一項に記載の密閉型圧縮機。
7. 固定部が左右非対称の形状となる切り欠き部を有する吸入リードと、前期吸入リードが嵌り込むように形成された前記吸入リードとほぼ同形状の抜き部を設けたガイドを有する請求項１から６のいずれか一項に記載の密閉型圧縮機。
8. 前記バルブプレートは、焼結材料からなる請求項１から７のいずれか一項に記載の密閉型圧縮機。

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