JP2018188987A

JP2018188987A - 圧縮機

Info

Publication number: JP2018188987A
Application number: JP2017089844A
Authority: JP
Inventors: 弘丞小笠原; Kosuke Ogasawara; 佐藤　孝; Takashi Sato; 孝佐藤
Original assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date: 2017-04-28
Filing date: 2017-04-28
Publication date: 2018-11-29
Anticipated expiration: 2037-04-28
Also published as: JP6945128B2

Abstract

【課題】バルブ、バルブ押え、及び吐出ポートの仕様を変更することなく、バルブ着座時におけるバルブのポート着座部への衝撃力を緩和させ、バルブの耐久性を向上させることができる圧縮機を提供する。【解決手段】バルブ押え９０によってバルブ８０の開方向曲げ動作が規制されるバルブ８０の位置をバルブ押え支点Ｘ、バルブ取付面７０によってバルブ８０の閉方向曲げ動作が規制されるバルブ８０の位置をバルブ着座支点Ｙとし、バルブ押え支点Ｘからバルブ着座支点Ｙまでのバルブ８０の吐出ポート６０側の面をバルブ着座面８５としたとき、バルブ着座面８５を、ポート着座部６１よりも高くしたことを特徴とする。【選択図】図１

Description

本発明は空気調和機の室外機や冷凍機に用いられる圧縮機に関するものである。

特許文献１及び特許文献２は、吐出口を閉じる際に吐出弁に加わる応力を軽減して吐出弁が破損し難くすることを提案している。
特許文献１では、吐出口の内周面における少なくとも吐出弁の基端側寄りの位置に凹部を形成している。従って、吐出弁が閉じたときに弁座が凹部側に弾性変形して衝撃を吸収することができる。
特許文献２では、圧縮荷重が大きく作用する弁座の弁体先端側が着座する部分の強度を、比較的圧縮荷重の作用が小さい弁体の基端側が着座する部分の強度より大となる形状に形成している。従って、弁座のつぶれ、座屈、疲労が抑制され、ひいてはシール性低下による圧縮機性能の劣化を抑制することができる。

特開２０１４−１２９７９６号公報特開２０１２−１８８９３４号公報

特許文献１及び特許文献２は、弁座の形状を変更することで、吐出弁の耐久性を向上させている。

本発明は、バルブ、バルブ押え、及び吐出ポートの仕様を変更することなく、バルブ着座時におけるバルブのポート着座部への衝撃力を緩和させ、バルブの耐久性を向上させることができる圧縮機を提供することを目的とする。

請求項１記載の本発明の圧縮機は、冷媒を圧縮する圧縮室と、前記圧縮室で圧縮した冷媒を吐出する吐出ポートと、前記吐出ポートを開閉するバルブと、前記バルブの開閉動作範囲を規制するバルブ押えとを備え、前記吐出ポートを形成する吐出ヘッドにはバルブ取付面を有し、前記吐出ポートには前記バルブが当接するポート着座部を有し、前記バルブ取付面に、前記バルブの固定端側を前記バルブ押えの固定端側で押さえ込んで取り付ける圧縮機であって、前記バルブ押えによって前記バルブの開方向曲げ動作が規制される前記バルブの位置をバルブ押え支点、前記バルブ取付面によって前記バルブの閉方向曲げ動作が規制される前記バルブの位置をバルブ着座支点とし、前記バルブ押え支点から前記バルブ着座支点までの前記バルブの前記吐出ポート側の面をバルブ着座面としたとき、前記バルブ着座面を、前記ポート着座部よりも高くしたことを特徴とする。
請求項２記載の本発明の圧縮機は、請求項１に記載の圧縮機において、前記バルブのバルブ幅が３．２ｍｍ〜１０ｍｍの範囲であり、前記バルブ押え支点から前記バルブ着座支点までの前記バルブの長さを着座長さとし、前記バルブ押え支点から前記ポート着座部の中心までの長さをバルブ可動長さとしたとき、前記バルブ可動長さに対する前記着座長さの比を、０．１５〜０．５の範囲としたことを特徴とする。
請求項３記載の本発明の圧縮機は、請求項１又は請求項２に記載の圧縮機において、前記バルブ着座面と前記ポート着座部との間の寸法を、０．１ｍｍより小さくしたことを特徴とする。
請求項４記載の本発明の圧縮機は、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の圧縮機において、前記バルブの板厚を０．３ｍｍ〜０．５ｍｍの範囲としたことを特徴とする。
請求項５記載の本発明の圧縮機は、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の圧縮機において、前記バルブを、ステンレス鋼又は炭素鋼としたことを特徴とする。

本発明によれば、バルブ着座時におけるバルブのポート着座部への衝撃力を緩和させ、バルブの耐久性を向上させることができる。

本発明の一実施例による圧縮機の断面図同圧縮機の主軸受を示す平面図及び断面図同圧縮機の主要構成部材を示す平面図及び断面図

本発明の第１の実施の形態による圧縮機は、バルブ押えによってバルブの開方向曲げ動作が規制されるバルブの位置をバルブ押え支点、バルブ取付面によってバルブの閉方向曲げ動作が規制されるバルブの位置をバルブ着座支点とし、バルブ押え支点からバルブ着座支点までのバルブの吐出ポート側の面をバルブ着座面としたとき、バルブ着座面を、ポート着座部よりも高くしたものである。本実施の形態によれば、バルブ着座時におけるバルブのポート着座部への衝撃力を緩和させ、バルブの耐久性を向上させることができる。

本発明の第２の実施の形態は、第１の実施の形態による圧縮機において、バルブのバルブ幅が３．２ｍｍ〜１０ｍｍの範囲であり、バルブ押え支点からバルブ着座支点までのバルブの長さを着座長さとし、バルブ押え支点からポート着座部の中心までの長さをバルブ可動長さとしたとき、バルブ可動長さに対する着座長さの比を、０．１５〜０．５の範囲としたものである。本実施の形態によれば、バルブ幅が３．２ｍｍ〜１０ｍｍの範囲のバルブのバルブ可動長さに対する着座長さの比を、０．１５〜０．５の範囲とすることで、バルブのねじれを抑制して片当たりを回避するとともに着座衝撃荷重を分散できるため、バルブのポート着座部への衝撃力を緩和させ、バルブの耐久性を向上させることができる。

本発明の第３の実施の形態は、第１又は第２の実施の形態による圧縮機において、バルブ着座面とポート着座部との間の寸法を、０．１ｍｍより小さくしたものである。本実施の形態によれば、吐出ポートからの冷媒漏れを生じることなく、バルブの耐久性を向上させることができる。

本発明の第４の実施の形態は、第１から第３のいずれかの実施の形態による圧縮機において、バルブの板厚を０．３ｍｍ〜０．５ｍｍの範囲としたものである。本実施の形態によれば、十分な設計強度を確保することができる。

本発明の第５の実施の形態は、第１から第４のいずれかの実施の形態による圧縮機において、バルブを、ステンレス鋼又は炭素鋼としたものである。本実施の形態によれば、十分な設計強度を確保することができる。

以下、本発明の一実施例について図面を参照しながら説明する。
図１は、本実施例による圧縮機の断面図である。
本実施例による圧縮機は、密閉容器１０内に電動機部２０と圧縮機構部３０とを備えている。電動機部２０と圧縮機構部３０とはシャフト４０によって連結されている。
電動機部２０は、密閉容器１０内面に固定される固定子２１と、固定子２１内で回転する回転子２２とから構成される。

本実施例による圧縮機は、圧縮機構部３０として、第１圧縮機構部３０Ａと第２圧縮機構部３０Ｂとを有している。
第１圧縮機構部３０Ａは、第１シリンダ３１Ａと、第１シリンダ３１Ａ内に配置される第１ピストン３２Ａと、第１シリンダ３１Ａ内を仕切るベーン（図示せず）とを有し、第１ピストン３２Ａが第１シリンダ３１Ａ内で公転運動することで、低圧の冷媒ガスを吸入して圧縮する。
第１圧縮機構部３０Ａと同様に、第２圧縮機構部３０Ｂは、第２シリンダ３１Ｂと、第２シリンダ３１Ｂ内に配置される第２ピストン３２Ｂと、第２シリンダ３１Ｂ内を仕切るベーン（図示せず）とを有し、第２ピストン３２Ｂが第２シリンダ３１Ｂ内で公転運動することで、低圧の冷媒ガスを吸入して圧縮する。

第１シリンダ３１Ａの一方の面には主軸受５１を配置し、第１シリンダ３１Ａの他方の面には中板５２を配置している。
また、第２シリンダ３１Ｂの一方の面には中板５２を配置し、第２シリンダ３１Ｂの他方の面には副軸受５３を配置している。
すなわち、中板５２は第１シリンダ３１Ａと第２シリンダ３１Ｂとを仕切る。中板５２は、シャフト４０の径よりも大きな開口部を有する。
シャフト４０は、回転子２２を取り付けて主軸受５１で支持される主軸部４１と、第１ピストン３２Ａを取り付ける第１偏心部４２と、第２ピストン３２Ｂを取り付ける第２偏心部４３と、副軸受５３で支持される副軸部４４とで構成される。
第１偏心部４２と第２偏心部４３とは１８０度の位相差を持って形成され、第１偏心部４２と第２偏心部４３との間には、連結軸部４５を形成している。

第１圧縮室３４Ａは、主軸受５１と中板５２との間で、第１シリンダ３１Ａ内周面と第１ピストン３２Ａ外周面との間に形成される。また、第２圧縮室３４Ｂは、中板５２と副軸受５３との間で、第２シリンダ３１Ｂ内周面と第２ピストン３２Ｂ外周面との間に形成される。
密閉容器１０内の底部にはオイル溜め１１が形成され、シャフト４０の下端部にはオイルピックアップ１２を設けている。
また、図示はしないが、シャフト４０の内部には、軸方向に給油路が形成され、給油路には、圧縮機構部３０の摺動面にオイルを供給するための連通路が形成されている。

密閉容器１０には、圧縮機構部３０に吸入冷媒を導入する第１吸入管１３Ａ及び第２吸入管１３Ｂと、圧縮冷媒を吐出する吐出管１４が接続されている。
第１吸入管１３Ａは第１圧縮室３４Ａに、第２吸入管１３Ｂは第２圧縮室３４Ｂに、それぞれ接続されている。第１吸入管１３Ａ及び第２吸入管１３Ｂの上流側には、アキュムレータ１５を設けている。アキュムレータ１５は、冷凍サイクルから戻ってきた冷媒を、液冷媒とガス冷媒に分離する。

シャフト４０の回転によって、第１ピストン３２Ａ及び第２ピストン３２Ｂは、第１圧縮室３４Ａ及び第２圧縮室３４Ｂ内で公転運動を行う。
第１ピストン３２Ａ及び第２ピストン３２Ｂの公転運動によって、第１吸入管１３Ａ及び第２吸入管１３Ｂから第１圧縮室３４Ａ及び第２圧縮室３４Ｂに吸入されたガス冷媒は、第１圧縮室３４Ａ及び第２圧縮室３４Ｂで圧縮された後に密閉容器１０内に吐出され、電動機部２０を通過して上昇する間にオイルを分離し、吐出管１４から密閉容器１０外に吐出される。
また、シャフト４０の回転によって、オイル溜め１１から吸い上げたオイルは、連通路から圧縮機構部３０に供給され、圧縮機構部３０の摺動面の潤滑を行う。

図２（ａ）は本実施例による圧縮機の主軸受を示す平面図である。
図２（ｂ）は図２（ａ）のＡＯＡ線における主軸受の断面図である。
図２（ｂ）に示すように、吐出ヘッドとして機能する主軸受５１には、第１圧縮室３４Ａで圧縮した冷媒を吐出する吐出ポート６０と、バルブ取付面７０とを有している。
吐出ポート６０には、図２（ａ）に示すように、吐出ポート６０を開閉するバルブ８０と、バルブ８０の開閉動作範囲を規制するバルブ押え９０とを備えている。
バルブ取付面７０には、バルブ８０の固定端側をバルブ押え９０の固定端側で押さえ込んで締結ボルト１００にて取り付ける。

図３は、本実施例による圧縮機の主要構成部材を示す平面図及び断面図である。
図３（ａ）はバルブ押えの平面図、図３（ｂ）はバルブの平面図、図３（ｃ）は吐出ヘッドの要部断面図、図３（ｄ）は図３（ｃ）に示す吐出ヘッドにバルブとバルブ押えとを装着した状態を示す断面図である。
図３（ａ）及び図３（ｄ）に示すように、バルブ押え９０は、固定端側に締結ボルト用孔９１を有し、バルブ８０の開方向曲げ動作を行わせない平面部９２と、バルブ８０の開方向曲げ動作を所定範囲に規制する曲面部９３とで構成されている。平面部９２と曲面部９３との境界線がバルブ押え支点Ｘとなる。

図３（ｃ）及び図３（ｄ）に示すように、吐出ポート６０には、バルブ８０が当接するポート着座部６１を有している。ポート着座部６１は、吐出ポート６０の吐出側にリング状に一定の高さで形成されている。バルブ取付面７０とポート着座部６１との間には、バルブ取付面７０及びポート着座部６１より低い凹面７１が形成されている。
バルブ取付面７０と凹面７１との境界線がバルブ着座支点Ｙとなる。

図３（ｂ）及び図３（ｄ）に示すように、バルブ８０は、固定端側に締結ボルト用孔８１を有し、バルブ押え支点Ｘによって開方向曲げ動作を行わない固定部８２と、バルブ着座支点Ｙによって閉方向曲げ動作が規制されない可動部８３と、バルブ押え支点Ｘからバルブ着座支点Ｙまでの半可動部８４とで構成される。
なお、固定部８２と、可動部８３と、半可動部８４とは、バルブ８０自体の構成ではなく、バルブ押え９０とバルブ取付面７０とによって生じる構成である。
すなわち、バルブ押え９０によってバルブ８０の開方向曲げ動作が規制されるバルブ８０の位置がバルブ押え支点Ｘであり、バルブ取付面７０によってバルブ８０の閉方向曲げ動作が規制されるバルブ８０の位置がバルブ着座支点Ｙであり、半可動部８４の吐出ポート６０側の面がバルブ着座面８５となる。

バルブ着座面８５は、ポート着座部６１よりも寸法Ｈだけ高くしている。
これにより、バルブ着座時におけるバルブ８０のポート着座部６１への衝撃力を緩和させ、バルブ８０の耐久性を向上させることができる。
ここで、バルブ着座面８５とポート着座部６１との間の寸法Ｈは、０．１ｍｍより小さくすることが好ましい。これにより、吐出ポート６０からの冷媒漏れを生じることなく、バルブ８０の耐久性を向上させることができる。
バルブ着座面８５における、バルブ押え支点Ｘからバルブ着座支点Ｙまでのバルブ８０の長さを着座長さＬ１とし、バルブ押え支点Ｘからポート着座部６１の中心までの長さをバルブ可動長さＬ２としたとき、バルブ可動長さＬ２に対する着座長さＬ１の比を、０．１５〜０．５の範囲とする。

また、バルブ８０のバルブ幅Ｗを３．２ｍｍ〜１０ｍｍの範囲とする。なお、バルブ幅Ｗとは、可動部８３からポート押え部８６を除いた部位と半可動部８４における幅である。
バルブ幅Ｗが３．２ｍｍ〜１０ｍｍの範囲のバルブ８０のバルブ可動長さＬ２に対する着座長さＬ１の比を、０．１５〜０．５の範囲とすることで、バルブ８０のねじれを抑制して片当たりを回避するとともに着座衝撃荷重を分散できるため、バルブ８０のポート着座部６１への衝撃力を緩和させ、バルブ８０の耐久性を向上させることができる。
なお、バルブ８０を、ステンレス鋼又は炭素鋼とし、バルブ８０の板厚を０．３ｍｍ〜０．５ｍｍの範囲とすることで、十分な設計強度を確保することができる。

以下に本発明の検証結果を示す。
本実施例として、バルブ着座面８５とポート着座部６１との間の寸法Ｈを０．０５ｍｍ、着座長さＬ１を３．７ｍｍ、バルブ可動長さＬ２に対する着座長さＬ１の比を０．１５とした。
比較例として、バルブ着座面８５とポート着座部６１との間の寸法Ｈを−０．０２ｍｍ、着座長さＬ１を０．７ｍｍ、バルブ可動長さＬ２に対する着座長さＬ１の比を０．０３とした。
本実施例及び比較例におけるバルブ８０は、板厚０．４ｍｍ、バルブ幅Ｗ８．０ｍｍのステンレス鋼とし、リフト量を３．０ｍｍとした。
評価条件は、強制液バック高速高圧縮断続運転で行った。強制液バック高速高圧縮断続運転は、冷媒としてＲ４１０Ａを用い、液圧縮をするレベルまで冷媒を封入し、高圧縮条件を３．６／０．５ＭＰａ（Ｇ）とし、回転数を０〜１１０ｒｐｍの範囲とした。
上記条件で行った結果、バルブ８０の破壊までの断続運転回数は、比較例が３０回であったのに対して本実施例では１３０回であり、本実施例は比較例に対して約４倍の耐久性があった。

本発明は、１シリンダの圧縮機でも適用可能であり、更にはロータリー式圧縮機に限らず、レシプロ式圧縮機やスクロール式圧縮機にも適用できる。

１０密閉容器
２０電動機部
２１固定子
２２回転子
３０圧縮機構部
３１Ａ第１シリンダ
３１Ｂ第２シリンダ
３２Ａ第１ピストン
３２Ｂ第２ピストン
４０シャフト
４１主軸部
４２第１偏心部
４３第２偏心部
４４副軸部
５１主軸受
５２中板
５３副軸受
６０吐出ポート
６１ポート着座部
７０バルブ取付面
７１凹面
８０バルブ
８１締結ボルト用孔
８２固定部
８３可動部
８４半可動部
８５バルブ着座面
８６ポート押え部
９０バルブ押え
９１締結ボルト用孔
９２平面部
９３曲面部
１００締結ボルト
Ｈ寸法
Ｌ１着座長さ
Ｌ２バルブ可動長さ
Ｗバルブ幅Ｗ
Ｘバルブ押え支点
Ｙバルブ着座支点

Claims

冷媒を圧縮する圧縮室と、
前記圧縮室で圧縮した冷媒を吐出する吐出ポートと、
前記吐出ポートを開閉するバルブと、
前記バルブの開閉動作範囲を規制するバルブ押えと
を備え、
前記吐出ポートを形成する吐出ヘッドにはバルブ取付面を有し、
前記吐出ポートには前記バルブが当接するポート着座部を有し、
前記バルブ取付面に、前記バルブの固定端側を前記バルブ押えの固定端側で押さえ込んで取り付ける圧縮機であって、
前記バルブ押えによって前記バルブの開方向曲げ動作が規制される前記バルブの位置をバルブ押え支点、前記バルブ取付面によって前記バルブの閉方向曲げ動作が規制される前記バルブの位置をバルブ着座支点とし、
前記バルブ押え支点から前記バルブ着座支点までの前記バルブの前記吐出ポート側の面をバルブ着座面としたとき、
前記バルブ着座面を、前記ポート着座部よりも高くした
ことを特徴とする圧縮機。
前記バルブのバルブ幅が３．２ｍｍ〜１０ｍｍの範囲であり、
前記バルブ押え支点から前記バルブ着座支点までの前記バルブの長さを着座長さとし、
前記バルブ押え支点から前記ポート着座部の中心までの長さをバルブ可動長さとしたとき、
前記バルブ可動長さに対する前記着座長さの比を、０．１５〜０．５の範囲とした
ことを特徴とする請求項１に記載の圧縮機。
前記バルブ着座面と前記ポート着座部との間の寸法を、０．１ｍｍより小さくした
ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の圧縮機。
前記バルブの板厚を０．３ｍｍ〜０．５ｍｍの範囲とした
ことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の圧縮機。
前記バルブを、ステンレス鋼又は炭素鋼とした
ことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の圧縮機。