JP2018502252A - Valve plate with modified suction holes to increase refrigerant flow for the compressor - Google Patents

Valve plate with modified suction holes to increase refrigerant flow for the compressor Download PDF

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Abstract

バルブプレートの吸入孔を改良することによってコンプレッサの冷媒流量を増加させる。改良された吸入孔（１１，１２）は、上部ではより大きな直径を有し、下部ではより小さいテーパ状の形態（２０）を有するよう特に設計されている。バルブプレート仕切り部（１６）は、バルブプレートと同じ高さを有する。これらは、シリンダにおける冷媒の摩擦損失を減じ、冷媒流量を増加させ、吸入圧力を高め、吐出係数を高める。【選択図】図１The refrigerant flow rate of the compressor is increased by improving the suction hole of the valve plate. The improved suction holes (11, 12) are specifically designed to have a larger diameter at the top and a smaller tapered form (20) at the bottom. The valve plate partition (16) has the same height as the valve plate. These reduce the friction loss of the refrigerant in the cylinder, increase the refrigerant flow rate, increase the suction pressure, and increase the discharge coefficient. [Selection] Figure 1

Description

コンプレッサの冷媒流量を改善するための改良型バルブプレートについての技術に関する。   The present invention relates to a technique for an improved valve plate for improving the refrigerant flow rate of a compressor.

タイ特許第１５９３３号明細書を参照すると、多数の吸入孔を含む閉ループ型コンプレッサ用の吸入弁が記載されている。冷媒の吸入プロセス及び吐出プロセスは、冷凍システムにおいて繰り返される。冷媒は、シリンダの頂部に接続されたバルブプレートの吸入孔および吐出孔を通して処理される。吸入孔は、矩形のバルブプレートに複数のチャンバを有するようにすべく機械加工され、チャンバの周縁は、表面が平行であるバルブ表面に対して垂直となっている。バルブプレートの表面は、バルブプレートの外周縁に対して垂直である。バルブプレートは２つの吸入孔を有し、その上面は、２つの吸入孔の中間に配置された吸入孔の仕切り部をもって吸入チャンバの下面よりも小さい面積を有するように設計されている。   Referring to Thai Patent No. 15933, there is described a suction valve for a closed loop compressor including a number of suction holes. The refrigerant suction and discharge processes are repeated in the refrigeration system. Refrigerant is processed through the inlet and outlet holes of the valve plate connected to the top of the cylinder. The suction hole is machined to have a plurality of chambers in a rectangular valve plate, the perimeter of the chamber being perpendicular to the valve surface whose surface is parallel. The surface of the valve plate is perpendicular to the outer periphery of the valve plate. The valve plate has two suction holes, and the upper surface of the valve plate is designed to have a smaller area than the lower surface of the suction chamber with a partition portion of the suction hole disposed between the two suction holes.

タイ特許第１５９３３号明細書を参照すると、冷媒流量を向上させるための吸入孔の拡大は、限られた空間での機械的な設置を困難にし、弁開閉時の吸入弁の応力を増加させることは、吸入弁の交渉につながる可能性がある。更に、限られたスペース内にて２つの吸入孔の間の仕切り部の厚さを最小限にすることは、吸入弁の開閉中に仕切り部を傷つける可能性がある。従って、冷媒流量の改善は吸入孔の大きさに大きく依存する。   Referring to Thai Patent No. 15933, the expansion of the suction hole for improving the refrigerant flow rate makes it difficult to mechanically install in a limited space, and increases the stress of the suction valve when opening and closing the valve. May lead to the negotiation of the intake valve. Furthermore, minimizing the thickness of the partition between the two suction holes in a limited space may damage the partition during opening and closing of the suction valve. Therefore, the improvement of the refrigerant flow rate greatly depends on the size of the suction hole.

このため、タイ特許第１５９３３号には問題点がある。バルブプレートの吸入孔は、その孔の頂部のテーパ状斜面によって形成され得るチャンバを有するように機械加工される。吸入孔は、矩形のバルブプレートを貫通するように機械加工され、その中心線は、表面が平行であるバルプ表面に対して垂直である。バルブプレートの表面は、バルブプレートの外周縁と垂直である。チャンバは吸入孔間を接続する。チャンバの下面よりも小さい吸入穴の表面エリアは、乱流を生成する。この流れは、チャンバの下部のより小さな表面エリアによって妨げられ、その結果、流路が偏向される。これは、準最適な吐出の速度、吐出の質量流量及び吐出係数をもたらし、これは興味深い改善部分である。   For this reason, Thai Patent No. 15933 has a problem. The inlet hole of the valve plate is machined to have a chamber that can be formed by a tapered ramp at the top of the hole. The suction hole is machined through a rectangular valve plate, the centerline of which is perpendicular to the surface of the valve that is parallel to the surface. The surface of the valve plate is perpendicular to the outer periphery of the valve plate. The chamber connects between the suction holes. A surface area of the suction hole that is smaller than the lower surface of the chamber creates turbulence. This flow is hindered by a smaller surface area at the bottom of the chamber, so that the flow path is deflected. This results in suboptimal discharge speed, discharge mass flow rate and discharge coefficient, which is an interesting improvement.

本発明は２つの吸入孔を有し、これらの吸入孔は、上部がより大きい直径を有するとともに、下部がより小さい直径を有し、上縁の開始点の角度が孔の中心線に対して９０度未満となる漸増的な傾斜となっている。この傾斜は、シリンダ内の冷媒の摩擦損失をなくし、冷媒流量および吐出係数の改善をもたらす。   The present invention has two suction holes, which have a larger diameter at the top and a smaller diameter at the bottom, and the angle of the top edge starting point is relative to the hole centerline. The slope is gradually increasing to less than 90 degrees. This inclination eliminates the friction loss of the refrigerant in the cylinder, and improves the refrigerant flow rate and the discharge coefficient.

冷媒は、吸入パイプと第１及び第２の吸入孔との間の接続部を通って流れる。吸入孔間の仕切り部の高さはバルブプレートの高さに等しい（特許請求の範囲に記載の詳細を参照）。   The refrigerant flows through the connection between the suction pipe and the first and second suction holes. The height of the partition between the suction holes is equal to the height of the valve plate (see details in the claims).

コンプレッサ用の冷媒流量を改善するために変更された本バルブプレートは、２つの吸入孔を有し、吸入バルブとシリンダの端部に配置されている。2つの吸入孔は、吸入プレートの上部でより大きな直径を有し、その下部でより小さな直径を有する。プレートの上部からの吸入孔の漸進的な傾斜は、プレートの下部のそれと９０度未満の角度をなしている。２つの孔は、一側では半円形で他側では直線形である標準的な形状を有する。   The valve plate, which has been changed to improve the refrigerant flow rate for the compressor, has two suction holes and is arranged at the end portions of the suction valve and the cylinder. The two suction holes have a larger diameter at the top of the suction plate and a smaller diameter at the bottom. The gradual inclination of the suction holes from the top of the plate makes an angle of less than 90 degrees with that of the bottom of the plate. The two holes have a standard shape that is semicircular on one side and linear on the other side.

冷媒は、吸入パイプと第１及び第２の吸入孔との間の接続部を通って流れる。吸入孔間の仕切り部は、バルブプレートの高さと同じ高さのままとされている。   The refrigerant flows through the connection between the suction pipe and the first and second suction holes. The partition between the suction holes is kept at the same height as the valve plate.

バルブプレートには、第１の吸入孔と第２の吸入孔との間の仕切り部の中心と一直線となる吐出孔もある。   The valve plate also has a discharge hole that is aligned with the center of the partition between the first suction hole and the second suction hole.

本発明は、吸入孔での冷媒の吐出係数を改善し、孔の下部のより小さい表面から生じる乱流を孔の直径よりも減少させ、流速および質量流量を増加させることを目的とする。これにより、より効率的にコンプレッサを作動させることができる。   An object of the present invention is to improve the discharge coefficient of the refrigerant in the suction hole, reduce the turbulent flow generated from the smaller surface below the hole to be smaller than the diameter of the hole, and increase the flow velocity and mass flow rate. Thereby, a compressor can be operated more efficiently.

コンプレッサの冷媒流量を増加させるように変更された後のバルブプレートを示す概略図である。It is the schematic which shows the valve plate after changing so that the refrigerant | coolant flow volume of a compressor may be increased. コンプレッサの冷媒流量を増加させるように変更された後のバルブプレートを示す底面図である。It is a bottom view which shows the valve plate after changing so that the refrigerant | coolant flow volume of a compressor may be increased. コンプレッサの冷媒流量を増加させるように変更された後のバルブプレートを示す上面図である。It is a top view which shows the valve plate after changing so that the refrigerant | coolant flow volume of a compressor may be increased. 改良されたバルブプレート（１０）の断面図である。FIG. 6 is a cross-sectional view of an improved valve plate (10). 閉ループコンプレッサの吸入パイプ（１８）を有するバルブプレート（１０）の組付け状態を示す図である。It is a figure which shows the assembly | attachment state of the valve plate (10) which has the suction pipe (18) of a closed loop compressor. 冷媒の流れのシミュレーション図である。It is a simulation figure of the flow of a refrigerant. タイ、カセサート大学、工学部、航空宇宙工学科の研究のグラフ結果を示す図である。この比較は、オリジナルモデルと比較した改良型モデルのより低い乱流エネルギーを実証したものである。It is a figure which shows the graph result of a research of Thailand, Kasetsart University, an engineering department, and aerospace engineering. This comparison demonstrates the lower turbulence energy of the improved model compared to the original model. タイ、カセサート大学、工学部、航空宇宙工学科の研究のグラフ結果を示す図である。この比較は、改良されたモデルがオリジナルモデルよりも効率が良いことを実証したものである。It is a figure which shows the graph result of a research of Thailand, Kasetsart University, an engineering department, and aerospace engineering. This comparison demonstrates that the improved model is more efficient than the original model.

図１及び図２は、電動モータ駆動型ピストンに接続されたシリンダを有するコンプレッサの冷媒流量を増加させるために吸入孔を改良した後のバブルプレートの概略図を示している。ピストンは、より低圧の入口から冷媒を吸引し、圧力を上昇させて冷媒を液化するために冷媒を圧縮して出口孔へと送り出す。冷媒は、シリンダの端部に取り付けられたバルブプレート（１０）の吸入孔および吐出孔を通って流れる。吸入摩擦の減少は、冷媒の流通効率を改善する。   1 and 2 show a schematic view of the bubble plate after modification of the suction holes to increase the refrigerant flow rate of a compressor having a cylinder connected to an electric motor driven piston. The piston sucks the refrigerant from the lower pressure inlet, compresses the refrigerant and sends it out to the outlet hole in order to increase the pressure and liquefy the refrigerant. The refrigerant flows through the suction hole and the discharge hole of the valve plate (10) attached to the end of the cylinder. Reduction of suction friction improves refrigerant circulation efficiency.

バルブプレート（１０）は、シリンダの先端に配置された２つの吸入孔（１１，１２）から構成されている。第１及び第２の吸入孔は半円形状のチャンバ（２０）であるよう機械加工され、上部（１３）ではより大きな直径を有し、下部（２１）ではより小さく、孔の中心線と９０度未満の角度が付けられた漸増的な傾斜（２３）となっている（図４）。第１及び第２の吸入孔は、一方の側では円弧（１４）、他方の側では直線的な面（１５）からなる標準的な半円形を特徴とする。両孔の直線的な面は互いに平行に配置されている。このテーパ状の斜面は摩擦損失を低減し、吸入孔への冷媒流入の効率を改善する。これにより、より良い吐出係数により圧縮効率が向上する。仕切り部（バルブプレート仕切り部）（１６）が、バルブプレート（１０）と同じ高さを有し、優れた強度を呈する。バルブプレート（１０）には、第１の吸入孔（１１）と第２の吸入孔（１２）との間の仕切り部（１６）と同じ並びで吐出孔（１９）が配設されている。   The valve plate (10) is composed of two suction holes (11, 12) arranged at the tip of the cylinder. The first and second suction holes are machined to be a semi-circular chamber (20), have a larger diameter at the upper part (13) and smaller at the lower part (21), and the center line of the hole 90 There is an incremental slope (23) with an angle less than degrees (FIG. 4). The first and second suction holes are characterized by a standard semi-circle consisting of an arc (14) on one side and a straight surface (15) on the other side. The straight surfaces of both holes are arranged parallel to each other. This tapered slope reduces friction loss and improves the efficiency of refrigerant flow into the suction holes. Thereby, compression efficiency improves with a better discharge coefficient. The partition part (valve plate partition part) (16) has the same height as the valve plate (10) and exhibits excellent strength. The valve plate (10) is provided with a discharge hole (19) in the same arrangement as the partition part (16) between the first suction hole (11) and the second suction hole (12).

図３及び図４は、先に述べたように、テーパ状の傾斜を有する半円形のチャンバ（２０）を有するように機械加工されたバルブプレート（１０）の断面図を示している（上記参照）。   3 and 4 show a cross-sectional view of a valve plate (10) machined to have a semicircular chamber (20) with a tapered slope, as described above (see above). ).

図５は、吸入パイプ（１８）とのバルブプレート（１０）の組付け状態を示し、その状態では、吸入パイプ（１８）の中心は、第１の吸入孔（１１）と第２の吸入孔（１２）との間の吸入仕切り部（１６）に整列されている。吸入パイプ（１８）の開口は、バルブプレート（１０）に対向して配置されている。その反対側では、吸入孔は、吸入摩擦を減少させ冷媒をシリンダ内に効果的に流すために、傾斜した半円形のチャンバ（２０）として機械加工されている。   FIG. 5 shows the assembled state of the valve plate (10) with the suction pipe (18), in which the center of the suction pipe (18) is the first suction hole (11) and the second suction hole. It is aligned with the suction partition (16) between (12). The opening of the suction pipe (18) is arranged to face the valve plate (10). On the opposite side, the suction hole is machined as an inclined semicircular chamber (20) to reduce suction friction and to effectively flow refrigerant into the cylinder.

図６は、第１の吸入孔（１１）及び第２の吸入孔（１２）を流れる冷媒のシミュレーションを示す。冷媒流の外径は、バルブプレート（１０）の表面領域に続くテーパ状の傾斜（２０）によって拡大される。これは、バルブプレート（１０）の表面領域を効率的に利用するように設計されていることを示している。この図は、テーパ状の傾斜の影響による乱流の減少による、より大きな吐出係数と流速を示している。乱流の減少は、より良好な圧縮効率をもたらす。   FIG. 6 shows a simulation of the refrigerant flowing through the first suction hole (11) and the second suction hole (12). The outer diameter of the refrigerant flow is enlarged by a tapered slope (20) following the surface area of the valve plate (10). This indicates that the surface area of the valve plate (10) is designed to be used efficiently. This figure shows a larger discharge coefficient and flow velocity due to a decrease in turbulence due to the influence of the tapered slope. The reduction in turbulence results in better compression efficiency.

図７は、本発明のバルブプレート（１０）とオリジナルモデルのバルブプレートとの結果の比較を示す。これは、タイのカセサート大学の工学部、航空宇宙工学科によって実施されたものである。このグラフは、オリジナルモデルに比して本発明のモデルの乱流エネルギーがより低いことを示し、改良型バルブプレートの乱流が生じる機会がオリジナルモデルよりも低いことを示している。   FIG. 7 shows a comparison of the results of the inventive valve plate (10) and the original model valve plate. This was implemented by the Department of Aerospace Engineering, Faculty of Engineering, Kasetsart University, Thailand. This graph shows that the turbulent energy of the model of the present invention is lower compared to the original model, and that the opportunity for turbulence of the improved valve plate is lower than the original model.

図８は、タイのカセサート大学の工学部、航空宇宙工学科によって実施された同じ研究の表を示している。その結果は、改良型バルブプレートがより良好な性能、特に４．３７％の増加した吐出係数においてより良好な性能を有し、より多い冷媒流量をもたらすことを示した。   FIG. 8 shows a table of the same study conducted by the Department of Aerospace Engineering, Faculty of Engineering, Kasetsart University, Thailand. The results showed that the improved valve plate had better performance, especially at an increased discharge coefficient of 4.37%, resulting in higher refrigerant flow.

発明の最良の態様Best Mode of Invention

詳細は上記の「発明を実施するための形態」の説明を参照されたい。   For details, refer to the description of the “DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION” above.

Claims (6)

冷媒流量を増加させるために吸入孔を改良したバルブプレートであって、
ａ．シリンダと、電動モータにより駆動されるピストンとを備え、
前記シリンダ及びピストンは、入口（低圧）から冷媒を吸引し、圧力を上昇させて冷媒を液化するために出口孔へと冷媒を圧縮して出口孔に送り出し、冷媒は、前記シリンダの端部に取り付けられた前記バルブプレート（１０）の吸入孔および吐出孔を通って流れ、摩擦の減少は、冷媒の流通効率を改善するものであり、
ｂ．前記バルブプレート（１０）は、シリンダの先端に配置された第１の吸入孔（１１）と第２の吸入孔（１２）とから構成されており、前記第１の吸入孔及び前記第２の吸入孔は、円弧（１４）と直線状の面（１５）からなる標準的な円筒形状であり、前記第１の吸入孔及び前記第２の吸入孔の直線状の面は互いに平行に配置され、バルブプレート仕切り部（１６）により分割されている、バルブプレートにおいて、
前記第１の吸入孔及び前記第２の吸入孔は、上部（１３）ではより大きな直径を有し、下部（２１）ではより小さく、漸増的なテーパ状の傾斜となっており、前記テーパ状の傾斜は、摩擦損失を減じ、吸入孔での冷媒の流れの効率を改善し、もって、より良い吐出係数から圧縮効率が向上するようになっていることを特徴とする、バルブプレート。 A valve plate with an improved suction hole to increase the refrigerant flow rate,
a. A cylinder and a piston driven by an electric motor;
The cylinder and the piston suck the refrigerant from the inlet (low pressure), compress the refrigerant to the outlet hole and increase the pressure to liquefy the refrigerant, and send the refrigerant to the outlet hole. The flow through the suction hole and the discharge hole of the attached valve plate (10), the reduction of friction improves the circulation efficiency of the refrigerant,
b. The valve plate (10) is composed of a first suction hole (11) and a second suction hole (12) arranged at the tip of the cylinder, and the first suction hole and the second suction hole. The suction hole has a standard cylindrical shape including an arc (14) and a straight surface (15), and the straight surfaces of the first suction hole and the second suction hole are arranged in parallel to each other. In the valve plate, which is divided by the valve plate partition (16),
The first suction hole and the second suction hole have a larger diameter at the upper part (13) and are smaller at the lower part (21), and have a gradually increasing tapered slope. The valve plate is characterized in that the inclination of reduces the friction loss and improves the efficiency of the flow of the refrigerant in the suction hole, so that the compression efficiency is improved from a better discharge coefficient. 前記第１の吸入孔（１１）と前記第２の吸入孔（１２）とは、半円形のチャンバ（２０）を形成するようにテーパが付けられており、前記チャンバにおいて、前記吸入孔のより大きな縁部（１３）から内側のより小さな縁部（２１）へのラインが、水平の中心面に対して角度が付けられている、請求項１に記載の冷媒流量を増加させるために吸入孔を改良したバルブプレート。   The first suction hole (11) and the second suction hole (12) are tapered so as to form a semicircular chamber (20). The suction hole for increasing the refrigerant flow rate according to claim 1, wherein the line from the large edge (13) to the inner smaller edge (21) is angled with respect to the horizontal center plane. Improved valve plate. 前記吸入孔のより大きな縁部（１３）から内側のより小さな縁部（２１）へのラインが、水平の中心面に対して９０度未満の角度が付けられている、請求項２に記載の冷媒流量を増加させるために吸入孔を改良したバルブプレート。   The line from the larger edge (13) of the suction hole to the inner smaller edge (21) is angled less than 90 degrees with respect to the horizontal center plane. A valve plate with an improved suction hole to increase the refrigerant flow rate. 前記バルブプレート仕切り部（１６）が前記バルブプレート（１０）の高さと同じ高さを有する、請求項１〜３のいずれか一項に記載の冷媒流量を増加させるために吸入孔を改良したバルブプレート。   The valve having an improved suction hole for increasing the refrigerant flow rate according to any one of claims 1 to 3, wherein the valve plate partition part (16) has the same height as the valve plate (10). plate. 前記バルブプレート（１０）の前記半円形のチャンバ（２０）が、吸引パイプ（１８）の開口に組み込まれた前記バルブプレートの下部へのテーパ状傾斜を有している、請求項１〜４のいずれか一項に記載の冷媒流量を増加させるために吸入孔を改良したバルブプレート。   The semicircular chamber (20) of the valve plate (10) has a tapered slope to the bottom of the valve plate incorporated in the opening of a suction pipe (18). The valve plate which improved the suction hole in order to increase the refrigerant | coolant flow rate as described in any one. 前記第１の吸入孔（１１）と前記第２の吸入孔（１２）とは、４．３７％だけ、オリジナルモデルよりも吐出係数が高い、請求項１〜５のいずれか一項に記載の冷媒流量を増加させるために吸入孔を改良したバルブプレート。   The first suction hole (11) and the second suction hole (12) have a discharge coefficient higher than that of the original model by 4.37%. A valve plate with an improved suction hole to increase the refrigerant flow rate.
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