JP3236355B2 - 回転式圧縮機の吐出弁機構 - Google Patents

回転式圧縮機の吐出弁機構

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JP3236355B2
JP3236355B2 JP22692592A JP22692592A JP3236355B2 JP 3236355 B2 JP3236355 B2 JP 3236355B2 JP 22692592 A JP22692592 A JP 22692592A JP 22692592 A JP22692592 A JP 22692592A JP 3236355 B2 JP3236355 B2 JP 3236355B2
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秀治 小川原
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04CROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C29/00Component parts, details or accessories of pumps or pumping installations, not provided for in groups F04C18/00 - F04C28/00
    • F04C29/12Arrangements for admission or discharge of the working fluid, e.g. constructional features of the inlet or outlet
    • F04C29/124Arrangements for admission or discharge of the working fluid, e.g. constructional features of the inlet or outlet with inlet and outlet valves specially adapted for rotary or oscillating piston pumps
    • F04C29/126Arrangements for admission or discharge of the working fluid, e.g. constructional features of the inlet or outlet with inlet and outlet valves specially adapted for rotary or oscillating piston pumps of the non-return type
    • F04C29/128Arrangements for admission or discharge of the working fluid, e.g. constructional features of the inlet or outlet with inlet and outlet valves specially adapted for rotary or oscillating piston pumps of the non-return type of the elastic type, e.g. reed valves

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Applications Or Details Of Rotary Compressors (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、冷凍サイクル等に使用
する回転式圧縮器における吐出弁機構に関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】冷凍サイクル等に使用される従来の回転
式圧縮機としては、たとえば図7から図9に示すものが
ある。従来の構成を図7から図9を用いて説明する。
【0003】1は密閉ケーシング、2は電動要素であり
シャフト3を介してシリンダ4,ローラ5,ベーン6,
主軸受7,副軸受8により構成される圧縮要素9と連結
している。シャフト3は主軸3a,副軸3b、及びクラ
ンク3cよりなる。
【0004】10はベーン背面に設けられたスプリング
である。11a,11bはシリンダ4内で、ローラ5,
ベーン6,主軸受7,副軸受8により構成される吸入室
と圧縮室である。12はシャフト3と連結する給油機構
である。
【0005】13は吸入管であり、副軸受8,シリンダ
4の吸入通路14を介して吸入室11aと連通してい
る。15は吐出孔であり吐出弁16を介して密閉ケーシ
ング1内と連通している。17は吐出管であり密閉ケー
シング1内に開放している。18は冷媒が一部溶け込ん
だ潤滑油である。
【0006】吐出弁16は弾性板から構成し、その一端
を副軸受8に固定すると共に、他端を吐出孔15の弁座
19に外側圧より押圧して、吐出孔を塞ぎ逆流を防止す
る機構としている。
【0007】次に回転式圧縮機の圧縮動作について圧縮
容積と圧縮室内圧力の変化を表わした図10を参照して
説明する。冷却システムからの冷媒ガスは、吸入管1
3,吸入通路14より導かれシリンダ4内の吸入室11
aに至る(図中a点)。吸入室11aの容積は次第に大
きくなり(図中a→b点)、最大(図中b点)となった
以降圧縮室11bに転ずる。
【0008】圧縮室11bの冷媒ガスは、シャフト3の
クランク3cに回転自在に収納されたローラ5とベーン
6により電動要素2の回転に伴うシャフト3の回転運動
により圧縮室11bの容積が減少し漸次圧縮される。そ
の圧力Pcは密閉ケーシング1内の圧力、即ち吐出圧力
Pdに達する(図中c点)。
【0009】しかしながら、吐出弁16の押圧力やオイ
ル粘性抵抗等により、この圧力では吐出弁16は開とは
ならず、冷媒ガスはさらに圧縮される(図中c→d
点)。
【0010】こうして、圧力Pcがある値(図中d点)
に達すると、吐出弁16が開となり圧縮室11bの容積
の減少と共に圧縮された冷媒ガスは、吐出孔15,吐出
弁16を介して密閉ケーシング1内に一旦吐出された
後、吐出管17を介し冷却システムに吐出される。
【0011】さらに、図11に冷却システムを示す。図
中の矢印は冷媒の流れを示す。冷却システム20では圧
縮機21から吐出された高温高圧の冷媒ガスは、凝縮器
22で冷却され低温低圧の液冷媒となり、次にキャピラ
リー23によって絞られ低温低圧の液となる。そして蒸
発器24内で冷媒が気化することにより外部と熱交換し
冷却作用を行う。
【0012】ここで圧縮機21が運転を停止すると低圧
側と高圧側がバランスし平衡圧力となる。そこで冷蔵庫
などの冷却システム20では、庫内を低温に保つため、
高温高圧の冷媒が蒸発器24へ逆流するのを防止するた
め、流体制御弁25内の開閉器25a,25bによりキ
ャピラリー23入口手前と圧縮機21入口手前を封鎖
し、蒸発器24を低温低圧のまま保持する構成となって
いる。
【0013】
【発明が解決しようとする課題】しかしながらこの様な
従来の構成では、吐出弁16では圧縮室11b内の圧力
Pcが、密閉ケーシング1内の吐出圧力Pdに達しても
開とならず、より以上の圧力(過圧縮)が必要であるの
で、負荷、そして所要動力が増大し図10の斜線部分で
示すように吐出損失が生じている。
【0014】即ち、吐出圧力Pd,圧縮室11b内の圧
力Pc、吐出弁の押圧力をFm、オイル粘性力をFoと
すると共に、弁座19における吐出弁16の外側受圧面
積をA、内側受圧面積をA′とすると、吐出弁16は次
式を満たした時間となる。
【0015】
【数1】
【0016】また、圧縮動力の増大により負荷トルク変
動が大きくなり圧縮機21の振動が増大する。
【0017】さらには、圧縮機21の電動要素は2は起
動直後に吸入室11a内にオイルの逆流や、液冷媒の過
圧縮のため負荷が増大し圧縮機21の断続運転時には運
転効率が低いという欠点があった。
【0018】本発明は上記従来例の欠点を解決するもの
であり、吐出損失,振動の低減を図ると共に、従来以上
に運転効率を向上を図ることを目的としている。
【0019】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明の回転式圧縮機の吐出弁機構は、圧縮室にて圧
縮されたガスを吐出し、弁座を有する吐出孔と、吐出孔
を開閉する弁体とこの弁体と一端を固定された支軸から
なる吐出弁と、吐出弁を吐出孔の弁座に押圧するばね
と、支軸の一部を摺動自在に気密的に収納し、この支軸
の後部に小空間を有する圧縮要素に固定された気密容器
と、圧縮機の吸入側と気密容器内の小空間とを連通する
連通管にて構成されたものである。
【0020】また、圧縮室にて圧縮されたガスを吐出
し、弁座を有する吐出孔と、吐出孔を開閉する弁体とこ
の弁体と一端を固定された支軸からなる吐出弁と、吐出
弁を吐出孔の弁座に押圧するばねと、支軸の一部を摺動
自在に気密的に収納し、この支軸の後部に小空間を有す
る圧縮要素に固定された気密容器と、流体制御弁により
開閉される冷凍サイクルの蒸発器側と気密容器内の小空
間とを連通する連通管にて構成されたものである。
【0021】
【作用】本発明は上記した構成によって、吐出弁は、そ
の開となる方向に圧縮室内圧力が加わると共に、これに
抗する方向には吐出圧力と小空間内圧力、そしてばねの
付勢力、吐出弁の慣性力やオイル粘性力等の摺動抵抗の
合力が加わり、これらの合力に打ち勝った時に吐出弁が
移動し吐出孔が開となる。
【0022】この様に本発明において、吐出弁は圧縮室
内の圧力の受圧面積に対する吐出圧力の受圧面積を減少
すると共に、この減少分の受圧面積には小空間内圧力、
即ち吸入側の低圧圧力が加わるので吐出孔を開とするの
に要する圧縮室内圧力を低下させることができ、過圧縮
を防止することにより吐出損失を低減でき所要動力、及
び振動の低減、そして運転効率の向上を図れる。
【0023】
【実施例】以下本発明の一実施例を図1から図4を参照
にして説明する。なお、従来例と同一部分については同
一符号を付し詳細な説明を省略する。
【0024】26は吐出弁であり円盤状の弁体26a
と、この弁体26aと一端を固定されている支軸26b
とからなる。27は気密容器であり、支軸26bの一部
を気密的に摺動自在に収納し支軸26bの後部に小空間
28を有している。また、気密容器27は副軸受29に
固定されている。30はばねであり僅かな力で吐出弁2
6を押圧している。31は連通管であり、吸入管32と
小空間28とを連通している。
【0025】以上の構成において、吸入管32からの吸
入された冷媒ガスは、図4に示すA点からB点におい
て、吸入通路14からシリンダ4の吸入室11aに吸い
込まれ、次いで圧縮室11bに転じ、B点からC点に示
すように圧縮される。
【0026】ここで、図2,図3に示すように弁座19
における弁体の内側受圧面積をS、外側受圧面積を
S′、外側受圧面積のうち小空間内圧力Psを受ける面
積をS″とすると、圧縮された冷媒ガスの圧力によって
吐出弁26は面積Sの部分において、吐出孔15を開と
する方向に力を受ける。
【0027】一方、吐出弁26はこの力を抗するように
吐出弁26自体の慣性力及びオイル粘性抵抗等による摺
動抵抗Fuと、ばねの付勢力Fx、そして面積S′−
S″部分に加わる圧力Pdに加えて、支軸26bの後部
の面積S″に連通管31を介して加わる吸入側圧力が働
いているので、吐出弁26は次式を満たした時、開とな
る。
【0028】
【数2】
【0029】吐出弁26は圧縮室内圧力Pcが吐出圧力
Pdを超えた時に開となるのが理想であり、この開条件
はPc>Pdで表せる。かかる条件は、(数2)の右辺
をPdSとすることができれば達成することができる。
そこで、
【0030】
【数3】
【0031】とし、(数3)を変形すると次式が得られ
る。
【0032】
【数4】
【0033】Pd>Psであるから、(数4)を満たす
受圧面積S″が存在する。そこで、前述した(数4)を
満たすように設計諸元を設定すると、前述した(数2)
はPc>Pdとなり吐出弁26は圧縮室11b内圧力P
cがPdを超えた時、開となる。
【0034】従って圧縮室11b内の圧力Pcが図4中
のC点を超すと、弁体26aは図1に示すように吐出孔
15を開とし、吐出圧力Pdよりも僅かに高い圧力のも
とで圧縮室11b内から密閉ケーシング1内に吐出され
る。
【0035】以上のように本実施例によれば、従来のよ
うな過圧縮が行われなくなるので吐出損失を従来と比較
して低減することができる。また過圧縮を低減できるこ
とから負荷トルク変動を制御でき圧縮機の振動を低減で
きる。
【0036】なお、本実施例において連通管は吸入管よ
り導いたが、吸入通路でも吸入室でもよい。
【0037】次に本発明の第2の実施例について上記実
施例及び図5,図6を参照にしながら説明する。
【0038】26は吐出弁であり円盤状の弁体26a
と、この弁体26aと一端を固定されている支軸26b
とからなる。27は気密容器であり、支軸26bの一部
を気密的に摺動自在に収納し支軸26bの後部に小空間
28を有している。また、気密容器27は副軸受29に
固定されている。30はばねであり僅かな力で吐出弁2
6を押圧している。また21aは圧縮機であり流体制御
弁25を有する冷却システム20と連結されている。3
3は連通管であり、冷却システム20の流体制御弁25
にて開閉される蒸発機24の出口と小空間28とを連通
している。
【0039】以上の構成において、吸入管13から吸入
された冷媒ガスは、図4に示すA点からB点において、
吸入通路14からシリンダ4の吸入室11aに吸い込ま
れ、次いで圧縮室11bに転じ、B点からC点に示すよ
うに圧縮される。
【0040】このようにして圧縮された冷媒ガスの圧力
によって吐出弁26は面積Sの部分において、吐出孔1
5を開とする方向に力を受ける。
【0041】一方、吐出弁26はこの力を抗するように
吐出弁26自体の慣性力及びオイル粘性抵抗等による摺
動抵抗Fuと、ばねの付勢力Fx、そして面積S′−
S″部分に加わる圧力Pdに加えて、支軸26bの後部
の面積S″に連通管31を介して加わる蒸発器24の出
口圧力(吸入側圧力とほぼ同等)が働いているので、第
一の実施例と同様、吐出損失を従来と比較して低減する
ことができ、また振動を低減できる。
【0042】さらに、圧縮機21aが断続運転している
時、圧縮機21aが停止すると、低圧側と高圧側はバラ
ンスし、圧縮機21a内は図6に示す平衡圧力Pmとな
る。ここで、圧縮機21aが再起動する際は、吸入室1
1a内へのオイルの逆流や、液冷媒の圧縮があり、電動
要素2は負荷が増大する傾向があるが、本実施例におい
ては、起動初期でも小空間28内の圧力は蒸発器24側
の圧力と同じ低圧であるため、従来より低い圧縮室内圧
力で吐出弁26が開となり、図6に示すように過圧縮時
の圧縮室内圧力は従来より低くなり、オイルや液冷媒を
圧縮する際の動力は斜線部で示す部分を低減でき断続運
転時の運転効率を向上することができる。
【0043】
【発明の効果】以上の説明から明らかな様に本発明は、
回転式圧縮機の吐出弁機構において、圧縮室にて圧縮さ
れたガスを吐出し、弁座を有する吐出孔と、吐出孔を開
閉する弁体とこの弁体と一端を固定された支軸からなる
吐出弁と、吐出弁を吐出孔の弁座に押圧するばねと、支
軸の一部を摺動自在に気密的に収納し、この支軸の後部
に小空間を有する圧縮要素に固定された気密容器と、圧
縮機の吸入側と気密容器内の小空間とを連通する連通管
にて構成したものであり、また、流体制御弁により開閉
される冷凍サイクルの蒸発器側と気密容器内の小空間と
を連通する連通管にて構成したものであるので吐出損
失、及び振動を低減でき、そして運転効率の向上を図れ
るものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例を示す回転式圧縮機の吐出弁
機構の要部断面図
【図2】本発明の一実施例を示す吐出弁の上部断面図
【図3】本発明の一実施例を示す吐出弁の横断面図
【図4】本発明の動作を表わした圧縮室内の容積−圧力
線図
【図5】本発明の第2の実施例における圧縮機の断面図
及びシステム図
【図6】本発明の第2の実施例の動作を表わした圧縮室
内の容積−圧力線図
【図7】従来の回転式圧縮機の縦断面図
【図8】図7におけるVII−VII断面図
【図9】図8におけるVIII−VIII断面図
【図10】従来の動作を表わした圧縮室内の容積−圧力
線図
【図11】従来の冷却システムを説明するサイクル図
【符号の説明】
1 密閉ケーシング 3 シャフト 4 シリンダ 5 ローラ 6 ベーン 7 主軸受 9 圧縮要素 15 吐出孔 19 弁座 26 吐出弁 26a 弁体 26b 支軸 27 気密容器 28 小空間 29 副軸受 30 ばね 31,33 連通管
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F04C 29/00 F04C 29/06

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 密閉ケーシングと、前記密閉ケーシング
    内に収納されるシリンダと、その両端に固定された主軸
    受及び副軸受と、クランクを有し前記主軸受と副軸受内
    で回転自在に収納されるシャフトと、前記シャフトのク
    ランクに勘合され前記主軸受と副軸受に挟まれて前記シ
    リンダ内を偏心回転するローラと、前記シリンダのベー
    ン構内を往復運動し前記ローラと当接することによりシ
    リンダ内を吸入室と圧縮室とに分割するベーンとからな
    る圧縮要素を備えた回転式圧縮機において、前記圧縮室
    にて圧縮されたガスを吐出し、弁座を有する吐出孔と、
    前記吐出孔を開閉する弁体と、この弁体と一端を固定さ
    れた支軸からなる吐出弁と、前記吐出弁を吐出孔の弁座
    に押圧するばねと、前記支軸の一部を摺動自在に気密的
    に収納し、この支軸の後部に小空間を有する前記圧縮要
    素に固定された気密容器と、前記圧縮機の吸入側と前記
    気密容器内の小空間とを連通する連通管とを備えた回転
    式圧縮機の吐出弁機構。
  2. 【請求項2】 流体制御部を有する冷凍サイクルに連結
    された密閉ケーシングと、前記密閉ケーシング内に収納
    されるシリンダと、その両端に固定された主軸受及び副
    軸受と、クランクを有し前記主軸受と副軸受内で回転自
    在に収納されるシャフトと、前記シャフトのクランクに
    勘合され前記主軸受と副軸受に挟まれて前記シリンダ内
    を偏心回転するローラと、前記シリンダのベーン機構を
    往復運動し前記ローラと当接することによりシリンダ内
    を吸入室と圧縮室とに分割するベーンとからなる圧縮要
    素を備えた回転式圧縮機において、前記圧縮室にて圧縮
    されたガスを吐出し、弁座を有する吐出孔と、前記吐出
    孔を開閉する弁体と、この弁体に一端を固定された支軸
    からなる吐出弁と、前記吐出弁を吐出孔の弁座に押圧す
    るばねと、前記支軸の一部を摺動自在に気密的に収納
    し、この支軸の後部に小空間を有する前記圧縮要素に固
    定された気密容器と、流体制御弁により開閉される前記
    冷凍サイクルの蒸発器側と前記気密容器内の小空間とを
    連通する連通管とを備えた回転式圧縮機の吐出弁機構。
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