JP4474915B2 - 圧縮機 - Google Patents

Description

本発明は、冷蔵庫、エアーコンディショナー、冷凍冷蔵装置等に用いられる圧縮機に関するものである。

従来、高効率、高信頼性を目的とした圧縮機は吸入リードの構造を改良したものがある（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４は、特許文献１に記載された従来の圧縮機の概略図を示すものである。

図５は、図４のｂ−ｂ´断面図である。

図４、図５において、シリンダブロック１にはシリンダ２が形成されており、ピストン３がシリンダ２内に往復自在に挿入されている。

シリンダ２の開口端部にはこれを封止するようバルブプレート６が配設されており、バルブプレート６とシリンダ２の開口端との間には吸入リード７が挟持されている。

バルブプレート６には吐出孔４と吸入孔５が各々１つ穿設されており、吸入リード７は吸入孔５を開閉するヘッド部８と、ヘッド部８の先に突設した突出部１２と、吸入リード７の基部をなす支持端部９と、支持端部９とヘッド部８とを連結する２本のアーム部１０および支持端部９、アーム部１０、ヘッド部８で囲まれた空洞部１４で形成されている。

シリンダ２の内径には突出部１２を受けるストッパー部１３が凹設されている。

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。

ピストン３がシリンダ２内を往復動することで吸入行程時にはシリンダ２内の圧力が下がり吸入リード７が開くことで吸入孔５から冷媒をシリンダ２内に吸入し、吐出行程時にはシリンダ２内の圧力が上がり吸入リード７が閉じ吸入孔５を塞ぎ、吐出孔４から冷媒をシリンダ２外へ吐出する。

吸入リード７が開く際、突出部１２とストッパー部１３が接触し吸入リード７のたわみを制限している。
特開２００１−２２１１６１号公報

しかしながら、上記従来の構成では、吸入行程時に吸入リード７が変位する際、バルブプレート６との間に介在した冷凍機油等により発生した吸着力のばらつきで吸入リード７がねじれて開くことがある。この際、吸入孔５の開口面積には偏りが生じ、吸入した冷媒の流れが不均一になることでこのねじれを増幅し、吸入リード７がおおきく変形し、破損に至ることがあるという課題を有していた。

また、シリンダ２内の冷媒を吐出するため、吐出孔４を外して吸入リード７を配置しなくてはならず、圧縮機の冷凍性能を良くするため、吐出行程時に効率良く吐出孔４から冷媒を吐出できるよう吐出孔４の断面積を大きくすると、吸入リード７の空洞部１４の面積も大きくする必要があり、その結果アーム部１０の幅が細くなるため、吸入リード７が変位した際、支持端部９両端に応力集中が発生しやすく、その結果破損をまねくことがあった。

一方、応力集中を減らすにはアーム部１０の幅を太くしなければならないが、そうすると吐出孔４の断面積を小さくしなければならず冷凍性能が低下するという課題を有していた。

本発明は、上記従来の課題を解決するもので、高効率で信頼性が高い吸入リードを備えた圧縮機を提供することを目的とする。

上記従来の課題を解決するために、本発明の圧縮機は、吐出孔を一対とし、かつ吸入リードのアーム部を３本とし支持端部からヘッド部に向かって順次、幅を狭めた形状とするとともに、アーム部の支持端部側の幅の合計は、吸入リードの幅に対して約１／２としたもので、吐出孔を一対にすることで吐出孔の断面積を確保し、吐出孔間にアーム部を設けることができるため、アーム部の合計幅が大きくなることで、ねじれ剛性が高くなる為に、吸入行程時において吸入リードをねじれにくくでき、さらにアーム部を支持端部からヘッド部に向かって順次、幅を狭めた形状としたため、吸入リードのばね定数が下がり、吸入リードが変位した際、アーム部のヘッド部側でのたわみ量を大きくすることで、吸入孔の開口面積を大きくすることができ吸入孔から冷媒を吸入しやすく、支持端部でのたわみ量を抑えられるため支持端部両端の応力集中を緩和できるという作用を有する。

本発明の圧縮機は、吸入リードが開く際にねじれにくくした上で、たわみ量を確保することができる為、高効率で信頼性の高い吸入リードを備えた圧縮機を提供することができる。

請求項１に記載の発明は、シリンダブロックに形成されたシリンダと、前記シリンダ内に往復自在に挿入されたピストンと、前記シリンダの開口端部に備えられ、かつ吸入孔と一対の吐出孔が穿設されたバルブプレートと、前記バルブプレートと前記シリンダの開口端との間に挟持され、板ばね材によって形成された吸入リードとを備え、前記吸入リードは、前記吸入孔を開閉するヘッド部と、前記吸入リードの基部をなす支持端部と、前記支持端部とヘッド部とを連結する３本のアーム部とを備え、前記アーム部は、前記支持端部から前記ヘッド部に向かって順次幅を狭めた形状をなすとともに、前記３本のアーム部における両側のアーム部は、前記一対の吐出孔を挟んで位置し、中央のアーム部は、前記一対の吐出孔の間に位置し、さらに、前記アーム部の前記支持端部側の幅の合計を、前記吸入リードの幅に対して約１／２としたものであり、アーム部が３本あることで、アーム部の合計幅が大きくなり、ねじれ剛性が高くなる為に吸入行程時において吸入リードはねじれにくくなり、吸入リードの変形や破損を防ぐ。また吐出孔を一対としているため、吐出孔の断面積を確保し冷媒の循環量を大きくできるため、冷凍性能が低下することがない。さらにアーム部を支持端部からヘッド部に向かって順次、幅を狭めた形状とすることで支持端部でのたわみ量を抑え支持端部両端の応力集中を緩和した上で吸入リードのばね定数を小さくし、アーム部ヘッド側でのたわみ量を大きくすることができるので、冷媒を吸入しやすくすることができ、高効率で信頼性の高い吸入リードを備えた圧縮機を提供することができる。

請求項２に記載の発明は、請求項１記載の発明に加えて、吸入リードの外周を略同一幅のスリットで抜くことによって形成されるとともに、アーム部の前記スリット側が略直線状に形成されているもので、スリットのボリュームが小さくなりクリアランスボリュームが小さくなるため再膨張損が減り、さらに高効率の吸入リードを備えた圧縮機を提供することができる。

請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の発明に加えて、ヘッド部に突出部を形成するとともに、シリンダの内径に前記突出部を受けるストッパー部を凹設したもので、吸入リードの変位量が抑制されるため、アーム部の支持端部側に発生する応力集中を緩和することができ、さらに信頼性の高い吸入リードを備えた圧縮機を提供することができる。

請求項４に記載の発明は、請求項１から３記載のいずれか一項に記載の発明に加えて、シリンダの開口端部の前記支持端部に相対する部分に吸入リードのたわみ方向に傾斜した逃げ部を設けたもので、吸入リードの長さが長くなるためにばね定数が下がり、リードをより柔軟にたわませることで、応力集中の発生を緩和し、さらに信頼性の高い圧縮機を提供することができる。

請求項５に記載の発明は、請求項１から４記載のいずれか一項に記載の発明に加えて、アーム部の支持端部が当接するシリンダの角部に、吸入行程において前記支持端部が前記シリンダ内にたわむ角度よりも大きい角度で傾斜した逃げ部を設けたもので、支持部近傍とシリンダブロックが接触しなくなるため、さらに信頼性の高い吸入リードを備えた圧縮機を提供することができる。

以下、本発明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における圧縮機の概略図である。

図２は、図１のａ−ａ´断面図である。

図３は、本発明の実施の形態における圧縮機のシリンダブロック概略図である。

図１、図２において、シリンダブロック１０１にはシリンダ１０２が形成され、シリンダ１０２内にピストン１０３が往復自在に挿入されている。シリンダ１０２の開口端部を封止するように配設されたバルブプレート１０６には吸入孔１０５と一対の吐出孔１０４が穿設されている。

バルブプレート１０６とシリンダ１０２の開口端との間には板ばね材によって形成された吸入リード１０７が挟持されている。吸入リード１０７は吸入孔１０５を開閉するヘッド部１０８と、吸入リード１０７の基部をなす支持端部１０９と、支持端部１０９とヘッド部１０８とを連結する、３本のアーム部１１０とで構成されている。アーム部１１０は吐出孔１０４を外れて形成され、支持端部１０９からヘッド部１０８に向かって順次、幅を狭めた形状をなしている。また、３本のアーム部１１０の支持端部１０９側における合計幅はこの部分の吸入リード１０７の幅に対して約１／２程度である。この吸入リード１０７の全周は同一幅のスリット１１１で抜かれており、アーム部１１０を含む両外側が実質的に直線で形成されている。またヘッド部１０８の先には突出部１１２が突設されている。

シリンダ１０２の内径には突出部１１２を受けるストッパー部１１３を凹設しており、シリンダ１０２の開口端部には吸入リード１０７の支持端部１０９に対応した位置に、吸入リード１０７のたわみ方向に傾斜した逃げ部１１４を設けている。逃げ部１１４の傾斜角度は吸入リード１０７のたわみ角度よりおおきい角度としている。

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。

ピストン１０３がシリンダ１０２内を往復動することで、吸入行程時にはシリンダ１０２内の圧力が下がり、吸入リード１０７が開くことで、吸入孔１０５から冷媒をシリンダ１０２内に吸入する。吐出行程時には、シリンダ１０２内の圧力が上がり、吸入リード１０７が吸入孔１０５を塞ぎ、吐出孔１０４から吐出バルブ（図示せす）を介して冷媒をシリンダ１０２外へ吐出する。吸入リード１０７が開く際、突出部１１２がストッパー部１１３に接触することで、吸入リード１０７のたわみを制限している。

吸入した冷媒が高密度の場合、冷媒による吸入リード１０７へかかる荷重は大きくなり、突出部１１２とストッパー部１１３が接触した後も吸入リード１０７には吸入した冷媒により大きな荷重を受けるため、吸入リード全体のたわみ量が増える。この際、アーム部１１０の形状が支持端部１０９からヘッド部１０８に向かって幅が狭くなっているために、アーム部１１０の支持端部１０９側に比べヘッド部１０８側でのたわみ量が相対的に大きくなる。

アーム部１１０のヘッド側でたわみが大きくなる結果、支持端部１０９でのたわみ量を小さく抑えることができ、支持端部１０９の応力集中を緩和することができる。

また、アーム部１１０のヘッド部側でのたわみ量を大きくすることで、吸入リード１０７の吸入孔１０５と対向する位置の開度が大きくなり、吸入孔１０５の開口面積が大きくなるため冷媒を吸入しやすくなる。これによって圧縮機の冷凍能力を向上させることができる。

さらに、アーム部１１０が３本となっているためアーム部１１０の合計幅がこの部分の吸入リード１０７の幅に対して約１／２程度まで大きくとることができ、吸入行程時に吸入リード１０７が変位する際、吸着力のばらつきで吸入リード１０７がねじれるが、ねじれ剛性が高くなっているためにねじれ量が小さくなり、ねじれによる吸入リード１０７の変形、破損が発生しにくくなる。

また、逃げ部１１４は傾斜角度を吸入リード１０７のたわみ角度よりおおきい角度としていることで、吸入行程時に吸入リードがたわんだ際にシリンダ１０２のエッジとの接触を避ける事ができる。そのため、シリンダ１０２のエッジと支持端部１０９が接触することで生ずる応力集中や、吸入リード１０７の変形、接触傷が起点となる疲労破壊が発生しなくなるため、信頼性を向上することができる。さらに、支持端部１０９から突起部１１２先端までを吸入リード１０７の実質的な全長とすると、逃げ部１１４の基部から突起部１１２が吸入リード１０７の実質的な全長となり、全長をかせぐことができ、同じたわみ量に対して発生する応力が小さくなり、圧縮機の信頼性を向上することができる。

一方、ピストン１０３が上死点の位置にきた際、バルブプレート１０６とシリンダ１０２の内壁とピストン１０３で形成される空間をクリアランスボリュームと言い、このクリアランスボリュームに圧縮した冷媒が残り、吐出しきれずにシリンダ１０２の内部に残留するため、吸入行程においてこれが再膨張することで実質的な冷媒吸入量が減少してしまい、冷凍能力の低下の一因となる。しかしながら本実施の形態ではスリット１１１の幅が
略同一幅でアーム部１１０を含む両外側が実質的に直線で形成されているため、スリット１１１全体のボリュームが小さくなっている。その結果、冷凍能力の低下を小さく抑えることができ、圧縮機の効率を向上させることができる。

以上のように本実施の形態によれば高効率で信頼性が高い吸入リードを備えた圧縮機を得ることができる。

以上のように、本発明にかかる圧縮機は、高効率で信頼性が高い吸入リードを備えた圧縮機を得ることが可能となるので、冷蔵庫、エアーコンディショナー、冷凍冷蔵装置等に用いられる冷媒圧縮機の他に、真空ポンプや空気圧縮機等の弁構造にも適用できる。

本発明の実施の形態における圧縮機の概略図 図１のａ−ａ´断面図 本発明の実施の形態における圧縮機のシリンダブロック概略図 従来の圧縮機の概略図 図３のｂ−ｂ´断面図

１０１ シリンダブロック
１０２ シリンダ
１０３ ピストン
１０４ 吐出孔
１０５ 吸入孔
１０６ バルブプレート
１０７ 吸入リード
１０８ ヘッド部
１０９ 支持端部
１１０ アーム部
１１１ スリット
１１２ 突出部
１１３ ストッパー部
１１４ 逃げ部

Claims (5)

1. シリンダブロックに形成されたシリンダと、前記シリンダ内に往復自在に挿入されたピストンと、前記シリンダの開口端部に備えられ、かつ吸入孔と一対の吐出孔が穿設されたバルブプレートと、前記バルブプレートと前記シリンダの開口端との間に挟持され、板ばね材によって形成された吸入リードとを備え、前記吸入リードは、前記吸入孔を開閉するヘッド部と、前記吸入リードの基部をなす支持端部と、前記支持端部とヘッド部とを連結する３本のアーム部とを備え、前記アーム部は、前記支持端部から前記ヘッド部に向かって順次幅を狭めた形状をなすとともに、前記３本のアーム部における両側のアーム部は、前記一対の吐出孔を挟んで位置し、中央のアーム部は、前記一対の吐出孔の間に位置し、さらに、前記アーム部の前記支持端部側の幅の合計を、前記吸入リードの幅に対して約１／２とした圧縮機。
2. 吸入リードは外周を略同一幅のスリットで抜くことによって形成されるとともに、アーム部の前記スリット側が略直線状に形成されている請求項１に記載の圧縮機。
3. ヘッド部に突出部を形成するとともに、シリンダの内径に前記突出部を受けるストッパー部を凹設した請求項１または２に記載の圧縮機。
4. シリンダの開口端部の前記支持端部に相対する部分に吸入リードのたわみ方向に傾斜した逃げ部を設けた請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の圧縮機。
5. アーム部の支持端部が当接するシリンダの角部に、吸入行程において前記支持端部が前記シリンダ内にたわむ角度よりも大きい角度で傾斜した逃げ部を設けた請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の圧縮機。
   

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