JP4968343B2 - 圧縮機 - Google Patents

Description

本発明は冷凍冷蔵装置などに用いられる圧縮機に関するものである。

従来、この種の冷凍冷蔵装置などに用いられる圧縮機は、サクションマフラーの連通管とバルブプレートの吸入孔との間に吸入経路を設けることにより高効率を図ったもの（例えば、特許文献１参照）がある。

以下、図面を参照しながら上記従来の密閉型圧縮機を説明する。

図１０は、特許文献１に記載された従来の圧縮機の縦断面図、図１１は、従来の圧縮機の要部拡大断面図、図１２は、従来の圧縮機の要部拡大図である。

図１０から図１２の圧縮機において、密閉容器１にオイル２を収納するとともに、密閉容器１内には電動モータ４によって駆動される圧縮要素５が収容される。圧縮要素５はコンロッド６を介してシャフト７に連結されたピストン８が往復運動するシリンダ９を備えている。

さらに、シリンダ９の開口端に配設されシリンダ９内と連通する吸入孔１０と吸入流路１１とを有するバルブプレート１２と、サクションマフラー１３とを備えている。サクションマフラー１３は消音空間１４と、吸入流路１１に連通する連通管１５とを有している。

以上のように構成された圧縮機について、以下にその動作を説明する。

電動モータ４の駆動によりシリンダ９内をピストン８が往復運動することにより、外部冷却回路（図示せず）から流れてきた冷媒ガスは、サクションマフラー１３内に吸入されている。この冷媒ガスは消音空間１４に開放された後、連通管１５、吸入孔１０を通ってシリンダ９内に間欠的に吸入される。

シリンダ９内に吸入された冷媒ガスは、ピストン８により圧縮され、再び外部冷却回路（図示せず）へ吐出されている。

冷媒ガスがシリンダ９内に間欠的に吸入される際に、冷媒ガスは連通管１５から吸入孔１０へ吸入流路１１により円滑に移行する。このことにより、冷媒ガスの吸入抵抗が抑えられる結果、冷媒ガスの単位時間当たりの吸入質量（冷媒循環量）は大きくなり、単位時間当たりの仕事量が増える。したがって、圧縮機の効率が向上することになる。

しかしながら、上記従来の圧縮機の構成では、連通管１５から吸入孔１０へ冷媒が流れる際、冷媒ガスの流れが速い吸入孔１０に対して吸入流路１１の反対側のシリンダ９においては２次流れが生じることにより冷媒ガスが円滑に移行しない。したがって、冷媒ガスの吸入抵抗が増加し圧縮機の効率が低下するという課題を有していた。

特表２００４−５０３７１５号公報

本発明は、上記従来の課題を解決するものであり、冷媒ガスの吸入抵抗を抑えることにより効率の高い圧縮機を提供する。

本発明の圧縮機は、密閉容器内に潤滑油を貯溜するとともに電動モータと、上記電動モータによって駆動され冷媒ガスを圧縮する圧縮要素とを収容している。上記圧縮要素は圧縮室を形成するシリンダと、このシリンダの端部を封止するとともに吸入孔を形成したバルブプレートと、上記吸入孔を開閉する吸入リードと、消音空間を形成し連通管を備えたサクションマフラーと、シリンダヘッドとを備えている。また、上記連通管は上記吸入孔に連通する連通管出口部を有するとともに、上記吸入孔の軸心に対して垂直方向に延出するように配置されている。

そして本発明の圧縮機において上記連通管出口部は、上記吸入孔の軸心方向の投影において、上記吸入孔よりも冷媒ガスの流れ方向に凸となる突出部を備え、この突出部に対向する上記バルブプレートに、上記吸入孔に向かって上記冷媒ガスを導く吸入流路を有することにより、上記冷媒ガスの流れ抵抗を低減している。

このような構成とすることにより、連通管からバルブプレートの上吸入孔までの冷媒ガスの流れを円滑にして、冷媒ガスの吸入抵抗を抑えることができる。したがって、冷媒ガスの単位時間当たりの吸入質量、すなわち冷媒循環量は大きくなり単位時間当たりの仕事量が増加するので効率の高い圧縮機を実現することができる。

本発明の実施の形態１における圧縮機の縦断面図 本発明の実施の形態１における圧縮機の平面断面図 本発明の実施の形態１におけるシリンダ開口端部に取り付けられる構成要素の分解斜視図 本発明の実施の形態１におけるサクションマフラーの正面図 本発明の実施の形態１におけるサクションマフラーの縦断面図 図４の６Ａ−６Ａ線から見た断面図 本発明の実施の形態１におけるバルブプレートのサクションマフラー側の正面図 本発明の実施の形態１におけるバルブプレートのシリンダ側の正面図 図７の９Ａ−９Ａ線から見た断面図 従来の圧縮機の縦断面図 従来の圧縮機の要部拡大断面図 従来の圧縮機の要部拡大図

以下、本発明の一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。さらに、同じ要素については同じ符号を付しているので説明を省略する場合がある。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における圧縮機の縦断面図、図２は、同実施の形態における圧縮機の平面断面図、図３は、同実施の形態におけるシリンダ開口端部に取り付けられる構成要素の分解斜視図である。

また、図４は、同実施の形態におけるサクションマフラーの正面図、図５は、同実施の形態におけるサクションマフラーの縦断面図、図６は、図４の６Ａ−６Ａ線から見た断面図、図７は同実施の形態におけるバルブプレートのサクションマフラー側の正面図、図８は、同実施の形態におけるバルブプレートのシリンダ側の正面図、図９は、図７の９Ａ−９Ａ線から見た断面図である。

図１および図２に示すように、密閉容器１０１には潤滑油１０２が収納されるとともに、電動モータ１０４によって駆動される圧縮要素１０５が収容されている。

圧縮要素１０５は、圧縮室１０６を形成するシリンダ１０７と、ピストン１０８と、シャフト１０９と、コンロッド１１０と、シリンダ１０７の端部を封止し吸入孔１１１を形成したバルブプレート１１２と、吸入孔１１１を開閉する吸入リード１１４と、サクションマフラー１１６と、吐出空間（図示せず）を形成するシリンダヘッド１１８を備えている。

ピストン１０８はシリンダ１０７内に往復摺動自在に挿入されるとともに、シャフト１０９との間をコンロッド１１０によって連結されている。

シャフト１０９は下端が潤滑油１０２に浸かるとともに、圧縮要素１０５の各摺動部へ潤滑油１０２を供給するための給油機構（図示せず）を備えている。

次に、サクションマフラー１１６の構成について図１から図６を用いて説明する。

サクションマフラー１１６はＰＢＴ等の樹脂で形成され、吸入孔１１９と、消音空間１２０と、連通管１２２を有している。連通管１２２は、吸入孔１１１に連通する連通管出口部１２４を有し、吸入孔１１１の軸心１２６に対して垂直方向の軸心１４０の方向に延出するように配置されている。

連通管出口部１２４は、吸入孔１１１の軸心１２６の投影において、吸入孔１１１よりも冷媒ガスの流れ方向（軸心１４０の方向）に凸となる突出部１２８を備えている。

次に図７から図９を用いて、バルブプレート１１２について説明する。

バルブプレート１１２は、例えば焼結金属などの材料により形成され、バルブプレート１１２の連通管出口部１２４の端面から吸入孔１１１に向かう吸入流路１３２をバルブプレート１１２におけるサクションマフラー１１６の突出部１２８に対向する位置に有している。

また、吸入流路１３２は傾斜部１４３と半径約２ｍｍの円弧である湾曲部１３０で形成されている。

また、吸入孔１１１は平面形状が非円形形状で、サクションマフラー１１６の連通管出口部１２４は、吸入孔１１１の軸心１２６方向の投影において、突出部１２８以外は吸入孔１１１とほぼ同一形状である。すなわち、吸入孔１１１の平面形状は、ここでは複数の円弧により囲まれた円形でない開口の形状としている。また、この吸入孔１１１の開口の非円形形状は、バルブプレート１１２において図７から図９に示すように軸心１２６の方向に所定の長さほぼ同一の形状としている。

また、吸入孔１１１の平面形状の開口長さは長辺で約１４ｍｍであり、サクションマフラー１１６の連通管１２２の延出方向に垂直な開口長さ約８ｍｍに比べて長くなっている。したがって、冷媒ガスが連通管１２２を通過して連通管出口部１２４から吸入孔１１１に吸入される場合に開口長さは長くなっている。

また、サクションマフラー１１６の突出部１２８は、冷媒ガス流れ方向に凸となっており、吸入孔１１１の軸心１２６方向の投影において、半径約４ｍｍの円弧形状を形成している。

また、サクションマフラー１１６の連通管１２２の延出方向に垂直な平面による突出部１２８の開口部の断面１４１は、約８ｍｍ四方の略四角形状であり、連通管１２２の断面１４２とほぼ同一である。

また、吸入孔１１１に対して突出部１２８と反対側に、半径約２ｍｍの円弧である第２湾曲部１３４で形成された第２吸入流路１３６を有している。

以上のように構成された圧縮機について図１から図９を用いて、以下その動作、作用を説明する。

電動モータ１０４に電気が供給されると、シャフト１０９は回転駆動される。そして、シャフト１０９の回転運動がコンロッド１１０によってピストン１０８を往復運動し、圧縮室１０６にて冷媒ガスの吸入と圧縮の動作をおこなう。

このとき、冷却回路（図示せず）から流れてきた冷媒ガスは、一旦密閉容器１０１内に開放され、その後吸入孔１１９を通ってサクションマフラー１１６内に吸入される。

サクションマフラー１１６内に吸入された冷媒ガスは、消音空間１２０に開放された後、連通管１２２、吸入孔１１１を通ってシリンダ１０７内に吸入される。シリンダ１０７内に吸入された冷媒ガスは、ピストン１０８により圧縮され、シリンダヘッド１１８の吐出空間（図示せず）を経て、再び外部冷却回路（図示せず）へと吐出される。

ここで、吸入孔１１１に連通する連通管出口部１２４は突出部１２８を備え、突出部１２８に対向するバルブプレート１１２において、吸入孔１１１に向かって冷媒ガスを導く吸入流路１３２を有している。このことにより、吸入孔１１１に直接流れ込まずに突出部１２８に導かれたのちに流れを吸入孔１１１の方向に変えた冷媒ガスは、突出部１２８により冷媒ガスの流れの拡散が防止されている。このようにして、冷媒ガスはスムーズに吸入孔１１１に導かれるため、冷媒ガス流れの吸入抵抗を低減することができる。

加えて、吸入流路１３２は、バルブプレート１１２の連通管出口部１２４側の端面から吸入孔１１１に向かう湾曲部１３０を備えている。このことにより、冷媒ガスの流れはスムーズになり、その結果として流れのはく離が抑えられ、湾曲部１３０に沿って吸入流路１３２を流れてスムーズに吸入孔１１１に導かれる。したがって、冷媒ガスの流れの吸入抵抗を低減できるので、冷媒の単位時間当たりの吸入質量（冷媒循環量）は大きくなり、単位時間当たりの仕事量が増えることから効率の高い圧縮機を実現することができる。

また、吸入孔１１１の形状を非円形形状とすることにより、圧縮の動作時に吸入リード１１４の吸入孔１１１に接する部分に発生する引張応力である円周応力を低減することができる。このことにより、吸入リード１１４の欠け等の折損を低減でき、信頼性の高い圧縮機を実現することができる。

また、連通管出口部１２４を吸入孔１１１とほぼ同一形状とすることにより、突出部１２８以外の連通管出口部１２４から吸入孔１１１への冷媒ガスの流れを阻害する抵抗は無く、冷媒ガスの流れが滞留することも無い。このことにより、冷媒循環量は大きくなり、単位時間当たりの仕事量が増える効果に加えて、さらに連通管１２２から吸入孔１１１に向かう冷媒ガスの流れは円滑になり、効率の高い圧縮機を実現することができる。

また、吸入孔１１１の開口長さを、サクションマフラー１１６の連通管１２２の延出方向に垂直な開口長さに比べ長くすることにより、連通管１２２から吸入孔１１１への冷媒ガスの流れは、ゆるやかに流入する間口が広がる。このことにより、さらに吸入される冷媒ガスの流れ抵抗を低減することができる。

また、サクションマフラー１１６の突出部１２８は、冷媒ガスの流れ方向に凸となっており、吸入孔１１１の軸心１２６方向の投影において、円弧形状を形成している。このことにより、冷媒ガスの流れの速い突出部１２８での２次流れの発生を低減でき、吸入孔１１１に向かう冷媒ガスの流れを阻害することなく、より促進することができる。

加えて、サクションマフラー１１６の連通管１２２の延出方向に垂直な平面による突出部１２８の開口部の断面１４１は、連通管１２２の断面１４２とほぼ同一としている。このことにより、連通管１２２から連通管出口部１２４へと向かう冷媒ガスの流れにおいて、突出部１２８への冷媒ガスの流れを阻害する抵抗は無く、流れが滞留することも無い。したがって、冷媒ガスの２次流れの発生を低減でき、連通管出口部１２４へ向かう冷媒ガスの流れは円滑になる。

さらに、バルブプレート１１２に、吸入孔１１１に対して吸入流路１３２と反対側に、第２湾曲部１３４と第２傾斜部１４５で形成された第２吸入流路１３６を有している。このことにより、連通管出口部１２４から吸入孔１１１へ向かう冷媒ガスの流れは、第２吸入流路１３６での流れのはく離を抑え、円滑に移行している。したがって、冷媒ガスの流れ抵抗を低減し、吸入孔１１１へ向かう冷媒ガスの流れがより促進されるので、さらに効率の高い圧縮機を実現することができる。

なお、第２吸入流路１３６を第２湾曲部１３４と第２傾斜部１４５で形成した例にて説明したが、第２湾曲部１３４または第２傾斜部１４５のいずれか一方だけで形成しても良い。

すなわち、本発明の圧縮機は、密閉容器内に潤滑油を貯溜するとともに電動モータと、この電動モータによって駆動され冷媒ガスを圧縮する圧縮要素とを収容している。圧縮要素は圧縮室を形成するシリンダと、このシリンダの端部を封止するとともに吸入孔を形成したバルブプレートと、吸入孔を開閉する吸入リードと、消音空間を形成し連通管を備えたサクションマフラーと、シリンダヘッドとを備えている。また、連通管は吸入孔に連通する連通管出口部を有するとともに、吸入孔の軸心に対して垂直方向に延出するように配置されている。

そして本発明の圧縮機において連通管出口部は、吸入孔の軸心方向の投影において、吸入孔よりも冷媒ガスの流れ方向に凸となる突出部を備え、この突出部に対向するバルブプレートに、吸入孔に向かって冷媒ガスを導く吸入流路を有することにより、冷媒ガスの流れ抵抗を低減している構成としてもよい。

このような構成とすることにより、冷媒ガス流れが速くて冷媒ガスの流れ方向が変わる突出部において冷媒ガスの流れの拡散を防ぐことができる。さらに突出部から吸入穴に流れる冷媒ガスの流れを円滑に移行することができるので、吸入した冷媒ガスの流れに係わる損失を低減することができる。このことにより、冷媒の単位時間当たりの吸入質量（冷媒循環量）が大きくなり、単位時間当たりの仕事量が増え、効率の高い圧縮機を実現することができる。

また、吸入流路は、バルブプレートの連通管出口部側の端面から吸入孔に向かう傾斜部または湾曲部である構成としてもよい。

このような構成とすることにより、吸入流路での流れのはく離を抑えることができ、冷媒循環量が大きくなり、単位時間当たりの仕事量が増加する効果に加えて、さらに連通管出口部から吸入孔への冷媒ガスの流れ抵抗を低減できる。このことにより、吸入孔に向かう冷媒の流れがより促進され、さらに効率の高い圧縮機を実現することができる。

また、吸入孔の形状は非円形形状であり、連通管出口部は、吸入孔の軸心方向の投影において、突出部以外は吸入孔とほぼ同一形状である構成としてもよい。

このように吸入孔の形状を非円形形状とする構成とすることにより、圧縮の動作時に吸入リードの吸入孔に接する部分に発生する引張応力である円周応力を低減できる。したがって、冷媒循環量が大きくなり、単位時間当たりの仕事量が増加する効果に加えて、さらに吸入リードの欠け等の折損を低減できるので、信頼性の高い圧縮機を実現することができる。

また、連通管出口部を吸入孔とほぼ同一形状とすることにより、突出部以外の連通管出口部から吸入孔への冷媒ガスの流れを阻害する抵抗は無く、冷媒ガスの流れが滞留することも無い。

このことにより、冷媒循環量が大きくなり、単位時間当たりの仕事量が増加する効果に加えて、さらに連通管から吸入孔に向かう冷媒ガスの流れは円滑になり、効率の高い圧縮機を実現することができる。

また、連通管の延出方向に垂直な吸入孔の開口長さは、連通管の延出方向に垂直な開口長さよりも長い構成としてもよい。

このような構成とすることにより、連通管から吸入孔への冷媒ガスの流れは、ゆるやかに流入する間口が広がることとなる。このことにより、上記記載の効果に加えて、さらに吸入される冷媒ガスの流れ抵抗を低減することができ、効率の高い圧縮機を実現することができる。

また、突出部は円弧形状である構成としてもよい。このような構成とすることにより、冷媒ガスの流れが速くて冷媒ガスの流れ方向が変わる突出部において、冷媒ガスの流れの拡散などの２次的な流れの発生を抑制することができる。このことにより、上記記載の効果に加えて、さらに吸入孔に向かう冷媒の流れがより促進され、吸入される冷媒ガスの流れ抵抗を低減することができ、効率の高い圧縮機を実現することができる。

また、連通管の延出方向に垂直な平面による前記突出部の開口部の断面形状は、連通管の断面形状とほぼ同一である構成としてもよい。

このような構成とすることにより、連通管から連通管の突出部へ向かう冷媒ガスの流れにおいて、冷媒ガス流れの断面積が変化しないため、冷媒ガスの流れ抵抗が増大することがない。このことにより、上記記載の効果に加えて、連通管出口部へ向かう冷媒ガスの流れにおいて流れが拡散することもなく、さらに効率の高い圧縮機を実現することができる。

また、吸入孔に対して突出部の反対側のバルブプレートに、吸入孔に向かって冷媒ガスを導く第２吸入流路を有し、この第２吸入流路は、バルブプレートの連通管出口部側の端面から吸入孔に向かう第２傾斜部または第２湾曲部である構成としてもよい。

このような構成とすることにより、連通管出口部から吸入孔へ向かう冷媒ガスの流れは、第２吸入流路における冷媒ガスの流れにおけるはく離を抑えて円滑に移行することができる。このことにより、上記記載の効果に加えて、さらに冷媒ガスの流れ抵抗を低減し、吸入孔へ向かう冷媒ガスの流れがより促進され、さらに効率の高い圧縮機を実現することができる。

以上のように、本発明にかかる圧縮機は、冷媒循環量が大きくなり、単位時間当たりの仕事量が増加する効率の高い圧縮機を実現することができる。したがって、本発明の圧縮機を搭載することにより通常の冷凍冷蔵機器だけでなく空調用や業務用の大型冷凍冷蔵機器等の用途にも適用でき有用である。

１０１ 密閉容器
１０２ 潤滑油
１０４ 電動モータ
１０５ 圧縮要素
１０６ 圧縮室
１０７ シリンダ
１０８ ピストン
１１０ コンロッド
１１１，１１９ 吸入孔
１１２ バルブプレート
１１４ 吸入リード
１１６ サクションマフラー
１１８ シリンダヘッド
１２０ 消音空間
１２２ 連通管
１２４ 連通管出口部
１２６，１４０ 軸心
１２８ 突出部
１３０ 湾曲部
１３２ 吸入流路
１３４ 第２湾曲部
１３６ 第２吸入流路
１４１ 開口部の断面
１４２ 断面
１４３ 傾斜部
１４５ 第２傾斜部

Claims (7)

1. 密閉容器内に潤滑油を貯溜するとともに電動モータと、前記電動モータによって駆動され冷媒ガスを圧縮する圧縮要素とを収容し、前記圧縮要素は圧縮室を形成するシリンダと、前記シリンダの端部を封止するとともに吸入孔を形成したバルブプレートと、前記吸入孔を開閉する吸入リードと、消音空間を形成し連通管を備えたサクションマフラーと、シリンダヘッドとを備え、前記連通管は前記吸入孔に連通する連通管出口部を有するとともに、前記吸入孔の軸心に対して垂直方向に延出するように配置され、前記連通管出口部は、吸入孔の軸心方向の投影において、前記吸入孔よりも前記冷媒ガスの流れ方向に凸となる突出部を備え、前記突出部に対向する前記バルブプレートに、前記吸入孔に向かって前記冷媒ガスを導く吸入流路を有することにより、前記冷媒ガスの流れ抵抗を低減していることを特徴とする圧縮機。
2. 前記吸入流路は、前記バルブプレートの前記連通管出口部側の端面から前記吸入孔に向かう傾斜部または湾曲部である請求項１に記載の圧縮機。
3. 前記吸入孔の形状は非円形形状であり、前記連通管出口部は、前記吸入孔の軸心方向の投影において前記突出部以外は前記吸入孔とほぼ同一形状である請求項１に記載の圧縮機。
4. 前記連通管の延出方向に垂直な吸入孔の開口長さは、前記連通管の前記延出方向に垂直な開口長さよりも長い請求項３に記載の圧縮機。
5. 前記突出部は、円弧形状である請求項１に記載の圧縮機。
6. 前記連通管の延出方向に垂直な平面による前記突出部の開口部の断面形状は、前記連通管の断面形状とほぼ同一である請求項１から５のいずれか１項に記載の圧縮機。
7. 前記吸入孔に対して前記突出部の反対側の前記バルブプレートに、前記吸入孔に向かって前記冷媒ガスを導く第２吸入流路を有し、前記第２吸入流路は、前記バルブプレートの前記連通管出口部側の端面から前記吸入孔に向かう第２傾斜部または第２湾曲部である請求項１から６のいずれか１項に記載の圧縮機。

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