JP4968343B2 - 圧縮機 - Google Patents

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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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