JP5824607B2 - 密閉型圧縮機 - Google Patents

Description

本発明は、冷凍冷蔵庫などの冷凍サイクルに用いられる密閉型圧縮機に関するものである。

近年、冷凍冷蔵庫などの冷凍装置に使用される密閉型圧縮機については、消費電力を低減させるための高効率化の他に、低騒音化や、高信頼性化が望まれている。

従来、この種の密閉型圧縮機としては、圧縮時の吸入弁の円周応力を改善することにより、信頼性を向上させたものがある（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技術の密閉型圧縮機について説明する。
図６は、従来の密閉型圧縮機の縦断面図であり、図７乃至図９は、図６の要部の拡大図である。

図６において、シリンダブロック２０２には、シリンダ２０３が形成されており、ピストン２０５がシリンダ２０３内に往復自在に挿入されている。

シリンダ２０３の開口端部には、これを封止するようにバルブプレート２０４が配設されており、バルブプレート２０４とシリンダ２０３の開口端との間には、吸入弁２１０が挟持されている。

図７、図８において、バルブプレート２０４には、吐出孔２１１と吸入孔２０７が、それぞれ少なくとも１つ以上配設されており、吸入孔２０７は、吸入孔２０７を開閉する吸入弁２１０が接触する弁座部２０９と、吸入孔２０７を複数に区分するリブ２０８で形成されている。

以上のように構成された密閉型圧縮機について、以下その動作を説明する。

ピストン２０５がシリンダ２０３内を往復運動することで、吸入行程時にはシリンダ２０３内の圧力が下がり、吸入弁２１０が開くことで吸入孔２０７から冷媒をシリンダ２０３内に吸入する。そして、吐出行程時には、シリンダ２０３内の圧力が上がることにより、吸入弁２１０が、強制的に弁座部２０９に押し付けられ、吸入孔２０７を閉じる。これと反対に、高圧室側に配設された吐出弁２１１は、シリンダ内圧が高圧室側の圧力より高くなることによって押し上げられ、冷媒がシリンダ２０３外へと吐出される。

密閉型圧縮機において、さらなる高効率化を図るための改善点の一つとして、冷媒を効率よく吸入することがあげられる。その方法として、吸入孔の開口面積を拡大することが一般的である。

このような密閉型圧縮機では、シリンダ２０３内において液状冷媒の圧縮時に吸入弁２１０に過大な荷重がかかり、液が吸入室側にリークしたり、吸入弁２１０が変形、破損したりすることがある。

そこで、吸入孔２０７にリブ２０８を設けることにより、シリンダ２０３内で液状冷媒が圧縮されても、吸入弁２１０に掛かる荷重を軽減し、液状冷媒等の吸入室内側へのリークや吸入弁２１０の変形、破損を防ぐことができる密閉型圧縮機が提案されている。

特開２００１−１９３６４９号公報

しかしながら、上述した従来の密閉型圧縮機においては、吸入孔２０７に配設された弁座部２０９とリブ２０８が同一面で形成されており、吸入弁２１０との接触面積が増加するため、潤滑油等の粘性により吸入弁２１０が弁座部２０９に貼りつきやすくなる。これに伴い、吸入行程時において吸入弁２１０の開くタイミングが遅れ、冷媒の吸入時間が短くなり、冷凍性能が低下するといった課題を有していた。

また、リブ上の潤滑油の排出をするために、図８に示すようにリブ２０８の表面に孔２０８ａや溝を設けることも提案されているが、少なくとも接触面積は増加しており、吸入弁２１０が弁座部２０９に貼り付くことを防止するには不十分であった。さらに、リブ２０８は、吸入孔２０７を通過しようとする冷媒の流れの抵抗となり、吸入効率の低下の要因となっていた。

本発明は、前記従来の課題を解決するもので、液状冷媒等の低圧室側へのリークや吸入弁の変形、破損を防ぎ、かつ吸入弁のバルブプレートへの貼りつきを防ぐことにより、性能を低下させることなく信頼性の高い密閉型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、本発明の密閉型圧縮機は、リブの配置を、通常運転時の圧縮に対して吸入弁が変形しても、吸入孔に配設されたリブに接触しないように弁座面より低く位置し、液状冷媒の圧縮時などの過大負荷時に吸入弁が大きく変形したときには、リブと接触し吸入弁を保持できる位置としたものである。これによって、性能を低下することなく吸入弁の変形、破損を防ぐことができる。

本発明の密閉型圧縮機は、効果的に吸入弁の円周応力を緩和できるため、より一層の高信頼性化と高効率化を達成することができる。

本発明の実施の形態１における密閉型圧縮機の縦断面図 同実施の形態１における密閉型圧縮機の圧縮部の要部拡大図 同圧縮機における圧縮部の通常時における図２のＡ−Ａ線による縦断面図 同圧縮機における圧縮部の圧縮時における図２のＡ−Ａ線による縦断面図 同圧縮機における圧縮部の過圧縮時における図２のＡ−Ａ線による縦断面図 従来の密閉型圧縮機の縦断面図 従来の密閉型圧縮機の圧縮部の要部拡大図 従来の密閉型圧縮機の異なる圧縮部の要部拡大図 従来の密閉型圧縮機における圧縮部の要部の縦断面図

本発明の請求項１に記載の発明は、密閉容器内に、電動要素と、前記電動要素によって駆動される圧縮要素を配置し、前記圧縮要素を、シリンダブロックに形成されたシリンダボアと、前記シリンダボア内で往復運動するピストンと、前記シリンダボア内の開口端部
に備えられ、吸入孔および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ボアの開口端との間に配置された吸入弁を備える構成とし、前記バルブプレートに、前記吸入孔を区切るように形成されたリブを設け、前記リブの高さ方向の中心が、前記バルブプレートの板厚中心線より圧縮室側に位置するように構成し、このリブにおける圧縮室側の端面を、前記バルブプレートにおける吸入孔の周縁に形成された弁座部より低くなるように形成したものである。

これによって、通常運転時は、吸入弁とリブが接触することなく、かつ異常負荷（過負荷）時のみに吸入弁を保持することができ、吸入弁の変形、破損を軽減し、より一層の高信頼性化と高効率化を達成することができる。
また、前記リブによる冷媒流路の妨げを最小限にとどめることができ、さらに高信頼性化と高効率化を実現することができる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記リブにおける前記圧縮室と反対側の面を、曲面もしくは流線形としたものである。

かかる構成することにより、冷媒の流路が前記リブにより妨げられたとしても、滞ることなく冷媒をシリンダ内に供給することができ、請求項１に記載の発明の効果に加えてさらに、高信頼性化と高効率化を実現することができる。

請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の発明において、前記リブにおける圧縮室側の端面と前記弁座部との最大高低差を、前記吸入弁にかかる円周応力が、弁材の
疲労限度の９０％に達するときの変位量以下の範囲としたものである。

かかることにより、前記吸入弁へ過大負荷が掛かった時、前記リブによって吸入弁を保持することができ、前記吸入弁の過度な変形を抑制して高信頼性化を実現することができる。

請求項４に記載の発明は、請求項１から３のいずれか一項に記載の発明において、前記リブの端面と前記弁座部の最小高低差を、安定運転時の差圧に起因した吸入弁に発生する変位量以上の範囲に形成したものである。

かかることにより、通常運転時のリブとの接触を防ぐことができるため、吸入弁とバルブプレートの弁座面の吸着により、吸入弁の開くタイミングが遅れるといったことを防止することができ、請求項１から４に記載の発明に加えてさらに、高信頼性化と高効率化を実現することができる。

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１における密閉型圧縮機の縦断面図、図２は、同実施の形態１における密閉型圧縮機の圧縮部の要部拡大図、図３は、同実施の形態１の圧縮機における圧縮部の通常時における図２のＡ−Ａ線による縦断面図、図４は、同実施の形態１の圧縮機における圧縮部の圧縮時における図２のＡ−Ａ線による縦断面図、図５は、同実施の形態１の圧縮機における圧縮部の過圧縮時における図２のＡ−Ａ線による縦断面図であ
る。

図１において、密閉型圧縮機は、周知のように、密閉容器１０１内に、電動要素２０と、この電動要素２０によって駆動される圧縮要素３０が配置されている。また、密閉容器１０１の内底部には、潤滑油１０６が貯留されている。

圧縮要素３０を構成するシリンダブロック１０２には、シリンダ１０５が形成されており、ピストン１０５がシリンダ１０３内に往復自在に挿入されている。シリンダ１０５の開口端部には、シリンダ１０５の空間を封止するようにバルブプレート１０４が配設されており、バルブプレート１０４とシリンダ（圧縮室）１０３の間には吸入弁２１０が狭持されている。

バルブプレート１０４には、図２に示すように、吐出孔１１１と吸入孔１０７がそれぞれ穿設されている。吸入孔１０７には、その周辺部に吸入弁１１０と接触する弁座部１０９と、吸入孔１０７を複数に区分するリブ１０８が設けられている。このリブ１０８の高さ方向の中心Ｘは、バルブプレート１０４の板厚中心線Ｙより圧縮室１０３側に位置するように配置されている。

また、リブ１０８におけるシリンダ１０３（圧縮室）側の端面と弁座部１０９との最大高低差を、吸入弁１１０にかかる円周応力が、弁材（本実施の形態１においては、スプリング鋼材）の疲労限度の９０％に達するときの変位量以下の範囲としている。

さらに、シリンダ１０３内には、ピストン１０５の摺動損失および摩耗を低減するために、周知の潤滑油供給機構により、潤滑油１０６が供給される。

以上のように構成された密閉型圧縮機について、以下その動作、作用を説明する。

ピストン１０５がシリンダ１０３内を往復運動することで、吸入行程時には、シリンダ１０３内の圧力が下がり、密閉容器１０１内の圧力との差圧によって、吸入弁１１０が開き、冷媒がシリンダ１０３内に吸入される。

吐出行程時には、吸入弁１１０が閉じ、シリンダ１０３内の圧力が上昇することによって、図４に示すように、吸入弁１１０が吸入孔１０７の弁座部１０９をシールする。さらに潤滑油１０６により、吸入弁１１０と弁座部１０９の密着性が向上するため、リークすることなく吐出孔１１１から冷媒をシリンダ１０３外へ吐出することができる。

また、液状冷媒の圧縮時は、吸入弁１１０に多大な曲げ荷重が作用するが、図５に示すように、リブ１０８により保持され、弁の円周応力を低減することができる。

ここで、従来の構成であると、通常運転時において、吸入弁１１０と弁座部１０９との接触面積が増加することにより、吸入弁１１０の密着性が上がり、吸入弁１１０の開き遅れが発生することで、冷媒の吸入不足となり、冷凍性能の悪化を招くことになる。

しかしながら、本実施の形態１においては、図４に示すように、リブ１０８の高さを通常運転時には吸入弁１１０と接触しないように形成しているため、吸入弁１１０との接触面積が増加することにはならない。その結果、リブ１０８を設けていない構成と同様に吸入弁１１０を開くことができ、冷凍性能を悪化させることなく、液状冷媒の圧縮時の多大な荷重に対して円周応力の低減をはかることができる。

さらに、リブ１０８の圧縮室１０３と反対側の端面形状を最小限の円弧（曲面）形状と
することで、吸入される冷媒の流路の妨げを最低限とすることができ、吸入効率を悪化させることなく、リブ１０８を配設することができる。この円弧（曲面）は、流線形としてもよい。

本発明にかかる密閉型圧縮機は、吸入効率を低減させることなく、吸入弁の円周応力を低減するリブを配設しているため、高い効率を得るとともに、高信頼性化を実現することができる。したがって、家庭用冷蔵庫および、除湿機やショーケース、自販機など、冷凍サイクルに搭載される圧縮機に適用することができる。

２０ 電動要素
３０ 圧縮要素
１０１ 密閉容器
１０２ シリンダブロック
１０３ シリンダ
１０４ バルブプレート
１０５ ピストン
１０６ 潤滑油
１０７ 吸入孔
１０８ リブ
１０９ 弁座部
１１０ 吸入弁
１１１ 吐出孔

Claims (4)

1. 密閉容器内に、電動要素と、前記電動要素によって駆動される圧縮要素を配置し、前記圧縮要素を、シリンダブロックに形成されたシリンダボアと、前記シリンダボア内で往復運動するピストンと、前記シリンダボア内の開口端部に備えられ、吸入孔および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ボアの開口端との間に配置された吸入弁を備える構成とし、前記バルブプレートに、前記吸入孔を区切るように形成されたリブを設け、前記リブの高さ方向の中心が、前記バルブプレートの板厚中心線より圧縮室側に位置するように構成し、このリブにおける圧縮室側の端面を、前記バルブプレートにおける吸入孔の周縁に形成された弁座部より低くなるように形成した密閉型圧縮機。
2. 前記リブにおける前記圧縮室と反対側の面を、曲面もしくは流線形とした請求項１に記載の密閉型圧縮機。
3. 前記リブにおける圧縮室側の端面と前記弁座部との最大高低差を、前記吸入弁にかかる円周応力が、弁材の疲労限度の９０％に達するときの変位量以下の範囲とした請求項１または２に記載の密閉型圧縮機。
4. 前記リブの端面と前記弁座部の最小高低差を、安定運転時の差圧に起因した吸入弁に発生する変位量以上の範囲に形成した請求項１から３のいずれか一項に記載の密閉型圧縮機。