JP6321400B2 - Hermetic compressor - Google Patents
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Description
本発明は、主に家庭用の電気冷凍冷蔵庫などに使用される密閉型圧縮機に関するものである。 The present invention relates to a hermetic compressor mainly used in an electric refrigerator-freezer for home use.
従来、この種の密閉型圧縮機は、ピストンの先端面に突起を設け、ピストンが上死点に位置した時、前記突起がバルブプレートの吐出孔に侵入し、圧縮室内に残留する作動流体の量を極力少なくして、効率を向上させている(例えば、特許文献1参照)。 Conventionally, this type of hermetic compressor is provided with a protrusion on the front end surface of the piston, and when the piston is located at the top dead center, the protrusion enters the discharge hole of the valve plate, and the remaining working fluid remains in the compression chamber. The amount is reduced as much as possible to improve efficiency (for example, see Patent Document 1).
以下、図面を参照しながら上記従来の密閉型圧縮機について説明する。 The conventional hermetic compressor will be described below with reference to the drawings.
図19は、特許文献1に記載された従来の密閉型圧縮機の縦断面図、図20は、同文献1に記載された従来の密閉型圧縮機の圧縮要素の要部拡大断面図である。
FIG. 19 is a longitudinal sectional view of a conventional hermetic compressor described in
図19および図20において、密閉容器1は吸入管2を配設され、底部に潤滑油3を貯溜するとともに、冷媒ガス(図示せず)を吸入して圧縮する為の圧縮要素5と、圧縮要素5を駆動する回転子7と固定子9とからなる電動要素11とで構成した圧縮機本体13をばね等の弾性体15を介して支持して収容している。
19 and 20, the sealed
ピストン17は、略円筒形のシリンダブロック19に往復摺動自在に挿入され、クランクピン21との間を連結手段であるコンロッド23によって連結されている。
The
クランクピン21は、回転子7に圧入固定されたクランク軸25に偏心して形成されている。
The
シリンダブロック19の開口端面を封止するバルブプレート27は、吸入バルブ29の開閉によりシリンダブロック19と連通する吸込みポート31と、図20に示す吐出弁33と吐出弁座35とからなる吐出弁装置37の開閉によりシリンダブロック19と連通する吐出ポート39と、を備えており、圧縮室43を形成している。
A
高圧室(図示せず)を形成するシリンダヘッド45は、バルブプレート27を介してシリンダブロック19の反対側に固定されている。
A
ピストン17は、図20に示すように、その圧縮室側端面41に、圧縮室側端面41から順に円錐台形状突起部47と円錐台形状突起部47に連続する円筒形状突起部49とからなる凸部51を有し、かつ、バルブプレート27の吐出ポート39はピストン17の凸部51に対応する形状を有している。
As shown in FIG. 20, the
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。 The operation and action of the hermetic compressor configured as described above will be described below.
電動要素11の回転子7の回転によってクランク軸25が回転駆動されると、クランクピン21の偏芯運動によりコンロッド23を介してピストン17がシリンダブロック19の圧縮室43内を往復運動して所定の圧縮動作を行う。
When the
そして、ピストン17の吐出行程では、圧縮室43内の圧縮された冷媒ガス(図示せず)が吐出ポート39を通って吐出弁装置37の開閉により高圧室(図示せず)へと吐出される。
In the discharge stroke of the
この時、吐出ポート39の冷媒ガス流路断面積は、吐出ポート39を通って吐出される冷媒ガス(図示せず)の流量が多い吐出弁装置37の開閉の初期においては大きいが、流量が小さくなる終期においてはピストン17の圧縮室側端面41から順に形成された円錐台形状突起部47と円筒形状突起部49とからなる凸部51が吐出ポート39に入り込むため吐出ポート39の冷媒ガス流路断面積は徐々に小さくなり、圧縮された冷媒ガスの排出効率が良く、冷媒圧縮機の効率が高いものとなる。
At this time, the refrigerant gas flow passage cross-sectional area of the
すなわち、ピストン17の上死点において、吐出ポート39に残留する冷媒ガスは次の吸入行程において再膨張するため、吸入する冷媒ガスの量が少なくなり損失となる。しかしながら、上記ピストン17の圧縮室側端面41に、圧縮室側端面41から順に円錐台形状突起部47と円錐台形状突起部47に連続する円筒形状突起部49とからなる凸部51が設けてあるからこの凸部51が吐出ポート39に入り込んで吐出ポート39に残留する冷媒ガスの量を低減させてごく僅かとなものとし、再膨張による損失が小さく、冷媒圧縮機の効率が高くなるのである。
That is, at the top dead center of the
しかしながら、前記従来の構成では、凸部51の体積を大きくし、ピストン17の上死点における圧縮室43内に残留する冷媒ガスをさらに低減した場合、吸入工程で吸入バルブ29の先端とピストン17の圧縮室側端面41が接触し、異常音やバルブ欠けが発生するといった信頼性面での課題があった。また従来技術は、圧縮機の効率向上効果が期待できるものの、突起部に向かって流れる冷媒ガスの流れに乱れが生じる等、幾つかの改善の余地が残るものでであった。
However, in the conventional configuration, when the volume of the
本発明は、このような点に鑑みてなしたもので、信頼性が高く、かつ効率が高い密閉型圧縮機を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such a point, and an object thereof is to provide a hermetic compressor having high reliability and high efficiency.
前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、ピストンにおけるバルブプレートと対向する先端面には、突起が設けられていて、突起はピストンが上死点に位置するときにバルブプレートの吐出孔へ挿入するように形成されており、さらに、前記バルブプレートと対向するピストンの先端面に、先端面の外周縁部から吐出孔との対向位置を通過し、さらに吸入バルブの先端部との対向位置に向かって延びる所定幅の溝を形成した構成としてある。 In order to solve the above-described conventional problems, the hermetic compressor according to the present invention has a protrusion provided on a tip surface of the piston facing the valve plate, and the protrusion is located when the piston is located at the top dead center. It is formed so as to be inserted into the discharge hole of the valve plate, and further passes through the position facing the discharge hole from the outer peripheral edge portion of the front end surface to the front end surface of the piston facing the valve plate. A groove having a predetermined width extending toward the position facing the tip is formed.
これによって、ピストンが上死点に位置したときの吸入バルブの先端とピストンの先端面との接触を回避しつつ、所定幅の溝により、冷媒ガスを吐出孔に効率的に導くことができ、高い信頼性を維持しつつ、効率の高い密閉型圧縮機を提供することができる。 Thereby, the refrigerant gas can be efficiently guided to the discharge hole by the groove having a predetermined width while avoiding contact between the tip of the suction valve and the tip surface of the piston when the piston is located at the top dead center. A highly efficient hermetic compressor can be provided while maintaining high reliability.
本発明の密閉型圧縮機は、ピストンの上死点位置における、吸入バルブの先端とピストンの先端面との接触を回避し、信頼性を向上させ、さらに、電動圧縮機の効率を向上させることができる。 The hermetic compressor of the present invention avoids contact between the tip of the suction valve and the tip of the piston at the top dead center position of the piston, improves reliability, and further improves the efficiency of the electric compressor. Can do.
第1の発明は、電動要素と、前記電動要素によって駆動される圧縮要素と、前記電動要素と前記圧縮要素が収容されている密閉容器を備え、前記圧縮要素は、圧縮室を形成するシリンダブロックと、前記圧縮室内を往復運動するピストンと、前記圧縮室の開口端を閉塞するように配置され、かつ、圧縮室内外を連通する吸入孔と吐出孔が形成されているバルブプレートと、前記バルブプレートの吸入孔を開閉する吸入バルブとを備え、前記ピストンの前記バルブプレートと対向する先端面には、突起が設けられていて、前記突起は、前記ピストンが上死点に位置するときにバルブプレートの吐出孔へ挿入するように形成されており、さらに、前記ピストン先端面にはその外周縁部から前記バルブプレートの吐出孔との対向位置を通過し、吸入バルブ先端部との対向位置に向かって延びる所定幅の溝が形成された構成としてある。 A first invention includes an electric element, a compression element driven by the electric element, and a sealed container in which the electric element and the compression element are accommodated, wherein the compression element forms a cylinder block. A piston that reciprocates in the compression chamber, a valve plate that is disposed so as to close an open end of the compression chamber, and that has a suction hole and a discharge hole that communicate with the outside of the compression chamber, and the valve A suction valve that opens and closes the suction hole of the plate, and a protrusion is provided on a front end surface of the piston facing the valve plate, and the protrusion is a valve when the piston is located at a top dead center. The piston is formed so as to be inserted into the discharge hole of the plate, and further, the piston tip surface passes through the position facing the discharge hole of the valve plate from the outer peripheral edge thereof, It is constituted of a groove of a predetermined width extending toward the position facing the lube distal end portion is formed.
これにより、ピストンが下死点から上死点へ動作する圧縮行程時において、前記吐出孔から離れた圧縮室の内周面近く(ピストン先端面の外周縁部)に位置する作動流体を、溝によってピストンの先端面における吐出孔との対向位置へ導き、溝の先端部によって吐出孔へと効率的に導くことができる。 Accordingly, during the compression stroke in which the piston operates from the bottom dead center to the top dead center, the working fluid located near the inner peripheral surface of the compression chamber (outer peripheral edge portion of the piston tip surface) away from the discharge hole Thus, it is possible to guide to the position facing the discharge hole on the tip surface of the piston, and to efficiently guide to the discharge hole by the tip portion of the groove.
さらに、ピストンが上死点から下死点へ動作する吸入行程時において、前記吸入バルブの先端と、前記ピストンの先端面が接近した場合でも、溝によって吸入バルブの先端と、ピストンの先端面の接触を回避することができ、異常音やバルブ欠けが発生することのない信頼性の高いものとすることができる。 Further, during the suction stroke in which the piston moves from top dead center to bottom dead center, even if the tip of the suction valve and the tip surface of the piston approach, the tip of the suction valve and the tip surface of the piston are Contact can be avoided, and it can be made highly reliable without causing abnormal noise or valve chipping.
第2の発明は、特に、第1の発明のピストンの先端面の所定幅の溝はその中心軸がピス
トンの中心点を通る構成としたもので、さらに効率の高い密閉型圧縮機を提供することができる。
In the second invention, in particular, the groove having a predetermined width on the tip surface of the piston according to the first invention is configured such that the central axis thereof passes through the center point of the piston, thereby providing a highly efficient hermetic compressor. be able to.
第3の発明は、特に、第1の発明のピストンはその先端面の幅を、吐出孔側が狭く、吸入バルブ先端側が広くなる台形状で、その台形の中心軸は、ピストンの中心点を通る構成としたものであり、さらに効率の高い密閉型圧縮機を提供することができる。 In the third invention, in particular, the piston of the first invention has a trapezoidal shape in which the width of the front end surface is narrow, the discharge hole side is narrow, and the suction valve front end side is wide, and the central axis of the trapezoid passes through the center point of the piston. It is configured, and a more efficient hermetic compressor can be provided.
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本発明が限定されるものではない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. Note that the present invention is not limited to the embodiments.
(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要素の分解斜視図、図3は、同実施の形態1における密閉型圧縮機のピストンの斜視図、図4は、同実施の形態1における密閉型圧縮機の圧縮要素の要部拡大図である。図5(a)〜(d)は、同実施の形態1における密閉型圧縮機の動作を説明する模式図、図6(a)〜(d)は、同実施の形態1における密閉型圧縮機の動作効果を説明するための対比説明用模式図である。
(Embodiment 1)
1 is a longitudinal sectional view of a hermetic compressor according to
図1から図3に示すように、密閉容器101は底部にオイル103を貯留し、さらに作動流体105として、冷媒が封入されている。
As shown in FIGS. 1 to 3, the sealed
また、密閉容器101は、鉄板の絞り成型によって形成されていて、吸入管107及び吐出管109を備えている。吸入管107は、密閉容器101を貫通するように設けられていて、その上流端が冷凍サイクルの低圧側(図示せず)に接続され、その下流端が密閉容器101内に連通している。吐出管109は、密閉容器101を貫通するように設けられていて、その上流端が吐出マフラー(図示せず)と連通し、その下流端が冷凍サイクルの高圧側(図示せず)に接続されている。
The sealed
また、密閉容器101内には、圧縮要素111と、この圧縮要素111を駆動する電動要素113を備える圧縮機本体115が収納されている。圧縮機本体115は、サスペンションスプリング117によって、密閉容器101に対して弾性的に支持されている。
In the sealed
圧縮要素111は、クランクシャフト119、シリンダブロック121、ピストン123、連結手段125等で構成されている。クランクシャフト119は、主軸127と偏芯軸129とで構成されている。
The
電動要素113は、シリンダブロック121の下方にボルト(図示せず)によって固定されたステータ131と、ステータ131の内側に配置され、主軸127に焼き嵌めて、固定されたロータ133で構成されている。
The
シリンダブロック121には、圧縮室135を形成するシリンダ137と主軸127を回転自在に軸支する軸受部139が一体に形成されている。
The
また、図2に示すように、シリンダ137の端面には、吸入バルブ141、バルブプレート143、及びシリンダヘッド145が、この順で配置されていて、ヘッドボルト147によって、シリンダ137の端面を封止するように固定されている。バルブプレート143には、圧縮室135内外を連通する吸入孔149と吐出孔151が設けられている。吸入バルブ141は、吸入孔149を開閉するように構成されている。また、シリンダヘッド145は、バルブプレート143を覆うように構成されている。
In addition, as shown in FIG. 2, the
また、バルブプレート143におけるシリンダヘッド145と対向する面には、吐出孔151を開閉する吐出バルブ153が固定されている。そして、バルブプレート143とシリンダヘッド145によりヘッド空間155が形成されている。また、図1に示すように、バルブプレート143とシリンダヘッド145の間には、吸入マフラー157が把持されて固定されている。
A
さらに、図3に示すように、ピストン123におけるバルブプレート143と対向するピストン123の先端面159には、突起163が設けられていて、突起163は、ピストン123が上死点に位置するときにバルブプレート143の吐出孔151へ挿入するように形成されている。さらに先端面159には、帯状(直線状)の溝161が設けられている。図2、図3に示すように、溝161は、先端面159における吸入バルブ141の吸入バルブ先端141aとの対向位置から、先端面159における吐出孔151との対向位置に向かって延びるように設けられている。
Further, as shown in FIG. 3, a
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。 The operation of the hermetic compressor configured as described above will be described below.
密閉型圧縮機は、ステータ131に電流を流して磁界を発生させ、主軸127に固定されたロータ133を回転させることで、クランクシャフト119が回転する。これに伴い、偏芯軸129に回転自在に取り付けられた連結手段125を介して、ピストン123がシリンダ137内を往復運動する。
The hermetic compressor causes the
そして、このピストン123の往復運動に伴い、作動流体105は吸入マフラー157を介して圧縮室135内へ吸入され、圧縮された後、吐出孔151から吐出され、ヘッド空間155、吐出管109を経て冷凍サイクル(図示せず)へと流れる。
As the
次に、図5、図6を参照しながら圧縮機本体115による作動流体105の吸入、圧縮、吐出行程について説明する。
Next, suction, compression, and discharge strokes of the working
図5(a)〜(d)は、同実施の形態1における密閉型圧縮機の動作を説明する模式図、図6(a)〜(d)は同実施の形態1における密閉型圧縮機の動作効果を説明するための対比説明用模式図で、それぞれ(a)は吸入行程の途中を、(b)は吸入行程の終了(下死点近傍)を、(c)は圧縮行程の途中を、(d)は吐出行程(上死点近傍)をそれぞれ示している。 FIGS. 5A to 5D are schematic diagrams for explaining the operation of the hermetic compressor in the first embodiment, and FIGS. 6A to 6D are diagrams of the hermetic compressor in the first embodiment. FIG. 4 is a schematic diagram for explaining the operation, in which (a) shows the middle of the suction stroke, (b) shows the end of the suction stroke (near the bottom dead center), and (c) shows the middle of the compression stroke. , (D) show the discharge stroke (near top dead center), respectively.
吸入行程において、図5(a)、図6(a)に示すように、ピストン123が圧縮室135の容積を増加する矢印x方向に動作することにより、圧縮室135内の作動流体105が膨張し、圧縮室135内の圧力が低下する。そして、圧縮室135内の圧力が、吸入マフラー157内の圧力を下回ると、圧縮室135内の圧力と吸入マフラー157内の圧力との差により、吸入バルブ141が開く。これに伴い、冷凍サイクルから戻った温度の低い作動流体105が、吸入管107から密閉容器101内に一旦開放され、その後、吸入マフラー157を経て、圧縮室135内に流入する。
In the intake stroke, as shown in FIGS. 5A and 6A, the working
その後、圧縮行程において、図5(b)、図6(b)に示すように、ピストン123の動作が、下死点から圧縮室135の容積が減少する矢印y方向に転じると、圧縮室135内の圧力は上昇し、圧縮室135内の圧力と吸入マフラー157内の圧力との差によって、吸入バルブ141が閉じる。これに伴い、圧縮室135は閉塞され、ピストン123がさらに圧縮室135の容積が減少する方向に動作することで、図5(c)、図6(c)に示すように、作動流体105は圧縮され、所定の圧力にまで昇圧される。
Thereafter, in the compression stroke, as shown in FIGS. 5B and 6B, when the operation of the
そして、吐出行程において、圧縮室135内の作動流体105の圧力が上昇し、バルブ
プレート143とシリンダヘッド145により形成されているヘッド空間155内部の圧力より高くなると、図5(d)、図6(d)に示すように、圧力差によって吐出バルブ153が開き始める。その結果、圧縮室135内部の作動流体105は、吐出孔151を通過し、ヘッド空間155へ流出する。
In the discharge stroke, when the pressure of the working
そして、作動流体105は、ヘッド空間155から吐出マフラー(図示せず)を経由し、吐出管109より冷凍サイクルの高圧側(図示せず)へと流れる。
Then, the working
圧縮室135内部の圧力が、ヘッド空間155内の圧力を下回ると、吐出バルブ153は閉じ、これに伴って圧縮室135は閉塞され、ピストン123が下死点方向に移動して再び吸入行程に移行する。
When the pressure in the
ここで、ピストン123の上死点位置において、ピストン123とバルブプレート143の間には、両者の干渉を回避するためのクリアランスが形成されており、圧縮室135には微小な容積が残在する。
Here, at the top dead center position of the
すなわち、この微小な容積によって圧縮室135の内部には作動流体105が残留することとなる。この残留した作動流体105は吐出されないため、吸入行程では、この残留する作動流体105が膨張した後、新たに吸入マフラー157から吸入孔149を経て流入する作動流体105が混合され、圧縮されることとなる。この新たに吸入マフラー157から吸入孔149を経て作動流体105が流入する際の、吸入バルブ141が開く動作を説明する。
In other words, the working
まず、従来の構成であると、ピストン123とバルブプレート143の間の、両者の干渉を回避するためのクリアランスを小さくしたり、突起163の体積を大きくしたりすることによって、圧縮室135の微小な容積を減らし、電動圧縮機の効率を向上させようとした場合、吸入行程で、残留する作動流体105が膨張し、新たに吸入マフラー157から吸入孔149を経て作動流体105が流入するまでの時間が極めて短くなり、図4のA領域において、吸入バルブ141の吸入バルブ先端141aと、ピストン123の先端面159とが図6(a)のように接触し、騒音が発生したり、吸入バルブ141が欠けたりするといった信頼性面での課題があった。
First, in the conventional configuration, the clearance between the
しかしながら、本実施の形態1における圧縮機では、ピストン123の先端面159に溝161を設け、しかも、この溝161を、先端面159における吸入バルブ141の吸入バルブ先端141aとの対向位置から、先端面159における吐出孔151との対向位置に向かって延びるような構成としている。これにより、吸入バルブ141の吸入バルブ先端141aと、ピストン123の先端面159が接近した場合でも、図5(a)のように、溝161によって吸入バルブ141の吸入バルブ先端141aと、ピストン123の先端面159の接触を回避することができ、さらに溝161によって圧縮された作動流体105を可能な限り吐出孔151から吐出させることができ、従来以上に信頼性が高く、効率の高い密閉型圧縮機とすることができる。
However, in the compressor according to the first embodiment, the
(実施の形態2)
図7は、本発明の実施の形態2における密閉型圧縮機の縦断面図、図8は、同実施の形態2における密閉型圧縮機の圧縮要素の分解斜視図、図9は、同実施の形態2における密閉型圧縮機のピストンの斜視図、図10は、同実施の形態2における密閉型圧縮機の圧縮要素の要部拡大図である。図11(a)〜(d)は、同実施の形態2における密閉型圧縮機の動作を説明する模式図、図12(a)〜(d)は、同実施の形態2における密閉型圧縮機の動作効果を説明するための対比説明用模式図である。
(Embodiment 2)
FIG. 7 is a longitudinal sectional view of the hermetic compressor according to the second embodiment of the present invention, FIG. 8 is an exploded perspective view of the compression element of the hermetic compressor according to the second embodiment, and FIG. FIG. 10 is a perspective view of a piston of the hermetic compressor in the second embodiment, and FIG. 10 is an enlarged view of a main part of the compression element of the hermetic compressor in the second embodiment. 11A to 11D are schematic diagrams for explaining the operation of the hermetic compressor in the second embodiment, and FIGS. 12A to 12D are hermetic compressors in the second embodiment. It is a schematic diagram for description of comparison for demonstrating the operation effect.
この実施の形態2は、ピストン先端面の所定幅の溝の中心軸が、ピストンの中心点を通る構成としたものであり、その他の構成は前記実施の形態1と同様であるが、同一部分には200番台の同一番号を付記して説明していく。 In the second embodiment, the center axis of the groove having a predetermined width on the piston front end surface passes through the center point of the piston, and the other configurations are the same as those of the first embodiment, but the same part. Will be described with the same numbers in the 200s.
図7から図9に示すように、密閉容器201は底部にオイル203を貯留し、さらに作動流体205として、冷媒が封入されている。
As shown in FIGS. 7 to 9, the sealed
また、密閉容器201は、鉄板の絞り成型によって形成されていて、吸入管207及び吐出管209を備えている。吸入管207は、密閉容器201を貫通するように設けられていて、その上流端が冷凍サイクルの低圧側(図示せず)に接続され、その下流端が密閉容器201内に連通している。吐出管209は、密閉容器201を貫通するように設けられていて、その上流端が吐出マフラー(図示せず)と連通し、その下流端が冷凍サイクルの高圧側(図示せず)に接続されている。
The sealed
また、密閉容器201内には、圧縮要素211と、この圧縮要素211を駆動する電動要素213を備える圧縮機本体215が収納されている。圧縮機本体215は、サスペンションスプリング217によって、密閉容器201に対して弾性的に支持されている。
In the sealed
圧縮要素211は、クランクシャフト219、シリンダブロック221、ピストン223、連結手段225等で構成されている。クランクシャフト219は、主軸227と偏芯軸229とで構成されている。
The
電動要素213は、シリンダブロック221の下方にボルト(図示せず)によって固定されたステータ231と、ステータ231の内側に配置され、主軸227に焼き嵌めて、固定されたロータ233で構成されている。
The
シリンダブロック221には、圧縮室235を形成するシリンダ237と主軸227を回転自在に軸支する軸受部239が一体に形成されている。
The
また、図8に示すように、シリンダ237の端面には、吸入バルブ241、バルブプレート243、及びシリンダヘッド245が、この順で配置されていて、ヘッドボルト247によって、シリンダ237の端面を封止するように固定されている。バルブプレート243には、圧縮室235内外を連通する吸入孔249と吐出孔251が設けられている。吸入バルブ241は、吸入孔249を開閉するように構成されている。また、シリンダヘッド245は、バルブプレート243を覆うように構成されている。
Further, as shown in FIG. 8, the
また、バルブプレート243におけるシリンダヘッド245と対向する面には、吐出孔251を開閉する吐出バルブ253が固定されている。そして、バルブプレート243とシリンダヘッド245によりヘッド空間255が形成されている。また、図7に示すように、バルブプレート243とシリンダヘッド245の間には、吸入マフラー257が把持されて固定されている。
A
さらに、ピストン223におけるバルブプレート243と対向するピストン223の先端面259には、突起263が設けられていて、突起263は、ピストン223が上死点に位置するときにバルブプレート243の吐出孔251へ挿入するように形成されている。さらに先端面259には、帯状(直線状)の溝261が設けられている。
Further, a
図9に示すように、この溝261は、先端面259における吸入バルブ241の吸入バルブ先端241aとの対向位置から、先端面259における吐出孔251との対向位置に向かって延びるように設けられており、さらに、この実施の形態2ではその溝261の中
心軸はピストン223の中心点を通るようにして幅広に設けられている。
As shown in FIG. 9, the
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。 The operation of the hermetic compressor configured as described above will be described below.
密閉型圧縮機は、ステータ231に電流を流して磁界を発生させ、主軸227に固定されたロータ233を回転させることで、クランクシャフト219が回転する。これに伴い、偏芯軸229に回転自在に取り付けられた連結手段225を介して、ピストン223がシリンダ237内を往復運動する。
The hermetic compressor causes a current to flow through the
そして、このピストン223の往復運動に伴い、作動流体205は吸入マフラー257を介して圧縮室235内へ吸入され、圧縮された後、吐出孔251から吐出され、ヘッド空間255、吐出管209を経て冷凍サイクル(図示せず)へと流れる。
As the
次に、図11、図12を参照しながら圧縮機本体215による作動流体205の吸入、圧縮、吐出行程について説明する。
Next, suction, compression, and discharge strokes of the working
図11(a)〜(d)は、同実施の形態2における密閉型圧縮機の動作を説明する模式図、図12(a)〜(d)は、同実施の形態2における密閉型圧縮機の動作効果を説明するための対比説明用模式図で、それぞれ(a)は吸入行程の途中を、(b)は吸入行程の終了(下死点近傍)を、(c)は圧縮行程の途中を、(d)は吐出行程(上死点近傍)をそれぞれ示している。 11A to 11D are schematic diagrams for explaining the operation of the hermetic compressor in the second embodiment, and FIGS. 12A to 12D are hermetic compressors in the second embodiment. 4A and 4B are schematic diagrams for explaining the operation, in which (a) is in the middle of the suction stroke, (b) is the end of the suction stroke (near the bottom dead center), and (c) is in the middle of the compression stroke. (D) shows the discharge stroke (near top dead center), respectively.
吸入行程において、図11(a)、図12(a)に示すように、ピストン223が圧縮室235の容積を増加する矢印x方向に動作することにより、圧縮室235内の作動流体205が膨張し、圧縮室235内の圧力が低下する。そして、圧縮室235内の圧力が、吸入マフラー257内の圧力を下回ると、圧縮室235内の圧力と吸入マフラー257内の圧力との差により、吸入バルブ241が開く。これに伴い、冷凍サイクルから戻った温度の低い作動流体205が、吸入管207から密閉容器201内に一旦開放され、その後、吸入マフラー257を経て、圧縮室235内に流入する。
In the suction stroke, as shown in FIGS. 11A and 12A, the
その後、圧縮行程において、図11(b)、図12(b)に示すようにピストン223の動作が、下死点から圧縮室235の容積が減少する矢印y方向に転じると、圧縮室235内の圧力は上昇し、圧縮室235内の圧力と吸入マフラー257内の圧力との差によって、吸入バルブ241が閉じる。これに伴い、圧縮室235は閉塞され、ピストン223がさらに圧縮室235の容積が減少する方向に動作することで、図11(c)、図12(c)に示すように、作動流体205は圧縮され、所定の圧力にまで昇圧される。
Thereafter, in the compression stroke, as shown in FIGS. 11B and 12B, when the operation of the
そして、吐出行程において、圧縮室235内の作動流体205の圧力が上昇し、バルブプレート243とシリンダヘッド245により形成されているヘッド空間255内部の圧力より高くなると、図11(d)、図12(d)に示すように、圧力差によって吐出バルブ253が開き始める。その結果、圧縮室235内部の作動流体205は、吐出孔251を通過し、ヘッド空間255へ流出する。
In the discharge stroke, when the pressure of the working
そして、作動流体205は、ヘッド空間255から吐出マフラー(図示せず)を経由し、吐出管209より冷凍サイクルの高圧側(図示せず)へと流れる。
Then, the working
圧縮室235内部の圧力が、ヘッド空間255内の圧力を下回ると、吐出バルブ253は閉じ、これに伴って圧縮室235は閉塞され、ピストン223が下死点方向に移動して再び吸入行程に移行する。
When the pressure in the
ここで、ピストン223の上死点位置において、ピストン223とバルブプレート243の間には、両者の干渉を回避するためのクリアランスが形成されており、圧縮室235には微小な容積が残在する。
Here, at the top dead center position of the
すなわち、この微小な容積によって圧縮室235の内部には作動流体205が残留することとなる。この残留した作動流体205は吐出されないため、吸入行程では、この残留する作動流体205が膨張した後、新たに吸入マフラー257から吸入孔249を経て流入する作動流体205が混合され、圧縮されることとなる。この新たに吸入マフラー257から吸入孔249を経て作動流体205が流入する際の、吸入バルブ241が開く動作を説明する。
That is, the working
まず、従来の構成であると、ピストン223とバルブプレート243の間の、両者の干渉を回避するためのクリアランスを小さくしたり、突起263の体積を大きくしたりすることによって、圧縮室235の微小な容積を減らし、電動圧縮機の効率を向上させようとした場合、吸入行程で、残留する作動流体205が膨張し、新たに吸入マフラー257から吸入孔249を経て作動流体205が流入するまでの時間が極めて短くなり、図10のB領域において、吸入バルブ241の吸入バルブ先端241aと、ピストン223の先端面259とが、図12(a)のように接触し、騒音が発生したり、吸入バルブ241が欠けたりするといった信頼性面での課題があった。
First, in the conventional configuration, the clearance between the
しかしながら、本実施の形態2における圧縮機では、ピストン223の先端面259に溝261を設け、しかも、この溝261を、先端面259における吸入バルブ241の吸入バルブ先端241aとの対向位置から、先端面259における吐出孔251との対向位置に向かって延びるようにし、さらに、溝261の中心軸はピストン223の中心点を通るような構成として幅広なものとしている。これにより、吸入バルブ241の吸入バルブ先端241aと、ピストン223の先端面259が接近した場合でも、図11(a)のように、溝261によって吸入バルブ241の吸入バルブ先端241aと、ピストン223の先端面259の接触を回避することができ、さらに幅広な溝261によって圧縮された作動流体205を可能な限り吐出孔251からさらに効率よく吐出させることができ、従来以上に信頼性が高く、効率の高い密閉型圧縮機を提供することができる。
However, in the compressor according to the second embodiment, the
(実施の形態3)
図13は、本発明の実施の形態3における密閉型圧縮機の縦断面図、図14は、同実施の形態2における密閉型圧縮機の圧縮要素の分解斜視図、図15は、同実施の形態3における密閉型圧縮機のピストンの斜視図、図16は、同実施の形態3における密閉型圧縮機の圧縮要素の要部拡大図である。図17(a)〜(d)は、同実施の形態3における密閉型圧縮機の動作を説明する模式図、図18(a)〜(d)は、同実施の形態3における密閉型圧縮機の動作効果を説明するための対比説明用模式図である。
(Embodiment 3)
FIG. 13 is a longitudinal sectional view of a hermetic compressor according to
この実施の形態3は、ピストン先端面の幅を、吐出孔側が狭く、吸入バルブ先端側が広くなる台形状で、その台形の中心軸は、ピストンの中心点を通る構成としたものであり、その他の構成は実施の形態1と同様であるが、同一部分には300番台の同一番号を付記して説明していく。 In the third embodiment, the width of the piston front end surface is a trapezoid in which the discharge hole side is narrower and the suction valve front end side is wider, and the central axis of the trapezoid passes through the center point of the piston. The configuration is the same as that of the first embodiment, but the same parts will be described with the same numbers in the 300s.
図13から図15に示すように、密閉容器301は底部にオイル303を貯留し、さらに作動流体305として、冷媒が封入されている。
As shown in FIGS. 13 to 15, the sealed
また、密閉容器301は、鉄板の絞り成型によって形成されていて、吸入管307及び吐出管309を備えている。吸入管307は、密閉容器301を貫通するように設けられ
ていて、その上流端が冷凍サイクルの低圧側(図示せず)に接続され、その下流端が密閉容器301内に連通している。吐出管309は、密閉容器301を貫通するように設けられていて、その上流端が吐出マフラー(図示せず)と連通し、その下流端が冷凍サイクルの高圧側(図示せず)に接続されている。
The sealed
また、密閉容器301内には、圧縮要素311と、この圧縮要素311を駆動する電動要素313を備える圧縮機本体315が収納されている。圧縮機本体315は、サスペンションスプリング317によって、密閉容器301に対して弾性的に支持されている。
In the sealed
圧縮要素311は、クランクシャフト319、シリンダブロック321、ピストン323、連結手段325等で構成されている。クランクシャフト319は、主軸327と偏芯軸329とで構成されている。
The
電動要素313は、シリンダブロック321の下方にボルト(図示せず)によって固定されたステータ331と、ステータ331の内側に配置され、主軸327に焼き嵌めて、固定されたロータ333で構成されている。
The
シリンダブロック321には、圧縮室335を形成するシリンダ337と主軸327を回転自在に軸支する軸受部339が一体に形成されている。
The
また、図14に示すように、シリンダ337の端面には、吸入バルブ341、バルブプレート343、及びシリンダヘッド345が、この順で配置されていて、ヘッドボルト347によって、シリンダ337の端面を封止するように固定されている。バルブプレート343には、圧縮室335内外を連通する吸入孔349と吐出孔351が設けられている。吸入バルブ341は、吸入孔349を開閉するように構成されている。また、シリンダヘッド345は、バルブプレート343を覆うように構成されている。
Further, as shown in FIG. 14, a
また、バルブプレート343におけるシリンダヘッド345と対向する面には、吐出孔351を開閉する吐出バルブ353が固定されている。そして、バルブプレート343とシリンダヘッド345によりヘッド空間355が形成されている。また、図13に示すように、バルブプレート343とシリンダヘッド345の間には、吸入マフラー357が把持されて固定されている。
A
さらに、ピストン323におけるバルブプレート343と対向するピストン323の先端面359には、突起363が設けられていて、突起363は、ピストン323が上死点に位置するときにバルブプレート343の吐出孔351へ挿入するように形成されている。
Further, a
さらにこの実施の形態3ではピストン323の先端面359には、台形状の溝361が設けられている。図15に示すように、溝361は、先端面359における吸入バルブ341の先端341aとの対向位置から、先端面359における吐出孔351との対向位置に向かって延びるように設けられており、さらに、溝361は吸入バルブ341の吸入バルブ先端341aとの対向位置側が広くなる台形状で、その台形の中心軸は、ピストンの中心点を通るように設けられている。
Further, in the third embodiment, a
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。 The operation of the hermetic compressor configured as described above will be described below.
密閉型圧縮機は、ステータ331に電流を流して磁界を発生させ、主軸327に固定されたロータ333を回転させることで、クランクシャフト319が回転する。これに伴い、偏芯軸329に回転自在に取り付けられた連結手段325を介して、ピストン323が
シリンダ337内を往復運動する。
In the hermetic compressor, a current is passed through the
そして、このピストン323の往復運動に伴い、作動流体305は吸入マフラー357を介して圧縮室335内へ吸入され、圧縮された後、吐出孔351から吐出され、ヘッド空間355、吐出管109を経て冷凍サイクル(図示せず)へと流れる。
As the
次に、図17、図18を参照しながら圧縮機本体315による作動流体305の吸入、圧縮、吐出行程について説明する。
Next, suction, compression, and discharge strokes of the working
図17(a)〜(d)は、同実施の形態3における密閉型圧縮機の動作を説明する模式図、図18(a)〜(d)は、同実施の形態2における密閉型圧縮機の動作効果を説明するための対比説明用模式図で、いずれも(a)は吸入行程の途中を、(b)は吸入行程の終了(下死点近傍)を、(c)は圧縮行程の途中を、(d)は吐出行程(上死点近傍)をそれぞれ示している。 17A to 17D are schematic diagrams for explaining the operation of the hermetic compressor in the third embodiment, and FIGS. 18A to 18D are hermetic compressors in the second embodiment. 4A and 4B are schematic diagrams for explaining the comparison, in which (a) is in the middle of the suction stroke, (b) is the end of the suction stroke (near the bottom dead center), and (c) is the compression stroke. In the middle, (d) shows the discharge stroke (near top dead center).
吸入行程において、図17(a)、図18(a)に示すように、ピストン323が圧縮室335の容積を増加する矢印x方向に動作することにより、圧縮室335内の作動流体305が膨張し、圧縮室335内の圧力が低下する。そして、圧縮室335内の圧力が、吸入マフラー357内の圧力を下回ると、圧縮室335内の圧力と吸入マフラー357内の圧力との差により、吸入バルブ341が開く。これに伴い、冷凍サイクルから戻った温度の低い作動流体305が、吸入管307から密閉容器301内に一旦開放され、その後、吸入マフラー357を経て、圧縮室335内に流入する。
In the suction stroke, as shown in FIGS. 17A and 18A, the
その後、圧縮行程において、図17(b)、図18(b)に示すようにピストン323の動作が、下死点から圧縮室335の容積が減少する矢印y方向に転じると、圧縮室335内の圧力は上昇し、圧縮室335内の圧力と吸入マフラー357内の圧力との差によって、吸入バルブ341が閉じる。これに伴い、圧縮室335は閉塞され、ピストン323がさらに圧縮室335の容積が減少する方向に動作することで、図17(c)、図18(c)に示すように、作動流体305は圧縮され、所定の圧力にまで昇圧される。
Thereafter, in the compression stroke, as shown in FIGS. 17B and 18B, when the operation of the
そして、吐出行程において、圧縮室335内の作動流体305の圧力が上昇し、バルブプレート343とシリンダヘッド345により形成されているヘッド空間355内部の圧力より高くなると、図17(d)、図18(d)に示すように、圧力差によって吐出バルブ353が開き始める。その結果、圧縮室335内部の作動流体305は、吐出孔351を通過し、ヘッド空間355へ流出する。
In the discharge stroke, when the pressure of the working
そして、作動流体305は、ヘッド空間355から吐出マフラー(図示せず)を経由し、吐出管309より冷凍サイクルの高圧側(図示せず)へと流れる。
Then, the working
圧縮室335内部の圧力が、ヘッド空間355内の圧力を下回ると、吐出バルブ353は閉じ、これに伴って圧縮室335は閉塞され、ピストン323が下死点方向に移動して再び吸入行程に移行する。
When the pressure in the
ここで、ピストン323の上死点位置において、ピストン323とバルブプレート343の間には、両者の干渉を回避するためのクリアランスが形成されており、圧縮室335には微小な容積が残在する。
Here, at the top dead center position of the
すなわち、この微小な容積によって圧縮室335の内部には作動流体305が残留することとなる。この残留した作動流体305は吐出されないため、吸入行程では、この残留する作動流体305が膨張した後、新たに吸入マフラー357から吸入孔349を経て流
入する作動流体305が混合され、圧縮されることとなる。この新たに吸入マフラー357から吸入孔349を経て作動流体305が流入する際の、吸入バルブ341が開く動作を説明する。
In other words, the working
まず、従来の構成であると、ピストン323とバルブプレート343の間の、両者の干渉を回避するためのクリアランスを小さくしたり、突起363の体積を大きくしたりすることによって、圧縮室335の微小な容積を減らし、電動圧縮機の効率を向上させようとした場合、吸入行程で、残留する作動流体305が膨張し、新たに吸入マフラー357から吸入孔349を経て作動流体305が流入するまでの時間が極めて短くなり、図16のC領域において、吸入バルブ341の吸入バルブ先端341aと、ピストン323の先端面359とが図18(a)のように接触し、騒音が発生したり、吸入バルブが欠けたりするといった信頼性面での課題があった。
First, in the conventional configuration, the clearance between the
しかしながら、本実施の形態3における圧縮機では、ピストン323の先端面359に溝361を設け、しかも、この溝361を、先端面359における吸入バルブ341の吸入バルブ先端341aとの対向位置から、先端面359における吐出孔351との対向位置に向かって延びるようにし、さらに、溝361は吸入バルブ341の吸入バルブ先端341aとの対向位置側が広くなる台形状で、その台形の中心軸は、ピストンの中心点を通るような構成としている。これにより、吸入バルブ341の吸入バルブ先端231aと、ピストン323の先端面359が接近した場合でも、図17(a)のように、溝361によって吸入バルブ341の吸入バルブ先端341aと、ピストン323の先端面359の接触を回避することができ、さらに台形状の溝361によって圧縮された作動流体305を吐出孔351に向かってスムースに案内して吐出孔251からさらに効率よく吐出させることができ、従来以上に信頼性が高く、効率の高い密閉型圧縮機を提供することができる。
However, in the compressor according to the third embodiment, the
以上のように、本発明にかかる密閉型圧縮機は、信頼性が高く、かつ効率が高いので、冷蔵庫はもちろん、冷凍ショーケース、除湿機エアーコンディショナーや自動販売機などの密閉型圧縮機として幅広く適用することができる。 As described above, since the hermetic compressor according to the present invention has high reliability and high efficiency, it is widely used as a hermetic compressor such as a refrigerator, a freezer showcase, a dehumidifier air conditioner, and a vending machine. Can be applied.
101、201、301 密閉容器
103、203、303 オイル
105、205、305 作動流体
107、207、307 吸入管
109、209、309 吐出管
111、211、311 圧縮要素
113、213、313 電動要素
115、215、315 圧縮機本体
117、217、317 サスペンションスプリング
119、219、319 クランクシャフト
121、221、321 シリンダブロック
123、223、323 ピストン
125、225、325 連結手段
127、227、327 主軸
129、229、329 偏芯軸
131、231、331 ステータ
133、233、333 ロータ
135、235、335 圧縮室
137、237、337 シリンダ
139、239、339 軸受部
141、241、341 吸入バルブ
141a、241a、341a 吸入バルブ先端
143、243、343 バルブプレート
145、245、345 シリンダヘッド
147、247、347 ヘッドボルト
149、249、349 吸入孔
151、251、351 吸入孔
153、253、353 吐出バルブ
155、255、355 ヘッド空間
157、257、357 吸入マフラー
159、259、359 先端面
161、261、361 溝
163、263、363 突起
101, 201, 301 Sealed
Claims (1)
前記電動要素によって駆動される圧縮要素と、
前記電動要素と前記圧縮要素が収容されている密閉容器を備え、
前記圧縮要素は、
圧縮室を形成するシリンダブロックと、
前記圧縮室内を往復運動するピストンと、
前記圧縮室の開口端を閉塞するように配置され、かつ、前記圧縮室内外を連通する吐出孔が形成されているバルブプレートと、
前記バルブプレートの吸入孔を開閉する吸入バルブとを備え、
前記ピストンの前記バルブプレートと対向する先端面には、突起が設けられていて、
前記突起は、前記ピストンが上死点に位置するときに前記バルブプレートの吐出孔へ挿入するように形成され、
前記ピストンにおける前記バルブプレートと対向する先端面には、その先端面の外周縁部から前記バルブプレートの吐出孔との対向位置を通過し、さらに吸入バルブ先端部との対向位置に向かって延びる所定幅の溝が設けられており、
前記溝は、吐出孔側が狭く、吸入バルブ先端側が広くなる台形状で、その台形の中心軸は、前記ピストンの中心点を通る構成とした、密閉型圧縮機。 An electric element;
A compression element driven by the electric element;
A sealed container in which the electric element and the compression element are accommodated;
The compression element is
A cylinder block forming a compression chamber,
A piston that reciprocates in the compression chamber;
A valve plate that is disposed so as to close the open end of the compression chamber, and in which a discharge hole that communicates with the outside of the compression chamber is formed;
A suction valve for opening and closing the suction hole of the valve plate,
A protrusion is provided on the tip surface of the piston facing the valve plate,
The protrusion is formed so as to be inserted into the discharge hole of the valve plate when the piston is located at the top dead center.
A front end surface of the piston facing the valve plate passes through a position facing the discharge hole of the valve plate from an outer peripheral edge of the front end surface, and further extends toward a position facing the front end of the suction valve. A width groove is provided ,
The groove has a trapezoidal shape in which the discharge hole side is narrow and the suction valve tip side is wide, and the trapezoidal central axis passes through the center point of the piston .
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