JP2012225229A - 密閉型圧縮機 - Google Patents

Abstract

【課題】密閉型圧縮機の吸入リードバルブの開くタイミングの遅れを防止し、容積効率低下を防止することを目的とする。
【解決手段】シリンダボア３１の開口端を覆うようにシリンダブロック３３に装着され、冷媒ガスを吸入するための吸入孔５５を内部に位置させて、吸入孔５５の外周にわたりシリンダブロック３３側に設けられた環状に連なるバルブシート面５３と、シリンダブロック３３側の表面上に形成された溝部５４とを有するバルブプレート５１と、バルブシート面５３を封止可能な丸形の自由端部５６を含み、縦長に形成された腕部５７と、横方向両側に延びた保持部５８とを有し、バルブプレート５１の溝部５４に全体が収容される吸入リードバルブ５２とを備え、腕部５７に屈曲部５９を設けたものである。
【選択図】図３

Description

本発明は、冷蔵庫、ショーケースなどの冷蔵、冷凍装置や空気調和装置に用いられる密閉型圧縮機に関するものである。

近年、家庭用冷凍冷蔵庫や自動販売機、エアコン等の冷凍サイクル装置に使用される電動圧縮機は、地球環境に対する要求から省エネ化への動きが加速されており、高効率化が求められている。

従来の密閉型圧縮機としては、バルブプレートに形成した溝に、吸入リードバルブを収容した構成が知られている（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密閉型圧縮機の一例について説明する。

図６は、従来の密閉型圧縮機の構成を示す上面断面図、図７は、図６に示した密閉型圧縮機の側面断面図である。

図６及び図７において、密閉容器１０１は、その側壁部に貫設された吸入配管１１１及び吐出配管１１２を有し、この密閉容器１０１には、電動要素１０２と、電動要素１０２によって駆動される圧縮要素１０３と、この圧縮要素１０３の冷媒ガス吸入経路に設けられた吸入マフラ−１０４が収納され、さらに、密閉容器１０１内の底部に、潤滑油１０５が貯留されている。

電動要素１０２は、固定子１２１と、回転子１２２を備え、その軸心を略鉛直にして、４個のバネ１２３を介して、密閉容器１０１の底部に装着されている。圧縮要素１０３は、吸入弁装置及び吐出弁装置を含むバルブ機構１０６と、吐出チャンバー１０７と、シリンダボア１３１及び軸受部１３２を有し、かつ固定子１２１の上部に固定されたシリンダ本体としてのシリンダブロック１３３と、シリンダボア１３１に往復動可能に挿設されたピストン１３４と、一端が電動要素１０２の回転子１２２の軸心部に嵌挿され、かつ軸受部１３２によって軸支される主軸部１３５及びこの主軸部１３５と一体運動するようにその一端に形成された偏心軸部１３６を有するシャフト１３７と、偏心軸部１３６及びピストン１３４を連結するコンロッド１３８を備えている。

これらの構成要素のうち、バルブ機構１０６は、シリンダヘッド１３９とともにシリンダボア１３１の開放端を覆うように、４本のボルト１４０によってシリンダブロック１３３に装着されている。吐出チャンバー１０７は、シリンダブロック１３３内部に形成されている。また、シャフト１３７の下端部には、給油機構１０８が設けられている。

上記のように構成された密閉型圧縮機について、一般的な動作について説明し、その後でバルブ機構１０６に含まれる吸入弁装置の詳細な構成及び動作について説明する。

電動要素１０２の回転子１２２は、シャフト１３７を回転させ、偏心軸部１３６の回転運動が、コンロッド１３８を介して、ピストン１３４に伝えられる。これによって、ピストン１３４は、シリンダボア１３１内を往復運動する。ピストン１３４の往復運動により、冷却システム（図示せず）から、吸入配管１１１、吸入マフラ−１０４及びバルブ機構１０６を通って、冷媒ガスがシリンダボア１３１内へ吸入され、圧縮された後、バルブ機構１０６及び吐出チャンバー１０７を通して再び冷却システムに吐出される。

シャフト１３７の下端部に形成された給油機構１０８によって、潤滑油１０５がスパイラル溝１０９を通り、上方に汲み上げられて軸受部１３２と主軸部３５との摺動面などに供給される。その一部は、偏心軸部１３６の端部に形成された吐出孔（図示せず）から密閉容器１０１内の全周方向へ水平に飛散し、ピストン１３４にも供給されて、それぞれ潤滑を行う。

図８は、図６、図７に示した密閉型圧縮機の従来のバルブ機構１０６の断面図、図９は、バルブ機構１０６を構成するバルブプレート１５１の正面図、図１０は、バルブ機構１０６を構成する吸入リードバルブ１５２の正面図である。

バルブプレート１５１は、冷媒ガスを吸入するための吸入孔１５５と排出する吐出孔１６０を有し、この吸入孔１５５の外周に亘りシリンダボア１３１側に設けられた環状に連なるバルブシート面１５３と、この吸入孔１５５とこのバルブシート面１５３を内部に位置させてシリンダボア１３１側の表面上に形成された溝部１５４を有している。

吸入リードバルブ１５２は、バルブシート面１５３を封止可能な丸形の自由端部１５６を含み、縦長に形成された腕部１５７と吸入リードバルブ１５２自体をバルブプレート１５１と、シリンダボア１３１の開放端で挟み込むことで固定される左右非対称形状を成す保持部１５８によって形成されている。

このような密閉型圧縮機において、吸入リードバルブ１５２は、バルブプレート１５１の溝部１５４に収容されている。

実用新案登録第３０７８７４３号公報

しかしながら、上述した従来の密閉型圧縮機は、吸入リードバルブ１５２のほぼ全面がバルブプレート１５１の溝部１５４に接触し、また吸入リードバルブ１５２とバルブプレート１５１の溝部１５４の間に介在する潤滑油１０５の粘着力が作用することから、吸入時に、吸入リードバルブ１５２の開くタイミングが遅れ、密閉型圧縮機の容積効率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、その目的は、吸入時に吸入リードバルブ１５２がバルブプレート１５１の溝部１５８と粘着することを防止し、容積効率の高い密閉型圧縮機を提供することにある。

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、シリンダボアの開口端を覆うようにシリンダブロックに装着され、かつ冷媒ガスを吸入するための吸入孔を設けたバルブプレートと、前記吸入孔を開閉する吸入リードバルブを備え、前記バルブプレートにおけるシリンダブロック側表面に、前記吸入孔の外周を囲う環状のバルブシート面と、前記吸入リードバルブを取付ける溝部を設け、さらに、前記吸入リードバルブを、前記バルブシート面を封止する丸形の自由端部と、前記溝部に嵌合する横長の保持部と、縦長に形成され、かつ前記自由端部と保持部をつなぐ腕部を備える構成とし、また、前記溝部を、前記バルブシート面を囲い、かつ吸入リードバルブと相似に形成し、さらに、前記吸入リードバルブの腕部を前記溝部から離間する方向に付勢する付勢部を設けたものである。

したがって、前記吸入リードバルブは、その腕部が前記溝部から離間する方向に付勢されているため、潤滑油の粘着作用を受けることが少なく、機敏な開閉動作を行うことができる。この動作は、密閉型圧縮機の容積効率の向上に寄与する。

本発明の密閉型圧縮機は、吸入時に吸入リードバルブがバルブプレート溝部と粘着することを抑制することができ、密閉型圧縮機の容積効率の向上が可能となる。

本発明の実施の形態１における密閉型圧縮機の上面断面図 同実施の形態１における密閉型圧縮機の側面断面図 同実施の形態１における密閉型圧縮機のバルブ機構部の断面図 同実施の形態１におけるバルブ機構部を構成するバルブプレートの正面図 同実施の形態１におけるバルブ機構部を構成する吸入リードバルブの正面図 従来の密閉型圧縮機の上面断面図 従来の密閉型圧縮機の側面断面図 従来のバルブ機構部の断面図 従来のバルブプレートの正面図 従来の吸入リードバルブの正面図

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収容し、前記圧縮要素を、シリンダボアを有するシリンダブロックと、前記シリンダボアの内部で往復運動するピストンと、前記シリンダボアの開口端を閉塞するように前記シリンダブロックに装着され、かつ冷媒ガスを吸入するための吸入孔を設けたバルブプレートと、前記吸入孔を開閉する吸入リードバルブを備えた構成とし、前記バルブプレートにおけるシリンダブロック側表面に、前記吸入孔の外周を囲う環状のバルブシート面と、前記吸入リードバルブを取付ける溝部を設け、さらに、前記吸入リードバルブを、前記バルブシート面を封止する丸形の自由端部と、前記溝部に嵌合する横長の保持部と、縦長に形成され、かつ前記自由端部と保持部をつなぐ腕部を備える構成とし、また、前記溝部を、前記バルブシート面を囲い、かつ吸入リードバルブと相似に形成し、さらに、前記吸入リードバルブの腕部を前記溝部から離間する方向に付勢する付勢部を設けたものである。

かかる構成とすることにより、前記吸入リードバルブは、前記溝部から離間する方向に付勢されているため、潤滑油によってバルブプレート溝部と粘着することが抑制され、機敏な開閉動作が可能となる。その結果、密閉型圧縮機の容積効率の向上をはかることができる。

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、前記付勢部を、前記自由端部が前記バルブシート面から離間するように、前記腕部を形成した該腕部の屈曲部としたものである。

かかることにより、屈曲部の位置の調整に応じて前記溝部との離間面積を調整することができ、過度の離間あるいは離間不足に伴う効率の低下を解消することができる。

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、前記保持部を、前記腕部の中心線に対して左右非対称となるように形成したものである。

かかる構成とすることにより、密閉型圧縮機の組立て時において、前記吸入リードバルブが表裏反対で組込まれることを防止することができる。

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、本発明実施の形態１における密閉型圧縮機の上面断面図、図２は、同密閉型圧縮機の側面断面図である。図３は、同密閉型圧縮機のバルブ機構部の断面図、図４は、同バルブ機構部を構成するバルブプレートの正面図、図５は、同バルブ機構部を構成する吸入リードバルブの正面図である。

図１及び図２において、密閉容器１は、その側壁部に貫設された吸入配管１１及び吐出配管１２を有し、この密閉容器１の内部には、電動要素２と、電動要素２によって駆動される圧縮要素３と、この圧縮要素３の冷媒ガス吸入経路に設けられる吸入マフラ−４が配置され、さらに、密閉容器１内の底部には、潤滑油５が貯留されている。

電動要素２は、固定子２１と、回転子２２を備え、その軸心を略鉛直にして、４個のバネ２３を介して、密閉容器１の底部に装着されている。

圧縮要素３は、後述する吸入弁装置及び吐出弁装置を含むバルブ機構６と、吐出チャンバー７と、シリンダボア３１及び軸受部３２を有し、かつ固定子２１の上部に固定されたシリンダ本体としてのシリンダブロック３３と、シリンダボア３１に往復動可能に挿設されたピストン３４と、電動要素２の回転子２２の軸心部に嵌挿され、かつ軸受部３２によって軸支される主軸部３５及びこの主軸部３５と一体運動するようにその一端に形成された偏心軸部３６を有するシャフト３７と、偏心軸部３６及びピストン３４を連結するコンロッド３８を備えた構成となっている。

これらの構成要素のうち、バルブ機構６は、シリンダヘッド３９とともにシリンダボア３１の開放端を覆うように、４本のボルト４０によってシリンダブロック３３に装着され、吐出チャンバー７は、シリンダブロック３３の内部に形成されている。また、シャフト３７の下端部には、給油機構８が設けられている。

上記構成の密閉型圧縮機について、動作の概略を説明する。

電動要素２への通電により、回転子２２はシャフト３７を回転させ、偏心軸部３６の回転運動が、コンロッド３８を介して、ピストン３４に伝えられる。これによって、ピストン３４は、シリンダボア３１内を往復運動する。ピストン３４の往復運動により、冷却システム（図示せず）から、吸入配管１１、吸入マフラ−４及びバルブ機構６を通って、冷媒ガスがシリンダボア３１内へ吸入され、圧縮された後、バルブ機構６及び吐出チャンバー７を通して再び冷却システムに吐出される。

潤滑油５は、シャフト３７の回転に伴い、シャフト３７の下端部に形成された給油機構８によってスパイラル溝９へ送出され、このスパイラル溝９を通って、上方に汲み上げられる。汲み上げられた潤滑油５は、軸受部３２と主軸部３５との摺動面などに供給されるとともに、偏心軸部３６の端部に形成された吐出孔（図示せず）から密閉容器１内の全周方向へ水平に飛散してピストン３４にも供給され、それぞれの摺動部の潤滑を行う。

次に、吸入弁装置について説明する。バルブ機構６は、吸入弁装置及び吐出弁装置を含み、これらが一つの要素を共有する構成になっているが、吐出弁装置については本発明と
直接的に関係しないため、その説明を省略し、吸入弁装置についてのみ以下に説明する。

図３乃至図５において、バルブプレート５１は、冷媒ガスを吸入するための吸入孔５５と圧縮された冷媒ガスを排出するための吐出孔６０を有し、さらに、吸入孔５５を囲むようにシリンダボア３１側の表面に設けられた環状のバルブシート面５３と、シリンダボア３１側の表面において吸入孔５５とバルブシート面５３を囲うように形成された所定深さの溝部５４を有している。

このバルブプレート５１のシリンダボア３１の反対側の面には、吐出弁機構を構成する要素が装着されるが、ここではその図示および説明を省略する。

吸入弁装置を構成する吸入リードバルブ５２は、バルブシート面５３を封止する丸形の自由端部５６と、この自由端部５６と連続し、縦長に形成された腕部５７と、吸入リードバルブ５２自体をバルブプレート５１と、腕部５７の他端に連続して形成された保持部５８を具備している。保持部５８は、腕部５７の中心線Ｘに対して左右非対称となるように左右方向に延出した略矩形に形成されている。また、腕部５７には、吸入リードバルブ５２のバルブプレート５１への装着状態において、自由端部５６がバルブシート面５３から微小に離間するように腕部５７を屈曲させた屈曲部５９が設けられている。

ここで、バルブプレート５１に形成された溝部５４は、吸入リードバルブ５２が微小に遊び（間隔）をもって嵌合するように、吸入リードバルブ５２の形状と略相似に形成され、その深さは、吸入リードバルブ５２の板厚と同等の寸法に設定されている。

また、屈曲部５９は、冷媒ガスの流入に伴う自由端部５６の開放時に、自由端部５６と腕部５７が機敏に反応するように、適度なバネ定数となる位置に設定されている。

吸入リードバルブ５２は、保持部５８を溝部５４に嵌合した状態で、バルブプレート５１をシリンダボア３１の開放端に取付けることにより、バルブプレート５１とシリンダボア３１によって挟み込まれ、固定されている。この状態において、吸入リードバルブ５２の自由端部５６とバルブシート面５３との離間程度は、潤滑油５がその表面張力で膜を形成する程度に設定されている。

以上のように構成されたバルブ機構６において、ピストン３４が吸入工程に入ると、シリンダボア３１内の圧力が低下し、吸入孔５５内に存在する吸入ガス圧力より低くなるときに、吸入リードバルブ５２の自由端部５６がシリンダボア３１側に開く。これにより、吸入ガスがシリンダボア３１内に流入される。

このとき、吸入リードバルブ５２には、腕部５７にシリンダブロック３３側に屈曲した屈曲部５９を設けているため、潤滑油５が介在することで粘着されたバルブプレート５１のバルブシート面５３と吸入リードバルブ５２の自由端部５６、及びバルブプレート５１の溝部５４と吸入リードバルブ５２の腕部５７を引き離す方向に力が働く。その結果、吸入リードバルブ５２の自由端部５６の開くタイミングが遅れることを防止することができる。

さらに、吸入リードバルブ５２は、吸入工程時に自由端部５６と腕部５７の固有振動数で開閉を繰り返す（通常２〜４回程度）。このとき、毎回、バルブプレート５１のバルブシート面５３と吸入リードバルブ５２の自由端部５６、及びバルブプレート５１の溝部５４と吸入リードバルブ５２の腕部５７が接触する。ところが、本実施の形態１の構成においては、吸入リードバルブ５２の腕部５７に、シリンダブロック３３側へ屈曲した屈曲部５９を設けているため、吸入リードバルブ５２の自由端部５６の開くタイミングが遅れる
ことを防止する。

したがって、シリンダボア３１内に流入させる吸入ガス量を増加させることができ、密閉型圧縮機の容積効率を向上させることができる。

さらに、吸入リードバルブ５２の保持部５８は、横方向（左右両側）に延び、腕部５７の中心線Ｘに対して左右非対称の形状であるため、組み立ての際、バルブプレート５１に形成された溝部５４に、吸入リードバルブ５２が表裏逆に取り付けられようとしても、吸入リードバルブ５２の保持部５８をバルブプレート５１の溝部５４に挿入した場合、腕部５７、自由端部５６が挿入できないため、誤った組立てを防止することができる。

以上のように本発明にかかる密閉型圧縮機は、吸入リードバルブの機敏な開閉動作が期待でき、密閉型圧縮機の容積効率を向上するもので、家庭用の冷凍機器から業務用の冷凍機器にわたって搭載することができる。

１ 密閉容器
２ 電動要素
３ 圧縮要素
６ バルブ機構
３１ シリンダボア
３３ シリンダブロック
３４ ピストン
５１ バルブプレート
５２ 吸入リードバルブ
５３ バルブシート面
５４ 溝部
５５ 吸入孔
５６ 自由端部
５７ 腕部
５８ 保持部
５９ 屈曲部

Claims (3)

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収容し、前記圧縮要素を、シリンダボアを有するシリンダブロックと、前記シリンダボアの内部で往復運動するピストンと、前記シリンダボアの開口端を閉塞するように前記シリンダブロックに装着され、かつ冷媒ガスを吸入するための吸入孔を設けたバルブプレートと、前記吸入孔を開閉する吸入リードバルブを備えた構成とし、前記バルブプレートにおけるシリンダブロック側表面に、前記吸入孔の外周を囲う環状のバルブシート面と、前記吸入リードバルブを取付ける溝部を設け、さらに、前記吸入リードバルブを、前記バルブシート面を封止する丸形の自由端部と、前記溝部に嵌合する横長の保持部と、縦長に形成され、かつ前記自由端部と保持部をつなぐ腕部を備える構成とし、また、前記溝部を、前記バルブシート面を囲い、かつ吸入リードバルブと相似に形成し、さらに、前記吸入リードバルブの腕部を前記溝部から離間する方向に付勢する付勢部を設けた密閉型圧縮機。
2. 前記付勢部を、前記自由端部が前記バルブシート面から離間するように、前記腕部を形成した該腕部の屈曲部とした請求項１に記載の密閉型圧縮機。
3. 前記保持部を、前記腕部の中心線に対して左右非対称となるように形成した請求項１または２に記載の密閉型圧縮機。