JP2006046171A

JP2006046171A - 圧縮機

Info

Publication number: JP2006046171A
Application number: JP2004227969A
Authority: JP
Inventors: Akira Inoue; 陽井上
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2004-08-04
Filing date: 2004-08-04
Publication date: 2006-02-16

Abstract

【課題】エネルギー効率のばらつきを抑え、安定して高効率化を図ることができる圧縮機を提供する。
【解決手段】バルブプレート１２０に形成した吐出弁装置１２３において吐出リード１４２とスプリングリード１４４との間にスペーサ１４３を挟持することにより、スペーサ１４３の板厚により吐出リード１４２の開き特性を調整することができるとともに、スプリングリード１４４との吸着による閉じ遅れを防止することができるため、安定して高効率化を図ることができるものである。
【選択図】図２

Description

本発明は冷蔵庫等に使用される圧縮機に関し、特に冷媒ガスの吐出経路に設けられる吐出弁装置の改良に関するものである。

従来の圧縮機としては、運転時の低騒音化を図るとともに、吐出リードの開閉時における損失を低減させることでエネルギー効率を向上させる吐出弁装置を備えたものがある（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の圧縮機を説明する。

図４は、従来の圧縮機の断面図、図５は、従来の圧縮機の吐出弁装置の断面図である。図４、５において、密閉容器１には圧縮要素２およびこれを駆動する電動要素３が収容されており、底部に冷凍機油４を貯留している。

圧縮要素２と電動要素３とは密閉容器１の内部に支持装置５を介して弾性的に支持されている。

また、圧縮要素２は略円筒形のシリンダ６を形成するシリンダブロック７と、シリンダ６内を往復動するピストン８と、シリンダ６の開口端に取り付けられた吸入リード９とバルブプレート１０とシリンダヘッド１１を備えている。

板状のバルブプレート１０は、吸入孔１２と反シリンダ６側の凹部１４に形成した吐出弁装置１５を備えている。

吐出弁装置１５はシリンダ６内に連通する吐出孔１６と、吐出孔１６の外側に設けられた弁座部１７と吐出リード１８と、スプリングリード１９と、ストッパ２０を備えている。また、凹部１４には弁座部１７と同一平面上に台座部２１が配されている。

吐出リード１８は、吐出孔１６の開口を開閉する開閉部２２を有している。

スプリングリード１９は吐出リード１８のバルブプレート１０の反シリンダ６側に配されており、開閉部２２に対して隙間を有するようにスプリングリード折曲部２３において反開閉部２２側に折り曲げられている。

ストッパ２０はスプリングリード１９の反吐出リード１８側に配され、弁座部１７と台座部２１を含む平面に対してバルブプレート１０の反シリンダ６側に略平行部２４を少なくとも２つ有し、開閉部２２に対応する位置にスプリングリード１９に対し隙間を有するように配されている。吐出リード１８、スプリングリード１９、ストッパ２０、バルブプレート１０は台座部２１においてリベット２５によって挟持固定されている。

以上のように構成された圧縮機について、以下その動作を説明する。

吸入孔１２から吸い込まれた冷媒（図示せず）がシリンダ６内で往復動するピストン８によって圧縮され、吐出弁装置１５に設けられた吐出孔１６より吐出されることで圧縮動作を有している。

吐出リード１８とスプリングリード１９の自由端における空間高さを確保することにより、吐出リード１８の開き時における圧力損失を防止し、またスプリングリード１９の吐出リード１８に対する空間高さをスプリングリード１９の折り曲げ量で調節することによって吐出リード１８の開き量を規制することができる。これらに加えて、ストッパ２０に弁座部１７と台座部２１を含む平面に対して略平行部２４を２つ以上備えることによって、ストッパ２０の吐出リード１８に対する空間高さを容易に管理できるものである。
特開２００２−１９５１６０号公報

しかしながら、上記従来の構成では、圧縮機のエネルギー効率を向上させるために異種冷媒に対してそれぞれスプリングリード１９の折り曲げ量を設定しているので、折り曲げ量のばらつきによりエネルギー効率もばらつく可能性があるという課題を有していた。

また、バルブプレート１０、吐出リード１８、スプリングリード１９、ストッパ２０が台座部２１において片持ちで固着されるため、バルブプレート１０、吐出リード１８、スプリングリード１９、ストッパ２０が台座部２１においてリベット２５等で挟持固定される時、リベット２５のカシメ力が強い場合、吐出リード１８が台座部２１において過剰に押さえ付けられ、開閉部２２が弁座部１７から浮いてしまい吐出リード１８と弁座部１７とのシール性が低下する可能性があるという課題を有していた。

さらに、吐出リード１８の開き時に吐出リード１８がスプリングリード１９と接触し、間に介在する冷凍機油４によりスプリングリード１９と吸着して吐出リード１８の閉じ遅れが起こる可能性があ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、スプリングリード自由端における吐出リードに対する空間高さを安定させるとともに、吐出リードの閉じ遅れを減らし、安定してエネルギー効率の高い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、本発明の圧縮機は、吐出リードとスプリングリードとの間に挟持されるスペーサを備えたもので、吐出リードとストッパとスプリングリードとスペーサを台座部にて固定したときにスプリングリードの吐出リードに対する空間高さをスペーサの板厚により得ることで空間高さのばらつきを小さくすることができ、また吐出リードとスプリングリードとはスペーサの位置から隙間を有するためオイルによる吸着を起しにくいという作用を有する。

本発明の圧縮機は、空間高さのばらつきを小さくでき、かつオイルによる吸着を起しにくいので、吐出リードの閉じ遅れを減らし、安定して高効率化を図ることができる。

請求項１に記載の発明は、密閉容器内に圧縮要素および冷凍機油を収容し、前記圧縮要素はピストンと、前記ピストンが往復動するシリンダと、前記シリンダの開口端に取り付けられるバルブプレートと、前記バルブプレートの反シリンダ側に形成した吐出弁装置とを備え、前記吐出弁装置は前記シリンダ内に連通する吐出孔と、前記吐出孔の外側に設けられた弁座部と、前記弁座部と略同一平面上に形成した台座部とを前記バルブプレートに形成し、板ばね材から形成され前記弁座部を開閉する吐出リードと、前記吐出リードの動きを規制するストッパと、板ばね材から形成され前記吐出リードと前記ストッパとの間に挟持されるスプリングリードとを前記台座部に固定するとともに、前記吐出リードと前記スプリングリードとの間に挟持されるスペーサを備えたもので、吐出リードとストッパとスプリングリードとスペーサを台座部にて固定したときにスプリングリードの吐出リードに対する空間高さをスペーサの板厚により得ることで空間高さのばらつきを小さくすることができ、また吐出リードとスプリングリードとはスペーサの位置から隙間を有するのでオイルによる吸着を起しにくいため、吐出リードの閉じ遅れを減らし、安定して高効率化を図ることができる。

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、吐出リードとストッパとスプリングリードとスペーサを台座部にリベットで挟持固定したものであり、吐出リードとストッパとスプリングリードとスペーサを容易に台座部に固定できるため、請求項１に記載の発明の効果に加えてさらに、安価でかつ容易に組み立てることができる。

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、スペーサは吐出リードおよびスプリングリードと略同一のヤング率を有しているものであり、吐出リード、スペーサ、スプリングリードを台座部に固定する際に吐出リードとスプリングリードの変形代が略同じになり、吐出リードとスプリングリードの相対距離がほとんど変わらず、請求項１または２に記載の発明の効果に加えてさらに、スプリングリードの吐出リードに対する空間高さをより安定させることができる。

請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の発明において、スペーサは板ばね材から形成されるようにしたものであり、スペーサ両面の研磨が不要となるため、請求項３に記載の発明の効果に加えてさらに、コスト上昇を防止することができる。

請求項５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、吐出リードは弁座部を開閉する開閉部側が吐出リード折曲部において前記弁座部側に折り曲げられたものであり、吐出リードを台座部にて固定したときに開閉部を弁座部に押し付ける力が働き、開閉部の弁座部からの浮きを防止し、吐出リードと弁座部のシール性が向上するため、請求項１または２に記載の発明の効果に加えてさらに、冷凍能力の低下を抑え高効率化を図ることができる。

請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の発明において、吐出リード折曲部を弁座部と台座部との間に形成した逃げ部に位置させたもので、吐出リードの傾き量を安定させることができ、常に設定値どおりの押し付け力が弁座部に働くため、請求項５に記載の発明の効果に加えてさらに、確実に吐出リードと弁座部とのシール性を得ることができる。

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における圧縮機の断面図、図２は同実施の形態における圧縮機の吐出弁装置の断面図、図３は同実施の形態における圧縮機の吐出弁装置の分解図である。

図１から図３において、密閉空間を形成する密閉容器１０１には圧縮要素１０２および圧縮要素１０２を駆動する電動要素１０３が収容されており、底部に冷凍機油１０４を貯留している。

圧縮要素１０２と電動要素１０３とは密閉容器１０１の内部に支持装置１０５を介して弾性的に支持されている。また、密閉容器１０１の空間には冷媒１０６が封入されている。冷媒１０６は、好ましくは近年の環境問題に対応した特定フロン対象以外の冷媒で例えばＲ１３４ａや自然冷媒であるＲ６００ａ等である。電動要素１０３は、ステータ１０７と、ロータ１０８から構成されている。

次に圧縮要素１０２について説明する。

シリンダ１０９を形成するシリンダブロック１１０にはクランクシャフト１１１を支持する支持体１１２が固定されている。クランクシャフト１１１は主軸部１１３と偏芯部１１４を備え、主軸部１１３にはロータ１０８が嵌合されている。

シリンダ１０９にはピストン１１５を収納し、ピストン１１５と偏心部１１４とは連結手段１１６によって連結されている。

偏心部１１４の下端には遠心力によって冷凍機油１０４を圧縮要素１０２の各摺動部に給油する給油管１１７が設置されている。

シリンダ１０９の開口端を封止するよう配設されるバルブプレート１２０は焼結合金等からなり、吸入リード１２１の開閉によりシリンダ１０９と連通する吸入孔１２２を設けるとともに、反シリンダ１０９側面には吐出弁装置１２３を形成する凹部１２４および凹部１２４の底にシリンダ１０９と連通する吐出孔１２８を設けている。

シリンダヘッド１２６は、バルブプレート１２０の反シリンダ１０９側に配設され、吐出弁装置１２３を内包する高圧室１２５を形成する。

吸入リード１２１は板ばね材からなり、吸入孔１２２の開口を開閉するリード弁１２７が切り欠きにより形成されている。また、吸入リード１２１には吐出孔１２８を逃げる切り欠き１２９が設けられている。

消音空間（図示せず）を形成する吸入マフラー１３２はＰＢＴなどの樹脂で成型され、一端が密閉容器１０１内空間に、他端が吸入孔１２２に連通している。

吸入リード１２１、バルブプレート１２０、高圧室１２５を形成するシリンダヘッド１２６、吸入マフラー１３２はボルト等によってシリンダブロック１１０に締結固定されている。

つぎに吐出弁装置１２３について説明する。

バルブプレート１２０の凹部１２４には吐出孔１２８を囲うように形成した弁座部１３４を設けるとともに、バルブプレートリベット孔１３６を備えた台座部１３８が弁座部１３４と同一平面上に形成される。弁座部１３４と台座部１３８との間には、台座部１３８より更に深い逃げ部１４０を形成している。

そして吐出リード１４２、スペーサ１４３、スプリングリード１４４、ストッパ１４６が順にリベット１４７によって台座部１３８に挟持固定されている。

吐出リード１４２は舌状の板ばね材からなり、一端に吐出孔１２８の開口を開閉する開閉部１４８を形成し、他端には台座部１３８に固定される吐出リード保持部１５０を形成するとともに吐出リードリベット孔１５１を設けている。また吐出リード１４２は開閉部１４８側が吐出リード折曲部１５２において弁座部１３４側に折曲形成されている。なお、吐出リード折曲部１５２は逃げ部１４０に対応する任意の位置に形成されており、吐出リード折曲部１５２における折曲角度は１度から１５度の範囲にあることが好ましい。

スプリングリード１４４は舌状の板ばね材からなり、一端にスプリングリード自由端１５６を形成し、他端には台座部１３８に固定されるスプリングリード保持部１５８を形成するとともにスプリングリードリベット孔１５９を設けている。

スペーサ１４３はリング状の板ばね材からなり、スペーサリベット孔１６０を備えている。スペーサ１４３の枚数および板厚はスプリングリード自由端１５６と吐出リード１４２の開閉部１４８との間に所定の隙間を形成するように調整されている。

ストッパ１４６は吐出リード１４２の開閉部１４８と所定の隙間をもって吐出リード１４２の動きを規制するストッパ部１６１と、ストッパリベット孔１６２を備え、台座部１３８に固定されるストッパ保持部１６４とを有する。ストッパ部１６１の吐出リード１４２側面は弁座部１３４と台座部１３８を含む平面に対して略平行に形成されている。

ストッパ保持部１６４は吐出リード保持部１５０、スプリングリード保持部１５８、スペーサ１４３と共にバルブプレート１２０の凹部１２４に設けられた台座部１３８のバルブプレートリベット孔１３６に対応する位置において、それぞれ吐出リードリベット孔１５１、スプリングリードリベット孔１５９、スペーサリベット孔１６０、ストッパリベット孔１６２においてリベット１４７をカシメることで組み立てられている。

以上のように構成された圧縮機について、以下その動作、作用を説明する。

ステータ１０７に電力が供給されるとロータ１０８とともにクランクシャフト１１１が回転し、偏芯部１１４の偏芯運動が連結手段１１６を解してピストン１１５をシリンダ１０９内で往復動させる。ピストン１１５の往復動に応じて、吸入行程において冷却システム（図示せず）から戻ってきた密閉容器１０１内の冷媒１０６は、吸入マフラー１３２を経て吸入リード１２１を押し開け、吸入孔１２２を通ってシリンダ１０９内に吸入される。吸入された冷媒１０６は圧縮行程においてシリンダ１０９内で圧縮され、吐出リード１４２を押し開け、吐出孔１２８からシリンダヘッド１２６に形成された高圧室１２５に吐出された後、冷却システム（図示せず）へと吐出される。

またクランクシャフト１１１の回転に伴って給油管１１７が回転し、遠心力によって冷凍機油１０４を圧縮要素１０２の各摺動部や吐出弁装置１２３等に給油する。

吐出リード１４２の開閉部１４８は吸入行程では閉じて弁座部１３４をシールし、圧縮行程においてシリンダ１０９内の圧力が上がると開くことで冷媒１０６を高圧室１２５に吐出する。

スプリングリード自由端１５６は吐出リード１４２の開閉部１４８とスペーサ１４３の合計板厚分の隙間を形成するとともにストッパ１４６に対して所定の隙間を形成している。従って吐出リード１４２はスプリングリード１４４に当たるまでは剛性が低く、当たってからは高くなるという２段階の特性を有することになり、応答性を損なうことなく冷媒循環量の少ない条件下で吐出リード１４２が開きやすく、高い圧縮効率を得ることができる。

ここで、吐出リード１４２の２段階の特性を安定させるためには、スプリングリード自由端１５６と開閉部１４８との隙間管理が非常に重要となる。本実施の形態によれば、スペーサ１４３を板ばね材から形成しているので、吐出リード１４２、スプリングリード１４４とヤング率が同一となり、リベット１４７で吐出リード、スペーサ、スプリングリードを台座部に狭持固定する際、吐出リードとスプリングリードの変形代が略同じになる。その結果、吐出リードとスプリングリードの相対距離がほとんど変わらず、スプリングリードの吐出リードに対する空間高さをより安定させることができるため、高い圧縮効率が安定して得られる。

またリベット１４７による固定を用いても吐出リードとスプリングリードの多少の変形が許容でき、安価で簡便な組立が可能となる。

さらに、吐出リード１４２がスプリングリード１４４に当たった時の吐出リード１４２とスプリングリード１４４とのなす角度が大きくなり、吐出リード１４２の開閉部１４８の先端とスプリングリード１４４は点接触となるため、吐出リード１４２とスプリングリード１４４が面接触に近づいた際に生ずる、冷凍機油１０４等の介在による粘着現象を減らすことができ、吐出リード１４２の応答性が上がって閉じ遅れが減ることで、更に体積効率が高まる。

また、図２に示すように吐出リード１４２は開閉部１４８側が吐出リード折曲部１５２において弁座部１３４側に折曲形成されているので、開閉部１４８を弁座部１３４に押し付ける力が働くため、吐出リード１４２が閉じている間の弁座部１３４からの浮きを防ぐことができる。その結果、吸入行程においてシリンダヘッド１２６の高圧室１２５からシリンダ１０９内に逆流する高圧の冷媒１０６の量が減少するため、高い体積効率を得ることができる。

さらに、吐出リード１４２の吐出リード折曲部１５２を逃げ部１４０に位置させることにより、吐出リード１４２を固着したときに吐出リード折曲部１５２が台座部１３８とスプリングリード保持部１５８とスペーサおよびストッパ保持部１６４とにより押さえ付けられることを防止できるため、吐出リード１４２の傾き量を安定させることができる。その結果設定値どおりの押し付け力が弁座部１３４に働くため、より確実に吐出リード１４２と弁座部１３４とのシール性を得ることができる。

以上のように本実施の形態によれば安定して高いエネルギー効率を備えた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エネルギー効率のばらつきを抑制し安定して高効率化を図ることが可能となるので、冷凍ショーケースや除湿機等の用途にも適用できる。

本発明の実施の形態１における圧縮機の断面図同実施の形態における圧縮機の吐出弁装置の断面図同実施の形態における圧縮機の吐出弁装置の分解図従来の圧縮機の断面図従来の圧縮機における吐出弁装置の断面図

符号の説明

１０１密閉容器
１０２圧縮要素
１０４冷凍機油
１０９シリンダ
１１５ピストン
１２０バルブプレート
１２３吐出弁装置
１２８吐出孔
１３４弁座部
１３８台座部
１４０逃げ部
１４２吐出リード
１４３スペーサ
１４４スプリングリード
１４６ストッパ
１４７リベット
１４８開閉部
１５２吐出リード折曲部

Claims

密閉容器内に圧縮要素および冷凍機油を収容し、前記圧縮要素はピストンと、前記ピストンが往復動するシリンダと、前記シリンダの開口端に取り付けられるバルブプレートと、前記バルブプレートの反シリンダ側に形成した吐出弁装置とを備え、前記吐出弁装置は前記シリンダ内に連通する吐出孔と、前記吐出孔の外側に設けられた弁座部と、前記弁座部と略同一平面上に形成した台座部とを前記バルブプレートに形成し、板ばね材から形成され前記弁座部を開閉する吐出リードと、前記吐出リードの動きを規制するストッパと、板ばね材から形成され前記吐出リードと前記ストッパとの間に挟持されるスプリングリードとを前記台座部に固定するとともに、前記吐出リードと前記スプリングリードとの間に挟持されるスペーサを備えた圧縮機。
吐出リードとストッパとスプリングリードとスペーサを台座部にリベットで挟持固定した請求項１に記載の圧縮機。
スペーサは吐出リードと略同一のヤング率を有している請求項１または２に記載の圧縮機。
スペーサは板ばね材から形成される請求項３に記載の圧縮機。
吐出リードは弁座部を開閉する開閉部側が吐出リード折曲部において前記弁座部側に折り曲げられた請求項１または２に記載の圧縮機。
吐出リード折曲部を弁座部と台座部との間に形成した逃げ部に位置させた請求項５に記載の圧縮機。