JP2005120836A

JP2005120836A - 圧縮機

Info

Publication number: JP2005120836A
Application number: JP2003353460A
Authority: JP
Inventors: Hidenori Kobayashi; 秀則小林
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2003-10-14
Filing date: 2003-10-14
Publication date: 2005-05-12

Abstract

【課題】吐出リードの吐出弁座からの浮き上がりや開き量のばらつきを低減して吐出孔のシール性を保ち、効率および冷凍能力を高めるとともに、個々の効率や冷凍能力のばらつきを低減する。
【解決手段】吐出リード１１６と、吐出リード１１６の開きを規制するストッパ１１８及びスプリングリード１１７を、弾性ワッシャーを介してバルブプレート１１５に挟持固定したものであり、吐出リード１１６、スプリングリード１１７、ストッパ１１８に弾性ワッシャーによって一定の荷重が付与することで過大な荷重を防止し、吐出リード１１６の吐出弁座１２４からの浮き上がりや開き量のばらつきを低減することができ、効率および冷凍能力を高めるとともに、個々の効率や冷凍能力のばらつきを低減することができる。
【選択図】図２

Description

本発明は電気冷蔵庫等の冷却システムに用いられる圧縮機に関するもので、特に冷媒ガス等の吐出経路に設けられる吐出バルブに関するものである。

近年、電気冷蔵庫等の冷却システム等に用いる圧縮機にはエネルギー効率の向上が強く求められており、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バルブ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、従来の圧縮機における吐出バルブの断面図、図５は、従来の圧縮機の断面図である。

図４、図５において、密閉容器１には往復動型圧縮機構を構成する圧縮要素２およびこれを駆動する電動要素３が収容されるとともに、底部に冷凍機油４を貯留しており、また冷媒６が封入されている。

圧縮要素２は、略円筒形のシリンダ８を形成するシリンダブロック７と、シリンダ８内を往復するピストン９と、シリンダ８の開口端部に取り付けられたサクションリード１０、バルブプレートアッセンブリ１１、およびシリンダヘッド１２とを備えている。

バルブプレートアッセンブリ１１は、板状のバルブプレート１５および吐出リード１６、スプリングリード１７、ストッパ１８からなる。板状のバルブプレート１５は、焼結合金にて形成され、反シリンダ側に形成した凹部２３に吐出弁座２４を設けている。吐出孔１３は吐出弁座２４の中心に穿設されており、凹部２３には吐出弁座２４と同一平面上にバルブ保持部２５が配設されている。

吐出リード１６は板ばねからなり、吐出弁座２４を開閉する吐出リード蓋部２６を形成している。スプリングリード１７は板ばねからなり、吐出リード１６の反バルブプレート１５側に配設され、吐出リード１６の反バルブプレート１５側にリフトしている。

略クランク状に形成されたストッパ１８は、スプリングリード１７の反吐出リード１６側に配設され、吐出リード蓋部２６に対応する位置において、スプリングリード１７に対し隙間を有するように形成されている。

吐出リード１６、スプリングリード１７、ストッパ１８、バルブプレート１５はバルブ保持部２５においてリベット３０によって挟持固着されて、バルブプレート１５の凹部２３において吐出バルブ２９を形成している。

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。

電動要素３に電力が供給されることで電動要素３は圧縮要素２を駆動し、シリンダ８内でピストン９が往復運動し、サクションリード１０を介して吸入された冷媒６はシリンダ８内で圧縮され、吐出リード１６を含むバルブプレートアッセンブリ１１を介してシリンダヘッド１２へと吐出されることで周知の圧縮動作を行う。

上記の圧縮動作のうち圧縮された冷媒６が吐出される時に、バルブプレートアッセンブリ１１に配されている吐出リード１６とスプリングリード１７の自由端における距離３１及びストッパ１８と吐出リード１６の距離３２を調節することにより吐出リード１６の開き量を規制することができ、吐出リード１６が開きシリンダ８内で圧縮された冷媒６がシリンダヘッド１２へと吐出される際の圧力損失を低減することができる。
特開２００２−１９５１６０号公報

しかしながら、上記従来の構成では、吐出リード１６、スプリングリード１７、ストッパ１８、バルブプレート１５がバルブ保持部２５においてリベット３０によって挟持固着されているため、リベット３０のかしめの影響でバルブプレート１５が変形し、吐出リード蓋部２６が吐出弁座２４から浮いてしまう、即ち吐出孔１３が吐出リード１６と吐出弁座２４により閉じきられず僅かに開いていることがあった。

これは、リベット３０の一端をかしめて変形させる際、これを変形させるのに必要な大きな荷重が作用するため、吐出リード１６のバルブ保持部２５近傍に強い応力が発生し、その結果、吐出リード１６のバルブ保持部２５近傍およびバルブプレート１５を変形させ、吐出リード蓋部２６が吐出弁座２４から浮いてしまうのである。

バルブ保持部２５近傍に発生する応力は、実測してみると１８ｋｇｆ／ｍｍ²にもなり、その結果、吐出リード蓋部２６が吐出弁座２４から２０μｍ程度浮き上がってしまうことが判明した。バルブプレート１５が塑性変形を起こしやすい焼結合金にて形成されていることも、こういった吐出リード１６の浮きを助長しているものと考えられる。

吐出リード蓋部２６が吐出弁座２４から浮いてしまう結果、吐出弁座２４と吐出リード蓋部２６との間のシール性が損なわれ、圧縮した冷媒６が一旦吐出されたシリンダヘッド１２から圧縮室３１内への逆流が増加することで、圧縮機の冷凍能力が低下し効率が低下するといった課題があった。

また、吐出リード１６が浮き上がってしまうことで、吐出リード１６とスプリングリード１７の自由端における距離３１及びストッパ１８と吐出リード１６の距離３２が個々にばらついてしまい、その結果、吐出リード１６の開き量にばらつきを生じ、開き量が小さい場合には特に圧力損失が増加し効率が低下するといった課題があった。

本発明は従来の課題を解決するもので、効率および冷凍能力が高く、個々の効率や冷凍能力のばらつきの少な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、吐出リードの開きを規制する規制部を設けたストッパと、弾性ワッシャーと、略円筒状をなし一端にフランジ部を形成したスリーブと、頭部と胴部を有するリベットとを備えるとともに、胴部をかしめることによって、頭部とフランジ部とで吐出リードとストッパと弾性ワッシャーとをバルブプレートに挟持固定したものであり、吐出リードやストッパに過大なかしめ荷重が作用せず、弾性ワッシャーによって一定の荷重が付与することで、吐出リードのバルブ保持部近傍およびバルブプレート１５の変形を低減し、吐出リードの吐出弁座からの浮き上がりや開き量のばらつきを低減するという作用を有する。

本発明は、上記従来の課題を解決するもので、効率および冷凍能力が高く、個々の効率や冷凍能力のばらつきの少ない圧縮機を提供することができる。

本発明の請求項１に記載の発明は、シリンダブロックに形成されたシリンダと、前記シリンダ内に往復自在に挿入されたピストンと、前記シリンダの開口端を封止するバルブプレートとで圧縮室を形成するとともに、前記バルブプレートの反シリンダ側に吐出バルブを形成し、前記吐出バルブは前記バルブプレートに穿設され圧縮室に連通する吐出孔と、前記吐出孔を囲うように形成された吐出弁座と、板ばね材から形成され、前記弁座を開閉する吐出リードと、前記吐出リードの開きを規制する規制部を設けたストッパと、弾性ワッシャーと、略円筒状をなし一端にフランジ部を形成したスリーブと、頭部と胴部を有するリベットとを備えるとともに、前記胴部をかしめることによって、前記頭部と前記フランジ部とで前記吐出リードと前記ストッパと前記弾性ワッシャーとを前記バルブプレートに挟持固定したものであり、吐出リードやストッパに過大なかしめ荷重が作用せず、弾性ワッシャーによって一定の荷重を付与することで、吐出リードのバルブ保持部近傍およびバルブプレートの変形を低減し、その結果吐出リードの吐出弁座からの浮き上がりや開き量のばらつきを低減できるため、効率および冷凍能力を高くでき、個々の効率や冷凍能力のばらつきを低減することができる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明に、さらにバルブプレートを焼結合金で形成したものであり、鋳物で形成された場合と比べてバルブプレートの機械加工を大幅に低減することができる為、安いコストで製作することができる。

請求項３に記載の発明は、請求項１または請求項２に記載の発明に、さらに、バルブプレートの反シリンダー側に凹部を設けたものであり、吐出孔を形成する空間容積を小さくでき、吐出リードから吐出されずに吐出孔内に残った圧縮された冷媒が、吸入行程時に再膨張することで生じる体積効率の低下を低減することができる。さらに、吸入バルブをコンパクトに構成することができる。

請求項４に記載の発明は、請求項１から３に記載の発明に、さらに、吐出リードとストッパの間に配設されるとともに吐出リードが弁座を封止した状態で自由端部において吐出リードとストッパとの双方に隙間が形成された板ばね材からなるスプリングリードを備えたものであり、吐出リードとスプリングの自由端における空間高さを確保することで吐出リード開き時における圧力損失を低減し、また、スプリングリードの空間高さを確保することで吐出リードの開き量を規制し、効率を向上させることができる。

以下、本発明による圧縮機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の圧縮機の断面図、図２は、同実施の形態のリンダ開口端部に取り付けられる構成要素の分解図である。図３は、本発明の実施の形態の吐出バルブの断面図である。

図１から図３において、密閉容器１０１には往復動型圧縮機構を構成する圧縮要素１０２およびこれを駆動する電動要素１０３が収容されている。また密閉容器１０１には底部に冷凍機油１０４が貯留されており、冷媒１０６が封入されている。

次に、圧縮要素１０２について説明する。

シリンダブロック１０７にはシリンダ１０８が形成され、ピストン１０９がシリンダ１０８内を往復自在に挿入されている。シリンダ１０８の開口端部にはこれを封止するようにバルブプレート１１５が高圧室を形成するシリンダヘッド１１２とともにシリンダブロック１０７にボルト等で締結固定されている。また、シリンダ１０８とバルブプレート１１５の間には、板ばねからなり、リード弁１２１が切り欠きにより形成されるサクションリード１１０が挟持されている。

バルブプレート１１５は焼結合金からなり、リード弁１２１によって開閉される吸入孔１１４を設けるとともに、反シリンダ１０８側に凹部１２３を設けている。凹部１２３には吐出孔１１３と吐出孔１１３を囲うように形成した吐出弁座１２４を底部に形成するとともに、スリーブ孔１３８を備えたバルブ保持部１２５が吐出弁座１２４と同一平面上に形成されている。

吐出リード１１６は板ばねからなり、一端に吐出弁座１２４を封止する吐出リード蓋部１２６を形成し、他端の固定端部１４０にはスリーブ孔１４１を設けている。

スプリングリード１１７は、折り曲げ部１２７にて反吐出リード１１６側にリフトしており、スプリングリード１１７の固定端部１４５にはスリーブ孔１４６を設けている。

ストッパ１１８は略クランク状の断面を持ち、スリーブ孔１５１を備えバルブ保持部１２５に固定されるストッパ１１８の固定端部１５０と、固定された状態において吐出弁座１２４とバルブ保持部１２５を含む平面に対して所定の隙間をもって略平行となるように形成されたアーム部１５５と、アーム部１５５の先端部分を含みストッパ１１８の吐出弁座１２４に対応する位置までの間の任意の部分であるストッパ１１８の自由端部１５６とを備えている。

弾性ワッシャー１３４は、ばね性のある平ワッシャーを波状に形成した波型座金で、スリーブ孔１３５を備えている。

リベット１３０は頭部１３６と胴部１３９を備えており、またスリーブ１３２は略円筒状をなし一端にフランジ部１３３を備え、他端に蓋部１４２、そして中央にリベット孔１３７を備えている。

そして、吐出リード１１６、スプリングリード１１７、ストッパ１１８の固定については、吐出リード固定端部１４０、スプリングリード１１７の固定端部１４５、ストッパ１１８の固定端部１５０のそれぞれが、弾性ワッシャー１３４を介してスリーブ孔１３８，１４１，１４６，１５１を貫通するスリーブ１３２のフランジ部１３３とリベット１３０の頭部１３６とによりバルブ保持部１２５に挟持されることで固定され、吐出バルブ１２９を形成している。

このとき、スプリングリード１１７の自由端部１６０は、吐出リード１１６自由端部１６１およびストッパ１１８の自由端部１５６とのそれぞれに対し、距離１７０、距離１７１の所定の隙間を設けている。

電動要素１０３に電力が供給されることで電動要素１０３は圧縮要素１０２を駆動し、シリンダ１０８内でピストン１０９が往復運動し、サクションリード１１０を介して吸入された冷媒１０６はシリンダ１０８内で圧縮され、吐出リード１１６を介してシリンダヘッド１１２へと吐出されることで周知の圧縮動作を行う。

ここで、吐出リード１１６、スプリングリード１１７、ストッパ１１８は、バルブプレート１１５の反シリンダ１０８側に設けられた凹部１２３に設けられ、吐出孔１１３はバルブプレート１１５の厚さが薄い箇所に設けられる。そのため、吐出孔１１３を形成する空間容積を小さくでき、吐出リード１１６から吐出されずに吐出孔１１３内に残った圧縮された冷媒が、吸入行程時に再膨張することで生じる体積効率の低下を低減することができる。

また、吐出リード１１６、スプリングリード１１７、ストッパ１１８はそれぞれ吐出リード固定端部１４０、スプリングリード１１７の固定端部１４５、ストッパ１１８の固定端部１５０がバルブ保持部１２５に弾性ワッシャー１３４を介してスリーブ孔１３８，１４１，１４６，１５１を貫通するスリーブ１３２のフランジ部１３３とリベット１３０の頭部１３６とにより挟持されることで固定されているため、吐出リード１１６、スプリングリード１１７、ストッパ１１８は弾性ワッシャー１３４の変形によって生ずる任意の荷重によって吐出リード１１６に押圧されるだけで吐出リード１１６、スプリングリード１１７、ストッパ１１８には過大なかしめ荷重が作用せず、弾性ワッシャー１３４によってほぼ一定の荷重を付与することができる。

そのため、吐出リード１１６のバルブ保持部１２５近傍およびバルブプレート１１５の変形を低減し、その結果、固定された状態において吐出リード１１６の吐出弁座１２４からの浮き上がりや開き量のばらつきを低減できる。

実際に弾性ワッシャー１３４の変形によってストッパ１１８の固定端部１５０にかかるばね荷重による応力は０．２ｋｇｆ／ｍｍ²程度であり、この際に吐出リード蓋部１２６が吐出弁座１２４からの浮き上がりはほとんど無かった。この実験結果は、バルブプレート１１５に焼結合金を用いた実験結果であり、例えば鋳物からなるバルブプレート１１５と比べて荷重により変形しやすい材料であるものの、弾性ワッシャー１３４によって一定の荷重を付与することで変形が低減できている。また、焼結合金をバルブプレート１１５に採用することで、鋳物からなるバルブプレート１１５と比べて、例えば凹部１２３および吐出孔１１３や吸入孔１１４をはじめとする貫通孔等の複雑な形状を有する部分に関する機械加工を大幅に低減でき、製作コスト低減が図れる。

さらに、弾性ワッシャー１３４によって一定の荷重が付与することで過大な荷重を防止することで吐出リード蓋部１２６が吐出弁座１２４からの浮き上がりがほとんど無くなり、吐出弁座１２４と吐出リード蓋部１２６との間のシール性が安定し、圧縮した冷媒１０６の逆流によって圧縮機の冷凍能力がばらついたり効率が低下するものがほとんど無くなり、効率や冷凍能力が高く、個々の効率や冷凍能力のばらつき低減できた。

また、吐出リード１１６が吐出弁座１２４から浮き上がってしまうことが無くなった結果、スプリングリード１１７自由端部１６０において、吐出リード１１６の自由端部１６１及びびストッパ１１８とのそれぞれに対して設計した距離１７０，１７１を常に維持できるため、吐出リード１１６の開き量のばらつきを低減でき、開き量が過少となることを防止できるため、圧縮された冷媒が吐出リード１１６を介してシリンダヘッド１１２に吐出する際の圧力損失が増加することを防止でき、圧縮機の効率が低下するものが激減した。

従って、圧縮機の効率および冷凍能力を高くでき、個々の効率や冷凍能力のばらつきを低減することができる。

なお、本実施の形態において弾性ワッシャー１３４に波型座金を用いたが、スプリングワッシャーや皿ばね座金等を使用しても同様の効果が得られる。

以上のように、本発明にかかる密閉型圧縮機は、冷凍冷蔵庫の用途以外に、冷凍ショーケース、空調機や除湿機等の冷凍サイクルの用途にも適用することができる。

本発明の実施の形態１における圧縮機の断面図同実施の形態のシリンダ開口端部に取り付けられる構成要素の分解図同実施の形態の圧縮機の吐出バルブの断面図従来の圧縮機の吐出弁装置の断面図従来の型圧縮機の断面図

符号の説明

１０２圧縮要素
１０７シリンダブロック
１０８シリンダ
１０９ピストン
１１４吐出孔
１１５バルブプレート
１１６吐出リード
１１７スプリングリード
１１８ストッパ
１２３凹部
１２４吐出弁座
１２９吐出バルブ
１３０リベット
１３１圧縮室
１３２スリーブ
１３３フランジ部
１３４弾性ワッシャー
１３６頭部
１３９胴部

Claims

シリンダブロックに形成されたシリンダと、前記シリンダ内に往復自在に挿入されたピストンと、前記シリンダの開口端を封止するバルブプレートとで圧縮室を形成するとともに、前記バルブプレートの反シリンダ側に吐出バルブを形成し、前記吐出バルブは前記バルブプレートに穿設され圧縮室に連通する吐出孔と、前記吐出孔を囲うように形成された吐出弁座と、板ばね材から形成され、前記弁座を開閉する吐出リードと、前記吐出リードの開きを規制する規制部を設けたストッパと、弾性ワッシャーと、略円筒状をなし一端にフランジ部を形成したスリーブと、頭部と胴部を有するリベットとを備えるとともに、前記胴部をかしめることによって、前記頭部と前記フランジ部とで前記吐出リードと前記ストッパと前記弾性ワッシャーとを前記バルブプレートに挟持固定した圧縮機。
バルブプレートを焼結合金で形成した請求項１に記載の圧縮機。
吐出バルブはバルブプレートの反圧縮室側に設けた凹部に形成された請求項１または２に記載の圧縮機。
吐出リードとストッパの間に配設されるとともに吐出リードが弁座を封止した状態で自由端部において吐出リードとストッパとの双方に隙間が形成された板ばね材からなるスプリングリードを備えた請求項１から３のいずれか一項に記載の圧縮機。