JP2008069758A - 密閉型圧縮機及び冷凍サイクル装置 - Google Patents

Abstract

【課題】流路抵抗の密着抵抗及びバルブプレートと吸込弁との密着抵抗を減少させることにより、効率を向上させ、さらに、振動を低減させる密閉型往復動圧縮機を提供する。
【解決手段】圧縮機構部１２０に設けられた吸込弁１２５は、バルブプレート１２３の圧縮室１２１ａ側に吸込孔１２３ａを覆うように設けられており、吸込弁１２５の先端部Ｐとバルブプレート１２３の吸込孔１２３ａとの間に設けられた孔部１２５ａを備え、シリンダ１２１の内壁面には径方向の深さＬ、バルブプレート１２３からの深さＨの凹部１２４が形成され、吸込弁１２５の先端部Ｐが配置されており、孔部１２５ａの面積をＳとすると、Ｓ≧Ｌ×Ｈが成立する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、家庭用冷蔵庫等に用いられる密閉型圧縮機、及び密閉型圧縮機が組み込まれた冷凍サイクル装置に関し、特に効率を向上させ、騒音を低減できるものに関する。

家庭用冷蔵庫等の冷凍サイクル装置には、例えば密閉型往復動圧縮機が用いられている。密閉型往復動圧縮機では、吸込弁の損傷や、圧縮効率の向上のため、様々な工夫がなされているものがある。例えば、シリンダの内壁面に凹部を設け、この凹部とバルブプレートとの間にピンを設け、このピンを吸込弁に設けた孔に挿通させたものが知られている。これにより、吸込弁の先端がシリンダ内に入り込むことを防止するとともに、ピストンの上死点位置を吸込弁に近づけることが可能となる。このため、圧縮効率を向上させることができる（例えば特許文献１参照）。
特開２００６−７０７４６号公報

上述した密閉型往復動圧縮機では、次のような問題があった。すなわち、吸込弁に孔を設け、ピンに挿通させているので、吸込弁先端側には十分な冷媒の流路が形成されず、流路抵抗が大きくなってしまう。このため、吸込弁の自励振動も発生しやすくなる。また、バルブプレートと吸込弁とが密着することで、開閉時に抵抗力が発生し、効率が低下する虞もある。

そこで本発明は、冷媒の流路抵抗を減少させるとともに、バルブプレートと吸込弁との密着抵抗を減少させることで効率を向上させ、さらに、振動を低減させる冷凍サイクル装置を提供することを目的としている。

前記課題を解決し目的を達成するために、本発明の密閉型往復動圧縮機及び冷凍サイクル装置は次のように構成されている。

密閉ケースと、この密閉ケース内に設けられた電動機部と、上記密閉ケース内に設けられ、上記電動機部によって駆動され、圧縮室を形成するシリンダ、このシリンダ内を上記電動機部によって往復動自在に設けられたピストン、上記シリンダの端面に設けられ吸込孔及び吐出孔を有するバルブプレート、上記吸込孔及び上記吐出孔を開閉可能に設けられた吸込弁及び吐出弁を有する圧縮機構部とを備え、上記シリンダの端面側の上記シリンダ内周面には上記シリンダの径方向の深さＬ、上記バルブプレートからの深さＨの凹部が形成され、上記吸込弁は、その先端部が上記凹部内にその変位量を規制された状態で位置する密閉型圧縮機において、上記吸込弁は、上記先端部と上記吸込孔に対応する位置との間に面積Ｓの孔部が設けられ、上記孔部の上記圧縮室に面する面積Ｓは、上記深さＬ、上記距離Ｈとの関係が、Ｓ≧Ｌ×Ｈであることを特徴とする。

本発明によれば、流路抵抗を減少させること及びバルブプレートと吸込弁との密着抵抗を減少させることで効率を向上させ、さらに、振動を低減させることが可能となる。

図１は本発明の第１の実施の形態に係る冷凍サイクル装置１の構成及び密閉型往復動圧縮機１００を示す縦断面図、図２は同密閉型往復動圧縮機１００に用いられる圧縮機構部１２０を示す断面図、図３は同圧縮機構部１２０の吸込弁１２５を示す説明図である。図１中Ｒは冷凍機油を、図２中Ｆは冷媒の流路を示す。

冷凍サイクル装置１は密閉型往復動圧縮機１００と、密閉型往復動圧縮機１００の吐出側に接続された凝縮器２００と、凝縮器２００に接続された膨張装置３００と、膨張装置３００に接続された蒸発器４００とが連結されて構成されている。

密閉型往復動圧縮機１００は、密閉ケース１０１内にスプリング１０２により電動機部１３０の固定子１３２を介して弾性的に支持されるフレーム１１０と、このフレーム１１０の上部に配置された圧縮機構部１２０と、フレーム１１０の下部に配置された上記電動機部１３０とを備えている。また、密閉ケース１０１は、密閉ケース１０１を密閉するための上蓋１０１ａを備えている。圧縮機構部１２０と電動機部１３０とは、フレーム１１０に設けられた枢支用孔１１１に嵌合軸支された回転軸１４０により連結されており、電動機部１３０により圧縮機構部１２０が駆動される。

圧縮機構部１２０は、フレーム１１０の上面に載置され圧縮室１２１ａを形成するシリンダ１２１と、後述するクランクピン１４１からボールジョイント機構部１５０を介して連結され圧縮室内を往復動自在に配置されたピストン１２２とを備えている。ボールジョイント機構部１５０は、回転軸１４０のクランクピン１４１に回転自在に嵌合された大端部１５１と、この大端部１５１に結合された連接部材１５２と、連接部材１５２に設けられたボール１５３とを備えており、ボール１５３とピストン１２２とが回転自由に形成されるように、ボール１５３とピストン１２２とはピストン１２２に一体形成された嵌合部１５４により嵌合されている。

電動機部１３０は、回転軸１４０に固着された回転子１３１と、フレーム１１０に固定された固定子１３２とを備えている。回転子１３１は永久磁石を有するとともに、固定子１３２はコイルが集中巻方式により巻かれている。

回転軸１４０には、フレーム１１０上面に鍔部１４２を介し、回転軸１４０が回転するとき所定量偏心回転する中心軸を備えたクランクピン１４１が設けられている。

シリンダ１２１の端面はバルブプレート１２３で閉塞されるとともに、シリンダ１２１内壁面には凹部１２４が設けられている。

バルブプレート１２３は吸込孔１２３ａと吐出孔１２３ｂとを有し、吸込孔１２３ａと吐出孔１２３ｂに対応して吸込弁１２５及び吐出弁１２６が設けられている。また、バルブプレート１２３のシリンダ１２１とは反対側の面は、バルブカバー１２７で覆われており、バルブカバー１２７は、さらに内部を二分する仕切り部を有している。バルブカバー１２７の仕切り部の一方は吸込孔１２３ａを覆うように設けられた吸込室１２７ａが、他方は吐出弁１２６を覆うように設けられた吐出室１２７ｂが形成されている。吸込室１２７ａは密閉ケース内空間を介して蒸発器４００に連通され、吐出室１２７ｂは吐出管１２８を介して凝縮器２００に接続されている。

図２、３に示すように吸込弁１２５は、先端部Ｐ側が揺動自在に設けられるとともに、先端部Ｐは、シリンダ１２１内径より外側に位置するように設けられ、凹部１２４に収容される形状となっている。さらに、吸込弁１２５は、バルブプレート１２３の圧縮室１２１ａ側に吸込孔１２３ａを覆うように設けられている。また、吸込弁１２５の先端部Ｐとバルブプレート１２３の吸込孔１２３ａとの間には孔部１２５ａが設けられている。吸込孔１２３ａを吸込弁１２５により閉じた状態（吸込弁１２５の閉弁）において、圧縮室１２１ａに面する孔部１２５ａの面積をＳ、上述した凹部１２４のボア長さ（シリンダ１２１の径方向の深さ）をＬ、凹部１２４の深さ（バルブプレート１２３からの深さ）をＨとすると
Ｓ≧Ｌ×Ｈ …（１）
との関係が成立する。

このように構成された冷凍サイクル装置１では、まず密閉型往復動圧縮機１００の電動機部１３０に外部エネルギ（例えば商用電源等）を供給することにより回転子１３１が回転し、回転子１３１に固着された回転軸１４０が回転する。回転軸１４０の回転により回転軸１４０に一体形成されたクランクピン１４１は偏心回転する。クランクピン１４１の偏心回転はボールジョイント機構部１５０によりピストン１２２の往復動に変換され、ピストン１２２は、圧縮室１２１ａ内を往復動する。このピストン１２２の往復動により冷媒が圧縮される。圧縮された冷媒は吐出孔１２３ｂから吐出弁１２６を介し、吐出室１２７ｂを通り、吐出管１２８を介して密閉型往復動圧縮機１００から凝縮器２００に吐出され、さらに膨張装置３００及び蒸発器４００を順次通過する。蒸発器４００を通過した冷媒は、冷媒管を介して密閉型往復動圧縮機１００の密閉ケース内空間に導かれ、さらに吸込室１２７ａを通り、吸込孔１２３ａから吸込弁１２５を介して圧縮室１２１ａへと戻る。

ここで、冷媒が吸込弁１２５を通過するとき、吸込孔１２３ａから冷媒が圧縮室１２１ａ方向へと流れ、かつ、圧縮室１２１ａで、ピストン１２２がバルブプレート１２３とは反対（バルブプレート１２３から離れる）方向へ移動する。このため、圧縮室１２１ａ内は低圧状態となり、これにより、開弁していた吐出弁１２６は閉弁し、吸込弁１２５は開弁（図２に示す二点鎖線の吸込弁１２５参照）する。吸込弁１２５が開弁するときに、凹部１２４により、吸込弁１２５を受け止め、吸込弁１２５の変位を規制することで、吸込弁１２５の損傷等を防止している。

このように吸込弁１２５が開弁した場合、開弁した吸込弁１２５に設けられた孔部１２５ａにより、冷媒の流路は吸込弁１２５側部と孔部１２５ａ（孔部１２５ａによる冷媒の流路Ｆ）とにより十分に形成され、圧縮室１２１ａに冷媒が充満する。

上述したように、本実施の形態に係る冷凍サイクル装置１によれば、吸込弁１２５に孔部１２５ａを設けることにより、十分な流路を確保することができるため、流路抵抗が減少し、効率が向上する。すなわち、孔部１２５ａを有さない場合には、凹部１２４と吸込弁１２５の先端部Ｐとで流路が断たれてしまうため、吸込弁１２５の側面方向でしか流路が確保できないが、本実施の形態に係る吸込弁１２５ではそのような不具合を解消できる。また、流路抵抗の減少に伴い吸込弁１２５の自励振動が抑制されるため、騒音が低減される。

さらに、吸込弁１２５に孔部１２５ａを設けることにより、吸込弁１２５の面積が孔部１２５ａの面積Ｓだけ減少するため、冷凍機油Ｒの表面張力によるバルブプレート１２３と吸込弁１２５との密着面積が減少する。密着面積が減少すれば密着抵抗が減少するので、吸込弁１２５が開弁する際の遅れが減少し、吸込弁１２５の円滑な開閉により吸込弁１２５部の効率が向上する。

なお、孔部１２５ａの面積Ｓ、凹部１２４のボア長さＬ、凹部１２４の深さＨとの間で、Ｓ≧Ｌ×Ｈとの関係が成立するようにすることで、十分な流路を確保することができる。

図４は本発明の第２の実施の形態に係る冷凍サイクル装置１Ａの密閉型往復動圧縮機１００Ａに用いられる圧縮機構部１２０Ａを示す断面図、図５は同圧縮機構部１２０Ａの吸込弁１２５Ａを示す説明図である。なお、図４、５において図１〜３と同一機能部分には同一符号を付し、その詳細な説明は省略する。

図４、図５に示すように、バルブプレート１２３Ａは吸込孔１２３ｃを２つと吐出孔１２３ｂとを有し、吸込孔１２３ｃと吐出孔１２３ｂとに対応して吸込弁１２５Ａと吐出弁１２６とが設けられている。

吸込弁１２５Ａは、バルブプレート１２３Ａの圧縮室１２１ａ側に吸込孔１２３ｃを覆うように設けられており、吸込弁１２５Ａの先端部Ｐは、シリンダ１２１内径より外側に位置するように形成されている。また、吸込弁１２５Ａの先端部Ｐとバルブプレート１２３Ａの吸込孔１２３ｃとの間には孔部１２５ａが設けられている。上記バルブプレート１２３Ａの２つの吸込孔１２３ｃは、吸込弁１２５Ａの先端部Ｐと基端部側Ｋを通る中心線Ｘに対して対称となる位置に設けられている。

上述した本実施の形態に係る冷凍サイクル装置１Ａによれば、吸込弁１２５Ａに孔部１２５ａを設け、バルブプレート１２３Ａに吸込孔１２３ｃを２つ備えることにより、より多くの流路を確保することができ、流路抵抗が減少し、効率が向上する。また、流路抵抗が減少するため、流路抵抗による吸込弁１２５Ａの自励振動が抑制されるため、騒音が低減される。

なお、本発明は上記実施の形態に限定されるものではない。例えば、上述した例では、密閉ケース１０１の上部に圧縮機構部１２０、下部に電動機部１３０を配置していると説明したが、密閉ケース１０１の下部に圧縮機構部１２０を、上部に電動機部１３０でも応用可能である。また、上述した例ではフレーム１１０とシリンダ１２１は別に設けていたが、フレーム１１０とシリンダ１２１を一体でも適用可能である。また、吸込孔１２３ａ、１２３ｃを１つ又は２つ設けると上述したが、複数設けても適用可能である。この他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形実施可能である。

本発明の第１の実施の形態に係る冷凍サイクル装置の構成及び密閉型往復動圧縮機を示す縦断面図。 同密閉型往復動圧縮機に用いられる圧縮機構部を示す断面図。 同圧縮機構部の吸込弁を示す説明図。 本発明の第２の実施の形態に係る冷凍サイクル装置の密閉型往復動圧縮機に用いられる圧縮機構部を示す断面図。 同圧縮機構部の吸込弁を示す説明図である。

符号の説明

１，１Ａ…冷凍サイクル装置、１００，１００Ａ…密閉型往復動圧縮機、１０１…密閉ケース、１０２…スプリング、１１０…フレーム、１１１…枢支用孔、１２０…圧縮機構部、１２１…シリンダ、１２１ａ…圧縮室、１２２…ピストン、１３０…電動機部、１２３…バルブプレート、１２３ａ…吸込孔、１２３ｂ…吐出孔、１２７…バルブカバー、１２８…冷媒管、１４０…回転軸、１４１…クランクピン、１５０…ボールジョイント機構部、１５１…大端部、１５２…連接部材、１５３…ボールジョイント、１５４…嵌合部、２００…凝縮器、３００…膨張装置、４００…蒸発器、Ｐ…先端部、Ｋ…基端部側。

Claims (3)

1. 密閉ケースと、
   この密閉ケース内に設けられた電動機部と、
   上記密閉ケース内に設けられ、上記電動機部によって駆動され、圧縮室を形成するシリンダ、このシリンダ内を上記電動機部によって往復動自在に設けられたピストン、上記シリンダの端面に設けられ吸込孔及び吐出孔を有するバルブプレート、上記吸込孔及び上記吐出孔を開閉可能に設けられた吸込弁及び吐出弁を有する圧縮機構部とを備え、
   上記シリンダの端面側の上記シリンダ内周面には上記シリンダの径方向の深さＬ、上記バルブプレートからの深さＨの凹部が形成され、
   上記吸込弁は、その先端部が上記凹部内にその変位量を規制された状態で位置する密閉型圧縮機において、
   上記吸込弁は、上記先端部と上記吸込孔に対応する位置との間に面積Ｓの孔部が設けられ、上記孔部の上記圧縮室に面する面積Ｓは、上記深さＬ、上記距離Ｈとの関係が、
   Ｓ≧Ｌ×Ｈ
   であることを特徴とする密閉型圧縮機。
2. 上記バルブプレートは、吸込孔を２つ備え、この２つの吸込孔は上記吸込弁の基端部から上記先端部を通る中心線に対し対称の位置に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の密閉型圧縮機。
3. 請求項１、２いずれか記載の密閉型圧縮機と、
   上記密閉型圧縮機に接続された凝縮器と、
   上記凝縮器に接続された膨張装置と、
   上記膨張装置に接続された蒸発器とを備えたことを特徴とする冷凍サイクル装置。

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