JP2013057284A - 密閉型圧縮機 - Google Patents

Abstract

【課題】吐出孔より吐出される冷媒の流れをスムーズにすることで吐出孔付近の損失を低減することによって、効率の高い密閉型圧縮機を提供する。
【解決手段】吐出弁装置１１４は、開閉部１３３と吐出リード保持部１３２とを備える吐出リード１２８と、可動部１３５とスプリングリード保持部１３４とを備えるスプリングリード１２９と、規制部１３８とストッパ保持部１３７とを備えるストッパ１３０とをこの順にバルブプレート１１３の台座部１２６に固定してなり、スプリングリード１２９の可動部１３５に吐出孔１２４と一部又は全体が重なる位置に一つ又は複数の孔１３６を設けることで、流路ボリュームが増加するため、流路抵抗が低減され、流れ損失が軽減し、効率の高い密閉型圧縮機を提供することができる。
【選択図】図３

Description

本発明は、冷凍冷蔵装置等に用いられる密閉型圧縮機に関するものである。

従来、この種の密閉型圧縮機としては、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密閉型圧縮機を説明する。

図７は、従来の密閉型圧縮機の断面図、図８は、従来の密閉型圧縮機の平面図、図９は、従来の密閉型圧縮機の吐出弁装置の側面断面図、図１０は、従来の密閉型圧縮機の吐出弁装置の分解図である。

図７、図８、図９、図１０において、密閉容器１は、冷却システム（図示しない）と連結される吐出管２と吸入管３を備えており、底部にオイル４を貯溜すると共に、固定子５と回転子６とからなる電動要素７および、これによって駆動される圧縮機構８を収容し、内部は、冷媒９で満たされている。

次に、圧縮機構８の主な構成について説明する。

シリンダ１０は、略円筒形の圧縮室１１と、軸受け部１２を備えている。バルブプレート１３は、反シリンダ１０側に吐出弁装置１４を備え、圧縮室１１を塞いでいる。ヘッド１５は、バルブプレート１３を覆い、吐出室１６を形成している。吸入マフラー１７は、一端を密閉容器１内に開口し、他端を圧縮室１１内に連通している。クランクシャフト１８は、主軸部１９と偏心部２０を有し、シリンダの軸受け部１２に軸支されるとともに、回転子６が圧入固定されている。ピストン２１は、圧縮室１１に往復摺動自在に挿入されるとともに、偏心部２０との間をコネクティングロッド２２によって連結されている。

次に、圧縮機構８に備わる吐出弁装置１４について説明する。

バルブプレート１３は、反シリンダ１０側に凹部２３を有し、凹部２３には、シリンダ１０と連通する吐出孔２４と吐出孔２４を囲うように形成した弁座部２５を設けるとともに、弁座部２５と略同一平面上に形成される台座部２６、台座部２７とを設けている。台座部２６には、吐出リード２８と、スプリングリード２９と、ストッパ３０が順に配置され、台座部２７においてリベット３１によって固定されている。

吐出リード２８は、舌状の板ばね材からなり、台座部２６に固定される吐出リード保持部３２と、弁座部２５を開閉する開閉部３３とを備えている。

スプリングリード２９は、舌状の板ばね材からなり、台座部２６に固定されるスプリングリード保持部３４と、可動部３５とを備えている。

ストッパ３０は、台座部２７に固定されるストッパ保持部３６と、吐出リード２８の動きを規制する規制部３７とを備え、ストッパ３０の規制部３７は、弁座部２５と台座部２６を含む平面に対して略平行な側面形状に整形されている。また、ストッパ保持部３６と規制部３７の間には、孔３８が設けられている。

さらに、スプリングリード２９、および、ストッパ３０によって凹部２３には、隙間部３９が成形されている。

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。

電動要素７に電気が供給されると回転子６が回転し、クランクシャフト１８は回転駆動される。このとき、偏心部２０の偏心回転運動が、コネクティングロッド２２を介してピストン２１に伝わることで、ピストン２１は圧縮室１１内を往復運動する。

ピストン２１の往復運動に伴って、密閉容器１内の冷媒９は吸入マフラー１７から圧縮室１１内へ吸入されるとともに、低圧の冷媒９が冷却システム（図示しない）から吸入管３を通って密閉容器１内に流入する。圧縮室１１内へ吸入された冷媒９は圧縮され、バルブプレート１３の吐出弁装置１４を経て吐出室１６に吐出される。さらに、吐出室１６に吐出された高圧ガスは、吐出管２から冷却システム（図示しない）へと吐出される。

この時、吐出弁装置１４は、吐出リード２８が開くことによって圧縮室１１内と吐出室１６が吐出孔２４を介して連通し、吐出リード２８が閉じることによって圧縮室１１内と吐出室１６をシールするといった開閉動作を行っている。圧縮室１１から吐出孔２４を介して吐出される冷媒９は、スプリングリード２９、及び、ストッパ３０と凹部２３の隙間部３９および孔３８より吐出室１６へ吐出されている。

特開２００７−１６６４４号公報

しかしながら、上記従来の構成では、圧縮室１１から吐出孔２４を介して吐出される冷媒９は、吐出孔２４の上部に位置するスプリングリード２９の可動部３５、および、ストッパ３０の規制部３７によって、流れが阻害され、凹部２３に冷媒９が溜まり込み、流路ボリュームが減少する構成であった。また、圧縮室１１内における冷媒９の複雑な挙動も伴って、圧縮室１１内や吐出孔２４よりスムーズに冷媒９が流出しきれなかった。すなわち、圧縮室１１内に溜まり込んだ（残存した）冷媒９によって過圧縮が生じる等、結果として密閉型圧縮機としては、効率が低下してしまうという課題があった。

本発明は、上記従来の課題を解決するもので、冷媒の流れをスムーズにすることで吐出孔付近の損失を低減し、効率の高い密閉型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、本発明の密閉型圧縮機は、前記スプリングリードの吐出孔と一部、又は全体が重なる位置に、一つ又は複数の孔を設けたものである。

これによって、吐出孔より流出する冷媒ガスの流れは、スプリングリードの可動部に阻害されることなく流出し、また、流路ボリュームが増加するため、流路抵抗が低減し、流れ損失が軽減される。よって、吐出孔よりスムーズに押除けさせることで、圧縮工程終了時における気体の圧縮室内、及び、吐出孔内での溜まり込み（量）を抑制し、その溜まり込んだ気体の圧縮に伴う負荷損失を軽減することができる。

本発明の密閉型圧縮機は、スプリングリードの吐出孔と一部又は全体が重なる位置に、一つ又は複数の孔を設けたもので、圧縮室内や吐出孔内における損失を低減し、密閉型圧縮機の効率を高めることができる。

また、本発明は、高効率の密閉型圧縮機の搭載により、消費電力（量）を抑制した冷凍装置を得ることができ、家庭用冷蔵庫を初めとして、除湿機やショーケース、自販機等の装置の省エネルギ化を実現することができる。

本発明の実施の形態１における密閉型圧縮機の断面図 本発明の実施の形態１における密閉型圧縮機の平面図 本発明の実施の形態１における密閉型圧縮機の吐出弁装置の側面断面図 本発明の実施の形態１における密閉型圧縮機の吐出弁装置の分解図 本発明の実施の形態１における密閉型圧縮機の複数の吐出孔を有する吐出弁装置の側面断面図 本発明の実施の形態１における密閉型圧縮機の複数の吐出孔を有する吐出弁装置の分解図 従来の密閉型圧縮機の断面図 従来の密閉型圧縮機の平面図 従来の密閉型圧縮機の吐出弁装置の側面断面図 従来の密閉型圧縮機の吐出弁装置の分解図

請求項１に記載の発明は、密閉容器内に圧縮機構およびオイルを収容し、前記圧縮機構を、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を封止するとともに反シリンダ側に吐出弁装置を備えたバルブプレートを有する構成とし、前記バルブプレートに、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を設け、さらに、前記吐出弁装置を、板ばね材からなり、かつ前記吐出孔を開閉する開閉部と前記台座部に固定される吐出リード保持部を備える吐出リードと、板ばね材からなり、かつ可動部と前記台座部に固定されるスプリングリード保持部を備えるスプリングリードと、規制部と前記台座部に固定されるストッパ保持部を備えるストッパを、この順に前記保持部において固定した構成とし、さらに、前記スプリングリードの可動部における前記吐出孔と一部又は全体が重なる位置に、一つ又は複数の孔を設けたものである。

かかる構成とすることにより、吐出孔より流出する冷媒ガスの流れは、スプリングリードの可動部に阻害されることなく流出される。その結果、流路ボリュームが増加するため、流路抵抗が低減され、流れ損失が軽減される。

したがって、吐出孔よりスムーズに押除けさせることで、圧縮工程終了時における気体の圧縮室内、及び、吐出孔内での溜まり込み（量）を抑制し、その溜まり込んだ気体の圧縮に伴う負荷損失を軽減することができ、エネルギ効率の高い密閉型圧縮機を提供することができる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記ストッパの規制部における前記吐出孔と一部又は全体が重なる位置に、一つ又は複数の孔を設けたものである。

かかる構成とすることにより、吐出孔より流出する冷媒ガスの流れは、ストッパの規制部に阻害されることなく流出され、さらに流路ボリュームが増加するため、流路抵抗が低減され、流れ損失が軽減される。

その結果、さらに吐出孔よりスムーズに押除けさせることで、圧縮工程終了時における気体の圧縮室内、及び、吐出孔内での溜まり込み（量）を抑制し、その溜まり込んだ気体の圧縮に伴う負荷損失をさらに軽減することができ、さらにエネルギ効率の高い密閉型圧縮機を提供することができる。

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、前記スプリングリードの可動部、及び、前記ストッパの規制部における前記吐出孔と一部又は全体が重なる位置に設けた一つ又は複数の孔の開口面積を、前記吐出孔の開口面積以上の開口面積としたものである。

かかる構成とすることにより、吐出孔より流出する冷媒ガスは、スプリングリードの可動部、及びストッパの規制部に流れを阻害されることなく流出され、さらに流路ボリュームが増加するため、吐出室によりスムーズに吐出されるので、流路抵抗がさらに低減され、流れ損失がさらに軽減される。

その結果、吐出孔よりさらにスムーズに押除けさせることで、圧縮工程終了時における気体の圧縮室内、及び、吐出孔内での溜まり込み（量）を抑制し、その溜まり込んだ気体の圧縮に伴う負荷損失をさらに軽減することができ、さらにエネルギ効率の高い密閉型圧縮機を提供することができる。

請求項４に記載の発明は、請求項２または３に記載の発明において、前記スプリングリードの可動部、及び、前記ストッパの規制部における前記吐出孔と一部又は全体が重なる位置に設けた一つ又は複数の孔を、少なくとも部分的に互いに重なり合うようにしたものである。

かかる構成とすることにより、吐出孔より流出する冷媒ガスは、スプリングリードの可動部、及びストッパの規制部のどちらにも流れを阻害されることなく吐出室へ吐出され、流路ボリュームが増加するため、流路抵抗が大幅に低減され、さらに流れ損失が軽減される。

その結果、吐出孔よりスムーズに押除けさせることで、圧縮工程終了時における気体の圧縮室内、及び、吐出孔内での溜まり込み（量）を抑制し、その溜まり込んだ気体の圧縮に伴う負荷損失をさらに軽減することができ、さらにエネルギ効率の高い密閉型圧縮機を提供することができる。

請求項５に記載の発明は、請求項１から４のいずれか一つの発明において、前記バルブプレートに、複数の吐出孔を設けたものである。

かかる構成とすることにより、複数の吐出孔より流出する冷媒ガスにおいても、スプリングリードの可動部、及びストッパの規制部に流れを阻害されることなく冷媒ガスが吐出室へ吐出され、流路ボリュームが増加するため、流路抵抗が低減され、流れ損失が軽減される。

その結果、複数の吐出孔よりスムーズに押除けさせることで、圧縮工程終了時における気体の圧縮室内、及び、複数の吐出孔内での溜まり込み（量）を抑制し、その溜まり込んだ気体の圧縮に伴う負荷損失をさらに軽減することができ、さらにエネルギ効率の高い密閉型圧縮機を提供することができる。

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、本発明の実施の形態１における密閉型圧縮機の断面図、図２は、同実施の形態１における密閉型圧縮機の平面図、図３は、同実施の形態１における密閉型圧縮機の吐出弁装置の側面断面図、図４は、同実施の形態１における密閉型圧縮機の吐出弁装置の分解図、図５は、同実施の形態１における密閉型圧縮機の複数の吐出孔を有する吐出弁装置の側面断面図、図６は、同実施の形態１における密閉型圧縮機の複数の吐出孔を有する吐出弁装置の分解図である。

図１、図２、図３、図４において、密閉容器１０１は、冷却システム（図示せず）と連結される吐出管１０２と吸入管１０３を備えており、底部にオイル１０４を貯溜している。また、密閉容器１０１内には、固定子１０５と回転子１０６からなる電動要素１０７およびこれによって駆動される圧縮機構１０８が配置収容され、内部は冷媒１０９で満たされている。冷媒１０９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１０９で、例えばＲ１３４ａや自然冷媒であるＲ６００ａ等である。

次に、圧縮機構１０８の主な構成について説明する。

シリンダ１１０は、略円筒形の圧縮室１１１と、軸受け部１１２を備えている。バルブプレート１１３は、反シリンダ１１０側に吐出弁装置１１４を備え、圧縮室１１１を塞いでいる。ヘッド１１５は、バルブプレート１１３を覆い、吐出室１１６を形成している。吸入マフラー１１７は、一端を密閉容器１０１内に開口し、他端を圧縮室１１１内に連通している。クランクシャフト１１８は、主軸部１１９と偏心部１２０を有し、シリンダ１１０の軸受け部１１２に軸支されるとともに固定子１０５に圧入固定されている。ピストン１２１は、圧縮室１１１に往復摺動自在に挿入されるとともに、偏心部１２０との間をコネクティングロッド１２２によって連結されている。

次に、圧縮機構１０８に備わる吐出弁装置１１４について説明する。

バルブプレート１１３は、反シリンダ１１０側に凹部１２３を有し、凹部１２３には、シリンダ１１０と連通する吐出孔１２４と吐出孔１２４を囲うように形成した弁座部１２５を設けるとともに、弁座部１２５と略同一平面上に形成される台座部１２６、台座部１２７とを設けている。台座部１２６には、吐出リード１２８と、スプリングリード１２９と、ストッパ１３０が順に配置され、台座部１２７にてリベット１３１によって固定されている。

吐出リード１２８は、舌状の板ばね材からなり、台座部１２６に固定される吐出リード保持部１３２と弁座部１２５を開閉する開閉部１３３を備えている。

スプリングリード１２９は、舌状の板ばね材からなり、台座部１２６に固定されるスプリングリード保持部１３４と可動部１３５を具備している。そして、可動部１３５における吐出孔１２４と一部、又は、全体が重なる位置には、吐出孔１２４の開口面積以上で可能な限り大きな開口面積を有する孔１３６を設けている。

なお、スプリングリード１２９のばね定数は、板厚などで調整することができるため、孔１３６の開口面積の確保も容易となる。

ストッパ１３０は、台座部１２７に固定されるストッパ保持部１３７と吐出リード１２８の動きを規制する規制部１３８を備え、ストッパ１３０の規制部１３８は弁座部１２５
と台座部１２６を含む平面に対して略平行な側面形状に整形されている。そして、規制部１３８における吐出孔１２４と一部、又は、全体が重なる位置には、吐出孔１２４の開口面積以上で可能な限り大きな開口面積を有する孔１３９が設けられている。この孔１３９は、スプリングリード１２９に設けた孔１３６と重なり合って設けられている。

また、スプリングリード１２９、及びストッパ１３０に設けた孔１３６、１３９は、それぞれ複数個設ける場合もある。

さらに、スプリングリード１２９、及び、ストッパ１３０により、凹部１２３には、図２に示すように隙間部１４０が成形されている。

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。

電動要素１０７に電気が供給されると回転子１０６が回転し、クランクシャフト１１８は回転駆動される。このとき、偏心部１２０の偏心回転運動がコネクティングロッド１２２を介してピストン１２１に伝わることで、ピストン１２１は圧縮室１１１内を往復運動する。

ピストン１２１の往復運動に伴い密閉容器１０１内の冷媒１０９は、吸入マフラー１１７から圧縮室１１１内へ吸入されるとともに、低圧の冷媒１０９が冷却システム（図示せず）から吸入管１０３を通って密閉容器１０１内に流入する。圧縮室１１１内へ吸入された冷媒１０９は、圧縮され、バルブプレート１１３の吐出弁装置１１４を経てヘッド１１５内の吐出室１１６へ吐出される。さらに、吐出室１１６内に吐出された高圧ガスは、吐出管１０２から冷却システムへと吐出される。

次に、吐出弁装置１１４の動作について説明する。

吐出弁装置１１４が開く際には、まず吐出リード１２８の開閉部１３３が開き、開閉部１３３は、スプリングリード１２９の可動部１３５に当接する。その当接するまでの間、圧縮したガスの反力により吐出リード１２８のバネ力のみが働く。以降は、吐出リード１２８とスプリングリード１２９のバネの合成力が得られ、バネ力がさらに増加する。また、吐出リード１２８の開閉部１３３が閉じる際には、得られたバネの反力によって閉じる。

このとき、吐出孔１２４より吐出される冷媒１０９は、最初に凹部１２３へ吐出され、スプリングリード１２９、及び、ストッパ１３０と凹部１２３の隙間部１４０から吐出室１１６へ吐出される。

一方、スプリングリード１２９の可動部１３５に設けた孔１３６と、ストッパ１３０の規制部１３８に設けた孔１３９は、吐出孔１２４の開口面積以上で可能の限り大きな開口面積を有し、互いに重なり合って設けられている。そのため、吐出孔１２４から吐出される冷媒１０９は、スプリングリード１２９の可動部１３５とストッパ１３０の規制部１３８に阻害されること無く吐出され、吐出室１１６へ孔１３６、孔１３９からも流出する。この時、孔１３６、孔１３９のボリュームの分、流路ボリュームが増加するため、冷媒１０９は凹部１２３へ溜まり込むことが無く、吐出室１１６へよりスムーズに吐出される。その結果、流路抵抗が低減され、流れ損失が軽減される。

したがって、吐出孔１２４よりスプリングリード１２９をスムーズに押除けさせることができ、圧縮工程終了時における気体の圧縮室１１１内、及び、吐出孔１２４内での溜まり込み（量）を抑制し、その溜まり込んだ気体の圧縮に伴う負荷損失をさらに軽減するこ
とができ、エネルギ効率の高い密閉型圧縮機を提供することができる。

本実施の形態１においては、吐出孔１２４が一つの吐出弁装置１１４で詳細を説明したが、図５、図６に示すように、複数（図５、図６の場合は二つ）の吐出孔１２４を有する吐出弁装置１１４においても、互いが重なるようにスプリングリード１２９の可動部１３５における吐出孔１２４と一部又は全体が重なる位置に、吐出孔１２４の開口面積以上になる一つ又は複数の孔１３６と、ストッパ１３０の規制部１３８における吐出孔１２４と一部又は全体が重なる位置に、吐出孔１２４の開口面積以上になる一つ又は複数の孔１３９を設ける構成とすることによっても、同様の作用と効果を得ることが期待出来る。

以上のように、本発明にかかる密閉型圧縮機は、高効率の圧縮機であり、冷凍サイクルに用いる圧縮機に適用することができ、広く冷凍装置に搭載することができる。また、かかる圧縮機を搭載した物品貯蔵装置は、家庭用冷蔵庫を初めとして、除湿機やショーケース、自販機等の各種装置への展開が可能であり、消費電力を抑制した貯蔵装置として広く適用することができる。

１０１ 密閉容器
１０４ オイル
１０８ 圧縮機構
１１０ シリンダ
１１３ バルブプレート
１１４ 吐出弁装置
１２１ ピストン
１２４ 吐出孔
１２５ 弁座部
１２６ 台座部
１２７ 台座部
１２８ 吐出リード
１２９ スプリングリード
１３０ ストッパ
１３２ 吐出リード保持部
１３３ 開閉部
１３４ スプリングリード保持部
１３５ 可動部
１３６ 孔
１３７ ストッパ保持部
１３８ 規制部
１３９ 孔

Claims (5)

1. 密閉容器内に圧縮機構およびオイルを収容し、前記圧縮機構を、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を封止するとともに反シリンダ側に吐出弁装置を備えたバルブプレートを有する構成とし、前記バルブプレートに、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を設け、さらに、前記吐出弁装置を、板ばね材からなり、かつ前記吐出孔を開閉する開閉部と前記台座部に固定される吐出リード保持部を備える吐出リードと、板ばね材からなり、かつ可動部と前記台座部に固定されるスプリングリード保持部を備えるスプリングリードと、規制部と前記台座部に固定されるストッパ保持部を備えるストッパを、この順に前記保持部において固定した構成とし、さらに、前記スプリングリードの可動部における前記吐出孔と一部又は全体が重なる位置に、一つ又は複数の孔を設けた密閉型圧縮機。
2. 前記ストッパの規制部における前記吐出孔と一部又は全体が重なる位置に、一つ又は複数の孔を設けた請求項１に記載の密閉型圧縮機。
3. 前記スプリングリードの可動部、及び、前記ストッパの規制部における前記吐出孔と一部又は全体が重なる位置に設けた一つ又は複数の孔の開口面積を、前記吐出孔の開口面積以上の開口面積とした請求項１または２に記載の密閉型圧縮機。
4. 前記スプリングリードの可動部、及び、前記ストッパの規制部における前記吐出孔と一部又は全体が重なる位置に設けた一つ又は複数の孔を、少なくとも部分的に互いに重なり合うようにした請求項２または３に記載の密閉型圧縮機。
5. 前記バルブプレートに、複数の吐出孔を設けた請求項１から４のいずれか一項に記載の密閉型圧縮機。