JP3883758B2 - 冷媒圧縮機 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、冷蔵庫等に使用される冷媒圧縮機に関し、特にシリンダ端部を塞ぐように取り付けられる弁座板に吸入孔を形成し、その吸入孔を吸入弁にて開閉するレシプロ型圧縮機に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
レシプロ型冷媒圧縮機は、電動機にて駆動されるピストンがシリンダ内を往復運動することにより冷媒を吸入、圧縮、吐出して冷嫌サイクル内を循環させる。シリンダ内への冷媒の吸入および吐出は、シリンダ端部に取り付けられた弁座板に形成した吸入孔および吐出孔を介して行なわれる。吸入孔および吐出孔は、シリンダ内でのピストンの往復運動による圧力変動に応じて、弁座板に取り付けられた吸入弁および吐出弁にてその開口が開閉される。
【0003】
この種の圧縮機は例えば特開平9−126133号公報に開示されている。この冷媒圧縮機について図4〜8に基づき以下に説明する。
【0004】
図4において、1は上側容器と下側容器とで構成される蜜閉容器であり、二部品からなる枠体2、3と、この枠体2、3の上側に配置された圧縮要素4と、下側に配置された電動要素5とが収納されている。圧縮要素4と電動要素5とは密閉容器1の内壁に支持装置6を介して弾性的に取り付けられている。
【0005】
電動要素5は内部に巻線7を巻回した固定子8と、この固定子8の内側に配置された回転子9と、この回転子9の中央に装着され、枠体2の軸受け10で回転可能に支持された回転軸11とで構成されている。
【0006】
圧縮要素4はシリンダ12と、回転軸11のクランクピン13の偏心回転により、シリンダ12内を往復運動するピストン14と、シリンダ12の端面に設けられた弁座板15と、この弁座板15を介してシリンダ12に取り付けられたシリンダへツド16とで構成されている。
【0007】
図5は弁座板15でシリンダ方向から見た平面図である。弁座板15は焼結金属板からなり、吸入孔22、吐出孔23を備えていて、吸入孔22の周囲には弁座30が構成されている。
【0008】
図6は弁座板とシリンダの間に配置される吸入弁板17でシリンダ方向から見た平面図である。吸入弁板17は金属製の薄板からなり、舌片状の吸入弁19が切り欠き20により形成されている。さらに、吸入弁19の付け根部には吐出孔23用の切り欠き孔21が形成されている。
【0009】
図7は吸入孔22の大径化を図った弁座板15と吸入弁板17を重ねて示したもので、図8は図7のX−X断面を示している。
【0010】
弁座板15の吸入孔22の開口は吸入弁19の蓋部19Aにて開閉される。また、弁座板15に形成された吸入孔22は大きいほど吸入抵抗が小さくなり、冷媒ガスを効率よくシリンダ12内へ吸入することができる。特に近年のフロン規制問題でR134A等の代替フロン冷媒を用いる場合、同一の蒸発温度(−26℃近辺)で従来のフロン冷媒R12より比容積が大きいため冷凍能力が落ちるので、冷凍サイクルを循環する冷媒流量を多くして対処できる冷凍装置の必要性が高まっている。
【0011】
圧縮要素4が圧縮行程のとき、吸入弁19の蓋部19Aが吸入孔22を閉じており、蓋部19Aには、シリンダ12内の高圧圧力と吸入孔22側の低圧圧力が作用し、この圧力差に吸入孔22の弁座30の内周の面積を乗じた力が加わる。蓋部19Aは、加わった力により弁座30を支点として吸入孔22側に変形し、内部応力が発生する。
【0012】
ここで、吸入孔22が大きくなると、蓋部19Aに加わる力が大きくなると共に、弁座30の支点間距離もおおきくなり、結果として蓋部19Aの変形量が増し、発生する内部応力も増大する。更に、シリンダ12内に過圧縮(例えば液圧縮等)が発生したときなど吸入弁19が破損する恐れがある。このことから、吸入孔22の大きさは吸入弁19の板厚によって制限され、大きくしたくても限度がある。
【0013】
そこで、例えば特開平9−126133号公報では、吸入孔の大径化を図ると共に吸入弁の蓋部の変形量を低減するため、複数の補強リブを吸入孔の内側に突出して設けている。
【0014】
しかしながら、吸入孔の大径化は、吸入弁板17に舌片状の吸入弁19を形成する切り欠き20の周囲長さを増すため、圧縮行程終了時にこの切り欠きに残留する圧縮冷媒ガスの量も増大する。
【0015】
また、吸入弁19は、吸入行程の際に吸入される冷媒ガスの流れを蓋部19Aで受けることによりにより、弁の付け根から舌片状の先端にかけてシリンダ側に弓なりに反るが、吸入孔の大径化は蓋部19Aの幅を大きくし、この部分の剛性を増すことから、弁の反りが付け根部に集中し応力増大となる。
【0016】
さらに、蓋部19Aの反りが少ないことは、吸入行程終了時に蓋部19A全体が弁座30に同時に当接着座するため、蓋部19Aの衝撃応力と騒音の増大となる。
【0017】
【発明が解決しようとする課題】
吸入孔の大径化は、圧縮工程終了の際に、吸入弁の可動部を形成する隙間内に残留する圧縮冷媒ガスが、次の吸入工程の際にシリンダ内で膨張し、吸入される冷媒ガス量が減少して圧縮効率を低下させる。また、吸入弁動作時の部分的な応力増大と着座時の騒音が増すという問題があった。
【0018】
本発明は、上記問題を改善した冷媒圧縮機を提供するものである。
【0019】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、請求項1にかかる発明は、密閉容器内に設けられた電動要素と、この電動要素により駆動されて往復運動するピストンが配されるシリンダを有すると共に、前記密閉容器内に設けられた圧縮要素と、開口に弁座を有する吸入孔が形成され、前記シリンダの端部に取り付けられる弁座板と、前記シリンダの端部と前記弁座板との間に配され前記吸入孔を蓋部にて開閉する舌片形状の吸入弁とを備えた冷媒圧縮機において、前記吸入孔の形状を前記吸入弁の舌片形状の長手方向を長径方向とする長円形状としたこの内周に、前記吸入弁の蓋部の受面を有する複数の凸状のリブを設けると共に、このリブは、吸入弁の蓋部の受面側がリブの張り出し先端に向って、凹方向に傾斜するように形成されていることによって、吸入弁の蓋部に加わる圧力に相当した変形を阻止し、吸入弁に発生する応力を低減するものである。
【0020】
請求項2にかかる発明は、上記において前記リブは、吸入弁の蓋部の受面側から反シリンダ側に向って、凸状の張り出し面積が減少するように形成されていることによって、吸入効率の向上をするものである。
【0021】
請求項3にかかる発明は、上記において前記リブは、吸入孔の長円形状の長手方向に設けられたことによって、吸入弁に発生する応力を低減するものである。
【0022】
請求項4にかかる発明は、上記において前記リブは、吸入孔の長円形状の短手方向に設けられたことによって、吸入弁に発生する応力を低減するものである。
【0023】
請求項5にかかる発明は、上記において前記吸入孔は、吸入弁の蓋部の受面側から反シリンダ側に向って、孔の面積が拡大するように形成されていることによって、吸入効率の向上をするものである。
【0024】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。なお、従来と同一構成に関しては同一符号を用いる。
【0025】
図1は本発明の冷媒圧縮機に使用される弁座板15のシリンダ方向から見た平面図、図2は別の実施の形態を示す弁座板15のシリンダ方向から見た平面図、図3の(a)は図1のA−A線断面図、(b)は図2のB−B線断面図、(c)は図2のC−C線断面図である。各図において22は長円形の吸入孔、23は吐出孔である。吸入孔22の開口には溝29によって弁座30が形成されている。吸入孔22の内周には吸入弁の蓋部の受面31Aを備えるリブ31が複数個設けられている。各リブ31の吸入弁の蓋部の受面31Aは弁座30の面より僅かにθ1(例えば、0度〜5度)の角度で、リブの張り出し先端に向って、凹方向に傾斜するように形成されている。
【0026】
また、それぞれのリブ31は吸入弁の蓋部の受面31Aとなる吸入孔22の内周面を湾曲形状に形成している。また、リブ31は吸入弁の蓋部の受面31Aから反シリンダ側に向けて、吸入孔22の内周に対して凸状の張り出し面積が減少するように、角度θ2(例えば、5度〜45度)とθ3(例えば、3度〜20度)の何れか、または両方の角度で形成されている。
【0027】
この弁座板15には図1の紙面側から吸入弁が形成された吸入弁板が、吸入弁の蓋部で吸入孔22を塞ぐように重ね合わされることになる。通常の圧縮行程では、吸入弁が閉じる動作の際には、弁座30に吸入弁の蓋部が当接するので、次の吸入行程で吸入弁が吸入孔22を開く際には、リブ31の受面31Aは弁座30面より低い位置にあるので、吸入弁の蓋部および弁座板15における接触部分に付着した冷凍機油による粘着作用が強くなることはなく、吸入弁の開弁の遅れを生じさせることはない。
【0028】
次に、圧縮行程でシリンダ内に過圧縮(例えば液圧縮等)が発生したときなど、吸入弁の蓋部に大きな力が加わり、蓋部が吸入通路側に変形すると、リブ31の受面31Aで蓋部を受けるため蓋部の変形は規制され、変形により発生する応力も過大になるのが防止できるので、吸入弁の破損を効果的に防止することが可能となる。
【0029】
また、吸入孔22が舌片形状の吸入弁の長手方向を長径方向とする長円形状であるため、円形状の吸入孔で使用する吸入弁より幅寸法を少なくできるので、吸入弁の剛性は低く、吸入行程の際に吸入される冷媒ガスの流れで弓なりに反った吸入弁は、閉じる際に付け根側から蓋部にかけ順に弁座板15に当接するので、弁座30に当接着座して発生する衝撃応力と騒音も大きくなることはない。
【0030】
ここで、吸入弁の幅寸法を少なくできることは、吸入弁板に舌片状の吸入弁を形成する切り欠きの周囲長さを低減できるため、圧縮行程終了時にこの切り欠きに残留する圧縮冷媒ガスの量も低減でき、吸入効率の向上が図れる。
【0031】
さらに、吸入孔22内に形成したリブ31は吸入弁の蓋部の受面31A側から反シリンダ側に行くに従って吸入孔22の内周に対して凸状の張り出し面積が減少するように、角度θ2とθ3の何れか、または両方の角度で形成されているので、吸入ガスの流れがスムーズになり、吸入ロスが改善される。
【0032】
また、吸入孔22の内周の一部もしくは全周に亘って弁座30側から反シリンダ側に行くに従ってθ4(例えば、5度〜45度)の角度で形成されているので、吸入ガスの流れがスムーズになり、吸入ロスが改善される。
【0033】
なお、圧縮要素の冷媒ガス入口から吸入弁に至るまでの吸入ガズ通路の構成と吸入弁の板厚の組み合わせとにより、上述のリブ31及び吸入孔22に形成したθ1〜θ4の角度の何れかは0度でもよい。
【0034】
【発明の効果】
以上説明したように請求項1の発明によれば、密閉容器内に設けられた電動要素と、この電動要素により駆動されて往復運動するピストンが配されるシリンダを有すると共に、前記密閉容器内に設けられた圧縮要素と、開口に弁座を有する吸入孔が形成され、前記シリンダの端部に取り付けられる弁座板と、前記シリンダの端部と前記弁座板との間に配され前記吸入孔を蓋部にて開閉する舌片形状の吸入弁とを備えた冷媒圧縮機において、前記吸入孔の形状を前記吸入弁の舌片形状の長手方向を長径方向とする長円形状としたこの内周に、前記吸入弁の蓋部の受面を有する複数の凸状のリブを設けると共に、このリブは、吸入弁の蓋部の受面側がリブの張り出し先端に向って、凹方向に傾斜するように形成されていることによって、
【0035】
弁座板の吸入通路面積を拡大できると共に、吸入弁板の吸入弁を形成する切り欠きの周囲長さを増す必要が無いため吸入効率の向上を図ることができ、また、吸入弁の蓋部に加わる圧力に相当した変形を阻止することで、吸入弁に発生する応力増大を低減でき、さらに吸入弁が開く際には密着せず開き易いので、吸入効率の向上を図ることが可能になる。
【0036】
請求項2の発明によれば、上記において前記リブは、吸入弁の蓋部の受面側から反シリンダ側に向って、凸状の張り出し面積が減少するように形成されていることによって、吸入ガスの流れをスムーズにでき、吸入効率の向上を図ることが可能になる。
【0037】
請求項3の発明によれば、上記において前記リブは、吸入孔の長円形状の長手方向に設けられたことによって、吸入弁の蓋部の変形を支えるリブの受面間の長さが、吸入孔の長円の長手方向の寸法より小さいため、吸入弁の蓋部に発生する応力を低減し、破損に至るのを防止することが可能になる。
【0038】
請求項4の発明によれば、上記において前記リブは、吸入孔の長円形状の短手方向に設けられたことによって、吸入弁の蓋部の変形を支えるリブの受面の両側に分けられ、吸入孔の長円の長手方向の寸法の略半分と小さいため、吸入弁の蓋部に発生する応力を低減し、破損に至るのを防止することが可能になる。
【0039】
請求項5の発明によれば、上記において前記吸入孔は、吸入弁の蓋部の受面側から反シリンダ側に向って、孔の面積が拡大するように形成されていることによって、吸入ガスの流れをスムーズにでき、吸入効率の向上を図ることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の冷媒圧縮機の第1の実施形態である弁座板の平面図である。
【図2】 本発明の冷媒圧縮機の実施形態である弁座板の平面図である。
【図3】 図1のA−A線、図2のB−B線、C−C線断面図である。
【図4】 従来の冷媒圧縮機の断面図である。
【図5】 同冷媒圧縮機の弁座板の平面図である。
【図6】 従来の冷媒圧縮機の平面図である。
【図7】 同吸入孔の大径化を図った弁座板と吸入弁板を重ねた平面図である。
【図8】 図7のX−X線断面図である。
【符号の説明】
1 密閉容器
4 圧縮要素
12 シリンダ
14 ピストン
15 弁座板
17 弁板
22 吸入孔
23 吐出孔
31 リブ
31A 受面
Claims (5)
- 密閉容器内に設けられた電動要素と、この電動要素により駆動されて往復運動するピストンが配されるシリンダを有すると共に、前記密閉容器内に設けられた圧縮要素と、開口に弁座を有する吸入孔が形成され、前記シリンダの端部に取り付けられる弁座板と、前記シリンダの端部と前記弁座板との間に配され前記吸入孔を蓋部にて開閉する舌片形状の吸入弁とを備えた冷媒圧縮機において、前記吸入孔の形状を前記吸入弁の舌片形状の長手方向を長径方向とする長円形状としたこの内周に、前記吸入弁の蓋部の受面を有する複数の凸状のリブを設けると共に、このリブは、吸入弁の蓋部の受面側がリブの張り出し先端に向って、凹方向に傾斜するように形成されていることを特徴とする冷媒圧縮機。
- 前記リブは、吸入弁の蓋部の受面側から反シリンダ側に向って、凸状の張り出し面積が減少するように形成されていることを特徴とする請求項1に記載の冷媒圧縮機。
- 前記リブは、吸入孔の長円形状の長手方向に設けられたことを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の冷媒圧縮機。
- 前記リブは、吸入孔の長円形状の短手方向に設けられたことを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の冷媒圧縮機。
- 前記吸入孔は、吸入弁の蓋部の受面側から反シリンダ側に向って、孔の面積が拡大するように形成されていることを特徴とする請求項1に記載の冷媒圧縮機。
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