(57)【要約】【課題】密閉型圧縮機における圧縮要素部の温度が上昇した場合においても、ヘッドカバーの熱応力による歪および冷媒の漏れを防止し、高効率で信頼性を高めること。【解決手段】圧縮要素と電動要素を密閉容器内に収納した密閉型圧縮機において、圧縮要素内のシリンダと、吐出孔と吸入孔を有しバルブプレート１０と、吐出孔に対向する吐出弁部を形成した吐出弁板１１と、吐出弁部が開いた際に吐出弁部が当接して弾性変形する制振部を有する制振板１３と、制振部の変形を規制するストッパ部を有するストッパ１５と、吐出圧力空間を形成するヘッドカバー１７と、を備え、吐出弁部と制振部との間隔を規定する第一のスペーサ１２と、制振部とストッパ部との間隔を規定する第二のスペーサ１４と、を有し、ヘッドカバー１７は、その線膨張係数をシリンダの線膨張係数以下である素材で構成されること。【選択図】図７
2010001820.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮要素と電動要素を密閉容器内に収納し、これらの要素間をクランクシャフトで連結した密閉型圧縮機において、
前記圧縮要素内にシリンダ室を形成するシリンダと、
吐出孔と吸入孔を有して前記シリンダの端面側に固定されたバルブプレートと、
前記バルブプレートの反シリンダ側に配置され、前記吐出孔に対向する吐出弁部を形成するとともに、吐出圧力空間の壁面を外周部に形成する吐出弁板と、
前記吐出弁板の反シリンダ側に配置され、前記吐出弁部が開いた際に前記吐出弁部が当接して弾性変形する制振部を有するとともに、吐出圧力空間の壁面を外周部に形成する制振板と、
前記制振板の反シリンダ側に配置され、前記制振部の変形を規制するストッパ部を有するとともに、吐出圧力空間の壁面を外周部に形成するストッパと、
前記ストッパの反シリンダ側に配置され、吐出圧力空間を形成するヘッドカバーと、を備え、
さらに、前記吐出弁板と前記制振板との間に配置され、前記吐出弁部と前記制振部との間隔を規定し、吐出圧力空間の壁面を外周部に形成する第一のスペーサと、
前記制振板と前記ストッパとの間に配置され、前記制振部と前記ストッパ部との間隔を規定し、吐出圧力空間の壁面を外周部に形成する第二のスペーサと、を有し、
前記ヘッドカバーは、その線膨張係数を前記シリンダの線膨張係数以下である素材で構成される
ことを特徴とする密閉型圧縮機。
【請求項２】
請求項１において、
前記ヘッドカバーは前記シリンダと同種の鉄系素材で構成されることを特徴とする密閉型圧縮機。
【請求項３】
請求項２において、
前記ヘッドカバーと前記シリンダとは鋳鉄で構成されることを特徴とする密閉型圧縮機。
【請求項４】
請求項１、２または３において、
前記吐出弁部が弾性変形する支点となる部分と前記制振部が弾性変形する支点となる部分とは前記吐出孔を挟んで反対側に位置し、前記吐出弁部の先端側が前記制振部に当接されるように前記吐出弁板と前記制振板を設置する
ことを特徴とする密閉型圧縮機。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれか１つの請求項に記載された密閉型圧縮機を備えた冷蔵庫。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷蔵庫等に用いられる密閉型圧縮機に関し、特に、往復運動するピストンを有する密閉型圧縮機に関する。
【背景技術】
【０００２】
密閉型圧縮機の従来技術として、例えば特許文献１に記載されているように、ピストンが摺動するシリンダ及びシリンダブロックと、シリンダブロックに結合されるシリンダヘッドと、シリンダブロックとシリンダヘッドの間に設置される吐出し孔と吸入み孔を有するバルブプレートと、を有する密閉型圧縮機が提案されている。この特許文献１によると、吐出圧力空間を形成するシリンダヘッドは、吐出し孔と吸入み孔を有するバルブプレートと吐出弁が一体に成形された吐出しバルブプレートと吐出弁の過度の弾性変形を防止する支持プレートとを介して、シリンダブロックに４本のボルトによって固定される。これによって、吐出し孔と吸入み孔を有するバルブプレートとシリンダヘッドとの間に積層した吐出しバルブプレートと支持プレートの外周部は、吐出圧力空間の壁面を形成している。
【０００３】
また、密閉型圧縮機の他の従来技術として、例えば特許文献２に記載されているように、エンジニアリングプラスチックにて形成されたシリンダと、バルブプレートと、シリンダヘッドとを有し、バルブプレートにはピストンが摺動するシリンダと、吐出圧力空間を形成するシリンダヘッドとを螺合するネジ部が形成されている。そして、シリンダとバルブプレートは吸入弁板とガスケットを介して螺合締結され、バルブプレートとシリンダヘッドは吐出弁板とガスケットを介して螺合締結されている。
【特許文献１】特開平８−２１９０２１号公報
【特許文献２】特開平４−５８０８２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記特許文献１に記載された従来の密閉型圧縮機には、解決すべき次のような課題が存在していた。すなわち、近年、圧縮機の運転環境の温度は上昇傾向にある。これは家庭用冷蔵庫の庫内容積拡大を目的に、密閉型圧縮機が収納される機械室のスペースが削減され、従来より放熱面積の小さな小型の密閉型圧縮機が用いられているためである。さらには、近年の冷蔵庫はその見栄えをよくするために機械室に蓋が取り付けられており、密閉型圧縮機が外部に露出していない構造のものが多い。そのため熱が機械室にこもり、ますます密閉型圧縮機の温度が高くなる状況になっている。
【０００５】
その様な状況下では、圧縮機の運転時と停止時における温度差が大きなものとなり、圧縮機を構成する部品の熱変形量が従来よりも大きなものとなっている。特に、線膨張係数が異なる素材同士で組立てられたものの場合には熱変形による影響を受けやすい。
【０００６】
一般的に密閉型圧縮機において、シリンダはピストンとの摺動や加工性の観点から鋳鉄が用いられ、シリンダヘッドは成形精度の観点からアルミダイカストがよく用いられる。それぞれの線膨張係数は鋳鉄が１２×１０−６／℃、アルミダイカストが２２×１０−６／℃となっているため、アルミダイカストの熱変形量は鋳鉄のおよそ１．８倍となる。
【０００７】
したがって、特許文献１の構造では、圧縮機運転によりシリンダ及びシリンダヘッドの温度が上昇した場合、直接ボルトによって固定されていない部分のシリンダヘッド端面がシリンダ端面より離れる方向に変形する可能性がある。シリンダヘッドが変形すると、シリンダヘッド端面とバルブプレートの間に挟まれていた吐出しバルブプレート及び支持プレートの外周部の密着性が悪化し、吐出圧力空間の気密性が低下し易くなる。そして、吐出圧力空間の気密性が低下することにより、高圧の吐出圧力空間から低圧側へ冷媒の漏洩が生じ、圧縮機の吐出冷媒量が低下するおそれがある。
【０００８】
また、特許文献１の構造においては、吐出しバルブプレートと支持プレートが直接接しているために、吐出開始時には吐出弁と支持プレートとの複合弾性力によって開き遅れが生じ易くなる。吐出弁に開き遅れが生じるとシリンダ内の冷媒を過剰に圧縮することになり、その圧縮仕事が動力損失（過圧縮損失）となり、消費電力が増加するおそれがある。
【０００９】
次に、上記特許文献２に記載された従来の密閉型圧縮機には、解決すべき次のような課題が存在していた。すなわち、特許文献２の構造では、シリンダをエンジニアリングプラスチックで形成しているが、その成形精度は鋳鉄を機械加工した場合と比較して１０倍程度大きなものとなる。そのため、シリンダ内周面の成形精度を考慮すると、シリンダとピストン間のクリアランスは鋳鉄を用いた場合よりも広いものとなり、圧縮機の効率が低下するおそれがあった。
【００１０】
また、特許文献２の構造ではバルブプレートとシリンダを螺合締結するために、バルブプレート及びシリンダ外周にネジ部が形成されている。バルブプレートとシリンダを螺合締結した時、締結による力によってシリンダ外周に形成されたネジ部がシリンダ軸方向に圧縮され、シリンダ内周面がシリンダ内側に変形しやすくなる。したがって、ピストンとシリンダ間のクリアランスはシリンダの変形量を許容できる大きさまで広げる必要があり、クリアランスの拡大によってピストンとシリンダの隙間から漏れ出すガス冷媒量が増加、圧縮機の効率が低下するおそれがあった。
【００１１】
また、吐出弁の開動作が開始されると、シリンダ内で圧縮されたガス冷媒が吐出孔を通じて吐出圧力空間へ吐出されるために、吐出弁はガス冷媒の流体力により押し上げられる。そして、シリンダ内と吐出圧力空間の圧力差が小さくなると、吐出弁の弾性変形の復元力により吐出孔を塞ぐ位置に向けて閉じ始める。この時、吐出弁のバネ特性を弱くすると過圧縮損失を低減することができるが、吐出弁が閉じる速度が低下することになり、閉じ遅れが生じ易くなる。そして、閉じ遅れが生じると吐出圧力空間からシリンダ内へ高圧のガス冷媒が逆流し、圧縮機の効率が低下するおそれがあった。一方、吐出弁のバネ特性を強くした場合は吐出弁の閉じ遅れが生じにくくなるが、開きにくくなるために過圧縮損失が増大するおそれがあった。
【００１２】
本発明は、上述した種々の課題を解決するものであり、効率が高く信頼性が高い密閉型圧縮機を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
前記課題を解決するための、本発明は主として次のような構成を採用する。  
圧縮要素と電動要素を密閉容器内に収納し、これらの要素間をクランクシャフトで連結した密閉型圧縮機において、
前記圧縮要素内にシリンダ室を形成するシリンダと、吐出孔と吸入孔を有して前記シリンダの端面側に固定されたバルブプレートと、前記バルブプレートの反シリンダ側に配置され、前記吐出孔に対向する吐出弁部を形成するとともに、吐出圧力空間の壁面を外周部に形成する吐出弁板と、前記吐出弁板の反シリンダ側に配置され、前記吐出弁部が開いた際に前記吐出弁部が当接して弾性変形する制振部を有するとともに、吐出圧力空間の壁面を外周部に形成する制振板と、前記制振板の反シリンダ側に配置され、前記制振部の変形を規制するストッパ部を有するとともに、吐出圧力空間の壁面を外周部に形成するストッパと、前記ストッパの反シリンダ側に配置され、吐出圧力空間を形成するヘッドカバーと、を備え、
さらに、前記吐出弁板と前記制振板との間に配置され、前記吐出弁部と前記制振部との間隔を規定し、吐出圧力空間の壁面を外周部に形成する第一のスペーサと、前記制振板と前記ストッパとの間に配置され、前記制振部と前記ストッパ部との間隔を規定し、吐出圧力空間の壁面を外周部に形成する第二のスペーサと、を有し、前記ヘッドカバーは、その線膨張係数を前記シリンダの線膨張係数以下である素材で構成されることを特徴とする。
【００１４】
また、前記密閉型圧縮機において、前記ヘッドカバーは前記シリンダと同種の鉄系素材で構成されること、また、前記ヘッドカバーと前記シリンダとは鋳鉄で構成されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、圧縮要素部の温度が上昇した場合においてもヘッドカバーを含むヘッド部での熱応力による歪および冷媒の漏れを防止し、高効率で信頼性の高い密閉型圧縮機を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明の実施形態に係る密閉型圧縮機について、図面を参照しながら以下詳細に説明する。まず、本実施形態に係る密閉型圧縮機の全体構成とその概略動作について、図１と図２を用いて説明する。図１は本発明の実施形態に係る密閉型圧縮機の全体構成を示す縦断面図である。図２は本実施形態に係る密閉型圧縮機の搭載された冷蔵庫の縦断面図である。
【００１７】
図１と図２において、本実施形態の密閉型圧縮機５０は、冷却器６６を備えた冷蔵庫６０に搭載され、冷蔵室６２、上段冷凍室６３、下段冷凍室６４、野菜室６５は密閉型圧縮機５０の駆動により冷却される。
【００１８】
本実施形態の密閉型圧縮機５０は、圧縮要素２０と電動要素３０とを密閉容器３内に上下に配置すると共にクランクシャフト７で連結したレシプロ圧縮機である。圧縮要素２０及び電動要素３０は密閉容器３内に弾性的に支持されている。
【００１９】
電動要素３０は、フレーム１ｂの下方に配置され、ステータ５及びロータ６を備えて構成される。ステータ５はフレーム１ｂに固定され、ロータ６はクランクシャフト７に固定されている。クランクシャフト７の上端部には回転中心から偏心したクランクピン７ａが設けられている。クランクシャフト７は軸受部１ａを貫通してフレーム１ｂの下方から上方へ延伸しており、クランクピン７ａがフレーム１ｂの上方側に位置するように設けられている。クランクシャフト７の下部はロータ６と直結しており、電動要素３０の動力によってクランクシャフト７は回転される。クランクシャフト７が回転するとクランクピン７ａが偏心回転し、ピストン４が往復動する構成となっている。
【００２０】
圧縮要素２０はシリンダ室を形成するシリンダ１とシリンダ室内を往復動するピストン４と、このピストン４を駆動するコネクティングロッド２と、シリンダ端面に組み立てられるバルブ要素４０と、吐出圧力空間を形成するヘッドカバー１７と、を備えて構成されている。シリンダ１は軸受部１ａ及びフレーム１ｂを一体に成形している。ピストン４は、コネクティングロッド２を介してクランクピン７ａに連結され、クランクピン７ａの偏心回転によりシリンダ室内を往復運動する。シリンダ１内に供給された冷媒はピストン４の往復動によって圧縮され、圧縮されたガス冷媒が、バルブプレート１０に設けられた吐出孔１０ａを経由して吐出管へと送られる。吐出管へ送られた冷媒は、凝縮器、減圧機構、冷却器６６（蒸発器）を経て、再び圧縮機内へと戻される。この圧縮機、凝縮器、減圧機構及び蒸発器からなる冷凍サイクルには、プロパンやイソブタンなどの炭化水素系の冷媒が使用されている。
【００２１】
次に、本実施形態に係る密閉型圧縮機における圧縮要素の中のバルブ要素について、図３〜図７を参照しながら以下説明する。図３は本実施形態に関するシリンダ端面に組み立てられるバルブ要素、ヘッドカバーを含めた部品の分解図である。図４は本実施形態に関するバルブ要素の中のバルブプレートを示す図である。図５は本実施形態に関するバルブ要素の中の吐出弁板を示す図である。図６は本実施形態に関するバルブ要素の中の制振板を示す図である。図７は本実施形態に関するバルブプレート、吐出弁板、制振板及びヘッドカバーを含む吐出圧力空間を形成する部品の分解図である。
【００２２】
図３〜図７において、バルブ要素４０は、シリンダ側から順に、吸入弁板９、バルブプレート１０、吐出弁板１１、薄板スペーサ（第一のスペーサ）１２、制振板１３、厚板スペーサ（第二のスペーサ）１４、ストッパ１５、からなる。ここで、吐出弁板１１、制振板１３、ストッパ１５はステンレス系の素材により構成される。
【００２３】
図３に示すように、バルブ要素４０を構成する部品９〜１５、パッキン１６、トップパッキン２２、ヘッドカバー１７は、概略同じ外形を有する板材で構成され、部品９〜１７及びトップパッキン２２の４隅部には締結具貫通穴１８が形成されている。また、部品９〜１７及びトップパッキン２２には、吸入孔１９が形成されている。さらに、部品１１〜１６は、図７に示すように吐出圧力空間の壁面を形成する吐出弁板外周部１１ｂ、薄板スペーサ外周部１２ａ、制振板外周部１３ｃ、厚板スペーサ外周部１４ａ、ストッパ外周部１５ｂ、トップパッキン外周部１６ａを有している。バルブプレート１０とヘッドカバー１７の間にはこれら各部品１１〜１６の外周部が積層して設置され、一つの吐出圧力空間を形成している。
【００２４】
そして、シリンダ１の端面に、トップパッキン２２、バルブ要素４０、パッキン１６、ヘッドカバー１７の順に配置され、トップパッキン２２、バルブ要素４０、パッキン１６、ヘッドカバー１７の締結具貫通穴１８にボルト等の締結具２１を貫通してシリンダ１の端面側に固定される。
【００２５】
部品９〜１７及びトップパッキン２２の組立て後では、吐出弁板１１と制振板１３との隙間寸法は薄板スペーサ１２の厚さにより規定され、制振板１３とストッパ１５との隙間寸法は厚板スペーサ１４の厚さにより規定される。ここで、厚板スペーサ１４よりも薄板スペーサ１２を薄くしてある。これによって、吐出終了時の吐出弁板１１の閉じ遅れをより一層少なくすることができる。例示として、薄板スペーサ１２の厚さを０．３ｍｍ以下として、吐出弁板１１と制振板１３との間に０．３ｍｍ以下の空間を確保する事が望ましい。
【００２６】
図４に示すようにバルブプレート１０は、吸入孔１９、吐出孔１０ａ及び吐出弁シート面１０ｂを有してシリンダ１の端面側に固定されている。図４において、吐出孔１０ａを図示している箇所を逆コ字形状で囲っている箇所は、バルブプレート１０に窪みが形成されているのであり、この窪みに吐出孔１０ａを設けることが図示されているのである。また、図５に示すように吐出弁板１１は、バルブプレート１０の反シリンダ側に配置され、吐出孔１０ａを通じて受けるガス圧力により弾性変形して吐出孔１０ａの開閉を行う吐出弁部１１ａを有している。この吐出弁板１１は、具体的には、吐出圧力空間を形成する外周部１１ｂの壁面から中央に延びる吐出弁部１１ａを有する平坦な板材で構成されている。ここで、吐出弁部１１ａは吐出弁シート面１０ｂに接触して吐出孔１０ａ、シリンダ室を閉鎖する。
【００２７】
図６に示される制振板１３は、吐出弁板１１の反シリンダ側に配置され、吐出弁部１１ａが開いた際に当該吐出弁部１１ａが当接して一緒に弾性変形する制振部１３ａを有している。この制振板１３は、具体的には、吐出圧力空間を形成する外周部１３ｃの壁面から中央に延びる制振部１３ａを有する平坦な板材で構成されている。このように、制振部１３ａは片持ち梁構造であり、吐出弁開弁時において制振部１３ａの先端側仮面が吐出弁部１１ａ先端と接触する構造である。制振部１３ａは穴部１３ｂにより吐出弁部１１ａとの接触面積が低減され、吐出弁部１１ａと制振板１３の間隙に潤滑油が溜まった時に発生する表面張力による貼りつきを低減させている。
【００２８】
図７に示すように、吐出弁板１１及び制振板１３は、吐出弁部１１ａが弾性変形する支点となる部分と、制振板１３ａが弾性変形する支点となる部分とが反対側に位置され、吐出弁部１１ａの先端側と制振部１３ａの先端側の間隔が、薄板スペーサ１２の厚さとなるように設置されている。
【００２９】
ストッパ１５は、制振部１３ａの上方に配置されてこの制振部１３ａの変形を規制するストッパ部１５ａを有している。ストッパ１５は、吐出圧力空間を形成する外周部の壁面から中央に延びるストッパ部１５ａを有する平坦な板材で構成されている。
【００３０】
次に、本実施形態に係る密閉型圧縮機におけるバルブ要素の中の吐出弁部と制振部の変形動作について、図８と図９を参照しながら以下説明する。図８は本実施形態に関するバルブ要素の中のバルブプレート１０、吐出弁板１１、薄板スペーサ１２、制振板１３、厚板スペーサ１４、ストッパ１５の積層状態を示す断面図である。図９は本実施形態に関するバルブ要素の中の吐出弁部１１ａと制振部１３ａの変形時における状態を強調して示す断面図である。
【００３１】
図８と図９において、クランクシャフト７を駆動すると、クランクピン７ａ及びコネクティングロッド２を介してピストン４が駆動される。そして、ピストン４が下死点の状態からバルブプレート１０側に接近すると、シリンダ室容積が縮小し、シリンダ室圧力が上昇する。シリンダ室圧力が吐出圧力未満の時は吐出弁部１１ａが吐出弁シート面１０ｂに閉じた状態（図８を参照）となっている。
【００３２】
そして、吐出弁板１１の吐出弁部１１ａで仕切られる前後の空間の圧力差により生じる吐出弁部１１ａを開かせる力が、吐出弁部１１ａのバネ力と、吐出弁部１１ａと吐出弁シート面１０ｂとの間の潤滑油により生じる表面張力と、の合力よりも大きくなると、吐出弁部１１ａが反バルブプレート側に反り、吐出弁部１１ａが吐出弁シート面１０ｂから開く。即ち、吐出弁部１１ａの開動作が開始される。
【００３３】
ここで、吐出弁部１１ａが吐出弁シート面１０ｂに着座した状態（図８参照）に着目すると、吐出弁部１１ａは制振部１３ａに接触していないため、吐出弁部１１ａが開く瞬間には、制振部１３ａのバネ力に関係がなくそのために吐出弁部１１ａの開き遅れを防止することができ、吐出開始時のシリンダ内圧力を下げて圧縮機の消費電力の低減を図ることが出来る。
【００３４】
吐出弁部１１ａの開動作が開始されると、シリンダ室内で圧縮されたガス冷媒が吐出孔１０ａを通じて吐出圧力空間に吐出されるため、ガス冷媒の流体力により吐出弁部１１ａが反り、吐出弁部１１ａの先端側が制振部１３ａの先端側に当接され、吐出弁部１１ａの自励振動が抑制されることによって吐出弁部１１ａの制振機能を確保することが出来る。
【００３５】
吐出弁部１１ａの開動作の進行に伴って、シリンダ室圧力がやがて低下すると共に、吐出弁部１１ａの先端側と制振部１３ａの先端側とが図９に強調して示すように変形する。即ち、吐出弁部１１ａが圧縮されたガス冷媒から力を受けると、吐出弁部１１ａは吐出シート面１０ｂとは逆側に反るように変形し、制振板１３を押し上げる。このとき、制振板１３の突き出し方向が吐出弁部１１ａの突き出し方向と反対側にあるので、吐出弁部１１ａの傾斜方向と制振部１３ａの傾斜方向が交差する方向となるため、吐出弁部１１ａと制振部１３ａとが面接触する事がなく、吐出弁部１１ａと制振部１３ａが貼りつくことが無い。
【００３６】
吐出弁部１１ａが全開状態まで進行し、シリンダ室圧力が吐出圧力の近くにまで低下することに伴い、圧縮されたガス冷媒の流体力が減少し、吐出弁部１１ａ及び制振部１３ａの複合弾性力により吐出弁部１１ａがバルブプレート１０側に戻され、吐出弁部１１ａと吐出弁シート面１０ｂの距離が接近し、圧縮されたガス冷媒の流路が狭くなるため、再びシリンダ室圧力が上昇する。そして、シリンダ室圧力が吐出圧力よりも高くなるため、吐出弁部１１ａが再びバルブプレート１０側から離れ、シリンダ室圧力が低下する。
【００３７】
ピストン４が上死点に近づくにつれ、吐出孔１０ａを通過するガス冷媒流量が減少し、吐出弁板１１に作用する力が減少する。そして、ピストン４が上死点のときガス冷媒の流れが止まり、吐出部１１ａが吐出孔１０ａを塞いで吐出完了に至る。
【００３８】
この一連の吐出弁部１１ａの閉動作において吐出弁部１１ａと制振部１３ａが当接している間は、吐出弁部１１ａと制振部１３ａの複合弾性力が吐出部１１ａを閉じる向きに力を加える。そのため、吐出部１１ａの閉じ遅れを防止することが可能である。
【００３９】
ここで、吐出弁部１１ａと制振部１３ａの吸着について説明する。圧縮機運転中においては吐出弁部１１ａと制振部１３ａの表面に潤滑油による油膜が形成されている。吐出弁板１１と制振板１３とが面接触すると油膜の表面張力によって吐出弁部１１ａと制振部１３ａとが貼り付き、ピストン４が上死点のときに吐出部１１ａが吐出孔１０ａを塞ぐことが出来なくなる。
【００４０】
そこで、本実施形態では、上述したように制振板１３の突き出し方向が吐出弁部１１ａの突き出し方向と反対側とすることにより、吐出弁部１１ａの傾斜方向と制振部１３ａの傾斜方向が交差する方向にしている。これによって、吐出弁部１１ａと制振部１３ａとが面接触する事がなく、吐出弁部１１ａの閉じ遅れ現象を防止できるので、冷媒循環量を増加させて圧縮能力の向上を図ることが出来る。
【００４１】
ピストン４が上死点の位置のときに、吐出弁部１１ａの反り量が大きいと、吐出弁部１１ａが吐出孔１０ａを塞ぐまでに移動する距離が大きくなるため、吐出弁部１１ａが吐出孔１０ａを塞ぐのに要する時間が長くなり、吐出管内の圧縮されたガス冷媒がシリンダ１内に逆流し、圧縮機の効率が低下する。従って、吐出弁部１１ａと制振部１３ａの間の隙間を出来るだけ少なくし、ピストン４が上死点近傍の位置のときに吐出弁部１１ａを出来るだけ吐出孔１０ａに近づける構造としている。
【００４２】
しかし、吐出弁部１１ａが開動作を開始する際に、吐出弁部１１ａと制振部１３ａとが接触した状態であると、吐出弁部１１ａが開くときに作用する力が、吐出弁部１１ａと吐出弁シート面１０ｂの間の潤滑油により生じる表面張力と、吐出弁部１１ａのバネ力と、制振部１３ａのバネ力との合力となるため、シリンダ室圧力を制振部１３ａのバネ力の分だけ高くする必要があり、圧縮機の効率が低下する。そこで、本実施形態では、吐出弁板１１と制振板１３の間に薄板スペーサ１２を挟み、吐出弁部１１ａと制振部１３ａの間に所定の隙間が出来る構造としている。
【００４３】
次に、本実施形態に係る密閉型圧縮機の運転時におけるヘッドカバー１７の熱膨張の影響について、図３、図７及び図１０〜図１２を参照しながら以下説明する。図１０は本実施形態に係る密閉型圧縮機におけるシリンダ１、バルブ要素４０及びヘッドカバー１７を組み立てたときの側面図である。図１１は本実施形態に係る密閉型圧縮機におけるヘッドカバー１７に熱応力による歪が発生したときの側面図である。図１２は本実施形態に係る密閉型圧縮機におけるシリンダ１にバルブ要素４０及びヘッドカバー１７を組み立てたときの構造を示す斜視図である。
【００４４】
図７に示すように、吐出圧力空間は、バルブプレート１０、ヘッドカバー１７、吐出弁板外周部１１ｂ、薄板スペーサ外周部１２ａ、制振板外周部１３ｃ、厚板スペーサ外周部１４ａ、ストッパ外周部１５ｂ及びトップパッキン外周部１６ａから構成される。吐出圧力空間の気密はヘッドカバー１７を締結具２１により、トップパッキン２２、吸入弁板９、バルブプレート１０、吐出弁板１１、薄板スペーサ（第一のスペーサ）１２、制振板１３、厚板スペーサ（第二のスペーサ）１４、ストッパ１５、パッキン１６を介してシリンダ１に固定されることで吐出弁板外周部１１ｂ、薄板スペーサ外周部１２ａ、制振板外周部１３ｃ、厚板スペーサ外周部１４ａ、ストッパ外周部１５ｂ、トップパッキン外周部１６ａが密着し、保つことができる。図１０は図１２においてシリンダ上面からみた模式図である。
【００４５】
圧縮機が運転されると、電動要素３０の発熱及び高温となった圧縮冷媒により圧縮要素２０の温度が上昇する。すると圧縮要素２０の各部品はそれぞれの素材の線膨張係数に従って熱膨張する。ここで仮にシリンダ１とヘッドカバー１７が異なる素材、例えばシリンダ１が鋳鉄、ヘッドカバー１７がアルミダイカストで形成されているとすると、二つの素材の線膨張係数が異なるため（例えば鋳鉄が１２×１０−６／℃、アルミダイカストが２２×１０−６／℃）、シリンダ１とヘッドカバー１７の熱膨張量には差が生じる。
【００４６】
ところで、ヘッドカバー１７は図３に示すバルブ要素４０を介してシリンダ１に、締結具２１により固定されている。４隅が締結具２１により拘束されているため、ヘッドカバー１７は直接締結具２１により固定されていない部分がシリンダ端面から離れる方向に変形し、図１１に示すような隙間７０ができる（この隙間７０を通して吐出圧力空間が外部と連通して漏れが発生する）。そうすると、部品１１〜１６の外周部である吐出弁板外周部１１ｂ、薄板スペーサ外周部１２ａ、制振板外周部１３ｃ、厚板スペーサ外周部１４ａ、ストッパ外周部１５ｂ及びトップパッキン外周部１６ａに加わる面圧に偏りが生じ、吐出圧力空間の気密を保持することが出来なくなる。この課題はシリンダ端面とヘッドカバー１７の間に挟まれる部材が多くなるほどより顕著なものとなる。
【００４７】
例えば、大気圧力下に置かれ、１００℃に加熱された圧縮機において、吐出圧力空間（バルブプレートとヘッドカバーとの間に形成される圧力空間）に圧力１ＭＰａの空気を封入し、吐出圧力空間の圧力が０．９Ｍｐａにまで低下するまでの時間（漏れ時間）を計測する。この漏れ時間が長いほど吐出圧力空間からの漏れ量が少なく、気密性が良いということになる。この手法を用いてシリンダ端面とヘッドカバー１７の間に挟まれる部材の枚数を変えた時の漏れ時間の変化を図１３に示す。枚数を増やすことによって漏れ量が増大し、特に５枚以上（パッキン１６、トップパッキン２２を含めると７枚以上）において漏れが顕著となる。
【００４８】
そこで、本発明の実施形態においては、シリンダ１とヘッドカバー１７を線膨張係数が同じ、又は、より小さい素材、例えばシリンダ１とヘッドカバー１７を鋳鉄により形成するものとする。このことにより、シリンダ１とヘッドカバー１７が同じ線膨張係数に従い膨張するため、締結具２１の締め付けによりシリンダ端面とヘッドカバー端面の間に挟まれる各部品１１〜１６に加わる面圧に偏りが生じる事はなく、気密性を維持することが出来る。また、シリンダ１とヘッドカバー１７の素材として加工性の良い鋳鉄を採用することにより、シリンダ１及びヘッドカバー１７の加工が容易となる。図１４にシリンダ１を鋳鉄、ヘッドカバー１７をアルミダイカストとした場合と、シリンダ１とヘッドカバー１７を共に鋳鉄とした場合の漏れ時間を示す。ここで、シリンダとヘッドカバーとをともに鋳鉄にした場合（図１４の（ｂ））には、図１４の（ａ）に比べて漏れ時間が長くなって良好な結果を表している。
【００４９】
ヘッドカバー１７がシリンダ１よりも線膨張係数が小さい素材の場合でも、ヘッドカバーの中央部が圧縮されることによる図１１のような隙間７０ができないので（逆に言えば、ヘッドカバーの中央部に引っ張り応力が加わるので隙間７０はできない）、図１４の（ｂ）の効果と同様である。例えば、シリンダ１が鋳鉄、ヘッドカバー１７がアルミナとすると、それぞれの線膨張係数は鋳鉄が１２×１０−６／℃、アルミナが７×１０−６／℃である。このことによりシリンダ１及びヘッドカバー１７の温度が上昇した時において、線膨張係数がシリンダ１よりも小さいヘッドカバー１７は締結具２１によって引き伸ばされる方向に変形を行うが、図１１のようにヘッドカバー端面とシリンダ端面の間に隙間７０が生じるような変形を起こすことはない。
【００５０】
そのため、締結具２１の締結によりシリンダ端面とヘッドカバー端面の間に挟まれる各部品１１〜１６に加わる面圧に偏りが生じることはなく、気密性を維持することができる。図１５にシリンダ１を鋳鉄、ヘッドカバー１７をアルミダイカストとした場合と、シリンダ１を鋳鉄、ヘッドカバー１７をアルミナとした場合の漏れ時間を示す。図１５によると、シリンダを鋳鉄、ヘッドカバーをアルミナとする場合には、図５の（ａ）の場合（シリンダを鋳鉄、ヘッドカバーをアルミダイカスト）に比べて、漏れ時間が長くなって良好な結果を表している。
【００５１】
以上説明したように、本発明の実施形態に係る密閉型圧縮機の特徴は、バルブ要素を構成する各部品の外周部によって、バルブプレート１０とヘッドカバー１７で囲まれた吐出圧力空間の壁面を形成するととともに、吐出弁板１１ａと制振部１３ａとの間に、並びに制振部１３ａとストッパ部１５ａとの間に、間隔を形成する第一のスペーサ並びに第二のスペーサを介在させるとともに（潤滑油による各部に働く表面張力貼り付きの影響を無くするために）、各部品の介在する部品数が多くなること（スペーサなどの介在によって部品数が多くなる）に伴って図１１に示す隙間７０を通る吐出圧力空間の圧力漏れ時間が短くなるという不都合さを無くするように、ヘッドカバーの線膨張係数をシリンダの線膨張係数との関係で検討したものである。その具体的な特徴は、ヘッドカバーの線膨張係数をシリンダのそれよりも以下のものにすること、ヘッドカバーをシリンダと同種の鉄系素材とすること、ヘッドカバーとシリンダとを鋳鉄で構成すること、等を採用するものである。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明の実施形態に係る密閉型圧縮機の全体構成を示す縦断面図である。
【図２】本実施形態に係る密閉型圧縮機の搭載された冷蔵庫の縦断面図である。
【図３】本実施形態に関するシリンダ端面に組み立てられるバルブ要素、ヘッドカバーを含めた部品の分解図である。
【図４】本実施形態に関するバルブ要素の中のバルブプレートを示す図である。
【図５】本実施形態に関するバルブ要素の中の吐出弁板を示す図である。
【図６】本実施形態に関するバルブ要素の中の制振板を示す図である。
【図７】本実施形態に関するバルブプレート、吐出弁板、制振板及びヘッドカバーを含む吐出圧力空間を形成する部品の分解図である。
【図８】本実施形態に関するバルブ要素の中のバルブプレート、吐出弁板、薄板スペーサ、制振板、厚板スペーサ、ストッパの積層状態を示す断面図である。
【図９】本実施形態に関するバルブ要素の中の吐出弁部と制振部の変形時における状態を強調して示す断面図である。
【図１０】本実施形態に係る密閉型圧縮機におけるシリンダ、バルブ要素及びヘッドカバーを組み立てたときの側面図である。
【図１１】本実施形態に係る密閉型圧縮機におけるヘッドカバーに熱応力による歪が発生したときの側面図である。
【図１２】本実施形態に係る密閉型圧縮機におけるシリンダにバルブ要素及びヘッドカバーを組み立てたときの構造を示す斜視図である。
【図１３】本実施形態に関するシリンダ端面とヘッドカバーの間の部材数に対する漏れ時間の関係を表すグラフである。
【図１４】シリンダを鋳鉄、ヘッドカバーをアルミダイカストとしたものと、シリンダとヘッドカバーを共に鋳鉄としたものとの漏れ時間の差異を表すグラフである。
【図１５】シリンダを鋳鉄、ヘッドカバーをアルミダイカストとしたものと、シリンダを鋳鉄、ヘッドカバーをアルミナとしたものとの漏れ時間の差異を表すグラフである。
【符号の説明】
【００５３】
１  シリンダ
１ａ  軸受部
１ｂ  フレーム
２  コネクティングロッド
３  密閉容器
４  ピストン
５  ステータ
６  ロータ
７  クランクシャフト
７ａ  クランクピン
９  吸入弁板
１０  バルブプレート
１０ａ  吐出孔
１０ｂ  吐出弁シート面
１１  吐出弁板
１１ａ  吐出弁部
１１ｂ  吐出弁板外周部
１２  薄板スペーサ
１２ａ  薄板スペーサ外周部
１３  制振板
１３ａ  制振部
１３ｂ  穴部
１３ｃ  制振板外周部
１４  厚板スペーサ
１４ａ  厚板スペーサ外周部
１５  ストッパ
１５ａ  ストッパ部
１５ｂ  ストッパ外周部
１６  パッキン
１６ａ  パッキン外周部
１７  ヘッドカバー
１８  締結部貫通穴
１９  吸入孔
２０  圧縮要素
２１  締結具
２２  トップパッキン
３０  電動要素
４０  バルブ要素
５０  密閉型圧縮機
６０  冷蔵庫
６１  冷蔵庫本体
６２  冷蔵室
６３  上段冷凍室
６４  下段冷凍室
６５  野菜室
６６  冷却器
７０  隙間
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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