(57)【要約】  【課題】吸入行程において、吸入リード弁の開き遅れに起因する吸入損失の増大を防止し、効率の高い圧縮機を提供する。  【解決手段】往復動するピストンを収納するシリンダと、シリンダの開口端に配設され吸入孔１２３を穿設した弁座板１２０と、弁座板１２０のシリンダの開口端側に吸入孔１２３を囲うように設けた弁座１２１と、開口端と弁座板１２０の間に備えられ弁座１２１を開閉する吸入リード弁とを備え、弁座１２１の内周部に補助弁座１２６ａ，１２６ｂ，１２６ｃを備えているため、圧縮行程における吸入リード弁に作用する円周応力を低減できるので弁座１２１の径を大きくできるため、吸入行程における吸入リード弁に作用する圧縮室と吸入孔１２３の圧力差による差圧荷重を大きくでき、吸入リード弁の開き始めを早期化して吸入効率を高めることができる。【選択図】図３
2008038694.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
往復動するピストンを収納するシリンダと、前記シリンダの開口端に配設され吸入孔を穿設した弁座板と、前記弁座板の前記シリンダの開口端側に前記吸入孔を囲うように設けた弁座と、前記開口端と前記弁座板の間に備えられ前記弁座を開閉する吸入リード弁とを備え、前記弁座の内周部に補助弁座を備えた圧縮機。
【請求項２】
補助弁座は弁座と一体に形成された請求項１に記載の圧縮機。
【請求項３】
補助弁座は弁座と別体に形成された請求項１に記載の圧縮機。
【請求項４】
補助弁座は弁座の円形部と同心円の形状をなす請求項１に記載の圧縮機。
【請求項５】
弁座板は焼結材料で成型された請求項１に記載の圧縮機。
【請求項６】
吸入リード弁の中心線と弁座の円形部の中心位置が一致しない請求項１に記載の圧縮機。
【請求項７】
電動要素は複数の運転周波数でインバータ駆動される請求項１に記載の圧縮機。
【請求項８】
圧縮媒体はハイドロカーボン冷媒である請求項１に記載の圧縮機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は主に冷蔵庫等の冷凍装置に用いられる圧縮機の効率向上に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の圧縮機は、弁座板に設けられた吸入孔の径を漸次拡大させる拡径部を設けたもの（例えば、特許文献１参照）がある。
【０００３】
以下、図面を参照しながら上記従来の圧縮機を説明する。
【０００４】
図９は、従来の圧縮機の断面図、図１０は従来の圧縮機の吸入リード弁部の断面図、図１１は従来の圧縮機の弁座板平面図、図１２は従来の圧縮機の吸入リード弁平面図である。
【０００５】
図９から図１２において、密閉容器１は、固定子２と回転子３からなる電動要素４と、電動要素４によって駆動される圧縮要素５を収容する。吸入管６は、密閉容器１に固定されると共に冷凍サイクルの低圧側（図示せず）に接続され、吐出管（図示せず）は密閉容器１に固定されると共に冷凍サイクルの高圧側（図示せず）に接続されている。また、密閉容器１の底部にはオイル７が貯留されている。
【０００６】
次に圧縮要素５について説明する。
【０００７】
クランクシャフト１０は、回転子３を圧入固定した主軸部１１および主軸部１１に対して偏心して形成された偏心部１２を有する。
【０００８】
シリンダ１３は、略円筒形の圧縮室１４を形成すると共に主軸部１１を軸支する軸受部１５を備えている。
【０００９】
ピストン１６は、圧縮室１４に往復摺動自在に挿入され、偏心部１２との間をコンロッド１７によって連結されている。
【００１０】
圧縮室１４の開口端面は弁座板２０によって封止されている。弁座板２０には、弁座２１及び弁座２１の内周部に穿設された吸入孔２３が設けられている。
【００１１】
吸入リード弁２２は、圧縮室１４の開口端面と弁座板２０の間に吸入孔２３を開閉可能に挟持固定されている。
【００１２】
高圧室を形成するシリンダヘッド２４は、弁座板２０を介して圧縮室１４の反対側に固定されている。
【００１３】
合成樹脂で形成されて膨張空間２５を有する吸入マフラー２６は、弁座板２０とシリンダヘッド２４の間に吸入孔２３と連通して挟持固定されている。
【００１４】
吸入マフラー２６の吸入口２６ａは、密閉容器１の空間１ａ内に開口している。ここで、図１１に示す二点鎖線は、ボア内径の仮想線３０及び吸入リード弁の仮想線３１である。
【００１５】
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。
【００１６】
電動要素４に通電がなされると、回転子３と回転子３に固着されたクランクシャフト１０が回転し、偏芯部１２の回転運動でコンロッド１７を介してピストン１６が圧縮室１４で往復運動を行う。
【００１７】
吸入行程において、ピストン１６が下死点方向へ移動し、圧縮室１４内の圧力が弁座板２０の吸入孔２３内の圧力より低下すると、吸入リード弁２２が開き始めて冷媒ガスの吸入が開始される。そして圧縮行程において冷媒ガスは、圧縮室１４内で圧縮された後に圧縮室１４から吐出される。
【００１８】
このように、ピストン１６の往復運動により吸入・圧縮・吐出の行程を繰り返すことで圧縮作用をなしており、冷媒ガスは、冷凍サイクルの低圧側（図示せず）から、吸入管６、密閉容器１内の空間１ａを経て吸入マフラー２６の吸入口２６ａから膨張空間２５を通り弁座板２０の吸入孔２３から吸入され、圧縮室１４内で圧縮された後、吐出管（図示せず）を通って密閉容器１に接続された冷凍サイクルの高圧側（図示せず）へと吐出される。
【００１９】
また、密閉容器１の底部に貯留されたオイル７は、給油機構（図示せず）により圧縮要素５の摺動部を潤滑すると共に、圧縮室１４内のピストン１６のシール部や、吸入リード弁２２と弁座２１のシール部をシールしている。
【特許文献１】特開平１１−２４１６８３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２０】
しかしながら上記従来の構成では、吸入行程において圧縮室１４の圧力低下に伴って吸入リード弁２２が開き始める時、吸入リード弁２２と弁座２１をシールしているオイル７の粘性の密着力により吸入リード弁２２の開き開始が遅れるため、吸入効率が吸入リード弁２２の開き遅れの分だけ低下しており、オイル７の粘度が高い条件や、弁座２１のシール部へのオイル７の供給が過度に多い条件の場合に、吸入リード弁２２と弁座２１の密着力増大により開き遅れが増大し、吸入効率が低下するという課題を有していた。
【００２１】
一方、弁座２１の径を大きくすることで、より吸入リード弁２２の開き開始を早期化することができるが、吐出行程時において吐出圧力により吸入リード弁２２に作用する円周応力が増大するため、吸入リード弁２２や弁座２１の信頼性が低下するという課題を有していた。
【００２２】
本発明は上記従来の課題を解決するもので、吸入リード弁２２の開き遅れに起因する吸入損失を低減した効率の高い圧縮機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２３】
上記従来の課題を解決するために、本発明の圧縮機は、弁座板に穿設された吸入孔を囲うように設けられた弁座の内周部に補助弁座を備えたものであり、補助弁座によって、吸入リード弁の吐出圧力作用時の変形を低減して円周応力を低減できるため、弁座径を拡大し吸入リード弁に作用する差圧荷重を増加させることで吸入リード弁の開き始めを早期化できるという作用を有する。
【発明の効果】
【００２４】
本発明の圧縮機は、吸入リード弁の開き始めを早期化できるので効率の高い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】
【００２５】
請求項１に記載の発明は、往復動するピストンを収納するシリンダと、前記シリンダの開口端に配設され吸入孔を穿設した弁座板と、前記弁座板の前記シリンダの開口端側に前記吸入孔を囲うように設けた弁座と、前記開口端と前記弁座板の間に備えられ前記弁座を開閉する吸入リード弁とを備え、前記弁座の内周部に補助弁座を備えたものであり、補助弁座によって、吸入リード弁の吐出圧力作用時の変形を低減して円周応力を低減できるので、弁座径を拡大し吸入リード弁に作用する差圧荷重を増加させることで吸入リード弁の開き始めを早期化できるため、吸入行程時における吸入リード弁の開き遅れに起因する吸入損失を低減できるので、吸入リード弁の信頼性を維持しつつ効率の高い圧縮機を提供することができる。
【００２６】
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、補助弁座は弁座と一体に形成されたものであり、補助弁座は弁座と一体に形成されることで弁座内周部の薄肉部の剛性が増大でき、圧縮行程時に高い圧力が作用する条件においても弁座密着面の変形を低減できるため、請求項１に記載の発明の効果に加えてさらに、シール性や信頼性の悪化を防止することができる。
【００２７】
請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、補助弁座は弁座と別体に形成されたものであり、弁座の内周部に設けられた補助弁座が別体のため弁座密着面の半径方向の密着距離が短いので吸入リード弁が開き始める時の密着力の増加を低減しつつ弁座内周部の薄肉部の剛性が増大でき、圧縮行程時に高い圧力が作用する条件においても弁座密着面の変形を低減できるため、請求項１に記載の発明の効果に加えてさらに、吸入リード弁が開き始める時の密着力の増加を低減しつつシール性や信頼性の悪化を防止することができる。
【００２８】
請求項４に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、補助弁座は弁座の円形部と同心円の形状をなすものであり、吸入リード弁の吐出圧力作用時の円周応力は、弁座の内径の二乗に比例して円形部と同心円状の応力分布を示し、変形も同様に円形部と同心円状の変形形状を示すが、弁座の内周部に設けられた補助弁座が、応力分布及び変形形状に沿った同心円形状をなしているため、補助弁座に起因する変形形状の変化に伴う局所的な応力集中を回避することができるため、請求項１に記載の発明の効果に加えてさらに、信頼性の高い圧縮機を提供することができる。
【００２９】
請求項５に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、弁座板は焼結材料で成型されたものであり、弁座板に設けられた弁座の形状が単純な円形でなく、弁座の円形部の内部に補助弁座を備えた複雑な形状をなしたものであっても、金属粉末を型に封入後、加圧、加熱して成型するという焼結材料で成型される弁座板の加工工数はほとんど変わらず、生産性が低下することもないため、請求項１に記載の発明の効果に加えてさらに、弁座板の加工コストの増大を抑制することができる。
【００３０】
請求項６に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、吸入リード弁の中心線と弁座の円形部の中心位置が一致しないため、吸入行程時の圧縮室の圧力低下に伴って吸入リード弁は、圧縮室と吸入孔の圧力差による差圧荷重を受け、差圧荷重の作用点が吸入リード弁の中心線と一致しないため、吸入リード弁が、吸入リード弁の中心線を軸に捩りのモーメント力を受け、捩り変形を生じて開き始めるため、吸入リード弁と弁座のシール部が引き剥がされ易くなり、吸入リード弁の開き始めを早期化して吸入効率を高めることができるため、請求項１に記載の発明の効果に加えてさらに、吸入行程時における吸入リード弁の開き遅れに起因する吸入損失を低減することができる。
【００３１】
請求項７に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、電動要素は複数の運転周波数でインバータ駆動されるものであり、特に冷媒循環量の小さい低速運転時において、吸入行程時の圧縮室の圧力低下速度が遅いため吸入リード弁の開き遅れが生じ易いが、低速運転時であっても吸入リード弁の開き始めを早期化して吸入効率を高めることができるため、請求項１に記載の発明の効果に加えてさらに、インバータ駆動による低速運転時においても吸入行程時における吸入リード弁の開き遅れに起因する吸入損失を低減することができる。
【００３２】
請求項８に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、圧縮媒体はハイドロカーボン冷媒であり、ハイドロカーボン冷媒は圧力が低いため、吸入行程時の圧縮室の圧力低下に伴って吸入リード弁に作用する圧縮室と吸入孔の圧力差による差圧荷重が小さいが、弁座の内周部面積が拡大できるため、吸入リード弁に作用する差圧荷重が増加し吸入リード弁の開き始めを早期化して吸入効率を高めることができるため、請求項１に記載の発明の効果に加えてさらに、圧縮媒体が圧力の低いハイドロカーボン冷媒である場合においても吸入行程時における吸入リード弁の開き遅れに起因する吸入損失を低減することができる。
【００３３】
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。
【００３４】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における圧縮機の断面図、図２は、同実施の形態における圧縮機の要部断面図、図３は、同実施の形態における圧縮機の弁座板平面図、図４は、同実施の形態における圧縮機の吸入リード弁平面図である。
【００３５】
図１から図４において、密閉容器１０１は、固定子１０２と回転子１０３からなり複数の運転周波数でインバータ駆動される電動要素１０４と、電動要素１０４によって駆動される圧縮要素１０５を収容する。吸入管１０６は、密閉容器１０１に固定されると共に冷凍サイクルの低圧側（図示せず）に接続され、吐出管（図示せず）は密閉容器１０１に固定されると共に冷凍サイクルの高圧側（図示せず）に接続されている。また、密閉容器１０１の底部にはオイル１０７が貯留されている。
【００３６】
密閉容器１０１に封入される冷媒は、炭化水素系のＲ６００ａで、オイル１０７は鉱油あるいはアルキルベンゼンである。
【００３７】
次に圧縮要素１０５について説明する。
【００３８】
クランクシャフト１１０は、回転子１０３を圧入固定した主軸部１１１および主軸部１１１に対して偏心して形成された偏心部１１２を有する。シリンダ１１３は、略円筒形の圧縮室１１４を形成すると共に主軸部１１１を軸支する軸受部１１５を備えている。ピストン１１６は、圧縮室１１４に往復摺動自在に挿入され、偏心部１１２との間をコンロッド１１７によって連結されている。
【００３９】
圧縮室１１４の開口端面を封止する弁座板１２０は、鉄系焼結材で成型されており、圧縮室１１４に開口する吸入孔１２３が穿設されている。弁座板１２０の圧縮室１１４の開口端面側面には吸入孔１２３を囲むように弁座１２１が形成されている。
【００４０】
弁座１２１は、円形に設けられた円形部１２４を備え、円形部１２４の内周側には円形部１２４から突出した複数の補助弁座１２６ａ、１２６ｂ、１２６ｃが円形部１２４と一体に形成されている。弁座１２１の円形部１２４の内径は従来の弁座２１の内径より大きく形成されており、また、補助弁座１２６ａ、１２６ｂ、１２６ｃの内周部は弁座１２１の円形部１２４と同心円状の円弧をなしている。
【００４１】
弁座１２１および複数の補助弁座１２６ａ、１２６ｂ、１２６ｃを開閉する吸入リード弁１２２は、疲労強度の高いフラッパーバルブスチール材で形成されている。
【００４２】
円形部１２４の中心位置１２４ａは吸入リード弁１２２の中心線１２２ｂ位置に対してオフセットされている。
【００４３】
高圧室を形成するシリンダヘッド１３０は、弁座板１２０を介して圧縮室１１４の反対側に固定されている。
【００４４】
合成樹脂で形成されて膨張空間１３１を有する吸入マフラー１３２は、弁座板１２０とシリンダヘッド１３０の間に吸入孔１２３と連通して挟持固定されている。
【００４５】
吸入マフラー１３２の吸入口１３２ａは、密閉容器１０１の空間１０１ａ内に開口している。また、図３に示す二点鎖線は、ボア内径の仮想線１４０及び吸入リード弁の仮想線１４１である。
【００４６】
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。
【００４７】
電動要素１０４に通電がなされると、回転子１０３と回転子１０３に固着されたクランクシャフト１１０が回転し、偏心部１１２の回転運動でコンロッド１１７を介してピストン１１６が圧縮室１１４で往復運動を行う。
【００４８】
ピストン１１６の往復運動により圧縮室１１４にて吸入・圧縮・吐出の行程を繰り返すことで圧縮作用をなしており、冷媒ガスは、冷凍サイクルの低圧側（図示せず）から、吸入管１０６、密閉容器１０１内の空間１０１ａを経て吸入マフラー１３２の吸入口１３２ａから膨張空間１３１を通り弁座板１２０の吸入孔１２３から吸入され、圧縮室１１４内で圧縮された後、吐出管（図示せず）を通って密閉容器１０１に接続された冷凍サイクルの高圧側（図示せず）へと吐出される。
【００４９】
また、密閉容器１０１の底部に貯留されたオイル１０７は、給油機構（図示せず）により圧縮要素１０５の摺動部を潤滑すると共に、圧縮室１１４内のピストン１１６のシール部や、吸入リード弁１２２と弁座１２１のシール部をシールしている。
【００５０】
このとき、吸入行程において吸入リード弁１２２は、圧縮室１１４の圧力低下に伴って圧縮室１１４と吸入孔１２３の圧力差と弁座１２１の内周部面積の積で求まる差圧荷重を受け、この差圧荷重が吸入リード弁１２２と弁座１２１のオイル１０７の粘性による密着力より大きくなると吸入リード弁１２２が開き始める。従って、圧力条件が同じであれば、弁座１２１の内周部面積が大きいほど吸入リード弁１２２の開き始めを早期化でき、吸入効率を向上することができる。
【００５１】
一方、圧縮行程においては、圧縮室１１４の圧力上昇に伴って吸入リード弁１２２と弁座１２１のシール部がシールされると供に円周応力が吸入リード弁１２２に作用する。吸入リード弁１２２に作用する円周応力は、吸入と吐出圧力の差圧が大きいほど、すなわち差圧荷重による吸入リード弁１２２の変形量が大きいほど増大する。また、圧力条件が同じであれば弁座１２１の内径が大きいほど吸入リード弁１２２の変形量が大きくなり、円周応力も増大して、吸入リード弁１２２の信頼性に悪影響を及ぼす可能性がある。
【００５２】
ここで、本実施の形態においては、弁座１２１の円形部１２４の内径を増大しているが、弁座１２１の内周部に補助弁座１２６ａ，１２６ｂ，１２６ｃを備えているため、吸入リード弁１２２の吐出圧力作用時の変形が規制されて変形量が低減でき、よって作用する最大応力を低減できる。
【００５３】
従って、弁座１２１の円形部１２４の内径をより大きくすることにより、吸入行程時の差圧荷重を増加させることができ、その結果、吸入リード弁１２２の開き始めを早期化して吸入効率を向上できる。
【００５４】
従って、高い信頼性を維持しつつ高い効率の圧縮機を提供できる。
【００５５】
また、補助弁座１２６ａ、１２６ｂ、１２６ｃは弁座１２１と一体に形成されたものであり、弁座１２１と一体に形成されることで弁座１２１内周部の薄肉部１２５の剛性を増大できる。よって、圧縮行程時に高い圧力が作用する条件においても弁座１２１シール面の変形を低減できる。
【００５６】
従って、弁座１２１シール面の変形に起因する信頼性やシール性の悪化を防止でき、高い信頼性を維持しつつ、高い効率の圧縮機を提供することができる。
【００５７】
また、補助弁座１２６ａ，１２６ｂ，１２６ｃは、内周部が弁座１２１の円形部１２４と同心円の形状をなすものであり、吸入リード弁１２２の吐出圧力作用時に弁座１２１との間で作用する円周応力は、弁座１２１の円形部１２４と同心円状の応力分布を示し、変形も同様に円形部と同心円状の変形形状を示す。
【００５８】
ここで、弁座１２１の内周部に設けられた補助弁座１２６ａ，１２６ｂ，１２６ｃが、応力分布及び変形形状に沿った同心円形状をなしているため、吸入リード弁１２２の吐出圧力による変形部の変形曲率が極端に増大することなく最大変形量を低減することができる。
【００５９】
すなわち、変形の曲率増大による応力集中を回避しつつ最大応力を低減することができる。
【００６０】
従って、高い信頼性を維持しつつ、高い効率の圧縮機を提供することができる。
【００６１】
また、弁座板１２０は焼結材料で成型されたものであり、弁座板１２０に設けられた弁座１２１の形状が単純な円形でなく、円形部１２４に補助弁座１２６ａ、１２６ｂ、１２６ｃのような複雑な形状をなしたものであっても、金属粉末を型に封入後、加圧、加熱して成型するという焼結材料で成型される弁座板１２０の加工工数はほとんど変わらないため、生産性がほとんど低下しない。
【００６２】
従って、弁座板１２０の生産性の低下を抑制することができる。
【００６３】
また、密閉容器１０１の底部に貯留されたオイル１０７は、給油機構（図示せず）により圧縮要素１０５の摺動部を潤滑すると共に、圧縮室１１４内のピストン１１６のシール部や、吸入リード弁１２２と弁座１２１のシール部をシールしている。一方で、オイル１０７が粘性を有することで吸入リード弁１２２と弁座１２１との間に粘着力が働き、吸入リード弁１２２が弁座１２１からはがれ難くなる。
【００６４】
しかしながら本実施の形態においては、吸入リード弁１２２の中心線１２２ｂと弁座１２１の円形部１２４の中心位置１２４ａが一致しないため、吸入行程時の圧縮室１１４の圧力低下に伴って吸入リード弁１２２は、圧縮室１１４と吸入孔１２３の圧力差による差圧荷重を受け、差圧荷重の作用点が吸入リード弁１２２の中心線１２２ｂと一致しないため、吸入リード弁１２２が、吸入リード弁１２２の中心線１２２ｂを軸に捩りのモーメント力を受け、捩り変形を生じて開き始めるため、吸入リード弁１２２と弁座１２１のシール部が引き剥がされ易くなり、吸入リード弁１２２の開き始めを早期化して吸入効率を高めることができる。
【００６５】
従って、吸入行程時における吸入リード弁１２２の開き遅れに起因する吸入損失を低減することができ、高効率の圧縮機を提供できる。
【００６６】
また、電動要素１０４は複数の運転周波数でインバータ駆動されるものであり、特に冷媒循環量の小さい低速運転時において、吸入行程時の圧縮室１１４の圧力低下速度も遅いため吸入リード弁１２２の開き遅れが生じ易いが、低速運転時であっても弁座１２１の内周部面積が拡大しているため吸入リード弁１２２に作用する差圧荷重が増加し、吸入リード弁１２２の開き始めを早期化して吸入効率を高めることができる。
【００６７】
従って、インバータ駆動による低速運転時においても吸入行程時における吸入リード弁１２２の開き遅れに起因する吸入損失を低減することができ、高効率の圧縮機を提供できる。
【００６８】
また、圧縮媒体はハイドロカーボン冷媒であり、ハイドロカーボン冷媒は圧力が低いため、吸入行程時の圧縮室１１４の圧力低下に伴って吸入リード弁１２２に作用する圧縮室１１４と吸入孔１２３の圧力差による差圧荷重が小さいが、弁座１２１の内周部面積が拡大するため、吸入リード弁１２２に作用する差圧荷重が増加し吸入リード弁１２２の開き始めを早期化して吸入効率を高めることができる。
【００６９】
これより、本実施の形態における効率（ＣＯＰ）向上効果は、Ｒ６００ａ冷媒を使用した冷蔵庫用圧縮機の標準運転条件において、吸入損失低減により入力が１％低減して冷凍性能が１％増大することで、ＣＯＰは２％向上するとの効果を確認した。
【００７０】
従って、圧縮媒体が圧力の低いハイドロカーボン冷媒である場合においても吸入行程時における吸入リード弁１２２の開き遅れに起因する吸入損失を低減することができ、高効率の圧縮機を提供できる。
【００７１】
なお、本実施の形態において、３箇所の補助弁座を例示して説明したが、１箇所以上であれば同様の作用、効果が得られることはいうまでもない。
【００７２】
（実施の形態２）
図５は、本発明の実施の形態２における圧縮機の断面図、図６は、同実施の形態における圧縮機の要部断面図、図７は、同実施の形態における圧縮機の弁座板平面図、図８は、同実施の形態における圧縮機の吸入リード弁平面図である。
【００７３】
図５から図８において、密閉容器２０１は、固定子２０２と回転子２０３からなり複数の運転周波数でインバータ駆動される電動要素２０４と、電動要素２０４によって駆動される圧縮要素２０５を収容する。吸入管２０６は、密閉容器２０１に固定されると共に冷凍サイクルの低圧側（図示せず）に接続され、吐出管（図示せず）は密閉容器２０１に固定されると共に冷凍サイクルの高圧側（図示せず）に接続されている。また、密閉容器２０１の底部にはオイル２０７が貯留されている。
【００７４】
密閉容器２０１に封入される冷媒は、炭化水素系のＲ６００ａで、オイル１０７は鉱油あるいはアルキルベンゼンである。
【００７５】
次に圧縮要素２０５について説明する。
【００７６】
クランクシャフト２１０は、回転子２０３を圧入固定した主軸部２１１および主軸部２１１に対して偏心して形成された偏心部２１２を有する。シリンダ２１３は、略円筒形の圧縮室２１４を形成すると共に主軸部２１１を軸支する軸受部２１５を備えている。ピストン２１６は、圧縮室２１４に往復摺動自在に挿入され、偏心部２１２との間をコンロッド２１７によって連結されている。
【００７７】
圧縮室２１４の開口端面を封止する弁座板２２０は、鉄系焼結材で成型されており、圧縮室２１４に開口する吸入孔２２３が穿設されている。弁座板２２０の圧縮室２１４の開口端面側面には吸入孔２２３を囲むように弁座２２１が形成されている。
【００７８】
弁座２２１は、円形に設けられた円形部２２４を備え、円形部２２４の内周側には複数の補助弁座２２６ａ、２２６ｂ、２２６ｃが円形部２２４と別体に形成されている。弁座２２１の円形部２２４の内径は従来の弁座２１の内径より大きく形成されており、また、補助弁座２２６ａ、２２６ｂ、２２６ｃの内周部は弁座２２１の円形部２２４と同心円状の円弧をなしている。
【００７９】
弁座２２１および複数の補助弁座２２６ａ、２２６ｂ、２２６ｃを開閉する吸入リード弁２２２は、疲労強度の高いフラッパーバルブスチール材で形成されている。
【００８０】
円形部２２４の中心位置２２４ａは吸入リード弁２２２の中心線２２２ｂ位置に対してオフセットされている。
【００８１】
高圧室を形成するシリンダヘッド２３０は、弁座板２２０を介して圧縮室２１４の反対側に固定されている。
【００８２】
合成樹脂で形成されて膨張空間２３１を有する吸入マフラー２３２は、弁座板２２０とシリンダヘッド２３０の間に吸入孔２２３と連通して挟持固定されている。
【００８３】
吸入マフラー２３２の吸入口２３２ａは、密閉容器２０１の空間２０１ａ内に開口している。また、図７に示す二点鎖線は、ボア内径の仮想線２４０及び吸入リード弁の仮想線２４１である。
【００８４】
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。
【００８５】
電動要素２０４に通電がなされると、回転子２０３と回転子２０３に固着されたクランクシャフト２１０が回転し、偏心部２１２の回転運動でコンロッド２１７を介してピストン２１６が圧縮室２１４で往復運動を行う。
【００８６】
ピストン２１６の往復運動により圧縮室２１４にて吸入・圧縮・吐出の行程を繰り返すことで圧縮作用をなしており、冷媒ガスは、冷凍サイクルの低圧側（図示せず）から、吸入管２０６、密閉容器２０１内の空間２０１ａを経て吸入マフラー２３２の吸入口２３２ａから膨張空間２３１を通り弁座板２２０の吸入孔２２３から吸入され、圧縮室２１４内で圧縮された後、吐出管（図示せず）を通って密閉容器２０１に接続された冷凍サイクルの高圧側（図示せず）へと吐出される。
【００８７】
また、密閉容器２０１の底部に貯留されたオイル２０７は、給油機構（図示せず）により圧縮要素２０５の摺動部を潤滑すると共に、圧縮室２１４内のピストン２１６のシール部や、吸入リード弁２２２と弁座２２１のシール部をシールしている。
【００８８】
このとき、吸入行程において吸入リード弁２２２は、圧縮室２１４の圧力低下に伴って圧縮室２１４と吸入孔２２３の圧力差と弁座２２１の内周部面積の積で求まる差圧荷重を受け、この差圧荷重が吸入リード弁２２２と弁座２２１のオイル２０７の粘性による密着力より大きくなると吸入リード弁２２２が開き始める。従って、圧力条件が同じであれば、弁座２２１の内周部面積が大きいほど吸入リード弁２２２の開き始めを早期化でき、吸入効率を向上することができる。
【００８９】
一方、圧縮行程においては、圧縮室２１４の圧力上昇に伴って吸入リード弁２２２と弁座２２１のシール部がシールされると供に円周応力が吸入リード弁２２２に作用する。吸入リード弁２２２に作用する円周応力は、吸入と吐出圧力の差圧が大きいほど、すなわち差圧荷重による吸入リード弁２２２の変形量が大きいほど増大する。また、圧力条件が同じであれば弁座２２１の内径が大きいほど吸入リード弁２２２の変形量が大きくなり、円周応力も増大して、吸入リード弁２２２の信頼性に悪影響を及ぼす可能性がある。
【００９０】
ここで、本実施の形態においては、弁座２２１の円形部２２４の内径を増大しているが、弁座２２１の内周部に補助弁座２２６ａ、２２６ｂ、２２６ｃを備えているため、吸入リード弁２２２の吐出圧力作用時の変形が規制されて変形量が低減でき、よって作用する最大応力を低減できる。
【００９１】
従って、弁座２２１の円形部２２４の内径をより大きくすることにより、吸入行程時の差圧荷重を増加させることができ、その結果、吸入リード弁２２２の開き始めを早期化して吸入効率を向上できる。
【００９２】
従って、高い信頼性を維持しつつ高い効率の圧縮機を提供できる。
【００９３】
また、補助弁座２２６ａ、２２６ｂ、２２６ｃは弁座２２１と別体に形成されたものであり、弁座２２１内周部の薄肉部２２５の剛性を増大できると共に、補助弁座２２６ａ、２２６ｂ、２２６ｃが別体のためシール面の半径方向シール距離が短く、シール面積の増加量を低減できるので吸入リード弁２２２が開き始める時の密着力の増加を低減できる。
【００９４】
従って、弁座２２１シール面の変形に起因する信頼性やシール性の悪化および密着力の大幅な増大を防止でき、高い信頼性を維持しつつ、高い効率の圧縮機を提供することができる。
【００９５】
また、補助弁座２２６ａ、２２６ｂ、２２６ｃは、内周部が弁座２２１の円形部２２４と同心円の形状をなすものであり、吸入リード弁２２２の吐出圧力作用時に弁座２２１との間で作用する円周応力は、弁座２２１の円形部２２４と同心円状の応力分布を示し、変形も同様に円形部と同心円状の変形形状を示す。
【００９６】
ここで、弁座２２１の内周部に設けられた補助弁座２２６ａ、２２６ｂ、２２６ｃが、応力分布及び変形形状に沿った同心円形状をなしているため、吸入リード弁２２２の吐出圧力による変形部の変形曲率が極端に増大することなく最大変形量を低減することができる。
【００９７】
すなわち、変形の曲率増大による応力集中を回避しつつ最大応力を低減することができる。
【００９８】
従って、高い信頼性を維持しつつ、高い効率の圧縮機を提供することができる。
【００９９】
また、弁座板２２０は焼結材料で成型されたものであり、弁座板２２０に設けられた弁座２２１の形状が単純な円形でなく、円形部２２４に補助弁座２２６ａ、２２６ｂ、２２６ｃのような複雑な形状をなしたものであっても、金属粉末を型に封入後、加圧、加熱して成型するという焼結材料で成型される弁座板２２０の加工工数はほとんど変わらないため、生産性がほとんど低下しない。
【０１００】
従って、弁座板２２０の生産性の低下を抑制することができる。
【０１０１】
また、密閉容器２０１の底部に貯留されたオイル２０７は、給油機構（図示せず）により圧縮要素２０５の摺動部を潤滑すると共に、圧縮室２１４内のピストン２１６のシール部や、吸入リード弁２２２と弁座２２１のシール部をシールしている。一方で、オイル２０７が粘性を有することで吸入リード弁２２２と弁座２２１との間に粘着力が働き、吸入リード弁２２２が弁座２２１からはがれ難くなる。
【０１０２】
しかしながら本実施の形態においては、吸入リード弁２２２の中心線２２２ｂと弁座２２１の円形部２２４の中心位置２２４ａが一致しないため、吸入行程時の圧縮室２１４の圧力低下に伴って吸入リード弁２２２は、圧縮室２１４と吸入孔２２３の圧力差による差圧荷重を受け、差圧荷重の作用点が吸入リード弁２２２の中心線２２２ｂと一致しないため、吸入リード弁２２２が、吸入リード弁２２２の中心線２２２ｂを軸に捩りのモーメント力を受け、捩り変形を生じて開き始めるため、吸入リード弁２２２と弁座２２１のシール部が引き剥がされ易くなり、吸入リード弁２２２の開き始めを早期化して吸入効率を高めることができる。
【０１０３】
従って、吸入行程時における吸入リード弁２２２の開き遅れに起因する吸入損失を低減することができ、高効率の圧縮機を提供できる。
【０１０４】
また、電動要素２０４は複数の運転周波数でインバータ駆動されるものであり、特に冷媒循環量の小さい低速運転時において、吸入行程時の圧縮室２１４の圧力低下速度も遅いため吸入リード弁２２２の開き遅れが生じ易いが、低速運転時であっても弁座２２１の内周部面積が拡大しているため吸入リード弁２２２に作用する差圧荷重が増加し、吸入リード弁２２２の開き始めを早期化して吸入効率を高めることができる。
【０１０５】
従って、インバータ駆動による低速運転時においても吸入行程時における吸入リード弁２２２の開き遅れに起因する吸入損失を低減することができ、高効率の圧縮機を提供できる。
【０１０６】
また、圧縮媒体はハイドロカーボン冷媒であり、ハイドロカーボン冷媒は圧力が低いため、吸入行程時の圧縮室２１４の圧力低下に伴って吸入リード弁２２２に作用する圧縮室２１４と吸入孔２２３の圧力差による差圧荷重が小さいが、弁座２２１の内周部面積が拡大するため、吸入リード弁２２２に作用する差圧荷重が増加し吸入リード弁２２２の開き始めを早期化して吸入効率を高めることができる。
【０１０７】
これより、本実施の形態における効率（ＣＯＰ）向上効果は、Ｒ６００ａ冷媒を使用した冷蔵庫用圧縮機の標準運転条件において、吸入損失低減により入力が１％低減して冷凍性能が１％増大することで、ＣＯＰは２％向上するとの効果を確認した。
【０１０８】
従って、圧縮媒体が圧力の低いハイドロカーボン冷媒である場合においても吸入行程時における吸入リード弁２２２の開き遅れに起因する吸入損失を低減することができ、高効率の圧縮機を提供できる。
【０１０９】
なお、本実施の形態において、３箇所の補助弁座を例示して説明したが、１箇所以上であれば同様の作用、効果が得られることはいうまでもない。
【産業上の利用可能性】
【０１１０】
以上のように、本発明にかかる圧縮機は、吸入リード弁に作用する応力の増大を防止しつつ吸入行程時における吸入リード弁の開き始めの早期化による吸入効率を向上でき、高い信頼性を維持しつつ高効率化を図ることが可能となるので、自販機、冷凍ショーケース、除湿機などの用途にも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【０１１１】
【図１】本発明の実施の形態１における圧縮機の断面図
【図２】同実施の形態における圧縮機の要部断面図
【図３】同実施の形態における圧縮機の弁座板平面図
【図４】同実施の形態における圧縮機の吸入リード弁平面図
【図５】本発明の実施の形態２における圧縮機の断面図
【図６】同実施の形態における圧縮機の要部断面図
【図７】同実施の形態における圧縮機の弁座板平面図
【図８】同実施の形態における圧縮機の吸入リード弁平面図
【図９】従来の圧縮機の断面図
【図１０】従来の圧縮機の吸入リード弁部の断面図
【図１１】従来の圧縮機の弁座板平面図
【図１２】従来の圧縮機の吸入リード弁平面図
【符号の説明】
【０１１２】
１０４，２０４  電動要素
１１３，２１３  シリンダ
１１６，２１６  ピストン
１２０，２２０  弁座板
１２１，２２１  弁座
１２２，２２２  吸入リード弁
１２２ｂ，２２２ｂ  中心線
１２３，２２３  吸入孔
１２４，２２４  円形部
１２４ａ，２２４ａ  中心位置
１２６ａ，１２６ｂ，１２６ｃ，２２６ａ，２２６ｂ，２２６ｃ  補助弁座
【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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