(57)【要約】【課題】密閉型電動圧縮機に関し、疲労耐久性が高い吸入弁を備えた信頼性の高い密閉型電動圧縮機の実現を図る。【解決手段】幅狭のスリットによって舌状のリード部１１ｃが形成される薄板状の吸入弁１１にショットピーニング処理を施すことにより、表面に圧縮残留応力を付与し、ドライホーニング処理を施すことにより、吸入弁１１の表面欠陥およびスリットの各エッジ部のバリ等を除去することで吸入弁１１の疲労耐久性を上げ、信頼性の高い密閉型電動圧縮機を実現することができる。【選択図】  図１
2004251128.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
往復動して冷媒を吸入，圧縮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備えられたバルブプレートと、前記バルブプレートに形成された吸入孔と、前記シリンダの開口端とバルブプレートの間に挟持された吸入弁とを備え、前記吸入弁は前記吸入孔を開閉するリード部を有し、前記吸入弁の表面にショットピーニング処理を施した後、少なくとも前記リード部にドライホーニング処理を施した密閉型電動圧縮機。
【請求項２】
前記吸入弁は１３クロム鋼からなる請求項１に記載の密閉型電動圧縮機。
【請求項３】
前記冷媒をＲ６００ａとした請求項１または請求項２に記載の密閉型電動圧縮機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、冷蔵庫、冷凍庫等の冷却システムに使用する密閉型電動圧縮機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、密閉型電動圧縮機は地球環境の観点から、ノンフロン冷媒の採用やインバータでの高速運転化が進んでいる（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
以下、図面を参照しながら上記従来の密閉型電動圧縮機を説明する。図３は、従来の密閉型電動圧縮機の吸入弁の平面図である。図４は従来の密閉型電動圧縮機の圧縮ユニット部の構造を示す断面図である。図３、図４において、略円筒形のピストン１はシリンダ２内に摺動自在に挿入されている。平板状のバルブプレート３には吸入孔４と吐出孔５とが形成され、吐出孔５を開閉する吐出弁６が備え付けられている。
【０００４】
薄板状の板ばね材で形成された吸入弁７には、吸入孔４を開閉するリード部７ａが形成されている。シリンダヘッド８は吸入室９および吐出室１０を形成しており、吸入弁７、バルブプレート３をシリンダ２との間で挟みこんで固定している。なお、吸入弁７は金属製の圧延した板ばね材をプレスで型抜きした後、材料の表面欠陥および各エッジ部のバリを除去するために、ショットピーニング処理もしくはドライホーニング処理がおこなわれている。これらの処理は吸入弁７の全表面にわたって施されており、図３においてこれをまだら点模様で示している。
【０００５】
以上のように構成された密閉型電動圧縮機について、以下その動作を説明する。
【０００６】
まず、ピストン１がシリンダ２の中で水平往復運動することで、冷媒はまず吸入室９からバルブプレート３の吸入孔４を通り吸入弁７を開弁してシリンダ２内に吸入される。そしてこの冷媒は同じくピストン１の水平往復運動によって圧縮され、吸入弁７が閉じ吐出弁６が開くことでバルブプレート３の吐出孔５を通り、シリンダヘッド８の吐出室１０に送り込まれる。この動作が繰り返し行われることで周知の圧縮動作がなされることになる。一方、吸入弁７は開閉を繰り返す際、繰り返したわむことで繰り返し応力が発生する。また弁部７ｃの吸入孔４に対応する個所はバルブプレート３に衝突し、衝撃荷重を繰り返し受けることになる。
【０００７】
これに対し、吸入弁７の表面には少なくとも全面にわたってショットピーニング処理もしくはドライホーニング処理が施されており、材料の表面欠陥および各エッジ部のバリが除去されることで疲労破壊の起点が無くなるとともに、材料表面に圧縮残留応力が付与されることで疲労耐久性が向上し、長期の運転に耐えるものである。
【０００８】
【特許文献１】
特開２００２−３１００６８号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上記従来の構成において、ショットピーニング処理を行った吸入弁７は処理をしないものと比べて表面欠陥および各エッジ部のバリが除去されることで疲労耐久性を向上させることができたが、長期間に渡って開閉を繰り返す吸入弁７に十分な圧縮残留応力を与える為に必要なショットピーニング処理に使用するショット粒の直径は０．４−０．７ｍｍ程の大きさの鋼球であった。これによって、吸入弁周辺のスリット部といったところに除去されない細かいバリが残ってしまうという欠点があった。
【００１０】
また、このショット粒の直径が大きいほど、材料により高い圧縮残留応力を与えることができるが、その反面ショット粒の直径が大きいと吸入弁７の表面に打ち付ける際の衝撃エネルギーが大きくなるため、吸入弁７の表面には凹凸が生じてしまい、吸入弁７表面の表面粗さが劣化し、これによって新たな欠陥や傷が生じてしまい、これらが疲労破壊の起点となり、吸入弁７の疲労耐久性を低下させる可能性があった。
【００１１】
一方、上記従来の構成において、ドライホーニング処理を行った吸入弁７は処理をしないものと比べて表面欠陥および各エッジ部のバリが除去されることで疲労耐久性を向上させることができたが、一般的にドライホーニングで使用する０．０５−０．１５ｍｍ程の大きさの鋼球であり、長期間に渡って開閉を繰り返す吸入弁に十分な圧縮残留応力を与えることが難しいという欠点があった。
【００１２】
本発明は、従来技術の課題を解決するもので、疲労耐久性が高い吸入弁を備えた信頼性の高い密閉型電動圧縮機を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項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備えられたバルブプレートと、前記バルブプレートに形成された吸入孔と、前記シリンダの開口端とバルブプレートの間に挟持された吸入弁とを備え、前記吸入弁は前記吸入孔を開閉するリード部を有し、前記吸入弁の表面にショットピーニング処理を施した後、少なくとも前記リード部にドライホーニング処理を施したもので、衝撃エネルギーが大きなショット粒が衝突をすることによって表面層に高い値の圧縮残留応力が十分な深さまで付与され、かつショット粒よりも小さいガラスビーズを衝突させることによって吸入弁表面の凹凸である表面粗さが改善され、さらにショットピーニング処理では除去しきれない吸入弁周辺のスリット部といったところに発生する細かいバリをより確実に除去できる、という作用を有する。
【００１４】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明に、さらに吸入弁が１３クロム鋼からなるものであり、一般的に使用されている炭素鋼よりも粘度が高くねばい材料である為に表面の欠陥や傷、エッジ部のバリが除去しにくいという性質を持っているにもかかわらず、表面の欠陥や傷、エッジ部のバリの除去が十分になされ、ねばい材料であるが故に極めて高い値の圧縮残留応力を得ることができる、という作用を有する。
【００１５】
請求項３に記載の発明は、請求項１または請求項２に記載の発明において、冷媒をＲ６００ａとしたものであり、従来のＲ１３４ａなどのフロン系冷媒と比べて希薄であるために、吸入弁へのオイル付着が少なくなって吸入弁が乾きやすいノンフロン冷媒のＲ６００ａでは特に疲労破壊に対する耐力を向上できる、という作用を有する。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明による密閉型電動圧縮機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、従来と同一構成については、同一符号を付して詳細な説明を省略する。
【００１７】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１による密閉型電動圧縮機の吸入弁の平面図である。図２は、同実施の形態における密閉型電動圧縮機の圧縮機ユニット部の断面図である。図１、図２において、略円筒形のピストン１はシリンダ２内に摺動自在に挿入されている。平板状のバルブプレート３には吸入孔４と吐出孔５とが形成され、吐出孔５を封止する吐出弁６が備え付けられている。
【００１８】
シリンダヘッド８は吸入室９および吐出室１０を形成しており、薄板状の吸入弁１１、バルブプレート３をシリンダ２との間で挟みこんで固定している。吸入弁１１は板ばね材である１３クロム材で形成され、幅１ｍｍ以下のスリット１１ｂにより舌状のリード部１１ｃが形成されており、リード部１１ｃの吐出孔５と対向する部分には貫通孔１１ａが形成されている。
【００１９】
ここで、吸入弁１１は圧延した１３クロム材をプレスで型抜きし、材料の表面全体にショットピーニング処理を施した後、舌状のリード部１１ｃにドライホーニング処理が施されている。図１において、ショットピーニング処理およびドライホーニング処理した部分を斜線模様部分として示している。
【００２０】
ショットピーニング処理の条件は、直径０．５ｍｍの鋼球であるショット粒を遠心力で効率よく噴射するもので、その強さはＳＡＥで規格されているタイプＮのアルメンストリップを用いて測定した時、０．０７−０．１０ｍｍが得られる条件に設定した。またドライホーニング処理の条件は、直径０．１ｍｍ前後の微細なガラス球を圧縮空気とともに噴射ノズルで吹付けるもので、その強さはＳＡＥで規格されているタイプＮのアルメンストリップを用いて測定した時、０．０４−０．０８ｍｍが得られる条件に設定した。
【００２１】
以上のように構成された密閉型電動圧縮機について、以下その動作を説明する。まず、ピストン１がシリンダ２の中で水平往復運動することで、冷媒はまず吸入室９からバルブプレート３の吸入孔４を通り吸入弁１１を開弁してシリンダ２内に吸入される。そしてこの冷媒は同じくピストン１の水平往復運動によって圧縮され、吸入弁１１が閉じ吐出弁６が開くことでバルブプレート３の吐出孔５を通り、シリンダヘッド８の吐出室１０に送り込まれる。この動作が繰り返し行われることで周知の圧縮動作がなされることになる。
【００２２】
この際、吸入弁１１の貫通孔１１ａ近傍は開閉を繰り返し、その結果、貫通孔１１ａ近傍は繰り返し応力が発生する。またリード部１１ｃの吸入孔４に対応する個所はバルブプレート３に衝突し、衝撃荷重を繰り返し受ける。
【００２３】
次に吸入弁１１の表面処理の作用について説明する。吸入弁１１はショット粒が衝突することでその表面層は延展されようとする。しかしながら内面層の拘束により延びることはできず、その結果、表面層同士の間に互いに圧縮し合う力が発生する。この圧縮し合う力が圧縮残留応力であり、本実施の形態では直径０．５ｍｍの鋼球であるショット粒をＳＡＥで規格されているタイプＮのアルメンストリップを用いて測定した時、０．０７−０．１０ｍｍが得られる強さでショットピーニング処理を行うことで結果的に表面層に十分な深さの圧縮残留応力を付与することができた。
【００２４】
また、ショットピーニング処理を行うことによって、吸入弁１１の表面欠陥および比較的大きな各エッジ部のバリは除去された。反面、吸入弁１１の表面には凹凸が生じてしまい、吸入弁１１表面の表面粗さが劣化している。また１３クロム材は粘度が高くねばいため、特にショットピーニングのショット粒が当りにくいスリット１１ｂには若干のばりが残留している。
【００２５】
その後、リード部１１ｃにショット粒よりも小さいガラスビーズによるドライホーニング処理を施すことにより、ショットピーニング処理により表面に生じた凹凸による荒れをショット粒より小さなガラス球が均すことで表面粗さが改善され、表面の欠陥をより確実に除去できた。さらに、ショットピーニング処理では除去しきれずスリット１１ｂに残留した細かいバリも除去できた。
【００２６】
その結果、表面欠陥がほとんどなく、全面に渡って高い圧縮残留応力が付与された吸入弁１１を実現でき、疲労耐久性が高く長期の運転に耐える密閉型電動圧縮機を提供することができた。
【００２７】
また、近年の家庭用冷蔵庫におけるインバータ運転化により、８０ＨＺにのぼる高速運転時には吸入弁１１にかかる負荷は増大し、長期間において開閉を繰り返す吸入弁１１には更なる疲労耐久性が求められているが、こういったインバータ運転の冷蔵庫に搭載しても長期間の運転に耐える密閉型電動圧縮機を提供することができた。
【００２８】
またノンフロン冷媒であるＲ６００ａ冷媒が家庭用冷蔵庫の主流となってきた現在においては、Ｒ６００ａ冷媒が従来のＲ１３４ａといった冷媒と比べて希薄であるが故に吸入弁１１へのオイル付着等が少なくなり吸入弁１１が乾きやすく、吸入弁１１が過酷な状況にさらされ、疲労破壊に対する耐力をより向上させる必要があるが、こういったＲ６００ａ冷媒といった希薄な冷媒を使用した冷蔵庫に搭載しても長期間の運転に耐える密閉型電動圧縮機を提供することができ、ノンフロン冷媒適用の冷蔵庫あるいはその他の冷凍装置を装備した製品においても信頼性を維持しながら地球環境保護に寄与することができる。
【００２９】
【発明の効果】
以上説明したように請求項１に記載の発明は、表面に高い圧縮残留応力を付与することができ、表面粗さが改善され、表面の欠陥や傷、エッジ部のバリをより確実に除去することで、疲労耐久性が高い吸入弁を備えた信頼性の高い密閉型電動圧縮機を提供できるという効果がある。
【００３０】
また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明の効果に加えて、１３クロム鋼を用いることで極めて高い圧縮残留応力を吸入弁の表面に付与することができ、更に疲労耐久性が高い吸入弁を備えた信頼性の高い密閉型電動圧縮機を提供できるという効果がある。
【００３１】
請求項３に記載の発明は、請求項１または請求項２に記載の発明の効果に加えて、希薄であるために吸入弁へのオイル付着が少なくなって吸入弁が乾きやすいＲ６００ａ冷媒においても疲労破壊に対する耐力を向上でき、ノンフロン冷媒適用における信頼性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１による密閉型電動圧縮機の吸入弁の平面図
【図２】本発明の実施の形態１による圧縮ユニット部の断面図
【図３】従来の密閉型電動圧縮機の吸入弁の平面図
【図４】従来の密閉型電動圧縮機の圧縮ユニット部の断面図
【符号の説明】
１    ピストン
２    シリンダ
３    バルブプレート
４    吸入孔
５    吐出孔
６    吐出弁
７、１１  吸入弁
８    シリンダヘッド
９    吸入室
１０  吐出室
１１ａ  貫通孔
１１ｂ  スリット
１１ｃ  リード部
【図１】
2004251128.tif 000003
【図２】
2004251128.tif 000004
【図３】
2004251128.tif 000005
【図４】
2004251128.tif 000006