(57)【要約】  【課題】凹部に溜まった高圧圧力の冷媒による膨張力により、吸入リードが押し開かれることから、吸入リードの開きが早くなり、圧縮室内への冷媒が充填されやすくなり、冷凍能力及び効率の高い密閉型圧縮機を提供することを目的とする。  【解決手段】バルブプレート１３３は、吸入リード１３５のヘッド部１３９が着座するバルブプレート１３３の着座面１３８に、吸入孔１３１の全周又は一部を取り囲む凹部１４１を設けるとともに、凹部１４１とヘッド部１３９が着座しない非着座面１４２とを連通する延出溝１４３を備えている。また、凹部１４１と吸入孔１３１により形成された吸入リードシート面１４５を備えている。【選択図】図３
2009191764.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリンダブロックに形成されたシリンダと、前記シリンダ内を往復自在に挿入されたピストンと、前記シリンダの端部に備えられ、吸入孔が穿設されたバルブプレートと、板ばね材によって形成され、前記バルブプレートの前記シリンダ側に設けられて前記吸入孔を開閉する吸入リードとを備え、前記吸入リードは前記吸入孔を開閉するヘッド部を備え、前記ヘッド部が着座する前記バルブプレートの着座面に、前記吸入孔の全周又は一部を取り囲む凹部を設けるとともに、前記凹部と前記ヘッド部が着座しない非着座面とを連通する延出溝を備えた密閉型圧縮機。
【請求項２】
吸入孔の投影面積に対する凹部の投影面積の比が１％〜５％の範囲である請求項１に記載の密閉型圧縮機。
【請求項３】
凹部と吸入孔により形成された吸入リードシート面を備え、前記吸入孔の投影面積に対する前記吸入リードシート面の投影面積の比が３％〜６０％の範囲である請求項１または２に記載の密閉型圧縮機。
【請求項４】
吸入リードシート面は環状であり、幅が０．３ｍｍ〜０．８ｍｍの範囲である請求項１から３のいずれか一項に記載の密閉型圧縮機。
【請求項５】
非着座面と連通する延出溝の断面積は、前記非着座面側の開口部よりも吸入孔側の開口部の断面積を小さくなるように形成した請求項１から４のいずれか一項に記載の密閉型圧縮機。
【請求項６】
凹部は略Ｖ字状の断面形状をなす請求項１から５のいずれか一項に記載の密閉型圧縮機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は家庭用冷蔵庫、自動販売機及びエアコン、ヒートポンプ等の冷凍サイクルに使用される密閉型圧縮機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
この種の密閉型圧縮機は、電動要素と機械要素とを密閉容器に冷媒と共に収納し、シリンダの開口端に固定されたバルブプレートと吸入孔の開閉を行う吸入リードを備え、吸入リードの開閉により、冷媒を吸入、吐出する動作をするものであり、近年、吸入リードの動作性の向上による高効率化が求められている（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圧縮機について説明する。
【０００４】
図６は、特許文献１に記載された従来の密閉型圧縮機の密閉容器を切り欠いてシリンダ側を手前にして内部構成部品を見た場合の正面図、図７は、従来の密閉型圧縮機を左右に切断した場合の縦断面図である。また、図８は、図７の要部拡大断面図であり、吸入リードが開いた吸入行程の要部断面図である。
【０００５】
図６から図８において、密閉容器１内には、冷媒２が満たされるとともに、底面には冷凍機油３が貯留され、電動要素４と圧縮要素５はともに密閉容器１内に弾性支持されている。
【０００６】
電動要素４は、回転子１１と固定子１２よりなり、電動要素４は圧縮要素５の上方に配置され、電動要素４によって駆動されている。
【０００７】
次に、圧縮要素５の詳細を以下に説明する。
【０００８】
シャフト１３は、回転子１１を嵌合係止した主軸部１４と、主軸部１４に対して偏芯して形成された偏芯部１５を備えている。シリンダブロック２１は、略円筒形のシリンダ２２を有し、シリンダ２２には、ピストン２３が遊嵌され、ピストン２３は、偏芯部１５と連結手段２４によって連結されている。
【０００９】
密閉容器１の外部の冷凍サイクル（図示せず）から、冷媒２を吸入する吸入パイプ３１が密閉容器１を貫通して取り付けられており、吸入パイプ３１は、ジョイントスプリング３２と吸入管３３を介して、ＰＢＴなどの断熱性のあるプラスチックよりなる吸入マフラー３４に連通している。
【００１０】
吸入マフラー３４は、シリンダヘッド３５の吸入口３６に連通している。シリンダヘッド３５は、シリンダブロック２１にバルブプレート３７を挟み込んで固定されている。
【００１１】
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。
【００１２】
電動要素４の固定子１２に電気が供給されると、回転子１１が回転し、回転子１１に嵌合係止された主軸部１４が回転する。
【００１３】
主軸部１４の回転により、シャフト１３の偏芯部１５が偏芯運動をし、偏芯部１５と連結手段２４によって連結されたピストン２３がシリンダ２２内を往復運動し、圧縮室４１内で冷媒２の吸入と圧縮が繰り返される。
【００１４】
冷媒２は、密閉容器１外部の冷凍サイクル（図示せず）より、密閉容器１に固着された吸入パイプ３１を通り、ジョイントスプリング３２、吸入管３３を通って吸入マフラー３４に吸入される。
【００１５】
吸入マフラー３４は、シリンダヘッド３５の吸入口３６と、吸入口３６とバルブプレート３７に穿設された吸入孔３８に連通しており、冷媒２は、吸入リード３９が開くことによって、吸入口３６と吸入孔３８を通って圧縮室４１内に吸入される。
【特許文献１】特開２０００−２９１５５９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
しかしながら、上記従来の構成では、吸入リード３９とバルブプレート３７との間に付着した冷凍機油３の粘性による付着力が大きいために、吸入行程が進んで圧縮室４１内の圧力が大きく低下するまで吸入リード３９は開かずに、圧縮室４１への冷媒２の吸入開始は遅くなり、吸入損失の増大や、圧縮室４１への冷媒２の充填量の不足による冷凍能力の低下、効率の低下が発生するという課題を有していた。
【００１７】
本発明は、上記従来の課題を解決するもので、吸入行程の開始に伴って速やかに吸入リードが開いて圧縮室内に冷媒を吸入するため、吸入損失が小さく、冷凍能力、効率の高い密閉型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】
【００１８】
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、吸入孔を開閉するヘッド部を有する吸入リードを備え、ヘッド部が着座するバルブプレートの着座面に、吸入孔の全周又は一部を取り囲む凹部を設けるとともに、凹部とヘッドが着座しない非着座面とを連通する延出溝を備えたもので、圧縮行程時に、延出溝を介して高圧圧力の冷媒を凹部に導いて溜め、吸入行程の開始とともに凹部に溜まった冷媒の高圧圧力により、吸入リードを押し開くため、吸入リードの開きが早くなるという作用を有する。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の密閉型圧縮機は、吸入孔を開閉するヘッド部を有する吸入リードを備え、ヘッド部が着座するバルブプレートの着座面に、吸入孔の全周又は一部を取り囲む凹部を設けるとともに、凹部とヘッドが着座しない非着座面とを連通する延出溝を備えたもので、吸入行程の開始に伴って速やかに吸入リードが開いて圧縮室内に冷媒を吸入するため、吸入損失が小さく、冷凍能力、効率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】
【００２０】
請求項１に記載の発明は、シリンダブロックに形成されたシリンダと、前記シリンダ内を往復自在に挿入されたピストンと、前記シリンダの端部に備えられ、吸入孔が穿設されたバルブプレートと、板ばね材によって形成され、前記バルブプレートの前記シリンダ側に設けられて前記吸入孔を開閉する吸入リードとを備え、前記吸入リードは前記吸入孔を開閉するヘッド部を備え、前記ヘッド部が着座する前記バルブプレートの着座面に、前記吸入孔の全周又は一部を取り囲む凹部を設けるとともに、前記凹部と前記ヘッドが着座しない非着座面とを連通する延出溝を備えたものであり、圧縮行程時には、高圧圧力の冷媒を、延出溝を介してヘッド部が着座する吸入孔を取り囲む凹部に導いて溜め、吸入行程の開始とともに凹部に溜まった冷媒の高圧圧力により、吸入リードを押し開くため、吸入行程の開始に伴って速やかに吸入リードが開いて圧縮室内に冷媒を吸入するため、吸入損失が小さく、冷凍能力、効率の高い密閉型圧縮機を提供することができる。
【００２１】
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、吸入孔の投影面積に対する凹部の投影面積の比が１％〜５％の範囲としたものであり、吸入行程の開始に伴って速やかに吸入リードが開くように、最小限の高圧冷媒を溜める凹部とするとともに、凹部に溜まった高圧冷媒による再膨張損失を抑制し、請求項１に記載の発明の効果に加えてさらに、圧縮室内への冷媒の充填量が向上し、高い冷凍能力が得られるとともに、効率も向上させることができる。
【００２２】
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、凹部と吸入孔により形成された吸入リードシート面を備え、前記吸入孔の投影面積に対する前記吸入リードシート面の投影面積の比が３％〜６０％の範囲としたものであり、吸入孔部と凹部とのシール性を確保するとともに、吸入リードシート面と吸入リードとの間に付着した冷凍機油の粘性抵抗を抑制することができるため、請求項１または２に記載の発明の効果に加えてさらに、吸入リードシート面におけるシール性を確保しつつ吸入リードの開きが早くなり、圧縮室内への冷媒の充填量が向上し、高い冷凍能力が得られるとともに、効率も向上させることができる。
【００２３】
請求項４に記載の発明は、請求項１から３のいずれか一項に記載の発明において、吸入リードシート面は環状であり、幅が０．３ｍｍ〜０．８ｍｍの範囲としたものであり、吸入孔部と凹部とのシール性を確保するとともに、吸入リードシート面と吸入リードとの間に付着した冷凍機油の粘性抵抗を抑制することができるため、請求項１から３のいずれか一項に記載の発明の効果に加えてさらに、吸入リードシート面におけるシール性を確保しつつ吸入リードの開きが早くなり、圧縮室内への冷媒の充填量が向上し、高い冷凍能力が得られるとともに、効率も向上させることができ、さらに加工が容易なため加工工数を低減でき低コストで製作することができる。
【００２４】
請求項５に記載の発明は、請求項１から４のいずれか一項に記載の発明において、非着座面と連通する延出溝の断面積は、前記非着座面側の開口部よりも吸入孔側の開口部の断面積を小さくなるように形成したものであり、圧縮行程時に、高圧圧力の冷媒が延出溝を介してヘッド部が着座する吸入孔を取り囲む凹部に導かれやすくなり、また吸入行程の開始直後において、凹部に充填された高圧圧力の冷媒が延出溝から漏れにくくすることができ、請求項１から４のいずれか一項に記載の発明の効果に加えてさらに、吸入リードの開きが早くなり、圧縮室内への冷媒の充填量が向上し、高い冷凍能力が得られるとともに、効率も向上させることができる。
【００２５】
請求項６に記載の発明は、請求項１から５のいずれか一項に記載の発明において、凹部は略Ｖ字状の断面形状をなすものであり、ヘッド部に対向する凹部の投影面積を維持しつつ、凹部の容積を低減することができるため、凹部に溜まった冷媒による再膨張損失量を抑制することができ、請求項１から５のいずれか一項に記載の発明の効果に加えてさらに、圧縮室内への冷媒の充填量が向上し、高い冷凍能力が得られるとともに、効率も向上させることができる。
【００２６】
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。
【００２７】
（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縦断面図、図２は、同実施の形態の密閉型圧縮機におけるバルブプレートの正面図、図３は、吸入リードとの相対位置を示した図２の要部拡大図、図４は、図２のＡ−Ａ線における縦断面図、図５は、同実施の形態の密閉型圧縮機における吸入リードの正面図である。
【００２８】
図２において、バルブプレート１３３に対する吸入リード１３５の相対位置を説明するために、吸入リード１３５を波点線で示している。
【００２９】
図１から図５において、密閉容器１０１には、冷媒１０３が満たされるとともに、底面には冷凍機油１０５が貯留され、電動要素１０７と圧縮要素１０９はともに密閉容器１０１内に弾性支持されている。
【００３０】
電動要素１０７は、回転子１１１と固定子１１３よりなり、電動要素１０７は圧縮要素１０９の下方に配置され、電動要素１０７によって駆動される。
【００３１】
次に圧縮要素１０９の詳細を以下に説明する。
【００３２】
シャフト１１５は、回転子１１１を嵌合係止した主軸部１１７と、主軸部１１７に対して偏芯して形成された偏芯部１１９を備えている。シリンダブロック１２１は、略円筒形のシリンダ１２３を有し、シリンダ１２３には、ピストン１２５が遊嵌され、ピストン１２５は、偏芯部１１９と連結手段１２７によって連結されている。
【００３３】
シリンダ１２３の開口端の一端はピストン１２５により塞がれて、他端は、吸入孔１３１が穿設されたバルブプレート１３３と、バルブプレート１３３のシリンダ１２３側に設けられ、吸入孔１３１を開閉する吸入リード１３５によって塞がれて、シリンダ１２３内に圧縮室１３７が形成されている。
【００３４】
吸入リード１３５は、吸入孔１３１を開閉するヘッド部１３９を備えている。
【００３５】
バルブプレート１３３は、吸入リード１３５のヘッド部１３９が着座するバルブプレート１３３の着座面１３８に、吸入孔１３１の全周又は一部を取り囲む凹部１４１を設けるとともに、ヘッド部１３９が着座しない非着座面１４２と凹部１４１とを連通する延出溝１４３を備えている。また、凹部１４１と吸入孔１３１により形成された吸入リードシート面１４５を備えている。
【００３６】
吸入される冷媒１０３は、吸入室１４７からバルブプレート１３３に穿設された吸入孔１３１を通り、吸入リード１３５が開かれた後に、圧縮室１３７に導かれる。
【００３７】
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。
【００３８】
電動要素１０７の固定子１１３に電気が供給されると、回転子１１１が回転し、回転子１１１に嵌合係止された主軸部１１７が回転する。
【００３９】
主軸部１１７の回転により、シャフト１１５の偏芯部１１９が偏芯運動をし、偏芯部１１９と連結手段１２７によって連結されたピストン１２５がシリンダ１２３内を往復運動し、圧縮室１３７内で冷媒１０３の吸入と圧縮が繰り返される。
【００４０】
吸入リード１３５は、吸入行程の時は圧縮室１３７の内側に押し曲げられることにより、バルブプレート１３３に穿設された吸入孔１３１が開放され、低圧圧力の冷媒１０３が圧縮室１３７内に吸い込まれる。
【００４１】
一方、圧縮行程の時は圧縮室１３７内の圧力の増加で、吸入孔１３１の圧力より、圧縮室１３７内の圧力が高くなると、吸入リード１３５のヘッド部１３９は、吸入孔１３１を閉じ、その後、圧縮室１３７内の容積変化により更に圧力が増加して、高圧圧力の冷媒１０３は、吐出孔（図示せず）より吐出される。
【００４２】
吸入行程において吸入リード１３５が開くためには、吸入リード１３５を開かせる力（Ｆ１）が開くことを抑制する力（Ｆ２）を上回ることが必要である。
【００４３】
ここで、吸入リード１３５を開かせる力（Ｆ１）は、吸入室１４７の圧力と圧縮室１３７の圧力との圧力差（Ｐ）とバルブプレート１３３に穿設された吸入孔１３１の投影面積（Ａ）との積に、凹部１４１に貯留された高圧圧力の冷媒による膨張力（Ｅ）を加算したものである。
【００４４】
また、吸入リード１３５が開くことを抑制する力（Ｆ２）は、吸入リード１３５のばね力（ａ）と吸入リード１３５とバルブプレート１３３に設けられた吸入リードシート面１４５との間に付着した冷凍機油１０５の粘性による付着力（ｂ）を加算したものである。
【００４５】
ここで、吸入リード１３５のばね力（ａ）は、吸入リード１３５の板厚及び形状に影響を受け、吸入リード１３５とバルブプレート１３３に設けられた吸入リードシート面１４５との間に付着した冷凍機油１０５の粘性による付着力（ｂ）は、吸入リードシート面１４５の面積・幅及び冷凍機油１０５の粘度に影響を受ける。
【００４６】
本発明では、吸入リード１３５のヘッド部１３９が着座するバルブプレート１３３の着座面１３８に、吸入孔１３１の全周又は一部を取り囲む凹部１４１を設けるとともに、凹部１４１とヘッド部１３９が着座しない非着座面１４２とを連通する延出溝１４３を備えることで、圧縮行程時には、吸入リード１３５のヘッド部１３９は、バルブプレート１３３に穿設された吸入孔１３１を封止するとともに、吸入リード１３５のヘッド部１３９はバルププレート１３３に備えられた凹部１４１を封止し、延出溝１４３を介して高圧圧力の冷媒１０３を凹部１４１に溜める。
【００４７】
次に、吸入行程時には、凹部１４１に溜まった高圧圧力の冷媒１０３は、圧縮室１３７内の圧力低下とともに、ただちに膨張する。この膨張力（Ｅ）により、吸入リード１３５のヘッド部１３９は、吸入孔１３１が穿設されたバルブプレート１３３の着座面１３８から押し開かれ、吸入行程の開始に伴って速やかに吸入孔１３１が開放される。
【００４８】
従って、吸入行程の開始に伴って速やかに、吸入リード１３５が開いて圧縮室１３７内に冷媒１０３を吸入するため、吸入損失が小さく、冷凍能力、効率の高い密閉型圧縮機を提供することができる。
【００４９】
また、吸入孔１３１の投影面積に対する凹部１４１の投影面積の比が１％〜５％の範囲としたもので、吸入行程の開始に伴って速やかに吸入リード１３５が開くよう、最小限の高圧圧力の冷媒１０３を溜める凹部１４１とするとともに、凹部１４１に溜まった高圧圧力の冷媒１０３による再膨張損失を抑制するため、さらに圧縮室１３７内への冷媒１０３の充填量が向上し、高い冷凍能力が得られるとともに、効率も向上させることができる。
【００５０】
また、凹部１４１と吸入孔１３１により形成された吸入リードシート面１４５を備え、吸入孔１３１の投影面積に対する吸入リードシート面１４５の投影面積の比が３％〜６０％の範囲としたもので、吸入孔１３１部と凹部１４１とのシール性を確保するとともに、吸入リードシート面１４５と吸入リード１３５との間に付着した冷凍機油１０５の粘性抵抗を抑制することができるため、吸入リードシート面１４５におけるシール性を確保しつつ、吸入リード１３５と吸入リードシート面１４５との付着力を抑制することができることから、さらに吸入リード１３５の開きが早くなり、圧縮室１３７への冷媒１０３の充填量が向上し、高い冷凍能力が得られるとともに、効率も向上させることができる。
【００５１】
また、吸入リードシート面１４５は環状であり、幅が０．３ｍｍ〜０．８ｍｍの範囲としたもので、吸入孔１３１部と凹部１４１とのシール性を確保するとともに、吸入リードシート面１４５と吸入リード１３５との間に付着した冷凍機油１０５の粘性抵抗を抑制することができ、吸入リード１３５と吸入リードシート面１４５との付着力を抑制させることができるため、さらに吸入リード１３５の開きが早くなり、圧縮室１３７内への冷媒１０３の充填量が向上し、高い冷凍能力が得られるとともに、効率も向上させることができ、さらに加工が容易なため加工工数を低減でき低コストで製作することができる。
【００５２】
また、非着座面１４２と連通する延出溝１４３の断面積は、非着座面１４２側の開口部よりも吸入孔１３１側の開口部の断面積を小さくなるように形成したもので、圧縮行程時に、高圧圧力の冷媒１０３が延出溝１４３を介してヘッド部１３９が着座する吸入孔１３１を取り囲む凹部１４１に導かれやすくなり、また吸入行程の開始直後において、凹部１４１に充填された高圧圧力の冷媒１０３が延出溝１４３から漏れにくくすることができることから、凹部１４１に溜められた高圧圧力の冷媒の膨張力を十分に生かせることから、さらに吸入リード１３５の開きが早くなり、圧縮室１３７内への冷媒１０３の充填量が向上し、高い冷凍能力が得られるとともに、効率も向上させることができる。
【００５３】
また、凹部１４１は、略Ｖ字状の断面形状をなすもので、凹部１４１の投影面積を維持することで、吸入リード１３５を押し上げる面圧を確保しつつ、凹部１４１の体積を小さくすることができることから、凹部１４１に溜まった冷媒１０３による再膨張損失量を抑制するため、さらに、圧縮室１３７内への冷媒１０３の充填量が向上し、冷凍能力が上がると共に、効率も向上させることができる。
【００５４】
なお、本実施の形態において、電動要素１０７がインバータであり、商用電源周波数以外の周波数で運転されるもので、吸入リード１３５の固有値と回転数が合った場合はよいが、回転数によっては、吸入リード１３５の固有値が一致せず、吸入リード１３５の開きが大幅に遅れたり、開き量が小さかったりする場合があるが、本発明では、どのような回転数においても、凹部１４１に溜めた高圧圧力の冷媒１０３による膨張力により、吸入行程の開始に伴って速やかに吸入リード１３５が押し開かれ、吸入孔１３１が開放されることから、圧縮室１３７内への冷媒１０３の充填量が向上し、インバータの回転数全域で高い冷凍能力が得られるとともに、効率も向上させることができる。
【００５５】
なお、本実施の形態において、使用する冷媒１０３をＲ６００ａとしたもので、Ｒ６００ａの場合、Ｒ１３４ａなどの他の冷媒１０３と比べると吸入圧力が低いため、圧力差が得られにくく、吸入リード１３５が開くまでに時間を要していたが、本発明では、凹部１４１に溜まった高圧圧力の冷媒１０３による膨張力により、吸入行程の開始に伴って速やかに吸入リード１３５が押し開かれ、吸入孔１３１が開放されることから、特にＲ６００ａのような低圧圧力の低い冷媒１０３においても、圧縮室１３７内への冷媒１０３の充填量が向上し、高い冷凍能力が得られるとともに、効率も向上させることができる。
【産業上の利用可能性】
【００５６】
以上のように、本発明にかかる密閉型圧縮機は、吸入リードは吸入孔を開閉するヘッド部を備え、ヘッド部が着座するバルブプレートの着座面に、吸入孔の全周又は一部を取り囲む凹部を設けるとともに、凹部とヘッド部が着座しない非着座面とを連通する延出溝を備えたもので、冷凍能力及び効率を向上させることができることから、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、冷凍サイクルを用いたあらゆる用途にも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本発明の実施の形態１における密閉型圧縮機の縦断面図
【図２】同実施の形態の密閉型圧縮機におけるバルブプレートの正面図
【図３】吸入リードとの相対位置を示した図２の要部拡大図
【図４】図２のＡ−Ａ線における縦断面図
【図５】同実施の形態の密閉型圧縮機における吸入リードの正面図
【図６】従来の密閉型圧縮機の内部構成を示す正面図
【図７】従来の密閉型圧縮機の縦断面図
【図８】図７の要部拡大断面図
【符号の説明】
【００５８】
１２１  シリンダブロック
１２３  シリンダ
１２５  ピストン
１３１  吸入孔
１３３  バルブプレート
１３５  吸入リード
１３８  着座面
１３９  ヘッド部
１４１  凹部
１４２  非着座面
１４３  延出溝
１４５  吸入リードシート面
【図１】
2009191764.tif 000003
【図３】
2009191764.tif 000004
【図５】
2009191764.tif 000005
【図６】
2009191764.tif 000006
【図７】
2009191764.tif 000007
【図８】
2009191764.tif 000008
【図２】
2009191764.tif 000009
【図４】
2009191764.tif 000010