密闭型压缩机和制冷装置的制作方法

专利名称：密闭型压缩机和制冷装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于电冰箱、空气调节机(air conditioner)、冷冻冷藏装置等的 制冷循环的密闭型压缩机。
背景技术：
近年来，家庭用电冰箱正在实行节能化，装载在家庭用电冰箱中的密闭型压缩机 的高效率化也得以发展。在该过程中，目前作为装载在家庭用电冰箱中的该种密闭型压缩机，为了提高效 率，公开有以下技术利用活塞的凸部减少排出孔的死区容积(dead volume)，降低由压缩 气体的再次膨胀引起的损耗，并抑制能力的降低。例如，参照日本特许第3205122号公报 (专利文献1)。下面，参照附图对上述现有的密闭型压缩机进行说明。图26是记载于专利文献1 的现有的密闭型压缩机的纵截面图。图27是现有的密闭型压缩机的主要部分的截面图。图 28是现有的密闭型压缩机的活塞的立体图。如图26 图28所示，现有的密闭型压缩机20在密闭容器1内收纳有压缩元件2 和电动元件3，在内部空间充填有冷却介质气体4。压缩元件2主要由大致圆筒形的汽缸5和以能够自由地往复运动的方式插入在汽 缸5内的活塞6构成。活塞6通过连结部7与曲轴8的偏心部9连结。此外，在汽缸5的端部配设有具备吸入孔11和排出孔12的阀板10。在汽缸5的 端部还包括分别对吸入孔11和排出孔12进行开闭的吸入阀(未图示)和排出阀(未图 示)°压缩室19由汽缸5、阀板10、活塞6形成。通过对电动元件3的旋转力进行传递 的曲轴8的旋转，活塞6在汽缸5内往复运动。由此，在压缩室19形成有将冷却介质气体 4吸入、压缩、排出的压缩机构。此外，如图27和图28所详示，为了降低排出孔12的死区容积，现有的密闭型压缩 机20在活塞6的阀板10侧的端面(前端面)设置有与排出孔12对应的凸部14。该活塞 6的凸部14为圆柱(圆筒)形状或锥形形状。阀板10的排出孔12形成于活塞6的凸部 14所进入的位置。此外，在流体技术中，已知书本中也公开了以下技术在排出流体的排出孔的入口 周缘形成截面为圆弧的锥形孔(bellmouth)，降低随着流体的流动所产生的在入口周缘的 损耗。例如，参照“工学基础流体力学三订版”(培风馆1990 P. 184 185 (非专利文献1))。但是，上述的现有技术构成为，通过活塞6的设置于阀板10侧的凸部14进入排出 孔12，能够减少死区容积，但是冷却介质气体4的流通面积逐渐地减少。此外，随着压缩室 19内的冷却介质的复杂的运动，在压缩室19内、排出孔12其它损耗增加，冷却介质气体4 不能完全从压缩室19流出。S卩，积留(残存)于压缩室19内的冷却介质气体随着活塞6 的吸入动作而再次膨胀，由此产生吸入损耗等，作为其结果，存在不能充分地发挥由减少密闭型压缩机20的死区容积带来的效果的问题。此外，也考虑将上述非专利文献1所公开的结构应用于上述现有的密闭型压缩机 20的排出孔12，但是，可以预测由于凸部14引起的排出孔12周边的损耗(冷却介质的复 杂的运动)，因此不能够期待充分的效果。

发明内容
本发明的目的在于提供一种密闭型压缩机和制冷装置，其通过减少死区容积、并 且降低在压缩室内、排出孔的损耗，来实现高效率。本发明的密闭型压缩机构成为，在密闭容器内具备电动元件和由电动元件驱动的 压缩元件，压缩元件包括具有压缩室空间的汽缸体(cylinder block)；在压缩室空间内 进行往复运动的活塞；和配置于压缩室空间的端部、且与活塞一并形成压缩室的阀板，在阀 板设置有要在压缩室内被压缩的气体流入的吸入孔和将在该压缩室内被压缩的气体排出 的排出孔，在活塞的前端面、且与排出孔相对的位置，还设置有随着活塞的往复运动而出没 排出孔的凸部，凸部设置有与活塞的往复运动方向平行地延伸的平面。由此，减少死区容积，提高压缩机的效率。此外，对于从吸入孔向排出孔流动的气 体的气流，通过平面遮挡向着在凸部的轴方向上延伸的周壁的蔓延，能够将被平面遮挡的 气体导向排出孔方向。因此，能够降低压缩行程结束时气体在压缩室内的积留(量)，降低 随着该积留的气体的再次膨胀而产生的吸入损耗。此外，本发明的制冷装置构成为，具有通过配管将压缩机、散热器、减压装置和吸 热器环状地连结而成的冷却介质回路，压缩机设定为上述的密闭型压缩机。通过采用该结构，能够得到抑制消耗电力(量)的制冷装置，能够实现以家庭用电 冰箱为主、除湿机、陈列柜、自动售卖机等装置的节能化。


图1是本发明的实施方式1的密闭型压缩机的纵截面图。图2是该实施方式1的密闭型压缩机的活塞的主要部分的立体图。图3是该实施方式1的密闭型压缩机的活塞的主要部分的侧面图。图4是表示从该实施方式1的密闭型压缩机的活塞的压缩面观察到的凸部与吸入 孔和排出孔的配置关系的说明图。图5是对该实施方式1的密闭型压缩机的压缩行程结束前的冷却介质气体的气流 进行说明的主要部分的截面图。图6是对该实施方式1的密闭型压缩机的压缩行程结束时的冷却介质气体的气流 进行说明的主要部分的截面图。图7是该实施方式1的设置有不同结构的凸部的活塞的主要部分的立体图。图8是该实施方式1的另一设置有不同结构的凸部的活塞的主要部分的立体图。图9是本发明的实施方式2的密闭型压缩机的活塞的立体图。图10是该实施方式2的密闭型压缩机的主要部分的截面图。图11是该实施方式2的密闭型压缩机的特性比较图。图12是构成本发明的实施方式3的密闭型压缩机的活塞的立体图。
图13是从构成该实施方式3的密闭型压缩机的活塞的压缩面观察到的平面图。图14是构成该实施方式3的密闭型压缩机的活塞的侧面图。图15是从活塞的压缩面观察到的表示设置于该活塞的凸部与吸入孔和排出孔的 配置关系的说明图。图16是设置于该活塞的凸部的放大立体图。图17是表示该凸部的侧面形状的活塞的主要部分的侧面图。图18是对该实施方式3的密闭型压缩机的压缩行程结束前的冷却介质气体的气 流进行说明的沿着图15的18-18线的主要部分的截面图。图19是对该压缩行程结束时的冷却介质气体的气流进行说明的沿着图15的 19-19线的主要部分的截面图。图20是对该实施方式3的密闭型压缩机的排出孔部分的冷却介质气体的气流进 行说明的示意图。图21是表示该实施方式3的密闭型压缩机的设置于活塞的凸部(侧壁)的突出 角度θ与成绩系数COP的关系的特性图。图22是表示该实施方式3的密闭型压缩机的设置于活塞的凸部(侧壁)相对于 吸入孔侧的配置角度α与成绩系数COP的关系的特性图。图23是表示设置于该活塞的凸部的不同的形状的立体图。图24是对在该实施方式4的密闭型压缩机的排出孔部分、在压缩行程结束时的冷 却介质气体气流进行说明的沿着图15的24-24线的主要部分的截面图。图25是表示本发明的实施方式4的物品储藏装置的结构的示意图。图26是现有的密闭型压缩机的纵截面图。图27是现有的密闭型压缩机的主要部分的截面图。图28是现有的密闭型压缩机的活塞的立体图。
具体实施例方式下面，参照附图对本发明的实施方式进行说明。另外，本发明不限定于该实施方 式。(第一实施方式)图1是本发明的实施方式1的密闭型压缩机的纵截面图。图2是该实施方式1的 密闭型压缩机的活塞的主要部分的立体图。图3是该实施方式1的密闭型压缩机的活塞的 主要部分的侧面图。图4是表示从该实施方式1的密闭型压缩机的活塞的压缩面观察到的 凸部与吸入孔和排出孔的配置关系的说明图。图5是对该实施方式1的密闭型压缩机的压 缩行程结束前的冷却介质气体的气流进行说明的主要部分的截面图。图6是对该实施方式 1的密闭型压缩机的压缩行程结束时的冷却介质气体的气流进行说明的主要部分的截面 图。图7是该实施方式1的设置有不同结构的凸部的活塞的主要部分的立体图。图8是该 实施方式1的另一设置有不同结构的凸部的活塞的主要部分的立体图。如图1所示，密闭型压缩机(以下，称为压缩机)100，在密闭容器101内填充有冷 却介质气体(气体)104，电动元件103和由电动元件103驱动的压缩元件102通过悬簧105 在密闭容器101内被弹性地支承、收纳。
压缩元件102的主体构成为将电动元件103的旋转运动变换成往复运动的曲轴 109 ；和包括具有大致圆筒形的压缩室空间的汽缸108的汽缸体120。曲轴109包括固定 有电动元件103的转子103a的主轴部109a ；和轴心相对于主轴部109a偏心的偏心部110。 而且，主轴部109a由汽缸体120的主轴承部120a支承。此外，在汽缸108内以能够自由地往复运动的方式插入有活塞106。该活塞106经 由连结部107与曲轴109的偏心部110连结。S卩，连结部107的一端与曲轴109的偏心部 110旋转自由地连结，另一端与安装于活塞106的活塞销107a旋转自由地连结。由此，连 结部107将随着曲轴109的旋转而产生的偏心部110的旋绕变换成往复运动，传递给活塞 106。在汽缸108的端部108a配设有阀板111。压缩室125由阀板111、活塞106、汽缸 108形成。在阀板111设置有各自形成为圆形的吸入孔112和排出孔113，进一步还设置有分 别以已知结构形成的对吸入孔112进行开闭的吸入阀112a(图4)和对排出孔113进行开 闭的排出阀(未图示)。吸入阀112a的开闭的支点(起点)L在后述的线Z上，并且设定为 靠近排出孔113。此外，阀板111被汽缸盖114覆盖，在该汽缸盖114的内部设置有吸入消音器115、 连通吸入孔112的吸入室116和与排出孔113连通的排出室117。在排出室117连接有排出管121，该排出管121与向密闭容器101的外部延伸的出 口管122连接。在活塞106的阀板111侧的端面即前端面106a、且与排出孔113对应的位置，一体 地设置有随着活塞106的往复运动而出没排出孔113的凸部118。进一步，如图5、图6所示，在设置于阀板111的排出孔113，其孔径形成为截面面 积从压缩室125侧向着压缩室125的相反侧(汽缸盖114侧)变大。进而，活塞106的凸 部118形成为能够容易地进入的大小。此外，排出孔113设置在位于比压缩室125的轴心 124更靠外周侧的使其偏心的位置的轴心126。因此，就凸部118的轴心129的位置而言，由于在活塞106的往复运动时出没排出 孔113，因此，设置于如下的位置与排出孔113的轴心126 (大致)一致，比压缩室125的 轴心124和与该轴心124(大致)一致的活塞106的轴心128更靠外周侧的偏心的位置。进一步，如图2和图4所示，凸部118配置为以将圆柱在轴方向上切断成一半的 形状为基准，该切断面即平面118a面向活塞106的轴心128侧。这里，为了便于说明，凸部118的轴心129设定在圆柱情况下的轴心，但是，也能够 设定在作为实际形状的半圆柱的轴心(未图示)。此外，凸部118的顶部的面118b为平面。而且，凸部118 (排出孔113)与设置于阀板111的吸入孔112的位置关系如图4 所示，吸入孔112位于遍及从平面118a的延长线X起直至越过活塞106的轴心128而成的 区域的投影面(阴影区域)内。进一步，由平面118a与活塞106的前端面106a形成的角度θ (图3)设定为大致 90°。由于活塞106和凸部118被模压成型，因此该角度θ含有若干模具的起模坡度(角 度)，该起模坡度能够任意地设定。在本实施方式1中，基于后述的理由，角度θ定义为约70° < θ <90°。
此外，如图4所示，平面118a的方向设定为从活塞106的前端面106a侧观察，在 与活塞106的轴心128交叉的方向上延伸的平面118a的延长线X相对于通过吸入孔112 的轴心(中心)130和活塞106的轴心(中心)128的线Z构成角度(以下，称为配置角度) α (在本实施方式1中约为45° )。该配置角度α也能够定义为以下的配置关系垂直于平面118a且通过该平面 118a的中心的直线Y，与通过吸入孔112的轴心130和活塞106的轴心128的线Z以规定 的角度范围交叉。特别是，在本实施方式1中设定为，直线Y在吸入孔112的轴心130和活 塞106的轴心128之间交叉而成的角度。因此，根据吸入孔112的位置不同，平面118a的延长线X与上述的通过吸入孔112 的轴心130和活塞106的轴心128的线Z交叉而成的配置角度α (约45° )不同。进一步，在活塞106的前端面106a中与凸部118的平面118a交叉的部分(凸部 118的突出部分)，形成有规定直径的弯曲面106b (图3)。换言之，该凸部118的平面118a 形成部分地具备弯曲面106b的形状。而且，该弯曲面106b的面积(在平面118a中所占的 面积比)根据与排出孔113的内径的间隔或活塞106的前端面106a的面积(汽缸108的 容积)等各种设计元素来设定。此外，凸部118的高度H设定为比阀板111的厚度h(图6)低若干。下面，对如上结构的压缩机100的动作、作用进行说明。这里，压缩机100如已知 那样，在吸入管(未图示)与出口管122之间连接有将冷凝器、减压器、蒸发器(均未图示) 连接而成的冷却介质回路，由此构成已知的制冷循环。另外，被压缩的冷却介质气体104采 用 R600a。当对电动元件103通电时，转子103a旋转，使曲轴109旋转，曲轴109的偏心部 110的旋转(转动)运动经由连结部107被传递给活塞106。因此，活塞106在汽缸108内
往复运动。在活塞106从上死点起朝向下死点的吸入行程中，随着活塞106向曲轴侧移动，压 缩室125的容积增大，因此压缩室125内的压力降低，通过形成于汽缸盖114的吸入室116 与压缩室125内的压力差，吸入阀112a以支点L为基点打开，压缩室125与吸入室116经 由吸入孔112连通。因此，冷却介质气体104从冷却介质回路被导入密闭容器101内，依次通过吸入消 音器115、吸入室116、吸入孔112，被吸入压缩室125内。接着，在活塞106从下死点起朝向上死点的压缩行程中，随着活塞106向阀板111 侧移动，吸入阀112a将吸入孔112关闭，压缩室125内的容积减少。由此，压缩室125内的 冷却介质气体104被压缩，压缩室125内的压力上升。然后，在压缩室125内的压力上升到排出室117内的压力为止，通过排出室117与 压缩室125内的压力差，排出阀打开，在直到活塞106到达上死点的期间，被压缩的冷却介 质气体104从排出孔113向汽缸盖114内的排出室117排出。向排出室117排出的冷却介质气体104通过排出管121，从出口管122被输送到密 闭容器101外的冷却介质回路，形成制冷循环。如上所述的吸入、压缩、排出的各行程，在曲轴109的每一次旋转中反复地进行， 冷却气体104在制冷循环内循环。
参照图5和图6，对在上述的排出行程中从排出孔113排出的冷却介质气体104的 气流进行详细的说明。另外，这里为方便起见，基于活塞106的移动方向，将排出行程包含 在压缩行程中进行说明。在压缩行程的后半程，当压缩室125的容积减少时，如图5所示，活塞106的前端 面106a接近阀板111，同时凸部118接近相对的排出孔113。然后，随着压缩室125内的压 力上升，排出阀打开。在排出阀打开的同时，如图中的箭头所示，在压缩室125内被压缩的冷却介质气 体104经由排出孔113 —气地被排出到汽缸盖114内的排出室117内。然后，当压缩行程进一步进行时，如图6所示，活塞106的凸部118进入相对的排 出孔113内，被压缩的冷却介质气体104的一部分残留在由凸部118与排出孔113形成的 死区容积(微细的阴影部分)内、以及阀板111与活塞106的前端面106a的微小间隔空间 中，压缩行程结束。在上述的压缩行程中，压缩室125内的冷却介质气体104的气流为速度、气流方向 均较大地变化的三维的气流，呈现复杂的运动。在本实施方式1中，在活塞106的前端面106a所设置的凸部118的侧壁形成有平 面118a，使得冷却介质气体104难以向凸部118的周围蔓延。因此，特别是在压缩行程将要结束时，如图5所示，由排出孔113和凸部118形成 的冷却介质气体104的流路变窄，冷却介质气体104的流速变快。而且，在凸部118的平面 118a的相反侧，其一部分被认为如箭头χ所示的那样向凸部118的周围(侧面)蔓延。因 此，能够认为通过平面118a能够抑制与该平面118a相对的气流的冷却介质气体向凸部118 的周围(侧面)蔓延，被导向排出孔113的气流成分变多。而且，在平面118a从前端面106a突出的部分形成有弯曲面106b (图3)，因此沿着 平面118a流动的冷却介质气体104的气流变得顺畅，从而能够期待对冷却介质气体104的 复杂运动起到缓和的作用。然后，压缩行程进一步进行，在活塞106到达上死点之前，如图6所示，由排出孔 113和凸部118形成的冷却介质气体104的流路变得微小，冷却介质气体104的流通阻抗进 一步变大。但是，通过由平面118a部分将冷却介质气体104的气流导向排出孔113，能够降 低积留于压缩室125内的冷却介质气体104的量，降低随着再次膨胀而产生的吸入损耗。其结果是，能够改善随着冷却介质气体104的复杂运动而产生的在排出孔113附 近的冷却介质气体104的气流，能够减少在压缩机100的压缩行程将要结束时所积留的冷 却介质气体104的再次膨胀，降低压缩机100的电力输入。这里前的说明中，对凸部118采用以将圆柱在轴方向上切断成一半的形状为基准 的结构进行了说明，但是如图7所示，也可以使凸部218构成为以将圆锥台在轴方向上切断 成一半、并形成有平面218a的形状为基准。或者，如图8所示，也可以使凸部318构成为以 具有多个平面318a、318d和顶面318e的直六面体等的角锥台(角柱体)形状为基准。在 任意的情况下，通过将与排出孔113的轴心126的关系、以及吸入孔112与平面218a、318a 的关系等设定为同样的条件，均能够期待相同的作用效果。进一步，在凸部118、218、318中与活塞106的前端面106a形成大致平行关系的顶 部的面118b、218b、318e不限定于平面，即使是弯曲面也能够期待相同的作用效果。
换言之，凸部118、218、318的形状优选为具有在活塞106与汽缸108进行的压缩 行程快要结束时，抑制冷却介质气体104向凸部118、218、318的周围(侧面)蔓延的平面 118a、218a、318a。S卩，图2、图7、图8所示的各凸部118、218、318的结构作为抑制冷却介质 气体104向周围(侧面)蔓延的结构，能够期待相同的作用。因此，根据本实施方式1，通过形成凸部118、218、318，减少由排出孔113与凸部 118、218、318形成的死区容积，提高压缩机100的效率。除此之外，通过在凸部118、218、318 形成平面118a、218a、318a，能够抑制随着冷却介质气体104的复杂运动而产生的在排出孔 113附近的积留(残存)，改善冷却介质气体104的气流。其结果是，即使在压缩行程快要结束时，也能够生成冷却介质气体104流向排出 孔113的气流，能够期待减少压缩机100中所积留的冷却介质气体104的再次膨胀，降低压 缩机100的电力输入。(第二实施方式)图9是本发明的实施方式2的密闭型压缩机的活塞的立体图。图10是该实施方 式2的密闭型压缩机的主要部分的截面图。图11是该实施方式2的密闭型压缩机的特性 比较图。这里，关于密闭型压缩机的整体结构和说明，引用图1和实施方式1的内容，省略 其说明。此外，对与实施方式1相同的结构要素标注相同的附图标记，这里以与实施方式1 不同的内容为主体进行说明。如图9、图10所示，凸部318为以在实施方式1中所说明的图8的直六面体为基准 的形状，形成有四个平面(以下，称为侧壁)318a、318b、318c(仅对能看到的平面赋予附图 标记)和顶面318e。该凸部318形成与活塞106的轴心128垂直的顶面318e为大致长方 形的形状。进一步，如图10所示，凸部318的四个侧壁318a、318b、318c的截面形状为若干锥 形形状，其形成为随着朝向远离活塞106的前端面106a的位置的顶部(顶面318e)，各侧 壁318a、318b、318c接近且水平截面的截面面积变小。而且，该凸部318配置于其軸心129 与排出孔113的轴心126 —致的位置。下面，对具备如上构成的活塞106的密闭型压缩机(以下，称为压缩机)100的动 作、作用进行说明。这里，压缩机100如已知那样，在吸入管(未图示)与出口管122之间 连接有将冷凝器、减压器、蒸发器(均未图示)连接而成的制冷循环(冷却介质回路)，构成 公知的制冷循环。另外，被压缩的冷却介质气体104采用R600a。下面，对如上构成的压缩机100的动作、作用进行说明。当对电动元件103通电时， 转子103a旋转，使曲轴109旋转，曲轴109的偏心部110的旋转运动经由连结部107被传 递给活塞106，由此，活塞106在汽缸108内往复运动。在活塞106从上死点起朝向下死点的吸入行程中，压缩室125的容积增大，因此压 缩室125内的压力降低，通过形成于汽缸盖114的吸入室116与压缩室125内的压力差，吸 入阀(在本实施方式2中未图示)打开，压缩室125与吸入室116经由吸入孔112连通。在活塞106从上死点起朝向下死点的吸入行程中，压缩室125的容积增大，因此压 缩室125内的压力降低，通过形成于汽缸盖114的吸入室116与压缩室125内的压力差，吸 入阀打开，压缩室125与吸入室116经由吸入孔112连通。
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因此，冷却介质气体104从制冷循环(未图示)被导入密闭容器101内，经由吸入 消音器115、吸入室116、吸入孔112，被吸入压缩室125内。接着，在活塞106从下死点起朝向上死点的压缩行程中，吸入阀关闭吸入孔112， 随着压缩室125内的容积减少，压缩室125内的冷却介质气体104被压缩，压力上升。在压 缩室125内的压力上升到排出室117内的压力为止，通过排出室117与压缩室125内的压 力差，排出阀(未图示)打开，在直到活塞106到达上死点的期间，被压缩的冷却介质气体 104经由排出孔113向汽缸盖114内的排出室117排出。向排出室117排出的冷却介质气体104通过排出管121，从出口管122被输送到密 闭容器101外的制冷循环。以上的吸入、压缩、排出的各行程在曲轴109的每一次旋转中反 复地进行。参照图9和图10，对上述的排出行程中的活塞106和排出孔113进行详细的说 明。另外，这里为方便起见，基于活塞106的移动方向，将排出行程包含在压缩行程中进行 说明。在压缩行程的后半程，当压缩室125的容积减少时，如图10所示，活塞106的前端 面(端部)106a接近阀板111，同时凸部318接近相对的排出孔113，排出阀打开。在排出阀打开的同时，如图10的箭头所示，在压缩室125内被压缩的冷却介质气 体104经由排出孔113 —气地被排出到汽缸盖114内的排出室117。然后，当压缩行程进一步进行时，活塞106的凸部318进入相对的排出孔113内， 被压缩的冷却介质气体104的一部分残留在由凸部318和排出孔113形成的死区容积内、 以及阀板111与活塞106的前端面106a的微小间隔空间中，压缩行程结束。在上述的压缩行程中，压缩室125内的冷却介质气体104的气流为速度、气流方向 均较大地变化的三维的气流，呈现复杂的运动。公知由凸部318和排出孔113形成的死区 容积对密闭型压缩机100的效率具有较大的影响。但是，本发明通过实验发现，活塞106的 凸部318的形状具有与该死区容积同等以上的影响。下面，对活塞106的凸部318的形状效果进行说明。图11表示将对具备上述结构 的活塞106的压缩机100进行效率测定所得到的结果与现有的密闭型压缩机20进行比较。 另外，横轴是电源(运转)频率，纵轴是成绩系数COP。在图11中，实线Pl表示本实施方式 的密封型压缩机的特性。虚线Ql表示现有的密封型压缩机的特性。如图11所示，通过实验确认将活塞106的凸部318设定成以下的形状，S卩，其水 平截面形状为大致长方形，随着朝向顶部(顶面318e)各侧壁318a、318b、318c接近而逐渐 变细的锥形形状，由此，与采用圆柱(圆筒)形状的凸部14的现有的密闭型压缩机20相比， 效率更高。该实验结果证实除了死区容积和排出孔113的形状以外，活塞106的凸部318 的形状也影响效率。此外，尽管根据运转频率不同而在效率提高的效果上有差别，但是在约45Hz 60Hz的电源频率(运转频率)的全频率范围内，在家庭用电冰箱通常运转的条件下，通过 实验确认的结果是压缩机100的效率提高，通过以含有50Hz、60Hz的运转频率进行逆变 (inverter)驱动，能够提高成绩系数C0P，实现节能化。接着，根据图11所示的实验结果，在以下进行研究得出结论。通过研究认为在与 凸部318的延伸(轴)方向垂直地切断而成的所谓水平截面形状设定为大致长方形而不是圆形形状的情况下，即，通过将凸部318设定为以直六面体为基准的形状而不是现有的以 圆柱(圆锥台)为基准的形状，如图10所示，在压缩室125内的冷却介质气体104中，与凸 部318的延伸方向(侧壁318a、318b、318c)垂直的方向上的冷却介质气流104A、104B形成 与采用以圆柱为基准的形状时不同的运动，这是效率得以提高的主要原因。具体而言，在本实施方式2的凸部318的情况下，冷却介质气流104A、104B分别与 不同的侧壁318a、318b、318c碰撞。但是，由于各侧壁318a、318b、318c是平面，因此能够抑 制冷却介质气流104A、104B向各侧壁318a、318b、318c蔓延。其结果是，能够认为与以圆柱 为基准的形状时相比，能够抑制向各侧壁318a、318b、318c的周围蔓延以至使对方气流紊 乱。由此，能够抑制与各侧壁318a、318b、318c碰撞的冷却介质气流104A、104B的相互 干涉。其结果是，通过研究认为能够降低由气流紊乱引起的损耗，使冷却介质气体104向排 出孔113的流入更顺畅。即，通常认为在如现有的密闭型压缩机20那样采用圆柱(圆锥台)形状的凸部14 的情况下，存在以下可能性，即，与凸部14碰撞的冷却介质气体4在圆周方向上蔓延，气流 紊乱，损耗增加。因此，能够认为通过将本实施方式2所示的凸部318设定为越靠阀板111侧水平 截面的截面面积越小，换言之，设定为四个侧壁318a、318b、318c接近且逐渐变细的锥形形 状，能够减少与各侧壁318a、318b、318c碰撞的冷却介质气体104向侧壁318a、318b、318c 的周围蔓延的气流，并且能够更顺畅地将其导向排出孔113的方向。另外，就凸部318的形状而言，即使不像上述的那样设定为越靠凸部318的顶部的 顶面318e四个侧壁318a、318b、318c越接近且逐渐变细的锥形形状，而是设定为弯曲形状， 尽管在效率提高的效果方面稍微存在差异，但是与现有的圆柱形状的凸部14相比，也能够 期待效率提高的效果，能够与逐渐变细的锥形形状同样地实施。此外，对与活塞106的轴心128垂直的平面的凸部318的截面形状(水平截面形 状)为大致长方形形状的情况进行说明。即使凸部318为三角形、五边形等多边形形状，尽 管在效率提高的效果方面稍微存在差异，但将其与现有的圆柱形状的凸部14相比，也能够 期待效率提高的效果，能够同样地实施。此外，设置于阀板111的排出孔113形成为截面面积从压缩室125侧向着压缩室 125的相反侧变大。但是，即使为截面面积相同的圆筒形状的排出孔113，尽管在效率提高 的效果方面存在差异，但与现有的密闭型压缩机20相比，也能够期待效率提高的效果，能 够同样地实施。此外，通过将本实施方式1至2中的密闭型压缩机100装载在具备制冷循环的制 冷装置中，作为制冷装置也能够提高效率，实现节能化。(第三实施方式)图12是构成本发明的实施方式3的密闭型压缩机的活塞的立体图。图13是从构 成该实施方式3的密闭型压缩机的活塞的压缩面观察到的平面图。图14是构成该实施方 式3的密闭型压缩机的活塞的侧面图。图15是从活塞的压缩面观察到的表示设置于该活 塞的凸部与吸入孔和排出孔的配置关系的说明图。图16是设置于该活塞的凸部的放大立 体图。图17是表示该凸部的侧面形状的活塞的主要部分的侧面图。图18是对该实施方式3的密闭型压缩机的压缩行程结束前的冷却介质气体的气流进行说明的沿着图15的18-18 线的主要部分的截面图。图19是对该压缩行程结束时的冷却介质气体的气流进行说明的 沿着图15的19-19线的主要部分的截面图。图20是对该实施方式3的密闭型压缩机的排 出孔部分的冷却介质气体的气流进行说明的示意图。图21是表示该实施方式3的密闭型 压缩机的设置于活塞的凸部(侧壁)的突出角度θ与成绩系数COP的关系的特性图。图 22是表示该实施方式3的密闭型压缩机的设置于活塞的凸部(侧壁)相对于吸入孔侧的配 置角度α与成绩系数COP的关系的特性图。图23是表示设置于该活塞的凸部的不同的形 状的立体图。这里，关于密闭型压缩机的整体结构的说明，引用图1和实施方式1的内容，省略 其说明。此外，对与实施方式1、2相同的结构要素赋予相同的附图标记，这里主要说明与实 施方式1、2不同的内容。如图12 图17所示，设置于活塞106的阀板111侧的端面即前端面106a的凸部 318为在实施方式1中说明的以图8的直六面体为基准的形状，形成有四个平面(以下，称 为侧壁)318a、318b、318c、318d和顶面318e。而且，凸部318的面积较大的侧壁318a,318c 和与之相邻的面积较小的侧壁318b、318d呈大致90° (包含90° )地交叉。因此，该凸部 318中与活塞106的轴心128垂直的顶面318e形成为大致长方形(包含长方形)的形状。此外，凸部318如图15所示位于与排出孔113对应的位置，随着活塞106的往复 运动而出没排出孔113。因此，凸部318设置于尽管含有一些公差但是凸部318的轴心(中 心)129与排出孔113的轴心126 (大致)一致的位置。因此，在凸部318没入圆形的排出 孔113内的状态下，作为冷却介质通路的空间以凸部318为轴左右对称地形成。进一步，由凸部318的四个侧壁318a、318b、318c、318d与活塞106的前端面106a 形成的角度θ，如图17所示那样设定为大致90° (包含90° )。由于活塞106和凸部318 被模压成型，因此该角度θ包含若干模具的起模坡度(角度)，该起模坡度能够任意地设 定。由此，在本实施方式3中，基于后述的实验结果，角度θ定义为约70° < θ <90°。此外，如图13、图15所示，凸部318的四个侧壁318a、318b、318c、318d中的面积较 大的一个侧壁318a面向活塞106的轴心(中心)128侧。如图15所示，侧壁318a的方向 设定为从活塞106的前端面106a侧观察，侧壁318a的面方向的延长线X相对于通过吸入 孔112的轴心(中心)130和活塞106的轴心(中心)128的线Z构成角度α (在本实施方 式3中约为45° )。该角度α的定义为以下位置关系的一个例子，S卩，垂直于侧壁318a且通过凸部 318的中心(与轴心129交叉)的直线Y与通过吸入孔112的轴心130和活塞106的轴心 128的线Z交叉的位置(方向)关系。特别是，在本实施方式3中，直线Y在吸入孔112的 轴心130与活塞106的轴心128之间交叉。因此，侧壁318a的延长线X与连结上述的吸入孔112的轴心130和活塞106的轴 心128的线Z交叉的角度α (约45° )根据吸入孔112的位置不同而不同。进一步，在活塞106的前端面106a与凸部318的四个侧壁318a、318b、318c、318d 交叉的部分(凸部318的突出部分)，形成有规定直径的弯曲面106b、106c、106d(仅对能够 图示的部位赋予附图标记)。换言之，该凸部318的侧壁318a、318b、318c、318d形成部分 地具备弯曲面106b、106c、106d的形状。而且，该弯曲面106b、106c、106d的面积(在侧壁318a、318b、318c、318d中所占的面积比)根据与排出孔113的内径的间隔、或活塞106的前 端面106a的面积(汽缸108的容积)等各种设计因素来设定。此外，凸部318的高度H设 定为比阀板111的厚度h(图19)低若干。下面，对具备如上构成的活塞106的密闭型压缩机(以下，称为压缩机)100的动 作、作用进行说明。这里，压缩机100如已知那样，在吸入管(未图示)与出口管122之间 连接有将冷凝器、减压器、蒸发器(均未图示)连接而成的冷却介质回路，由此构成公知的 制冷循环。另外，被压缩的冷却介质气体104采用R600a。当对电动元件103通电时，转子103a旋转，使曲轴109旋转，曲轴109的偏心部 110的旋转(转动)运动经由连结部107被传递给活塞106。因此，活塞106在汽缸108内
往复运动。在该往复运动中，在活塞106从上死点起朝向下死点的吸入行程中，随着活塞106 向曲轴109侧移动，压缩室125的容积增大，因此，压缩室125内的压力降低，通过形成于汽 缸盖114的吸入室116与压缩室125内的压力差，吸入阀112a以支点L为基点打开，压缩室 125与吸入室116经由吸入孔112连通。因此，冷却介质气体104从制冷循环(未图示)被 导入密闭容器101内，经由吸入消音器115、吸入室116、吸入孔112被吸入压缩室125内。因此，冷却介质气体104从冷却介质回路被导入密闭容器101内，依次通过吸入消 音器115、吸入室116、吸入孔112，被吸入压缩室125内。接着，在活塞106从下死点起朝向上死点的压缩行程中，随着活塞106向阀板111 侧移动，吸入阀112a关闭吸入孔112，压缩室125内的容积减少。由此，压缩室125内的冷 却介质气体104被压缩，压缩室125内的压力上升。在压缩室125内的压力上升到排出室 117内的压力为止，通过排出室117与压缩室125内的压力差，排出阀(未图示)打开，在直 至活塞106到达上死点的期间，被压缩的冷却介质气体104从排出孔113向汽缸盖114内 的排出室117排出。向排出室117排出的冷却介质气体104通过排出管121，从出口管122 被输送到密闭容器101外的冷却介质回路，形成制冷循环。如上所述的吸入、压缩、排出的 各行程在曲轴109的每一次旋转中反复地进行，冷却介质气体104在冷却介质回路内(制 冷循环内)循环。参照图18和图19，对在上述的排出行程将要结束时从排出孔113排出的冷却介质 气体104的气流进行详细的说明。另外，这里为方便起见，基于活塞106的移动方向，将排 出行程包含在压缩行程中进行说明。在压缩行程的后半程，当压缩室125的容积减少时，如图18所示，活塞106的前端 面106a接近阀板111，同时凸部318接近相对的排出孔113。然后，随着压缩室125内的压 力的上升，排出阀打开。在排出阀打开的同时，如图中的箭头所示，在压缩室125内被压缩 的冷却介质气体104经由排出孔113 —气地被排出到汽缸盖114内的排出室117内。当压缩行程进一步进行时，如图19所示，活塞106的凸部318进入相对的排出孔 113内，被压缩的冷却介质气体104的一部分残留在由凸部118和排出孔113形成的死区容 积(微细的阴影部分)内、以及阀板111与活塞106的前端面106a的微小间隔空间中，压 缩行程结束。在上述的压缩行程中，压缩室125内的冷却介质气体104的气流为速度、气流方向 均较大地变化的三维的气流，呈现复杂的运动。
在本实施方式3中，将设置于活塞106的前端面106a的凸部318设定为以具有四 个侧壁318a、318b、318c、318d的直六面体为基准的形状，因此形成冷却介质气体104难以 向凸部318的周围蔓延的形状。于是，特别是在压缩行程将要结束时，如图19所示，由排出孔113和凸部318形成 的冷却介质气体104的流路变窄，冷却介质气体104的流速变快。此外，能够认为向着排出 孔113流入的冷却介质气体104形成被导向沿着各侧壁318a、318b、318c、318d朝向排出孔 113的方向的气流。S卩，如图13、图20所示，能够认为沿着活塞106的外形(汽缸108的内壁)流 动的冷却介质气体104主要被凸部318的侧壁318b、318d遮挡在该方向上的流动，在侧壁 318b、318d与相邻的侧壁318a、318d的角部，尽管假设紊流，但是被导向排出孔113的气流 成分变多。此外，能够认为向凸部318的侧壁318c侧蔓延的冷却介质气体104的气流从两个 方向碰撞，一部分沿着侧壁318c被导向排出孔113。进一步，通过研究认为从吸入孔112朝向排出孔113流动的冷却介质气体104同 样地被侧壁318a遮挡向着该方向的流动，被侧壁318a导向排出孔113的气流成分变多。而且，活塞106的前端面106a中凸部318的突出的部分形成弯曲面106b、106c、 106d，能够期待使冷却介质气体104的沿着各侧壁318a、318b、318c、318d的气流变得顺畅 的作用。这里，为了提高密闭型压缩机100的效率，本发明具有减少就上述的冷却介质气 体104的气流而言由凸部318和排出孔113形成的死区容积的作用。此外，通过实验发现 除了凸部318的形状的影响以外，还受到以下因素的影响凸部318的至少侧壁318a与活 塞106的前端面106a形成的角度θ (图17)；和凸部318的侧壁318a的方向，S卩，侧壁318a 的延长线X相对于连结吸入孔112的轴心(中心)130和活塞106的轴心(中心)128的线 Z构成的角度(配置角度)α (图15)。下面，对活塞106的凸部318的形状所产生的作用效果进行说明。图21是表示在 上述结构的压缩机100中对上述的角度θ与效率的关系进行测定所得到的结果的特性图。 横轴是活塞106的凸部318中最接近吸入孔112的轴心130的侧壁318a与活塞106的前 端面106a构成的角度θ，纵轴是成绩系数COP。在图21中，实线P2表示本实施方式的密 封型压缩机的特性。点Q2表示现有的密封型压缩机的特性。如图21所示，通过实验确认在活塞106的凸部318中，当与活塞106的前端 面106a大致平行的截面形状为大致长方形、并将凸部318中与吸入孔112的轴心130 最接近的侧壁318a与活塞106的前端面106a构成的角度设定为θ时，将其设定为约 70°彡θ彡90°，与采用凸部14为圆柱(圆锥台)形状的现有的密闭型压缩机20相比， 效率更高。即，当θ为该范围以外的角度时，不能期待比现有的密闭型压缩机20更高的效 率。下面，通过研究图21所示的角度θ的实验结果得出结论。即，通过研究认为在 将凸部318的形状设定为直六面体形状而不是圆柱(圆锥台)形状的情况下，将在活塞106 的凸部318的四个侧壁318a、318b、318c、318d中面向吸入孔112方向且面积较大的侧壁 318a与活塞106的前端面106a的角度θ设定为约70°彡θ彡90°，由此，向凸部318的侧壁318b、318c蔓延的冷却介质气流104A与圆柱形状的情况相比不同。具体而言，在本实施方式3中的凸部318的情况下，如图18所示，冷却介质气流 104A与凸部318碰撞。但是，通过将凸部318设定为具有作为平面的四个侧壁318a、318b、 318c、318d且以直六面体为基准的形状，产生将向着排出孔113流入的冷却介质气体104 的紊流导向一定方向即排出孔113的轴方向的作用。特别是能够认为，通过将面向吸入 孔112方向且面积较大的侧壁318a与活塞106的前端面106a构成的角度θ设定为约 70°彡θ彡90°，与采用圆柱形状时的情况相比，凸部318的冷却介质气流104Α被引导向 排出孔113方向的气流成分变多。S卩，在与凸部318中与被认为冷却介质气体104的流速较快的吸入孔112最接近 的壁面318a(318b、318c、318d)碰撞的冷却介质气流104A中，使流动紊乱而引起的损耗降 低。由此，冷却介质气体104的气流被进一步整流，积留于压缩室125内的冷却介质气体 104的量减少，随着在吸入行程开始之前所积存混杂的冷却介质气体104的再次膨胀而产 生的吸入损耗降低。其结果是，通过研究认为对降低压缩机100的电力输入(提高成绩系 数COP)产生效果。该实验结果证实除了死区容积、排出孔113的形状和活塞106的凸部318的形状 以外，在凸部318的四个侧壁318a、318b、318c、318d中最接近于吸入孔112的轴心130的 侧壁318a与活塞106的前端面106a构成的角度θ对效率产生影响。另外，图21的实验仅是对一个侧壁318a的角度θ进行的考察。但是，通过将其 他三个侧壁318b、318c、318d的角度θ也同样地设定为上述的约70°彡θ彡90°的范围 内，能够期待进一步提高成绩系数COP的作用效果。此外，如在实施方式2中所说明的那样，直六面体形状的凸部318根据运转频率不 同而在效率提高的效果方面存在差异。但是，通过实验确认在约45Hz 60Hz的电源频率 (运转频率)的全频率范围、即在家庭用电冰箱通常运转时的运转频率条件下，压缩机100 的效率得以提高。因此，对凸部318的侧壁318a (318b、318c、318d)的角度θ进行如上设定，并采用 以包含50Ηζ、60Ηζ的运转频率来进行的逆变驱动控制，能够期待本实施方式3的压缩机100
进一步节能化。接着，对凸部318的配置角度α的作用效果进行说明。图22是表示在上述结构 的压缩机100中对凸部318的配置角度α与效率的关系进行测定所得到的结果的特性图。 这里，横轴是面相活塞106的轴心128侧的侧壁318a的面延长线X相对于通过吸入孔112 的轴心(中心)130和活塞106的轴心(中心)128的线Z构成的配置角度α，纵轴是成绩 系数COP。凸部318的面积较大的侧壁318a、318c与相邻的面积较小的侧壁318b、318d以 大致90°交叉。图22的内容是在以下的每一个设定状态下对成绩系数COP进行测定所得到的结 果，即，将凸部318的四个侧壁318a、318b、318c、318d中与压缩室125的轴心124(活塞106 的轴心128)最接近且面积最大的侧壁318a的方向(配置角度^)，在0° (与通过吸入孔 112的轴心130和活塞106的轴心的线Z平行)至180° (与侧壁318c面向吸入孔112侧 的线Z平行)的范围内，进行多个部位的角度设定。在图22中，实线P3表示本实施方式的 密封型压缩机的特性，虚线Q3表示现有的密封型压缩机的特性。
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根据该实验，如图22的实线P3所示，当配置角度α在约20° 约75°的范围中 时，以约45°为峰，与由虚线Q3表示的现有的密闭型压缩机20相比，能够得到更高的效率 (成绩系数COP)。进一步，当配置角度α在约118° 约150°的范围中时，以约135°为 峰，与现有的密闭型压缩机20相比，能够得到更高的效率(成绩系数COP)。这里，上述配置角度α的数值为在活塞106的前端面106a假设吸入孔112的轴 心130来对凸部318的配置角度α进行设定所得到的结果，在作为压缩元件102装入的情 况下，能够假设在该角度数值中生成若干公差。因此，根据上述的结果能够期待，通过将与凸部318的压缩室125的轴心124最接 近且面积最大的侧壁318a的方向(配置角度α )配置为，相对于通过吸入孔112的轴心 130和活塞106的轴心的线Z构成约15°彡α彡约75°和约105° ^ α彡约150°的角 度，能够得到比采用凸部14为圆柱形状的现有的密闭型压缩机20更高的效率。根据该结果，在与凸部318中与被认为冷却介质气体104的流速较快的吸入孔112 最接近的壁面318a(318b、318c、318d)碰撞的冷却介质气流104A中，使气流紊乱而引起的 损耗降低。由此，冷却介质气体104的气流被进一步整流，积留(残存)于压缩室125内的 冷却介质气体104的量减少，随着在吸入行程开始之前所积存混杂的冷却介质气体104的 再次膨胀而产生的吸入损耗降低。其结果是，通过研究认为对降低压缩机100的电力输入 (提高成绩系数COP)产生效果。该实验结果证实除了死区容积、排出孔113的形状和活塞106的凸部318的形状 (最接近于吸入孔112的轴心130的侧壁318a与活塞106的前端面106a构成的角度θ )以 外，凸部318中与吸入孔112的轴心130最接近且面积最大的侧壁318a与通过吸入孔112 的轴心130和活塞106的轴心128的线Z构成的角度(配置角度)α对效率产生影响。接着，根据图22所示的实验结果，通过研究得出结论。S卩，通过研究认为与对最 接近于上述吸入孔112的轴心130的侧壁318a与活塞106的前端面106a所构成的角度θ 进行研究后得出的结论相同，就以复杂的运动在压缩室125内流动的冷却介质气体104而 言，与压缩室125的轴心124(活塞106的轴心)最接近且面积最大的侧壁318a阻碍向该 凸部318的其他侧壁318b、318c(318d)蔓延的冷却介质气体104的气流，形成与现有的圆 柱形状时的情况不同的冷却介质气体104的气流，这是效率得以提高的主要原因。具体而言，如图13和图20所示，能够认为当冷却介质气体104与侧壁318a碰 撞时，在侧壁318a与相邻的侧壁318b、318d的角部，尽管假设紊流，但是通过各侧壁318a、 318b、318d生成向排出孔113流动的气流，并产生对具有复杂运动的冷却介质气体104的气 流进行整流的作用。此外，能够认为向凸部318的侧壁318c侧蔓延的冷却介质气体104的 气流从两个方向碰撞，一部分沿着侧壁318c被导向排出孔113。特别是在凸部318中侧壁318a的配置角度α为约45°的情况下，各侧壁318a、 318b、318c、318d将冷却介质气流导向排出孔113的作用能够最有效地进行。进一步通过研 究认为，通过将其设定为向前90°而得到的约145°的配置角度，各侧壁318a、318b、318c、 318d将冷却介质气流导向排出孔113的作用也能够有效地进行。由此，通过研究得出以下结果，S卩，在与凸部318中与被认为冷却介质气体的流速 较快的压缩室125的轴心124最接近的侧壁318a碰撞的冷却介质气体104中，使气流紊乱 而引起的损耗降低，冷却介质气体104的气流被进一步整流，使得压缩负荷降低。
根据上述的结果，凸部318的形状不限定于由多个平面形成的角柱体(角锥台)， 只要是能够期待将向凸部318的周围蔓延的冷却介质气体104导向排出孔113方向的作用 的形状即可，即使为具有多个平面的三角柱体(三角锥台)、五角柱体(五角锥台)等多角 柱体，也能够期待同样的作用效果。此外，凸部318的侧壁318a、318b、318c、318d不需要设定为完全的平面，也能够如 图23所示那样设定为在排出孔113的轴心126 (凸部318的轴心129)延伸的方向上平缓地 弯曲的平面。同样地能够期待抑制冷却介质气体104向凸部318的侧壁318a、318b、318c、 318d蔓延的作用，同样地能够期待将效率提高的作用效果。进一步，根据图22所示的实验结果，能够期待最佳效果的面积较大的侧壁 318a(318c)的配置角度α为约45°。通过研究认为，这是对来自吸入孔112的冷却介质 气体104的能够得到最佳效果的气流即冷却介质气体104的主流进行整流的结果。换言之，根据图22所示的实验结果，通过研究证实通过设定在凸部318所设置的 至少一个平面(本实施方式3中的侧壁318a)的最佳配置角度α、即能够对冷却介质气体 104的流向排出孔113的主流进行整流的配置角度α (在本实施方式3中约为45° )，即使 是在实施方式1中所说明的凸部118的结构，也能够期待效率提高的效果。进一步认为通过将凸部318的轴心129配置为与排出孔113的轴心126大致一 致，将由排出孔113与凸部318形成的冷却介质气体104的通路设定为以凸部318为轴左 右对称，这也是提高效率的原因。S卩，通过研究认为在使凸部318的位置从排出孔113的轴心126偏移的情况下， 尽管认为随着偏离的通路面积而产生气体的流出斑，使被排出的冷却介质气体104的气流 紊乱，但是，通过如上所述那样将冷却介质气体104的通路设定为以凸部318为轴左右地对 称，能够使被排出的冷却介质气体104的气流自然化，降低冷却介质气体104在压缩室125 内的积留(残存)。因此，能够期待进一步降低随着积留于压缩室125的冷却介质气体104 的再次膨胀而产生的吸入损耗，降低压缩机100的输入。此外，设置于阀板111的排出孔113以截面面积从压缩室125侧向着压缩室125 的相反侧(排出室117)变大的方式形成，但是，即使为直径相同的圆筒形状的排出孔113， 与现有的密闭型压缩机20相比，也能够期待效率提高的效果。进一步，本实施方式3中的凸部318的结构，除了上述的对凸部318的侧壁 318a(318b、318c、318d)的角度θ (约70°彡θ ^ 90° )进行设定，以及在实施方式2中 所说明的以含有50Ηζ、60Ηζ的运转频率进行逆变驱动控制来得到效率提高的效果之外，通 过设定凸部318的配置角度α (约15° < α <75°或约105° ( α <150° )，能够得到 进一步提高效率、成绩系数COP较高的压缩机。(第四实施方式)图24是对在该实施方式4的密闭型压缩机的排出孔部分的当压缩行程结束时冷 却介质气体气流进行说明的沿着图15的24-24线的主要部分的截面图。这里，关于对密闭型压缩机的整体结构的说明，引用图1和实施方式1的内容，省 略其说明。此外，对于与实施方式3相同的结构要素赋予相同的附图标记，这里主要说明与 实施方式3不同的内容。与实施方式3不同的结构为设置于阀板111的排出孔113的结构。S卩，与实施方式3不同之处在于，在排出孔113的入口侧(压缩室125侧)周缘形成有截面为圆弧的锥形孔部(bellmouth)114的结构。锥形孔部114的圆弧的半径能够任 意地设定。下面，对具备如上构成的阀板111的压缩机100的动作、作用进行说明。这里，压 缩机100如已知那样，在吸入管(未图示)与出口管122之间连接有将冷凝器、减压器、蒸 发器(均未图示)连接而成的冷却介质回路，构成已知的制冷循环。另外，被压缩的冷却介 质气体104采用R600a。当对电动元件103通电时，转子103a旋转，使曲轴109旋转，曲轴109的偏心部 110的旋转(转动)运动经由连结部107被传递给活塞106。因此，活塞106在汽缸108内
往复运动。在该往复运动中，在活塞106从上死点起朝向下死点的吸入行程中，随着活塞106 向曲轴109侧移动，压缩室125的容积增大。因此，压缩室125内的压力降低，通过形成于 汽缸盖114的吸入室116与压缩室125内的压力差，吸入阀112a以支点L为基点打开，压 缩室125与吸入室116经由吸入孔112连通。因此，冷却介质气体104从制冷循环(未图示)被导入密闭容器101内，经由吸入 消音器115、吸入室116、吸入孔112被吸入压缩室125内。从而，冷却介质气体104从冷却 介质回路被导入密闭容器101内，依次通过吸入消音器115、吸入室116、吸入孔112被吸入 压缩室125内。接着，在活塞106从下死点起朝向上死点的压缩行程中，随着活塞106向阀板111 侧移动，吸入阀112a将吸入孔112关闭，压缩室125内的容积减少。由此，压缩室125内的 冷却介质气体104被压缩，压缩室125内的压力上升。然后，在压缩室125内的压力上升到排出室117内的压力为止，通过排出室117与 压缩室125内的压力差，排出阀(未图示)打开，在直到活塞106到达上死点的期间，将被 压缩的冷却介质气体104从排出孔113向汽缸盖114内的排出室117排出。向排出室117排出的冷却介质气体104通过排出管121，从出口管122被输送到密 闭容器101外的冷却介质回路，形成制冷循环。如上所述的吸入、压缩、排出的各行程，在曲 轴109的每一次旋转中反复地进行，冷却气体104在制冷循环内循环。引用图18、并参照图24，对在上述的排出行程中从排出孔113排出的冷却介质气 体104的气流进行详细的说明。另外，这里为方便起见，基于活塞106的移动方向，将排出 行程包含在压缩行程中进行说明。在压缩行程的后半程，当压缩室125的容积减少时，如图18所示，活塞106的前端 面106a接近阀板111，同时凸部318接近相对的排出孔113。然后，随着压缩室125内的压 力上升，排出阀打开。在排出阀打开的同时，如图中的箭头所示，在压缩室125内被压缩的 冷却介质气体104经由排出孔113 —气地被排出到汽缸盖114内的排出室117。当压缩行程进一步进行时，如图24所示，活塞106的凸部318进入相对的排出孔 113内，被压缩的冷却介质气体104的一部分残留在由凸部318与排出孔113形成的死区容 积(微细的阴影部分)内、以及阀板111与活塞106的前端面106a的微小间隔空间中，压 缩行程结束。在上述压缩行程中，在压缩室125内的冷却介质气体104的气流为速度、气流方向 均较大地变化的三维的气流，呈现复杂的运动。
在本实施方式4中，通过在排出孔113的入口侧周缘设置截面为圆弧的锥形孔部 114，将冷却介质气体104顺畅地导向排出孔113，因此能够改善在排出孔113的入口部分的 损耗。即，如实施方式3所说明的那样，由凸部318的侧壁(平面)318a、318b、318c、318d 在排出孔113的轴方向上进行整流的冷却介质气体104易于沿着锥形孔部114的圆弧流 动，顺畅地通过排出孔113。换言之，通过凸部318与锥形孔部114的协同作用使冷却介质 气体104的气流顺畅，能够减少当压缩行程结束时在压缩室125内的积留。因此，除了减少 排出孔113的死区容积的效果之外，还能够降低随着冷却介质气体104的积留而产生的再 次膨胀损耗，能够降低压缩机100的输入。(第五实施方式)图25是表示本发明的实施方式5的物品储藏装置的结构的示意图。另外，这里， 作为将实施方式3的密闭型压缩机100装入封入有冷却介质R600a的制冷循环而得到的结 构进行说明。在图25中，储藏装置主体221在内部包括前表面开口并由绝热材料包围的第一储 藏室222a和第二储藏室222b，在前表面与第一储藏室222a和第二储藏室222b对应地包括 开闭上述开口且具有绝热性的第一门223a和第二门223b。此外，第一储藏室222a和第二 储藏室222b经由连接通路224a、224b连通。进一步，在储藏装置本体221的内部设置有通过配管将实施方式3的密闭型压缩 机100、凝缩器226、减压装置227、蒸发器228环状地连结而成的制冷循环。蒸发器228配 置于第一储藏室222a。此外，在第一储藏室222a设置有送风机229，其使由蒸发器228冷 却的冷气如箭头a所示那样在第一储藏室222a内积极地循环。第二储藏室222b通过如箭 头b所示那样经由连接通路224a、224b流入的第一储藏室222a的一部分冷气进行循环而 被冷却。因此，如实施方式3所说明的那样，通过装载有高效率的密闭型压缩机100，物品 储藏装置能够进行效率良好的冷却运转。由此，能够得到抑制消耗电力(量)的物品储藏
直ο如上所述，本发明的密闭型压缩机确保较高的生产率，是高效而廉价的密闭型压 缩机。因此，能够用作在制冷循环中所使用的密闭型压缩机，能够广泛地装载在制冷装置 中。此外，装载有该密闭型压缩机的物品储藏装置，以家庭用电冰箱为主，能够扩展到除湿 机、商品陈列箱、自动售卖机等各种装置，作为能够抑制消耗电力的储藏装置而被广泛地应用。如以上说明的那样，本发明的密闭型压缩机构成为，在密闭容器内具备电动元件 和由电动元件驱动的压缩元件，压缩元件包括具有压缩室空间的汽缸体；在压缩室空间 内进行往复运动的活塞；和配置于压缩室空间的端部、且通过活塞形成压缩室的阀板，在阀 板设置有要在压缩室内被压缩的气体流入的吸入孔和排出在该压缩室内被压缩的气体的 排出孔，在活塞的前端面、且与排出孔相对的位置，进一步设置有随着活塞的往复运动而出 没排出孔的凸部，凸部设置有与活塞的往复运动方向平行地延伸的平面。通过采用该结构，除了降低形成于排出孔的死区容积、提高压缩机的效率以外，还 能够利用平面遮挡从吸入孔向排出孔流动的气流向着在凸部的轴方向上延伸的周壁的蔓延。其结果是，能够将被平面遮挡的气体导向排出孔方向，能够降低在压缩行程结束 时气体在压缩室内的积留(残存)，降低随着该积留的气体的再次膨胀而产生的吸入损耗， 降低压缩机的输入。此外，本发明的密闭型压缩机具有构成为凸部配置为设置于凸部的平面面向吸入 孔侧。通过采用该结构，能够遮挡从吸入孔流入、流向排出孔的气体的气流。由此，能够 生成流向排出孔的气体的气流，特别是能够减轻压缩行程结束时的压缩负荷，降低压缩机 的输入。此外，本发明的密闭型压缩机构成为，平面与活塞的前端面构成的角度θ设定为 约 70° < θ < 90°。通过采用该结构，流向气体的排出孔的气流变得顺畅，特别是能够降低压缩行程 结束时气体在压缩室内的积留(残存)。因此，能够降低随着积留的气体的再次膨胀而产生 的吸入损耗，降低压缩机的输入。此外，本发明的密闭型压缩机构成为，凸部中与活塞的前端面交叉的部分设定为 规定直径的弯曲面。通过采用该结构，从活塞的前端面侧流向排出孔的气体的气流变得顺畅，特别是 能够降低压缩行程结束时的压缩负荷，降低压缩机的输入。此外，本发明的密闭型压缩机构成为，平面的方向按照下述方式设定垂直于平面 且通过平面的中心的直线Y，在通过吸入孔的轴心和活塞的轴心的线Z上的位置关系形成 为在吸入孔的轴心与活塞的轴心之间交叉。通过采用该结构，将设置于凸部的平面的方向设定为易于遮挡气体的流向排出孔 的气流的方向，能够合理地生成流向排出孔的气体的气流。特别是能够降低压缩行程结束 时的压缩负荷，降低压缩机的输入。此外，本发明的密闭型压缩机构成为，平面的方向配置为平面的面向活塞的轴心 侧的平面的延长线X相对于通过吸入孔的轴心和活塞的轴心的线Z构成角度α，角度α设 定为15°彡α彡75°或105°彡α彡150°。通过采用该结构，角度α设定为将伴随有从吸入孔流向排出孔的复杂运动而流 动的气体高效地导向排出孔的角度。因此，能够期待以下的作用效果，即，能够降低在压缩 行程结束时随着气体的积留(残存)所产生的再次膨胀损耗，使压缩机的输入为最小。另外，本发明的密闭型压缩机构成为，凸部的形状设定为与活塞的前端面平行的 面的截面形状为具有多个平面的多边形形状。通过采用该结构，在从吸入孔向排出孔流动的气流中，以形成多边形的多个平面 遮挡向着在凸部的轴方向上延伸的周壁的蔓延，能够将被该平面遮挡的气体导向排出孔方 向。因此，能够进一步降低压缩行程结束时气体在压缩室内的积留(残存)。其结果是，能 够降低随着该积留的气体的再次膨胀而产生的吸入损耗，进一步降低压缩机的输入。此外，本发明的密闭型压缩机构成为，凸部的形状设定为与活塞的前端面平行的 面的截面形状为长方形。通过采用该结构，在从吸入孔向排出孔流动的气体的气流中，能够使流向排出孔的气体的气流包围凸部、并沿着多个平面流动。因此，能够抑制向着凸部的周围方向蔓延， 将气体顺畅地导向排出孔方向。其结果是，能够降低压缩行程结束时气体在压缩室内的积 留(残存)，降低随着该积留的气体的再次膨胀而产生的吸入损耗，降低压缩机的输入。此外，本发明的密闭型压缩机构成为，排出孔形成为截面面积从压缩室侧向着压 缩室的相反侧变大。通过采用该结构，能够极力减小由凸部和排出孔的周壁形成的通路阻抗。其结果 是，能够期待以下的作用效果，即，能够使压缩气体自排出孔的流出变得顺畅，能够降低压 缩行程结束时的压缩负荷，使压缩机的输入为最小。此外，本发明的密闭型压缩机构成为，凸部的轴心配置为与排出孔的轴心一致。通过采用该结构，能够将由排出孔与凸部形成的气体通路设定为左右对称，使随 着偏离的通路面积而产生的气体的流出斑自然化，能够进一步降低随着压缩室内积留的气 体的再次膨胀而产生的吸入损耗，降低压缩机的输入。此外，本发明的密闭型压缩机构成为，在排出孔的压缩室侧角部设置有截面面积 从上述压缩室侧向着上述压缩室的相反侧变小的锥形孔部。通过采用该结构，在压缩行程结束时，利用活塞的凸部能够将被导向排出孔方向 的气体更顺畅地导向排出孔。其结果是，能够降低压缩行程结束时气体在压缩室内的积留 (残存)，降低随着该积留的气体的再次膨胀而产生的吸入损耗，降低压缩机的输入。另外，本发明的制冷装置构成为，具有通过配管将压缩机、散热器、减压装置和吸 热器环状地连结而成的冷却介质回路，将压缩机设定为上述的密闭型压缩机。根据该结构，通过装载有高效率的密闭型压缩机，能够实现抑制消耗电力(量)的 运转。
权利要求
一种密闭型压缩机，其特征在于在密闭容器内具备电动元件和由所述电动元件驱动的压缩元件，所述压缩元件包括具有压缩室空间的汽缸体；在所述压缩室空间内进行往复运动的活塞；和配置于所述压缩室空间的端部、且与所述活塞一并形成压缩室的阀板，在所述阀板设置有要在所述压缩室内被压缩的气体流入的吸入孔和将在该压缩室内被压缩的气体排出的排出孔，在所述活塞的前端面、且与所述排出孔相对的位置，进一步设置有随着所述活塞的往复运动而出没所述排出孔的凸部，所述凸部设置有与所述活塞的往复运动方向平行地延伸的平面。
2.如权利要求1所述的密闭型压缩机，其特征在于所述凸部配置为设置于所述凸部的平面面向所述吸入孔侧。
3.如权利要求1所述的密闭型压缩机，其特征在于所述平面与所述活塞的前端面构成的角度θ设定为约70° < θ <90°。
4.如权利要求1所述的密闭型压缩机，其特征在于所述凸部中与所述活塞的前端面交叉的部分设定为规定直径的弯曲面。
5.如权利要求1所述的密闭型压缩机，其特征在于所述平面的方向按照以下方式设定垂直于所述平面且通过所述平面的中心的直线 Y，在通过所述吸入孔的轴心和活塞的轴心的线Z上的位置关系形成为在所述吸入孔的轴 心与所述活塞的轴心之间交叉。
6.如权利要求1所述的密闭型压缩机，其特征在于所述平面的方向配置为所述平面的面向所述活塞的轴心侧的平面延长线χ相对 于通过所述吸入孔的轴心和所述活塞的轴心的线Z构成角度α，所述角度α设定为 15° 彡 α 彡 75° 或 105° 彡 α 彡 150°。
7.如权利要求1所述的密闭型压缩机，其特征在于所述凸部的形状设定为与所述活塞的前端面平行的面的截面形状为具有多个平面的 多边形形状。
8.如权利要求1所述的密闭型压缩机，其特征在于所述凸部的形状设定为与所述活塞的前端面平行的面的截面形状为长方形。
9.如权利要求1所述的密闭型压缩机，其特征在于所述排出孔形成为截面面积从所述压缩室侧向着所述压缩室的相反侧变大。
10.如权利要求9所述的密闭型压缩机，其特征在于 所述凸部的轴心配置为与所述排出孔的轴心一致。
11.如权利要求1所述的密闭型压缩机，其特征在于在所述排出孔的压缩室侧的角部设置有截面面积从所述压缩室侧向着所述压缩室的 相反侧变小的锥形孔部。
12.—种制冷装置，其特征在于具有通过配管将压缩机、散热器、减压装置和吸热器环状地连结而成的冷却介质回路，所述压缩机为权利要求1所述的密闭型压缩机。
全文摘要
本发明提供一种高效率的密闭型压缩机和制冷装置。密闭型压缩机在阀板上设置有要在压缩室内被压缩的气体流入的吸入孔和将在该压缩室内被压缩的气体排出的排出孔，在活塞的前端面且与排出孔相对的位置，设置有随着活塞的往复运动而出没排出孔的凸部，通过在凸部设置有与活塞的往复运动方向平行地延伸的平面，减少排出孔的死区容积，并且降低在压缩室内和排出孔的损耗。
文档编号F04B39/00GK101922439SQ201010204060
公开日2010年12月22日 申请日期2010年6月12日 优先权日2009年6月12日
发明者滨田尚宏, 金城贤治 申请人:松下电器产业株式会社