JP2004150322A - 密閉型圧縮機及びそれを用いた冷蔵庫 - Google Patents

Abstract

【課題】冷蔵庫用圧縮機において、構造を複雑化することなく空洞共鳴を抑制する。
【解決手段】密閉型圧縮機は、容器１１内に機構部１と吸入サイレンサ７とを収容している。吸入サイレンサは、サイレンサ吸入管８とサイレンサチャンバ部９とサイレンサ尾管１０とを有している。サイレンサ尾管の端部である開口部１５は、容器の上下方向中心より上方に位置する。
【選択図】 図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、密閉型圧縮機に係り、特に冷蔵庫に用いるのに好適な密閉型圧縮機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の密閉型圧縮機の例が、特開平６−９３９６８号公報に示されている。この公報に記載の圧縮機では、圧縮機内部の吸込口または吐出口の少なくとも一方が複数個設けられている。そして、吸込口あるいは吐出口を代表的な３つの空洞共鳴モードのうち２つのモードの節上に、他の１個を空洞共鳴モードの節に関して対称な位置に配置して、圧縮機内部空間の空洞共鳴を防止している。
【特許文献１】
特開平６−９３９６８号公報
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来技術に記載の圧縮機では、吸込口または吐出口を複数個設ける必要があり構造が複雑化している。また、圧縮機を密閉容器内に収めるために、圧縮機を構成する各部品の形状や配置を工夫しても、容器の体積が増大し圧縮機の小型化を進めにくい。さらに、圧縮室までの流路が長く曲がった流路になるので、圧力損失が大きく効率が低下するおそれがある。
【０００４】
本発明は、上記従来技術の不具合に鑑みなされたものであり、その目的は密閉型圧縮機を小型化するとともに低騒音化することにある。本発明の他の目的は、非フロン冷媒を使用する圧縮機において、小型化と高効率化を図ることにある。本発明のさらに他の目的は、冷蔵庫用圧縮機を小型化するとともに低騒音化することにある。そして本発明は、少なくともこれらの目的のいずれかを達成することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための本発明の特徴は、上部にピストンとシリンダを下部にモータを配置し、これらピストンとシリンダとモータとを容器内に収容した密閉型圧縮機において、シリンダに吸入される冷媒の吸入口を容器の高さ方向上部側に配置したものである。
【０００６】
そしてこの特徴において、吸入口を、容器の水平断面の長軸方向から測った角度αが、α＝４０°〜１４０°の範囲になるように配置するのが望ましい。また、モータは、弾性材を介して容器に支持されていることが望ましく、シリンダにこのシリンダに吸入される冷媒を導くサイレンサを設け、吸入口はこのサイレンサが有するサイレンサ尾管の端部に形成されているのがよい。
【０００７】
上記目的を達成する本発明の他の特徴は、モータとシャフトとピストンとシリンダとを有する機構部と、サイレンサ吸入管とサイレンサチャンバ部とサイレンサ尾管とを有し前記機構部に固定された吸入サイレンサと、これら機構部と吸入サイレンサとを内蔵し底部に潤滑油を貯溜する容器とを備えた密閉型圧縮機において、サイレンサ尾管の開口部を容器の上下方向の中央より上側に配置したものである。
【０００８】
そしてこの特徴において、容器を複数の曲面から構成し、ピストンの駆動方向に対して直角方向の相対する２曲面の曲率を互いに異ならせており、サイレンサ尾管の開口部は、２曲面のうち曲率の小さい曲面側に配置するのが好ましい。
【０００９】
上記目的を達成する本発明のさらに他の特徴は、上部に冷蔵室を、下部に冷凍室を、中間部に野菜室を有し、冷凍室の背面側であって下部に冷蔵室と冷凍室と野菜室とを冷却する冷媒を圧縮する密閉型圧縮機を有する冷蔵庫において、密閉型圧縮機は上部にピストンとシリンダを下部にモータを配置し、これらピストンとシリンダとモータとを容器内に収容し、シリンダにサイレンサを介して冷媒を吸入し、このサイレンサの吸入口を容器の高さ方向上部側に配置したものである。
【００１０】
そしてこの特徴において、圧縮機が圧縮する冷媒が非フロン冷媒であってもよく、圧縮機の吸入口側容器壁面の曲率を小に、この吸入口側壁面に対向する容器壁面の曲率を大にしてもよい。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明に係る冷蔵庫の縦断面図を、図１０に示す。冷蔵庫３０では前面扉４８、底板５２および背板５０等により、筐体が形成されている。筐体内はいくつかの部屋に仕切られており、図示した冷蔵庫３０では上部に冷蔵室４２が、中段に野菜室が、下部に冷凍室４６が形成されている。背板５０の下方であって、底板５２の奥側に庫内に冷風を送るための密閉型圧縮機４０が取付けられている。
【００１２】
密閉型圧縮機の一実施例を、図１から図３を用いて説明する。図１は密閉型圧縮機の縦断面図であり、図２は図１のＡ−Ａ矢視断面図、図３は図１のＢ−Ｂ矢視断面図である。容器１１内に、機構部１が収容され密閉されている。機構部１を構成するモータ２は容器１１の下部に位置している。モータ２は縦軸モータであり、シャフト３の上端部は回転中心から偏心している。この偏心したシャフト３に、シリンダ５内を往復動するピストン４が取付けられている。シリンダ５の下面はフレーム６に固定され、フレーム６はモータ２上部に取り付けられている。ばね等の弾性材１２を介して、モータ２の下部複数箇所を容器１１に支持する。
【００１３】
シリンダ５は、吸入サイレンサ７に連通している。吸入サイレンサ７は、サイレンサ吸入管８とサイレンサチャンバ部９とサイレンサ尾管１０とを有し、サイレンサ吸入管８がシリンダ５に接続される。サイレンサチャンバ１０は直方体状をしており、その１端面にサイレンサ尾管１０が取付けられている。サイレンサ尾管１０は、容器１１の高さ方向の真中１４よりも上側に開口部１５を有している。吸入サイレンサ７は、樹脂のモールド品である。
【００１４】
容器１１の下部には、潤滑油１２が貯留されている。容器１１内の空間には、冷蔵庫内を冷却して暖められた冷媒が充満している。この冷媒は、圧縮機外部から圧縮機に接続される図示しない吸入パイプを経て圧縮機内部に送りこまれる。容器１１内に送られた冷媒は、吸入サイレンサ７を通ってシリンダ５に導かれる。そして、モータ２を駆動することによりシャフト３の偏心部が偏心運動し、ピストン４とシリンダ５間に流入した冷媒を圧縮する。圧縮された冷媒は、図示しない吐出サイレンサおよび吐出パイプを通って、圧縮機外部へ送り出さ、冷蔵庫の冷却に使用される。
【００１５】
容器１１は、冷媒の圧力に耐えるとともに高剛性であるように、複数の曲面から構成されており、球殻状をしている。容器１１の底部に貯留した潤滑油１２は、シャフト３内部に形成した潤滑油の流路から機構部１の各潤滑部に送られ、高速回転時に摩擦を低減する。
【００１６】
図１に示した座標系では、ピストン４の駆動方向（水平方向）をＸ方向、シャフト３の軸方向（鉛直方向）をＺ方向、Ｘ方向とＺ方向に垂直な方向（水平方向）をＹ方向としている。容器１１内の原点１４を、以下のように決定する。容器１１のＸ方向の内壁間距離が最大になる場合の水平面（ＸＹ面）とＹ方向の内壁間距離が最大になる場合の垂直面（ＹＺ面）とＺ方向の内壁間距離が最大になる場合の垂直面（ＺＸ面）の交点とする。すなわち直交する２つの垂直面と、その各々の垂直面に直交する水平面との交点である。容器１１には、高剛性化のためにリブや部分的な凹凸の小曲率部が設けられることもあるが、圧縮機内部の容積は大曲率の曲面から構成される体積でほぼ決定されるので、原点１４を大曲率の曲面の内壁間距離から定める。
【００１７】
図２に示すように、サイレンサ尾管１０は容器１１の内壁近傍に配置されており、開口部１５は原点１４よりも鉛直方向に上側にある。また、図３に示すように、サイレンサ尾管１０は容器１１内壁に沿って周方向に曲げられている。そして、開口部１５は、水平面（ＸＹ平面）上でＸ軸となす角度αが、４０度以上１４０度以下のところまで引き回されている。この角度αは、図３では９０度である。なお、開口部１５は図３に示したように容器１１の内壁向きであってもよいし、他の方向を向いていてもよい。
【００１８】
サイレンサ尾管の開口部１５を図２のように配置したのは、以下の理由による。環境への配慮から冷蔵庫にも非フロン系の冷媒の使用がすすめられている。非フロン系冷媒の使用時にも低フロン系冷媒使用時と同等以上の性能を出そうとすると、シリンダ５の径を大きくして圧縮容積を大きくすることになる。一方、冷蔵庫では圧縮機を小型化して庫内容量を増大することが求められている。圧縮機の容積は、容器１１の水平断面における外周長に関係し、この外周長はモータ形状に支配される。
【００１９】
ところで、モータ２はばね等の弾性材１３により容器１１に弾性支持されており、弾性材１３による容器１１内壁からの浮き量を小さくすれば、容器１１の高さを低減できる。その際、潤滑油１２の油量が変化しないと、油面位置が相対的に高くなり、シリンダ５にサイレンサ尾管１０から潤滑油１２が吸込まれる恐れがある。潤滑油が吸い込まれると圧縮機の効率が低下する。この効率低下を防止するために、サイレンサ尾管１０の開口部１５を鉛直方向で原点１４よりも高い位置に設定する。
【００２０】
このように構成した本実施例における空洞共鳴音のシミュレーション結果を、図４〜図６に示す。図４〜図６は、圧縮機内部の冷媒体積を忠実に数値モデル化して、代表的な３つの空洞共鳴の音圧モード（以下、単にモードとも称す）を数値計算から求めた結果である。なお、座標系は図１と同じである。これらの図で、（ａ）図は冷媒体積全体について示した図であり、（ｂ）図は縦断面図、（ｃ）図は上面図である。各図において、空洞共鳴モードは０から１の値をとり、これを８段階の濃淡で示す。白はモード振幅が０であり、節１０１を示す。黒はモード振幅が１であり、腹１０２を示す。低フロン系の冷媒を使用すると、３つのモードの固有振動数は５００Ｈｚ付近になるが、非フロン系の冷媒を使用した場合には８００Ｈｚ付近となる。なお、使用する冷媒の種類を変えると音速が変化して３つのモードの振動数が変化するが、モードの音圧分布が同じになり、冷媒に関係なく適用できる。
【００２１】
図４と図５から分かるように、空洞共鳴モードの節１０１は、Ｙ方向の位置にかかわらず、ＸとＺが所定の関係にある平面付近に存在する。また、空洞共鳴モードの腹１０２は、冷媒体積の外表面の上下の隅部に存在する。図３では、サイレンサ尾管１０の開口部１５の水平方向角度αを９０度にした。この角度αは、できるだけ９０度に近いほうが好ましい。角度αが４０度以上１４０度以下の領域を、図４と図５において破線で区切って示す。この領域には図４と図５の両方のモードの節が含まれているので、２つの空洞共鳴モードの節を含む領域１６と呼ぶ。
【００２２】
領域１６の角度αが９０度付近であって上下方向の中央部では、２つの空洞共鳴モードの状態はいずれも節である。図６に示した空洞共鳴モードでは、節１０１が原点１４を通るＸＺ平面にあり、腹１０２はＹ方向の両端部であって上下方向のやや下側寄りにある。図６は３つ目の空洞共鳴モードの図に領域１６を重ね書きした図である。この図６からは、空洞共鳴モードの腹１０２が含まれていることがわかる。
【００２３】
本実施例では、開口部１５を原点１４より上側に配置して、図４と図５に表れる空洞共鳴モードを抑制しながら、図６に表れる空洞共鳴モードの腹を避けている。なお、図４と図５で表れた空洞共鳴モードの抑制を優先し、図６に示された空洞共鳴モードについては、できるだけ腹を回避するようにする。その理由は、以下の通りである。
【００２４】
開口部１５が音源になるとして、音響解析した結果を、図７及び図８に示す。音源の位置の角度αを変化させて音響エネルギを表示したのが図７であり、解析に用いたメッシュの例が図８である。音源の角度αは、２０度から９０度まで１０度刻みに８点変化させている。音源の上下方向位置は、原点１４よりやや上の位置とした。
【００２５】
この音響解析によれば、設定した音源の上下方向位置は原点に近く、図６（ａ）に示した空洞共鳴モードの腹に近い配置（色の濃い位置）になっている。なお、図７では図４〜図６に示した空洞共鳴モードにおける音響エネルギの和を示している。音源の角度αが２０度における値を１とし、無次元化表示した。各角度αにおける音響エネルギの内訳は、図４で示した空洞共鳴モードの寄与が白抜きで、図５で示した空洞共鳴モードの寄与が斜線で、図６で示した空洞共鳴モードの寄与が網掛けで表されている。
【００２６】
図７に示した角度範囲α＝２０°〜９０°では、音源の角度が大きくなると音響エネルギが減少し、角度α＝９０°で最も小さくなる。また、図５に示した空洞共鳴モードの寄与が最大で、角度α＝２０°〜５０°の範囲では図４に示したモードの寄与がそれに次ぎ、図６に示したモードの寄与が最も少ない。音源の角度αが５０°〜９０°では、逆に図６に示したモードの寄与が図５に示したモードの寄与に次ぎ、図４示したモードの寄与が最小となる。図６に示した空洞共鳴モードについては、音源が空洞共鳴モードの腹近くに位置しているにもかかわらず寄与が小さい。これにより、図４と図５の空洞共鳴モードを抑制すれば騒音低減の効果が大であることが分かる。そこで寄与の小さい図６に示した空洞共鳴モードよりも、これらのモードの抑制を優先させる。
【００２７】
本実施例によれば、密閉型圧縮機において、潤滑油の巻き込みを回避しながら空洞共鳴音を抑制できる位置にサイレンサ尾管の開口部を配置したので、密閉型圧縮機の騒音を低減できる。また、吸入サイレンサの設計においては、サイレンサ尾管と開口部の位置のみに注意すればよいので、吸入サイレンサの構造の複雑化や複雑化による効率低下を回避できる。
【００２８】
本発明の他の実施例を、図９を用いて説明する。図９は、図３と同様の図面である。図９における座標系や原点１４の定義は、図１〜図３に示すものと同じである。本実施例が上記実施例と相違するのは、容器１１を複数の局面から構成し、水平方向であってシリンダ軸に直角な方向（Ｙ方向）の容器１１の最大内径位置における対向する容器壁面の曲率を互いに異ならせたことにある。曲率の大きい曲面は曲面Ｂであり、曲率の小さい曲面は曲面Ａである。
【００２９】
容器１１内部の空間を原点１４を通るＺＸ平面（垂直面）で２つに分割した時に曲面Ａを含む空間を空間Ａとし、曲面Ｂを含む空間を空間Ｂとする。サイレンサ尾管の開口部１５は空間Ａに位置し、原点１４より鉛直方向（Ｚ方向）上方に位置する。サイレンサ尾管の開口部１５は容器１１の内壁を向いていてもよいし、他の方向を向いていてもよい。
【００３０】
本実施例によれば、開口部１５の角度αが９０度であるから、図４と図５に示した空洞共鳴モードの節に相当し、図４と図５に示した空洞共鳴モードは抑制される。容器１１の曲面Ａと曲面Ｂとでは曲率に差がある。この曲率差により、図６に示した空洞共鳴モードによる騒音が低減される。その理由は以下の通りである。
【００３１】
図６に示した空洞共鳴モードは、Ｙ方向の両端部で腹となっている。サイレンサ尾管の開口部の角度αは９０度であるから、図６に示したモードの腹に近い位置であり、このモードによる空洞共鳴音を低減することは図３に示した実施例では困難である。しかしながら本実施例では、曲面Ａと曲面Ｂとで曲率に差があるので、図６に示した空洞共鳴モードにおいてＹ方向に非対称な音圧分布が得られる。
【００３２】
つまり、曲率の大きい曲面Ｂ側にある空洞共鳴モードの腹での音圧レベルが、曲率の小さい曲面Ａ側にある空洞共鳴モードの腹の音圧レベルよりも大きくなる。この理由は、曲率の大きい曲面Ｂで囲まれる空間Ｂの方が反射される壁面との距離が短くなるので音圧レベルが高い部分が生じやすくなるためである。一方、曲率の小さい曲面Ａで囲まれる空間Ａではモードの腹でも音圧レベルが低い。そこで、空間Ａに開口部１５を配置する。なお、開口部１５を上下方向の中心より上側に配置したので、潤滑油１２の巻き込みと効率低下を回避できる。本実施例によれば、図３に示した実施例に比べさらに騒音低減が期待できる。
【００３３】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、吸入サイレンサの開口部を容器の原点より上方に位置させたので、密閉型圧縮機の小型化と騒音低減を両立できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る密閉型圧縮機の一実施例の縦断面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ矢視断面図である。
【図３】図１のＢ−Ｂ矢視断面図である。
【図４】空洞共鳴モードを説明する図である。
【図５】空洞共鳴モードを説明する図である。
【図６】空洞共鳴モードを説明する図である。
【図７】音響エネルギの変化を説明する図である。
【図８】音源位置を説明する図である。
【図９】本発明に係る密閉型圧縮機の他の実施例の縦断面図である。
【図１０】本発明に係る冷蔵庫の一実施例の縦断面図である。
【符号の説明】
１…機構部、２…モータ、３…シャフト、４…ピストン、５…シリンダ、６…フレーム、７…吸入サイレンサ、８…サイレンサ吸入管、９…サイレンサチャンバ部、１０…サイレンサ尾管、１１…容器、１２…潤滑油、１３…弾性材、１４…原点、１５…開口部（吸入口）、１６…２つのモードの節を含む領域、３０…冷蔵庫、４０…密閉型圧縮機、４２…冷蔵室、４４…野菜室、４６…冷凍室、４８…前面扉、５０…背板、５２…底板、１０１…空洞共鳴モードの節、１０２…空洞共鳴モードの腹。

Claims (9)

1. 上部にピストンとシリンダを下部にモータを配置し、これらピストンとシリンダとモータとを容器内に収容した密閉型圧縮機において、前記シリンダに吸入される冷媒の吸入口を容器の高さ方向上部側に配置したことを特徴とする密閉型圧縮機。
2. 前記吸入口を、前記容器の水平断面の長軸方向から測った角度αが、α＝４０°〜１４０°の範囲になるように配置したことを特徴とする請求項１に記載の密閉型圧縮機。
3. 前記モータは、弾性材を介して前記容器に支持されていることを特徴とする請求項２に記載の密閉型圧縮機。
4. 前記シリンダにこのシリンダに吸入される冷媒を導くサイレンサを設け、前記吸入口はこのサイレンサが有するサイレンサ尾管の端部に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の密閉型圧縮機。
5. モータとシャフトとピストンとシリンダとを有する機構部と、サイレンサ吸入管とサイレンサチャンバ部とサイレンサ尾管とを有し前記機構部に固定された吸入サイレンサと、これら機構部と吸入サイレンサとを内蔵し底部に潤滑油を貯溜する容器とを備えた密閉型圧縮機において、前記サイレンサ尾管の開口部を前記容器の上下方向の中央より上側に配置したことを特徴とする密閉型圧縮機。
6. 前記容器を複数の曲面から構成し、前記ピストンの駆動方向に対して直角方向の相対する２曲面の曲率を互いに異ならせており、前記サイレンサ尾管の開口部は、前記２曲面のうち曲率の小さい曲面側に配置したことを特徴とする請求項５に記載の密閉型圧縮機。
7. 上部に冷蔵室を、下部に冷凍室を、中間部に野菜室を有し、前記冷凍室の背面側であって下部に前記冷蔵室と冷凍室と野菜室とを冷却する冷媒を圧縮する密閉型圧縮機を有する冷蔵庫において、前記密閉型圧縮機は上部にピストンとシリンダを下部にモータを配置し、これらピストンとシリンダとモータとを容器内に収容し、前記シリンダにサイレンサを介して冷媒を吸入し、このサイレンサの吸入口を容器の高さ方向上部側に配置したことを特徴とする冷蔵庫。
8. 前記圧縮機が圧縮する冷媒が非フロン冷媒であることを特徴とする請求項７に記載の冷蔵庫。
9. 前記圧縮機の吸入口側容器壁面の曲率を小に、この吸入口側壁面に対向する容器壁面の曲率を大にしたことを特徴とする請求項７に記載の冷蔵庫。

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