JP2006316795A - Hermetic electric compressor and refrigerator using it - Google Patents

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Hidetoshi Nishihara
秀俊 西原
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Matsushita Refrigeration Co
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a hermetic electric compressor capable of achieving high efficiency and reducing vibration and noise by using a refrigerant containing R600a mainly. <P>SOLUTION: In this reciprocating type hermetic electric compressor of inverter driving type driven by a plurality of operation frequencies including rotational speed being less than commercial power supply frequency by using the refrigerant formed by R600a mainly and containing hydrocarbon refrigerant as a main component, a ratio of outside diameter to reciprocating movement of a piston 130 is within a scope of 1 : 1 to 1.5 : 1, a compression element 106 is constructed substantially above an electric element 105, and the compression element 106 is elastically supported from a sealed vessel 101 below a stator 103 through the stator 103 to suppress vibration at compression time to small extent and suppress leakage between a compression chamber 122 and the piston 130 to small extent so that the hermetic electric compressor capable of achieving high efficiency and reducing vibration and noise can be realized. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は電気冷蔵庫やエアーコンディショナー、あるいは自動販売機等に使用される密閉型圧縮機に関するものである。   The present invention relates to a hermetic compressor used in an electric refrigerator, an air conditioner, a vending machine, or the like.

近年、地球環境に対する要求はますます高まってきており、省エネ、温室効果の高いガスの規制等の動きが加速されている。   In recent years, the demand for the global environment has been increasing, and movements such as energy conservation and regulation of gases with high greenhouse effects have been accelerated.

以下、図面を参照しながら上記従来技術の密閉型電動圧縮機について説明する。なお以下の説明において、上下の関係は、密閉型電動圧縮機を正規の姿勢に設置した状態を基準とする。   Hereinafter, the above-described hermetic electric compressor will be described with reference to the drawings. In the following description, the upper and lower relationships are based on a state in which the hermetic electric compressor is installed in a normal posture.

図4は特許文献1に記載された従来技術の密閉型電動圧縮機の断面図で、1は密閉容器で冷凍機油2を貯溜する。5は電動要素で固定子3、および永久磁石を内臓する回転子4からなる。6は圧縮要素で電動要素5の下方に構築され、電動要素5によって駆動され、ともに密閉容器1に収容される。   FIG. 4 is a cross-sectional view of a prior art hermetic electric compressor described in Patent Document 1, and 1 is a hermetically sealed container for storing refrigeration oil 2. An electric element 5 includes a stator 3 and a rotor 4 incorporating a permanent magnet. Reference numeral 6 denotes a compression element, which is constructed below the electric element 5, is driven by the electric element 5, and is housed in the sealed container 1.

また、この密閉型電動圧縮機はオゾン破壊係数がゼロであるHFC系の代表的な冷媒であるR134aを圧縮するよう、設計されている。   Further, this hermetic electric compressor is designed to compress R134a, which is a typical HFC refrigerant having an ozone depletion coefficient of zero.

次に圧縮要素6の詳細を以下に説明する。   Next, details of the compression element 6 will be described below.

10はクランクシャフトで、回転子4を圧入固定した主軸部11および主軸部11に対し偏心して形成された偏心部12を有する。20はシリンダーブロックで、略円筒形の圧縮室22を有するとともに主軸部11を軸支する軸受け部23を有し、電動要素の下方に形成されている。30はピストンで圧縮室22に勘入され、偏心部12との間を連結手段31によって連結されている。33は鉄板を積層したバランスウエイトで回転子4に固定される。35は圧縮室22の端面を封止するバルブプレート、36はヘッドで高圧室を形成し、バルブプレート35の反圧縮室22側に固定される。   Reference numeral 10 denotes a crankshaft, which has a main shaft portion 11 in which the rotor 4 is press-fitted and fixed, and an eccentric portion 12 formed eccentrically with respect to the main shaft portion 11. Reference numeral 20 denotes a cylinder block having a substantially cylindrical compression chamber 22 and a bearing portion 23 that supports the main shaft portion 11 and is formed below the electric element. A piston 30 is fitted into the compression chamber 22 and is connected to the eccentric portion 12 by a connecting means 31. Reference numeral 33 denotes a balance weight in which iron plates are laminated, and is fixed to the rotor 4. Reference numeral 35 denotes a valve plate for sealing the end face of the compression chamber 22, and reference numeral 36 denotes a high pressure chamber formed by a head, which is fixed to the side opposite to the compression chamber 22 of the valve plate 35.

39はサクションチューブで密閉容器1に固定されるとともに冷凍サイクルの低圧側(図示せず)に接続され、冷媒ガス(図示せず)を密閉容器1内に導く。40はサクションマフラーで消音空間42を形成する。50はサスペンションスプリングで密閉容器1に固定されたスナブバー52およびシリンダーブロック20に形成されたスナブバー部53の間に嵌装され、圧縮要素6を弾性的に支持する。   Reference numeral 39 denotes a suction tube fixed to the sealed container 1 and connected to the low-pressure side (not shown) of the refrigeration cycle, and guides a refrigerant gas (not shown) into the sealed container 1. Reference numeral 40 denotes a suction muffler that forms a silencing space 42. 50 is fitted between a snubber bar 52 fixed to the sealed container 1 by a suspension spring and a snubber bar portion 53 formed in the cylinder block 20 to elastically support the compression element 6.

60はインバーター装置で固定子3と結線される。61はインバーター装置60をコントロールする制御回路、62は商用電源で制御回路61、およびインバーター装置60に結線されている。   Reference numeral 60 denotes an inverter device connected to the stator 3. 61 is a control circuit for controlling the inverter device 60, 62 is a commercial power supply, and is connected to the control circuit 61 and the inverter device 60.

なお、一般に圧縮機の消費電力は運転周波数が低いほど小さくなり、また一方で負荷に応じた冷凍能力も同時に求められることから、通常インバーター装置は商用電源の周波数に対しその半分程度から商用電源の周波数を超える程度までの間で任意に複数の出力周波数が設定される。   In general, the power consumption of a compressor becomes smaller as the operating frequency is lower, and the refrigeration capacity corresponding to the load is also required at the same time. A plurality of output frequencies are arbitrarily set within a range exceeding the frequency.

次に以上のような構成における一連の動作について説明する。   Next, a series of operations in the above configuration will be described.

商用電源62から供給される電力は制御回路61、インバーター装置60を介して電動要素5に供給され、電動要素5の回転子4を任意の回転数で回転させる。回転子4はクランクシャフト10を回転させ、偏心部12の偏心運動が連結手段31を介してピストン30を駆動することでピストン30は圧縮室22内を往復運動し、サクションチューブ39を通して密閉容器1内に導かれた前記冷媒ガスはサクションマフラー40から吸入され、圧縮室22内で連続して圧縮される。   The electric power supplied from the commercial power source 62 is supplied to the electric element 5 via the control circuit 61 and the inverter device 60, and the rotor 4 of the electric element 5 is rotated at an arbitrary rotation speed. The rotor 4 rotates the crankshaft 10, and the eccentric motion of the eccentric portion 12 drives the piston 30 via the connecting means 31, so that the piston 30 reciprocates in the compression chamber 22 and passes through the suction tube 39. The refrigerant gas introduced into the inside is sucked from the suction muffler 40 and continuously compressed in the compression chamber 22.

この際、ピストン30の往復運動によって発生する振動は、バランスウエイト33でかなり相殺されるが、一部残存する。こうして残存した振動はその反作用としてシリンダーブロック20を振動させるが、この振動はサスペンションスプリング50でさらに減衰される。この時生ずる密閉型電動圧縮機の振動は、電動要素の回転数が低いほど振幅が大きくなるが、27Hz近辺の運転周波数では実用上問題の無い40ミクロンメートルを下回る32ミクロンメートル程度のレベルであった。
特開平11−107931号公報
At this time, the vibration generated by the reciprocating motion of the piston 30 is considerably canceled by the balance weight 33, but a part remains. The vibration remaining in this way causes the cylinder block 20 to vibrate as a reaction, and this vibration is further damped by the suspension spring 50. The amplitude of the vibration of the hermetic electric compressor generated at this time increases as the rotational speed of the electric element decreases, but at an operating frequency of around 27 Hz, the level is about 32 μm, which is less than 40 μm, which is practically not problematic. It was.
JP 11-107931 A

上記した密閉型電動圧縮機は既に実用化されている一般的な構成であるが、地球環境の観点からは、まだ改良の余地を残す。   The above-described hermetic electric compressor has a general configuration already in practical use, but still has room for improvement from the viewpoint of the global environment.

すなわち従来技術の密閉型電動圧縮機は、オゾン破壊係数がゼロであるHFC系の代表的な冷媒であるR134aを圧縮するよう設計されているが、R134aを含むHFC系の冷媒は温暖化係数が高く、いずれ規制されることが決定している。これに代り、欧州で既に実用化されており、オゾン破壊係数がゼロでしかも温暖化係数の小さい炭化水素系冷媒、具体的にはR600aが、日本国内でも有力な代替冷媒と考えられている。   That is, the hermetic electric compressor of the prior art is designed to compress R134a, which is a typical HFC refrigerant having an ozone depletion coefficient of zero, but the HFC refrigerant containing R134a has a warming coefficient. It is decided that it will be regulated soon. Instead, a hydrocarbon-based refrigerant that has already been put to practical use in Europe and has an ozone depletion coefficient of zero and a low global warming coefficient, specifically R600a, is considered to be an effective alternative refrigerant in Japan.

しかしながらR600aは冷媒R134aに較べ、圧縮機吸込み体積当たりの冷凍能力が半分近くしかなく、このことからR134aと同等の冷凍能力を得るためにはピストンによる押しのけ容積をR134aに比べて2倍近くまで拡大する必要がある。   However, R600a has only about half the refrigeration capacity per compressor suction volume compared to refrigerant R134a. From this, in order to obtain the same refrigeration capacity as R134a, the displacement volume by the piston is expanded to nearly twice that of R134a. There is a need to.

通常、押しのけ容積(以下、気筒容積という)を大きくするためには、圧縮室の径、すなわちピストンの外径を大きくするか、クランクシャフトシャフトの偏心量を大きくする、あるいはこれら双方を併用するのが一般的であるが、ピストンの外径を大きくすることはピストンの質量が増加することになり、またクランクシャフトの偏心量を大きくすることは、ピストンの往復動における加速度が増加することになり、こうした手法を採択した場合、いずれもピストンの往復動に伴う振動エネルギーが増加する。特に気筒容積を2倍近くまで拡大した場合、この振動エネルギーは非常に大きくなる。   Usually, in order to increase the displacement volume (hereinafter referred to as cylinder volume), the diameter of the compression chamber, that is, the outer diameter of the piston is increased, the eccentric amount of the crankshaft shaft is increased, or both of them are used in combination. However, increasing the outer diameter of the piston increases the mass of the piston, and increasing the eccentric amount of the crankshaft increases the acceleration in the reciprocating motion of the piston. When either of these methods is adopted, vibration energy associated with the reciprocation of the piston increases. In particular, when the cylinder volume is increased to nearly twice, this vibration energy becomes very large.

一方、この振動エネルギーによって発生する圧縮機の振動の振幅は、圧縮要素や電動要素の慣性質量と振動エネルギーとの関係で、電動要素の回転数が低いほど大きくなる。インバーター装置を用いた低速運転、具体的には27Hz近辺の回転周波数では、65ミクロンメートル程度のレベルまで振動が増加してしまう。こういった振幅レベルになると、この振動に伴い圧縮機や冷凍装置の発生する騒音が増加してしまう、また冷凍装置の配管が振動によって疲労破壊し、折損してしまうことで冷媒がリークしてしまうといった課題がある。   On the other hand, the amplitude of the vibration of the compressor generated by this vibration energy becomes larger as the rotational speed of the electric element is lower due to the relationship between the inertial mass of the compression element or electric element and the vibration energy. At low speed operation using an inverter device, specifically at a rotational frequency around 27 Hz, vibration increases to a level of about 65 microns. At these amplitude levels, the noise generated by the compressor and the refrigeration system increases with this vibration, and the refrigerant leaks because the piping of the refrigeration system is fatigued and broken by vibration. There is a problem such as.

本発明はこういった課題を解決するもので、R600aを主体とする冷媒を用い、高効率でかつ振動が小さく、騒音の低い密閉型電動圧縮機を提供し、また騒音が低く、かつ信頼性の高い冷凍装置を提供することを目的とする。   The present invention solves these problems, and provides a hermetic electric compressor that uses a refrigerant mainly composed of R600a, provides high efficiency, low vibration, and low noise, and has low noise and reliability. It aims at providing a high freezing apparatus.

上記従来の課題を解決するために、本発明の密閉型電動圧縮機はR600aを主体とする炭化水素冷媒を主成分とする冷媒を用い、商用電源周波数未満の回転数を含む複数の運転周波数で駆動されるインバーター駆動式のレシプロ型密閉型電動圧縮機であって、前記ピストンの外径対往復動の比は1対1から1.5対1の範囲内であり、前記圧縮要素が前記電動要素の略上方に構築され、かつ前記圧縮要素が前記固定子を介し、前記固定子の下方で前記密閉容器から弾性支持されたもので、圧縮時の振動が小さくおさえられ、また圧縮室とピストンの間の漏れが小さく抑えられるという作用を有する。   In order to solve the above-described conventional problems, the hermetic electric compressor of the present invention uses a refrigerant mainly composed of hydrocarbon refrigerant mainly composed of R600a, and has a plurality of operating frequencies including a rotational speed less than the commercial power frequency. An inverter driven reciprocating hermetic electric compressor to be driven, wherein a ratio of an outer diameter of the piston to a reciprocating motion is in a range of 1: 1 to 1.5: 1, and the compression element is the electric motor. It is constructed substantially above the element, and the compression element is elastically supported from the hermetic container below the stator via the stator, and vibration during compression is suppressed, and the compression chamber and piston It has the effect that leakage between the two is suppressed to a small level.

本発明の密閉型電動圧縮機は、圧縮時の振動が小さくおさえられ、また圧縮室とピストンの間の漏れが小さく抑えられるので、高効率でかつ振動が小さく、騒音の低い密閉型電動圧縮機を実現できる。   The hermetic electric compressor according to the present invention suppresses vibration during compression and suppresses leakage between the compression chamber and the piston, so that the hermetic electric compressor is highly efficient, has low vibration, and is low in noise. Can be realized.

請求項1に記載の発明は、密閉容器内に冷凍機油と、圧縮室内で往復動するピストンを含む圧縮要素と、固定子と回転子からなり前記圧縮要素を駆動する電動要素とを収容するとともに、R600aを主体とする炭化水素冷媒を主成分とする冷媒を用い、商用電源周波数未満の回転数を含む複数の運転周波数で駆動されるインバーター駆動式のレシプロ型密閉型電動圧縮機であって、前記ピストンの外径対往復動の比は1対1から1.5対1の範囲内であり、前記圧縮要素が前記電動要素の略上方に構築され、かつ前記圧縮要素が前記固定子を介し、前記固定子の下方で前記密閉容器から弾性支持された密閉型電動圧縮機であり、圧縮時の振動が小さくおさえられ、また圧縮室とピストンの間の漏れが小さく抑えられるので、高効率でかつ振動が小さく、騒音の低い密閉型電動圧縮機を実現できる。   According to the first aspect of the present invention, a refrigerating machine oil, a compression element including a piston that reciprocates in a compression chamber, and an electric element that includes a stator and a rotor and drives the compression element are housed in a sealed container. , An inverter-driven reciprocating hermetic electric compressor that uses a refrigerant mainly composed of a hydrocarbon refrigerant mainly composed of R600a and is driven at a plurality of operating frequencies including a rotational speed less than a commercial power frequency, The ratio of the outer diameter of the piston to the reciprocation is in the range of 1: 1 to 1.5: 1, the compression element is constructed substantially above the electric element, and the compression element is interposed via the stator. The hermetic electric compressor is elastically supported from the hermetic container under the stator, and vibration during compression is suppressed, and leakage between the compression chamber and the piston is suppressed to be small. And shake Is small, it can be realized with low noise hermetic electric compressor.

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、少なくとも27Hz以下の回転数を含む運転周波数で駆動されるものであり、請求項1に記載の発明の効果に加えてさらに密閉型電動圧縮機の消費電力量を小さくできる。   The invention according to claim 2 is driven at an operating frequency including a rotational speed of at least 27 Hz in the invention according to claim 1, and further sealed in addition to the effect of the invention according to claim 1. The power consumption of the type electric compressor can be reduced.

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、圧縮室とピストンとの間のクリアランスが5から10ミクロンメートルの範囲内であるとしたものであり、圧縮室とピストンの間の漏れが小さく抑えられるので、請求項1または2に記載の発明の効果に加えてさらに高い効率を実現できる。   The invention according to claim 3 is the invention according to claim 1 or 2, wherein the clearance between the compression chamber and the piston is in the range of 5 to 10 microns, and the compression chamber and the piston In addition to the effect of the invention according to claim 1, higher efficiency can be realized.

請求項4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、冷凍機油は40度Cの時の粘度が7から32cStの範囲内であるとしたものであり、圧縮室とピストンの間の漏れが小さく抑えられるので、請求項1または2に記載の発明の効果に加えてさらに高い効率を実現できる。   The invention according to claim 4 is the invention according to claim 1 or 2, wherein the refrigerating machine oil has a viscosity at 40 degrees C within a range of 7 to 32 cSt. In addition to the effects of the invention described in claim 1 or 2, higher efficiency can be realized.

請求項5に記載の発明は、圧縮機、凝縮器、乾燥器、膨張器、および蒸発器とを備え、前記圧縮機に請求項1から4のいずれか一項に記載の密閉型電動圧縮機を用いた冷凍装置であり、圧縮機の振動が小さいことで冷凍装置の騒音を低く抑え、かつ配管折損を生じにくくするため信頼性の高い冷凍装置を実現できる。   The invention according to claim 5 includes a compressor, a condenser, a dryer, an expander, and an evaporator, and the hermetic electric compressor according to any one of claims 1 to 4 in the compressor. Since the vibration of the compressor is small, the noise of the refrigeration apparatus is kept low and the pipe breakage is less likely to occur, so that a highly reliable refrigeration apparatus can be realized.

請求項6に記載の発明は、請求項5に記載の発明において、圧縮機、凝縮器、乾燥器、膨張器、および蒸発器はそれぞれがロウ付けを含む溶接によって配管で結合されたものであり、請求項5に記載の発明の効果に加えてさらに疲労によるロウ付け部のクラックの発生が抑えられ、信頼性の高い冷凍装置を実現できる。   The invention according to claim 6 is the invention according to claim 5, wherein each of the compressor, the condenser, the dryer, the expander, and the evaporator is connected by piping by welding including brazing. In addition to the effects of the invention described in claim 5, the occurrence of cracks in the brazed portion due to fatigue is further suppressed, and a highly reliable refrigeration apparatus can be realized.

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、従来例と同一構成については同一の符号を付して、詳細な説明を省略する。   Hereinafter, embodiments of a hermetic electric compressor according to the present invention will be described with reference to the drawings. In addition, about the same structure as a prior art example, the same code | symbol is attached | subjected and detailed description is abbreviate | omitted.

(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断面図、図2は振動特性図で運転周波数と圧縮機の振幅の関係を示すグラフである。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a cross-sectional view of a hermetic electric compressor according to Embodiment 1 of the present invention, and FIG. 2 is a vibration characteristic diagram showing a relationship between operating frequency and compressor amplitude.

図1において、101は密閉容器で冷凍機油102を貯溜する。105は電動要素で固定子103、および永久磁石を内臓する回転子104からなる。106は圧縮要素で電動要素105の上方に構築され、電動要素105によって駆動され、ともに密閉容器101に収容される。また、この密閉型電動圧縮機は温暖化係数の低い炭化水素系冷媒の代表的な冷媒であるR600aを圧縮する。   In FIG. 1, 101 is an airtight container and stores the refrigerating machine oil 102. An electric element 105 includes a stator 103 and a rotor 104 having a permanent magnet. A compression element 106 is constructed above the electric element 105, is driven by the electric element 105, and is housed in the sealed container 101. In addition, this hermetic electric compressor compresses R600a, which is a typical refrigerant of a hydrocarbon refrigerant having a low warming potential.

次に圧縮要素106の詳細を以下に説明する。   Details of the compression element 106 will now be described.

110はクランクシャフトで、回転子4を圧入固定した主軸部111および主軸部111に対し偏心して形成された偏心部112を有する。120はシリンダーブロックで、略円筒形の圧縮室122を有するとともに主軸部111を軸支する軸受け部123を有し、電動要素が下方に形成されている。130はピストンで圧縮室122に嵌入され、偏心部112との間を連結手段131によって連結されている。従来例で採用されているR134aと同等の冷凍能力をR600aで得るために、偏心部112の偏心量およびピストン130の外径は従来例より遥かに拡大されている。   Reference numeral 110 denotes a crankshaft, which has a main shaft portion 111 into which the rotor 4 is press-fitted and an eccentric portion 112 formed eccentrically with respect to the main shaft portion 111. A cylinder block 120 includes a substantially cylindrical compression chamber 122 and a bearing portion 123 that supports the main shaft portion 111, and an electric element is formed below. A piston 130 is fitted into the compression chamber 122 and is connected to the eccentric portion 112 by a connecting means 131. In order to obtain the refrigerating capacity equivalent to R134a employed in the conventional example with R600a, the eccentric amount of the eccentric portion 112 and the outer diameter of the piston 130 are far larger than those of the conventional example.

133は鉄板を積層したバランスウエイトで回転子104に固定される。135は圧縮室22の端面を封止するバルブプレート、136はヘッドで高圧室を形成し、バルブプレート135の反圧縮室122側に固定される。139はサクションチューブで密閉容器1に固定されるとともに冷凍サイクルの低圧側(図示せず)に接続され、冷媒ガス(図示せず)を密閉容器101内に導く。140はサクションマフラーで消音空間142を形成する。   133 is fixed to the rotor 104 by a balance weight in which iron plates are laminated. Reference numeral 135 denotes a valve plate that seals the end face of the compression chamber 22, and 136 denotes a high-pressure chamber formed by a head, which is fixed to the anti-compression chamber 122 side of the valve plate 135. Reference numeral 139 denotes a suction tube fixed to the sealed container 1 and connected to the low pressure side (not shown) of the refrigeration cycle, and guides a refrigerant gas (not shown) into the sealed container 101. Reference numeral 140 denotes a suction muffler that forms a silencing space 142.

150はサスペンションスプリングで図1の断面を中心に4箇所に設けてあり、密閉容器101に固定されたスナブバー152および電動要素105の固定子103に固定されたスナブバー153の間に嵌装され、圧縮要素106を、電動要素105の固定子103を介して間接的に弾性的に支持する。   A suspension spring 150 is provided at four locations centering on the cross section of FIG. 1, and is fitted between a snubber bar 152 fixed to the hermetic container 101 and a snubber bar 153 fixed to the stator 103 of the electric element 105. The element 106 is indirectly elastically supported via the stator 103 of the electric element 105.

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。   The operation of the hermetic electric compressor configured as described above will be described below.

商用電源62から供給される電力は制御回路61、インバーター装置60を介して電動要素105に供給され、電動要素105の回転子104を任意の回転数で回転させる。回転子104はクランクシャフト110を回転させ、偏心部112の運動が連結手段131を介してピストン130に伝えられることでピストン130は圧縮室122内を往復運動し、サクションチューブ139を通して密閉容器101内に導かれた前記冷媒ガスはサクションマフラー140から吸入され、圧縮室122内で連続して圧縮される。   The electric power supplied from the commercial power source 62 is supplied to the electric element 105 via the control circuit 61 and the inverter device 60, and the rotor 104 of the electric element 105 is rotated at an arbitrary rotation speed. The rotor 104 rotates the crankshaft 110, and the movement of the eccentric portion 112 is transmitted to the piston 130 via the connecting means 131, so that the piston 130 reciprocates in the compression chamber 122 and passes through the suction tube 139 and enters the sealed container 101. The refrigerant gas led to the suction is sucked from the suction muffler 140 and continuously compressed in the compression chamber 122.

この際、ピストン130の往復運動によって発生する振動は、バランスウエイト133でかなり相殺されるが、一部残存する。こうして残存した振動はその反作用としてシリンダーブロック20を振動させるが、偏心部112の偏心量およびピストン130の外径は、冷媒R134aを圧縮する従来例に示した密閉型電動圧縮機に比べ遥かに拡大されていることから、ピストン130の往復運動によって発生する振動エネルギーは、従来例に示したものに較べ遥かに大きく、その反作用としてシリンダーブロック120は大きく振動する。   At this time, the vibration generated by the reciprocating motion of the piston 130 is considerably canceled by the balance weight 133, but a part remains. The remaining vibration causes the cylinder block 20 to vibrate as a reaction, but the eccentric amount of the eccentric portion 112 and the outer diameter of the piston 130 are much larger than those of the hermetic electric compressor shown in the conventional example compressing the refrigerant R134a. Therefore, the vibration energy generated by the reciprocating motion of the piston 130 is much larger than that shown in the conventional example, and the cylinder block 120 vibrates greatly as a reaction.

しかしながら、この振動は圧縮要素106の上部とサスペンションスプリング150近傍でまったくその挙動が異なる。すなわちピストン130の反作用を直接受けるシリンダーブロック120近傍は大きく振動するものの、サスペンションスプリング150の近傍では電動要素105を介し下方でこの動きを支えることからサスペンションスプリング150近傍が支点となることで、振幅は小さくなる。この小さくなった振幅はさらにサスペンションスプリング150で減衰される。   However, the behavior of this vibration is completely different between the upper portion of the compression element 106 and the vicinity of the suspension spring 150. That is, although the vicinity of the cylinder block 120 that directly receives the reaction of the piston 130 vibrates greatly, in the vicinity of the suspension spring 150, this movement is supported downward via the electric element 105. Get smaller. This reduced amplitude is further damped by the suspension spring 150.

前述したように、ピストンの往復動による慣性エネルギーによって発生する密閉型電動圧縮機の振動の振幅は、電動要素の回転数が低いほど大きくなるが、本実施の形態によれば、27Hz近辺の回転周波数では、実用上問題の無い40ミクロンメートル以下のレベルに収まることがわかった。   As described above, the vibration amplitude of the hermetic electric compressor generated by the inertial energy due to the reciprocating motion of the piston becomes larger as the rotational speed of the electric element is lower. However, according to the present embodiment, the rotation around 27 Hz is performed. The frequency was found to be within a level of 40 micrometers or less, which is practically acceptable.

上記メカニズムの検証結果として、図2の振動特性図を用いて説明する。   As a verification result of the mechanism, the vibration characteristic diagram of FIG. 2 will be used.

図2においてBは従来例に示した圧縮機の結果で、気筒容積は5.7cm3で冷媒にはR134aを用いたものである。Cは従来例の構成のまま、気筒容積を10cm3に拡大し、冷媒にR600aを用いて測定したもの、Aは本発明の実施例による圧縮機でやはり気筒容積を10cm3に拡大し冷媒にR600aを用いて測定したものである。   In FIG. 2, B is the result of the compressor shown in the conventional example, the cylinder volume is 5.7 cm 3, and R134a is used as the refrigerant. C is the same as the conventional example, with the cylinder volume expanded to 10 cm3 and measured using R600a as the refrigerant. A is the compressor according to the embodiment of the present invention, and the cylinder volume is also expanded to 10 cm3 and R600a is used as the refrigerant. It was measured using.

振動値はそれぞれ圧縮機の中心部近傍で横方向の振動を測定した結果である。この結果からBは27Hzでの振動が32ミクロンメートル、Cは27Hzでの振動が65ミクロンメートル、Dは27Hzでの振動が29ミクロンメートルであった。   The vibration value is the result of measuring the vibration in the lateral direction in the vicinity of the center of the compressor. From these results, B had a vibration at 27 Hz of 32 μm, C had a vibration at 27 Hz of 65 μm, and D had a vibration at 27 Hz of 29 μm.

以上の実測データからも明白なように、本発明では従来のR134aを用いた圧縮機とほぼ同等の振動値が得られ、冷媒R600aを使用しながらインバーター装置による低回転速度運転を実現することができた。   As is apparent from the above measured data, in the present invention, a vibration value almost equivalent to that of the compressor using the conventional R134a can be obtained, and low speed operation by the inverter device can be realized while using the refrigerant R600a. did it.

なお、この際、引き続き評価した圧縮機の効率においても、25Hz近辺の回転周波数でのCOPが1.3を超える、良好な結果が得られた。今回検証試験に使用した冷凍機油はすでに欧州等で実用化されているアルキルベンゼン系の冷凍機油で、40℃のときの粘度が10cStのものである。通常、低い回転数で圧縮機を運転した場合、圧縮機の仕事量が小さく、その結果、圧縮機からの発熱量が小さく、密閉容器内でこの熱影響を強く受ける冷凍機油も温度上昇が小さい。   At this time, even in the efficiency of the compressor that was continuously evaluated, a good result was obtained in which the COP at a rotation frequency around 25 Hz exceeded 1.3. The refrigerating machine oil used in this verification test is an alkylbenzene type refrigerating machine oil already in practical use in Europe and the like, and has a viscosity of 10 cSt at 40 ° C. Normally, when the compressor is operated at a low rotational speed, the amount of work of the compressor is small. As a result, the amount of heat generated from the compressor is small, and the temperature of refrigeration oil that is strongly affected by this heat in a sealed container is also small. .

本実施の形態においては比較的粘度の低い冷凍機油が圧縮機の摺動部での粘性抵抗を小さく抑えたこと、また低回転運転下では温度上昇が小さいことから圧縮室122とピストン130の間の漏れが小さく抑えられたことの相乗効果で良好な効率の結果が得られたものと推測される。上記結果から、粘度が7から32cStの範囲であれば同様に良好な効率の結果が得られると推察される。また、評価した圧縮機は圧縮室122とピストン130との間のクリアランスが5から10ミクロンメートルに管理されており、このことも圧縮室122とピストン130の間の漏れが小さく抑えられた要因と考えられる。   In the present embodiment, the refrigerating machine oil having a relatively low viscosity suppresses the viscous resistance at the sliding portion of the compressor, and the temperature rise is small under the low rotation operation, so that the space between the compression chamber 122 and the piston 130 is low. It is presumed that a good efficiency result was obtained by a synergistic effect that the leakage of the water was suppressed to a small level. From the above results, it is inferred that good efficiency results can be obtained if the viscosity is in the range of 7 to 32 cSt. In addition, the evaluated compressor has a clearance between the compression chamber 122 and the piston 130 of 5 to 10 microns, which is also a factor for suppressing leakage between the compression chamber 122 and the piston 130. Conceivable.

また、評価した圧縮機はピストンの外径対往復運動の距離との比が約1.5対1と相対的にピストンの外径を小さく抑えていることも圧縮室122とピストン130の間の漏れが小さく抑えられた要因と考えられ、この比はさらに通常設計される約1対1の比の近辺まで下げることで、より良好な効率の結果が得られると推定される。   In addition, the ratio of the piston outer diameter to the reciprocating distance is about 1.5 to 1, and the evaluated compressor keeps the piston outer diameter relatively small between the compression chamber 122 and the piston 130. It is considered that the leakage is suppressed to a low level, and it is estimated that a better efficiency result can be obtained by lowering this ratio to the vicinity of a normally designed ratio of about 1: 1.

(実施の形態2)
図3は本発明の実施の形態2による冷凍装置の構成図である。図3において170は圧縮機、180は凝縮器、185は乾燥器、187は膨張器、189は蒸発器でそれぞれがロウ付け等の溶接により、配管によって流体的に結合している。また、圧縮機170は実施の形態1に記載された密閉型電動圧縮機である。
(Embodiment 2)
FIG. 3 is a block diagram of a refrigeration apparatus according to Embodiment 2 of the present invention. In FIG. 3, 170 is a compressor, 180 is a condenser, 185 is a dryer, 187 is an expander, 189 is an evaporator, and each is fluidly connected by piping by welding such as brazing. The compressor 170 is the hermetic electric compressor described in the first embodiment.

以上の構成において、圧縮機の振動が実用上問題の無いレベル、具体的には40ミクロンメートル以下に収まっていることから、冷凍装置に対する加振力が小さく、従って冷凍装置が共振することで発生する異常音を防ぐことができる。また、冷凍装置の構成要素は前述したとおり、ロウ付け等の溶接により、配管によって結合しているが、このロウ付けされた部分に大きな振動による繰り返し応力がかかると疲労によるクラックが発生する可能性がある。しかしながら本実施例では圧縮機の振動が小さいことで繰り返し応力の応力振幅が小さく、その結果、疲労によるクラックの発生が抑えられ、配管折損が生じにくくなり、信頼性の高い冷凍装置を得ることができる。   In the above configuration, since the vibration of the compressor is within a level where there is no practical problem, specifically, 40 μm or less, the excitation force to the refrigeration apparatus is small, and therefore the vibration is generated when the refrigeration apparatus resonates. To prevent abnormal noise. In addition, as described above, the components of the refrigeration apparatus are joined by piping by welding such as brazing, but if repeated stress due to large vibrations is applied to the brazed part, cracks due to fatigue may occur. There is. However, in this embodiment, since the vibration of the compressor is small, the stress amplitude of the repeated stress is small. As a result, the occurrence of cracks due to fatigue is suppressed, pipe breakage is less likely to occur, and a highly reliable refrigeration apparatus can be obtained. it can.

本発明の実施の形態1による密閉型電動圧縮機の断面図Sectional drawing of the hermetic electric compressor by Embodiment 1 of this invention 本発明の実施の形態1による密閉型電動圧縮機の振動特性図Vibration characteristic diagram of hermetic electric compressor according to Embodiment 1 of the present invention 本発明の実施の形態2による冷凍装置の構成図The block diagram of the freezing apparatus by Embodiment 2 of this invention 従来技術の密閉型電動圧縮機の断面図Cross-sectional view of a prior art hermetic electric compressor

符号の説明Explanation of symbols

60 インバーター装置
61 制御回路
101 密閉容器
102 冷凍機油
105 電動要素
106 圧縮要素
130 ピストン
150 サスペンションスプリング
170 圧縮機
180 凝縮器
185 乾燥器
187 膨張器
189 蒸発器
60 Inverter Device 61 Control Circuit 101 Sealed Container 102 Refrigerating Machine Oil 105 Electric Element 106 Compression Element 130 Piston 150 Suspension Spring 170 Compressor 180 Condenser 185 Dryer 187 Expander 189 Evaporator

Claims (6)

密閉容器内に冷凍機油と、圧縮室内で往復動するピストンを含む圧縮要素と、固定子と回転子からなり前記圧縮要素を駆動する電動要素とを収容するとともに、R600aを主体とする炭化水素冷媒を主成分とする冷媒を用い、商用電源周波数未満の回転数を含む複数の運転周波数で駆動されるインバーター駆動式のレシプロ型密閉型電動圧縮機であって、前記ピストンの外径対往復動の比は1対1から1.5対1の範囲内であり、前記圧縮要素が前記電動要素の略上方に構築され、かつ前記圧縮要素が前記固定子を介し、前記固定子の下方で前記密閉容器から弾性支持された密閉型電動圧縮機。   A hydrocarbon refrigerant containing mainly a refrigerating machine oil, a compression element including a piston reciprocating in a compression chamber, and an electric element composed of a stator and a rotor for driving the compression element, and containing R600a as a main component. Is an inverter-driven reciprocating hermetic electric compressor driven at a plurality of operating frequencies including a rotational speed less than the commercial power supply frequency, wherein the piston has a reciprocating motion with respect to the outer diameter of the piston. The ratio is in the range of 1: 1 to 1.5: 1, the compression element is constructed substantially above the motorized element, and the compression element is interposed through the stator and below the stator. A hermetic electric compressor elastically supported from a container. 少なくとも27Hz以下の回転数を含む運転周波数で駆動される請求項1に記載の密閉型電動圧縮機。   The hermetic electric compressor according to claim 1, wherein the hermetic electric compressor is driven at an operation frequency including at least 27 Hz or less. 圧縮室とピストンとの間のクリアランスが5から10ミクロンメートルの範囲内である請求項1または2に記載の密閉型電動圧縮機。   The hermetic electric compressor according to claim 1 or 2, wherein a clearance between the compression chamber and the piston is in a range of 5 to 10 microns. 冷凍機油は40度Cの時の粘度が7から32cStの範囲内である請求項1または2に記載の密閉型電動圧縮機。   The hermetic electric compressor according to claim 1 or 2, wherein the refrigerating machine oil has a viscosity at a temperature of 40 degrees C within a range of 7 to 32 cSt. 圧縮機、凝縮器、乾燥器、膨張器、および蒸発器とを備え、前記圧縮機に請求項1から4のいずれか一項に記載の密閉型電動圧縮機を用いた冷凍装置。   A refrigerating apparatus comprising a compressor, a condenser, a dryer, an expander, and an evaporator, wherein the hermetic electric compressor according to any one of claims 1 to 4 is used as the compressor. 圧縮機、凝縮器、乾燥器、膨張器、および蒸発器はそれぞれがロウ付けを含む溶接によって配管で結合されている請求項5に記載の冷凍装置。   The refrigeration apparatus according to claim 5, wherein the compressor, the condenser, the dryer, the expander, and the evaporator are connected to each other by piping including brazing.
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