JP2008014137A - 密閉型圧縮機及び冷凍サイクル装置 - Google Patents

Abstract

【課題】圧縮行程において、冷媒の過圧縮を低減させ、成績係数を向上することが可能な冷凍サイクル装置を提供すること。
【解決手段】電動機部６と、電動機部６によって駆動され圧縮室１０ａを形成するシリンダ１０、圧縮室１０ａ内を往復運動可能なピストン１１、シリンダ１０の端面に設けられ吸込孔１２ａ及び吐出孔を有するバルブプレート１２、吸込孔１２ａ及び吐出孔１２ｂを開閉可能な吸込弁１３ａ及び吐出弁１３ｂ、吐出弁１３ｂを覆って設けられ吐出孔１２ｂから冷媒が吐出される吐出室１５ａを形成する吐出カバー１５、圧縮室１０ａの側部に配置され吐出室１５ａと連通する吐出マフラ室１８ａを有する吐出マフラ１８を有する圧縮機構部７と、電動機部６と圧縮機構部７を連結させる回転軸９とを備え、吐出カバー１５を電動機部６側に延出して形成されている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、家庭用冷蔵庫等に用いられる密閉型圧縮機、及びこのような密閉型圧縮機が組み込まれた冷凍サイクル装置に関し、特に効率を高めることができるものに関する。

家庭用冷蔵庫等の冷凍サイクル装置には密閉型圧縮機が用いられている。密閉型圧縮機においては、吐出孔からの間欠的な冷媒の吐出による吐出冷媒の圧力脈動により、騒音や振動が発生する。

このため、吐出孔及び吐出弁を覆うようにして吐出室を形成する吐出カバーを設けるとともに、この吐出室と連通する吐出マフラ室を有する吐出マフラを圧縮室の側部に、圧縮室を形成するシリンダと一体または別体に設け、騒音や振動を低減するようにしている。

例えば、吐出室を形成する吐出カバー、吐出マフラ及び連通路を板金で一体に形成したもの等がある（例えば特許文献１参照）。
特開平１−５８３５１号公報

上述した密閉型圧縮機では、次のような問題があった。すなわち、吐出室の容積が小さいため、過圧縮損失が大きく、これにより効率が悪く成績係数を高めることができなかった。

そこで本発明は、吐出室の容積を大きくし、成績係数を高めることが可能な密閉型圧縮機及び冷凍サイクル装置を提供することを目的としている。

前記課題を解決し目的を達成するために、本発明の密閉型圧縮機及び冷凍サイクル装置は次のように構成されている。

密閉ケースと、この密閉ケース内に設けられた電動機部と、上記密閉ケース内に設けられ、上記電動機部によって駆動され圧縮室を形成するシリンダ、上記圧縮室内を往復運動可能なピストン、上記シリンダの端面に設けられ吸込孔及び吐出孔を有するバルブプレート、このバルブプレートの上記吸込孔及び上記吐出孔を開閉可能な吸込弁及び吐出弁、上記吐出弁を覆って設けられ上記吐出孔から冷媒が吐出される吐出室を形成する吐出カバー、上記圧縮室の側部に配置され上記吐出室と連通する吐出マフラ室を有する吐出マフラを有する圧縮機構部と、上記電動機部と上記圧縮機構部を連結させる回転軸とを備え、上記吐出カバーは上記電動機部側に延出して形成されていることを特徴とする。

本発明によれば、吐出室の容積を大きくし、成績係数を高めることが可能な密閉型圧縮機及び冷凍サイクル装置を提供することが可能となる。

図１は本発明の第１の実施の形態に係る冷凍サイクル装置３０の構成を示す図であって、この冷凍サイクル装置３０に組み込まれた密閉型圧縮機１を図２におけるＸ−Ｘ線の位置で切断して示す縦断面図、図２は冷凍サイクル装置３０の構成を示す図であって、密閉型圧縮機１の密閉ケース５の上蓋５ａを取り外した状態を一部切欠して示す上断面図、図３は密閉カバー１５部を矢視Ａから示す側面図である。なお、図１中Ｒは冷凍機油を示している。

冷凍サイクル装置３０は密閉型圧縮機１と、密閉型圧縮機１の吐出側に接続された凝縮機２と、凝縮機２に接続された膨張装置３と、膨張装置３に接続された蒸発器４とが連結されて構成されている。

密閉型圧縮機１は、密閉ケース５内の下部に配置された電動機部６と、電動機部６の上部に配置された圧縮機構部７と、これら電動機部６と圧縮機構部７を支持するフレーム８とを有し、これらはスプリングＳにより密閉ケース５下部に弾性的に支持されている。密閉ケース５は、密閉ケース５を密閉するための上蓋５ａを備えている。電動機部６と圧縮機構部７とはフレーム８に軸支された回転軸９により連結されており、電動機部６により圧縮機構部７が駆動される。回転軸９には偏心部９ａが設けられている。

電動機部６は、回転軸９に固着された回転子６ａと、フレーム８に固定された固定子６ｂとを備えている。回転子６ａは図示しない永久磁石を有するとともに、固定子６ｂはコイルが集中巻方式により巻かれている。

圧縮機構部７は、フレーム８の上面に載置され、圧縮室１０ａを形成するシリンダ１０と、圧縮室１０ａ内を往復動自在に配置されたピストン１１とを備えている。ピストン１１は回転軸９の偏心部９ａに係合する連接部材１１ａを有し、圧縮室１０ａ内を往復運動して冷媒を吸込んで圧縮するボールジョイント式のものである。

シリンダ１０の端面には吸込孔１２ａ及び吐出孔１２ｂを有するバルブプレート１２が設けられており、吸込孔１２ａ及び吐出孔１２ｂに対応して吸込弁１３ａ及び吐出弁１３ｂが設けられている。

バルブプレート１２には、吸込孔１２ａを覆うように吸込室１４ａを形成する吸込カバー１４が設けられるとともに、吐出弁１３ｂを覆うように吐出室１５ａを形成する吐出カバー１５が設けられている。

吸込室１４ａには、バルブプレート１２及びシリンダ１０に形成された吸込通路１６を介して内部に吸込マフラ室１７ａを有する吸込マフラ１７（図４参照）が接続されており、吸込マフラ室１７ａから吸込通路１６、吸込室１４ａ、バルブプレート１２の吸込孔１２ａを通って圧縮室に連通する冷媒通路が形成されている。

図２及び図３に示すように、吐出カバー１５は内部に吐出マフラ室１８ａを有する吐出マフラ１８と一体に鋼板により一体成形して形成されており、吐出室１５ａと吐出マフラ室１８ａは連通路１９により連通されている。さらに、吐出マフラ１８には吐出管２０が接続されている。

密閉ケース５の外側面には、吸込管２１及び冷媒封入管２２が設けられている。

図１及び図３に示すように、吐出カバー１５は、シリンダ１０の圧縮室１０ａと上下方向に対向する部分（圧縮室１０ａ上下方向投影部位）の下端面１０ｂよりも下側、すなわち、電動機部６側に延出して形成されている。吐出室１５ａも電動機部６側に延出して形成されている。これにより、吐出室１５ａの容積が従来のものに比較して大幅に拡大される。

このように構成された冷凍サイクル装置３０では、密閉型圧縮機１の電動機部６に外部エネルギ（例えば商用電源等）を供給することにより回転子６ａと回転子６ａに固着された回転軸９が一体的に回転し、回転軸９の偏心部９ａは偏心回転される。偏心部９ａに連接部材１１ａを介して係合されているピストン１１は、偏心部９の回転により圧縮室１０ａを往復し、冷媒を吸込んで圧縮する。圧縮された冷媒は吐出孔１２ｂから吐出室１５ａに吐出され圧力脈動及び騒音が低減される。吐出室１５ａ内の吐出冷媒は次に連通路１９を介して吐出マフラ室１７ａに導かれ、ここでも圧力脈動及び騒音が低減される。吐出マフラ室１７ａ内の冷媒は、さらに吐出管２０を介して密閉型圧縮機１外に吐出され、凝縮機２、膨張装置３及び蒸発器４を順次通過し、再度密閉型圧縮機１に戻る。密閉型圧縮機１に戻った冷媒は、吸込管２１、吸込マフラ室１８ａ、吸込通路１６、吸込室１４ａを通過し圧縮室１０ａへ吸込まれる。これにより冷凍サイクルが実行される。

特に、本実施例では吐出カバー１５を電動機部６側に延出して形成したため、吐出室１５ａの容積は、大幅に拡大されている。このため、圧縮された冷媒が容積の拡大された吐出室１５ａを通過することにより、圧力脈動及び騒音、振動が効果的に低減されるとともに、圧縮行程における冷媒の過圧縮が大幅に低減され、効率向上が可能である（以下、「成績係数の向上」と称する）。

図７は上述した吐出カバー１５の変形例に係る吐出カバー１５Ａ部を図１中矢視Ａから示す側面図である。なお、図７において図３と同一機能部分には同一符号を付し、その詳細な説明は省略する。また、図７中二点鎖線Ｇは冷媒の流れを示している。

吐出カバー１５Ａは内部に吐出マフラ室を有する吐出マフラ１８と鋼板により一体成形されており、吐出室１５ａと吐出マフラ室１８ａは連通路１９ａにより連通されている。連通路１９ａの一端は吐出室１５ａの下部に開口されている。

本変形例を採用したのは、次のような理由による。すなわち、圧縮室１０ａから吐出される吐出冷媒中には、シリンダ１０とピストン１１間の潤滑用の冷凍機油がミスト状に混入している。一方、吐出室１５ａの容積拡大により、吐出室１５ａ内の冷媒の流速が従来のものより低下する。このため吐出室１５ａ内で冷凍機油が分離してたまりやすくなる。

本変形例では、上述したように、連通路（吐出通路）１９ａの一端を吐出室１５ａの下部に開口させることにより、冷媒の流れＧに示すように冷媒が吐出マフラ１８へと流れる。このため、吐出室１５ａ内に冷凍機油Ｒがたまることを防止できる。

図５は第２の実施の形態に係る冷凍サイクル装置３０の密閉型圧縮機４０の密閉ケース５の上蓋５ａを取り外した状態を一部切欠して示す上断面図、図６は密閉型圧縮機１に組み込まれた吸込マフラ部材４１を示す平面図、図７は吸込マフラ部材４１を矢視Ｂから示す分解矢視図、図８は吸込マフラ部材４１を矢視Ｃから示す分解矢視図である。図５において図２と同一機能部分には同一符号を付し、その詳細な説明は省略する。

バルブプレート１２には、吸込孔１２ａを覆うように吸込マフラ部材４１が設けられるとともに、吐出弁１３ｂを覆うように吐出室４５ａを形成する吐出カバー４５が設けられている。

吸込マフラ部材４１は図６に示すように、内部に吸込マフラ室４３ａを有する吸込マフラ４３部と略Ｌ字状の吸込通路部４２からなり、バルブプレート１２の吸込孔１２ａを覆う吸込通路部４２の端部４１ａの通路面積は他の部分よりも大きく形成されている。

また、吸込マフラ部材４１は、図７及び図８に示すように、略Ｌ字状の吸込通路部４２を上下に２分割するようにＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）等の樹脂の型成形により分割形成し、その後両者を溶着等により一体形成している。このように、吸込通路部４２を上下に２分割するように分割形成することにより、成形する型の構造が容易となり、吸込マフラ部材４１のコストを低減することができる。

吐出カバー４５は内部に吐出マフラ室４６ａを有する吐出マフラ４６と一体に鋼板により一体成形して形成されており、吐出室４５ａと吐出マフラ室４６ａは連通路４７により連通されている。さらに、吐出マフラ４６には吐出管２０が接続されている。

このように構成された冷凍サイクル装置３０の密閉型圧縮機４０では、前述した密閉型圧縮機１と同様に動作する。圧縮された冷媒は吐出孔１２ｂから吐出室４５ａに吐出され圧力脈動及び騒音が低減される。吐出室４５ａ内の吐出冷媒は次に連通路４７を介して吐出マフラ室４６ａに導かれ、ここでも圧力脈動及び騒音が低減される。吐出マフラ室４６ａ内の冷媒は、さらに吐出管２０を介して密閉型圧縮機４０外に吐出され、凝縮機２、膨張装置３及び蒸発器４を順次通過し、再度密閉型圧縮機４０に戻る。密閉型圧縮機４０に戻った冷媒は、吸込管２１、吸込マフラ室４３ａ、吸込通路４２部を通過し圧縮室１０ａへ吸込まれる。これにより冷凍サイクルが実行される。

特に、密閉型圧縮機４０では吐出カバー４５を電動機部６側に延出して形成したため、吐出室４５ａの容積は、大幅に拡大されている。このため、圧縮された冷媒が容積の拡大された吐出室４５ａを通過することにより、圧力脈動及び騒音、振動が効果的に低減されるとともに、成績係数の向上を図ることができる。

さらに、図７及び図８に示すように、バルブプレート１２の吸込孔１２ａを覆う吸込通路部４２の端部４１ａの通路面積を他の部分よりも大きく形成したので、吸込脈動の低減が可能となり、吸込行程における効率が向上できる。また、バルブプレートの吸込孔を複数個形成することもでき、吸込孔面積の拡大による効率向上を図ることもできる。

図９は第３の実施の形態に係る冷凍サイクル装置３０の密閉型圧縮機５０を図２中Ｘ−Ｘ線の位置で切断して示す縦断面図である。図９において図１と同一機能部分には同一符号を付し、その詳細な説明は省略する。前述した第１の実施の形態に係る密閉型圧縮機１においては、シリンダ１０とフレーム８とが別体であったが、本実施の形態においては、これらシリンダ１０とフレーム８を一体としたシリンダフレーム５１を用いている。

図９に示すように、吐出カバー１５Ｂは、シリンダフレーム５１の圧縮室１０ａと上下方向に対向する部分の下端面５１ａよりも下側、すなわち、電動機部６側に延出して形成されている。吐出室１５ａも電動機部６側に延出して形成されている。

このように構成された密閉型圧縮機５０においても上述した密閉型圧縮機１と同様の効果が得られるとともに、フレーム８とシリンダ１０を一体にしたシリンダフレーム５１を用いることにより、組立て及び製造に関して部品点数が減少するため、コストの低減が可能となる。

図１０は第４の実施の形態に係る冷凍サイクル装置３０の密閉型圧縮機６０におけるマフラ付シリンダ６１及びカバー６２を示す上面図、図１１は同実施の形態に係るカバー６２を図１中矢視Ａから示す側面図である。図１０、図１１において図１及び図３と同一機能部分には同一符号を付し、その詳細な説明は省略する。

密閉型圧縮機６０は、前述のシリンダ１０の変わりに設けられたマフラ付シリンダ６１とを備え、マフラ付シリンダ６１の端面に設けられたバルブプレート１２にはカバー６２を有している。

前述した第１の実施の形態に係る密閉型圧縮機１においては、シリンダ１０と吸込マフラ１７及び吐出マフラ１８とが別体であったが、本実施の形態において、これらシリンダ１０と吸込マフラ１７及び吐出マフラ１８とを例えば鋳造等で一体成形したマフラ付シリンダ６１を用いた。

マフラ付シリンダ６１は、圧縮室１０ａと、吸込マフラ室６３ａを有する吸込マフラ６３と、吐出マフラ室６４ａを有する吐出マフラ６４を備えている。本実施の形態の吸込マフラ６３、吸込マフラ室６３ａ、吐出マフラ６４及び吐出マフラ室６４ａはそれぞれ、第１の実施の形態の密閉型圧縮機１に備えられている吸込マフラ１７、吸込マフラ室１７ａ、吐出マフラ１８及び吐出マフラ室１８ａと同じ機能を有している。

カバー６２には、吸込室６２ａと吐出室６２ｂが設けられ、さらに吸込室６２ａへ吸込マフラ室６３ａからの冷媒の流れＧを得られるよう吸込連通路６５と、吐出室６２ｂから吐出マフラ室６４ａへの冷媒の流れＧを得られるよう吐出連通路６６とを備えている。

また、本実施の形態の吸込室６２ａ及び吐出室６２ｂはそれぞれ第１の実施の形態の密閉型圧縮機１における吸込室１４ａ及び吐出室１５ａと同じ機能を有している。なお、カバー６２は、例えば鋳造等により一体成形されている。

このように構成された密閉型圧縮機６０においても、上述した密閉型圧縮機１と同様と同様の効果が得られるとともに、圧縮室１０ａ、吸込マフラ６３及び吐出マフラ６４を一体にしたマフラ付シリンダ６１と、吸込室６２ａ及び吐出室６２ｂを一体にしたカバー６２を用いることにより、組立て及び製造に関して、部品点数が減少するため、コストの低減が可能となる。

図１２は上述したカバー６２の変形例に係るカバー７１を図１中矢視Ａから示す側面図である。図１２中の図１及び図１１と同一機能部分には同一符号を付し、その詳細な説明は省略する。本変形例は吐出室６２ｂと吐出マフラ室６４ａとを連通する吐出連通路７２の一端を吐出室６２ｂの下部に開口させたものである。

本変形例においても、吐出連通路（吐出通路）７２の一端を吐出室６２ｂの下部に開口させることにより、冷媒の流れＧに示すように冷媒が吐出マフラ６４へと流れる。このため、吐出室６２ｂ内に冷凍機油Ｒがたまるのを防止できる。

なお、本発明は上記実施の形態に限定されるものではない。例えば、上述した例では、密閉ケースの下部に電動機部、上部に圧縮機構部を配置していると説明したが、密閉ケースの下部に圧縮機構部を、上部に電動機部でも応用可能である。また、上述したバルブプレートの冷媒の連通孔（本発明では例えば吸入孔１２等）を単数設けていたが、この連通孔を複数、又は広面積にすることでも応用可能である。これにより、冷媒の流れによる脈動の低減がさらに可能となり、効率の向上や騒音、振動の低減が可能となる。この他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形実施可能である。

本発明の第１の実施の形態に係る冷凍サイクル装置の構成を示す図であって、この冷凍サイクルに組み込まれた密閉型圧縮機を図２のＸ−Ｘ線の位置で切断して示す縦断面図。 同冷凍サイクル装置の構成を示す図であって、密閉型圧縮機の密閉ケースの上蓋を取り外した状態を一部切欠した状態を示す平面図。 同密閉型圧縮機に組み込まれた吐出カバーを矢視Ａから示す側面図。 同吐出カバーの変形例を矢視Ａから示す側面図。 本発明の第２の実施の形態に係る冷凍サイクル装置に組み込まれた密閉型圧縮機の密閉ケースの上蓋を取り外した状態を一部切欠した状態を示す平面図。 同密閉型圧縮機に組み込まれた吸込マフラ部材を示す平面図。 同吸込マフラ部材を矢視Ｂから示す分解矢視図。 同吸込マフラ部材を矢視Ｃから示す分解矢視図。 第３の実施の形態に係る冷凍サイクル装置の密閉型圧縮機を図２のＸ−Ｘ線の位置で切断して示す縦断面図。 第４の実施の形態に係る冷凍サイクル装置の密閉型圧縮機におけるマフラ付シリンダ及び吐出カバーを示す上面図。 同吐出カバーを矢視Ａから示す矢視図。 同吐出カバーの変形例を矢視Ａから示す側面図。

符号の説明

３０…冷凍サイクル装置、１，４０，６０…密閉型圧縮機、２…凝縮器、３…膨張装置、４…蒸発器、５…密閉ケース、５ａ…上蓋、６…電動機部、６ａ…回転子、６ｂ…固定子、７…圧縮機構部、８…フレーム、９…回転軸、１０…シリンダ、１０ａ…圧縮室、１１…ピストン、１１ａ…連接部材、１２…バルブプレート、１２ａ…吸込孔、１２ｂ…吐出孔、１３ａ…吸込弁、１３ｂ…吐出弁、１４…吸込カバー、１４ａ…吸込室、１５，１５Ｂ，４５…吐出カバー、１５ａ，４５ａ…吐出室、１６，４２…吸込通路、１７，４３…吸込マフラ、１７ａ，４３ａ…吸込マフラ室、１８，４６…吐出マフラ、１８ａ，４６ａ…吐出マフラ室、１９，４７…連通路、２０…吐出管、２１…吸込管、２２…冷媒封入管、Ｒ…冷凍機油。

Claims (4)

1. 密閉ケースと、
   この密閉ケース内に設けられた電動機部と、
   上記密閉ケース内に設けられ、上記電動機部によって駆動され、圧縮室を形成するシリンダ、上記圧縮室内を往復運動可能なピストン、上記シリンダの端面に設けられ吸込孔及び吐出孔を有するバルブプレート、このバルブプレートの上記吸込孔及び上記吐出孔を開閉可能な吸込弁及び吐出弁、上記吐出弁を覆って設けられ上記吐出孔から冷媒が吐出される吐出室を形成する吐出カバー、上記圧縮室の側部に配置され上記吐出室と連通する吐出マフラ室を有する吐出マフラを有する圧縮機構部と、
   上記電動機部と上記圧縮機構部を連結させる回転軸とを備え、
   上記吐出カバーは上記電動機部側に延出して形成されていることを特徴とする密閉型圧縮機。
2. 上記吐出室と上記吐出マフラ室とを連通する吐出通路の一端は上記吐出室の上記シリンダよりも下部に開口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。
3. 上記吸込孔には、吸込通路を介して吸込マフラ室を有する吸込マフラが接続され、上記吸込通路の上記吸込孔側の通路面積が上記吸込マフラ室側の通路面積より大きく形成されていることを特微とする請求項１又は２に記載の密閉型圧縮機。
4. 請求項１〜３いずれかに記載の密閉型圧縮機と、
   上記密閉型圧縮機に接続された凝縮器と、
   上記凝縮機に接続された膨張装置と、
   上記膨張装置に接続された蒸発器とを備えたことを特徴とする冷凍サイクル装置。

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