JP2008223605A - 密閉型圧縮機 - Google Patents

Abstract

【課題】多量の液体が圧縮室内へと流入することを防止することによって、高い信頼性を備えた密閉型圧縮機を提供するものである。
【解決手段】吸入管１０７と吸入口１１３から延出した少なくとも一部が可撓性材料によって形成されたガイド１１４をそれぞれ対向させることで、吸入管１０７から流入した液冷媒や多量のオイル１０２が圧縮室１０８内へと流入することを抑制することができるので、高効率で高い信頼性を備えた密閉型圧縮機を提供することができるものである。
【選択図】図４

Description

本発明は、冷蔵庫に用いられる密閉型圧縮機に関するものである。

従来、高効率を目的とした密閉型圧縮機は吸入マフラーの吸入口を吸入管と近接対向したものがある（例えば、特許文献１参照）。

以下、図面を参照しながら上記従来の密閉型圧縮機を説明する。

図９は、特許文献１に記載された従来の密閉型圧縮機の縦断面図である。

図９において、密閉容器１は、固定子２および回転子３とからなる電動要素４と、電動要素４によって駆動される圧縮要素５とを収納しており、密閉容器１の内外を連通する吸入管６を備えている。

圧縮要素５は電動要素４と一体に組み立てられており、円筒状の圧縮室７が形成されたシリンダーブロック８と、圧縮室７内の往復摺動自在に挿入されたピストン９と、圧縮室７に連通する消音空間１０を形成する吸入マフラー１１とを備えている。

吸入マフラー１１は消音空間１０と密閉容器１内空間とを連通する吸入口１２とを形成するとともに、吸入口１２と吸入管６とが近接対向するように配置されており、吸入口１２と吸入管６の両者の軸芯が一致するように配置されている。

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。

電動要素４に外部電源より通電がされると回転子３が回転し、これに伴ってピストン９は圧縮室７内で往復運動を行い、圧縮要素５が所定の圧縮動作を行う。

それにより、冷媒ガスは冷却システム（図示せず）から流れてきた冷媒は、吸入管６から一旦密閉容器１内に開放された後に吸入口１２を通って吸入マフラー１１内に吸入され、消音空間１０を通って圧縮室７内に吸入される。圧縮室７に導かれた冷媒は、ピストン９の往復運動により圧縮室７内で圧縮された後、再び冷却システムへと吐き出される。

冷媒が吸入マフラー１１に吸入される際には、吸入管６と吸入口１２とが近接対向するように配置されるため、冷媒の温度が比較的低いまま吸入マフラー１１内に吸入され、その結果、冷媒の単位時間当たりの吸入質量（冷媒循環量）は大きくなり、効率が向上して密閉型圧縮機の効率が向上する。
米国特許第５４９６１５６号明細書

しかしながら、上記従来の構成では、外部冷却システムから多量の液冷媒やオイルが吸入管６から密閉容器１内に流入した際、吸入管６と吸入口１２が近接対向しているため、液冷媒やオイルが吸入マフラー１１内に吸い込まれて圧縮室７内に導かれて、圧縮室７内で液圧縮が発生し、圧縮要素５が破損する可能性があった。

本発明は、上記従来の課題を解決するもので、液圧縮を防止することで、液圧縮による破損を防止し、信頼性の高い密閉型圧縮機を提供することを目的とする。

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、吸入マフラーの吸入口から延出したガイドを吸入管と対向するよう配置し、ガイドの少なくとも一部が可撓性材料としたもので、吸入管より多量の液冷媒やオイルが戻ってきた際にガイドが撓むことにより吸入口へ流れ込むことを大幅に低減し、液圧縮を防止することができるという作用を有する。

本発明の密閉型圧縮機は、吸入管より多量の液冷媒やオイルが戻ってきても、液圧縮を防止することができ、液圧縮による破損を防止し、信頼性の高い密閉型圧縮機を提供することができる。

請求項１に記載の発明は、固定子および回転子とからなる電動要素と、前記電動要素によって駆動される圧縮要素と、前記電動要素および前記圧縮要素を収納した密閉容器と、前記密閉容器内外を連通する吸入管とを有し、前記圧縮要素は圧縮室を有するシリンダーブロックと、前記圧縮室内を往復動するピストンと、前記圧縮室に連通する消音空間を形成する吸入マフラーとを備え、前記吸入マフラーは前記消音空間と前記密閉容器内空間とを連通する吸入口と、前記吸入管と対向し、前記吸入口に冷媒を導くよう吸入口から延出したガイドを備えるとともに、前記ガイドは少なくとも一部が可撓性材料で形成したもので、吸入管より多量の液冷媒やオイルが戻ってきた際、ガイドが冷媒ガスより密度の高い液冷媒やオイルの慣性力によって撓むため、液冷媒やオイルが吸入マフラー内へ導かれず、圧縮室内で液圧縮が発生することを防止することができ、液圧縮による圧縮要素破損を防止し、信頼性の高い密閉型圧縮機を提供することができる。

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、吸入管の軸心方向から見た投影図において、吸入口は前記吸入管とラップしないように配置したもので、吸入管から多量の液冷媒やオイルが戻ってきた際、吸入管の軸芯方向に吸入口が開口していないため、請求項１に記載の発明の効果に加えて、さらに吸入管から密閉容器内に流入する液冷媒やオイルを吸入マフラー内に吸い込みにくくなり、信頼性の高い密閉型圧縮機を提供することができる。

請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の発明のガイドの少なくとも一部がゴム材で形成されているものであり、ゴムの伸縮性を利用して吸入マフラーの吸入口に取付けることができ、請求項１または２に記載の発明の効果に加えて、組み立て性を向上することができる。

請求項４に記載の発明は請求項１または２に記載の発明のガイドが板ばねで形成されているものであり、ガイドが開閉を繰り返しても長期間に亘り耐久性を維持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、さらに信頼性の高い密閉型圧縮機を提供することができる。

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、吸入口は吸入管よりも密閉容器上方へ配置されたもので、吸入管より流入した液冷媒や多量のオイルは比重が大きいために、ガイドに衝突して減速した際に重力により下方へと流れやすいため、上方に配置された吸入口へ流入することが極めて少なくすることができるので、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、さらに信頼性の高い密閉型圧縮機を提供することができる。

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。

（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平面断面図、図２は、同実施の形態における吸入管軸心方向からの縦断面図、図３は、同実施の形態における要部拡大図、図４は、同実施の形態における液戻り時の要部拡大図である。

図１から図４において、密閉容器１０１は、底部にオイル１０２を貯溜すると共に、固定子１０３および回転子１０４とからなる電動要素１０５と、電動要素１０５によって駆動される圧縮要素１０６とを収納しており、密閉容器１０１の内外を連通する吸入管１０７を備えている。

圧縮要素１０６は電動要素１０５と一体に組み立てられており、円筒状の圧縮室１０８が形成されたシリンダーブロック１０９と、圧縮室１０８内の往復摺動自在に挿入されたピストン１１０と、圧縮室１０８に連通する消音空間１１１を形成する吸入マフラー１１２とを備えている。

吸入マフラー１１２は消音空間１１１と密閉容器１０１内空間とを連通し、吸入管１０７の軸心方向から見た投影図において吸入管１０７とラップしないように配置された吸入口１１３とを形成するとともに、ゴムにより形成され、吸入管１０７と対向するように吸入マフラー１１２に固定されたガイド１１４を備えている。

このガイド１１４は吸入マフラー１１２の吸入口１１３に冷媒を導くように、吸入口１１３から延出している。

以上のように構成された圧縮機について、以下その動作、作用を説明する。

電動要素１０５に外部電源より通電がされると回転子１０４が回転し、これに伴ってピストン１１０は圧縮室１０８内で往復運動を行い、圧縮要素１０６が所定の圧縮動作を行う。

吸入行程時に圧縮室１０８の圧力が低下することで密閉容器１０１内の圧力が低下し、外部冷凍システム（図示せず）から吸入管１０７を通って冷媒１１６が一旦密閉容器１０１内に導かれて開放され、多くの冷媒１１６は密閉容器１０１内を飛散しているオイル１０２とともに、吸入管１０７と対向しているガイド１１４に衝突する。

ここで、吸入管１０７を通って密閉容器１０１内に導かれてきた冷媒１１６が気体の場合、図３に示すように、冷媒１１６の比重が小さいためガイド１１４に衝突してもガイド１１４が撓むことがなく、ガイド１１４に衝突した冷媒１１６の一部は微量のオイル１０２とともに圧力の低い吸入口１１３へと導かれ、吸入マフラー１１２の消音空間１１１を通って圧縮室１０８内に吸入される。

圧縮室１０８に導かれた冷媒１１６は、ピストン１１０の往復運動により圧縮室１０８内で圧縮された後、再び冷却システムへと吐き出される。この際、圧縮によって生ずる冷媒１１６の脈動は、吸入マフラー１１２の消音空間１１１にて減衰されることで騒音が低減される。

また、ガイド１１４と吸入管１０７とが近接対向しているため、冷媒１１６の温度が比較的低いまま吸入マフラー１１２内に吸入され、圧縮室１０８内で圧縮される。その結果、冷媒１１６の単位時間当たりの吸入質量（冷媒循環量）は大きくなり、冷凍能力が増えることから圧縮機の効率が向上する。

一方、吸入管１０７を通って密閉容器１０１内に導かれてきた冷媒１１６が液冷媒であったり多量のオイル１０２を含んでいたりした場合は、図４に示すように、冷媒１１６やオイル１０２の比重が大きいためガイド１１４に衝突した際に、流体の質量流量による慣性力によりガイド１１４が反吸入管１０７側へ撓む。

そして、ガイド１１４に衝突した液冷媒やオイル１０２の大半は、吸入口１１３とは概ね逆の方向へと流れていくため、液冷媒やオイル１０２のほとんどは、吸入マフラー１１２の消音空間１１１内に吸入されることはない。

さらに、吸入口１１３を吸入管１０７の軸心方向から見た投影図において、吸入口１１３は吸入管１０７とラップしないように配置することにより、吸入管１０７の軸芯方向に吸入口１１３が開口していないため、吸入管１０７を通って密閉容器１０１内に導かれ慣性力により直進する液冷媒やオイル１０２は、さらに吸入口１１３に吸い込まれにくくなる。

その代わり、密閉容器１０１内に滞留している気体の冷媒１１６や飛散しているオイル１０２が吸入口１１３に導かれて、吸入マフラー１１２の消音空間１１１を介して圧縮室１０８内に導かれて圧縮される。

液冷媒やオイルといった液体が多量に圧縮室１０８内へと流入し、ピストン１１０によって圧縮されると、圧縮室１０８内の内圧を異常昇圧する、いわゆる、液圧縮現象が発生し、圧縮要素１０６の構成要素に過大な応力が作用し、破損や異常摩耗といった故障を引き起こすことがあるが、本実施の形態では、上述した通り、ガイド１１４が撓むことにより多量の液冷媒やオイル１０２が吸入マフラー１１２内へ導かれることがなく、圧縮室１０８内で液圧縮が発生することを防止することができる。

従って、液圧縮による圧縮要素１０６破損を防止し、信頼性の高い密閉型圧縮機を提供することができる。

また、ガイド１１４をゴム材で形成することにより、ゴムの伸縮性を利用してガイド１１４を吸入マフラー１１２の吸入口１１３へ取付けることが容易となるため、組み立て性が向上する。さらに、ゴム材の材質を適宜選択したり形状を最適化したりすることで、使用する冷媒やオイルの種類や吸入管１０７からの流体の液戻り量に対して、適正な可撓性を得ることができる。

（実施の形態２）
図５は、本発明の実施の形態２における密閉型圧縮機の縦断面図、図６は、同実施の形態における吸入管軸心方向からの縦断面図、図７は、同実施の形態における要部拡大図、図８は、同実施の形態における液戻り時の要部拡大図である。

図５から図８において、密閉容器２０１は、底部にオイル２０２を貯溜すると共に、固定子２０３および回転子２０４とからなる電動要素２０５と、電動要素２０５によって駆動される圧縮要素２０６とを収納しており、密閉容器２０１の内外を連通する吸入管２０７を備えている。

圧縮要素２０６は電動要素２０５と一体に組み立てられており、円筒状の圧縮室２０８が形成されたシリンダーブロック２０９と、圧縮室２０８内の往復摺動自在に挿入されたピストン２１０と、圧縮室２０８に連通する消音空間２１１を形成する吸入マフラー２１２とを備えている。

吸入マフラー２１２は消音空間２１１と密閉容器２０１内空間とを連通し、吸入管２０７の軸心方向から見た投影図において吸入管２０７とラップしないように密閉容器２０１上方へ配置された吸入口２１３とを形成するとともに、ゴムにより形成され、吸入管２０７と対向するように吸入マフラー２１２に固定されたガイド２１４を備えている。

このガイド２１４は吸入マフラー２１２の吸入口２１３に冷媒２１６を導くように、吸入口２１３から延出している。

以上のように構成された圧縮機について、以下その動作、作用を説明する。

電動要素２０５に外部電源より通電がされると回転子２０４が回転し、これに伴ってピストン２１０は圧縮室２０８内で往復運動を行い、圧縮要素２０６が所定の圧縮動作を行う。

吸入行程時に圧縮室２０８の圧力が低下することで密閉容器２０１内の圧力が低下し、外部冷凍システム（図示せず）から吸入管２０７を通って冷媒２１６が一旦密閉容器２０１内に導かれて開放され、多くの冷媒２１６は密閉容器２０１内を飛散しているオイル２０２とともに、吸入管２０７と対向しているガイド２１４に衝突する。

ここで、吸入管２０７を通って密閉容器２０１内に導かれてきた冷媒２１６が気体の場合、図７に示すように、冷媒２１６の比重が小さいためガイド２１４に衝突してもガイド２１４が撓むことがなく、ガイド２１４に衝突した冷媒２１６の一部は微量のオイル２０２とともに圧力の低い吸入口２１３へと導かれ、吸入マフラー２１２の消音空間２１１を通って圧縮室２０８内に吸入される。

圧縮室２０８に導かれた冷媒２１６は、ピストン２１０の往復運動により圧縮室２０８内で圧縮された後、再び冷却システムへと吐き出される。この際、圧縮によって生ずる冷媒２１６の脈動は、吸入マフラー２１２の消音空間２１１にて減衰されることで騒音が低減される。

また、ガイド２１４と吸入管２０７とが近接対向しているため、冷媒２１６の温度が比較的低いまま吸入マフラー２１２内に吸入され、圧縮室２０８内で圧縮される。その結果、冷媒２１６の単位時間当たりの吸入質量（冷媒循環量）は大きくなり、冷凍能力が増えることから圧縮機の効率が向上する。

一方、吸入管２０７を通って密閉容器２０１内に導かれてきた冷媒２１６が液冷媒であったり多量のオイル２０２を含んでいたりした場合は、図８に示すように、冷媒２１６やオイル２０２の比重が大きいためガイド２１４に衝突した際に、流体の質量流量による慣性力によりガイド２１４が反吸入管２０７側へ撓む。

そして、ガイド２１４に衝突した液冷媒やオイル２０２の大半は、吸入口２１３とは概ね逆の方向へと流れていくため、液冷媒やオイル２０２のほとんどは、吸入マフラー２１２の消音空間２１１内に吸入されることはない。

さらに、吸入口２１３を吸入管２０７の軸心方向から見た投影図において、吸入口２１３は吸入管２０７とラップしないように配置することにより、吸入管２０７の軸芯方向に吸入口２１３が開口していないため、吸入管２０７を通って密閉容器２０１内に導かれ慣性力により直進する液冷媒やオイル２０２は、さらに吸入口２１３に吸い込まれにくくなる。

さらに、吸入口２１３は吸入管２０７よりも密閉容器上方へ配置することにより、吸入管２０７より流入した比重が大きい液冷媒や多量のオイル２０２は、ガイド２１４に衝突して減速した際に重力により下方へと流れやすく、上方に配置された吸入口２１３さらに吸い込まれにくくなる。

その代わり、密閉容器２０１内に滞留している気体の冷媒２１６や飛散しているオイル２０２が吸入口２１３に導かれて、吸入マフラー２１２の消音空間２１１を介して圧縮室２０８内に導かれて圧縮される。

液冷媒やオイルといった液体が多量に圧縮室２０８内へと流入し、ピストン２１０によって圧縮されると、圧縮室２０８内の内圧を異常昇圧する、いわゆる、液圧縮現象が発生し、圧縮要素２０６の構成要素に過大な応力が作用し、破損や異常摩耗といった故障を引き起こすことがあるが、本実施の形態では、上述した通り、ガイド２１４が撓むことにより多量の液冷媒やオイル２０２が吸入マフラー２１２内へ導かれることがなく、圧縮室２０８内で液圧縮が発生することを防止することができる。

従って、液圧縮による圧縮要素２０６破損を防止し、信頼性の高い密閉型圧縮機を提供することができる。

また、ガイド２１４を板ばねで形成することにより、ガイド２１４が開閉を繰り返しても十分な柔軟性を維持しながら長期間に亘り耐久性を維持することができる。さらに、板ばねの材質を適宜選択したり形状を最適化したりすることで、使用する冷媒やオイルの種類や吸入管２０７からの流体の液戻り量に対して、適正な可撓性を得ることができる。

以上のように、本発明にかかる密閉型圧縮機は、高い効率および信頼性を備えることが可能となるので、エアーコンディショナー、冷凍冷蔵装置等に用いられる密閉型圧縮機にも適用できる。

本発明の実施の形態１における密閉型圧縮機の平面断面図 同実施の形態における吸入管軸心方向からの縦断面図 同実施の形態における要部拡大図 同実施の形態における液戻り時の要部拡大図 本発明の実施の形態２における密閉型圧縮機の縦断面図 同実施の形態における吸入管軸心方向からの縦断面図 同実施の形態における要部拡大図 同実施の形態における液戻り時の要部拡大図 従来の密閉型圧縮機の縦断面図

符号の説明

１０１，２０１ 密閉容器
１０３，２０３ 固定子
１０４，２０４ 回転子
１０５，２０５ 電動要素
１０６，２０６ 圧縮要素
１０７，２０７ 吸入管
１０８，２０８ 圧縮室
１０９，２０９ シリンダーブロック
１１０，２１０ ピストン
１１１，２１１ 消音空間
１１２，２１２ 吸入マフラー
１１３，２１３ 吸入口
１１４，２１４ ガイド
１１６，２１６ 冷媒

Claims (5)

1. 固定子および回転子とからなる電動要素と、前記電動要素によって駆動される圧縮要素と、前記電動要素および前記圧縮要素を収納した密閉容器と、前記密閉容器内外を連通する吸入管とを有し、前記圧縮要素は圧縮室を有するシリンダーブロックと、前記圧縮室内を往復動するピストンと、前記圧縮室に連通する消音空間を形成する吸入マフラーとを備え、前記吸入マフラーは前記消音空間と前記密閉容器内空間とを連通する吸入口と、前記吸入管と対向し、前記吸入口に冷媒を導くよう吸入口から延出したガイドを備えるとともに、前記ガイドは少なくとも一部が可撓性材料で形成されている密閉型圧縮機。
2. 吸入管の軸心方向から見た投影図において、吸入口は前記吸入管とラップしないように配置された請求項１に記載の密閉型圧縮機。
3. ガイドは少なくとも一部がゴム材で形成されている請求項１または２に記載の密閉型圧縮機。
4. ガイドは板ばねで形成されている請求項１または２に記載の密閉型圧縮機。
5. 吸入口は、吸入管よりも密閉容器上方へ配置された請求項１から４のいずれか一項に記載の密閉型圧縮機。

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