JP2009068469A - 冷媒圧縮機 - Google Patents

Abstract

【課題】所定の冷凍機油量を圧縮室内に供給することで、信頼性の高い冷媒圧縮機を提供する。
【解決手段】消音空間１５３に存在する噴霧状の冷凍機油が凸起１６１に付着し、付着した冷凍機油がガスの流れによって連通管１５７の開口部１５６へ誘導され、冷媒ガスとともに圧縮室に吸い込まれるため、吸い込まれる冷凍機油の油量を安定させることができ、吸入弁とバルブプレート間に介在する冷凍機油を安定して保持することができるので、吸入弁がバルブプレートと衝突する際の衝撃を緩和する。
【選択図】図３

Description

本発明は、冷凍冷蔵庫等の冷凍サイクルに用いられる冷媒圧縮機に関するものである。

従来、この種の冷媒圧縮機としては、圧縮室に吸入される冷媒ガスの流動騒音を低減するための吸入マフラを設置したものがある（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冷媒圧縮機を説明する。

図５は、特許文献１に記載された従来の冷媒圧縮機を示す縦断面図、図６は図５の要部拡大図である。

図５および図６において、冷凍機油１を貯溜する密閉容器３内には、固定子５と回転子７とからなる電動要素９と、電動要素９によって駆動される圧縮要素１１が収容されている。

また、密閉容器３には、一端が冷却システム（図示せず）に接続され、他端が密閉容器３内に開口した吸入管４５が溶接により固定されている。

ブロック１３は、略円筒形の圧縮室１５を形成するシリンダ１７と、軸受部１９を備えている。

軸受部１９によって軸支されるシャフト２３は、回転子７を固定した主軸部２５と、主軸部２５に対し偏心して形成された偏心軸部２７と、給油機構２９とを備えている。

ピストン３１は、シリンダ１７の圧縮室１５に往復摺動自在に挿入され、偏心軸部２７との間を連結手段３３によって連結されている。

圧縮室１５の一方の端面を封止するバルブプレート３５は、吸入弁３７と、吸入弁３７の開閉により圧縮室１５に連通する吸込みポート３９を備えている。

吸入マフラ４１は、マフラ本体４６と、消音空間４３と、吸入管４５と消音空間４３とを連通する入口管４７と、入口管４７の密閉容器３内の開口部４８と、一端が吸込みポート３９に連結し他端が消音空間４３に開口した連通管４９を備えており、入口管４７と連通管４９はマフラ本体４６の内壁面５１に接している。

以上のように構成された冷媒圧縮機について、以下その動作を説明する。

電動要素９によってシャフト２３の主軸部２５が回転駆動すると、偏心軸部２７の偏芯運動により、連結手段３３を介してピストン３１がシリンダ１７内を往復運動し、冷媒ガスの吸入、圧縮、吐出の各行程を順次繰り返す。

その吸入行程においては、冷媒ガスが吸入管４５から吸入マフラ４１の入口管４７、消音空間４３、連通管４９からなる吸入流路を経て、バルブプレート３５の吸込みポート３９を閉鎖している吸入弁３７に達し、これを押し開いて圧縮室１５内に流入する。

また、主軸部２５が回転駆動すると、シャフト２３の給油機構２９によって密閉容器３の下部に貯溜された冷凍機油１が汲み上げられ、圧縮要素１１の各摺動部を潤滑するとともに、偏心軸部２７の先端から密閉容器３内に放射上に散布される。

その際に、冷凍機油１の一部は、入口管４７の開口部４８にも降り掛かり、噴霧状の冷凍機油１が冷媒ガスとともに吸入マフラ４１の消音空間４３内に吸い込まれる。

そして、消音空間４３に存在する噴霧状の冷凍機油１は、吸入マフラ４１の内壁面５１の形状に沿って流れて、連通管４９に冷媒ガスとともに吸い込まれ、圧縮室１５に吸い込まれて圧縮室１５を形成する摺動部を潤滑する。

また、噴霧状の冷凍機油１が圧縮室１５に吸い込まれる際に、吸入弁３７に冷凍機油１が付着し、その結果、吸入弁３７は吸入弁３７とバルブプレート３５の間に冷凍機油１が介在することで、吸入弁３７の開閉時にバルブプレート３５との衝撃が緩和され、信頼性が向上する。
特表２００１−５０４１８９号公報

しかしながら上記従来の構成では、連通管４９が共鳴モードの腹である消音空間４３の左右方向の端部近傍に開口しているため、吸入マフラ４１における共鳴の脈圧が増幅して騒音が増加する課題を有していた。

また、吸入マフラ４１の消音特性向上を目的に消音空間４３における連通管４９の開口端位置を吸入マフラ４１内壁面から離した場合、冷媒圧縮機のインバータ駆動での低回転化による冷凍機油１の散布量減少や給油経路の変更によって、吸入管４５と入口管４７との接続部の隙間であるの開口部４８に降り掛かる冷凍機油１の油量が減少し、冷媒ガスとともに連通管４９に吸い込まれる冷凍機油１が減少し、吸入弁３７に付着する冷凍機油１が減少して吸入弁３７とバルブプレート３５間に介在する冷凍機油１の油量が少なくなる。

その結果、圧縮室１５を形成する摺動部の潤滑不足が発生して摺動損失が増加したり、吸入弁３７とバルブプレート３５との間で金属接触が生じ、吸入弁３７とバルブプレート３５とが衝突する際の衝撃力が大きくなって吸入弁３７が破損したりする課題を有していた。

本発明は、上記従来の課題を解決するもので、吸入マフラ内での共鳴の脈圧増幅を抑制するとともに、吸入弁とバルブプレートとの衝撃を緩和させ、低騒音で信頼性の高い冷媒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、本発明の冷媒圧縮機は、吸入マフラは消音空間を形成するマフラ本体と、一端が消音空間に連通し、重力方向上方に延出して他端が密閉容器内空間に連通する入口管と、一端が消音空間の左右方向の中央部近傍に連通し、他端が重力方向上方に延出して圧縮室に連通する連通管と、消音空間の底部から連通管の開口部に向かう凸起とを備えたもので、連通管の一端が吸入マフラ内の共鳴モードの節に開口するとともに、吸入マフラの消音空間に存在する噴霧状の冷凍機油が凸起に付着し、付着した冷凍機油がガスの流れによって連通管開口部へ誘導され、冷凍機油は冷媒ガスとともに圧縮室に吸い込まれるため、吸い込まれる冷凍機油の油量を安定させることができ、圧縮室の潤滑不足を防止するとともに、吸入弁とバルブプレート間に介在する冷凍機油を安定して保持することができるという作用を有する。

本発明の冷媒圧縮機は、連通管の開口位置を消音空間の左右方向の中央近傍にすることにより、吸入マフラ内での共鳴の脈圧増幅を抑制すると同時に、吸入弁とバルブプレート間に介在する冷凍機油を安定して保持することにより、吸入弁がバルブプレートと衝突する際の衝撃を緩和することができるので、低騒音で高い信頼性を備えた冷媒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、密閉容器内に冷凍機油を貯溜するとともに冷媒ガスを圧縮する圧縮要素を収容し、前記圧縮要素は前記冷媒ガスが圧縮される圧縮室と、前記圧縮室内を往復動するピストンと、前記圧縮室の端面を封止するとともに吸込みポートを設けたバルブプレートと、前記吸込みポートを開閉する板状の吸入弁と、前記冷凍機油を汲み上げ循環させる給油機構と、前記吸込みポートを介して前記圧縮室に連通する吸入マフラとを備え、前記吸入マフラは消音空間を形成するマフラ本体と、一端が前記消音空間に連通し、他端が重力方向上方に延出して前記密閉容器内空間に連通する入口管と、一端が前記消音空間の左右方向の中央部近傍に連通し、重力方向上方に延出して他端が前記圧縮室に連通する連通管と、前記消音空間の底部から前記連通管の開口部に向かう凸起とを備えたもので、連通管の一端が吸入マフラ内の共鳴モードの節に開口することによって吸入マフラ内の共鳴の脈圧増幅を抑制することができる。

さらに、消音空間に存在する噴霧状の冷凍機油が凸起に付着し、付着した冷凍機油がガスの流れによって連通管の開口部へ誘導され、冷媒ガスとともに圧縮室に吸い込まれるため、吸い込まれる冷凍機油の油量を安定させることができ、吸入弁とバルブプレート間に介在する冷凍機油を安定して保持することができるので、圧縮室の潤滑不足を防止するとともに、吸入弁がバルブプレートと衝突する際の衝撃を緩和することができ、吸入弁が破損しにくい、低騒音で高い信頼性を備えた冷媒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、凸起は底部から頂上へ全周が連続した湾曲面で形成したもので、消音空間の底部に貯留したり凸起に付着した冷凍機油を、冷媒ガスの流れによって凸起の底部から頂上へと湾曲面に沿って誘導し、連通管の開口部へ誘導することができるため、圧縮室に吸い込まれる冷凍機油の油量を安定させることができ、請求項１に記載の発明の効果に加えて、さらに高い信頼性の冷媒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２に記載の発明において、凸起の頂上近傍が連通管の軸心上に形成したもので、冷媒ガスの流れによって凸起の底部全周から頂上へと湾曲面に沿って誘導した冷凍機油を、連通管の開口部へより一層確実に誘導することができ、吸い込まれる冷凍機油の油量を安定させることができるため、請求項２に記載の発明の効果に加えて、さらに高い信頼性の冷媒圧縮機を提供することができる。

請求項４に記載の発明は、請求項１から３のいずれか一項に記載の発明において、凸起はマフラ本体と一体に成型したもので、部品点数が低減されるため、請求項１から３のいずれか一項に記載の発明の効果に加えて、さらに安価な冷媒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、入口管の消音空間内の開口部に、連通管の消音空間内の開口部方向に冷媒を導くガイドを形成したもので、ガイドのコアンダ効果によって冷媒ガスの流れをガイド面に吸着させて冷媒ガスを連通管の開口部方向に向けることができるため、冷媒ガスを入口管から連通管へ効率良く誘導でき、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冷媒圧縮機の性能を高めることができる。

請求項６に記載の発明は、請求項１から５のいずれか一項に記載の発明において、消音空間と密閉容器内空間とを連通するオイル吸入小孔を設けたもので、吸入マフラ入口管から吸い込まれる冷凍機油の油量が不十分な場合でも、冷凍機油がオイル吸入小孔から消音空間に吸い込まれるため、冷凍機油の油量を安定させることができ、請求項１から５のいずれか一項に記載の発明の効果に加えて、さらに高い信頼性の冷媒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における冷媒圧縮機の縦断面図、図２は同実施の形態における冷媒圧縮機の密閉容器を切欠いて密閉容器の内部を吸入マフラ側から見た側面図、図３は図２の要部断面図、図４は図３のＡ−Ａ線における要部断面図である。

図１から図４において、密閉容器１０１は冷凍機油１０３を貯溜するとともに、冷媒ガスを吸入して圧縮する為の圧縮要素１０５と、圧縮要素１０５を駆動する回転子１０７と固定子１０９とからなる電動要素１１１を収容している。

ブロック１１３は、略円筒形のシリンダ１１５と軸受部１１７とオイル壁１１９を備え、軸受部１１７によって軸支されるシャフト１２１は、回転子１０７を固定した主軸部１２３と、主軸部１２３に対し偏心して形成された偏心軸部１２５と、給油機構１２７とを備えている。

給油機構１２７は、下端が冷凍機油１０３中に開口した給油通路１２７ａと、主軸部１２３の外周に螺旋状に刻設した螺旋溝１２７ｂと、偏心軸部１２５内を通って偏心軸部１２５上端部に開口している給油通路１２７ｃとがそれぞれ連通して構成されている。

ピストン１３１は、略円筒形のシリンダ１１５に往復摺動自在に挿入され、偏心軸部１２５との間を連結手段１３３によって連結されている。

圧縮室１４１は、シリンダ１１５とピストン１３１のトップ面とバルブプレート１３５とで画定されている。

シリンダ１１５の端面を封止するバルブプレート１３５には、シリンダ１１５に連通する吸込みポート１３９が穿設されている。板ばねから形成された片持ち状の吸入弁１３７は、バルブプレート１３５のシリンダ１１５側に配置され、吸込みポート１３９を開閉する。

高圧室を形成するシリンダヘッド１４３は、バルブプレート１３５を介してシリンダ１１５の反対側に固定されている。

吸入マフラ１５１は、耐冷媒性、耐冷凍機油性を備えた樹脂材料、例えばＰＢＴで形成され、消音空間１５３を形成するマフラ本体１５２と入口管１５５とを備え、入口管１５５は一端が消音空間１５３に連通する開口部１５８を有し、重力方向上方に延出して水平方向に密閉容器１０１内空間に連通している。

さらに、吸入マフラ１５１には、一端が消音空間１５３に開口部１５６を有し、他端１８０がシリンダヘッド１４３を介して吸込みポート１３９に連結された連通管１５７が一体に形成されている。

連通管１５７は、消音空間１５３の略左右対称形状の中心線Ｓに沿って重力方向上方に延出して形成するとともに、開口部１５６は消音空間１５３の上下方向の略中央部に開口している。

開口部１５６の下方には、消音空間１５３の底部から開口部１５６に向かう凸起１６１がマフラ本体１５２と一体に形成されている。凸起１６１は消音空間１５３の底部から頂上１６３へ全周が連続した湾曲面１８１で形成しており、頂上１６３近傍が連通管１５７の軸心Ｌ上に形成している。

入口管１５５の消音空間１５３内の開口部１５８の横には、連通管１５７の開口部１５６方向に湾曲した湾曲面１８２を構成したガイド１７１を形成している。

吸入マフラ１５１の電動要素１１１側の側面には、消音空間１５３と吸入マフラ１５１の表面とを連通するオイル吸入小孔１５９が穿設されている。オイル吸入小孔１５９は直径が０．５ｍｍ程度で、開口部１５６よりも下方でかつ連通管１５７の軸心Ｌの方向を向いて形成されている。

以上のように構成された冷媒圧縮機について、以下その動作、作用を説明する。

電動要素１１１の回転子１０７によって主軸部１２３が回転駆動すると、偏心軸部１２５の偏芯運動により、連結手段１３３を介してピストン１３１がシリンダ１１５内を往復運動し、冷媒ガスの吸入、圧縮、吐出の各行程を順次繰り返す。

そして吸入行程では、密閉容器１０１の空間に充填する冷媒ガスが、吸入マフラ１５１の入口管１５５から吸い込まれ、消音空間１５３、連通管１５７からなる吸入流路を経て、バルブプレート１３５の吸込みポート１３９を閉鎖している吸入弁１３７に達し、これを押し開いて圧縮室１４１に流入する。

吸入弁１３７が開閉を繰り返すことによって吸入マフラ１５１内に圧力脈動が発生するが、開口部１５６が吸入マフラ１５１内の共鳴モードの節である消音空間１５３の略左右対称形状の中心線Ｓ上に開口しているために、共鳴の脈圧増幅を最小に抑制し、吸入マフラ１５１から発生する騒音を低減することができる。

また主軸部１２３が回転駆動すると、シャフト１２１の給油機構１２７がポンプとして作用し、密閉容器１０１の下部に貯溜された冷凍機油１０３が給油通路１２７ａ、螺旋溝１２７ｂ、給油通路１２７ｃの順に汲み上げられ、圧縮要素１０５の各摺動部へ供給されてこれを潤滑するとともに、偏心軸部１２５の上端部から密閉容器１０１内に放射状に散布される。

その際に、冷凍機油１０３の一部はオイル壁１１９に衝突してせき止められて、ブロック１１３上面を伝ってピストン１３１へと供給される。

また、散布された冷凍機油１０３の一部は噴霧状となって密閉容器１０１内に漂い、冷媒ガスとともに吸入マフラ１５１の入口管１５５を介して消音空間１５３内へ吸い込まれる。

さらに、散布された冷凍機油１０３の一部は噴霧状となってマフラ本体１５２の外面に付着したり、また圧縮要素１０５の各摺動部へ供給された冷凍機油１０３の一部は各摺動部を潤滑した後、ブロック１１３を通して回転子１０７の上面に滴下し、回転子１０７の回転運動による遠心力によって放射状に吹き飛ばされ、その一部がマフラ本体１５２の外面に降り掛かかったりする。

このマフラ本体１５２の外面に付着した冷凍機油１０３は、密閉容器１０１内空間と消音空間１５３内の圧力差により、オイル吸入小孔１５９から消音空間１５３に吸引され、噴霧状となって消音空間１５３に吸い込まれる。

特に、このオイル吸入小孔１５９が、吸入行程において消音空間１５３の圧力は比較的低下する位置、すなわち連通管１５７の開口部１５６よりも下方でかつ連通管１５７の軸心Ｌの方向を向いて形成されているために、オイル吸入小孔１５９からマフラ本体１５２の外面に付着した冷凍機油を消音空間１５３内に吸引して、連通管１５７に容易に導くことができる。

従って、吸入マフラ１５１の入口管１５５から吸い込まれる冷凍機油１０３の油量が不十分な場合でも、冷凍機油１０３がオイル吸入小孔１５９から消音空間１５３に吸い込まれるため、冷凍機油１０３の供給量が不足することを防止し、安定させることができる。

また、消音空間１５３内に吸い込まれた噴霧状の冷凍機油１０３は、一部がマフラ本体１５２の内壁および凸起１６１に付着したり、消音空間１５３の底部に貯留したりするが、その冷凍機油１０３は消音空間１５３内の冷媒ガスの流れによって開口部１５６へ誘導され、冷媒ガスとともに連通管１５７に吸い込まれる。

特に、凸起１６１は消音空間１５３の底部から頂上１６３へ全周が連続した湾曲面１８１で形成され、頂上１６３近傍が連通管１５７の軸心Ｌ上に形成されていることによって、冷媒ガスの流れによって凸起１６１の底部全周から頂上１６３へと湾曲面１８１に沿って冷凍機油１０３を容易に誘導することができるとともに、頂上１６３に至った冷凍機油１０３を連通管１５７の開口部１５６へ確実に誘導することができ、連通管１５７に吸い込まれる冷凍機油１０３の油量を安定させることができる。

冷媒ガスとともに連通管１５７に吸い込まれた冷凍機油１０３は、冷媒ガスとともに吸入弁１３７に達し、吸入弁１３７に冷凍機油１０３が付着する。吸入弁１３７とバルブプレート１３５との間に安定的に冷凍機油１０３が介在することによって、吸入弁１３７が開閉する際にバルブプレート１３５と衝突するときの衝撃を安定的に緩和することができる。

その結果、吸入弁１３７の破損を防ぐことができるので、高い信頼性を備えた冷媒圧縮機を提供することができる。

さらに、圧縮室１４１へ冷凍機油１０３を安定して供給することができるため、ピストン１３１とシリンダ１１５間のオイルシール性が良化し、圧縮した冷媒ガスの漏れを減らすことができるため、冷媒圧縮機の体積効率を向上することができる。

本実施の形態においては、入口管１５５の消音空間１５３内の開口部１５８に連通管１５７の開口部１５６方向に湾曲した面を構成したガイド１７１を形成することによって、ガイド１７１のコアンダ効果によって冷媒ガスの流れをガイド１７１の湾曲面１８２に吸着させて冷媒ガスを開口部１５６方向に向けることができる。

したがって冷媒ガスを入口管１５５から連通管１５７の開口部１５６へと効率良く誘導することができ、冷媒圧縮機の性能を高めることができる。

なお、本実施の形態においては、凸起１６１はマフラ本体１５２と一体成形されているため、部品点数を低減することができ、より生産性の高い冷媒圧縮機にすることができる。

以上のように、本発明にかかる冷媒圧縮機は、吸入弁の耐久性の向上によって信頼性が高い低騒音の密閉型圧縮機の提供が可能となるので、冷蔵庫に加えて空調機や自販機にも適用できる。

本発明の実施の形態１における冷媒圧縮機の縦断面図 同実施の形態における冷媒圧縮機の密閉容器を切欠いた側面図 図２の要部断面図 図３のＡ−Ａ線における要部断面図 従来の冷媒圧縮機の縦断面図 図５の要部拡大図

符号の説明

１０１ 密閉容器
１０３ 冷凍機油
１０５ 圧縮要素
１２７ 給油機構
１３１ ピストン
１３５ バルブプレート
１３７ 吸入弁
１３９ 吸込みポート
１４１ 圧縮室
１５１ 吸入マフラ
１５２ マフラ本体
１５３ 消音空間
１５５ 入口管
１５６，１５８ 開口部
１５７ 連通管
１５９ オイル吸入小孔
１６１ 凸起
１６３ 頂上
１７１ ガイド
１８１ 湾曲面
Ｌ 軸心

Claims (6)

1. 密閉容器内に冷凍機油を貯溜するとともに冷媒ガスを圧縮する圧縮要素を収容し、前記圧縮要素は前記冷媒ガスが圧縮される圧縮室と、前記圧縮室内を往復動するピストンと、前記圧縮室の端面を封止するとともに吸込みポートを設けたバルブプレートと、前記吸込みポートを開閉する板状の吸入弁と、前記冷凍機油を汲み上げ循環させる給油機構と、前記吸込みポートを介して前記圧縮室に連通する吸入マフラとを備え、前記吸入マフラは消音空間を形成するマフラ本体と、一端が前記消音空間に連通し、重力方向上方に延出して他端が前記密閉容器内空間に連通する入口管と、一端が前記消音空間の左右方向の中央部近傍に連通し、他端が重力方向上方に延出して前記圧縮室に連通する連通管と、前記消音空間の底部から前記連通管の開口部に向かう凸起とを備えた冷媒圧縮機。
2. 凸起は底部から頂上へ全周が連続した湾曲面で形成された請求項１に記載の冷媒圧縮機。
3. 凸起の頂上近傍が連通管の軸心上に形成された請求項２に記載の冷媒圧縮機。
4. 凸起はマフラ本体と一体に成型された請求項１から３のいずれか一項に記載の冷媒圧縮機。
5. 入口管の消音空間内の開口部に、連通管の消音空間内の開口部方向に冷媒ガスを導くガイドを形成した請求項１から４のいずれか一項に記載の冷媒圧縮機。
6. 消音空間と密閉容器内空間とを連通するオイル吸入小孔を設けた請求項１から５のいずれか一項に記載の冷媒圧縮機。