JP2009079516A - 密閉型圧縮機 - Google Patents

Abstract

【課題】高い効率を備えた密閉型圧縮機を提供することを目的とする。
【解決手段】吸入管１０５から吸入マフラー１７０の吸入口１８５に真っ直ぐ向かう吸入冷媒の流れとは異なる吸入冷媒の流れを生成する流路生成機構を設けたもので、密閉容器１０１内の吸入管１０５と吸入マフラー１７０の吸入口１８５との間の空間に低温の冷媒を滞留させることで、密閉容器１０１内の高温冷媒の混合比率を低くすることによりシリンダ１５５へ低温の冷媒を導く。
【選択図】図１

Description

本発明は冷蔵庫等の冷凍サイクルに用いられる密閉型圧縮機に関するものである。

近年、地球環境に対する要求から家庭用冷凍冷蔵庫やエアコンは、ますます省エネ化への動きが加速されている。そういった中、密閉型圧縮機はインバータ化され、運転回転数の低速回転化が進み、電源周波数以下で運転される場合に密閉型圧縮機の効率向上が求められており、従来、高効率を目的とした密閉型圧縮機として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５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５において、密閉容器１に密閉容器１内に開口する吸入管２が固定され、密閉容器１内にはピストン３が往復動するシリンダ４と消音空間５を形成する吸入マフラー６を備えた圧縮要素７を収容し、吸入マフラー６は消音空間５と密閉容器１内空間とを連通する吸入口８を設けており、吸入口８は吸入管２に近接対向している。

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。

圧縮要素７のピストン３がシリンダ４内を往復運動することにより、外部の冷凍システム（図示せず）から流れてきた冷媒は、吸入管２を介して一旦密閉容器１内に開放されてから吸入口８を通って吸入マフラー６内に吸入され、消音空間５を通ってシリンダ４内に吸入される。

その際、冷媒は吸入管２と吸入口８が近接して対向しているため、比較的温度が低く、密度の高い冷媒が吸入マフラー６内に吸入される。その結果、密閉型圧縮機の体積効率が向上するとともに、吸入損失が低減され、密閉型圧縮機の効率が向上する。
米国特許第５２２８８４３号明細書

しかしながら、上記従来の構成では、冷媒が吸入管２から密閉容器１内に開放される際、密閉容器１内の高温の冷媒と混合してしまい、吸入口８よりシリンダ４へと導かれる間に冷媒の温度が上昇してしまうため、十分な効率向上効果が得られなかった。特に電源周波数以下の回転数で運転される場合は、圧縮要素７が冷媒を吸入する時間が長くなるため、吸入管２を介して密閉容器１へ開放される冷媒が密閉容器１内に拡散し、吸入口８より消音空間５を通ってシリンダ４へと導かれる冷媒の温度がより上昇してしまうため、効率向上の効果が得られなかった。

本発明は、上記従来の課題を解決するもので、高い効率を備えた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、吸入管から吸入マフラーの吸入口に真っ直ぐ向かう吸入冷媒の流れとは異なる吸入冷媒の流れを生成する流路生成機構を設けたもので、吸入管と吸入マフラーの吸入口との間の空間に低温の冷媒を滞留させることで、密閉容器内の高温冷媒と混合されて吸入冷媒温度が上昇することを抑制し、低温の吸入冷媒をシリンダへ導き、効率を向上させるという作用を有する。

本発明の密閉型圧縮機は、吸入管から吸入マフラーの吸入口に真っ直ぐ向かう吸入冷媒の流れとは異なる吸入冷媒の流れを生成する流路生成機構を設けることで、吸入管と吸入マフラーの吸入口との間の空間に低温の冷媒を滞留させることができ、密閉容器内の高温冷媒と混合されて吸入冷媒温度が上昇することを抑制し、低温の吸入冷媒をシリンダへ導くことができ、高い効率を備えた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、密閉容器内に収容され固定子と回転子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、前記密閉容器内外を連通し前記密閉容器内に開口する開口部を有する吸入管を有し、前記圧縮要素はコイルばねによって弾性的に支持され、前記回転子とともに回転するシャフトと、圧縮室を形成するシリンダと、前記シリンダに連通する消音空間を形成する吸入マフラーとを備え、前記吸入マフラーに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を形成するとともに、前記吸入管の前記開口部から前記吸入口に真っ直ぐに向う吸入冷媒の流れとは異なる吸入冷媒の流れを生成する流路生成機構を備えたもので、吸入管と吸入マフラーの吸入口との間の空間に低温の冷媒を滞留させることで、密閉容器内の高温冷媒と混合されて吸入冷媒温度が上昇することを抑制し、低温の吸入冷媒をシリンダへ導き、高い効率を得ることができる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明に加えて、流路生成機構は、吸入口にフランジ部を周設し、フランジ部は半径方向の断面形状が吸入管に向かって開口した略円弧状としたものであり、吸入管から密閉容器内へ流入する冷媒の内、吸入口から吸込まれない冷媒を吸入管方向へと方向を変えて流れるようにすることで、密閉容器の吸入管と吸入マフラーの吸入口との間に低温の冷媒を滞留させることができ、請求項１に記載の発明の効果に加えて、さらに密閉容器内の高温冷媒と混合されて吸入冷媒温度が上昇することを抑制し、低温の吸入冷媒をシリンダへ導き、高い効率を得ることができる。

請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の発明に加えて、流路生成機構を吸入管の開口部近傍に設け、吸入管の内壁面近傍の吸入冷媒を吸入口の外側に向かって流れるようにしたもので、吸入口の外側に向かって流れた冷媒が吸入管方向へと方向を変えて流れるようにすることで、密閉容器の吸入管と吸入マフラーの吸入口との間が低温の冷媒で覆われるため、請求項１に記載の発明の効果に加えて、さらに密閉容器内の高温冷媒を吸込みにくくなるので、さらに高い効率を備えた密閉型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３に記載の発明に加えて、流路生成機構を開口部近傍が二重管で構成された吸入管としたもので、請求項３に記載の発明の効果に加えて、吸入管の中央部の冷媒の流を内壁面近傍の冷媒の流れが覆うことによって密閉容器内の高温冷媒と混合されて温度が上昇することを抑制し、さらに吸入冷媒の流れを安定して分流することができ、さらに高い効率を備えた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縦断面図、図２は、図１の要部拡大図である。

図１および図２において、密閉容器１０１内底部にはオイル１０２を貯留するとともに、密閉容器１０１内に開口する吸入管１０５が固定され、固定子１０７と回転子１０８からなる電動要素１１０と、これによって駆動される圧縮要素１２０を収容し、電動要素１１０と圧縮要素１２０は密閉容器１０１内に配設されたコイルばね１２５で弾性的支持されている。また、密閉容器１０１内には、例えばＲ６００ａなどの温暖化係数の低い炭化水素系の冷媒を充填している。

圧縮要素１２０は、回転子１０８に固定され主軸１３０及び偏心軸１３５で構成されるシャフト１４０と、主軸１３０を回転自在に軸支する軸受部１４５と、ピストン１５０が往復動するシリンダ１５５と、ピストン１５０と偏心軸１３５とを連結する連結手段１６０と、消音空間１６５を形成する吸入マフラー１７０とを備えている。

ピストン１５０は、連結手段１６０によって偏心軸１３５と連結されるとともに、シリンダ１５５に往復自在に挿入されており、シリンダ１５５端面に配設されるバルブプレート１７５とともに圧縮室１８０を形成する。

吸入マフラー１７０は消音空間１６５を備えており、消音空間１６５はシリンダ１５５に連通している。また、吸入マフラー１７０に消音空間１６５と密閉容器１０１内とを連通する吸入口１８５を形成しており、吸入口１８５にはフランジ部１９０を周設し、フランジ部１９０は半径方向の断面形状が吸入管１０５に向かって開口した略円弧状を成している。

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、作用を説明する。

駆動回路（図示せず）より電動要素１１０に通電されると、回転子１０８はシャフト１４０とともに回転する。主軸１３０の回転に伴い、偏心軸１３５は偏心回転し、この偏心運動は連結手段１６０を介して往復運動に変換され、ピストン１５０をシリンダ１５５内で往復運動させることで吸入マフラー１７０の消音空間１６５内の圧力を低下させ、吸入管１０５を介して外部冷凍システム（図示せず）から流れてきた冷媒を吸入口１８５を介して圧縮室１８０内に吸入し、圧縮する圧縮動作を行う。

図２の実線矢印は吸入管１０５から吸い込まれた冷媒の流れを示し、点線矢印は密閉容器１０１内に滞留している冷媒の流れを示す。

通常、実線矢印で示す冷凍サイクル（図示せず）から戻ってきた冷媒は外気温度に近い温度であり、吸入管１０５の密閉容器１０１内に到達した冷媒は、ほぼこの低い温度を保っている。

一方、点線矢印で示す密閉容器１０１内の冷媒は、圧縮要素１２０や電動要素１１０の熱により加熱され、外気温度および冷凍サイクルから戻ってきた冷媒よりもはるかに高い温度になっている。

ピストン１５０が上死点から下死点へ移動する吸入行程において、シリンダ１５５内の圧力低下に伴い吸入マフラー１７０の消音空間１６５内の冷媒がシリンダ１５５内へ吸入される。そして消音空間１６５内の圧力が低下し、密閉容器１０１内に外部冷凍システム（図示せず）から吸入管１０５を介して冷媒が流入する。

このとき、実線矢印のように吸入管１０５から流入する冷媒の多くは吸入口１８５から消音空間１６５へ吸入されるが、一部の冷媒は吸入口１８５のフランジ部１９０に沿って吸入口１８５から吸入管１０５へと反転して流れる。

この反転した冷媒の流れにより、吸入管１０５と吸入口１８５との間には低温冷媒の円筒状の流れが形成され、吸入口１８５から消音空間１６５へ吸入される冷媒の流れを密閉容器１０１内に滞留している高温冷媒と遮断する。

そのため、密閉容器１０１内に滞留している高温冷媒が吸入口１８５への流入することを防止することができ、吸入口１８５へ吸い込まれる冷媒は密閉容器１０１内の高温冷媒の混合が抑制され、吸入管１０５から流入されるより低温の冷媒を多量に吸い込むことができる。

さらに、吸入される冷媒の流れが比較的スムーズな流れに整流され、吸入損失が低減される。

従って、体積効率が向上し冷凍能力が向上するとともに、吸入損失が低減され、高い効率を備えた密閉型を提供することができる。

（実施の形態２）
図３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４は、図３の要部拡大図である。

図３および図４において、密閉容器２０１内底部にはオイル２０２を貯留するとともに、密閉容器２０１内に開口する吸入管２０５が固定され、固定子２０７と回転子２０８からなる電動要素２１０と、これによって駆動される圧縮要素２２０を収容し、電動要素２１０と圧縮要素２２０は密閉容器２０１内に配設されたコイルばね２２５で弾性的支持されている。また、密閉容器２０１内には、例えばＲ６００ａなどの温暖化係数の低い炭化水素系の冷媒を充填している。

圧縮要素２２０は、回転子２０８に固定され主軸２３０及び偏心軸２３５で構成されるシャフト２４０と、主軸２３０を回転自在に軸支する軸受部２４５と、ピストン２５０が往復動するシリンダ２５５と、ピストン２５０と偏心軸２３５とを連結する連結手段２６０と、消音空間２６５を形成する吸入マフラー２７０とを備えている。

ピストン２５０は、連結手段２６０によって偏心軸２３５と連結されるとともに、シリンダ２５５に往復自在に挿入されており、シリンダ２５５端面に配設されるバルブプレート２７５とともに圧縮室２８０を形成する。

吸入マフラー２７０は消音空間２６５を備えており、消音空間２６５はシリンダ２５５に連通している。また、吸入マフラー２７０に消音空間２６５と密閉容器２０１内とを連通する吸入口２８５を形成している。

吸入管２０５の密閉容器２０１側の開口部３００側に流路形成管３１０を配設し、二重管３１５を形成している。流路形成管３１０の密閉容器２０１側の開口部３００側には内壁面近傍の吸入冷媒が吸入口２８５の外側に向かって流れるようにガイド３２０を設けている。

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、作用を説明する。

ピストン２５０を往復運動させることで吸入マフラー２７０の消音空間２６５内の圧力を低下させ、吸入管２０５を介して外部冷凍システム（図示せず）から流れてきた冷媒を吸入口２８５を介して圧縮室２８０内に吸入し、圧縮する圧縮動作を行う。

外部冷凍システム（図示せず）から吸入管２０５を介して密閉容器２０１内に流入する冷媒は、図４の実線矢印のように流路が流路形成管３１０の外周と中央に分けられる。流路形成管３１０の外周の冷媒は流路形成管３１０の密閉容器２０１側の開口部３００に設けたガイド３２０によって近接対抗する吸入マフラー２７０の吸入口２８５へ向かう方向へと方向を変えて流れる。

そのため、流路形成管３１０の中央の冷媒は内壁面近傍の冷媒の流れによって覆われ、点線矢印で示す密閉容器２０１内の高温冷媒が吸入管２０５の中央部の流れと混合することを抑制する。

従って、流路形成管３１０の中央から吸入口３８５へ流入する冷媒は密閉容器２０１内の高温冷媒の混合が抑えられ、より低温の冷媒を吸入口２８５へ吸い込むことができ、冷凍能力が向上するとともに吸入損失が低減され、高い効率を備えた密閉型圧縮機を提供することができる。

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縦断面図 図１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 図３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
１０５，２０５ 吸入管
１０７，２０７ 固定子
１０８，２０８ 回転子
１１０，２１０ 電動要素
１２０，２２０ 圧縮要素
１２５，２２５ コイルばね
１４０，２４０ シャフト
１５５，２５５ シリンダ
１６５，２６５ 消音空間
１７０，２７０ 吸入マフラー
１８０，２８０ 圧縮室
１８５，２８５ 吸入口
１９０ フランジ部
３１５ 二重管

Claims (4)

1. 密閉容器内に収容され固定子と回転子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、前記密閉容器内外を連通し前記密閉容器内に開口する開口部を有する吸入管を有し、前記圧縮要素はコイルばねによって弾性的に支持され、前記回転子とともに回転するシャフトと、圧縮室を形成するシリンダと、前記シリンダに連通する消音空間を形成する吸入マフラーとを備え、前記吸入マフラーに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を形成するとともに、前記吸入管の前記開口部から前記吸入口に真っ直ぐに向う吸入冷媒の流れとは異なる吸入冷媒の流れを生成する流路生成機構を備えた密閉型圧縮機。
2. 流路生成機構は、吸入口に周設されたフランジ部であり、前記フランジ部は半径方向の断面形状が吸入管に向かって開口した略円弧状である請求項１に記載の密閉型圧縮機。
3. 流路生成機構は、少なくとも吸入管の開口部近傍に設けられ、前記吸入管の内壁面近傍の吸入冷媒を吸入口の外側に向かって流れる流路を生成する請求項１に記載の密閉型圧縮機。
4. 流路生成機構は、少なくとも開口部近傍が二重管で構成された吸入管である請求項３に記載の密閉型圧縮機。