JP2009085193A - 密閉型圧縮機 - Google Patents

Abstract

【課題】冷凍冷蔵装置等に用いられる密閉型圧縮機に関し、冷媒ガスの圧力脈動による吐出マフラーの共振を防止し、吐出マフラーからの高圧の冷媒ガスのリークを防止し、低騒音で、高信頼性の密閉型圧縮機を実現する。
【解決手段】シリンダブロック１２０の上部に、吐出マフラー１２４を一体で形成し、吐出マフラー１２４の剛性が上がり冷媒ガスの脈動による共振を防止し、吐出マフラー１２４からの高圧の冷媒ガスのリークを防止する。
【選択図】図２

Description

本発明は、冷凍冷蔵装置等に用いられる密閉型圧縮機に関するものである。

近年、冷凍冷蔵庫等の冷凍装置に使用される密閉型圧縮機については、吐出マフラーの構造を改善して低騒音化や生産性及び信頼性の向上が望まれている。

従来、この種の密閉型圧縮機は、低騒音化を目的に圧縮された冷媒が外部に吐出されるときに発生する騒音を低減するために吐出マフラー備えたものがある（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７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、図８は図７のＡ−Ａ線における部分断面図、図９は図８のＢ−Ｂ線における部分断面図である。

図７から図９において、密閉容器２内には、底部に潤滑油４を貯留するとともに、固定子６と回転子８とからなる電動要素１０と、この電動要素１０により回転駆動される圧縮要素１２とがそれぞれ収納され、圧縮要素１２は電動要素１０の上方に配置され一体に組み立てられ、内部は冷媒ガス１４で満たされている。

次に圧縮要素１２の主な構成について説明する。

鋳鉄（例えばＦＣ２００）からなるシリンダブロック２０は、略円筒形の圧縮室２２と複数の吐出マフラー７０とが一体に形成するとともに、軸受部２６とを備えている。

バルブプレート３０はシリンダブロック２０の端面３２を封止し、圧縮室２２の反対側に吐出弁装置（図示せず）を備えている。

ヘッド４０は、バルブプレート３０の反圧縮室２２側に配設され、バルブプレート３０を覆い、吐出室４２を形成している。

吸入マフラー５０は、一端を密閉容器２内に開口し、他端を圧縮室２２内に連通している。

シャフト５２は、主軸部５４と偏心部５６を有し、一端が潤滑油４に連通し他端が上端の開口部５８に連通する給油機構６０備え、シリンダブロック２０の軸受部２６に軸支されるとともに回転子８に固定されている。

ピストン６２は、圧縮室２２に往復摺動自在に挿入されるとともに、偏心部５６との間を連結機構６４によって連結されている。

次に、吐出マフラー７０の主な構成について説明する。

吐出マフラー７０は、第１吐出マフラー７０ａと第２吐出マフラー７０ｂを備えており、それぞれの上面開口部７２をマフラーカバー７４で覆うことにより形成されている。

マフラーカバー７４は、マフラー中心部７８がボルト８０で締結されることで、外周部７６がシール部材７７を介して上面開口部７２に押圧固定される。

また、マフラーカバー７４は、鋼板をプレス成型したものが用いられ、冷媒ガス１４を密閉容器２の外部に吐出するために貫通固定された吐出管８２により、第２吐出マフラー７０ｂと連通している。

また、第１吐出マフラー７０ａは、連通路４４によって吐出室４２と連通し、第１吐出マフラー７０ａと第２吐出マフラー７０ｂとは連通流路９４で連通している。

連通路４４は、バルブプレート３０に形成されたパス孔４６と、シリンダブロック２０に形成された案内流路４８を備えている。

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１０に外部電源（図示せず）より通電がされると、回転子８が回転しこれに伴ってシャフト５２が回転し、偏心部５６の運動が連結機構６４を介してピストン６２に伝わることでピストン６２は圧縮室２２内で往復運動を行い、圧縮要素１２が所定の圧縮動作を行う。

それにより、冷媒ガス１４は冷却システム（図示せず）から吸入マフラー５０を通じて圧縮室２２内へ吸入、圧縮された後、バルブプレート３０の吐出弁装置（図示せず）から吐出室４２に吐出される。

吐出室４２に吐出された高圧の冷媒ガス１４は、連通路４４を通り、一旦吐出マフラー７０内に開放され、第１吐出マフラー７０ａを通って第２吐出マフラー７０ｂに流れた後、吐出管８２を通って冷却システム（図示せず）へと吐出される。

この際、高圧の冷媒ガス１４は、吐出マフラー７０に開放された後、吐出管８２で絞られることで、繰り返し圧縮による吐出脈動が減衰され、冷却システムの騒音を低く抑えることができる。
特開２００２−４８０６２号公報

しかしながら上記従来の構成では、鋼板でできたマフラーカバー７４は、吐出マフラー７０の上部開口部７２を覆うため、マフラーカバー７４の外周部７６のみが上部開口部７２に押圧固定されるため、マフラーカバー７４の剛性が低く、そのため吐出マフラー７０内の冷媒ガス１４の脈動が大きい場合にマフラーカバー７４が共振し、騒音が増大するという課題を有していた。

また、マフラーカバー７４の中心部９０をマフラー中心部７８にボルト８０で締結しているため、マフラーカバー７４が変形し、外周部７６と上面開口部７２との間に隙間ができて吐出マフラー７０内の高圧の冷媒ガス１４がリークし、密閉型圧縮機の効率が低下するという課題を有していた。

本発明は、上記従来の課題を解決するもので、吐出マフラー内の冷媒ガスの脈動が大きくてもマフラーカバーの共振による騒音の発生を抑制するとともに、吐出マフラーからの冷媒ガスのリークの発生を防止し、低騒音で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、シリンダブロックの上部に吐出マフラーが一体に形成されたもので、密閉容器との隙間が十分あるシリンダブロックの上部に一体で吐出マフラーが形成されているため、密閉容器を大きくすることなく、吐出マフラーの容積を大きくするとともに吐出マフラーの壁厚を厚くすることができるため、吐出マフラーの剛性も上がり、冷媒ガスの脈動が大きくても吐出マフラーの共振を防止でき騒音の発生を抑制することができるという作用を有するとともに、吐出マフラーがシリンダブロックと一体で形成され吐出マフラーのシール箇所が少なくなるため、吐出マフラーから密閉容器内への冷媒ガスのリークを防止できるという作用を有する。

本発明の密閉型圧縮機は、シリンダブロックの上部に吐出マフラーが一体で形成されたもので、吐出マフラーの剛性が上がり吐出マフラーの共振による騒音の発生を抑制することができるとともに、吐出マフラーからの冷媒ガスのリークの発生を防止することができるため、低騒音で、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、密閉容器内に潤滑油を貯留するとともに、電動要素と前記電動要素の上方に配置された圧縮要素を収容し、前記圧縮要素は、一端が前記潤滑油中に連通し他端が上端の開口部に連通する給油機構を備えたシャフトと、圧縮室と吐出マフラーとを一体に形成するとともに、前記シャフトを軸支する軸受部を備えたシリンダブロックと、圧縮室内を往復動するピストンと、前記シリンダブロックの端面を封止するとともに反圧縮室側に吐出弁装置を備えたバルブプレートと、前記吐出弁装置を収容する吐出室を形成したヘッドと、一端が吐出室に連通し他端が吐出マフラーに連通する連通路とを備え、前記吐出マフラーは、前記シリンダブロックの上部に形成されたものである。

上記構成において、密閉容器との隙間が十分にあるシリンダブロックの上部にシリンダブロックと一体で吐出マフラーが形成されているため、吐出マフラーは容積を大きくするとともに吐出マフラーの壁厚を厚くすることができるため、吐出マフラーの剛性も上がり、冷媒ガスの脈動が大きくても吐出マフラーの共振を防止でき騒音の発生を抑制することができるとともに、吐出マフラーがシリンダブロックに一体で形成され吐出マフラーのシール箇所が少なくなるため、吐出マフラーから密閉容器内への冷媒ガスのリークを防止することができるとともに、吐出マフラーがシリンダブロックに一体で形成され吐出マフラーを構成する部品点数を減らすことができるため、低騒音で信頼性の高く、生産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、連通路は、シリンダブロックに形成されるとともに圧縮室の略延出方向に設けられた入口通路を備え、前記入口通路の内壁面は、前記内壁面に作用する圧力荷重による前記圧縮室の変形を低減する形状に形成されているものであり、過酷な運転条件や連続運転などにおいて、圧縮されて圧力が上昇した高温の冷媒ガスが入口通路を通過して内壁面に圧力荷重が作用しても、入口通路の内壁面は圧縮室の変形を低減する形状に形成されているので圧縮室の変形を防止することができ、請求項１に記載の発明の効果に加えて、さらに圧縮室の変形によるピストンの摺動損失を低減することができ、入力の増加を抑えた高効率で高信頼性を実現することができる。

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、入口通路の内壁面は、前記入口通路と圧縮室との壁厚が一定にならない形状に形成されているものであり、過酷な運転条件や連続運転などにおいて、圧縮されて圧力が上昇した高温の冷媒ガスが入口通路を通過して内壁面に圧力荷重が作用しても、入口通路の内壁面から圧縮室に作用する圧縮荷重を分散させることで圧縮室の変形を防止することができ、請求項２に記載の発明の効果に加えて、さらに圧縮室の変形によるピストンの摺動損失を低減することができ、入力の増加を抑えた高効率で高信頼性を実現することができる。

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、シリンダブロックは下方に電動要素と締結される脚部を備え、前記シリンダブロックの上面投影において、吐出マフラーは異なる脚部の中間位置を含んで形成されたものであり、シリンダブロックの剛性が低くなる異なる脚部の中間位置が吐出マフラーで覆われて一体に形成されるため、最小限の構成で脚部間の中間位置の剛性を高めることができ、不必要に脚部間の剛性を高めて重量がアップすることがないため、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、必要不可欠な吐出マフラーを利用してシリンダブロックの剛性を高めることで、さらに、小型軽量化を実現するとともに、一体形成による生産性向上を実現することができる。

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吐出マフラーは、シャフトの開口部の水平面よりも低い位置に形成されたものであり、運転時にシャフトの開口部から遠心力によって水平に飛散した潤滑油が、吐出マフラーの外壁を飛び越え密閉容器内壁面に飛散するため、潤滑油が吐出マフラーの外壁に飛散して温度が上昇するのを防ぐことができ、潤滑油が密閉容器に飛散して内壁により冷却されるため、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、潤滑油が加熱されて粘度が低下するのを防止することができ、摺動部での潤滑が良化し摺動部の損失を低減するとともに、摺動部の摩耗を防止することができる。

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、吐出マフラーと圧縮室との間に、熱伝導を低減する凹部を形成したものであり、吐出マフラーと圧縮室との間に凹部が形成されてあるため、運転時に高温の冷媒ガスが流れて高温となる吐出マフラーの熱が、圧縮室へ熱伝導して圧縮室が高温になるのを防止できるため、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、さらに圧縮効率の低下を防ぎ、高い圧縮効率を実現することができる。

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は同実施の形態における密閉型圧縮機の上視断面図、図３は、同実施の形態における密閉型圧縮機の上視投影図、図４は、図１のＣ−Ｃ線における部分断面図、図５は、図２のＤ−Ｄ線における部分断面図、図６は同実施の形態におけるシリンダブロックの側面図である。

図１から図６において、密閉容器１０２内には、底部に潤滑油１０４を貯留するとともに、固定子１０６と回転子１０８とからなる電動要素１１０と、この電動要素１１０により回転駆動される圧縮要素１１２とがそれぞれ収納され、圧縮要素１１２は電動要素１１０の上方に配置され一体に組み立てられ、内部は冷媒ガス１１４で満たされている。

次に圧縮要素１１２の主な構成について説明する。

鋳鉄（例えばＦＣ２００）からなるシリンダブロック１２０は、上部に略円筒形の圧縮室１２２と吐出マフラー１２４とが一体に形成されるとともに、軸受部１２６とを備えている。

バルブプレート１３０はシリンダブロック１２０の端面１３２を封止するとともに、圧縮室１２２側に吐出弁装置（図示せず）を備えている。

ヘッド１４０は、バルブプレート１３０の反圧縮室１２２側に配設され、バルブプレート１３０を覆い、吐出室１４２を形成している。

吸入マフラー１７０は、一端を密閉容器１０２内に開口し、他端を圧縮室１２２内に連通している。

シャフト１７２は、主軸部１７４と偏心部１７６を有し、一端が潤滑油１０４に連通し他端が上端の開口部１７８に連通する給油機構１８０備えている。

主軸部１７４は、シリンダブロック１２０の軸受部１２６に軸支されるとともに回転子１０８に固定されている。

また吐出マフラー１２４の外壁１７７は、シャフト１７２の開口部１７８の水平面よりも低い位置に形成されている。

ピストン１８２は、圧縮室１２２に往復摺動自在に挿入されるとともに、偏心部１７６との間を連結機構１８４によって連結されている。

シリンダブロック１２０の下部には、固定子１０６と締結される複数の脚部１８６が形成されている。脚部１８６は、圧縮室１２２側下方の前脚部１８８と反圧縮室１２２側下方の後脚部１９０から構成されている。

次に、吐出マフラー１２４の主な構成について説明する。

吐出マフラー１２４は、バルブプレート１３０に形成されたパス孔１４４とシリンダブロック１２０に形成された連通路１４６によって吐出室１４２に連通し、反ヘッド１４０側に出口通路１４８が形成されている。

連通路１４６は、圧縮室１２２の略延出方向に入口通路１５０を備えている。

入口通路１５０の内壁面１５２は、内壁面１５２に作用する圧力荷重１５４が圧縮室１２２の変形を低減する形状にするため、入口通路１５０と圧縮室１２２との壁厚１５６が一定にならないように圧縮室１２２の円弧形状に対して逆向きの円弧形状に形成してある。

出口通路１４８は、低炭素鋼を切削加工した円筒形状のカバー１６０にろう付けにより貫通固定された吐出管１６２に連通している。カバー１６０は、ボルト１６４をカバー１６０に形成されたボルト孔１６６に貫通し、シリンダブロック１２０に固定されている。

また、吐出マフラー１２４は、シリンダブロック１２０の上部に前脚部１８８と後脚部１９０の中間位置１９１を含んで形成されている。また、吐出マフラー１２４の外壁１９２と圧縮室１２２の外壁１９４との間には、吐出マフラー１２４の外壁１９２と圧縮室１２２の外壁１９４との間の熱伝導を低減する凹部１９６が形成されている。

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１１０に外部電源（図示せず）より通電がされると、回転子１０８が回転しこれに伴ってシャフト１７２が回転し、偏心部１７６の運動が連結機構１８４を介してピストン１８２に伝わることでピストン１８２は圧縮室１２２内で往復運動を行い、圧縮要素１１２が所定の圧縮動作を行う。

それにより、冷媒ガス１１４は冷却システム（図示せず）から吸入マフラー１７０を通じて圧縮室１２２内へ吸入、圧縮された後、バルブプレート１３０の吐出弁装置（図示せず）から吐出室１４２に吐出される。

吐出室１４２に吐出された高圧の冷媒ガス１１４は、パス孔１４４から連通路１４６を通り、一旦吐出マフラー１２４内に開放された後、出口通路１４８から吐出管１６２を通って冷却システムへと吐出される。

この際、高圧の冷媒ガス１１４は、吐出マフラー１２４に開放された後、吐出管１６２で絞られることで、繰り返し圧縮による吐出脈動が減衰され、冷却システム（図示せず）の騒音を低く抑えることができる。

ここで吐出マフラー１２４は密閉容器１０２との隙間が十分にあるシリンダブロック１２０の上部に一体で形成されているので吐出マフラー１２４は容積を大きくするとともに吐出マフラー１２４の壁厚を厚くすることができるため、吐出マフラー１２４の剛性も上がり、冷媒ガス１１４の脈動が大きくても吐出マフラー１２４の共振を防止でき、騒音の発生を抑制することができる。

また、吐出マフラー１２４がシリンダブロック１２０に一体で形成され吐出マフラー１２４のシール箇所が少なくなるため、吐出マフラー１２４から密閉容器１０２内への冷媒ガス１１４のリークを防止することができるとともに、吐出マフラー１２４がシリンダブロック１２０に一体で形成され吐出マフラー１２４を構成する部品点数を減らすことができる。

その結果、低騒音で信頼性の高く、生産性の高い密閉型圧縮機を提供することができる。

次に過酷な運転条件や連続運転などにおいて、圧縮されて圧力が上昇した冷媒ガス１１４が入口通路１５０を通過し内壁面１５２に圧力荷重１５４が作用した場合について説明する。

入口通路１５０の内壁面１５２は、入口通路１５０と圧縮室１２２との壁厚１５６が一定にならないように圧縮室１２２の円弧形状に対して逆向きの円弧形状に形成しているため、圧縮されて圧力が上昇した高温の冷媒ガス１１４が入口通路１５０を通過して内壁面１５２に圧力荷重１５４が作用しても、入口通路１５０の内壁面１５２から圧縮室１２２に作用する圧力荷重１５４を分散させることができ、圧縮室１２２の変形を防止することができる。

その結果、圧縮室１２２の変形によるピストン１８２の摺動損失を低減することができ、入力の増加を抑えた高効率で高信頼性を実現することができる。

またシリンダブロック１２０は、剛性が最も低くなる前脚部１８８と後脚部１９０の中間位置１９１が吐出マフラー１２４で覆われて一体に形成されているため、最小限の構成で脚部１８６間の中間位置１９１の剛性を高めることができ、不必要に脚部１８６間の剛性を高めて重量がアップすることがないため、必要不可欠な吐出マフラー１２４を利用してシリンダブロック１２０の剛性を高めることができる。

その結果、小型軽量化を実現するとともに、一体形成による生産性向上を実現することができる。

さらに吐出マフラー１２４は、シャフト１７２の開口部１７８の水平面１７９より低い位置に形成されているので運転時にシャフト１７２の開口部１７８から遠心力によって水平に飛散した潤滑油１０４が、高温高圧の冷媒ガス１１４が通過するために高温となる吐出マフラー１２４の外壁１７７に飛散することなく飛び越え、密閉容器１０２の内壁面１０２ａに飛散する。

そのため、潤滑油１０４が吐出マフラー１２４の外壁１７７に飛散し温度が上昇するのを防ぐことができ、潤滑油１０４が密閉容器１０２に飛散して内壁面１０２ａにより冷却される。

その結果、潤滑油１０４が高温になり粘度が低下するのを防止することができ、摺動部での潤滑が良化し摺動部の損失を低減するとともに、摺動部の摩耗を防止することができる。

また吐出マフラー１２４の外壁１９２と圧縮室１２２の外壁１９４との間には、熱伝導を低減する凹部１９６が形成されているため、運転時に高温の冷媒ガス１１４が流れて高温となる吐出マフラー１２４の熱が、圧縮室１２２へ熱伝導して圧縮室１２２が高温になるのを防止できる。さらに、この凹部１９６を密閉容器１０２内の冷媒ガス１１４が対流して流れることで、より一層吐出マフラー１２４の外壁１９２や圧縮室１２２の外壁１９４の温度を下げることができる。

その結果、さらに圧縮効率の低下を防ぎ、高い圧縮効率を実現することができる。

本発明にかかる密閉型圧縮機は、シリンダブロックの上部に吐出マフラーが一体で形成したことで、低騒音で、信頼性の高く、生産性の高い密閉型圧縮機を提供することができるので、自販機、冷凍ショーケース、除湿機などの用途にも適用できる。

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 同実施の形態における密閉型圧縮機の上視断面図 同実施の形態における密閉型圧縮機の上視投影図 図１のＣ−Ｃ線における部分断面図 図２のＤ−Ｄ線における部分断面図 同実施の形態におけるシリンダブロックの側面図 従来の密閉型圧縮機の縦断面図 図７のＡ−Ａ線における部分断面図 図８のＢ−Ｂ線における部分断面図

符号の説明

１０２ 密閉容器
１０４ 潤滑油
１１０ 電動要素
１１２ 圧縮要素
１２０ シリンダブロック
１２２ 圧縮室
１２４ 吐出マフラー
１２６ 軸受部
１３０ バルブプレート
１３２ 端面
１４０ ヘッド
１４２ 吐出室
１４６ 連通路
１５０ 入口通路
１５２ 内壁面
１７２ シャフト
１７８ 開口部
１７９ 水平面
１８０ 給油機構
１８２ ピストン
１８６ 脚部
１９６ 凹部

Claims (6)

1. 密閉容器内に潤滑油を貯留するとともに、電動要素と前記電動要素の上方に配置された圧縮要素を収容し、前記圧縮要素は、一端が前記潤滑油中に連通し他端が上端の開口部に連通する給油機構を備えたシャフトと、圧縮室と吐出マフラーとを一体に形成するとともに、前記シャフトを軸支する軸受部を備えたシリンダブロックと、前記圧縮室内を往復動するピストンと、前記シリンダブロックの端面を封止するとともに反圧縮室側に吐出弁装置を備えたバルブプレートと、前記吐出弁装置を収容する吐出室を形成したヘッドと、一端が前記吐出室に連通し他端が前記吐出マフラーに連通する連通路とを備え、前記吐出マフラーは、前記シリンダブロックの上部に形成された密閉型圧縮機。
2. 連通路は、シリンダブロックに形成されるとともに圧縮室の略延出方向に設けられた入口通路を備え、前記入口通路の内壁面は、前記内壁面に作用する圧力荷重による前記圧縮室の変形を低減する形状に形成されている請求項１に記載の密閉型圧縮機。
3. 入口通路の内壁面は、前記入口通路と圧縮室との壁厚が一定にならない形状に形成されている請求項２に記載の密閉型圧縮機。
4. シリンダブロックは下方に電動要素と締結される脚部を備え、前記シリンダブロックの上面投影において、吐出マフラーは異なる脚部の中間位置を含んで形成された請求項１から３のいずれか一項に記載の密閉型圧縮機。
5. 吐出マフラーは、シャフトの開口部の水平面よりも低い位置に形成された請求項１から４のいずれか一項に記載の密閉型圧縮機。
6. 吐出マフラーと圧縮室との間に、熱伝導を低減する凹部を形成した請求項１から５のいずれか一項に記載の密閉型圧縮機。