JP2010048091A - 密閉型圧縮機 - Google Patents

Abstract

【課題】吐出ガスの圧力を緩和し脈動を低減させスムーズに冷凍サイクルに送り出すことで、低騒音化を実現した密閉型圧縮機を提供する。
【解決手段】圧縮室を形成するシリンダブロック１１１と、圧縮室内を往復動するピストンと、圧縮室で圧縮された冷媒ガスが吐出される吐出マフラー１６３，１６９とを備え、吐出マフラー１６３，１６９の内容積の合計は、ピストンが下死点に位置する時の圧縮室の容積の２倍以上にしたもので、吐出ガスの圧力を緩和し脈動を低減させスムーズに冷凍サイクルに送り出すことで、騒音の低い密閉型圧縮機を実現することができる。
【選択図】図３

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、この種の密閉型圧縮機は、高効率とともに低騒音化が求められて、吐出マフラーを備えたものがある（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、図６は図５におけるＡ方向の矢視断面図を示したものである。

図５及び図６において、密閉容器１の底部にはオイル（図示せず）を貯留するとともに、圧縮要素３を駆動する電動要素５を収容し、電動要素５は固定子７および回転子（図示せず）から構成されている。

次に、圧縮要素３の詳細を以下に説明する。

クランクシャフト９は主軸（図示せず）および偏心軸１１から構成されており、主軸（図示せず）は軸受部（図示せず）に回転自在に軸支されるとともに、回転子（図示せず）が固定され、下端にはオイル（図示せず）に浸漬した給油管１３が形成されている。

ピストン１５はシリンダブロック１７のシリンダ１９に往復自在に挿入されており、圧縮室２１を形成する。また、連結手段２３はピストン１５と偏心軸１１を連結している。

バルブプレート２５はシリンダ１９の端面２７を封止する。吐出室２９を形成したシリンダヘッド３１は、バルブプレート２５の反シリンダ１９側に固定される。

シリンダブロック１７に取り付けられた吐出マフラー３３ａ，３３ｂは、シリンダブロック１７に設けられた連通孔３５ａ，３５ｂによって吐出室２９とそれぞれ連通している。

吐出ライン３７は、一端が吐出マフラー３３ａに連通しており、他端が密閉容器１に固定されたディスチャージチューブ３９に取り付けられ、冷凍サイクルの高圧側（図示せず）に接続される。

サクションマフラー４０は一端がバルブプレート２５を介してシリンダ１９に連通し、吸入管（図示せず）に接続されている。

吸入管（図示せず）は、密閉容器１に固定されるとともに冷凍サイクルの低圧側（図示せず）に接続される。

以上のように構成された圧縮機について、以下にその動作を説明する。

冷凍サイクル（図示せず）より低温低圧の冷媒がシリンダ１９内に導かれた後、圧縮要素３内の圧縮室２１に流入して圧縮され、吐出室２９へ吐出される。この吐出された冷媒は連通孔３５ａ，３５ｂを通りそれぞれ吐出マフラー３３ａ，３３ｂ、吐出ライン３７、ディスチャージチューブ３９を通り、冷凍サイクル（図示せず）へ導かれる。
特許第２８９２７１９号公報

しかしながら、上記従来の構成では、吐出マフラー３３ａ，３３ｂの内容積が不足した場合、圧縮要素３内の圧縮室２１で圧縮された冷媒は、吐出圧力を緩和し圧力脈動を低減することができずに送り出されるため、騒音が大きくなるといった課題があった。

本発明は、上記従来の課題を解決するもので、低騒音の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、圧縮室で圧縮された冷媒ガスが吐出される吐出マフラーを備え、吐出マフラーの内容積は、ピストンが下死点に位置する時の圧縮室の容積の２倍以上することで、吐出ガスの圧力を緩和させスムーズに冷凍サイクルに送り出すことで、騒音の増大を抑制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、圧縮室で圧縮された冷媒ガスが吐出される吐出マフラーを備え、吐出マフラーの内容積は、ピストンが下死点に位置する時の圧縮室の容積の２倍以上することで、吐出ガスの圧力を緩和させスムーズに冷凍サイクルに送り出すことで、騒音の増大を抑制することができ、低騒音の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を収納し、前記圧縮要素は圧縮室を形成する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、前記圧縮室で圧縮された冷媒ガスが吐出される吐出マフラーとを備え、前記吐出マフラーの内容積は、前記ピストンが下死点に位置する時の前記圧縮室の容積の２倍以上にしたもので、吐出ガスの圧力を緩和し脈動を低減してスムーズに冷凍サイクルに送り出すことで、低騒音の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、吐出マフラーは、内容積がほぼ同じである第１吐出マフラーと第２吐出マフラーとを有し、前記第１吐出マフラーと前記第２吐出マフラーは、冷媒通路を形成する連通孔にて連通しているもので、吐出マフラーの加工、成形も同一にすることができ、必要な部品も共用することができるため、請求項１に記載の発明の効果に加えてさらに、生産性が高く製造コストの安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に記載の発明において、電動要素は、インバータ駆動回路により商用電源周波数以上の回転数を含む複数の回転数で運転されるもので、高速回転時に、吐出する冷媒の循環量が増えても、吐出ガスの圧力を緩和し脈動を低減してムーズに冷凍サイクルに送り出すことができ、請求項１または２に記載の発明の効果に加えてさらに、商用電源以上の回転時においても、低騒音の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１から３のいずれか一項に記載の発明において、冷媒はＲ６００ａであるため、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、低騒音でさらに地球環境に良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縦断面図、図２は、同実施の形態における密閉型圧縮機の平面断面図、図３は、図２のＢ−Ｂ線断面図、図４は、同実施の形態における吐出マフラー内容積と騒音の特性図である。

図１から図３において、密閉容器１０１内には、電動要素１０３と圧縮要素１０５とを一体化した電動圧縮要素１０７が、複数のサスペンションスプリング１０９を介して弾性的に支持されて収容される。

次に、圧縮要素１０５の詳細を以下に説明する。

シリンダブロック１１１は、略円筒形のシリンダ１１３を有するとともに軸受１１５を形成している。

クランクシャフト１１７は主軸１１９および偏心軸１２１から構成されており、主軸１１９はシリンダブロック１１１の軸受１１５に回転自在に軸支されるとともに、電動要素１０３の回転子１２２が固定され、下端にはオイル１２３に浸漬した給油ポンプ１２５が形成されている。

偏心軸１２１には、オイル放出孔（図示せず）が設けられており、偏心軸１２１の内部には連通孔１２９が設けられており、一端が偏心軸１２１の上端に開口し、他端は主軸１１９の外周に形成したスパイラル溝１３１によって傾斜通路１３３と給油ポンプ１２５に連通している。また、偏心軸１２１にはバランスウェイト１３５が固定されている。

ピストン１３７はシリンダ１１３に往復動自在に挿入され、圧縮室１３９を形成しており、偏心軸１２１との間を連結手段１４１によって連結されている。

吐出弁（図示せず）を配設したバルブプレート１４３は、シリンダ１１３の端面１４５を封止する。吐出室１４７を形成したシリンダヘッド１４９はバルブプレート１４３の反シリンダ１１３側に固定される。バルブプレート１４３のパス孔１５１は、シリンダブロック１１１の連通路１５３、第１チャンバ１５５、連通孔１５７、及び、第２チャンバ１５９へと順次に連通している。

また、吐出マフラーとして、第１吐出マフラー１６３と第２吐出マフラー１６９を備え、第１チャンバ１５５は、マフラーカバー１６１で覆われ第１吐出マフラー１６３を形成し、第２チャンバ１５９は、吐出ライン１６５が連結されたマフラーカバー１６７によって覆われ第２吐出マフラー１６９を形成している。

また、第１吐出マフラー１６３と第２吐出マフラー１６９の内容積はほぼ同じであり、第１吐出マフラー１６３と第２吐出マフラー１６９の内容積の合計は、ピストン１３７が下死点に位置する時の圧縮室１３９の容積（気筒容積に相当）の約２倍以上である。

ＰＢＴなどの樹脂で成型されるサクションマフラー１７１は、一端がバルブプレート１４３を介してシリンダ１１３に連通し、密閉容器１０１内に開口する開口部（図示せず）を備える。

密閉容器１０１には、ハーメチックターミナル１７３やサクションチューブ１７５、ディスチャージチューブ１７７が溶接等により固定されている。サクションチューブ１７５とディスチャージチューブ１７７は冷却システム（図示せず）の低圧側と高圧側にそれぞれ接続されている。また、ディスチャージチューブ１７７は、密閉容器１０１内の先端が吐出ライン１６５と接続されている。

インバータ駆動回路（図示せず）によって駆動される圧縮要素１０５は、フェライト系またはネオジウム等の希土類を用いた永久磁石（図示せず）を内蔵する回転子１２２と、鉄心に銅線を巻回した固定子１７９で構成され、商用電源周波数以上（例えば８０ｒ／ｓ）の回転数を含む複数の回転数で運転される。

以上のように構成された密閉型圧縮機において、以下その動作、作用を説明する。

インバータ駆動回路（図示せず）によって電動要素１０７圧縮要素１０５が駆動され、回転子１２２がクランクシャフト１１７を回転させることで、偏心軸１２１の運動が連結手段１４１を介してピストン１３７に伝えられ、ピストン１３７はシリンダ１１３内を往復運動する。

その際に、サクションチューブ１７５から密閉容器１０１内に流入した地球環境に優しい冷媒Ｒ６００ａはサクションマフラー１７１の開口部から圧縮室１３９内に吸入され、圧縮室１３９内で連続して圧縮され、ディスチャージチューブ１７７より冷却システムへ再び吐出される。

ここで、圧縮室１３９で圧縮された冷媒の吐出経路について、詳細に説明する。

圧縮室１３９内で圧縮された冷媒Ｒ６００ａは、まずシリンダヘッド１４９に形成された吐出室１４７に一旦開放された後に、バルブプレート１４３のパス孔１５１を介して吐出される。

パス孔１５１を通った冷媒Ｒ６００ａは、シリンダブロック１１１の連通路１５３を通り、第１チャンバ１５５とマフラーカバー１６１とで成形される第１吐出マフラー１６３に開放され、さらに、シリンダブロック１１１の連通孔１５７を通り、第２チャンバ１５９と吐出ライン１６５が連結されたマフラーカバー１６７によって形成された第２吐出マフラー１６９に開放される。

第２吐出マフラー１６９に開放された冷媒は、吐出ライン１６５を通り、ディスチャージチューブ１７７より冷却システムへ吐出される。

第１吐出マフラー１６３と第２吐出マフラー１６９の合計内容積が、ピストン１３７が下死点に位置する時の圧縮室１３９の容積の約２倍以上としているため、流速の速い冷媒Ｒ６００ａにおいても、第１吐出マフラー１６３及び第２吐出マフラー１６９内で十分に圧力を緩和し脈動を低減してスムーズに冷凍サイクルに送り出すため、低騒音化を実現することができる。

ここで、冷媒Ｒ６００ａを用い、ピストン１３７が下死点に位置する時の圧縮室１３９の容積が１０．２ｃｍ^３である密閉型圧縮機において、運転回転数８０ｒ／ｓにおける２つの吐出マフラー１６３，１６９の内容積の合計と騒音との関係を図４に示す。横軸に２つの吐出マフラー１６３，１６９の内容積の合計、縦軸に密閉型圧縮機実機での騒音レベルを示している。

図４より、吐出マフラー１６３，１６９の内容積の合計が２０．４ｃｍ^３以上で騒音レベルが低く安定し、逆に２０．４ｃｍ^３以下で騒音レベルが急激に高くなることが判る。

以上のことから、特に商用電源周波数以上（例えば８０ｒ／ｓ）の回転数で運転された場合において、単位時間当たりの冷媒の循環量が増え、吐出圧力が高くなっても、第１吐出マフラー１６３と第２吐出マフラー１６９の合計内容積が、ピストン１３７が下死点に位置する時の圧縮室１３９の容積の約２倍以上にすることで、低騒音化を実現することができると結論付けられる。

また、商用電源周波数以下の回転数で運転された場合においても、低騒音化の効果量に違いはあるものの、低騒音化を実現することができる。

なお、上記の通り、第１吐出マフラー１６３と第２吐出マフラー１６９の合計内容積を、気筒容積の約２倍以上にすることで低騒音化を実現することができたのは、吐出マフラー１６３，１６９の容積が小さいと吐出された冷媒が吐出マフラー１６３，１６９内で詰まった状態になり、その作用としてバルブプレート１４３に内設された吐出弁（図示せず）に叩き音などが生じるといった現象を回避することができたものと推察する。

さらに、第１吐出マフラー１６３と第２吐出マフラー１６９の内容積をほぼ同じにすることで、第１チャンバ１５５と第２チャンバ１５９を製造する際の加工法が同一にすることができるとともに、鉄板をプレス成形して製造するマフラーカバー１６１，１６７を同一形状にすることができため、金型コストを安く抑えることができるので、低コストの密閉型圧縮機を提供することができる。

また、言うまでもないが、冷媒Ｒ６００ａを使用しているため、地球環境に良い密閉型圧縮機を提供することができる。

以上のように本実施の形態によれば地球環境に優しく、低騒音で低コストの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、高効率、高信頼性が可能となるので、冷凍ショーケース、除湿機エアーコンディショナーや自動販売機などに用いられる密閉型密閉型圧縮機等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平面断面図 図２のＢ−Ｂ線断面図 同実施の形態における吐出マフラー内容積と騒音の特性図 従来の密閉型圧縮機の縦断面図 図５におけるＡ方向の矢視断面図

符号の説明

１０１ 密閉容器
１０３ 電動要素
１０５ 圧縮要素
１１１ シリンダブロック
１３７ ピストン
１３９ 圧縮室
１５７ 連通孔
１６３ 第１吐出マフラー
１６９ 第２吐出マフラー

Claims (4)

1. 密閉容器内に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を収納し、前記圧縮要素は圧縮室を形成する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、前記圧縮室で圧縮された冷媒ガスが吐出される吐出マフラーとを備え、前記吐出マフラーの内容積は、前記ピストンが下死点に位置する時の前記圧縮室の容積の２倍以上であることを特徴とする密閉型圧縮機。
2. 吐出マフラーは、内容積がほぼ同じである第１吐出マフラーと第２吐出マフラーとを有し、前記第１吐出マフラーと前記第２吐出マフラーは、冷媒通路を形成する連通孔にて連通している請求項１に記載の密閉型圧縮機。
3. 電動要素は、インバータ駆動回路により商用電源周波数以上の回転数を含む複数の回転数で運転される請求項１または２に記載の密閉型圧縮機。
4. 冷媒はＲ６００ａである請求項１から３のいずれか一項に記載の密閉型圧縮機。