JP2011032874A - 密閉型圧縮機及びこれを用いた冷蔵庫 - Google Patents

Abstract

【課題】圧縮機の効率を改善することを目的とする。また、圧縮室から伝達される吐出脈動を低減して、脈動騒音を改善することを目的とする。
【解決手段】密閉容器内に圧縮部と駆動部とを備え、該密閉容器内に設けられたシリンダブロックと、該シリンダブロックに設けられた圧縮室と、該圧縮室の内部で往復動して冷媒を圧縮するピストンと、前記シリンダブロックの一側に設けられ前記圧縮室に連通する吐出室及び吸入室が区画形成されたシリンダヘッドと、前記吸入室に連通して前記冷媒を外部から吸い込む吸込パイプと、前記吐出室に連通して前記圧縮された冷媒を外部へ吐出する吐出管と、を有し、前記吐出管は複数の管路に分岐したことを特徴とする。
【選択図】 図２

Description

本発明は密閉型圧縮機及びこれを用いた冷蔵庫に関する。

一般に、特許文献１又は２に記載のように、冷蔵庫や空気調和機などの冷凍サイクルに採用される圧縮機は、密閉容器によって外観をなしており、この密閉容器の内部には、冷媒の圧縮が行われる圧縮部と、冷媒の圧縮による圧縮動力を提供する駆動部と、が設置され、密閉容器の一側及び他側には、外部の冷媒を密閉容器の内部に案内する吸入継ぎパイプと、圧縮部で圧縮された冷媒を密閉容器の外部に吐出する吐出継ぎパイプとが設置される。

圧縮部は、密閉容器の下部に設けられており、冷媒を圧縮するための圧縮室を形成するシリンダブロックと、圧縮室の内部で直線往復運動をして冷媒の圧縮作用を行うピストンと、圧縮室を密閉するためにシリンダブロックの一側に接合されるとともに、吐出室と吸入室とが区画形成されたシリンダヘッドと、これらシリンダブロックとシリンダヘッドとの間に設けられ吸入室から圧縮室に吸入されるか、圧縮室から吐出室に吐出される冷媒の流れを開閉するためのバルブ装置とから構成される。

このような構成により、駆動部が駆動されると、ピストンが圧縮室の内部で直線往復運動をする。ついで、密閉容器の外側の冷媒は、吸入継ぎパイプからシリンダヘッドの吸入室に流入された後、圧縮室に伝達されて圧縮室の内部で圧縮される。次いで、この圧縮室で圧縮された冷媒は、再びシリンダヘッドの冷媒吐出室に吐出された後、吐出管を通して密閉容器の外部に吐出される。このような過程が反復的に行われることで、圧縮機による冷媒の圧縮作用が行われる。

特許第３９９８６９３号 特許第２８９２７１９号

圧縮機が駆動すると圧縮部のピストンの往復運動により、運転振動が発生し、この振動が前記シリンダヘッドの吐出室と密閉容器の吐出継ぎパイプとの間を連通する吐出管を通じて密閉容器に伝達される。この振動伝達をできるだけ小さくするために、前記吐出管は一本の細長いパイプの素材を密閉容器内の空間を適宜蛇行させた形状に整形したものとなっている。

ここで、近年、冷蔵庫の大容量の需要が増加してきており、これに対応するために、圧縮機の冷凍能力を増大させる必要があり、圧縮室の容積を大きくする必要がある。

しかしながら、圧縮室の容積を大きくすると、圧縮室から吐出される冷媒の流量が増加するため、冷媒の流通経路を形成している前記吐出管の管路抵抗が増大し、これにより、圧縮機の性能が低下する、という課題があった。

また、管路抵抗を小さくするために、管径の大きな吐出管にすると、吐出管の剛性が大幅に増大し、これが原因で圧縮機の振動が増大する、という課題があった。

また、管径の大きな吐出管にすると、圧縮室からの吐出脈動が冷媒の流通経路の吐出管を通じて、圧縮機の外部に連結される配管に脈動が伝達されて、脈動騒音が発生する、という課題があった。

上記課題に鑑みて、本発明は、冷媒の流通経路を形成する吐出管の管路損失を小さくすることにより、圧縮機の効率を改善することを目的とする。また、圧縮室から伝達される吐出脈動を低減して、脈動騒音を改善することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の圧縮機は、密閉容器内に圧縮部と駆動部とを備え、該密閉容器内に設けられたシリンダブロックと、該シリンダブロックに設けられた圧縮室と、該圧縮室の内部で往復動して冷媒を圧縮するピストンと、前記シリンダブロックの一側に設けられ前記圧縮室に連通する吐出室及び吸入室が区画形成されたシリンダヘッドと、前記吸入室に連通して前記冷媒を外部から吸い込む吸込パイプと、前記吐出室に連通して前記圧縮された冷媒を外部へ吐出する吐出管と、を有し、前記吐出管は複数の管路に分岐したことを特徴とする。

また、前記吐出管の分岐した管路の径が異なることを特徴とする。

また、前記吐出管は第一の吐出管と第二の吐出管とを有し、該第一の吐出管と該第二の吐出管とが前記密閉容器内で対称に配置されたことを特徴とする。

また、本発明の冷蔵庫は、上から冷蔵室，冷凍室，野菜室が形成された冷蔵庫において、前記冷蔵庫本体の背面下部に断熱区画された機械室に設置された圧縮機と、前記機械室に設置された凝縮器と、前記冷凍室の後方に設けられた冷却室に設置された蒸発器と、前記蒸発器の上方に設置された送風ファンと、を有し、前記圧縮機，前記凝縮器及び前記蒸発器が順に接続された冷凍サイクルを備え、前記蒸発器によって冷却された冷気が前記送風ファンによって前記冷蔵室，前記冷凍室及び前記野菜室へと送られて、前記圧縮機は密閉容器内に圧縮部と駆動部とを備え、該密閉容器内に設けられたシリンダブロックと、該シリンダブロックに設けられた圧縮室と、該圧縮室の内部で往復動して冷媒を圧縮するピストンと、前記シリンダブロックの一側に設けられ前記圧縮室に連通する吐出室及び吸入室が区画形成されたシリンダヘッドと、前記吸入室に連通して前記冷媒を外部から吸い込む吸込パイプと、前記吐出室に連通して前記圧縮された冷媒を外部へ吐出する吐出管と、を有し、前記吐出管は複数の管路に分岐したことを特徴とする。

本発明の圧縮機は、冷媒の流通経路を形成する吐出管の管路損失を小さくすることにより、圧縮機の効率を改善することができる。また、圧縮室から伝達される吐出脈動を低減して、脈動騒音を改善することができる。

本発明の実施形態に係る密閉型圧縮機の全体構造を示した断面図である。 図１のＡ−Ａ線断面図である。 図２のＢ−Ｂ線断面図で、吐出マフラの構造を示した図である。 図２の合流管の構造を示した図である。 本発明の実施形態に係る冷蔵庫の断面図である。

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。まず、図１及び図２を用いて、圧縮機の全体構成について説明する。

圧縮機は、上部容器１ａと下部容器１ｂとが結合形成される密閉容器１と、この密閉容器１の内部に設けられるものとして、冷媒の圧縮が行われる圧縮部１０と、冷媒の圧縮による圧縮動力を提供する駆動部２０とを備える。密閉容器１の一側および他側には、外部の冷媒を密閉容器１の内部に案内する吸入継ぎパイプ２と、圧縮部１０で圧縮された冷媒を密閉容器１の外部に吐出する吐出継ぎパイプ３とが設けられる。

圧縮部１０には、冷媒を圧縮するための圧縮室１１ａが形成されたシリンダブロック１１と、圧縮室１１ａの内部で直線往復運動をして冷媒の圧縮作用を行うピストン１２とを備える。

また、圧縮室１１ａを密閉するためにシリンダブロック１１の一側に結合されるとともに、吸入室１３ａと吐出室１３ｂとが区画形成されたシリンダヘッド１３と、これらシリンダブロック１１とシリンダヘッド１３との間に設けられ、吸入室１３ａから圧縮室１１ａに吸入されるか、圧縮室１１ａから吐出室１３ｂに吐出される冷媒の流れを取り締まるためのバルブ装置１４とから構成される。

シリンダブロック１１の両側には、吐出マフラ４０，５０が設置されている。吐出マフラ４０，５０は、連通路４０ａ，５０ａを介して、シリンダヘッド１３の吐出室１３ｂに連通されている。吐出マフラ４０，５０には、吐出管３０，３１のそれぞれの一端が連結されている。また、吐出管３０，３１のそれぞれの他端は、合流管１９の一側の開口部に連結されている。さらに合流管１９の他端の開口部は、吐出継ぎパイプ３に連結されている。すなわち、吐出後の冷媒が通る管路は、分岐する管で構成された構造となる。

また、駆動部２０は、ピストン１２が圧縮室１１ａの内部で往復運動をするための駆動力を提供するもので、密閉容器１の内部に固定された固定子２１と、この固定子２１の内部に離隔設置され、固定子２１と電磁気的に相互作用をする回転子２２とを備えている。また、回転子２２の中心部には、回転子２２と一緒に回転する回転軸２３が設けられ、回転軸２３の下部には、偏心回転する偏心部２４と、この偏心部２４の偏心回転を直線運動に転換するために、一端は偏心部２４に回転運動自在に結合され、他端はピストン１２に回転及び直線運動自在に設置されたコネクティングロッド２５とが設けられる。ここで、シリンダブロック１１の上部には回転軸２３及び回転子２２の回転を支持する支持ベアリング２６が設けられる。

したがって、電源印加による固定子２１と回転子２２との間の電気的な相互作用によって、回転子２２と一緒に回転軸２３が回転すると、偏心部２４及びコネクティングロッド２５により連結されたピストン１２が圧縮室１１ａの内部で直線運動をする。

密閉容器１の外部の冷媒は、吸入継ぎパイプ２からシリンダヘッド１３の吸入室１３ａに流入された後、圧縮室１１ａに伝達されて圧縮室１１ａの内部で圧縮される。次いで、この圧縮室１１ａで圧縮された冷媒は、再びシリンダヘッド１３の吐出室１３ｂに吐出された後、二つの連通路４０ａ，５０ａを流通して二つの吐出マフラ４０，５０に吐出される。そして、二つの吐出管３０，３１を流通する。二つの吐出管３０，３１を流通する冷媒は、合流管１９によって合流し、吐出継ぎパイプ３を流通して密閉容器１の外部に吐出される。このような過程が反復的に行われることで、圧縮機による冷媒の圧縮作用が行われる。

また、圧縮機が運転すると、運転振動が発生する。そのため、密閉容器１の中に設けられた圧縮部１０と駆動部２０とから構成される圧縮機本体９の運転振動が、密閉容器１に伝達することで、騒音及び振動の問題が発生する。

そこで、この振動を防振するために、圧縮機本体９は密閉容器の下部に設置されたスプリングによって弾性支持されている。

また、圧縮された冷媒の吐出流路を形成する吐出管３０，３１は、圧縮機本体９の一部を構成する二つの吐出マフラ４０，５０、合流管１９及び吐出継ぎパイプ３を介して、密閉容器に直接連結する。そのため、吐出管３０，３１を通じて密閉容器１に振動が伝達される。したがって、吐出管３０，３１は、防振性，振動減衰をもたせるために、細長いパイプ素材を曲げて成形されている。その曲げ形状は、密閉容器１内の空スペース内を適宜蛇行した曲げ部分やループ状に成形されている。

また、二本の吐出管３０，３１は、圧縮室１１ａを挟んでそれぞれ左右対称になるように二つの吐出マフラ４０，５０に吐出管３０，３１のそれぞれの一端が連結され、他端が合流管１９に連結されて密閉容器１内に配管されている。

また、二本の吐出管のどちらかの径を異にして、密閉容器１内で配管連結することも容易にできる。

以下、本発明による密閉型圧縮機の動作及びこれによる作用効果に関して説明する。まず、電源が印加されると、固定子２１と回転子２２との間の電気的な相互作用によって、回転子２２と一緒に回転軸２３が回転する。そうすると、偏心部２４及びコネクティングロッド２５により連結されたピストン１２が、圧縮室１１ａの内部で直線往復運動をする。

次いで、密閉容器１の外部の冷媒は、吸入継ぎパイプ２から吸入マフラ５を経て多少騒音が低減した状態でシリンダヘッド１３の吸入室１３ａに流入された後、圧縮室１１ａに伝達されて圧縮室１１ａの内部で圧縮される。次いで、この圧縮室１１ａで圧縮された冷媒は、再びシリンダヘッド１３の吐出室１３ｂに吐出される。

吐出室１３ｂから吐出された冷媒は、連通路４０ａ，５０ａを経て、吐出マフラ４０，５０の両方に吐出される。なお、冷媒の吐出脈動を低減する目的で、連通路４０ａ，５０ａのどちらかの径及び長さを異にする構造も可能である。

また、冷媒の吐出脈動を低減する目的で、二つの吐出マフラ４０，５０のそれぞれを直接連通させる連通路（図示せず）を設置することも可能である。

吐出マフラ４０，５０に導入された冷媒は、吐出管３０，３１の両方に流入し、吐出管３０，３１に流入した冷媒は合流管１９で合流し、吐出継ぎパイプ３を経て圧縮機の外部に吐出される。

したがって、冷蔵庫の大容量に対応する目的で、圧縮室１１ａからの冷媒の吐出量を増大させた設計変更をした場合でも、吐出室１３ｂから二つの連通路４０ａ，５０ａ，二つの吐出マフラ４０，５０，二つの吐出管３０，３１，合流管１９及び吐出継ぎパイプ３を経て吐出する構造であるので、冷媒流路の管路抵抗を少なくできる。

また、連通路４０ａ，５０ａのどちらかの径を異にすること、吐出管３０，３１のどちらかの径を異にすること、さらには、二つの吐出マフラに直接連通路を設けることなどにより、冷媒の吐出脈動が低減できる。

また、二つの吐出管を左右対称に配管してあるので、圧縮機のＯＮ，ＯＦＦ時に起こる、密閉容器１の内部の圧縮機本体の大きな揺動を規制することができる。

以上説明した本実施の形態の圧縮機は、圧縮室１１ａに連通する二本の吐出管３０，３１で冷媒の吐出流通経路を形成することにより、管路抵抗を小さくして、冷媒の流量を改善して圧縮機の冷凍能力を向上できる効果がある。

また、吐出圧力損失が小さくできるので、駆動部２０で消費される電力を小さくできる効果がある。

また、圧縮機は、密閉容器１の中で、圧縮部１０と駆動部２０からなる圧縮機本体９がバネで弾性支持されているため、圧縮機の運転時の起動，停止時は圧縮機本体９が密閉容器１内で大きく揺動し、密閉容器１と圧縮機本体９とが起動，停止時に接触して、いわゆる、当り音が発生する問題がある。これに対して、本実施の形態は、二つの吐出管３０，３１を密閉容器１内部で左右対称に配置してあるため、圧縮機本体９の起動，停止時の大きな揺動の規制は、従来の一本の吐出管構造の圧縮機にくらべて、前記揺動の規制をすることができるので、当り音の発生を防止できる効果がある。

また、揺動が少なくなることは、支持バネや吐出管，吐出継ぎパイプの揺動による撓み量が小さくなるのでこれら部材の疲労破壊の防止にもつながる。

また、圧縮室１１ａ内部でピストン１２が直線往復運動を反復的に行って冷媒が吐出されるので、冷媒流路管内で冷媒が脈動して吐出される。これに対して、本実施の形態は、二つの吐出管３０，３１のどちらかの径を異にしたものを合流管１９に連結して、密閉容器１外部に冷媒を吐出する構造なので、合流管１９部で脈動を共鳴させることができ、密閉容器１の外部に吐出される冷媒の脈動を低減することができる。

次に、冷蔵庫に上記実施の形態の圧縮機を適用した場合について説明する。冷蔵庫は、冷蔵庫本体１０１及び扉を備えて構成されている。冷蔵庫本体１０１は、鋼板製の外箱１１１と樹脂製の内箱１１２との間にウレタン発泡断熱材１１３及び真空断熱材（図示せず）を有して構成され、上から冷蔵室１０２，冷凍室１０３，１０４，野菜室１０５の順に複数の貯蔵室を有している。換言すれば、最上段に冷蔵室１０２が、最下段に野菜室１０５が、それぞれ区画して配置されており、冷蔵室１０２と野菜室１０５との間には、これらの両室と断熱的に仕切られた冷凍室１０３，１０４が配設されている。冷蔵室１０２及び野菜室１０５は冷蔵温度帯の貯蔵室であり、冷凍室１０３，１０４は、０℃以下の冷凍温度帯（例えば、約−２０℃〜−１８℃の温度帯）の貯蔵室である。これらの貯蔵室は、仕切り壁１３３，１３４，１３５により区画されている。

冷蔵庫本体１０１の前面には、各貯蔵室の前面開口部を閉塞する扉が設けられている。冷蔵室扉１０６は、冷蔵室１０２の前面開口部を閉塞する扉である。冷凍室扉１０８は、冷凍室１０３の前面開口部を閉塞する扉である。冷凍室扉１０９は、冷凍室１０４の前面開口部を閉塞する扉である。野菜室扉１１０は、野菜室１０５の前面開口部を閉塞する扉である。冷蔵室扉１０６は、観音開き式の両開きの扉、いわゆるフレンチタイプの扉で構成され、冷凍室扉１０８，冷凍室扉１０９，野菜室扉１１０は、引き出し式の扉によって構成され、各引き出し扉とともに貯蔵室内の各容器が引き出される。

冷蔵庫本体１０１には、冷凍サイクルが設置されている。この冷凍サイクルは、圧縮機１１４，凝縮器（図示せず），キャピラリチューブ（図示せず）及び蒸発器１１５、そして再び圧縮機１１４の順に接続して構成されている。圧縮機１１４及び凝縮器は、冷蔵庫本体１の背面下部に設けられた機械室に設置されている。蒸発器１１５は、冷凍室１０３，１０４の後方に設けられた冷却器室に設置され、この冷却器室における蒸発器１１５の上方に送風ファン１１６が設置されている。

蒸発器１１５によって冷却された冷気は、送風ファン１１６によって冷蔵室１０２、冷凍室１０３，１０４及び野菜室５の各貯蔵室へと送られる。具体的には、送風ファン１１６によって送られる冷気は、開閉可能なダンパー装置を介して、その一部が冷蔵室２及び野菜室１０５の冷蔵温度帯の貯蔵室へと送られ、他の一部が冷凍室１０３，１０４の冷凍温度帯の貯蔵室へと送られる。

送風ファン１１６によって冷蔵室１０２，冷凍室１０３，１０４及び野菜室１０５の各貯蔵室へと送られる冷気は、各貯蔵室を冷却した後、冷気戻り通路を通って冷却器室へと戻される。このように、本実施形態の冷蔵庫は、冷気の循環構造を有しており、各貯蔵室を適切な温度に維持する。

冷蔵室１０２内には、透明な樹脂板で構成される複数段の棚１１７〜１２０が取り外し可能に設置されている。最下段の棚１２０は、内箱１１２の背面及び両側面に接するように設置され、その下方空間である最下段空間を上方空間と区画している。また、冷蔵室扉１０６の内側には複数段の扉ポケット１２５〜１２７が設置され、これらの扉ポケット１２５〜１２７は冷蔵室扉１０６が閉じられた状態で冷蔵室１０２内に突出するように設けられている。冷蔵室１０２の背面には、送風ファン１１６から供給された冷気を通す通路を形成する背面パネル１３０が設けられている。

最下段空間には、左から順に、冷凍室１０３の製氷皿に給水するための給水タンク、デザートなどの食品を収納するための収納ケース、室内を減圧して食品の鮮度保持及び長期保存するための減圧貯蔵室１２４が設置されている。減圧貯蔵室１２４は、冷蔵室１０２の横幅より狭い横幅を有し、冷蔵室１０２の側面に隣接して配置されている。

給水タンク及び収納ケースは、左側の冷蔵室扉１０６の後方に配置されている。これによって、左側の冷蔵室扉１０６を開くのみで、給水タンク及び収納ケースを引き出すことができる。また、貯蔵室１２４は、右側の冷蔵室扉１０６の後方に配置されている。これによって、右側の冷蔵室扉１０６を開くのみで、貯蔵室２４の食品トレイを引き出すことができる。

なお、給水タンク及び収納ケースは、左側の冷蔵室扉１０６の最下段の扉ポケット１２７の後方に位置することとなり、貯蔵室１２４は右側の冷蔵室扉１０６の最下段の扉ポケット１２７の後方に位置することとなる。ここで、蒸発器１１５によって冷却されて冷蔵室１０２へ送られた冷気が貯蔵室１２４の周囲を通って貯蔵室１２４の内部を間接冷却する構成である。

以上の実施の形態に係る圧縮機を適用した冷蔵庫は、圧縮機の効率を改善することができる。また、圧縮室から伝達される吐出脈動を低減して、脈動騒音を改善することができる。そして、冷蔵庫の冷却効率を向上し、省エネルギーに寄与することができる。

１ 密閉容器
１ａ 上部容器
１ｂ 下部容器
２ 吸入継ぎパイプ
３ 吐出継ぎパイプ
５ 吸入マフラ
９ 圧縮機本体
１０ 圧縮部
１１ シリンダブロック
１１ａ 圧縮室
１２ ピストン
１３ａ 吸入室
１３ｂ 吐出室
１４ バルブ装置
１９ 合流管
２０ 駆動部
２１ 固定子
２２ 回転子
２３ 回転軸
２４ 偏心部
２５ コネクティングロッド
２６ 支持ベアリング
３０，３１ 吐出管
４０，５０ 吐出マフラ
４０ａ，５０ａ 連通路

Claims (4)

1. 密閉容器内に圧縮部と駆動部とを備え、
   該密閉容器内に設けられたシリンダブロックと、
   該シリンダブロックに設けられた圧縮室と、
   該圧縮室の内部で往復動して冷媒を圧縮するピストンと、
   前記シリンダブロックの一側に設けられ前記圧縮室に連通する吐出室及び吸入室が区画形成されたシリンダヘッドと、
   前記吸入室に連通して前記冷媒を外部から吸い込む吸込パイプと、
   前記吐出室に連通して前記圧縮された冷媒を外部へ吐出する吐出管と、を有し、前記吐出管は複数の管路に分岐したことを特徴とする密閉型圧縮機。
2. 前記吐出管の分岐した管路の径が異なることを特徴とする請求項１に記載の密閉型圧縮機。
3. 前記吐出管は第一の吐出管と第二の吐出管とを有し、該第一の吐出管と該第二の吐出管とが前記密閉容器内で対称に配置されたことを特徴とする請求項１に記載の密閉型圧縮機。
4. 上から冷蔵室，冷凍室，野菜室が形成された冷蔵庫において、
   前記冷蔵庫本体の背面下部に断熱区画された機械室に設置された圧縮機と、前記機械室に設置された凝縮器と、前記冷凍室の後方に設けられた冷却室に設置された蒸発器と、前記蒸発器の上方に設置された送風ファンと、を有し、
   前記圧縮機，前記凝縮器及び前記蒸発器が順に接続された冷凍サイクルを備え、前記蒸発器によって冷却された冷気が前記送風ファンによって前記冷蔵室，前記冷凍室及び前記野菜室へと送られて、
   前記圧縮機は密閉容器内に圧縮部と駆動部とを備え、該密閉容器内に設けられたシリンダブロックと、該シリンダブロックに設けられた圧縮室と、該圧縮室の内部で往復動して冷媒を圧縮するピストンと、前記シリンダブロックの一側に設けられ前記圧縮室に連通する吐出室及び吸入室が区画形成されたシリンダヘッドと、前記吸入室に連通して前記冷媒を外部から吸い込む吸込パイプと、前記吐出室に連通して前記圧縮された冷媒を外部へ吐出する吐出管と、を有し、前記吐出管は複数の管路に分岐したことを特徴とする冷蔵庫。

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