JP2014020224A - 密閉型圧縮機及びこれを備えた冷蔵庫 - Google Patents

Abstract

【課題】圧縮機の密閉容器内壁に沿って流下する潤滑油が吸込継ぎパイプに流入して冷媒ガスと同伴してシリンダ室に吸込まれることを防止すること。
【解決手段】密閉型圧縮機の回転軸下端に設けられたポンプによって潤滑油が吸い上げられて摺動部に散布された後に内壁に沿って流下する潤滑油４１の経路を有し、吸込み継ぎパイプ３０の開口部３０ａが密閉容器の側壁面１ｂに配設され、流下する潤滑油４１が吸込み継ぎパイプ３０に流れる冷媒ガス４２に同伴して混入することを防止する潤滑油流入防止部材４５が設けられ、潤滑油流入防止部材４５は、吸込み継ぎパイプを通す挿通部４５ｂを中央にもつ皿形状構造であって、平面状の底面部４５ａと、底面部４５ａの周縁側に延設した傾斜する鍔部４５ｃと、を有する構造である。
【選択図】図３

Description

本発明は、冷蔵庫、エアコンディショナ、冷蔵ショーケース等の冷凍サイクルを有する装置に使用される密閉型圧縮機に関する。

近年、地球環境保護に対する省電力化の要求が高まっており、冷蔵庫等の冷凍サイクルを有する装置において、特に高効率化が強く要望されている。従来の密閉型電動圧縮機は上蓋と下蓋を接合した密閉容器の外観を成しており、密閉容器内底部には潤滑油を貯留し、密閉容器内の上方に圧縮要素、下方に電動要素を配置した圧縮機本体が密閉容器内に弾性支持されている（本実施形態に係る密閉型圧縮機の概略構成を示している図１に示すコイルばね６１を参照）。圧縮要素は、下端が潤滑油に浸かり電動要素により回転する回転軸と、回転軸を軸支する支持枠と、支持枠に固定されたシリンダブロックと、回転軸に連結するピストンと、がシリンダ内を往復運動する構造を成している。

回転軸の下端には給油ポンプが設置されており、潤滑油は回転軸の回転に伴い、給油ポンプによって上方に汲み上げられ、回転軸に設けられた給油通路及び分岐孔を通して軸受け摺動部を潤滑し、また、回転軸の上端から散布して（本実施形態に係る密閉型圧縮機の概略構成を示している図１に示す飛散潤滑油４８を参照）ピストン・シリンダ摺動部を潤滑するようになっている。

圧縮機が運転されると冷凍サイクルの冷媒ガスは、密閉容器の下蓋の側部に設置された吸込み継ぎパイプを通して密閉容器内に流入し、シリンダ頂部に設置される吸込みサイレンサを通してシリンダ室に吸込まれ圧縮されて、同じく密閉容器の下蓋の側部に設置された吐出継ぎパイプから密閉容器の外側に吐き出される。

上述した従来の密閉型圧縮機において、密閉容器内に開口する吸込みサイレンサの吸込み口９ａは、図５に示すように、吸込みガスの加熱ロスを抑制するため吸込み継ぎパイプの開口部に近接して設置されていた。図５は従来の密閉型圧縮機における吸込み継ぎパイプ及び吸込みサイレンサと密閉容器との関連構造を示す図である。本実施形態に係る密閉型圧縮機の概略構成を示している図１を参照すると分かるように、圧縮機の運転によって回転軸が回転すると、回転軸に設けられた遠心ポンプによって汲み上げられた潤滑油の一部は軸受け摺動部を潤滑し、大半は、クランクシャフトの上端から八方に散布されることになる。そうすると、図５に示すように、散布された潤滑油は、密閉容器の下部容器１ｂ内壁に当たって、内壁に沿って下方に流下潤滑油４１として流下することになる。

潤滑油が容器内壁に沿って流下する途中には、吸込み継ぎパイプ３０の開口部があり、この開口部に流下する潤滑油４１は吸込み継ぎパイプ３０内を流れる冷媒ガスと同伴して、近接した吸込みサイレンサ９の吸込み口９ａへと吸込まれてしまう。その後、シリンダ室に吸込まれ密閉容器の吐出継ぎパイプ（図１の符号３１）から外に持ち出されて冷凍サイクルを循環することになり、冷凍サイクルのシステムを構成する熱交換器等にとっては、冷凍サイクル中に潤滑油が循環すると、圧力損失の増大や熱交換効率の低下をもたらしたり、また、シリンダ内に吸込まれた潤滑油が液圧縮されるような場合にシリンダ・ピストン摺動部に損傷を与える可能性がある。

そこで、シリンダ内に潤滑油が吸入されるのを防止することを目的として、例えば特許文献１には、冷媒戻り配管に接続された吸入継ぎパイプの開口部が密閉容器の内壁から容器内側に突出している構造が開示されている。この特許文献１によると、吸入した冷媒ガスを圧縮して冷凍サイクルに吐出する圧縮要素と、この圧縮要素を駆動する電動要素とが密閉容器内に収容されており、一端を密閉容器内に開口する開口部を備える冷媒ガスの吸入継ぎパイプを有し、吸入継ぎパイプは、先端に延出するほど内径が徐々に拡がる拡管部を備えると共に、この拡管部の先端に開口部が形成され、吸入継ぎパイプの内周面には、螺旋状の溝を形成し、冷媒ガスが渦流を形成した際の遠心力によって、冷媒ガスと潤滑油とを分離してシリンダ内に潤滑油が吸入され難くしたものである。

特開２０１２−４７１０８号公報

しかしながら、特許文献１に開示された密閉型圧縮機は、吸入継ぎパイプ内の冷媒ガス中に既に潤滑油が混入していることを前提としており、冷媒ガス中に混入した潤滑油と冷媒ガスとを分離してシリンダ内に潤滑油が吸入され難くしたものであり、吸入継ぎパイプに拡管部を設けたりパイプ内周面に螺旋状溝を形成したりして複雑な構造となっている。

本発明の目的は、簡易な構造の採用によって、吸込み継ぎパイプの開口部へ流下潤滑油が流入することをし難くし、冷凍サイクルの中に潤滑油が循環することを抑制して冷凍サイクルの圧力損失の低減と冷凍サイクルシステムの熱交換効率の改善を図る密閉型圧縮機及びこれを備えた冷蔵庫を提供することにある。

前記課題を解決するために、本発明は主として次のような構成を採用する。
密閉容器と、前記密閉容器の側壁面に配設された吸込み継ぎパイプ及び吐出継ぎパイプと、前記密閉容器の底部に設けられた潤滑油の溜まり部と、シリンダブロックとピストンを有して冷媒ガスを圧縮する圧縮部と、前記ピストンに係合する回転軸を回転させることで前記圧縮部を駆動する電動駆動部と、を備えた密閉型圧縮機であって、
前記回転軸の下端に設けられたポンプによって前記溜まり部の潤滑油が吸い上げられ、前記吸い上げられた潤滑油が前記シリンダブロックと前記ピストン間の摺動部に散布されるとともに、前記密閉容器の内壁に沿って流下して前記溜まり部に戻る潤滑油循環経路を有し、前記吸込み継ぎパイプは、その開口部が前記密閉容器の内壁側に突出する形状を以て前記密閉容器の側壁面に配設され、前記流下する潤滑油が前記吸込み継ぎパイプに流れる冷媒ガスに同伴して混入することを防止する潤滑油流入防止部材が、前記開口部の周りに設けられ、前記潤滑油流入防止部材は、前記吸込み継ぎパイプを通す挿通部を中央にもつ皿形状構造であって、平面状の底面部と、前記底面部の周縁側に延設した傾斜する鍔部と、を有する構造である。

本発明によれば、簡易な構造の採用によって、吸込み継ぎパイプの開口部へ流下潤滑油が流入することをし難くし、冷凍サイクルの中に潤滑油が循環することを抑制して冷凍サイクルの圧力損失の低減と冷凍サイクルシステムの熱交換効率の改善を図る密閉型圧縮機及びこれを備えた冷蔵庫を提供することができる。

本発明の実施形態に係る密閉型圧縮機を構成する各構成要素の配置構造を示す断面図である。 図１に示すＡ−Ａ線断面からみた密閉型圧縮機を表す平面図である。 図１に示す吸込み継ぎパイプの開口部近傍の構造を表す図である。 図１に示す密閉型圧縮機を搭載した冷蔵庫の縦断面構造を表す図である。 従来の密閉型圧縮機における吸込み継ぎパイプ及び吸込みサイレンサと密閉容器との関連構造を示す図である。

本発明の実施形態に係る密閉型圧縮機について、図１〜図３を参照しながら以下説明する。図１は本発明の実施形態に係る密閉型圧縮機を構成する各構成要素の配置構造を示す断面図であり、図２は図１に示すＡ−Ａ線断面からみた密閉型圧縮機を表す平面図であり、図３は図１に示す吸込み継ぎパイプの開口部近傍の構造であっって、本発明の構成上の特徴を表す図である。

本実施形態に係る密閉型圧縮機５０は、図１に示すように、上部容器１ａと下部容器１ｂを高さ方向の中間部で結合して密閉容器１を形成している。各容器１ａ，１ｂは、図２に示すように、その断面が楕円形状（オーバル）又は円形形状を形成している。密閉容器１の内部には、その上部に、冷媒を圧縮する圧縮部２が収容されており、その下部には、圧縮部２に動力を付与する駆動部３が収容されており、さらに、その最下部には潤滑油溜まり４０が形成されている。

圧縮部２は、冷媒を圧縮する圧縮室５ａを形成するシリンダブロック５（図２では左側）と、シリンダブロック５内に貫挿されシリンダブロック５内を直線往復運動するピストン６（図１を参照）を備えている。圧縮部２と駆動部３は、偏心軸部７ａを有する回転軸７を介して係合している。

シリンダブロック５の頂部、すなわち、圧縮室５ａの開口端面５ｂ側は、弁座カバー８で覆われて密閉されている。弁座カバー８には吸込みサイレンサ９が接続されている。弁座カバー８と圧縮室５ａの開口端面５ｂ間には、シール部材（図示せず）と、吸い込みバルブと吐出バルブ等からなるバルブ構成部材１０と、が配設されており、シール部材（図示せず）で、弁座カバー８とバルブ構成部材１０間に形成される隙間を閉塞している。

駆動部３は、ピストン６が圧縮室５ａの内部で往復運動するための駆動力を付与するものである。駆動部３は、密閉容器１の内部にコイルばね６１等により弾性支持された固定子３ａと、固定子３ａの内周側に固定子３ａとは僅かな隙間をおいて設置され、固定子３ａと電磁気的に相互作用する回転子３ｂと、を備えている。

回転子３ｂは、回転子３ｂと共に回転する回転軸７に固定されている。回転軸７の下端側には給油ポンプ、例えば遠心ポンプ６０が設置されており、遠心ポンプ６０は、密閉容器１の底部に形成される潤滑油溜まり４０から潤滑油を、支持ベアリング２４とピストン６・シリンダブロック４の摺動部に供給できるように、潤滑油溜まり４０まで延びている。回転軸７の他端側には偏心軸部７ａが形成されて上方へ延びている。そして、偏心軸部７ａには圧縮部２のピストン６が摺動自在に嵌合されている。

回転軸７及び回転子３ｂは、回転軸７の中間部に配設した支持ベアリング２４により回転自在に支持されている。支持ベアリング２４は、圧縮部２と駆動部３の支持枠を兼ねている。

図２に示すように、密閉容器１の一方の側（図２では左下側）には、外部の冷媒を密閉容器１の内部に案内する吸込み継ぎパイプ３０が接続されている。密閉容器１の他方の側（図２は右側）には、圧縮部２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３１が接続されている。

シリンダブロック５の両側（図２では上側および下側）には、弁座カバー８の吐出室８ａに連通する吐出マフラ８ｂ，８ｃが配置されている。したがって、吐出マフラ８ｂ，８ｃは、弁座カバー８に連結している。吐出マフラ８ｃには吐出管２０の一端が連結し、吐出管２０の他端は、吐出継ぎパイプ３１に連結している。また、吐出マフラ８ｂも同様に吐出継ぎパイプ３１に連結している。

図３には、図１に示す吸込み継ぎパイプ３０の開口部近傍の構造を示し、本実施形態の特徴を表すものである。図３に示すように、密閉容器１の下部容器１ｂの壁面には吸込み継ぎパイプ３０がロウ付け等で接合され、吸込み継ぎパイプ３０の開口部３０ａは、下部容器１ｂの内壁面から僅かに吐出して配設されるとともに（開口部３０ａを内壁面から内側に向かって所定寸法をもって延設して吐出させる構造とすると、開口部と圧縮機の内部構成要素との間隙確保が困難となるので、僅かな吐出寸法に留める必要がある）、吸込みサイレンサ９の吸入口９ａと対向する高さに配置される。

図３に示す符号４５は、回転軸７のスパイラル油溝６２の上端部から飛散した潤滑油４８から派生して、密閉容器１の内壁面に沿って流下してきた潤滑油４１が、冷媒ガス４２とともに吸込みサイレンサ９に流入することを防止する潤滑油流入防止部材である。この潤滑油流入防止部材４５は、平面状の中央底部４５ａとその周縁部が傾斜して立ち上がった鍔部４５ｃとからなる皿形状の構成であり、さらに、平面状中央底部には吸込み継ぎパイプ３０を通す挿通部４５ｂを形成している。

皿形状の平面状中央底部４５ａが下部容器１ｂの内壁面にロウ付け又は溶接で密着接合されている。また、皿形状の挿通部４５ｂには吸込み継ぎパイプ３０の開口部３０ａが配置されており、開口部３０ａが皿形状構成の鍔部４５ｃで囲われる構造になっている。潤滑油流入防止部材４５は容易にプレス加工できる鋼板を材料としている。ここで、潤滑油流入防止部材４５は図３に示す構成例に限らず、略半円形の皿形状のものであってもよい。すなわち、吸込み継ぎパイプ３０の軸中心又は軸中心のやや下部よりも上方側に略半円形の皿形状が配置されてもよく、要は、流下してきた潤滑油４１が、鍔部４５ｃの外表面と下部容器１ｂの内壁面とで形成される空間を伝って流れ落ちることで、開口部３０ａから流れ出る冷媒ガス４２に混入しないような構造であれば、円形に限らずどのような形状であってもよい。

次に、本実施形態に係る密閉型圧縮機の動作乃至作用について説明する。密閉型圧縮機５０に通電されると、駆動部３の回転子３ｂが回転に伴って回転軸７が回転し、偏心軸部７ａに連結するピストン６がシリンダブロック５内をピストン運動して冷媒ガスの吸排気が行われる。冷媒ガス４２は吸込み継ぎパイプ３０を通して密閉容器１内に流入し、密閉容器１内に流入した冷媒ガスは吸込サイレンサ９、圧縮室５ａ、弁座カバー８、吐出マフラー８ｂ，８ｃ、吐出管２０、吐出継ぎパイプ３１を通して外部に吐き出され、冷蔵庫などの冷凍サイクル内を循環する。

また、回転軸７が回転すると、潤滑油溜まり４０から潤滑油が遠心ポンプ６０によって上方に汲み上げられ、スパイラル油溝６２を通って回転軸７と支持ベアリング２４との軸受け摺動部へ給油し、さらに、潤滑油は、回転軸７の上端から図１に示す符号４８の矢印のように遠心力が付勢されて八方に飛散される。この飛散潤滑油４８はピストン６の摺動部にも散布して潤滑し、また、飛散潤滑油４８は密閉容器１内の壁面に当たって、壁面を伝わって上方から下方に向かって流下する。

図３に示す符号４１は、下部容器１ｂの内壁面を上方から下方に向かって流下する潤滑油を示し、符号４２は吸込み継ぎパイプ３０内を流れる冷媒ガスを示す。図３に示すように、吸込み継ぎパイプの開口部３０ａに向かって流下潤滑油４１は、潤滑油流入防止部材４５の鍔部４５ｃによって流路が変更されるので開口部３０ａに流下潤滑油４１が流入してくることはなくなる。したがって、吸込みサイレンサ９には、冷媒ガスのみが通り、流下してきた潤滑油４１が混入することはなくなる。

上述した密閉型圧縮機５０を冷蔵庫に適用した例を図４に示す。図４は冷蔵庫の縦断面図である。冷蔵庫１００は、外郭を構成する断熱箱体１００ａに上から順に、夫々温度帯の異なる貯蔵室としての冷蔵室１０３および冷凍室１０４、野菜室１０５が区画されて設けられている。冷凍室１０４の後方には、蒸発器５１が収納された蒸発器室５１ａが設けられている。蒸発器５１の上方には、蒸発器５１で熱交換した冷気を各貯蔵室に送風して循環する送風機５２が設けられている。

密閉型圧縮機５０は、冷蔵温度帯室である野菜室１０５の後方の機械室１０２に設置される。なお、密閉型圧縮機５０の設置位置は、冷蔵室１０３後方であってもよい。ただし、駆動することで高温となる密閉型圧縮機５０は、比較的高温の貯蔵室の後方に設置するのがよい。これに対して、蒸発器５１は比較的低温の貯蔵室の後方に設置する。

密閉型圧縮機５０、及び冷蔵庫１００の背面側等に配置される凝縮器、減圧機構及び蒸発器５１は、冷凍サイクルを形成する構成要素である。密閉型圧縮機５０の吐出管２０から吐出された冷媒は、不図示の凝縮器、減圧機構、蒸発器５１を経て、再び密閉型圧縮機５１内へと戻される。この冷凍サイクルを繰り返すことにより、各貯蔵室内の物品を冷凍または冷蔵する。この冷凍サイクルには、プロパン（Ｒ２９０）やイソブタン（Ｒ６００ａ）などの炭化水素系の冷媒（ＨＣ冷媒）が使用されている。

本実施形態に係る密閉型圧縮機５０を上述した冷蔵庫１００に設置すれば、密閉型圧縮機５０の圧縮効率の向上により冷蔵庫１００の冷却効率が向上し、冷蔵庫１００の消費電力を低減することができる。すなわち、吸込み継ぎパイプ３０の開口部３０ａ近傍周囲に潤滑油流入防止部材４５を設置したことにより、回転軸７の下端に設けられた遠心ポンプ６０によって汲み上げられ散布され、密閉容器１の内壁に沿って流下する潤滑油４１が吸込み継ぎパイプ３０の開口部３０ａに流入しなくなる。したがって、吸込み継ぎパイプ３０の冷媒ガスの流れ４２に流下潤滑油４１が巻き込まれて冷媒ガスと同伴してシリンダに吸込まれことがなくなる。その結果、冷凍サイクルの中に潤滑油が循環することが殆どなくなり、冷凍サイクルの圧力損失の低減と冷凍サイクルシステムの熱交換効率の改善が図られて、圧縮機の効率が向上する。引いては、冷蔵庫の消費電力が低減する。

さらに加えて、鋼板をプレス成型した皿形状の潤滑油流入防止部材４５を密閉容器１の壁面にロウ付け又は溶接接合すると、吸込み継ぎパイプ３０と密閉容器１の接合部近傍の剛性が増すことに繋がり、圧縮機の運転振動及び騒音を抑制することができる。

１ 密閉容器
１ａ 上部容器
１ｂ 下部容器
２ 圧縮部
３ 駆動部
３ａ 固定子
３ｂ 回転子
５ シリンダブロック
５ａ 圧縮室
６ ピストン
７ 回転軸
７ａ 偏心軸部
８ 弁座カバー
８ａ 吐出室
８ｂ，８ｃ 吐出マフラ
９ 吸込みサイレンサ
９ａ 吸入口
１０ バルブ構成部材
１３ 弁座
２０ 吐出管
２４ 支持ベアリング
３０ 吸込み継ぎパイプ
３１ 吐出継ぎパイプ
４０ 潤滑油溜まり
４１ 流下潤滑油
４２ 冷媒ガスの流れ
４５ 潤滑油流入防止部材
４５ａ 平面状中央底部
４５ｂ 挿通部
４５ｃ 鍔部
４８ 飛散潤滑油
５０ 密閉型圧縮機
５１ 蒸発器
５１ａ 蒸発器室
５２ 送風機
６０ 遠心ポンプ
６１ コイルばね
６２ スパイラル油溝
１００ 冷蔵庫
１００ａ 断熱箱体
１０３ 冷蔵室
１０４ 冷凍室
１０５ 野菜室

Claims (4)

1. 密閉容器と、前記密閉容器の側壁面に配設された吸込み継ぎパイプ及び吐出継ぎパイプと、前記密閉容器の底部に設けられた潤滑油の溜まり部と、シリンダブロックとピストンを有して冷媒ガスを圧縮する圧縮部と、前記ピストンに係合する回転軸を回転させることで前記圧縮部を駆動する電動駆動部と、を備えた密閉型圧縮機であって、
   前記回転軸の下端に設けられたポンプによって前記溜まり部の潤滑油が吸い上げられ、前記吸い上げられた潤滑油が前記シリンダブロックと前記ピストン間の摺動部に散布されるとともに、前記密閉容器の内壁に沿って流下して前記溜まり部に戻る潤滑油循環経路を有し、
   前記吸込み継ぎパイプは、その開口部が前記密閉容器の内壁側に突出する形状を以て前記密閉容器の側壁面に配設され、
   前記流下する潤滑油が前記吸込み継ぎパイプに流れる冷媒ガスに同伴して混入することを防止する潤滑油流入防止部材が、前記開口部の周りに設けられ、
   前記潤滑油流入防止部材は、前記吸込み継ぎパイプを通す挿通部を中央にもつ皿形状構造であって、平面状の底面部と、前記底面部の周縁側に延設した傾斜する鍔部と、を有する構造である
   ことを特徴とする密閉型圧縮機。
2. 請求項１において、
   前記潤滑油流入防止部材は、鋼板でできており、その平面状底面部が前記密閉容器の内壁にロウ付け又は溶接で固着接合されていることを特徴とする密閉型圧縮機。
3. 請求項１または２において、
   前記開口部の周りに設けられた前記皿形状構造に代えて、前記開口部の軸中心又は軸中心下部よりも上方側をおおう略半円形状の皿形状構造であることを特徴とする密閉型圧縮機。
4. 請求項１ないし３のいずれか１つの請求項に記載された密閉型圧縮機を冷蔵温度帯室である貯蔵室後方の機械室に設置した冷蔵庫。

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