JP4577364B2 - 圧縮機 - Google Patents

Description

本発明は、冷凍冷蔵庫等の冷却装置に用いられる圧縮機に関する。

従来の圧縮機は、騒音を低減させるための樹脂製のサクションマフラーを備える。サクションマフラーの吸入口と吸入配管とを対向させることにより、この圧縮機を高効率で駆動させる。

図７は、特公平７−６２４７４号公報に記載された従来の圧縮機５００１の縦断面図である。図８と図９は、それぞれ圧縮機５００１の平面断面図、拡大断面図である。

密閉容器１にはオイル２が収納される。密閉容器１には密閉容器１の内部に開口する吸入管３が固定されている。密閉容器１内には、電動モータ４によって駆動される圧縮要素５が収容される。

圧縮要素５は、コンロッド６６を介してシャフト７に連結されたピストン８と、ピストン８が往復動するシリンダ９と、シリンダ９の開口端に配設されシリンダ９内と連通する吸入バルブ１０を有するバルブプレート１１と、サクションマフラー１２とを備えている。

サクションマフラー１２は、消音空間１３と、吸入バルブ１０に連通する連通管１４と、密閉容器１内に開口する吸入口１５とを有する。吸入口１５はサクションマフラー１２の密閉容器１に向かう側面に開口している。吸入管３は吸入口１５に近接して対向し開口している。

圧縮機５００１の動作を説明する。

電動モータ４によりシャフト７が回転し、その回転がコンロッド６６に伝わり、ピストン８が往復運動する。これにより、外部冷却回路から流れてきた冷媒は、吸入管３を介して密閉容器１内に開放され、その後吸入口１５を通ってサクションマフラー１２内に吸入される。

吸入された冷媒は消音空間１３に開放された後、連通管１４、吸入バルブ１０を通ってシリンダ９内に間欠的に吸入される。シリンダ９内に吸入された冷媒は、ピストン８で圧縮され、再び外部冷却回路へと吐出される。

吸入管３と吸入口１５が近接して対向しているので、冷媒はその温度が比較的低く維持されながらサクションマフラー１２内に吸入される。その結果、冷媒の単位時間当たりの吸入量（冷媒循環量）は大きくなり、単位時間当たりの仕事量が増えるので、圧縮機５００１は高い効率を有する。

従来の圧縮機５００１では、起動時に密閉容器１内の圧力が減ることによってオイル２に溶解していた冷媒が発泡して泡が発生する、いわゆるフォーミング現象が発生する。オイル２に溶解している冷媒の量が多いとその泡はサクションマフラー１２の吸入口１５にまで達する。この場合には、サクションマフラー１２はオイル２またはオイル２に溶解している冷媒を直接吸い込み、圧縮要素５はこれを圧縮する。その結果、シリンダ９内において液を圧縮する液圧縮が生じて圧縮要素５が故障する場合がある。

圧縮機は、冷媒を圧縮する圧縮室と、冷媒を圧縮室に導入する導入口とを有する圧縮要素と、圧縮要素を収容する空間を有する密閉容器と、消音空間を形成するサクションマフラーとを備える。サクションマフラーは連通管と第１吸入部と第２吸入部とを有する。連通管は、圧縮要素の導入口に連通する第１開口端と、消音空間に連通する第２開口端とを有する。第１吸入部は、消音空間に連通する第１開口と、密閉容器の空間内に連通する第１吸入口とを有する。第２吸入部は、消音空間に連通する第２開口と、密閉容器の空間内に連通する第２吸入口とを有する。第２吸入口は第１吸入口より下方に位置し、かつ第１吸入口より小さい開口断面積を有する。

この圧縮機は高い信頼性と高い効率を有する。

図１と図２は本発明の実施の形態１における圧縮機１００１の縦断面図である。図３は圧縮機１００１の平面断面図である。

密閉容器１０１内の空間１０１Ａはオイル１０２を貯留するよう構成されている。密閉容器１０１には、空間１０１Ａに開口する吸入管１０３が固定されている。密閉容器１０１の空間１０１Ａ内には、電動モータ１０４によって駆動される圧縮要素１０５が収容される。

圧縮要素１０５は、圧縮室１０６を形成するシリンダ１０７と、ピストン１０８と、シャフト１０９と、コンロッド１１０と、バルブプレート１１１と、サクションマフラー１１２とを備えている。バルブプレート１１１はシリンダ１０７の端部１０７Ａに配設され、シリンダ１０７内と連通する吸入バルブ１１３を有する。吸入バルブ１１３は圧縮室１０６に冷媒を導入する導入口１１３Ａとして機能する。ピストン１０８はシリンダ１０７内に往復摺動自在に挿入され、シャフト１０９とコンロッド１１０によって連結されている。シャフト１０９の下端１０９Ａはオイル１０２に浸かるよう構成されている。シャフト１０９には、圧縮要素１０５の各摺動部へオイル１０２を供給するための螺旋溝１２５が形成されている。螺旋溝１２５は圧縮要素１０５の各摺動部にオイル１０２を供給する給油機構として機能する。

サクションマフラー１１２の構成について説明する。図４と図５はそれぞれサクションマフラー１１２の縦断面図、上面図である。図６は図４に示す線６−６におけるサクションマフラー１１２の断面図である。サクションマフラー１１２はポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）等の樹脂で形成され、消音空間１１４と、連通管１１５と、第１吸入部１１６と、第２吸入部１１７を有している。

連通管１１５は、吸入バルブ１１３に連通する第１開口端１１５Ａと、消音空間１１４に連通する第２開口端１１８とを有する。

第１吸入部１１６は、消音空間１１４に連通する第１開口１１９と、密閉容器１０１内の空間１０１Ａに連通する第１吸入口１２０とを有し、消音空間１１４を空間１０１Ａに連通させている。第１吸入部１１６は、密閉容器１０１内の空間１０１Ａ内の上部まで上方に向かって延出して第１吸入口１２０で開口している。

第２吸入部１１７は、消音空間１１４に連通する第２開口１２１と、密閉容器１０１内の空間１０１Ａに連通する第２吸入口１２２とを有し、消音空間１１４を空間１０１Ａに連通させている。第２吸入口１２２は、第１吸入口１２０より下方で空間１０１Ａに開口し、吸入管１０３の開口部１２３とは近接して対向している。

第２吸入口１２２の開口断面積は第１吸入口１２０の開口断面積よりも小さく設定されている。例えば、第１吸入口１２０の断面積は約７０ｍｍ²に設定する。第２吸入口１２２はそれぞれ直径約２．５ｍｍの３つの孔で構成され、約１５ｍｍ²の総断面積を有する。これにより、第２吸入口１２２の吸入抵抗は第１吸入口１２０のそれより大きい。

消音空間１１４内の第２吸入部の第２開口１２１は連通管の第２開口端１１８と対向しておらず、連通管の第２開口端１１８より下方に位置している。第２吸入部の第２開口１２１と連通管の第２開口端１１８との間には遮蔽壁１２４が配設されている。

圧縮機１００１の動作を説明する。

電動モータ１０４に電気が供給されるとシャフト１０９は回転駆動される。シャフト１０９の回転がコンロッド１１０によってピストン１０８を往復運動させ、冷却回路から流れてきた冷媒を圧縮室１０６で圧縮する。

冷却回路から流れてきた冷媒は吸入管１０３を介して密閉容器１０１の空間１０１Ａ内に導入され、その後第１吸入口１２０と第２吸入口１２２を通ってサクションマフラー１１２に吸入される。

サクションマフラー１１２に吸入された冷媒は、消音空間１１４に導入された後、連通管１１５、吸入バルブ１１３を通ってシリンダ１０７内に吸入される。シリンダ１０７内に吸入された冷媒は、ピストン１０８で圧縮され、再び冷却回路へと吐出される。

圧縮機１００１が停止している時には、密閉容器１０１内のオイル１０２に冷媒が時間とともに溶解する。圧縮機１００１が起動して密閉容器１０１内の空間１０１Ａの圧力が減ると、オイル１０２に溶解していた冷媒が発泡して、オイル１０２と冷媒が混じった泡が発生するフォーミング現象が発生することがある。冷媒が大量に溶解した場合、急激に泡が発生して空間１０１Ａ内を上昇する。

第１吸入部１１６は密閉容器１０１内の空間１０１Ａの上部まで延出して、第１吸入口１２０が開口しているので、オイルと冷媒よりなる泡が空間１０１Ａの下部から上昇しても、第１吸入口１２０からこのオイルや冷媒は吸入されない。

第２吸入口１２２は第１吸入口１２０より下方に開口しているが、第１吸入口１２０よりも吸入抵抗が大きいので、オイルや液冷媒の吸入が抑制される。

フォーミング現象が発生すると、第１吸入口１２０より下方に位置する第２吸入口１２２には第１吸入口１２０より先に泡が到達する。その時から、第１吸入口１２０に泡が到達するまでの期間では、第１吸入口１２０の吸入抵抗と第２吸入口１２２との吸入抵抗とには、開口断面積と吸入する物質の密度との積に起因する大きな差が生じる。

すなわち、第１吸入口１２０は第２吸入口１２２より大きい開口断面積を有するので小さい吸入抵抗を有する。かつ第１の吸入口１２０では、吸入する物質がガス状の冷媒なので、吸入抵抗が小さく、それらの吸入抵抗の積も小さい。しかし、第２吸入口１２２は第１吸入口１２０より小さい開口断面積を有するので大きな吸入抵抗を有する。かつ第２吸入口１２２では吸入する物質がオイルや液体の冷媒なので吸入抵抗が大きく、それらの吸入抵抗の積も大きい。

その結果、第１吸入口１２０から吸入される密度の低い冷媒の量が、第２吸入口１２２から吸入されるオイルや液冷媒の量よりはるかに多い。

圧縮機１００１が通常運転時において冷媒ガスを吸入する際には、連通管１１５と吸入バルブ１１３を経てサクションマフラー１１２内の冷媒が圧縮室１０６内に吸入される。その際、サクションマフラー１１２内へ第１吸入口１２０や第２吸入口１２２から冷媒が一時的に供給されず、消音空間１１４内の圧力が減って冷媒が不足する。この時、主に、大きな開口断面積を有して小さい吸入抵抗を有する第１吸入口１２０から冷媒が供給される。しかし、第１吸入部１１６は上部へ延出しており長いので、短い通路と比べてやや吸入抵抗が大きく、したがって、サクションマフラー１１２内に充分な量の冷媒を補充できない。

第２吸入口１２２からサクションマフラー１１２内へ冷媒を補給することで、消音空間１１４内に充分な量の冷媒が補充される。これにより、圧縮室１０６内へ吸入される冷媒の量を大きくすることができ、圧縮機１００１は単位時間当たりの大きな仕事量を有し、大きな冷凍能力および効率を有する。

第１吸入口１２０の吸入抵抗を小さくするために、その開口断面積を大きくすることが考えられる。しかし、これによりサクションマフラー１１２が大型化してしまい、密閉容器１０１を大型化する必要がある。第２吸入口１２２により、第１吸入口１２０が比較的大きな吸入抵抗を有していても、小さい吸入抵抗を実現でき、かつサクションマフラー１１２を容易に小型化できる。

フォーミング現象が発生すると、第２吸入口１２２から微量のオイルや液冷媒が吸入されることがある。消音空間１１４内の第２吸入部１１７の第２開口１２１は連通管１１５の第２開口端１１８と対向していず、かつ第２開口端１１８より下方に位置している。また、第２開口１２１と第２開口端１１８の間には遮蔽壁１２４が設けられている。この構成により、第２吸入口１２２から吸入された微量のオイルや液冷媒が連通管１１５の第２開口端１１８に直接流れることを抑制することができ、比重の大きいオイルや液冷媒を消音空間１１４の底部に滞留させることができる。したがって、液冷媒が圧縮要素１０５に送られないので、信頼性の高い圧縮機１００１が得られる。

第２吸入口１２２から吸入された液冷媒は、消音空間１１４内で第１吸入口１２０から吸入されたガス状の冷媒と攪拌され、これにより液冷媒は気化し、オイルは霧状化する。その結果、連通管の第２開口端１１８を通って直接シリンダ１０７内に吸入される液冷媒の量をさらに低減することができる。

第２吸入口１２２は吸入管１０３の密閉容器１０１内の開口部１２３と近接して対向している。この構造により、通常運転時において、冷却回路から流れてきた温度の低い冷媒は密閉容器１０１内であまり加熱されないので、第２吸入口１２２から温度が低く密度の高い冷媒が直接的に吸入される。したがって、第２吸入口１２２から多くの量の冷媒を吸入でき、圧縮機１００１の単位時間当たりの仕事量が増え冷凍能力が向上し、さらに高い効率を得ることができる。

第２吸入口１２２の開口断面積は、第１吸入口１２０の開口断面積よりも小さい。したがって、冷却回路から液冷媒が流れてきても、第２吸入口１２２には吸い込まれ難い。第２吸入部の第２開口１２１は連通管の第２開口端１１８と対向せず、第２開口１２１と連通管の第２開口端１１８との間に遮蔽壁１２４が設けてられているので、液冷媒が第２吸入口１２２に吸い込まれたとしても直接シリンダ１０７内に吸入されるオイルや液冷媒の量を低減することができる。

なお、実施の形態による圧縮機１００１では、遮蔽壁１２４は水平方向に設けられているが、垂直方向に設けられても同様の作用と効果を有する。

実施の形態１００１による圧縮機１００１では、電動モータ１０４が下方に配置され、圧縮要素１０５が電動モータ１０４より上方に配置されている。電動モータ１０４が上方に配置され、圧縮要素１０５が電動モータ１０４より下方に配置されている圧縮機でも同様の効果が得られる。

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。

本発明による圧縮機は高い信頼性と高い効率を有し、大きな量の冷媒を有する空調用、業務用大型冷凍冷蔵機器等の冷却装置に有用である。

本発明の実施の形態における圧縮機の断面図 実施の形態における圧縮機の縦断面図 実施の形態における圧縮機の平面断面図 実施の形態における圧縮機のサクションマフラーの縦断面図 実施の形態におけるサクションマフラーの上面図 図４に示すサクションマフラーの線６−６線における断面図 従来の圧縮機の縦断面図 従来の圧縮機の平面断面図 従来の圧縮機の拡大断面図

符号の説明

１０１ 密閉容器
１０１Ａ 空間
１０３ 吸入管
１０４ 電動モータ
１０５ 圧縮要素
１０６ 圧縮室
１０７ シリンダ
１１２ サクションマフラー
１１３ 吸入バルブ
１１４ 消音空間
１１５ 連通管
１１５Ａ 第１開口端
１１６ 第１吸入部
１１７ 第２吸入部
１１８ 第２開口端
１１９ 第１開口
１２０ 第１吸入口
１２１ 第２開口
１２２ 第２吸入口
１２３ 開口部
１２４ 遮蔽壁

Claims (7)

1. 電動モータと、
   冷媒を圧縮する圧縮室と、前記冷媒を前記圧縮室に導入する導入口とを有して、前記電動モータによって駆動される圧縮要素と、
   前記圧縮要素を収容して、かつオイルを貯留するよう構成された空間を有する密閉容器と、
   消音空間を形成するサクションマフラーと、
   を備え、
   前記サクションマフラーは、
   前記圧縮要素の前記導入口に連通する第１開口端と、前記消音空間に連通する第２開口端とを有する連通管と、
   前記消音空間に連通する第１開口と、前記密閉容器の前記空間内に連通する第１吸入口とを有する第１吸入部と、
   前記消音空間に連通する第２開口と、前記密閉容器の前記空間内に連通する第２吸入口とを有する第２吸入部と、
   を有し、
   前記第２吸入口は前記第１吸入口より下方に位置し、かつ前記第１吸入口より小さい開口断面積を有する、圧縮機。
2. 前記密閉容器は外部から前記冷媒を前記空間内に導入する開口部を有し、
   前記第２吸入口は前記開口部に近接し対向している、請求項１に記載の圧縮機。
3. 前記第２吸入部の前記第２開口は前記連通管の前記第２開口端に対向しないように前記消音空間に開口している、請求項１に記載の圧縮機。
4. 前記第２吸入部の前記第２開口と前記連通管の前記第２開口端との間に設けられた遮蔽壁をさらに備えた、請求項１に記載の圧縮機。
5. 前記第２吸入部の前記第２開口は前記連通管の前記第２開口端より下方に位置する、請求項１に記載の圧縮機。
6. 前記圧縮要素は、
   圧縮室を形成するシリンダと、
   前記シリンダの端部に設けられ、前記導入口を有するバルブプレートと、
   前記導入口に設けられた吸入バルブと、
   を有し、
   前記サクションマフラーの前記連通管は前記圧縮要素の前記導入口に連通する、請求項１に記載の圧縮機。
7. 前記第１吸入部は前記密閉容器の前記空間の上部まで上方に向かって延出する、請求項１に記載の圧縮機。

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