JP4682596B2 - 密閉型圧縮機 - Google Patents

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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、高効率を目的とした密閉型圧縮機は吸入マフラーの吸入口を吸入管と近接対向したものがある(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12は、特許文献1に記載された従来の密閉型圧縮機の断面図を示すものである。
図12において、密閉容器1に密閉容器1内に開口する開口部2を有する吸入管3が固定され、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、圧縮要素5はピストン6が往復動するシリンダ7と、シリンダ7の開口端に配設されシリンダ7内と連通する吸入孔8を有するバルブプレート9と、吸入マフラー10とを備え、吸入マフラー10は消音空間部11と、吸入孔8に連通する出口部12と、密閉容器1内に開口する吸入口13とを有するとともに吸入口13は吸入マフラー10の密閉容器側側面に開口しており、吸入管3の開口部2は吸入口13に近接対向している。
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。
電動モータ4によって圧縮要素5のピストン6が駆動され、外部冷却回路(図示せず)から流れてきた冷媒は、吸入管3を介して一旦密閉容器1内に開放されてから吸入口13を通って吸入マフラー10内に吸入され、消音空間部11に開放された後、出口部12、吸入孔8を通ってシリンダ7内に間欠的に吸入される。
その際冷媒は、吸入管3と吸入口13が近接して対向しているため、比較的温度が低いまま吸入マフラー10内に吸入される。その結果、ガス冷媒の単位時間当たりの吸入質量(冷媒循環量)は大きくなり、効率が向上して密閉型圧縮機の効率が向上する。また、シリンダ7内に比較的温度が低い冷媒が吸入されることでシリンダ7の温度上昇が緩和され、オイルスラッジ等の発生を抑制することができ、密閉型圧縮機の信頼性が向上する。
米国特許第5496156号明細書
しかしながら、上記従来の構成では、吸入管3と吸入口13が近接対向しているため、外部冷却回路から液冷媒やオイルが流入した際、これらを吸入マフラー10内に吸い込みやすく、シリンダ7内において液圧縮が生ずることで圧縮要素5が故障しやすい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、高効率で、信頼性が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、吸入口を吸入マフラーの密閉容器側側面から離れて開口させ、吸入管の開口部を吸入マフラーの密閉容器側側面に近接対向したもので、吸入管より戻ってきた液冷媒やオイルは吸入口から吸い込まれにくく、また低温の液冷媒やオイルが吸入マフラーの密閉容器側側面に当たることで吸入マフラーの密閉容器側側面が冷却され、吸入口より吸入された吸入マフラー内の冷媒を冷却するという作用を有する。
本発明の密閉型圧縮機は、液圧縮が生じにくくかつ低い温度の冷媒を圧縮できるので、高効率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、密閉容器と、前記密閉容器に固定され前記密閉容器内に開口する開口部を有する吸入管と、前記密閉容器内に収容され、かつ電動モータによって駆動される圧縮要素を備え、前記圧縮要素はピストンが往復動するシリンダと、前記シリンダの開口端に配設され前記シリンダ内と連通する吸入孔を有するバルブプレートと、吸入マフラーとを備え、前記吸入マフラーは消音空間部と、前記吸入孔に連通する出口部と、前記密閉容器内に開口する吸入口とを有し、前記吸入管の前記開口部を、前記吸入マフラーの密閉容器側側面に近接対向させ、さらに、前記吸入マフラーの吸入口を、該吸入マフラーにおける前記吸入管の開口部と対向しない面に設けたもので、前記吸入マフラーの吸入口が吸入管と離れているため、前記吸入管より液冷媒が流入してきた際、吸入口から吸い込みにくくすることができ、さらに低温の冷媒が吸入マフラーの密閉容器側側面に当たるため、吸入マフラーの密閉容器側側面が冷却され、吸入口より吸入された吸入マフラー内の冷媒を冷却することができる。その結果、高効率で信頼性の高い密閉型圧縮機を提供することができる。
さらに、前記吸入マフラーの吸入口を、該吸入マフラーにおける前記吸入管の開口部と対向しない面に設けたことにより、吸入管より液冷媒等が流入した場合は、その流れ方向を大きく変えることになる。その結果、液冷媒等は吸入口から吸い込まれにくくなるため、さらに高信頼性の密閉型圧縮機を提供することができる。
請求項に記載の発明は、請求項1に記載の発明に加えて、前記吸入マフラーの吸入口を吸入管の開口部より上方に配置したもので、吸入管より流入し、吸入マフラーの密閉容器側側面を流れ落ちていくオイルなどを吸い込みにくくすることができるため、さらに高信頼性の密閉型圧縮機を提供することができる。
請求項に記載の発明は、請求項1または2に記載の発明に加えて、前記吸入マフラー樹脂で形成し、吸入マフラーの密閉容器側側面の厚み反密閉容器側側面の厚みより薄くしたもので、発熱源である電動モータや圧縮要素側となる反密閉容器側側面の厚みを
厚くすることで、吸入マフラー内の冷媒への熱伝達を軽減し、また密閉容器側側面の厚みを薄くすることで、吸入管より流入した低温の冷媒により吸入マフラー内の冷媒を冷却、シリンダへ低温の冷媒を供給することができる。その結果、シリンダの温度上昇が緩和されるため、さらに高効率で信頼性の高い密閉型圧縮機を提供することができる。
請求項に記載の発明は、請求項1からのいずれか一項に記載の発明に加えて、前記吸入マフラーにおける前記吸入管の開口部と対向する密閉容器側側面の少なくとも一部を金属にて形成したもので、吸入管より流入した低温の冷媒により効率良く吸入マフラー内の冷媒を冷却することができるため、さらに高効率で信頼性の高い密閉型圧縮機を提供することができる。
請求項に記載の発明は、請求項1からのいずれか一項に記載の発明に加えて、前記吸入マフラーにおける前記吸入管の開口部と対向する密閉容器側側面に凹部を形成したもので、低温の冷媒を一旦滞留させることができ吸入管より流入した低温の冷媒が拡散しにくくなる。その結果、効率良く吸入マフラー内の冷媒を冷却することができるため、さらに高効率で信頼性の高い密閉型圧縮機を提供することができる。
請求項に記載の発明は、請求項1からのいずれか一項に記載の発明に加えて、前記吸入マフラーにおける前記吸入管の開口部と対向する密閉容器側側面の少なくとも一部に波状部を形成したもので、密閉容器側側面の表面積を拡大することで、吸入管より流入した低温の冷媒により効率良く吸入マフラー内の冷媒を冷却することができるため、さらに高効率で信頼性の高い密閉型圧縮機を提供することができる。
請求項に記載の発明は、請求項1からのいずれか一項に記載の発明に加えて、前記吸入マフラーにおける前記吸入管の開口部と対向する密閉容器側側面に囲い部を設け、囲い部の内側に開口部が対向しているもので、囲い部の中に低温の冷媒を一旦滞留させることができ吸入管より流入した低温の冷媒拡散しにくくすることができる。したがって、効率良く吸入マフラー内の冷媒を冷却することができさらに高効率で信頼性の高い密閉型圧縮機を提供することができる。
請求項に記載の発明は、請求項1からのいずれか一項に記載の発明に加えて、前記吸入マフラーの内部に出口部と吸入口の少なくとも一方に連結した冷媒流路を形成し、冷媒流路を、前記吸入マフラーにおける前記吸入管の開口部と対向する密閉容器側側面に近接させたもので、出口部と吸入口はシリンダ内へ流入する全冷媒の流路となっているため、前記吸入管より流入した低温の冷媒によって冷却される密閉容器側側面に前記冷媒流路を近接させることで、効率良くシリンダ内へ流入する冷媒を冷却することができる。したがって、さらに高効率で信頼性の高い密閉型圧縮機を提供することができる。
請求項に記載の発明は、請求項1からのいずれか一項に記載の発明に加えて、前記吸入マフラーの内部に、出口部と吸入口の少なくとも一方に連結した冷媒流路を形成し、前記冷媒流路を、前記吸入マフラーにおける前記吸入管の開口部と対向する密閉容器側側面に形成したもので、流入した低温の冷媒により冷却される密閉容器側側面に冷媒流路を形成することで、効率良く冷却することができる。したがって、さらに高効率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10に記載の発明は、請求項8または9に記載の発明に加えて、前記冷媒流路を吸入管と対向する位置に形成したもので、前記吸入管より流入した低温の冷媒によって冷媒流路を直接冷却することができるためさらに高効率で信頼性の高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断面図、図2は、同実施の形態の図1の要部斜視図、図3は、同実施の形態の図1の要部拡大図、図4は、同実施の形態の図3のa−a断面図、図5は、同実施の形態の従来例と本実施の形態の密閉容器内の冷媒温度分布図である。
図1から図4において、密閉容器101には密閉容器101内に開口する開口部102を有する吸入管103が固定され、電動モータ104によって駆動される圧縮要素105が収容されている。また密閉容器101内には冷媒106が充填されている。
圧縮要素105はピストン107が往復動するシリンダ108と、シリンダ108の開口端に配設されシリンダ108内と連通する吸入孔109を有するバルブプレート110と、吸入マフラー111とを備えている。
吸入マフラー111は樹脂で形成され、密閉容器側側面112や反密閉容器側側面113等に囲まれて消音空間部114を形成する。また、消音空間部114から吸入孔109に連通する出口部115と、消音空間部114から密閉容器101内に開口する吸入口116とを有している。
吸入口116は吸入マフラー111の密閉容器側側面112から離れて位置し、吸入管103より上方で、かつ近接する密閉容器101壁面の反対側の向きに開口している。
吸入管103は開口部102が吸入マフラー111の密閉容器側側面112と近接対向するよう配置されている。
以上のように構成された圧縮機について、以下その動作、作用を説明する。
電動モータ104によって圧縮要素105が駆動され、ピストン107がシリンダ108内で往復動することで、冷凍サイクル(図示せず)から流れてきた冷媒106は、吸入管103の開口部102から密閉容器101内へと流入し、密閉容器101内に拡散する。その後、冷媒106は吸入口116から吸入マフラー111へ吸入され、消音空間部114を通過し、出口部115から吸入孔109を介してシリンダ108へと流入してシリンダ108でピストン107によって圧縮され、再び冷凍サイクル(図示せず)へと吐出される。
ここで、開口部102は吸入マフラー111の密閉容器側側面112と近接対向するよう配置されているので、吸入管103の開口部102から密閉容器101内へと流入した冷媒106は吸入マフラー111の密閉容器側側面112に当たった後、密閉容器101内に拡散する。
通常、冷凍サイクル(図示せず)から戻ってきた冷媒106は外気温度に近い温度であるため、吸入マフラー111は密閉容器側側面112から冷却される。また、密閉容器101内に拡散した冷媒106は電動モータ104や圧縮要素105によって加熱され、温度が上昇する。その結果、吸入口116からは比較的高い温度の冷媒106が吸入マフラー111内に吸入され、その後冷媒106は吸入マフラー111内で冷却され、温度を下げる。
これら冷媒106の温度の変化を、図5を用いて説明する。図5において、縦軸は冷媒106の温度を、横軸は冷媒106の経路に従って設定した、冷媒106の温度測定点を示し、本実施の形態と従来例における温度分布を比較している。
ここで図5の本実施の形態における各点の位置は、A点が開口部102付近、B点が吸入口116付近、C点が吸入マフラー111内部、D点がシリンダ108内に吸入される直前の出口部115付近であり、従来例における各点の位置は背景技術で説明した従来の密閉型圧縮機における、本実施の形態における各点に相当する位置である。
図5に示す通り、開口部102付近である図4で示すA点での冷媒106の温度は本実施の形態と従来例とで一致している。一方、図3で示すB点での冷媒106の温度は従来例の構成と比べかなり高い温度になっている。これは従来例がA点での冷媒を直接吸うのに対して本実施の形態では密閉容器101内に既に拡散し加熱された冷媒106を吸うためである。
しかしながら、本実施の形態ではC点において冷媒106の温度がB点より大きく下がっている。これは冷凍サイクル(図示せず)から戻ってきた冷媒106によって、吸入マフラー111が密閉容器側側面112から冷却され、吸入マフラー111内で冷媒106が冷却されるためである。
その結果、シリンダ108内に吸入される直前の出口部115付近であるD点の冷媒106温度は従来例より多少高い程度の温度まで下げることができ、低温度の冷媒106をシリンダ108内に供給することができる。よって、密度の濃い冷媒106を圧縮することができ、冷凍性能を大きく低下させることが無いので、高い効率を維持することができる。
また圧縮時の冷媒106の温度が低いため、圧縮後の冷媒106温度も低く保つことができ、冷媒106やオイルの分解を抑え、高い信頼性が保てる。
一方、吸入管103の開口部102から液冷媒やオイルが流入した場合、これら液冷媒やオイルは吸入マフラー111の密閉容器側側面112に当たって密閉容器101内に落下する。ここで、吸入口116は吸入マフラー111の密閉容器側側面112から離れて位置し、吸入管103より上方に、近接する密閉容器101壁面の反対側の向きに開口しているので、これら液冷媒やオイルが直接吸入口116から吸い込まれることはほとんどない。
更に吸入マフラー111の密閉容器側側面112に付着したオイルも、吸入口116が吸入マフラー111の密閉容器側側面112から離れて位置していることでほとんど吸い込まれることがない。
その結果、シリンダ108内へ吸入された液冷媒やオイルをピストン107が圧縮することで起きる圧縮要素105の故障を回避することができ、信頼性が高い密閉型圧縮機を提供することができる。
(実施の形態2)
図6は、本発明の実施の形態2における密閉型圧縮機の断面図、図7は、同実施の形態の図6の要部拡大図、図8は、同実施の形態の図7のb−b断面図である。
なお、実施の形態1と同一構成については同一符号を付して詳細な説明を省略する。
図6、図7において、密閉容器101には密閉容器101内に開口する開口部102を有する吸入管103が固定され、電動モータ104によって駆動される圧縮要素105が収容されている。また密閉容器101内には冷媒106が充填されている。
圧縮要素105はピストン107が往復動するシリンダ108と、シリンダ108の開口端に配設されシリンダ108内と連通する吸入孔109を有するバルブプレート110と、吸入マフラー111とを備えている。
吸入マフラー111は樹脂で形成され、密閉容器側側面112や反密閉容器側側面113等に囲まれて消音空間部114を形成する。また、消音空間部114から吸入孔109に連通する出口部115と、消音空間部114から冷媒流路217を介し密閉容器101内に開口する吸入口116とを有している。また、密閉容器側側面112には凹部218が形成されており、凹部218内には波状部219が形成されている。
吸入口116は吸入マフラー111の密閉容器側側面112から離れて位置し、吸入管103より上方で、かつ近接する密閉容器101壁面の反対側の向きに開口している。
吸入管103は開口部102が吸入マフラー111の波状部219と近接対向するよう配置されている。
図8に示すように、吸入マフラー111は密閉容器側側面112が反密閉容器側側面113に対し薄くなっている。また、冷媒流路217は波状部219を含むよう密閉容器側側面112内側面に形成されている。
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、作用を説明する。
開口部102は吸入マフラー111の密閉容器側側面112に形成された波状部219と近接対向するよう配置されているので、吸入管103の開口部102から密閉容器101内へと流入した冷媒106は吸入マフラー111の波状部219に当たった後、凹部218に滞留し、密閉容器101内へと拡散する。
吸入マフラー111の密閉容器側側面112に凹部218、波状部219を形成することで、平面に比べ表面積が大きいため、流入してきた低温の冷媒により冷却される吸入マフラー111の密閉容器側側面112の面積を大きくすることができる。そのことにより冷媒106によって冷却される面積を拡大することができる。また、開口部102から密閉容器101内へと流入した冷媒106を凹部218に滞留させることで、吸入管103より流入した低温の冷媒106が拡散しにくくなる。その結果、密閉容器側側面112を低温に保つことができる。
また、吸入マフラー111は熱伝導率の低い樹脂製であるため、熱源となる電動モータ104や圧縮要素105からの熱を伝達しにくい。そのため、吸入マフラー111内の冷媒106は加熱されにくくなる。しかし、低温の冷媒106が滞留する密閉容器側側面112は他の反密閉容器側側面113等の側面と比べ板厚が薄く、熱交換しやすいため、消音空間部114、冷媒流路217内の冷媒を冷却することができる。
また、シリンダ108内へ供給される冷媒106が通過する冷媒流路217は波状部219を含むよう密閉容器側側面112内側面に形成されているため、冷媒流路217内の冷媒106の温度を効率よく下げることができる。
その結果、シリンダ108へ低温の冷媒106を供給することができる。よって、密度
の濃い冷媒を圧縮することができ、冷凍性能を低下させることが無いので、高い効率を維持することができる。また、圧縮冷媒の温度が低いため、圧縮後の冷媒温度も低く保つことができ、冷媒やオイルの分解を抑え、高い信頼性が保てる。
(実施の形態3)
図9は、本発明の実施の形態3における密閉型圧縮機の断面図、図10は、同実施の形態の図9の要部拡大図、図11は、同実施の形態の図10のc−c断面図である。
なお、実施の形態1と同一構成については同一符号を付して詳細な説明を省略する。
図9、図10において、密閉容器101には密閉容器101内に開口する開口部102を有する吸入管103が固定され、電動モータ104によって駆動される圧縮要素105が収容されている。また密閉容器101内には冷媒106が充填されている。
圧縮要素105はピストン107が往復動するシリンダ108と、シリンダ108の開口端に配設されシリンダ108内と連通する吸入孔109を有するバルブプレート110と、吸入マフラー111とを備えている。
吸入マフラー111は樹脂で形成され、密閉容器側側面112や反密閉容器側側面113等に囲まれて消音空間部114を形成する。また、消音空間部114から冷媒流路320を介し吸入孔109に連通する出口部115と、消音空間部114から密閉容器101内に開口する吸入口116とを有している。また、吸入マフラー111の密閉容器側側面112には囲い部321が延出しており、囲い部321内に金属322が埋設されている。
吸入口116は吸入マフラー111の密閉容器側側面112から離れて位置し、吸入管103より上方で、かつ近接する密閉容器101壁面の反対側の向きに開口している。
吸入管103は開口部102が吸入マフラー111の金属322と近接対向するよう配置されている。
図8に示すように、冷媒流路320は金属322を含んだ密閉容器側側面112に近接するように配置されている。
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、作用を説明する。
開口部102は吸入マフラー111の密閉容器側側面112に形成された金属322と近接対向するよう配置されているので、吸入管103の開口部102から密閉容器101内へと流入した冷媒106は吸入マフラー111の金属322に当たった後、囲い部321内に滞留し、密閉容器101内へと拡散する。
吸入マフラー111は熱伝導率の低い樹脂製であるため、熱源となる電動モータ104や圧縮要素105からの熱を伝達しにくい。そのため、吸入マフラー111内の冷媒106は加熱されにくくなる。しかし、低温の冷媒106が滞留する密閉容器側側面112には熱伝導率の良い金属322が埋設されており、熱交換しやすいため、消音空間部114内の冷媒を効率よく冷却することができる。
また、シリンダ108内へ供給される冷媒106が通過する冷媒流路320は金属322が埋設された密閉容器側側面112に近接するように配置されているため、冷媒流路320内の冷媒106の温度を効率よく下げることができる。また、開口部102から
密閉容器101内へと流入した冷媒106を囲い部321内に滞留させることで吸入管103より流入した低温の冷媒106が拡散しにくくなり、密閉容器側側面112を低温に保つことができる。
その結果、シリンダ108へ低温の冷媒106を供給することができる。よって、密度の濃い冷媒を圧縮することができ、冷凍性能を低下させることが無いので、高い効率を維持することができる。また圧縮冷媒の温度が低いため、圧縮後の冷媒温度も低く保つことができ、冷媒やオイルの分解を抑え、高い信頼性が保てる。
以上のように、本発明にかかる密閉型圧縮機は、高効率および信頼性の高いものを備えることが可能となるので、エアーコンディショナー、冷凍冷蔵装置等に用いられる密閉型圧縮機にも適用できる。
本発明の実施の形態1における密閉型圧縮機の断面図 同実施の形態の図1の要部斜視図 同実施の形態の図1の要部拡大図 同実施の形態の図3のa−a断面図 同実施の形態の従来例と本実施の形態の密閉容器内の冷媒温度分布図 本発明の実施の形態2における密閉型圧縮機の断面図 同実施の形態の図6の要部拡大図 同実施の形態の図7のb−b断面図 本発明の実施の形態3における密閉型圧縮機の断面図 同実施の形態の図9の要部拡大図 同実施の形態の図10のc−c断面図 従来の密閉型圧縮機の断面図
101 密閉容器
102 開口部
103 吸入管
104 電動モータ
105 圧縮要素
107 ピストン
108 シリンダ
109 吸入孔
110 バルブプレート
111 吸入マフラー
112 密閉容器側側面
113 反密閉容器側側面
114 消音空間部
115 出口部
116 吸入口
217、320 冷媒流路
218 凹部
219 波状部
321 囲い部
322 金属

Claims (10)

  1. 密閉容器と、前記密閉容器に固定され前記密閉容器内に開口する開口部を有する吸入管と、前記密閉容器内に収容され、かつ電動モータによって駆動される圧縮要素とを備え、前記圧縮要素はピストンが往復動するシリンダと、前記シリンダの開口端に配設され前記シリンダ内と連通する吸入孔を有するバルブプレートと、吸入マフラーとを備え、前記吸入マフラーは消音空間部と、前記吸入孔に連通する出口部と、前記密閉容器内に開口する吸入口とを有し、前記吸入管の前記開口部を前記吸入マフラーの密閉容器側側面に近接対向させ、さらに、前記吸入マフラーの吸入口を、該吸入マフラーにおける前記吸入管の開口部と対向しない面に設けた密閉型圧縮機。
  2. 前記吸入マフラーの吸入口が、吸入管の開口部より上方に配置された請求項1に記載の密閉型圧縮機。
  3. 前記吸入マフラーを樹脂で形成するとともに、該吸入マフラーにおける密閉容器側側面の厚みを反密閉容器側側面の厚みより薄くした請求項1または2に記載の密閉型圧縮機。
  4. 前記吸入マフラーにおける前記吸入管の開口部と対向する密閉容器側側面の少なくとも一部を、金属にて形成した請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の密閉型圧縮機。
  5. 前記吸入マフラーにおける前記吸入管の開口部と対向する密閉容器側側面に、凹部を形成した請求項1から請求項4のいずれか一項に記載の密閉型圧縮機。
  6. 前記吸入マフラーにおける前記吸入管の開口部と対向する密閉容器側側面の少なくとも一部に、波状部を形成した請求項1から請求項5のいずれか一項に記載の密閉型圧縮機。
  7. 前記吸入マフラーにおける前記吸入管の開口部と対向する密閉容器側側面に囲い部を設け、前記囲い部の内側に前記開口部が対向している請求項1から請求項6のいずれか一項に記載の密閉型圧縮機。
  8. 前記吸入マフラーの内部に、出口部と吸入口の少なくとも一方に連結した冷媒流路を形
    成し、前記冷媒流路を、前記吸入マフラーにおける前記吸入管の開口部と対向する密閉容器側側面に近接させた請求項1から請求項7のいずれか一項に記載の密閉型圧縮機。
  9. 前記吸入マフラーの内部に、出口部と吸入口の少なくとも一方に連結した冷媒流路を形成し、前記冷媒流路を、前記吸入管の開口部と対向する吸入マフラーの密閉容器側側面に形成した請求項1から請求項のいずれか一項に記載の密閉型圧縮機。
  10. 前記冷媒流路を、前記吸入管の開口部と対向する位置に形成した請求項またはに記載の密閉型圧縮機。
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