JP4946602B2 - 圧縮機 - Google Patents

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Description

本発明は冷凍冷蔵装置等に用いられる圧縮機に関するものである。
従来、この種の圧縮機は、樹脂製のサクションマフラーで騒音低減を図るとともに、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高効率を図ったもの(例えば、特許文献1参照)がある。
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13は、特許文献1に記載された従来の圧縮機の縦断面図、図14は、従来の圧縮機の平面断面図、図15は、従来の圧縮機の要部拡大断面図である。
図13から図15において、密閉容器1にオイル2を収納するとともに密閉容器1内に開口する吸入配管3が固定されている。また、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6を介してシャフト7に連結されたピストン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内と連通する吸入孔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、吸入孔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とを有するとともに吸入口15はサクションマフラー12の密閉容器1側側面に開口しており、吸入配管3は吸入口15に近接対向し開口している。
以上のように構成された圧縮機について、以下その動作を説明する。
電動モータ4によってシャフト7の回転がコンロッド6に伝わりピストン8が往復運動することで外部冷却回路(図示せず)から流れてきた冷媒は、吸入配管3を介して一旦密閉容器1内に開放されてから吸入口15を通ってサクションマフラー12内に吸入され、消音空間13に開放された後、連通管14、吸入孔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(図示せず)へと吐出される。
その際冷媒は、吸入配管3と吸入口15が近接して対向しているため、比較的温度が低いまま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質量(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ことから圧縮機の効率が向上する。
特公平7−62474号公報
しかしながら、上記従来の構成では、吸入配管3と吸入口15が近接対向しているため、外部冷却回路から大量の液冷媒やオイル2が流入した際、これらをサクションマフラー12内に吸い込みやすく、シリンダ9内において液圧縮が生ずることで圧縮要素5が故障することがある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、液圧縮による故障を起こしにくく、効率の高い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圧縮機は、サクションマフラーの一端がバルブプレートに設けた吸入孔に連通し他端が消音空間に連通する連通管と、密閉容器内の冷媒を吸入する吸入口とを備えるとともに、吸入口は密閉容器の吸入管と互いに対向せず、吸入管側表面外周に冷媒の流れを促進するガイドリブを設けたもので、吸入配管より戻ってきた大量の液冷媒やオイルを吸入口から吸い込みにくくかつ、通常時にはより多くの冷媒を吸入するとともに、高い効率を得るという作用を有する。
本発明の圧縮機は、液圧縮による故障を起こしにくく、効率の高い圧縮機を提供することができる。
発明は、電動モータと、前記電動モータによって駆動される圧縮要素と、前記電動モータと前記圧縮要素とを収容するとともにオイルを貯留する密閉容器とを備え、前記密閉容器は一端を前記密閉容器内に開口する吸入管を備え、前記圧縮要素は圧縮室を形成するシリンダと、前記シリンダの開口端を封止するとともに吸入孔を形成したバルブプレートと、消音空間を形成するサクションマフラーとを有し、前記サクションマフラーは、一端が前記バルブプレートに設けた前記吸入孔に連通し他端が前記消音空間に連通する連通管
と、前記吸入管とは互いに対向せず前記密閉容器内の冷媒を吸入する吸入口と、前記吸入管側の外表面に略吸入口に向かう冷媒の流れを促進するガイドリブとを備えもので、吸入管と吸入口が対向していないことから吸入管より大量に液冷媒やオイルが戻ってきても直接吸入口に入ることを防止することができ、液圧縮による故障を起こしにくく、さらに吸入管から導入された温度の低い冷媒は、ガイドリブによって吸入口に向かう流れが促進され、比較的温度の低いままサクションマフラー内に吸入されるので、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、単位時間当たりの仕事量が増えることから効率の高い圧縮機を提供することができる。
また、本発明は、ガイドリブは密閉容器の内壁面に近接したもので、ガイドリブの内部からガイドリブを乗り越える冷媒の流れを抑制することができ、吸入管から導入された温度の低い冷媒をより効率的に吸入口に導くことができるため吸入口に向かう冷媒の流れがより促進され、さらに効率の高い圧縮機を提供することができる。
また、本発明は、ガイドリブで囲われた内部に凸部を備えていないもので、ガイドリブで囲われた内部の冷媒の流れ抵抗を低減することができ、吸入管から導入された温度の低い冷媒をより効率的に吸入口に導くことができるため吸入口に向かう冷媒の流れがより促進され、さらに効率の高い圧縮機を提供することができる。
また、本発明は、ガイドリブのコーナー部を円弧形状としたもので、ガイドリブで囲われた内部の特にコーナー部での冷媒の流れを円滑にすることができ、吸入管から導入された温度の低い冷媒をより効率的に吸入口に導くことができるためさらに吸入口に向かう冷媒の流れがより促進され、効率の高い圧縮機を提供することができる。
また、本発明は、ガイドリブは、略吸入口の方向に向かって平行に形成された2つの平行リブを備えたもので、ガイドリブで囲われた内部に導かれた冷媒が拡散すること防止し、吸入管から導入された温度の低い冷媒をより効率的に吸入口に導くことができるためさらに吸入口に向かう冷媒の流れがより促進され、効率の高い圧縮機を提供することができる。
また、本発明は、サクションマフラーは、一端が消音空間に連通し他端が上方へ延出した吸入部を備え、前記吸入部の上端近傍に吸入口を設けたもので、起動時等に発生するフォーミング現象で密閉容器内を泡が上昇しても密閉容器内の上方に吸入口が位置することから、より泡を吸い込みにくくすることができさらに信頼性の高い圧縮機を提供することができる。
以下、本発明による圧縮機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における圧縮機の横から見た縦断面図、図2は、同実施の形態における圧縮機の正面から見た縦断面図、図3は、同実施の形態における圧縮機の平面断面図、図4は、同実施の形態におけるサクションマフラーの正面図、図5は、同実施の形態におけるサクションマフラーの縦断面図、図6は、図4におけるA−A線断面図である。
図1から図6において、密閉容器101にはオイル102が収納されるとともに、密閉容器101内に開口する吸入管103が固定されている。また、密閉容器101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の開口端に配設され、シリンダ107内と連通する吸入孔113を有する。
ピストン108はシリンダ107内に往復摺動自在に挿入されるとともに、シャフト109との間をコンロッド110によって連結されている。
シャフト109は下端がオイル102に浸かるとともに、圧縮要素105の各摺動部へオイル102を供給するための給油機構(図示せず)を備えている。
次に、サクションマフラー112の構成について説明する。
サクションマフラー112はPBT等の樹脂で形成され、消音空間114と、連通管115と、吸入部116を有している。
連通管115は、一端がバルブプレート111に設けた吸入孔113に連通し、他端で消音空間114に連通している。
吸入部116は、一端が消音空間114に連通し、他端が上方へ延出している。延出した上端近傍に吸入口120を設けて密閉容器101内に連通しており、密閉容器101の吸入管103とは対向していない。
また、サクションマフラー112は、上部130と下部132からなる2つの部材で構成されており、溶着等により接合されている。
また、サクションマフラー112の密閉容器101の内壁面134に近接した吸入管側の外表面122には、サクションマフラー112の外周を覆うようにガイドリブ126が密閉容器101の内壁面134に近接して設けられており、吸入管103はガイドリブ126で囲われた内部の吸入管対向位置124に近接対向して開口している。
本実施の形態においては、ガイドリブ126は高さが1〜3mm、幅は2〜5mmの範囲であり、ガイドリブ126と密閉容器101の内壁面134との間隔は5〜10mmの範囲である。
また、ガイドリブ126で囲われた内部の吸入管側の外表面122は、吸入管対向位置124から吸入口120へ向けて少なくとも凸部を有していない。
また、ガイドリブ126の複数のコーナー部128は円弧形状を有している。
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に電気が供給されると、シャフト109は回転駆動され、シャフト109の回転運動がコンロッド110によってピストン108を往復運動し、圧縮室106にて冷媒の吸入と圧縮の動作をおこなう。
このとき、冷却回路(図示せず)から流れてきた冷媒は、吸入管103を介して一旦密閉容器101内に開放され、その後吸入口120を通ってサクションマフラー112内に吸入される。
サクションマフラー112内に吸入された冷媒は、消音空間114に開放された後、連通管115、吸入孔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、再び外部冷却回路(図示せず)へと吐出される。
ここで、圧縮機の起動初期等に冷却回路(図示せず)から吸入管103を通して大量の液冷媒やオイル102が戻ってくることがあるが、サクションマフラー112の吸入口120は密閉容器101の吸入管103とは対向せず上方に設けられているので、直接サクションマフラー112内に吸入されることはない。
すなわち、液冷媒やオイル102が戻ってきても、サクションマフラー112に当たって、自重により密閉容器101の下部にもどり、重力に逆らって上方の吸入口120に導かれることはない。
従って、液圧縮による故障を起こしにくい、信頼性の高い圧縮機を提供することができる。
さらに、圧縮機の停止中には、密閉容器101内のオイル102に冷媒が時間経過とともに溶解するが、特に大量に溶解した場合、圧縮機が起動した際の、密閉容器101内の減圧に伴いオイル102に溶解していた冷媒が発泡する現象(フォーミング現象という)が発生することがある。この時、オイル102に溶解している冷媒の量が多いと、急激な液冷媒の発泡が発生し、オイル102と液冷媒とが混じった泡は密閉容器101内の空間を上昇する。
しかしながら、吸入口120が密閉容器101内の上方へ延出して開口しているため、フォーミング現象に伴ってオイル102や液冷媒が密閉容器101内の下方から上昇しても、吸入口120から吸入することを低減することができる。その結果、液圧縮による故障を起こしにくい、信頼性の高い圧縮機を提供することができる。
また、冷却回路(図示せず)から吸入管103を介して一旦密閉容器101内に開放される温度の低い冷媒は、多くは吸入管側の外表面122の吸入管対向位置124でサクションマフラー112に当たり拡散しようとする。
しかしながら、冷媒の多くが吸入されて衝突する吸入管側の外表面122の吸入管対向位置124の外周には、吸入管側の外表面122から凸設したガイドリブ126が設けられるとともに、ガイドリブ126は密閉容器101の内壁面134に近接されているため、ガイドリブ126の内部は冷媒の流路のごとく形成されている。
さらに、ガイドリブ126は、吸入管側の外表面122の吸入管対向位置124から吸入口120に向かう流れを阻害しないように、吸入口120の方向の吸入管側の外表面122の一部には形成されていない。
そのため、吸入管対向位置124でサクションマフラー112に当たり拡散しようとする冷媒の多くは、ガイドリブ126を乗り越えることなく、ガイドリブ126に沿って流れて速やかに吸入口120に誘導される。
さらに、ガイドリブ126に沿って吸入口120に誘導される流れにおいて、ガイドリブ126で囲われた内部には少なくとも凸部を有していないため、その冷媒の流れが乱されたり阻害されたりすることがない。
図6に示すように、サクションマフラー112の下部132から、上部130に向かって凹部とはなるものの少なくとも凸部は備えていない。
また、ガイドリブ126の複数のコーナー部128を円弧形状にしているので、コーナー部128で冷媒の流れが乱れることを抑制して流れを円滑にし、より効率的に吸入口120へ導くことができる。
従って、吸入管103を介して密閉容器101内に流れてきた温度の低い冷媒が、密閉容器101内に拡散したり、密閉容器101内に滞留している冷媒と混合されたりして加熱されることを抑制し、速やかに温度の低い冷媒をサクションマフラー112内に吸入することができる。
そのため、冷却回路(図示せず)から密閉容器101に導かれた冷媒は、比較的温度の低いままサクションマフラー112内に吸入されるので、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、単位時間当たりの仕事量が増えることから効率の高い圧縮機を提供することができる。
なお、ガイドリブ126の形状は、吸入管対向位置124から吸入口120に冷媒を速やかに誘導できる形状であれば同様に実施可能である。
また、吸入管対向位置124の位置は、サクションマフラー112の吸入管側の外表面122上で、吸入口120の下方であれば同様に実施可能である。
(実施の形態2)
図7は、本発明の実施の形態2における圧縮機の横から見た縦断面図、図8は、同実施の形態における圧縮機の正面から見た縦断面図、図9は、同実施の形態における圧縮機の平面断面図、図10は、同実施の形態におけるサクションマフラーの正面図、図11は、同実施の形態におけるサクションマフラーの縦断面図、図12は図10におけるB−B線断面図である。
図7から図12において、密閉容器201にはオイル202が収納されるとともに、密閉容器201内に開口する吸入管203が固定されている。また、密閉容器201内には、電動モータ204によって駆動される圧縮要素205が収容される。
圧縮要素205は、圧縮室206を形成するシリンダ207と、ピストン208と、シャフト209と、コンロッド210と、バルブプレート211と、サクションマフラー212とを備えている。
バルブプレート211はシリンダ207の開口端に配設され、シリンダ207内と連通する吸入孔213を有する。
ピストン208はシリンダ207内に往復摺動自在に挿入されるとともに、シャフト209との間をコンロッド210によって連結されている。
シャフト209は下端がオイル202に浸かるとともに、圧縮要素205の各摺動部へオイル202を供給するための給油機構(図示せず)を備えている。
次に、サクションマフラー212の構成について説明する。
サクションマフラー212はPBT等の樹脂で形成され、消音空間214と、連通管215と、吸入部216を有している。
連通管215は、一端がバルブプレート211に設けた吸入孔213に連通し、他端で消音空間214に連通している。
吸入部216は、一端が消音空間214に連通し、他端が上方へ延出している。延出した上端近傍に吸入口220を設けて密閉容器201内に連通しており、密閉容器201の吸入管203とは対向していない。
また、サクションマフラー212は、上部230と下部232からなる2つの部材で構成されており、溶着等により接合されている。
また、サクションマフラー212の密閉容器201の内壁面234に近接した吸入管側の外表面222の下方には、吸入管対向位置224を囲う様にガイドリブ226が密閉容器201の内壁面234に近接して設けられ、サクションマフラー212の吸入管側の外表面222の上方には、略吸入口220の方向に向かって、略平行に形成された2つの平行リブ229が密閉容器201の内壁面234に近接して設けられており、吸入管203はガイドリブ226で囲われた内部の吸入管対向位置224に近接対向して開口している。
本実施の形態においては、ガイドリブ226は高さが1〜3mm、幅は2〜5mmの範囲であり、ガイドリブ226と密閉容器201の内壁面234との間隔は5〜10mmの範囲で、平行に形成された2つの平行リブ229の間隔は15〜25mmの範囲である。
また、ガイドリブ226で囲われた内部の吸入管側の外表面222は、吸入管対向位置224から吸入口220へ向けて少なくとも凸部を有していない。
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204に電気が供給されると、シャフト209は回転駆動され、シャフト209の回転運動がコンロッド210によってピストン208を往復運動し、圧縮室206にて冷媒の吸入と圧縮の動作をおこなう。
このとき、冷却回路(図示せず)から流れてきた冷媒は、吸入管203を介して一旦密閉容器201内に開放され、その後吸入口220を通ってサクションマフラー212内に吸入される。
サクションマフラー212内に吸入された冷媒は、消音空間214に開放された後、連通管215、吸入孔213を通ってシリンダ207内に吸入される。シリンダ207内に吸入された冷媒は、ピストン208で圧縮され、再び外部冷却回路(図示せず)へと吐出される。
ここで、圧縮機の起動初期等に冷却回路(図示せず)から吸入管203を通して大量の液冷媒やオイル202が戻ってくることがあるが、サクションマフラー212の吸入口220は密閉容器201の吸入管203とは対向せず上方に設けられているので、直接サクションマフラー212内に吸入されることはない。
すなわち、液冷媒やオイル202が戻ってきても、サクションマフラー212に当たって、自重により密閉容器201の下部にもどり、重力に逆らって上方の吸入口220に導かれることはない。
従って、液圧縮による故障を起こしにくい、信頼性の高い圧縮機を提供することができる。
さらに、圧縮機の停止中には、密閉容器201内のオイル202に冷媒が時間経過とともに溶解するが、特に大量に溶解した場合、圧縮機が起動した際の、密閉容器201内の減圧に伴いオイル202に溶解していた冷媒が発泡する現象(フォーミング現象という)が発生することがある。この時、オイル202に溶解している冷媒の量が多いと、急激な液冷媒の発泡が発生し、オイル202と液冷媒とが混じった泡は密閉容器201内の空間を上昇する。
しかしながら、吸入口220が密閉容器201内の上方へ延出して開口しているため、フォーミング現象に伴うオイル202や液冷媒が密閉容器201内の下方から上昇しても、吸入口220からこのオイル202や液冷媒を吸入することを低減することができる。その結果、液圧縮による故障を起こしにくい、信頼性の高い圧縮機を提供することができる。
また、冷却回路(図示せず)から吸入管203を介して一旦密閉容器201内に開放される温度の低い冷媒は、多くはサクションマフラー212の吸入管側の外表面222にある吸入管対向位置224でサクションマフラー212に当たり拡散しようとする。
しかしながら、冷媒の多くが吸入されて衝突する吸入管側の外表面222の吸入管対向位置224の下方には、吸入管対向位置224を囲う様に吸入管側の外表面222から凸設したガイドリブ226が設けられ、サクションマフラー212の吸入管側の外表面222の上方には、概ね吸入口220の方向に向かって、平行に形成された2つの平行リブ229が吸入管側の外表面222から凸設して設けられるとともに、ガイドリブ226と2つの平行リブ229は密閉容器201の内壁面234に近接されているため、ガイドリブ226と2つの平行リブ229の内部は冷媒が集約され直線的に吸入口220へ向かう流路のごとく形成されている。
さらに、ガイドリブ226は、吸入管側の外表面222の吸入管対向位置224から吸入口220に向かう流れを阻害しないように、吸入口220方向の吸入管側の外表面222の一部には形成されていない。
そのため、吸入管対向位置224でサクションマフラー212に当たり拡散しようとする冷媒の多くは、ガイドリブ226と2つの平行リブ229を乗り越えることなく、ガイドリブ226と2つの平行リブ229に沿って流れて速やかに吸入口220に誘導される。
さらに、2つの平行リブ229に沿って吸入口220に誘導される流れにおいて、ガイドリブ226と平行リブ229で囲われた内部には少なくとも凸部を有していないため、その冷媒の流れが乱されたり阻害されたりすることがない。
従って、吸入管203を介して密閉容器201内に流れてきた温度の低い冷媒が、密閉容器201内に拡散したり、密閉容器201内に滞留している冷媒と混合されたりして加熱されることを抑制し、速やかに温度の低い冷媒をサクションマフラー212内に吸入することができる。
そのため、冷却回路(図示せず)から密閉容器201に導かれた冷媒は、比較的温度の低いままサクションマフラー212内に吸入されるので、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、単位時間当たりの仕事量が増えることから効率の高い圧縮機を提供することができる。
なお、2つの平行リブ229は、その延長方向が概ね吸入口220の方向であれば、正確に吸入口220の方向でなくとも、概ね同等の効果が得られるため、正確に吸入口220の方向とすることで、圧縮要素205等によって冷媒の流れが阻害されたり乱されたりするよりは、吸入口220の方向から多少ずれた方向を向いたほうが高い効果が得られる。
なお、平行リブ229の吸入管対向位置224の反対側に、さらに補助リブ250を備えることで、ガイドリブ226の内部に導かれた冷媒がガイドリブ226の外部に流れ出すためには、平行リブ229と補助リブ250の2つのリブを乗り越える必要があり、1つのリブ乗り越えることに比べて、乗り越えにくくなる。
従って、補助リブ250を平行リブ229の背部に追加配置することで、吸入された温度の低い冷媒がより多くガイドリブ226、2つの平行リブ229に沿って流れ、速やかに吸入口220に誘導することができる。
なお、2つの平行リブ229を備えたガイドリブ226の複数のコーナー部を円弧形状にすることで、コーナー部で冷媒の流れが乱れることを抑制して流れを円滑にし、より効率的に吸入口220へ導くことができることは言うまでもない。
以上のように、本発明にかかる圧縮機は、外部冷却回路からの液冷媒やオイルの戻りが多い場合でも、また、圧縮機の停止中のオイル中への液冷媒の溶解量が多い場合でも故障の無い高い信頼性を備えた圧縮機を提供することができるので、空調用、業務用大型冷凍冷蔵機器等の用途にも適用できる。
本発明の実施の形態1における圧縮機の横から見た縦断面図 同実施の形態における圧縮機の正面から見た縦断面図 同実施の形態における圧縮機の平面断面図 同実施の形態におけるサクションマフラーの正面図 同実施の形態におけるサクションマフラーの縦断面図 図4におけるA−A線断面図 本発明の実施の形態2における圧縮機の横から見た縦断面図 同実施の形態における圧縮機の正面から見た縦断面図 同実施の形態における圧縮機の平面断面図 同実施の形態におけるサクションマフラーの正面図 同実施の形態におけるサクションマフラーの縦断面図 図10におけるB−B線断面図 従来の圧縮機の縦断面図 従来の圧縮機の平面断面図 従来の圧縮機の要部拡大断面図
符号の説明
101,201 密閉容器
102,202 オイル
103,203 吸入管
104,204 電動モータ
105,205 圧縮要素
106,206 圧縮室
107,207 シリンダ
111,211 バルブプレート
112,212 サクションマフラー
113,213 吸入孔
114,214 消音空間
115,215 連通管
116,216 吸入部
120,220 吸入口
122,222 吸入管側の外表面
126,226 ガイドリブ
128 コーナー部
134,234 内壁面
229 平行リブ

Claims (4)

  1. 電動モータと、前記電動モータによって駆動される圧縮要素と、前記電動モータと前記圧縮要素とを収容するとともにオイルを貯留する密閉容器とを備え、前記密閉容器は一端を前記密閉容器内に開口する吸入管を備え、前記圧縮要素は圧縮室を形成するシリンダと、前記シリンダの開口端を封止するとともに吸入孔を形成したバルブプレートと、消音空間を形成するサクションマフラーとを有し、前記サクションマフラーは、一端が前記バルブプレートに設けた前記吸入孔に連通し他端が前記消音空間に連通する連通管と、前記吸入管とは互いに対向せず前記密閉容器内の冷媒を吸入する吸入口と、吸入管側の外表面に略吸入口に向かう冷媒の流れを促進するガイドリブとを備えるとともに、ガイドリブの少なくとも一部のコーナー部を円弧形状としたことを特徴とする圧縮機。
  2. ガイドリブで囲われた内部に凸部を備えていない請求項1に記載の圧縮機。
  3. ガイドリブは、略吸入口の方向に向かって平行に形成された2つの平行リブを備えている請求項1または2に記載の圧縮機。
  4. サクションマフラーは、一端が消音空間に連通し他端が上方へ延出した吸入部を備え、前記吸入部の上端近傍に吸入口を設けた請求項1からのいずれか一項に記載の圧縮機。
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