JP5315178B2 - 密閉形圧縮機及びこれを用いた冷蔵庫 - Google Patents

Description

本発明は、密閉形圧縮機に係り、特に、冷蔵庫，ルームエアコン等に用いられ、往復運動するピストンを有する密閉形圧縮機に好適なものである。

従来の密閉圧形縮機としては、特許文献１及び２に示されたものがある。

この密閉型圧縮機は、ピストンと、このピストンが摺動するシリンダと、このシリンダ開口端に配設する吸入弁と消音器を備えて構成されている。この消音器は吸入弁と消音空間を連通する第一連通路と、密閉容器内と前記消音空間とを連通する第二連通路を有して構成されている。

そして、第一連通路と第二連通路の消音空間内の開口端が同一方向に開口している。また、消音空間を形成する外殻壁のうち第一連通路と第二連通路の消音空間内の開口の対向面に二重壁を設けている。これにより、消音器の外殻壁が吸入冷媒によって直接加振されることを抑制し、二重壁ゆえに等化音が少なくなり、騒音を低減することが記載されている。

次に、特許文献２には、シリンダ内にガスを導くための吸入消音器と、シリンダヘッドと、接続具とを備え、吸入消音器の一端部にガス出口孔を設け、接続具の一端を吸入消音器のガス出口孔と嵌合させ、他の一端をシリンダヘッドの吸入室と連結させた構成が記載されている。

特開２００５−６９１２１号公報 特開平４−２１９４８１号公報

しかし、特許文献１では、モータと密閉容器の間の狭隘空間に設置した消音器のため、共鳴空間が狭くなり、吸入弁の動きに起因した冷媒の圧力脈動の吸収量が不足し、騒音が消音器の外部に出る、という課題があった。

また、特許文献２では、消音器内部の冷媒流路が複雑なため、消音器で生じる流路抵抗が増加し、圧縮機の効率が低下する、という課題があった。

そこで、上記課題に鑑みて、本発明の目的は、消音器の流路抵抗を低減し、低騒音かつ高効率な密閉型圧縮機を得ることである。また、消音器の流路抵抗を低減した密閉型圧縮機を備えることで、低騒音かつ冷却効率が向上した冷蔵庫を得ることである。

上記目的を達成するために、本発明の密閉型圧縮機は、シリンダと、該シリンダ内を往復動するピストンと、前記シリンダ内に吸入される冷媒が通過する消音器と、を備えた密閉型圧縮機において、前記消音器内を仕切り且つ冷媒が通過する連通孔を有する仕切り板が、該消音器の上側壁面を構成する第一の部材と下側壁面を構成する第二の部材との間に設けられ、前記冷媒が前記仕切り板と前記第二の部材により構成される下部共鳴空間から、前記仕切り板の前記連通孔を通過して、前記仕切り板と前記第一の部材により構成される上部共鳴空間に流入する構成であり、前記連通孔は前記仕切り板と前記第二の部材の壁面により構成して、前記消音器内の冷媒流れの上流に位置する前記連通孔の端部は前記第二の部材の壁面からの法線よりも前記冷媒流れの下流側に設けたことを特徴とする。

また、本発明の冷蔵庫は、断熱箱体に区画された冷蔵温度帯室及び冷凍温度帯室と、前記冷凍温度帯室の後方に区画して設置された蒸発器と、前記冷蔵温度帯室の後方に区画して設置された密閉型圧縮機と、前記密閉型圧縮機，凝縮器，減圧手段及び前記蒸発器が順に配管接続されて構成された冷凍サイクルと、を備えた冷蔵庫において、前記密閉型圧縮機は、シリンダと、該シリンダ内を往復動するピストンと、前記シリンダ内に吸入される冷媒が通過する消音器と、を備え、前記消音器内を仕切り且つ冷媒が通過する連通孔を有する仕切り板が、該消音器の上側壁面を構成する第一の部材と下側壁面を構成する第二の部材との間に設けられ、前記冷媒が前記仕切り板と前記第二の部材により構成される下部共鳴空間から、前記仕切り板の前記連通孔を通過して、前記仕切り板と前記第一の部材により構成される上部共鳴空間に流入する構成であり、前記連通孔は前記仕切り板と前記第二の部材の壁面により構成して、前記消音器内の冷媒流れの上流に位置する前記連通孔の端部は前記第二の部材の壁面からの法線よりも前記冷媒流れの下流側に設けたことを特徴とする。

本発明は、消音器の流路抵抗を低減し、低騒音かつ高効率な密閉型圧縮機を得ることができる。また、消音器の流路抵抗を低減した密閉型圧縮機を備えることで、低騒音かつ冷却効率が向上した冷蔵庫を得ることができる。

本発明の一実施形態の密閉形圧縮機の縦断面図である。 図１のシリンダ端面に組立てられる部品の分解斜視図である。 図２の消音器の分解斜視図である。 図２の消音器の内部を流れる冷媒の流路を示す図である。 仕切り板の連通孔で発生する渦の発生形態を示す比較例の図である。 仕切り板の連通孔で発生する渦の発生形態を示す図である。 本発明の一実施形態の冷蔵庫の断面図である。 本発明の一実施形態の密閉型圧縮機のＣＯＰの測定値を示す図である。 本発明の異なる実施形態の仕切り板の連通孔で発生する渦の発生形態を示す図である。

以下、本発明の実施形態について図を用いて説明する。各実施形態の図における同一符号は同一物または相当物を示す。

本発明の第１実施形態の密閉形圧縮機を、図１から図６を用いて説明する。

まず、本実施形態の密閉形圧縮機５０の全体に関して、図１を参照しながら説明する。図１は本実施形態の密閉形圧縮機５０の縦断面図である。

本実施形態の密閉形圧縮機５０は、圧縮要素３０と電動要素４０とを密閉容器３内に上下に配置すると共にクランクシャフト７で連結したレシプロ型圧縮機である。圧縮要素３０及び電動要素４０は密閉容器３に弾性的に支持されている。

圧縮要素３０は、シリンダ室を形成するシリンダ１と、シリンダ室内を往復動するピストン４と、このピストン４を駆動するコネクティングロッド２と、シリンダ端面に組立てられる多数の部品（符号９〜１３，図２参照）と、を備えて構成されている。シリンダ１は軸受部１ａ及びフレーム１ｂを一体に成形している。ピストン４は、コネクティングロッド２を介してクランクピン７ａに連結され、クランクピン７ａの偏心回転によりシリンダ１内を往復動される。

電動要素２０は、フレーム１ｂの下方に配置され、ステータ５及びロータ６を備えて構成されている。ステータ５はフレーム１ｂに固定され、ロータ６はクランクシャフト７に固定されている。クランクシャフトの上端部には、回転中心から偏心したクランクピン７ａが設けられている。

クランクシャフト７は、軸受部１ａを貫通してフレーム１ｂの下方から上方へ延伸しており、クランクピン７ａがフレーム１ｂの上方側に位置するように設けられている。クランクシャフト７の下部はロータ６と直結しており、電動要素４０の動力によってクランクシャフト７は回転される。クランクピン７ａとピストン４との間はコネクティングロッド２で連結されており、クランクピン７ａ及びコネクティングロッド２を介してピストン４が往復動する構成となっている。

シリンダ１内に供給されたガス冷媒は、ピストン４の往復運動によって圧縮される。圧縮されたガス冷媒は、バルブプレート１１に設けられた吐出孔を経由し、吐出管へと送られる。吐出管へ送られた冷媒は、凝縮器，減圧機構，蒸発器を経て、再び圧縮機内へと戻される。圧縮機，凝縮器，減圧機構及び蒸発器により冷凍サイクルを形成している。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。

密閉容器１７内には冷凍機油（潤滑油）が溜められており、クランクシャフト７の回転運動によるポンプ作用で引き上げられ、圧縮要素３０の摺動部へと送られる構造となっている。

次に、シリンダ端面に組立てられる部品について図２及び図５を用いて説明する。図２は図１のシリンダ端面に組立てられる部品の分解図である。

シリンダ端面に組立てられる部品は、シリンダ１側から順に、吸入弁板用パッキンとしての手段である板状部材９，吸入弁板１０，バルブプレート１１，パッキンとしての手段である板状部材１２，ヘッドカバー１３，消音器用パッキンとしての手段であるシール部材１４，消音器２０，係止具１５からなっている。そして、バルブプレート１１のヘッドカバー側端面に設けられた溝１１ｂ内部に吐出弁，制振板及び吐出弁ストッパが設けられている。そして、吸入弁板１０，バルブプレート１１，板状部材１２，ヘッドカバー１３に夫々設けた貫通孔にボルトなどの締結具を貫通して、この締結具をシリンダ１の端面に固定する。そして、シール部材１４と消音器２０は、係止具１５によりヘッドカバー１３に固定される。

次に、図３は消音器２０の分解斜視図である。消音器２０は、上側壁面を構成する第一の部材２１，下側壁面を構成する第二の部材２２，入口部２３，仕切り板２４より構成され、これらの部品はポリプロピレン等、射出成型可能な樹脂により成形されている。消音器２０は、仕切り板２４を第一の部材２１と第二の部材２２で挟み、超音波溶着などにより接合し、さらに入口部２３を第二の部材２２に挿入されて成形される。

図４は消音器２０の内部を流れる冷媒の流路の説明図である。冷媒は入口部２３から消音器２０の内部に入る。消音器２０内に流入した冷媒は、仕切り板２４により流れる向きを変え、仕切り板２４と第二の部材２２により構成される下部共鳴空間２０ａに向かう。その後、冷媒は仕切り板２４に設けた連通孔２４ａを通過し、仕切り板２４と第一の部材２１により構成される上部共鳴空間２０ｂに流入する。上部共鳴空間２０ｂに流入した後、導出管２１ｃを通り、消音器２０の出口部２１ｄを経てシリンダ１に吸入される。

次に、図５及び図６は、仕切り板２４に設けた連通孔２４ａで発生する渦の挙動を示す模式図である。図５は比較例であって、連通孔２４ａを構成する上流側端部２４ｂの位置が、第二の部材２２によって形成される壁面からの法線２２ａより上流側とした場合を示す。連通孔２４ａの近傍で発生する渦は、上流側端部２４ｂに沿って垂直となる向きに発生する。したがって、上流側端部２４ｂと第二の部材２２の壁面との交点付近に渦が集中し、連通孔２４ａに渦がせり出す状態となる。これにより、冷媒の流れる流路が狭くなり、消音器２０の圧力損失が増大する。

図６は連通孔２４ａを構成する上流側端部２４ｃが第二の部材２２の壁面からの法線２２ａより下流側とした場合を示す。連通孔２４ａで発生する渦は、連通孔２４ａを構成する上流側端部２４ｂを第二の部材２２の壁面からの法線２２ａより上流側とした場合（図５参照）と同様に、上流側端部２４ｃと垂直となる向きに発生する。

連通孔２４ａを構成する上流側端部２４ｃを第二の部材２２の壁面からの法線２２ａより下流側とした場合、発生する渦は第二の部材２２の壁面から離れる方向に進み、連通孔２４ａにせり出すことがない。そのため、冷媒の流れる流路を充分確保でき、圧力損失の少ない消音器２０とすることができる。

また、連通孔２４ａと第一の部材２１の壁面との距離を充分確保することで、導出管２１ｃに向かう冷媒の流路が、連通孔２４ａを構成する上流側端部２４ｃで発生する渦により流路面積が減少しても、圧力損失の生じない消音器２０とすることができる。

また、図７に示すように、上記の密閉型圧縮機５０を冷蔵庫１００に設置することで、騒音を低減するとともに冷却効率を向上でき、冷蔵庫１００の消費電力を低減することができる。

冷蔵庫１００は断熱箱体１００ａに上から順に夫々温度帯の異なる冷蔵室１０３，冷凍室１０４，野菜室１０５が区画されている。冷凍室１０４の後方には蒸発器５１が収納された冷却室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（本実施形態では野菜室１０５だが、冷蔵室１０３でもよい）の後方の機械室１０２に設置される。

すなわち、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される。一方、蒸発器５１は比較的低温の貯蔵室の後方に設置される。

密閉型圧縮機５０，凝縮器，減圧機構及び蒸発器５１により冷凍サイクルを形成している。吐出管へ送られた冷媒は、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。

次に図８は、密閉型圧縮機５０を搭載した冷蔵庫１００のＣＯＰを測定した結果である。図５及び図６に示すように、構成の異なる消音器２０を備えた密閉型圧縮機５０を冷蔵庫１００に設け、夫々のＣＯＰを測定して比較した。図８に示すように、本実施例の消音器２０は、比較例の消音器の場合よりも圧縮機の効率を２％程度向上することができる。

以上のように、第一の態様は、シリンダ室を形成したシリンダと、このシリンダ室内を往復動するピストンと、吸入孔を有してシリンダの端面側に固定されたバルブプレートと、このバルブプレートのシリンダ側に配置されて吸入孔を閉塞する吸入弁と、バルブプレートの反シリンダ側に配置されて吸入孔と繋がる冷媒流路を有する消音器を備える。この消音器の共鳴空間をシリンダの側面に設け、共鳴空間内を仕切る仕切り板に有する連通孔近傍で生じる渦の発生位置を、冷媒の流れを阻害しない位置となるように連通孔を設けている。

係る様態において、消音器の入口部より吸い込まれた冷媒が仕切り板によって流れ方向が変わる。この仕切り板は冷媒が通過する連通孔を有し、連通孔は仕切り板と消音器の壁面により構成される。

消音器内で冷媒流れの上流側に位置する連通孔を構成する端部は、壁面の法線に接するように、又は壁面の法線方向より冷媒の流れの下流側に位置し、連通孔を構成する端部で生じる渦が冷媒の流れを阻害しない位置としている。

係る態様の密閉形圧縮機によれば、消音器の内部空間を分割する仕切り板の連通孔の上流側端部を、消音器壁面の法線方向より下流側とすることで、消音器の圧力損失を低下し、冷媒循環量を増加させ、効率の向上した密閉型圧縮機を提供することができる。

次に、本発明の第２実施形態の密閉形圧縮機について、図９を用いて説明する。図９は本発明の第２実施形態の密閉形圧縮機の消音器２０を構成する仕切り板２４の連通孔２４ａ付近で発生する渦の模式図である。

本実施例では、連通孔２４ａを構成する上流側端部２４ｄを第二の部材２２の壁面からの法線２２ａと接するようにした場合である。本実施例の場合、連通孔２４ａの上流側端部２４ｄで発生する渦は、上流側端部２４ｄ付近に留まり、連通孔２４ａにせり出すことがない。そのため、冷媒の流れる流路を充分確保でき、圧力損失の少ない消音器２０とすることができる。また、連通孔２４ａと第一の部材２１の壁面からの距離を充分確保することで、導出管２１ｃに向かう冷媒の流路が、連通孔２４ａを構成する上流側端部２４ｄで発生する渦により流路面積が減少しても、圧力損失の生じない消音器２０とすることができる。また、本実施形態の密閉型圧縮機１０１を冷蔵庫１００に設けることで、騒音を低減でき、冷却効率を向上し、消費電力を低減することができる。

以上のように、シリンダ室を形成したシリンダと、このシリンダ室を往復動するピストンと、吸入孔を有してシリンダの端面側に固定されたバルブプレートと、このバルブプレートのシリンダ側に配置されて吸入孔を閉塞する吸入弁と、バルブプレートの反シリンダ側に配置されて吸入孔と繋がる冷媒流路を有する消音器を備える。この消音器壁面と仕切り板により形成された、冷媒の流れの下流側に位置する消音空間の高さ、消音器壁面と仕切り板により形成された、冷媒の流れの上流側に位置する消音空間の高さよりも高くする。

係る態様において、冷媒の流れの下流側に位置する消音空間の高さを、冷媒の流れの上流側に位置する消音空間の高さより高くし、連通孔で生じる渦が冷媒の流路を阻害しない高さとする。これにより、消音器の内部空間を分割する仕切り板の連通孔で生じる渦の影響を低減し、冷媒循環量を増加させ、効率の向上した密閉型圧縮機を提供することができる。

１ シリンダ
２ コネクティングロッド
３ 密閉容器
４ ピストン
５ ステータ
６ ロータ
７ クランクシャフト
７ａ クランクピン
９，１２ 板状部材
１０ 吸入弁板
１１ バルブプレート
１１ｂ 溝
１３ ヘッドカバー
１４ シール部材
１５ 係止具
２０ 消音器
２０ａ 下部共鳴空間
２０ｂ 上部共鳴空間
２１ 第一の部材
２１ｃ 導出管
２１ｄ 出口部
２２ 第二の部材
２２ａ 法線
２３ 入口部
２４ 仕切り板
２４ａ 連通孔
２４ｂ，２４ｃ，２４ｄ 上流側端部
３０ 圧縮要素
４０ 電動要素
５０ 密閉型圧縮機

Claims (2)

1. シリンダと、該シリンダ内を往復動するピストンと、前記シリンダ内に吸入される冷媒が通過する消音器と、を備えた密閉型圧縮機において、
   前記消音器内を仕切り且つ冷媒が通過する連通孔を有する仕切り板が、該消音器の上側壁面を構成する第一の部材と下側壁面を構成する第二の部材との間に設けられ、
   前記冷媒が前記仕切り板と前記第二の部材により構成される下部共鳴空間から、前記仕切り板の前記連通孔を通過して、前記仕切り板と前記第一の部材により構成される上部共鳴空間に流入する構成であり、
   前記連通孔は前記仕切り板と前記第二の部材の壁面により構成して、
   前記消音器内の冷媒流れの上流に位置する前記連通孔の端部は前記第二の部材の壁面からの法線よりも前記冷媒流れの下流側に設けたことを特徴とする密閉型圧縮機。
2. 断熱箱体に区画された冷蔵温度帯室及び冷凍温度帯室と、
   前記冷凍温度帯室の後方に区画して設置された蒸発器と、
   前記冷蔵温度帯室の後方に区画して設置された密閉型圧縮機と、
   前記密閉型圧縮機，凝縮器，減圧手段及び前記蒸発器が順に配管接続されて構成された冷凍サイクルと、を備えた冷蔵庫において、
   前記密閉型圧縮機は、シリンダと、該シリンダ内を往復動するピストンと、前記シリンダ内に吸入される冷媒が通過する消音器と、を備え、
   前記消音器内を仕切り且つ冷媒が通過する連通孔を有する仕切り板が、該消音器の上側壁面を構成する第一の部材と下側壁面を構成する第二の部材との間に設けられ、
   前記冷媒が前記仕切り板と前記第二の部材により構成される下部共鳴空間から、前記仕切り板の前記連通孔を通過して、前記仕切り板と前記第一の部材により構成される上部共鳴空間に流入する構成であり、
   前記連通孔は前記仕切り板と前記第二の部材の壁面により構成して、
   前記消音器内の冷媒流れの上流に位置する前記連通孔の端部は前記第二の部材の壁面からの法線よりも前記冷媒流れの下流側に設けたことを特徴とする冷蔵庫。

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