JPH05196306A

JPH05196306A - 密閉型小形冷凍機

Info

Publication number: JPH05196306A
Application number: JP593992A
Authority: JP
Inventors: Kenji Kanai; 謙次金井; Masahiro Onoguchi; 昌宏小野口; Katsunobu Hoshino; 克伸星野; Hiroaki Hatake; 裕章畠; Sadaichi Yamanouchi; 貞一山野内
Original assignee: Hitachi Ltd; Hitachi Tochigi Electronics Co Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd; Hitachi Tochigi Electronics Co Ltd
Priority date: 1992-01-16
Filing date: 1992-01-16
Publication date: 1993-08-06

Abstract

(57)【要約】【目的】密閉型横形回転式圧縮機に冷媒としてフロン
２２を使用可能とし、小型化を可能として信頼性を確保
する。【構成】密閉型横型回転式圧縮機３０における電動機
と水平に配置された圧縮機部のシリンダ室にインジェク
ション孔が設けられており、冷凍サイクルの受液器２５
から、電磁弁３１、ストレーナ３２及びキャピラリチュ
ーブ３３を介し、このインジェクション孔に低温の液冷
媒が供給される。そして、この液冷媒が圧縮機部のシリ
ンダ室内に噴出され、冷凍サイクルの蒸発器２７からシ
リンダ室に供給される高温の冷媒ガスを低温化する。ス
トレーナ３２は液冷媒を除くフィルタであり、キャピラ
リチューブ３３は液冷媒を減圧する。密閉型横型回転式
圧縮機３０の冷媒としてはフロン２２を用い、冷凍機油
としてはフロン２２に対して二相分離温度が低いアルキ
ルベンゼン油を用いる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、密閉容器内に回転軸で
連結された電動機と圧縮機部とがほぼ水平に配置され、
特に、規制フロン系冷媒の使用量を低減可能とした密閉
型横形回転式圧縮機を用いた密閉型小形冷凍機に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、冷凍空調機器用の圧縮機は縦形で
あり、背の高いものであった。その一例を図１４によっ
て説明する。この圧縮機は密閉形レシプロ式圧縮機であ
って、密閉容器１内に電動機２と圧縮機部４１とが縦方
向に配置されている。直立した回転軸５が軸受６、７に
よって支持されており、軸受７よりも上部が電動機２の
回転子に圧入されており、軸受６、７間では、偏心部
（図示せず）が設けられて、この偏心部により、圧縮機
部４１が動作する。この圧縮機部４１は主としてピスト
ン４１ａとシリンダ室４１ｂからなり、回転軸５の偏心
部の回転により、このピストン４１ａが水平方向に往復
運動する。蒸発器（図示せず）からの気体の冷媒はシリ
ンダ室４１ｂ内に供給され、ピストン４１ａによって圧
縮されて圧縮ガスとなり、外部に吐出される。

【０００３】また、密閉容器１の底部には、冷凍機油４
２が貯溜されており、回転軸５が回転すると、この回転
軸５の中心部に開けられた給油孔（図示せず）内を冷凍
機油４２が上昇し、軸受５、６と回転軸５の摺動面やピ
ストン４１ａとシリンダ室４１ｂの摺動面にこの冷凍機
油４２が給油される。回転軸５の上部には、逃げ穴（図
示せず）が設けられており、回転軸５内の冷凍機油はこ
の逃げ穴から外部に出、密閉容器１内のスペースを落下
してこの密閉容器１の底部に戻る。

【０００４】かかる圧縮機を用いた蒸発温度が１０℃以
下の密閉型小形冷凍機は、図１５に示すように、基板３
６´上にかかる圧縮機３０´や凝縮器２３´、電源３
４、蒸発器２７、フアン３５などを搭載してなり、これ
らは図１６に示す冷凍サイクルを構成する。即ち、図１
４に示した圧縮機３０´から出力される高温高圧の冷媒
の圧縮ガスは凝縮器２３´で放熱し、低温化して液化
し、ドライヤ２４を経て受液器２５´に供給される。こ
の受液器２５´に供給される冷媒は、液化されてはいる
が、気体状の冷媒も存在しており、受液器２５´では、
冷媒を気液分離して液冷媒だけを出力する。この液冷媒
は膨張弁２６で減圧され、蒸発器２７に供給される。こ
の蒸発器２７では、液冷媒がこの密閉型小形冷凍機が設
置されている空間内の熱を吸収して気化し、気体状の高
温冷媒として、逆止弁２８、アキュムレータ２９を介し
て圧縮機３０´に供給される。圧縮機３０´の電動機２
（図１４）が回転すると、以上の冷凍サイクルを冷媒が
流れ、蒸発器２７で上記空間の熱を吸収して凝縮器２３
´で放熱し、これによって上記空間の温度を下げる。

【０００５】かかる密閉型小形冷凍機は業務用として種
々の所で使用されるが、例えばショーケースに使用する
場合、図１７に示すように、ショーケース４１の底部に
設けられた機械室４３内にかかる密閉型小形冷凍機が設
置される。

【０００６】一方、密閉型小形冷凍機の冷媒としては、
従来からフロン１２が用いられてきた。しかしながら、
近年では、地球環境汚染、特に、オゾン層破壊の問題か
ら、塩素系フロンが使用規制の対象となっている。規制
の対象となっているフロンはフロン１１，フロン１２，
フロン１１３，フロン１１４，フロン１１５等であっ
て、例えば冷凍冷蔵庫など冷凍機器の冷凍サイクルに用
いられてきたフロン１２も、オゾン層破壊係数が高く、
環境破壊を起こす要因の一つであることから、使用規制
の対象となっている。

【０００７】そこで、フロン１２の代りとなる冷媒が必
要となり、最近では、オゾン破壊係数が低く、フロン１
２を１としたとき０．０５程度の破壊係数であるフロン
２２が採用される気運にある。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ところで、図１４に示
した密閉形レシプロ式圧縮機でフロン２２を冷媒として
使用した場合、蒸発温度が１０℃以下の冷凍冷蔵の分野
である低温領域では、圧縮機３０´からのフロン２２の
圧縮ガスの温度は、フロン１２の場合に比べ、非常に高
く、このため、圧縮機３０´での軸受等の摺動部が加熱
されて摩耗が生じてかじりや焼き付き等の事故が発生し
易くなるし、また、圧縮機３０´内等で高温の圧縮ガス
によって冷凍機油が炭化する等潤滑油としての特性が劣
化してしまい、圧縮機３０´での軸受等の摺動部の摩耗
がさらに進むことになる。

【０００９】この問題を解消するための１方法として
は、シリンダ室４１ｂ内に液状の冷媒（液冷媒）を噴射
させる方法がある。液冷媒は低温であるから、これをシ
リンダ室４１ｂに供給することにより、高温のガス状冷
媒の熱を吸収してこの冷媒の温度を下げることができ
る。かかる冷媒の冷却を液インジェクション冷却とい
う。

【００１０】しかしながら、図１４に示したような密閉
形レシプロ式圧縮機は、かかる液インジェクション冷却
を可能にするのには不向きな構造をなしている。また、
密閉型回転式圧縮機では液インジェクション冷却が可能
であるが、空調機器に使用される密閉型回転式圧縮機の
主流は縦形であり、横形のものについては配慮されてい
ない。

【００１１】従来では、圧縮機内の軸受などの潤滑を良
好にするための冷凍機油としては、ナフテン系の冷凍機
油、例えば日本サン石油（株）製のスニソ４ＧＳＤ（商
標名）が使用されている。かかる冷凍機油を冷媒として
のフロン２２とともに使用すると、これらの二層分離温
度がフロン１２の場合に比べて高いため、図１６の凝縮
器２３´で冷媒が放熱低温化されて液化し、蒸発器２７
に送られると、冷媒と冷凍機油とが分離してしまい、蒸
発器２７に冷凍機油が残ってしまって圧縮機３０´に戻
る冷凍機油の量が少なくなる。このために、冷凍機油を
有効に使用することができず、常に補充が必要となる。

【００１２】また、図２０に示すように、図１４におけ
る電動機の固定子４６には巻線４７が巻きつけられてお
り、この固定子４６と巻線４７との間に、これらを電気
的に絶縁するために、絶縁フィルム４８が設けられてい
るが、上記のように、冷媒としてフロン２２を用いる
と、フロン１２を使用する場合に比べ、この巻線４７や
絶縁フィルム４８から有機物質であるオリゴマの発生量
が多くなる。このオリゴマは冷媒や冷凍機油に溶けて冷
凍サイクルを循環し、圧縮機部４１の吸込口等の温度が
低いところに結晶体状に溜りやすい。このため、回転軸
５の回転やピストンの往復運動が滞って圧縮不良の状態
に至る恐れがある。

【００１３】また、フロン２２を冷媒として蒸発温度１
０℃以下の低温域に用いると、吐出圧力が高くなり、回
転軸に加わる面圧が大きくなる。それに加え、上記のよ
うに吐出ガスの温度が高いため、冷凍機油が劣化する。
このようなことから、摺動部の摩耗量がさらに増加した
り、摩耗粉によるかじりや焼き付き等の事故が発生する
恐れがある。

【００１４】図１５に示したような蒸発温度１０℃以下
の業務用の密閉型小形冷凍機においては、圧縮機３０´
として、従来、図１４に示したような縦型の圧縮機を用
いていたため、その高さが高いものであった。このよう
な縦型の圧縮機は、図１８に示すように、その高さが２
７０ｍｍ以上でなり、かかる圧縮機を用いた密閉型小形
冷凍機を図１７に示したようにショーケース４１に設置
する場合、その下部約３０ｃｍの部分がこの冷凍機が設
置される機械室となる。これはかなりの部分であり、そ
の分食品を置くスペース４５が制約されることになる。

【００１５】また、図１６に示した冷凍サイクルでの受
液器２５´は、図１９に示すように、横断面形状が一定
のタンク状をなしており、これの上部にドライヤ２４
（図１６）からの液冷媒が送り込まれるパイプ３７が、
下部に膨張弁２６（図１６）に液冷媒をおくるパイプ３
８が夫々取り付けられている。かかる受液器２５´で
は、液状の冷媒が下部に、気体状の冷媒が上部に存在す
るようになり、下部にある液状の冷媒が冷媒自体の圧力
によってパイプ３８から送り出される。この場合、受液
器２５´の底部にごみ等の不要物が溜るから、これを避
けるために、パイプ３８の先端は受液器２５´の底面か
ら若干離れるようにしている。しかし、このようにする
と、パイプ３８の先端から下部は冷凍機油も溜ることに
なり、かなりの量の冷凍機油が溜って圧縮機３０´に戻
らないことになる。

【００１６】本発明の目的は、冷媒としてフロン２２を
用いたことによって生ずる問題を解消して信頼性が高い
密閉型横形回転式圧縮機を使用可能とし、高さを低くし
て、かつ性能、信頼性に優れた密閉型小形冷凍機を提供
することにある。

【００１７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明による密閉型小形冷凍機は、フロン２２を冷
媒とし、４０℃のときの粘度５０〜６５ｃｓｔ，１００
℃のときの粘度５．５〜６．５ｃｓｔのアルキルベンゼ
ン油を冷凍機油とし、軸受に液冷媒をシリンダ内に噴射
するインジェクション孔を設けて、冷媒としてフロン２
２を可能とした密閉型横形回転式圧縮機を用い、冷凍サ
イクルの受液器で分離された該液冷媒の一部をゴミ取り
のためのストレーナおよび該液冷媒を減圧するキャピラ
リチューブを介して該密閉型横形回転式圧縮機の上記イ
ンジェクション孔に送り込むようにする。

【００１８】また、本発明による密閉型小形冷凍機は、
前記冷凍サイクルの凝縮器を、高さが前記密閉型横形回
転式圧縮機の高さに略等しくて、凝縮器用ファンに対向
する面の面積を充分広くして、かつ縦横比が１対２また
はこれよりも横長とし、該凝縮器用ファンを１個または
複数個用いる。

【００１９】さらに、本発明による密閉型小形冷凍機
は、前記受液器は少なくとも底部近傍で横断面積が該底
部に近ずくほど狭くなり、冷凍サイクル用の液冷媒と前
記ストレーナへの液冷媒とを取り出すための配管を夫々
有する。

【００２０】

【作用】本発明による密閉型小形冷凍機に用いる上記密
閉型横形回転式圧縮機においては、４０℃のときの粘度
５０〜６５ｃｓｔ，１００℃のときの粘度５．５〜６．
５ｃｓｔのアルキルベンゼン油を冷凍機油とすると、冷
媒としてのフロン２２に対し、二層分離温度が低くな
る。それにより、蒸発温度１０℃以下の低温域における
油上がり現象が防止される。また、冷凍サイクルの受液
器で分離された液冷媒の一部は、ゴミ取りのためのスト
レーナおよび該液冷媒を減圧するキャピラリチューブを
介して該密閉型横形回転式圧縮機の上記インジェクショ
ン孔に送り込まれ、上記インジェクション孔から低温の
液冷媒がシリンダ室内に噴射される。これにより、この
液冷媒はシリンダ室内で気体状の冷媒の熱を吸収して気
化し、圧縮ガスの温度を低下させる。従って、各摺動部
での温度が低くなってこれらの摩耗が抑圧でき、しか
も、冷凍機油の特性劣化も抑えることができて、かじり
や焼き付き等の事故も防止できる。また、上記のよう
に、密閉型横形回転式圧縮機のシリンダ室内の冷媒の圧
縮ガスを冷却して吐出ガスの温度上昇を押さえることが
できる。このようにして、フロン２２による密閉型横形
回転式圧縮機を使用して高性能化、高信頼性化が達成で
きる。

【００２１】また、本発明による密閉型小形冷凍機にお
いては、前記密閉型横形回転式圧縮機の高さに合わせて
凝縮器の高さを規定するものであるから、冷凍機全体の
高さが低くなり、しかも、凝縮器のフアンに対向する面
の面積が充分とられているので、凝縮器の性能も高く、
冷凍機全体の性能を高めることができる。

【００２２】さらに、本発明による密閉型小形冷凍機に
おいては、受液器の底部の面積が小さいので、従来の断
面積一定の受液器に比べ、その底部に残る冷凍機油の深
さが同じだとすると、そこでの冷凍機油の残留量が少な
く、従って、圧縮ガスに混入した冷凍機油は、受液器に
ほとんど溜ることなく、圧縮機に戻ることになる。

【００２３】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面により説明する
が、その前に、その実施例に用いる密閉型横形回転式圧
縮機について説明する。図７は本発明による密閉型横形
回転式圧縮機の一具体例の全体構成を示す断面図であっ
て、１は密閉容器、２は電動機、３は回転子、４は固定
子、５ａは逃げ穴、５は回転軸、６、７は軸受、８は圧
縮機部、９はローラ、１０はシリンダ、１０ａシリンダ
室、１１はベーン、１２は冷凍機油、１３は偏心部、１
４は吐出パイプ、１５はバネ、１６は給油管、１７は油
溜め部である。

【００２４】同図において、密閉容器１は中心軸が横方
向の円筒状をなしており、その中に、軸受６、７によっ
て回転軸５が横方向に支持されている。この回転軸５の
一方の端部は電動機２の回転子３に圧入され、他方の端
部近傍に偏心部１３が設けられている。電動機２はこの
回転子３と固定子４とからなり、固定子４は回転子３の
外側にあって密閉容器１に内面に固定されている。

【００２５】圧縮機部８はシリンダ１０のシリンダ室１
０ａ内を回転するローラ９とからなり、このシリンダ９
に回転軸５の偏心部１３が嵌入して、この偏心部１３の
偏心回転にともなって偏心回転する。このシリンダ室１
０ａ内に蒸発器（図示せず）から冷媒ガスが送り込ま
れ、ローラ９が偏心回転することにより、圧縮される。
この圧縮ガスはシリンダ室１０ａから密閉容器１内に排
出され、この密閉容器１内を通って吐出パイプ１４から
凝縮器（図示せず）に送られる。

【００２６】また、圧縮機部８には、ベーン１１が設け
られており、バネ１５によってローラ９の面に押し付け
られている。ローラ９の回転によってベーン１１が紙面
上上下に往復運動し、これによって冷凍機油１２が給油
管１６を介して油溜め部１７に送り込まれ、さらに、回
転軸５の中心軸に沿って設けられた給油孔（図示せず）
に送り込まれる。この回転軸５の軸受６、７やローラ９
の内面に対向する部分にはこの給油孔まで達する油穴５
ａが設けられており、給油孔を介して送られてきた冷凍
機油が軸受６、７やローラ９の内面に押し出される。こ
れによって、軸受６、７やローラ９の潤滑が行なわれ
る。残った冷凍機油は、回転軸５の電動機２近傍部分に
設けられた逃げ穴５ａから密閉容器１内に排出される。
これによって、冷凍機油は元の場所に戻ることになる。

【００２７】図８は図７における圧縮機部８の近傍を示
す断面図であって、５ｂ、５ｃ、５ｄは油穴、５ｅは給
油孔、１３ａは溝、１８はベーン室、１９は油吸入口、
２０は仕切板であり、図７に対応する部分には同一符号
を付けている。

【００２８】同図において、ローラ６の回転とともに、
バネ１５の押圧力により、ベーン１１が上下往復運動す
ると、ベーン室１８が広くなったり、狭くなったりす
る。このベーン室１８と冷凍機油１２の溜め部との間に
細い油吸入口１９が設けられたおり、ベーン室１８が広
がっていくと、この油吸入口１９を介して冷凍機油１２
がベーン室１８に吸入され、次にベーン室１８が狭くな
っていくと、吸入された冷凍機油が給油管１６に押し出
され、油溜め部１７に送られる。この油溜め部１７には
続けて冷凍機油が送り込まれるから、この冷凍機油は油
溜め部１７からさらに回転軸５の給油孔５ｅに送り込ま
れる。

【００２９】回転軸５の軸受６、７に対向する部分に
は、上記のように、夫々油穴５ｃ、５ｂが設けられてお
り、回転軸５の給油孔５ｅを送られる冷凍機油の一部が
これら油穴５ｃ、５ｂから軸受６、７の内面に押し出さ
れる。また、偏心部１３の外面中央部にこの外面に沿っ
て浅い溝１３ａが設けられ、この溝１３ａ内にも油穴５
ｄが設けられている。この油穴５ｄからも給油孔５ｅを
送られる冷凍機油の一部が押し出され、ローラ９の内面
に給油される。偏心部１３にこのような溝１３ａを設け
たことにより、ローラ９の内面全体に円滑に給油される
ことになる。

【００３０】圧縮機部８で圧縮された冷媒ガスは仕切板
２０よりも電動機２側のスペースに排出され、吐出パイ
プ１４から外部に吐出される。回転軸５の逃げ穴５ｅか
ら冷凍機油が仕切板２０よりも電動機２側のスペースに
排出され、圧縮機部８から排出される圧縮冷媒ガスの圧
力により、冷凍機油が仕切板２０よりも図面上右側に押
しやられる。これにより、冷凍機油の循環が円滑に行な
われる。

【００３１】図９は図８の分断線Ａ−Ａ´に沿う断面図
であって、１０ｂは吐出ポート、２１は液冷媒吸込みパ
イプ、２２はインジェクション孔であり、図７、図８に
対応する部分には同一符号を付けている。

【００３２】同図において、シリンダ室１０ａの壁面に
は、液冷媒吸込みパイプ２１に連結されたインジェクシ
ョン孔２２が設けられている。このシリンダ室１０ａに
は、図示しない蒸発器から図示しない吸入口を介して冷
媒ガスが供給されるが、これと同時に、液冷媒吸込みパ
イプ２１を介してインジェクション孔２２からシリンダ
室１０ａに液冷媒が注入される。ローラ６の回転によっ
て冷媒ガスが圧縮されて高温となるが、インジェクショ
ン孔２２から低温の液冷媒が注入されることにより、こ
の液冷媒が圧縮される冷媒ガスの熱を吸収するし、これ
により、液インジェクション冷却が行なわれて冷媒ガス
の高温化を防げる。シリンダ室１０ａで圧縮された冷媒
ガスは吐出ポート１０ｂから、上記のように、密閉容器
１内に排出される。

【００３３】インジェクション孔２２は、図９の分断線
Ｂ−Ｂ´に沿う断面を示す図１０から明らかなように、
一方の軸受６内に設けられている。これをさらに具体的
に説明すると、図１１に示すように、終端を有する液冷
媒通路２２ｂと、この液冷媒通路２２ｂの終端近傍から
分岐し、シリンダ室１０ａに開口する液冷媒通路２２ａ
とからなり、液冷媒通路２２ｂの開口は液冷媒吸込みパ
イプ２１に連結され、液冷媒通路２２ａは液冷媒通路２
２ｂよりも充分小径としている。また、この液冷媒通路
２２ａのシリンダ室１０ａでの開口は、ラッパ状に広が
っている。

【００３４】かかる構成のインジェクション孔２２によ
ると、液冷媒吸込みパイプ２１から吐出された液冷媒
は、一旦液冷媒通路２２ｂの終端に突き当たり、ここで
掻き混ぜられながら液冷媒通路２２ａを通ってシリンダ
室１０ａに射出される。この掻き混ぜと小径の液冷媒通
路２２ａのラッパ状の開口とにより、液冷媒は細かい霧
状となって、かつ充分広がってシリンダ室１０ａに射出
されることになる。従って、この液冷媒がほぼシリンダ
室１０ａ内全体にわたって広がり、冷媒ガスが効率良く
冷却されることになる。

【００３５】この具体例においては、冷媒としてフロン
２２を用いる。冷凍機油としては、は、フロン２２に対
して二層分離温度が低く、かつ所定の温度に対して適正
な粘度を持つことが必要である。この点を考慮すると、
４０℃のときの粘度５０〜６５ｃｓｔ，１００℃のとき
の粘度５．５〜６．５ｃｓｔのアルキルベンゼン油に係
る日本サン石油（株）製のＺ３００Ａ（商標名）が使用
できる。図１２は横軸に冷凍機油粘度（ｃｓｔ）に対す
る成績係数（ＣＯＰ＝冷凍能力（Ｗ）／圧縮機入力
（Ｗ））、断熱係数（ηａｄ＝成績係数／係数）及び最
小膜厚の関係を示すものである。粘度が低いと、ＣＯ
Ｐ、ηａｄは高くなるが、油膜形成が悪くなって最小膜
厚を得ることができないし、また、粘度が高いと、油膜
は成形されやすいが、ＣＯＰ、ηａｄは低下する。上記
のＺ３００Ａは、４０℃のときの粘度が５０〜６５ｃｓ
ｔであり、各性能を維持しながら摺動部の最小油膜厚さ
を確保できる。従って、冷凍機油としてＺ３００Ａを用
いることにより、蒸発温度１０℃以下の低温域における
圧縮機の油上がりが防止でき、圧縮機の信頼性を高める
ことができる。

【００３６】また、上記のように、シリンダ室１０ａに
インジェクション孔２２から液冷媒が噴射することによ
り、圧縮されるフロン２２の冷媒ガスの高温化を抑圧す
るものであるから、冷凍機油であるＺ３００Ａの特性劣
化を防止でき、従来高温の冷媒ガスと冷凍機油の特性劣
化によって生じていた軸受６、７等摺動部の摩耗を抑え
ることができるし、摩擦粉によるかじりや焼き付け等の
事故を防止できる。

【００３７】さらに、冷凍機油であるＺ３００Ａはフロ
ン２２との二相分離温度が低いから、このＺ３００Ａが
混入したフロン２２の圧縮ガスが凝縮器で放熱されて低
温化されても、夫々が気体と液体の二相に分離されずに
混合したまま受液器に供給され、混合された状態のまま
蒸発器１１、逆止弁１７を介して圧縮機に戻ることにな
る。従って、冷凍機油の圧縮機への回収率が高く、冷凍
機油が効率良く使用されることになる。

【００３８】冷凍機油の封入量は冷媒の封入量に応じた
ものであり（ほぼ０．２５〜０．５倍）、この実施例で
は、５５０ｍｌ以上封入可能としている。

【００３９】ところで、一般に、ガラス転位温度が高い
高分子材料は、耐冷媒性（劣化性等）は向上するが、値
段が高い。従って、比較的安価で信頼性を向上させるた
めには、内装、外装の薄被膜多層構造とし、かつ内装の
高分子材料のガラス転位温度よりも外装の高分子材料の
ガラス転位温度の方が高い構造にする必要がある。図Ｘ
１３（ａ）に示すように、従来の電動機の固定子の巻線
４ａにおいては、その芯線４ａ１をガラス転位温度１９
０〜２００℃の高分子材料被膜４ａ２で覆ったものであ
った。この高分子材料被膜４ａ２としては、例えばエス
テルイミドが挙げられる。

【００４０】これに対し、この具体例では、図Ｘ１３
（ｂ）に示すように、固定子の巻線４ａはダブルコーテ
ィングエナメル線であって、その芯線４ａ１をガラス転
位１９０〜２００℃の高分子材料被膜４ａ２で覆い、こ
の高分子材料被膜４ａ２の上をガラス転位２５０〜３０
０℃の高分子材料被膜４ａ３で被覆してものである。高
分子材料被膜４ａ２は電気的絶縁性を確保するためのも
のであって、例えばフロン２２によってオリゴマを出す
が、例えば安価な高分子材料であるエステルイミドであ
り、高分子材料被膜４ａ３はフロン２２によってオリゴ
マを出さない高分子材料であって、例えばアミドイミド
がある。これにより、安価にして巻線４ａの電気的絶縁
性を確保し、しかも、冷媒としてフロン２２を用いて
も、オリゴマの発生を抑圧することができる。

【００４１】また、固定子４の絶縁フィルム４ｂはフロ
ン２２によってオリゴマを出さないポリエチレンテレフ
タレ−トフィルムで構成されている。このようにして、
冷媒や冷凍機油に溶けて冷凍サイクルを循環するオリゴ
マの量が低減し、圧縮機部８の温度が低い部分に生じる
オリゴマの結晶体が少なくなって、回転軸５の回転や圧
縮機部８でのローラ９の回転が滞って圧縮不良の状態に
なることが防げる。

【００４２】さらにまた、偏心部１３を含めた回転軸５
の面粗さＲｚ≦１.２μｍである表面に浸硫窒化処理に
よって面粗さがＲｚ≦４.２μｍの被膜を形成し、軸受
６、７とのクリアランスを４〜２７μｍとし、かつ偏心
部１３とロ−ラとのクリアランスが８〜３２μｍとして
いる。また、ベ−ン１１の表面にも浸硫窒化処理によっ
て被膜を形成し、その被膜の面粗さＲｚ≦４.２μｍと
し、シリンダ室１０ａとのクリアランスを１８〜２８μ
ｍとしている。さらに、ロ−ラ９の材質をモニクロ合金
鋳鉄としている。このようにすることにより、回転軸５
やベーン１３の表面の機械強度が大きくなり、摩耗を抑
圧できるし、クリアランスのバラツキが抑圧できて、ク
リアランスの減少による摺動部の温度上昇、クリアラン
スの増加によって発生する振動を防止することができ
る。

【００４３】さらにまた、ロ−ラ９の回転と共に往復運
動するベ−ン１１を有する密閉されたベ−ン室１８を設
け、ベ−ン１１の往復運動により、ベ−ン室１８に冷凍
機油１２を給油し、ベ−ン室１８からこの冷凍機油を油
溜り部１７に送り込んで回転軸５の給油孔５ｅに強制的
に送り込んでいるので、油量を５５０ｍｌ以上封入可能
とすることにより、回転軸５を一対の軸受６、７でほぼ
水平になるように配置支持しても、これら軸受６、７や
ローラ９に確実、円滑にかつ充分に冷凍機油が供給でき
る。

【００４４】以上のように、この具体例では、冷媒とし
てフロン２２を用い、横形としても、信頼性の高い圧縮
機とすることができる。

【００４５】次に、以上説明した密閉型横形回転式圧縮
機を用いて本発明による密閉型小形冷凍機の実施例につ
いて説明する。図１は本発明による密閉型小形冷凍機の
一実施例の冷凍サイクルを示す図であって、３１は電磁
弁、３２はストレーナ、３３はキャピラリチューブであ
り、図１６に対応する部分には同一符号を付けて重複す
る説明を省略する。

【００４６】同図において、ドライヤ２４からの液冷媒
は受液器２５に供給され、大部分は膨張弁２６を介して
蒸発器２７に供給されるが、一部は電磁弁３１を介して
網状のストレーナ３２に供給され、そこでゴミ等が除か
れた後、キャピラリチューブ３３で減圧されて上記の実
施例の圧縮機３０における図１０、図１１に示した液冷
媒吸込みパイプ２１に供給される。これにより、圧縮機
３０の圧縮機部８において、液インジェクション冷却が
行なわれる。これ以外の動作は図１６に示した従来の冷
凍サイクルと同様である。

【００４７】このような液インジェクション冷却によ
り、圧縮機３０から吐出されるフロン２２の圧縮ガス
は、フロン１２に比べて高温化が抑えられ、冷凍機油の
炭化や圧縮機３０内の摺動部品の摩耗などが抑えられる
が、さらに、上記のように、この圧縮機３０では、冷凍
機油として４０℃のときの粘度が５５〜６５ｃｓｔ，１
００℃のときの粘度が５.５〜６.５ｃｓｔのアルキルベ
ンゼン油を用い、冷凍機油の炭化をさらに改善してい
る。

【００４８】図１に示した冷凍サイクルの本発明による
密閉型小形冷凍機はかかる圧縮機を用いるものである
が、次に、密閉形小形冷凍機の課題とされている業務用
冷凍冷蔵庫やショーケースへの組込みスペース、特に、
高さの削減について説明する。

【００４９】密閉形小形冷凍機の高さで問題になるの
は、圧縮機の高さの他に、凝縮器とファンの外形寸法と
の関係がある。一般に、空冷式の凝縮器における伝熱
は、Ｑ＝Ｋ×Ｓ×Δｔ但し、Ｑ：凝縮器における熱交換量（ｋｃａｌ／ｈ）Ｋ：熱貫流率（ｋｃａｌ／ｍ²ｈ℃）Ｓ：伝熱面積（ｍ²） Δｔ：平均温度差（℃）で表わされる。また、ファンの冷却空気量Ｖは、Ｖ＝Ｑ／０.２８（ｔ₂−ｔ₁）但し、Ｖ：冷却空気量（ｍ³／ｈ）Ｑ：凝縮器における熱交換量（ｋｃａｌ／ｈ）０．２８：１ｍ³当りの空気の比熱（ｋｃａｌ／ｍ³℃ ｔ₁：凝縮器の出口での空気温度（℃）ｔ₂：凝縮器の入口での空気温度（℃）で表わされ、凝縮器での配管の列数を一定にした場合、
高さを下げると、伝熱面積は変化しないようにするため
には、幅（横）方向に長さを伸ばせばよい。

【００５０】上記の本発明による密閉型横形回転式圧縮
機の高さは、その外観を示す図２に示すように、１６５
ｍｍ以下とすることができる。本発明による密閉型小形
冷凍機は、図１に示した冷凍サイクルの圧縮機３０とし
てかかる密閉型横形回転式圧縮機を用いるのであるが、
この密閉型小形冷凍機の一実施例の外観を図３に示す。
但し、３５ａ、３５ｂはフアンであり、前出図面に対応
する部分には同一符号を付けている。

【００５１】図３において、基板３６上には、図１５で
示した従来の密閉型小形冷凍機と同様、図７で示した本
発明の実施例の密閉型横形回転式圧縮機３０や凝縮器２
３、蒸発器２７、電源３４等が配置されるが、図１５で
示した従来の密閉型小形冷凍機での基板３６´に比べ、
密閉型横形回転式圧縮機３０が横長であるため、その分
基板３６が図示するように矢印Ｘ方向に横長となってい
る。また、上記のように、凝縮器２３の高さも密閉型横
形回転式圧縮機３０の高さ（１６５ｍｍ以下）を越えな
いようにしており、しかも、密閉型横形回転式圧縮機３
０からの高温高圧の圧縮ガスの冷却効果が少なくとも従
来の密閉型横形回転式圧縮機と同程度であるようにする
ために、凝縮器２３を矢印Ｘ方向に横長とし（例えば、
高さと横幅との比を１対２以上とし）、フアンからの冷
却空気を受ける電熱面積を少なくとも従来の密閉型横形
回転式圧縮機と同程度としている。

【００５２】この場合、この伝熱面積が横長となった結
果、従来の密閉型横形回転式圧縮機のように１つのフア
ンで凝縮器２３に効率良く冷却空気を送ることができな
いので、図示するように、凝縮器２３の高さ程度の外径
の２個のフアン３５ａ、３５ｂ、またはそれ以上のフア
ンを用い、これらで凝縮器２３に同時に冷却空気を送る
ようにする。これにより、凝縮器２３では、少なくとも
従来の密閉型横形回転式圧縮機の凝縮器と同程度の効率
で圧縮ガスを冷却することができる。

【００５３】以上のように構成した本発明による密閉型
小形冷凍機の外形寸法の例を図４の表で示す。

【００５４】次に、本発明による密閉型小形冷凍機のシ
ョーケース内への設置例について、図５を用いて説明す
る。上記実施例の密閉型小形冷凍機４４はショーケース
４１の下部の機械室４３内に配置されるが、現状のショ
ーケース４１における密閉型小形冷凍機４４の凝縮器２
３からの熱の排熱方向は、製品の前後面とするのが主流
であり、当然、このショーケース４１での本発明による
密閉型小形冷凍機４４の設置は、凝縮器２３の幅方向と
ショーケース４１の幅方向とがほぼ平行となるように、
設定される。この場合のショーケース４１のサービス面
が前面となり、凝縮器２３がこの前面側に配置されて、
この前面の下部に設けられたパネル４２を開くことによ
り、凝縮器２３の清掃等が行なえるようにする。

【００５５】従来の密閉型小形冷凍機をショーケースに
組み込む場合には、元々密閉型小形冷凍機の高さが高
く、ショーケースの内容積を大きく占めるため、機械室
４３の容積を小さくできず、外形寸法を大きくするしか
手段がなかった。これに対し、本発明による高さが低い
密閉型小形冷凍機４４をショーケース４１に組み込む場
合には、機械室４３の容積を小さくすることができ、シ
ョーケース４１の食料品が置ける場所４５の内容積を大
きく取ることができる。一例として青果用冷凍機内蔵形
オープンショーケースを、出力７５０Ｗ品を搭載したと
きの効果を具体的寸法をあげて説明すると、図１７にお
いて、従来の密閉型小形冷凍機の高さは３００ｍｍであ
り、青果用冷凍機内蔵形オープンショーケースの外形寸
法は幅、奥行、高さが夫々１,３０９ｍｍ、９００ｍ
ｍ、１,８５０ｍｍであって、このケースの有効内容積
は５０５リットルである。これに対し、本発明による密
閉型小形冷凍機４４の高さは２２０ｍｍであり、これを
上記従来の密閉型小形冷凍機が設置されるショーケース
と同じ高さのショーケースに組込むと、機械室の高さを
低くでき、このケースの有効内容積は６６５リットルと
なって、上記の従来のものに比べて約１７％の有効内容
積拡大を図ることができる。

【００５６】以上のように、この実施例では、図１５に
示した従来の密閉型横形回転式圧縮機に比べ、横幅は広
がるが、ショーケースの横幅そのものが広いから、格別
問題とはならない。

【００５７】図６は図１に示した本発明の密閉型小形冷
凍機における受液器２５の一具体例を示す断面図であっ
て、２５ａは容器、２５ｂは蓋部、２５ｃは円錐部、３
７、３８は冷凍サイクル用配管、３９は液インジェクシ
ョン用配管、４０は液冷媒である。

【００５８】同図において、受液器２５は底に近い部分
に円錐部２５ｃを有し、底に近い部分から底の方に次第
に断面積が狭くなっていって底面積が最も狭くなる有底
筒状の容器２５ａと、その上部開口を塞ぐようにこの容
器２５ａに取付けられた蓋部２５ｂとからなり、この容
器２５ａに図１のドライヤ２４に連結された冷凍サイク
ル用配管３７、図１の膨張弁２６に連結された冷凍サイ
クル用配管３８、及び図１の電磁弁３１に連結された液
インジェクション用配管３９が取付けられている。

【００５９】このドライヤ２４から冷凍サイクル用配管
３７を介して送られてきた液冷媒はこの受液器２５内に
入り、この液冷媒とともに送られてきた冷媒ガスは容器
２５ａ内の上方に溜って液冷媒に下方に溜る。このよう
にして、気液分離が行なわれる。冷凍サイクル用配管３
８と液インジェクション用配管３９の先端開口は容器２
５ａのほとんど底部に位置付けられており、これによっ
て、容器２５ａの下方に溜る液冷媒４０のみが、冷凍サ
イクル用配管３８と液インジェクション用配管３９に入
り込んで夫々図１の膨張弁２６や電磁弁３１に送られ
る。

【００６０】このように容器２５ａの底部近傍に円錐部
２５ｃを設けて底部の面積が小さくなるようにしている
ので、図１９に示した受液器に比べ、受液器の大きさや
配管の先端開口の底部からの距離場等しい場合、受液器
２５に残る液冷媒の量が少なくなる。従って、冷媒は効
率良く冷凍サイクルを循環し、また、液冷媒に混入した
冷凍機油の受液器２５での残留量も少なくすることがで
き、しかも、上記のように、冷凍機油としてフロン２２
との二相分離温度が低いＺ３００Ａを使用していること
と相俟って、冷凍機油の密閉型横形回転式圧縮機３０へ
の戻り率が高くなり、冷凍機油を有効に利用できること
になる。

【００６１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明による密閉
型小形冷凍機によれば、環境汚染を生じないフロン２２
を冷媒とする密閉型横形回転式圧縮機を有効に使用する
ことができて、装置全体としての高さを低くでき、この
ため、業務用冷凍冷蔵庫の機械室空間を小さくできて庫
内容積を大きくすることができる。

【００６２】また、受液器での冷凍機油の残留量を低減
でき、冷凍機油としてフロン２２との二相分離温度が低
いアルキルベンゼン油を用いることと相俟って、冷凍機
油の該密閉型横形回転式圧縮機への戻り率が高くなり、
冷凍機油を有効に利用できることになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による密閉型小形冷凍機の一実施例の冷
凍サイクルを示す図である。

【図２】図１に示した冷凍サイクルの実施例の外観図で
ある。

【図３】図１に示した冷凍サイクルの実施例の構成を示
す斜視図である。

【図４】図１に示した冷凍サイクルの実施例の外径寸法
例を示す図である。

【図５】図１に示した冷凍サイクルの実施例における受
液器の一具体例を示す断面図である。

【図６】図３に示した実施例が設置されたショーケース
を示す断面図である。

【図７】本発明による密閉型小形冷凍機に用いる密閉型
横形回転式圧縮機の一具体例の全体構造を示す断面図で
ある。

【図８】図７における圧縮機部の近傍を示す断面図であ
る。

【図９】図８の分断線Ａ−Ａ´に沿う断面図である。

【図１０】図９の分断線Ｂ−Ｂ´に沿う断面図である。

【図１１】図１０における液インジェクション孔の具体
的構成を示す断面図である。

【図１２】図７に示した実施例での冷凍機油の一特性例
を示す図である。

【図１３】従来の密閉型横形回転式圧縮機と図７に示し
た密閉型横形回転式圧縮機とにおける電動機の固定子で
の巻線構造を比較して示す断面図である。

【図１４】従来の密閉型回転式圧縮機の一例を示す断面
図である。

【図１５】従来の密閉型小形冷凍機の一例の構成を示す
斜視図である。

【図１６】従来の密閉型小形冷凍機の冷凍サイクルを示
す図である。

【図１７】密閉型小形冷凍機が設置されるショーケース
の一例を示す断面図である。

【図１８】従来の密閉型小形冷凍機の一例の外観図であ
る。

【図１９】従来の密閉型小形冷凍機での受液器の一例を
示す断面図である。

【図２０】密閉型回転式圧縮機における電動機の固定子
の一部を示す斜視図である。

【符号の説明】

１密閉容器２電動機３回転子４固定子４ａ巻線４ａ１、４ａ２高分子材料被膜４ｂ絶縁フィルム５回転軸５ｃ、５ｄ油穴５ｅ給油孔６、７軸受８圧縮機部９ローラ１０シリンダ１０ａシリンダ室１１ベーン１２冷凍機油１３偏心部１４吐出パイプ１５バネ１８ベーン室２２インジェクション孔２３凝縮器２５受液器２５ａ容器２５ｂ蓋部２５ｃ円錐部２６膨張弁２７蒸発器２８逆止弁２９アキュムレータ３０密閉型横型回転式圧縮機３１電磁弁３２ストレーナ３３キャピラリチューブ３５ａ、３５ｂフアン３８冷凍サイクル用配管３９液インジェクション用配管４０液冷媒

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者小野口昌宏栃木県下都賀郡大平町大字富田709番地の２株式会社日立栃木エレクトロニクス内 (72)発明者星野克伸栃木県下都賀郡大平町大字富田709番地の２株式会社日立栃木エレクトロニクス内 (72)発明者畠裕章栃木県下都賀郡大平町大字富田800番地株式会社日立製作所栃木工場内 (72)発明者山野内貞一栃木県下都賀郡大平町大字富田709番地の２株式会社日立栃木エレクトロニクス内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】冷凍機油を貯溜する密閉容器内に、電動
機と、該電動機の回転子に嵌着され偏心部を有する回転
軸と、該回転軸を保持する軸受と、該偏心部嵌合されて
シリンダ内を偏心回転して冷媒を圧縮するためのロ−ラ
と該シリンダの溝内を往復運動して冷凍機油を輸送する
ためのベ−ンを有する圧縮機部とが収納され、該電動機
と該圧縮機部とがほぼ水平に配列されてなり、フロン２
２を該冷媒とし、４０℃のときの粘度５０〜６５ｃｓ
ｔ，１００℃のときの粘度５．５〜６．５ｃｓｔのアル
キルベンゼン油を該冷凍機油とし、該軸受に液冷媒を該
シリンダ内に噴射するためのインジェクション孔を設け
た蒸発温度１０℃以下の冷凍空調機器に用いられる密閉
型横形回転式圧縮機と、凝縮器と、該凝縮器から出力さ
れる前記フロン２２の冷媒を気液分離し液冷媒のみを分
離する受液器とからなり、使用蒸発温度が１０℃以下の
密閉型小形冷凍機において、該受液器で分離された該液冷媒の一部をゴミ取りのため
のストレーナおよび該液冷媒を減圧するキャピラリチュ
ーブを介して前記密閉型横形回転式圧縮機の前記インジ
ェクション孔に送りこみ、該液冷媒を前記密閉型横形回転式圧縮機の前記シリンダ
室内で蒸発させることにより、前記シリンダ室内の冷媒
の圧縮ガスを冷却し、前記シリンダ室からの吐出ガスの
温度上昇を押さえることができるように構成したことを
特徴とする密閉型小形冷凍機。
【請求項２】請求項１において、前記凝縮器は、高さが前記密閉型横形回転式圧縮機の高
さに略等しくて、凝縮器用ファンに対向する面の面積を
充分広くして、かつ縦横比が１対２またはこれよりも横
長とし、該凝縮器用ファンを１個または複数個用いたことを特徴
とする密閉型小形冷凍機。
【請求項３】請求項１において、前記受液器は少なくとも底部近傍で横断面積が該底部に
近ずくほど狭くなり、冷凍サイクル用の液冷媒と前記ス
トレーナへの液冷媒とを取り出すための配管を夫々有
し、前記受液器の底部での油溜りを低減可能に構成したこと
を特徴とする請求項１の密閉型小形冷凍機。