JPH0571853A - スクロール圧縮機およびそれを用いた冷蔵庫 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明の目的は、規制対象のフロン冷媒を用
いることなく、成績係数の優れた低振動、低騒音の横形
スクロール圧縮機を搭載し、冷凍サイクルの冷媒にフロ
ンＲ１３４ａを用いて、省電力、省スペース、低振動、
低騒音の冷蔵庫を提供することにある。 【構成】 冷蔵庫本体と、その冷蔵庫本体の背面下部に
形成された機械室と、この機械室内に搭載された密閉形
圧縮機を備えた冷蔵庫において、上記密閉形圧縮機が、
密閉容器内に収納された、冷媒を圧縮する圧縮機構部
と、この圧縮機構部を駆動する電動機部を有するスクロ
ール圧縮機であり、回転軸が水平に配置されるととも
に、冷媒がフロン１３４ａであることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、スクロール圧縮機およ
びそれを用いた冷蔵庫に係り、特に、規制フロン系冷媒
を使用することなく、省電力、省スペース、低振動、低
騒音の冷蔵庫を提供するのに好適な、スクロール圧縮機
およびそれを用いた冷蔵庫に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、環境汚染、特にオゾン破壊の問題
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１
２，フロン１１３，フロン１１４，フロン１１５等で、
例えば、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（Ｒ１２）も規制の対象となってい
る。そこで、代わ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いフロン１３４ａが採用される
気運にある。

【０００３】さて、従来一般に冷蔵庫に搭載されている
圧縮機は、例えば、特開平２−１５７４８５号公報に記
載されているようにロータリ圧縮機であった。当該技術
は、密閉容器内を仕切板で仕切り、仕切板の一方側を圧
縮機構部の設けられている油貯溜部空間、他方側を電動
機部空間とし、仕切板の下部に両空間を連通する連通孔
を設けるとともに、前記圧縮機構部に、前記連通部の上
縁より低い位置に開口する潤滑油の吸込口を有する給油
ポンプが設けられたものであり、油量の多少に関わら
ず、円滑な給油の可能なロータリ圧縮機に関するもので
あった。

【０００４】また、圧縮機の振動加速度の低減上有効な
ものとしてスクロール圧縮機があげられる。スクロール
圧縮機においては、鏡板と該鏡板部から一体的に直立し
た渦巻状ラップ部とからなる固定スクロールと旋回スク
ロールを有し、このラップ部を互いに角度をずらして噛
み合わせ、鏡板部とラップ部とが形成する密閉空間が徐
々にラップ中央部に移行することにより圧縮作用を行う
もので、圧縮機構部の吸込−圧縮−吐出行程が連続的か
つ滑らかに行われるため、負荷変動が小さく、圧縮機の
振動が低減されるものである。スクロール圧縮機の例と
して、例えば、特開平１−１８７３９０号公報記載の縦
形スクロール圧縮機、特開平１−１１０８９１号公報記
載の横形スクロール圧縮機等があげられる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】まず、一般的な横形ロ
ータリ圧縮機を冷蔵庫に搭載したときの問題点を図４を
参照して説明する。図４は、従来の横形ロータリ圧縮機
を冷蔵庫に搭載した例を示す斜視図である。図４におい
て、２０は冷蔵庫本体、２１は、断熱材２２によって仕
切られた庫内、２３Ａは、冷蔵庫本体２０の背面下部に
形成された機械室、２４は凝縮器、２５Ａは横形ロータ
リ圧縮機、２６Ａは吸込配管、２７Ａは吐出配管であ
る。冷凍サイクルの冷媒として、従来は、フロン１２
（Ｒ１２）が用いられていた。この場合、図４に示すよ
うに、圧縮機の回転に伴う振動の減衰を図るために、冷
媒配管は屈曲部を有し、圧縮機上部にかなりの空間を必
要としていた。すなわち、機械室２３Ａのスペースは、
配管構成によってかなり大きくなっていた。そこで、ロ
ータリ圧縮機に代わる振動低減上有効な圧縮方式が望ま
れており、その一つとしてスクロール圧縮機が考えられ
る。また、フロン１２はオゾン破壊係数が高く、環境破
壊を起こす要因の一つであるため使用が規制されてお
り、他の冷媒を用いることは社会的な要請である。

【０００６】本発明は、上記従来技術の問題点を解決す
るためになされたもので、規制対象のフロン冷媒を用い
ることなく、成績係数の優れた低振動、低騒音のスクロ
ール圧縮機を搭載し、冷凍サイクルの冷媒としてフロン
１３４ａを用いて、省電力、省スペース、低振動、低騒
音の冷蔵庫を提供することを、その目的とするものであ
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明に係るスクロール圧縮機を用いた冷蔵庫の構
成は、冷蔵庫本体と、その冷蔵庫本体の背面下部に形成
された機械室と、この機械室内に搭載されたスクロール
圧縮機とを備え、上記スクロール圧縮機が、密閉容器内
に収納された、冷媒を圧縮する圧縮機構部と、この圧縮
機構部を駆動する電動機部とからなり、上記冷媒をフロ
ン１３４ａとし、さらに、上記圧縮機構部の回転軸が、
ほぼ水平になるように配置されたものである。

【０００８】

【作用】スクロール圧縮機は、それぞれ鏡板と該鏡板か
ら一体的に直立した渦巻状のラップ部からなる旋回スク
ロールおよび固定スクロールを有し、これらラップ部を
互いに角度をずらして噛み合わせ、鏡板部とラップ部と
が形成する密閉空間が徐々にラップ中央部に移行するこ
とによって圧縮作用を行うものである。このため、吸込
−圧縮−吐出行程が連続的かつ滑らかに行われ、負荷変
動が小さく、圧縮機の振動加速度が低減されるだけでな
く、摺動ロスが低減される。また、圧縮室と吸込室とが
分離されているので、ロータリ圧縮機に見られるような
高圧冷媒ガスの再膨張による体積効率の低下が全く無
い。このことより、圧縮機の成績係数（Ｃｏｅｆｆｉｃ
ｉｅｎｔ Ｏｆ Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ：ＣＯＰ）が
向上する。

【０００９】また、冷凍サイクルの冷媒にフロン１３４
ａ（Ｒ１３４ａ）を用いた場合、スクロール圧縮機では
ＣＯＰが低下しない理由を図２，３を参照して説明す
る。図２はロータリ圧縮機で、冷媒にＲ１３４ａを用い
た場合の軸と軸受との関係を示す説明図、図３は、スク
ロール圧縮機で、冷媒にＲ１３４ａを用いた場合の軸と
軸受の関係を示す説明図である。本来、Ｒ１３４ａはＲ
１２に比べ、潤滑性が劣る。したがって、ロータリ圧縮
機で冷媒をＲ１３４ａにすると、図２に示すように回転
軸（クランク軸）Ｓと軸受Ｂとが金属接触し（Ｃ部参
照）、摺動損失が大となり、ＣＯＰが低下する。一方、
スクロール圧縮機では冷媒をＲ１３４ａとしても、負荷
変動が小さく荷重分布も均一であるので、軸受負荷が軽
減され、図３に示すように回転軸Ｓと軸受Ｂとの金属接
触が少なく、ＣＯＰは低下しないことになる。

【００１０】また、ロータリ圧縮機の場合、冷媒にＲ１
２を用いた場合よりもＲ１３４ａを用いた場合の方が、
その物性の差により、再膨張損失の比率が大きくなり、
これも、ＣＯＰを低下させる要因となっているが、スク
ロール圧縮機においては、前述したように、再膨張の影
響を全く受けないため、この点からも、ＣＯＰの低下が
無いと言える。

【００１１】

【実施例】次に、本発明の実施例を図１ないし図７を参
照して説明する。まず、図１は、本発明の一実施例に係
る横形スクロール圧縮機の縦断面図である。図１に示す
横形スクロール圧縮機は、密閉容器１内に、電動機部
と、この電動機にクランク軸で直結されたポンプ部から
なる圧縮機構部とが収納されている。電動機部は、密閉
容器１に固定されたステータ２と、クランク軸３を嵌着
したロータ４とで構成されている。圧縮機構部はクラン
ク軸３を支持する主軸受６，固定スクロール７，旋回ス
クロール８，オルダムリング９等から構成されている。
そして、主軸受６は密閉容器１に固着されている。

【００１２】クランク軸３の偏心部３ａおよびオルダム
リング９により旋回スクロール８の鏡板部８ａおよびラ
ップ部８ｂと、固定スクロール７の鏡板部７ａおよびラ
ップ部７ｂにより形成される密閉空間が徐々にラップ部
中央に移行することにより、圧縮作用が行われる。

【００１３】さて、本発明では、図１に示した如き横形
スクロール圧縮機を冷蔵庫に搭載し、冷凍サイクルの冷
媒には、オゾン破壊係数が低く規制対象外のフロン１３
４ａ（以下Ｒ１３４ａという）を用いるものである。図
５は、図１の横形スクロール圧縮機を冷蔵庫に搭載した
例を示す斜視図である。図５において、２０は冷蔵庫本
体、２１は、断熱材２２によって仕切られた庫内、２３
は、冷蔵庫本体２０の背面下部に形成された機械室、２
４は凝縮器、２５は横形スクロール圧縮機、２６は吸込
配管、２７は吐出配管である。冷凍サイクルの冷媒とし
てＲ１３４ａを用いる。

【００１４】横形スクロール圧縮機２５は、低温，低圧
の冷媒ガスＲ１３４ａを圧縮し、高温，高圧の冷媒ガス
を吐出して凝縮器２４に送る。凝縮器２４に送られた冷
媒ガスは、その熱を空気中に放出しながら冷媒液とな
り、膨張機構（図示せず）を通過して低温，低圧の湿り
蒸気となり蒸発器（図示せず）へ送られる。蒸発器に入
った冷媒は周囲から熱を吸収して蒸発し、このとき、冷
凍室、冷蔵室等庫内２１を冷却する。蒸発器を出た低
温，低圧の冷媒ガスは横形スクロール圧縮機２５に吸込
まれ、以下同じサイクルが繰り返される。

【００１５】表１は、横形スクロール圧縮機あるいはロ
ータリ圧縮機を冷蔵庫に搭載し、冷媒にＲ１２，Ｒ１３
４ａを用いた場合の振動加速度、騒音レベル、ＣＯＰを
比較実験した結果を示したものである。

【表１】 表１の各数値は、ロータリ圧縮機、Ｒ１２冷媒使用時を
１００％とした場合の各比率である。

【００１６】表から明らかなように、ロータリ圧縮機を
冷蔵庫に搭載し、冷媒にＲ１２，Ｒ１３４ａを用いた場
合、振動加速度、騒音レベルは同等であるが、ＣＯＰに
ついては、Ｒ１３４ａを用いた方がＲ１２を用いたもの
より５％低下している。また、横形スクロール圧縮機を
冷蔵庫に搭載し、冷媒にＲ１２，Ｒ１３４ａを用いた場
合、振動加速度はロータリに比べてそれぞれ１／１０と
なり、騒音レベルはロータリに比べてそれぞれ１０％減
となっている。ＣＯＰは、Ｒ１２冷媒を用いた場合にロ
ータリと同等の値としたとき、Ｒ１３４ａを用いた場合
でもロータリのようなＣＯＰの低下が無い。上記結果と
なる理由は、先に［作用］の説明で述べたとおりであ
り、要するにＲ１３４ａはＲ１２より潤滑特性は悪い
が、スクロール圧縮機では、ロータリ圧縮機に比べ、軸
と軸受との境界潤滑部における摺動ロスの少ないこと、
さらに再膨張の影響を全く受けないことにより、ＣＯＰ
の低下がないのである。

【００１７】図７は、圧縮機の冷凍能力と振動加速度
を、従来と本発明について比較した線図である。すなわ
ち、図７は横軸に圧縮機冷凍能力、縦軸に振動加速度を
とって、従来のロータリ圧縮機と、本発明の横形スクロ
ール圧縮機との性能比較を％表示で示したものである。
図７から明らかなように、従来のロータリ圧縮機では一
点鎖線に示す振動許容値を超える振動を生じた大形冷蔵
庫においても、横形スクロール圧縮機によれば、振動許
容値よりはるかに低い約１／１０の振動加速度となるも
のである。

【００１８】次に、横形スクロール圧縮機を搭載する冷
蔵庫の省スペースの効果について図４ないし図６を参照
して説明する。図６は、図４のロータリ，図５のスクロ
ールの各圧縮機を搭載した冷蔵庫を比較して示す説明図
である。図６の左側には、機械室２３Ａにロータリ圧縮
機２５Ａを搭載した従来の冷蔵庫（図４参照）を示し、
図６の右側には、機械室２３に横形スクロール圧縮機２
５を搭載し、冷媒にＲ１３４ａを用いた本実施例の冷蔵
庫（図５参照）を示している。

【００１９】従来の冷蔵庫では、吐出配管２７Ａの屈曲
部が圧縮機周りに高さ方向１７０ｍｍ，奥行き方向１５
０ｍｍ程度張出している。これに対し、本実施例の冷蔵
庫では、横形スクロール圧縮機の振動，騒音が著しく小
さいため、振動緩和のための配管屈曲部が不要となり、
吐出配管が１ターン、吸込配管で２ターン分減ることに
より、圧縮機まわりの障害は高さ方向で５０ｍｍ小さく
奥行き方向で２０ｍｍ程度小さくなる。したがって、本
実施例の冷蔵庫では、機械室２３のスペースが大幅に小
さくて良く、その分庫内２１の有効容積が増大する。例
えば、図６の例では、同一外形の冷蔵庫において、冷蔵
室の内容積が２０ｌ増加している。

【００２０】以上を総合して、横形スクロール圧縮機の
メリットをロータリ圧縮機との比較において説明する。 （１）振動加速度が１／１０に低減できる。したがっ
て、冷蔵庫の機械室の配管形状が簡略化できる。 （２）圧縮機の大容量化が容易である。すなわち、スク
ロールのラップ高さを圧縮機の軸方向に伸ばして押除量
を増やす方式をとるため、圧縮機の外形寸法を変えるこ
と無く、押除量を増加させることができ、冷凍能力の増
加を図ることができる。 （３）冷媒をＲ１２からＲ１３４ａに変更することによ
るＣＯＰの低下がない。このため、フロン規制に対応し
た冷蔵庫搭載上有利となる。

【００２１】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によ
れば、規制対象のフロン冷媒を用いることなく、成績係
数の優れた低振動、低騒音のスクロール圧縮機を搭載
し、冷凍サイクルの冷媒としてフロン１３４ａを用い
て、省電力、省スペース、低振動、低騒音の冷蔵庫を提
供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係る横形スクロール圧縮機
の縦断面図である。

【図２】ロータリ圧縮機で、冷媒にＲ１３４ａを用いた
場合の軸と軸受との関係を示す説明図である。

【図３】スクロール圧縮機で、冷媒にＲ１３４ａを用い
た場合の軸と軸受との関係を示す説明図である。

【図４】従来のロータリ圧縮機を冷蔵庫に搭載した例を
示す斜視図である。

【図５】図１の横形スクロール圧縮機を冷蔵庫に搭載し
た例を示す斜視図である。

【図６】図４のロータリ、図５のスクロールの各圧縮機
を搭載した冷蔵庫を比較して示す説明図である。

【図７】圧縮機の冷凍能力と振動加速度を、従来と本発
明について比較した線図である。

【符号の説明】

１ 密閉容器 ２ ステータ ３ クランク軸 ４ ロータ ６ 主軸受 ７ 固定スクロール ８ 旋回スクロール ２０ 冷蔵庫本体 ２３ 機械室 ２５ 横形スクロール圧縮機 ２６ 吸込配管 ２７ 吐出配管

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 香曽我部 弘勝 茨城県土浦市神立町502番地 株式会社日 立製作所機械研究所内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 冷蔵庫本体と、その冷蔵庫本体の背面下
   部に形成された機械室と、この機械室内に搭載された密
   閉形圧縮機を備えた冷蔵庫において、上記密閉形圧縮機
   が、密閉容器内に収納された、冷媒を圧縮する圧縮機構
   部と、この圧縮機構部を駆動する電動機部とを有するス
   クロール圧縮機であることを特徴とするスクロール圧縮
   機を用いた冷蔵庫。
2. 【請求項２】 冷蔵庫本体と、その冷蔵庫本体の背面下
   部に形成された機械室と、この機械室内に搭載された密
   閉形圧縮機を備えた冷蔵庫において、上記密閉形圧縮機
   が、密閉容器内に収納された、冷媒を圧縮する圧縮機構
   部と、この圧縮機構部を駆動する電動機部とを有するス
   クロール圧縮機であるとともに、上記圧縮機構部の回転
   軸がほぼ水平になるよう配置されたことを特徴とするス
   クロール圧縮機を用いた冷蔵庫。
3. 【請求項３】 冷媒がフロン１３４ａであることを特徴
   とする請求項１または２記載のいずれかのスクロール圧
   縮機を用いた冷蔵庫。
4. 【請求項４】 密閉容器内に収納された、冷媒を圧縮す
   る圧縮機構部と、この圧縮機構部を駆動する電動機部と
   を有するスクロール圧縮機において、上記圧縮機構部の
   回転軸がほぼ水平になるよう配置されるとともに、上記
   冷媒がフロン１３４ａであることを特徴とするスクロー
   ル圧縮機。