JPH11107931A - 密閉型能力制御圧縮機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 冷凍装置に用いられる密閉型圧縮機におい
て、能力制御運転を可能にすることを目的とする。 【解決手段】 吐出管１２の共振する周波数を予め把握
し、電動要素Ｍを吐出管１２が共振しない３つ以上の特
定の周波数で運転できるように、インバータ制御するこ
とによって、吐出管１２の共振による騒音振動及び吐出
管折れの心配のない能力制御型圧縮機が得られる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、家庭用冷凍冷蔵庫
等の冷凍サイクルに用いられる密閉型能力制御圧縮機に
関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、密閉型圧縮機は低消費電力化に対
応する高効率化が求められている。

【０００３】従来の密閉型圧縮機は、特開平５−１２６
０４４号公報に記載されたものが知られている。

【０００４】以下、図面を用いながら従来の密閉型圧縮
機について説明する。図６は従来の密閉型圧縮機の断面
図を表している。１は密閉容器、２は密閉容器１を弾性
支持する支持体、３は電動要素の固定子、４はクランク
軸７に固定した回転子、５は圧縮要素、６は圧縮要素５
を密閉容器１に弾性支持するスプリング、７ａはクラン
ク軸４に一体に形成した偏心軸、８は偏心軸７ａとピス
トン９を運動結合するコンロッド、１０はピストン９と
共に圧縮室１１を形成するシリンダ、１２は一端が圧縮
要素５に他端が密閉容器１に固着された吐出管である。

【０００５】以上のように構成された密閉型圧縮機にお
いて、冷媒ガスは冷凍サイクル（図示せず）の低圧側よ
り一旦密閉容器１内に開放された後圧縮室１１へ入り、
クランク軸７の回転に伴って圧縮室１１が体積変化する
ことで冷媒ガスの圧力は高圧となり圧縮室１１より吐出
され、吐出管１２を通って冷凍サイクルの高圧側へと流
れていく。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】家庭用冷蔵庫等におい
ては低負荷時には能力を下げ消費電力を節約し、高負荷
時には能力を上げることが望まれているが前記運転周波
数を３つ以上設定する際に、前記運転周波数と前記支持
体及び前記スプリング及び前記吐出管の最低次の固有周
波数が一致した場合、吐出管１２の共振が起こり、騒音
振動の発生もしくは吐出管１２の折れが発生する場合が
ある。

【０００７】すなわち、前記吐出管１２は特定運転周波
数に対しては共振防止を持たすことができるものの、そ
れ以外の周波数、特に４０サイクルより低い周波数及び
６０サイクルよりも高い周波数に設定したときにはいく
つかの共振点を有するものであった。

【０００８】また、インバータ電源で電動要素を駆動す
る場合には、商用電源を使用する場合よりも漏れ電流が
大きくなるという課題がある。特に前記運転周波数を６
０サイクルよりも高い周波数に設定したときには電流増
加による静電容量の増加による漏れ電流の増加という課
題を有していた。

【０００９】本発明は、上記従来の課題を解決しようと
するもので、吐出管の共振問題がなく、漏れ電流を低減
した能力制御型圧縮機を提供するものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明では、吐出管の共振する周波数を予め把握し、
電動要素を吐出管が共振しない３つ以上の特定の周波数
で運転できるようにインバータ制御するようにしたもの
である。

【００１１】また、固定子におけるスロット数を従来よ
りも少なくすることによって静電容量を低減し、６０サ
イクルよりも高い周波数に設定したときでも漏れ電流を
低減するようにしたものである。

【００１２】これにより、吐出管の共振による騒音振動
及び吐出管折れの心配の無い、かつ漏れ電流を大幅に低
減した能力制御型圧縮機が得られる。

【００１３】

【発明の実施の形態】本発明の請求項１に記載の発明
は、前記支持体の最低次の固有周波数と、前記スプリン
グの最低次の固有周波数のいずれよりも高い周波数を下
限とし、かつ前記吐出管の最低次の固有周波数を上限と
した周波数範囲内の運転周波数で駆動し、前記運転周波
数を発生するインバータ装置を備えたものであり、能力
制御運転により消費電力を節約でき、しかも吐出管の共
振による騒音振動及び吐出管が折れにくいという作用を
有する。

【００１４】本発明の請求項２に記載の発明は、前記運
転周波数を任意もしくは３つ以上設定することのできる
インバータ装置を備えたものであり、能力制御運転によ
り消費電力の大幅な低減が図ることができ、かつ高負荷
時には十分な能力を得るという作用を有する。

【００１５】本発明の請求項３に記載の発明は、前記イ
ンバータ装置より発生する運転周波数の整数倍が、前記
支持体及び前記スプリング及び前記吐出管の最低次の固
有周波数に一致ないしは近接しないことにより、吐出管
の共振による騒音振動及び、吐出管が折れにくいという
作用を有する。

【００１６】本発明の請求項４に記載の発明は、前記密
閉容器内に前記支持体及び前記スプリング及び前記吐出
管の最低次の固有周波数を検出するためのセンサを少な
くとも１つ備えたものであり、吐出管の共振発生を検出
する作用を有する。

【００１７】また、前記センサにより検出された前記支
持体及び前記スプリング及び前記吐出管の最低次の固有
周波数が、前記インバータ装置より発生する運転周波数
の整数倍に一致した場合に、前記運転周波数を前記固有
周波数に一致しない任意もしくは設定された運転周波数
を発生するインバータ装置を備えたものであり、吐出管
の共振による騒音振動及び吐出管が折れにくいという作
用を有する。

【００１８】本発明の請求項７に記載の発明は、前記固
定子において６もしくは１２のスロットを備えたもので
あり、従来よりもスロット数を少なくしたことによって
静電容量を低減して漏れ電流の大幅な低減を図るという
作用を有する。

【００１９】本発明の請求項８に記載の発明は、少なく
とも、冷媒圧縮機、凝縮器、膨張機構、蒸発器を備えた
ものであり、前記冷媒圧縮機は請求項１記載の密閉型能
力制御圧縮機を用いた冷却システムであり、能力制御運
転により消費電力の大幅な低減が図ることができ、かつ
高負荷時には十分な能力を得るという作用を有する。

【００２０】

【実施例】以下本発明の実施例について図１〜図４を用
いて説明する。なお、従来例と同一部分は同一符号を付
し、詳細な説明は省略する。

【００２１】（実施例１）図１は請求項１に示す本発明
の一実施例による、密閉型能力制御圧縮機を含む冷凍装
置の制御ブロック図を示し、同図においてはＡは能力制
御型往復動圧縮機で密閉容器１と密閉容器１内に内蔵さ
れた電動要素Ｍと往復動式圧縮要素５からなっている。
１２は吐出管である。

【００２２】電動要素Ｍはインバータ装置１３による運
転周波数によって駆動する。１４は冷凍装置の制御回路
である。

【００２３】図２に示す運転特性図より明らかな如く、
支持体２、スプリング６、吐出管１２はそれぞれ運転周
波数Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３において共振することが予め実験
等により知られている。

【００２４】そこでインバータ装置１３は支持体２、ス
プリング６、吐出管１２が共振しない、Ｃ２よりも高い
周波数を下限とし、Ｃ３を上限とした特定周波数Ｃａ、
Ｃｂ、Ｃｅ（≠Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３）に設定される。従っ
て、低負荷時に特定周波数Ｃａに落として運転しても吐
出管１２は共振することがなく、消費電力が節約され
る。また、高負荷時に特定周波数Ｃｅで運転しても前記
同様に吐出管１２は共振することがなく、能力を上げる
ことができる。

【００２５】本実施の形態においては往復動圧縮機とし
たが、密閉容器内が低圧である回転式圧縮機にも同様に
適用し得ることはもちろんである。

【００２６】（実施例２）図２より明らかな如く、特定
周波数Ｃｂ〜Ｃｅ間における特定周波数Ｃｃ、Ｃｄで運
転した場合にも吐出管１２は共振することなく、負荷に
応じた回転数を得ることができる。

【００２７】さらに、特定周波数Ｃａ、Ｃｂ、Ｃｃ、Ｃ
ｄ、Ｃｅの整数倍がＣ１、Ｃ２、Ｃ３に一致ないし近接
しないことにより、特定周波数Ｃａ、Ｃｂ、Ｃｃ、Ｃ
ｄ、Ｃｅにて運転しても吐出管１２は共振することがな
く、消費電力の節約される及び能力を上げることができ
る。

【００２８】（実施例３）図３は請求項４に示す本発明
の一実施例による、密閉型能力制御圧縮機を含む冷凍装
置の制御ブロック図を示し、同図においてはＡは能力制
御型往復動圧縮機で密閉容器１と密閉容器１内に内蔵さ
れた電動要素Ｍと往復動式圧縮要素５からなっている。
１２は吐出管であり、１６は支持体及びスプリング及び
吐出管の最低次の固有周波数を検出するためのセンサで
例えば圧電素子からなるものである。

【００２９】センサ１６は密閉容器で吐出管１２の一部
に取付けられているが、支持体２、またはスプリング６
に取付けてもよく、また密閉容器の表面に取付けられて
もよい。

【００３０】電動要素Ｍはインバータ装置１３による運
転周波数によって駆動する。１４は冷凍装置の制御回路
である。

【００３１】センサ１６によって検出された前記固有周
波数が図２に示す運転周波数Ｃｅに一致した場合、吐出
管１２の共振が起こり、騒音振動が発生する。

【００３２】そこで運転周波数をＣｃないしＣｄに設定
変更することによって吐出管１２は共振することがなく
騒音振動の発生を防止することができる。

【００３３】（実施例４）図４は請求項７に示す本発明
の一実施例による、密閉型能力制御圧縮機の電動要素の
平面図である。３は電動要素の固定子、４はクランク軸
７に固定した回転子、１７はスロットである。

【００３４】図５より明らかな如く、スロット数を従来
の２４から１２に変更したことによりスロットにおける
静電容量分を低減し漏れ電流を低減することができる。

【００３５】

【発明の効果】上記実施例から明らかなように、請求項
１記載の発明によれば、前記支持体の最低次の固有周波
数と前記スプリングの最低次の固有周波数のいずれより
も高い周波数を下限とし、かつ前記吐出管の最低次の固
有周波数を上限とした周波数範囲内の運転周波数で駆動
し、前記運転周波数を発生するインバータ装置を備え、
能力制御運転により消費電力を節約できしかも吐出管の
共振による騒音振動及び吐出管が折れにくいことを実現
できるという有利な効果が得られる。

【００３６】また、請求項２記載の発明によれば、前記
運転周波数を任意もしくは３つ以上設定することのでき
るインバータ装置により駆動し、能力制御運転による消
費電力の大幅な低減が図ることができ、かつ高負荷時に
は十分な能力を得ることを実現できるという有利な効果
が得られる。

【００３７】また、請求項３記載の発明によれば、前記
インバータ装置より発生する運転周波数の整数倍が前記
支持体及び前記スプリング及び前記吐出管の最低次の固
有周波数に一致ないしは近接しないことにより、吐出管
の共振による騒音振動、及び吐出管が折れにくいことを
実現できるという有利な効果が得られる。

【００３８】また、請求項４記載の発明によれば、前記
密閉容器内に前記支持体及び前記スプリング及び前記吐
出管の最低次の固有周波数を検出するためのセンサを少
なくとも１つ備えたものであり、吐出管の共振発生を検
出を実現できるという有利な効果が得られる。

【００３９】また、前記センサにより検出された前記支
持体及び前記スプリング及び前記吐出管の最低次の固有
周波数が、前記インバータ装置より発生する運転周波数
の整数倍に一致した場合に、前記運転周波数を前記固有
周波数に、一致しない任意もしくは設定された運転周波
数を発生するインバータ装置により駆動し、吐出管の共
振による騒音振動、及び吐出管が折れにくいことを実現
できるという有利な効果が得られる。

【００４０】また、請求項７記載の発明によれば、前記
固定子において６もしくは１２のスロットを備え、従来
よりもスロット数を少なくしたことによって静電容量を
低減して漏れ電流の大幅な低減を実現できるという有利
な効果が得られる。

【００４１】また、請求項８記載の発明によれば、少な
くとも、冷媒圧縮機、凝縮器、膨張機構、蒸発器を備え
たものであり、前記冷媒圧縮機は請求項１記載の密閉型
能力制御圧縮機を用いた冷却システムであり、能力制御
運転により消費電力の大幅な低減が図ることができ、か
つ高負荷時には十分な能力を得るという有利な効果が得
られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態による密閉型能力制御圧縮
機を含む冷凍装置の一部制御ブロック図

【図２】前記圧縮機における運転周波数と支持体、スプ
リング、吐出管の共振特性図

【図３】本発明の一実施形態による密閉型能力制御圧縮
機を含む冷凍装置の一部制御ブロック図

【図４】本発明の一実施形態による密閉型能力制御圧縮
機の電動要素の平面図

【図５】前記固定子におけるスロット数と静電容量の関
係図

【図６】従来の密閉型圧縮機の組立断面図

【符号の説明】

１ 密閉容器 ２ 支持体 ３ 固定子 ４ 回転子 ５ 圧縮要素 ６ スプリング ７ クランク軸 １１ 圧縮室 １２ 吐出管 １３ インバータ装置 １４ 制御回路 １５ 商用電源 １６ センサ １７ スロット Ａ 能力制御型往復動圧縮機 Ｍ 電動要素

フロントページの続き (72)発明者 大野 武 大阪府東大阪市高井田本通４丁目２番５号 松下冷機株式会社内 (72)発明者 飯塚 辰幸 大阪府東大阪市高井田本通４丁目２番５号 松下冷機株式会社内

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 密閉容器と、前記密閉容器を弾性支持す
   る支持体と、前記密閉容器内に固定子と回転子とからな
   る電動要素と、圧縮要素と、前記圧縮要素と前記電動要
   素の少なくともいずれかを密閉容器に弾性支持する複数
   のスプリングを配設し、前記圧縮要素は前記電動要素に
   よって駆動されるクランク軸と、前記クランク軸に一体
   に形成した偏心軸と、前記偏心軸とピストンとを運動結
   合するコンロッドと、前記ピストンと共に圧縮室を形成
   するシリンダとからなり、一端が圧縮要素に他端が前記
   密閉容器に固着された吐出管を備えると共に、前記支持
   体の最低次の固有周波数と前記スプリングの最低次の固
   有周波数のいずれよりも高い周波数を下限とし、かつ前
   記吐出管の最低次の固有周波数を上限とした周波数範囲
   内の運転周波数で駆動し、前記運転周波数を発生するイ
   ンバータ装置によって駆動する密閉型能力制御圧縮機。
2. 【請求項２】 前記運転周波数を任意もしくは３つ以上
   設定することのできるインバータ装置を備えた、請求項
   １記載の密閉型能力制御圧縮機。
3. 【請求項３】 前記インバータ装置より発生する運転周
   波数の整数倍が、前記支持体及び前記スプリング及び前
   記吐出管の最低次の固有周波数に一致ないしは近接しな
   いこととする、請求項１または２記載の密閉型能力制御
   圧縮機。
4. 【請求項４】 前記密閉容器に、前記支持体及び前記ス
   プリング及び前記吐出管の最低次の固有周波数を検出す
   るためのセンサを、少なくとも１つ備え、前記センサに
   より検出された前記支持体及び前記スプリング及び前記
   吐出管の最低次の固有周波数が、前記インバータ装置よ
   り発生する運転周波数の整数倍に一致した場合に、前記
   運転周波数を前記固有周波数に一致しない任意もしくは
   設定された運転周波数を、発生するインバータ装置によ
   って駆動する請求項１，２，３のいずれかに記載の密閉
   型能力制御圧縮機。
5. 【請求項５】 固有周波数を検出するためのセンサは圧
   電素子からなる請求項４記載の密閉型能力制御圧縮機。
6. 【請求項６】 固有周波数を検出するためのセンサは吐
   出管の一部に取付けられている請求項４または５に記載
   の密閉型能力制御圧縮機。
7. 【請求項７】 固定子のスロット数を６もしくは１２と
   した請求項１〜６のいずれかに記載の密閉型能力制御圧
   縮機。
8. 【請求項８】 少なくとも、冷媒圧縮機、凝縮器、膨張
   機構、蒸発器を備え、前記冷媒圧縮機は請求項１記載の
   密閉型能力制御圧縮機を用いた冷却システム。