JP2013050074A - 密閉型圧縮機 - Google Patents

Abstract

【課題】吸入管からの戻り冷媒ガスを利用して、吸入マフラーの電動要素側側面を冷却することで、吸入マフラーを通過する冷媒ガスの温度上昇を低減し、効率の高い密閉型圧縮機を提供することを目的とする。
【解決手段】吸入マフラー１５９を、消音空間１６５を形成するマフラー本体１６７と、冷媒ガスをマフラー本体１６７へ導入する尾管１６１を備える構成とし、さらに、吸入管１１７の開口部１１９の一部を、吸入マフラー１５９と電動要素１０５の隙間に対向して配置することにより、吸入管１１７の開口部１１９からの低温冷媒ガスの一部が、吸入マフラー１５９と電動要素１０５との隙間を通過し、吸入マフラー１５９の電動要素１０５側の側面を冷却する。したがって、吸入マフラー１５９内を通過する冷媒ガス１１３の温度上昇を低減し、体積効率を向上させ、密閉型圧縮機の効率を高めることができる。
【選択図】図２

Description

本発明は、家庭用電気冷凍冷蔵庫やショーケースなどに使用される密閉型圧縮機の吸入マフラーに関するものである。

近年、地球環境保護に対する要求はますます強まっており、家庭用電気冷凍冷蔵庫やその他の冷凍サイクル装置などに使用される密閉型圧縮機においても高効率化が強く要望されている。

従来、この種の密閉型圧縮機としては、吸入マフラーの密閉容器側に開口した吸入口を含む密閉容器側側面外周に密閉容器側に延出したマフラー囲いを設け、吸入管がマフラー囲いの中に対向する構成となっているものがある（例えば、特許文献１参照）。

図６は、特許文献１に記載された従来の密閉型圧縮機の正面断面図、図７は、同特許文献１に記載された従来の密閉型圧縮機の側面断面図、図８は、同特許文献１に記載された従来の密閉型圧縮機の平面断面図である。

図６から図８に示すように、従来の密閉型圧縮機は、密閉容器３内に冷媒ガス５が充填され、圧縮機本体７がサスペンションスプリング（図示せず）によって、密閉容器３内に弾性的に支持されている。

圧縮機本体７は、電動要素１１と、電動要素１１の下方に配設される圧縮要素１３とを備え、電動要素１１は、ステータ１５とロータ１７とを有している。

圧縮要素１３は、シリンダ１９を一体に形成したブロック２１と、シリンダ１９内を往復運動するピストン２３と、シリンダ１９の端面を封止するバルブプレート２５と、バルブプレート２５を覆うシリンダヘッド２７と、吸入マフラー２９と、偏心軸３１と主軸３３とを備えたクランクシャフト３５と、偏心軸３１とピストン２３とを連結する連結手段３７を備えている。

また、シリンダ１９と、バルブプレート２５と、ピストン２３とにより、圧縮室３９が形成されている。

さらに、吸入マフラー２９は、バルブプレート２５とシリンダヘッド２７とにより、挟持されて固定されている。

また、吸入マフラー２９は、ＰＢＴなどの樹脂で成型されるとともに、消音空間を形成するマフラー本体４１と、マフラー本体４１に設けられ密閉容器３側側面に開口した吸入口４３と、吸入口４３を含む密閉容器３側側面外周に密閉容器３側に延出したマフラー囲い４５とで構成されている。

密閉容器３は、密閉容器３内外を連通する吸入管４７を備え、吸入管４７はマフラー囲い４５の中に対向する位置に開口している。

特開２００３−９７４３０号公報

上記従来の構成は、外部の冷凍サイクル（図示せず）から戻ってきた低温の冷媒ガス５が、吸入管４７を介して密閉容器３内に流入した後、その大部分が対向する吸入口４３からマフラー本体４１内に直接吸入され、その他はマフラー囲い４５により、吸入マフラー２９の密閉容器３側側面と密閉容器３の間に一旦滞留し、その後、吸入口４３から吸入される。

そのため、マフラー本体４１内に吸入される冷媒ガス５は、高温の圧縮機本体７に触れることがなく、ほとんど温度上昇せずに低温のまま吸入される。さらに、吸入マフラー２９の密閉容器３側側面を、マフラー囲い４５に滞留した低温の冷媒ガス５により冷却することができるので、マフラー本体４１内を通過する冷媒ガス５の温度上昇を低減することができる。

しかしながら、上記従来の構成では、吸入マフラー２９の電動要素１１側側面は、高温の電動要素１１に晒されるとともに、電動要素１１から受熱し、高温となった冷媒ガス５が電動要素１１と吸入マフラー２９の電動要素１１側側面との間に滞留するため、吸入マフラー２９の電動要素１１側の側面が加熱される。

その結果、マフラー本体４１を通過する冷媒ガス５は、電動要素１１側側面からの受熱の影響を大きく受けて温度上昇が増加するため、吸入マフラー２９の密閉容器３側側面の冷却効果を十分に活かしきれず、体積効率を大きく向上させることができない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、吸入管からの戻り冷媒ガスの一部を、吸入マフラーの電動要素側側面に導くことにより、吸入マフラーの電動要素側側面を冷却することによって、吸入マフラーを通過する冷媒ガスの温度上昇を低減することで、効率の高い密閉型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、本発明の密閉型圧縮機は、密閉容器内に開口する吸入管の開口部の一部を、吸入マフラーと電動要素との隙間に対向するように配置したものである。

これによって、吸入管の開口部から密閉容器内に流入した低温の冷媒ガスの一部が吸入マフラーと電動要素との隙間を通過し、吸入マフラーの電動要素側側面が冷却され、吸入マフラー内を通過する冷媒ガスの温度上昇を低減できるので、体積効率を向上させることができる。

本発明の密閉型圧縮機は、吸入マフラー内を通過する冷媒ガスの温度上昇を低減し、体積効率を向上することができるので、密閉型圧縮機の効率を高めることができる。

本発明の実施の形態１における密閉型圧縮機の縦断面図 同実施の形態１における密閉型圧縮機の底面から見た横断面図 本発明の実施の形態２における密閉型圧縮機の縦断面図 同実施の形態２における密閉型圧縮機の底面から見た横断面図 同実施の形態２における異なる構成の吸入マフラーの断面図 従来の密閉型圧縮機の正面断面図 従来の密閉型圧縮機の側面断面図 従来の密閉型圧縮機の平面断面図

第１の発明は、密閉容器内に、電動要素と、前記電動要素によって駆動される圧縮要素を収容し、さらに、前記密閉容器に、一端が前記密閉容器内空間に開口した吸入管と、前記圧縮要素で圧縮された冷媒ガスを密閉容器外へ導く吐出管を設け、前記圧縮要素に、前記吸入管からの戻り冷媒ガスを前記圧縮要素の圧縮室内へ導く吸入マフラーを設け、前記吸入マフラーを、消音空間を形成するマフラー本体と、前記消音空間と前記圧縮要素の圧縮室を連通する連通管と、前記冷媒ガスを前記マフラー本体へ導入する尾管とを備え、さらに、前記吸入管の開口部の一部を、前記吸入マフラーと前記電動要素との隙間に対向するように配置したものである。

これによって、吸入管の開口部から密閉容器内に流入した低温の冷媒ガスの一部は、吸入マフラーと電動要素との隙間を通過する。その結果、吸入マフラーの電動要素側の側面が冷却され、吸入マフラー内を通過する冷媒ガスの温度上昇を低減することができる。したがって、体積効率を向上し、密閉型圧縮機の効率を高めることができる。

第２の発明は、特に、第１の発明において、前記吸入マフラーの尾管の一端に設けた密閉容器内空間に開口する吸入口を、前記吸入管の開口部近傍に設け、かつ前記吸入管の開口部の一部と対向させて配置したものである。

これによって、吸入管の開口部から密閉容器内に流入した低温の冷媒ガスが、高温の電動要素や圧縮要素に触れる前に吸入マフラー内へ低温のまま吸入されるので、第１の発明の効果に加えて、さらに体積効率を向上することができる。

第３の発明は、特に、第２の発明において、前記吸入マフラーの吸入口に、前記吸入管の開口部と対向するように冷媒受け部を設け、前記冷媒受け部に、前記電動要素側の外壁に連通し、前記冷媒受け部に流入した冷媒ガスの一部を前記電動要素側の外壁に導く冷媒導入口を設けたものである。

これによって、吸入管の開口部から密閉容器内に流入した冷媒を、一旦冷媒受け部で受け、その後、吸入マフラー内に吸入される冷媒ガスと、吸入マフラーと電動要素との隙間に流入する冷媒ガスとの分流比を制御することができる。したがって、第２の発明の効果に加えて、圧縮室に吸入される冷媒ガスを極端に減らすことなく、効果的に吸入マフラーの電動要素側の外壁を冷却することができる。その結果、さらに体積効率を向上し、密閉型圧縮機の効率を高めることができる。

第４の発明は、特に、第１から第３のいずれか一つの発明において、前記吸入マフラーの電動要素側の外壁に、冷媒ガスを通過させる冷媒通路を設けたものである。

これによって、吸入マフラー内を通過する冷媒ガスと、吸入マフラーと電動要素との隙間に滞留する高温の冷媒ガスとが縁切りでき、吸入マフラー内を通過する冷媒ガスの温度上昇を低減することができる。したがって、第１から第３のいずれか一つの発明の効果に加えて、さらに体積効率を向上し、密閉型圧縮機の効率を高めることができる。

以下、本発明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本発明が限定されるものではない。

（実施の形態１）
図１は、本発明の第１の実施の形態における密閉型圧縮機の縦断面図、図２は、同実施の形態１における密閉型圧縮機の底面から見た横断面図である。

図１および図２において、本実施の形態１における密閉型圧縮機は、鉄板の絞り成型によって形成された密閉容器１０３の内部に、電動要素１０５と、この電動要素１０５によって駆動される圧縮要素１０７を主体とする圧縮機本体１０９を配置している。この圧縮機本体１０９は、サスペンションスプリング１１１によって弾性的に支持されている。

さらに、密閉容器１０３内には、例えば、地球温暖化係数の低い炭化水素系のＲ６００ａなどの冷媒ガス１１３が封入され、また、密閉容器１０３内底部には、潤滑用のオイル１１５が封入されている。

また、密閉容器１０３には、密閉容器１０３内外を連通する吸入管１１７が設けられ、この吸入管１１７の一端は、密閉容器１０３内に開口する開口部１１９となっている。

圧縮要素１０７は、クランクシャフト１２１、ブロック１２３、ピストン１２５、連結手段１２７等で構成されている。クランクシャフト１２１は、偏心軸１２９と主軸１３１と、オイル１１５に浸漬された主軸１３１の下端から偏心軸１２９の上端までを連通する給油機構１３３を備え、その途中は、主軸１３１表面に設けられた螺旋状の溝等によって構成されている。

また、圧縮要素１０７には、ピストン１２５の往復運動により圧縮された冷媒ガス１１３を密閉容器１０３に固定された吐出管１３５へ流す高圧管１３７が接続されている。

電動要素１０５は、ブロック１２３の下方に、ボルト（図示せず）によって固定されたステータ１３９と、ステータ１３９の内側で、ステータ１３９と同軸上に配置され、かつ主軸１３１に焼き嵌め固定されたロータ１４１で構成されている。

ブロック１２３には、圧縮室１４３を形成するシリンダ１４５が一体に形成され、また、主軸１３１を回転自在に軸支する軸受部１４７を備えている。

さらに、シリンダ１４５の端面には、吸入孔１４９と吐出孔（図示せず）を備えたバルブプレート１５１と、吸入孔１４９を開閉する吸入バルブ１５３と、バルブプレート１５１を覆うシリンダヘッド１５５が、ヘッドボルト１５７によって、シリンダ１４５の反クランクシャフト１２１側端面を封止するように共締め固定されている。また、バルブプレート１５１とシリンダヘッド１５５により、吸入マフラー１５９が挟持されて固定されている。

吸入マフラー１５９は、主にガラス繊維を添加したＰＢＴ等の合成樹脂で成型され、冷媒ガス１１３を吸入マフラー１５９内に導く尾管１６１と、吸入マフラー１５９内の冷媒ガス１１３を圧縮室１４３内に導く連通管１６３と、消音空間１６５を形成するマフラー本体１６７を有している。

尾管１６１は、一端が消音空間１６５に連通するとともに、他端は密閉容器１０３内へ開口する吸入口１６９を備えている。さらに、吸入口１６９は、吸入管１１７の開口部１１９の近傍に対向して配置されている。

また、吸入管１１７の開口部１１９は、吸入口１６９からステータ１３９側にずらして設置されている。

なお、図２の矢印は、冷媒ガス１１３の流れを示している。

以上のように構成された密閉型圧縮機について、以下その動作、作用を説明する。

密閉型圧縮機は、その吐出管１３５と吸入管１１７が、周知の構成からなる冷凍装置（図示せず）に接続され、冷凍サイクルを構成している。

その構成において、電動要素１０５に通電することにより、ステータ１３９に電流を流して磁界を発生させ、主軸１３１に固定されたロータ１４１が回転する。その回転により、クランクシャフト１２１が回転し、偏心軸１２９に回転自在に取り付けられた連結手段１２７を介して、ピストン１２５がシリンダ１４５内を往復運動する。

そして、このピストン１２５の往復運動に伴い、冷媒ガス１１３は吸入マフラー１５９を介して圧縮室１４３内へ吸入され、圧縮された後、高圧管１３７を流れ、吐出管１３５へと流れる。そして、冷凍装置の配管経路（図示せず）を循環する。

次に、密閉型圧縮機の吸入行程について説明する。

ピストン１２５が、圧縮室１４３の容積を増加する方向に移動すると、圧縮室１４３内の冷媒ガス１１３が膨張する。そして、圧縮室１４３内の圧力が吸入圧力を下回ると、圧縮室１４３内の圧力と吸入マフラー１５９内の圧力との差により、吸入バルブ１５３が開き始める。

この動作に伴い、冷凍装置から戻った温度の低い冷媒ガス１１３は、吸入管１１７の開口部１１９から密閉容器１０３内に一旦開放され、その後、吸入マフラー１５９の吸入口１６９から吸入され、尾管１６１を経て、消音空間１６５内に導入される。そして、導入された冷媒ガス１１３は、連通管１６３を経て、圧縮室１４３内に流入する。

その後、ピストン１２５の動作が下死点から圧縮室１４３内の容積が減少する方向に転じると、圧縮室１４３内の冷媒ガス１１３が圧縮され、圧縮室１４３内の圧力は上昇する。そして、圧縮室１４３内の圧力と吸入マフラー１５９内の圧力との差によって、吸入バルブ１５３は閉じる。

ここで、吸入マフラー１５９は、マフラー本体１６７の容積を十分確保するため、密閉容器１０３内でスペースを確保しやすいステータ１３９近傍に配置されることが多い。そのため、ステータ１３９の発熱によって、マフラー本体１６７のステータ１３９側の側面が加熱される。その結果、消音空間１６５内に導入された冷媒ガス１１３は、マフラー本体１６７のステータ１３９側の側面を介して加熱され、温度が上昇する。

また、本実施の形態１のように、尾管１６１がステータ１３９側に配置された場合には、冷媒ガス１１３が尾管１６１を通過する段階から加熱され、温度が上昇する。

そして、圧縮室１４３内に流入する冷媒ガス１１３の温度が上昇すると、圧縮室１４３内に流入する冷媒ガス１１３の密度が小さくなり、体積効率が悪化する。

しかしながら、本実施の形態においては、吸入管１１７の開口部１１９を、吸入口１６９からステータ１３９側にずらして設置したことによって、図２に示した矢印のように、吸入マフラー１５９とステータ１３９との隙間にも冷媒ガス１１３が流入し、マフラー本体１６７のステータ１３９側の側面が冷却される。

その結果、尾管１６１や消音空間１６５を通過する冷媒ガス１１３の温度上昇が低減され、体積効率を向上させることができ、密閉型圧縮機の効率を高めることができる。

また、尾管１６１の吸入口１６９を、吸入管１１７の開口部１１９近傍に配置し、開口部１１９の一部と対向させたことにより、開口部１１９から密閉容器１０３内に開放された低温の冷媒ガス１１３の一部を、高温の圧縮機本体１０９によって加熱される前に、吸入マフラー１５９内に導入することができる。その結果、さらに効果的に体積効率を向上させることができ、密閉型圧縮機の効率を高めることができる。

（実施の形態２）
図３は、本発明の第２の実施の形態の密閉型圧縮機の縦断面図、図４は、同実施の形態２における密閉型圧縮機の底面から見た横断面図である。なお、本実施の形態２の密閉型圧縮機は、先の実施の形態１の構成を基調としており、先の実施の形態１と同じ構成要件については、同一の符号を付し、ここでは、先の実施の形態１と相違する内容を主体に説明する。

図３および図４において、本実施の形態２の吸入マフラー２５９は、主にガラス繊維を添加したＰＢＴ等の合成樹脂で成型され、冷媒ガス１１３を吸入マフラー２５９内に導く尾管２６１と、吸入マフラー２５９内の冷媒ガス１１３を圧縮室１４３内に導く連通管２６３と、消音空間２６５を形成するマフラー本体２６７と、マフラー本体２６７におけるステータ１３９側の外壁に冷媒通路２７１を形成する通路カバー２７３を有している。

尾管２６１は、一端が消音空間２６５に連通するとともに、他端に密閉容器１０３内へ開口する吸入口２６９を備えている。さらに、吸入口２６９は、吸入管１１７の開口部１１９と対向する冷媒受け部２７５を備えている。また、冷媒受け部２７５には、冷媒通路２７１に冷媒ガス１１３を導く冷媒導入口２７７が設けられるとともに、通路カバー２７３は、冷媒導入口２７７と反対側に冷媒排出口２７９を有している。

なお、図４の矢印は、冷媒ガス１１３の流れを示している。

以上のように構成された密閉型圧縮機の運転動作、およびこの運転に伴って吸入マフラー２５９内を流れる冷媒ガス１１３の経路については、実質的に実施の形態１と同じであるため、実施の形態１の説明を援用してここでの説明を省略する。

本実施の形態においては、吸入管１１７の開口部１１９から密閉容器１０３内に開放された冷媒ガス１１３が、開口部１１９と対向する冷媒受け部２７５に一旦流入し、その後、図４に示した矢印のように、尾管２６１と冷媒導入口２７７とに分配される。

そして、冷媒導入口２７７に分配された冷媒ガス１１３は、冷媒通路２７１を通過し、マフラー本体２６７のステータ１３９側の側面を冷却し、その後、冷媒排出口２７９より密閉容器１０３内に放出される。

その結果、尾管２６１や消音空間２６５を通過する冷媒ガス１１３の温度上昇が低減され、体積効率を向上させることができ、密閉型圧縮機の効率を高めることができる。

また、冷媒通路２７１を通過する冷媒ガス１１３が、ステータ１３９に触れることがないため、より効果的にマフラー本体２６７のステータ１３９側の側面を冷却することができる。

さらに、尾管２６１と冷媒導入口２７７の断面積比率を変化させることで、冷媒通路２７１に流入する冷媒ガス１１３の量を制御することができる。その結果、圧縮室１４３に吸入される冷媒ガス１１３の量を極端に減らすことなく、効果的にマフラー本体２６７のステータ１３９側の側面を冷却し、体積効率向上効果を得ることができる。

ここで、図３および図４に示した吸入マフラー２５９において、通路カバー２７３は、マフラー本体２６７のステータ１３９側の側面全体を覆う構成としたが、図５に示すごとく、吸入マフラー３５９の尾管３６１におけるステータ１３９側の側面のみに、冷媒通路３７１を設けても良い。

この吸入マフラー３５９の構成では、ステータ１３９と最も温度差が大きく、受熱しやすい尾管３６１を通過する冷媒ガス１１３の温度上昇を効果的に抑えることができる。

さらに、冷媒通路３７１とマフラー本体３６７を一体に成型することが可能となり、部品点数を増加させずに体積効率の向上を図り、生産性を向上することができる。

以上のように、本発明にかかる密閉型圧縮機は、冷媒ガスの吸入効率を高め、圧縮機の効率を向上することができるので、電気冷蔵庫、あるいはエアーコンディショナー等の家庭用に限らず、業務用ショーケース、自動販売機などの冷凍装置に広く適用することができる。

１０３ 密閉容器
１０５ 電動要素
１０７ 圧縮要素
１１３ 冷媒ガス
１１７ 吸入管
１１９ 開口部
１３５ 吐出管
１４３ 圧縮室
１５９ 吸入マフラー
１６１ 尾管
１６３ 連通管
１６５ 消音空間
１６７ マフラー本体
１６９ 吸入口
２５９ 吸入マフラー
２６１ 尾管
２６３ 連通管
２６５ 消音空間
２６７ マフラー本体
２６９ 吸入口
２７１ 冷媒通路
２７５ 冷媒受け部
２７７ 冷媒導入口
３５９ 吸入マフラー
３６１ 尾管
３６７ マフラー本体
３７１ 冷媒通路

Claims (4)

1. 密閉容器内に、電動要素と、前記電動要素によって駆動される圧縮要素を収容し、さらに、前記密閉容器に、一端が前記密閉容器内空間に開口した吸入管と、前記圧縮要素で圧縮された冷媒ガスを密閉容器外へ導く吐出管を設け、前記圧縮要素に、前記吸入管からの戻り冷媒ガスを前記圧縮要素の圧縮室内へ導く吸入マフラーを設け、前記吸入マフラーを、消音空間を形成するマフラー本体と、前記消音空間と前記圧縮要素の圧縮室を連通する連通管と、前記冷媒ガスを前記マフラー本体へ導入する尾管とを備え、さらに、前記吸入管の開口部の一部を、前記吸入マフラーと前記電動要素との隙間に対向するように配置した密閉型圧縮機。
2. 前記吸入マフラーの尾管の一端に設けた密閉容器内空間に開口する吸入口を、前記吸入管の開口部近傍に設け、かつ前記吸入管の開口部の一部と対向させて配置した請求項１に記載の密閉型圧縮機。
3. 前記吸入マフラーの吸入口に、前記吸入管の開口部と対向するように冷媒受け部を設け、前記冷媒受け部に、前記電動要素側の外壁に連通し、前記冷媒受け部に流入した冷媒ガスの一部を前記電動要素側の外壁に導く冷媒導入口を設けた請求項２に記載の密閉型圧縮機。
4. 前記吸入マフラーの電動要素側の外壁に、冷媒ガスを通過させる冷媒通路を設けた請求項１から３のいずれか一項に記載の密閉型圧縮機。