JP5816791B2

JP5816791B2 - 密閉型圧縮機

Info

Publication number: JP5816791B2
Application number: JP2011196825A
Authority: JP
Inventors: 賢治金城
Original assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date: 2011-09-09
Filing date: 2011-09-09
Publication date: 2015-11-18
Anticipated expiration: 2031-09-09
Also published as: WO2013035323A1; JP2013057301A; CN103782034A; CN103782034B; US20140212308A1; US9709048B2

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きており、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、吸入マフラーに隙間を設けて断熱カバーを装着したものがある（例えば、特許文献１参照）。

図４は、特許文献１に記載された従来の密閉型圧縮機の縦断面図、図５は、同特許文献１に記載された従来の吸入マフラーの概略断面図である。

図４に示すように、従来の密閉型圧縮機は、密閉容器１内に冷媒ガス３が充填され、圧縮機本体５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１内に弾性的に支持されている。

圧縮機本体５は、電動要素７と、この電動要素７の下方に配設される圧縮要素９とを備え、電動要素７は、ステータ１１とロータ１３とを有している。

圧縮要素９は、シリンダ１５を一体に形成したブロック１７と、シリンダ１５内を往復運動するピストン１９と、シリンダ１５の端面を封止するバルブプレート２１と、バルブプレート２１を覆うシリンダヘッド２３と、吸入マフラー２５と、偏心軸２７と主軸２９とを備えたクランクシャフト３１と、偏心軸２７とピストン１９とを連結する連結手段３３とを備えている。

また、シリンダ１５と、バルブプレート２１と、ピストン１９とにより、圧縮室３５が形成されている。

さらに、吸入マフラー２５は、バルブプレート２１とシリンダヘッド２３とにより、挟持されて固定されている。

また、図５に示す吸入マフラー２５は、消音空間を形成するマフラー本体３７と、外部冷凍サイクル（図示せず）から戻ってきた冷媒ガス３をマフラー本体３７内に導く尾管３９と、マフラー本体３７内の冷媒ガス３を圧縮室３５内に導く連通管４１と、マフラー本体３７の外周に断熱層４３となる隙間を形成するマフラーカバー４５とを備え、連通管４１には断熱層４３と連通する連通路４７が設けられている。

特開平１１−３０３７３９号公報

上記従来の構成では、外部冷凍サイクル（図示せず）から戻ってきた低温の冷媒ガス３
が、尾管３９を介して、マフラー本体３７内に導かれて、その後、連通管４１を通り、圧縮室３５に吸入される。

ここで、冷媒ガス３がマフラー本体３７を通過する過程において、マフラー本体３７とマフラーカバー４５によって形成される隙間に連通路４７を介して充填された冷媒ガス３が断熱層４３となり、電動要素７によってマフラー本体３７内を通過する冷媒ガス３が加熱されること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、連通管４１と断熱層４３とが連通しているため、吸入マフラー２５内の冷媒ガス３の脈動により、電動要素７によって加熱された断熱層４３内の冷媒ガス３が、連通管４１に流れ込む。それにより、連通管４１を通過する冷媒ガス３の温度が上昇し、結果として、圧縮室３５内に吸入される冷媒ガス３の密度が小さくなるため、断熱層４３の効果が十分に得られず、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。

なお、特許文献１には、連通管４１の代わりに尾管３９に連通路４７を設けても良いという記載があるが、同様の作用により、断熱層４３の効果を十分に得ることができない。

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直接断熱層に導入し、断熱層からの冷媒ガスが尾管へ流入することを抑制することによって、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、吸入マフラーに、マフラー本体の外側に隙間を形成するマフラーカバーを備え、尾管の一端に設けた密閉容器内空
間に開口する吸入口の近傍に、マフラー本体とマフラーカバーとで形成された隙間に連通する冷媒導入口と、前記マフラーカバーに、前記マフラー本体と前記マフラーカバーとで形成された隙間と前記密閉容器内とを連通する冷媒排出口と、を設けたものである。

これによって、冷媒導入口から導入された冷媒ガスの断熱層が、電動要素による吸入マフラー内を通過する冷媒ガスの加熱を低減するとともに、断熱層内の冷媒ガスが吸入マフラー内に流入して混合されることによる冷媒ガスの温度上昇を抑制することができ、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における密閉型圧縮機の底面から見た断面図同実施の形態における吸入マフラーの一部を切欠いた斜視図従来の密閉型圧縮機の縦断面図従来の吸入マフラーの概略断面図

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、前記マフラー本体の外側に隙間を形成するマフラーカバーを備える構成とし、さらに、前記尾管の一端に設けた前記密閉容器内空間に開口する吸入口の近傍に、前記マフラー本体と前記マフラーカバーとで形成された隙間に連通する冷媒導入口と、前記マフラーカバーに、前記マフラー本体と前記マフラーカバーとで形成された隙間と前記密閉容器内とを連通する冷媒排出口と、を設けたものである。

かかる構成とすることにより、冷媒導入口から導入された冷媒ガスの断熱層が、電動要素によるマフラー本体内を通過する冷媒ガスの加熱を低減するとともに、断熱層内の冷媒ガスが、マフラー本体内に流入して混合されることによる冷媒ガスの温度上昇を抑制することができるので、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。

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吸入口近傍に設けた冷媒導入口を、前記電動要素側に配置したものである。

かかる構成とすることにより、特に高温となる電動要素側に低温の冷媒ガスを導入することができるので、第１の発明の効果に加えて、さらに断熱効果を得ることができ、体積効率を向上することができる。

第３の発明は、特に、第１または第２の発明において、前記マフラーカバーの反冷媒導入口側に、前記冷媒排出口を設けたものである。

かかることにより、電動要素によって加熱された冷媒が、断熱層に滞留することを抑制し、常に低温の冷媒ガスを導入することができるので、第１または第２の効果に加えて、さらに断熱効果に加えて冷却効果を得ることができ、体積効率を向上することができる。

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吸入口を、前記電動要素の回転により前記密閉容器内で誘起される冷媒ガスの流動方向から見て上流側に配置したものである。

かかる構成とすることにより、密閉容器内の冷媒ガス流動に付勢され、断熱層内の冷媒ガスの入れ替えが活発になるので、第１から第３のいずれか一つの発明の効果に加えて、さらに断熱効果を得ることができ、体積効率を向上することができる。

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、本発明の実施の形態１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断面図、図３は、同実施の形態１における吸入マフラーの部分断面図である。

図１から図３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１０１の内部に、電動要素１０３と、この電動要素１０３によって駆動される圧縮要素１０５を主体とする圧縮機本体１０７を配置している。この圧縮機本体１０７は、サスペンションスプリング１０９によって弾性的に支持されている。

さらに、密閉容器１０１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１１１が封入され、また、密閉容器１０１内の底部には、潤滑用のオイル１１３が封入されている。

また、密閉容器１０１には、密閉容器１０１内外を連通する吸入管１１５が設けられ、この吸入管１１５の一端は、密閉容器１０１内に開口する開口部１１７となっている。

圧縮要素１０５は、クランクシャフト１１９、ブロック１２１、ピストン１２３、連結手段１２５等で構成されている。クランクシャフト１１９は、偏心軸１２７と主軸１２９と、オイル１１３に浸漬された主軸１２９の下端から偏心軸１２７の上端までを連通する給油機構１３１とを備え、その途中は、主軸１２９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１０５には、ピストン１２３の往復運動により圧縮された冷媒ガス１１１を、密閉容器１０１に固定された吐出管１３３へ流す高圧管１３５が接続されている。

電動要素１０３は、ブロック１２１の下方に、ボルト（図示せず）によって固定されたステータ１３７と、ステータ１３７の内側で、ステータ１３７と同軸上に配置され、かつ主軸１２９に焼き嵌め固定されたロータ１３９で構成されている。

ブロック１２１には、圧縮室１４１を形成するシリンダ１４３が一体に形成され、また、主軸１２９を回転自在に軸支する軸受部１４５を備えている。

さらに、シリンダ１４３の反クランクシャフト１１９側端面には、吸入孔１４７と吐出孔（図示せず）を備えたバルブプレート１４９と、吸入孔１４７を開閉する吸入バルブ１５１と、バルブプレート１４９を覆うように塞ぐシリンダヘッド１５３が、ヘッドボルト１５５によって共締め固定されている。さらに、バルブプレート１４９とシリンダヘッド１５３により、吸入マフラー１５７が挟持されて固定されている。

吸入マフラー１５７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１１１を吸入マフラー１５７内に導く尾管１５９と、吸入マフラー１５７内の冷媒ガス１１１を圧縮室１４１内に導く連通管１６１と、消音空間１６３を形成するマフラー本体１６５とを備えている。

さらに、吸入マフラー１５７は、マフラー本体１６５の外側に断熱層１６７となる隙間を形成するマフラーカバー１６９を備えている。

尾管１５９は、一端が消音空間１６３に連通するとともに、他端に密閉容器１０１内へ開口する吸入口１７１を備えている。さらに、吸入口１７１は、吸入管１１５の開口部１１７と対向する冷媒受け部１７３を備えている。

ここで、電動要素１０３が圧縮要素１０５を駆動したとき、クランクシャフト１１９の回転により、密閉容器１０１内に、図２の矢印Ｘで示した方向の冷媒ガス１１１のガス流が誘起される。吸入口１７１は、この冷媒ガス１１１の流動方向Ｘで見て上流側に配置されている。

また、冷媒受け部１７３には、断熱層１６７に冷媒ガス１１１を導く冷媒導入口１７５が設けられるとともに、マフラーカバー１６９は、冷媒導入口１７５と反対側に冷媒排出口１７７を有している。

なお、図２の矢印Ｙは、吸入マフラー１５７内の冷媒ガス１１１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１３３と吸入管１１５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１０３に通電することにより、ステータ１３７に電流を流して磁界を発生させ、主軸１２９に固定されたロータ１３９が回転する。その回転により、クランクシャフト１１９が回転し、偏心軸１２７に回転自在に取り付けられた連結手段１２５を介して、ピストン１２３がシリンダ１４３内を往復運動する。

そして、このピストン１２３の往復運動に伴い、吸入管１１５を通過して密閉容器１０１内に戻った冷媒ガス１１１は、吸入マフラー１５７を介して圧縮室１４１内へ吸入され、圧縮された後、高圧管１３５を介して吐出管１３３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１２３が、圧縮室１４１の容積を増加する方向に移動すると、圧縮室１４１内の冷媒ガス１１１が膨張する。そして、圧縮室１４１内の圧力が吸入圧力を下回ると、圧縮室１４１内の圧力と吸入マフラー１５７内の圧力との差により、吸入バルブ１５１が開き始める。

この動作に伴い、冷凍サイクルから戻った温度の低い冷媒ガス１１１は、吸入管１１５の開口部１１７から密閉容器１０１内に一旦開放され、その後、吸入マフラー１５７の吸入口１７１から吸入され、尾管１５９を経て消音空間１６３内に導入される。そして、導入された冷媒ガス１１１は、連通管１６１を経て圧縮室１４１内に流入する。

その後、ピストン１２３の動作が、下死点から圧縮室１４１内の容積を減少する方向に転じると、圧縮室１４１内の冷媒ガス１１１が圧縮され、圧縮室１４１内の圧力は上昇する。そして、圧縮室１４１内の圧力が、吸入マフラー１５７内の圧力を上回ると、吸入バルブ１５１は閉じる。

ここで、一般的に吸入マフラー１５７は、マフラー本体１６５の容積を十分確保するため、密閉容器１０１内でスペースを確保しやすいステータ１３７近傍に配置されることが多い。そのため、ステータ１３７の発熱によって、マフラー本体１６５のステータ１３７側側面が加熱される。その結果、消音空間１６３内に導入された冷媒ガス１１１は、マフラー本体１６５のステータ１３７側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１５９がステータ１３７側に配置された場合、一般的には、冷媒ガス１１１が尾管１５９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１４１内に流入する冷媒ガス１１１の温度が上昇すると、圧縮室１４１内に流入する冷媒ガス１１１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１においては、吸入管１１５の開口部１１７から密閉容器１０１内に開放された冷媒ガス１１１が、開口部１１７と対向する冷媒受け部１７３へ一旦流入し、その後、図２に示した矢印Ｙのように、吸入口１７１と冷媒導入口１７５とに分配される。

そして、冷媒導入口１７５に分配された冷媒ガス１１１は、マフラー本体１６５とマフラーカバー１６９との隙間に導入され、断熱層１６７を形成する。この断熱層１６７によ
り、ステータ１３７の発熱によってマフラー本体１６５内を通過する冷媒ガス１１１が、加熱されることを低減することができる。

また、本実施の形態１の吸入マフラー１５７は、冷媒導入口１７５を吸入口１７１の近傍に設けているので、吸入マフラー１５７内を通過する冷媒ガス１１１とは縁切りされており、断熱層１６７内の冷媒ガスがマフラー本体１６５内に流入して混合されることによる冷媒ガス１１１の温度上昇を抑制することができる。

これらの結果、圧縮室１４１内に吸入された冷媒ガス１１１の比容積の増加を低減することができるので、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。

さらに、本実施の形態１においては、冷媒導入口１７５を電動要素１０３側に配置しているため、特に高温となる電動要素１０３側に低温の冷媒ガス１１１を導入することができ、さらに体積効率を向上させることができる。

また、マフラーカバー１６９における冷媒導入口１７５の反対側の側面に、冷媒排出口１７７を設け、さらに冷媒導入口１７５を、クランクシャフト１１９の回転により密閉容器１０１内に誘起されたガス流動Ｘから見て上流側に配置したことにより、断熱層１６７内の冷媒ガス１１１は、ガス流動Ｘに付勢され、断熱層１６７内の電動要素１０３によって加熱され、温度上昇した冷媒ガス１１１が滞留せずに通過することになる。

その結果、断熱層１６７内の冷媒ガス１１１の入れ替えが活発になり、常に低温の冷媒ガス１１１が断熱層１６７に導入されるので、断熱効果に加えて、マフラー本体１６５の電動要素１０３側外壁を冷却する効果も得られ、さらに効果的に体積効率を向上することができ、密閉型圧縮機の効率を高めることができる。

尚、本実施の形態の吸入マフラー１５７は、冷凍サイクルから戻ってきた冷媒ガス１１１を密閉容器１０１内に一旦開放し、その後、吸入マフラー１５７に吸入させるセミダイレクトサクション方式としたが、冷凍サイクルから戻った冷媒ガス１１１を密閉容器１０１内に開放せずに、直接吸入マフラー１５７に吸入させるダイレクトサクション方式であっても、本実施の形態の構成により、同様の効果が期待できる。

以上のように、本発明にかかる密閉型圧縮機は、吸入マフラーの吸入効率を高め、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。

１０１密閉容器
１０３電動要素
１０５圧縮要素
１１１冷媒ガス
１１５吸入管
１３３吐出管
１４１圧縮室
１５７吸入マフラー
１５９尾管
１６１連通管
１６３消音空間
１６５マフラー本体
１６９マフラーカバー
１７１吸入口
１７５冷媒導入口
１７７冷媒排出口
Ｘ冷媒ガスの流動方向

Claims

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、前記マフラー本体の外側に隙間を形成するマフラーカバーを備える構成とし、さらに、前記尾管の一端に設けた前記密閉容器内空間に開口する吸入口の近傍に、前記マフラー本体と前記マフラーカバーとで形成された隙間に連通する冷媒導入口と、前記マフラーカバーに、前記マフラー本体と前記マフラーカバーとで形成された隙間と前記密閉容器内とを連通する冷媒排出口と、を設けた密閉型圧縮機。
前記吸入マフラーの吸入口近傍に設けた冷媒導入口を、前記電動要素側に配置した請求項１に記載の密閉型圧縮機。
前記マフラーカバーの反冷媒導入口側に、前記冷媒排出口を設けた請求項１または２に記載の密閉型圧縮機。
前記吸入マフラーの吸入口を、前記電動要素の回転により前記密閉容器内で誘起される冷媒ガスの流動方向から見て上流側に配置した請求項１から３のいずれか一項に記載の密閉型圧縮機。