(57)【要約】【課題】冷凍機油が冷媒に混入を防止して、冷媒循環量の低下を抑えることができる二段圧縮機と、該圧縮機を用いた冷蔵庫を提供する。【解決手段】密閉容器３６の内底部に冷凍機油３１を貯蔵し、電動機３８と、前記電動機３８により往復駆動されるピストン４０ａ、４０ｂとシリンダ４２ａ、４２ｂとをそれぞれ備えた低段圧縮部３２と高段圧縮部３４とを配置し、前記低段圧縮部３２の吐出側に接続された低段用吐出パイプ６２から前記密閉容器３２内部に吐出された冷媒を前記高段圧縮部３４の吸込側に接続された高段用吸込パイプ６４から吸込むものであり、前記高段用吸込パイプ６４の開口部６４ａ近傍に径外方向へ突出するフランジ６５が設けられていることを特徴とする。【選択図】        図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷媒を二段圧縮する圧縮機において、
密閉容器の内底部に冷凍機油を貯蔵し、電動機と、前記電動機により往復駆動されるピストンとシリンダとをそれぞれ備えた低段圧縮部と高段圧縮部とを配置し、
前記低段圧縮部の吐出側に接続された低段用吐出パイプから前記密閉容器内部に吐出された冷媒を前記高段圧縮部の吸込側に接続された高段用吸込パイプから吸込むものであり、
前記高段用吸込パイプの開口部近傍に径外方向へ突出するフランジが設けられていることを特徴とする二段圧縮機。
【請求項２】
前記高段用吸込パイプが略水平あるいは先端に行くほど上方に傾斜するように配されていることを特徴とする請求項１記載の二段圧縮機。
【請求項３】
前記フランジがバルカナイズドファイバーあるいはフッ素樹脂からなることを特徴とする請求項１又は２記載の二段圧縮機。
【請求項４】
冷媒を二段圧縮する圧縮機において、
密閉容器の内底部に冷凍機油を貯蔵し、電動機と、前記電動機により往復駆動されるピストンとシリンダとをそれぞれ備えた低段圧縮部と高段圧縮部とを配置し、
前記低段圧縮部の吐出側に接続された低段用吐出パイプから前記密閉容器内部に吐出された冷媒を前記高段圧縮部の吸込側に接続された高段用吸込パイプから吸込むものであり、
前記高段用吸込パイプは、開口部の口径が他の部分の内径より大きくなるように拡管し、該開口部を閉塞するデミスタを有することを特徴とする二段圧縮機。
【請求項５】
前記密閉容器を貫通して内部と連通する中間圧用吸込パイプを備えることを特徴とする請求項１乃至４記載の二段圧縮機。
【請求項６】
請求項１〜５いずれかに記載の二段圧縮機と、前記高段圧縮部の吐出側に接続された高段用吐出パイプと接続された凝縮器と、前記凝縮器の出口側と接続された切換弁と、この切換弁からそれぞれ減圧装置を介して接続された冷凍用冷却器および冷蔵用冷却器とを備え、
前記冷凍用冷却器の出口側を前記低段圧縮部の吸込側に接続された低段用吸込パイプと接続し、前記冷凍用冷却器から流出した冷媒ガスを前記低段用吸込パイプに吸い込ませ、前記冷蔵用冷却器の出口側を前記密閉容器内部と連通する中間圧用吸込パイプと接続し、前記冷蔵用冷却器から流出した冷媒ガスを前記低段用吐出パイプから吐出された冷媒ガスとともに前記高段用吸込パイプに吸い込ませて圧縮し前記高段用吐出パイプから吐出するようにした冷蔵庫。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、二つの圧縮要素を持った二段圧縮機と、該圧縮機を有する冷凍サイクルを用いた冷蔵庫に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
現在、市場に供されている冷凍冷蔵庫の冷凍サイクルは、圧縮機に凝縮器、冷凍用冷却器や冷蔵用冷却器等を接続してなり、冷蔵室と冷凍室などの異なる温度帯の貯蔵室内を所定温度にそれぞれ冷却するようになっている。このような冷凍サイクルに用いられる圧縮機は、いわゆる一段圧縮方式であることから、該圧縮機への吸込み圧力が、低温の冷凍冷却器の圧力に制限されることとなり、冷凍サイクルの効率化には限界がある。
【０００３】
そこで、図７に示すように、密閉容器１０２内部に低段圧縮部１０４と高段圧縮部１０６とを備えた二段圧縮機１００を設け、高段圧縮部１０６の吐出側に接続された高段用吐出パイプ１０８と接続された凝縮器の出口側を、中間圧用減圧装置及び中間圧用冷却器を介して密閉容器１０２内部と連通する中間圧用吸込パイプ１１０と接続するとともに、低圧用減圧装置及び低圧用冷却器を介して低段圧縮部１０４の吸込側と接続された低段用吸込パイプ１１２と接続されてなる冷凍サイクルを用いた冷蔵庫が提案されている（例えば、特許文献１）。
【０００４】
上記の二段圧縮機１００は、内低部に冷凍機油１０１を貯蔵する密閉容器１０２の内部に、電動機１１４と、該電動機１１４により往復駆動されるピストン１１６、１１７とシリンダ１１８、１１９とをそれぞれ備えた低段圧縮部１０４と高段圧縮部１０６とを収容し、低段圧縮部１０４の吐出側に接続された低段用吐出パイプ１２０と高段圧縮部１０６の吸込側に接続された高段用吸込パイプ１２２とが密閉容器１０２の内部を介して接続されている。
【０００５】
このような冷凍サイクルでは、二段圧縮機１００への吸込み圧力を両冷却器で必要とする冷却能力に対応させ、適切な温度の冷気によって各貯蔵庫内を冷却することで、低消費電力化を図ることができる。また、低段用吐出パイプ１２０と高段用吸込パイプ１２２とが密閉容器１０２を介して接続されているため、密閉容器１０２内が中間圧力となり、低段圧縮部１０４ならびに高段圧縮部１０６のそれぞれのシリンダー１１８、１１９内と密閉容器１０２内との圧力差を小さく設け、各圧縮部１０４、１０６と密閉容器１０２との間での冷媒ガスの漏れ量を低減して冷凍能力を向上することで、低消費電力化を図ることができる。
【特許文献１】特開２００１−７４３２５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記の二段圧縮機１００では、電動機１０２の回転により冷凍機油１０１が密閉容器１０２内部で飛散し高段用吸込パイプ１２２に付着して該パイプ１２２の開口部から大量に吸込まれる。この吸込まれた冷凍機油１０１は冷媒ガスととともに冷凍サイクル内を循環するため、冷媒ガスの循環量低下して冷凍能力の低下を引き起こす問題がある。
【０００７】
本発明は、上記事情を考慮してなされたものであり、高段用吸込パイプ１２２に付着した冷凍機油が、高段用吸込パイプ１２２を伝って開口部から吸込まれるのを防止して、冷凍サイクルの冷却能力の低下を抑えることができる二段圧縮機及びそれを用いた冷蔵庫を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の二段圧縮機は、冷媒を二段圧縮する圧縮機において、密閉容器の内底部に冷凍機油を貯蔵し、電動機と、前記電動機により往復駆動されるピストンとシリンダとをそれぞれ備えた低段圧縮部と高段圧縮部とを配置し、前記低段圧縮部の吐出側に接続された低段用吐出パイプから前記密閉容器内部に吐出された冷媒を前記高段圧縮部の吸込側に接続された高段用吸込パイプから吸込むものであり、前記高段用吸込パイプの開口部近傍に径外方向へ突出するフランジが設けられていることを特徴とする。
【０００９】
本発明の二段圧縮機では、密閉容器内部の冷媒ガスを高段圧縮部に吸込れる高段用吸込パイプの開口部近傍に径外方向へ突出するフランジが設けられているので、高段用吸込パイプに付着した冷凍機油が該パイプを伝って開口部に達するのを防止して高段圧縮部に吸込まれるのを抑えることができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、高段圧縮部への冷凍機油の吸込みを抑えて二段圧縮機から吐出される冷媒ガス量の低下を抑えることができるため、二段圧縮機の駆動効率を向上させることができ、冷蔵庫の低消費電力化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
（第１の実施形態）
以下、本発明の第１の実施形態について図面を参照して説明する。
【００１２】
図１は本発明の第１の実施形態に係る二段圧縮機３０の縦断面図であり、図２は同二段圧縮機３０の平面断面図、図３は同二段圧縮機３０の部分断面図、図４は同二段圧縮機３０を用いた冷凍サイクル１０の構成図、図５は同冷凍サイクル１０を搭載した冷蔵庫１の概略縦断面図である。
【００１３】
本実施形態の冷蔵庫１は、図５に示すように、断熱箱体の内部に貯蔵空間を形成し、仕切壁により冷凍室や製氷室の冷凍空間２と、冷蔵室や野菜室の冷蔵空間３に、貯蔵空間を複数の温度帯に区分している。冷凍空間２と冷蔵空間３は、それぞれに設けられた冷凍用冷却器４、冷蔵用冷却器５および冷気循環ファン６，７によって所定温度に冷却保持されており、各冷却器４，５は、冷蔵庫１本体の背面下部の機械室８に設置された二段圧縮機３０から供給される冷媒によって冷却される。
【００１４】
冷蔵庫１に用いられる冷凍サイクル１０は、図４に示すように、圧縮機３０、凝縮器１２、冷媒流路の切換弁１４、および並列に接続された冷凍用冷却器４、冷蔵用冷却器５を環状に連結接続している。凝縮器１２で気化した冷媒は、切替弁１４で分流されてそれぞれ減圧装置である毛細管１６，１８を経由して冷凍用冷却器４あるいは冷蔵用冷却器５に供給され、蒸発することで各冷却器４，５を冷却し、冷気ファン６，７によって冷気を循環させることで各貯蔵室を所定温度に冷却するものであり、蒸発気化した冷媒は、アキュムレータ２０を介して再び圧縮機３０に戻るように構成されている。
【００１５】
圧縮機３０は、図１および図２に示すように、圧縮要素が低段圧縮部３２と高段圧縮部３４により構成されたレシプロ式二段圧縮機であり、内低部に冷凍機油３１を貯蔵する密閉容器３６の内底面に弾性支持部材３７により防振状態で支持された電動機３８が配置され、その上方に電動機３８により往復駆動される一対のピストン４０ａ，４０ｂをそれぞれ摺動自在に収納するシリンダ４２ａ，４２ｂを備える低段圧縮部３２と高段圧縮部３４が配置されている。
【００１６】
詳細には、電動機３８の回転軸３９の上端部に、その中心軸とは所定量偏心するように配された偏心軸４１が一体に設けられており、回転軸３９が回転することで偏心回転する偏心軸４１により一対のコンロッド４４ａ，４４ｂを往復運動させるようになっている。このコンロッド４４ａ，４４ｂの先端には、それぞれボールジョイント４６ａ，４６ｂでピストン４０ａ，４０ｂが嵌め固定されており、シリンダ４２ａ，４２ｂ内のピストン４０ａ，４０ｂが往復運動するようになっている。
【００１７】
各シリンダ４２ａ，４２ｂの開口端は、弁板４８ａ，４８ｂによって閉塞されて圧縮室５０ａ，５０ｂが形成されており、その外側にはバルブカバー５２ａ，５２ｂが弁板４８ａ，４８ｂとの間に空間を形成するように覆っている。弁板４８ａ，４８ｂにおける圧縮室５０ａ，５０ｂと対向する部位には、吸込口５４ａ，５４ｂと吐出口５６ａ，５６ｂが設けられており、不図示の弁によって開閉される。バルブカバー５２ａ，５２ｂの内部空間は二分するように仕切られており、その一方空間は吸込口５４ａ，５４ｂに対向する吸込室５８ａ，５８ｂをなし、他方空間は吐出口５６ａ，５６ｂに対向する吐出室６０ａ，６０ｂとなっている。
【００１８】
低段圧縮部３２の吸込室５８ａ、すなわち吸込側には密閉容器３６の側面から外部へ延出する低段用吸込パイプ６８が接続されており、その開口部にアキュムレータ２０を介して冷凍用冷却器４と連結された吸込管２２の端部が接続されている。
【００１９】
低段圧縮部３２におけるシリンダ４２ａと弁板４８ａには、密閉容器３６内部と吐出室６０ａに対して開口するように貫通孔６１ａが設けられ、密閉容器３６側の開口部に該容器３６内で終端する低段用吐出パイプ６２が嵌入されることで、低段圧縮部３２の吐出側に低段用吐出パイプ６２が接続されている。一方、高段圧縮部３４におけるシリンダ４２ｂと弁板４８ｂには、密閉容器３６内部と吸込室５８ｂに対して開口するように貫通孔６１ｂが設けられ、密閉容器３６側の開口部に該容器３６内で終端する高段用吸込パイプ６４が嵌入されることで、高段圧縮部３４の吸込側に高段用吸込パイプ６４が接続されている。このようにして、低段用吐出パイプ６２から密閉容器３６内部に吐出された冷媒ガスを高段用吸込パイプ６４から吸込むようになっている。
【００２０】
低段用吐出パイプ６２および高段用吸込パイプ６４は、図１及び図３に示すように、略水平あるいは先端に行くほど上方に傾斜するように配されており、高段用吸込パイプ６４の開口部６４ａ近傍にはフランジ６５が設けられている。詳細には、フランジ６５は、開口部６４ａ近傍おける外周面に径外方向へ突設されており、バルカナイズドファイバー等の絶縁体、好ましくはフッ素樹脂など適度な柔軟性を有する絶縁体からなる。
【００２１】
高段圧縮部３４の吐出室６０ｂ、すなわち吐出側には密閉容器３６の側面から外部へ延出しする高段用吐出パイプ７０が接続されており、その開口部に凝縮器１２の入口側と連結された吐出管２４の端部が接続されている。
【００２２】
冷蔵用冷却器５の出口側と接続された吸込管２６は、密閉容器３６の側面を貫通してその内部で終端する中間圧用吸込パイプ６６と接続されることで、冷蔵用冷却器５で気化した冷媒ガスを密閉容器３６の内部空間に導入するようになっている。
【００２３】
次に冷凍サイクル１０の動作について説明する。
【００２４】
電源投入されることで圧縮機３０の電動機３８の回転軸３９が回転すると、コンロッド４４ａ，４４ｂによりピストン４０ａ，４０ｂはそれぞれシリンダー４２ａ，４２ｂ内を往復運動する。そして、低段圧縮部３２は、冷凍用冷却器４からアキュムレータ２０、吸込管２２、低圧用吸込パイプ６８、吸込室５８ａを介して圧縮室５０ａ内に冷媒ガスを吸込んだ後、中間圧まで圧縮して吐出室６０ａ、低段用吐出パイプ６２を介して密閉容器３６内に吐出する。
【００２５】
低段用吐出パイプ６２から吐出された冷媒ガスは、中間圧用吸込パイプ６６から密閉容器３６内に流入する冷媒ガスと混合して、高段用吸込パイプ６４から吸込室５８ｂを介して高段圧縮部３４の圧縮室５０ｂ内に吸込まれ、高圧まで圧縮される。高段圧縮部３４で圧縮された冷媒ガスは、吐出室６０ｂ、高段用吐出パイプ７０、吐出管２４を通って凝縮器１２に送られる。
【００２６】
凝縮器１２において放熱して凝縮されて液状になった冷媒は、切替弁１４によって
２つに分流され、一方は、冷凍空間２における冷却温度に即した蒸発温度（例えば−２５℃）になるように設定した冷凍用毛細管１６に流れて減圧され、冷凍用冷却器４に流入して蒸発した後、アキュムレータ２０、吸込管２２、低段用吸込パイプ６８を経て圧縮機３０に帰還し、再び低段圧縮部３２に吸込まれる。凝縮器１２からの他方の液状冷媒は、冷蔵空間３における冷却温度に即した蒸発温度（例えば−５℃）になるように設定した冷蔵用毛細管１８に流れて減圧され、冷蔵用冷却器５に流入して蒸発した後、吸込管２６、中間圧用吸込パイプ６６を経て圧縮機３０に帰還する。
【００２７】
また、冷凍機油３１は回転軸３９の下端部から遠心力によって吸い上げられ、偏心軸４１の上端部から遠心力によって飛散して、ピストン４０ａ，４０ｂとシリンダー４２ａ，４２ｂの摺動部やコンロッド４４ａ，４４ｂの摺動部を潤滑する。その際、高段用吸込パイプ６４にも冷凍機油３１が付着して該パイプ６４の外周面を伝って開口部６４ａの方へ流れるが、開口部６４ａ近傍に配設されたフランジ６５により、その流れは遮られ開口部６４ａから冷凍機油３１が流入するのを抑えることができる。
【００２８】
このように上記した実施形態によれば、高段用吸込パイプ６４の開口部６４ａ近傍に径外方向へ突出するフランジ６５が設けられているので、高段用吸込パイプ６４に付着した冷凍機油３１が該パイプ６４を伝って開口部６４ａから吸込まれるのを防止することができ、そのため、冷凍サイクル１０内を循環する冷媒ガスの循環量の低下を抑え、冷凍サイクル１０の効率化を図ることができる。また、高段用吸込パイプ６４を略水平あるいは先端に行くほど上方に傾斜するように配しているため、冷凍機油３１が重力により高段用吸込パイプ６４を伝って開口部６４ａの方へ流れるのを防止することができ、より効果的に開口部６４ａから冷凍機油３１の吸込みを防止することができる。
【００２９】
また、フランジ６５がフッ素樹脂などの適度な柔軟性を有する絶縁体で構成されているため、二段圧縮機３０駆動時の振動によりフランジ６５が、周辺部品と接触することで生じる当たり音を防止するとともに、電動機３８の固定子巻線やリード線等と接触しても漏電することがない。
【００３０】
（第２の実施形態）
図６は、上記実施形態における高段用吸込パイプ６４の第２の実施形態をしめしたものである。この実施形態では、先端に行くほど上方に傾斜するように配された高段用吸込パイプ６４の開口部６４ａの口径が他の部分の内径より大きくなるように拡管しており、拡管した開口部６４ａは、細い金属線で編織された目の細かいネット状のデミスタ６７により閉塞されている。このように開口部６４ａをデミスタ６７で覆うことにより、冷凍機油３１がデミスタ６７によって捕獲されて高段圧縮部３４へ流入するのを防止することができる。また、高段用吸込パイプ６４の開口部６４ａを拡管させることにより、吸込む冷媒ガスの流速を遅くしてデミスタ６７での冷凍機油３１の捕獲能力を向上させるとともに、開口部６４ａをデミスタ６７で覆うことによる冷媒ガスの吸込量の低下を防ぐことができる。
【産業上の利用可能性】
【００３１】
本発明は、冷媒循環量の低下を抑えた二段圧縮式冷凍サイクル構成によりサイクル効率を向上した冷蔵庫に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の一実施形態に係る二段圧縮機の縦断面図である。
【図２】同二段圧縮機の平面断面図である。
【図３】同二段圧縮機の部分断面図である。
【図４】同二段圧縮機を用いた冷凍サイクルの構成図である。
【図５】同冷凍サイクルを搭載した冷蔵庫の概略縦断面図である。
【図６】二段圧縮機の変更例を示す部分断面図である。
【図７】従来の二段圧縮機の縦断面図である。
【符号の説明】
【００３３】
１…冷蔵庫                        ４…冷凍用冷却器
５…冷蔵用冷却器                １０…冷凍サイクル
１２…凝縮器                      １４…切換弁
１６、１８…毛細管（減圧装置）    ３０…二段圧縮機
３１…冷凍機油                    ３２…低段圧縮部
３４…高段圧縮部                  ３６…密閉容器
３８…電動機                      ４０ａ、４０ｂ…ピストン
４２ａ、４２ｂ…シリンダ          ６２…低段用吐出パイプ
６４…高段用吸込パイプ            ６４ａ…開口部
６５…フランジ                    ６６…中間圧用吸込パイプ
６７…デミスタ                    ６８…低段用吸込パイプ
７０…高段用吐出パイプ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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