(57)【要約】  【課題】低温の冷媒をシリンダへ供給することによって、高効率で信頼性が高い密閉型圧縮機を提供するものである。  【解決手段】圧縮機の吸入管１０１の大径部１０２に低温の冷媒を貯留させ、吸入マフラー１１６の吸入口１１７を大径部開口１０５と近接対向させることで、吸入管１０１より流入する低温の冷媒を吸入し、シリンダ１１４に低温の冷媒を供給することができることで冷凍性能および信頼性を向上させた密閉型圧縮機を提供することができるものである。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
密閉容器内に開口する大径部と、冷凍システムと接続される小径部を備えた吸入管を前記密閉容器に固定し、ピストンが往復動するシリンダと、前記シリンダに連通する消音空間を形成した吸入マフラーを備えた圧縮要素を前記密閉容器内に収容し、前記消音空間と前記密閉容器内空間とを連通する吸入口を前記吸入マフラーに設けるとともに、前記吸入口を前記吸入管の大径部開口に近接対向させた密閉型圧縮機。
【請求項２】
大径部開口の開口面積を吸入口の開口面積より大きくした請求項１に記載の密閉型圧縮機。
【請求項３】
吸入口を吸入マフラー外表面から突出させた請求項１に記載の密閉型圧縮機。
【請求項４】
吸入管は大径部における長さ寸法を前記大径部における内径寸法より大きくした請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の密閉型圧縮機。
【請求項５】
吸入管の大径部の容積を圧縮要素の気筒容積の０．１〜０．６倍とした請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の密閉型圧縮機。
【請求項６】
吸入マフラーと大径部開口との距離を吸入口の径の０．３〜１．０倍とした請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の密閉型圧縮機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷蔵庫に用いられる密閉型圧縮機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、高効率を目的とした密閉型圧縮機は吸入マフラーの吸入口を吸入管と近接対向したものがある（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
以下、図面を参照しながら上記従来の密閉型圧縮機を説明する。
【０００４】
図４は、特許文献１に記載された従来の密閉型圧縮機の断面図を示すものである。
【０００５】
図４において、密閉容器１に密閉容器内に開口する吸入管２が固定され、密閉容器内にはピストン３が往復動するシリンダ４と、消音空間５を形成する吸入マフラー６を備えた圧縮要素７を収容し、吸入マフラー６は消音空間５と密閉容器１内空間とを連通する吸入口８を設けており、吸入口８は吸入管２に近接対向している。
【０００６】
以上のように構成された密閉型圧縮機について、以下その動作を説明する。
【０００７】
圧縮要素７のピストン３がシリンダ４内を往復運動することにより、外部冷凍システム（図示せず）から流れてきた冷媒は、吸入管２を介して一旦密閉容器１内に開放されてから吸入口８を通って吸入マフラー６内に吸入され、消音空間５を通ってシリンダ４内に間欠的に吸入される。
【０００８】
その際冷媒は、吸入管２と吸入口８が近接して対向しているため、比較的温度が低いまま吸入マフラー６内に吸入される。その結果、冷媒の単位時間当たりの吸入質量（冷媒循環量）は大きくなり、効率が向上して密閉型圧縮機の効率が向上する。
【特許文献１】米国特許第５４９６１５６号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、上記従来の構成では、冷媒が吸入管から密閉容器内に開放される際、密閉容器内の高温の冷媒と混合してしまうので吸入口よりシリンダへと導かれる冷媒は吸入管の密閉容器内開口部での冷媒に比べ温度が上昇してしまうため、冷媒循環量が小さくなり十分な効率向上効果が得られなかった。
【００１０】
本発明は、上記従来の課題を解決するもので、高い効率を備えた密閉型圧縮機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】
【００１１】
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、吸入管の密閉容器内開口部に容積を設けたもので、吸入口と近接対向した容積に低温の冷媒を貯留させることで、高温の冷媒の混合比率を低くすることによりシリンダへ低温の冷媒を導くという作用を有する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の密閉型圧縮機は、低温の冷媒をシリンダへと導けるので、高い効率を備えた密閉型圧縮機を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
請求項１に記載の発明は、密閉容器内に開口する大径部と、冷凍システムと接続される小径部を備えた吸入管を前記密閉容器に固定し、ピストンが往復動するシリンダと、前記シリンダに連通する消音空間を形成した吸入マフラーを備えた圧縮要素を前記密閉容器内に収容し、前記消音空間と前記密閉容器内空間とを連通する吸入口を前記吸入マフラーに設けるとともに、前記吸入口を前記吸入管の大径部開口に近接対向させたもので、大径部に低温の冷媒を貯留することで密閉容器内にある高温の冷媒の混合比率を低くしシリンダへ低温の冷媒を導くことができるので、高い効率を備えた密閉型圧縮機を提供することができる。
【００１４】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明に加えて、大径部開口の開口面積を吸入口の開口面積より大きくしたもので大径部に貯留した低温の冷媒を安定して貯留することができるうえ、圧縮機の設置角度等により吸入口が吸入管の大径部開口径内からずれることを防止することができるので、さらに高い効率を備えた密閉型圧縮機を提供することができる。
【００１５】
請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の発明に加えて、吸入口を吸入マフラー外表面から突出させたもので、密閉容器内の高温の冷媒を吸い込みにくくなり、大径部に貯留した低温の冷媒を安定してシリンダへ導けるため、さらに高効率で高信頼性の密閉型圧縮機を提供することができる。
【００１６】
請求項４に記載の発明は、請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の発明に加えて、吸入管は大径部における長さ寸法を前記大径部における内径寸法より大きくしたもので、大径部に長流された低温の冷媒の流れを安定させることができ、効率よく吸入口へと導けるうえ、大径部に貯留した低温の冷媒が密閉容器及び密閉容器内の冷媒から受熱しにくくなるので、さらに高い効率を備えた密閉型圧縮機を提供することができる。
【００１７】
請求項５に記載の発明は、請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の発明に加えて、吸入管の大径部の容積を圧縮要素の気筒容積の０．１〜０．６倍としたもので、大径部の容積を必要量確保することで余分なコストを削減でき、さらに安価な密閉型圧縮機を提供することができる。
【００１８】
請求項６に記載の発明は、請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の発明に加えて、吸入マフラーと大径部開口との距離と吸入口の径の比を０．３〜１．０倍としたもので、低温の冷媒を十分吸入することができ、且つ密閉容器内壁面や吸入管との接触による吸入マフラーの破損等を防止することができるので、さらに高い効率を備えた密閉型圧縮機を提供することができる。
【００１９】
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この発明が限定されるものではない。
【００２０】
（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断面図、図２は、図１の要部拡大図、図３は、同実施の形態の密閉型圧縮機における大径部の容積と冷凍性能の関係を示す図である。
【００２１】
図１から図２において、吸入管１０１は大径部１０２と小径部１０３から形成され、大径部１０２は密閉容器１０４に固定されるとともに大径部開口１０５において密閉容器内に開口しており、小径部１０３は外部冷凍システム（図示せず）の低圧側に接続されている。
【００２２】
密閉容器１０４内には固定子１０６と回転子１０７からなる電動モータ１０８と電動モータ１０８によって駆動される圧縮要素１０９が収容され、電動モータ１０８と圧縮要素１０９は密閉容器１０４に配設されたスプリング１１０で弾性支持されている。また密閉容器１０４内には冷媒が充填されている。
【００２３】
圧縮要素１０９は回転子１０７に固定されたシャフト１１１と、シャフト１１１とピストン１１２を連結するコンロッド１１３と、ピストン１１２が往復動するシリンダ１１４と、消音空間１１５を形成する吸入マフラー１１６とを備えている。
【００２４】
吸入マフラー１１６の消音空間１１５はシリンダ１１４に連通しており、消音空間１１５と密閉容器１０４内空間とを連通する吸入口１１７が吸入管１０１の大径部開口１０５に近接対向するよう、吸入マフラー１１の外表面１１８に形成されている。
【００２５】
また図２に示すように、吸入マフラー１１６の吸入口１１７は外表面１１８からわずかに突出して開口させてある。
【００２６】
吸入管１０１の大径部開口１０５の内径Ｄ１は吸入口１１７の開口径Ｄ２より大きく、大径部１０２の長さ寸法Ｌ１は大径部１０２の内径寸法より大きくしている。吸入管１０１の大径部１０２が形成する容積Ｖ１は圧縮要素１０９の気筒容積Ｖ２の約０．５倍にしている。吸入マフラー１１６と密閉容器１０４内壁面との距離Ｌ２は吸入口１１７の開口径Ｄ２の約０．７倍としている。
【００２７】
以上のように構成された圧縮機について、以下その動作、作用を説明する。
【００２８】
電動モータ１０８の固定子１０６が回転することにより圧縮要素１０９のピストン１１２がシリンダ１１４内を往復運動する。
【００２９】
ピストン１１２が上死点から下死点へ移動する吸入行程において、シリンダ１１４内の圧力低下に伴い吸入マフラー１１６の消音空間１１５内の冷媒がシリンダ１１４内へ吸入される。そして消音空間１１５内の圧力が低下し、吸入口１１７からは密閉容器１０４内の冷媒が吸入され、密閉容器１０４内に外部冷凍システム（図示せず）から吸入管１０１を通して冷媒が流入する。
【００３０】
次にピストン１１２が下死点から上死点へ移動する圧縮行程において、ピストン１１２はシリンダ１１４内の冷媒を圧縮し、圧縮された冷媒は部冷凍システム（図示せず）へと吐出される。
【００３１】
以上のようにピストン１１２の往復運動に伴い、圧縮要素１０９は吸入行程と吐出行程を繰り返すので、消音空間１１５内の冷媒は間欠的にシリンダ１１４内へ吸入されるため、吸入口１１７からは間欠的に密閉容器１０４内の冷媒が吸入される。
【００３２】
一方、密閉容器１０４内の容積は圧縮要素１０９の気筒容積Ｖ２に対しかなり大きいため、吸入口１１７からの間欠的な吸入が平滑化される。そのため冷媒は吸入管１０１を通過し冷凍システム（図示せず）から密閉容器１０４へとほぼ連続的に流入する。
【００３３】
通常、冷凍サイクル（図示せず）から戻ってきた冷媒は外気温度に近い温度であり、吸入管１０１の大径部１０２内に到達した冷媒は、ほぼこの低温度を保っている。
【００３４】
一方、密閉容器１０４内の冷媒は高温となる圧縮要素１０９や電動モータ１０８にさらされることで外気温度よりはるかに高温になっている。
【００３５】
本実施の形態では、吸入口１１７が吸入管１０１の大径部開口１０５に近接対向しているため、吸入口１１７から大径部１０２内の低温の冷媒が間欠的に吸入されるのでシリンダ１１４へ低温の冷媒を供給することができ、その結果、密閉型圧縮機の冷凍能力を向上させることができる。
【００３６】
ここで吸入マフラー１１６の吸入口１１７と吸入マフラー１１６の外表面１１８とが鈍角を形成しているか、あるいは吸入口１１７内周面に大きなラッパ状の面取りがあると冷凍能力の向上幅が小さい。これは吸入口１１７と吸入マフラー１１６の外表面１１８とが鈍角を形成しているか、あるいは大きなラッパ状の面取りがあると吸入口１１７から吸入口１１７周辺の加熱された高い温度の冷媒も高い割合で吸入してしまうことが原因である。
【００３７】
一方、本実施の形態のように、吸入口１１７を吸入マフラー外表面からわずかに突出させることによって吸入口１１７はその延長線に存在す大径部１０２内の冷媒を選択的に吸入することが分かった。これは吸入口１１７の延長線に、乱れの少ない冷媒ガスの吸入通路が形成されるためと考えられる。
【００３８】
なお、吸入口１１７を延出させたうえで吸入マフラー１１６の吸入口１１７と吸入マフラー１１６の外表面１１８とがなす角が鋭角をなすよう形成してもよい。
【００３９】
そして、吸入管１０１の大径部１０２の容積Ｖ１を圧縮要素１０９の気筒容積Ｖ２の約０．５としているため、大径部１０２内に貯留された低温の冷媒の大部分は間欠的に吸入口１１７から吸入され、一時的に大径部１０２内は密閉容器１０４内の高温の冷媒と置換されるが、冷媒は冷凍システム（図示せず）から吸入管１０１へとほぼ連続的に流入するため再び吸入管１０１の大径部１０２内は外気温度に近い温度の冷媒でみたされる。
【００４０】
これを繰り返すことで吸入マフラー１１６には低温の冷媒が供給され続け、冷凍能力が大きく上昇し、その結果極めて高い効率を備えた密閉型圧縮機を提供することができたのである。
【００４１】
なお、本実施の形態では吸入口１１７が延出した形状をしているが、延出していなくても相当の冷凍能力向上の効果がある。
【００４２】
また、吸入マフラー１１６の吸入口１１７と吸入マフラー１１６外表面とがなす角に僅かなだれやＲ，面取りがあっても、上記した吸入口１１７前方に位置する冷媒を選択的に吸入する作用に支障は無い。
【００４３】
次に、本実施の形態において大径部開口１０５の内径Ｄ１が吸入口１１７の開口径Ｄ２より大きくなっていることで、大径部開口１０５の開口面積は吸入口１１７の開口面積より大きくなっている。
【００４４】
電動モータ１０８と圧縮要素１０９はスプリング１１０により弾性支持されているため、圧縮機の設置角度等により吸入口１１７の延長線が吸入管１０１の大径部開口１０５と一致しないことがある。しかし、本実施の形態では大径部開口１０５の開口面積は吸入口１１７の開口面積より大きくなっているため、圧縮機の設置角度等により圧縮要素１０９が動いても吸入口１１７の延長線が大径部開口１０５の内径Ｄ１からずれることがなくなるため、より効率のばらつきの小さい密閉型圧縮機を提供することができる。
【００４５】
また、大径部１０２の長さＬ１は大径部１０２の内径Ｄ１より大きくなっており、小径部１０３から大径部１０２へと流れてきた冷媒の流れを安定させている。大径部１０２が短いと小径部１０３から大径部１０２へと流れてきた冷媒は径の変化により乱れていまい、乱れたまま大径部開口１０５まで到達すると密閉容器１０４内に拡散するように流入してしまう。大径部１０２の長さＬ１を長くすることで、大径部１０２での冷媒の流れを安定させると密閉容器１０４内に流入する際、近接対向している吸入口１１７に向かうように流れさせることができる。
【００４６】
また、吸入管１０１は高温の密閉容器１０４に固定されているため、そこからの受熱によって冷媒を加熱してしまう。そのため、大径部１０２が形成する容積Ｖ１に貯留される冷媒の大径部開口１０５付近は温度が上がりやすくなってしまう。大径部１０２の長さＬ１を長くすることで受熱により温度上昇してしまう貯留された冷媒を減らすことができ、低温の冷媒を吸入マフラー１１６へ供給できる。
【００４７】
これらの作用によってシリンダ１１４へより低温の冷媒を供給することができ、冷凍性能が向上する。
【００４８】
次に各寸法をパラメータにしたより詳しい緒元について説明する。
【００４９】
図３に示すように、大径部１０２が形成する容積Ｖ１と圧縮要素１０９の気筒容積Ｖ２の比をパラメータに密閉型圧縮機の効率を測定した結果、この比が０．１以上において冷凍性能が大きく向上し、この比の上昇に伴って効率は上昇するが、大径部１０２が形成する容積Ｖ１と圧縮要素１０９の気筒容積Ｖ２の比が０．６以上においてサチュレートしていることがわかる。これは圧縮要素１０９の気筒容積に対し大径部１０２が形成する容積Ｖ１が小さ過ぎると吸入マフラー１１６の吸入口１１７から吸入される冷媒量が大径部１０２に貯留された低温の冷媒では足りず、密閉容器１０４内の高温の冷媒を多く吸入してしまうためと思われる。
【００５０】
また、大径部１０２が形成する容積Ｖ１と圧縮要素１０９の気筒容積Ｖ２の比が０．６以上において密閉型圧縮機の効率がサチュレートするのは、大径部１０２が形成する容積Ｖ１に貯留される冷媒量が吸入口１１７から吸入する十分量に達したためと思われる。
【００５１】
必要以上の容積Ｖ１を大径部１０２に形成するとコストの上昇などが考えられるため、大径部１０２が形成する容積Ｖ１は圧縮要素１０９の気筒容積Ｖ２の０．１から０．６とするのが適当である。
【００５２】
また、吸入マフラー１１６と大径部開口１０５との距離Ｌ２を吸入口１１７の開口径Ｄ２の約０．７倍としている。吸入口１１７が大径部開口１０５から大きく離れてしまうと密閉容器１０４内の高温の冷媒を吸入しやすくなってしまい冷凍性能が低下してしまい、また近づけすぎると輸送時など圧縮要素１０９が動いた際に密閉容器１０４や吸入管１０１と接触してしまい吸入マフラー１１６が破損してしまう可能性がある。そのため、吸入マフラー１１６と大径部開口１０５との距離Ｌ２と吸入口１１７の開口径Ｄ２の比を０．３〜１．０にすることで高効率を維持しながら高い信頼性を得ることができる。
【産業上の利用可能性】
【００５３】
以上のように、本発明にかかる密閉型圧縮機は、高い効率および信頼性を備えることが可能となるので、エアーコンディショナー、冷凍冷蔵装置等に用いられる密閉型圧縮機にも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明の実施の形態１における密閉型圧縮機の断面図
【図２】図１の要部拡大図
【図３】同実施の形態の密閉型圧縮機における大径部の容積と冷凍性能の関係を示す図
【図４】従来の密閉型圧縮機の断面図
【符号の説明】
【００５５】
１０１  吸入管
１０２  大径部
１０３  小径部
１０４  密閉容器
１０５  大径部開口
１０６  固定子
１０７  回転子
１０８  電動モータ
１０９  圧縮要素
１１０  スプリング
１１１  シャフト
１１２  ピストン
１１３  コンロッド
１１４  シリンダ
１１５  消音空間
１１６  吸入マフラー
１１７  吸入口
１１８  外表面
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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