(57)【要約】  【課題】高負荷時と低負荷時のどちらにおいても効率が高く振動や騒音が低い密閉型電動圧縮機を提供する。  【解決手段】サクションマフラー１７０に、電動部の入力に応じて開閉する電磁弁１９０を設け、冷媒循環量が多い高負荷時においては、電磁弁１９０が電動部の高い入力を感知して開となることで、ガス流路抵抗による吸入損失から生ずる冷媒ガスの不足分の補充が行えると共に、冷媒ガスが間欠的に吸入されることによる吸入流路とサクションマフラー１７０内に発生する圧力脈動を開放して減衰させることができ、また、冷媒循環量が少ない低負荷時においては、電動部の入力が低くなることにより電磁弁１９０は閉となることで、密閉容器内の低密度の冷媒ガスの吸い込みを遮断させることができる。【選択図】図３
2008050997.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定子および回転子からなる電動部と、前記電動部によって駆動される圧縮機械部と、前記電動部および前記圧縮機械部を収納した密閉容器と、前記密閉容器に固定された吸入管と、前記圧縮機械部に固定され消音空間を形成するサクションマフラーとを備え、前記サクションマフラーと前記吸入管とを連通路で連通するとともに、前記サクションマフラーに、前記電動部の入力に応じて開閉する開閉機構を設けた密閉型電動圧縮機。
【請求項２】
前記開閉機構は、前記電動部に流れる電流に応じて開閉する請求項１に記載の密閉型電動圧縮機。
【請求項３】
前記開閉機構は、電磁弁を備えた請求項１または２に記載の密閉型電動圧縮機。
【請求項４】
前記電磁弁は、固定子の巻線に電気的に接続される請求項３に記載の密閉型電動圧縮機。
【請求項５】
前記電動部は複数の運転周波数でインバーター駆動される請求項１から４のいずれか一項に記載の密閉型電動圧縮機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷凍冷蔵装置等に使用される密閉型電動圧縮機の吸入方式に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の吸入方式は一般にエネルギー効率の高いダイレクトサクション方式が知られている。サクションマフラーは合成樹脂等の熱伝導率が低いものが用いられて、吸入効率を上げる工夫がなされている（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吸入方式を説明する。
【０００４】
図４は特許文献１に記載された従来の密閉型電動圧縮機の正面から見た縦断面図、図５は密閉型電動圧縮機の側面から見た縦断面図、図６はサクションマフラーの縦断面図である。
【０００５】
図４から図６において、密閉容器１０は、銅線を巻いた巻線１２ａを備えた固定子１２および回転子１３からなる電動部１５と圧縮機械部２０をスプリング（図示せず）にて弾性的に収容し、電動部１５は密閉容器１０に隙間無く溶着されたハーメチックターミナル１７を介して、冷凍冷蔵装置（図示せず）内部に設けられた制御回路（図示せず）に電気的に接続されており、複数の運転周波数にて運転される。また、密閉容器１０の底部には冷凍機油２５を貯留しており、密閉容器１０内の空間は冷媒ガス３０で満たされている。
【０００６】
圧縮機械部２０は電動部１５によって駆動され、主軸部４０ａと偏芯部４０ｂを有するクランク軸４０を備えている。主軸部４０ａは軸受け４５によって支持され、シリンダー６０に挿入されたピストン５５は、コンロッド５０を介して偏芯部４０ｂと連結されている。
【０００７】
また、圧縮機械部２０には、シリンダー６０に連通するサクションマフラー７０が固定され、密閉容器１０に固定された吸入管６５とサクションマフラー７０とを可撓性材料でできた連通路７５で連通させるとともに、サクションマフラー７０の外殻にはサクションマフラー７０内部と密閉容器１０内とを連通する複数の小孔８０を備えている。
【０００８】
以上のように構成された密閉型電動圧縮機について、以下その動作を説明する。
【０００９】
電動部１５の固定子１２に巻かれた巻線１２ａに電流が流れ、磁束が発生し、回転子１３を回転させることによってクランク軸４０は回転駆動され、偏芯部４０ｂの偏心回転をコンロッド５０が往復運動に変え、ピストン５５がシリンダー６０内を往復動することによって冷媒ガス３０を連続して圧縮する。
【００１０】
ここで、特に冷媒ガス３０の密度が高い場合、冷媒ガス３０を吸入管６５からシリンダー６０内に導く吸入流路で、冷媒ガス３０流路の流れ抵抗による吸入損失により吸入する冷媒ガス３０が不足するが、その際の不足分の冷媒ガス３０を小孔８０から吸入し、補充することによって吸入損失を小さくするというものである。
【特許文献１】特開平１０−３１８１３６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、上記従来の構成では、小孔８０の大きさまたは数によって密閉容器１０内と連通する総面積を調整することはできるものの、総面積が小さい場合には、冷媒循環量が多い高負荷時において、冷媒ガス３０流路抵抗による吸入損失から生ずる冷媒ガス３０の不足分の補充が間に合わなくなり、吸入冷媒ガス３０が少なくなるために効率が悪くなる。
【００１２】
また、小孔８０の総面積が大きい場合には、冷媒循環量が少ない低負荷時において、密閉容器１０内の温度の高い低密度の冷媒ガス３０を吸い込むことにより、体積効率が悪くなり性能が低くなるため、高負荷時と低負荷時のどちらにおいても最良の効率を得ることができないという課題を有していた。
【００１３】
また、冷媒ガス３０がピストン５５の往復運動により間欠的に吸入されることで吸入流路とサクションマフラー７０内に発生する圧力脈動が、ダイレクトサクション方式であるために減衰されずに吸入管６５へと伝達するため、吸入管６５や吸入管６５につながる配管等の振動や騒音が大きくなるという課題を有していた。
【００１４】
本発明は、上記従来の課題を解決するもので、運転条件が変化しても効率が高く、振動や騒音が低い密閉型電動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】
【００１５】
上記従来の課題を解決するために、本発明の密閉型電動圧縮機は、サクションマフラーと吸入管とを連通路で連通するとともに、サクションマフラーに、電動部の入力に応じて開閉する開閉機構を設けたもので、冷媒循環量が多い高負荷時においては、電動部の入力が高くなり開閉機構が開となるため、ガス流路抵抗による吸入損失から生ずる冷媒ガスの不足分の補充が行えるとともに、冷媒ガスが間欠的に吸入されることによる吸入流路とサクションマフラー内に発生する圧力脈動を開となった開閉機構にて開放して減衰させるという作用を有し、また、冷媒循環量が少ない低負荷時においては、電動部の入力が低くなり開閉機構が閉となるため、密閉容器内の低密度の冷媒ガスの吸い込みを遮断するという作用を有する。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の密閉型電動圧縮機は、高負荷時のみ冷媒ガスの不足分を密閉容器内から補充するとともに、冷媒ガスの間欠吸入に起因する圧力脈動を減衰させるので、運転条件が変化しても効率が高く、振動や騒音が低い密閉型電動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】
【００１７】
請求項１に記載の発明は、固定子および回転子からなる電動部と、前記電動部によって駆動される圧縮機械部と、前記電動部および前記圧縮機械部を収納した密閉容器と、前記密閉容器に固定された吸入管と、前記圧縮機械部に固定され消音空間を形成するサクションマフラーとを備え、前記サクションマフラーと前記吸入管とを連通路で連通するとともに、前記サクションマフラーに、前記電動部の入力に応じて開閉する開閉機構を設けたものであり、冷媒循環量が多い高負荷時においては、電動部の入力が高くなり開閉機構が開となるため、ガス流路抵抗による吸入損失から生ずる冷媒ガスの不足分の補充が行えるとともに、冷媒ガスが間欠的に吸入されることによる吸入流路とサクションマフラー内に発生する圧力脈動を開となった開閉機構にて開放して減衰させ、また、冷媒循環量が少ない低負荷時においては、電動部の入力が低くなり開閉機構が閉となるため、密閉容器内の低密度の冷媒ガスの吸い込みを遮断するため、冷媒循環量の多少にかかわらず、運転条件が変化しても効率が高く振動や騒音が低い密閉型電動圧縮機を提供することができる。
【００１８】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記開閉機構は前記電動部に流れる電流に応じて開閉するものであり、簡単な回路構成で電動部の負荷を検出し、負荷変化に速やかに対応して開閉機構を開閉することができるため、請求項１に記載の発明の効果に加えて、安価な構成で過渡時などにおける急な冷媒循環量の変化時においても、短時間で効率と騒音を安定させることができる。
【００１９】
請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の発明において、前記開閉機構は電磁弁を備えたものあり、開閉機構の動作速度を上げることができるため、請求項１または２に記載の発明の効果に加えて、過渡時などにおける急な冷媒循環量の変化時においても、さらに短時間で効率と騒音を安定させることができる。
【００２０】
請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の発明において、前記電磁弁は固定子の巻線に電気的に接続されたものであり、密閉容器内で電動部の負荷を検出して開閉機構を制御し、密閉容器の外部からの制御は不要となるとともに、圧縮機の組み立てが容易となるため、請求項３に記載の発明の効果に加えて、さらに簡単で安価な回路構成とすることができ、圧縮機の組み立て作業性も向上する。
【００２１】
請求項５に記載の発明は、請求項１から４のいずれか一項に記載の発明において、前記電動部は複数の運転周波数でインバーター駆動されることにより、必要に応じた冷凍能力に合わせた運転ができるため、請求項１から４のいずれか一項に記載の発明の効果に加えて、さらに効率が良く消費電力を低くすることができる。
【００２２】
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。
【００２３】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における密閉型電動圧縮機の正面から見た縦断面図、図２は、同実施の形態における密閉型電動圧縮機の側面から見た縦断面図、図３は、同実施の形態における密閉型電動圧縮機のサクションマフラーの縦断面図である。
【００２４】
図１から図３において、密閉容器１１０は、銅線を巻いた巻線１１２ａを備えた固定子１１２および回転子１１３からなる電動部１１５と圧縮機械部１２０とをスプリング（図示せず）にて弾性的に収容し、電動部１１５は密閉容器１１０に隙間無く溶着されたハーメチックターミナル１１７を介して、冷凍冷蔵装置（図示せず）の制御基板（図示せず）内部もしくは密閉型電動圧縮機を設置している近くに設けた箱（図示せず）の内部に基板により設けられたインバーター駆動回路（図示せず）に電気的に接続されており、複数の運転周波数にて運転される。また、密閉容器１１０の底部には冷凍機油１２５を貯留しており、密閉容器１１０内の空間は、Ｒ６００ａの冷媒ガス１３０で満たされている。
【００２５】
圧縮機械部１２０は、電動部１１５によって駆動され、主軸部１４０ａと偏芯部１４０ｂを有するクランク軸１４０を備えている。主軸部１４０ａは軸受け１４５によって支持され、シリンダー１６０に挿入されたピストン１５５はコンロッド１５０を介して偏芯部１４０ｂと連結されている。
【００２６】
また、圧縮機械部１２０には、シリンダー１６０に連通する樹脂製のサクションマフラー１７０が固定され、密閉容器１１０に固定された吸入管１６５とサクションマフラー１７０に固定された接続管１７４を可撓性材料でできた連通路１７５で連通させて、連通路１７５と接続管１７４とサクションマフラー１７０にて構成される吸入流路１７７を設けるとともに、サクションマフラー１７０の外殻には、サクションマフラー１７０内部の消音空間１９５と密閉容器１１０内とを連通する連通孔１７８と、連通孔１７８を封止する開閉機構である電磁弁１９０を設けている。
【００２７】
電磁弁１９０は、サクションマフラー１７０に一体に設けた突起をかしめて固定し、固定子１１２の巻線１１２ａにコイル１９０ｂが直列接続された電磁石１９０ａと、サクションマフラー１７０に一体に設けた略Ｕ字型で挟み込むクリップにより開閉自在とした鉄などの強磁性体からなる開閉弁１９０ｃとにより構成されている。開閉弁１９０ｃはサクションマフラー１７０の上方に設けられており、自重により連通孔１７８を塞いでいる。
【００２８】
以上のように構成された密閉型電動圧縮機について、以下その動作、作用を説明する。
【００２９】
電動部１１５の固定子１１２に巻かれた巻線１１２ａに電流が流れ、磁束が発生し、回転子１１３を回転させることによってクランク軸１４０は回転駆動され、偏芯部１４０ｂの偏心回転をコンロッド１５０が往復運動に変え、ピストン１５５がシリンダー１６０内を往復動することによって冷媒ガス１３０を連続して圧縮する。
【００３０】
ここで、より密閉型電動圧縮機の冷凍能力を必要とする場合、電動部１１５はインバーター駆動回路（図示せず）によって高回転駆動されることで、冷媒循環量が多くなるとともに、こういった高負荷時においては、密閉型電動圧縮機の仕事量が増えることで固定子１１２の電流値が高くなる。
【００３１】
通常、こういった冷媒ガス１３０の循環量が多い、または冷媒ガス１３０の密度が高い場合、冷媒ガス１３０を吸入管１６５からシリンダー１６０内に導く吸入流路１７７で、ガス流路の抵抗による吸入損失から冷媒ガス１３０が不足する。
【００３２】
本実施の形態においては、固定子１１２の電流値が増加することにより、固定子１１２の巻線１１２ａに直列接続されたコイル１９０ｂの電流値が増加して、コイル１９０ｂの周りに発生する磁束が増えることで、電磁石１９０ａの磁力が強くなる。
【００３３】
そして、その電磁石１９０ａの磁力が、密閉容器１１０内とサクションマフラー１７０内の冷媒ガス１３０の圧力差と、開閉弁１９０ｃの自重と、冷凍機油１２５の粘性抵抗との総和といった、開閉弁１９０ｃの開きを抑制する力を上回った時に、開閉弁１９０ｃが磁力で引き上げられて電磁弁１９０が開く。
【００３４】
そして、密閉容器１１０内の冷媒ガス１３０の圧力よりも、吸入流路１７７に直接繋がっているサクションマフラー１７０内の冷媒ガス１３０の圧力のほうが低いため、この圧力差により、冷媒ガス１３０流路抵抗による吸入損失から生ずる不足分の冷媒ガス１３０を、密閉容器１１０内からサクションマフラー１７０内へ連通孔１７８を介して吸入して補充することができる。
【００３５】
そのため、吸入損失を小さくすることができ、密閉型電動圧縮機の効率が低下することを防ぐことができる。
【００３６】
また、この高負荷時においては、冷媒ガス１３０の圧力が高くなるが、この高い圧力の冷媒ガス１３０がピストン１５５の往復運動によって間欠的に吸入されるため、吸入流路１７７とサクションマフラー１７０内に発生する圧力脈動が大きくなる。
【００３７】
しかしながら、そういった高負荷運転時においては、固定子１１２の巻線１１２ａに直列接続されたコイル１９０ｂの電流値が増加して電磁弁１９０が開いているため、圧力脈動を連通孔１７８から密閉容器１１０内に開放することにより減衰させることができ、吸入管１６５や吸入管１６５につながる配管等の振動や騒音を低くすることができる。
【００３８】
一方、冷媒循環量が少ない低負荷時においては、固定子１１２の電流値が低くなることにより、電磁石１９０ａの磁力が低下することで、開閉弁１９０ｃを引き上げる力よりも開閉弁１９０ｃの開きを抑制する力の方が強くなり、電磁弁１９０は閉の状態となる。
【００３９】
従って、密閉容器１１０内の高温で低密度の冷媒ガス１３０が吸入流路１７７に吸い込まれることがなく、体積効率の低下を防ぐことができる。
【００４０】
以上のように、高負荷時や低負荷時といった運転条件が変化した際においても、効率が高く振動や騒音が低い密閉型電動圧縮機を提供することができる。
【００４１】
特に本実施の形態においては、開閉機構である電磁弁１９０は電動部１１５の固定子１１２に流れる電流に応じて開閉するため、開閉機構である電磁弁１９０を開閉させるための複雑な制御回路を特に設ける必要はない。
【００４２】
電磁弁１９０を開閉させるために、簡単な回路構成で、冷媒循環量の変化における電動部１１５の負荷変化に応じた固定子１１２に流れる電流値の増減を感知して、負荷変化に速やかに対応して開閉機構である電磁弁１９０を開閉させることができるため、過渡時などにおける急な冷媒循環量の変化時においても、安価な回路構成で、短時間に効率と騒音を安定させることができる。
【００４３】
また、開閉機構に電磁弁１９０を用いることにより、密閉容器１１０内とサクションマフラー１７０内の冷媒ガス１３０の圧力差と、開閉弁１９０ｃの自重と、冷凍機油１２５の粘性抵抗との総和といった、開閉弁１９０ｃの開きを抑制する力に対抗して、開閉弁１９０ｃを瞬時に磁気吸引して動作速度を上げることができるため、過渡時などにおける急な冷媒循環量の変化時においても、さらに短時間で効率と騒音を安定させることができる。
【００４４】
また、固定子１１２の巻線１１２ａに電磁弁１９０のコイル１９０ｂが直列接続されているため、電動部１１５の負荷を検出して電磁弁１９０を開閉させる制御の仕組みを密閉容器１１０内だけで設けることができることから、密閉容器１１０の外部に密閉容器１１０を介して電磁弁１９０を開閉させる制御の仕組みを設けることは不要となる。
【００４５】
また、密閉容器１１０内にて、固定子１１２の巻線１１２ａに電磁弁１９０のコイル１９０ｂをタブ端子接続や半田接続などにより簡単に配線を接続させることができ、さらには、密閉容器１１０の外部からの接続における冷媒ガス１３０の漏れ対策は不要となる。
【００４６】
そのため、圧縮機の組み立てが容易となり、さらに簡単で安価な回路構成とすることができるとともに、圧縮機の組み立て作業性も向上する。
【００４７】
また、電動部１１５は複数の運転周波数でインバーター駆動されることにより、一定の周波数での駆動に比べて、運転時の負荷がより広範囲に変化し運転条件が広範囲に変化するが、そういった広範囲の負荷変化に伴って運転条件が変化した際においても、効率が高く振動や騒音が低い密閉型電動圧縮機を提供することができるとともに、インバーター駆動により必要に応じた冷凍能力に合わせた運転ができるため、さらに効率が良く消費電力を低くすることができる。
【００４８】
なお、本実施の形態では、開閉弁１９０ｃを鉄などの強磁性体にて構成したが、電磁石１９０ａが磁気吸引できる開閉機構であるならば、同様の効果を得ることができる。
【００４９】
例えば、樹脂で開閉弁を形成し、その開閉弁の先端に強磁性体を備える構成とすれば、開閉弁の形状を複雑化できるため、開閉弁のシール性を上げることも可能となる。
【００５０】
また、開閉弁を自重ではなく、コイルスプリングなどのバネ力によって閉じる構成にすれば、サクションマフラー１７０のどの面にも開閉機構を設けることができるため、圧縮機内部の部品構成によって、電磁弁１９０の設置箇所を適切にすることが可能となる。また、サクションマフラー１７０に開閉弁の機構を設けることが難しい場合には、電磁弁１９０を構成する強磁性体自体をバネなどにより可動自由とすることで、強磁性体自体を開閉弁として構成することも可能である。
【００５１】
また、本実施の形態では、冷媒ガス１３０をＲ６００ａとしたが、Ｒ１３４ａなどの他の冷媒ガスにおいても、同様の効果を得ることができる。
【産業上の利用可能性】
【００５２】
以上のように、本発明にかかる密閉型電動圧縮機は、運転条件にかかわらず高い効率を得ることができるとともに、振動と騒音を低くすることが可能となり、冷蔵庫、エアーコンディショナー、冷凍冷蔵装置等の用途にも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明の実施の形態１における密閉型電動圧縮機の正面から見た縦断面図
【図２】同実施の形態における密閉型電動圧縮機の側面から見た縦断面図
【図３】同実施の形態における密閉型電動圧縮機のサクションマフラーの縦断面図
【図４】従来の密閉型電動圧縮機の正面から見た縦断面図
【図５】従来の密閉型電動圧縮機の側面から見た縦断面図
【図６】従来の密閉型電動圧縮機のサクションマフラーの縦断面図
【符号の説明】
【００５４】
１１０  密閉容器
１１２  固定子
１１２ａ  巻線
１１３  回転子
１１５  電動部
１２０  圧縮機械部
１６５  吸入管
１７０  サクションマフラー
１７５  連通路
１９０  電磁弁（開閉機構）
１９５  消音空間
【図１】
2008050997.tif 000003
【図２】
2008050997.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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