(57)【要約】【課題】インバータ制御において、特に低い運転回転数での、回転体の回転慣性力の低下における圧縮負荷による脱調停止やピストンの往復動による振動を低減し、振動に起因する冷凍装置の配管の疲労破壊を防止する。【解決手段】主軸部１０９に対し相互に反対方向に偏心して連設された偏心部１１０と、並列に配置した圧縮室１１９ａ，１１９ｂ内で往復運動する一対のピストン１１４ａ，１１４ｂを各々連結手段１１５ａ，１１５ｂで結合したことにより、クランクシャフト１０８の一回転中において、ピストン１１４ａ，１１４ｂが交互に圧縮作用を行うので、圧縮要素１０６における冷媒ガス圧縮時に伴う負荷トルクの最大値を抑えることで圧縮機の脱調停止を防止できるとともに、ピストン１１４ａ，１１４ｂの往復運動により発生する振動を相殺し大幅に低減することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
商用電源周波数未満の回転数を含む複数の運転周波数でインバータ駆動され、潤滑油と、固定子および回転子からなる電動要素と、前記電動要素によって駆動される圧縮要素とを密閉容器内に収容し、前記圧縮要素は、主軸部および前記主軸部に対し相互に反対方向に偏心する偏心部を連設するとともに下端近傍に前記潤滑油を給油する給油装置を備えたクランクシャフトと、前記主軸部を回転自在に軸支する主軸受を有するとともに前記固定子を支持する支持部と、一対の圧縮室を並列に配置して形成するシリンダ部とを備えたブロックと、前記圧縮室内で往復運動する一対のピストンと、前記偏心部と前記ピストンとを各々連結する一対の連結手段とを備えた往復動式冷媒圧縮機。
【請求項２】
圧縮要素は電動要素の下に配設されており、回転子の下方に給油通路を有する請求項１記載の往復動式冷媒圧縮機。
【請求項３】
給油装置は一端が潤滑油中に浸漬しており、遠心ポンプである請求項２に記載の往復動式冷媒圧縮機。
【請求項４】
ブロックは別部品より成るシリンダ部および支持部を各々固定することにより構成された請求項１または２に記載の往復動式冷媒圧縮機。
【請求項５】
連結手段のピストン側の連結部がボールジョイントにて形成された請求項１から４のいずれか一項に記載の往復動式冷媒圧縮機。
【請求項６】
クランクシャフトは偏心部を挟んで主軸部と同軸上に形成された副軸部を備え、前記副軸部を軸支する副軸受を有する第二ブロックをブロックに固定した請求項１から５のいずれか一項に記載の往復動式冷媒圧縮機。
【請求項７】
電動要素を形成する回転子は希土類からなる磁石材を鉄心内に配置してなる請求項１から６のいずれか一項に記載の往復動式冷媒圧縮機。
【請求項８】
圧縮する冷媒ガスがＲ６００ａである請求項１から７のいずれか一項に記載の往復動式冷媒圧縮機。
【請求項９】
２０ｒ／ｓｅｃ以下の運転周波数を含む請求項１から８のいずれか一項に記載の往復動式冷媒圧縮機。
【請求項１０】
最低回転数に対する最高回転数の比が３以上である請求項１から９のいずれか一項に記載の往復動式冷媒圧縮機。
【請求項１１】
圧縮機、凝縮器、膨張器、および蒸発器とを備え、前記圧縮機に請求項１から１０のいずれか一項に記載の往復動式冷媒圧縮機を用いた冷凍装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主に家庭用の電気冷凍冷蔵庫などに使用されるインバータ制御方式の往復動式冷媒圧縮機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、地球環境に対する要求はますます強まってきており、冷蔵庫やその他の冷凍サイクル装置等においても、消費電力量の低減が強く要望されている。特に、インバータ駆動回路により運転回転数を可変速する方式の往復動式冷媒圧縮機においては、低速運転を行うことで消費電力量を低減することが可能な反面、低速運転時での高効率化および低振動化が課題となっている。
【０００３】
従来、この種の往復動式冷媒圧縮機としては、低速運転時において安定した効率を得るために潤滑油を安定して供給する改善をしたものがある（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
以下、図面を参照しながら上記従来の往復動式冷媒圧縮機を説明する。
【０００５】
図７は、特許文献１に記載された従来の往復動式冷媒圧縮機の縦断面図を示したものである。
【０００６】
図７において、密閉容器１の底部には潤滑油２を貯留している。電動要素３は固定子４および回転子５から構成され、圧縮要素６を駆動する。また、電動要素３は、インバータ駆動回路（図示せず）によって回転し、固定子４に突極集中巻の巻線を採用することで大幅にコイルエンドを減少させ、回転子５には磁石材を鉄心内に配置して小型で高効率を実現している。さらに、圧縮要素６は密閉容器１の下部に固定されたサスペンションスプリング７により弾性的に支持されている。
【０００７】
次に圧縮要素６の詳細を以下に説明する。圧縮要素６は電動要素３の上方に配設されている。圧縮要素６のクランクシャフト８は主軸部９および偏心部１０から構成されており、主軸部９はブロック１１の軸受部１２に回転自在に軸支されるとともに、回転子５が固定され、下端には潤滑油２に浸漬したオイルポンプ１３が形成されている。偏心部１０には、ピストン１４と連結する連結手段１５およびバランスウェイト１６が固定されている。また、ピストン１４はブロック１１のシリンダ１７に往復自在に挿入されており、シリンダ１７とバルブプレート１８とともに圧縮室１９を形成する。連結手段１５は偏心部１０とピストン１４を連結している。また、バルブプレート１８はシリンダヘッド２０によりサクションマフラー２１とともに、ブロック１１に固定されている。
【０００８】
以上のように構成された往復動式冷媒圧縮機について、以下にその動作を説明する。
【０００９】
電動要素３に通電されると、固定子４に発生する磁界により、回転子５はクランクシャフト８を回転させる。主軸部９の回転により、偏心部１０の偏心運動が連結手段１５を介してピストン１４に伝えられる。ピストン１４はシリンダ１７内で往復動し、密閉容器１外の既知の冷凍サイクル（図示せず）より戻った冷媒を密閉容器１内のサクションマフラー２１を通して圧縮室１９内へ導入し、連続して圧縮する。この圧縮運動の際に、ピストン１４の往復運動による不平衡な振動やクランクシャフト８の偏心部１０の偏心運動が発生するが、バランスウェイト１６によって釣り合わされる。そして、圧縮された冷媒は、吐出管（図示せず）を経由して密閉容器１外の既知の冷凍サイクル（図示せず）へ送出される。また、クランクシャフト８の回転に伴い、オイルポンプ１３は潤滑油２を吸引し、クランクシャフト８内を上方へと導き、圧縮要素６の上へと噴射されて圧縮要素６の各摺動面を潤滑する。
【００１０】
インバータ駆動回路（図示せず）は、回転子５の回転を検出し、所定の回転数になるように出力を調整しながら、電動要素３を駆動する。通常、インバータ駆動回路の出力は一回転中で一定であるが、電動要素３が駆動する負荷トルクは一回転中で変動し、圧縮時に大きく、吸入時には小さくなる。この結果、回転子５の回転速度も一回転中で変化するが、商用周波数付近では回転子５やクランクシャフト８の回転慣性力が大きく、回転速度の絶対値に比べ変動量が小さいため、負荷トルクの変動が問題になることは少なかった。
【特許文献１】特開２００３−６５２３６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、運転回転数が小さくなると、回転子５やクランクシャフト８の回転慣性力が小さくなる。そのため、回転子５の一回転中での回転速度の変動も大きくなる。また、ピストン１４の往復運動により発生する振動をバランスウェイト１６により完全に打ち消すことは不可能であるため、ピストン１４の往復動による振動がサスペンションスプリング７から密閉容器１へ伝わりやすくなり、圧縮機の振動が大きくなるという課題がある。これらの現象は、２０Ｈｚ以下といった非常に低い周波数では特に顕著となり、圧縮時に回転子５の回転速度が大幅に低下し、負荷を乗り切れずに電動要素３が脱調することで圧縮機が停止する可能性や、ピストン１４の往復動による振動に伴い圧縮機や冷凍装置から発生する騒音が増加し、冷凍装置の配管を振動により疲労破壊してしまい、冷媒がリークしてしまうといった課題がある。これらの課題は、特に冷蔵庫の消費電力量を低減する手段として、２０Ｈｚ以下といったより低い運転回転数を用い、広範囲の冷凍能力に対応する圧縮機を実現するための障壁となっていた。
【００１２】
本発明は、上記従来の課題を解決するもので、運転回転数を広範囲に設定した圧縮機の安定運転を実現するとともに、振動を低減し、信頼性の高い冷凍装置を実現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記従来の課題を解決するために、本発明の往復動式冷媒圧縮機は、主軸部および前記主軸部に対し相互に反対方向に偏心して連設された偏心部を備えたクランクシャフトと、前記主軸部を回転自在に軸支する主軸受を有するとともに、前記固定子を支持する支持部と、一対の圧縮室を並列に配置して形成するシリンダ部とを備えたブロックと、前記圧縮室内で往復運動する一対のピストンと、前記偏心部と前記ピストンとを各々連結する一対の連結手段を備えたもので、電動要素の一回転において圧縮機構が２回交互に圧縮を行うことにより、冷媒ガスの吸入、圧縮および吐出の過程に伴う負荷トルクの最大値が抑えられることとなり、圧縮機の圧縮負荷を減らし、脱調停止しにくく、安定運転が可能となり、さらに、ピストンの往復動により発生する振動が相殺されることとなる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の往復動式冷媒圧縮機は、クランクシャフトの回転に対して一対のピストンが並列して交互に圧縮作用を行うことにより、圧縮機の脱調停止を防止し、圧縮機の安定運転を可能とするとともに、圧縮機の振動を大幅に低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
請求項１に記載の発明は、商用電源周波数未満の回転数を含む複数の運転周波数でインバータ駆動され、潤滑油と、固定子および回転子からなる電動要素と、前記電動要素によって駆動される圧縮要素とを密閉容器内に収容し、前記圧縮要素は、主軸部および前記主軸部に対し相互に反対方向に偏心する偏心部を連設するとともに下端近傍に前記潤滑油を給油する給油装置を備えたクランクシャフトと、前記主軸部を回転自在に軸支する主軸受を有するとともに前記固定子を支持する支持部と、一対の圧縮室を並列に配置して形成するシリンダ部とを備えたブロックと、前記圧縮室内で往復運動する一対のピストンと、前記偏心部と前記ピストンとを各々連結する一対の連結手段とを備えたもので、クランクシャフトの回転に対して一対のピストンが交互に圧縮作用を行うことにより、冷媒ガスの吸入、圧縮および吐出の過程における負荷トルクの最大値が抑えられることとなり、圧縮機の圧縮負荷を減らし、脱調停止しにくく、安定運転を可能とすることができ、さらに、圧縮動作における往復運動に伴う振動を相殺し、振動を大幅に低減することができる。
【００１６】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明の往復動式冷媒圧縮機において、圧縮要素を電動要素の下に配設したもので、圧縮要素が圧縮機の潤滑油に近い下方に配置されることにより、圧縮機の上部まで潤滑油を給油する必要がなくなり、圧縮要素への給油が容易となり、圧縮要素の摺動面を容易に潤滑することができ、さらに、回転子の下方に給油通路を有することにより、電動要素の固定子に潤滑油がかかることがなくなり、巻線の劣化や電流のリークなどを軽減することができる。
【００１７】
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の発明の往復動式冷媒圧縮機において、給油装置は一端が潤滑油中に浸漬した遠心ポンプであり、かつ圧縮機構が圧縮機の下方に配設してあるため、簡単で安価な構造でも圧縮機構の摺動面への給油を確実に行うことができる。
【００１８】
請求項４に記載の発明は、請求項１から３のいずれか一項に記載の発明の往復動式冷媒圧縮機において、ブロックを別部品より成るシリンダ部および支持部を各々固定することにより構成したもので、シリンダ部へのピストンの挿入が容易となり、圧縮要素の組立てを容易にすることができる。
【００１９】
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の往復動式冷媒圧縮機において、連結手段のピストン側の連結部をボールジョイントにて形成したもので、ピストン側の連結部をボールジョイントにすることにより、シリンダ部の組付け精度が悪くてもボールジョイントは全ての方向に対して回転自在であるため、ピストンが圧縮室の内壁に対して傾いた状態になりこじることを防止することとなり、異常摩耗を低減することができる。
【００２０】
請求項６に記載の発明は、請求項１から５のいずれか一項に記載の発明の往復動式冷媒圧縮機において、クランクシャフトは偏心部を挟んで主軸部と同軸上に形成された副軸部を備え、前記副軸部を軸支する副軸受を有する第二ブロックをブロックに固定したもので、主軸受および副軸受の両方でクランクシャフトを支えることにより、連結手段によりクランクシャフトに伝わった圧縮時の荷重を偏心部の両側で支持することでクランクシャフトのこじりを防止することとなり、異常摩耗を低減することができる。
【００２１】
請求項７に記載の発明は、請求項１から６のいずれか一項に記載の発明の往復動式冷媒圧縮機において、電動要素を形成する固定子に突極集中巻の巻線を採用し、回転子は希土類からなる磁石材を鉄心内に配置してなるもので、電動要素の小型化に伴って回転慣性力が小さくなり、電動要素への負担が増え、負荷トルクを乗り切れなくなる心配があるにもかかわらず、ピストンを一対設けているため、交互に圧縮作用を行うことで冷媒ガスの吸入、圧縮および吐出の過程における負荷トルクの最大値を低減し、安定した運転を得ることとなり、電動要素を小型化することができる。
【００２２】
請求項８に記載の発明は、請求項１から７のいずれか一項に記載の発明の往復動式冷媒圧縮機において、圧縮する冷媒ガスをＲ６００ａとしたもので、冷媒の特性の違いによりＲ１３４ａ冷媒に比べて必要気筒容積が増えるが、ピストンを一対備えているため、１気筒あたりの気筒容積を小さくでき、冷媒の吸入および吐出がスムーズになることとなり、圧縮効率を向上することができる。
【００２３】
請求項９に記載の発明は、請求項１から８のいずれか一項に記載の発明の往復動式冷媒圧縮機において、２０ｒ／ｓｅｃ以下の運転周波数を含むとしたもので、特に回転慣性力が小さくなり電動要素への負担が大きくなる超低速運転において、負荷トルクの最大値を低減することで、脱調停止の防止をすることができ、さらに、回転数を低くすることにより、圧縮機の入力を低減することとなり、省エネを実現することができる。
【００２４】
請求項１０に記載の発明は、請求項１から９のいずれか一項に記載の発明の往復動式冷媒圧縮機において、最低回転数に対する最高回転数の比を３以上としたもので、冷却サイクルの負荷変動に対し適切な冷凍能力を得ることとなり、省エネを実現することができる。
【００２５】
請求項１１に記載の発明は、請求項１から１０のいずれか一項に記載の発明の往復動式冷媒圧縮機を圧縮機、凝縮器、膨張器、および蒸発器とを備えた冷凍装置に用いたもので、回転子の回転速度変動およびピストンの往復運動による振動を低減した圧縮機を用いることにより、圧縮機の振動に伴い発生する冷凍装置の騒音や配管の疲労破壊を低減することとなり、騒音が低く、信頼性の高い冷凍装置を得ることができる。
【００２６】
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。
【００２７】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における往復動式冷媒圧縮機の縦断面図である。図２は、図１のＡ−Ａ断面図である。図３は本発明によるピストン変位を示す特性図である。図４は本発明による圧縮要素の圧力を示す特性図である。図５は本発明の圧縮室内の負荷トルクを示す特性図である。
【００２８】
図１および図２において、密閉容器１０１内底部に潤滑油１０２を貯留するとともに、電動要素１０３と、これによって駆動される圧縮要素１０６を収容し、例えばＲ６００ａなどの温暖化係数の低い炭化水素系の冷媒を充填している。
【００２９】
電動要素１０３は、ブロック１１１の上方に固定され、インバータ駆動回路（図示せず）とつながっている突極集中巻の巻線を採用した固定子１０４と、例えばネオジウム等の希土類からなる磁石材（図示せず）を鉄心内に配置し、主軸部１０９に固定された回転子１０５とから構成される。その結果、電動要素１０３は高効率化、小型化され、特に積厚が低くなっており、回転子１０５の回転慣性力は小さくなっている。
【００３０】
また、電動要素１０３は、インバータ駆動により、最低回転数が１５ｒ／ｓｅｃで、最高回転数を７５ｒ／ｓｅｃとすることで、最低回転数に対する最高回転数の比を５としたものであり、能力幅が広範囲な運転を行う。
【００３１】
次に、圧縮要素１０６の詳細を以下に説明する。
【００３２】
ブロック１１１は電動要素１０３の下方に配設されており、支持部１２２に別部品より成るシリンダ部１２３を固定することにより構成されている。シリンダ部１２３は、略円筒形のシリンダ１１７ａ，１１７ｂを並列に配置して一対形成している。また、支持部１２２はクランクシャフト１０８の主軸部１０９を回転自在に軸支する主軸受１１２を形成するとともに、固定子１０４が上方に固定されている。
【００３３】
第二ブロック１２４は、密閉容器１０１下部に固定されたサスペンションスプリング１０７により弾性的に支持されており、クランクシャフト１０８の副軸部１２５を回転自在に軸支する副軸受１２６を形成するとともに、圧縮要素１０６の下方でブロック１１１に固定されている。
【００３４】
クランクシャフト１０８は、回転子１０５を圧入固定した主軸部１０９と、主軸部１０９に対し相互に反対方向に偏心して連設された偏心部１１０ａ，１１０ｂおよび、偏心部１１０ａ，１１０ｂを挟んで主軸部１０９と同軸上に形成された副軸部１２５から構成されている。主軸部１０９および副軸部１２５は、主軸受１１２および副軸受１２６を介して、ブロック１１１，第二ブロック１２４に回転自在に軸支されるとともに、主軸部１０９の上端には回転子１０５が固定される。また、クランクシャフト１０８の下端内部には主軸部１０９の軸心に対して傾いた給油装置１２７が潤滑油１０２中に開口するよう形成されており、さらに、主軸部１０９の軸心に対して、上に行くほど離れるように傾き、一端が給油装置１２７と連通し、他端が回転子１０５の下方に開口する給油通路１２８が形成されている。この給油通路１２８の途中にある開口部や上端の開口部より各軸受や偏心部１１０ａ，１１０ｂへ潤滑油１０２が搬送される。
【００３５】
偏心部１１０ａ，１１０ｂは、ピストン１１４ａ，１１４ｂ側の連結部がボールジョイントにて形成された一対の連結手段１１５ａ，１１５ｂにより、一対のピストン１１４ａ，１１４ｂと連結されている。
【００３６】
各ピストン１１４ａ，１１４ｂはブロック１１１のシリンダ部１２３の並列に配置した各シリンダ１１７ａ，１１７ｂにそれぞれ往復自在に挿入されており、並列に配置した一対のシリンダ１１７ａ，１１７ｂとバルブプレート１１８とともに並列に配置した一対の圧縮室１１９ａ，１１９ｂを形成する。また、バルブプレート１１８はシリンダヘッド１２０によりサクションマフラー１２１とともに、ブロック１１１のシリンダ部１２３に固定されている。
【００３７】
以上のように構成された往復動式冷媒圧縮機について、以下その動作、作用を説明する。
【００３８】
インバータ駆動回路より電動要素１０３に通電されると、固定子１０４に発生する磁界により回転子１０５はクランクシャフト１０８とともに回転する。主軸部１０９および副軸部１２５の回転に伴い、偏心部１１０ａ，１１０ｂは相互に反対方向に偏心回転し、この偏心運動は各連結手段１１５ａ，１１５ｂを介して往復運動に変換され、それぞれのピストン１１４ａ，１１４ｂを並列に配置したシリンダ１１７ａ，１１７ｂ内で往復運動させることで密閉容器１０１内の冷媒ガスを圧縮室１１９ａ，１１９ｂ内に吸入し、圧縮する所定の圧縮動作を交互に行う。
【００３９】
この圧縮動作に伴う吸入行程において、密閉容器１０１内の冷媒ガスはサクションマフラー１２１を介して圧縮室１１９ａ，１１９ｂ内に交互に吸入され、圧縮された後、吐出配管（図示せず）を経由して密閉容器１０１外の既知の冷凍サイクル（図示せず）へ送られる。
【００４０】
また、給油装置１２７および給油通路１２８は主軸部１０９に対して上に行くほど離れるように傾いているので、密閉容器１０１内に貯留された潤滑油１０２は、クランクシャフト１０８の回転に伴い、遠心力により吸い上げられ、給油経路１２７を伝い、クランクシャフト１０８の各摺動部と、それぞれのピストン１１４ａ，１１４ｂと各圧縮室１１９ａ，１１９ｂの摺動部や各連結手段１１５ａ，１１５ｂの摺動部を潤滑する。
【００４１】
ここで、本実施の形態では、偏心部１１０ａ，１１０ｂは相互に反対方向に偏心しているため、それぞれのピストン１１４ａ，１１４ｂは常に同じ速度で交互に往復動することとなる。そのため、それぞれのピストン１１４ａ，１１４ｂの往復運動により発生する振動は互いに打ち消しあい、圧縮機の振動を大幅に低減することができる。
【００４２】
さらに、本実施の形態では、圧縮要素１０６を電動要素１０３の下方に配設しており、圧縮機上方まで潤滑油１０２を給油する必要がなくなるため、圧縮要素１０６の摺動面への潤滑油１０２の給油が容易となる。また、本実施の形態では圧縮要素１０６が圧縮機の下方に配設してあるため、遠心ポンプを用いても圧縮要素１０６の摺動面への給油が十分行うことができ、構造が簡単で安価な給油機構を提供することができる。また、電動要素１０３が圧縮要素１０６の上方に配設してあるため、電動要素１０３の固定子１０４が潤滑油１０２に曝されることがなく、固定子１０４の巻線などの劣化や、電流のリークなどを著しく軽減することができる。
【００４３】
また、本実施の形態では、ブロック１１１は、支持部１２２およびシリンダ部１２３を固定することで構成されることにより、シリンダ部１２３への各ピストン１１４ａ，１１４ｂの挿入が容易となり、圧縮要素１０６の組立てが容易となる。
【００４４】
さらに、それぞれのピストン１１４ａ，１１４ｂをクランクシャフト１０８の偏心部１１０ａ，１１０ｂと繋ぐ各連結手段１１５ａ，１１５ｂのピストン１１４ａ，１１４ｂ側の連結部をボールジョイントとすることにより、ブロック１１１の支持部１２２に対するシリンダ部１２３の組付け精度が悪くてもボールジョイントは全ての方向に対して回転自在であるため、ピストン１１４ａ，１１４ｂが圧縮室１１９ａ，１１９ｂの内壁に対して傾いた状態になりこじることを防止することができ、異常摩耗を低減することができる。
【００４５】
また、ブロック１１１の主軸受１１２および、第二ブロック１２４の副軸受１２６の両方でクランクシャフト１０８を支えることにより、連結手段１１５ａ，１１５ｂによりクランクシャフト１０８に伝わった圧縮時の荷重を両側で支持することでこじりを防止することとなり、異常摩耗を低減することができる。
【００４６】
次に、図３，図４および図５により、一連の圧縮機の動作における回転子１０５と負荷トルクによる回転子１０５の回転速度変動の軽減について説明する。
【００４７】
図３は、それぞれのピストン１１４ａ，１１４ｂの上死点からの変位を示している。圧縮室１１９ａが上死点の時には、圧縮室１１９ｂは下死点となり、逆に圧縮室１１９ａが下死点の時には圧縮室１１９ｂは上死点となるように、交互に圧縮を行っている。また、従来と同じ能力を得るために、圧縮室が２つあるので、１気筒と同じ気筒容積であれば、一つのピストンの加振力は大幅に減少する。
【００４８】
従って、片方のピストン１１４ａが上死点にある時もう片方のピストン１１４ｂは下死点にあるので、図４のように、従来と同じ圧力をそれぞれのピストン１１４ａ，１１４ｂで２回得ることができる。その結果、図５のように、インバータ駆動回路による運転回転数の変動によって発生するガス圧縮と慣性力に起因する負荷トルクの変動も２回発生することになるが、負荷トルクの最大値が従来の約半分に抑えられる。
【００４９】
その結果、回転数が例えば１５ｒ／ｓｅｃといった超低回転運転において回転子１０５およびクランクシャフト１０８を含む回転の慣性力が極めて小さくなっているにもかかわらず、負荷変動が半減していることで負荷を乗り切り易くなっており、回転子１０５の回転速度の変動が小さくなっている。すなわち、電動要素１０３の小型化に伴って回転慣性力が小さくなり電動要素１０３への負担が大きくなるにもかかわらず、負荷トルクの最大値が低減しているために安定した運転を得ることができる。この結果、電動要素１０３が脱調しにくく、安定して回転することができ、回転ムラによる圧縮機の振動を低減することができる。
【００５０】
また１５ｒ／ｓｅｃといった超低回転運転においては、脱調までいたらないでも、固定子１０４の作る回転磁界に対する回転子１０５の遅れによって生ずる過電流を制御側が感知し停止命令を出すことによる圧縮機の停止が発生しやすかったが、こうした現象もほとんど起こらなくなった。そのため、超低速運転が可能になることで低入力運転が実現でき、高い省エネ効果が得られるとともに、本実施の形態では、低い方の回転数を１５ｒ／ｓｅｃまで下げることができたため、従来から実施でされていた７５ｒ／ｓｅｃとの回転数比は５と、極めて広くすることができる。
【００５１】
一方、近年の家庭用冷凍冷蔵庫は断熱性能が格段に向上しており、安定運転時と負荷投入時との必要冷凍能力の比が大きくなってきているが、往復動式冷媒圧縮機の冷凍能力はおおむね電動要素の回転数に比例するため、本実施の形態によればこうした必要冷凍能力の比の拡大に対応することができ、先に述べたように極めて高い省エネ効果が得られるものである。
【００５２】
また、本実施の形態では、冷媒として環境負荷の低いＲ６００ａを用いているが、Ｒ６００ａはＲ１３４ａといったＨＦＣ冷媒に対して単位流量あたりの冷凍能力が低く、気筒容積を相対的に大きくする必要があるが、本実施の形態によれば圧縮室１１９ａ，１１９ｂ各々１気筒あたりの気筒容積を約半分にできるので、冷媒の吸入および吐出がスムーズになり、圧縮効率を向上することができるため、特にＲ６００ａに対して好適である。
【００５３】
また、従来と同じ能力を得るために、圧縮室が２つあるので、１気筒と同じ気筒容積であれば、一つのピストンの加振力は大幅に減少し、さらに、ピストン１１４ａ，１１４ｂが常に同じ速度で交互に往復運動するため、ピストン１１４ａ，１１４ｂの往復運動に伴う振動は相殺されることとなり、単気筒で振動増加が著しいＲ６００ａを冷媒に用いても低振動の圧縮機を実現することができる。
【００５４】
（実施の形態２）
図６は、本実施の形態２による冷凍装置の構成図である。
【００５５】
図６において、圧縮機１５０は、凝縮器１５１、乾燥器１５２、膨張器１５３、蒸発器１５４とそれぞれがロウ付けなどの溶接により、配管によって流体的に結合している。また、圧縮機１５０は本発明の実施の形態１に記載されたものである。
【００５６】
以上のように構成された冷凍装置について、以下その動作、作用を説明する。
【００５７】
圧縮機１５０は低圧、低温の冷媒蒸気を吸入し、圧縮して高圧、高温の蒸気にする。圧縮機１５０より吐出された高温、高圧の冷媒蒸気は凝縮器１５１に入り、空気により冷却され、高圧の冷媒液となる。その後、乾燥器１５２にて、冷凍装置内の水分などが除去され、膨張器１５３の狭い弁路の抵抗により高圧であった冷媒の圧力が低下し、低圧、低温の液冷媒となり、蒸発器１５４に入る。この低圧、低温の液冷媒は蒸発器１５４内を流れる間、周囲の熱を奪いながら蒸発し、低圧、低温の冷媒蒸気となり、圧縮機１５０の吸入管に吸込まれる。
【００５８】
以上のような本実施の形態において、圧縮機１５０を本実施の形態１における圧縮機１５０としたので、圧縮機１５０の圧縮負荷および振動は低減されており、冷凍装置に対する加振力が小さくなるので、冷凍装置が圧縮機１５０と共振することにより発生する異常音を大幅に低減することができる。また、冷凍装置の構成要素は全てロウ付けなどの溶接により、配管によって結合されているが、このロウ付けされた部分に大きな振動による応力が繰り返しかかると疲労により亀裂が発生し、冷媒がリークする可能性もある。しかしながら、本実施の形態では圧縮機１５０の振動が低いため、冷凍装置の配管の疲労による亀裂の発生が抑えられ、折損が生じにくくなり、信頼性の高い冷凍装置を提供することができる。
【産業上の利用可能性】
【００５９】
以上のように、本発明にかかる往復動式冷媒圧縮機および冷凍装置は、圧縮機の圧縮負荷を減らし、脱調しない安定運転が可能となるとともに、ピストンにより発生する振動を大幅に低減できるので、家庭用電気冷凍冷蔵庫に限らず、エアーコンディショナー、自動販売機やその他の冷凍装置等に使用されるインバータ制御方式の往復動式圧縮機に広く適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】本発明の実施の形態１における往復動式冷媒圧縮機の縦断面図
【図２】図１のＡ−Ａ断面図
【図３】本発明の往復動式冷媒圧縮機のピストン変位特性図
【図４】本発明の往復動式冷媒圧縮機の圧縮室内の圧力特性図
【図５】本発明の往復動式冷媒圧縮機の圧縮要素の負荷トルク特性図
【図６】本発明の実施の形態２における冷凍装置の構成図
【図７】従来の往復動式冷媒圧縮機の縦断面図
【符号の説明】
【００６１】
１０１    密閉容器
１０２    潤滑油
１０３    電動要素
１０４    固定子
１０５    回転子
１０６    圧縮要素
１０８    クランクシャフト
１０９    主軸部
１１０ａ，１１０ｂ    偏心部
１１１    ブロック
１１２    主軸受
１１４ａ，１１４ｂ    ピストン
１１５ａ，１１５ｂ    連結手段
１１９ａ，１１９ｂ    圧縮室
１２２    支持部
１２３    シリンダ部
１２４    第二ブロック
１２５    副軸部
１２６    副軸受
１２７    給油装置
１２８    給油通路
１５０    圧縮機
１５１    凝縮器
１５３    膨張器
１５４    蒸発器
【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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