(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および連通路１７５が形成する吸入経路に、高温時に開となる熱感応式の開閉機構１９０を設け、冷媒循環量が多い高負荷時においては、開閉機構１９０が高温を感知して開となり、冷媒循環量が少ない低負荷時においては、低温により開閉機構１９０は閉となるもので、ガス流路抵抗による吸入損失から生ずる冷媒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経路とサクションマフラー１７０内に発生する圧力脈動を開となった開閉機構１９０にて開放して減衰させることができる。【選択図】図５
2007239633.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可撓性材料でできた連通路で連通するとともに、前記サクションマフラーに、高温時に開となる熱感応式の開閉機構を設けた密閉型電動圧縮機。
【請求項２】
開閉機構はサクションマフラーが消音空間を形成している部位によって形成された請求項１に記載の密閉型電動圧縮機。
【請求項３】
開閉機構は消音空間を形成するサクションマフラーの少なくとも１つの面を、他の面に対して線膨張係数の異なる材料で構成することで形成された請求項２に記載の密閉型電動圧縮機。
【請求項４】
開閉機構は消音空間を形成するサクションマフラーの少なくとも１つの面を、形状記憶合金で構成することで形成された請求項２に記載の密閉型電動圧縮機。
【請求項５】
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２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（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１１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断面図、図１２は密閉型電動圧縮機の側面断面図、図１３はサクションマフラーの正面図である。
【０００５】
図１１から図１３において密閉容器１０は、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を弾性的に収容し、密閉容器１０の底部に冷凍機油２５を貯留する。なお、冷媒３０は密閉容器１０内の空間を満たしている。
【０００６】
圧縮機械部２０には電動部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の外殻には密閉容器１０内と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３０を連続して圧縮する。
【００１０】
ここで、特にガスの密度が高い場合、ガスを吸入管６５からシリンダー６０内に導く吸入経路で、ガス流路の抵抗による吸入損失から冷媒の不足が生ずるが、その際の不足分の冷媒ガスを小孔８０から吸入、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は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間に合わなくなり吸入冷媒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は密閉容器１０内の温度の高い低密度の冷媒ガス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出すことが出来ないという課題を有していた。
【００１３】
また、ダイレクトサクション方式による冷媒ガスがピストン５５の往復運動により間欠的に吸入されることで吸入経路とサクションマフラー７０内に発生する圧力脈動が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。
【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可撓性材料でできた連通路で連通するとともに、サクションマフラーおよび連通路が形成する吸入経路に、高温時に開となる熱感応式の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、開閉機構が高温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経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、低温により開閉機構は閉となることで密閉容器内の温度の高い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、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した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可撓性材料でできた連通路で連通するとともに、前記サクションマフラーおよび前記連通路が形成する吸入経路に、高温時に開となる熱感応式の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、前記開閉機構が高温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経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前記開閉機構にて開放して減衰させ、冷媒循環量が少ない低負荷時においては、低温により前記開閉機構は閉となることで前記密閉容器内の温度の高い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の発明に前記開閉機構をサクションマフラーが消音空間を形成している部位によって形成することにより、前記開閉機構を構成するために特別に部品を増やす必要がないため、開閉機構を設けるためのコスト上昇は少なく、コストを安くすることができる。
【００１９】
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の発明において、前記開閉機構は消音空間を形成するサクションマフラーの少なくとも１つの面を、他の面に対して線膨張係数の異なる材料で構成することにより、温度に応じたリニアな開閉特性が得られるため、冷媒循環量に応じた最適な開口が得られるため、さらに高い効率を得ることができる。
【００２０】
請求項４に記載の発明は、請求項２に記載の発明において、前記開閉機構は消音空間を形成するサクションマフラーの少なくとも１つの面を、形状記憶合金で構成することにより、正確な動作温度が得られ、さらに高い効率を得ることができる。
【００２１】
請求項５に記載の発明は、請求項２に記載の発明において、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、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断面図、図３は同実施の形態における連通開口部が閉の状態のサクションマフラーの正面断面図、図４は同実施の形態における連通開口部が閉の状態のサクションマフラーの平面図、図５は同実施の形態における連通開口部が開の状態のサクションマフラーの正面断面図、図６は同実施の形態における連通開口部が開の状態のサクションマフラーの平面図である。
【００２４】
図１から図６において、密閉容器１１０は、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を弾性的に収容する。また、密閉容器１１０の底部に冷凍機油１２５を貯留し、Ｒ６００ａからなる冷媒１３０は密閉容器１１０内の空間を満たしている。電動部１１５はインバーター駆動回路（図示せず）によって、複数の運転周波数にて運転される。
【００２５】
圧縮機械部１２０には電動部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。
【００２６】
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に連結されている。
【００２７】
また、圧縮機械部１２０にはシリンダー１６０に連通する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とを可撓性材料でできた連通路１７５で連通させてある。
【００２８】
サクションマフラー１７０は線膨張係数が８〜１４×１０−５／℃の樹脂、例えばＰＢＴ樹脂により成型され、上方が開放された連通開口部１７８を有した略箱形状をしている。また、連通開口部１７８の一端には、同じ樹脂により一体成形された突起部１７９を設けている。サクションマフラー１７０の樹脂材料に対して線膨張係数が１０〜１３×１０−６／℃の約１０倍小さい金属、例えばＳＰＨＣからなり、連通開口部１７８を蓋をするように被している開閉機構１９０が、突起部１７９により、かしめて固定されている。開閉機構１９０は固定子１１２の鉄板近くに配設してある。
【００２９】
以上のように構成された電装品保護装置について、以下その動作、作用を説明する。
【００３０】
電動部１１５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１３０を連続して圧縮する。
【００３１】
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特に電動部１１５の温度が高くなる。
【００３２】
本実施の形態においては、開閉機構１９０は固定子１１２の鉄板近くに配設してあるので、サクションマフラー１７０と開閉機構１９０が電動部１１５の温度上昇を感知しやすく、電動部１１５の温度上昇を受けてサクションマフラー１７０と開閉機構１９０は膨張をする。この際、開閉機構１９０よりもサクションマフラー１７０のほうが膨張による変位が大きいので、開閉機構１９０とサクションマフラー１７０との間には隙間部１８０が形成され、図５および図６に示すように、連通開口部１７８が密閉容器１１０内へ通じる開の状態となる。
【００３３】
従って、冷媒１３０の循環量が多いか、またはガスの密度が高い場合には、ガスを吸入管１６５からシリンダー１６０内に導く吸入経路で、ガス流路の抵抗による吸入損失から冷媒の不足が生ずが、この際の不足分の冷媒ガスを隙間部１８０から吸入、補充することができるので吸入損失を小さく抑えるができ、密閉型電動圧縮機の効率が低減することを防ぐことができる。
【００３４】
特に本実施の形態においては、開閉機構１９０は電動部１１５の温度上昇に応じて図３と図４の状態から図５と図６の状態の間で開度を変えるので、冷媒の不足に応じて隙間部１８０の実質的な開口断面積の最適化をることができるのである。すなわち、インバータ駆動によって大きく変化する冷媒循環量に応じて隙間部１８０の実質的な開口断面積を最適化することができるので、極めて高い効率の密閉型電動圧縮機を得ることができる。
【００３５】
一方、冷媒循環量が少ない低負荷時においては、密閉型電動圧縮機の温度が低くなることにより、図３および図４に示すように、サクションマフラー１７０と開閉機構１９０はともに収縮して、サクションマフラー１７０と開閉機構１９０との隙間が無くなるため、連通開口部１７８と密閉容器１１０内とは通じることのない閉の状態となっている。よって、密閉容器１１０内の高温で低密度の冷媒１３０が吸入経路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。
【００３６】
また、この高負荷時においては、冷媒ガスがピストン１５５の往復運動によって間欠的に吸入されることにより、吸入経路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が、開閉機構１９０が高温を感知して開の状態となっているため、圧力脈動を隙間部１８０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るため、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。
【００３７】
ここで開閉機構１９０は、負荷により温度変化の大きい電動部１１５の、特に熱影響を受けやすい固定子１１２の鉄板近くに形成されているので、サクションマフラー１７０と開閉機構１９０の感知反応速度を上げることができ、過渡時における急な冷媒循環量の変化においても電動部１１５の温度変化に伴い開閉機構１９０がスムーズに開閉を行うことができるため、短時間で効率と騒音を安定させることができる。
【００３８】
また、開閉機構１９０はサクションマフラー１７０が消音空間を形成している部位によって形成されているので、開閉させる機構を構成するために特別に部品を増やす必要がないため、開閉機構１９０を設けるためのコスト上昇は少なく、コストを安くすることができる。
【００３９】
（実施の形態２）
図７は、本発明の実施の形態２における密閉型電動圧縮機の正面断面図、図８は、同実施の形態における密閉型電動圧縮機の側面断面図、図９は同実施の形態における連通開口部が閉の状態のサクションマフラーの正面断面図、図１０は同実施の形態における連通開口部が開の状態のサクションマフラーの正面断面図である。
【００４０】
図７から図１０おいて、密閉容器２１０は、固定子２１２および回転子２１３からなる電動部２１５と圧縮機械部２２０を弾性的に収容し、密閉容器２１０の底部に冷凍機油２２５を貯留する。なお、冷媒２３０は密閉容器２１０内の空間を満たしている。
【００４１】
圧縮機械部２２０には電動部２１５によって駆動され、主軸部２４０ａと偏芯部２４０ｂを有するクランク軸２４０を備えている。
【００４２】
主軸部２４０ａは軸受け２４５によって支持され、シリンダー２６０に挿入されたピストン２５５はコンロッド２５０を介して偏芯部２４０ｂに連結されている。
【００４３】
また、圧縮機械部２２０にはシリンダー２６０に連通するサクションマフラー２７０が固定され、密閉容器２１０に固定された吸入管２６５とサクションマフラー２７０とを可撓性材料でできた連通路２７５で連通させてある。
【００４４】
サクションマフラー２７０は例えばＰＢＴ樹脂により成型され、上方が開放された連通開口部２７８を有した略箱形状をしている。また、連通開口部２７８の一端には、同じ樹脂により一体成形された突起部２７９を設けている。
【００４５】
形状記憶合金から成る開閉機構２９０は高温時には蓋の開いた形状となるように形成されており、連通開口部２７８に蓋をするように覆っている。そして、連通開口部２７８の一端に突起部２７９により、かしめて固定されている。開閉機構２９０は固定子２１２の鉄板近くに配設してある。
【００４６】
以上のように構成された電装品保護装置について、以下その動作、作用を説明する。
【００４７】
電動部２１５によってクランク軸２４０は回転駆動され、偏芯部２４０ｂの偏心回転をコンロッド２５０が往復運動に変え、ピストン２５５がシリンダー２６０内を往復動することによって冷媒２３０を連続して圧縮する。
【００４８】
ここで、冷媒循環量が多い高負荷時においては、密閉型電動圧縮機の温度が高くなることにより、開閉機構２９０は高温を感知して蓋の開いた形状へと変化し、サクションマフラー２７０と開閉機構２９０との間に隙間部２８０が形成されるので、図１０に示すように、隙間部２８０が密閉容器２１０内へ通じる開の状態となる。従って特に冷媒２３０のガスの密度が高い場合、ガスを吸入管２６５からシリンダー２６０内に導く吸入経路で、ガス流路の抵抗による吸入損失から冷媒の不足が生ずるが、その際の不足分の冷媒ガスを隙間部２８０から吸入、補充することによって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減することを防ぐことができるため、密閉型電動圧縮機の効率を良くすることができる。
【００４９】
一方、冷媒循環量が少ない低負荷時においては、密閉型電動圧縮機の温度が低くなることにより、開閉機構２９０は蓋の閉じた形状となり、サクションマフラー２７０と開閉機構２９０との隙間が無くなるため、連通開口部２７８と密閉容器２１０内とは通じることのない閉の状態となっている。よって、密閉容器２１０内の高温で低密度の冷媒２３０が吸入経路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。
【００５０】
また、この高負荷時においては、冷媒ガスがピストン２５５の往復運動によって間欠的に吸入されることにより、吸入経路とサクションマフラー２７０内に発生する圧力脈動が大きくなるが、開閉機構２９０が高温を感知して開となっているため、圧力脈動を隙間部２８０から密閉容器２１０内に開放することにより減衰させることができるため、吸入管２６５や吸入管２６５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。
【００５１】
ここで開閉機構２９０は、負荷により温度が大きく変化する電動部２１５の近くで、特に熱影響を受けやすい固定子２１２の鉄板近くに形成されているので、開閉機構２９０自体の感知反応速度を上げることができ、過渡時における急な冷媒循環量の変化においても電動部２１５の温度変化に伴い開閉機構２９０が速やかに開閉するため、短時間で効率と騒音を安定させることができる。
【００５２】
さらに開閉機構２９０は形状記憶合金から形成されているため、温度変化に応じて正確な開閉特性が得られ、より確実に上記した効果を得ることができる。
【００５３】
また、開閉機構２９０はサクションマフラー２７０が消音空間を形成している部位によって形成されているので、開閉させる機構を構成するために特別に部品を増やす必要がないため、生産性の高い密閉型電動圧縮機を実現できる。
【産業上の利用可能性】
【００５４】
以上のように、本発明にかかる密閉型電動圧縮機は、冷媒循環量が多い時と少ない時で共に良い効率を出す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るので、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】
【００５５】
【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断面図
【図３】同実施の形態における連通開口部が閉の状態のサクションマフラーの正面断面図
【図４】同実施の形態における連通開口部が閉の状態のサクションマフラーの平面図
【図５】同実施の形態における連通開口部が開の状態のサクションマフラーの正面断面図
【図６】同実施の形態における連通開口部が開の状態のサクションマフラーの平面図
【図７】本発明の実施の形態２における密閉型電動圧縮機の正面断面図
【図８】同実施の形態における密閉型電動圧縮機の側面断面図
【図９】同実施の形態における連通開口部が閉の状態のサクションマフラーの正面断面図
【図１０】同実施の形態における連通開口部が開の状態のサクションマフラーの正面断面図
【図１１】従来の密閉型電動圧縮機の正面断面図
【図１２】従来の密閉型電動圧縮機の側面断面図
【図１３】従来の密閉型電動圧縮機のサクションマフラーの正面図
【符号の説明】
【００５６】
１１０，２１０  密閉容器
１１２，２１２  固定子
１１３，２１３  回転子
１１５，２１５  電動部
１２０，２２０  圧縮機械部
１６５，２６５  吸入管
１７０，２７０  サクションマフラー
１７５，２７５  連通路
１９０，２９０  開閉機構
【図１】
2007239633.tif 000003
【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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【図８】
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【図９】
2007239633.tif 000011
【図１０】
2007239633.tif 000012
【図１１】
2007239633.tif 000013
【図１２】
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【図１３】
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