(57)【要約】      （修正有）【課題】従来例に比べて効率の高い密閉型圧縮機を提供する。【解決手段】密閉容器に配設された、外部から密閉容器内に冷媒ガスを吸入するための吸入管と、内部空間を有する吸入マフラー１３１を備え、吸入マフラーの入口管１４９の出口開口部１７９と出口管１５３の入口開口部１９１は対向するように配設され、出口管１５３の入口開口面積Ｓ１は、入口管１４９の出口開口面積Ｓ２より小さい。【選択図】図２
2013231429.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
密閉容器と、
前記密閉容器内に配設された電動要素と、
前記電動要素により駆動される圧縮要素と、
前記密閉容器に配設された、外部から前記密閉容器内に冷媒ガスを吸入するための吸入管と、
内部空間を有する吸入マフラーを備え、
前記吸入マフラーは、一端が前記密閉容器内に開口し、他端は前記吸入マフラーの前記内部空間に開口する出口開口部を有した入口管と、
一端が前記吸入マフラーの前記内部空間に開口する入口開口部を有し、他端は前記圧縮要素の圧縮室に連通した出口管とを備え、
前記入口管の出口開口部と前記出口管の入口開口部とが対向するように配設され、前記出口管の入口開口面積が前記入口管の出口開口面積より小さい、密閉型圧縮機。
【請求項２】
前記入口管の出口開口部と前記出口管の入口開口部とが略水平方向に対向し、前記出口管の入口開口部の中心は、前記入口管の出口開口部の中心と前記入口管の出口開口部の下部内壁面の間に位置する、請求項１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、冷凍冷蔵装置等に用いられる密閉型圧縮機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の密閉型圧縮機として、密閉容器内に入口管及び出口管を有する吸入マフラーを備え、この吸入マフラーの出口管の入口開口面積を入口管の出口開口面積より大きくすることにより、入口管の出口開口部から放出された冷媒ガスを出口管の入口開口部から吸い込み易くし、吸入マフラー内に開放された冷媒ガスが出口管に到達するまでの受熱の低減とそれによる効率の向上を図ったものが知られている（例えば、特許文献１参照）。また、特許文献２には本出願人による同様な構成の密閉型圧縮機が開示されている。
【０００３】
以下、図面を参照しながら特許文献１の従来の密閉型圧縮機を説明する。
【０００４】
図５は従来の密閉型圧縮機の要部断面図、図６は従来の密閉型圧縮機に用いられている吸入マフラーの要部断面図である。
【０００５】
図５、図６において、密閉容器１は、冷却システム（図示しない）と連結される吐出管（図示せず）と吸入管３を備えており、底部にオイル（図示しない）を貯溜するとともに固定子（図示しない）と回転子（図示しない）とからなる電動要素（図示しない）、及び、これによって駆動される圧縮要素５を収容し、内部は冷媒ガス７で満たされている。
【０００６】
次に圧縮要素５の主な構成について説明する。
【０００７】
シリンダ９は略円筒形の圧縮室１１と、軸受け部１３を備えている。バルブプレート１５は反シリンダ９側に吐出弁装置１７を備え、圧縮室１１を塞いでいる。ヘッド１９はバルブプレート１５を覆い、吐出室２１を形成している。吸入マフラー２３は、一端が密閉容器１内に開口し、他端は吸入バルブ２５を介して圧縮室１１内に連通するよう構成されている。クランクシャフト２７は主軸部２９と偏心部３１を有し、シリンダ９の軸受け部１３に軸支されるとともに回転子（図示しない）に圧入固定されている。ピストン３３は、圧縮室１１に往復摺動自在に挿入されるとともに、偏心部３１との間をコネクティングロッド３５によって連結されている。
【０００８】
次に圧縮要素５が備える吸入マフラー２３について説明する。
【０００９】
吸入マフラー２３は、第一の入口管４３、第二の入口管５３、及び出口管５９により構成される。第一の入口管４３の一端は密閉容器１内に開口する吸入ガス入口部３７を有し、その他端は吸入マフラー２３内の第一のマフラー空間３９に開口する出口開口部４１を有する。第二の入口管５３の一端は第一のマフラー空間３９に開口する入口開口部４５を有し、その他端は第二のマフラー空間４７に開口する出口開口部４９を有すると共に共鳴器５１を有する。出口管５９の一端は第二のマフラー空間４７の略中央に開口する入口開口部５５を有し、その他端は吸入バルブ２５を介して圧縮室１１に連通する出口開口部５７を有する。
【００１０】
さらに、第二の入口管５３の出口開口部４９と出口管５９の入口開口部５５は対向するように配設され、出口管５９の入口開口部５５の開口面積は、第二の入口管５３の出口開口部４９の開口面積より大きい。
【００１１】
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。
【００１２】
冷却システム（図示しない）から密閉圧縮機へ戻ってきた冷媒ガス７は、吸入マフラー２３の吸入ガス入口部３７から吸入され、第一の入口管４３を通って、吸入マフラー２３内の第一のマフラー空間３９内に開放され、共鳴器５１を有する第二の入口管５３の入口開口部４５から吸入され、第二のマフラー空間４７内に開放され、出口管５９を通ってシリンダ９に冷媒ガス７が供給される。第二の入口管５３の出口開口部４９と出口管５９の入口開口部５５は対向し、さらに出口管５９の入口開口部５５の開口面積は、第二の入口管５３の出口開口部４９の開口面積より大きい。これにより、第二の入口管５３から放出された冷媒ガス７が出口管５９から吸い込み易くなるため、吸入マフラー２３内の第二のマフラー空間４７へ開放された冷媒ガス７が出口管５９に達するまでの受熱が低減され、効率の向上を図ることができるとされていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】米国特許出願公開公報ＵＳ２００９／００３８３２９Ａ１号
【特許文献２】特許第４６８２４４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
しかしながら、前記従来の技術には、後述するように密閉型圧縮機の効率を改善する余地があるという課題があった。
【００１５】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、従来例に比べて高効率の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】
【００１６】
前記従来の課題を解決するために、入口管の出口開口部と出口管の入口開口部を対向させ、出口管の入口開口部の開口面積が入口管の出口開口部の開口面積より小さくする。
【００１７】
これによって、入口管の出口開口部から放出された冷たい冷媒ガスが吸入マフラーの内部空間の暖かい冷媒に比べて相対的に多く出口管の入口開口部より吸い込まれるので受熱損失が低減され、従来技術に比べて高効率の密閉型圧縮機を提供することができる。
【００１８】
すなわち、出口管の入口開口部から、吸入マフラーの内部空間の暖かい冷媒が吸い込まれ難くなり、逆に、入口管の出口開口部から放出された冷たい冷媒ガスが吸い込まれ易くなるので、受熱損失が低減される。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の密閉型圧縮機は、従来技術に比べて高効率の密閉型圧縮機を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【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である。
【図２】本発明の実施の形態１における密閉型圧縮機に用いられている吸入マフラーの要部断面図である。
【図３】図２のＡ−Ａ線断面図である。
【図４】本発明の実施の形態１における密閉型圧縮機の性能試験の結果を示す表である。
【図５】従来の密閉型圧縮機の要部断面図である。
【図６】従来の密閉型圧縮機に用いられている吸入マフラーの要部断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
（本発明の基礎となった知見）
本出願人による特許文献２の密閉型圧縮機においては、密閉容器内に備える吸入マフラーの出口管の一端と入口管の一端とが対向し、出口管の入口開口面積は入口管の出口開口面積より大きい。これにより、入口管の出口開口部から放出された冷媒ガスが出口管の入口開口部から吸い込み易くなり、吸入マフラー内に開放された冷媒ガスが出口管に到達するまでの受熱が低減し効率が向上する。
【００２２】
本発明者らは、上記密閉型圧縮機における更なるエネルギー効率の向上のために、吸入マフラーの出口管の一端と入口管の一端との配置構造について、実験を含む詳細な検討を行った。その結果、特許文献２の密閉型圧縮機における効率向上の効果は、主に吸入マフラーの出口管の一端と入口管の一端とを対向させることによってもたらされていること、及び、吸入マフラーの出口管の入口部開口面積が入口管の出口部開口面積より大きいと、冷たい冷媒ガスとともに暖かな冷媒ガスをも同時に吸い込んでしまい、かえって受熱損失が増大し、冷凍能力が低下することを見出した。
【００２３】
本発明は、このような知見に基づいてなされたものであり、吸入マフラーの内部空間の暖かい冷媒ガスを吸い込み難くすることで受熱損失を低減させて密閉型圧縮機の効率を向上することを目的としている。
【００２４】
第１の発明では、密閉型圧縮機は、密閉容器と、前記密閉容器内に配設された電動要素と、前記電動要素により駆動される圧縮要素と、前記密閉容器に配設された、外部から前記密閉容器内に冷媒ガスを吸入するための吸入管と、内部空間を有する吸入マフラーと、を備え、前記吸入マフラーは、一端が前記密閉容器内に開口し、他端は前記吸入マフラーの前記内部空間に開口する出口開口部を有した入口管と、一端が前記吸入マフラーの前記内部空間に開口する入口開口部を有し、他端は前記圧縮要素の圧縮室に連通した出口管とを備え、前記入口管の出口開口部と前記出口管の入口開口部とが対向するように配設され、前記出口管の入口開口面積が前記入口管の出口開口面積より小さいものである。
【００２５】
これにより、入口管の出口開口部から放出された冷たい冷媒ガスが吸入マフラーの内部空間の暖かい冷媒に比べて相対的に多く出口管の入口開口部より吸い込まれる。すなわち、出口管の入口開口部から吸入マフラー空間内の暖かい冷媒ガスが吸い込まれ難くなり、逆に、入口管の出口開口部から放出された冷たい冷媒ガスが吸い込まれ易くなるので、受熱損失が低減され、高効率の密閉型圧縮機を提供することができる。
【００２６】
第２の発明は、第１の発明において、前記入口管の出口開口部と前記出口管の入口開口部が略水平方向に対向し、前記出口管の入口開口部の中心は、前記入口管の出口開口部の中心と前記入口管の出口開口部の下部内壁面の間に位置する。
【００２７】
これにより、入口管の出口開口部から放出される冷たい冷媒が重力によって下方に流れるため、出口管の入口開口部が入口管の出口開口部の中心と入口管の出口開口部の下部内壁面の間に設けられていることによって、入口開口部が下方に流れた冷媒を受け入れ易くなる。このため、受熱がさらに低減されるので、より高い効率の密閉型圧縮機を提供することができる。
【００２８】
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。
【００２９】
（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、本発明の実施の形態１における密閉型圧縮機に用いられている吸入マフラーの要部断面図、図３は、図２のＡ−Ａ線断面図である。
【００３０】
図１、図２、図３において、密閉容器１０１は冷却システム（図示しない）と連結される吐出管（図示せず）と吸入管１０３を備えており、底部にオイル１０５を貯溜するとともに固定子１０７と回転子１０９とからなる電動要素１１１、及び、これによって駆動される圧縮要素１１３を収容し、内部空間は冷媒ガス１１５で満たされている。
【００３１】
次に圧縮要素１１３の主な構成について説明する。圧縮要素１１３として、公知の圧縮機を用いることができる。以下では、往復動式の圧縮機で構成される圧縮要素１１３を例示する。
【００３２】
シリンダ１１７は略円筒形の圧縮室１１９と、軸受け部１２１を備えている。バルブプレート１２３は反シリンダ１１７側に吐出弁装置１２５を備え、圧縮室１１９を塞いでいる。ヘッド１２７はバルブプレート１２３を覆い、吐出室１２９を形成している。吸入マフラー１３１の一端は密閉容器１０１の内部空間に開口し、その他端は吸入バルブ１３３を介して圧縮室１１９内に連通している。クランクシャフト１３５は主軸部１３７と偏心部１３９を有し、シリンダ１１７の軸受け部１２１に軸支されるとともに回転子１０９に圧入固定されている。ピストン１４１は、圧縮室１１９に往復摺動自在に挿入されるとともに、偏心部１３９との間をコネクティングロッド１４３によって連結されている。
【００３３】
次に圧縮要素１１３が備える吸入マフラー１３１について説明する。
【００３４】
吸入マフラー１３１は、マフラー空間（内部空間）１５７を有し、圧縮室１１９や吸入バルブ１３３で発生した騒音を減衰する手段としての消音器である。密閉型圧縮機の性能向上の観点から熱伝導率の低い材料、例えば合成樹脂材料で構成されることが望ましい。合成樹脂材料としては、冷媒ガス雰囲気、高温下という使用環境を考慮すると、例えばＰＢＴ（Polybutyleneterephtalate）やＰＰＳ(Polyphenylenesulfide)の材料であるとよい。
【００３５】
吸入マフラー１３１は、例えば、マフラー本体１４５、マフラーカバー１４７、入口管１４９のＬ字型屈折部１５１、出口管１５３のＬ字型屈折部１５５からなる。通常、各構成部品が組立てられた後に、超音波溶着法等によりマフラー本体１４５及びマフラーカバー１４７は互いに溶着結合され、吸入マフラー１３１が形成される。このとき、マフラーカバー１４７は、平板状で簡素な形状をしており、マフラー空間１５７を形成する上側壁面としての機能を備える。
【００３６】
また、マフラーカバー１４７に一体形成している突起部（図示しない）によって、入口管１４９のＬ字型屈折部１５１と出口管１５３のＬ字型屈折部１５５がそれぞれ支持されている。これにより、マフラー本体１４５とＬ字型屈折部１５１、１５５の溶着結合が省略できる。なお、入口管１４９及び出口管１５３の形状はこれには限定されず、両者の一端が互いに対向するような形状であればよい。
【００３７】
ここで、突起部は、Ｌ字型屈折部１５１、１５５側にそれぞれ一体形成されていてもよい。この構成でも同様にマフラー本体１４５とＬ字型屈折部１５１、１５５の溶着結合が省略できる。
【００３８】
導入部１６３は、マフラー本体１４５と一体に形成されるとともに、その一端は密閉容器１０１内に開口し、他端は入口管１４９に開口している。導入部１６３を形成する壁面とマフラー本体１４５を形成する壁面１６５とは背面１６７でのみ一致し、残る他の壁面は異なる。導入部１６３の密閉容器１０１側開口部１６９は略矩形の開口形状を有するとともに略多面体の内部の空間を有し吸入管１０３に相対する向きを有している。
【００３９】
入口管１４９は、例えば、鉛直部１７１とＬ字型屈折部１５１とから構成され、入口管１４９はＬ字型屈折部１５１によって略Ｌ字型に形成され、鉛直部１７１とＬ字型屈折部１５１の接続部１７３、１７５のそれぞれの形状は、複数の円弧または直線の組み合わせから構成されている。
【００４０】
入口管１４９の一端は密閉容器１０１内に開口し、その他端は、Ｌ字型屈折部１５１の略水平方向（中心（Ｆ）１７７方向）に設けられた円または多辺形状の出口開口部１７９から吸入マフラー１３１のマフラー空間１５７内へ開口している。また、入口管１４９のＬ字型屈折部１５１の一方の略軸線上にはＬ字型屈折部１５１に下向きに開口したサイドブランチ型共鳴器１８１が延出形成されている。なお、サイドブランチ型共鳴器１８１を省略してもよい。
【００４１】
次に、出口管１５３は、例えば、鉛直部１８３とＬ字型屈折部１５５とから構成され、出口管１５３はＬ字型屈折部１５５によって略Ｌ字型に形成され、鉛直部１８３とＬ字型屈折部１５５の接続部１８５、１８７のそれぞれの形状は、複数の円弧または直線の組み合わせから構成されている。
【００４２】
出口管１５３の一端は吸入バルブ１３３を介して圧縮室１１９に連通しており、その他端は、Ｌ字型屈折部１５５の略水平方向（中心（Ｇ）１８９方向）に設けられた円または多辺形状の入口開口部１９１によってマフラー空間１５７へ開口している。入口開口部１９１とＬ字型屈折部１５１の出口開口部１７９とは、略水平方向に対向している。
【００４３】
このとき、入口開口部１９１の開口面積Ｓ１は、出口開口部１７９の開口面積Ｓ２より小さくして、Ｌ字型屈折部１５５の中心（Ｇ）１８９は、Ｌ字型屈折部１５１の中心（Ｆ）１７７と出口開口部１７９の下部内壁面１９３の間になるように設けている。
【００４４】
また、入口管１４９の鉛直部１７１と出口管１５３の鉛直部１８３は、それぞれマフラー本体１４５の密閉容器１０１側壁面１６５と一体形成されている。
【００４５】
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、作用を説明する。
【００４６】
図１及び図２を参照すると、吸入管１０３より戻った冷たい冷媒ガス１１５は、導入部１６３を通って入口管１４９に入り、鉛直部１７１を通りＬ字型屈折部１５１の出口開口部１７９よりマフラー空間１５７内へ流入し、出口開口部１７９に対向するように配設された出口管１５３のＬ字型屈折部１５５の入口開口部１９１へと導かれ、出口管１５３の鉛直部１８３を通過して圧縮室１１９へ送り込まれる。
【００４７】
このとき、Ｌ字型屈折部１５５の入口開口部１９１の開口面積Ｓ１が出口開口部１７９の開口面積Ｓ２より小さいので、出口管１５３の入口開口部１９１から、吸入マフラー空間１５７内の暖かい冷媒ガス１１５が吸い込まれ難くなり、逆に、入口管１４９の出口開口部１７９から放出された冷たい冷媒ガス１１５が吸い込まれ易くなるので、受熱損失が低減され、高効率の密閉型圧縮機を提供することができる。
【００４８】
さらに、出口管１５３の入口開口部１９１の中心（Ｇ）１８９が、入口管１４９の出口開口部１７９の中心（Ｆ）１７７と入口管１４９の出口開口部１７９の下部内壁面１９３の間に位置するように配設されている。これにより、入口開口部１９１が、出口開口部１７９より、略鉛直方向において下方に位置することになるため、冷たい冷媒ガス１１５が出口開口部１７９から放出される際に重力によって下方に流れ易くなるので、入口開口部１９１で、その冷たい冷媒ガス１１５をより受け入れ易くなる。このため、受熱損失が更に低減されるので、より高い効率の密閉型圧縮機を提供することができる。
【００４９】
（実施例）
本発明者らは、本実施の形態の密閉型圧縮機の効果を検証するために、本実施の形態に従った密閉型圧縮機を製造し、この密閉型圧縮機について、一定の条件下において性能試験を行った。試験条件はAHAM（Association of Home Appliance Manufacturers）条件とした。冷凍サイクルにおける凝縮温度は40.6℃、蒸発温度は−23.3℃、吸入ガス温度は32.2℃、膨張弁前温度は32.2℃、密閉容器の表面温度は65℃とした。そして、外気温32.2℃の環境下で115V/60Hzの電源により圧縮機は動作された。
【００５０】
本試験では、本実施の形態の密閉型圧縮機により得られた試験結果と比較例により得られた試験結果とを比較した。特許文献２の密閉型圧縮機と同様な構成の密閉型圧縮機を比較例とした。
【００５１】
本実施の形態では、吸入マフラーの出口管の入口部開口面積Ｓ１が入口管の出口部開口面積Ｓ２より小さい。ここでは入口管の開口形状は、直径φが１０ｍｍの円形であり、出口管の開口形状は、直径φが９ｍｍの円形である。入口管の開口の断面積Ｓ２は約７９ｍｍ２であり、出口管の開口の断面積Ｓ１は約６４ｍｍ２である。
【００５２】
比較例では、吸入マフラーの出口管の入口部開口面積Ｓ１が入口管の出口部開口面積Ｓ２より大きい。ここでは入口管の開口形状は、７ｍｍ×８ｍｍの矩形であり、出口管の開口形状は、直径φが１０ｍｍの円形である。入口管の開口の断面積Ｓ２は約５６ｍｍ２であり、出口管の開口の断面積Ｓ１は約７９ｍｍ２である。
【００５３】
尚、本実施の形態及び比較例では、出口管の入口開口部と入口管の出口開口部は一定の距離で離間している。
【００５４】
図４は、性能試験の結果を示している。Ｑ（Ｗ）は冷凍能力、Ｐ（Ｗ）は冷凍消費電力、ＣＯＰ（Coefficient Of Performance）及びＥＥＲ (energy efficiency ratio)は、共にエネルギーの消費効率をそれぞれ示している。尚、表では、実施の形態及び比較例に加え、参考例として、吸入マフラーの入口管と出口管とが対向しない密閉型圧縮機の結果も示している。図４に示すように、実施例及び比較例は、共に、参考例と比べて冷凍能力及びエネルギー消費効率が向上している。また、実施例は、比較例と比べて冷凍能力及びエネルギー消費効率が向上している。すなわち、本実施の形態の密閉型圧縮機によれば、従来の構成に比べてよりエネルギー効率が向上することが実証された。
【００５５】
（その他の実施の形態）
実施の形態１では、吸入マフラー１３１は、マフラー本体１４５とマフラーカバー１４７は別々の部材とし、組立後に互いに密着結合させて形成するような構成としたが、これに限られるものではなく、吸入マフラーは、マフラー本体とマフラーカバーが一体なものとして形成されてもよい。例えば、吸入マフラー１３１は、一体成形(integral molding)されていてもよい。
【００５６】
また、実施の形態１では、出口管１５３の入口開口部１９１は、入口管１４９の出口開口部１７９に略水平方向に対向して配設されているが、両開口部の対向方向は任意であり、例えば略垂直方向に対向して配設されていてもよい。
【００５７】
上記説明から、当業者にとっては、本発明の多くの改良や他の実施形態が明らかである。従って、上記説明は、例示としてのみ解釈されるべきであり、本発明を実行する最良の態様を当業者に教示する目的で提供されたものである。本発明の精神を逸脱することなく、その構造及び／又は機能の詳細を実質的に変更できる。
【産業上の利用可能性】
【００５８】
本発明にかかる密閉型圧縮機は、冷凍サイクルに用いる圧縮機に適用することができ、広く冷凍装置に搭載することができる。また、かかる圧縮機は、家庭用冷蔵庫をはじめとして、エアコンや除湿機やショーケース、自販機等の各種装置への展開が可能である。
【符号の説明】
【００５９】
１０１  密閉容器
１０３  吸入管
１１１  電動要素
１１３  圧縮要素
１３１  吸入マフラー
１４５  マフラー本体
１４７  マフラーカバー
１４９  入口管
１５３  出口管
１７７  中心（Ｆ）
１７９  出口開口部
１８９  中心（Ｇ）
１９１  入口開口部
１９３  下部内径壁
【図１】
2013231429.tif 000003
【図２】
2013231429.tif 000004
【図３】
2013231429.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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