JP5386906B2 - 冷媒圧縮機 - Google Patents

Description

本発明は、冷凍冷蔵庫等の冷凍サイクルに用いられる冷媒圧縮機に関するものである。

従来、この種の冷媒圧縮機としては、密閉容器内に開口されて冷媒ガスを吸入する吸入マフラの内部に壁を設けて吸入マフラ内部の冷媒ガスの流れを改善したものがある（例えば、特許文献１参照）。

以下、図面を参照しながら上記従来の冷媒圧縮機を説明する。

図７は、特許文献１に記載された従来の冷媒圧縮機の縦断面図、図８は圧縮要素の一部と吸入マフラの部分縦断面図である。

図７および図８において、潤滑油（図示せず）を貯留する密閉容器１内には、電動要素３と圧縮要素５とをクランクピン７に一体成形されたクランク軸９を支持する為の軸受１１を有するフレーム１３の上下に配置して構成した圧縮機本体１５をばね等の弾性体１７を介して懸下して収容している。

クランクピン７は、電動要素３を構成する回転子１９に圧入固定したクランク軸９に偏心して形成されている。

ピストン２１は、略円筒形のシリンダ２３に往復摺動自在に挿入され、クランクピン７との間を連結手段２５によって連結されている。

シリンダ２３の開口端面を封止するバルブプレート２７は吸入バルブ（図示せず）の開閉によりシリンダ２３と連通する吸込みポート（図示せず）を備えており、シリンダ２３とピストン２１のトップ面２９とバルブプレート２７で圧縮室３１が画定されている。

高圧室（図示せず）を形成するシリンダヘッド３３は、バルブプレート２７を介してシリンダ２３の反対側に固定されている。

吸入マフラ３５は複数の壁面３７で構成された膨張室３９と、密閉容器１内への開口部４１と膨張室３９への開口部４３とを有する冷媒ガス（図示せず）の吸入通路である入口管４５と、一方に膨張室３９への開口部４７と他方にバルブプレート２７の吸込みポートへの開口部４９とを有する出口管５１と、膨張室３９を入口管４５および出口管５１の延出方向と平行に分断する壁５３とから構成されている。

以上のように構成された冷媒圧縮機について、以下その動作を説明する。

電動要素３によってクランクピン７に一体成形されたクランク軸９が回転駆動されると、クランクピン７の偏芯運動により連結手段２５を介してピストン２１がシリンダ２３内を往復運動し、吸込、圧縮、吐出行程を順次繰り返す。

そして、ピストン２１の吸込行程では、密閉容器１内の空間内に充填された冷媒ガスが入口管４５の開口部４１から吸い込まれ、膨張室３９と出口管５１とからなる吸入流路を経て、バルブプレート２７の吸込みポートを閉鎖している吸入バルブに達し、これを押し開いてシリンダ２３内に流入する。

その際に、壁５３は複数の壁面３７で構成された膨張室３９の内部を二つのガスボリュームに分割し、冷媒ガスの吸引騒音を減衰するように機能している。
特表２００１−５０４１８９号公報

しかしながら、上記従来の構成において、運転時における吸入マフラ３５内の冷媒ガスの流れは出口管５１の開口部４７からの吸引力が上手く入口管４５の開口部４３に伝わらず、壁５３の左右に分断された膨張室３９の上側空間から冷媒ガスを吸引することがある。

このとき、吸入マフラ３５内の冷媒ガスの流れは、壁５３によって左右に分断された膨張室３９の上側空間を経由した渦状の流れとなり、冷媒ガスの流れる経路は非常に長く、吸入の圧力損失や受熱損失を招くという課題を有していた。

本発明は、上記従来の課題を解決するもので、運転時における出口管５１の開口部４７からの吸引力を確実に入口管４５の開口部４３に伝え、吸入マフラ３５内の冷媒ガスの流れが渦状となることを防止し、冷媒ガスがスムーズに流れることで、効率の高い冷媒圧縮機を提供することを目的とする。

上記従来の課題を解決するために、本発明の冷媒圧縮機は、吸入マフラの入口管開口部と出口管開口部の間に、入口管開口部と出口管開口部とを結ぶ直線と略平行な渦流抑制壁を設け、さらに、入口管開口部や出口管開口部と渦流抑制壁との距離は入口管開口部と出口管開口部の中心間距離よりも小さくなるように配置したもので、出口管の開口部からの吸引力を確実に入口管の開口部に伝え、吸入マフラ内の冷媒ガスの流れが渦状となることを防止し、冷媒ガスがスムーズに流れるという作用を有する。

本発明の冷媒圧縮機は、吸入マフラの入口管開口部と出口管開口部の間に、入口管開口部と出口管開口部とを結ぶ直線と略平行な渦流抑制壁を設け、さらに、入口管開口部や出口管開口部と渦流抑制壁との距離は入口管開口部と出口管開口部の中心間距離よりも小さくなるように配置したもので、出口管の開口部からの吸引力を確実に入口管の開口部に伝え、吸入マフラ内の冷媒ガスの流れが渦状となることを防止し、冷媒ガスがスムーズに流れるため、効率の高い冷媒圧縮機を提供することができる。

請求項１に記載の発明は、密閉容器と、前記密閉容器内に配設した電動要素と、前記電動要素により回転駆動する圧縮要素と、前記密閉容器に配設された吸入管と、吸入マフラとを備え、前記吸入マフラは内部に消音空間を形成し、一端が前記密閉容器内に開口し他端が前記消音空間に入口管開口部で開口する入口管と、一端が前記消音空間に出口管開口部で開口し他端が前記圧縮要素に連通した出口管とを備え、前記消音空間は、少なくとも一部が前記入口管開口部と前記出口管開口部に相対する上側壁面と、前記上側壁面に対して前記入口管開口部と前記出口管開口部の反対側に形成された下側壁面とを備え、前記入口管開口部と前記出口管開口部の間に、前記入口管開口部と前記出口管開口部とを結ぶ直線と略平行な渦流抑制壁を設け、
前記入口管と前記出口管との間の膨張室が前記渦流抑制壁によって完全に分離されて閉空間を構成することがなく、かつ、前記入口管開口部または前記出口管開口部と前記渦流抑制壁との距離は前記入口管開口部と前記出口管開口部の中心間距離よりも小さく、
前記渦流抑制壁は、前記入口管開口部と前記出口管開口部とを結ぶ直線より僅かに前記下側壁面側の位置に設けられ、
前記渦流抑制壁は、入口管または出口管の延出方向に対して略垂直方向に設け、
前記渦流抑制壁は、延出方向において、入口管または出口管の少なくとも一方と離間して設けられ、
前記渦流抑制壁は、前記入口管開口部側の開口および前記出口管開口部側の開口以外に開口を有したもので、出口管の開口部からの吸引力を確実に入口管の開口部に伝え、吸入マフラ内の冷媒ガスの流れが渦状となることを防止し、冷媒ガスがスムーズに流れるため、効率の高い冷媒圧縮機を提供することができる。
また、渦流抑制壁は入口管から出口管へと流れる冷媒ガス流れを阻害することなく、渦流の発生を効果的に抑制することができるように配置することができる。
また、消音空間が渦流抑制壁によって閉空間を構成することがなく、膨張型消音器としての特性を損なうことがないので、騒音を低減することができる。

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、渦流抑制壁は、消音空間を形成する下側壁面の一部で形成されたものであり、吸入マフラの構成部品を増やすことなく、射出成型樹脂にて下側壁面の一部として渦流抑制壁を形成することができ、請求項１に記載の発明の効果に加えてさらに、吸入マフラの生産において低コストで高い生産性を得ることができる。

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、渦流抑制壁は、板状の蓋体である上側壁面に一体に形成されたものであり、請求項１または２に記載の発明の効果に加えてさらに、吸入マフラを射出成型樹脂にて構成する際の金型構成が容易であり、吸入マフラの生産において高い生産性を得ることができる。
また、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、前記渦流抑制壁の奥行き方向の長さは、前記上側壁面の奥行き方向の長さより、小さいことにより、前記渦流抑制壁は、前記入口管開口部側の開口および前記出口管開口部側の開口以外に開口を有したものである。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における冷媒圧縮機の側面の縦断面図、図２は、同実施の形態における冷媒圧縮機の正面の縦断面図、図３は、同実施の形態における吸入マフラの正面図、図４は、同実施の形態における吸入マフラ内部の冷媒ガスの流れを示す模式図、図５は、同実施の形態における吸入マフラの上側壁面の斜視図である。

また図６は、図４と比較する吸入マフラ内部の冷媒ガスの流れを示す模式図であり、吸入マフラに渦流抑制壁１６５を設けない場合を模式的に示している。

なお、図４と図６において、図中の矢印は冷媒ガスの流れを模式的に示したものである。

図１から図５において、密閉容器１０１は吸入管１０２を配設され、底部に潤滑油１０３を貯溜するとともに、冷媒ガス（図示せず）を吸入して圧縮する為の圧縮要素１０５と、圧縮要素１０５を駆動する回転子１０７と固定子１０９とからなる電動要素１１１で構成した圧縮機本体１１３をばね等の弾性体１１５を介して支持して収容している。

ピストン１１７は、略円筒形のシリンダ１１９に往復摺動自在に挿入され、クランクピン１２１との間を連結手段であるコンロッド１２３によって連結されている。

クランクピン１２１は、回転子１０７に圧入固定されたクランク軸１２５に偏心して形成されている。

シリンダ１１９の開口端面を封止するバルブプレート１２７は、吸入バルブ１２９の開閉によりシリンダ１１９と連通する吸込みポート１３１を備えており、シリンダ１１９とピストン１１７のトップ面１１８とバルブプレート１２７で圧縮室１３３が画定されている。

高圧室を形成するシリンダヘッド１３５は、バルブプレート１２７を介してシリンダ１１９の反対側に固定されている。

吸入マフラ１３７は樹脂材料より成り、消音空間１３９を形成している。

消音空間１３９には膨張室１４１と共鳴室１４３とを備えている。

吸入マフラ１３７には、一端が消音空間１３９に開口する入口管開口部１４５で、他端が密閉容器１０１内に開口された冷媒ガスの吸入口１４７である入口管１４９を備えている。

また、吸入マフラ１３７には、一端が消音空間１３９に開口する出口管開口部１５１で、他端がシリンダヘッド１３５を介して圧縮要素１０５のバルブプレート１２７に設けられた吸込みポート１３１に連結された出口管１５３を備えている。

消音空間１３９の膨張室１４１へ開口する入口管１４９の入口管開口部１４５と出口管１５３の出口管開口部１５１の開口位置はほぼ同一の高さである。

吸入マフラ１３７は、入口管１４９および出口管１５３と一体に成型され、一方が開口した下側壁面１５５と側壁面１５７とからなる箱体１５９と、板状の蓋体１６１である上側壁面１６３とから構成されている。

そして、上側壁面１６３には吊り下げるように渦流抑制壁１６５が一体に形成されており、箱体１５９と上側壁面１６３とを組み合わせることにより、渦流抑制壁１６５は、入口管開口部１４５と出口管開口部１５１の間に、入口管開口部１４５と出口管開口部１５１とを結ぶ直線と略平行となり、入口管開口部１４５または出口管開口部１５１との距離は、入口管開口部１４５と出口管開口部１５１の中心間距離よりも小さくなるように設計されている。

また、渦流抑制壁１６５は、入口管開口部１４５と出口管開口部１５１とを結ぶ直線上または僅かに下側壁面１５５側の位置に、入口管１４９または出口管１５３の延出方向に対して略垂直に設けられており、渦流抑制壁１６５の延出方向において、入口管１４９または出口管１５３の少なくとも一方と離間して設けられている。

以上のように構成された冷媒圧縮機について、以下その動作、作用を説明する。

電動要素１１１の回転子１０７の回転によってクランク軸１２５が回転駆動されると、クランクピン１２１の偏芯運動によりコンロッド１２３を介してピストン１１７がシリンダ１１９内を往復運動して所定の圧縮動作を行う。

そして、ピストン１１７の吸込行程では、密閉容器１０１内の空間内に充填する冷媒ガスが、吸入マフラ１３７の入口管１４９の吸入口１４７から吸い込まれ、膨張室１４１、出口管１５３、シリンダヘッド１３５からなる吸入流路を経て、バルブプレート１２７の吸込みポート１３１を閉鎖している吸入バルブ１２９に達し、これを押し開いて圧縮室１３３に流入する。

吸入マフラ１３７の消音空間１３９内における冷媒ガスの流れについて、詳細に説明する。

吸入マフラ１３７の入口管１４９から膨張室１４１に流れ込んだ冷媒ガスは、膨張室１４１内で略直角方向に流れ方向を変え、出口管１５３の出口管開口部１５１の方向に吸引されて流れる。

その際、本発明の実施の形態の渦流抑制壁１６５を上述した構成の通り設けていないと、本発明の実施の形態との比較として示した図６のように、入口管１４９の入口管開口部１４５と出口管１５３の出口管開口部１５１との間の大きな空間容積である膨張室１４１において、渦状の流れが発生してしまう。

しかし、本発明の実施の形態においては、渦流抑制壁１６５は、入口管開口部１４５と出口管開口部１５１の間の膨張室１４１に、入口管開口部１４５と出口管開口部１５１とを結ぶ直線と略平行となるように形成し、さらに入口管開口部１４５または出口管開口部１５１との距離は、入口管開口部１４５と出口管開口部１５１の中心間距離よりも小さくなるように配置されているため、渦状の流れを抑制することができる。

この渦状の流れは、入口管開口部１４５と出口管開口部１５１との間において、冷媒ガスの流れ方向に対して略直角方向である下側壁面１５５方向の距離が大きいために、冷媒ガスの流速が低下するために発生すると考えられる。

そして、渦流抑制壁１６５により、入口管開口部１４５と出口管開口部１５１との間の冷媒ガスの流速を低下させることなく、入口管開口部１４５から出口管開口へ冷媒ガスをスムーズに導くことができ、吸入効率が改善し、冷媒圧縮機の効率が向上したと考えられる。

また、渦流抑制壁１６５は、入口管１４９または出口管１５３の延出方向に対して略垂直方向に設けたもので、渦流抑制壁１６５は入口管１４９から出口管１５３へと流れる冷媒ガス流れを阻害することなく、渦流の発生を効果的に抑制することができるように配置することができる。

さらに、渦流抑制壁１６５は、その延出方向において、入口管１４９または出口管１５３の少なくとも一方とは離間して設けられ隙間を備えているので、入口管１４９と出口管１５３との間の膨張室１４１が渦流抑制壁１６５によって完全に分離されて閉空間を構成することがないため、膨張室１４１の容積を全て生かし膨張型消音器としての特性を損なうことがないので、吸入マフラ１３７による騒音低減を維持しつつ、上述した吸入効率の改善を実現することができる。

そして、その渦流抑制壁１６５を、板状の蓋体１６１である上側壁面１６３に一体に形成することで、吸入マフラ１３７を射出成型樹脂にて構成する際の金型構成が容易であり、吸入マフラ１３７の生産において高い生産性を得ることができる。

また、具体的な構成を図示してはいないが、渦流抑制壁１６５を上側壁面１６３と一体に形成するのではなく、下側壁面１５５の一部として一体に形成しても同様に実施可能であり、吸入マフラ１３７の構成部品を増やすことなく渦流抑制壁１６５を形成することができ、吸入マフラ１３７の生産において、低コストで高い生産性を得ることができる。

但し、膨張室１４１の形状によっては、下側壁面１５５の一部を入口管開口部１４５や出口管開口部１５１近傍まで持ち上げ、膨張室１４１の内容積が減ることになるが、入口管開口部１４５と出口管開口部１５１の中心間距離が比較的大きく、入口管開口部１４５と出口管開口部１５１との間において、冷媒ガスの流れ方向に対して略直角方向である下側壁面１５５方向の距離が比較的小さいといった際には、膨張室１４１の内容積を大きく減じることなく実施可能である。

なお、本実施の形態においては、入口管１４９の入口管開口部１４５と出口管１５３の出口管開口部１５１の開口位置および渦流抑制壁１６５はほぼ同一の高さであるが、入口管開口部１４５と出口管開口部１５１の高さが異なる場合は、渦流抑制壁１６５を、下側壁面１５５に近い開口部と同等の高さ、または下側壁面１５５に近い開口部よりも少し下側壁面１５５側に設けることで、同様に実施可能である。

以上のように、本発明にかかる冷媒圧縮機は、吸入マフラ内部での冷媒ガスの渦流の発生を防止することができ、冷媒ガスの流れをスムーズにすることができるので吸入効率が向上し、効率の高い冷媒圧縮機を提供することが可能となるので、エアーコンディショナーや冷凍冷蔵装置の冷媒圧縮機等の用途にも展開できる。

本発明の実施の形態１における冷媒圧縮機の側面の縦断面図 同実施の形態における冷媒圧縮機の正面の縦断面図 同実施の形態における吸入マフラの正面図 同実施の形態における吸入マフラ内部での冷媒ガスの流れの模式図 同実施の形態における吸入マフラの上側壁面の斜視図 図４と比較する吸入マフラ内部の冷媒ガスの流れを示す模式図 従来の冷媒圧縮機の縦断面図 従来の圧縮要素の一部と吸入マフラの部分縦断面図

符号の説明

１０１ 密閉容器
１０２ 吸入管
１０５ 圧縮要素
１１１ 電動要素
１３７ 吸入マフラ
１３９ 消音空間
１４５ 入口管開口部
１４９ 入口管
１５１ 出口管開口部
１５３ 出口管
１５５ 下側壁面
１６１ 蓋体
１６３ 上側壁面
１６５ 渦流抑制壁

Claims (4)

1. 密閉容器と、前記密閉容器内に配設した電動要素と、前記電動要素により回転駆動する圧縮要素と、前記密閉容器に配設された吸入管と、吸入マフラとを備え、前記吸入マフラは内部に消音空間を形成し、一端が前記密閉容器内に開口し他端が前記消音空間に入口管開口部で開口する入口管と、一端が前記消音空間に出口管開口部で開口し他端が前記圧縮要素に連通した出口管とを備え、前記消音空間は、少なくとも一部が前記入口管開口部と前記出口管開口部に相対する上側壁面と、前記上側壁面に対して前記入口管開口部と前記出口管開口部の反対側に形成された下側壁面とを備え、前記入口管開口部と前記出口管開口部の間に、前記入口管開口部と前記出口管開口部とを結ぶ直線と略平行な渦流抑制壁を設け、
   前記入口管と前記出口管との間の膨張室が前記渦流抑制壁によって完全に分離されて閉空間を構成することがなく、かつ、前記入口管開口部または前記出口管開口部と前記渦流抑制壁との距離は前記入口管開口部と前記出口管開口部の中心間距離よりも小さく、
   前記渦流抑制壁は、前記入口管開口部と前記出口管開口部とを結ぶ直線より僅かに前記下側壁面側の位置に設けられ、前記渦流抑制壁は、入口管または出口管の延出方向に対して略垂直方向に設け、
   前記渦流抑制壁は、延出方向において、入口管または出口管の少なくとも一方と離間して設けられ、
   前記渦流抑制壁は、前記入口管開口部側の開口および前記出口管開口部側の開口以外に開口を有したことを特徴とする冷媒圧縮機。
2. 渦流抑制壁は、消音空間を形成する下側壁面の一部で形成されたことを特徴とする請求項１に記載の冷媒圧縮機。
3. 渦流抑制壁は、板状の蓋体である上側壁面に一体に形成されたことを特徴とする請求項１または２に記載の冷媒圧縮機。
4. 前記渦流抑制壁の奥行き方向の長さは、前記上側壁面の奥行き方向の長さより、小さいことにより、前記渦流抑制壁は、前記入口管開口部側の開口および前記出口管開口部側の開口以外に開口を有した請求項３に記載の冷媒圧縮機。