密閉型圧縮機および冷凍装置
【課題】密閉型圧縮機の吸入管での加熱を防止し、冷媒ガスの冷却効果をより高くし、効率の高い密閉型圧縮機および冷凍装置を実現する。
【解決手段】吸入マフラー１５１に冷媒ガス１０５を導入する尾管１５３を備え、吸入管１０７と尾管１５３は、直接または近接して連結する構成を有するとともに、吸入管１０７には、密閉容器１０１の外表面２０１との間に空間２０２を設けた位置に伝熱防止部材２０３を備えたもので、エネルギー効率の高い密閉型圧縮機および冷凍装置を提供することができる。
【解決手段】吸入マフラー１５１に冷媒ガス１０５を導入する尾管１５３を備え、吸入管１０７と尾管１５３は、直接または近接して連結する構成を有するとともに、吸入管１０７には、密閉容器１０１の外表面２０１との間に空間２０２を設けた位置に伝熱防止部材２０３を備えたもので、エネルギー効率の高い密閉型圧縮機および冷凍装置を提供することができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、家庭用冷蔵庫、冷凍空調装置で用いられる密閉型圧縮機の特に、吸入管の温度低減による効率改善を図る技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、地球環境保護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などにおいても、特に高効率化が強く要望されている。
【０００３】
従来、この種の密閉型圧縮機としては、密閉容器内外を連通する吸入管と圧縮機の吸入マフラーの吸入口とを可撓性材料でできた管状コネクタで接続して吸入経路を形成し、冷凍装置を循環して戻ってきた低温で密度の大きい冷媒ガスを密閉容器内に開放することなく圧縮室に吸入するとともに、吸入マフラーに均圧チャンバーを備え、吸入経路と密閉容器内空間との圧力差を小さくしたものがある（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
図９は、特許文献１に記載された従来の密閉型圧縮機の縦断面図、図１０は、同特許文献に記載された従来の吸入マフラーの概略断面図である。
【０００５】
図９および図１０に示すように、従来の密閉型圧縮機は、密閉容器１の底部に冷凍機油３を貯留するとともに冷媒ガス５が充填され、圧縮機本体７がサスペンションスプリング９によって、密閉容器１内に弾性的に支持されている。
【０００６】
圧縮機本体７は、電動要素１１と、電動要素１１の上方に配設される圧縮要素１３とを備え、電動要素１１は、ステータ１５およびロータ１７を有している。
【０００７】
圧縮要素１３は、偏心軸１９と主軸２１とを備えたクランクシャフト２３と、圧縮室２５を形成するシリンダ２７を一体に形成したブロック２９と、シリンダ２７内を往復運動するピストン３１と、シリンダ２７の端面を封止するバルブプレート３３と、バルブプレート３３に形成された吸入孔３５を開閉する吸入バルブ３７と、偏心軸１９とピストン３１とを連結する連結手段３９を備えている。
【０００８】
さらに、シリンダ２７の端面に取り付けられたバルブプレート３３と、バルブプレート３３を閉塞するシリンダヘッド４１により、吸入マフラー４３は狭持されて固定されている。
【０００９】
吸入マフラー４３は、ＰＢＴなどの樹脂で成型されるとともに、消音空間４５を形成するマフラー本体４７と、マフラー本体４７に設けられた吸入口４９と、可撓性材料でできた管状コネクタ５１とで構成されている。
【００１０】
管状コネクタ５１は、一端が吸入口４９に連通し、他端が密閉容器１に設けられた容器内外を連通する吸入管５３の開口部を包囲するように密閉容器１の内壁面に弾性接触するように押圧されている。
【００１１】
また、マフラー本体４７は、均圧チャンバー５５を備え、均圧チャンバー５５の一端は、密閉容器１内と連通する開口部５７を備えるとともに、他端は消音空間４５と連通する均圧孔５９を有したオリフィス６１を備えている。
【００１２】
また、密閉容器と、低温部分との温度差を利用して、発電を行い、エネルギー回収をす
る技術が開示されている（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】特表２００５−５２００８３号公報
【特許文献２】特許第４３００６３７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、上記従来の構成では、吸入される冷媒ガス５の温度を低下させ、体積効率を向上させることによって効率を向上させることはできるが、密閉容器１内に冷媒ガス５が解放される前の段階として、吸入管５３と密閉容器１との熱伝達により、吸入管５３自体が加熱されてしまう構成である。そのため、吸入管５３内を流れる冷媒ガス５は、吸入口４９から近接して吸入するにしろ、上記従来例のように、管状コネクタ５１で直接接続された吸入経路を形成することにより、直接接続された吸入経路で直接吸入を行う場合にせよ、吸入管５３での加熱を回避することはできず、冷媒ガス５の冷却効果が不十分となる課題があった。
【００１５】
また、この課題は、冷媒ガス５の流速が遅い条件、例えば、気筒容積が小さい場合や、冷媒ガス５の密度が小さい場合、即ち蒸発温度が低い場合には、より顕著に現れる。
【００１６】
さらに、冷媒ガス５の流速を高める方法としては、吸入管５３の内径を小さくする方法も容易に考えられるが、内径を小さくすると、通路抵抗が増加し、圧力損失を増大させてしまい、効率低下を発生する課題がある。このことは、通路損失低減の観点から、吸入管５３の径を大きくすることと、冷媒ガス５の流速を速くし、熱伝達を低下することには、相反する課題があった。
【００１７】
さらに、上記特許文献２に開示されているような、温度差発電素子を用いると、機器自体の構成が複雑化し、実用には向かない課題もあった。
【００１８】
本発明は、上記従来の課題を解決するもので、吸入管に伝熱防止部材を備えることにより、冷媒ガスが密閉容器内に入る段階での冷媒の温度上昇を低減でき、また、冷媒密度が高いため、密閉型圧縮機の能力を高くすることが可能となる。これにより、小さな密閉型圧縮機で、大きな冷凍装置、例えば大容量の冷蔵庫を運転することが可能となる。
【００１９】
また、冷媒密度が高くなり、体積効率を高くできることで、必要所要動力当たりに対する能力比率が高まり、圧縮機の効率を高くすることを目的とする。
【００２０】
さらに、冷媒ガスの流量が低い場合、あるいは、冷凍装置の蒸発温度が低く冷媒密度が低い場合において特に顕著となる冷媒ガスの密閉容器流入時の加熱を抑制することが可能となり、特に、密閉型圧縮機の能力が小さい場合、いわゆる密閉型圧縮機の気筒容積が小さい場合に密閉型圧縮機、および、冷蔵庫などの冷凍装置の効率を高くすることを目的とする。
【００２１】
また、本発明によれば、機器は大型化せず、密閉型圧縮機、および、冷凍装置が有するもともとの構成をほぼ維持したままで、目的とする冷媒温度の低減、あるいは、冷熱源のエネルギー回収が可能とすることを目的とする。
【００２２】
以上のように本発明の密閉型圧縮機および冷凍装置は、効率が高く、省エネルギーで、環境に優しい特性を、複雑な機器を付加することなく実現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２３】
上記従来の課題を解決するために、本発明の密閉型圧縮機は、冷媒ガスが封入された密閉容器内に、電動要素によって駆動される圧縮要素を収容し、また、密閉容器に、一端が密閉容器内空間に連通し、他端が冷凍装置に接続される吸入管と、一端が前記圧縮要素と連通し、他端が冷凍装置に接続される吐出管を備え、前記圧縮要素を、圧縮室を形成するブロックと、前記圧縮室内を往復運動するピストンと、前記圧縮室の端部に配設された吸入バルブと、前記圧縮室に連通する吸入マフラーを備える構成とし、前記吸入マフラーを、少なくとも消音空間を形成するマフラー本体と、前記消音空間と前記圧縮室とを吸入バルブを介して連通する連通管と、前記吸入管と直接または近接して配置され、かつ前記吸入マフラー本体に冷媒ガスを導入する尾管を備える構成とし、さらに、前記吸入管を冷却する冷却装置を備えたものである。
【００２４】
これによって、前記吸入管に設けられた冷却装置は、吸入管を冷却する。その結果、前記吸入管の前記密閉容器内への入口部の温度が低減され、前記密閉容器内への冷媒ガスの温度が低下し、冷媒ガスの密度を高く維持できる。したがって、単位容積あたりの冷媒質量が増加し、密閉型圧縮機の体積効率の向上と、効率の向上が可能となる。
【００２５】
また、上記構成の密閉型圧縮機を搭載した冷凍装置は、冷凍装置内を循環する冷媒ガスの質量流量が増加することで、機器の運転率が下がり、インバーター等の商用回転数以下で運転される可変回転数の密閉型圧縮機を用いた冷凍装置にあっては、より低い回転数での運転が可能となり、いずれの場合も、冷蔵庫等の冷凍装置のエネルギー消費量を低減することが可能となる。
【発明の効果】
【００２６】
本発明の密閉型圧縮機は、吸入管の密閉容器への入口近傍での温度を下げることで、冷媒ガスの密閉容器への入口の温度を低減することができ、密閉型圧縮機の体積効率および効率を向上することができる。
【００２７】
また、かかる密閉型圧縮機を搭載した冷凍装置は、エネルギー効率を向上することができるので、地球環境に優しい、省エネルギーな機器を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の実施の形態１における密閉型圧縮機の縦断面図
【図２】同実施の形態１における密閉型圧縮機の水平断面図
【図３】同実施の形態１における密閉型圧縮機を搭載した冷凍装置の模式図
【図４】本発明の実施の形態２における密閉型圧縮機を搭載した冷凍装置の模式図
【図５】本発明の実施の形態３における密閉型圧縮機を搭載した冷凍装置の模式図
【図６】本発明の実施の形態４における密閉型圧縮機の縦断面図
【図７】同実施の形態４における密閉型圧縮機の水平断面図
【図８】同実施の形態４における密閉型圧縮機を搭載した冷凍装置模式図
【図９】従来の密閉型圧縮機の縦断面図
【図１０】同圧縮機の吸入マフラーの概略断面図
【発明を実施するための形態】
【００２９】
請求項１に記載の発明は、冷媒ガスが封入された密閉容器内に、電動要素によって駆動される圧縮要素を収容し、また、密閉容器に、一端が密閉容器内空間に連通し、他端が冷凍装置に接続される吸入管と、一端が前記圧縮要素と連通し、他端が冷凍装置に接続される吐出管を備え、前記圧縮要素を、圧縮室を形成するブロックと、前記圧縮室内を往復運動するピストンと、前記圧縮室の端部に配設された吸入バルブと、前記圧縮室に連通する
吸入マフラーを備える構成とし、前記吸入マフラーを、少なくとも消音空間を形成するマフラー本体と、前記消音空間と前記圧縮室とを吸入バルブを介して連通する連通管と、前記吸入管と直接連結、または近接して配置され、かつ前記吸入マフラー本体に冷媒ガスを導入する尾管を備える構成とし、さらに、前記吸入管を冷却する冷却装置を備えたものである。
【００３０】
かかる構成とすることにより、前記冷却装置が吸入管を冷却するため、吸入管を通過する冷媒ガスの温度を低下することができ、密閉型圧縮機の効率を向上することができる。
【００３１】
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、前記冷却装置を、前記密閉容器の外表面との間に空間を介して設けた伝熱防止部材としたものである。
【００３２】
かかる構成とすることにより、前記吸入管に設けられた伝熱防止部材は、前記密閉容器の外表面との間に空間があるので、密閉容器外表面からの伝熱を直接受けることがなく、密閉容器の温度より、十分低い温度に維持することが可能となり、前記伝熱防止部材により、吸入管が冷却されることとなる。
【００３３】
その結果、前記吸入管の密閉容器内への入口部の温度が低下され、前記密閉容器内への冷媒ガスの温度が低下し、冷媒ガスの密度が高く維持できる。これに伴い、単位容積あたりの冷媒質量が増加し、密閉型圧縮機の体積効率の向上と、効率の向上が可能となる。
【００３４】
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、前記伝熱防止部材を、前記密閉容器の前記吸入管の周りに、前記吸入管と隙間を設けて前記密閉容器に固着された第２吸入管とし、前記第２吸入管の前記吸入管との接合部を、前記密閉容器の外表面から離れた位置としたものである。
【００３５】
かかる構成とすることにより、前記第２吸入管に伝熱される前記密閉容器の外表面からの熱は、前記吸入管に伝熱する位置が、前記密閉容器から離れているため、吸入管へ伝熱される温度が低下した状態となる。これによって、前記吸入管の密閉容器近傍での温度が低下する。したがって、冷媒ガスの密閉容器への流入時の温度低下をはかることができ、請求項２に記載の効果に加えてさらに、密閉型圧縮機の体積効率、効率の向上をはかることが可能となる。
【００３６】
請求項４に記載の発明は、請求項２または３に記載の発明において、前記伝熱防止部材を、前記吸入管の周りに設けた冷却手段としたものである。
【００３７】
かかる構成とすることにより、前記冷却手段が、密閉容器の外表面と空間をおいて配設されることに伴い、冷却手段自体が、密閉容器の外表面からの伝熱により加熱されることが抑制され、冷却手段自体の冷却効果は、そのまま吸入管の温度低下に寄与する。その結果、冷媒ガスの密閉容器への流入時の温度低減をはかることができ、密閉型圧縮機の体積効率、効率の向上をはかることが可能となる。
【００３８】
請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の発明において、前記冷却手段を、前記吸入管の外部で、かつ前記密閉容器と隙間を設けて配設され、かつ内部に冷却部材を充填した密閉管部とし、さらに、前記密閉管部に、少なくとも一つ以上の冷却部を設けたものである。
【００３９】
かかる構成とすることにより、前記密閉管部の冷却部分により、冷却部材が冷却され、この冷却部材が、前記吸入管を冷却する。この時に、前記密閉容器の外表面から、冷却手段である密閉管部と密閉管部の内部に充填された冷却部材や、冷却部分には、密閉容器か
らの伝熱がないので、冷却部材や、冷却部分が加熱されることはなく、吸入管は効率よく冷却される。これによって、冷媒ガスの密閉容器への流入時の温度低下をはかることができ、密閉型圧縮機の体積効率、効率の向上をはかることが可能となる。
【００４０】
請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の発明において、前記冷却部材を、低沸点冷媒を用い、さらに、放熱部を、連通管を通して前記冷却部と連結し、さらに、前記冷却部を冷却する冷却ファンを備える構成としたものである。
【００４１】
かかる構成とすることにより、前記密閉管部の中に充填された低沸点冷媒が蒸発し、冷却部と連通管により連通した放熱部で凝縮して密閉管部と接する吸入管にもどり、吸入管を冷却することを繰り返す。この時、前記密閉管部は、前記密閉容器と隙間があるので、密閉容器の伝熱影響を受けず、密閉容器自体の伝熱による冷却に影響することはない。したがって、前記吸入管と吸入管内部を流れる冷媒ガスを直接冷却することができ、吸入管を効率よく冷却することができる。これによって、冷媒ガスの密閉容器への流入時の温度低下をはかることができ、密閉型圧縮機の体積効率、効率の向上をはかることが可能となる。
【００４２】
請求項７に記載の発明は、請求項５に記載の密閉型圧縮機の吐出管と吸入管に、凝縮器、膨張器、蒸発器の直列回路を接続して冷凍装置を構成し、前記冷却部分を、前記蒸発器と熱交換可能に配置し、前記冷却部分と前記密閉管部を、断熱された細管によって連結したものである。
【００４３】
かかる構成とすることにより、前記冷却部分は、前記蒸発器の冷熱を利用することが可能となり、十分に低い温度を前記密閉管部へ伝達することができる。また、冷凍装置自体は、一定期間での冷熱利用であり、冷凍装置全体として、余剰となった冷熱を吸入管側に還元することで、密閉型圧縮機の効率をあげ、冷凍装置の中の主たる入力部分を占める密閉型圧縮機の入力を低減し、冷凍装置全体のエネルギー効率を高めることができる。
【００４４】
請求項８に記載の発明は、請求項７に記載の発明において、前記断熱された細管の一端を、前記蒸発器と膨張器の間に接続し、前記細管に開閉弁を設けたものである。
【００４５】
かかる構成とすることにより、断熱された細管から、冷凍装置の蒸発器に向かう回路を開閉することが可能となる。これによって、冷凍装置の蒸発器の温度を制御しながら、温度制御で余剰となった冷熱源を、前記吸入管の冷却と、密閉容器内に入る冷媒ガスの冷却に利用することができる。したがって、冷熱を吸入管側に還元することで、密閉型圧縮機の効率をあげ、密閉型圧縮機の入力を低減して冷凍装置全体のエネルギー効率を高めることができる。
【００４６】
請求項９に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記冷却装置を、前記吸入管と該吸入管を囲う外側管の２重管とし、前記外側管を前記密閉容器に固定し、前記外側管と吸入管の接続部を、前記密閉容器の外表面から十分離れた位置とし、前記吸入管と前記外側管の間の空隙に、前記冷媒ガスまたは、低熱伝導部材を充填した構成としたものである。
【００４７】
かかる構成とすることにより、前記密閉容器から直接個体間熱伝導を受ける部分は、２重管の外側管となる。外側管に伝熱された熱は、密閉容器の外表面から十分離れ、温度が低下された位置で吸入管に伝熱するので、吸入管への伝熱が低減される。その結果、前記吸入管から密閉容器内に流入する冷媒ガスの温度は、低減され、冷媒ガスの密度が高く維持できることとなる。したがって、単位容積あたりの冷媒質量が増加し、密閉型圧縮機の体積効率の向上と、効率の向上が可能となる。また、冷凍装置を循環する冷媒ガスの質量
流量が増加することで、機器の運転率が下がることや、所謂インバーター等の商用回転数以下で運転される可変回転数の密閉型圧縮機を搭載した冷凍装置にあっては、より低い回転数での運転が可能となり、いずれの場合も、冷蔵庫等の冷凍装置のエネルギー消費量を低減することが可能となる。
【００４８】
請求項１０に記載の発明は、請求項７または８に記載の発明において、前記密閉型圧縮機を、少なくとも商用電源周波数の８０パーセント以下の周波数で運転されるものである。
【００４９】
かかる構成とすることにより、商用周波数の約２０パーセント減の能力領域において、冷凍装置における冷媒ガスの流量も２０パーセント減少することとなるが、流速が低下し、吸入管での冷媒ガスが促進されてしまう構成において、密閉容器温度から、十分低い温度に維持することが可能となり、吸入管が冷却されることとなる。その結果、吸入管の密閉容器内への入口部の温度が低減され、密閉容器内への冷媒ガスの温度が低下し、冷媒ガスの密度が高く維持できる。その結果、単位容積あたりの冷媒質量が増加し、密閉型圧縮機の体積効率の向上と、効率の向上が可能となる。より具体的には、機器の運転率が下がることや、いわゆるインバーター等で運転される可変回転数の密閉型圧縮機を搭載した冷凍装置において運転効率を向上することが可能となり、冷蔵庫等の冷凍装置のエネルギー消費量を低減することが可能となる。
【００５０】
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本発明が限定されるものではない。
【００５１】
（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縦断面図、図２は、同実施の形態１における密閉型圧縮機の水平断面図、図３は、同実施の形態１における密閉型圧縮機を搭載した冷凍装置の模式図である。
【００５２】
図１から図３において、本発明の実施の形態１における密閉型圧縮機１００は、密閉容器１０１内底部に冷凍機油１０３を貯留するとともに、冷媒ガス１０５として例えば地球温暖化係数の低い炭化水素系のＲ６００ａ等が封入してある。
【００５３】
また、密閉容器１０１は、鉄板の絞り成型によって形成されるとともに、一端が密閉容器１０１内に連通する開口部１０６を有し、他端が冷凍装置１７０の低圧側１７１に接続される吸入管１０７を備えている。
【００５４】
密閉容器１０１内には、圧縮要素１０９と電動要素１１１を備えた圧縮機本体１１３がサスペンションスプリング１１５によって、密閉容器１０１内に弾性的に支持されて収納されている。
【００５５】
圧縮要素１０９は、クランクシャフト１１７、ブロック１１９、ピストン１２１、連結手段１２３等で構成されており、クランクシャフト１１７は、偏心軸１２５と主軸１２７とを備えるとともに、冷凍機油１０３に浸漬される主軸１２７の下端から偏心軸１２５上端までを連通し、主軸１２７表面に設けられた螺旋状の溝等からなる給油機構１２９を備えている。
【００５６】
電動要素１１１は、ブロック１１９の下方にボルトによって固定されたステータ１３１と、ステータ１３１の内側の同軸上に配置され、主軸１２７に焼き嵌め固定されたロータ１３３で構成されている。
【００５７】
ブロック１１９には、圧縮室１３５を形成するシリンダ１３７が一体に形成されるとともに、主軸１２７を回転自在に軸支する軸受部１３９を備えている。
【００５８】
また、シリンダ１３７の端面には、吸入孔１４１と吐出孔（図示せず）を備えたバルブプレート１４３と、吸入孔１４１を開閉する吸入バルブ１４５と、バルブプレート１４３を閉塞するシリンダヘッド１４７が、ともにヘッドボルト１４９によって、シリンダ１３７の端面を封止するように押圧固定されている。さらに、バルブプレート１４３とシリンダヘッド１４７により、吸入マフラー１５１が把持されて固定されている。
【００５９】
吸入マフラー１５１は、主にガラス繊維を添加したＰＢＴ等の合成樹脂で成型され、冷媒ガス１０５を吸入マフラー１５１内に導く尾管１５３を一体に成型したマフラー本体１５７と、吸入マフラー１５１内の冷媒ガス１０５を圧縮室１３５内に導く連通管１５９を備えたカバー１６１を組み合わせて一体化し、マフラー本体１５７内に消音空間１６３を形成している。
【００６０】
尾管１５３は、一端が消音空間１６３に連通し、他端に冷媒ガス１０５を吸入マフラー１５１内に導入するコネクタ１６５を備えたマフラー尾管受け口１６７を有している。
【００６１】
コネクタ１６５は、例えばゴム材等の可撓性材料で形成され、一端が尾管１５３のマフラー尾管受け口１６７に固定され、他端が吸入管１０７の開口部１０６を包囲するように密閉容器１０１の内壁面に弾性接触または近接設置されている。コネクタ１６５は、吸入管１０７からの冷媒ガス１０５を直接尾管１５３へ流入するように連結するものであり、コネクタ１６５を用いずとも、吸入管１０７の密閉容器１０１への開口部１０６と尾管１５３の開口部近傍に位置するマフラー尾管受け口１６７を近接対向させた構成でも同様である。
【００６２】
密閉容器１０１の外表面２０１には、吐出管１０８と、この吐出管１０８から離れた位置に吸入管１０７が接続されている。吸入管１０７においては、外表面２０１から空間２０２を設けた位置、すなわち、外表面２０１に接触しない位置に、伝熱防止部材２０３が、吸入管１０７に接触して配設されている。
【００６３】
伝熱防止部材２０３は、第２吸入管２１０が吸入管１０７に接合部２１１で接触させた構成であり、第２吸入管２１０は、冷却手段２１２を構成する。冷却手段２１２は、密閉管部２１３を有し、密閉管部２１３の内部には、低沸点冷媒２１４が封入されている。低沸点冷媒２１４としては、冷媒ガス１０５に用いられる冷媒であるイソブタンやプロパン、二酸化炭素、ＨＦＣ冷媒、ＨＦＯ冷媒等、さまざま冷媒が可能であり、気液混合状態で封入されている。本実施の形態１においては、低沸点冷媒２１４が冷却部材２１５に相当する。
【００６４】
冷却部材２１５である低沸点冷媒２１４は、冷却部分２２０を有し、本実施の形態１においては、冷却部分２２０は、密閉管部２１３に、連通管２１５ａを介して接続された端部に設けられた放熱部２１６であり、放熱部２１６に設けられたフィン２１７とフィンを冷却する冷却ファン２３０が冷却部２３１である。
【００６５】
次に、冷凍装置１７０について説明する。
【００６６】
図３に示すように、冷凍装置１７０は、密閉型圧縮機１００の吐出管１０８から吐出された冷媒ガス１０５が、凝縮器２８０に入り、放熱と凝縮が行われ、その後、キャピラリーチューブや膨張弁等の膨張器２８１で減圧され、蒸発器２８２で膨張し、周囲の熱を吸収することで冷却が行われる構成である。蒸発器２８２以降の冷媒ガス１０５は低圧側１
７１であり、吸入管１０７から密閉型圧縮機１００にもどる閉サイクルを形成している。
【００６７】
以上のように構成された密閉型圧縮機と冷凍装置について、以下その動作、作用を説明する。
【００６８】
密閉型圧縮機１００は、ステータ１３１に電流を流して磁界を発生させ、主軸１２７に固定されたロータ１３３を回転させることで、クランクシャフト１１７が回転し、偏心軸１２５に回転自在に取り付けられた連結手段１２３を介して、ピストン１２１がシリンダ１３７内を往復運動する。そして、このピストン１２１の往復運動に伴い、冷媒ガス１０５は、吸入マフラー１５１を介して圧縮室１３５内へ吸入され、圧縮された後、冷凍装置１７０へ吐出される。
【００６９】
次に、密閉型圧縮機１００の吸入行程について説明する。
【００７０】
ピストン１２１がシリンダ１３７の容積を増加する方向に動作すると、圧縮室１３５内の冷媒ガス１０５が膨張し、圧縮室１３５内の圧力が吸入圧力を下回ると、圧縮室１３５内の圧力と吸入マフラー１５１内の圧力との差により、吸入バルブ１４５が開き始める。
【００７１】
そして、冷凍装置１７０から戻った温度の低い冷媒ガス１０５は、密閉容器１０１内に拡散することなく、吸入管１０７から直接コネクタ１６５を経て、尾管１５３に流入する。ここで、吸入管１０７の開口を、コネクタ１６５を介さずにマフラー尾管受け口１６７に近接対向させた場合は、密閉容器１０１内への拡散を抑制した状態で、消音空間１６３内に導入される。そして、導入された冷媒ガス１０５は、連通管１５９を経て、圧縮室１３５内に流入する。
【００７２】
その後、ピストン１２１の動作が下死点から圧縮室１３５内の容積が減少する方向に転じると、圧縮室１３５内の圧力は上昇し、圧縮室１３５内の圧力と吸入マフラー１５１内の圧力との差によって、吸入バルブ１４５は閉じる。
【００７３】
ここで、尾管１５３のマフラー尾管受け口１６７と吸入管１０７の開口部１０６を、コネクタ１６５によって直接接続するか、コネクタ１６５を介せずに近接対向させて吸入経路を形成することにより、冷凍装置１７０から吸入管１０７を介して戻った低温で密度の大きい冷媒ガス１０５を、直接的に圧縮室１３５内に供給でき、体積効率が向上するようにしている。しかし、さらなる吸入温度の低下、換言すると、冷媒ガス１０５の密度の向上による体積効率向上のためには、吸入管１０７の密閉容器１０１接続部近傍であり、冷媒ガス１０５が、密閉容器１０１に流入する部分である開口部１０６での冷媒ガス１０５の温度を低下しない限り、さらなる高効率化は望めないこととなる。
【００７４】
この開口部１０６における冷媒ガス１０５の温度の低下をはかるために、本実施の形態１における吸入管１０７には、密閉容器１０１の外表面２０１から空間２０２をあけた部位に伝熱防止部材２０３が設けられている。この空間２０２は、極めて重要であり、伝熱防止部材２０３が密閉容器１０１に接触していると、密閉容器１０１から伝熱を受けてしまい、伝熱防止部材２０３自体が加熱され、温度飽和してしまう。ところが、空間２０２を設けることで、密閉容器１０１から伝熱防止部材２０３への熱伝達が減少し、伝熱防止部材２０３から吸入管１０７の密閉容器１０１への開口部１０６で冷却されることにより、冷媒ガス１０５の温度、密度を低減することが可能となる。
【００７５】
本実施の形態１では、伝熱防止部材２０３として、第２吸入管２１０が、吸入管１０７に密閉容器１０１の外表面２０１から離間した位置となるように接合部２１１を設けている。第２吸入管２１０は、冷却手段２１２を構成しており、密閉管部２１３の内部の低沸
点冷媒２１４、即ち冷却部材２１５が、吸入管１０７を冷却した後、加熱され、連通管２１５ａを通って冷却部２３１に到達し、フィン２１７が冷却ファン２３０によって冷却されることにより、冷却部材２１５の冷却を行うことができるように構成されている。
【００７６】
放熱部２１６の設置は、具体的には、冷凍装置である冷蔵庫を例にとれば、庫内の低温部分や、庫内で霜が発生する場所に設けることができる。これにより、庫内での霜付を抑制する効果も同時に得られ、冷凍装置としてのエネルギー損失も低減することができる。その結果、冷凍装置で余剰、もしくは運転上の弊害となる冷熱を、密閉型圧縮機１０１の吸入管１０７の開口部１０６に到達する冷媒ガス１０５の冷却に利用でき、密閉型圧縮機１００の体積効率、効率を向上することができる。
【００７７】
発明者の実験においては、冷蔵庫が通常運転される摂氏２５度（以下の温度は、全て摂氏温度）の室温条件に設置した場合の冷媒ガス１０５の温度を約２から５度低減することができ、これにより、密閉型圧縮機１００の効率（ＣＯＰ＝冷凍能力Ｗを入力Ｗで除した値）を０．０１から０．０３向上する効果を得た。
【００７８】
また、冷凍装置１７０である冷蔵庫での検討においては、冷凍室と冷蔵室近傍の霜の発生しやすい部分に放熱部分を設置することによって、密閉型圧縮機１００の吸入管部の熱量を利用し、霜付を防止するためのヒーター熱量を低減することができる。その結果、ヒーター熱量損失の低減がはかれ、冷凍装置１７０全体としてのエネルギー効率向上にも寄与することが確認できた。
【００７９】
さらに、本実施の形態１では、放熱部２１６にフィン２１７と冷却ファン２３０を設けているが、必ずしも必要ではない。前述の冷蔵庫の具体例でさらに詳しく述べると、冷却ファン２３０は、もともと冷蔵庫の冷気を循環させるために風路に設けられているファンを用いることで、余分なエネルギーを必要とせず、フィン２１７についても蒸発器等のもともと薄板のフィンを有する部分や、他の薄板部分を利用することで余分な部品を追加することなく構成することができる。また、冷凍装置１７０の冷却部分の実際を鑑みると、霜や水滴等の発生しやすい部分は、冷却側の薄板部分であり、このような部分に発生する霜や水は、冷凍装置１７０の冷却空気側熱伝達係数を阻害するため、冷凍装置１７０側から見ても、密閉型圧縮機１００の効率向上の観点から見ても、省エネルギーを達成できることとなり、エネルギー効率の高い、省エネルギーな密閉型圧縮機と冷凍装置を提供することが可能となる。
【００８０】
さらに、密閉型圧縮機１００の体積効率が向上するので、冷媒ガス１０５の質量循環量が増加し、冷却速度の向上になる。また、同一の冷凍装置１７０を冷却速度の向上なしで用いる場合には、密閉型圧縮機１００の気筒容積（いわゆる馬力）を小さくすることも可能となり、このような観点でも省エネルギー、ダウンサイジング等の効果を得ることができる。
【００８１】
また、室温が４０度を超える、一般的に冷凍負荷の高い環境下においては、密閉型圧縮機１００の密閉容器１０１の温度が上昇し、ひいては、吐出される冷媒ガス１０５の吐出温度が上昇してしまう。このような条件下では、冷媒ガス１０５と共に冷凍サイクル内を循環する冷凍機油１０３がシリンダヘッド１４７内の吐出空間、圧縮室１３５等の高温部で劣化が促進されるが、このことも、冷媒ガス１０５の吸入温度が低減されれば、劣化促進は格段に良化する。
【００８２】
冷凍機油１０３のような有機物の劣化促進は、１０度半減説に示されるように、冷媒ガス１０５の温度が１０度低下すれば、半分になり、前述した冷媒ガス１０５の温度を約５度低減できた結果によれば、劣化促進は良化しており、過酷な条件にさらされた場合にお
いても、十分な信頼性を維持することが可能となる。
【００８３】
さらに、冷凍機油１０３は、粘度グレードで示す４０度での動粘度が８以下になると、冷凍機油１０３の分子量が小さくなり、温度劣化が発生する温度が低下するが、前述した冷媒ガス１０５の温度低減は、より低粘度の粘度グレードＶＧ８以下の利用をより信頼性高く行えることも意味し、低粘度のグレードの冷凍機油１０３を用いることで、密閉型圧縮機１００の摺動部の損失を低減し、効率ＣＯＰをさらに向上させることが可能となる。
【００８４】
このように、本実施の形態１は、冷凍装置１７０で考えておかなければならない、通常の低い負荷条件においての効率向上、また、過負荷においての冷凍機油１０３等の有機物劣化の防止による信頼性向上をはかりながら、密閉型圧縮機１００と冷凍装置１７０の両者のエネルギー効率を高める発明であり、地球環境に優しく、信頼性が高いことから、使用期間を長くとれることで、省資源化にも寄与する。
【００８５】
（実施の形態２）
図４は、本発明の実施の形態２における密閉型圧縮機を搭載した冷凍装置の模式図である。
【００８６】
ここでは、実施の形態１と相違する構成を主体に説明し、実施の形態１と同じ構成要件については同一の符号を付して説明する。また、圧縮機の全体構成については、図１、図２を援用して相違分を説明し、冷凍装置の構成は、図３における説明を援用し、相違分を追記説明する。
【００８７】
図４において、密閉型圧縮機１００は、冷凍装置３７０に接続されている。冷凍装置３７０の構成は、図３における冷凍装置１７０と同一であるが、相違点は、蒸発器２８２に密閉型圧縮機１００の吸入管１０７を冷却する冷却手段３１２の密閉管部３１３に、断熱された細管３８３の一端が接続され、細管３８３の他端である放熱部３２６が、蒸発器２８２の内部に挿入されている点である。
【００８８】
また、他の相違点は、細管の蒸発器３８２に挿入された部分は、細管３８３に封入された冷却部材３１５である低沸点冷媒３２４や不凍液等により、吸入管３０７の冷却部分３２０（密閉管部３１３）と蒸発器３８２が熱移動可能に連結されている点である。
【００８９】
冷却ファン３３０は、蒸発器２８２の冷熱を冷凍装置３７０の冷却に循環させるとともに、細管３８３と蒸発器２８２の熱交換も促進している。
【００９０】
以上のように構成された密閉型圧縮機と冷凍装置について、以下その動作、作用を説明する。
【００９１】
密閉管部３１３の冷却部材３１５である低沸点冷媒３２４や不凍液等は、蒸発器２８２の冷熱を伝達することで、吸入管３０７を冷却し、冷媒ガス１０５が冷却される。
【００９２】
蒸発器２８２は、冷却熱の一部を失うことになるが、冷凍装置３７０の具体例として、たとえば冷蔵庫を例にして説明すると、密閉型圧縮機１００が、商用周波数の一定速度で運転されるものにおいては、冷凍能力は、膨張器２８１であるキャピラリー減圧量で決定されるので、外部室温や密閉型圧縮機１００の起動・停止により変化した凝縮・蒸発温度条件で運転されることとなる。したがって、例えば、運転・停止を繰り返す運転サイクルの運転の後期では、蒸発温度は大幅に低下し、冷却温度が下がりすぎることとなる。このような条件における冷熱は、余剰であり、その冷熱を密閉型圧縮機１００の吸入管１０７を冷却する熱として利用し、冷媒ガス１０５の温度を下げ、密閉型圧縮機１００の効率向
上に寄与させることができる。
【００９３】
一方、蒸発器２８２は、冷却温度が下がりすぎた状態を細管３８３に伝熱することにより、過剰に温度低下することが抑制でき、凝縮・蒸発温度により決定される高圧・低圧の条件からも、蒸発温度、即ち低圧圧力が下がりすぎ、密閉型圧縮機１００の圧縮比増加と論理効率が低下する条件での運転を回避し、冷凍装置３７０である例えば冷蔵庫のエネルギー効率を高めることが可能となる。
【００９４】
また、本実施の形態２に具体図は示していないが、細管３８３の蒸発器２８２との接触状態や、挿入状態を可変させる構造にすることは容易に実施でき、合わせて冷凍装置３７０の運転制御と組み合わせれば、蒸発器３８２の蒸発温度をコントロールすることが可能となる。この制御技術を用いて、さらに、細管３８３の可動技術や、制御において熱連動させるか否かをコントロールする技術を用いれば、密閉型圧縮機１００と共に、冷凍装置３７０全体のシステム効率を向上させることが可能となる。
【００９５】
尚、細管３８３に低沸点冷媒３２４を用いて、細管３８３内の対流伝熱を用いる場合は、細管３８３の中間部に弁を設け、対流伝熱を制御することも可能である。
【００９６】
（実施の形態３）
図５は、本発明の実施の形態３における密閉型圧縮機を搭載した冷凍装置の模式図である。
【００９７】
ここでは、実施の形態１または実施の形態２と相違する構成を主体に説明し、実施の形態１または実施の形態２と同じ構成要件については同一の符号を付して説明する。また、圧縮機の全体構成については、図１、図２を援用して相違分を説明し、冷凍装置の構成は、図３における説明を援用し、相違分を追記説明する。
【００９８】
図５において、密閉型圧縮機１００は、冷凍装置４７０に接続されている。冷凍装置４７０の構成は、図３における冷凍装置１７０と同一であるが、相違点は、冷却手段４１２の密閉管部４１３は、断熱された細管４８３が弁４９０を有し、膨張器２８１と蒸発器２８２の間に接続されている点である。
【００９９】
また、他の相違点は、細管４８３を、流出管４９３と流入管４９２から構成し、密閉管部４１３に流入する冷媒に、冷凍装置４７０および密閉型圧縮機１００に封入されている冷媒ガス１０５を冷却部材４１５として利用している点である。
【０１００】
弁４９０は、膨張器２８１の後側、蒸発器２８２の上流側に設けられ、蒸発器２８２の下流側には、流出管４９３が接続された構成である。
【０１０１】
以上のように構成された密閉型圧縮機と冷凍装置について、以下その動作、作用を説明する。
【０１０２】
弁４９０が開かれると、冷媒ガス４０５は、密閉管部４１３に流入し、吸入管１０７を冷却する。これにより、密閉型圧縮機１００が吸入する冷媒ガス１０５の温度低下がはかれ、密閉型圧縮機１００の体積効率、効率ＣＯＰの向上がはかれる動作は、実施の形態１、実施の形態２と同様である。
【０１０３】
冷凍装置４７０の効率は、弁４９０の開閉で変化する。密閉型圧縮機１００が運転中に弁４９０を開放し、過剰な冷媒ガス１０５を流出させると、余分なエネルギーをロスすることになるため、弁４９０は、開度が小さいか、あるいは流入管４９１は絞られているこ
とが適切である。
【０１０４】
また、密閉型圧縮機１００の停止時を用いて、蒸発器２８２の上流側から温度の低い冷媒ガス１０５を密閉管部４１３に流入させ、吸入管１０７の密閉型圧縮機１００への冷媒ガスの吸込み温度を低下させることもできる。
【０１０５】
さらに、密閉管部４１３の内部に、第２冷却部材４９４として例えば蓄熱材を部分充填し、密閉型圧縮機１００の停止時に蒸発器２８２の上流側から流入させた低温の冷媒ガス１０５の熱を蓄熱しておけば、次の密閉型圧縮機１００の運転再開時より長時間の冷熱利用を行うことができる。
【０１０６】
また、停止時の冷媒ガス１０５を密閉管部４１３に流入させることで、停止時の冷媒ガス１０５が密閉型圧縮機１００の内部に流入する量を減少させることが可能となり、冷凍機油１０３に冷媒ガス１０５が溶け込む量を抑制して、密閉型圧縮機１００の再起動時の冷媒フォーミングによる騒音の抑制をはかることができる。さらに、冷たい冷媒ガス１０５または冷媒の液として、密閉型圧縮機１００に戻ることで、冷凍機油１０３の温度が低下してしまい、粘度増加による摺動損失増加を起こす現象も再起動時に回避することが可能となる。
【０１０７】
以上のことから、弁４９０の制御、流入管４９２の管径を適切に設定すれば、密閉型圧縮機１００の損失を低減することで、冷凍装置４７０のエネルギー効率を向上することが可能となる。
【０１０８】
本実施の形態３の基本的な技術思想は、冷凍サイクルで無駄に捨てる冷熱や密閉型圧縮機１００に対して、効率を低下させる方向に作用する冷熱、いわゆる余剰熱を有効利用することで、密閉型圧縮機１００の効率を冷凍装置４７０全体の構成の中から引き出すことにある。その結果、効率の向上と共に、前述したような、フォーミング音の低減、また、冷凍機油１０３の密閉型圧縮機１００の起動時における冷凍機油１０３粘度の極端な低下による摺動部の摩耗も低減でき、エネルギー効率の向上、騒音の低減、信頼性の向上を同時にはかることができる。
【０１０９】
本発明の実施の形態１から３は、冷凍装置としては、冷蔵庫を主体に説明を行ったが、他の冷凍装置でも同様であり、本発明の技術思想、構成を用いれば、エネルギー効率の高い密閉型圧縮機と冷凍装置が実現できる。
【０１１０】
（実施の形態４）
図６は、本発明の実施の形態４における密閉型圧縮機の縦断面図、図７は、同実施の形態４における密閉型圧縮機の水平断面図、図８は、同実施の形態４における密閉型圧縮機を搭載した冷凍装置の模式図である。
【０１１１】
図６から図８において、本実施の形態４における密閉型圧縮機６００は、密閉容器６０１内底部に冷凍機油６０３を貯留するとともに、冷媒ガス６０５として例えば地球温暖化係数の低い炭化水素系のＲ６００ａ等が封入してある。
【０１１２】
また、密閉容器６０１は、鉄板の絞り成型によって形成されるとともに、一端が密閉容器６０１内に連通する開口部６０６を有し、他端が冷凍装置６７０の低圧側６７１に接続される吸入管６０７を備えている。
【０１１３】
密閉容器６０１内には、圧縮要素６０９と電動要素６１１を備えた圧縮機本体６１３がサスペンションスプリング６１５によって、密閉容器６０１内に弾性的に支持されて収納
されている。
【０１１４】
圧縮要素６０９は、クランクシャフト６１７、ブロック６１９、ピストン６２１、連結手段６２３等で構成されており、クランクシャフト６１７は、偏心軸６２５と主軸６２７とを備えるとともに、冷凍機油６０３に浸漬される主軸６２７の下端から偏心軸６２５上端までを連通し、主軸６２７表面に設けられた螺旋状の溝等からなる給油機構６２９を備えている。
【０１１５】
電動要素６１１は、ブロック６１９の下方にボルトによって固定されたステータ６３１と、ステータ６３１の内側の同軸上に配置され、主軸６２７に焼き嵌め固定されたロータ６３３で構成されている。
【０１１６】
ブロック６１９には、圧縮室６３５を形成するシリンダ６３７が一体に形成されるとともに、主軸６２７を回転自在に軸支する軸受部６３９を備えている。
【０１１７】
また、シリンダ６３７の端面には、吸入孔６４１と吐出孔（図示せず）を備えたバルブプレート６４３と、吸入孔６４１を開閉する吸入バルブ６４５と、バルブプレート６４３を閉塞するシリンダヘッド６４７が、ともにヘッドボルト６４９によって、シリンダ６３７の端面を封止するように押圧固定されている。また、バルブプレート６４３とシリンダヘッド６４７により、吸入マフラー６５１が把持されて固定されている。
【０１１８】
吸入マフラー６５１は、主にガラス繊維を添加したＰＢＴ等の合成樹脂で成型され、冷媒ガス６０５を吸入マフラー６５１内に導く尾管６５３を一体に成型したマフラー本体６５７と、吸入マフラー６５１内の冷媒ガス６０５を圧縮室６３５内に導く連通管６５９を備えたカバー６６１を組み合わせて一体化し、マフラー本体６５７内に消音空間６６３を形成している。
【０１１９】
尾管６５３は、一端が消音空間６６３に連通し、他端に冷媒ガス６０５を吸入マフラー６５１内に導入するコネクタ６６５を備えたマフラー尾管受け口６６７を有している。
【０１２０】
コネクタ６６５は、例えばゴム材等の可撓性材料で形成され、一端が尾管６５３のマフラー尾管受け口６６７に固定され、他端が吸入管６０７の開口部６０６を包囲するように密閉容器６０１の内壁面に弾性接触または近接設置されている。コネクタ６６５は、吸入管６０７からの冷媒ガス１０５を直接尾管１５３へ流入するように連結するものであり、コネクタ６６５を用いずとも、吸入管６０７の密閉容器６０１への開口部６０６と尾管６５３の開口部近傍に位置するマフラー尾管受け口６６７を近接対向させた構成でも同様である。
【０１２１】
密閉容器６０１の外表面６９９には、吐出管６０８と、この吐出管６０８から離れた位置に吸入管６０７が接続されている。吸入管６０７は、密閉容器６０１との接合部において２重管構造となっている。この２重管構造は、外側管７００と吸入管本体７０１より構成され、外側管７００は、密閉容器６０１に接合されるとともに、吸入管本体７０１との接続部７０３は、密閉容器６０１の外表面６９９から十分離れた位置にある。
【０１２２】
吸入管６０７は、密閉容器６０１の近傍では、２重管構造であるので、外側管７００と吸入管本体７０１との間には、空隙７０４が設けられており、冷媒ガス６０５あるいは、たとえばプラスチックフォーミング材や、ガラスウール等の低熱伝導部材７０５が充填されている。
【０１２３】
次に、冷凍装置６７０について説明する。
【０１２４】
図８に示すように、冷凍装置６７０は、密閉型圧縮機６００の吐出管６０８から吐出された冷媒ガス６０５が、凝縮器６８０に入り、ここで放熱と凝縮が行われ、その後、キャピラリーチューブや膨張弁等の膨張器６８１で減圧され、蒸発器６８２で膨張し、周囲の熱を吸収することで冷却が行われる構成である。
【０１２５】
蒸発器６８２以降の冷媒ガス６０５は、低圧側６７１であり、吸入管６０７から密閉型圧縮機６００にもどる閉サイクルを形成している。
【０１２６】
密閉型圧縮機６００は、ステータ６３１に電流を流して磁界を発生させ、主軸６２７に固定されたロータ６３３を回転させることで、クランクシャフト６１７が回転し、偏心軸６２５に回転自在に取り付けられた連結手段６２３を介して、ピストン６２１がシリンダ６３７内を往復運動する。そして、このピストン６２１の往復運動に伴い、冷媒ガス６０５は、吸入マフラー６５１を介して圧縮室６３５内へ吸入され、圧縮された後、冷凍装置６７０へ吐出される。
【０１２７】
次に、密閉型圧縮機６００の吸入行程について説明する。
【０１２８】
ピストン６２１がシリンダ６３７の容積が増加する方向に動作すると、圧縮室６３５内の冷媒ガス６０５が膨張し、圧縮室６３５内の圧力が吸入圧力を下回ると、圧縮室６３５内の圧力と吸入マフラー６５１内の圧力との差により、吸入バルブ６４５が開き始める。
【０１２９】
そして、冷凍装置６７０から戻った温度の低い冷媒ガス６０５は、密閉容器６０１内に拡散することなく、吸入管６０７から直接コネクタ６６５を経て、尾管６５３に流入する。ここで、吸入管６０７の開口を、コネクタ６６５を介さずにマフラー尾管受け口６６７に近接対向させた場合は、密閉容器６０１内への拡散を抑制した状態で、消音空間６６３内に導入される。そして、導入された冷媒ガス６０５は、連通管６５９を経て、圧縮室６３５内に流入する。
【０１３０】
その後、ピストン６２１の動作が下死点から圧縮室６３５内の容積が減少する方向に転じると、圧縮室６３５内の圧力は上昇し、圧縮室６３５内の圧力と吸入マフラー６５１内の圧力との差によって、吸入バルブ６４５は閉じる。
【０１３１】
ここで、尾管６５３のマフラー尾管受け口６６７と吸入管６０７の開口部６０６を、コネクタ６６５によって直接接続するか、コネクタ６６５を介せずに近接対向させて吸入経路を形成することにより、冷凍装置６７０から吸入管６０７を介して戻った低温で密度の大きい冷媒ガス６０５を、直接的に圧縮室６３５内に供給でき、体積効率が向上するようにしている。しかし、さらなる吸入温度の低下、換言すると、冷媒ガス６０５の密度の向上による体積効率向上のためには、吸入管６０７の密閉容器６０１接続部近傍であり、冷媒ガス６０５が密閉容器６０１に流入する部分である開口部６０６での冷媒ガス６０５の温度を低下しない限り、さらなる高効率化は望めないこととなる。
【０１３２】
この開口部６０６の冷媒ガス６０５の温度の低減をはかるために、本実施の形態４における吸入管６０７を、２重管構造としている。具体的には、外側管７００が密閉容器６０１の外表面６９９に溶接等によって接続している。
【０１３３】
したがって、密閉容器６０１からの伝熱を受けるのは、外側管７００であり、吸入管本体７０１に密閉容器６０１からの熱伝導が伝えられるのは、接続部７０３になる。この接続部７０３が密閉容器６０１の外表面６９９から十分離れているので、吸入管６０７への伝熱を低減することができる。
【０１３４】
発明者の実験によれば、密閉容器６０１が約５０度であり、室温が約２５度の条件下において、接続部７０３を外表面６９９から約２０ｃｍ離間させることによって、接続部では、室温に近い温度まで減少し、吸入管６０７への伝熱が大幅に低減されることを確認した。
【０１３５】
この結果として、吸入される冷媒ガス６０５の密閉容器６０１内に流入する時の温度は、約３度から５度低減できており、冷凍装置６７０として冷蔵庫を例にとり、室温摂氏２５度（以下の温度は、全て摂氏温度）での運転条件を近似させた時、密閉型圧縮機６００の効率、ＣＯＰを＋０．０２から０．０３高効率化する結果が得られた。
【０１３６】
さらに、吸入管６０７への熱伝導の低減と共に、冷媒ガス６０７の密閉容器６０１への吸い込み部近傍の温度を、外側管７００の放熱効果で得ることができるので、外側管の面積拡大を行うと、さらに効率が向上する効果を得ている。
【０１３７】
一方、この効果は、室温がより低い条件である、一般家庭での平均的な使用温度２５度以下の条件において、吸入管６０７周りの温度と密閉容器６０１の温度差がより大きくなることから、顕著な効果として現れるとともに、平均的な使用温度２５度以下での運転が一般家庭の年間の大半を占めることから、省エネルギー効果も大きく、冷凍装置６７０の省エネルギー化に寄与することができる。
【０１３８】
また、密閉型圧縮機６００の体積効率が向上することから、より小さい気筒容積仕様の密閉型圧縮機６００の利用が可能になる。さらに、インバーターによる商用運転周波数を低くできる密閉型圧縮機６００を用いる場合、商用運転周波数の８０％、即ち約２０％低い能力以下で運転する場合においては、冷媒ガス６０５の流速も低下するので、より伝熱影響が顕著になるため、前述した本実施の形態４の構成が大きな高効率効果をもたらすこととなる。
【０１３９】
さらに、室温が４０度になるような過酷な条件が過渡的に発生した場合においては、前述した冷媒ガス６０５の冷却効果は、冷媒ガス６０５と共に冷凍装置６７０を循環する冷凍機油６０３の劣化促進を抑制する効果を有するので、密閉型圧縮機６００および冷凍装置６７０の信頼性の向上もはかることができる。
【０１４０】
さらに、過渡的に発生するような、室温が高い条件での信頼性向上がはかれることは、冷凍機油６０３の高粘度品と比較して熱的劣化促進を起こしやすいＶＧ８グレード以下の低粘度の冷凍機油６０３の使用をはかれることとなる。冷凍機油６０３の粘度グレードを低下できることは、摺動部を潤滑する粘性抵抗による損失の低減にもつながり、このような観点からも密閉型圧縮機６００の効率を高めることができる。
【０１４１】
また、２重管構造の外側管７００と吸入管本体７０１の空隙７０４の空隙寸法の設定や、さらには、内部に低熱伝導部材７０５として例えば、グラスウール、プラスチック材、発泡プラスチック素材等を充填することにより、熱伝導の抑制とともに、密閉容器６０１の内部空間体積を増加が抑制でき、冷凍装置６７０の冷媒ガス６０５の全質量を極力増やすことがなくなる。
【０１４２】
本実施の形態４によれば、密閉型圧縮機６００の高効率化、高信頼性化がはかれ、部材としても、大幅な追加部品や複雑な構造を必要としないため、省エネルギー、省資源の両面から地球環境に優しい密閉型圧縮機と冷凍装置を提供できることとなる。
【産業上の利用可能性】
【０１４３】
以上のように、本発明にかかる密閉型圧縮機は、吸入管から密閉容器に戻る冷媒ガスの温度を効率よく低減することで、密閉型圧縮機と冷凍装置のエネルギー効率を高めることができ、さまざまな冷凍システムに利用することが可能である。
【符号の説明】
【０１４４】
１００、６００ 密閉型圧縮機
１０１、６０１ 密閉容器
１０３、６０３ 冷凍機油
１０５、６０５ 冷媒ガス
１０７、６０７ 吸入管
１０８、６０８ 吐出管
１０９、６０９ 圧縮要素
１１１、６１１ 電動要素
１１９、６１９ ブロック
１２１、６２１ ピストン
１３５、６３５ 圧縮室
１４５、６４５ 吸入バルブ
１５１、６５１ 吸入マフラー
１５３、６５３ 尾管
１５７、６５７ マフラー本体
１５９、６５９ 連通管
１６３、６６３ 消音空間
１７０、３７０、４７０、６７０ 冷凍装置
２０１、６９９ 外表面
２０２ 空間
２０３ 伝熱防止部材
２１０ 第２吸入管
２１１ 接合部
２１２、３１２、４１２ 冷却手段
２１３、３１３、４１３ 密閉管部
２１４、３２４ 低沸点冷媒
２１５、３１５、４１５ 冷却部材
２１６、３２６ 放熱部
２２０ 冷却部分
２３０、３３０ 冷却ファン
２３１ 冷却部
２８０、６８０ 凝縮器
２８１、６８１ 膨張器
２８２、６８２ 蒸発器
３８３、４８３ 細管
４９０ 弁
７００ 外側管
７０３ 接続部
７０４ 空隙
７０５ 低熱伝導部材
【技術分野】
【０００１】
本発明は、家庭用冷蔵庫、冷凍空調装置で用いられる密閉型圧縮機の特に、吸入管の温度低減による効率改善を図る技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、地球環境保護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などにおいても、特に高効率化が強く要望されている。
【０００３】
従来、この種の密閉型圧縮機としては、密閉容器内外を連通する吸入管と圧縮機の吸入マフラーの吸入口とを可撓性材料でできた管状コネクタで接続して吸入経路を形成し、冷凍装置を循環して戻ってきた低温で密度の大きい冷媒ガスを密閉容器内に開放することなく圧縮室に吸入するとともに、吸入マフラーに均圧チャンバーを備え、吸入経路と密閉容器内空間との圧力差を小さくしたものがある（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
図９は、特許文献１に記載された従来の密閉型圧縮機の縦断面図、図１０は、同特許文献に記載された従来の吸入マフラーの概略断面図である。
【０００５】
図９および図１０に示すように、従来の密閉型圧縮機は、密閉容器１の底部に冷凍機油３を貯留するとともに冷媒ガス５が充填され、圧縮機本体７がサスペンションスプリング９によって、密閉容器１内に弾性的に支持されている。
【０００６】
圧縮機本体７は、電動要素１１と、電動要素１１の上方に配設される圧縮要素１３とを備え、電動要素１１は、ステータ１５およびロータ１７を有している。
【０００７】
圧縮要素１３は、偏心軸１９と主軸２１とを備えたクランクシャフト２３と、圧縮室２５を形成するシリンダ２７を一体に形成したブロック２９と、シリンダ２７内を往復運動するピストン３１と、シリンダ２７の端面を封止するバルブプレート３３と、バルブプレート３３に形成された吸入孔３５を開閉する吸入バルブ３７と、偏心軸１９とピストン３１とを連結する連結手段３９を備えている。
【０００８】
さらに、シリンダ２７の端面に取り付けられたバルブプレート３３と、バルブプレート３３を閉塞するシリンダヘッド４１により、吸入マフラー４３は狭持されて固定されている。
【０００９】
吸入マフラー４３は、ＰＢＴなどの樹脂で成型されるとともに、消音空間４５を形成するマフラー本体４７と、マフラー本体４７に設けられた吸入口４９と、可撓性材料でできた管状コネクタ５１とで構成されている。
【００１０】
管状コネクタ５１は、一端が吸入口４９に連通し、他端が密閉容器１に設けられた容器内外を連通する吸入管５３の開口部を包囲するように密閉容器１の内壁面に弾性接触するように押圧されている。
【００１１】
また、マフラー本体４７は、均圧チャンバー５５を備え、均圧チャンバー５５の一端は、密閉容器１内と連通する開口部５７を備えるとともに、他端は消音空間４５と連通する均圧孔５９を有したオリフィス６１を備えている。
【００１２】
また、密閉容器と、低温部分との温度差を利用して、発電を行い、エネルギー回収をす
る技術が開示されている（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】特表２００５−５２００８３号公報
【特許文献２】特許第４３００６３７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、上記従来の構成では、吸入される冷媒ガス５の温度を低下させ、体積効率を向上させることによって効率を向上させることはできるが、密閉容器１内に冷媒ガス５が解放される前の段階として、吸入管５３と密閉容器１との熱伝達により、吸入管５３自体が加熱されてしまう構成である。そのため、吸入管５３内を流れる冷媒ガス５は、吸入口４９から近接して吸入するにしろ、上記従来例のように、管状コネクタ５１で直接接続された吸入経路を形成することにより、直接接続された吸入経路で直接吸入を行う場合にせよ、吸入管５３での加熱を回避することはできず、冷媒ガス５の冷却効果が不十分となる課題があった。
【００１５】
また、この課題は、冷媒ガス５の流速が遅い条件、例えば、気筒容積が小さい場合や、冷媒ガス５の密度が小さい場合、即ち蒸発温度が低い場合には、より顕著に現れる。
【００１６】
さらに、冷媒ガス５の流速を高める方法としては、吸入管５３の内径を小さくする方法も容易に考えられるが、内径を小さくすると、通路抵抗が増加し、圧力損失を増大させてしまい、効率低下を発生する課題がある。このことは、通路損失低減の観点から、吸入管５３の径を大きくすることと、冷媒ガス５の流速を速くし、熱伝達を低下することには、相反する課題があった。
【００１７】
さらに、上記特許文献２に開示されているような、温度差発電素子を用いると、機器自体の構成が複雑化し、実用には向かない課題もあった。
【００１８】
本発明は、上記従来の課題を解決するもので、吸入管に伝熱防止部材を備えることにより、冷媒ガスが密閉容器内に入る段階での冷媒の温度上昇を低減でき、また、冷媒密度が高いため、密閉型圧縮機の能力を高くすることが可能となる。これにより、小さな密閉型圧縮機で、大きな冷凍装置、例えば大容量の冷蔵庫を運転することが可能となる。
【００１９】
また、冷媒密度が高くなり、体積効率を高くできることで、必要所要動力当たりに対する能力比率が高まり、圧縮機の効率を高くすることを目的とする。
【００２０】
さらに、冷媒ガスの流量が低い場合、あるいは、冷凍装置の蒸発温度が低く冷媒密度が低い場合において特に顕著となる冷媒ガスの密閉容器流入時の加熱を抑制することが可能となり、特に、密閉型圧縮機の能力が小さい場合、いわゆる密閉型圧縮機の気筒容積が小さい場合に密閉型圧縮機、および、冷蔵庫などの冷凍装置の効率を高くすることを目的とする。
【００２１】
また、本発明によれば、機器は大型化せず、密閉型圧縮機、および、冷凍装置が有するもともとの構成をほぼ維持したままで、目的とする冷媒温度の低減、あるいは、冷熱源のエネルギー回収が可能とすることを目的とする。
【００２２】
以上のように本発明の密閉型圧縮機および冷凍装置は、効率が高く、省エネルギーで、環境に優しい特性を、複雑な機器を付加することなく実現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２３】
上記従来の課題を解決するために、本発明の密閉型圧縮機は、冷媒ガスが封入された密閉容器内に、電動要素によって駆動される圧縮要素を収容し、また、密閉容器に、一端が密閉容器内空間に連通し、他端が冷凍装置に接続される吸入管と、一端が前記圧縮要素と連通し、他端が冷凍装置に接続される吐出管を備え、前記圧縮要素を、圧縮室を形成するブロックと、前記圧縮室内を往復運動するピストンと、前記圧縮室の端部に配設された吸入バルブと、前記圧縮室に連通する吸入マフラーを備える構成とし、前記吸入マフラーを、少なくとも消音空間を形成するマフラー本体と、前記消音空間と前記圧縮室とを吸入バルブを介して連通する連通管と、前記吸入管と直接または近接して配置され、かつ前記吸入マフラー本体に冷媒ガスを導入する尾管を備える構成とし、さらに、前記吸入管を冷却する冷却装置を備えたものである。
【００２４】
これによって、前記吸入管に設けられた冷却装置は、吸入管を冷却する。その結果、前記吸入管の前記密閉容器内への入口部の温度が低減され、前記密閉容器内への冷媒ガスの温度が低下し、冷媒ガスの密度を高く維持できる。したがって、単位容積あたりの冷媒質量が増加し、密閉型圧縮機の体積効率の向上と、効率の向上が可能となる。
【００２５】
また、上記構成の密閉型圧縮機を搭載した冷凍装置は、冷凍装置内を循環する冷媒ガスの質量流量が増加することで、機器の運転率が下がり、インバーター等の商用回転数以下で運転される可変回転数の密閉型圧縮機を用いた冷凍装置にあっては、より低い回転数での運転が可能となり、いずれの場合も、冷蔵庫等の冷凍装置のエネルギー消費量を低減することが可能となる。
【発明の効果】
【００２６】
本発明の密閉型圧縮機は、吸入管の密閉容器への入口近傍での温度を下げることで、冷媒ガスの密閉容器への入口の温度を低減することができ、密閉型圧縮機の体積効率および効率を向上することができる。
【００２７】
また、かかる密閉型圧縮機を搭載した冷凍装置は、エネルギー効率を向上することができるので、地球環境に優しい、省エネルギーな機器を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の実施の形態１における密閉型圧縮機の縦断面図
【図２】同実施の形態１における密閉型圧縮機の水平断面図
【図３】同実施の形態１における密閉型圧縮機を搭載した冷凍装置の模式図
【図４】本発明の実施の形態２における密閉型圧縮機を搭載した冷凍装置の模式図
【図５】本発明の実施の形態３における密閉型圧縮機を搭載した冷凍装置の模式図
【図６】本発明の実施の形態４における密閉型圧縮機の縦断面図
【図７】同実施の形態４における密閉型圧縮機の水平断面図
【図８】同実施の形態４における密閉型圧縮機を搭載した冷凍装置模式図
【図９】従来の密閉型圧縮機の縦断面図
【図１０】同圧縮機の吸入マフラーの概略断面図
【発明を実施するための形態】
【００２９】
請求項１に記載の発明は、冷媒ガスが封入された密閉容器内に、電動要素によって駆動される圧縮要素を収容し、また、密閉容器に、一端が密閉容器内空間に連通し、他端が冷凍装置に接続される吸入管と、一端が前記圧縮要素と連通し、他端が冷凍装置に接続される吐出管を備え、前記圧縮要素を、圧縮室を形成するブロックと、前記圧縮室内を往復運動するピストンと、前記圧縮室の端部に配設された吸入バルブと、前記圧縮室に連通する
吸入マフラーを備える構成とし、前記吸入マフラーを、少なくとも消音空間を形成するマフラー本体と、前記消音空間と前記圧縮室とを吸入バルブを介して連通する連通管と、前記吸入管と直接連結、または近接して配置され、かつ前記吸入マフラー本体に冷媒ガスを導入する尾管を備える構成とし、さらに、前記吸入管を冷却する冷却装置を備えたものである。
【００３０】
かかる構成とすることにより、前記冷却装置が吸入管を冷却するため、吸入管を通過する冷媒ガスの温度を低下することができ、密閉型圧縮機の効率を向上することができる。
【００３１】
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、前記冷却装置を、前記密閉容器の外表面との間に空間を介して設けた伝熱防止部材としたものである。
【００３２】
かかる構成とすることにより、前記吸入管に設けられた伝熱防止部材は、前記密閉容器の外表面との間に空間があるので、密閉容器外表面からの伝熱を直接受けることがなく、密閉容器の温度より、十分低い温度に維持することが可能となり、前記伝熱防止部材により、吸入管が冷却されることとなる。
【００３３】
その結果、前記吸入管の密閉容器内への入口部の温度が低下され、前記密閉容器内への冷媒ガスの温度が低下し、冷媒ガスの密度が高く維持できる。これに伴い、単位容積あたりの冷媒質量が増加し、密閉型圧縮機の体積効率の向上と、効率の向上が可能となる。
【００３４】
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、前記伝熱防止部材を、前記密閉容器の前記吸入管の周りに、前記吸入管と隙間を設けて前記密閉容器に固着された第２吸入管とし、前記第２吸入管の前記吸入管との接合部を、前記密閉容器の外表面から離れた位置としたものである。
【００３５】
かかる構成とすることにより、前記第２吸入管に伝熱される前記密閉容器の外表面からの熱は、前記吸入管に伝熱する位置が、前記密閉容器から離れているため、吸入管へ伝熱される温度が低下した状態となる。これによって、前記吸入管の密閉容器近傍での温度が低下する。したがって、冷媒ガスの密閉容器への流入時の温度低下をはかることができ、請求項２に記載の効果に加えてさらに、密閉型圧縮機の体積効率、効率の向上をはかることが可能となる。
【００３６】
請求項４に記載の発明は、請求項２または３に記載の発明において、前記伝熱防止部材を、前記吸入管の周りに設けた冷却手段としたものである。
【００３７】
かかる構成とすることにより、前記冷却手段が、密閉容器の外表面と空間をおいて配設されることに伴い、冷却手段自体が、密閉容器の外表面からの伝熱により加熱されることが抑制され、冷却手段自体の冷却効果は、そのまま吸入管の温度低下に寄与する。その結果、冷媒ガスの密閉容器への流入時の温度低減をはかることができ、密閉型圧縮機の体積効率、効率の向上をはかることが可能となる。
【００３８】
請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の発明において、前記冷却手段を、前記吸入管の外部で、かつ前記密閉容器と隙間を設けて配設され、かつ内部に冷却部材を充填した密閉管部とし、さらに、前記密閉管部に、少なくとも一つ以上の冷却部を設けたものである。
【００３９】
かかる構成とすることにより、前記密閉管部の冷却部分により、冷却部材が冷却され、この冷却部材が、前記吸入管を冷却する。この時に、前記密閉容器の外表面から、冷却手段である密閉管部と密閉管部の内部に充填された冷却部材や、冷却部分には、密閉容器か
らの伝熱がないので、冷却部材や、冷却部分が加熱されることはなく、吸入管は効率よく冷却される。これによって、冷媒ガスの密閉容器への流入時の温度低下をはかることができ、密閉型圧縮機の体積効率、効率の向上をはかることが可能となる。
【００４０】
請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の発明において、前記冷却部材を、低沸点冷媒を用い、さらに、放熱部を、連通管を通して前記冷却部と連結し、さらに、前記冷却部を冷却する冷却ファンを備える構成としたものである。
【００４１】
かかる構成とすることにより、前記密閉管部の中に充填された低沸点冷媒が蒸発し、冷却部と連通管により連通した放熱部で凝縮して密閉管部と接する吸入管にもどり、吸入管を冷却することを繰り返す。この時、前記密閉管部は、前記密閉容器と隙間があるので、密閉容器の伝熱影響を受けず、密閉容器自体の伝熱による冷却に影響することはない。したがって、前記吸入管と吸入管内部を流れる冷媒ガスを直接冷却することができ、吸入管を効率よく冷却することができる。これによって、冷媒ガスの密閉容器への流入時の温度低下をはかることができ、密閉型圧縮機の体積効率、効率の向上をはかることが可能となる。
【００４２】
請求項７に記載の発明は、請求項５に記載の密閉型圧縮機の吐出管と吸入管に、凝縮器、膨張器、蒸発器の直列回路を接続して冷凍装置を構成し、前記冷却部分を、前記蒸発器と熱交換可能に配置し、前記冷却部分と前記密閉管部を、断熱された細管によって連結したものである。
【００４３】
かかる構成とすることにより、前記冷却部分は、前記蒸発器の冷熱を利用することが可能となり、十分に低い温度を前記密閉管部へ伝達することができる。また、冷凍装置自体は、一定期間での冷熱利用であり、冷凍装置全体として、余剰となった冷熱を吸入管側に還元することで、密閉型圧縮機の効率をあげ、冷凍装置の中の主たる入力部分を占める密閉型圧縮機の入力を低減し、冷凍装置全体のエネルギー効率を高めることができる。
【００４４】
請求項８に記載の発明は、請求項７に記載の発明において、前記断熱された細管の一端を、前記蒸発器と膨張器の間に接続し、前記細管に開閉弁を設けたものである。
【００４５】
かかる構成とすることにより、断熱された細管から、冷凍装置の蒸発器に向かう回路を開閉することが可能となる。これによって、冷凍装置の蒸発器の温度を制御しながら、温度制御で余剰となった冷熱源を、前記吸入管の冷却と、密閉容器内に入る冷媒ガスの冷却に利用することができる。したがって、冷熱を吸入管側に還元することで、密閉型圧縮機の効率をあげ、密閉型圧縮機の入力を低減して冷凍装置全体のエネルギー効率を高めることができる。
【００４６】
請求項９に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記冷却装置を、前記吸入管と該吸入管を囲う外側管の２重管とし、前記外側管を前記密閉容器に固定し、前記外側管と吸入管の接続部を、前記密閉容器の外表面から十分離れた位置とし、前記吸入管と前記外側管の間の空隙に、前記冷媒ガスまたは、低熱伝導部材を充填した構成としたものである。
【００４７】
かかる構成とすることにより、前記密閉容器から直接個体間熱伝導を受ける部分は、２重管の外側管となる。外側管に伝熱された熱は、密閉容器の外表面から十分離れ、温度が低下された位置で吸入管に伝熱するので、吸入管への伝熱が低減される。その結果、前記吸入管から密閉容器内に流入する冷媒ガスの温度は、低減され、冷媒ガスの密度が高く維持できることとなる。したがって、単位容積あたりの冷媒質量が増加し、密閉型圧縮機の体積効率の向上と、効率の向上が可能となる。また、冷凍装置を循環する冷媒ガスの質量
流量が増加することで、機器の運転率が下がることや、所謂インバーター等の商用回転数以下で運転される可変回転数の密閉型圧縮機を搭載した冷凍装置にあっては、より低い回転数での運転が可能となり、いずれの場合も、冷蔵庫等の冷凍装置のエネルギー消費量を低減することが可能となる。
【００４８】
請求項１０に記載の発明は、請求項７または８に記載の発明において、前記密閉型圧縮機を、少なくとも商用電源周波数の８０パーセント以下の周波数で運転されるものである。
【００４９】
かかる構成とすることにより、商用周波数の約２０パーセント減の能力領域において、冷凍装置における冷媒ガスの流量も２０パーセント減少することとなるが、流速が低下し、吸入管での冷媒ガスが促進されてしまう構成において、密閉容器温度から、十分低い温度に維持することが可能となり、吸入管が冷却されることとなる。その結果、吸入管の密閉容器内への入口部の温度が低減され、密閉容器内への冷媒ガスの温度が低下し、冷媒ガスの密度が高く維持できる。その結果、単位容積あたりの冷媒質量が増加し、密閉型圧縮機の体積効率の向上と、効率の向上が可能となる。より具体的には、機器の運転率が下がることや、いわゆるインバーター等で運転される可変回転数の密閉型圧縮機を搭載した冷凍装置において運転効率を向上することが可能となり、冷蔵庫等の冷凍装置のエネルギー消費量を低減することが可能となる。
【００５０】
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本発明が限定されるものではない。
【００５１】
（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縦断面図、図２は、同実施の形態１における密閉型圧縮機の水平断面図、図３は、同実施の形態１における密閉型圧縮機を搭載した冷凍装置の模式図である。
【００５２】
図１から図３において、本発明の実施の形態１における密閉型圧縮機１００は、密閉容器１０１内底部に冷凍機油１０３を貯留するとともに、冷媒ガス１０５として例えば地球温暖化係数の低い炭化水素系のＲ６００ａ等が封入してある。
【００５３】
また、密閉容器１０１は、鉄板の絞り成型によって形成されるとともに、一端が密閉容器１０１内に連通する開口部１０６を有し、他端が冷凍装置１７０の低圧側１７１に接続される吸入管１０７を備えている。
【００５４】
密閉容器１０１内には、圧縮要素１０９と電動要素１１１を備えた圧縮機本体１１３がサスペンションスプリング１１５によって、密閉容器１０１内に弾性的に支持されて収納されている。
【００５５】
圧縮要素１０９は、クランクシャフト１１７、ブロック１１９、ピストン１２１、連結手段１２３等で構成されており、クランクシャフト１１７は、偏心軸１２５と主軸１２７とを備えるとともに、冷凍機油１０３に浸漬される主軸１２７の下端から偏心軸１２５上端までを連通し、主軸１２７表面に設けられた螺旋状の溝等からなる給油機構１２９を備えている。
【００５６】
電動要素１１１は、ブロック１１９の下方にボルトによって固定されたステータ１３１と、ステータ１３１の内側の同軸上に配置され、主軸１２７に焼き嵌め固定されたロータ１３３で構成されている。
【００５７】
ブロック１１９には、圧縮室１３５を形成するシリンダ１３７が一体に形成されるとともに、主軸１２７を回転自在に軸支する軸受部１３９を備えている。
【００５８】
また、シリンダ１３７の端面には、吸入孔１４１と吐出孔（図示せず）を備えたバルブプレート１４３と、吸入孔１４１を開閉する吸入バルブ１４５と、バルブプレート１４３を閉塞するシリンダヘッド１４７が、ともにヘッドボルト１４９によって、シリンダ１３７の端面を封止するように押圧固定されている。さらに、バルブプレート１４３とシリンダヘッド１４７により、吸入マフラー１５１が把持されて固定されている。
【００５９】
吸入マフラー１５１は、主にガラス繊維を添加したＰＢＴ等の合成樹脂で成型され、冷媒ガス１０５を吸入マフラー１５１内に導く尾管１５３を一体に成型したマフラー本体１５７と、吸入マフラー１５１内の冷媒ガス１０５を圧縮室１３５内に導く連通管１５９を備えたカバー１６１を組み合わせて一体化し、マフラー本体１５７内に消音空間１６３を形成している。
【００６０】
尾管１５３は、一端が消音空間１６３に連通し、他端に冷媒ガス１０５を吸入マフラー１５１内に導入するコネクタ１６５を備えたマフラー尾管受け口１６７を有している。
【００６１】
コネクタ１６５は、例えばゴム材等の可撓性材料で形成され、一端が尾管１５３のマフラー尾管受け口１６７に固定され、他端が吸入管１０７の開口部１０６を包囲するように密閉容器１０１の内壁面に弾性接触または近接設置されている。コネクタ１６５は、吸入管１０７からの冷媒ガス１０５を直接尾管１５３へ流入するように連結するものであり、コネクタ１６５を用いずとも、吸入管１０７の密閉容器１０１への開口部１０６と尾管１５３の開口部近傍に位置するマフラー尾管受け口１６７を近接対向させた構成でも同様である。
【００６２】
密閉容器１０１の外表面２０１には、吐出管１０８と、この吐出管１０８から離れた位置に吸入管１０７が接続されている。吸入管１０７においては、外表面２０１から空間２０２を設けた位置、すなわち、外表面２０１に接触しない位置に、伝熱防止部材２０３が、吸入管１０７に接触して配設されている。
【００６３】
伝熱防止部材２０３は、第２吸入管２１０が吸入管１０７に接合部２１１で接触させた構成であり、第２吸入管２１０は、冷却手段２１２を構成する。冷却手段２１２は、密閉管部２１３を有し、密閉管部２１３の内部には、低沸点冷媒２１４が封入されている。低沸点冷媒２１４としては、冷媒ガス１０５に用いられる冷媒であるイソブタンやプロパン、二酸化炭素、ＨＦＣ冷媒、ＨＦＯ冷媒等、さまざま冷媒が可能であり、気液混合状態で封入されている。本実施の形態１においては、低沸点冷媒２１４が冷却部材２１５に相当する。
【００６４】
冷却部材２１５である低沸点冷媒２１４は、冷却部分２２０を有し、本実施の形態１においては、冷却部分２２０は、密閉管部２１３に、連通管２１５ａを介して接続された端部に設けられた放熱部２１６であり、放熱部２１６に設けられたフィン２１７とフィンを冷却する冷却ファン２３０が冷却部２３１である。
【００６５】
次に、冷凍装置１７０について説明する。
【００６６】
図３に示すように、冷凍装置１７０は、密閉型圧縮機１００の吐出管１０８から吐出された冷媒ガス１０５が、凝縮器２８０に入り、放熱と凝縮が行われ、その後、キャピラリーチューブや膨張弁等の膨張器２８１で減圧され、蒸発器２８２で膨張し、周囲の熱を吸収することで冷却が行われる構成である。蒸発器２８２以降の冷媒ガス１０５は低圧側１
７１であり、吸入管１０７から密閉型圧縮機１００にもどる閉サイクルを形成している。
【００６７】
以上のように構成された密閉型圧縮機と冷凍装置について、以下その動作、作用を説明する。
【００６８】
密閉型圧縮機１００は、ステータ１３１に電流を流して磁界を発生させ、主軸１２７に固定されたロータ１３３を回転させることで、クランクシャフト１１７が回転し、偏心軸１２５に回転自在に取り付けられた連結手段１２３を介して、ピストン１２１がシリンダ１３７内を往復運動する。そして、このピストン１２１の往復運動に伴い、冷媒ガス１０５は、吸入マフラー１５１を介して圧縮室１３５内へ吸入され、圧縮された後、冷凍装置１７０へ吐出される。
【００６９】
次に、密閉型圧縮機１００の吸入行程について説明する。
【００７０】
ピストン１２１がシリンダ１３７の容積を増加する方向に動作すると、圧縮室１３５内の冷媒ガス１０５が膨張し、圧縮室１３５内の圧力が吸入圧力を下回ると、圧縮室１３５内の圧力と吸入マフラー１５１内の圧力との差により、吸入バルブ１４５が開き始める。
【００７１】
そして、冷凍装置１７０から戻った温度の低い冷媒ガス１０５は、密閉容器１０１内に拡散することなく、吸入管１０７から直接コネクタ１６５を経て、尾管１５３に流入する。ここで、吸入管１０７の開口を、コネクタ１６５を介さずにマフラー尾管受け口１６７に近接対向させた場合は、密閉容器１０１内への拡散を抑制した状態で、消音空間１６３内に導入される。そして、導入された冷媒ガス１０５は、連通管１５９を経て、圧縮室１３５内に流入する。
【００７２】
その後、ピストン１２１の動作が下死点から圧縮室１３５内の容積が減少する方向に転じると、圧縮室１３５内の圧力は上昇し、圧縮室１３５内の圧力と吸入マフラー１５１内の圧力との差によって、吸入バルブ１４５は閉じる。
【００７３】
ここで、尾管１５３のマフラー尾管受け口１６７と吸入管１０７の開口部１０６を、コネクタ１６５によって直接接続するか、コネクタ１６５を介せずに近接対向させて吸入経路を形成することにより、冷凍装置１７０から吸入管１０７を介して戻った低温で密度の大きい冷媒ガス１０５を、直接的に圧縮室１３５内に供給でき、体積効率が向上するようにしている。しかし、さらなる吸入温度の低下、換言すると、冷媒ガス１０５の密度の向上による体積効率向上のためには、吸入管１０７の密閉容器１０１接続部近傍であり、冷媒ガス１０５が、密閉容器１０１に流入する部分である開口部１０６での冷媒ガス１０５の温度を低下しない限り、さらなる高効率化は望めないこととなる。
【００７４】
この開口部１０６における冷媒ガス１０５の温度の低下をはかるために、本実施の形態１における吸入管１０７には、密閉容器１０１の外表面２０１から空間２０２をあけた部位に伝熱防止部材２０３が設けられている。この空間２０２は、極めて重要であり、伝熱防止部材２０３が密閉容器１０１に接触していると、密閉容器１０１から伝熱を受けてしまい、伝熱防止部材２０３自体が加熱され、温度飽和してしまう。ところが、空間２０２を設けることで、密閉容器１０１から伝熱防止部材２０３への熱伝達が減少し、伝熱防止部材２０３から吸入管１０７の密閉容器１０１への開口部１０６で冷却されることにより、冷媒ガス１０５の温度、密度を低減することが可能となる。
【００７５】
本実施の形態１では、伝熱防止部材２０３として、第２吸入管２１０が、吸入管１０７に密閉容器１０１の外表面２０１から離間した位置となるように接合部２１１を設けている。第２吸入管２１０は、冷却手段２１２を構成しており、密閉管部２１３の内部の低沸
点冷媒２１４、即ち冷却部材２１５が、吸入管１０７を冷却した後、加熱され、連通管２１５ａを通って冷却部２３１に到達し、フィン２１７が冷却ファン２３０によって冷却されることにより、冷却部材２１５の冷却を行うことができるように構成されている。
【００７６】
放熱部２１６の設置は、具体的には、冷凍装置である冷蔵庫を例にとれば、庫内の低温部分や、庫内で霜が発生する場所に設けることができる。これにより、庫内での霜付を抑制する効果も同時に得られ、冷凍装置としてのエネルギー損失も低減することができる。その結果、冷凍装置で余剰、もしくは運転上の弊害となる冷熱を、密閉型圧縮機１０１の吸入管１０７の開口部１０６に到達する冷媒ガス１０５の冷却に利用でき、密閉型圧縮機１００の体積効率、効率を向上することができる。
【００７７】
発明者の実験においては、冷蔵庫が通常運転される摂氏２５度（以下の温度は、全て摂氏温度）の室温条件に設置した場合の冷媒ガス１０５の温度を約２から５度低減することができ、これにより、密閉型圧縮機１００の効率（ＣＯＰ＝冷凍能力Ｗを入力Ｗで除した値）を０．０１から０．０３向上する効果を得た。
【００７８】
また、冷凍装置１７０である冷蔵庫での検討においては、冷凍室と冷蔵室近傍の霜の発生しやすい部分に放熱部分を設置することによって、密閉型圧縮機１００の吸入管部の熱量を利用し、霜付を防止するためのヒーター熱量を低減することができる。その結果、ヒーター熱量損失の低減がはかれ、冷凍装置１７０全体としてのエネルギー効率向上にも寄与することが確認できた。
【００７９】
さらに、本実施の形態１では、放熱部２１６にフィン２１７と冷却ファン２３０を設けているが、必ずしも必要ではない。前述の冷蔵庫の具体例でさらに詳しく述べると、冷却ファン２３０は、もともと冷蔵庫の冷気を循環させるために風路に設けられているファンを用いることで、余分なエネルギーを必要とせず、フィン２１７についても蒸発器等のもともと薄板のフィンを有する部分や、他の薄板部分を利用することで余分な部品を追加することなく構成することができる。また、冷凍装置１７０の冷却部分の実際を鑑みると、霜や水滴等の発生しやすい部分は、冷却側の薄板部分であり、このような部分に発生する霜や水は、冷凍装置１７０の冷却空気側熱伝達係数を阻害するため、冷凍装置１７０側から見ても、密閉型圧縮機１００の効率向上の観点から見ても、省エネルギーを達成できることとなり、エネルギー効率の高い、省エネルギーな密閉型圧縮機と冷凍装置を提供することが可能となる。
【００８０】
さらに、密閉型圧縮機１００の体積効率が向上するので、冷媒ガス１０５の質量循環量が増加し、冷却速度の向上になる。また、同一の冷凍装置１７０を冷却速度の向上なしで用いる場合には、密閉型圧縮機１００の気筒容積（いわゆる馬力）を小さくすることも可能となり、このような観点でも省エネルギー、ダウンサイジング等の効果を得ることができる。
【００８１】
また、室温が４０度を超える、一般的に冷凍負荷の高い環境下においては、密閉型圧縮機１００の密閉容器１０１の温度が上昇し、ひいては、吐出される冷媒ガス１０５の吐出温度が上昇してしまう。このような条件下では、冷媒ガス１０５と共に冷凍サイクル内を循環する冷凍機油１０３がシリンダヘッド１４７内の吐出空間、圧縮室１３５等の高温部で劣化が促進されるが、このことも、冷媒ガス１０５の吸入温度が低減されれば、劣化促進は格段に良化する。
【００８２】
冷凍機油１０３のような有機物の劣化促進は、１０度半減説に示されるように、冷媒ガス１０５の温度が１０度低下すれば、半分になり、前述した冷媒ガス１０５の温度を約５度低減できた結果によれば、劣化促進は良化しており、過酷な条件にさらされた場合にお
いても、十分な信頼性を維持することが可能となる。
【００８３】
さらに、冷凍機油１０３は、粘度グレードで示す４０度での動粘度が８以下になると、冷凍機油１０３の分子量が小さくなり、温度劣化が発生する温度が低下するが、前述した冷媒ガス１０５の温度低減は、より低粘度の粘度グレードＶＧ８以下の利用をより信頼性高く行えることも意味し、低粘度のグレードの冷凍機油１０３を用いることで、密閉型圧縮機１００の摺動部の損失を低減し、効率ＣＯＰをさらに向上させることが可能となる。
【００８４】
このように、本実施の形態１は、冷凍装置１７０で考えておかなければならない、通常の低い負荷条件においての効率向上、また、過負荷においての冷凍機油１０３等の有機物劣化の防止による信頼性向上をはかりながら、密閉型圧縮機１００と冷凍装置１７０の両者のエネルギー効率を高める発明であり、地球環境に優しく、信頼性が高いことから、使用期間を長くとれることで、省資源化にも寄与する。
【００８５】
（実施の形態２）
図４は、本発明の実施の形態２における密閉型圧縮機を搭載した冷凍装置の模式図である。
【００８６】
ここでは、実施の形態１と相違する構成を主体に説明し、実施の形態１と同じ構成要件については同一の符号を付して説明する。また、圧縮機の全体構成については、図１、図２を援用して相違分を説明し、冷凍装置の構成は、図３における説明を援用し、相違分を追記説明する。
【００８７】
図４において、密閉型圧縮機１００は、冷凍装置３７０に接続されている。冷凍装置３７０の構成は、図３における冷凍装置１７０と同一であるが、相違点は、蒸発器２８２に密閉型圧縮機１００の吸入管１０７を冷却する冷却手段３１２の密閉管部３１３に、断熱された細管３８３の一端が接続され、細管３８３の他端である放熱部３２６が、蒸発器２８２の内部に挿入されている点である。
【００８８】
また、他の相違点は、細管の蒸発器３８２に挿入された部分は、細管３８３に封入された冷却部材３１５である低沸点冷媒３２４や不凍液等により、吸入管３０７の冷却部分３２０（密閉管部３１３）と蒸発器３８２が熱移動可能に連結されている点である。
【００８９】
冷却ファン３３０は、蒸発器２８２の冷熱を冷凍装置３７０の冷却に循環させるとともに、細管３８３と蒸発器２８２の熱交換も促進している。
【００９０】
以上のように構成された密閉型圧縮機と冷凍装置について、以下その動作、作用を説明する。
【００９１】
密閉管部３１３の冷却部材３１５である低沸点冷媒３２４や不凍液等は、蒸発器２８２の冷熱を伝達することで、吸入管３０７を冷却し、冷媒ガス１０５が冷却される。
【００９２】
蒸発器２８２は、冷却熱の一部を失うことになるが、冷凍装置３７０の具体例として、たとえば冷蔵庫を例にして説明すると、密閉型圧縮機１００が、商用周波数の一定速度で運転されるものにおいては、冷凍能力は、膨張器２８１であるキャピラリー減圧量で決定されるので、外部室温や密閉型圧縮機１００の起動・停止により変化した凝縮・蒸発温度条件で運転されることとなる。したがって、例えば、運転・停止を繰り返す運転サイクルの運転の後期では、蒸発温度は大幅に低下し、冷却温度が下がりすぎることとなる。このような条件における冷熱は、余剰であり、その冷熱を密閉型圧縮機１００の吸入管１０７を冷却する熱として利用し、冷媒ガス１０５の温度を下げ、密閉型圧縮機１００の効率向
上に寄与させることができる。
【００９３】
一方、蒸発器２８２は、冷却温度が下がりすぎた状態を細管３８３に伝熱することにより、過剰に温度低下することが抑制でき、凝縮・蒸発温度により決定される高圧・低圧の条件からも、蒸発温度、即ち低圧圧力が下がりすぎ、密閉型圧縮機１００の圧縮比増加と論理効率が低下する条件での運転を回避し、冷凍装置３７０である例えば冷蔵庫のエネルギー効率を高めることが可能となる。
【００９４】
また、本実施の形態２に具体図は示していないが、細管３８３の蒸発器２８２との接触状態や、挿入状態を可変させる構造にすることは容易に実施でき、合わせて冷凍装置３７０の運転制御と組み合わせれば、蒸発器３８２の蒸発温度をコントロールすることが可能となる。この制御技術を用いて、さらに、細管３８３の可動技術や、制御において熱連動させるか否かをコントロールする技術を用いれば、密閉型圧縮機１００と共に、冷凍装置３７０全体のシステム効率を向上させることが可能となる。
【００９５】
尚、細管３８３に低沸点冷媒３２４を用いて、細管３８３内の対流伝熱を用いる場合は、細管３８３の中間部に弁を設け、対流伝熱を制御することも可能である。
【００９６】
（実施の形態３）
図５は、本発明の実施の形態３における密閉型圧縮機を搭載した冷凍装置の模式図である。
【００９７】
ここでは、実施の形態１または実施の形態２と相違する構成を主体に説明し、実施の形態１または実施の形態２と同じ構成要件については同一の符号を付して説明する。また、圧縮機の全体構成については、図１、図２を援用して相違分を説明し、冷凍装置の構成は、図３における説明を援用し、相違分を追記説明する。
【００９８】
図５において、密閉型圧縮機１００は、冷凍装置４７０に接続されている。冷凍装置４７０の構成は、図３における冷凍装置１７０と同一であるが、相違点は、冷却手段４１２の密閉管部４１３は、断熱された細管４８３が弁４９０を有し、膨張器２８１と蒸発器２８２の間に接続されている点である。
【００９９】
また、他の相違点は、細管４８３を、流出管４９３と流入管４９２から構成し、密閉管部４１３に流入する冷媒に、冷凍装置４７０および密閉型圧縮機１００に封入されている冷媒ガス１０５を冷却部材４１５として利用している点である。
【０１００】
弁４９０は、膨張器２８１の後側、蒸発器２８２の上流側に設けられ、蒸発器２８２の下流側には、流出管４９３が接続された構成である。
【０１０１】
以上のように構成された密閉型圧縮機と冷凍装置について、以下その動作、作用を説明する。
【０１０２】
弁４９０が開かれると、冷媒ガス４０５は、密閉管部４１３に流入し、吸入管１０７を冷却する。これにより、密閉型圧縮機１００が吸入する冷媒ガス１０５の温度低下がはかれ、密閉型圧縮機１００の体積効率、効率ＣＯＰの向上がはかれる動作は、実施の形態１、実施の形態２と同様である。
【０１０３】
冷凍装置４７０の効率は、弁４９０の開閉で変化する。密閉型圧縮機１００が運転中に弁４９０を開放し、過剰な冷媒ガス１０５を流出させると、余分なエネルギーをロスすることになるため、弁４９０は、開度が小さいか、あるいは流入管４９１は絞られているこ
とが適切である。
【０１０４】
また、密閉型圧縮機１００の停止時を用いて、蒸発器２８２の上流側から温度の低い冷媒ガス１０５を密閉管部４１３に流入させ、吸入管１０７の密閉型圧縮機１００への冷媒ガスの吸込み温度を低下させることもできる。
【０１０５】
さらに、密閉管部４１３の内部に、第２冷却部材４９４として例えば蓄熱材を部分充填し、密閉型圧縮機１００の停止時に蒸発器２８２の上流側から流入させた低温の冷媒ガス１０５の熱を蓄熱しておけば、次の密閉型圧縮機１００の運転再開時より長時間の冷熱利用を行うことができる。
【０１０６】
また、停止時の冷媒ガス１０５を密閉管部４１３に流入させることで、停止時の冷媒ガス１０５が密閉型圧縮機１００の内部に流入する量を減少させることが可能となり、冷凍機油１０３に冷媒ガス１０５が溶け込む量を抑制して、密閉型圧縮機１００の再起動時の冷媒フォーミングによる騒音の抑制をはかることができる。さらに、冷たい冷媒ガス１０５または冷媒の液として、密閉型圧縮機１００に戻ることで、冷凍機油１０３の温度が低下してしまい、粘度増加による摺動損失増加を起こす現象も再起動時に回避することが可能となる。
【０１０７】
以上のことから、弁４９０の制御、流入管４９２の管径を適切に設定すれば、密閉型圧縮機１００の損失を低減することで、冷凍装置４７０のエネルギー効率を向上することが可能となる。
【０１０８】
本実施の形態３の基本的な技術思想は、冷凍サイクルで無駄に捨てる冷熱や密閉型圧縮機１００に対して、効率を低下させる方向に作用する冷熱、いわゆる余剰熱を有効利用することで、密閉型圧縮機１００の効率を冷凍装置４７０全体の構成の中から引き出すことにある。その結果、効率の向上と共に、前述したような、フォーミング音の低減、また、冷凍機油１０３の密閉型圧縮機１００の起動時における冷凍機油１０３粘度の極端な低下による摺動部の摩耗も低減でき、エネルギー効率の向上、騒音の低減、信頼性の向上を同時にはかることができる。
【０１０９】
本発明の実施の形態１から３は、冷凍装置としては、冷蔵庫を主体に説明を行ったが、他の冷凍装置でも同様であり、本発明の技術思想、構成を用いれば、エネルギー効率の高い密閉型圧縮機と冷凍装置が実現できる。
【０１１０】
（実施の形態４）
図６は、本発明の実施の形態４における密閉型圧縮機の縦断面図、図７は、同実施の形態４における密閉型圧縮機の水平断面図、図８は、同実施の形態４における密閉型圧縮機を搭載した冷凍装置の模式図である。
【０１１１】
図６から図８において、本実施の形態４における密閉型圧縮機６００は、密閉容器６０１内底部に冷凍機油６０３を貯留するとともに、冷媒ガス６０５として例えば地球温暖化係数の低い炭化水素系のＲ６００ａ等が封入してある。
【０１１２】
また、密閉容器６０１は、鉄板の絞り成型によって形成されるとともに、一端が密閉容器６０１内に連通する開口部６０６を有し、他端が冷凍装置６７０の低圧側６７１に接続される吸入管６０７を備えている。
【０１１３】
密閉容器６０１内には、圧縮要素６０９と電動要素６１１を備えた圧縮機本体６１３がサスペンションスプリング６１５によって、密閉容器６０１内に弾性的に支持されて収納
されている。
【０１１４】
圧縮要素６０９は、クランクシャフト６１７、ブロック６１９、ピストン６２１、連結手段６２３等で構成されており、クランクシャフト６１７は、偏心軸６２５と主軸６２７とを備えるとともに、冷凍機油６０３に浸漬される主軸６２７の下端から偏心軸６２５上端までを連通し、主軸６２７表面に設けられた螺旋状の溝等からなる給油機構６２９を備えている。
【０１１５】
電動要素６１１は、ブロック６１９の下方にボルトによって固定されたステータ６３１と、ステータ６３１の内側の同軸上に配置され、主軸６２７に焼き嵌め固定されたロータ６３３で構成されている。
【０１１６】
ブロック６１９には、圧縮室６３５を形成するシリンダ６３７が一体に形成されるとともに、主軸６２７を回転自在に軸支する軸受部６３９を備えている。
【０１１７】
また、シリンダ６３７の端面には、吸入孔６４１と吐出孔（図示せず）を備えたバルブプレート６４３と、吸入孔６４１を開閉する吸入バルブ６４５と、バルブプレート６４３を閉塞するシリンダヘッド６４７が、ともにヘッドボルト６４９によって、シリンダ６３７の端面を封止するように押圧固定されている。また、バルブプレート６４３とシリンダヘッド６４７により、吸入マフラー６５１が把持されて固定されている。
【０１１８】
吸入マフラー６５１は、主にガラス繊維を添加したＰＢＴ等の合成樹脂で成型され、冷媒ガス６０５を吸入マフラー６５１内に導く尾管６５３を一体に成型したマフラー本体６５７と、吸入マフラー６５１内の冷媒ガス６０５を圧縮室６３５内に導く連通管６５９を備えたカバー６６１を組み合わせて一体化し、マフラー本体６５７内に消音空間６６３を形成している。
【０１１９】
尾管６５３は、一端が消音空間６６３に連通し、他端に冷媒ガス６０５を吸入マフラー６５１内に導入するコネクタ６６５を備えたマフラー尾管受け口６６７を有している。
【０１２０】
コネクタ６６５は、例えばゴム材等の可撓性材料で形成され、一端が尾管６５３のマフラー尾管受け口６６７に固定され、他端が吸入管６０７の開口部６０６を包囲するように密閉容器６０１の内壁面に弾性接触または近接設置されている。コネクタ６６５は、吸入管６０７からの冷媒ガス１０５を直接尾管１５３へ流入するように連結するものであり、コネクタ６６５を用いずとも、吸入管６０７の密閉容器６０１への開口部６０６と尾管６５３の開口部近傍に位置するマフラー尾管受け口６６７を近接対向させた構成でも同様である。
【０１２１】
密閉容器６０１の外表面６９９には、吐出管６０８と、この吐出管６０８から離れた位置に吸入管６０７が接続されている。吸入管６０７は、密閉容器６０１との接合部において２重管構造となっている。この２重管構造は、外側管７００と吸入管本体７０１より構成され、外側管７００は、密閉容器６０１に接合されるとともに、吸入管本体７０１との接続部７０３は、密閉容器６０１の外表面６９９から十分離れた位置にある。
【０１２２】
吸入管６０７は、密閉容器６０１の近傍では、２重管構造であるので、外側管７００と吸入管本体７０１との間には、空隙７０４が設けられており、冷媒ガス６０５あるいは、たとえばプラスチックフォーミング材や、ガラスウール等の低熱伝導部材７０５が充填されている。
【０１２３】
次に、冷凍装置６７０について説明する。
【０１２４】
図８に示すように、冷凍装置６７０は、密閉型圧縮機６００の吐出管６０８から吐出された冷媒ガス６０５が、凝縮器６８０に入り、ここで放熱と凝縮が行われ、その後、キャピラリーチューブや膨張弁等の膨張器６８１で減圧され、蒸発器６８２で膨張し、周囲の熱を吸収することで冷却が行われる構成である。
【０１２５】
蒸発器６８２以降の冷媒ガス６０５は、低圧側６７１であり、吸入管６０７から密閉型圧縮機６００にもどる閉サイクルを形成している。
【０１２６】
密閉型圧縮機６００は、ステータ６３１に電流を流して磁界を発生させ、主軸６２７に固定されたロータ６３３を回転させることで、クランクシャフト６１７が回転し、偏心軸６２５に回転自在に取り付けられた連結手段６２３を介して、ピストン６２１がシリンダ６３７内を往復運動する。そして、このピストン６２１の往復運動に伴い、冷媒ガス６０５は、吸入マフラー６５１を介して圧縮室６３５内へ吸入され、圧縮された後、冷凍装置６７０へ吐出される。
【０１２７】
次に、密閉型圧縮機６００の吸入行程について説明する。
【０１２８】
ピストン６２１がシリンダ６３７の容積が増加する方向に動作すると、圧縮室６３５内の冷媒ガス６０５が膨張し、圧縮室６３５内の圧力が吸入圧力を下回ると、圧縮室６３５内の圧力と吸入マフラー６５１内の圧力との差により、吸入バルブ６４５が開き始める。
【０１２９】
そして、冷凍装置６７０から戻った温度の低い冷媒ガス６０５は、密閉容器６０１内に拡散することなく、吸入管６０７から直接コネクタ６６５を経て、尾管６５３に流入する。ここで、吸入管６０７の開口を、コネクタ６６５を介さずにマフラー尾管受け口６６７に近接対向させた場合は、密閉容器６０１内への拡散を抑制した状態で、消音空間６６３内に導入される。そして、導入された冷媒ガス６０５は、連通管６５９を経て、圧縮室６３５内に流入する。
【０１３０】
その後、ピストン６２１の動作が下死点から圧縮室６３５内の容積が減少する方向に転じると、圧縮室６３５内の圧力は上昇し、圧縮室６３５内の圧力と吸入マフラー６５１内の圧力との差によって、吸入バルブ６４５は閉じる。
【０１３１】
ここで、尾管６５３のマフラー尾管受け口６６７と吸入管６０７の開口部６０６を、コネクタ６６５によって直接接続するか、コネクタ６６５を介せずに近接対向させて吸入経路を形成することにより、冷凍装置６７０から吸入管６０７を介して戻った低温で密度の大きい冷媒ガス６０５を、直接的に圧縮室６３５内に供給でき、体積効率が向上するようにしている。しかし、さらなる吸入温度の低下、換言すると、冷媒ガス６０５の密度の向上による体積効率向上のためには、吸入管６０７の密閉容器６０１接続部近傍であり、冷媒ガス６０５が密閉容器６０１に流入する部分である開口部６０６での冷媒ガス６０５の温度を低下しない限り、さらなる高効率化は望めないこととなる。
【０１３２】
この開口部６０６の冷媒ガス６０５の温度の低減をはかるために、本実施の形態４における吸入管６０７を、２重管構造としている。具体的には、外側管７００が密閉容器６０１の外表面６９９に溶接等によって接続している。
【０１３３】
したがって、密閉容器６０１からの伝熱を受けるのは、外側管７００であり、吸入管本体７０１に密閉容器６０１からの熱伝導が伝えられるのは、接続部７０３になる。この接続部７０３が密閉容器６０１の外表面６９９から十分離れているので、吸入管６０７への伝熱を低減することができる。
【０１３４】
発明者の実験によれば、密閉容器６０１が約５０度であり、室温が約２５度の条件下において、接続部７０３を外表面６９９から約２０ｃｍ離間させることによって、接続部では、室温に近い温度まで減少し、吸入管６０７への伝熱が大幅に低減されることを確認した。
【０１３５】
この結果として、吸入される冷媒ガス６０５の密閉容器６０１内に流入する時の温度は、約３度から５度低減できており、冷凍装置６７０として冷蔵庫を例にとり、室温摂氏２５度（以下の温度は、全て摂氏温度）での運転条件を近似させた時、密閉型圧縮機６００の効率、ＣＯＰを＋０．０２から０．０３高効率化する結果が得られた。
【０１３６】
さらに、吸入管６０７への熱伝導の低減と共に、冷媒ガス６０７の密閉容器６０１への吸い込み部近傍の温度を、外側管７００の放熱効果で得ることができるので、外側管の面積拡大を行うと、さらに効率が向上する効果を得ている。
【０１３７】
一方、この効果は、室温がより低い条件である、一般家庭での平均的な使用温度２５度以下の条件において、吸入管６０７周りの温度と密閉容器６０１の温度差がより大きくなることから、顕著な効果として現れるとともに、平均的な使用温度２５度以下での運転が一般家庭の年間の大半を占めることから、省エネルギー効果も大きく、冷凍装置６７０の省エネルギー化に寄与することができる。
【０１３８】
また、密閉型圧縮機６００の体積効率が向上することから、より小さい気筒容積仕様の密閉型圧縮機６００の利用が可能になる。さらに、インバーターによる商用運転周波数を低くできる密閉型圧縮機６００を用いる場合、商用運転周波数の８０％、即ち約２０％低い能力以下で運転する場合においては、冷媒ガス６０５の流速も低下するので、より伝熱影響が顕著になるため、前述した本実施の形態４の構成が大きな高効率効果をもたらすこととなる。
【０１３９】
さらに、室温が４０度になるような過酷な条件が過渡的に発生した場合においては、前述した冷媒ガス６０５の冷却効果は、冷媒ガス６０５と共に冷凍装置６７０を循環する冷凍機油６０３の劣化促進を抑制する効果を有するので、密閉型圧縮機６００および冷凍装置６７０の信頼性の向上もはかることができる。
【０１４０】
さらに、過渡的に発生するような、室温が高い条件での信頼性向上がはかれることは、冷凍機油６０３の高粘度品と比較して熱的劣化促進を起こしやすいＶＧ８グレード以下の低粘度の冷凍機油６０３の使用をはかれることとなる。冷凍機油６０３の粘度グレードを低下できることは、摺動部を潤滑する粘性抵抗による損失の低減にもつながり、このような観点からも密閉型圧縮機６００の効率を高めることができる。
【０１４１】
また、２重管構造の外側管７００と吸入管本体７０１の空隙７０４の空隙寸法の設定や、さらには、内部に低熱伝導部材７０５として例えば、グラスウール、プラスチック材、発泡プラスチック素材等を充填することにより、熱伝導の抑制とともに、密閉容器６０１の内部空間体積を増加が抑制でき、冷凍装置６７０の冷媒ガス６０５の全質量を極力増やすことがなくなる。
【０１４２】
本実施の形態４によれば、密閉型圧縮機６００の高効率化、高信頼性化がはかれ、部材としても、大幅な追加部品や複雑な構造を必要としないため、省エネルギー、省資源の両面から地球環境に優しい密閉型圧縮機と冷凍装置を提供できることとなる。
【産業上の利用可能性】
【０１４３】
以上のように、本発明にかかる密閉型圧縮機は、吸入管から密閉容器に戻る冷媒ガスの温度を効率よく低減することで、密閉型圧縮機と冷凍装置のエネルギー効率を高めることができ、さまざまな冷凍システムに利用することが可能である。
【符号の説明】
【０１４４】
１００、６００ 密閉型圧縮機
１０１、６０１ 密閉容器
１０３、６０３ 冷凍機油
１０５、６０５ 冷媒ガス
１０７、６０７ 吸入管
１０８、６０８ 吐出管
１０９、６０９ 圧縮要素
１１１、６１１ 電動要素
１１９、６１９ ブロック
１２１、６２１ ピストン
１３５、６３５ 圧縮室
１４５、６４５ 吸入バルブ
１５１、６５１ 吸入マフラー
１５３、６５３ 尾管
１５７、６５７ マフラー本体
１５９、６５９ 連通管
１６３、６６３ 消音空間
１７０、３７０、４７０、６７０ 冷凍装置
２０１、６９９ 外表面
２０２ 空間
２０３ 伝熱防止部材
２１０ 第２吸入管
２１１ 接合部
２１２、３１２、４１２ 冷却手段
２１３、３１３、４１３ 密閉管部
２１４、３２４ 低沸点冷媒
２１５、３１５、４１５ 冷却部材
２１６、３２６ 放熱部
２２０ 冷却部分
２３０、３３０ 冷却ファン
２３１ 冷却部
２８０、６８０ 凝縮器
２８１、６８１ 膨張器
２８２、６８２ 蒸発器
３８３、４８３ 細管
４９０ 弁
７００ 外側管
７０３ 接続部
７０４ 空隙
７０５ 低熱伝導部材
【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷媒ガスが封入された密閉容器内に、電動要素によって駆動される圧縮要素を収容し、また、密閉容器に、一端が密閉容器内空間に連通し、他端が冷凍装置に接続される吸入管と、一端が前記圧縮要素と連通し、他端が冷凍装置に接続される吐出管を備え、前記圧縮要素を、圧縮室を形成するブロックと、前記圧縮室内を往復運動するピストンと、前記圧縮室の端部に配設された吸入バルブと、前記圧縮室に連通する吸入マフラーを備える構成とし、前記吸入マフラーを、少なくとも消音空間を形成するマフラー本体と、前記消音空間と前記圧縮室とを吸入バルブを介して連通する連通管と、前記吸入管と直接連結、または近接して配置され、かつ前記吸入マフラー本体に冷媒ガスを導入する尾管を備える構成とし、さらに、前記吸入管を冷却する冷却装置を備えた密閉型圧縮機。
【請求項２】
前記冷却装置を、前記密閉容器の外表面との間に空間を介して設けた伝熱防止部材とした請求項１項に記載の密閉型圧縮機。
【請求項３】
前記伝熱防止部材を、前記密閉容器の前記吸入管の周りに、前記吸入管と隙間を設けて前記密閉容器に固着された第２吸入管とし、前記第２吸入管の前記吸入管との接合部を、前記密閉容器の外表面から離れた位置とした請求項２に記載の密閉型圧縮機。
【請求項４】
前記伝熱防止部材を、前記吸入管の周りに設けた冷却手段とした請求項２または３に記載の密閉型圧縮機。
【請求項５】
前記冷却手段を、前記吸入管の外部で、かつ前記密閉容器と隙間を設けて配設され、かつ内部に冷却部材を充填した密閉管部とし、さらに、前記密閉管部に、少なくとも一つ以上の冷却部を設けた請求項４に記載の密閉型圧縮機。
【請求項６】
前記冷却部材を、低沸点冷媒を用い、さらに、放熱部を、連通管を通して前記冷却部と連結し、さらに、前記冷却部を冷却する冷却ファンを備える構成とした請求項５に記載の密閉型圧縮機。
【請求項７】
請求項５に記載の密閉型圧縮機の吐出管と吸入管に、凝縮器、膨張器、蒸発器の直列回路を接続して冷凍装置を構成し、冷却部分を、前記蒸発器と熱交換可能に配置し、前記冷却部分と前記密閉管部を、断熱された細管によって連結した冷凍装置。
【請求項８】
前記断熱された細管の一端を、前記蒸発器と膨張器の間に接続し、前記細管に開閉弁を設けた請求項７に記載の冷凍装置。
【請求項９】
前記冷却装置を、前記吸入管と該吸入管を囲う外側管の２重管とし、前記外側管を前記密閉容器に固定し、前記外側管と吸入管の接続部を、前記密閉容器の外表面から十分離れた位置とし、前記吸入管と前記外側管の間の空隙に、前記冷媒ガスまたは、低熱伝導部材を充填した構成とした請求項１に記載の密閉型圧縮機。
【請求項１０】
前記密閉型圧縮機を、少なくとも商用電源周波数の８０パーセント以下の周波数で運転されるものとした請求項７または８に記載の冷凍装置。
【請求項１】
冷媒ガスが封入された密閉容器内に、電動要素によって駆動される圧縮要素を収容し、また、密閉容器に、一端が密閉容器内空間に連通し、他端が冷凍装置に接続される吸入管と、一端が前記圧縮要素と連通し、他端が冷凍装置に接続される吐出管を備え、前記圧縮要素を、圧縮室を形成するブロックと、前記圧縮室内を往復運動するピストンと、前記圧縮室の端部に配設された吸入バルブと、前記圧縮室に連通する吸入マフラーを備える構成とし、前記吸入マフラーを、少なくとも消音空間を形成するマフラー本体と、前記消音空間と前記圧縮室とを吸入バルブを介して連通する連通管と、前記吸入管と直接連結、または近接して配置され、かつ前記吸入マフラー本体に冷媒ガスを導入する尾管を備える構成とし、さらに、前記吸入管を冷却する冷却装置を備えた密閉型圧縮機。
【請求項２】
前記冷却装置を、前記密閉容器の外表面との間に空間を介して設けた伝熱防止部材とした請求項１項に記載の密閉型圧縮機。
【請求項３】
前記伝熱防止部材を、前記密閉容器の前記吸入管の周りに、前記吸入管と隙間を設けて前記密閉容器に固着された第２吸入管とし、前記第２吸入管の前記吸入管との接合部を、前記密閉容器の外表面から離れた位置とした請求項２に記載の密閉型圧縮機。
【請求項４】
前記伝熱防止部材を、前記吸入管の周りに設けた冷却手段とした請求項２または３に記載の密閉型圧縮機。
【請求項５】
前記冷却手段を、前記吸入管の外部で、かつ前記密閉容器と隙間を設けて配設され、かつ内部に冷却部材を充填した密閉管部とし、さらに、前記密閉管部に、少なくとも一つ以上の冷却部を設けた請求項４に記載の密閉型圧縮機。
【請求項６】
前記冷却部材を、低沸点冷媒を用い、さらに、放熱部を、連通管を通して前記冷却部と連結し、さらに、前記冷却部を冷却する冷却ファンを備える構成とした請求項５に記載の密閉型圧縮機。
【請求項７】
請求項５に記載の密閉型圧縮機の吐出管と吸入管に、凝縮器、膨張器、蒸発器の直列回路を接続して冷凍装置を構成し、冷却部分を、前記蒸発器と熱交換可能に配置し、前記冷却部分と前記密閉管部を、断熱された細管によって連結した冷凍装置。
【請求項８】
前記断熱された細管の一端を、前記蒸発器と膨張器の間に接続し、前記細管に開閉弁を設けた請求項７に記載の冷凍装置。
【請求項９】
前記冷却装置を、前記吸入管と該吸入管を囲う外側管の２重管とし、前記外側管を前記密閉容器に固定し、前記外側管と吸入管の接続部を、前記密閉容器の外表面から十分離れた位置とし、前記吸入管と前記外側管の間の空隙に、前記冷媒ガスまたは、低熱伝導部材を充填した構成とした請求項１に記載の密閉型圧縮機。
【請求項１０】
前記密閉型圧縮機を、少なくとも商用電源周波数の８０パーセント以下の周波数で運転されるものとした請求項７または８に記載の冷凍装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１２−１９７７６５（Ｐ２０１２−１９７７６５Ａ）
【公開日】平成２４年１０月１８日（２０１２．１０．１８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−６３７９４（Ｐ２０１１−６３７９４）
【出願日】平成２３年３月２３日（２０１１．３．２３）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１０月１８日（２０１２．１０．１８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月２３日（２０１１．３．２３）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
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