WO2015129184A1 - 密閉型圧縮機および冷凍装置 - Google Patents

Abstract

　本発明は、吸入行程時にピストンが傾くことにより発生するこじりを軽減し、効率の高い密閉形圧縮機を提供するものである。　圧縮機の圧縮要素が、主軸部と一体連動する偏心軸部を有するシャフト（１１０）と、シャフトを軸支する軸受部（１２０）とを備え、軸受部の軸心を示す第１の中心線（１４１）とシリンダ（１１５）の軸心（Ｄ）を示す第２の中心線（１４２）とのなす角度ａ１と、軸受部に対するシャフトの傾きの角度の絶対値ｃ１とが、式（１）を満たし、ピストン（１２３）の外周面には、摺動面を形成するシール部（１２３ａ）と、シール部の後方に位置する摺動面を形成する延長部（１２３ｂ）と摺動面を形成しない非摺動部（１２３ｃ）とを備える。 ａ１＝π／２＋ｃ１‥‥‥（１）

Description

密閉型圧縮機および冷凍装置

　本発明は、ピストンの摺動損失を低減する密閉型圧縮機、およびこれを搭載した冷凍装置に関する。

　近年、冷蔵庫などの冷凍装置に使用される密閉型圧縮機は、消費電力を低減させるため、更なる高効率化が望まれている。

　そのような状況にあって、この種の密閉型圧縮機の中には、圧縮室内で往復動するピストンの圧縮行程時のこじりを低減することで、摺動損失を低減し、効率を向上させるものがある（例えば、特許文献１を参照）。

　以下、図面を参照しながら、従来の密閉型圧縮機について説明する。図８は、従来の密閉型圧縮機の縦断面図である。図９は、従来の密閉型圧縮機の圧縮行程におけるピストン周辺の要部断面図である。図１０は、従来の密閉型圧縮機の吸入行程におけるピストン周辺の要部断面図である。

　図８から図１０において、従来の密閉型圧縮機の密閉容器３０１内には、固定子３０２と回転子３０３とを備えた電動要素３０４と、この電動要素３０４によって駆動される圧縮要素３０５とが収容されている。シャフト３１０は、主軸部３１１とその一端に偏心して形成された偏心軸部３１２とを有している。主軸部３１１には回転子３０３が固定されている。

　シリンダブロック３１４は、略円筒形のシリンダ３１５と軸受部３２０とを有している。シリンダ３１５には、ピストン３２３が往復自在に挿設され、その端面にはバルブプレート３５０が装着されている。シリンダ３１５とピストン３２３とで、圧縮室３１６が形成されている。

　ピストン３２３には、図９に示すように、偏心軸部３１２と平行になるように、ピストンピン３２５が装着されている。軸受部３２０は、シャフト３１０の主軸部３１１を軸支することによって、片持ち軸受を形成している。

　コンロッド３２６は、大孔端部３２８と、小孔端部３２９と、ロッド部３３０とで構成されている。大孔端部３２８は、偏心軸部３１２に嵌装されている。小孔端部３２９は、ピストンピン３２５を介して、ピストン３２３に連結されている。コンロッド３２６およびピストンピン３２５によって、偏心軸部３１２とピストン３２３とが連結されている。

　なお、図中、軸心Ｃは、ピストン３２３の軸心を示し、軸心Ｄは、シリンダ３１５の軸心を示す。

　以上のように構成された従来の密閉型圧縮機について、以下にその動作を説明する。電動要素３０４が通電されると、回転子３０３はシャフト３１０を回転させる。シャフト３１０の回転に伴い、偏心軸部３１２の回転運動が、コンロッド３２６を介して、ピストン３２３に伝えられる。これによって、ピストン３２３はシリンダ３１５内を往復運動する。ピストン３２３の往復運動により、冷凍サイクルを有する冷却システム（図示せず）から冷媒ガスが圧縮室３１６内へ吸入される。冷媒ガスは、圧縮室３１６で圧縮された後、再び冷却システムに吐き出される。

　ピストン３２３の往復運動の圧縮行程において、冷媒ガスを圧縮する圧縮荷重によってピストン３２３が偏心軸部３１２側に押されるため、シャフト３１０は軸受部３２０内で傾く。このシャフト３１０の傾きに伴い、ピストン３２３の軸心Ｃも傾く。このため、ピストン３２３の軸心Ｃとシリンダ３１５の軸心Ｄとは、圧縮行程時に一致するように、シリンダ３１５の軸心Ｄが傾いて形成されている。これにより、圧縮行程においてシリンダ３１５内のピストン３２３のこじりは軽減され、摺動損失を低減でき、高効率化を図ることができる。

　しかしながら、従来の密閉型圧縮機では、図１０に示すように、ピストン３２３の往復運動の吸入行程において、冷媒ガスを吸入する吸引荷重でピストン３２３がシリンダ３１５側に引っ張られるため、シャフト３１０がシリンダ３１５側に傾斜する。それに伴い、ピストン３２３の軸心Ｃが、あらかじめ傾けて形成されたシリンダ３１５の軸心Ｄに対して、ずれてしまう。特に圧縮比の高い厳しい運転条件などで、吸引荷重が増大すると、ピストン３２３の軸心Ｃは、さらに圧縮室３１６の底面側にピストン３２３の先端部が押し付けられるように傾斜する。このため、ピストン３２３にこじりが発生して、入力が増加するという課題がある。

特表２０１１－５０８８４０号公報

　本発明は、このような従来の課題を解決するもので、吸入行程時にピストンが傾くことにより発生するこじりを軽減し、入力の増加を防止する、効率の高い密閉型圧縮機を提供するものである。

　本発明の密閉型圧縮機は、密閉容器内に、電動要素と、電動要素によって駆動される圧縮要素とが収容された密閉型圧縮機である。圧縮要素は、主軸部、および、主軸部と一体運動する偏心軸部を有するシャフトと、シャフトの主軸部を軸支することによって、片持ち軸受を形成する軸受部とを備える。また、圧縮要素は、気体を圧縮するシリンダと、シリンダの内部に往復自在に挿設されたピストンと、偏心軸部とピストンとを連結するコンロッドとを備える。また、軸受部の軸心を示す第１の中心線と、シリンダの軸心を示す第２の中心線とのなす角度ａ１と、軸受部に対するシャフトの傾きの角度の絶対値ｃ１とが、式（１）を満たす。また、ピストンの外周面には、シリンダの内周面と隙間を有し、摺動面を形成するシール部と、シール部の後方に位置し、摺動面を形成する延長部と、シール部の後方に位置し、摺動面を形成しない非摺動部とを備える。

　ａ１＝π／２＋ｃ１‥‥‥（１）
　これにより、吸入行程時に、シリンダの軸心とピストンの軸心との軸心ズレが大きくなった場合においても、ピストンの摺動面を形成するシール部の後方には、摺動面を形成する側面延長部が存在する。これにより、鉛直上下方向には摺動面となる部分を有していない。したがって、ピストン傾斜時の鉛直上下方向の局所的なこじりを軽減することができる。

　本発明の密閉型圧縮機は、ピストンの吸入行程における局所的なこじりを軽減し、入力の増加を防止するので、効率を向上することができる。

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である。 図２は、本発明の実施の形態１における密閉型圧縮機の圧縮行程時に圧縮荷重が作用するときの要部拡大断面図である。 図３は、本発明の実施の形態１における密閉型圧縮機の吸入行程時に吸引荷重が作用するときの要部拡大断面図である。 図４は、本発明の実施の形態１における密閉型圧縮機のシリンダ・ピストンの上視断面図である。 図５は、本発明の実施の形態１における密閉型圧縮機のシリンダ・ピストンの縦断面図である。 図６は、本発明の実施の形態１における密閉型圧縮機の軸受部とシリンダとの位置関係を示す要部断面図である。 図７は、本発明の実施の形態２における冷蔵庫の概略断面図である。 図８は、従来の密閉型圧縮機の縦断面図である。 図９は、従来の密閉型圧縮機の圧縮行程におけるピストン周辺の要部断面図である。 図１０は、従来の密閉型圧縮機の吸入行程におけるピストン周辺の要部断面図である。

　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、これら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。

　（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である。図２は、同密閉型圧縮機の圧縮行程時に圧縮荷重が作用するときの要部拡大断面図である。図３は、同密閉型圧縮機の吸入行程時に吸引荷重が作用するときの要部拡大断面図である。図４は、同密閉型圧縮機のシリンダ・ピストンの上視断面図である。図５は、同密閉型圧縮機のシリンダ・ピストンの縦断面図である。図６は、同密閉型圧縮機の軸受部とシリンダとの位置関係を示す要部断面図である。

　図１から図６において、密閉容器１０１内には、固定子１０２と回転子１０３とを備えた電動要素１０４と、この電動要素１０４によって駆動される圧縮要素１０５とが収容されている。さらに、密閉容器１０１内の底部には、潤滑油１０６が貯留されている。

　また、密閉容器１０１内は、炭化水素系のＲ６００ａの冷媒１０６が満たされ、底部にＶＧ３からＶＧ１０の低粘度油の潤滑油１０２が封入されている。

　電動要素１０４は、回転子１０３と固定子１０２とで構成されており、インバーター（図示せず）により、少なくとも電源周波数以上の運転周波数を含む複数の運転周波数で駆動される。電動要素１０４を駆動する最高運転周波数は８０Ｈｚとしており、最低運転周波数１７Ｈｚ以上の運転周波数で駆動する。

　シャフト１１０は、主軸部１１１と、この主軸部１１１と一体運動するように主軸部１１１の一端に偏心して形成された偏心軸部１１２とを有している。回転子１０３は、主軸部１１１に固定されている。シャフト１１０の内部や表面には、給油通路１１３が設けられている。給油通路１１３の下部は、潤滑油１０６の所定の深さ位置まで、潤滑油１０６に浸漬するように延出している。

　シリンダブロック１１４は、円筒形（実質的な円筒形も含む）のシリンダ１１５と軸受部１２０とを備えている。軸受部１２０は、シャフト１１０の主軸部１１１を軸支することによって、片持ち軸受を形成している。

　シリンダ１１５には、ピストン１２３が往復自在に挿設されている。シリンダ１１５の端部には、バルブプレート１５０が装着されている。シリンダ１１５とピストン１２３とで圧縮室１１６が形成されている。

　ピストン１２３には、偏心軸部１１２と平行になるように、ピストンピン１２５が装着されている。ピストン１２３の外周面には、図４と図５に示すように、シール部１２３ａと延長部１２３ｂとが設けられている。シール部１２３ａは、シリンダ１１５の内周面に対して小さなクリアランスを有するように、円筒状に摺動面を形成している。延長部１２３ｂは、シール部１２３ａより後方の両側面にシール部１２３ａと同じ半径を有し、ピストン１２３の軸方向に一定幅で延長された摺動面を形成している。シール部１２３ａより後方の鉛直上下面には、シリンダ１１５の内周面に対して、より大きなクリアランスを有することで摺動しない非摺動部１２３ｃが設けられている。

　コンロッド１２６は、図２に示すように、大孔端部１２８と、小孔端部１２９と、ロッド部１３０とで構成されている。大孔端部１２８は、偏心軸部１１２に嵌装されている。小孔端部１２９は、ピストンピン１２５を介して、ピストン１２３に連結されている。コンロッド１２６およびピストンピン１２５によって、偏心軸部１１２とピストン１２３とが連結されている。

　ここで、一般的には、圧縮要素１０５の一部を構成するシャフト１１０とコンロッド１２６とピストンピン１２５とピストン１２３は、シャフト１１０の主軸部１１１の軸心１４４と、往復運動するピストン１２３の軸心Ｃとが、角度π／２（ｒａｄ）で組立てられている。これは、運転時に最もスムーズで駆動ロスが小さくなるためである。本実施の形態の構成もそのようになっている。

　なお、本実施の形態におけるピストン１２３の寸法は、直径が２６ｍｍ、全長が２３ｍｍであり、シール部１２３ａと延長部１２３ｂの軸方向の長さが、それぞれ８ｍｍ、１５ｍｍである。また、シリンダ１１５の内周面と、摺動面であるシール部１２３ａおよび延長部１２３ｂとの間の半径クリアランスは、０．００５ｍｍである。シリンダ１１５の内周面と非摺動部１２３ｃとの間の半径クリアランスは、０．５ｍｍである。

　一方、図６に示すような、軸受部１２０の軸心を示す第１の中心線１４１と平行で、かつ、シリンダ１１５の軸心を示す第２の中心線１４２と平行な投影面を考える。第１の中心線１４１と第２の中心線１４２とのなす角度を、ａ１とする。軸受部１２０と主軸部１１１の直径クリアランスによる、軸受部１２０に対するシャフト１１０の傾き角度の絶対値を、ｃ１（ｒａｄ）とする。シリンダブロック１１４（シリンダ１１５）は、ａ１とｃ１が式（１）を満たすように、構成されている。

　ａ１＝π／２＋ｃ１‥‥‥（１）
　以上のように構成された密閉型圧縮機について、以下にその動作を説明する。電動要素１０４に通電されると、回転子１０３はシャフト１１０を回転させる。シャフト１１０の回転に伴う偏心軸部１１２の回転運動が、コンロッド１２６を介して、ピストン１２３に伝えられる。

　これにより、ピストン１２３はシリンダ１１５内を往復運動する。ピストン１２３の往復運動により、冷凍サイクルを有する冷却システム（図示せず）から、冷媒ガスが圧縮室１１６内へ吸入される。冷媒ガスは、圧縮室１１６で圧縮された後、再び冷却システムに吐き出される。

　給油通路１１３の下端部には、シャフト１１０の回転によりポンプ作用が働く。密閉容器１０１の底部の潤滑油１０６は、給油通路１１３を通って、上方に汲み上げられ、密閉容器１０１内の全周方向へ水平に飛散する。飛散された潤滑油１０６は、ピストンピン１２５やピストン１２３などに供給されて、ピストンピン１２５やピストン１２３などの潤滑を行う。

　次に、ピストンのこじりについて説明する。

　一般的に片持ち軸受構造の密閉型圧縮機では、冷媒ガスを圧縮するときの圧縮荷重を、シャフト１１０の主軸部１１１の片側のみで軸支する。そのため、圧縮行程時に圧縮荷重が作用したとき、シャフト１１０は、図２に示すように、主軸部１１１と軸受部１２０との直径クリアランス内で傾く。そのため、主軸部１１１の軸心１４４に対するピストン１２３の軸心Ｃの角度が、π／２（ｒａｄ）となるように組立てられているので、ピストン１２３のバルブプレート１５０側が水平線より上方に持ち上がる方向に傾く。

　本実施の形態では、このピストン１２３の傾きを考慮して、あらかじめ、シリンダ１１５の軸心Ｄのバルブプレート１５０側が、水平線より上方に持ち上がる方向に傾けて、形成されている。

　そのため、圧縮行程時にピストン１２３に圧縮荷重が作用した場合は、図２に示すように、シリンダ１１５の軸心Ｄとピストン１２３の軸心Ｃとが合致する。これにより、往復運動するピストン１２３のこじりは軽減される。

　図６において、軸受部１２０の軸心を示す第１の中心線１４１と、シリンダ１１５の軸心を示す第２の中心線１４２との交点をＯとする。また、軸受部１２０と主軸部１１１の直径クリアランスに基づく、軸受部１２０に対するシャフト１１０の傾きの角度の絶対値をｃ１とする。このとき、軸受部１２０の軸心を示す第１の中心線１４１と、シリンダ１１５の軸心を示す第２の中心線１４２との角度ａ１が、式（１）を満たすように、シリンダ１１５を形成している。

　すなわち、本実施の形態では、式（１）で表される角度ａ１をシリンダ１１５の軸心の角度の設計値としている。角度ａ１は、軸受部１２０に対するシャフト１１０の傾きの角度の絶対値ｃ１を用いて、実際の値に近づくように設計されている。したがって、ピストン１２３とシリンダ１１５との間のこじりを、より確実に軽減することができる。

　一方、吸入行程時にピストン１２３に吸引力が作用したとき、シャフト１１０は、図３に示すように、主軸部１１１と軸受部１２０との直径クリアランス内で傾く。そのため、軸受部１２０の直径クリアランス内で傾いた、シャフト１１０の主軸部１１１の軸心１４４に対する、ピストン１２３の軸心Ｃの角度が、π／２（ｒａｄ）となるように組立てられているので、ピストン１２３のバルブプレート１５０側が水平線より下方に向く方向に傾く。したがって、圧縮行程時のピストン１２３の傾きを考慮して設定されたシリンダ１１５の軸心Ｄに対して、ずれが生じる。

　このように、吸入行程において、ピストン１２３に吸引荷重が作用し、シリンダ１１５の軸心Ｄに対して、ピストン１２３の軸心Ｃが下方にずれるように傾斜する。このとき、図５に示すように、ピストン１２３の軸心ずれ角度αによる、シール部１２３ａの半径方向の最大傾斜量は、シール部１２３ａの軸方向長さＬ×ｓｉｎ（α）で表される。

　一般的に、本実施の形態と同様の用途に用いられる密閉型圧縮機のピストン１２３には、シール性と摺動信頼性の確保のため、ピストン１２３の軸方向全長が、シール部１２３ａとして形成される。また、シール部１２３ａの半径クリアランスが、圧縮要素１０５の構成要素のなかで最小であり、本実施の形態では０．００５ｍｍである。そのため、吸入行程時のシール部１２３ａの半径方向の最大傾斜量は、シール部１２３ａの半径クリアランス０．００５ｍｍより大きくなってしまう。このため、ピストン１２３の圧縮室１１６側のＥ部と、偏心軸部１１２側のＦ部にこじりが生じる。

　しかし、本実施の形態においては、ピストン１２３の摺動部が、シール部１２３ａと側圧を支持する両側面の延長部１２３ｂで構成されている。これにより、Ｆ部は半径クリアランスが０．５ｍｍの非摺動部１２３ｃであり、シール部の半径クリアランス０．００５ｍｍより十分に大きい。このため、ピストン１２３がＦ部でシリンダ１１５の内周面と接触することはない。

　また、Ｅ部近傍においても、軸心ずれ角度αによるシール部１２３ａの半径方向の最大傾斜量Ｌ×Ｓｉｎ（α）は、シール部１２３ａの長さＬが小さいため、半径クリアランス０．００５ｍｍより小さい。

　そのため、吸入行程において吸引荷重が作用する場合においても、ピストン１２３のＥ部のこじりの発生を抑えることができる。

　すなわち、圧縮行程においてピストン１２３とシリンダ１１５との間のこじりを抑制するとともに、吸入行程においてもピストン１２３とシリンダ１１５との間のこじりを抑制することができる。

　しかも、この吸入行程時の吸引力は、圧縮荷重より大幅に小さいため、ピストン１２３の傾斜角度は、圧縮行程時より吸入行程時のほうが小さい。また、ピストン１２３とシリンダ１１５のこじりも、圧縮行程時より吸入行程時の方が小さいことから、吸入行程のピストン１２３とシリンダ１１５との間のこじりは、効果的に低減される。

　以上のように、本実施の形態によれば、圧縮および吸引両行程時において、ピストン１２３とシリンダ１１５の摺動損失を低減でき、高効率化することができる。

　以上のように、本実施の形態の密閉型圧縮機は、密閉容器１０１内に、電動要素１０４と、電動要素１０４によって駆動される圧縮要素１０５とが収容された密閉型圧縮機である。圧縮要素１０５は、主軸部１１１、および、主軸部１１１と一体運動する偏心軸部１１２を有するシャフト１１０と、シャフト１１０の主軸部１１１を軸支することによって、片持ち軸受を形成する軸受部１２０とを備える。また、圧縮要素１０５は、気体を圧縮するシリンダ１１５と、シリンダ１１５の内部に往復自在に挿設されたピストン１２３と、偏心軸部１１２とピストン１２３とを連結するコンロッド１２６とを備える。また、軸受部１２０の軸心を示す第１の中心線１４１と、シリンダ１１５の軸心を示す第２の中心線１４２とのなす角度ａ１と、軸受部１２０に対するシャフト１１０の傾きの角度の絶対値ｃ１とが、式（１）を満たす。また、ピストン１２３の外周面には、シリンダ１１５の内周面と隙間を有し、摺動面を形成するシール部１２３ａと、シール部１２３ａの後方に位置し、摺動面を形成する延長部１２３ｂと、シール部１２３ａの後方に位置し、摺動面を形成しない非摺動部１２３ｃとを備える。

　これにより、圧縮および吸引両行程時において、ピストン１２３とシリンダ１１５の摺動損失を低減でき、高効率化することができる。

　また、延長部１２３ｂは、シール部１２３ａと同じ半径を有し、側圧を支持する摺動面を形成する。これにより、ピストンの局所的なこじりを軽減し、入力の増加を防止することができて、高効率化を図ることができる。

　また、電動要素１０４は、インバータ回路により複数の回転数で駆動される。

　これにより、低速回転でピストンへの給油量が少なくなり、ピストンの摺動面に生じる油膜の厚さが薄い運転条件においても、シリンダ内でのピストンのこじりの発生を防止できる。また、高速回転で圧縮比が高くピストンの傾斜が大きくなる運転条件の吸入行程においても、シリンダ内でのピストンのこじりを軽減できるため高効率化を図ることができる。

　（実施の形態２）
　図７は、本発明の実施の形態２における冷蔵庫の概略断面図である。ここでは、冷凍装置として冷蔵庫を例にして説明する。図７の冷蔵庫は、実施の形態１で説明した密閉型圧縮機を搭載したものである。

　図７において、断熱箱体１８０は、内箱１８２と、外箱１８４と、および断熱壁とを備えている。内箱１８２は、ＡＢＳ（Ａｃｒｙｌｏｎｉｔｒｉｌｅ、Ｂｕｔａｄｉｅｎｅ、Ｓｔｙｒｅｎｅ）などの樹脂体を真空成型したものである。外箱１８４には、プリコート鋼板などの金属材料が用いられている。断熱壁は、内箱１８２と外箱１８４とで構成された空間に、発泡充填する断熱体１８６を注入してなる。断熱体１８６には、たとえば、硬質ウレタンフォーム、フェノールフォーム、およびスチレンフォームなどが用いられる。発泡材としては、ハイドロカーボン系のシクロペンタンを用いると、温暖化防止の観点でさらによい。

　断熱箱体１８０は、複数の断熱区画に区分されており、上部が回転扉式、下部が引出し式の構成とされている。複数の断熱区画は、上から、冷蔵室１８８と、並べて設けられた引出し式の切替室１９０および製氷室１９２と、引出し式の野菜室１９４と、引出し式の冷凍室１９６となっている。各断熱区画には、それぞれ断熱扉がガスケットを介して、設けられている。上から、冷蔵室回転扉１９８、切替室引出し扉２００、製氷室引出し扉２０２、野菜室引出し扉２０４、および冷凍室引出し扉２０６である。

　また、断熱箱体１８０の外箱１８４は、天面後方を窪ませた凹み部２０８を備えている。

　冷凍サイクルは、密閉型圧縮機２１０と、断熱箱体１８０側面などに設けた凝縮器（図示せず）と、減圧器であるキャピラリ２１２と、水分除去を行うドライヤ（図示せず）と、蒸発器２１６と、および吸入配管２１８とを環状に接続している。そして密閉型圧縮機２１０は、実施の形態１で説明した密閉式圧縮機であり、凹み部２０８に弾性支持されている。蒸発器２１６は、野菜室１９４と冷凍室１９６の背面で、冷却ファン２１４を近傍に配置している。

　以上のように構成された冷蔵庫について、以下、その動作、作用を説明する。

　まず、各断熱区画の温度設定と冷却方式について説明する。

　冷蔵室１８８の温度は、冷蔵保存のために凍らない温度を下限に、通常１～５℃で設定されている。

　切替室１９０の温度は、ユーザーにより設定変更可能であり、冷凍室温度帯から冷蔵、野菜室温度帯までの所定の温度帯に、設定変更可能である。

　製氷室１９２は、独立の氷保存室である。製氷室１９２は、図示しない自動製氷装置を備えて、氷を自動的に作製、貯留する。製氷室１９２の温度は、氷を保存するために冷凍温度帯であるが、氷の保存のために冷凍温度帯よりも比較的高い－１８℃～－１０℃の冷凍温度で設定されることも可能である。

　野菜室１９４の温度は、冷蔵室１８８と同等、もしくは、若干高い温度設定の２℃～７℃とすることが多い。凍らない程度で低温にするほど、葉物野菜の鮮度を長期間維持することが可能である。

　冷凍室１９６の温度は、冷凍保存のために、通常－２２～－１８℃で設定されている。しかし、冷凍保存状態の向上のために、たとえば－３０～－２５℃の低温で設定されることもある。

　各室は、異なる温度設定を効率的に維持するために断熱壁によって区分されている。しかし、低コストでかつ断熱性能を向上させる方法として、断熱体１８６で断熱箱体１８０を一体に発泡充填することが可能である。断熱体１８６で発泡充填することにより、発泡スチロールのような断熱部材を用いるのに比べて、約２倍の断熱性能とすることができ、仕切りの薄型化による収納容積の拡大などができる。

　次に、冷凍サイクルの動作について説明する。

　冷蔵庫内の設定された温度に応じて、温度センサ（図示せず）および制御基板からの信号により、冷却運転が開始および停止される。冷却運転の指示により、密閉型圧縮機２１０が所定の圧縮動作を行う。吐出された高温高圧の冷媒ガスは、凝縮器（図示せず）にて放熱して凝縮液化し、キャピラリ２１２で減圧されて低温低圧の液冷媒となり、蒸発器２１６に至る。

　冷却ファン２１４の動作により、冷蔵庫内の空気と熱交換されて蒸発器２１６内の冷媒ガスは蒸発気化され、熱交換された低温の冷気をダンパ（図示せず）などで分配することで、各室の冷却が行われる。

　以上のような動作を行う、冷蔵庫の密閉型圧縮機２１０において、実施の形態１で説明したように、シリンダブロック１１４は、軸受部１２０の軸心を示す第１の中心線１４１と、シリンダ１１５の軸心を示す第２の中心線１４２とが互いに交差するように、軸受部１２０およびシリンダ１１５が配置されている。第１の中心線１４１と第２の中心線１４２とのなす角度ａ１（ｒａｄ）と、軸受部１２０と主軸部１１１の直径クリアランスによる軸受部１２０に対するシャフト１１０の傾きとの角度の絶対値ｃ１（ｒａｄ）とが、式（１）を満たしている。ピストン１２３は、外周面にシリンダ１１５内周面と一様な隙間を有し、摺動面を形成する円筒状のシール部１２３ａを有している。さらに、ピストン１２３は、シール部１２３ａの後方に位置し、シール部１２３ａと同じ半径を有し、側圧を支持する摺動面を形成する延長部１２３ｂを有している。

　これにより、吸入行程時に、シリンダ１１５の軸心と、ピストン１２３の軸心との軸心ズレが大きくなった場合においても、ピストン１２３傾斜時の摺動面積が小さくなる。なぜなら、ピストン１２３は、ピストン１２３の摺動面を形成する円筒のシール部１２３ａの後方に、側圧を支持する摺動面を形成する延長部１２３ｂのみを有し、鉛直上下方向には摺動面を有していないからである。

　その結果、ピストン１２３の局所的なこじりが軽減され、摺動損失を低減し、密閉型圧縮機２１０の効率を向上することができる。したがって、冷蔵庫の消費電力を低減することができる。

　以上のように、本実施の形態の冷蔵庫は、冷凍サイクルに、実施の形態１の密閉型圧縮機を用いた冷凍装置である。これにより、冷凍装置の消費電力を低減することができる。

　以上のように、本発明にかかる密閉型圧縮機は、ピストンの摺動損失を低減することで効率を向上することができ、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適用できる。

　１０１　　密閉容器
　１０２　　固定子
　１０３　　回転子
　１０４　　電動要素
　１０５　　圧縮要素
　１０６　　潤滑油
　１１０　　シャフト
　１１１　　主軸部
　１１２　　偏心軸部
　１１３　　給油通路
　１１４　　シリンダブロック
　１１５　　シリンダ
　１１６　　圧縮室
　１２０　　軸受部
　１２３　　ピストン
　１２３ａ　　シール部
　１２３ｂ　　延長部
　１２３ｃ　　非摺動部
　１２５　　ピストンピン
　１２６　　コンロッド
　１２８　　大孔端部
　１２９　　小孔端部
　１３０　　ロッド部
　１４１　　第１の中心線
　１４２　　第２の中心線
　１４４　　軸心
　１５０　　バルブプレート
　１８０　　断熱箱体
　１８２　　内箱
　１８４　　外箱
　１８６　　断熱体
　１８８　　冷蔵室
　１９０　　切替室
　１９２　　製氷室
　１９４　　野菜室
　１９６　　冷凍室
　１９８　　冷蔵室回転扉
　２００　　切替室引出し扉
　２０２　　製氷室引出し扉
　２０４　　野菜室引出し扉
　２０６　　冷凍室引出し扉
　２０８　　凹み部
　２１０　　密閉型圧縮機
　２１２　　キャピラリ
　２１４　　冷却ファン
　２１６　　蒸発器
　２１８　　吸入配管

Claims (4)

1. 密閉容器内に、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が収容された密閉型圧縮機であって、
   前記圧縮要素は、
   主軸部、および、前記主軸部と一体運動する偏心軸部を有するシャフトと、
   前記シャフトの前記主軸部を軸支することによって、片持ち軸受を形成する軸受部と、
   気体を圧縮するシリンダと、
   前記シリンダの内部に往復自在に挿設されたピストンと、
   前記偏心軸部と前記ピストンとを連結するコンロッドとを備え、
   前記軸受部の軸心を示す第１の中心線と、前記シリンダの軸心を示す第２の中心線とのなす角度ａ１と、
   前記軸受部に対する前記シャフトの傾きの角度の絶対値ｃ１とが、式（１）を満たし、
   前記ピストンの外周面には、
   前記シリンダの内周面と隙間を有し、摺動面を形成するシール部と、
   前記シール部の後方に位置し、摺動面を形成する延長部と、
   前記シール部の後方に位置し、摺動面を形成しない非摺動部と
   を備える密閉型圧縮機。
   ａ１＝π／２＋ｃ１‥‥‥（１）
2. 前記延長部は、前記シール部と同じ半径を有し、側圧を支持する前記摺動面を形成する請求項１に記載の密閉型圧縮機。
3. 前記電動要素は、インバータ回路により複数の回転数で駆動される請求項１または２に記載の密閉型圧縮機。
4. 冷凍サイクルに請求項１から３のいずれかに記載の密閉型圧縮機を用いた冷凍装置。

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