JP2007255245A - 圧縮機 - Google Patents

Abstract

【課題】冷却システムから大量の液冷媒やオイルが流入した場合でも液圧縮の生じない高い信頼性を備えた高効率の圧縮機を提供する。
【解決手段】吸入管１０２は、略直線状のストレート部１７０と、ストレート部１７０の延長線上に密閉容器１０１内へ開口する吸入管開口端Ａ１７２とストレート部１７０の延長線上以外の位置でサクションマフラー１４０の開口部１６２に対向する位置に開口する吸入管開口端Ｂ１７４を備えているものであり、吸入管１０２へ大量の液冷媒やオイル１０４が戻ってきてもストレート部１７０の延長線上にある吸入管開口端Ａから密閉容器１０１内へ排出されるので液圧縮が発生しない。
【選択図】図１

Description

本発明は冷凍冷蔵装置等に用いられる圧縮機に関するものである。

従来、この種の圧縮機は、樹脂製のサクションマフラーで騒音低減を図るとともに、サクションマフラーの開口部と吸入管開口端とを対向させることにより高効率を図ったもの（例えば、特許文献１参照）がある。

以下、図面を参照しながら上記従来の圧縮機を説明する。

図５は、特許文献１に記載された従来の圧縮機の縦断面図、図６は、特許文献１に記載された従来の圧縮機の平面断面図、図７は、特許文献１に記載された従来の圧縮機の要部拡大断面図を示すものである。

図５から７において、密閉容器１にオイル２を収納するとともに密閉容器１内に開口する吸入管３が固定されている。また、密閉容器１内には電動要素４によって駆動される圧縮要素５が収容される。圧縮要素５はコンロッド６を介してシャフト７に連結されたピストン８が往復動するシリンダ９と、シリンダ９の開口端に配設されシリンダ９内と連通する吸入バルブ１０を有するバルブプレート１１と、サクションマフラー１２とを備えている。

サクションマフラー１２は消音空間１３と、吸入バルブ１０に連通する連通管１４と、密閉容器１内に開口する開口部１５とを有している。開口部１５は吸入管３サクションマフラー１２の密閉容器１側に開口しており、吸入管３の密閉容器１内の開口に近接対向している。

以上のように構成された圧縮機について、以下その動作を説明する。

電動要素４によってシャフト７の回転がコンロッド６に伝わりピストン８が往復運動することで冷却システムの低圧側（図示せず）から流れてきた冷媒は、吸入管３を介して一旦密閉容器１内に開放されてから開口部１５を通ってサクションマフラー１２内に吸入され、消音空間１３に開放された後、連通管１４、吸入バルブ１０を通ってシリンダ９内に間欠的に吸入される。シリンダ９内に吸入された冷媒は、ピストン８で圧縮され、再び冷却システムの高圧側（図示せず）へと吐出される。

その際冷媒は、吸入管３と開口部１５が近接して対向しているため、比較的温度が低いままサクションマフラー１２内に吸入される。その結果、冷媒の単位時間当たりの吸入質量（冷媒循環量）は大きくなり、単位時間当たりの仕事量が増えることから圧縮機の効率が向上する。
特開２００５−１３３７０７号公報

しかしながら、上記従来の構成では、冷媒封入量が非常に多い業務用の用途等において、冷却システムの低圧側から大量の液冷媒やオイル２が吸入管３から密閉容器１内に流入することが有るが、この際、吸入管３と開口部１５が近接対向しているため、これら液冷媒やオイル２をサクションマフラー１２内に直接吸い込んでしまい、シリンダ９内において液圧縮が生ずることで圧縮要素５に過大なストレスがかかり、摺動部に異常摩耗を生ずるといった圧縮要素の故障が生ずる可能性があった。

本発明は、上記従来の課題を解決するもので、液圧縮による故障を起こしにくい、信頼性と効率の高い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圧縮機は、一端が冷凍サイクルの低圧側に連通し密閉容器内外を連通する吸入管を備えるとともに、吸入管は略直線状のストレート部と、前記ストレート部の延長線上に開口する吸入管開口端Ａと、前記ストレート部の延長線上以外の位置でサクションマフラーの開口部に対向する位置に開口する吸入管開口端Ｂとを備えたことにより、冷凍システムの低圧側から大量の液冷媒やオイルが吸入管へ戻ってきても吸入管開口端Ａから密閉容器内へ排出されるので液圧縮を起こしにくいという作用を有する。

本発明の圧縮機は、液圧縮を起こしにくいので液圧縮による故障を起こしにくい、信頼性と効率の高い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、オイルを貯留する密閉容器と、一端が冷凍サイクルの低圧側に連通し前記密閉容器内外を連通する吸入管と、前記密閉容器内に収容された圧縮要素と前記圧縮要素を駆動する電動要素を有し、前記圧縮要素は消音空間を形成するとともに前記密閉容器内と前記消音空間内を連通する開口部を備えたサクションマフラーを備え、前記吸入管は略直線状のストレート部と、前記ストレート部の延長線上に開口する吸入管開口端Ａと前記ストレート部の延長線上以外の位置で前記サクションマフラーの開口部に対向する位置に開口する吸入管開口端Ｂを備えたもので、冷凍システムの低圧側から大量の液冷媒やオイルが吸入管へ戻ってきてもガス冷媒より密度の高い液冷媒やオイルの慣性力によって吸入管開口端Ａから密閉容器内へ排出されることとなり、液圧縮を起こしにくいので、液圧縮による故障を起こしにくい信頼性の高い圧縮機を提供することができる。

請求項２に記載の発明は、請求項１記載の発明に加えて、吸入管開口端Ａにリリーフバルブを設けたもので、冷凍システムの低圧側から大量の液冷媒やオイルが吸入管へ戻ってきてもガス冷媒より密度の高い液冷媒やオイルの慣性力によってリリーフバルブから密閉容器内へ排出され、また、冷凍システムの低圧側からガス冷媒が吸入管に戻ってくる定常運転時には、吸入管開口端Ａに設けたリリーフバルブにより密閉容器内の温度の高いガス冷媒が吸入管開口端Ａから吸入管に侵入することを防ぐため、冷たいガス冷媒がサクションマフラーの開口部に直接吸入されることで体積効率が上がり、請求項１に記載の効果に加えてさらに効率の高い圧縮機を提供することができる。

請求項３に記載の発明は、請求項２記載の発明に加えて、リリーフバルブはゴムで形成されたもので、ゴムの弾性によりリリーフバルブの気密性が向上するから、密閉容器内の比較的温度の高いガス冷媒がリリーフバルブを介して吸入管内へ浸入することをより確実に防ぐことができ、さらに体積効率が上がり、請求項２に記載の効果に加えてさらに効率の高い圧縮機を提供することができる。

請求項４に記載の発明は、請求項１から３のいずれか一項に記載の発明に加えて、電動要素はインバータ駆動回路により駆動されるもので、急激な電動要素の運転回転数の上昇に伴い冷凍システムの低圧側から大量の液冷媒やオイルが吸入管へ戻ってきても、液圧縮を起こしにくいので、液圧縮による故障を起こしにくい信頼性の高いインバータ駆動式の圧縮機を提供することができる。

請求項５に記載の発明は、請求項１から４のいずれか一項に記載の発明に加えて、炭化水素系冷媒であるＲ６００ａ雰囲気中で運転されるもので、冷媒の単位重量あたりの潜熱が大きいことから冷凍システムの低圧側から大量の液冷媒やオイルが吸入管へ戻ってきやすい冷凍システムにおいても液圧縮を起こしにくいので液圧縮による故障を起こしにくい、信頼性の高い圧縮機を提供することができる。

以下、本発明による圧縮機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。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における圧縮機の縦断面図、図２は、同実施の形態における圧縮機の平面断面図、図３は、同実施の形態における圧縮機のリリーフバルブ閉時における要部拡大断面図、図４は、同実施の形態における圧縮機のリリーフバルブ開時における要部拡大断面図である。

図１から図４において、密閉容器１０１は冷却システム（図示しない）と連結される吸入管１０２と吐出配管１０３を備えており、底部にオイル１０４を貯溜すると共に、内部は炭化水素系冷媒であるＲ６００ａ冷媒１０５で満たされている。また密閉容器１０１は固定子１０６と回転子１０７とからなるインバータ駆動回路により駆動される電動要素１０８およびこれによって駆動される圧縮要素１０９を収容している。インバータ駆動回路は電動要素１０８の運転回転数を急激に上昇させることで、圧縮機が運転を開始した直後の摺動部への給油を改善している。

次に圧縮要素１０９の主な構成について説明する。

圧縮要素１０９は、電動要素１０８の回転子１０７に挿入固定されるシャフト１２０と、シャフト１２０を回転自在に軸支するとともに圧縮室１２２を形成するシリンダ１２４を備えたシリンダブロック１２６と、シリンダ１２４内に挿入されたピストン１３０と、シャフト１２０とピストン１３０とを連結するコンロッド１３２とを備えている。シリンダ１２４の開口端に配設されたバルブプレート１３４にはシリンダ１２４内と連通する吸入バルブ１３６を設けてある。シリンダヘッド１３８はバルブプレート１３４の反シリンダブロック１２６側に配設される。

サクションマフラー１４０は樹脂で形成され、空間を構成する消音空間１６０を有するとともに、消音空間１６０を確定する壁面の密閉容器１０１側の側面に密閉容器１０１内へ開口した開口部１６２を有し、消音空間１６０と吸入バルブ１３６とを連通する連通管１６８とを備えている。

吸入管１０２は、略直線状のストレート部１７０と、ストレート部１７０の延長線上に密閉容器１０１内へ開口する吸入管開口端Ａ１７２とを備え、さらにストレート部１７０の延長線上から分岐してサクションマフラー１４０の開口部１６２に対向する位置に開口する吸入管開口端Ｂ１７４を備えている。

吸入管開口端Ａ１７２には、ゴムで形成され端面の一部を残して円弧状に切り込みを有する略キャップ状のリリーフバルブ１７６が外装されている。リリーフバルブ１７６の円弧状の切り込みによって形成された弁部１７８は、吸入管開口端Ａ１７２の端面１８０と当接することで密閉容器１０１内側にのみ開き、反対方向へは気密を保持する逆支弁機構を構成している。

以上のように構成された圧縮機について、以下その動作、作用を説明する。

電動要素１０８によって圧縮要素１０９が駆動され、電動要素１０８の回転子１０７とともにシャフト１２０が回転し、コンロッド１３２を介してピストン１３０がシリンダ１２４内で往復動することで、冷却システム（図示せず）の低圧側からＲ６００ａからなる冷媒１０５は、吸入管１０２へ流れてくる。

このとき、ガス冷媒１０５だけが吸入管１０２へ流れてくる定常運転時には、ガス冷媒１０５の慣性力が小さいことから、ストレート部１７０を通過した後、吸入管開口端Ａ１７２に向かわず、開口部１６２の圧縮室１２２からの負圧に吸引されることで吸入管開口端Ｂ１７４に向かい、一旦は密閉容器１０１内に開放されるが直後にサクションマフラー１４０の開口部１６２から消音空間１６０を通過し、連通管１６８を通ってシリンダ１２４内へと流入する。この際、圧縮によって生ずる冷媒の脈動は消音空間１６０にて減衰されることで騒音を低減する。

シリンダ１２４内へ流入した冷媒１０５は、その後シリンダ１２４内を往復運動するピストン１３０によって圧縮され、再び冷却システム（図示せず）の高圧側へと吐出される。

ここで、吸入管開口端Ｂ１７４と開口部１６２は近接して対向しているため、ガス冷媒１０５は比較的温度が低いままサクションマフラー１４０内に吸入される。さらにサクションマフラー１４０は断熱特性の優れたＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）などの材料で形成しているので、サクションマフラー１４０内に進入した冷媒１０５の圧縮要素１０９からの受熱を低減できる。

ここで、リリーフバルブ１７６はゴムで形成されていることにより、吸入管開口端Ａ１７２とリリーフバルブ１７６の弁部１７８とのシール性が高く、ガス冷媒１０５だけが吸入管１０２に戻ってくる定常運転時において吸入管開口端Ａ１７２から温度の高いガス冷媒がリリーフバルブ１７６から吸入管１０２内に進入することを防こことができ、冷媒の単位時間当たりの吸入質量（冷媒循環量）を大きな値に維持できるので、冷凍能力がほとんど低下せず、圧縮機の体積効率を高い値に維持でき、高い効率を備えた圧縮機を実現できる。

次に、圧縮機の起動初期等に冷却システム（図示せず）から吸入管１０２を通して大量の液冷媒やオイル１０４が戻って来た場合について説明する。

冷媒封入量が非常に多い業務用の用途等においては特に冷却システムの低圧側から大量の液冷媒やオイル１０４が冷媒１０５とともに吸入管１０２から密閉容器１０１内に流入することが有る。特に炭化水素系冷媒であるＲ６００ａ雰囲気中で運転されるものは、冷媒の単位重量あたりの潜熱が大きいことから冷凍システムの低圧側から大量の液冷媒やオイルが吸入管へ戻ってきやすい冷凍システムになり易い。さらに、電動要素１０８をインバータ駆動する圧縮機で急激に運転回転数を上昇させる場合も、冷却システムの低圧側から大量の液冷媒やオイル１０４が密閉容器１０１内に戻って来やすい。

この液冷媒やオイル１０４を含んだ冷媒１０５は比重が大きいため慣性力が強いため、真っ直ぐに流れようとする。一方、本実施の形態によればストレート部１７０の延長線上に吸入管開口端Ａ１７２を備えているので、液冷媒やオイル１０４を含んだ冷媒１０５はストレート部１７０を直進し、リリーフバルブ１７６の弁部１７８を押し開けて吸入管開口端Ａ１７２から密閉容器１０１内へ排出される。

その結果、シリンダ１２４内へ流入する液冷媒やオイル１０４の量が極めて少なくなり、液圧縮はほとんど発生しなくなる。従って、液圧縮による摺動部の異常摩耗等を防ぐことができ、故障を起こしにくい、信頼性の高い圧縮機を提供することができる。

なお、本実施の形態では吸入管開口端Ａにリリーフバルブ１７６を備えたものを例示したが、リリーフバルブ１７６を備えずとも圧縮機の効率を比較的高い値に維持できた。これは吸入管開口端Ｂ１７４と開口部１６２が近接して対向しているため、冷却システム（図示しない）から返ってきたほとんどの冷媒１０５が選択的に吸入管開口端Ｂ１７４から開口部１６２へと吸入され、高い効率を備えた圧縮機を実現できたものと推定する。

以上のように、本発明にかかる圧縮機は、冷却システムからの液冷媒やオイルの戻りが多い場合でも、故障の無い高い信頼性を備えた高効率の圧縮機を提供することができるので、空調用、業務用大型冷凍冷蔵機器等の用途にも適用できる。

本発明の実施の形態１における圧縮機の縦断面図 本発明の実施の形態１における圧縮機の平面断面図 本発明の実施の形態１における圧縮機のリリーフバルブ閉時における要部拡大断面図 本発明の実施の形態１における圧縮機のリリーフバルブ開時における要部拡大断面図 従来の圧縮機の縦断面図 従来の圧縮機の平面断面図 従来の圧縮機の要部拡大断面図

符号の説明

１０１ 密閉容器
１０２ 吸入管
１０５ 冷媒
１０８ 電動要素
１０９ 圧縮要素
１４０ サクションマフラー
１６０ 消音空間
１６２ 開口部
１７０ ストレート部
１７２ 吸入管開口端Ａ
１７４ 吸入管開口端Ｂ
１７６ リリーフバルブ

Claims (5)

1. オイルを貯留する密閉容器と、一端が冷凍サイクルの低圧側に連通し前記密閉容器内外を連通する吸入管と、前記密閉容器内に収容された圧縮要素と前記圧縮要素を駆動する電動要素を有し、前記圧縮要素は消音空間を形成するとともに前記密閉容器内と前記消音空間内を連通する開口部を備えたサクションマフラーを備え、前記吸入管は略直線状のストレート部と、前記ストレート部の延長線上に開口する吸入管開口端Ａと前記ストレート部の延長線上以外の位置で前記サクションマフラーの開口部に対向する位置に開口する吸入管開口端Ｂを備えた圧縮機。
2. 吸入管開口端Ａにリリーフバルブを設けた請求項１に記載の圧縮機。
3. リリーフバルブはゴムで形成された請求項２に記載の圧縮機。
4. 電動要素はインバータ駆動回路により駆動される請求項１から３のいずれか一項に記載の圧縮機。
5. 炭化水素系冷媒であるＲ６００ａ雰囲気中で運転される請求項１から４のいずれか一項に記載の圧縮機。

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