JP2008031881A - 圧縮機 - Google Patents

Abstract

【課題】冷却システムから大量の液状態の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こと。
【解決手段】吸入管１０２は、固定部１７０で密閉容器１０１に固定され密閉容器１０１内端部の吸入管開口端１７２と、固定部１７０と吸入管開口端１７２を連通する湾曲した湾曲部１７４とを備えるとともに、湾曲部１７４の外側には液放出孔１７８を備えているものであり、吸入管１０２へ大量の液状態の冷媒やオイル１０４が戻ってきても遠心力により液放出管から密閉容器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状態の冷媒やオイル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、これら液状態の冷媒やオイル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、前記吸入管は前記密閉容器内に開口する吸入管開口端と前記密閉容器との固定部との間に湾曲部を形成するとともに、前記湾曲部の外側に液放出孔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状態の冷媒やオイルが吸入管へ戻ってきた場合、ガス状態の冷媒より密度の高い液状態の冷媒やオイルは湾曲部における遠心力によって遠心分離され液放出孔から密閉容器内へ排出されること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の少ない信頼性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、前記吸入管は前記密閉容器内に開口する吸入管開口端と前記密閉容器との固定部との間に湾曲部を形成するとともに、前記湾曲部の外側に液放出孔を備えたもので、冷凍システムの低圧側から大量の液状態の冷媒やオイルが吸入管へ戻ってきた場合、ガス状態の冷媒より密度の高い液状態の冷媒やオイルは湾曲部における遠心力によって遠心分離され液放出孔から密閉容器内へ排出されることで液圧縮による故障の少な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に記載の発明に加えて、吸入管開口端はサクションマフラーの開口部と対向したもので、冷凍システムの低圧側から大量の液状態の冷媒やオイルが吸入管へ戻ってきてもガス状態の冷媒より密度の高い液状態の冷媒やオイルの遠心力によって液放出孔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状態の冷媒が吸入管に戻ってくる定常運転時には、吸入管開口端からの比較的温度の低いガス状態の冷媒をサクションマフラーの開口部付近に供給するため、冷たいガス状態の冷媒がサクションマフラーの開口部に直接的に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１に記載の発明に加えて、吸入管開口端とサクションマフラーの開口部を弾性体の連結管で連通したもので、冷凍システムの低圧側から大量の液状態の冷媒やオイルが吸入管へ戻ってきてもガス状態の冷媒より密度の高い液状態の冷媒やオイルの遠心力によって液放出孔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状態の冷媒が吸入管に戻ってくる定常運転時には、吸入管からの比較的温度の低いガス状態の冷媒を弾性体の連結管を介してサクションマフラーの開口部に直接供給するため、冷たいガス状態の冷媒がサクションマフラーの開口部に直接的に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、液放出孔の吸入管開口端側縁部に、内部に傾斜したルーバー形状部を形成したもので、湾曲部における遠心力によって遠心分離された液状態の冷媒やオイルがルーバー形状部によってより確実に液放出孔から密閉容器内へ排出されることとなり、請求項１から３のいずれか一項に記載の効果に加えてさらに信頼性の高い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、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状態の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６に記載の発明は、請求項１から５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状態の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による圧縮機の縦断面図、図２は、同実施の形態による圧縮機の平面断面図、図３は、同実施の形態による圧縮機の要部拡大斜視図、図４は、同実施の形態による圧縮機の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、消音空間１６０を構成する。消音空間１６０を確定する壁面の、密閉容器１０１側の側面には消音空間１６０と密閉容器１０１内空間を連通する開口部１６２が形成されている。またサクションマフラー１４０には消音空間１６０と吸入バルブ１３６とを連通する連通管１６８が形成されている。

一端が冷却システム（図示せず）に接続され、他端に形成された吸入管開口端１７２が密閉容器１０１内に開口する吸入管１０２は、固定部１７０で密閉容器１０１に固定されている。吸入管開口端１７２と固定部１７０との間にはループ状に湾曲した湾曲部１７４が形成されており、湾曲部１７４の外側には複数の液放出孔１７８が穿設されている。

さらに液放出孔１７８近傍には液放出孔１７８の下流側から上流側に向かって吸入管開口端側縁部１７５が内部に傾斜した複数のルーバー形状部１７６が形成されている。

吸入管開口端１７２はサクションマフラー１４０の開口部１６２と近接対向するよう配置され、吸入管開口端１７２にはゴムで形成された連結管１８０が挿入され開口部１６２と吸入管開口端１７２とを気密的かつ弾性的に連結している。

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、ガス状態の冷媒１０５だけが吸入管１０２へ流れてくる定常運転時には、ガス状態の冷媒１０５は比重が軽く湾曲部１７４内で発生する遠心力が小さいことから、湾曲部１７４を通過するガス状態の冷媒１０５のほとんどは液放出孔１７８から密閉容器１０１内へ放出されることなく連結管１８０を介して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内へと吸入される。この際、圧縮動作によって生ずる冷媒の脈動から発生する騒音は消音空間１６０にて減衰されることで、低減され、低騒音の圧縮機を実現できる。

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１７２と開口部１６２はゴムで形成された連結管１８０で直接気密的かつ弾性的に連通しているため、ガス状態の冷媒１０５は密閉容器１０１内へ拡散することなく、冷却システム（図示せず）の低圧側から流れてきた、ガス状態の冷媒１０５のほとんどがサクションマフラー１４０内に吸入されるので、ガス状態の冷媒１０５は比較的低い温度を保った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、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、冷凍能力の低下を抑えることで圧縮機の体積効率を高い値に維持することが可能となり、高い効率を備えた圧縮機を実現できる。

また、連結管１８０の弾性により圧縮要素１０９で発生する振動は減衰され、密閉容器１０１に伝わるエネルギーを小さくできるので、振動に起因する密閉容器１０１からの騒音を低く抑えることが可能となり、低騒音の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を通して大量の液状態の冷媒やオイル１０４が戻って来た場合について説明する。

冷却システムの設計や運転条件によっては、冷却システムの低圧側から大量の液状態の冷媒１０５やオイル１０４が冷媒１０５とともに圧縮機に戻ってくることが有る。特に冷媒封入量が非常に多い業務用の用途等においてはこの現象を起こしやすい。また、炭化水素系冷媒であるＲ６００ａを冷媒に用いるものは、冷媒１０５の単位重量あたりの潜熱が大きいことから上述した現象を起こしやすい。さらに、電動要素１０８をインバータ駆動する圧縮機では給油特性を安定させる目的で急激に運転回転数を上昇させるものが多いが、こういった設計においても上述した現象を起こしやすい。

この液の状態の冷媒１０５やオイル１０４はガスの状態の冷媒１０５に較べて比重が大きいため、湾曲部１７４を通過するときに働く遠心力によって気液が分離され、比重が大きい液体はループ状に形成された湾曲部１７４内壁の、外側に沿って流れようとする。本実施の形態によれば湾曲部１７４の外周には複数の液放出孔１７８を備えているので、遠心分離された液の状態の冷媒１０５やオイル１０４は湾曲部１７４の内壁の外側から液放出孔１７８を介して密閉容器１０１内へ排出される。

さらに本実施の形態によれば液放出孔１７８近傍には液放出孔１７８の下流側から上流側に向かって吸入管開口端側縁部１７５が内部に傾斜した複数のルーバー形状部１７６が形成されているので、ガスの状態の冷媒１０５から分離された液の状態の冷媒１０５やオイル１０４はルーバー形状部１７６に掬われて、より確実に液放出孔１７８に導かれ、密閉容器１０１内へ放出されるので、シリンダ１２４内へ流入する液状態の冷媒１０５やオイル１０４の量が極めて少なくなり、液圧縮を回避することができる。

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に連結管１８０を備えたものを例示したが、連結管１８０が備わらない場合でも吸入管開口端１７２はサクションマフラー１４０の開口部１６２と近接対向するよう配置されているので、ガス状態の冷媒１０５は密閉容器１０１内へあまり拡散することなく、冷却システム（図示せず）の低圧側から流れてきた、ガス状態の冷媒１０５の相当の分がサクションマフラー１４０内に吸入されるので、圧縮機の効率をかなり高い値に維持することができる。

この際、連結管１８０が備わらないため圧縮要素１０９で発生する振動はサクションマフラー１４０から密閉容器１０１に伝わらないので、振動に起因する密閉容器１０１からの騒音を低く抑えることが可能となり、より低騒音の圧縮機を実現できる。

また、本実施の形態では液放出孔１７８にルーバー形状部１７６を備えたものを例示したが、ルーバー形状部１７６を備えずとも液の状態の冷媒１０５やオイル１０４は遠心力によって気液が分離され、液放出孔１７８を介して密閉容器１０１内へ排出されるので、相当の液圧縮防止効果を有し、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状態の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における圧縮機の要部拡大斜視図 本発明の実施の形態１における圧縮機の要部拡大断面図 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
１０４ オイル
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 固定部
１７２ 吸入管開口端
１７４ 湾曲部
１７５ 吸入管開口端側縁部
１７６ ルーバー形状部
１７８ 液放出孔
１８０ 連結管

Claims (6)

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、前記吸入管は前記密閉容器内に開口する吸入管開口端と前記密閉容器との固定部との間に湾曲部を形成するとともに、前記湾曲部の外側に液放出孔を設けた圧縮機。
2. 吸入管開口端はサクションマフラーの開口部と対向した請求項１に記載の圧縮機。
3. 吸入管開口端とサクションマフラーの開口部を弾性体の連結管で連通した請求項１に記載の圧縮機。
4. 液放出孔の吸入管開口端側縁部に、内部に傾斜したルーバー形状部を形成した請求項１から３のいずれか一項に記載の圧縮機。
5. 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４のいずれか一項に記載の圧縮機。
6. 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５のいずれか一項に記載の圧縮機。

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