JP2008169816A

JP2008169816A - 圧縮機

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Publication number: JP2008169816A
Application number: JP2007006358A
Authority: JP
Inventors: Seishu Kimura; 成秀木村; Shigeki Iwanami; 重樹岩波; Tadashi Hotta; 忠資堀田
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2007-01-15
Filing date: 2007-01-15
Publication date: 2008-07-24

Abstract

【課題】断熱材の被覆を伴わない簡単な構成により吸入冷媒が加熱されることを抑制して高効率化を図る圧縮機を提供する。
【解決手段】本実施形態の圧縮機１は、ハウジング３３内でロータ１１を回転させて吸入した冷媒を圧縮するロータリ型の圧縮機であり、吸入された冷媒が圧縮室２６で圧縮されようとする直前に設けられた吸入室９と、この吸入室９に冷媒を導入するために吸入室９と連絡するように設けられた吸入管６と、吸入管６を周囲の熱から断熱する吸入冷媒断熱手段としての二重管部材１０とを備えており、二重管部材１０はハウジング３３内で吸入管６の周囲に形成された空間部からなる断熱層８を含んでいる。この構成により、周囲の熱がハウジング内に吸入される冷媒に伝達することを低減した高効率の圧縮機が得られる。
【選択図】図２

Description

本発明は、冷媒（冷媒を含む圧縮性流体）を圧縮機構にダイレクトに吸入して作動する圧縮機に関するものであり、例えば、冷暖房などの冷却装置、給湯装置などに使用することができる。

従来の圧縮機としては、例えば特許文献１に示すようなスクロール型の電動圧縮機が知られている。この圧縮機は、特許文献１に記載の図１に示すように、ハウジング内に電動モータ部およびスクロール型圧縮機構を有し、吸入パイプを固定スクロールの外周部に位置させ、冷媒をスクロール吸込部にダイレクトに吸入する構成を備えている。そして、固定スクロールに設けられた作動ガス通路および固定スクロールと旋回スクロールとの間で形成される空間の内壁の少なくとも一部を断熱材により被覆し、吸入通路内の作動ガスが吐出ガスにより加熱されることを防止している。
特開昭５７−２０６７８６号公報

しかしながら、上記従来の圧縮機においては、断熱材は上記内壁に被覆される構成であるので、断熱材を被覆するための技術を要し、確実に断熱材を配置することが難しいという問題があった。また、断熱材の多くに使用される樹脂等を内壁に被覆することは容易ではなく、断熱のための構成を所望の位置に確実に形成できない場合もある。

特に、ＣＯ_２を冷媒とする場合には、加熱されることによるＣＯ_２冷媒の体積変化が大きいため、このような断熱材を内壁に被覆する構成では断熱を充分に行えず、性能低下が顕著になる。

そこで、本発明は、上記問題点を鑑みてなされたものであり、断熱材の被覆を伴わない簡単な構成により吸入冷媒が加熱されることを抑制して高効率化を図る圧縮機を提供することを目的とする。

本発明は上記目的を達成するために以下の技術的手段を採用する。第１の発明は、ハウジング（３３）内で回転部材（１１）を回転させて吸入した冷媒を圧縮するロータリ型の圧縮機の発明であって、
吸入された冷媒が圧縮室（２６）で圧縮されようとする直前に設けられた吸入室（９）と、吸入室（９）に冷媒を導入するように設けられた吸入管（６、４２、５２、１０６、１１２、１２２）と、この吸入管を周囲の熱から断熱する吸入冷媒断熱手段（１０、４０、５０、１００、１１０、１２０）と、を備え、この吸入冷媒断熱手段はハウジング（３３）内で吸入管の周囲に形成された空間部からなる断熱層（８、４５、５５、１１５、１２５）を含んでいることを特徴としている。

この発明によれば、特徴ある簡単な構成を採用したことによって、周囲の熱がハウジング内に吸入される冷媒に伝達することを低減し、吸入過熱による吸入効率の低下を抑制して高効率の圧縮機を提供できる。本発明におけるロータリ型の圧縮機には、種々のタイプがあるが、例えばベーン式、ロタスコ式、スクロール式などである。

また、吸入冷媒断熱手段は、吸入管（６、４２、５２、１０６、１１２、１２２）と吸入管の外側を囲むように外側に配される外側管（３、４４、５２、１１４、１２４）との間に設けられた環状の断熱層（８、４５、５５、１１５、１２５）を含んでいることが好ましい。

この発明によれば、冷媒を吸入するための部材と吸入される冷媒を周囲の熱から保護するための構成とをコンパクトに構成することができ、当該構成部品が占めるスペースを低減することができ、装置の小型化が図れる。また、上記外側管（３、４４、５２、１１４）をハウジング（３３）に固定する構成としてもよい。

また、外側管（３）は冷媒が流れてくる配管（１６）にハウジング（３３）の外部で接続されており、断熱層（８）はハウジング（３３）の外部で配管（１６）内部と連通していることが好ましい。

この発明によれば、断熱層に満たされる物質として配管を流れてくる吸入冷媒を利用することができるので、断熱層による断熱効果をさらに高めることができる。

また、外側管（３）は冷媒が流れてくる配管（１６）にハウジング（３３）の外部で接続されており、断熱層（８）はハウジング（３３）の外部で配管（１６）内部と連通しており、吸入管（６）の吸入口（５）は前記ハウジング（３３）の外部に位置していることが好ましい。

この発明によれば、周囲の熱によって断熱層で一旦加熱された冷媒がハウジング外部に位置する吸入口に戻って吸入管内に吸い込まれた場合でも、当該冷媒はさらに外部から流れてくる吸入冷媒によって冷やされることになるので、吸入管に吸い込まれる冷媒の温度上昇を抑制することができる。

また、吸入管（４２、１１２）は冷媒が流れてくる配管（４７）に前記ハウジング（３３）の外部で接続されており、断熱層（４５、１１５）は物質が封入された閉空間であることが好ましい。この発明によれば、断熱層に封入する物質によって断熱層による断熱効果がさらに高められる。

また、吸入管（５２）は冷媒が流れてくる配管（５６）に前記ハウジング（３３）の外部で接続されており、断熱層（５５）はハウジング（３３）外部の雰囲気と連通していることが好ましい。この発明によれば、ハウジング外部の雰囲気によって断熱層による断熱効果が高められる。

また、回転部材（１１）を駆動させるモータ部（１４）と、モータ部（１４）によって作動される圧縮機構（２０）とを備え、モータ部（１４）および圧縮機構（２０）をハウジング（３３）で構成された密閉容器内に配することが好ましい。

この発明によれば、発熱が大きいモータ部からの放熱により吸入冷媒が加熱される状態を緩和することができ、より性能低下の抑制が期待できる。

また、ハウジング（３３）に固定されて固定渦巻き部を備える固定スクロール（２７）と、固定渦巻き部と噛み合って圧縮室（２６）を形成する可動渦巻き部を備える可動スクロール（２４）と、を備えることが好ましい。

この発明によれば、ダイレクト吸入式のスクロール型圧縮機の吸入過熱がもたらす性能低下を抑制することができる。特に、スクロール型は他の型式と比較してスラスト荷重がかかる分、発熱が多いので、より大きな効果が得られる。

また、吸入室（９）に吸入される冷媒はＣＯ_２を主成分とすることが好ましい。この発明によれば、ＣＯ_２冷媒は熱による体積変化が大きいので、体積膨張による体積効率の低下を抑制する効果が大きく、圧縮機の性能低下を防止する顕著な効果が期待できる。また、ＣＯ_２冷媒は吐出温度が高いので、当該冷媒に対する周囲からの熱伝達を防止することの効果がより期待できる。

なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態の具体的手段との対応関係を示す一例である。

（第１実施形態）
第１実施形態では、ハウジング３３内で回転部材を回転させて吸入した冷媒を圧縮するロータリ型の圧縮機の一例として、スクロール式の圧縮機を図面に従って説明する。さらに本実施形態は、給湯水を沸き上げるヒートポンプ式給湯装置に圧縮機１を適用したものである。本実施形態について図１および図２を用いて説明する。図１は、圧縮機１を含むヒートポンプ式給湯装置を示す模式図である。図２は、圧縮機１の内部構成を示す断面図である。

図１に示すように、ヒートポンプ式給湯装置は、冷媒を吸入して圧縮する圧縮機１と、貯湯タンク内の給湯水と圧縮機１により吐出された冷媒とで熱交換を行う水冷媒熱交換器６０と、水冷媒熱交換器６０から流出した冷媒を減圧する減圧器７０と、送風機７５により送風される外気から吸熱して冷媒を蒸発させる蒸発器８０と、蒸発器８０から流出した冷媒を液相冷媒と気相冷媒とに分離して余剰冷媒を蓄え、気相冷媒を圧縮機１に供給する気液分離器９０と、を備え、これらを配管により順次接続して環状の回路が構成されている。ヒートポンプ式給湯装置は、外気からの吸熱量および圧縮機１の圧縮仕事量に相当する熱量を給湯水に与えることで給湯水を沸き上げるものである。

本実施形態で使用する冷媒は、その一例としてＣＯ_２を主成分とする冷媒であり、圧縮機１により吸入、吐出されて回路内を循環している。図２に示すように、圧縮機１は、内部に組み込まれた縦置きのモータ部１４によって圧縮機構２０が作動される縦型の圧縮機である。モータ部１４および圧縮機構２０は、圧縮機本体を構成するハウジング３３内に収容され、ハウジング３３は、圧縮機構２０によって吐出された冷媒ガスの高圧圧力に耐え得る耐圧性の高い密閉容器であり、高圧シェルタイプの圧縮機１を構成している。

圧縮機構２０は、ハウジング３３内に固定され、固定渦巻き部を備える固定スクロール２７と、この固定渦巻き部と噛み合って圧縮室２６を形成する可動渦巻き部を備える可動スクロールとしての旋回スクロール２４と、を有するスクロール式圧縮機構である。固定スクロール２７は、ハウジング３３内の吐出室３０側に固定されおり、この固定スクロール２７に摺接面２９において噛み合うように可動部材としての旋回スクロール２４が設けられている。

圧縮室２６は、冷媒が循環する外部回路の構成部品のひとつである気液分離器９０からの冷媒を吸入、圧縮する作動室であり、旋回スクロール２４が固定スクロール２７に対して旋回することにより、圧縮室２６の体積が拡大、縮小されて冷媒を吸入、圧縮できる。

さらに、ハウジング３３内に吸入された冷媒が圧縮室２６で圧縮されるようとする直前には、圧縮開始部を構成する吸入室９が設けられている。換言すれば、吸入室９は、旋回スクロール２４が固定スクロール２７に対して旋回して冷媒の吸入が完了し、そこから圧縮しようとする場所に設けられている。この吸入室９は吸入管６の下流側開口端部が臨む狭小な空間である。

モータ部１４は、ハウジング３３の内部に設けられるモータ室１５に収容されているロータ１１と、ロータ１１の周囲を囲むステータ１２と、コイル１３と、ロータ１１と一体化して回転するシャフト２１と、を備えており、圧縮機構２０よりも下方に位置している。ロータ１１は、吸入した冷媒を圧縮するためにハウジング３３内で回転するロータリ型圧縮機の回転部材を示す一例である。さらに、ステータ１２はロータ１１の外周側でハウジング３３の内周面に圧入されることによって固定されている。

モータ室１５は、ハウジング３３内で吐出室３０と連通するように設けられている。モータ室１５よりも下方であってハウジング３３内の最下部には、潤滑油が貯められる貯油室３２が設けられている。そして、吐出室３０に吐出される冷媒の圧力がこの潤滑油に作用することになる。

旋回スクロール２４の反固定スクロール２７側には、シャフト２１の旋回スクロール２４側の先端部に設けられた偏心部２２が軸受（図示しない）を介して挿入されている。そして、旋回スクロール２４は、自転防止機構（図示しない）によりシャフト２１の回転駆動にともなって固定スクロール２７に対して公転する。

シャフト２１の内部には潤滑油流路２３が設けられている。そして、貯油室３２内に溜まっている潤滑油は、吐出された冷媒ガスが作用することにより、潤滑油流路２３を通過してシャフト２１の各軸受や、圧縮機構２０へ吸い上げられる構造となっている。

ハウジング３３内の旋回スクロール２４側には、シャフト２１を回転可能に支持する軸受（図示しない）が固定されているフレームが設けられている。このフレームと旋回スクロール２４との間には、背圧室２５が形成されている。

固定スクロール２７には、圧縮室２６で圧縮された冷媒が吐出される吐出ポート２８が設けられ、吐出ポート２８よりも下流には吐出室３０が形成されている。吐出ポート２８は固定スクロール２７の中心部に設けられた貫通孔である。吐出室３０は、吐出ポート２８の出口に設けられた空間であり、吐出弁３１を備えている。吐出弁３１は、吐出室３０へ吐出された高圧の冷媒が吐出ポート２８を通って逆流しないようにする機能を有している。ハウジング３３の上部には、吐出室３０に連通する吐出管３４が接続されており、この吐出管３４は水冷媒熱交換器６０と連絡する配管（図示しない）と接続されている。

圧縮機構２０、特に固定スクロール２７は、モータ室１５や吐出室３０の近傍にあるため、ここに満たされる高温のガス冷媒（例えば、９０℃程度）からの熱が熱伝達して伝わりやすい環境にあり、その表面は高温（例えば、８０℃程度）になる。このため、固定スクロール２７やモータ室１５と接するハウジング３３内の各部は、固定スクロール２７と同程度の温度になる。吸入管６は少なくともハウジング３３の内壁面から吸入室９に至る流路７を形成するので、固定スクロール２７やモータ室１５と近接する位置に設けられている。

したがって、気液分離器９０からの冷媒を吸入室９にダイレクトに吸入する流路、つまり吸入管６内の流路７は、加熱されやすい環境にあり、この流路を流れる吸入冷媒（例えば、２０℃程度）が過熱されることによる圧縮機１の性能低下を高効率化のために防止する必要がある。

ハウジング３３内への冷媒流入部には、周辺の固定スクロール２７から吸入管６に伝わる熱を断熱する吸入冷媒断熱手段が設けられている。この吸入冷媒断熱手段は、吸入管６と吸入管６を内管としてその外側に配される外側管３との間に設けられた環状の空間部である断熱層８を含んでいる。

ハウジング３３の側部には外側管３が外表面から突出した状態で固定され、外側管３はハウジング３３外部で、気液分離器９０からの冷媒が流れてくる配管１６に接続されている。これらの結合は、互いの端部をオーバーラップさせた状態で溶接またはろう付けにより結合するものとする。外側管３の内径寸法は吸入管６の外径寸法よりも大きく、外側管３は吸入管６の半径方向外側の周囲に吸入管６を囲むように配置されている。吸入管６と外側管６との間には環状の空間部を形成する断熱層８が設けられている。

外側管３と吸入管６は、同軸に配置され、吸入室９側の端部に形成される環状端面において一体化されている。この環状端面は環状の断熱層８の吸入室９側を閉じている。したがって、吸入室９には、環状の断熱層８は連通せず吸入管６内のみが連通することになる。

外側管３は、気液分離器９０からの冷媒を取り入れる入口となる吸入口２を備え、吸入口２と環状端面との間に位置する外周面においてハウジング３３に固定されている。吸入管６の吸入口５は、ハウジング３３の外部に位置するとともに、吸入口２よりもハウジング３３寄りに位置し、外側管３の流路４に位置している。したがって、断熱層８はハウジング３３の外部で流路４を介して配管１６の内部と連通している。断熱層８は吸入管６のほぼ全体を覆っている。

以上のように一体化された外側管３と吸入管６を作成し、これをハウジング３３に対して吸入管６の流路７が吸入室９に臨む位置に挿入設置することにより、簡単な構成で効果の高い吸入冷媒断熱手段を備えた圧縮機を提供することができる。

また、外側管３および吸入管６の冷媒流れ方向に直角な断面の形状は、矩形状、正方形状、多角形状、楕円状、円形状などを採用することができるが、特に、同軸でその断面が円形状であることが好ましい。

また、吸入管６はその周辺の壁部を構成する固定スクロール２７やハウジング３３を形成する材質に比べて断熱性の高い材質、換言すれば熱伝導率の低い材質で形成されることが好ましい。例えば、固定スクロール２７やハウジング３３が鉄やアルミで形成されている場合には、吸入管６は樹脂で形成することが好ましい。この構成を採用することにより、吸入管６自体が断熱層を形成することになり、吸入冷媒に伝わる周囲からの熱をさらに断熱する効果が得られる。

上記構成に基づく圧縮機１の作動について説明する。圧縮機１は、モータ部１４を駆動することによってシャフト２１が回転し、旋回スクロール２４が公転作動すると、気液分離器９０側から流れてきたガス状の冷媒（以下、冷媒ガスとする）が吸入口２を通って外側管３内に流入する。そして、冷媒ガスは、外側管３内の流路４から吸入口５を通って吸入管６内に入り、流路７で断熱層８により断熱されながら吸入室９に到達する。

このとき、外側管３に流入した冷媒ガスの大部分は、吸入口５から吸入されて吸入管６内を通って吸入室９に至るが、残余の冷媒ガスは、吸入口５から吸入されずに断熱層８を満たすことになる。この断熱層８を満たした冷媒ガスは、固定スクロール２７やハウジング３３等からの熱を受熱して暖められるが、吸入口５で働く吸引力により再び吸入口５側に移動し、続いて配管１６を流れてくる冷媒によって吸入口５付近で冷やされることになる。そして、流路７に吸入されなかったガス状冷媒は再び断熱層８を満たすことになる。このように、断熱層８を満たすガス状冷媒に対して加熱、冷却が繰り返されるため、断熱層８における高い断熱効果が得られることになる。

また、流路７を通るときの冷媒流速は、流路４を通るときの冷媒流速よりも速くなるため、吸入管６内を通過する時間が短縮されて周辺からの受熱量を低減することができる。

吸入室９に到達した冷媒ガスは、圧縮室２６に取り込まれてその体積が縮小することにより圧縮される。そして、圧縮室２６で圧縮された冷媒ガスが所定の吐出圧力に達すると、冷媒ガスは吐出ポート２８から吐出室３０に吐出される。さらに、冷媒ガスは吐出室３０から吐出管３４内を通過して外部回路（水冷媒熱交換器６０）に向けて高圧冷媒として吐出される。

また、吐出室３０に吐出された冷媒ガスが貯油室３２内に溜まっている潤滑油に作用することにより、潤滑油は、潤滑油流路２３を上昇してシャフト２１の各軸受や、圧縮機構２０の摺接面２９などへ吸い上げられ、可動部を潤滑する。

このように本実施形態の圧縮機１は、吸入管６を周囲の熱から断熱する吸入冷媒断熱手段としてハウジング３３内で吸入管６の周囲に形成された空間部からなる断熱層８を備えている。この構成により、吸入管６の周囲の熱が吸入冷媒に伝達することを低減し、吸入過熱による吸入効率の低下を抑制することができる。

さらには、吸入管６と吸入管６の外側を囲むように外側に配される外側管３との間に環状の断熱層８を設けている。この構成を採用した場合には、冷媒の吸入流路と吸入冷媒を断熱する構成とをコンパクトに構成することができるので、装置の小型化が図れる。

さらには、外側管３は冷媒が流れてくる配管１６にハウジング３３の外部で接続されており、断熱層８はハウジング３３の外部で配管１６の内部と連通している。この構成を採用した場合には、断熱層８に吸入冷媒を満たすことができるので、断熱効果をさらに高めることができる。

さらには、吸入管６の吸入口５はハウジング３３の外部に位置している。この構成を採用した場合には、断熱層８に満たされた冷媒が周囲の熱によって加熱された後、当該冷媒が吸引力によって吸入口５側に戻り、さらに外部から流れてくる吸入冷媒によって冷やされることになるので、断熱層８を満たす冷媒に対して加熱、冷却が繰り返され、断熱層８における断熱効果が引き続き保たれる。

また、吸入室９に吸入される冷媒としてＣＯ_２を主成分とした冷媒を用いることにより、ＣＯ_２冷媒は吐出温度が高く、熱による体積変化が大きいので、体積膨張による体積効率の低下を抑制する効果が大きく、圧縮機１の性能低下を防止する顕著な効果が期待できる。

（第２実施形態）
第２実施形態における圧縮機は、第１実施形態の圧縮機に対して吸入冷媒断熱手段に関する具体的構成のみが異なっている。図３は本実施形態の圧縮機の内部構成を示す断面図である。以下、本実施形態の吸入冷媒断熱手段４０に関する具体的構成について説明する。なお、図３において同符号の構成部品は、第１実施形態で説明した構成部品と同様であり、その作用効果も同様である。

図３に示すように、本実施形態の吸入冷媒断熱手段４０は、吸入管４２と吸入管４２の外側に配される外側管４４との間に設けられた環状の空間部である断熱層４５を含んでいる。ハウジング３３の側部には外側管４４が外表面から突出した状態で固定されている。吸入管４２はハウジング３３の外部で、気液分離器９０からの冷媒が流れてくる配管４７に接続されている。吸入管４２と配管４７の結合は、互いの端部をオーバーラップさせた状態で溶接またはろう付けにより結合するものとする。外側管４４の内径寸法は吸入管４２の外径寸法よりも大きく、外側管４４は吸入管４２の半径方向外側の周囲に吸入管４２を囲むように配置されている。吸入管４２と外側管４４との間には環状で閉空間を形成する断熱層４５が設けられている。

外側管４４と吸入管４２は、同軸に配置され、吸入室９側の端部に形成される環状端面で一体化されている。この環状端面は環状の断熱層４５の吸入室９側を閉じている。さらに、外側管４４はハウジング３３の外部で吸入管４２の外周面と結合する環状端面を備えている。断熱層４５はハウジング３３の外部から吸入室９の近傍まで伸長する環状円筒の空間である。このように断熱層４５は、吸入管４２の外周面を取り囲む環状の閉空間であり、さらにこの閉空間には、断熱性がある物質が封入されている。封入される物質は、例えば、窒素、二酸化炭素、空気などの気体であり、あるいは液状の物質であってもよい。

以上のように一体化された外側管４４と吸入管４２を作成し、これをハウジング３３に対して吸入管４２の流路４３が吸入室９に臨む位置に挿入設置することにより、簡単な構成で効果の高い吸入冷媒断熱手段を備えた圧縮機を提供することができる。

また、外側管４４および吸入管４２の冷媒流れ方向に直角な断面の形状は、矩形状、正方形状、多角形状、楕円状、円形状などを採用することができるが、特に、同軸でその断面が円形状であることが好ましい。

また、吸入管４２はその周辺の壁部を構成する固定スクロール２７やハウジング３３を形成する材質に比べて断熱性の高い材質、換言すれば熱伝導率の低い材質で形成されることが好ましい。例えば、固定スクロール２７やハウジング３３が鉄やアルミで形成されている場合には、吸入管４２は樹脂で形成することが好ましい。この構成を採用することにより、吸入管４２自体が断熱層を形成することになり、吸入冷媒に伝わる周囲からの熱をさらに断熱する効果が得られる。

上記構成に基づく圧縮機１の作動について説明する。圧縮機１は、モータ部１４を駆動することによってシャフト２１が回転し、旋回スクロール２４が公転作動すると、気液分離器９０側から流れてきたガス状の冷媒（以下、冷媒ガスとする）が吸入口４１を通って吸入管４２内に流入する。そして、冷媒ガスは、吸入管４２内の流路４３で断熱層４５により断熱されながら吸入室９に到達する。

このように本実施形態の圧縮機１は、吸入管４２は冷媒が流れてくる配管４７にハウジング３３の外部で接続されており、断熱層４５は物質が封入された閉空間である。この構成により、断熱層４５による断熱効果をさらに向上することができる。

（第３実施形態）
第３実施形態における圧縮機は、第１実施形態の圧縮機に対して吸入冷媒断熱手段に関する具体的構成のみが異なっている。図４は本実施形態の圧縮機の内部構成を示す断面図である。以下、本実施形態の吸入冷媒断熱手段５０に関する具体的構成について説明する。なお、図４において同符号の構成部品は、第１実施形態で説明した構成部品と同様であり、その作用効果も同様である。

図４に示すように、ハウジング３３内への冷媒流入部には、周辺の固定スクロール２７から吸入管５２に伝わる熱を断熱する吸入冷媒断熱手段５０が設けられている。この吸入冷媒断熱手段５０は、吸入管５２と吸入管５２を内管としその外側に配される外側管５４との間に設けられた環状の空間部である断熱層５５を含んでいる。

ハウジング３３の側部には吸入管５２が外表面から突出した状態で固定され、吸入管５２はハウジング３３の外部で、気液分離器９０からの冷媒が流れてくる配管５６に接続されている。これらの結合は、互いの端部をオーバーラップさせた状態で溶接またはろう付けにより結合するものとする。外側管５４の内径寸法は吸入管５２の外径寸法よりも大きく、外側管５４は吸入管５２の半径方向外側の周囲に吸入管５２を囲むように配置されている。吸入管５２と外側管５４との間には環状の空間部を形成する断熱層５５が設けられている。

外側管５４と吸入管５２は、同軸に配置され、吸入室９側の端部に形成される環状端面によって一体化されている。この環状端面は環状の断熱層５５の吸入室９側を閉じている。したがって、吸入室９には、環状の断熱層８は連通せず吸入管５２内のみが連通することになる。また、外側管５４はハウジング３３外部側で開放されているとともに、外周面がハウジング３３の側壁に設けられた穴の内周面に合致してハウジング３３に固定されている。つまり、断熱層５５はハウジング３３外部の雰囲気と連通した状態にある。また、断熱層５５は吸入管５２をハウジング３３の内部で覆うように形成されている。

以上のように一体化された外側管５４と吸入管５２を作成し、これをハウジング３３に対して吸入管５２の流路５３が吸入室９に臨む位置に挿入設置することにより、簡単な構成で効果の高い吸入冷媒断熱手段を備えた圧縮機を提供することができる。

また、外側管５４および吸入管５２の冷媒流れ方向に直角な断面の形状は、矩形状、正方形状、多角形状、楕円状、円形状などを採用することができるが、特に、同軸でその断面が円形状であることが好ましい。

また、吸入管５２はその周辺の壁部を構成する固定スクロール２７やハウジング３３を形成する材質に比べて断熱性の高い材質、換言すれば熱伝導率の低い材質で形成されることが好ましい。例えば、固定スクロール２７やハウジング３３が鉄やアルミで形成されている場合には、吸入管５２は樹脂で形成することが好ましい。この構成を採用することにより、吸入管５２自体が断熱層を形成することになり、吸入冷媒に伝わる周囲からの熱をさらに断熱する効果が得られる。

上記構成に基づく圧縮機１の作動について説明する。圧縮機１は、モータ部１４を駆動することによってシャフト２１が回転し、旋回スクロール２４が公転作動すると、気液分離器９０側から流れてきたガス状の冷媒（以下、冷媒ガスとする）が吸入口５１を通って吸入管５２内に流入する。そして、冷媒ガスは、流路５３で断熱層５５により断熱されながら吸入室９に到達する。

このように本実施形態の圧縮機１においては、吸入管５２が冷媒が流れてくる配管５６にハウジング３３の外部で接続されており、断熱層５５はハウジング３３外部の雰囲気と連通している。この構成により、ハウジング３３の外部の雰囲気によって断熱効果が高められる。

（第４実施形態）
第４実施形態における圧縮機は、第１実施形態の圧縮機に対して吸入冷媒断熱手段に関する具体的構成のみが異なっている。図５は本実施形態の圧縮機の内部構成を示す断面図である。以下に、本実施形態の吸入冷媒断熱手段１００に関する具体的構成について第１実施形態の吸入冷媒断熱手段１０と異なる部分を説明する。なお、図５において同符号の構成部品は、第１実施形態で説明した構成部品と同様であり、その作用効果も同様である。

図５に示すように、本実施形態の吸入冷媒断熱手段１００は、吸入管１０６の吸入口１０５がハウジング３３の側壁よりも内部に位置するとともに、外側管３の流路４に位置している。断熱層８はハウジング３３の内部で流路４を介して配管１６の内部と連通している。断熱層８は吸入管１０６のほぼ全体を覆うように形成されている。吸入口１０５がハウジング３３の内部に位置する構成により、外側管３をハウジング３３外部における伸長方向を比較的自由に設定することができ、さらに外側管３と接続する配管１６の配管設計の自由度が向上することになる。

上記構成に基づく圧縮機１の作動について説明する。圧縮機１がモータ部１４を駆動することによってシャフト２１が回転し、旋回スクロール２４が公転作動すると、気液分離器９０側から流れてきた冷媒ガスが外側管３内の流路４から吸入口１０５を通って吸入管１０６内に入り、流路７で断熱層８により断熱されながら吸入室９に到達する。以降の冷媒の流れは第１実施形態と同様である。

このとき、外側管３に流入した冷媒ガスの大部分は、吸入口１０５から吸入されて吸入管１０６内を通って吸入室９に至るが、残余の冷媒ガスは、吸入口１０５から吸入されずに断熱層８を満たすことになる。この断熱層８を満たした冷媒ガスは、固定スクロール２７やハウジング３３等からの熱を受熱して暖められるが、吸入口１０５で働く吸引力により再び吸入口１０５側に移動し、続いて配管１６を流れてくる冷媒によって吸入口５付近で冷やされることになる。そして、流路７に吸入されなかったガス状冷媒は再び断熱層８を満たすことになる。また、流路７を通るときの冷媒流速は、流路４を通るときの冷媒流速よりも速くなるため、吸入管１０６内を通過する時間が短縮されて周辺からの受熱量を低減することができる。

（第５実施形態）
第５実施形態における圧縮機は、第２実施形態の圧縮機に対して吸入冷媒断熱手段に関する具体的構成のみが異なっている。図６は本実施形態の圧縮機の内部構成を示す断面図である。以下に、本実施形態の吸入冷媒断熱手段１１０に関する具体的構成について第２実施形態の吸入冷媒断熱手段４０と異なる部分を説明する。なお、図６において同符号の構成部品は、第２実施形態で説明した構成部品と同様であり、その作用効果も同様である。

図６に示すように、本実施形態の吸入冷媒断熱手段１１０は、吸入管１１２の吸入室側端部が吸入室９と直接的に接続されておらず、吸入管１１２と外側管１１４は吸入室側で一体化されていない構成である。吸入管１１２の吸入室側端部には流出口１１１が形成されており、吸入管１１２内の流路１１３は吸入口４１から流出口１１１までに至る流路である。

流出口１１１と吸入室９との間の流路は、流路１１３を介して配管４７の内部と連通し、さらに、吸入管１１２と外側管１１４との間に形成された環状の空間部である断熱層１１５と連通している。外側管１１４はハウジング３３の側部にその外表面から突出するような形態で固定されている。

上記構成に基づく圧縮機１の作動について説明する。圧縮機１は、モータ部１４を駆動することによってシャフト２１が回転し、旋回スクロール２４が公転作動すると、気液分離器９０側から流れてきた冷媒ガスが吸入口４１を通って吸入管１１２内に流入する。そして、冷媒ガスは吸入管１１２内の流路１１３において断熱層１１５により断熱されながら流出口１１１から流出した後、さらに下流の吸入室９に到達する。以降の冷媒の流れは第２実施形態における説明と同様である。

（第６実施形態）
第６実施形態における圧縮機は、第３実施形態の圧縮機に対して吸入冷媒断熱手段に関する具体的構成のみが異なっている。図７は本実施形態の圧縮機の内部構成を示す断面図である。以下に、本実施形態の吸入冷媒断熱手段１２０に関する具体的構成について第３実施形態の吸入冷媒断熱手段５０と異なる部分を説明する。なお、図７において同符号の構成部品は、第３実施形態で説明した構成部品と同様であり、その作用効果も同様である。

図７に示すように、本実施形態の吸入冷媒断熱手段１２０は、吸入管１２２の吸入室側端部が吸入室９と直接的に接続されておらず、吸入管１２２と外側管１２４は吸入室側で一体化されていない構成である。吸入管１２２の吸入室側端部には流出口１２１が形成されており、吸入管１２２内の流路１２３は吸入口５１から流出口１２１までに至る流路である。

流出口１２１と吸入室９との間の流路は、流路１２３を介して配管５６の内部と連通し、さらに、吸入管１２２と外側管１２４との間に形成された環状の空間部である断熱層１２５と連通している。外側管１２４は、その上流側端部がハウジング３３の内壁面に当接するようにして配置され、第３実施形態とは異なりハウジング３３の外部空間と連通していない。吸入管１２２はハウジング３３の側部にその外表面から突出するような形態で固定されている。

上記構成に基づく圧縮機１の作動について説明する。圧縮機１は、モータ部１４を駆動することによってシャフト２１が回転し、旋回スクロール２４が公転作動すると、気液分離器９０側から流れてきた冷媒ガスが吸入口５１を通って吸入管１２２内に流入する。そして、冷媒ガスは流路１２３において断熱層１２５により断熱されながら流出口１２１から流出した後、さらに下流の吸入室９に到達する。以降の冷媒の流れは第３実施形態における説明と同様である。

（その他の実施形態）
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に何ら制限されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲において種々変形して実施することが可能である。

例えば、本発明にかかる圧縮機は、上記実施形態において、ヒートポンプ式給湯装置に適用されるものとして説明しているが、これに限定されず冷暖房などに使用される冷凍サイクル装置に適用してもよい。

また、上記実施形態における圧縮機は、電動機により駆動する電動圧縮機であるが、これに限定されるものではなく、エンジンによる駆動力を利用する機械式の圧縮機、または電動機およびエンジン駆動を併用するハイブリッドタイプの圧縮機であってもよい。

また、上記実施形態における圧縮機１は、ハウジング３３で構成される密閉容器を備える高圧シェルタイプの圧縮機であるが、低圧シェルタイプの圧縮機であってもよいし、また、密閉容器型に限定されるものではなく、開放式の構造であってもよい。

また、上記実施形態における圧縮機１に対して冷媒が外部回路から流入する方向は、水平方向であるが、これに限定されるものではなく、鉛直方向下向きまたは上向きでもよい。また、上記実施形態では、吸入管は、圧縮機本体の側部に配置されているが、これに限定するものではなく、上部または下部に配置することとしてもよい。

また、上記実施形態における圧縮機１は、モータ部１４のロータ１１の回転軸が略鉛直方向に配された縦置き構造であるが、これに限定されるものではなく、当該回転軸が略水平方向に配された横置き構造であってもよい。

本発明の第１から第６のいずれかの実施形態における圧縮機を含むヒートポンプ式給湯装置を示す模式図である。第１実施形態における圧縮機の内部構成を示す断面図である。第２実施形態における圧縮機の内部構成を示す断面図である。第３実施形態における圧縮機の内部構成を示す断面図である。第４実施形態における圧縮機の内部構成を示す断面図である。第５実施形態における圧縮機の内部構成を示す断面図である。第６実施形態における圧縮機の内部構成を示す断面図である。

符号の説明

３、４４、５４、１１４、１２４…外側管
６、４２、５２、１０６、１１２、１２２…吸入管
８、４５、５５、１１５、１２５…断熱層
９…吸入室
１０、４０、５０、１００、１１０、１２０…吸入冷媒断熱手段
１１…ロータ（回転部材）
１４…モータ部
１６、４７、５６…配管
２０…圧縮機構
２４…可動スクロール
２６…圧縮室
２７…固定スクロール
３３…ハウジング

Claims

ハウジング（３３）内で回転部材（１１）を回転させて吸入した冷媒を圧縮するロータリ型の圧縮機であって、
吸入された冷媒が圧縮室（２６）で圧縮されようとする直前に設けられた吸入室（９）と、
前記吸入室（９）に冷媒を導入するように設けられた吸入管（６、４２、５２、１０６、１１２、１２２）と、
前記吸入管（６、４２、５２、１０６、１１２、１２２）を周囲の熱から断熱する吸入冷媒断熱手段（１０、４０、５０、１００、１１０、１２０）と、
を備え、
前記吸入冷媒断熱手段（１０、４０、５０、１００、１１０、１２０）は前記ハウジング（３３）内で前記吸入管（６、４２、５２、１０６、１１２、１２２）の周囲に形成された空間部からなる断熱層（８、４５、５５、１１５、１２５）を含んでいることを特徴とする圧縮機。
前記吸入冷媒断熱手段は、前記吸入管（６、４２、５２、１０６、１１２、１２２）と前記吸入管（６、４２、５２、１０６、１１２、１２２）の外側を囲むように配される外側管（３、４４、５２、１１４、１２４）との間に設けられた環状の断熱層（８、４５、５５、１１５、１２５）を含んでいることを特徴とする請求項１に記載の圧縮機。
前記外側管（３、４４、５２、１１４）は前記ハウジング（３３）に固定されていることを特徴とする請求項２に記載の圧縮機。
前記外側管（３）は冷媒が流れてくる配管（１６）に前記ハウジング（３３）の外部で接続されており、
前記断熱層（８）は前記ハウジング（３３）の外部で前記配管（１６）内部と連通していることを特徴とする請求項２または３に記載の圧縮機。
前記吸入管（６）の吸入口（５）は前記ハウジング（３３）の外部に位置していることを特徴とする請求項４に記載の圧縮機。
前記吸入管（４２、１１２）は冷媒が流れてくる配管（４７）に前記ハウジング（３３）の外部で接続されており、
前記断熱層（４５、１１５）は物質が封入された閉空間であることを特徴とする請求項２または３に記載の圧縮機。
前記吸入管（５２）は冷媒が流れてくる配管（５６）に前記ハウジング（３３）の外部で接続されており、
前記断熱層（５５）は前記ハウジング（３３）外部の雰囲気と連通していることを特徴とする請求項２または３に記載の圧縮機。
前記回転部材（１１）を駆動させるモータ部（１４）と、前記モータ部（１４）によって作動される圧縮機構（２０）と、を備え、
前記モータ部（１４）および前記圧縮機構（２０）を前記ハウジング（３３）で構成された密閉容器内に配することを特徴とする請求項１から７のいずれかに一項に記載の圧縮機。
前記ハウジング（３３）に固定されて固定渦巻き部を備える固定スクロール（２７）と、前記固定渦巻き部と噛み合って前記圧縮室（２６）を形成する可動渦巻き部を備える可動スクロール（２４）と、を備えることを特徴とする請求項１から８のいずれかに一項に記載の圧縮機。
前記吸入室（９）に吸入される冷媒はＣＯ_２を主成分とすることを特徴とする請求項１から９のいずれかに記載の圧縮機。