JP2021021331A

JP2021021331A - 圧縮機ユニット

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Publication number: JP2021021331A
Application number: JP2019136050A
Authority: JP
Inventors: 片山　達也; Tatsuya Katayama; 達也片山
Original assignee: Daikin Industries Ltd
Current assignee: Daikin Industries Ltd
Priority date: 2019-07-24
Filing date: 2019-07-24
Publication date: 2021-02-18
Anticipated expiration: 2039-07-24
Also published as: JP7295414B2

Abstract

【課題】圧縮機に接続されたアキュムレータの振動を低減する。【解決手段】アキュムレータ（45）は、ケーシング（46）と、ケーシング（46）と吸入ポート（56）とを繋ぐ配管（40,48）を備える。配管（40,48）には、同一平面において曲がる、第１曲げ部（48a）および第２曲げ部（48b）が形成する。第１曲げ部（48a）および第２曲げ部（48b）は、配管（40,48）内における流体の圧力の定在波が節となる位置には位置しない。第１曲げ部（48a）および第２曲げ部（48b）は、作用する定在波が同極性で曲げ方向が逆か、または、作用する定在波が異極性で曲げ方向が同じとする。【選択図】図１

Description

本開示は、圧縮機ユニットに関するものである。

圧縮機には、アキュムレータが接続されることが多い。アキュムレータには、内部に配管（吸入管）を支持する支持部材を設けて、吸込管の振動低減を図ったものがある（例えば特許文献１を参照）。

特開２０１８−６２９３０号公報

前記の通り、圧縮機に接続されたアキュムレータでは、振動の対策が必要な場合がある。

本開示の目的は、圧縮機に接続されたアキュムレータの振動を低減することにある。

本開示の第１の態様は、流体を圧縮する圧縮機（10）と、
前記圧縮機の吸入ポート（56）に接続されたアキュムレータ（45）と、
を備え、
前記アキュムレータ（45）は、ケーシング（46）と、前記ケーシング（46）と前記吸入ポート（56）とを繋ぐ配管（40,48）を備え、
前記配管（40,48）には、同一平面において曲がる、第１曲げ部（48a）および第２曲げ部（48b）が形成され、
前記第１曲げ部（48a）および前記第２曲げ部（48b）は、前記配管（40,48）内における前記流体の圧力の定在波が節となる位置には位置せず、
前記第１曲げ部（48a）および前記第２曲げ部（48b）は、作用する前記定在波が同極性で曲げ方向が逆か、又は、作用する前記定在波が異極性で曲げ方向が同じであることを特徴とする圧縮機ユニットである。

第１の態様では、第１曲げ部（48a）における振動と第２曲げ部（48b）における振動とが互いに弱め合う。それにより、圧縮機に接続されたアキュムレータの振動を低減することが可能になる。

本開示の第２の態様は、第１の態様において、
前記第１曲げ部（48a）および前記第２曲げ部（48b）は、一方が前記ケーシング（46）の内部に形成され、他方が前記ケーシング（46）の外部に形成されていることを特徴とする圧縮機ユニットである。

本開示の第３の態様は、第１の態様において、
前記第１曲げ部（48a）および前記第２曲げ部（48b）は、前記ケーシング（46）の内部に形成されていることを特徴とする圧縮機ユニットである。

図１は、実施形態１に係る圧縮機ユニットの断面図である。図２は、出口管内における冷媒の圧力の定在波を説明する図である。図３は、作用する対象定在波（後述）の圧力が異極性の場合における出口管の構成を例示する。図４は、実施形態２に係る圧縮機ユニットの断面図である。図５は、曲げ部の他の構成例を示す。図６は、曲げ部の更に他の構成例を示す。

《実施形態１》
図１に、実施形態１に係る圧縮機ユニット（1）を断面図で示す。圧縮機ユニット（1）は、冷媒が充填された冷媒回路（図示省略）に接続される。冷媒回路では、蒸気圧縮式の冷凍サイクルが行われる。

図１に示すように、圧縮機ユニット（1）は、圧縮機（10）およびアキュムレータ（45）を備えている。

〈圧縮機（10）〉
圧縮機（10）は、流体（この例では冷媒）を圧縮する。圧縮機（10）は、密閉容器（11）、駆動機構（20）、および圧縮機構（50）を備えている。駆動機構（20）と圧縮機構（50）とは、密閉容器（11）に収容されている。

圧縮機構（50）は、吸入ポート（56）を備え、吸入ポート（56）から吸入した冷媒を圧縮する。圧縮機構（50）には、種々の機構を採用できる。圧縮機構（50）の例としては、ロータリ式圧縮機構、スクロール式圧縮機構等を挙げることができる。

駆動機構（20）は、圧縮機構（50）を回転駆動する。駆動機構（20）は、電動機（21）と駆動軸（30）とを備えている。電動機（21）には、一例として、IMPモータ（Interior Permanent Magnet motor）を採用できる。電動機（21）は、駆動軸（30）によって圧縮機構（50）と連結されている。電動機（21）が回転すると、圧縮機構（50）が駆動される。

密閉容器（11）は、縦長の円筒状の金属（例えば鉄）の容器である。密閉容器（11）は、胴部（12）、下部鏡板（13）、および上部鏡板（14）を有している。下部鏡板（13）は、胴部（12）の一端に固定されて、胴部（12）の一端側を塞いでいる。上部鏡板（14）は、胴部（12）の他端に固定されて、胴部（12）の他端側を塞いでいる。密閉容器（11）は、圧縮機ユニット（1）の設置状態において、下部鏡板（13）が下側となる（図１参照）。

上部鏡板（14）には、吐出管（16）が固定されている。吐出管（16）は、上部鏡板（14）を貫通している。

胴部（12）には、吸入ポート（56）に対向する位置に、貫通孔（15）が形成されている。貫通孔（15）には、継手管（42）が接続されている。継手管（42）は、金属材料で形成された円筒状の部材である。継手管（42）は、貫通孔（15）に嵌め込まれた状態で胴部（12）に接合（溶接）されている。継手管（42）は、密閉容器（11）の外部において、水平方向に所定の長さ延びている。

圧縮機（10）には、吸入管（40）が設けられている。吸入管（40）は、一端が吸入ポート（56）に接続されている。吸入管（40）は、継手管（42）の内部を通って密閉容器（11）の外部に延びている。吸入管（40）の外周面は、ロウ材によって継手管（42）の内周面にロウ付けされている。

〈アキュムレータ（45）〉
アキュムレータ（45）は、圧縮機（10）に吸入される前の冷媒を一時的に貯留する。アキュムレータ（45）は、冷媒ガスに含まれる液冷媒や冷凍機油を気液分離も行う。図１に示すように、アキュムレータ（45）は、ケーシング（46）、入口管（47）、および出口管（48）を備えている。

ケーシング（46）は、縦長の円筒状の部材で構成されている。ケーシング（46）は、圧縮機ユニット（1）の設置状態において、ケーシング（46）の軸方向（円筒状部材の軸方向）が鉛直方向（上下方向）となる。以下、アキュムレータ（45）自身や、その構成要素の上下の方向や水平方向に言及している場合は、圧縮機ユニット（1）の設置状態におけるアキュムレータ（45）の上下方向や水平方向を意味している。

ケーシング（46）の上端には、入口管（47）が接続されている。入口管（47）は、ケーシング（46）に冷媒を流入させるものである。入口管（47）の下端は、ケーシング（46）の内部空間における上部寄りの位置に開口している。

ケーシング（46）の下部には、出口管（48）が接続されている。出口管（48）は、ケーシング（46）から冷媒を流出させるものである。出口管（48）の一端は、ケーシング（46）の内部空間における上部寄りの位置に開口している。出口管（48）の他端は、ケーシング（46）の外部において、吸入管（40）に接続されている。

出口管（48）と吸入管（40）の両者によって、ケーシング（46）と吸入ポート（56）とを繋ぐ配管を構成している。本実施形態では、出口管（48）の形状に特徴がある。以下、出口管（48）の構成を説明する。

〈出口管（48）の構成〉
圧縮機（10）の運転中は、出口管（48）内には、冷媒（流体）の圧力の定在波が存在する（図２参照）。前記定在波の節の位置や腹の位置は、圧縮機ユニット（1）の運転状態等に応じて異なってくる。

出口管（48）に曲げ部があると、前記定在波が曲げ部を変形させるように作用して、アキュムレータ（45）が振動する場合がある。アキュムレータ（45）の振動は、圧縮機ユニット（1）によっては問題となる。

本実施形態では、出口管（48）の構成を工夫することによって、所定の定在波（以下、対象定在波という）に起因する振動の低減を図っている。具体的には、出口管（48）を次のように構成している。

（１）出口管（48）には、同一平面において曲がる、第１曲げ部（48a）および第２曲げ部（48b）を形成する（図１参照）。

（２）第１曲げ部（48a）および第２曲げ部（48b）は、対象定在波が節（図２参照）となる位置に位置しないようにする。

（３）第１曲げ部（48a）および第２曲げ部（48b）は、それぞれに作用する対象定在波が同極性の場合には、曲げ方向を互いに逆にする。第１曲げ部（48a）および第２曲げ部（48b）は、それぞれに作用する対象定在波の圧力が異極性の場合には、曲げ方向を同じにする。

ここで、「同極性」とは、２つの曲げ部（48a,48b）にそれぞれ作用する定在波の圧力が双方とも正の状態、または、双方とも負の状態をいう。「異極性」とは、定在波の圧力が、２つの曲げ部（48a,48b）の一方において正、かつ他方において負の状態をいう。

この実施形態では、対象定在波が生じている状態で、第１曲げ部（48a）および第２曲げ部（48b）は、作用する対象定在波の圧力が同極性であるものとする。２つの曲げ部（48a,48b）にそれぞれに作用する対象定在波の圧力が異極性の場合については、別の実施形態として後に説明する。

以上の出口管（48）の構成を具体的に図１で確認してみる。

図１に示すように、出口管（48）は、継手管（42）から所定の長さだけ水平方向（図１では右方向）に延びた後に、ケーシング（46）の外部において、鉛直に上方向に折れ曲がっている。この鉛直方向に折れ曲がった部分が、第１曲げ部（48a）である。

第１曲げ部（48a）の位置は、第１曲げ部（48a）において対象定在波が節とならないように設定されている。対象定在波が節とならない位置は、対象定在波の波長から決定できる。

出口管（48）には、第２曲げ部（48b）も形成されている。第２曲げ部（48b）と第１曲げ部（48a）とは、同一平面（図１参照）に形成されている。

第２曲げ部（48b）の位置は、ケーシング（46）内、かつケーシング（46）の下端よりもやや上方である。第２曲げ部（48b）の位置も、第２曲げ部（48b）において対象定在波が節とならないように設定されている。対象定在波が節とならない位置は、対象定在波の波長から決定できる。

第２曲げ部（48b）の曲げ方向は、第１曲げ部（48a）の曲げ方向とは逆である（図１参照）。この実施形態では、対象定在波が生じている状態で、第１曲げ部（48a）および第２曲げ部（48b）において作用する対象定在波の圧力が同極性だからである。

〈動作例〉
圧縮機ユニット（1）が稼働すると、冷媒回路では、例えば、圧縮機（10）で圧縮された冷媒が、凝縮器で凝縮し、膨張弁で減圧された後、蒸発器で蒸発する。蒸発器で蒸発した冷媒は、圧縮機（10）に吸入される。このような動作が行われている間に圧縮機ユニット（1）が所定の運転状態になると、吸入管（40）や出口管（48）の内部には、冷媒の圧力変動によって対象定在波が発生する。

対象定在波の圧力が第１曲げ部（48a）および第２曲げ部（48b）の双方において正の場合には、出口管（48）は、第１曲げ部（48a）および第２曲げ部（48b）において伸びようとする。ここで、「伸びる」とは、曲げ部の曲げ角度（曲げＲ）が、より緩やかになることである。換言すると、「伸びる」とは、出口管（48）の曲げ部が直線に戻るように変形をすることである。

第１曲げ部（48a）が伸びると、ケーシング（46）は、第１曲げ部（48a）付近を回転中心として、図１における右向きに倒れるように加振される。第２曲げ部（48b）が伸びると、ケーシング（46）は、図１における左向きに加振される。

一方、対象定在波が負の圧力の場合には、出口管（48）は、第１曲げ部（48a）、および第２曲げ部（48b）において縮もうとする。ここで、「縮む」とは、「伸びる」場合と逆の動きをすることである。具体的には、曲げ部が縮むと、曲げ部の曲げ角度（曲げＲ）が、より小さくなる。

第１曲げ部（48a）が縮むと、ケーシング（46）は、図１における左向きに加振される。第２曲げ部（48b）が縮むと、ケーシング（46）は、図１における右向きに加振される。このように、第１曲げ部（48a）と第２曲げ部（48b）とは、互いに加振力を弱め合うように動作（変形）する。

以上をまとめると、本実施形態は、流体を圧縮する圧縮機（10）と、前記圧縮機の吸入ポート（56）に接続されたアキュムレータ（45）と、を備え、前記アキュムレータ（45）は、ケーシング（46）と、前記ケーシング（46）と前記吸入ポート（56）とを繋ぐ配管（40,48）を備え、前記配管（40,48）には、同一平面において曲がる、第１曲げ部（48a）および第２曲げ部（48b）が形成され、前記第１曲げ部（48a）および前記第２曲げ部（48b）は、前記配管（40,48）内における前記流体の圧力の定在波が節となる位置には位置せず、前記第１曲げ部（48a）および前記第２曲げ部（48b）は、作用する前記定在波が同極性で曲げ方向が逆であることを特徴とする圧縮機ユニットである。

〈本実施形態の効果〉
本実施形態では、対象定在波が作用すると、第１曲げ部（48a）と第２曲げ部（48b）とは、互いに逆方向に変形する。換言すると、本実施形態では、第１曲げ部（48a）における振動と第２曲げ部（48b）における振動とが互いに弱め合う。その結果、本実施形態では、圧縮機に接続されたアキュムレータの振動を低減することが可能になる。

《実施形態１の変形例》
図３に、第１曲げ部（48a）に作用する対象定在波の圧力と第２曲げ部（48b）に作用する対象定在波の圧力とが異極性の場合における出口管（48）の構成を例示する。本変形例では、第１曲げ部（48a）および第２曲げ部（48b）は、曲げ方向を同じに構成されている。

〈動作例〉
本変形例でも、圧縮機ユニット（1）が稼働して所定の運転状態になると、吸入管（40）や出口管（48）において、冷媒の圧力の対象定在波が生ずる。対象定在波が生ずると、各曲げ部（48a,48b）において変形が起こり得る。

例えば、対象定在波によって、第１曲げ部（48a）が伸びると、出口管（48）は、ケーシング（46）を、図３における右向きに加振する。第１曲げ部（48a）が伸びる場合には、第２曲げ部（48b）は縮む。第２曲げ部（48b）が縮むと、出口管（48）は、ケーシング（46）を、図３における左向きに加振する。

一方、対象定在波によって第１曲げ部（48a）が縮むと、出口管（48）は、ケーシング（46）を、図３における左向きに加振する。第１曲げ部（48a）が縮む場合には、第２曲げ部（48b）は伸びる。第２曲げ部（48b）が伸びると、出口管（48）は、ケーシング（46）を、図３における右向きに加振する。

以上のように本変形例でも、第１曲げ部（48a）における振動と第２曲げ部（48b）における振動とが互いに弱め合う。その結果、本変形例でも、圧縮機に接続されたアキュムレータの振動を低減することが可能になる。

《実施形態２》
図４に、実施形態２に係る圧縮機ユニット（1）を断面図で示す。本実施形態の圧縮機ユニット（1）は、出口管（48）の構成が実施形態１とは異なっている。図４に示すように、本実施形態では、第１曲げ部（48a）および第２曲げ部（48b）は、ケーシング（46）の内部に形成されている。

図４に示すように、出口管（48）は、継手管（42）から水平方向に伸びている。水平方向に伸びた出口管（48）は、ケーシング（46）の側面を貫通してケーシング（46）に入っている。ケーシング（46）内では、出口管（48）は、所定の長さだけ水平方向に延びた後に鉛直に上方向に折れ曲がっている。この鉛直方向に折れ曲がった部分が、第１曲げ部（48a）である。

本実施形態においても、第１曲げ部（48a）の位置は、第１曲げ部（48a）において対象定在波が節とならないように設定されている。対象定在波が節とならない位置は、対象定在波の波長から決定できる。

この実施形態では、対象定在波が生じている状態で、第１曲げ部（48a）および第２曲げ部（48b）は、作用する対象定在波の圧力が同極性であるものとする。第２曲げ部（48b）の構成は、実施形態１と同じである（図１、図４参照）。

以上の構成においても、第１曲げ部（48a）における振動と第２曲げ部（48b）における振動とが互いに弱め合う。その結果、本実施形態でも、圧縮機に接続されたアキュムレータの振動を低減することが可能になる。

《実施形態２の変形例》
第１曲げ部（48a）および第２曲げ部（48b）をケーシング（46）の内部に形成する形態においても、２つの曲げ部（48a,48b）における対象定在波の圧力が異極性の場合がある。この場合には、「実施形態１の変形例」で説明したように、第１曲げ部（48a）の曲げ方向と第２曲げ部（48b）の曲げ方向とを同じにするとよい。

こうすることで、第１曲げ部（48a）における振動と第２曲げ部（48b）における振動とが互いに弱め合う。その結果、本変形例でも、圧縮機に接続されたアキュムレータの振動を低減することが可能になる。

《その他の実施形態》
出口管（48）の曲げ部は、図５のような構成としてもよい。図５の例では、出口管（48）には、第２曲げ部（48b）に加えて、第３曲げ部（48c）も形成されている。第１曲げ部（48a）および第２曲げ部（48b）は、実施形態１と同様の構成である。

第３曲げ部（48c）は、第１曲げ部（48a）と同一の平面において曲がり、かつ曲げ方向が第１曲げ部（48a）と同じである。第３曲げ部（48c）は、作用する対象定在波の圧力が第１曲げ部（48a）とは異極性となるように、その曲げ位置が調整されている。こうすることで、アキュムレータ（45）の振動が低減される。

出口管（48）の曲げ部は、図６のような構成としてもよい。図６の例では、図５の例よりも更に多くの曲げ部が形成されている。この例においても、第１曲げ部（48a）と他の各曲げ部は、同一平面において曲がる。

各曲げ部は、第１曲げ部（48a）と曲げ方向が同じ場合には、対象定在波の圧力が異極性となるように、その曲げ位置が調整されている。各曲げ部は、第１曲げ部（48a）と曲げ方向が逆の場合には、作用する対象定在波の圧力が同極性となるように、その位置が調整されている。こうすることで、アキュムレータ（45）の振動が低減される。

以上、実施形態および変形例を説明したが、特許請求の範囲の趣旨および範囲から逸脱することなく、形態や詳細の多様な変更が可能なことが理解されるであろう。以上の実施形態および変形例は、本開示の対象の機能を損なわない限り、適宜組み合わせたり、置換したりしてもよい。

以上説明したように、本開示は、圧縮機ユニットについて有用である。

１圧縮機ユニット
１０圧縮機
４０吸入管
４５アキュムレータ
４６ケーシング
４８出口管
４８ａ第１曲げ部
４８ｂ第２曲げ部
５６吸入ポート

Claims

流体を圧縮する圧縮機（10）と、
前記圧縮機の吸入ポート（56）に接続されたアキュムレータ（45）と、
を備え、
前記アキュムレータ（45）は、ケーシング（46）と、前記ケーシング（46）と前記吸入ポート（56）とを繋ぐ配管（40,48）を備え、
前記配管（40,48）には、同一平面において曲がる、第１曲げ部（48a）および第２曲げ部（48b）が形成され、
前記第１曲げ部（48a）および前記第２曲げ部（48b）は、前記配管（40,48）内における前記流体の圧力の定在波が節となる位置には位置せず、
前記第１曲げ部（48a）および前記第２曲げ部（48b）は、作用する前記定在波が同極性で曲げ方向が逆か、または、作用する前記定在波が異極性で曲げ方向が同じであることを特徴とする圧縮機ユニット。
請求項１において、
前記第１曲げ部（48a）および前記第２曲げ部（48b）は、一方が前記ケーシング（46）の内部に形成され、他方が前記ケーシング（46）の外部に形成されていることを特徴とする圧縮機ユニット。
請求項１において、
前記第１曲げ部（48a）および前記第２曲げ部（48b）は、前記ケーシング（46）の内部に形成されていることを特徴とする圧縮機ユニット。