JP2022042869A - 圧縮機及び圧縮機システム - Google Patents

圧縮機及び圧縮機システム Download PDF

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Abstract

Figure 2022042869000001
【課題】圧縮機表面への霜の付着リスクを低減しながら、吐出空間から吸入空間への入熱を抑制し、該入熱に起因した圧縮機の体積効率の低下を防止する。
【解決手段】一実施形態に係る圧縮機は、シリンダ１２と、シリンダ１２内で往復可能に構成されたピストン１４と、シリンダ１２およびピストン１４により形成される作動室Ｓｃに連通可能な吸入空間Ｓｉと、シリンダ１２およびピストン１４により形成される作動室Ｓｃに連通可能な吐出空間Ｓｖと、作動室Ｓｃを取り囲むように配置され、吸入空間Ｓｉと吐出空間Ｓｖとを区画する隔壁部１６と、隔壁部１６に形成された冷却媒体路１８と、を備える。
【選択図】図１

Description

本開示は、圧縮機及び圧縮機システムに関する。
往復動型圧縮機では、一般的にケーシング内に吸入ガス通路及び吐出ガス通路が設けられている。そのため、高温の吐出ガスと低温の吸入ガスとがケーシングの壁面を介して熱交換し、吸入ガスがシリンダに吸入される前に、吸入ガスの温度が上昇してしまう場合がある。これによって、吸入ガスがシリンダに吸入される前に膨張して比体積が大きくなり、吐出ガスの質量流量が無視できないほど減少する場合がある。従って、圧縮機で体積効率の低下をまねき、往復動型圧縮機が冷凍システムに組み込まれた場合には、冷凍能力の低下をきたす場合がある。
そのため、圧縮機の過熱を抑制する手段として、例えば、クランクケースやヘッドカバーの内部に冷却水を流す配管を設けることが行われている。特許文献１、２には、ヘッドカバー内の吐出空間に冷媒液を噴射し、冷媒液の蒸発潜熱で圧縮後の吐出ガスを冷却することによって、吸入ガスの過熱を抑制する構成が開示している。
特開２０１０－５３７６５号公報 特開２０１１－１６３１９２号公報
特許文献１、２が開示する構成によれば、吐出ガスを冷却することで、吸入ガスの過熱を抑制することが可能となる。しかし、吐出ガスの冷却の影響により、圧縮機の表面（例えばヘッドカバーやケーシングの表面）に大量の霜が発生する虞がある。このような大量の霜が発生する構成は好ましくない。
本開示は、上述する課題に鑑みてなされたもので、圧縮機表面の霜の付着リスクを低減しながら、吐出空間から吸入空間への入熱を抑制し、吐出空間から吸入空間への入熱に起因した圧縮機の体積効率の低下を防止することを目的とする。
上記目的を達成するため、本開示に係る圧縮機は、シリンダと、前記シリンダ内で往復可能に構成されたピストンと、前記シリンダおよび前記ピストンにより形成される作動室に連通可能な吸入空間と、前記作動室に連通可能な吐出空間と、前記作動室を取り囲むように配置され、前記吸入空間と前記吐出空間とを区画する隔壁部と、前記隔壁部に形成された冷却媒体路と、を備える。
また、本開示に係る圧縮機システムは、上述の圧縮機と、前記圧縮機の前記吸入空間と前記吐出空間とに連通する冷媒循環路と、前記吐出空間から吐出された吐出ガスを凝縮するための凝縮器と、前記凝縮器の下流側で前記冷媒循環路から分岐し前記冷却媒体路に連通する分岐路と、を備える。
本開示に係る圧縮機によれば、吸入空間と吐出空間とを区画する隔壁部に形成された冷却媒体路に冷却媒体を供給するため、圧縮機表面への霜の付着リスクを低減しながら、吐出空間から吸入空間への入熱を抑制し、吐出空間から吸入空間への入熱に起因した圧縮機の体積効率の低下を防止できる。また、本開示に係る圧縮機システムは、上記作用効果に加えて、冷凍システムやヒートポンプシステムに適用された場合、ＣＯＰの低下を抑制できる。
一実施形態に係る往復動型圧縮機の正面視断面図である。 一実施形態に係る往復動型圧縮機の正面視断面図である。 一実施形態に係る往復動型圧縮機の正面視断面図である。 一実施形態に係る圧縮機システムの系統図である。 一実施形態に係る圧縮機システムの系統図である。 一実施形態に係る圧縮機システムの系統図である。 一実施形態に係る圧縮機システムの系統図である。
以下、添付図面を参照して本発明の幾つかの実施形態について説明する。ただし、実施形態として記載され又は図面に示されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、本発明の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
例えば、「ある方向に」、「ある方向に沿って」、「平行」、「直交」、「中心」、「同心」或いは「同軸」等の相対的或いは絶対的な配置を表す表現は、厳密にそのような配置を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の角度や距離をもって相対的に変位している状態も表すものとする。
例えば、「同一」、「等しい」及び「均質」等の物事が等しい状態であることを表す表現は、厳密に等しい状態を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の差が存在している状態も表すものとする。
例えば、四角形状や円筒形状等の形状を表す表現は、幾何学的に厳密な意味での四角形状や円筒形状等の形状を表すのみならず、同じ効果が得られる範囲で、凹凸部や面取り部等を含む形状も表すものとする。
一方、一つの構成要素を「備える」、「具える」、「具備する」、「含む」、又は「有する」という表現は、他の構成要素の存在を除外する排他的な表現ではない。
図１～図３は、幾つかの実施形態に係る圧縮機１０（１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ）の正面視断面図である。図１～図３において、圧縮機１０（１０Ａ～１０Ｃ）は、シリンダ１２と、シリンダ１２内で往復可能に構成されたピストン１４とを備え、シリンダ１２とピストン１４とにより作動室Ｓｃを形成している。また、夫々作動室Ｓｃに連通可能な吸入空間Ｓｉ及び吐出空間Ｓｖを備えている。さらに、作動室Ｓｃを取り囲むように隔壁部１６が設けられ、隔壁部１６は吸入空間Ｓｉと吐出空間Ｓｖとを区画している。隔壁部１６には、吸入空間Ｓｉと作動室Ｓｃとの連通状態を切り替えるための吸入弁２０と、吐出空間Ｓｖと作動室Ｓｃとの連通状態を切り替えるための吐出弁２２とが設けられ、かつ冷却媒体を流すための冷却媒体路１８が形成されている。
上記実施形態において、吸入空間Ｓｉに吸入された吸入ガスは、吸入弁２０によって開閉される通路を通って作動室Ｓｃに吸入され、ピストン１４によって圧縮される。圧縮されて高温高圧となった吸入ガスは、吐出弁２２によって開閉される通路を通って吐出空間Ｓｖに吐出される。吸入空間Ｓｉと吐出空間Ｓｖとを区画する隔壁部１６に形成された冷却媒体路１８に冷却媒体を流すことで、吐出空間Ｓｖから吸入空間Ｓｉへの入熱を抑止できるため、吐出空間Ｓｖから吸入空間Ｓｉへの入熱に起因した圧縮機１０の体積効率の低下を抑制できる。一方、圧縮機１０内に設けられた隔壁部１６は、圧縮機表面とは離れているため、圧縮機表面の温度低下は抑えられる。従って、圧縮機表面に霜が発生するのを抑制できる。
図１～図３に示す実施形態は、いわゆる往復動型圧縮機を構成している。下部にクランク軸２４が設けられ、ピストン１４はコネクティングロッド２６を介してクランク軸２４に連結されている。クランク軸２４の回転によってピストン１４はシリンダ１２の内部で往復動する。図１～図３に示す例示的な往復動型圧縮機は、２個のシリンダ１２がクランク軸２４に対して並列に設けられ、各々のピストン１４は、１８０°異なる位相角で往復動するようにクランク軸２４に連結されている。シリンダ１２の上面はバルブケージ２８によって塞がれ、隔壁部１６の上方には、吐出空間Ｓｖを形成するためのヘッドカバー４６が設けられている。ヘッドカバー４６には吐出ガスを送り出す開口４６ａが形成されている。
冷却媒体路１８に供給される冷却媒体は、例えば、冷却水、不凍液等を用いることができる。また、圧縮機１０が冷凍システムやヒートポンプシステムに組み込まれる場合、これらシステムの作動流体としての冷媒液を用いることができる。
一実施形態では、図１及び図２に示すように、隔壁部１６は、吸入弁２０及び吐出弁２２を保持するためのバルブプレート３０を含み、冷却媒体路１８はバルブプレート３０に形成されている。冷却媒体路１８に冷却媒体を流すことで、バルブプレート３０が冷却され、これによって、吐出空間Ｓｖから吸入空間Ｓｉへの入熱を抑止できる。これによって、吐出空間Ｓｖから吸入空間Ｓｉへの入熱に起因した圧縮機１０の体積効率の低下を抑制できる。一方、バルブプレート３０と圧縮機表面（例えばヘッドカバー４６の表面）との間には吐出空間Ｓｖなどが介在しているため、圧縮機表面（例えばヘッドカバー４６の表面）の温度低下は抑えられる。従って、圧縮機表面に霜が発生するのを抑制できる。
一実施形態では、図１～図３に示すように、圧縮機１０（１０Ａ～１０Ｃ）は、吸入空間Ｓｉを内蔵し、シリンダ１２及びピストン１４を収容するための圧縮機ケーシング３２を備えている。図１及び図２に示す実施形態では、バルブプレート３０には、圧縮機ケーシング３２側に開口３１ａを有する第１流路溝３１が形成され、冷却媒体路１８は第１流路溝３１によって構成されている。
この実施形態によれば、冷却媒体路１８が第１流路溝３１で構成されるため、バルブプレート３０に深孔を形成する必要がなくなり、冷却媒体路１８はバルブプレート３０の表面からの切削加工で形成できる。これによって、バルブプレート３０に冷却媒体路１８を形成するための加工が容易になる。また、第１流路溝３１は圧縮機ケーシング３２側に開口３１ａを有するため、冷却媒体路１８を流れる冷却媒体によって吸入空間Ｓｉを冷却できる。
一実施形態では、第１流路溝３１は、シリンダ１２の周囲を取り巻くように円形に形成される。図１に示す例示的な実施形態では、バルブプレート３０の外周縁部がヘッドカバー４６の外側に露出している。冷却媒体路１８は該該周縁部の端面に開口する貫通孔３３を有し、貫通孔３３に冷却媒体を噴射するための噴射ノズル５０が装着されている。さらに、噴射ノズル５０に冷却媒体を供給するための供給管５２が接続される。噴射ノズル５０から霧状に噴霧される冷却媒体によって、バルブプレート３０を均一に冷却できる。また、冷却媒体の供給側と圧縮機本体の反対側に、バルブプレート３０の隔壁に冷却媒体路１８と吐出空間Ｓｖとに連通する連通路６２が形成され、冷却媒体は連通路６２を通って吐出空間Ｓｖに排出される。
図２に示す例示的な実施形態では、圧縮機ケーシング３２の壁部に、冷却媒体を第１流路溝３１に供給する供給路３６が形成され、供給路３６に冷却媒体を供給するための供給管３８が接続されている。このように、圧縮機ケーシング３２の壁部に供給路３６を形成することで、冷却媒体を第１流路溝３１に供給するための供給路の形成が容易になる。また、供給管３８から供給路３６に供給された冷却媒体が冷却媒体路１８に開口する出口に絞り３９が設けられる。冷却媒体は絞り３９を通ることで霧状になって冷却媒体路１８に噴霧される。絞り３９は、例えば、供給路３６と冷却媒体路１８とに連通する複数の小径貫通孔を有するプラグで構成される。別な実施形態では、絞り３９を設ける代わりに、供給路３６の出口開口径を小径とすることで、絞り機能をもたせるようにしてもよい。一方、供給路３６に対して圧縮機本体の反対側の圧縮機ケーシング３２には、冷却に供された後の冷却媒体を第１流路溝３１から排出するための排出路５８が形成され、排出路５８の外側開口に冷媒排出路６０が接続されている。
図２に示す圧縮機１０（１０Ｂ）では、メンテナンスの際にヘッドカバー４６を取り外す必要があるときでも、供給管３８を圧縮機ケーシング３２から取り外す必要がないため、メンテナンス作業が容易になる。
図１～図３に示す例示的な実施形態では、圧縮機ケーシング３２はクランクケースを兼ねており、圧縮機ケーシング３２の内部にクランク軸２４が収容されている。
一実施形態では、バルブプレート３０と圧縮機ケーシング３２との積層部との間に断熱性のガスケットを挿入してもよい。但し、この場合、第１流路溝３１の領域にガスケットを設けると、吸入空間Ｓｉを流れる吸入ガスの冷却効果が阻害されるため、開口３１ａにはガスケットを設けないようにする。
一実施形態では、図３に示すように、圧縮機ケーシング３２のバルブプレート３０側の表面に第２流路溝３４が形成され、冷却媒体路１８は第２流路溝３４によって形成される。この実施形態によれば、冷却媒体路１８に冷却媒体を流すことで、バルブプレート３０を含む隔壁部１６を冷却できるため、吐出空間Ｓｖから吸入空間Ｓｉへの入熱を抑止できる。これによって、吐出空間Ｓｖから吸入空間Ｓｉへの入熱に起因した圧縮機１０の体積効率の低下を抑制できる。一方、冷却媒体路１８に冷却媒体を流してもバルブプレート３０と圧縮機表面との間には吐出空間Ｓｖなどが介在しているため、圧縮機表面（例えばヘッドカバー４６の表面）の温度低下は抑えられる。従って、圧縮機表面に霜が発生するのを抑制できる。さらに、冷却媒体路１８を圧縮機ケーシング３２の表面を切削して形成できるため、冷却媒体路１８の形成が容易になる。
一実施形態では、図３に示すように、第２流路溝３４に冷却媒体を供給するために、圧縮機ケーシング３２に供給路３６が形成され、供給路３６の外側開口に供給管３８が接続される。一方、供給路３６に対して圧縮機本体の反対側の圧縮機ケーシング３２には、冷却に供された後の冷却媒体を第２流路溝３４から排出するための排出路４０が形成され、排出路４０の外側開口に冷媒排出路４２が接続されている。
一実施形態では、図３に示すように、バルブプレート３０と圧縮機ケーシング３２とが互いに当接する当接面に、断熱性ガスケット４４が介装される。断熱性ガスケット４４は、例えば、第２流路溝３４が形成された領域を含めて、バルブプレート３０と圧縮機ケーシング３２との当接面全面に介装される。断熱性ガスケット４４を設けることで、吐出空間Ｓｖから圧縮機ケーシング３２の内部に存在する吸入空間Ｓｉへの入熱を効果的に抑制できる。
一実施形態では、図１及び図３に示すように、バルブプレート３０の外周縁部が圧縮機ケーシング３２の外周縁部とヘッドカバー４６の外周縁部との間に介装されている。これによって、ヘッドカバー４６、バルブプレート３０及び圧縮機ケーシング３２の３層の外周縁部をボルトなどの締結具で共締めすることで、圧縮機本体へのバルブプレート３０の取付けが容易になる。また、図１に示す実施形態では、バルブプレート３０の外周縁部の端面が圧縮機１０の外部に露出するため、冷却媒体路１８に連通する貫通孔３３の開口に噴射ノズル５０を設けるのが容易になる。
図１及び図３に示す例示的な実施形態では、ヘッドカバー４６、バルブプレート３０及び圧縮機ケーシング３２の外周縁部がボルト４８で共締めされている。図２に示す圧縮機１０（１０Ｂ）は、ヘッドカバー４６の外周縁部と圧縮機ケーシング３２の外周縁部とがボルト５４で結合され、バルブプレート３０の外周縁部はヘッドカバー４６の内側に設けられている。
図４及び図５は、幾つかの実施形態に係る圧縮機システム７０（７０Ａ、７０Ｂ）を示す系統図である。圧縮機システム７０（７０Ａ、７０Ｂ）の冷媒循環路７２には、上記実施形態に係る圧縮機１０（１０Ａ～１０Ｃ）が設けられている。圧縮機システム７０は、圧縮機１０の吸入空間Ｓｉと吐出空間Ｓｖとに連通する冷媒循環路７２を備えている。冷媒循環路７２には、吐出空間Ｓｖから吐出された冷媒ガスを凝縮するための凝縮器７４と、凝縮器７４の下流側で冷媒循環路７２から分岐し冷却媒体路１８に連通する分岐路７６と、を備えている。
圧縮機システム７０（７０Ａ、７０Ｂ）は冷凍システムを構成する。吐出空間Ｓｖから吐出された冷媒ガスは、凝縮器７４で冷却されて液化し、液化冷媒の大部分は冷媒循環路７２に設けられた膨張弁７９で減圧され、蒸発器８０で蒸発して負荷媒体ｗを冷却する。蒸発器８０で気化した冷媒ガスは圧縮機１０の吸入空間Ｓｉを形成する吸入室８２に吸入される。吸入室８２に吸入された冷媒ガスは、圧縮機１０で加圧され、吐出空間Ｓｖを形成する吐出室８４を経て冷媒循環路７２に吐出される。凝縮器７４の下流側において、冷媒循環路７２から分岐した分岐路７６が設けられる。分岐路７６は圧縮機１０の隔壁部１６に形成された冷却媒体路１８に連通している。冷媒循環路７２を流れる冷媒液の一部は分岐路７６を経て冷却媒体路１８に供給され、隔壁部１６を冷却する。
図４及び図５に示す例示的な実施形態では、圧縮機１０から吐出された冷媒ガスから冷凍機油を分離するオイルセパレータ８６と、凝縮器７４で凝縮した冷媒液を一時貯留する受液器８８が設けられている。また、圧縮機１０は往復動圧縮機で構成されている。
図４に示す圧縮機システム７０（７０Ａ）の分岐路７６には、液ポンプ７７が設けられている。圧縮機システム７０（７０Ａ）に図１に示す圧縮機１０（１０Ａ）が用いられる場合、分岐路７６と吐出空間Ｓｖとは同圧となるため、分岐路７６から冷却媒体路１８に冷媒液を供給するために、液ポンプ７７が必要となる。液ポンプ７７によって分岐路７６を流れる冷媒液を加圧することで、冷媒液を冷却媒体路１８に供給できる。必要に応じて、液ポンプ７７の下流側に圧力調整弁７８を設けることで、分岐路７６を流れる冷媒液の圧力を調整できる。分岐路７６より低圧な冷却媒体路１８に流入した冷媒液は低圧下で蒸発し、周囲から蒸発熱を吸収するため、隔壁部１６を冷却できる。
これによって、吐出空間Ｓｖから吸入空間Ｓｉへの入熱を抑制できると共に、該入熱に起因した圧縮機の体積効率の低下を抑制できる。また、圧縮機１０が圧縮機システム７０（７０Ａ、７０Ｂ）のように、冷凍システムやヒートポンプシステムに適用された場合、これらシステムのＣＯＰの低下を抑制できる。また、隔壁部１６と圧縮機表面（例えばヘッドカバー４６の表面）との間には吐出空間Ｓｖなどが介在し、隔壁部１６は圧縮機表面とは離れているため、圧縮機表面（例えばヘッドカバー４６の表面）の温度低下は抑えられる。従って、圧縮機表面に霜が発生するのを抑制できる。
図４に示す圧縮機システム７０（７０Ａ）は液ポンプ７７を備えるため、圧縮機１０として、図２に示す圧縮機１０（１０Ｂ）又は図３に示す圧縮機１０（１０Ｃ）が用いられる場合、液ポンプ７７による加圧力を適宜に設定することで、冷媒排出路４２又は６０を冷媒循環路７２の任意の場所に接続できる。好ましくは、凝縮器７４の上流側の冷媒循環路７２（例えば、オイルセパレータ８６と凝縮器７４との間の冷媒循環路７２）に冷媒排出路４２又は６０を接続することで、隔壁部１６の冷却に使用した冷媒を膨張弁７９より下流側の冷媒循環路７２に戻さなくて済む。従って、冷却媒体路１８への冷媒の供給が圧縮機の能力低下とならない。なお、高圧液からのインジェクションであり、冷媒量は少量であるため、液ポンプによる動力増加の影響は小さい。
図５に示す圧縮機システム７０（７０Ｂ）は、圧縮機１０として図２又は図３に示す圧縮機１０（１０Ｂ、１０Ｃ）が用いられる場合の実施形態である。この実施形態では、分岐路７６に液ポンプ７７が設けられておらず、冷媒排出路４２又は６０は、膨張弁７９と圧縮機１０（１０Ｂ、１０Ｃ）との間の冷媒循環路７２に接続されている。この領域の冷媒循環路７２は分岐路７６より低圧であるため、分岐路７６に液ポンプ７７が設けられていなくても、分岐路７６から冷却媒体路１８に供給される冷媒液は、冷媒排出路４２又は６０を介してこの領域の冷媒循環路７２に排出できる。なお、冷却媒体路中で完全に気化させるといった制御を行うことで液バックの発生を防ぐことができる。
図６及び図７に示す圧縮機システム７０（７０Ｃ、７０Ｄ）は、冷媒循環路７２に直列に設けられた低段圧縮機１０ａ及び高段圧縮機１０ｂを備えている。低段圧縮機１０ａの吐出室８４から吐出された冷媒ガスは、低段圧縮機１０ａと高段圧縮機１０ｂとの間に設けられた冷媒循環路７２（中間路７２（７２ａ））を通って高段圧縮機１０ｂの吸入室８２に供給される。高段圧縮機１０ｂの吸入室８２に供給された冷媒ガスは、さらに圧縮されて吐出室８４から冷媒循環路７２に吐出される。
図６及び図７に示す圧縮機システム７０（７０Ｃ、７０Ｄ）は冷凍システムを構成し、膨張弁７９で減圧された冷媒は蒸発器８０で蒸発し、負荷媒体ｗから蒸発潜熱を奪って冷却する。図６及び図７に示す例示的な実施形態では、圧縮機１０（低段圧縮機１０ａ及び高段圧縮機１０ｂ）から吐出された冷媒ガスから冷凍機油を分離する２つのオイルセパレータ８６と、凝縮器７４で凝縮した冷媒液を一時貯留する受液器８８が設けられている。また、低段圧縮機１０ａ及び高段圧縮機１０ｂは往復動圧縮機で構成されている。
低段圧縮機１０ａの隔壁部１６を冷却する実施形態では、凝縮器７４の下流側でかつ膨張弁７９の上流側の冷媒循環路７２から分岐し、低段圧縮機１０ａの冷却媒体路１８に連通する分岐路７６ａを備える。低段圧縮機１０ａとして、図１～図３に示す圧縮機１０（１０Ａ～１０Ｃ）を用いることができる。圧縮機１０（１０Ｂ、１０Ｃ）を用いる場合、冷媒排出路４２ａ又は６０ａは、中間路７２（７２ａ）に接続される。中間路７２（７２ａ）は分岐路７６ａより低圧である。そのため、冷媒循環路７２から分岐路７６ａに分流した冷媒液は、分岐路７６ａと中間路７２（７２ａ）との差圧により、圧縮機１０（１０Ａ）の場合、冷却媒体路１８と連通路６２とを経て中間路７２（７２ａ）に排出され、圧縮機１０（１０Ｂ、１０Ｃ）の場合、冷却媒体路１８と冷媒排出路４２ａ又は６０ａとを経て中間路７２（７２ａ）に排出される。
高段圧縮機１０ｂの隔壁部１６を冷却する実施形態のうち、図６に示す実施形態では、凝縮器７４の下流側でかつ膨張弁７９の上流側の冷媒循環路７２から分岐し、高段圧縮機１０ｂの冷媒循環路７２に連通する分岐路７６ｂが設けられる。高段圧縮機１０ｂとして、図１～図３に示す圧縮機１０（１０Ａ～１０Ｃ）を用いることができる。分岐路７６ｂには液ポンプ７７と、必要に応じて圧力調整弁７８が設けられる。圧縮機１０（１０Ｂ，１０Ｃ）を用いる場合、冷却媒体路１８で隔壁部１６を冷却した後の冷媒が排出される冷媒排出路４２ｂ又は６０ｂは、冷媒循環路７２の任意の場所に接続される。冷媒循環路７２から分岐路７６に分流した冷媒液は、液ポンプ７７によって加圧されるため、高段圧縮機１０ｂの冷却媒体路１８に供給できる。隔壁部１６を冷却した後の冷媒は、冷媒排出路４２ｂ又は６０ｂを経て冷媒循環路７２に戻される。
好ましくは、冷媒排出路４２ｂ又は６０ｂは、凝縮器７４の上流側の冷媒循環路７２（例えば、オイルセパレータ８６と凝縮器７４との間の冷媒循環路７２）に接続される。これによって、隔壁部１６の冷却に使用した冷媒を膨張弁７９より下流側の冷媒循環路７２もしくは中間路７２（７２ａ）に戻さなくて済む。従って、冷却媒体路１８への冷媒の供給が圧縮機の能力低下とならない。
高段圧縮機１０ｂの隔壁部１６を冷却する実施形態のうち、図７に示す実施形態では、分岐路７６ｂに液ポンプ７７及び圧力調整弁７８を設ける必要はない。代わりに、冷媒排出路４２ｂ又は６０ｂは、中間路７２（７２ａ）に接続される。中間路７２（７２ａ）の圧力は分岐路７６ｂの圧力より低いため、分岐路７６ｂから冷却媒体路１８に供給された冷媒は、冷媒排出路４２ｂ又は６０ｂを介してスムーズに中間路７２（７２ａ）に排出できる。
図６及び図７に示す実施形態は、低段圧縮機１０ａ及び高段圧縮機１０ｂの両方に圧縮機を冷却する手段を備えているが、低段圧縮機１０ａ又は高段圧縮機１０ｂのどちらか一方のみに冷却手段を設けるようにしてもよい。
さらに、別な実施形態では、圧縮機システム７０を単機２段圧縮機に適用することができる。圧縮機システム７０が冷凍システムに適用された場合、冷凍能力に最も影響するのは低段圧縮機の冷却効果である。単機２段圧縮機は、低段圧縮機と高段圧縮機とが１個のケーシング内に収納されている。従って、低段圧縮機は高段圧縮機による温度上昇の影響を受けやすい。圧縮機システム７０を単機２段圧縮機に適用することで、冷凍能力を高く維持できる。
上記各実施形態に記載の内容は、例えば以下のように把握される。
１）一態様に係る圧縮機（１０）は、シリンダ（１２）と、前記シリンダ内で往復可能に構成されたピストン（１４）と、前記シリンダおよび前記ピストンにより形成される作動室（Ｓｃ）に連通可能な吸入空間（Ｓｉ）と、前記作動室に連通可能な吐出空間（Ｓｖ）と、前記作動室を取り囲むように配置され、前記吸入空間と前記吐出空間とを区画する隔壁部（１６）と、前記隔壁部に形成された冷却媒体路（１８）と、を備える。
このような構成によれば、吸入空間と吐出空間とを区画する隔壁部に冷却媒体路を形成し、該冷却媒体路に冷却媒体を流すことで、吐出空間から吸入空間への入熱を抑止でき、これによって、吐出空間から吸入空間への入熱に起因した圧縮機の体積効率の低下を抑制できる。一方、圧縮機内に設けられる隔壁部は、圧縮機表面と離れているので、圧縮機表面（例えばヘッドカバー４６の表面）の温度低下は抑えられる。従って、圧縮機表面に霜が発生するのを抑制できる。
２）別な態様に係る圧縮機（１０）は、１）に記載の圧縮機（１０）であって、前記吸入空間（Ｓｉ）と前記作動室（Ｓｃ）との連通状態を切り替えるための吸入弁（２０）と、前記吐出空間（Ｓｖ）と前記作動室との連通状態を切り替えるための吐出弁（２２）と、前記吸入弁および前記吐出弁を保持するためのバルブプレート（３０）と、を備え、前記冷却媒体路（１８）は、前記隔壁部（１６）としての前記バルブプレートに形成されている。
このような構成によれば、上記バルブプレートに冷却媒体路を形成し、冷却媒体路を冷却することで、吐出空間から吸入空間への入熱を抑止できるため、吐出空間から吸入空間への入熱に起因した圧縮機の体積効率の低下を抑制できる。一方、圧縮機内に設けられるバルブプレートは、圧縮機表面と離れているので、圧縮機表面（例えばヘッドカバー４６の表面）の温度低下は抑えられる。従って、圧縮機表面に霜が発生するのを抑制できる。
３）さらに別な態様に係る圧縮機（１０）は、２）に記載の圧縮機であって、前記吸入空間（Ｓｉ）を有し、前記シリンダ（１２）および前記ピストン（１４）を収容するための圧縮機ケーシング（３２）を備え、前記バルブプレート（３０）は、前記圧縮機ケーシング側の表面に第１流路溝（３１）が形成され、前記冷却媒体路（１８）の少なくとも一部は、前記第１流路溝によって形成される。
このような構成によれば、冷却媒体路の少なくとも一部が上記第１流路溝で形成されるため、バルブプレートに冷却媒体路を形成する場合、バルブプレートに深孔を形成する必要がなくなる。そのため、冷却媒体路を形成する加工が容易になる。また、第１流路溝は圧縮機ケーシング側に開口を有するため、冷却媒体路を流れる冷却媒体によって吸入空間を冷却できる。
４）さらに別な態様に係る圧縮機（１０）は、１）に記載の圧縮機であって、前記吸入空間（Ｓｉ）と前記作動室（Ｓｃ）との連通状態を切り替えるための吸入弁（２０）と、前記吐出空間（Ｓｖ）と前記作動室との連通状態を切り替えるための吐出弁（２２）と、前記吸入弁および前記吐出弁を保持するためのバルブプレート（３０）と、前記シリンダおよび前記ピストンを収容するための圧縮機ケーシング（３２）と、を備え、前記圧縮機ケーシングは、前記バルブプレート側の表面に第２流路溝（３４）が形成され、前記冷却媒体路（１８）の少なくとも一部は、前記第２流路溝によって形成される。
このような構成によれば、上記冷却媒体路は圧縮機ケーシング表面の切削加工によって形成できるため、冷却媒体路の形成が容易になる。
５）さらに別な態様に係る圧縮機（１０）は、４）に記載の圧縮機であって、前記バルブプレート（３０）と前記圧縮機ケーシング（３２）との当接面に介装された断熱性ガスケット（４４）を備える。
このような構成によれば、上記断熱性ガスケットを備えることで、吐出空間から圧縮機ケーシング側にある吸入空間への入熱をさらに抑制できる。
６）さらに別な態様に係る圧縮機（１０）は、３）乃至５）の何れかに記載の圧縮機であって、前記バルブプレート（３０）と共に前記吐出空間（Ｓｖ）を形成するヘッドカバー（４６）を備え、前記バルブプレートの外周縁部が前記圧縮機ケーシング（３２）の外周縁部と前記ヘッドカバーの外周縁部との間に介装されている。
このような構成によれば、ヘッドカバー、バルブプレート及び圧縮機ケーシングの３層の外周縁部をボルトなどの締結具で共締めすることで、バルブプレートの取付けが容易になる。また、バルブプレートの外周縁部が外部に露出するので、バルブプレートに形成された冷却媒体路に外部から冷媒供給管を接続しやすくなる。
７）一態様に係る圧縮機システム（７０）は、上述の圧縮機（１０（１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ）））と、前記圧縮機の前記吸入空間（Ｓｉ）と前記吐出空間（Ｓｖ）とに連通する冷媒循環路（７２）と、前記吐出空間から吐出された吐出ガスを凝縮するための凝縮器（７４）と、前記凝縮器の下流側で前記冷媒循環路から分岐し前記冷却媒体路（１８）に連通する少なくとも一つの分岐路（７６）と、前記分岐路に設けられた液ポンプ（７７）と、を備える。
このような構成によれば、上記分岐路を流れる冷媒液は液ポンプによって加圧されるため、冷媒液は冷却媒体路に供給できる。これによって、圧縮機内に設けられる隔壁部が冷却されるため、吐出空間から吸入空間への入熱に起因した圧縮機の体積効率の低下を抑制できる。そのため、本圧縮機システムが冷凍システムやヒートポンプシステムに適用された場合、ＣＯＰ（成績係数）の低下を抑制できる。また、圧縮機内に設けられる隔壁部は圧縮機表面と離れているので、圧縮機表面の温度低下は抑えられる。これによって、圧縮機表面に霜が発生するのを抑制できる。
８）別な態様に係る圧縮機システム（７０）は、７）に記載の圧縮機システムであって、前記圧縮機（１０（１０Ａ、１０Ｂ））の前記冷却媒体路（１８）から排出された冷却媒体を前記冷媒循環路（７２）に戻す冷媒排出路（４２、６０）を備え、前記冷媒排出路が、前記圧縮機と前記凝縮器（７４）との間の前記冷媒循環路に接続される。
このような構成によれば、液ポンプで加圧され冷却媒体路に供給された冷媒液は、圧縮機と凝縮器間の高圧側の冷媒循環路に戻すことができる。これによって、隔壁部の冷却に使用した冷媒を圧縮機の作動冷媒として用いることができるため、冷却媒体路への冷却のための冷媒の供給が圧縮機の能力低下とならない。
９）一態様に係る圧縮機システムは、上述の圧縮機（１０（１０Ｂ、１０Ｃ））と、前記圧縮機の前記吸入空間（Ｓｉ）と前記吐出空間（Ｓｖ）とに連通する冷媒循環路（７２）と、前記吐出空間から吐出された吐出ガスを凝縮するための凝縮器（７４）と、前記凝縮器で凝縮された前記吐出ガスの凝縮液を減圧する膨張弁（７９）と、前記凝縮器と前記膨張弁との間の前記冷媒循環路から分岐し前記冷却媒体路（１８）に連通する少なくとも一つの分岐路（７６）と、前記圧縮機の前記冷却媒体路から排出された冷却媒体を前記膨張弁と前記圧縮機との間の前記冷媒循環路に戻す冷媒排出路（４２，６０）と、を備える。
このような構成によれば、膨張弁と圧縮機との間の冷媒循環路は分岐路より低圧であるため、分岐路に液ポンプを設けなくても、冷却媒体路に供給された冷媒を冷媒排出路を介して該低圧領域の冷媒循環路に戻すことができる。
１０）一態様に係る圧縮機システム（７０）は、冷媒循環路（７２）と、前記冷媒循環路に直列に設けられた低段圧縮機（１０ａ）及び高段圧縮機（１０ｂ）と、前記高段圧縮機の前記吐出空間から吐出された吐出ガスを凝縮するための凝縮器（７４）と、を備え、前記低段圧縮機は上述の圧縮機（１０（１０Ａ～１０Ｃ））で構成され、前記凝縮器（７４）の下流側で前記冷媒循環路から分岐し前記低段圧縮機の前記冷却媒体路に連通する分岐路（７６ａ）と、前記低段圧縮機の前記冷却媒体路（１８）から排出された冷却媒体を前記低段圧縮機と前記高段圧縮機との間の前記冷媒循環路（中間路７２（７２ａ））に戻す冷媒排出路（４２ａ、６０ａ）と、を備える。
このような構成によれば、上記中間路は、分岐路７６ａより低圧であるため、低段圧縮機の冷却媒体路で隔壁部を冷却した後の冷媒ガスを冷媒排出路を介して中間路に戻すことができる。
１１）一態様に係る圧縮機システム（７０）は、冷媒循環路（７２）と、前記冷媒循環路に直列に設けられた低段圧縮機（１０ａ）及び高段圧縮機（１０ｂ）と、前記高段圧縮機の前記吐出空間（Ｓｖ）から吐出された吐出ガスを凝縮するための凝縮器（７４）と、を備え、前記高段圧縮機は上述の圧縮機（１０（１０Ａ～１０Ｃ））で構成され、前記凝縮器の下流側で前記冷媒循環路から分岐し前記高段圧縮機の前記冷却媒体路（１８）に連通する分岐路（７６ｂ）と、前記分岐路に設けられた液ポンプ（７７）と、前記高段圧縮機の前記冷却媒体路から排出された冷却媒体を前記冷媒循環路に戻す冷媒排出路（４２ｂ、６０ｂ）と、を備える。
このような構成によれば、上記分岐路から高段圧縮機の冷却媒体路に供給される冷媒液は液ポンプによって加圧されるため、高段圧縮機の冷却媒体路に供給できると共に、該冷媒排出路で隔壁部を冷却した後の冷媒は冷媒排出路を介して冷媒循環路に戻すことができる。
１２）一態様に係る圧縮機システム（７０）は、冷媒循環路（７２）と、前記冷媒循環路に直列に設けられた低段圧縮機（１０ａ）及び高段圧縮機（１０ｂ）と、前記高段圧縮機の前記吐出空間（Ｓｖ）から吐出された吐出ガスを凝縮するための凝縮器（７４）と、を備え、前記高段圧縮機は上述の圧縮機（１０（１０Ｂ、１０Ｃ））で構成され、前記凝縮器の下流側で前記冷媒循環路から分岐し前記高段圧縮機の前記冷却媒体路に連通する分岐路（７６ｂ）と、前記高段圧縮機の前記冷却媒体路（１８）から排出された冷却媒体を前記低段圧縮機と前記高段圧縮機の間に設けられた前記冷媒循環路（中間路７２（７２ａ））に戻す冷媒排出路（４２ｂ、６０ｂ）と、を備える。
このような構成によれば、上記分岐路を流れる冷媒液は上記中間路より高圧であるため、分岐路から高段圧縮機の冷却媒体路に供給された冷媒液は、隔壁部を冷却した後冷媒排出路を介して中間路に戻ることができる。
１０（１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ、１０ａ、１０ｂ） 圧縮機
１０ａ 低段圧縮機
１０ｂ 高段圧縮機
１２ シリンダ
１４ ピストン
１６ 隔壁部
１８ 冷却媒体路
２０ 吸入弁
２２ 吐出弁
２４ クランク軸
２６ コネクティングロッド
２８ バルブケージ
３０ バルブプレート
３１ 第１流路溝
３１ａ 開口
３２ 圧縮機ケーシング
３３、５６ 貫通孔
３４ 第２流路溝
３６ 供給路
３８、５２ 供給管
３９ 絞り
４０、５８ 排出路
４２、４２ａ、４２ｂ、６０、６０ａ、６０ｂ 冷媒排出路
４４ 断熱性ガスケット
４６ ヘッドカバー
４６ａ 開口
４８、５４ ボルト
５０ 噴射ノズル
６２ 連通路
７０（７０Ａ、７０Ｂ） 圧縮機システム
７２ 冷媒循環路
７４ 凝縮器
７６、７６ａ、７６ｂ 分岐路
７８ 膨張弁
８０ 蒸発器
８２ 吸入室
８４ 吐出室
Ｓｃ 作動室
Ｓｉ 吸入空間
Ｓｖ 吐出空間

Claims (12)

  1. シリンダと、
    前記シリンダ内で往復可能に構成されたピストンと、
    前記シリンダおよび前記ピストンにより形成される作動室に連通可能な吸入空間と、
    前記作動室に連通可能な吐出空間と、
    前記作動室を取り囲むように配置され、前記吸入空間と前記吐出空間とを区画する隔壁部と、
    前記隔壁部に形成された冷却媒体路と、
    を備える圧縮機。
  2. 前記吸入空間と前記作動室との連通状態を切り替えるための吸入弁と、
    前記吐出空間と前記作動室との連通状態を切り替えるための吐出弁と、
    前記吸入弁および前記吐出弁を保持するためのバルブプレートと、を備え、
    前記冷却媒体路は、前記隔壁部としての前記バルブプレートに形成されている
    請求項１に記載の圧縮機。
  3. 前記吸入空間を有し、前記シリンダおよび前記ピストンを収容するための圧縮機ケーシングを備え、
    前記バルブプレートは、前記圧縮機ケーシング側の表面に第１流路溝が形成され、
    前記冷却媒体路の少なくとも一部は、前記第１流路溝によって形成される
    請求項２に記載の圧縮機。
  4. 前記吸入空間と前記作動室との連通状態を切り替えるための吸入弁と、
    前記吐出空間と前記作動室との連通状態を切り替えるための吐出弁と、
    前記吸入弁および前記吐出弁を保持するためのバルブプレートと、
    前記シリンダおよび前記ピストンを収容するための圧縮機ケーシングと、
    を備え、
    前記圧縮機ケーシングは、前記バルブプレート側の表面に第２流路溝が形成され、
    前記冷却媒体路の少なくとも一部は、前記第２流路溝によって形成される
    請求項１に記載の圧縮機。
  5. 前記バルブプレートと前記圧縮機ケーシングとの当接面に介装された断熱性ガスケットを備える
    請求項４に記載の圧縮機。
  6. 前記バルブプレートと共に前記吐出空間を形成するヘッドカバーを備え、
    前記バルブプレートの外周縁部が前記圧縮機ケーシングの外周縁部と前記ヘッドカバーの外周縁部との間に介装されている
    請求項３乃至５の何れか一項に記載の圧縮機。
  7. 請求項１乃至６の何れか一項に記載の圧縮機と、
    前記圧縮機の前記吸入空間と前記吐出空間とに連通する冷媒循環路と、
    前記吐出空間から吐出された吐出ガスを凝縮するための凝縮器と、
    前記凝縮器の下流側で前記冷媒循環路から分岐し前記冷却媒体路に連通する少なくとも一つの分岐路と、
    前記分岐路に設けられた液ポンプと、
    を備える圧縮機システム。
  8. 前記圧縮機の前記冷却媒体路から排出された冷却媒体を前記冷媒循環路に戻す冷媒排出路を備え、
    前記冷媒排出路が、前記圧縮機と前記凝縮器との間の前記冷媒循環路に接続される請求項７に記載の圧縮機システム。
  9. 請求項１乃至６の何れか一項に記載の圧縮機と、
    前記圧縮機の前記吸入空間と前記吐出空間とに連通する冷媒循環路と、
    前記吐出空間から吐出された吐出ガスを凝縮するための凝縮器と、
    前記凝縮器で凝縮された前記吐出ガスの凝縮液を減圧する膨張弁と、
    前記凝縮器と前記膨張弁との間の前記冷媒循環路から分岐し前記冷却媒体路に連通する少なくとも一つの分岐路と、
    前記圧縮機の前記冷却媒体路から排出された冷却媒体を前記膨張弁と前記圧縮機との間の前記冷媒循環路に戻す冷媒排出路と、
    を備える圧縮機システム。
  10. 冷媒循環路と、
    前記冷媒循環路に直列に設けられた低段圧縮機及び高段圧縮機と、
    前記高段圧縮機の前記吐出空間から吐出された吐出ガスを凝縮するための凝縮器と、
    を備え、
    前記低段圧縮機は、請求項１乃至６の何れか一項に記載の圧縮機で構成され、
    前記凝縮器の下流側で前記冷媒循環路から分岐し前記低段圧縮機の前記冷却媒体路に連通する分岐路と、
    前記低段圧縮機の前記冷却媒体路から排出された冷却媒体を前記低段圧縮機と前記高段圧縮機との間の前記冷媒循環路に戻す冷媒排出路と、
    を備える圧縮機システム。
  11. 冷媒循環路と、
    前記冷媒循環路に直列に設けられた低段圧縮機及び高段圧縮機と、
    前記高段圧縮機の前記吐出空間から吐出された吐出ガスを凝縮するための凝縮器と、
    を備え、
    前記高段圧縮機は、請求項１乃至６の何れか一項に記載の圧縮機で構成され、
    前記凝縮器の下流側で前記冷媒循環路から分岐し前記高段圧縮機の前記冷却媒体路に連通する分岐路と、
    前記分岐路に設けられた液ポンプと、
    前記高段圧縮機の前記冷却媒体路から排出された冷却媒体を前記冷媒循環路に戻す冷媒排出路と、
    を備える圧縮機システム。
  12. 冷媒循環路と、
    前記冷媒循環路に直列に設けられた低段圧縮機及び高段圧縮機と、
    前記高段圧縮機の前記吐出空間から吐出された吐出ガスを凝縮するための凝縮器と、
    を備え、
    前記高段圧縮機は、請求項１乃至６の何れか一項に記載の圧縮機で構成され、
    前記凝縮器の下流側で前記冷媒循環路から分岐し前記高段圧縮機の前記冷却媒体路に連通する分岐路と、
    前記高段圧縮機の前記冷却媒体路から排出された冷却媒体を前記低段圧縮機と前記高段圧縮機の間に設けられた前記冷媒循環路に戻す冷媒排出路と、
    を備える圧縮機システム。
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