JP3014813U - 高圧回転圧縮機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 圧縮機又は蒸発器の能力を変えることなく、
液体の注入によりモータを冷却し、また冷媒液注入ポー
トの位置を最適にする。 【構成】 高圧回転圧縮機（10）において、冷媒液は、
毛細管（50）と冷媒液注入ポート（24-2）を介して圧縮
室（Ｃ）に供給される。潤滑油は、吸込みポートが閉じ
られた後であって圧縮室内の圧力が液体注入供給圧力を
超える前にのみ供給される。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、冷凍システムに使用する高圧回転圧縮機に関する。

【０００２】

【従来の技術】

固定ベーン型圧縮機、即ち、回転ピストン型圧縮機では、固定ベーンが、円筒 ローラ、即ち、円筒ピストンに当接するように付勢されている。円筒ローラ、即 ち、円筒ピストンは、クランクシャフト上の偏心器に支持され、シリンダと作用 して三日月形空間を形成するように線接触でシリンダ内面に沿って移動する。こ の三日月形空間は、クランクシャフトの軸線の回りに回転し、固定ベーンが円筒 ピストンと作用することによって、吸込み室と圧縮室に分割される。密閉した冷 凍システムに使用する回転ピストン型圧縮機では、モータの廃熱を吸収し、それ を許容できる程度まで冷却するために、圧縮機からの吐出しガスを利用すること が慣用されている。冷凍システムに応用する場合、即ち、入力の仕事率が約２馬 力より大きい場合には、吐出しガスおよび巻線の温度をかなり上昇させることな く、モータによって発生した熱を吐出しガスによって吸収することができない。

【０００３】 高圧回転ピストン型圧縮機では、シェルの内側は吐出し圧力になっている。圧 縮行程の開始と吐出し行程の開始との間では、シリンダとピストンとベーンによ って画定されるトラップ容積は、吸込み圧から吐出圧までの状態になる。トラッ プ容積に冷媒液を注入することは、幾つかの重要性を有する。トラップ容積内で は、冷媒液の蒸発によって、圧縮されるべき質量が増加し、温度が下降する。温 度の下降は、吐出しガスによってそのまま残り、モータの巻線の冷却に利用され る。増加した質量は圧縮されているので、冷凍システムの特定の状態に依存して 容量を減少させることができる。容量に影響を及ぼす因子は、冷媒液注入源およ び冷媒液注入量、冷媒液注入ポートで逆流が起こるか否か、定常状態の条件がシ ステム負荷および室温と同様であることを含んでいる。圧縮機の容量を一定に維 持するために、ピストンは、開口部と作用して、制限された開口部を覆わないで 圧縮行程の一部において冷媒液の注入を許容するが、その他の場合には流れを妨 げる。冷媒液の注入は、吸込みポートがトラップ容積から孤立した後に起こるが 、冷媒液の注入において逆流を防ぐことが重要である。トラップ容積の圧力が増 加すると、吐出し弁と凝縮器と液体ラインの圧力損失のために、冷媒液注入ポー トの圧力を超える可能性がある。理想的には、トラップ容積内の圧力が冷媒液注 入ポートの圧力の値に達するときに、冷媒液注入ポートが閉じられるべきである 。この点は作動状態により変化し、冷媒液注入ポートの流体抵抗は逆流の傾向を 和らげる。

【０００４】 蒸発器内を流れる質量流量は、冷凍システムの冷凍能力を決定し、蒸発器から 圧縮機の吸込み口までの流れによって制限される。従って、冷媒液の注入は、圧 縮機によって圧縮される冷媒を示すが、蒸発器内を流れないで、冷凍システムの 冷却能力に影響を及ぼさない。上記のことは、冷媒液の注入が、圧縮機の能力に 影響を及ぼさないで、冷凍システムの冷却要求に対して過剰な冷媒によって起こ り、モータの冷却に使用されると仮定している。

【０００５】

【考案が解決しようとする課題】

本考案は、圧縮機又は蒸発器の能力を変えることなく、液体の注入によりモー タを冷却することを目的とする。また、本考案は、冷媒液注入ポートの位置を最 適にすることを目的とする。後述するように、これらの目的および他の目的は本 考案によって達成される。

【０００６】

【課題を解決するための手段】

基本的に、凝縮器下流からの冷媒液は毛細管を介して供給され、トラップ容積 が冷媒液よりも低圧になっているときにのみトラップ容積に注入され、それ以外 のときには連通が妨げられる。

【０００７】

【実施例】

以下、添付図面を参照して本考案の実施例を説明する。

【０００８】 図１および図２において、参照符号１０は、立て形の高圧回転ピストン圧縮機 を示している。圧縮機１０は、圧縮機１０と凝縮器７０と膨張弁８０と蒸発器９ ０とを含む冷凍回路内にある。参照符号１２は、シェル、即ち、ケーシングを示 している。シェル１２には吸込み管１６が密封されている。吸込み管１６は、蒸 発器９０に連結された吸込み液分離器１４と、吸込み室Ｓとの間を連通している 。吸込み室Ｓは、シリンダ２０の開口部２０−１と、ピストン２２と、ポンプ端 部の軸受け２４と、モータ端部の軸受け２８によって形成されている。

【０００９】 偏心軸４０は、ポンプ端部の軸受け２４の開口部２４−１に収容されて支持さ れる部分４０−１と、ピストン２２の開口部２２−１に収容される偏心器４０− ２と、モータ端部の軸受け２８の開口部２８−１に収容されて支持される部分４ ０−３とを含んでいる。また、油引上げ管３４は、部分４０−１の開口部から油 だめ３６内まで延びている。ステータ４２は、焼ばめ、溶接又は他の適当な手段 によってシェル１２に固定されている。ロータ４４は、焼ばめによって偏心軸４ ０に適当に固定されている。このロータ４４は、ステータ４２の開口部４２−１ 内に配置し、開口部４２−１とともに変速モータを形成している。また、ベーン ３０は、ばね３１によってピストン２２に当接するように付勢されている。上述 したように、圧縮機１０は従来のものと同様のものである。

【００１０】 本考案では、好ましくは直径０.５乃至１.３ｍｍの機械仕上げの冷媒液注入ポ ート２４−２を設けている。図３に示すように、冷媒液注入ポート２４−２は、 開口部２４−３に収容された毛細管５０に連通している。連結管５２は、開口部 ２４−４内に収容され、シェル１２の内部から延びる毛細管５０を取り囲み、そ の毛細管５０を支持するとともに密封している。また、連結管５２は、シェル１ ２を貫通して延びており、シール５４を介して毛細管５０に密封されているとと もに、管５６を介してシェル１２に密封されている。後述するように、冷媒液注 入ポート２４−２は、ピストン２２が圧縮サイクル中に冷媒液注入ポート２４− ２を開閉するように配置している。

【００１１】 動作中において、ロータ４４と偏心軸４０は一体として回転し、偏心器４０− ２によってピストン２２が動かされる。油だめ３６からの油は、油引上げ管３４ を介して、遠心ポンプとして作用する開口部４０−４内に引き込まれる。ポンプ 作用は、偏心軸４０の回転速度に依存する。図２に示すように、開口部４０−４ に供給された油は、径方向に延びる一連の流路、即ち、部分４０−１と、偏心器 ４０−２と、この偏心器４０−２内の流路４０−５によって例示される部分４０ −３に流れ込み、それぞれ、軸受け２４と、ピストン２２と、軸受け２８の潤滑 油として供給される。過剰な油は、開口部４０−４から流れ、ロータ４４および ステータ４２上を下方に流れて油だめ３６に流れ込むか、あるいは、ロータ４４ とステータ４２との間の環状空間から流れるガスに支持されて、油だめ３６に排 出される前にカバー１２−１の内部に衝突して集められる。ピストン２２は、ガ スが吸込み管１６および流路２０−２を介して吸込み室Ｓに引き込まれるような 従来の方法によって、ベーン３０と作用する。吸込み室Ｓ内のガスは、圧縮され 、吐出し弁２９を介して油分離器３２の内部に吐き出される。圧縮ガスは、油分 離器３２を介してシェル１２の内部に流れ込み、回転するロータ４４とステータ ４２との間の環状空間を通り、吐出しラインを介して、冷凍回路の凝縮器７０に 流れ込む。

【００１２】 図４Ａに示すように、吸込み室Ｓは、ピストン２２と開口部２０−１との間に 三日月形空間を形成し、吸込み工程と圧縮工程の両方の終了の境界を示している 。図４Ｂは図４Ａから９０°だけ変位した状態を示している。この図では、図４ Ａの吸込み室は、吸込み管１６から遮断され、圧縮室Ｃに変わるとともに、新た な吸込み室が形成されている。図４Ｃは、図１及び図２に対応し、圧縮工程にお ける中間点を示している。図４Ｄは、図４Ａにおいて終了する吸込み工程と吐出 し工程の後の部分を示している。

【００１３】 図４Ｂに示される各々の圧縮サイクルの始めでは、圧縮室Ｃ内の圧力は凝縮器 の圧力よりも低い。その結果、凝縮器の圧力にある冷媒液は、冷媒液注入ポート ２４−２が覆われていない場合には、毛細管５０と開口部２４−３と冷媒液注入 ポート２４−２を介して、圧縮室Ｃに押し込まれる。冷媒液注入ポート２４−２ を介して圧縮室Ｃに注入された冷媒液は、蒸発して圧縮室Ｃ内の冷媒の質量を冷 却および増大させ、分散する。図４Ａと図４Ｂを比較すると、明らかに、冷媒液 注入ポート２４−２は、十分な量の冷媒が存在するように、吸込み口が閉じられ た後にのみ開く。同様に、図４Ｃと図４Ｄを比較すると、圧縮室Ｃ内の圧力が注 入圧力に達する前に、ピストン２２は、冷媒液注入ポート２４−２を閉じて逆流 を防止する。

【００１４】 冷媒液注入ポートの特別な位置および大きさは非常に重要である。特に、注入 が起こるために利用できる時間、注入が起こる圧力差の範囲、および注入される 冷媒の量を制御できることが重要である。理想的には、注入される冷媒の量は、 冷却に必要な量だけ供給すれば十分である。構成要素が高温で作動するようにな っている場合には、過剰な冷却は、モータを冷却する吐出しガスのより低い温度 および質量流量の増加のために、エネルギー使用量の正味の増加をもたらす。冷 媒液注入ポート２４−２の位置は、作動中にはピストン２２によって覆われたり 覆われなかったりし、且つ圧縮工程中にのみ覆われないようになっていなければ ならない。全圧縮工程中で注入が起こるが、圧縮工程中の圧力差の減少のために 、注入される液体の割合が圧縮工程の進行とともに減少するのが好ましい。その 結果、圧縮工程の完了時の注入流量はゼロ又は非常に少量になり、逆流の傾向さ えある。これは、冷媒液注入ポート２４−２の大きさと液体注入工程で利用でき る時間との２つの要因によって制限される。図５において、Ｏは偏心器４０−２ の中心の流路を示している。ピストン２２によって常に覆われ、且つピストン２ ２によるバルブ動作のために利用できない領域は、円Ｐで示されている。円Ｐと 開口部２０−１との間の環状領域は、ピストン２２によってバルブ作用をするた めに利用できる。円Ｑは、圧縮室Ｃが吸込み流路２０−２から孤立している場合 におけるピストン２２の位置を示している。円Ｒは、圧縮室Ｃ内の圧力が毛細管 ５０内の圧力と等しい場合におけるピストン２２の位置を示している。圧縮室Ｃ に加わる圧力は、圧縮室Ｃの容積の減少と、毛細管５０を介して圧縮室Ｃに流入 する質量流量と、開口部２４−３又は毛細管５０内の冷媒の圧力との関数である ので、円Ｒは設計上選択可能である。毛細管５０を介して圧縮室Ｃ内に流入する 質量流量は、冷媒液注入ポートの大きさと液体連通時間の関数である。

【００１５】 点Ｘは円ＱとＰの交点、点Ｙは円ＰとＲの交点、点Ｚは円Ｐの半径方向外側に おける円ＰとＲとの交点である。従って、冷媒液注入ポート２４−２は、点Ｘ、 点Ｙおよび点Ｚで囲まれる領域内に配置される。トラップ容積内に流入する質量 流量は、圧縮工程内の点と関連して吐出し圧力が圧縮工程に達したときに制御し 易くするので、点Ｘ、点Ｙおよび点Ｚによって囲まれる領域内に冷媒液注入ポー ト２４−２を配置することによって、トラップ容積内に流入する質量流量を冷却 要求に対応するように制御することができる。従って、注入される冷媒の流れは 蒸発器の流れをバイパスすると考えられ、モータを冷却する流れとなるべき追加 の流れであるため、注入される冷媒の量は制御され、冷凍システムの能力に影響 を与えない。

【００１６】 以上、本考案を立て形の変速圧縮機について説明したが、他の変形も可能であ り、例えば、横形圧縮機と立て形の圧縮機のいずれにも適用できる。同様に、モ ータは必ずしも変速モータである必要はない。

【００１７】

【考案の効果】

上述したように、本考案によれば、圧縮機又は蒸発器の能力を変えることなく 、液体の注入によりモータを冷却することができ、また、冷媒液注入ポートの位 置を最適にすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】冷凍回路内に概略的に配置した本考案による高
圧回転圧縮機の部分断面図。

【図２】図１の高圧回転圧縮機の２−２線断面図。

【図３】図１の高圧回転圧縮機の冷媒液注入構造の拡大
図。

【図４】ピストンと冷媒液注入構造との間の９０°間隔
の共働関係を示す図。

【図５】冷媒液注入ポートの最適な位置を示す図。

【符号の説明】

１０…圧縮機 １２…シェル １４…吸込み液分離器 １６…吸込み管 ２０…シリンダ ２２…ピストン ２４…ポンプ端部の軸受け ２４−４…冷媒液注入ポート ２８…モータ端部の軸受け ２９…吐出し弁 ３０…ベーン ３１…ばね ３２…油分離器 ３４…油引上げ管 ３６…油だめ ４０…偏心軸 ４０−２…偏心器 ４２…ステータ ４４…ロータ ５０…毛細管 ５２…連結管 ５４…シール ７０…凝縮器 ８０…膨張弁 ９０…蒸発器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)考案者 ドナルド ヤンナスコリ アメリカ合衆国，ニューヨーク，マンリウ ス，ランプ ポウスト サークル 8543

Claims (6)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 冷媒を含み、高圧回転圧縮機（10）と、
   凝縮器（70）と、膨張手段（80）と、蒸発器（90）とを
   直列に含む冷凍システムに使用する高圧回転圧縮機にお
   いて、 第１および第２の端部を有するシェル手段（12）と、 ポンプ手段を含み、前記第１の端部付近において前記シ
   ェル手段内に固定されたシリンダ手段（20）であって、
   前記ポンプ手段手段が、ベーンと、前記シリンダ手段と
   ともに吸込室（Ｓ）および圧縮室（Ｃ）を形成するピス
   トンとを含むシリンダ手段（20）と、 前記シリンダ手段に固定され且つ前記第１の端部の方に
   延びる第１の軸受け手段（24）と、 前記シリンダ手段に固定され且つ前記第２の端部の方に
   延びる第２の軸受け手段（28）と、 ロータ手段（44）と、前記シリンダ手段と前記第２の端
   部との間において前記シェル手段内に固定され且つ前記
   シリンダ手段および前記第２の軸受け手段から軸方向に
   離間して配置されたステータ手段（42）とを含むモータ
   手段と、 前記第１および第２の軸受け手段によって支持され、且
   つ前記ピストンに動作可能に連結された偏心手段（40-
   2）を含む偏心軸手段（40）であって、前記ロータ手段
   が前記偏心軸手段と一体になるように前記偏心軸手段に
   固定され且つ前記ステータ手段とともに環状空間を形成
   するように前記ステータ手段内に配置された、偏心軸手
   段（40）と、 前記ポンプ手段にガスを供給するための吸込み手段（1
   6）と、 前記シェル手段に連通する吐出し手段（60）とから構成
   され、 前記圧縮室に開口する冷媒液注入ポート（24-2）と、 凝縮器圧力の冷媒液を前記冷媒液注入ポートに供給する
   制限供給手段（50）とを有し、 前記ピストンが、前記冷媒液注入ポートと作用して、各
   圧縮サイクルの一部の間に前記圧縮室に冷媒液を供給す
   ることを許容することを特徴とする、高圧回転圧縮機。
2. 【請求項２】 前記冷媒液注入ポートが前記第１の軸受
   け内に配置されることを特徴とする、請求項１に記載の
   高圧回転圧縮機。
3. 【請求項３】 立て形圧縮機であることを特徴とする、
   請求項１に記載の高圧回転圧縮機。
4. 【請求項４】 前記モータ手段が変速モータであること
   を特徴とする、請求項１に記載の高圧回転圧縮機。
5. 【請求項５】 前記冷媒液注入ポートの直径が０.５乃
   至１.３ｍｍであることを特徴とする、請求項１に記載
   の高圧回転圧縮機。
6. 【請求項６】 前記冷媒液注入ポートが、各圧縮サイク
   ル中に前記ピストンによって覆われたり覆われなかった
   りする領域に配置され、前記冷媒液注入ポートが前記圧
   縮室と連通し且つ前記圧縮室内の圧力が前記冷媒液注入
   ポートに供給される前記冷媒液の圧力を超えないときに
   のみ、前記ピストンによって覆われないことを特徴とす
   る、請求項１に記載の高圧回転圧縮機。