JP5422658B2 - 多気筒ロータリ式圧縮機と冷凍サイクル装置 - Google Patents
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Description
上記圧縮機構部は、中間仕切り板を介在して第1のシリンダおよび第2のシリンダを設け、各シリンダの内径部に低圧ガスを導入するシリンダ室を形成し、これらシリンダ室にブレード溝を介して連通するブレード背室を設けている。
電動機部に連結される回転軸は、各シリンダ室に収容される偏心部を有し、この偏心部に回転軸の回転にともなってシリンダ室内で偏心移動するローラが嵌合され、ブレード先端部がローラ周壁に当接した状態でシリンダ室を区画する。
第1のシリンダと第2のシリンダに設けられるブレード背室のいずれか一方は、ブレードの後端部に弾性力を付与して、ブレード先端部をローラ周壁に接触させ、回転軸の回転にともなって常時、シリンダ室で圧縮作用を行わせる弾性体を備える。
他方のブレード背室は密閉構造をなし、このブレード背室に高圧ガスの一部を導いてブレード後端部に高圧の背圧を付与し、ブレード先端部をローラ周壁に当接させて回転軸の回転にともないシリンダ室で圧縮作用を行わせる、もしくはシリンダ室に導入される低圧ガスの一部を導いてブレード後端部に低圧の背圧を付与し、ブレード先端部をローラ周壁から離間保持させる圧力切換え手段を備える。
圧力切換え手段の高さ方向位置は、油溜り部の潤滑油油面よりも上方にあり、圧力切換え手段からブレード背室までの管路長さL[m]は、圧縮機の最高回転数をFmax[Hz]、密閉容器から吐出される高圧ガスの音速をC[m/s]としたとき、下記関係式(1)が成り立つ。
上記圧縮機構部は、中間仕切り板を介在して第1のシリンダおよび第2のシリンダを設け、各シリンダの内径部に低圧ガスを導入するシリンダ室を形成し、これらシリンダ室にブレード溝を介して連通するブレード背室を設けている。
電動機部に連結される回転軸は、各シリンダ室に収容される偏心部を有し、この偏心部に回転軸の回転にともなってシリンダ室内で偏心移動するローラが嵌合され、ブレード先端部がローラ周壁に当接した状態でシリンダ室を区画する。
第1のシリンダと第2のシリンダに設けられるブレード背室のいずれか一方は、ブレードの後端部に弾性力を付与して、ブレード先端部をローラ周壁に接触させ、回転軸の回転にともなって常時、シリンダ室で圧縮作用を行わせる弾性体を備える。
他方のブレード背室は密閉構造をなし、このブレード背室に高圧ガスの一部を導いてブレード後端部に高圧の背圧を付与し、ブレード先端部をローラ周壁に当接させて回転軸の回転にともないシリンダ室で圧縮作用を行わせる、もしくはシリンダ室に導入される低圧ガスの一部を導いてブレード後端部に低圧の背圧を付与し、ブレード先端部をローラ周壁から離間保持させる圧力切換え手段を備える。
圧力切換え手段の高さ方向位置は、油溜り部の潤滑油油面よりも上方にあり、圧力切換え手段からブレード背室までの管路長さL[m]は、圧縮機の最高回転数をFmax[Hz]、密閉容器から吐出される高圧ガスの音速をC[m/s]としたとき、下記関係式(1)が成り立つ。
L < C/4Fmax …… (1)
さらに、高圧ガスを上記圧力切換え手段に導く管路の内径φDと、圧力切換え手段から高圧ガスもしくは低圧ガスを上記ブレード背室に導く管路の内径φDは、以下の条件にもとづき下記関係式(2)が成り立つ。
Dd:サイクルの吐出管径[m]、 n:作動流体のポリトロープ指数、
Vo:ブレード背室変動容積(1回転中) Vo=4HBe[m 3 ]。
(H:休筒側ブレードの高さ[m]、B:休筒側ブレードの幅[m]、e:休筒側回転軸偏心部の偏心量)
図1は、第1の実施の形態における多気筒ロータリ式圧縮機Rの概略の断面構造と、この多気筒ロータリ式圧縮機Rを備えた冷凍サイクル装置の冷凍サイクル構成を示す図である。(なお、図面上の煩雑さを避けるために、説明しても符号を付していない部品がある。以下同)
はじめに多気筒ロータリ式圧縮機Rから説明すると、1は密閉容器であって、この密閉容器1内の下部には中間仕切り板2を介して第1の圧縮機構部3Aと、第2の圧縮機構部3Bが設けられ、上部には電動機部4が設けられる。これら第1の圧縮機構部3Aおよび第2の圧縮機構部3Bは、回転軸5を介して電動機部4に連結される。
第2のシリンダ6Bには、第2のシリンダ室Sbとブレード溝を介して連通する第2のブレード背室10bが設けられ、上記ブレード溝には第2のブレード11bが移動自在に収容される。
ここでは、第2のブレード背室10bの上面開口部が中間仕切り板2によって閉塞され、下面開口部が副軸受8のフランジ部と閉塞板12によって閉塞され、第2のブレード背室10bは密閉構造をなす。
この状態で、第2のブレード11b先端部は第2のシリンダ室Sb周壁よりも没入し、第2のローラ9bが移動してきても、ブレード11b先端部はローラ9b周壁から離間した位置にある。
以上説明した多気筒ロータリ式圧縮機Rと、凝縮器17と、膨張装置18と、蒸発器19およびアキュームレータ20を順次配管接続することで、冷凍サイクル装置が構成される。
上記密閉容器1周壁を貫通するとともに、第2のシリンダ6Bの周端面から軸芯方向に向って接続用孔が設けられる。この接続用孔は第2のブレード背室10bに取付けられる永久磁石13を貫通して設けられていて、第2のブレード背室10bに連通する。
以上述べたような圧力切換え機構Kを備えた多気筒ロータリ式圧縮機Rと、この圧縮機Rを備えた冷凍サイクル装置において、圧力切換え機構Kの作用により能力半減運転(休筒運転)と、全能力運転(通常運転)との切換え選択が可能である。
圧力切換え機構Kにより、蒸発器19から導出される低圧の冷媒ガスの一部が第2の分岐管29から四方切換え弁27を介して案内管26に導かれる。そして、案内管26から第2のブレード背室10bに導かれ、充満する。
回転軸5の回転にともなって第2のローラ9bが偏心移動してくると、第2のブレード11bは第2のローラ9bに蹴られて後端部が永久磁石13に当接し、そのまま磁気吸着されて移動しない。したがって、第2のシリンダ室Sbおいては圧縮作用が行われない。
第2のシリンダ室Sbにおいて、圧縮作用が行われないことから休筒運転をなし、第1のシリンダ室Saにおいてのみ圧縮運転をなすことで、能力半減運転が行われることとなる。
このように、第1のシリンダ室Saと第2のシリンダ室Sbにおいて同時に圧縮作用をなし、全能力運転をなす。
実際に上記管路長さL[m]は、圧力切換え機構Kを構成する四方切換え弁27と第2のブレード背室10Bとを連通する案内管26の全長である。なお説明すると、第2のシリンダ6Bの接続用孔に挿入する案内管26の一端面から、密閉容器1外部で立ち上がり形成され、四方切換え弁27の第2のポートGdに接続される他端面までの長さである。
そして、このような多気筒ロータリ式圧縮機Rを備えた冷凍サイクル装置において、冷凍サイクル効率の向上化を得られる。
Vは圧縮機Rの排除容積[m3]であり、εは運転時の圧縮比である。Ddは吐出管Pの管径[m]であり、nは作動流体である冷媒ガスのポリトロープ指数である。Voは第2のブレード背室10bにおける変動容積(1回転中)であり、Vo=4HBe[m3]で求められる。
ここで第2のブレード11bの動きによって、第2のブレード背室10bと吐出圧力部とを連結する配管内で発生する流れの平均速度を、吐出管Pを流れる吐出ガスの平均流速より常に小さくしようとすると、(4)式を満たす必要がある。
以上の(4)式に(3)式を代入すると、(2)式が得られる。
上記(2)式を満足することで、案内管26内で発生する流体の平均速度を吐出管Pを流れる吐出ガスの平均流速よりも常に小さくできるので、管(案内管26)内の流体摩擦損失の少ない圧縮機Rを提供できる。
さらに、本発明は上述した実施の形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。そして、上述した実施の形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組合せにより種々の発明を形成できる。
Claims (3)
- 密閉容器内に電動機部と圧縮機構部とを収容し、密閉容器内底部に潤滑油を集溜する油溜り部を備え、
上記圧縮機構部は、
中間仕切り板を介在して設けられ、それぞれの内径部に低圧ガスが導入されるシリンダ室が形成されるとともに、これらシリンダ室にブレード溝を介して連通するブレード背室が設けられる第1のシリンダおよび第2のシリンダと、
上記第1のシリンダと第2のシリンダにおけるそれぞれのシリンダ室に収容される偏心部を有し、上記電動機部に連結される回転軸と、
上記回転軸の偏心部に嵌合され、回転軸の回転にともなって上記シリンダ室内でそれぞれ偏心移動するローラと、
上記ブレード溝に移動自在に収容され、上記ローラ周壁に先端部が当接した状態でシリンダ室を区画するブレードとを具備し、
上記第1のシリンダと第2のシリンダに設けられるブレード背室のいずれか一方は、ブレードの後端部に弾性力を付与して、ブレード先端部をローラ周壁に接触させ、回転軸の回転にともなって常時、シリンダ室で圧縮作用を行わせる弾性体を備え、
上記ブレード背室のいずれか他方は、密閉構造となし、
上記密閉構造をなすブレード背室に高圧ガスを導いてブレード後端部に高圧の背圧を付与し、ブレード先端部をローラ周壁に当接させてシリンダ室で圧縮作用を行わせる、もしくは低圧ガスを導いてブレード後端部に低圧の背圧を付与し、ブレード先端部をローラ周壁から離間保持させる圧力切換え手段を備え、
上記圧力切換え手段の高さ方向位置は、上記油溜り部の潤滑油油面よりも上方にあり、かつ圧力切換え手段と上記ブレード背室までの管路長さL[m]は、圧縮機の最高回転数をFmax[Hz]、上記密閉容器から吐出される高圧ガスの音速をC[m/s]としたとき、下記関係式(1)が成り立つとともに、
高圧ガスを上記圧力切換え手段に導く管路の内径φDと、圧力切換え手段から高圧ガスもしくは低圧ガスを上記ブレード背室に導く管路の内径φDは、以下の条件にもとづき下記関係式(2)が成り立つことを特徴とする多気筒ロータリ式圧縮機。
L < C/4Fmax …… (1)
Dd:サイクルの吐出管径[m]、 n:作動流体のポリトロープ指数、
Vo:ブレード背室変動容積(1回転中) Vo=4HBe[m 3 ]。
(H:休筒側ブレードの高さ[m]、B:休筒側ブレードの幅[m]、e:休筒側回転軸偏心部の偏心量) - 上記圧力切換え手段は、高圧ガスが導かれる高圧管路、低圧ガスが導かれる低圧管路及び高圧ガスもしくは低圧ガスを上記ブレード背室に導く案内管路が接続された圧力切換え弁と、上記案内管路に設けられた空間ボリュームとを備え、
上記ブレード背室と上記空間ボリュームまでの案内管路の長さLを、上記関係式(1)における上記圧力切換え手段と上記ブレード背室までの管路長さLとした
ことを特徴とする請求項1記載の多気筒ロータリ式圧縮機。 - 請求項1又は2に記載の多気筒ロータリ式圧縮機と、凝縮器と、膨張装置と、蒸発器を備えて冷凍サイクルを構成する
ことを特徴とする冷凍サイクル装置。
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