JP5955017B2 - 多段圧縮機 - Google Patents
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そして本発明は、中間圧の冷媒をインジェクションする中間圧吐出口が、吐出チャンバに対向し、ハウジングには、その一端側から他端側へと、第1圧縮機構、第2圧縮機構、および吐出チャンバの順に収容され、中間圧吐出口を先端に有する管路は、その先端側が第2圧縮機構から離れる向きに傾斜していることを特徴としている。
その上、本発明によれば、吐出チャンバに向けてインジェクションされることにより、冷媒回路から抽出された低温の中間圧冷媒によって吐出チャンバが冷却される。これにより、吐出チャンバ内の冷媒も冷却されて、外部へと吐出される冷媒の温度を抑えることができるので、冷凍サイクルを循環する冷媒の温度を抑えることができる。
さらに、吐出チャンバの冷却を通じて、第2圧縮機構を構成する部材も冷却されるので、部材の熱膨張による摺動抵抗の増加を避けられる。
このようにすると、液冷媒が吐出チャンバに当たる位置を第2圧縮機構の吸込口から離すことができるので、吸込口から液冷媒がより流入し難くなる。
ここで、中間圧吐出口は、吸込口の開口が最大となるときに、一方のラップの外周端部から相手方のラップに向けて引いた接線と、他方のラップの外周端部から相手方のラップに向けて引いた接線との間に位置することを特徴とする。
そして、中間圧吐出口は、スクロールの平面視において、ラップの側面に垂直な方向に対して傾斜していることが好ましい。
ここで、吐出チャンバの表面に液冷媒が当たる位置を吸込口から離すように、ラップの側面に垂直な方向に対して中間圧吐出口を傾斜させると、液冷媒が吸込口に吸い込まれるのをより確実に防止できる。
そして本発明は、中間圧の冷媒をインジェクションする中間圧吐出口が、第2圧縮機構を構成するスクロールの側面に対向するとともに、第2圧縮機構のスクロールの外周に一対形成される冷媒の吸込口の正面の向きから外れた位置にあることを特徴としている。
この発明によれば、中間圧吐出口がスクロールの吸込口に対して正面から対向しないので、吐出チャンバの表面に当たった液冷媒が吸込口の付近に滴下しても、その液冷媒が吸込口から吸い込まれ難くなる。このため、液圧縮を防止できる。
本発明の多段圧縮機では、ハウジング内には、第2圧縮機構から吐出される冷媒を受ける吐出チャンバが設けられ、吐出チャンバは、外周部から頂部に向けてすぼまるドーム状に形成され、中間圧吐出口は、ドーム状の部分に対向することが好ましい。
ドーム状のように周方向、高さ方向の両方向に湾曲していると、液冷媒が当たる表面積が広いので、いずれか一方向にのみ湾曲している部材よりも冷媒を効率よく冷却できる。
本発明の多段圧縮機では、ハウジングは、第1圧縮機構および第2圧縮機構を駆動する電動モータを収容するとともに、電動モータに電力を供給する電源端子を中間圧吐出口が設けられている側に有することが好ましい。
圧縮機構の電源端子には、ハウジング内の気密を確保する封止材(ガラス等)が用いられる。この電源端子が、中間圧吐出口から吐出チャンバに向けて吹きつけられる冷媒ガスによって冷却されるので、封止材の過熱による破損を避けられる。
なお、既に説明した構成と同様の構成については、同じ符号を付し、その説明を省略または簡略する。
図1に示す多段圧縮機1は、略円筒状の密閉ハウジング(以下、ハウジング)10の内部に、第1圧縮機構であるロータリ圧縮機構2と、第2圧縮機構であるスクロール圧縮機構3とを備えており、空気調和機や冷凍機を構成している。
多段圧縮機1は、ハウジング10の外部から吸入される低圧の冷媒を、先ずロータリ圧縮機構2で圧縮し、次にスクロール圧縮機構3で圧縮した後、ハウジング10の外部へと吐出する。また、多段圧縮機1は、吸入冷媒の圧力と、吐出冷媒の圧力との中間圧の冷媒を、図示しない冷媒回路からハウジング10内にインジェクションする。
回転軸7は、その上端側が主軸受11によって回転可能に支持され、その下端側が副軸受12によって回転可能に支持されている。
ハウジング10の上端部101には、ステータ5に電流を印加する電源ユニット8が設けられている。
ロータリ圧縮機構2は、ハウジング10の外部に設けられた図示しないアキュムレータから、吸入管27を介してシリンダ室21内に低圧の冷媒ガス(作動ガス)を吸入し、この冷媒ガスをロータ24の回転により圧縮した後、吐出キャビティ25を介してハウジング10内に吐出するように構成されている。
吐出キャビティ25から吐出された冷媒ガスは、電動モータ4のロータ6に設けられているガス通路6A等を介して、スクロール圧縮機構3が配置された上方に向けて流れる。
支持部材30には、冷媒が通過するガス通路3Aと、潤滑油が流れ落ちる油通路3Bとが形成されている。
固定スクロール31は、円板状の端板310と、端板310の一面側に立設される渦巻状のラップ311とを備えている。旋回スクロール32も、同様に、円板状の端板320と、端板320の一面側に立設される渦巻状のラップ321とを備えている。
これら固定スクロール31と旋回スクロール32とは、ラップ311,321が噛み合わせられることにより、互いの間に冷媒の圧縮室を形成する。圧縮室は、渦巻きの中心に対して点対称に形成されている。
さらに、噴出孔310Aから噴出される高温高圧の冷媒を受けるドーム状のディスチャージカバー35が、固定スクロール31の端板310を覆うように固定されている。このディスチャージカバー35と、端板310とは、吐出チャンバ37(容器)を構成している。
ハウジング10の内部に挿入されたノズル40の先端側は、本実施形態ではハウジング10の径方向に沿って水平に延びており、先端部の開口(中間圧吐出口)がディスチャージカバー35に対向している。
図示しない冷媒回路から抽出された中間圧の冷媒ガスが、このノズル40を通じてハウジング10内に導入される。このインジェクションされる冷媒ガスの圧力は、ロータリ圧縮機構2から吐出されるとともに、ハウジング10内に満たされた冷媒の圧力とほぼ同じ中間圧とされている。
ガラス端子82は、ハウジング10の孔の周縁部に設けられる金属ベース821と、金属ベース821の孔に挿入されるリードピン822とを備えている。リードピン822の外周と金属ベース821の孔内壁との間は高気密、高電圧に耐える特殊なガラスで封止されており、これによってハウジング10内の気密が保たれている。
このガラス端子82は、ハウジング10の上端部101において、ノズル40に近い側に設けられており、そのリードピン822がディスチャージカバー35に近接している。
多段圧縮機1のロータリ圧縮機構2には、低圧の冷媒ガスが吸入管27を経てシリンダ室21内に吸入される。この冷媒ガスは、ロータ24が回転軸7を介して回転されることによって圧縮された後、吐出キャビティ25に吐出され、さらに、吐出キャビティ25からハウジング10内へと吐出される。このようなロータリ圧縮機構2による圧縮によって、ハウジング10内は中間圧雰囲気とされる。
インジェクションガスが混合された中間圧冷媒は、固定スクロール31と旋回スクロール32との間の圧縮室における冷媒圧縮に伴って、固定スクロール31および旋回スクロール32の外周に位置する冷媒の吸込口から固定スクロール31と旋回スクロール32との間に吸い込まれる。
特に、ディスチャージカバー35が高さ方向にも湾曲していると、周方向にのみ湾曲している場合よりも液冷媒をより広範囲に飛散させることができるので好ましい。
旋回スクロール32の旋回に伴って、圧縮室は漸次容積が減少されつつ渦巻きの中心部に向けて移動され、中心部で一対の圧縮室が合流する。この渦巻きの中心部から、圧縮された高圧の冷媒ガスが端板310に設けられた吐出弁を押し上げ、吐出チャンバ37内に噴出される。
噴出された冷媒は、吐出チャンバ37内で膨張するとともに、ディスチャージカバー35の内面に衝突する。このようにして吐出脈動を低減するとともに冷媒の温度を下げ、かつ吐出音を小さくしている。冷媒は、吐出チャンバ37から吐出管38を経て冷媒回路に吐出される。
このようにディスチャージカバー35が冷却されると、吐出チャンバ37内の冷媒も冷却されるので、吐出管38から吐出される冷媒の温度を抑えることができる。その結果、冷凍サイクルを循環する冷媒の温度を抑えることができる。
また、ディスチャージカバー35の冷却を通じて、固定スクロール31および旋回スクロール32も冷却される。これにより、固定スクロール31および旋回スクロール32の熱膨張による擦動抵抗の増加を避けられる。
その上、ノズル40からディスチャージカバー35に向けて冷媒ガスが吹きつけられることにより、吐出される冷媒の温度を抑えて、冷凍サイクルの効率を向上させることができる。
このようにすると、インジェクションされた液冷媒がディスチャージカバー35に当たる位置を固定スクロール31および旋回スクロール32の吸込口から遠ざけることができるので、吸込口から液冷媒がより流入し難くなる。
また、環状部315に向けて中間圧ガスが噴出されることにより、吐出チャンバ37内の冷媒、そして固定スクロール31および旋回スクロール32が冷却されるので、上記同様、信頼性および効率を向上させることができる。
本発明の吐出チャンバは、端板310およびディスチャージカバー35,39によって構成されるものに限らず、曲面状の表面を有する限り、その形状は任意とされる。
第2実施形態では、ディスチャージカバー35(図1)に対向するノズル40の位置をハウジング10の周方向において特定する。
図4は、固定スクロール31のラップ311と、旋回スクロール32のラップ321とを示す模式図であり、旋回スクロール32のラップ321に斜線パターンを付している。
いずれもその中心から外周に向けて反時計回りに形成される一対のラップ311,321は、互いに所定距離だけ偏心するとともに180度位相をずらした状態で噛み合わせられる。
これによって、固定スクロール31のラップ311の外周端部311Aが相手側のラップ321との間になす吸込口301と、旋回スクロール32のラップ321の外周端部321Aが相手側のラップ311との間になす吸込口302とが、ラップ311,321の中心部に対して点対称に形成される。
ここで、吸込口301が最大となるときに、固定スクロール31のラップ311の外周端部311Aから旋回スクロール32のラップ321に向けて引いた接線L1と、旋回スクロール32のラップ321の外周端部321Aから固定スクロール31のラップ311に向けて引いた接線L2とを想定する。
これら接線L1と、接線L2との間の範囲に、ノズル40の先端40Aが位置している。この範囲にノズル40の先端40Aが位置していると、その先端40A開口は、吸込口301および吸込口302の正面の向きを示す矢印の延長線上から外れた位置にある。
なお、実線で示すノズル40のように、接線L1と接線L2との間にノズル40全体が配置されていなくても、先端40Aが位置していればよい。図4に二点差線で示す位置のいずれにもノズル40を配置することができる。
ここで、例えば、図6の左上、接線L1上に実線で示すノズル40のように、そのノズル40に近い吸込口301の正面の向き(矢印)とは反対側に先端40Aが向くように傾斜させるのが好ましい。このように傾斜させると、ディスチャージカバー35(図1)の表面に液冷媒が当たる位置を吸込口301から遠ざけることができるので、ディスチャージカバー35の下方に滴下した液冷媒が吸込口301に吸い込まれるのをより確実に抑制できる。
接線L1と接線L2との中間部では、ノズル40の傾斜角度は適宜決められるが、概ね、接線L1、接線L2に平行な中心線Cよりも接線L1側では、ノズル40を吸込口301の矢印の延長線と鋭角をなす向きに傾斜させ、中心線Cよりも接線L2側では、ノズル40を吸込口302の矢印の延長線と鋭角をなす向きに傾斜させるのが好ましい。
以上と同様のことが、図6の右下において、接線L2上に実線で示されるノズル40についても言える。このノズル40は、吸込口302の正面の向き(矢印)から外れるように配置されているので、ディスチャージカバー35に当たり、滴下した液冷媒が吸込口302に吸い込まれるのをより確実に抑制できる。このノズル40を接線L1側の吸込口301に近づけたとき、そして、接線L1と接線L2との中間部に配置するときの傾斜の向きは、上記同様に決めることができる。
第3実施形態では、図7に示すように、ノズル40を固定スクロール31のラップ311の側面に対向させている。そのノズル40は、図4で示したのと同様に、接線L1と接線L2との間に先端40Aが位置するように設けられている。
ラップ311の側面も、上述のディスチャージカバー35と同様に曲面状とされている。このため、そのラップ311側面に向けてノズル40から液冷媒がインジェクションされても、液冷媒がラップ311側面から広範囲に飛散するので、吸込口301および吸込口302(図4)から液冷媒が直接吸い込まれ難い。これによって液圧縮を防止できる。
また、インジェクションされる冷媒によってラップ311が冷却されるので、固定スクロール31および、これと噛合う旋回スクロール32の熱膨張を抑制できる。さらに、固定スクロール31の冷却を通じて、吐出チャンバ37内の冷媒の温度を抑えられる。以上により、信頼性および効率を向上せることができる。
なお、ノズル40を旋回スクロール32のラップ321の側面に対向させても同様の効果が得られる。
さらに、第3実施形態のノズル40は、図8に示すように水平方向に対して傾斜させることもできる。実線で示すようにノズル40の先端を上向きに傾斜させると、ノズル40から噴出された液冷媒が、固定スクロール31の端板310よりも上方に向けて飛散し、その液滴が吸込口301および吸込口302から遠ざかるので、吸込口301および吸込口302から液冷媒が入り難い。
一方、二点鎖線で示すようにノズル40の先端を下向きに傾斜させても、ノズル40から噴出された液冷媒が、旋回スクロール32の端板320よりも下方に向けて飛散するので、吸込口301および吸込口302から液冷媒が入り難い。図8に示すいずれの向きにノズル40を傾斜させても、液圧縮を防止できるが、実線で示すようにノズル40を設けると、飛散した液冷媒により、ディスチャージカバー35が間接的に冷却されるのでより好ましい。
本発明は、上述の実施形態で挙げた縦型のスクロール型圧縮機に限らず、横型のスクロール型圧縮機としても構成できる。
2 ロータリ圧縮機構(第1圧縮機構)
3 スクロール圧縮機構(第2圧縮機構)
4 電動モータ
7 回転軸
8 電源ユニット
10 ハウジング
27 吸入管
31 固定スクロール
32 旋回スクロール
35,39 ディスチャージカバー
37 吐出チャンバ
38 吐出管
40 ノズル(中間圧吐出口)
82 ガラス端子(電源端子)
301,302 吸込口
310,320 端板
310A 噴出孔
311,321 ラップ
311A,321A 外周端部
L1,L2 接線
Claims (6)
- 第1圧縮機構と、
前記第1圧縮機構により圧縮された冷媒を圧縮する第2圧縮機構と、
前記第1圧縮機構および前記第2圧縮機構を収容するハウジングと、を備え、
前記第1圧縮機構に導入される冷媒の圧力と、前記第2圧縮機構から吐出される冷媒の圧力との間の中間圧の冷媒が前記ハウジング内にインジェクションされる多段圧縮機であって、
前記ハウジング内には、前記第2圧縮機構から吐出される冷媒を受ける吐出チャンバが設けられ、
前記中間圧の冷媒をインジェクションする中間圧吐出口が、前記吐出チャンバに対向し、
前記ハウジングには、その一端側から他端側へと、前記第1圧縮機構、前記第2圧縮機構、および前記吐出チャンバの順に収容され、
前記中間圧吐出口を先端に有する管路は、その先端側が前記第2圧縮機構から離れる向きに傾斜している、
ことを特徴とする多段圧縮機。 - 第1圧縮機構と、
前記第1圧縮機構により圧縮された冷媒を圧縮する第2圧縮機構と、
前記第1圧縮機構および前記第2圧縮機構を収容するハウジングと、を備え、
前記第1圧縮機構に導入される冷媒の圧力と、前記第2圧縮機構から吐出される冷媒の圧力との間の中間圧の冷媒が前記ハウジング内にインジェクションされる多段圧縮機であって、
前記ハウジング内には、前記第2圧縮機構から吐出される冷媒を受ける吐出チャンバが設けられ、
前記中間圧の冷媒をインジェクションする中間圧吐出口が、前記吐出チャンバに対向し、
前記第2圧縮機構は、
渦巻状のラップをそれぞれ有する2つのスクロールの固定された一方に対して、他方が公転旋回運動し、
一方の前記ラップの外周端部および他方の前記ラップの外周端部が、それぞれの相手方の前記ラップとの間に一対の吸込口を形成し、
前記中間圧吐出口は、前記吸込口の開口が最大となるときに、一方の前記ラップの外周端部から相手方の前記ラップに向けて引いた接線と、他方の前記ラップの外周端部から相手方の前記ラップに向けて引いた接線との間に位置する、
ことを特徴とする多段圧縮機。 - 前記中間圧吐出口は、前記スクロールの平面視において、前記ラップの側面に垂直な方向に対して傾斜している、
請求項2に記載の多段圧縮機。 - 第1圧縮機構と、
前記第1圧縮機構により圧縮された冷媒を圧縮するスクロール型の第2圧縮機構と、
前記第1圧縮機構および前記第2圧縮機構を収容するハウジングと、を備え、
前記第1圧縮機構に導入される冷媒の圧力と、前記第2圧縮機構から吐出される冷媒の圧力との間の中間圧の冷媒が前記ハウジング内にインジェクションされる多段圧縮機であって、
前記中間圧の冷媒をインジェクションする中間圧吐出口が、前記第2圧縮機構を構成するスクロールの側面に対向するとともに、前記スクロールの外周に一対形成される前記冷媒の吸込口の正面の向きから外れた位置にある、
ことを特徴とする多段圧縮機。 - 前記ハウジング内には、前記第2圧縮機構から吐出される前記冷媒を受ける吐出チャンバが設けられ、
前記吐出チャンバは、外周部から頂部に向けてすぼまるドーム状に形成され、
前記中間圧吐出口は、前記ドーム状の部分に対向する、
請求項1から4のいずれか一項に記載の多段圧縮機。 - 前記ハウジングは、前記第1圧縮機構および前記第2圧縮機構を駆動する電動モータを収容するとともに、前記電動モータに電力を供給する電源端子を前記中間圧吐出口が設けられている側に有する、
請求項1から5のいずれか一項に記載の多段圧縮機。
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