JP7376840B2 - インジェクション管を有する圧縮機 - Google Patents

Description

冷媒を圧縮室へ案内するためのインジェクション管を有する圧縮機に関する。

特許文献１（特開昭５９－８２５９５号公報）に開示される圧縮機は、密閉容器と呼ばれるケーシングと、冷媒を圧縮するための圧縮機構を有する。圧縮機構の中には圧縮室が存在する。圧縮機はさらに、ケーシングの外部の冷媒を圧縮室へ案内するためのインジェクション管を有する。

ケーシングの外部の冷媒の圧力と、圧縮室の内部の冷媒の圧力との大小関係が周期的に逆転することがある。この場合、冷媒はインジェクション管に沿って往復し、これによって脈動を発生させる。この脈動はインジェクション管を振動させ、ひいては圧縮機の騒音を誘発する。

第１観点に係る圧縮機は、ケーシングと、圧縮機構と、吸入管と、吐出管と、インジェクション管と、を備える。ケーシングは、円筒部を有する。円筒部は軸線を包囲する。圧縮機構は、冷媒を圧縮するためのものであり、圧縮室を有する。圧縮機構は、第１溶接点において円筒部に溶接される。吸入管は、低圧の冷媒を圧縮室へ案内する。吐出管は、高圧の冷媒をケーシングの外へ案内する。インジェクション管は、低圧及び高圧の間の中間圧の冷媒を圧縮室へ案内する。インジェクション管は、軸線の延びる方向に沿って見た平面視において第１溶接点と重なっている。

この構成によれば、インジェクション管は、冷媒の圧力脈動に起因して、円筒部と第１溶接点が配列する方向に振動する。したがって、振動が印加されても円筒部とインジェクション管が異なる動きをするおそれが少ないので、圧縮機の振動を低減できる。 第２観点に係る圧縮機は、第１観点に係る圧縮機において、インジェクション管が、軸線と第１溶接点を結ぶ線分と同じ方向に延びる。

この構成によれば、インジェクション管は円筒部、第１溶接点、及びインジェクション管の配列方向に延びる。したがって、冷媒の圧力脈動が、インジェクション管が延びる方向に振動を発生させても、圧縮機の振動を低減できる。

第３観点に係る圧縮機は、第１観点又は第２観点に係る圧縮機において、圧縮機構が、第２溶接点によってさらに円筒部に溶接される。

この構成によれば、円筒部と圧縮機構は、第１溶接点のみならず第２溶接点によっても固定される。したがって、圧縮機の振動をより効果的に低減できる。

第４観点に係る圧縮機は、第１観点から第３観点のいずれか１つに係る圧縮機において、少なくともケーシングとインジェクション管とを固定する第１ロウ材、をさらに備える。インジェクション管は、円筒部の内部空間へ突出しない。

この構成によれば、第１ロウ材がケーシングとインジェクション管との固定を確保するので、安定した組立のためにインジェクション管が円筒部の内部空間へ突出する必要がない。したがって、円筒部と圧縮機構を固定する第１溶接点を容易に配置できる。

第５観点に係る圧縮機は、第４観点に係る圧縮機において、円筒状のインレットをさらに備える。インレットは、圧縮機構に挿入される。インレットは、冷媒をインジェクション管から圧縮室へ案内する。ケーシングは、インジェクション管を包囲する継手管をさらに有する。インジェクション管、継手管、及びインレットは、ロウ材によって互いに固定される。

この構成によれば、インジェクション管、継手管、及びインレットは、ロウ材によって互いに固定される。したがって、これらの部品の間で生じうるガタツキを抑制できる。

第６観点に係る圧縮機は、第２観点に係る圧縮機において、圧縮機構が、貫通部を有する。貫通部は、軸線の延びる方向への冷媒の通過を許す。軸線と第１溶接点とを結ぶ線分は、貫通部と交差しない。

この構成によれば、軸線と第１溶接点とを結ぶ線分は圧縮機構の貫通部を通過しない。したがって、貫通部が冷媒の圧力脈動によって共振するおそれが少ない。

第７観点に係る圧縮機は、第６観点に係る圧縮機において、圧縮機構が、シリンダ、ピストン、及びヘッドを有する。ピストンは、シリンダと協働して圧縮室を画定する。ヘッドは、ピストンがシリンダの外部へ移動することを妨げるようにシリンダに取り付けられる。

この構成によれば、圧縮機構は、ヘッドを有する。よって、圧縮室からの冷媒漏洩が抑制される。

第８観点に係る圧縮機は、第７観点に係る圧縮機において、貫通部がヘッドに設けられる。

この構成によれば、軸線と第１溶接点とを結ぶ線分はヘッドに設けられる貫通部を貫通しない。したがって、ヘッドの振動への関与を低減できる。

第９観点に係る圧縮機は、第７観点又は第８観点に係る圧縮機において、第１溶接点はヘッドと円筒部とを固定する。

この構成によれば、第１溶接点はヘッドと円筒部を固定する。したがって、ヘッドの振動への関与を低減できる。

第１０観点に係る空気調和機は、第１観点から第９観点のいずれか１つに係る圧縮機、を備える。

この構成によれば、空気調和機において、圧縮機の振動を低減できる。

第１実施形態に係る空気調和機４００の回路図である。 圧縮機９０の垂直面に沿った断面図である。 圧縮機９０の水平面に沿った断面図である。 インジェクション管１９及びその周辺の構造を示す断面図である。

＜基本実施形態＞
（１）全体構成
図１は、基本実施形態に係る空気調和機４００を示す。空気調和機４００は、室外ユニット１００、室内ユニット２００、連絡配管３００を有する。

室外ユニット１００は、圧縮機９０、四路切換弁１１０、室外熱交換器１２０、室外ファン１３０、室外膨張弁１４０、液閉鎖弁１５０、ガス閉鎖弁１６０を有する。

室内ユニット２００は、室内熱交換器２２０、室内ファン２３０を有する。

連絡配管３００は、液連絡配管３１０及びガス連絡配管３２０を有する。

空気調和機４００が冷房運転を行う場合、四路切換弁１１０は図１の実線の接続を形成し、冷媒は矢印Ｃの方向に循環する。冷房運転において、室内熱交換器２２０は蒸発器として機能し、室内ファン２３０と協働してユーザに冷たい空気を提供する。空気調和機４００が暖房運転を行う場合、四路切換弁１１０は図１の破線の接続を形成し、冷媒は矢印Ｈの方向に循環する。暖房運転において、室内熱交換器２２０は凝縮器として機能し、室内ファン２３０と協働してユーザに温かい空気を提供する。

（２）圧縮機９０の詳細構成
図２は、圧縮機９０を示す。圧縮機９０は、低圧ガス冷媒を吸入し、それを圧縮することによって、高圧ガス冷媒を生成する。圧縮機９０は、ロータリー圧縮機である。圧縮機９０は、ケーシング１０、吸入管１５、吐出管１６、インジェクション管１９、モータ２０、クランク軸３０、圧縮機構４０を有する。

（２－１）ケーシング１０
ケーシング１０は、圧縮機９０の各種構成要素、冷媒、潤滑油を収容する。ケーシング１０は、気密的に接続された円筒部１１、蓋部１２、及び底部１３を有する。円筒部１１は軸線Ａに対して回転対象の形状を有しており、軸線Ａを包囲している。軸線Ａは、ｚ方向に延びている。ケーシング１０の内部には、潤滑油が貯留される油貯留部１７が存在する。

（２－２）モータ２０
モータ２０は、圧縮機９０の外部から電力の供給を受け、圧縮機構４０を駆動する動力を発生する。モータ２０は、円筒部１１に取り付けられている。モータ２０は、ステータ２１、及びロータ２２を有する。

ステータ２１は円筒形状を有し、円筒部１１に固定されている。ステータ２１は電力を交流磁界に変換する。

ロータ２２はステータ２１の内側に配置される。ロータ２２は、ステータ２１が発する交流磁界と相互作用することによって回転する。

（２－３）クランク軸３０
クランク軸３０はロータ２２に固定されており、ロータ２２とともに回転する。クランク軸３０は、ロータ２２が生み出す回転力を圧縮機構４０へ伝達する。

クランク軸３０は、主軸部３１と偏心部３２を有する。偏心部３２は、主軸部３１に対して偏心している。主軸部３１の一部はロータ２２に固定される。偏心部３２は、圧縮機構４０の中に位置する。

（２－４）圧縮機構４０
圧縮機構４０は、低圧ガス冷媒を圧縮することによって高圧ガス冷媒を生成する。圧縮機構４０は、シリンダ４１、ピストン４２、フロントヘッド４６、リアヘッド４７、マフラ４８を有する。

シリンダ４１は剛体製の部品である。シリンダ４１には空洞が設けられている。その空洞にはピストン４２が収容される。ピストン４２は、円筒状の部材である。ピストン４２もまた空洞を有し、その空洞には偏心部３２が取り付けられる。ピストン４２は、クランク軸３０の回転によって、シリンダ４１に接触しながら公転運動をする。

シリンダ４１とピストン４２は協働して圧縮室４５を画定する。圧縮室４５は、互いに接触するシリンダ４１及びピストン４２によって囲まれる空間である。圧縮室４５の容積は、ピストン４２の公転に従って増減する。

フロントヘッド４６はシリンダ４１の上面を塞ぐ。フロントヘッド４６は、ピストン４２がシリンダ４１の外部へ移動することを妨げるようにシリンダ４１に取り付けられる。フロントヘッド４６には、圧縮室４５から高圧ガス冷媒を吐出するための吐出ポート４６ａが設けられている。フロントヘッド４６は大きな直径を有している。フロントヘッド４６はケーシング１０の円筒部１１に固定される。これによって、圧縮機構４０の全体がケーシング１０に対して固定される。リアヘッド４７はシリンダ４１の下面を塞ぐ。リアヘッド４７は、ピストン４２がシリンダ４１の外部へ移動することを妨げるようにシリンダ４１に取り付けられる。マフラ４８は、吐出ポート４６ａを覆うようにフロントヘッド４６に取り付けられる。マフラ４８は、吐出ポート４６ａから吐出される高圧ガス冷媒の圧力の脈動に起因する騒音を低減する。

（２－５）、吸入管１５、吐出管１６、インジェクション管１９
吸入管１５、吐出管１６、インジェクション管１９はケーシング１０に取り付けられる。吸入管１５は、低圧ガス冷媒をケーシング１０の外部から圧縮室４５へ案内する。吐出管１６は、ケーシング１０の内部にある高圧ガス冷媒をケーシング１０の外へ案内する。インジェクション管１９は、典型的には比較的少量かつ中間圧の冷媒をケーシング１０の外部から圧縮室４５へ案内する。ここでいう中間圧とは、吸入管１５から吸入される低圧冷媒の圧力と、吐出管１６から吐出される高圧ガス冷媒の圧力との間の圧力である。

（３）圧縮機構４０の取り付け構造
図３は、水平面に沿った圧縮機９０の模式的な断面図であり、すなわち、軸線Ａの延びる方向に沿って見た平面視である。本図において、ケーシング１０の円筒部１１は、ハッチングを付した態様で断面が示されている。一方、圧縮機構４０のフロントヘッド４６、吸入管１５、及びインジェクション管１９は、上面が示されている。

圧縮機構４０のフロントヘッド４６は、第１溶接点Ｗ１、第２溶接点Ｗ２、第３溶接点Ｗ３、第４溶接点Ｗ４、第５溶接点Ｗ５、及び第６溶接点Ｗ６において溶接によって円筒部１１に固定される。図中の線分Ｌは、円筒部１１の軸線Ａと第１溶接点Ｗ１とを結ぶ。インジェクション管１９は、この線分Ｌに沿って延びる。本図において、すなわち軸線Ａの延びるｚ方向に沿って見た平面視において、インジェクション管１９は第１溶接点Ｗ１と重なって見えている。

圧縮機構４０のフロントヘッド４６には、貫通部４６ｂが形成されている。ケーシング１０の内部の冷媒は、貫通部４６ｂを通過することができる。貫通部４６ｂはまた、圧縮機構４０を円筒部１１へ取り付けることを容易にする機能、もしくは、吸入管１５又はインジェクション管１９を円筒部１１又は圧縮機構４０に接続することを容易にする機能、などを有していてもよい。図中では貫通部４６ｂは圧縮機構４０の中央部に設けられている一方、貫通部４６ｂは圧縮機構４０の周縁に切欠きとして設けられてもよい。貫通部４６ｂは、線分Ｌが貫通部４６ｂ交差と交差しないような位置に設けられている。

（４）吸入管１５又はインジェクション管１９の取り付け構造
図４は、インジェクション管１９及びその周辺を示す。

ケーシング１０は、円筒部１１に立てられた円筒状の継手管１１ａをさらに有している。継手管１１ａは円筒部１１に溶接されている。インジェクション管１９は、円筒状のインレット７０に接続された状態で、継手管１１ａに挿入される。インレット７０は、圧縮機構４０に挿入されている。インレット７０は、冷媒をインジェクション管１９から圧縮機構４０の圧縮室４５へ案内する。継手管１１ａは、インジェクション管１９及びインレット７０を包囲している。

ケーシング１０とインジェクション管１９は、ロウ材８０によって相互に固定されている。ロウ材８０の適用箇所は様々でありうる。例えば、インジェクション管１９、継手管１１ａ、及びインレット７０がロウ材８０によって互いに固定されてもよい。

インジェクション管１９は、円筒部１１の内部空間へ突出しないように円筒部１１に取り付けられる。

以上にインジェクション管１９に関して説明した取り付け構造は、吸入管１５に適用されてもよい。

（５）特徴
（５－１）
インジェクション管１９は、冷媒の圧力脈動に起因して、円筒部１１と第１溶接点Ｗ１が配列する方向、すなわち線分Ｌが延びる方向に振動する。したがって、振動が印加されても円筒部１１とインジェクション管１９が異なる動きをするおそれが少ないので、圧縮機９０の振動を低減できる。

（５－２）
インジェクション管１９は、円筒部１１、第１溶接点Ｗ１、及びインジェクション管１９の配列方向に延びる。したがって、冷媒の圧力脈動が、インジェクション管１９が延びる方向に振動を発生させても、圧縮機９０の振動を低減できる。

（５－３）
円筒部１１と圧縮機構４０は、第１溶接点Ｗ１のみならず第２溶接点Ｗ２、第３溶接点Ｗ３、第４溶接点Ｗ４、第５溶接点Ｗ５、及び第６溶接点Ｗ６によっても固定される。したがって、圧縮機９０の振動をより効果的に低減できる。

（５－４）
ロウ材８０がケーシング１０とインジェクション管１９との固定を確保するので、安定した組立のためにインジェクション管１９が円筒部１１の内部空間へ突出する必要がない。したがって、円筒部１１と圧縮機構４０を固定する第１溶接点Ｗ１を容易に配置できる。

（５－５）
インジェクション管１９、継手管１１ａ、及びインレット７０は、ロウ材８０によって互いに固定される。したがって、これらの部品の間で生じうるガタツキを抑制できる。

（５－６）
軸線Ａと第１溶接点Ｗ１とを結ぶ線分Ｌは圧縮機構４０の貫通部４６ｂを通過しない。したがって、貫通部４６ｂが冷媒の圧力脈動によって共振するおそれが少ない。

（５－７）
軸線Ａと第１溶接点Ｗ１とを結ぶ線分Ｌは、フロントヘッド４６に設けられる貫通部４６ｂを貫通しない。したがって、フロントヘッド４６の振動への関与を低減できる。

（５－８）
圧縮機９０の振動が低減するので、空気調和機４００の動作が安定し、安全性が向上する。

（６）変形例
（６－１）基本実施形態の第１変形例
基本実施形態の圧縮機９０では、圧縮機構４０が１つのシリンダ４１を有している。これに代えて、圧縮機構４０が２つ以上のシリンダ４１を有してもよい。

（６－２）基本実施形態の第２変形例
基本実施形態の圧縮機９０では、インジェクション管１９の圧力脈動に起因する振動を抑制するために、インジェクション管１９が軸線Ａの延びるｚ方向に沿って見た平面視において第１溶接点Ｗ１と重なっている。これに代えて、又は、これに加えて、吸入管１５が軸線Ａの延びるｚ方向に沿って見た平面視においていずれかの溶接点と重なっていてもよい。

（６－３）基本実施形態の第３変形例
基本実施形態の圧縮機９０では、インジェクション管１９、継手管１１ａ、及びインレット７０が、単一のロウ材８０によって互いに固定される。これに代えて、インジェクション管１９、吸入管１５、円筒部１１、継手管１１ａ、インレット７０の少なくとも一部を互いに固定するために、複数の種類のロウ材が用いられてもよい。

＜むすび＞
以上、本開示の実施形態を説明したが、特許請求の範囲に記載された本開示の趣旨及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。

１０ ：ケーシング
１１ ：円筒部
１１ａ ：継手管
１５ ：吸入管
１６ ：吐出管
１９ ：インジェクション管
４０ ：圧縮機構
４１ ：シリンダ
４２ ：ピストン
４５ ：圧縮室
４６ ：フロントヘッド（ヘッド）
４６ｂ ：貫通部
４７ ：リアヘッド（ヘッド）
７０ ：インレット
８０ ：ロウ材
９０ ：圧縮機
１００ ：室外ユニット
２００ ：室内ユニット
３００ ：連絡配管
４００ ：空気調和機
Ａ ：軸線
Ｌ ：線分
Ｗ１ ：第１溶接点
Ｗ２ ：第２溶接点
Ｗ３ ：第３溶接点
Ｗ４ ：第４溶接点
Ｗ５ ：第５溶接点
Ｗ６ ：第６溶接点
ｚ ：軸線の延びる方向

特開昭５９－８２５９５号公報

Claims (10)

1. 軸線（Ａ）を包囲する円筒部（１１）を有するケーシング（１０）と、
   圧縮室（４５）を有し、第１溶接点（Ｗ１）において前記円筒部に溶接される、冷媒を圧縮するための圧縮機構（４０）と、
   低圧の前記冷媒を前記圧縮室へ案内する吸入管（１５）と、
   高圧の前記冷媒を前記ケーシングの外へ案内する吐出管（１６）と、
   前記低圧及び前記高圧の間の中間圧の前記冷媒を前記圧縮室へ案内するように構成され、前記軸線の延びる方向（ｚ）に沿って見た平面視において前記第１溶接点と重なっている、インジェクション管（１９）と、
   を備える、圧縮機（９０）。
2. 前記インジェクション管は、前記軸線と前記第１溶接点を結ぶ線分（Ｌ）と同じ方向に延びる、
   請求項１に記載の圧縮機。
3. 前記圧縮機構は、第２溶接点（Ｗ２）によってさらに前記円筒部に溶接される、
   請求項１又は請求項２に記載の圧縮機。
4. 少なくとも前記ケーシングと前記インジェクション管とを固定するロウ材（８０）、
   をさらに備え、
   前記インジェクション管は、前記円筒部の内部空間へ突出しない、
   請求項１から３のいずれか１項に記載の圧縮機。
5. 前記圧縮機構に挿入され、前記冷媒を前記インジェクション管から前記圧縮室へ案内する円筒状のインレット（７０）、
   をさらに備え、
   前記ケーシングは、前記インジェクション管を包囲する継手管（１１ａ）をさらに有し、
   前記インジェクション管、前記継手管、及び前記インレットは、前記ロウ材によって互いに固定される、
   請求項４に記載の圧縮機。
6. 前記圧縮機構は、前記軸線の延びる前記方向への前記冷媒の通過を許す貫通部（４６ｂ）を有し、
   前記軸線と前記第１溶接点とを結ぶ前記線分は、前記貫通部と交差しない、
   請求項２に記載の圧縮機。
7. 前記圧縮機構は、
   シリンダ（４１）、
   前記シリンダと協働して前記圧縮室を画定するピストン（４２）、及び
   前記ピストンが前記シリンダの外部へ移動することを妨げるように前記シリンダに取り付けられるヘッド（４６、４７）、
   を有する、
   請求項６に記載の圧縮機。
8. 前記貫通部は前記ヘッドに設けられる、
   請求項７に記載の圧縮機。
9. 前記第１溶接点は前記ヘッドと前記円筒部とを固定する、
   請求項７又は請求項８に記載の圧縮機。
10. 請求項１から９のいずれか１項に記載の圧縮機、
    を備える、空気調和機（４００）。

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