JPH01177488A - 容積型回転式圧縮機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は液体が、特に冷却のために、噴射されるように
した容積型回転式圧縮機に関する。

〔従来の技術及び課題〕

液体噴射を行う回転式圧縮機は従来技術に公知である。

これらの圧縮機は、例えばベーンタイプの圧縮機、又は
シングル又はツインスクリュータイプの圧縮機とするこ
とができる。

圧縮機に噴射される液体は、例えばオイル、水、又は冷
蔵装置の圧縮機の場合には気体の凝縮物とすることがで
きる。

この液体は高圧の液体源から送られ、その圧力は圧縮機
自体で生成される。高圧の液体源は圧縮気体から重力に
よってオイルを分離するタンクとすることができ、又は
冷蔵装置の場合にはコンデンサーとすることができる。

液体は基本的には圧縮機を冷却するのに使用され、ある
場合には、液体はオイルであって、圧縮機を潤滑しそし
てシールする。噴射穴（又は複数の穴、例えば２つの対
向する圧縮室をもち従って少なくとも２つの対称な噴射
穴をもったシングルスクリユー機械における）の位置は
、効率に対して重要である。

噴射穴の位置が圧縮機ケーシングの低圧領域近くにある
と効率が低下する。実際に、液体は多くの気体を運び、
これは特にコンデンサーから来る凝縮物が実質的に吸入
口圧力で噴射されて流出するようにした冷蔵装置の場合
にそうである。

流出する気体は圧縮機によって吸入される気体の量を低
下させ、言い換えれば圧縮機の容量を低下させる。さら
に、流出する気体は再び圧縮されなければならず、よっ
て効率を低下させる。

従って、噴射穴の位置を圧縮機ケーシングの高圧領域へ
向かって移動させて、流出気体の再圧縮のための仕事量
を低下させることが有利である。

さらに、噴射穴の位置が低圧領域から十分に遠くなると
、圧縮室が低圧領域とはもはや連通しないときにのみ各
圧縮室が噴射穴と連通ずるようになり、流出気体が圧縮
機に吸入される気体の量に影響を与えることができなく
なる。

しかしながら、冷蔵装置の圧縮機のように、吸入口と吐
出口との間で可変の圧縮比で使用される圧縮機において
は、ときどき、冷蔵回路の状態によって、吐出圧力が噴
出穴における平均圧力と等しいか又は低くなることがあ
り、そのような場合には、液体の噴射流が停止し、圧縮
機が冷却されなくなり、損傷を受けるかもしれない。

本発明の目的は高圧縮比の下での損失及び低圧縮比の下
での噴射の失敗を制限しながら液体を噴射する安価な手
段をもった容積型回転式圧縮機を提供することである。

〔課題を解決するための手段〕

本発明によれば、圧縮すべき気体のための低圧吸入口と
高圧吐出口とを有する固定ノケーシングと、該ケーシン
グに設けられた少なくとも第１及び第２の噴射穴とを備
え、圧縮される気体の圧力は第１の噴射穴の前で第２の
噴射穴の前でよりも低く、各噴射穴はそれぞれのチュー
ブを介して高圧の液体源に接続され、少な（とも第１の
噴射穴に接続されたチューブに、第１の噴射穴の前での
平均圧力と高圧吐出口の高圧との間の差が予め定められ
た値を越えるときに液体の流れを停止するのに適したチ
ェック弁が設けられ、該チェック弁が開弁方向に付勢す
るばねによって付勢された弁部材を有し、該チェック弁
が高圧吐出口の圧力が第１の噴射穴の前での平均圧力に
対して増加するときに閉じるように配列されている容積
型回転式圧縮機、が提供される。第１の噴射穴は、第１
の噴射穴の前での平均圧力が吸入圧力に近くなるように
ケーシングに位置し、又は第１の噴射穴が吸入圧力に永
久的にさらされるように圧縮機の吸入部に配置されるこ
ともできる。

特開昭５７−４４９３号公報は吸入圧と吐出圧の間の圧
力比の差が所定の値よりも低下したときに吸入部にある
補助パルプを開くことを開示している。しかしながら、
この開閉はコストの増加及び失敗の可能性を招く複雑な
電気的又は電子的な装置を使用することによって達成さ
れるようになっており、これに対してチェック弁は簡単
であり、且つ信頼性の高いものである。

〔実施例］ 以下本発明の実施例について図面を参照して説明する 第１図はベーンタイプの容積型回転式圧縮機を示してい
る。しかしながら、本発明はツインスクリュー圧ｗｉ機
やシングルスクリユー圧縮機等のその他の圧縮機につい
ても実質的な変化な〈実施可能である。

圧縮機はケーシング１を有し、ケーシング１内では、ブ
レード３を支持したロータ２が矢印４によって示される
方向に回転する。ケーシング１は圧縮すべき気体を圧縮
機内に入れるための低圧吸入口５と圧縮された気体を吐
出するための高圧吐出ロアとを有する。さらに、ケーシ
ングは液体を噴射することのできる噴射穴８．９を有し
ている。

これらの噴射穴８．９はケーシングにおいて異なった位
置に設けられている。噴射穴８は圧縮が正に始まろうと
するケーシングの位置にあり、噴射穴９は同噴射穴９の
前でのケーシング内の平均圧力が噴射穴８の前における
よりもかなり高いような位置に設けられる。噴射穴８は
本発明の特徴を損なうことなく吸入部又は吸入部に通じ
るパイプに設けられることもできる。

第２図は本発明による圧縮機を組み込んだ冷蔵装置を示
している。第１図の圧縮機は第２図において参照記号１
０によって示されており、図示しないモータによって適
切に駆動される。圧縮機１０は気体をコンデンサー１１
に送り、コンデンサー１１には膨張弁１２及びエバポレ
ータ１３が接続され、気体はそこから圧縮機１０の吸入
部に戻される。

凝縮物の一部はコンデンサー１１の下流端部からチュー
ブ１４．１５によって取り出され、チューブ１４．１５
がそれぞれ噴出穴８．９に連結される。

チューブ１４には弁１６が配置され、これは吸入口５と
吐出ロアとの間の圧力が予め定められた値を越えるとき
に液体の流れを停止させる閉鎖手段を備えている。

第３図はそのような目的を達成するように構成された弁
を示しているが、多くの同等の設計の弁が同じ結果を達
成することができる。

第３図は弁の断面図を、左半側では開弁状態で、且つ右
半側では閉弁状態で示している。弁を通る液体の流れの
方向は矢印１７によって示される。

閉鎖手段、即ち弁部材１８はほぼ円筒形状であり、軸線
方向に移動可能である。ばね１９が弁部材１８を常時開
方向に維持している。

チューブ１４の断面積は、弁１６の上流の液体の圧力が
コンデンサー１１の圧力と実質的に等しくなるように選
択され、コンデンサー１１の圧力は吐出ロアの吐出圧力
と実質的に等しい。

同様に、弁１６の下流のチューブの断面積は十分に大き
くとってあり、弁１６の下流で隣接する部分の圧力が噴
射穴８の前の平均圧力に近く、吸入圧力と実質的に等し
いようになっている。

従って、圧力ドロップは弁部材１８によって制御される
２０と２１の間の通路において行われ、弁部材１８はそ
の底面領域２２が吸入圧力と吐出圧力との間の差に概略
等しい差圧ｄｐｉを受け、そのような差圧によって生成
された力がばね１９のカを越えるときに閉じる。

この弁１６は従ってチェック弁として構成されたもので
あり、ばね１９によって開弁を維持され、液体の高圧が
噴射穴８の前の圧力に対して増加するときに閉じるよう
にチューブ１４に配列されている。

弁部材１８が閉じるときに、弁部材１８のリング部２３
が弁の外被の面２４に着座する。リング部２３は底面領
域２２よりも広い面積の外周に沿って延び、従って、ば
ね１９は差圧ｄｐ２がｄｐｉよりも低い場合にのみ弁を
開かせる。この特徴は差圧が開弁又は閉弁圧力に達した
ときに弁のフラップが生じるのを防止するものである。

第４図はそのような弁がどのようにして作用するかを説
明する図であり、横軸は吸入圧力を示し、縦軸は異なっ
たスケールで吐出圧力を示している。

領域２５は圧縮機が作動する圧力限界条件を示し、実際
の作動条件はこの領域の内側である。例えば、空調のた
めに使用される冷蔵装置では、冷媒Ｒ２２で、絶対吸入
圧力は最大７バール、最低１．５バールであり、絶対吐
出圧力は２８バールである。これらはそれぞれ領域２５
の部分２６．２７．２８に相当する。

噴射穴９の前で圧縮される気体の平均圧力は線２９によ
って示される。

第４図から明らかなように、吐出圧力が線２９よりも下
方にあるときには噴射穴９によって圧縮機内に液体を噴
射する可能性はなく、確実な噴射を行うためには吐出圧
力が線２９の圧力を幾分、例えば１又は２バール越える
ことが必要である。

線３０は、極端に、横軸の吸入圧力の関数として噴射穴
８の気体の平均圧力を示し、噴射穴８が吸入部に作られ
ているときにはそのような平均圧力は吸入圧力であり、
従って、線３０は縦軸と横軸とが等しくなる線であり、
この線は縦軸と横軸のスケールが異なっているので４５
度よりも小さい傾きとなっている。

線３１ば吐出圧力が低下（又は吸入圧力が上昇）すると
きに弁１６が開弁する吐出圧力を示し、線３２は吐出圧
力が上昇（又は吸入圧力が低下）するときに弁１６が閉
弁する吐出圧力を示す。

綿３１と線３２は線３０と平行である。実際に、あらゆ
る吸入圧力に対して、線３０と線３１との間の差圧はリ
ング部２３によって囲まれた表面積で割ったばね１９の
ばね力と等しく、線３２と線３０との間の差圧は底面領
域２２によって囲まれた表面積で割ったばねＩ９のばね
力とほぼ等しい（実際には、流体力学的圧力ドロップが
あるので小さな差があり、この圧力ドロップは弁の両端
の圧力がそれぞれ正確には吐出圧力及び噴射穴の平均圧
力と等しくならないようにする）。

弁１６は、領域２５内において線３１が線２９よりも次
の値だけ上方にくるように設定され、即ち圧縮機の安全
な作動のために必要と見做される噴射穴９を通る最小の
噴射差圧と等しいかそれよりも大きい値だけ上方にくる
ように設定される。

圧縮機の作動は次の通りである。

吐出圧力が線３２よりも上方になると、弁１６が閉じて
、液体の噴射が噴射穴９のみから行われる。

吐出圧力が線３１よりも下方になると、弁１６が開いて
、液体の噴射が噴射穴８から行われる。

吐出圧力が線３１と線３２との間になると、圧縮機が線
３１よりも低い圧力の方からそうなった場合には弁１６
が開き、線３２よりも高い圧力の方からそうなった場合
には弁１６が閉じる。

従って、弁１６は第３図の斜線を施した領域３３に相当
する条件でのみ開くことができる。

従って、低い吐出圧力且つ低い圧縮比に対してのみ開く
ことになり、高圧縮比は領域２５の左側で上方のコーナ
一部分で達成される。

ここで、噴射穴の前の平均圧力が高いほどそのような噴
射によってもたらされる損契が低くなる、ことが分かる
。

特に冷蔵装置の圧縮機においては、オイル噴射又は凝縮
物噴射にかかわらず、液体噴射は多くの気体を圧縮機に
運び、吸入部で噴射されると圧縮機の有効吸入気体量を
低下させて堆積効率を低下させ、既に吸入部から離れた
圧縮室で噴射されるときでさえ、噴射時に流入する気体
が再圧縮されねばならなくて余分の仕事を必要とし、吐
出圧力が噴射穴の前の圧縮室の圧力に近いほど流入気体
を再圧縮するのに必要な仕事が小さくなる。

従って、噴射穴９による液体の噴射は噴射穴８による液
体噴射よりもよい効率を提供する。

例として、圧縮比６でＲ２２を約毎分３０００リツトル
吐出し、液体冷媒を噴射するシングルスクリユー圧ｗｉ
機は、噴射穴の前の圧力が吸入圧力の１．４倍から１．
９倍に変わるときに１０パーセントの効率の向上を得る
ことができる。

本発明はこの可能性を提供するものであり、同時に、圧
縮比カ月、９に近くまたはそれよりも低いときでさえ、
噴射穴８を通して液体噴射を続けることができ、よって
圧縮機が冷却され、冷媒の欠如による発熱から圧縮機が
損傷することがな（なるのである。

留意すべきは、噴射穴８を通る噴射作用は効率的ではな
いけれども、そのような作用は噴射穴９の利点が（圧縮
機の低圧縮比のために、再圧縮のための余分な仕事が減
少する）非常に小さくなる低圧縮比に対してのみ起こる
。従って、全体の領域３３に対しては、そして前の例に
おいて、噴射穴８の代わりに噴射穴９から噴射する利点
は数パーセントに過ぎないであろう。第２に、吐出圧力
が非常に低いので、圧縮機の動力消費が小さいときにそ
のような損失が起こり、従って、全体的な圧縮機の効率
は無視できる程度の影響を受けるに過ぎない（例えば、
季節のエネルギー効率比５ＥＥＲとして測定したとき）
。

本発明のさらなる改善として、チューブ１５にチェック
弁を挿入することができ、該チェック弁はチューブ内を
逆流する方向の流れを防止し、噴射穴９における圧力が
吐出圧力よりも高くなったときに気体が圧縮機からチュ
ーブ１５へながれそれからチューブ１４へ流れるのを防
止するようにすることができる、そのような流れは本当
に噴射穴８から噴射される液体の量を低下させて冷却効
果を低下させるとともに再圧縮させるべき気体の量を増
加させるものである。

チェック弁の代わりに、従来的な方法で弁１６によって
起動され、弁１６が開くときに閉じ又はその逆を行うよ
うにすることもできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による圧縮機の断面図、第２図１よ第１
図の圧縮機を組み込んだ冷蔵回路の回路図、第３図は第
２図の液体弁の詳細断面図、第４図は種々の圧力条件の
下で本発明の詳細な説明するための説明図である。 ｌ・・・ケーシング、 ５・・・吸入口、 ７・・・吐出口、 ８・９・・・噴射穴、 １４・１５・・・チューブ、 １６・・・チェック弁。 以下余白

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　圧縮すべき気体のための低圧吸入口と高圧吐出口とを
   有する固定ノケーシングと、該ケーシングに設けられた
   少なくとも第１及び第２の噴射穴とを備え、圧縮される
   気体の圧力は第１の噴射穴の前で第２の噴射穴の前でよ
   りも低く、各噴射穴はそれぞれのチューブを介して高圧
   の液体源に接続され、少なくとも第１の噴射穴に接続さ
   れたチューブに、第１の噴射穴の前での平均圧力と高圧
   吐出口の高圧との間の差が予め定められた値を越えると
   きに液体の流れを停止するのに適したチェック弁が設け
   られ、該チェック弁が開弁方向に付勢するばねによって
   付勢された弁部材を有し、該チェック弁が高圧吐出口の
   圧力が第１の噴射穴の前での平均圧力に対して増加する
   ときに閉じるように配列されている容積型回転式圧縮機
   。