JPH03260393A - ロータリ圧縮機の過給装置 - 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、ロータリ圧縮機に吸入されるガスを吸入脈動
を利用して過給するようにした過給装置に関する。

（従来の技術） 従来より、回転によりガスを吸入する圧縮機においては
、そのガスの吸込みか間欠的に行われるため、このガス
の吸入脈動により圧力損失が増大し、体積効率が低下す
るという問題かある。

そこで、従来、圧縮機に吸入されるガスの脈動を逆に１
１１用してガスを過給するようにした過給装置か知られ
ている。このような過給装置として、例えば特開昭５９
−２０５９４号公報に開示されているものでは、回転圧
縮機の吸込側に配設される受液器を共鳴器とし、その共
鳴器に過給機能を具備させる二とて、圧縮機の圧縮効率
を向上させるようになされている。

（発明が解決しようとする課題） ところが、この従来のものでは、受液器による共振周波
数は一定であり、その周波数と圧縮機の回転数とか一致
するときのみしか過給することはできない。このため、
圧縮機の過給効果が限定されてしまい、圧縮機の圧縮効
率を広範囲に亘って向上できない難かあった。

本発明の目的とするところは、ロータリ圧縮機の吸込側
にアキュムレータか配設されることに着口し、そのアキ
ュムレータ内で共振周波数を可変調整することにより、
ガスの過給効果を圧縮機の広い運転域に亘って得られる
ようにすることにある。

（課題を解決するための手段） 上記の目的を達成すべく、請求項（１）に係る発明の解
決手段は、アキュムレータ内で吸入管長を可変調整可能
とし、その吸入管長を圧縮機の運転状態に応じて制御す
るようにする。

具体的には、この発明では、第１図又は第６図に示すよ
うに、吸込側に吸入管〈４）を介してアキエムレータ（
５）が接続されたロータリ圧縮機において、アキュムレ
ータ（５〉内に延びる吸入管（４）に可動吸入管（７）
を摺動可能に装着し、該可動吸入管（７）を吸入管（４
）に対して摺動させて吸入管長を変える吸入管長可変手
段（８）を設ける。さらに、吸入管長により決まる共振
周波数か圧縮機（１）の運転周波数と一致するように上
記吸入管長可変手段（８）を制御する制御手段（２０）
を設ける。

また、請求項（２）に係る発明では、上記吸入管長可変
手段（８）の望ましい構成として、第２図及び第３図に
示すように、ラックピニオン機構を利用する。すなわち
、この発明では、吸入管長可変手段（８）を、可動吸入
管＜７）の外周に吸入管長さ方向に沿って一体的に取り
付けられたラック（９）と、該ランク（９）に＠合する
ピニオン〈１２）と、アキュムレータ（５）の内側壁に
取り付けられ、上記ピニオン（１２）を回転駆動するア
クチュエータ（ＩＯ〉とて構成する。

また、請求項（３）に係る発明では、第６図に示す如く
、吸入管長可変手段（８）の他の望ましい構成として、
可動吸入管（７）を上下方向に摺動可能とし、吸入管長
可変手段（８）を、下端が可動吸入管（７〉に連繋され
たワイヤ部＋４’（１４）と、該ワイヤ部伺（１４）を
巻き取るリール部材（１３）と、該リール部材（１３）
を回転駆動するアクチュエータ（１０）とて構成する。

さらに、請求項（４）に係る発明では、第４図に示すよ
うに、上記制御手段（２０）を、圧縮機（１，）の回転
数を検出する検出部（２１）を含み、該検出部（２１）
により検出された回転数に応じて吸入管長可変手段（８
）を制御するように構成する。また、請求項（５）に係
る発明では、第７図に示す如く、圧縮機（１）をインバ
ータ（３）により電源周波数か制御されるように構成し
、制御手段（２０）を、インバータ〈３〉の電源周波数
を検出する検出部（２１）を含み、該検出部（２Ｉ）に
より検出された電源周波数に応じて吸入管長可変手段（
８）を制御するように構成する。

（作用） 請求項（１）に係る発明では、制御手段（２０）により
吸入管長可変手段（８）が作動制御され、アキュムレー
タ（５）内の可動吸入管（７）が吸入管〈４）に対して
摺動して吸入管長が可変調整され、このことによりその
吸入管長によって決まる共振周波数が圧縮機（１）の運
転周波数と一致する。上記ガスの共振現象を説明すると
、圧縮機（１）にガスが吸入されると、それに伴い、圧
縮機（１）の吸込口（ｌａ）に負圧波か発生し、この負
圧波が吸入管（４）及びｉｊＪ動吸入管（７）をｇ速て
上流側に伝播する。この負圧波は吸入管（４）及び可動
吸入管（ア）のアキュムレータ（５）への開門端で反射
し、そのとき、正圧波に反転する。この正圧波は吸入管
（４）及び可動吸入管（７）を下流方向に音速で伝播し
て圧縮機（１）の吸込口（１ａ）に戻る。そして、この
ガスの反転圧力波か以降の圧縮機（１）のガス吸込みに
よる圧力波と一致することて、共振状態となる。このよ
うに圧縮機（１）の運転状態に応じてアキュムレータ（
５）内の吸入管長か可変調整される結果、圧縮機（１）
に吸い込まれるガスを圧縮機（１）の広い運転域に亘っ
て過給することができ、ガスの体積効率の増大及び圧縮
機能力を増大させることができる。

また、請求項（２）に係る発明では、アクチュエータ（
ＬＯ）の作動によりピニオン（１２）が回転してラック
（９）が移動し、このラック（９）と一体の可動吸入管
（７）が吸入管（４）に対し相対的に移動して吸入管長
が増減変化する。また、請求項（３）に係る発明では、
アクチュエータ（１０）の作動によりリール部材（１３
）が回転して該リール部材（１３）に巻き取られている
ワイヤ部材（１４）がリール部材（１３）から伸縮し、
このワイヤ部材（１４）に連繋された可動吸入管（ア）
が吸入管（４）に対し相対的に移動して吸入管長か増減
変化する。したがって、これら発明では、吸入管長可変
手段（８）の望ましい構成が得られる。

さらに、請求項（４）に係る発明では、制御手段（２０
）の検出部（２１）により圧縮機（１）の回転数が検出
され、この検出部（２１）により検出された圧縮機回転
数に応じて吸入管長可変手段（８）が制御される。

また、請求項（５）に係る発明では、制御手段（２０〉
の検出部（２Ｉ）によりインバータ（３）の電源周波数
が検出され、この検出された電源周波数に応じて吸入管
長可変手段（８）が制御される。したがって、これら発
明では、制御手段（２０）の望ましい構成が得られる。

（実施例） 以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第１図は本発明を空気調和機用圧縮機に適用した第１実
施例の全体構成を示し、（１）は冷媒（ガス）を吸入し
て圧縮するロータリ圧縮機で、この圧縮機（１）は３相
交流モータ（２）を内蔵しており、このモータ（２）に
は商用電源からの電源周波数を変えるインバータ（３）
が接続されており、インバータ（３）によって圧縮機モ
ータ（２）に対する電源周波数を所定範囲（例えば３０
〜１８０Ｈｚ）で変えて圧縮機回転数を可変調整するよ
うにしている。

上記圧縮機（１）の吸込口（１ａ）には下流側吸入管（
４）の下流端が接続され、該吸入管（４）の上流端はア
キュムレータ（５〉に接続されている。上記アキュムレ
ータ（５）は密閉箱体からなり、その底壁に下流側吸入
管（４）が貫通され、該吸入管（４）の上流端はアキュ
ムレータ（５）向上部に開口している。また、アキュム
レータ（５）の土壁には上記下流側吸入管（４）とオフ
セットした位置に上流側吸入管（６）か貫通され、該吸
入管（６）の下流端はアキュムレータ（５）内に開口し
ている。

さらに、上記下流側吸入管（４）においてアキュムレー
タ（５）内に延びる上流端部分には吸入管（４）外径よ
りも若干大きい内径を有する所定長さの可動吸入管（７
）が摺動可能に外嵌合されており、この可動吸入管（７
〉の摺動により吸入管長ｍ、つまり圧縮機（１）の吸込
口（１ａ）から可動吸入管（７）の上端開口部までの長
さを可変としている。

上記可動吸入管（７）は吸入管長可変機構（８）によっ
て駆動されるようになされている。この吸入管長可変機
構（８）は、第２図及び第３図に拡大詳示するように、
可動吸入管（７）の外周にその長さ方向に沿って一体的
に取り付けられたラック（９）を備えている。このラッ
ク（９）は吸入管（７）の長さ方向に延びる１対の側板
（９ａ）、　（９ａ）間に多数の歯部（９ｂ）、　　（
９ｂ）、・・・を取り付けたもので、この側板（９ａ）
、　（９ａ）間の歯部（９ｂ）、　（９ｂ）、　−・・
に後述のピニオン（１２〉を噛合させることにより、可
動吸入管（７）の回転を規制するようにしている。一方
、可動吸入管（７）側方のアキュムレータ（５）内側壁
にはアクチュエータとしてのサーボモータ（ｌＯ）が回
転軸（１０ａ）を水平方向にしてブラケット（１５）に
より取り付けられ、このモータ（ｌＯ）の回転軸（１０
ａ）にはスプライン部材（１１）が回転一体に取り付け
られている。このスプライン部材（１１）は上記ラック
（９）に噛合するピニオン０２）のスプライン孔（１２
ａ）に嵌合されており、この構造によりピニオン（１２
）はモータ（ｌＯ）の回転ＩＴｏ（１０ａ）に回転一体
に支持されている。そして、モータ（ｌＯ）の作動によ
りピニオン（１２〉を回転させてラック（９）を移動さ
せることにより、可動吸入管（７）を摺動させて吸入管
長ｍを可変とするようにしている。

さらに、第４図に示すように、上記吸入管長可変機構（
８）のサーボモータ（ｌＯ）は制御回路（２０）によっ
て作動制御されるように構成されている。この制御回路
（２０〉は上記インバータ（３）の電源周波数を検出す
る検出部〈２１）を有し、この検出部（２１）によって
検出された電源周波数に応じて、吸入管長ｍにより決ま
る共振周波数か圧縮機（１）の運転周波数と一致するよ
う、吸入管長可変機構（８）のサーボモータ（１０）を
制御するように構成されている。

すなわち、今、圧縮機（１）の運転周波数をｆ、冷媒と
してのフロンの音速をｃ（＝１７０ｍ／ｓ）とし、共振
が０次成分＜ｎ−１，，２，・・・）で行われるとする
と、吸入管長ｍ（圧縮機（１）の吸込口〈１ａ）から可
動吸入管（７）の上端開口部までの長さ）は、 ｍ＝２ｆ／ｎ−ｃ　　　　　　　　　・・・■てあり、
１次成分の影響が大きいので、ｎ−１として、 ｍ　＝　２　ｆ　／　ｃ　　　　　　　　　　　・・・
■で表される。そして、制御回路（２０）では、上記圧
縮機（１）の運転周波数ｆを、インバータ（３）から圧
縮機（１）に供給される電源の周波数として検出し、そ
れに基づいて０式により吸入管長用を求め、この吸入管
長ｍになるよう、吸入管長可変機構（８）のサーボモー
タ（１０）を制御するようになされている。

したがって、上記実施例においては、圧縮機（１）の運
転時、その運転周波数ｆがインバータ（３）から圧縮機
（１）のモータ（２〉に供給される電源の周波数として
制御回路（２０〉により検出され、この制御回路（２０
）において運転周波数に対応した目標の吸入管長ｍが■
式により求められ、この目標吸入管長ｍになるよう、サ
ーボモータ（１０）が作動制御されて可動吸入管（７）
が移動し、アキュムレータ（５）内の吸入管長ｍが可変
調整される。このことによりその吸入管長ｍによって決
まる共振周波数が圧縮機（１）の運転周波数と一致する
。このように圧縮［（１）の運転状態に応じてアキュム
レータ（５）内の吸入管長ｍが可変調整される結果、圧
縮機（１）に吸い込まれる冷媒を圧縮機（１）の広い運
転域に亘って過給することができ、冷媒の体積効率を上
昇させることができるとともに、それに伴い、第５図に
示す如くＰＶ線図を図で破線（理論特性）から実線で示
すように変化させて圧縮機＜１）の実圧縮仕事を増加さ
せ得、圧縮機（１）の能力を増大させることかできる。

第６図は本発明の第２実施例を示す。尚、第１図と同し
部分については同じ符号を付してその詳細な説明は省略
する。

上記第１実施例では、可動吸入管（７）をラック（９）
及びピニオン（１２）により駆動するようにしたか、こ
の実施例では、可動吸入管（７）を吊り下げて駆動する
ようにしている。すなわち、アキュムレータ（５）内に
おける下流側吸入管（４’　）　Ｉｔ路上下方向に延び
、その上流端（上端）は他の部分よりも大径とされ、こ
の大径部（４ａ’）に、大径部（４ａ’）以外の下流側
吸入管（４′）と同径の可動吸入管（７）か略下半部に
て上下方向に摺動可能に嵌挿されている。

アキュムレータ（５）の土壁には上記可動吸入管（７）
上方にアクチュエータとしてのサーボモータ（１０）が
取り付けられ、このモータ（１０〉の回転軸（１０ａ）
にはリール部材（１３）が回転一体に固定されている。

このリール部Ｉオ（Ｉ３）にはワイヤ部材（１４）が内
端にて巻き付けられ、このワイヤ部材（１４）の外端（
先端）は上記可動吸入管（７）の上端に連繋固定されて
おり、モータ（１０）の駆動によりリール部材（ｉ３）
を回転させてワイヤ部材〈１４）をリール部材（１３）
から伸縮させることにより、可動吸入管（７）を移動さ
せて吸入管長ｍを変化させるようになされている。

したかって、この実施例の場合、サーボモータ（ｌＯ〉
の作動によりリール部材（１３）が回転して、該リール
部材（１３）に巻き取られているワイヤ部材（（４）か
リール部材（ｉ３）から伸縮し、このワイヤ部材０４）
に連繋された可動吸入管（７〉が吸入管（４′）に対し
相対的に移動して吸入管長ｍが増成変化する。よって、
この実施例でも上記第１実施例と同様の作用効果を奏す
ることかできる。

第８図は第３実施例を示し、この実施例では、インバー
タ〈３）の電源周波数に代え、制御回路（２０）の検出
部〈２１）により圧縮機（１）のモータ回転数を直接検
出し、その回転数に応じて吸入管長可変機構（８）のサ
ーボモータ（ｌＯ）を制御するようにしている。この実
施例でも同様の作用効果を得ることができる。

（発明の効果） 以上説明したように、請求項（１）に係る発明によると
、ロータリ圧縮機の吸込側に配設されるアキュムレータ
内の吸入管に可動吸入管を摺動可能に装着し、その可動
吸入管を吸入管長可変手段により摺動させて吸入管長を
圧縮機の運転周波数に応じて可変としたことにより、吸
入管長によって決まる共振周波数を圧縮機の運転周波数
と一致させて、圧縮機に吸い込まれるガスを圧縮機の広
い運転域に亘って過給でき、ガスの体積効率及び圧縮機
能力の増大を図ることができる。

また、請求項（２）に係る発明では、上記可動吸入管を
ラック及びピニオン機構を利用して駆動するようにし、
また、請求項（３）に係る発明では、可動吸入管をワイ
ヤ部材及びそれを巻き取るリール部材を利用して駆動す
るようにしたものであるので、吸入管長可変手段を容易
に実現することができる。

さらに、請求項（４）に係る発明では、圧縮機の回転数
を検出して、それに応じて吸入管長を変化させるように
し、また、請求項（５）に係る発明では、圧縮機の電源
周波数を可変とするインバータの電源周波数を検出し、
その周波数に応じて吸入管長を変化させるようにしたこ
とにより、制御手段の望ましい構成を容易に得ることか
できるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第５図は本発明の第１実施例を示し、第１図は
過給装置の全体構成を模式的に示す断面図、第２図は吸
入管長可変機構の拡大斜視図、第３図は同分解斜視図、
第４図は制御システムのブロック図、第５図はＰＶ線図
である。第６図は第２実施例を示す第１図相当図である
。第７図は第３実施例を示す第４図相当図である。 （１）・・・圧縮機 （２）・・モータ （３）・・・インバータ （４）　、　（４’　）・・・下流側吸入管（吸入管）
（５〉・・・アキュムレータ （７）・・・可動吸入管 （８）　、　（８’　）・・・吸気管長可変機構（吸気
管長可変手段） （９）・・・ランク （］Ｄ）・・・サーボモータ（アクチュエータ）（１２
）・・・ピニオン （１３）・・・リール部材 （１４）・・・ワイヤ部材 （２０）・・・制御回路 （２１）・・・検出部

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）吸込側に吸入管（４）を介してアキュムレータ（
   ５）が接続されたロータリ圧縮機において、アキュムレ
   ータ（５）内に延びる吸入管（４）に摺動可能に装着さ
   れた可動吸入管（７）と、該可動吸入管（７）を吸入管
   （４）に対して摺動させて吸入管長を変える吸入管長可
   変手段（８）と、吸入管長により決まる共振周波数が圧
   縮機（１）の運転周波数と一致するように上記吸入管長
   可変手段（８）を制御する制御手段（２０）とを設けた
   ことを特徴とするロータリ圧縮機の過給装置。
2. （２）吸入管長可変手段（８）は、可動吸入管（７）の
   外周に吸入管（７）の長さ方向に沿って一体的に取り付
   けられたラック（９）と、該ラック（９）に噛合するピ
   ニオン（１２）と、アキュムレータ（５）の内側壁に取
   り付けられ、上記ピニオン（１２）を回転駆動するアク
   チュエータ（１０）とからなる請求項（１）記載のロー
   タリ圧縮機の過給装置。
3. （３）可動吸入管（７）は上下方向に摺動可能とされ、
   吸入管長可変手段（８）は、下端が可動吸入管（７）に
   連繋されたワイヤ部材（１４）と、該ワイヤ部材（１４
   ）を巻き取るリール部材（１３）と、該リール部材（１
   ３）を回転駆動するアクチュエータ（１０）とからなる
   請求項（１）記載のロータリ圧縮機の過給装置。
4. （４）制御手段（２０）は、圧縮機（１）の回転数を検
   出する検出部（２１）を含み、該検出部（２１）により
   検出された回転数に応じて吸入管長可変手段（８）を制
   御するように構成されている請求項（１）、（２）又は
   （３）記載のロータリ圧縮機の過給装置。
5. （５）圧縮機（１）はインバータ（３）により電源周波
   数が制御されるように構成され、制御手段（２０）は、
   インバータ（３）の電源周波数を検出する検出部（２１
   ）を含み、該検出部（２１）により検出された電源周波
   数に応じて吸入管長可変手段（８）を制御するように構
   成されている請求項（１）、（２）又は（３）記載のロ
   ータリ圧縮機の過給装置。