JPH0337391A - ロータリ圧縮機 - 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、ロータリ圧縮機に係り、特に圧縮中のガスの
インジェクション液を供給して吐出ガス温度の制御を行
うのに好適なロータリ圧縮機に関するものである。

［従来の技術］ 従来のロータリ圧縮機の冷却装置は、特公昭３９−２４
２６０号公報に記載のように、シリンダ室を構成する主
軸受または副軸受に故けたインジェクション液導入孔を
、回転しているローラの端面で開閉して液体冷媒を圧縮
室に供給することによって行っていた。

また、実開昭６１−３３６８号公報に記載のように、暖
房立上り時のみ、設定圧力以上の凝縮圧力で動作する圧
力調整弁が冷凍サイクルのインジェクション配管に設置
されている例が知られている。

［発明が解決しようとする課題］ 上記従来技術における前者は、インジェクション液導入
孔をローラの回転により開閉するため、圧縮途中の圧縮
室に効果的にインジェクション液を注入できる。しかし
ながら、インジェクション量については運転中制御でき
ないため、圧縮機の最高温度上昇条件で最適なインジェ
クション量に設定すると、通常の運転条件以下の軽負荷
時には、圧縮機の温度と吐出ガスの温度が下がり過ぎる
ことに対する配慮がなされておらず、特に暖房時の快適
性を損なうという問題があった。

また、上記従来技術における後者については、インジェ
クション液導入孔の配置に対して明示されておらず、イ
ンジェクション液導入孔の位置によっては、設定圧力以
上の凝縮圧力でインジェクションを開始すると、常時イ
ンジェクション液が注入され、冷媒ガス吸込口への逆流
を生じるなどして圧縮機の性能は著しく低下する。

また、圧力調整弁が閉じているときは、インジェクショ
ン液導入孔に至るまでの配管部がデッドボリュームに、
なり、容積効率の低下による圧縮機能力の低下を招く問
題があった。

本発明は、上記従来技術における問題点を解決するため
になされたもので、圧縮ガスの冷却が必要な最高温度上
昇条件時に適量の液冷媒のインジェクションを行い、圧
縮機の温度を低下させて信頼性を向上させるとともに、
冷却の必要のない通常の運転条件以下の軽負荷時には、
自動的にインジェクションを停止して、圧縮機の温度と
吐出ガスの過度の温度低下を防ぎ、特に暖房時の快適性
を向上しうるロータリ圧縮機を提供することを、その目
的とするものである。

［課題を解決するための手段］ 上記目的を達成するために、本発明に係るロータリ圧縮
機の構成は、密閉容器内に、電動機部と、この電動機部
にクランクシャフトで連結された圧縮機構部とを収納し
、その圧縮機構部は、密閉容器に固定されたシリンダと
、前記クランクシャフトの偏心部に嵌合され前記シリン
ダ内を偏心回転するｂ−ラと、このローラの回転に追従
して往復動するベーンと、前記シリンダの両端を密閉す
るとともに前記クランクシャフトを支持する主軸受およ
び副軸受とを備えてなるロータリ圧縮機において１ 、前記主、副軸受のいずれか一方に、前記ローラの回転
にともない前記シリンダ内に開口するインジェクション
液導入孔と、このインジェクション液導入孔に接続する
、外部冷凍サイクルからのインジェクション管とを設け
、前記インジェクション液導入孔と前記インジェクショ
ン管との接合部に１弾性手段とニードル弁体とからなる
圧力弁を設け、凝縮圧力と蒸発圧力の差が所定の設定圧
力を超えたときに前記圧力弁を開いてインジェクション
液をシリンダ内に注入するようにしたものである。

より詳しく述べれば、圧力弁の弾性手段は、インジェク
ション管の流路を開閉するニードル弁体に取付けたコイ
ルばね、コイル状板ばねのいずれかであり、当該ばねは
、凝縮圧力と蒸発圧力の差圧が所定の設定圧力を超えた
ときに圧力弁を開弁するように作動するものである。

また、当該ばねは、設定温度以上になると圧力弁を開弁
するように変形するものである。

さらに圧力弁は、そのニードル弁体に、凝縮圧力と蒸発
圧力との差圧が１５以下５　（ｋｇ／、：ｄ）までの範
囲で少量のインジェクション液をシリンダ内に注入する
小孔を設けたものである。

［作用コ インジェクション管内の、特にインジェクション液導入
孔とインジェクション管との接合部に設けた圧力弁は、
通常運転条件以下の軽負荷時は閉じているので、冷凍サ
イクルからのインジェクション液に係る液冷媒はシリン
ダ内（圧縮室）に注入されない。

凝縮圧力と蒸発圧力との差が設定値になると圧力弁は開
き始め、凝縮圧力と蒸発圧力との差が設定値より大きく
なると、凝縮圧力と蒸発圧力との差の大きさによって、
圧力弁の開度が制御され。

インジェクション流量が吐出ガス温度を一定にするよう
に制御される。

また、インジェクション液は、ローラの回転に従い、イ
ンジェクション液導入孔はローラ端面で開閉され、圧縮
途中の圧縮室にのみ液冷媒が注入され、冷媒吸込口への
逆流は生じない。

［実施例］ 以下１本発明の各実施例を第１図ないし第１１図を参照
して説明する。

第１図は１本発明の一実施例に係るロータリ圧縮機の縦
断面図で、第２図のｕ−ｎ断面を示す。

第２図は、第１図の１−１断面図、第３図は、第１図の
圧縮機を用いた冷凍サイクルの系統図、第４図は、第１
図のインジェクション導入部の要部詳細断面図、第５図
は、第４図のインジェクション導入部における圧力弁の
開弁時を示す断面図である。

第１，２図に示すロータリ圧縮機は、密閉容器１２内の
上部に電動機部、下部に前記電動機部にクランクシャフ
ト１で連結された圧縮機構部を収納している。

電動機部は、ロータ２とステータ３とにより構成されて
いる。

圧縮機構部は、密閉容器１２に固定されたシリンダ４と
、クランクシャフト１の偏心部１ａに回動可能に嵌合さ
れ前記シリンダ４内を偏心回転するローラ７と、このロ
ーラ７に当接しこのローラ７の回転に追従して往復動し
吸込室と吐出室とを区分するベーン８と、前記シリンダ
４の両端を密閉するとともに前記クランクシャフト１を
支持する主軸受５および副軸受６により構成されている
。

前記副軸受６には、インジェクション導入孔１３と、外
部冷凍サイクルからのインジェクション管９が挿入され
る、インジェクション管９．インジェクション導入孔１
３接合部とが形成されている。インジェクション管９は
密閉容器１２に取付けられ外部冷凍サイクルの液冷媒管
に接続している。また、前記インジェクション管９．イ
ンジェクション導入孔１３接合部には、第４，５図に詳
細を示す弾性手段とニードル弁体とからなる圧力弁が設
けられている。

第４図に示すインジェクション導入部の圧力弁は、イン
ジェクション管９の流路を開閉する弁体に係るニードル
弁１０と、このニードル弁とインジェクション管挿入口
との間に介設されるコイルばね１１とからなっている。

このコイルばね１１は、凝縮圧力と蒸発圧力との差圧が
所定の設定圧力、例えば１５ｋｇ／ａｌ＃を超えると圧
力弁を開弁するように作動するものである。

あるいは、コイルばねは、例えば形状記憶合金などで形
成され、設定温度、例えば１２０℃以上になると圧力弁
を開弁するように変形するものである。

このようなロータリ圧縮機を用いた冷凍サイクルを第３
図に示す。

また、第１０図は、液インジェクションを行う範囲を示
す線図で、クランク角４５＠〜２００＠程度のローラ回
転範囲が冷媒液を注入するインジェクション期間である
ことを示している。さらに。

第１１図は、本発明の詳細な説明する線図で、横軸に凝
縮圧力と蒸発圧力との差圧ΔＰ　（ｋｇ／ａｔ）をとり
、縦軸に吐出ガス温度Ｔｇ（”Ｃ）をとって、破線はイ
ンジェクション無しの吐出ガス温度、実線はインジェク
ションありの場合の従来技術と本発明の吐出ガス温度の
変化を示している。

第１図ないし第５図、ならびに第１０図および第１１図
を参照して本実施例のロータリ圧縮機の作用を説明する
。

第３図に示すように、ロータリ圧縮機１７で圧縮された
冷媒は、凝縮器１４で凝縮され、キャピラリチューブ１
６で減圧され、蒸発器１８で蒸発され、前記ロータリ圧
縮機に戻される。一方、前記凝縮器１４を出た液冷媒は
、キャピラリチューブ１５で減圧されロータリ圧縮機１
７に戻される。

前記キャピラリチューブ１５を通って、ロータリ圧縮機
１７内に戻された液冷媒は、第１図におけるインジェク
ション管９に導入され、圧力弁を構成するニードル弁１
０、コイルばね１１を通って前記シリンダ４内（圧縮室
）に注入される。

第３図に示す凝縮ｇ１１４における冷媒の圧力が凝縮圧
力で、蒸発器１８における冷媒の圧力が蒸発圧力である
。したがって凝縮圧力は吐出圧力（Ｐｄ）、蒸発圧力は
吸込圧力（Ｐｓ）に相当し、ロータリ圧縮機１７の圧縮
機構部で、その差圧ΔＰが大きくなると圧縮室温度が高
くなるので冷やすために液冷媒のインジェクションを行
うものである。

第４図に示すインジェクション導入部の状態は、ニード
ル弁１０がコイルばね１１で押されて圧力弁が閉じてお
りインジェクション無の状態である。

この状態は、第１１図に示す線図で、凝縮圧力と蒸発圧
力との差圧ΔＰが１５ｋｇ／Ｊ以下であり圧力弁は開か
ない。

ここで、インジェクション管９の流路とインジェクショ
ン導入口１３との差圧が凝縮圧力と蒸発圧力との差圧Δ
Ｐに相当している。

第５図に示すインジェクション導入部の状態は、コイル
ばね１１が縮んでニードル弁１０がインジェクション管
９の流路から離れ圧力弁が開いた状態である。この状態
は、第１１図に示す線図で。

凝縮圧力と蒸発圧力との差圧ΔＰが１５ｋｇ／ａＪを超
えた場合であり、コイルばね１１の設定圧力を１５ｋｇ
／ｃｄとし、これを超える差圧で圧力弁が開弁じ、第１
１図に示す暖房定格時の差圧１５ｋｇ／ｄから高温風吹
出時の差圧２５ｋｇ／ｃｓｉの範囲で弁開度を調整可能
となっている。

このように高温風条件時では、圧力弁を構成するニード
ル弁１０とコイルばね１１とが作動して。

液冷媒が第１０図に示したクランクシャフトの液インジ
ェクションの回転範囲でシリンダ４内の圧縮室に注入さ
れる。

なお、第４，５図に示すコイルばねを形状記憶合金で形
威し、吐出ガス温度が設定温度１２０℃をこえるとコイ
ルばねが変形して圧力弁を開弁するように設計しても前
述と全く同様の効果を奏することができる。ここで１２
０℃という温度はモータ巻線の品質保持上焼損を生じな
い温度である。

本実施例によれば、液インジェクションを容易に制御で
き、従来技術のように、吐出ガス温度や。

吐出圧力を感知して、電動膨張弁を開閉するような複雑
な制御機構を必要とせず、信頼性が向上し。

かつ、安価に制御できる。

また、圧縮室の極く近傍に圧力弁を配置できるため、冷
媒配管のデッドボリュームの増加を最小限におさえるこ
とができ、デッドボリューム分の再膨張による容積効率
の低下や、冷媒ガスの加熱も少なく、圧縮機性能の低下
を抑制することができる。

次に、第６図は、本発明の他の実施例に係るロータリ圧
縮機のインジェクション導入部の要部詳細断面図、第７
図は、第６図のコイル状板ばね部のＰ矢視正面図、第８
図は、第６図のインジェクション導入部における圧力弁
の開弁時を示す断面図である０図中、第４，５図と同一
符号のものは先の実施例と同等部分であるから、その説
明を省略する。

第６図ないし第８図の実施例において、第６図は、圧力
弁を、コイル状板ばね１９と弁体２０とからなるものと
し、弁体２０がインジェクション管９の流路を閉じたイ
ンジェクション無の状態を示している。また第８図は、
第１１図に示す線図で、凝縮圧力と蒸発圧力との差圧Δ
Ｐが１５ｋｇ／ｄを超えた場合であり、圧力弁が作動し
た状態を示している。

本実施例によれば、インジェクション液導入孔１３をロ
ーラフの回転により開閉するため、圧縮途中の圧縮室に
効果的にインジェクション液を注入でき、設定差圧（１
５ｋｇ／ｄ）を超えると設定吐出ガス温度（１２０℃以
下）になるようにインジェクション量を制御できると共
に、通常の運転条件以下の軽負荷時には、インジェクシ
ョンを行わないので圧縮室と吐出ガス温度とが下がりす
ぎることがなく、暖房時の快適性向上に効果がある。

次に、第９図は１本発明のさらに他の実施例に係るロー
タリ圧縮機のインジェクション導入部の要部詳細断面図
である０図中、第４，５図と同一符号のものは、先の実
施例と同等部分であるから、その説明を省略する。

第９図に示す実施例では、圧力弁はニードル弁１０Ａと
コイルばね１１Ａとがらなり、ニードル弁１０Ａに小孔
２１を穿孔したものである。

本実施例によれば、凝縮圧力と蒸発圧力との差圧ΔＰが
ＩＥｉｋｇ／ａＪ以下で、第１１図に示す暖房最小条件
の前記差圧５１ｃｇ／ｃｓｆまでの範囲の通常の運転時
に少量のインジェクションを行なって、通常運転時の電
動機部から発生する熱の回収を行い。

熱効率を向上させることができ、省エネルギー化に対し
て効果がある。差圧１５ｋｇ／ｃｄ以上の条件について
は先の各実施例と同様の作用、効果が期待される。

［発明の効果］ 以上、詳細に説明したように、本発明によれば、圧縮ガ
スの冷却が必要な最高温度上昇条件時に適量の液冷媒の
インジェクションを行い、圧縮機の温度を低下させて信
頼性を向上させるとともに。

冷却の必要のない通常の運転条件以下の軽負荷時には、
自動的にインジェクションを停止して、圧縮機の温度と
吐出ガスの過度の温度低下を防ぎ、特に暖房時の快適性
を向上しうるロータリ圧縮機を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例に係るロータリ圧縮機の縦
断面図で、第２図のｎ−ｎ断面を示す。 第２図は、第１図のＩ−１断面図、第３図は、第１図の
圧縮機を用いた冷凍サイクルの系統図、第４図は、第１
図のインジェクション導入部の要部詳細断面図、第５図
は、第４図のインジェクション導入部における圧力弁の
開弁時を示す断面図、第６図は、本発明の他の実施例に
係るロータリ圧縮機のインジェクション導入部の要部詳
細断面図、第７図は、第６図のコイル状板ばね部のＰ矢
視正面図、第８図は、第６図のインジェクション導入部
における圧力弁の開弁時を示す断面図、第９図は、本発
明のさらに他の実施例に係るロータリ圧縮機のインジェ
クション導入部の要部詳細断面図、第１Ｏ図は、液イン
ジェクションを行う範囲を示す線図、第１１図は、本発
明の詳細な説明する線図である。 １・・・クランクシャフト、１ａ・・・偏心部、２・・
・ロータ、３・・・ステータ、４・・・シリンダ、５・
・・主軸受、６・・・ｉｌｌ　軸受、７・・・ローラ、
８・・・ベーン、９・・・インジェクション管、１０．
ＩＯＡ・・・ニードル弁、１１、ＩＩＡ・・・コイルば
ね、１２・・・密閉容器、１３・・・インジェクション
導入孔、１４・・・凝縮器、１８・・・蒸発器、１９・
・・コイル状板ばね、２ｏ・・・弁体、２１・・・小孔
。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、密閉容器内に、電動機部と、この電動機部にクラン
   クシャフトで連結された圧縮機構部とを収納し、 その圧縮機構部は、密閉容器に固定されたシリンダと、
   前記クランクシャフトの偏心部に嵌合され前記シリンダ
   内を偏心回転するローラと、このローラの回転に追従し
   て往復動するベーンと、前記シリンダの両端を密閉する
   とともに前記クランクシャフトを支持する主軸受および
   副軸受とを備えてなるロータリ圧縮機において、前記主
   、副軸受のいずれか一方に、 前記ローラの回転にともない前記シリンダ内に開口する
   インジェクション液導入孔と、 このインジェクション液導入孔に接続する、外部冷凍サ
   イクルからのインジェクション管とを設け、 前記インジェクション液導入孔と前記インジェクション
   管との接合部に、弾性手段とニードル弁体とからなる圧
   力弁を設け、 凝縮圧力と蒸発圧力の差圧が所定の設定圧力を超えたと
   きに前記圧力弁を開いてインジェクション液をシリンダ
   内に注入するように構成したことを特徴とするロータリ
   圧縮機。 ２、圧力弁の弾性手段は、 インジェクション管の流路を開閉するニードル弁体に取
   付けたコイルばね、コイル状板ばねのいずれかであり、 当該ばねは、凝縮圧力と蒸発圧力の差圧が所定の設定圧
   力を超えたときに圧力弁を開弁するように作動する ことを特徴とする請求項１記載のロータリ圧縮機。 ３、圧力弁の弾性手段は、 インジェクション管の流路を開閉するニードル弁体に取
   付けたコイルばね、コイル状板ばねのいずれかであり、 当該ばねは、設定温度以上になると圧力弁を開弁するよ
   うに変形する ことを特徴とする請求項１記載のロータリ圧縮機。 ４、圧力弁は、そのニードル弁体に、凝縮圧力と蒸発圧
   力との差圧が１５以下５（ｋｇ／ｃｍ＾２）までの範囲
   で少量のインジェクション液をシリンダ内に注入する小
   孔を設けたことを特徴とする請求項１ないし３記載のい
   ずれかのロータリ圧縮機。