(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
密閉ケース内に、上下方向の軸心を有する回転軸と、この回転軸の上端側に連結された電動機部と、前記回転軸の下端側に連結された複数の圧縮機構部とを収容した圧縮機本体と、
前記圧縮機本体の横に配置されるアキュムレータと、
前記アキュムレータの底部を貫通して設けられ、一端が前記アキュムレータ内の上方で開口し、他端が前記圧縮機構部に1対1で接続される複数の吸入管と、
を有し、
前記複数の吸入管の前記一端は前記アキュムレータ内の上端側であって略同じ高さ位置で開口されるとともに、前記吸入管が前記アキュムレータの底部を貫通する位置は、下側に位置する前記圧縮機構部に接続される前記吸入管ほど上側に位置する前記圧縮機構部に接続される前記吸入管より前記回転軸に近付けられていることを特徴とする多気筒回転式圧縮機。
前記上部吸入管に設けられた複数の曲げ部は、前記圧縮機本体との接続側において水平面内に位置する鈍角曲げ部と、前記アキュムレータの底部側において垂直面内に位置する直角曲げ部との二つであることを特徴とする請求項2記載の多気筒回転式圧縮機。
請求項1ないし4のいずれか一項に記載の多気筒回転式圧縮機と、前記多気筒回転式圧縮機に接続される凝縮器と、前記凝縮器に接続される膨張装置と、前記膨張装置と前記多気筒回転式圧縮機との間に接続される蒸発器とを備えることを特徴とする冷凍サイクル装置。
【発明を実施するための形態】
【0010】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【0011】
(第1の実施形態)
第1の実施形態について、
図1ないし
図4に基づいて説明する。
図1は冷凍サイクル装置1を示しており、この冷凍サイクル装置1は、圧縮機本体2とこの圧縮機本体2の横に配置されるアキュムレータ3とを有する多気筒回転式圧縮機4と、圧縮機本体2の吐出側に接続された凝縮器5と、凝縮器5に接続された膨張装置6と、膨張装置6とアキュムレータ3との間に接続された蒸発器7とを有している。この冷凍サイクル装置1内には作動流体である冷媒が循環し、冷媒からの放熱、冷媒への吸熱が繰り返される。
【0012】
圧縮機本体2は、円筒状に形成された密閉ケース8を有し、密閉ケース8内には、上下方向の軸心を有してその軸心回りに回転可能な回転軸9と、この回転軸9の上端側に連結された電動機部10と、回転軸9の下端側に連結された二つの圧縮機構部(上側に位置す
る上部圧縮機構部11、下側に位置する下部圧縮機構部12)とが収容されている。密閉
ケース8内の底部には潤滑油13が貯留されている。
【0013】
アキュムレータ3は、円筒状の密閉ケース14を有し、冷凍サイクル装置1内を循環する冷媒中に含まれる液冷媒を分離し、液冷媒が分離されたガス冷媒のみを後述する二つの吸入管を介して上部・下部圧縮機構部11、12に供給する。
【0014】
凝縮器5は、圧縮機本体2から吐出された高圧のガス冷媒を凝縮し、液冷媒とする。
【0015】
膨張装置6は、凝縮器5で凝縮された液冷媒を減圧する。
【0016】
蒸発器7は、膨張装置6で減圧された液冷媒を蒸発させる。
【0017】
回転軸9は、上下方向の軸心を有し、主軸受15と副軸受16とに支持されてその軸心回りに回転可能に設けられている。回転軸9における主軸受15と副軸受16との間の部分には、上部圧縮機構部11の一部を構成する円柱状の上部偏心部17aと、下部圧縮機構部12の一部を構成する円柱状の下部偏心部17bとが設けられている。これらの上部
・下部偏心部17a、17bは、180°の位相差をもって同一直径に形成されている。
【0018】
電動機部10は、回転軸9に固定されて回転軸9と一体に回転する回転子18と、密閉ケース8の内側に固定されて回転子18を囲む位置に配置された固定子19とを有している。回転子18には永久磁石(図示せず)が設けられ、固定子19には通電用のコイル(図示せず)が巻かれている。
【0019】
上部圧縮機構部11は、内部に上部シリンダ室20aを有する上部シリンダ21aを有し、上部シリンダ室20aの上方端面は主軸受15により閉止され、上部シリンダ室20aの下方端面は仕切板22により閉止されている。仕切板22は、上部圧縮機構部11と下部圧縮機構部12とを仕切るために設けられている板状の部材である。上部シリンダ室20a内には回転軸9の上部偏心部17aが位置しており、この上部偏心部17aには上部ローラ23aが嵌合されている。上部ローラ23aは、回転軸9の回転時にその外周面を上部シリンダ21aの内周面に線接触させながら上部シリンダ室20a内で偏心回転するように配置されている。上部シリンダ21aには、先端部を上部ローラ23aの外周面に当接させ、回転軸9の回転に伴って上部シリンダ室20a内を容積と圧力とが経時変化する二つの空間に仕切るブレード(図示せず)が出没可能に収容されている。この上部圧縮機構部11においては、回転軸9の回転に伴い、低圧のガス冷媒が上部シリンダ室20a内に吸入されて加圧され、加圧されて高圧になったガス冷媒は密閉ケース8内に吐出される。
【0020】
下部圧縮機構部12は、内部に下部シリンダ室20bを有する下部シリンダ21bを有し、下部シリンダ室20bの上方端面は仕切板22により閉止され、下部シリンダ室20bの下方端面は副軸受16により閉止されている。下部シリンダ室20b内には回転軸9の下部偏心部17bが位置しており、この下部偏心部17bには下部ローラ23bが嵌合されている。下部ローラ23bは、回転軸9の回転時にその外周面を下部シリンダ21bの内周面に線接触させながら下部シリンダ室20b内で偏心回転するように配置されている。下部シリンダ21bには、先端部を下部ローラ23bの外周面に当接させ、回転軸9の回転に伴って下部シリンダ室20b内を容積と圧力とが経時変化する二つの空間に仕切るブレード(図示せず)が出没可能に収容されている。この下部圧縮機構部12においては、回転軸9の回転に伴い、低圧のガス冷媒が下部シリンダ室20b内に吸入されて加圧され、加圧されて高圧になったガス冷媒は密閉ケース8内に吐出される。
【0021】
ここで、アキュムレータ3から上部・下部圧縮機構部11、12にガス冷媒を供給する機構について説明する。アキュムレータ3と圧縮機本体2との間には、二つの吸入管(上
部吸入管24a、下部吸入管24b)が設けられ、アキュムレータ3内のガス冷媒が上部
吸入管24a内を通って上部圧縮機構部11に供給され、アキュムレータ3内のガス冷媒が下部吸入管24b内を通って下部圧縮機構部12に供給される。
【0022】
これらの上部・下部吸入管24a、24bは、アキュムレータ3の密閉ケース14の底部を貫通して設けられており、上部・下部吸入管24a、24bの一端はアキュムレータ3内の上方で開口している。上部・下部吸入管24a、24bのアキュムレータ3内での開口位置は、略同じ高さ位置とされている。
【0023】
上部・下部吸入管24a、24bにおけるアキュムレータ3の底部の下側に位置する部分は、圧縮機本体2側に向けて屈曲されて密閉ケース8の側面を貫通し、上部吸入管24aの他端が上部圧縮機構部11に接続され、下部吸入管24bの他端が下部圧縮機構部12に接続されている。すなわち、二つの上部・下部吸入管24a、24bは、二つの上部・下部圧縮機構部11、12に対して1対1で接続されている。
【0024】
上部吸入管24aは、アキュムレータ3の底部を貫通位置25aにおいて貫通しており、下部吸入管24bは、アキュムレータ3の底部を貫通位置25bにおいて貫通している。
図2に示すように、圧縮機本体2の回転軸9から貫通位置25aまでの距離を“R1”とし、回転軸9から貫通位置25bまでの距離を“R2”とすると、“R1>R2”の関係が成立している。言い換えると、上部・下部吸入管24a、24bがアキュムレータ3の底部を貫通する位置(貫通位置25a、25b)は、下部吸入管24bが上部吸入管24aより回転軸9に近付けられている。また、上部・下部吸入管24a、24bにおける貫通位置25a、25bから下向きに延出して圧縮機本体2側に向けて直角に屈曲する部分までの距離を、
図1に示すように、上部吸入管24aにおいて“H1”とし、下部吸入管24bにおいて“H2”とすると、“H1<H2”の関係が成立している。このような関係(R1>R2、H1<H2の関係)により、上部吸入管24aの流路長さ“L1”と、下部吸入管24bの流路長さ“L2”とが略同じとされている。
【0025】
ここで、上述した構造の回転式圧縮機では、ガス冷媒をアキュムレータから圧縮機構部に吸入する吸入管の共鳴周波数f[Hz]と運転周波数とを一致させ、過給効果を利用することによりシリンダ室に吸入されるガス冷媒の体積効率を向上させることができる。このときの吸入管の共鳴周波数f[Hz]は、
f=(2m−1)C/4(L+V/A) と表わすことができる。
但し、m=1,2,3,……
また、C:冷媒の音速(m/s)
L:吸入管の長さ(m)
V:排除容積(m
3)
A:吸入管の断面積(m
2) である。
【0026】
このような構成において、この多気筒回転式圧縮機4においては、電動機部10に通電することにより回転軸9が軸心回りに回転し、回転軸9の回転と共に上部・下部ローラ23a、23bが上部・下部シリンダ室20a、20b内で偏心回転し、上部・下部圧縮機構部11、12が駆動される。
【0027】
上部・下部圧縮機構部11、12が駆動された場合には、上部・下部ローラ23a、23bの偏心回転に伴って上部・下部シリンダ室20a、20b内の二つの空間の容積と圧力とが変化する。そして、この空間内の容積と圧力との変化により、アキュムレータ3内から低圧のガス冷媒が上部・下部吸入管24a、24b内を通って上部・下部シリンダ室20a、20b内に吸入され、吸入された低圧のガス冷媒は圧縮されて高圧のガス冷媒となる。
【0028】
高圧となったガス冷媒は、圧縮機本体2の密閉ケース8内に吐出され、密閉ケース8内の高圧のガス冷媒が凝縮器5、膨張装置6、蒸発器7、アキュムレータ3を循環し、低圧のガス冷媒となって再びアキュムレータ3から上部・下部シリンダ室20a、20b内に吸入される。
【0029】
ここで、上部吸入管24aの流路長さ“L1”と下部吸入管24bの流路長さ“L2”とが略同じとされているため、上部・下部吸入管24a、24bはその流路長さに応じた共鳴周波数が近接し、
図3の関係図に示すように、上部・下部圧縮機構部11、12において体積効率が最大となる運転周波数の値が接近する。そこで、その接近した値の運転周波数で多気筒回転式圧縮機4を運転することにより、圧縮機構部全体での体積効率を向上させることができる。
【0030】
これにより、圧縮機本体2やアキュムレータ3を大型化することなく圧縮能力の高い多気筒回転式圧縮機4を提供することができる。
【0031】
一方、
図4は、二つの圧縮機構部にガス冷媒を吸入する二つの吸入管の流路長さが異なる比較例の多気筒回転式圧縮機における運転周波数と体積効率との関係を示した関係図である。
図4に示した関係図によれば、二つの吸入管はその長さに応じて共鳴周波数が異なるため、二つの圧縮機構部において体積効率が最大となる運転周波数の値が異なる。したがって、二つの圧縮機構部の体積効率をともに最大とする運転周波数で多気筒回転式圧縮機を運転することはできず、圧縮機構部全体での体積効率の向上は抑制されている。
【0032】
なお、第1の実施の形態では、二つの圧縮機構部(上部・下部圧縮機構部11、12)を有する多気筒回転式圧縮機4を例に挙げて説明したが、本発明は、三つ以上の圧縮機構部を有する多気筒回転式圧縮においても適用できるものである。
【0033】
(第2の実施形態)
第2の実施形態について、
図5及び
図6に基づいて説明する。なお、第2の実施形態及びその他の実施形態において、第1の実施形態で説明した構成要素と同じ構成要素には同じ符号を付け、重複する説明は省略する。
【0034】
第2の実施形態の多気筒回転式圧縮機4Aの基本的な構成は第1の実施形態の多気筒回転式圧縮機4と同じであり、第2の実施形態の多気筒回転式圧縮機4Aが第1の実施形態の多気筒回転式圧縮機4と異なる点は、アキュムレータ3と圧縮機本体2との間に設けられた二つの吸入管(上部吸入管31a、下部吸入管31b)の構成である。
【0035】
上部吸入管31aは、アキュムレータ3内のガス冷媒が上部圧縮機構部11に供給される吸入管であり、下部吸入管31bは、アキュムレータ3内のガス冷媒が下部圧縮機構部12に供給される吸入管である。これらの上部・下部吸入管31a、31bは、アキュムレータ3の密閉ケース14の底部を貫通して設けられ、一端がアキュムレータ3内の上方で開口されている。上部・下部吸入管31a、31bのアキュムレータ3内での開口位置は、略同じ高さ位置とされている。
【0036】
また、上部吸入管31aは、アキュムレータ3の底部を貫通位置32aで貫通し、アキュムレータ3の底部を貫通した後に圧縮機本体2側に屈曲され、密閉ケース8の側面を貫通して他端が上部圧縮機構部11に接続されている。下部吸入管31bは、アキュムレータ3の底部を貫通位置32bで貫通し、アキュムレータ3の底部を貫通した後に圧縮機本体2側に屈曲され、密閉ケース8の側面を貫通して他端が下部圧縮機構部12に接続されている。
【0037】
図6に示すように、圧縮機本体2の回転軸9から貫通位置32aまでの距離を“R1”とし、回転軸9から貫通位置32bまでの距離を“R2”とすると、“R1>R2”の関係が成立している。言い換えると、上部・下部吸入管31a、31bがアキュムレータ3の底部を貫通する位置(貫通位置32a、32b)は、下部吸入管31bが上部吸入管31aより回転軸9に近付けられている。また、上部・下部吸入管31a、31bにおける貫通位置32a、32bから下向きに延出して圧縮機本体2側に向けて屈曲する部分までの距離を、
図5に示すように、上部吸入管31aにおいて“H1”とし、下部吸入管31bにおいて“H2”とすると、“H1<H2”の関係が成立している。
【0038】
さらに、下部吸入管31bにおけるアキュムレータ3の底部を貫通してアキュムレータ3外に位置する部分には、垂直面内に位置して圧縮機本体2側に向けて屈曲した一つの直角曲げ部33が設けられている。
【0039】
また、上部吸入管31aには、下部吸入管31bとの干渉を避けるための二つの曲げ部
が設けられている。これらの二つの曲げ部は、圧縮機本体2との接続側において水平面内に位置する鈍角曲げ部34と、アキュムレータ3の底部側において垂直面内に位置する直角曲げ部35とである。
【0040】
これらの上部吸入管31aと下部吸入管31bとは、同一の鉛直線上の上下の位置で、同一方向から密閉ケース8の側面を貫通して設けられており、
図6に示すように、上部・下部吸入管31a、31bが密閉ケース8の側面を貫通する部分は、上下方向で重なっている。
【0041】
ここで、この多気筒回転式圧縮機4Aでは、上述したR1>R2、H1<H2の関係が成立し、下部吸入管31bに直角曲げ部33が設けられ、上部吸入管31aに鈍角曲げ部34と直角曲げ部35とが設けられていることにより、上部吸入管31aの流路長さ“L1”と、下部吸入管31bの流路長さ“L2”とが略同じとされている。
【0042】
このような構成において、この多気筒回転式圧縮機4Aでは、上部吸入管31aの流路長さ“L1”と下部吸入管31bの流路長さ“L2”とが略同じとされているため、
図3の関係図に示すように、圧縮機構部全体での体積効率を向上させることができる。これにより、圧縮機本体2やアキュムレータ3を大型化することなく圧縮能力の高い多気筒回転式圧縮機4Aを提供することができる。
【0043】
なお、下部吸入管31bには直角曲げ部33が一つ設けられているだけであるため、下部吸入管31bの流路長さをより短くすることができる。一方、上部吸入管31aには、鈍角曲げ部34と直角曲げ部35とが設けられているため、下部吸入管31bとの干渉を防止しつつ上部吸入管31aの流路長さをより長くすることができる。そして、下部吸入管31bに一つの直角曲げ部33を設け、上部吸入管31aに鈍角曲げ部34と直角曲げ部35とを設けることにより、上部吸入管31aと下部吸入管31bとの流路長さを略同じにすることをより一層容易に行えるようになる。
【0044】
また、上部吸入管31aと下部吸入管31bとは、同一の鉛直線上の上下の位置で、同一方向から密閉ケース8の側面を貫通して設けられているため、上部・下部吸入管31a、31bを圧縮機本体2に接続する際の作業性、例えば、上部・下部吸入管31a、31bが密閉ケース8を貫通する部分の溶接作業の作業性を向上させることができ、多気筒回転式圧縮機4Aの製造性を向上させることができる。
【0045】
上部吸入管31aについては、鈍角曲げ部34の角度を135°とすれば、市販のエルボを利用することができ、製造コストを下げることができる。
【0046】
(第3の実施形態)
本発明の第3の実施形態を
図7及び
図8に基づいて説明する。
【0047】
第3の実施形態の多気筒回転式圧縮機4Bの基本的な構成は第1の実施形態の多気筒回転式圧縮機4と同じであり、第3の実施形態の多気筒回転式圧縮機4Bと第1の実施形態の多気筒回転式圧縮機4との異なる点は、アキュムレータ3と圧縮機本体2との間に設けられた二つの吸入管(上部吸入管41a、下部吸入管41b)の構成である。
【0048】
上部吸入管41aは、アキュムレータ3内のガス冷媒が上部圧縮機構部11に供給される吸入管であり、下部吸入管41bは、アキュムレータ3内のガス冷媒が下部圧縮機構部12に供給される吸入管である。これらの上部・下部吸入管41a、41bは、アキュムレータ3の密閉ケース14の底部を貫通して設けられ、一端がアキュムレータ3内の上方で開口されている。上部・下部吸入管41a、41bのアキュムレータ3内での開口位置
は、略同じ高さ位置とされている。
【0049】
また、上部吸入管41aは、アキュムレータ3の底部を貫通位置42aで貫通し、アキュムレータ3の底部を貫通した後に圧縮機本体2側に屈曲され、密閉ケース8の側面を貫通して他端が上部圧縮機構部11に接続されている。下部吸入管41bは、アキュムレータ3の底部を貫通位置42bで貫通し、アキュムレータ3の底部を貫通した後に圧縮機本体2側に屈曲され、密閉ケース8の側面を貫通して他端が下部圧縮機構部12に接続されている。
【0050】
図8に示すように、圧縮機本体2の回転軸9から貫通位置42aまでの距離を“R1”とし、回転軸9から貫通位置42bまでの距離を“R2”とすると、“R1>R2”の関係が成立している。言い換えると、上部・下部吸入管41a、41bがアキュムレータ3の底部を貫通する位置(貫通位置42a、42b)は、下部吸入管41bが上部吸入管41aより回転軸9に近付けられている。また、上部・下部吸入管41a、41bにおける貫通位置42a、42bから下向きに延出して圧縮機本体2側に向けて屈曲する部分までの距離を、
図7に示すように、上部吸入管41aにおいて“H1”とし、下部吸入管41bにおいて“H2”とすると、“H1<H2”の関係が成立している。
【0051】
さらに、上部吸入管41aにおける密閉ケース8の側面を貫通する部分とアキュムレータ3の底部を貫通する部分との間には、密閉ケース8の側面に対する貫通箇所より下方に位置する曲げ部43が設けられている。
【0052】
ここで、この多気筒回転式圧縮機4Bでは、上述したR1>R2、H1<H2の関係が成立し、さらに、上部吸入管41aに曲げ部43が設けられていることにより、上部吸入管41aの流路長さ“L1”と、下部吸入管41bの流路長さ“L2”とが略同じとされている。
【0053】
このような構成において、この多気筒回転式圧縮機4Bでは、上部吸入管41aの流路長さ“L1”と下部吸入管41bの流路長さ“L2”とが略同じとされているため、
図3の関係図に示すように、圧縮機構部全体での体積効率を向上させることができる。これにより、圧縮機本体2やアキュムレータ3を大型化することなく圧縮能力の高い多気筒回転式圧縮機4Bを提供することができる。
【0054】
また、上部吸入管41aに曲げ部43を設けることにより、上部吸入管41aの流路長さをより長くすることができ、上部吸入管41aと下部吸入管41bとの流路長さを略同じにすることをより一層容易に行えるようになる。
【0055】
また、曲げ部43を設けることにより、上部吸入管41aとアキュムレータ3の底部とが干渉しにくくなり、アキュムレータ3の底部を下げることが可能となり、アキュムレータ3の底部を下げてアキュムレータ3の容量を大きくすることにより多気筒回転式圧縮機4Bの圧縮能力をさらに向上させることが可能となる。
【0056】
以上、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これらの実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。