(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
【発明を実施するための形態】
【0012】
以下、本実施形態について、図面を参照して説明する。
図1は、密閉型圧縮機1の縦断面図および、たとえば冷房専用機である冷凍サイクル装置Rの冷凍サイクル構成図である。
【0013】
図中1は、密閉型圧縮機(以下、単に「圧縮機」と呼ぶ)であり、この圧縮機1については後述する。前記圧縮機1の上端部には冷媒管Pが接続され、この冷媒管Pには凝縮器2と、気液分離器3と、膨張弁(膨張装置)4と、蒸発器5およびアキュームレータ6が順次設けられる。さらに、冷媒管Pはアキュームレータ6から2本に分岐し前記圧縮機1の側部に接続され、これらで冷凍サイクル装置Rの冷凍サイクルが構成される。
【0014】
また、冷凍サイクル装置Rには、インジェクション回路Kが設けられる。このインジェクション回路Kは、凝縮器2と膨張弁4との間に介設される気液分離器3で気液分離された液冷媒の一部をインジェクション管Paに分流し、インジェクション管Paに設けた開閉弁7と膨張弁8を介して圧縮機1に、後述するようにして導くためのものである。
【0015】
つぎに、前記圧縮機1について説明する。
圧縮機1は、密閉容器10を備えていて、この密閉容器10内の上部側に電動機部11が収容され、下部側に圧縮機構部12が収容され、これら電動機部11と圧縮機構部12は回転軸13を介して連結される。密閉容器10の内底部に潤滑油Sが集溜されるとともに、残りの内部空間は圧縮機構部12で圧縮された高圧のガス冷媒で満たされる。
【0016】
密閉容器10の上面部には、孔部からなる吐出部1aが設けられ、前記凝縮器2に連通する冷媒管Pが接続される。さらに、密閉容器10の下部周壁には2個の孔部からなる吸込み部1b,2bが設けられ、アキュームレータ6に連通する冷媒管Pが接続される。
【0017】
上記電動機部11は、回転軸13に嵌着固定される回転子(ロータ)15と、この回転子15の外周面と狭小の間隙を介して内周面が対向し、密閉容器10内周壁に嵌着固定される固定子(ステータ)16とから構成される。
【0018】
回転軸13には、外周側に向けて張り出した二つの円柱状の偏心部a,bが形成されている。これら偏心部a,bは、回転軸13の軸方向に沿って所定寸法離間した位置に、回転軸13の回転方向に沿って180°変位した位置に設けられる。
【0019】
圧縮機構部12は、回転軸13の軸方向に沿って主軸受17と、内径孔を有する第1のシリンダ18と、中間仕切り板20と、内径孔を有する第2のシリンダ22と、副軸受23を備えている。
主軸受17は取付け具により第1のシリンダ18に固定され、副軸受23は取付け具により第2のシリンダ22と中間仕切り板20を介して第1のシリンダ18に固定される。これら主軸受17と副軸受23は、回転軸13を回転自在に軸支している。
【0020】
主軸受17には、この周囲を囲む中空のケースである第1のマフラケース25が取付けられていて、内部にマフラ室が形成される。さらに、第1のマフラケース25には、マフラ室内と密閉容器10内の空間とを連通する複数の連通孔cが設けられる。これらの連通孔cは、密閉容器10内底部に集溜される潤滑油Sの液面よりも上方に位置している。
【0021】
前記副軸受23には、この周囲を囲む中空のケースである第2のマフラケース26が取付けられていて、内部にマフラ室が形成される。副軸受23と、第2のシリンダ22および中間仕切り板20は、常に、確実に潤滑油Sに浸漬される。第1のシリンダ18と、第1のマフラケース25が圧縮条件等の影響で、潤滑油Sから露出することがある。
【0022】
第1のシリンダ18は、密閉容器10の内周壁に嵌着固定される。第1のシリンダ18の内径孔は、上端側を主軸受17により閉止され、下端側を中間仕切り板20により閉止されて、第1のシリンダ室18Aが形成される。
第2のシリンダ22は、中間仕切り板20を介して第1のシリンダ18に取付けられる。第2のシリンダ22の内径孔は、上端側を中間仕切り板20に閉止され、下端側を副軸受23に閉止されて、第2のシリンダ室22Aが形成される。
【0023】
第1・第2のシリンダ室18A,22Aには回転軸13が挿通され、回転軸13に形成される一方の偏心部aが第1のシリンダ室18A内に位置し、回転軸13に形成される他方の偏心部bが第2のシリンダ室22A内に位置する。
一方の偏心部aにはローラ27が嵌合され、他方の偏心部bにもローラ28が嵌合される。これらのローラ27,28は、回転軸13の回転にともない外周壁の一部を第1・第2のシリンダ室18A,22Aの内周壁に当接しながら転動する。
【0024】
第1・第2のシリンダ室18A,22Aには、それぞれスライド自在にブレード30,31が設けられており、ブレード30,31の先端部がスプリング等の弾性体dにより付勢されてローラ27,28の外周壁に当接する。
【0025】
第1・第2のシリンダ室18A,22Aの内周壁一部にローラ27,28の外周壁一部が当接し、ローラ27,28の外周壁にブレード30,31の先端部が弾性的に当接することにより、第1・第2のシリンダ室18A,22A内はローラ27,28の転動にともなって容積が変動する二つの空間に仕切られる。
【0026】
第1のシリンダ18には、低圧のガス冷媒を第1のシリンダ室18A内に吸込むための上記吸込み部1bが設けられる。第2のシリンダ22には、低圧のガス冷媒を第2のシリンダ室22A内に吸込むための上記吸込み部2bが設けられる。
【0027】
主軸受17のフランジ部には、ローラ27の偏心運動によって開閉される第1の吐出弁機構33が設けられる。第1の吐出弁機構33が開放されることで、第1のシリンダ室18Aと主軸受17に取付けられる第1のマフラケース25内のマフラ室とが連通するようになっている。
【0028】
副軸受23のフランジ部には、ローラ28の偏心運動によって開閉される第2の吐出弁機構34が設けられる。第2の吐出弁機構34が開放されることで、第2のシリンダ室22Aと副軸受23に取付けられる第2のマフラケース26内のマフラ室とが連通するようになっている。
【0029】
主軸受17に取付けられる第1のマフラケース25内のマフラ室と、副軸受23に取付けられる第2のマフラケース26内のマフラ室とは、主軸受17のフランジ部と、第1のシリンダ18と、中間仕切り板20と、第2のシリンダ22と、副軸受23のフランジ部に設けられる吐出案内流路(図示しない)を介して互いに連通される。
【0030】
一方、インジェクション回路Kを構成するインジェクション管Paは、密閉容器10の側部に設けられた孔部を貫通して密閉容器10内部に挿通され、中間仕切り板20に対向する。中間仕切り板20には、この側部(外周面)から中心部に向かって横孔35が設けられていて、インジェクション管Paの先端部は横孔35に挿入し密に嵌合される。
【0031】
中間仕切り板20の中心部には、回転軸13の偏心部a,b相互間部分が挿通する挿通用孔20aが設けられていて、横孔35先端は挿通用孔20aまでは到達せず、その手前側で終わる。インジェクション管Paの先端は横孔35の先端までは到達せず、ある程度の間隙を有するように寸法設定される。
【0032】
そして、インジェクション管Pa先端と横孔35先端との間の横孔35部分に、縦孔からなる第1のインジェクションポート36aと、第2のインジェクションポート36bが設けられる。
【0033】
図2(A)は、
図1に丸印Mで示す、中間仕切り板20の一部を拡大して示す図であり、
図2(B)は、さらに中心線O1−O2に沿う縦断面図である。
中間仕切り板20の中心部には回転軸13の一部が挿通する挿通用孔20aが設けられ、平面視でリング状をなす。さらに、周壁一部から挿通用孔20aの中心軸Oに向かって横孔35が設けられる。当然ながら、横孔35の直径は中間仕切り板20の板厚の範囲内に設定される。
【0034】
横孔35の先端からわずかに手前側の位置に、第1のインジェクションポート36aが中間仕切り板20上面と横孔35を連通して設けられる。そして、中間仕切り板20下面と横孔35を連通して第2のインジェクションポート36bが設けられる。
【0035】
中間仕切り板20および挿通用孔20aの中心軸Oから第1のインジェクションポート36aの中心軸O1までの距離Laと、中間仕切り板20の挿通用孔20a中心軸Oから第2のインジェクションポート36bの中心軸O2までの距離Lbは互いに同一(La=Lb)であり、横孔35とは垂直に交差する。
すなわち、第1・第2のインジェクションポート36a,36bは、円周方向において互いに同一角度位置で、かつ互いの中心軸O1,O2位置が合致する位置に設けられる。
【0036】
そして、第1のインジェクションポート36aの直径φd1と、第2のインジェクションポート36bの直径φd2は、互いに異径である。ここでは、第1のインジェクションポート36aの直径φd1は、第2のインジェクションポート36bの直径φd2よりも大(φd1>φd2)に設定される。
このように、距離Laと距離Lbを同一にすることにより、第1・第2のインジェクションポート36a,36bの直径が異なっても、容易に加工することができる。
【0037】
このような構成において、電動機部11に通電すると回転軸13が回転し、圧縮機構部12が駆動されることにより、ブレード30,31で仕切られた第1・第2のシリンダ室18A,22A内の一方の空間が負圧化されガス冷媒が流入する。
【0038】
180°の位相差で設けられたローラ27,28が回転軸13の回転にともなって転動し、第1・第2のシリンダ室18A,22A内に流入されたガス冷媒は、一方の空間の容積が徐々に小さくなることで圧縮される。
【0039】
所定圧にまで圧縮されると、第1の吐出弁機構33が開放されて、第1のシリンダ室18Aから第1のマフラケース25のマフラ室に吐出される。さらに、180°の間隔を有して、第2の吐出弁機構34が開放されて、第2のシリンダ室22Aから第2のマフラケース26のマフラ室に吐出される。
【0040】
そのあと、第2のマフラケース26内に吐出されたガス冷媒は、第2のシリンダ22と、中間仕切り板20と、第1のシリンダ18と、主軸受17に連続して設けられた吐出案内流路を介して第1のマフラケース25内のマフラ室に導かれる。そして、このマフラ室内に充満するガス冷媒とともに連通孔cから密閉容器10内の空間に導かれる。
【0041】
圧縮機1の密閉容器10内に充満する高温高圧のガス冷媒は、吐出部1aに接続する冷媒管Pに流通して凝縮器2に導かれる。ここで凝縮液化して気液分離器3に導かれ、さらに気液分離されて一旦、集溜される。そのあと、液冷媒は膨張弁4で減圧されて蒸発器5で蒸発する。この蒸発によって周囲空気が冷却され、冷凍サイクル装置Rとして冷凍(冷却)能力を発揮する。
【0042】
蒸発器5を出た冷媒は、アキュームレータ6で気液分離され、圧縮機1の第1・第2の吸込み部1b,2bを経て、第1のシリンダ室18Aと第2のシリンダ室22Aに導かれて圧縮される。そして、上述のように再び圧縮されて、上述の系路を循環する。
【0043】
一方、圧縮機1の運転にともなって、第1・第2のシリンダ室18A,22Aで圧縮され、密閉容器10に充満するガス冷媒温度が上昇し、冷媒管Pに吐出されることで冷媒管Pの温度が上昇する。
【0044】
冷媒管Pに取付けられる温度センサ(図示しない)が所定温度以上を検知すると、制御手段(図示しない)へ検知信号を送る。制御手段はインジェクション回路Kの開閉弁7を開放する制御を行う。
【0045】
凝縮器2で液化した冷媒を集溜する気液分離器3は受液器の機能をなしていて、ここから液冷媒の一部がインジェクション管Paに導かれる。膨張弁8は、温度センサの検知温度に応じて開度を調整する、流量調整弁としての機能を有する。
【0046】
圧縮機1内のインジェクション管Paに導かれた液冷媒は、中間仕切り板20の横孔35の先端部から第1のインジェクションポート36aと、第2のインジェクションポート36bに分流される。
【0047】
液冷媒は、第1のインジェクションポート36aから第1のシリンダ室18Aに導かれ、第1のシリンダ室18A内の圧縮途中のガス冷媒中に注入されて、ガス冷媒を冷却する。さらに、液冷媒は第2のインジェクションポート36bから第2のシリンダ室22Aに導かれ、第2のシリンダ室22A内の圧縮途中のガス冷媒中に注入されて、ガス冷媒を冷却する。
【0048】
図3は、第1のシリンダ室18Aの平面図であり、この第1のシリンダ室18A内でローラ27は実線位置から一点鎖線位置を介して実線位置に、矢印方向である反時計回り方向に連続して偏心運動する。
第1のシリンダ室18Aにおいて、ローラ27(偏心部aの偏心方向)がブレード30の方向に一致する位置を基準位置(0°)とし、ローラ27が基準位置から反時計方向に6°回転した位置で、ローラ27の下端面から第1のインジェクションポート36aが開放され始め、第1のシリンダ室18A内に液冷媒が注入される。
【0049】
ローラ27の偏心回転運動により、回転角度が増している間は、第1のインジェクションポート36aの開放が維持される。よって第1のインジェクションポート36aから第1のシリンダ室18A内に液冷媒の注入が継続され、第1のシリンダ室18Aで圧縮されるガス冷媒を冷却する。
【0050】
ローラ27の回転角度位置が180°を越え、210°に至るころ、ローラ27の下端面が第1のインジェクションポート36aを閉塞し始める。よって、第1のインジェクションポート36aから第1のシリンダ室18Aへの液冷媒の注入量が漸次、低減する。
【0051】
ローラ27の回転角度位置(偏心部aの偏心方向)が212°に至ると、第1のインジェクションポート36aはローラ27の下端面によって完全に閉塞され、第1のシリンダ室18Aへの液冷媒の注入が停止する。
【0052】
この状態は、ローラ27の回転角度位置が360°を越えて、6°に至るまで継続し、6°に至ると、再び上述のようにローラ27の下端面から第1のインジェクションポート36aが開放され、上述の作用を繰り返す。
【0053】
第2のシリンダ室22Aにおいては、ローラ28の位置が、第1のシリンダ室18A内のローラ27とは180°相対する位置に設けられるところから、異なるタイミングで第2のインジェクションポート36bを開閉作用する。
【0054】
また、第2のインジェクションポート36bの直径φd2は、第1のインジェクションポート36aの直径φd1より小さいため、第2のインジェクションポート36bが開くローラ28の回転角度範囲は、第1のインジェクションポート36aが開くローラ27の回転角度範囲(6°〜212°)よりも小さい。
【0055】
上述したように、第1のインジェクションポート36aの直径φd1と、第2のインジェクションポート36bの直径φd2を、異径に設定する。
ここでは、中間仕切り板20の上部に第1のシリンダ室18Aを備えた第1のシリンダ18を設け、中間仕切り板20の下部に第2のシリンダ室22Aを備えた第2のシリンダ22を設けた。第2のシリンダ22は、密閉容器10内底部に集溜する潤滑油S内に常時浸漬されるが、第1のシリンダ18は圧縮条件により潤滑油Sの油面から露出することが多い。
【0056】
そこで、第1のインジェクションポート36aの直径φd1を、第2のインジェクションポート36bの直径φd2よりも大(φd1>φd2)に設定する。第1・第2のシリンダ室18A,22Aへの液冷媒の注入量は、第1・第2のインジェクションポート36a,36bの直径に比例する。したがって、第1のシリンダ室18Aへの液冷媒の注入量が、第2のシリンダ室22Aへの液冷媒の注入量よりも大になる。
【0057】
第2のシリンダ22は、密閉容器10の内底部に集溜される潤滑油S中に常時浸漬状態となり冷却されているので、第2のシリンダ室22Aに注入される液冷媒の注入量が第1のシリンダ室18Aに注入される液冷媒の注入量よりも少なくても、過熱状態に陥ることはない。
【0058】
これに対して第1のシリンダ18は、中間仕切り板20の上部にあり、通常は、この上部に取付けられる主軸受17のフランジ部まで潤滑油Sが集溜されているが、圧縮条件によっては潤滑油Sの液面が低下し、第1のシリンダ18が潤滑油Sの油面から露出することが多い。
【0059】
すなわち、第1のシリンダ室18Aと第2のシリンダ室22Aとで同じ圧縮作用をなしていても、第1のシリンダ室18Aの方が第2のシリンダ室22Aよりも温度上昇し易い。そこで、第1のインジェクションポート36aを介して第1のシリンダ室18Aへの液冷媒の注入量を多くする。効率の良い冷却をなすことで、圧縮性能の向上を得られる。
【0060】
図4は、本実施形態の変形例を示す、中間仕切り板20の一部を拡大して示す縦断面図である。
基本的には、第1のインジェクションポート36a1が中間仕切り板20上面と横孔35を連通して設けられ、第2のインジェクションポート36b1が中間仕切り板20下面と横孔35を連通して設けられることは変わりがない。そして、第1のインジェクションポート36a1の直径d1φを、第2のインジェクションポート36b1の直径d2φよりも大(φd1>φd2)に設定することも、同一である。
【0061】
ここでは、中間仕切り板20の挿通用孔20a中心軸Oから第1および第2のインジェクションポート36a1、36b1の最も遠い内周面までの距離Lが同一になるようにされている。
【0062】
換言すれば、第1・第2のインジェクションポート36a1,36b1の直径φd1,φd2を
図2に示したものと変えることなく、直径の大きな第1のインジェクションポート36a1の中心線O1を、直径の小さな第2のインジェクションポート36b1の中心線O2よりも中間仕切り板20の挿通用孔20aの中心軸O方向にずらして設ける。
【0063】
したがって、中間仕切り板20の挿通用孔20a中心軸Oから第1のインジェクションポート36a1の中心線O1までの距離Laに対して、中間仕切り板20の挿通用孔20a中心軸Oから第2のインジェクションポート36b1の中心線O2までの距離Lbが大になる。
【0064】
第1・第2のシリンダ室18A,22Aにおいて、ローラ27,28が偏心回転運動をなし第1・第2のインジェクションポート36a1,36b1を開閉する。
なお詳細に説明すれば、たとえば第1のシリンダ室18Aにおいて、ローラ27が偏心回転運動をなし、第1のシリンダ室18Aにおいて、ローラ27(偏心部aの偏心方向)がブレード30の方向に一致する位置を基準位置(0°)とし、ローラ27が基準位置から反時計方向に6°回転した位置で、ローラ27の下端面から第1のインジェクションポート36a1が開放される。
【0065】
ミクロ的に見れば、第1のインジェクションポート36a1の外周端から開放され始め、同時に、第1のシリンダ室18A内に液冷媒の注入が開始される。ローラ27の回転移動にともなって、第1のインジェクションポート36a1の開放面積が徐々に拡大し、液冷媒の注入量が増大する。
【0066】
ローラ27下端面が第1のインジェクションポート36a1から完全に離間したとき、液冷媒の注入量が最大となり、再び第1のインジェクションポート36a1を閉塞するまで、その状態(液冷媒の注入量)が維持される。
【0067】
そして、ローラ27の回転角度位置(偏心部aの偏心方向)が212°になると、ローラ27の下端面で第1のインジェクションポート36a1が閉塞されるが、このときも第1のインジェクションポート36aの外周端から徐々に閉塞され始める。液冷媒の注入量が絞られ、ローラ27の下端面が第1のインジェクションポート36a1を完全に閉塞した状態で液冷媒の注入が停止する。
【0068】
中間仕切り板20の挿通用孔20a中心軸Oから第1および第2のインジェクションポート36a1、36b1の最も遠い内周面までの距離Lが同一になるようにされているため、第2のインジェクションポート36b1が開くローラ28の回転角度範囲も、第1のインジェクションポート36a1が開くローラ27の回転角度範囲(6°〜212°)と略同一になる。
【0069】
したがって、互いに直径の異なる第1・第2のインジェクションポート36a1,36b1を開閉するローラ27,28の回転角度範囲を略同一にして、効果的な冷却をなすことができる。
【0070】
なお、上記各実施形態においては、中間仕切り板20の上側に位置する第1のシリンダ室18Aに液冷媒を導く第1のインジェクションポート36aの直径を、中間仕切り板20の下側に位置する第2のシリンダ室22Aに液冷媒を導く第2のインジェクションポート36bの直径よりも大きく形成したものについて説明したが、第2のシリンダ室22Aの方が第1のシリンダ室18Aよりも過熱される圧縮機においては、第2のインジェクションポート36bの直径φd2を、第1のインジェクションポート36aの直径φd1よりも大きく(φd1<φd2)形成すれば良い。
【0071】
以上、本実施形態を説明したが、上述の実施形態は、例として提示したものであり、実施形態の範囲を限定することは意図していない。この新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置換え、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ともに、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。