(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
前記圧縮機本体と前記アキュムレータとは円筒状に形成され、前記圧縮機本体の半径をRとすると、前記吸入管が前記アキュムレータの円筒中心から半径Rの円内に収まることを特徴とする請求項1記載の圧縮機。
前記湾曲部は、前記圧縮機本体から遠ざかる方向に半円状に湾曲する第1湾曲部と、この第1湾曲部の先端側から前記圧縮機本体の方向に湾曲する第2湾曲部とを有することを特徴とする請求項1又は2記載の圧縮機。
【背景技術】
【0002】
従来、密閉ケース内に圧縮機構部を収容した圧縮機本体とこの圧縮機本体に支持されたアキュムレータとを有してガス冷媒を圧縮する圧縮機において、ガス冷媒が圧縮機構部に吸い込まれる際に発生するガス冷媒の脈動による圧力波の共振作用により圧縮機構部に吸い込まれるガス冷媒の量が多くなる吸込過給効果を利用することにより、圧縮機の能力を増大することが知られている。この吸込過給効果を圧縮機の最大回転数のときに得られるようにすることにより、圧縮機の最大能力を増大でき、最小能力から最大能力までの能力可変幅を大きくすることができる。
【0003】
この吸込過給効果が得られる圧縮機の共振ピーク回転数f(s
−1)は、下記特許文献1に記載されているように、f=(2m−1)C/4{L+(V/A)}の式から求めることができる。
但し、
mは、1、2、3、…、の関数
Cは、ガス冷媒を伝わる音の速さ(m/s)
Lは、アキュムレータから圧縮機構部へガス冷媒が流れる吸入管の長さ(m)
Vは、圧縮機構部の排除容積(m
3)
Aは、吸入管の断面積(m
2)
である。
【0004】
このため、伝わる音の速さCが大きくなるR32冷媒或いはR32冷媒を70重量%以上含む混合冷媒を使用する場合には、従来のR410A冷媒を使用する場合と同一の構成では吸込過給効果が得られる共振ピーク回転数fが大きくなり、圧縮機の許容回転数の範囲より高回転側にシフトすることがある。そこで、R32冷媒或いはR32冷媒を70重量%以上含む混合冷媒を使用する場合において、共振ピーク回転数fを圧縮機の許容回転数の範囲内に保つためには、L+(V/A)を大きくする必要がある。具体的には、吸入管の長さLを長くしたり、吸入管の断面積Aを小さくしたりすることが考えられる。
【発明を実施するための形態】
【0011】
(第1の実施形態)
第1の実施形態について、
図1及び
図2に基づいて説明する。
図1は冷凍サイクル装置1の全体構成を示しており、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に支持された円筒状のアキュムレータ3とを有する圧縮機である回転式圧縮機4と、圧縮機本体2に接続されて圧縮機本体2から吐出された高圧・高温のガス冷媒を凝縮して液冷媒にする凝縮器5と、凝縮器5に接続されて液冷媒を減圧する膨張装置6と、膨張装置6とアキュムレータ3との間に接続されて膨張した液冷媒を蒸発させる蒸発器7とを有している。アキュムレータ3はその上部に蒸発器7で蒸発したガス冷媒が導入される導入口3aを有し、アキュムレータ3内では導入口3aから導入されたガス冷媒に含まれる液冷媒が分離される。アキュムレータ3と圧縮機本体2とは、アキュムレータ3から圧縮機本体2にガス冷媒が流れる吸入管8により接続されている。
【0012】
この冷凍サイクル装置1では、R32冷媒或いはR32冷媒を70重量%以上含む混合冷媒が使用され、回転式圧縮機4でそのガス冷媒が圧縮されるようになっている。
【0013】
圧縮機本体2は、円筒状に形成された密閉ケース9を有し、この密閉ケース9内に、電動機部10とこの電動機部10により駆動されてガス冷媒を圧縮する圧縮機構部11とが収容されている。これらの電動機部10と圧縮機構部11とは、電動機部10が上方に配置されて圧縮機構部11が下方に配置され、電動機部10と圧縮機構部11とは上下方向に延出して軸心回りに回転可能な回転軸12により連結されている。密閉ケース9内の底部には潤滑油13が貯留されている。
【0014】
電動機部10は、回転軸12に固定された回転子14と、密閉ケース9の内側に固定されて回転子14を囲む位置に配置された固定子15とを有している。回転子14には永久磁石(図示せず)が設けられ、固定子15にはコイル(図示せず)が巻かれている。この電動機部10は、コイルに通電することにより回転子14と回転軸12とが回転軸12の軸心回りに回転するようになっている。
【0015】
圧縮機構部11は、密閉ケース9の内側に固定されて上下方向の両端が開口されたシリンダ16を有している。このシリンダ16には、シリンダ16の上端側を閉塞する閉塞部材として機能する主軸受17と、シリンダ16の下端側を閉塞する閉塞部材として機能する副軸受18とが固定されている。シリンダ16の両端が主軸受17と副軸受18とで閉塞されることにより、シリンダ16内にシリンダ室19が形成されている。
【0016】
シリンダ室19には回転軸12が挿通され、回転軸12は主軸受17と副軸受18とにより軸心回りに回転可能に軸支されている。回転軸12におけるシリンダ室19内に位置する部分には偏心部20が形成され、この偏心部20にローラ21が嵌合されている。ローラ21は、回転軸12が軸心回りに回転することに伴いシリンダ室19内で偏心回転するようになっている。
【0017】
また、シリンダ16にはブレード溝(図示せず)が形成され、このブレード溝には平板形状に形成されたブレード(図示せず)が往復移動可能に収容されている。ブレード溝の奥部にはスプリング(図示せず)が収容され、このスプリングによりブレードがローラ21側に向けて付勢され、ブレードの先端部がローラ21の外周面に当接されている。そして、ブレードの先端部がローラ21の外周面に当接することにより、シリンダ室19は、ガス冷媒を吸い込む吸込室22と、吸い込んだガス冷媒を圧縮する圧縮室(図示せず)とに二分されている。アキュムレータ3から吸込室22へのガス冷媒の吸い込みは、吸入管8と、シリンダ16に形成されて吸入管8の端部が連通される吸込口23とを経由して行われるようになっている。
【0018】
主軸受17には、圧縮室で圧縮されたガス冷媒が吐出される吐出孔24が形成され、さらに、吐出孔24を開閉する吐出弁25が取付けられている。また、主軸受17には、吐出孔24と吐出弁25とを覆う吐出マフラ26が取付けられている。吐出マフラ26には、吐出孔24から吐出マフラ26内に吐出されたガス冷媒を密閉ケース9内に流出させる流出孔27が形成されている。
【0019】
吸入管8は、アキュムレータ3の底部を貫通して設けられ、一端がアキュムレータ3内部の上方に開口し、他端が圧縮機本体2に設けられた圧縮機構部11の吸込口23に連通されている。
【0020】
吸入管8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の下側に位置する部分には、延長部28が形成されている。延長部28は湾曲した形状に形成されており、この延長部28が形成されることにより、アキュムレータ3内部の上方に開口した開口部8Aから吸込口23に接続された接続部8Bまでの吸入管8の長さ寸法が大きくなっている。また、吸入管8におけるアキュムレータ3外に位置する部分の長さ寸法が、アキュムレータ3内に位置する部分の長さ寸法より大きく設定されている。そして、吸入管8の全体の長さ寸法(開口部8Aから接続部8Bまでの長さ寸法)は、圧縮機本体2の最下部からアキュムレータ3の導入口3aまでの回転式圧縮機4の高さ寸法Hより大きく設定されている。
【0021】
また、吸入管8における吸込口23に連通される側の端部は、圧縮機本体2の外周面に溶接により接続されており、この接続は、圧縮機本体2の外周面に対する法線方向から行われている。そして、吸入管8における圧縮機本体2の外周面に接続された部分の接続方向上にアキュムレータ3の円筒中心aが位置している(
図2参照)。
【0022】
また、吸入管8におけるアキュムレータ3及び圧縮機本体2の外部に位置する部分は、ウレタン等により形成された断熱部材29により覆われている。
【0023】
図2は、圧縮機4を下から見た外形図であり、圧縮機本体2とアキュムレータ3とはそれぞれ円筒状に形成されている。アキュムレータ3は圧縮機本体2に支持されており、圧縮機本体2へのアキュムレータ3の支持は、圧縮機本体2に取付けられた固定ホルダ30と固定バンド31とを用いて行われている。ここで、圧縮機本体2の半径をRとすると、吸入管8はアキュムレータ3の円筒中心aから半径Rの円内に収まるように配置されている。このため、回転式圧縮機4を圧縮機本体2とアキュムレータ3とが重なる方向から見た場合の幅寸法Bは、圧縮機本体2の直径2R内に収まっている。
【0024】
このような構成において、この回転式圧縮機4においては、電動機部10に通電されることにより回転軸12が回転子14と共に回転軸12の軸心回りに回転し、この回転により圧縮機構部11が駆動され、シリンダ室19内でガス冷媒が圧縮される。
【0025】
圧縮されたガス冷媒の圧力が設定圧に達すると、吐出弁25が開弁され、ガス冷媒が吐出孔24から吐出マフラ26内に吐出される。吐出マフラ26内に吐出されたガス冷媒は、流出孔27から密閉ケース9内に流出する。
【0026】
密閉ケース9内に流出したガス冷媒は、凝縮器5、膨張装置6、蒸発器7の順に流れて回転式圧縮機4に戻り、凝縮器5での放熱及び蒸発器7での吸熱が行われることにより冷凍サイクルが実行される。
【0027】
ここで、この回転式圧縮機4において、伝わる音の速さが、従来広く使用されている冷媒R410Aより速くなるR32冷媒或いはR32冷媒を70重量%以上含む混合冷媒を使用するとともに吸込過給効果を利用するためには、吸入管8の長さ寸法を大きくする必要がある。
【0028】
この実施形態では、吸入管8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の下側に位置する部分には延長部28が形成され、この延長部28が形成されることにより開口部8Aから接続部8Bまでの吸入管8の長さ寸法が大きくなっている。このため、R32冷媒或いはR32冷媒を70重量%以上含む混合冷媒を使用する場合でも、吸込過給効果を利用して回転式圧縮機4の能力を増大させることができる。そして、延長部28を形成することにより、吸入管8の長さ寸法は圧縮機本体2の最下部からアキュムレータ3の導入口3aまでの回転式圧縮機4の高さ寸法Hより大きく設定されている。このため、延長部28を形成することにより、回転式圧縮機4の高さ寸法Hを大きくしなくても吸入管8の長さ寸法を大きくすることができる。したがって、R32冷媒或いはR32冷媒を70重量%以上含む混合冷媒を使用するとともに吸込過給効果を利用する場合においても、回転式圧縮機4の高さ寸法Hを大きくする必要がないので、回転式圧縮機4及びその回転式圧縮機4を用いる冷凍サイクル装置1の小型化を図ることができる。
【0029】
また、吸入管8におけるアキュムレータ3外に位置する部分の長さ寸法が、アキュムレータ3内に位置する部分の長さ寸法より大きく設定されている。ここで、R32冷媒或いはR32冷媒を70重量%以上含む混合冷媒を使用する場合には、従来広く使用されている冷媒R410Aを使用する場合に比べてアキュムレータ3の小型化を図ることができる。これにより、アキュムレータ3の下方のスペースを大きくすることができ、アキュムレータ3の下方に延長部28を設置するスペースを容易に確保することができる。そのため、回転式圧縮機4及びその回転式圧縮機4を用いる冷凍サイクル装置1の小型化をより一層容易に図ることができる。
【0030】
また、吸入管8における圧縮機本体2への接続は、圧縮機本体2の外周面の接線に対する法線方向から行われている。このため、圧縮機本体2への吸入管8の接続を容易に行うことができる。
【0031】
また、吸入管8におけるアキュムレータ3及び圧縮機本体2の外部に位置する部分は、ウレタン等により形成された断熱部材29により覆われている。ここで、冷媒として、R32冷媒或いはR32冷媒を70重量%以上含む混合冷媒を使用する場合には、これらの冷媒は従来広く使用されている冷媒R410Aより圧縮されたときの温度が高くなり、圧縮機本体2から外部に放熱される熱量が多くなるために回転式圧縮機4の周辺温度が上昇する。そのため、吸入管8におけるアキュムレータ3及び圧縮機本体2の外部に位置する部分では、その内部を流れる圧縮前の冷媒の温度が上昇しやすくなり、回転式圧縮機4の能力低下を招くようになる。そこで、吸入管8におけるアキュムレータ3及び圧縮機本体2の外部に位置する部分を断熱部材29で覆うことにより、吸入管8内を流れる圧縮前の冷媒の温度が上昇することを抑制することができ、圧縮前の冷媒の温度が上昇することにより発生する回転式圧縮機4の能力低下を抑制することができる。
【0032】
また、
図2に示すように、圧縮機本体2の半径がRであり、吸入管8はアキュムレータ3の円筒中心aから半径Rの円内に収まるように配置されている。このため、圧縮機本体2とアキュムレータ3とが重なる方向から見た場合の回転式圧縮機4の幅寸法Bは、圧縮機本体2の直径2R内に収まっており、回転式圧縮機4及びその回転式圧縮機4を用いる冷凍サイクル装置1の小型化をより一層図ることができる。
【0033】
(第2の実施形態)
第2の実施形態について、
図3及び
図4に基づいて説明する。なお、第1の実施形態で説明した構成と同じ構成には同じ符号を付け、重複する説明は省略する(以下の実施形態においても同じ)。
【0034】
第2の実施形態の回転式圧縮機4Aの基本的構成は第1の実施形態の回転式圧縮機4と同じあり、異なる点は、吸入管8に形成された延長部41の構成である。
【0035】
吸入管8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の下側に位置する部分には、延長部41が形成されている。延長部41は、アキュムレータ3の底部を貫通した部分の下端側に設けられて圧縮機本体2の中心に向かう方向と直交する方向に曲げられた曲げ部42と、曲げ部42の先端側に設けられた湾曲部43と、湾曲部43の先端側に設けられて圧縮機本体2の外周面に対する法線方向から圧縮機本体2に接続される直管部44とを有している。直管部44の接続方向上にアキュムレータ3の円筒中心aが位置している。湾曲部43は、曲げ部42側に位置して圧縮機本体2から遠ざかる方向に半円状に湾曲する第1湾曲部43aと、この第1湾曲部43aの先端側から圧縮機本体2の方向に湾曲する第2湾曲部43bとを有している。この第2湾曲部43bの先端側に直管部44が設けられている。
【0036】
また、第1の実施形態と同様に、吸入管8の全体の長さ寸法(開口部8Aから接続部8Bまでの長さ寸法)は、圧縮機本体2の最下部からアキュムレータ3の導入口3aまでの回転式圧縮機4の高さ寸法Hより大きく設定されている。
【0037】
また、
図4に示すように、圧縮機本体2の半径がRであり、吸入管8はアキュムレータ3の円筒中心aから半径Rの円内に収まるように配置されている。このため、圧縮機本体2とアキュムレータ3とが重なる方向から見た場合の回転式圧縮機4の幅寸法Bは、圧縮機本体2の直径2R内に収まっている。
【0038】
このような構成において、延長部41が曲げ部42と湾曲部43と直管部44とを有するため、延長部41の長さ寸法を十分に確保することができ、回転式圧縮機4Aの高さ寸法Hを大きくしなくても吸入管8の長さ寸法を大きくすることができる。したがって、R32冷媒或いはR32冷媒を70重量%以上含む混合冷媒を使用するとともに吸込過給効果を利用する場合においても、回転式圧縮機4Aの高さ寸法Hを大きくする必要がないので、回転式圧縮機4A及びその回転式圧縮機4Aを用いる冷凍サイクル装置1の小型化を図ることができる。
【0039】
また、延長部41が圧縮機本体2の中心に向かう方向と直交する方向に曲げられた曲げ部42を有するため、圧縮機本体2からアキュムレータ3に伝わる振動を抑制することができ、アキュムレータ3の支持剛性を高めることができ、低振動、低騒音の回転式圧縮機4Aを提供することができる。
【0040】
さらに、湾曲部43が、圧縮機本体2から遠ざかる方向に半円状に湾曲する第1湾曲部43aと、この第1湾曲部43aの先端側から圧縮機本体2の方向に湾曲する第2湾曲部43bとを有するので、延長部41が圧縮機本体2から離れて位置することになる。これにより、アキュムレータ3を圧縮機本体2に近接させて配置することが可能になり、圧縮機構部11からアキュムレータ3に伝わる振動をより一層抑制することができる。
【0041】
また、直管部44は、圧縮機本体2の外周面に対する法線方向から圧縮機本体2に接続されるとともに、この直管部44の接続方向上にアキュムレータ3の円筒中心aが位置しているため、圧縮機本体2への吸入管8の接続を容易に行うことができるとともに、圧縮機本体2とアキュムレータ3との位置決めを容易に行うことができる。
【0042】
(第3の実施形態)
第3の実施形態について、
図5ないし
図7に基づいて説明する。第3の実施形態の回転式圧縮機4Bの基本的構成は第1の実施形態の回転式圧縮機4と同じあり、異なる点は、
図5に示すように、密閉ケース9内に二つの圧縮機構部11a、11bが上下二段に配置されている点、及び、
図5、
図6及び
図7に示すように、アキュムレータ3と圧縮機本体2との間に、ガス冷媒が流れる二本の吸入管8a、8bが設けられている点である。アキュムレータ3内のガス冷媒は、一方の吸入管8a内を流れて一方の圧縮機構部11aに流入し、他方の吸入管8b内を流れて他方の圧縮機構部11bに流入するようになっている。
【0043】
一方の吸入管8a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の下側に位置する部分には、延長部51が形成されている。延長部51は、アキュムレータ3の底部を貫通した部分の下端側に設けられて圧縮機本体2の中心に向かう方向と直交する方向に曲げられた曲げ部52と、曲げ部52の先端側に設けられた湾曲部53と、湾曲部53の先端側に設けられて圧縮機本体2の外周面に対する法線方向から圧縮機本体2に接続される直管部54とを有している。直管部54の接続方向上にアキュムレータ3の円筒中心aが位置している。湾曲部53は、圧縮機本体2から遠ざかる方向に半円状に湾曲する第1湾曲部53aと、この第1湾曲部53aの先端側から圧縮機本体2の方向に湾曲する第2湾曲部53bとを有している。この第2湾曲部53bの先端側に直管部54が設けられている。
【0044】
他方の吸入管8b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の下側に位置する部分には、延長部55が形成されている。延長部55は、アキュムレータ3の底部を貫通した部分の下端側に設けられて圧縮機本体2の中心に向かう方向と直交する方向に曲げられた曲げ部56と、曲げ部56の先端側に設けられた湾曲部57と、湾曲部57の先端側に設けられて圧縮機本体2の外周面に対する法線方向から圧縮機本体2に接続される直管部58とを有している。直管部58の接続方向上にアキュムレータ3の円筒中心aが位置している。湾曲部57は、圧縮機本体2から遠ざかる方向に半円状に湾曲する第1湾曲部57aと、この第1湾曲部57aの先端側から圧縮機本体2の方向に湾曲する第2湾曲部57bとを有している。この第2湾曲部57bの先端側に直管部58が設けられている。吸入管8bの直管部58と吸入管8aの直管部54とは、上下に位置をずらして配置されている。
【0045】
2つの延長部51、55において、曲げ部52、56の曲げ方向の向きは180°離れた反対方向とされている。
【0046】
一方の吸入管8aにおいて、直管部54は、吸入管8aの曲げ部52と吸入管8bの曲げ部56との間を通って配置され、圧縮機本体2に接続されている。
【0047】
二つの延長部51、55において、二つの吸入管8a、8bの中心間距離をPとし、吸入管8aの半円状に湾曲する第1湾曲部53aの直径をDaとしたとき、吸入管8bの半円状に湾曲する第1湾曲部57aの直径Dbは、P<Db<√(P
2+Da
2)の関係式を満たすように設定されている。
【0048】
また、第1・第二の実施形態と同様に、吸入管8の全体の長さ寸法(開口部8Aから接続部8Bまでの長さ寸法)は、圧縮機本体2の最下部からアキュムレータ3の導入口3aまでの回転式圧縮機4の高さ寸法Hより大きく設定されている。
【0049】
また、
図7に示すように、圧縮機本体2の半径がRであり、吸入管8a、8bはアキュムレータ3の円筒中心aから半径Rの円内に収まるように配置されている。このため、圧縮機本体2とアキュムレータ3とが重なる方向から見た場合の回転式圧縮機4の幅寸法Bは、圧縮機本体2の直径2R内に収まっている。
【0050】
このような構成において、延長部51が曲げ部52と湾曲部53と直管部54とを有するとともに、延長部55が曲げ部56と湾曲部57と直管部58とを有するため、延長部51、55の長さ寸法を十分に確保することができ、回転式圧縮機4Bの高さ寸法Hを大きくしなくても吸入管8の長さ寸法を大きくすることができる。したがって、伝わる音の速さが速くなるガス冷媒を使用するとともに吸込過給を行う場合においても、回転式圧縮機4Bの高さ寸法Hを大きくする必要がないので、2つの圧縮機構部11a、11bを有する回転式圧縮機4B及びその回転式圧縮機4Bを用いる冷凍サイクル装置1の小型化を図ることができる。
【0051】
また、2つの延長部51、55において、曲げ部52、56の曲げ方向の向きが圧縮機本体2の中心に向かう方向と直交する方向であって180°離れた反対方向であるため、圧縮機構部11a、11bにおける回転数が増減変動したいずれの場合でも、圧縮機本体2からアキュムレータ3に伝わる振動を抑制することができ、アキュムレータ3の支持剛性を高めることができ、低振動、低騒音の回転式圧縮機4Bを提供することができる。
【0052】
また、一方の吸入管8aにおいて、直管部54は、吸入管8aの曲げ部52と吸入管8bの曲げ部56との間を通って配置されているので、2つの吸入管8a、8bの干渉を防止しつつアキュムレータ3をより下方に位置させることができ、アキュムレータ3の容量を大きくすることができる。
【0053】
また、二つの延長部51、55において、二つの吸入管8a、8bの中心間距離をPとし、吸入管8aの半円状に湾曲する第1湾曲部53aの直径をDaとしたとき、吸入管8bの半円状に湾曲する第1湾曲部57aの直径Dbは、P<Db<√(P
2+Da
2)の関係式を満たすように設定されている。これにより、二つの吸入管8a、8bの流路長さの差を小さくすることができ、各吸入管8a、8bにおける共振周波数が接近するので、吸込過給による回転式圧縮機4Bの能力向上を図ることができる。
【0054】
なお、上述した各実施形態においては、圧縮機として回転式圧縮機4を例に挙げて説明したが、他の形式の圧縮機、例えば、スイング式圧縮機においても本発明を適用することができる。
【0055】
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。この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。