(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
前記逆止弁が円板状であるとともに、前記連通路に前記逆止弁が前記導入路の連通路側開口部を塞ぐとき、前記逆止弁が前記連通路側開口部の位置からずれないようにガイドするガイド壁が形成される請求項1に記載の密閉型圧縮機。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
特許文献1と特許文献2に記載の圧縮機のインジェクション流路は、液冷媒を圧縮機構部へ導入する導入路と、この導入路を通って導かれた液冷媒をシリンダ室に注入する注入路からなり、注入路は圧縮機の回転軸の軸方向に形成され、導入路は径方向に形成される。この場合、導入路と注入路を連通させるために、位置の設計自由度が制限されてしまう。
【0006】
また、特許文献1は、ガスインジェクション管から繋がる連通管と、シリンダ室に冷媒を注入するガスインジェクション流路と、を備える。逆止弁は連通管の流れ方向と直交する方向に設けられるため、連通管と逆止弁との間にわずかに隙間ができ、圧縮冷媒が逆流し、圧縮損失が発生してしまう。
特許文献2は、インジェクション導入路の途中にスライド弁を精度よく挿入する必要があり、製造性が極めて悪い。
【0007】
本発明が解決しようとする課題は、インジェクション流路の導入路と注入路の連通位置について設計自由度を高くして製造性を向上するとともに、インジェクション流路の逆止弁からの冷媒の逆流を防止して圧縮効率の高い圧縮機を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0008】
上記課題を達成するために、実施形態の密閉型圧縮機は、密閉ケース内に
収容される電動機部と圧縮機構部
とを備える。圧縮機構部は、シリンダ室を有するシリンダと、シリンダの一方の端面に固定され、シリンダ室を閉塞する閉塞部材と、閉塞部材に重ねられる端板と、シリンダ室内を偏心回転するとともに、シリンダ室に流入した冷媒を圧縮するローラと、シリンダ室内に液冷媒を供給するインジェクション流路と、を有する。インジェクション流路は、閉塞部材に設けられ
、かつ一端がシリンダ室に開口し、他端が端板側に開口する注入路を備える。さらに、閉塞部材と端板との間に形成され、注入路と連通する連通路と、閉塞部材あるいは端板のどちらか一方に設けられ、一端側が連通路に回転軸の軸方向から開口し、他端に密閉ケース外部に連通するインジェクション導入管が接続される導入路と、
連通路内に配置され、かつ導入路
を連通路に繋げる開口である連通路側開口部を
連通路側から開閉し、シリンダ室から導入路への冷媒の流れを阻止する逆止弁とを備える。
【発明の効果】
【0009】
インジェクション流路は、閉塞部材と端板とに設けられた、インジェクション導入管と、導入路と、連通路及び注入路から形成される。さらに導入路と注入路を連通路で連絡する構造となり、導入路と注入路の連通位置について設計自由度を高めることができる。また逆止弁が閉塞部材と端板の間に位置する導入路の連通路側開口部を開閉するように備えられるので、確実に逆流を防ぎ、流路損失を低減できる。
【発明を実施するための形態】
【0011】
以下、発明を実施するための実施形態について説明する。
(第1の実施形態)
第1の実施形態の密閉型圧縮機について、
図1乃至
図4を参照して説明する。
図1は、密閉型圧縮機の縦断面図及び冷凍サイクル装置の冷凍サイクル構成図である。
まず、冷凍サイクル1を説明する。冷凍サイクル1は、密閉型圧縮機2(以下、圧縮機という。)と、放熱器である凝縮器3と、膨張装置4と、吸熱器である蒸発器5と、圧縮機2に取り付けられるアキュームレータ6が冷媒配管で順に接続される。圧縮機2はガス冷媒を圧縮し、凝縮器3は圧縮機2から吐出されるガス冷媒を凝縮して液冷媒にする。膨張装置4は冷媒を減圧する減圧器である。蒸発器5は液冷媒を蒸発してガス冷媒にする。アキュームレータ6はガス冷媒と液冷媒とを分離し、ガス冷媒を圧縮機2に供給する。第1の実施形態の冷凍サイクル1では、凝縮器3を通った液冷媒を圧縮機2へ導くためのインジェクション管7が設けられ、圧縮機2に備えられるインジェクション流路40と連通する。
【0012】
圧縮機2は密閉ケース10と、密閉ケース10の上部側に設けられた電動機部14と下部側に設けられた圧縮機構部17を備えている。電動機部14は、密閉ケース10内に固定されたステータ(固定子)15と、回転軸12に固定されたロータ(回転子)16を有する。回転軸12には電動機部14の反対側に偏心部13が設けられ、偏心部13に対応する位置に圧縮機構部17が備えられる。したがって、電動機部14と圧縮機構部17は回転軸12で連結されている。
【0013】
圧縮機構部17は密閉ケース10に固定されたシリンダ18を有する。シリンダ18の内側にはシリンダ室19が形成される。シリンダ18の上下に主軸受25と、閉塞部材である副軸受26とが配置される。主軸受25のフランジ部25fには、この周囲を囲む中空のケースで、マフラ室28を形成するマフラ27が取り付けられている。
【0014】
シリンダ室19内には回転軸12の偏心部13が位置し、偏心部13にはローラ22が回転自在に嵌合されている。ローラ22は回転軸12の回転時に外周壁をシリンダ18の内周面に油膜を介して線接触させながら偏心回転するように配置されている。シリンダ18には、ブレード溝24が形成されている。ブレード溝24内には往復動しながら、
図2に示すように先端部をローラ22の外周壁に当接させる方向に押圧されるブレード23が収容されている。ブレード23はシリンダ室19を2つの空間19a,19bに仕切っている。
【0015】
さらに、シリンダ18には、アキュームレータ6から供給されるガス冷媒をシリンダ室19に導く吸込みポート20が形成され、ブレード23によって仕切られた空間のうち、吸込みポート20が位置する方を吸込み室19a、他方を圧縮室19bという。すなわち、
図2に示すように、平面方向にローラ22は反時計回りに回転する。このとき吸込みポート20はブレード23の左側に設けられ、シリンダ室19の左側が吸込み室19a、右側が圧縮室19bとなる。
【0016】
また、主軸受25には図示しない吐出ポートと、この吐出ポートを開閉する吐出弁が設けられている。シリンダ室19の冷媒が圧縮されて圧力が上昇すると吐出弁が開放し、吐出ポートを通ってシリンダ室19内の冷媒がマフラ室28へ吐出される。さらに、冷媒はマフラ室28から密閉ケース10内に吐出され、密閉ケース10内に吐出された圧縮冷媒は吐出管11を通って圧縮機2外部へ吐出される。
【0017】
次にインジェクション管7及びインジェクション流路40について説明する。前述したように、第1の実施形態のインジェクション管7は、冷凍サイクル1の凝縮器4で凝縮された液冷媒を圧縮機2に導く。インジェクション管7を通った液冷媒は、インジェクション流路40に流入し、シリンダ室19に注入される。
【0018】
図1及び
図4に示すように、インジェクション流路40は、注入路41と、連通路42と、導入路49と、インジェクション導入管70と、連通路42に設けられる逆止弁44で構成されている。それぞれの流路41,42,49は、シリンダ室19の下側を閉塞する副軸受26と、副軸受26のフランジ部26fの下側に重ね、締結ボルト31によって固定される端板30に設けられている。また、インジェクション管7には、凝縮器4の下流側から導かれる冷媒の圧力を減圧するとともに、インジェクション流量を調整する調整弁8が設けられている。
【0019】
注入路41は副軸受26に設けられ、シリンダ室19に開口する第1の開口部51と端板30側に開口する第2の開口部52を有している。シリンダ室19に中間圧の液冷媒を注入する第1の開口部51は、
図2に示すように、シリンダ室19に備えられているローラ22の下面により開閉される位置に設けられている。
【0020】
連通路42は端板30と副軸受26によって形成される。端板30の上端面に溝部43を設け、端板30と副軸受26を重ねることで溝部43が連通路42となる。連通路42は注入路41の第2の開口部52によって注入路41と連通している。
【0021】
導入路49は副軸受26の径方向に水平に設けられ、一端側に連通路42に軸方向に開口する第3の開口部53を有しているとともに、他端54は副軸受26の外周面に開口している。導入路49の他端54には密閉ケース10の外部に連通するインジェクション導入管70が接続されており、インジェクション導入管70には、密閉ケース10の外部でインジェクション管7が接続されている。導入路49の第3の開口部53の断面積は注入路41の第1の開口部51の断面積よりも大きく形成される。
【0022】
逆止弁44は導入路49の第3の開口部53を連通路42側から開閉する。第1の実施形態の逆止弁44は、円板状のフリー弁であり、ばね46によって付勢されている。逆止弁44の副軸受26に接する弁座面45aは、副軸受26と端板30の接合面と同一平面上に位置している。逆止弁44はばね46によって第3の開口部53を塞ぐ方向に押圧されている。
図3は逆止弁44が導入路49の第3の開口部53を閉じているときのインジェクション流路40を示し、
図4は逆止弁44が第3の開口部53を開いているときのインジェクション流路40を示している。
【0023】
逆止弁44は導入路49と連通路42の差圧により導入路49の第3の開口部53を開閉する。連通路42はシリンダ室19と注入路41を介して連通している。つまり、圧縮室19bの圧力が導入路49の圧力よりも大きいとき、逆止弁44は導入路49の第3の開口部53を閉じ、圧縮室19bの圧力が導入路49の圧力よりも小さいとき、逆止弁44は導入路49側の冷媒圧力により押し出されて導入路49の第3の開口部53を開く。
【0024】
このような構成において、圧縮機2の電動機部14に通電することによりロータ16が回転する。その回転に伴って、回転軸12を介して圧縮機構部17が駆動される。圧縮機構部17が駆動されるとアキュームレータ6で分離したガス冷媒がシリンダ室19の吸込み室19aに吸い込まれる。シリンダ室19内のローラ22の回転により、ローラ22が吸込みポート20の位置を通り過ぎると同時にシリンダ18に形成される注入路41の第1の開口部51が開口される。吸込みポート20から吸込まれたガス冷媒は、ローラ22が回転することによって圧縮されるとともに、ローラ22の回転により開閉される注入路41の第1の開口部51から中間圧の液冷媒が圧縮室19bに注入され、圧縮室19bで蒸発して圧縮室19b内の冷媒を冷却し、吸込みポート20から吸込まれた冷媒と一緒に吐出ポートから吐出される。吐出ポートから吐出された冷媒は、マフラ室28を通って圧縮機2外部に吐出され、凝縮器3で凝縮された冷媒が分岐したインジェクション管7を通って圧縮機2に導かれる。
【0025】
インジェクション管7から導かれた液冷媒は、圧縮機2において、まずインジェクション流路40のインジェクション導入管70を介し、導入路49に流入する。次に導入路49の第3の開口部53に向かって流れるが、導入路49の第3の開口部53は通常、逆止弁44により閉口している。導入路49の圧力がシリンダ室19内の圧力よりも大きくなるとき、逆止弁44が連通路42側に押圧されて導入路49の第3の開口部53が開口されると、液冷媒が連通路42に流入する。再び導入路49の圧力がシリンダ室19の圧力よりも小さくなると、逆止弁44が第3の開口部53を閉口する。
【0026】
連通路42に流入した液冷媒は注入路41の第2の開口部52を通って注入路41に流入する。注入路41に流入された液冷媒は、前述したとおり、シリンダ室19内を回転するローラ22の下面により開閉する注入路41の第1の開口部51が開口したとき、シリンダ室19へ注入される。
【0027】
第1の実施形態のインジェクション流路40は、副軸受26に注入路41と導入路49を備え、端板30に連通路42を備える構成としたが、副軸受26と端板30とを組み合わせて連通路42が形成され、導入路49の第3の開口部53を軸方向に開口し、連通路42に備えた逆止弁44の弁座面45aが副軸受26と端板30の接合面と同一面であれば良い。例えば、副軸受26のフランジ部26fに溝部43を設け、端板30を固定して連通路42を形成する。この場合、導入路49を端板30に形成すれば、第3の開口部53は軸方向に開口し、逆止弁44の弁座45は、端板30の副軸受26との接合面と同一面で、第3の開口部53の上側から開閉することができる。
【0028】
第1の実施形態の圧縮機2によれば、インジェクション流路40は、インジェクション導入管70と、導入路49と、連通路42及び注入路41から形成される。これらの流路が副軸受26と端板30に設けられ、さらに導入路49と注入路41を連通路42で連絡する構造としたため、導入路49と注入路41の連通位置について設計自由度を高めることができる。
【0029】
導入路49と注入路41について、導入路49の第3の開口部53の断面積を注入路41の第1の開口部51の断面積よりも大きく形成する。液冷媒の導入路49側の流量を大きくして、シリンダ室19に注入されやすくなる。また、導入路49の第3の開口部53の断面を大きくすることで、液冷媒の逆止弁44による流路抵抗を小さくするため、流路損失を低減することができる。よって、冷却能力が向上し、信頼性の高い圧縮機となる。
さらに、シリンダ室19からの圧縮冷媒の逆流を防ぐ逆止弁44が、導入路49の第3の開口部53を開閉するように、連通路42に軸方向に備えられるので、確実に逆流を防ぐことができ、流路損失を低減できる。
【0030】
また、連通路42を形成するために副軸受26に端板30を固定する構造としたが、その接合面にはシールが必要であるため、面粗さが小さく、高精度に形成されている。この接合面に逆止弁44の弁座面45aを設ければ、シール性を高めることができる。さらに、副軸受26と端板30が位置決め固定されるため、端板30に逆止弁44の動きを規制するばね46を設けることにより、逆止弁44が開閉面からずれることを防止できる。
【0031】
逆止弁44は、導入路49の第3の開口部53を塞ぐ方向にばね46により押圧付勢される。このばね46によって、シリンダ室19から導入路49への逆流を確実に阻止することができる。さらに、弁座面に図示しないガイドを設けても良い。このガイドは、導入路の第3の開口部から逆止弁44のずれを防ぐことができる。
【0032】
(第2の実施形態)
第2の実施形態の圧縮機2について
図5乃至
図9に基づいて説明する。第1の実施形態と同一又は類似する要素には同一の符号を付し、重複する説明は適宜省略する。
第2の実施形態の圧縮機2は、圧縮機構部17に2つのシリンダ18A,18Bを有し、下側にAシリンダ18Aが位置し、上側にBシリンダ18Bが位置している。2つのシリンダ18A,18Bの間には、2つのシリンダ18A,18Bを仕切り、Aシリンダ18Aのシリンダ室19Aと、Bシリンダ18Bのシリンダ室19Bとを閉塞する仕切り板32が設けられている。仕切り板32は、2つの仕切り板部材32A,32Bを重ねて形成されている。
【0033】
第2の実施形態の圧縮機2は、インジェクション流路40を仕切り板32に設ける。つまり、仕切り板32は、Bシリンダ18Bのシリンダ室19Bを閉塞する閉塞部材と、Aシリンダ18Aのシリンダ室19Aを閉塞する端板として機能する。
【0034】
図6及び
図8に示すように、仕切り板部材32Bにシリンダ室19Bに液冷媒を注入する注入路41が設けられ、仕切り板部材32Aにシリンダ室19Aに液冷媒を注入する補助注入路50が設けられる。注入路41はBシリンダ18Bのシリンダ室19Bに開口する第1の開口部51と、連通路42に開口する第2の開口部52と、を形成する。補助注入路50の一端はAシリンダ18Aのシリンダ室19Aに開口する第5開口部を形成し、他端は連通路42に開口している。連通路42は仕切板部材32Bに設けられた溝部43と仕切り板部材32Aの端面を重ねて形成される。導入路49は仕切り板部材32Aに径方向に水平に設けられ、一端側に連通路42に軸方向に開口する導入路42の第3の開口部53を有し、他端54は仕切り板部材32Aの外周面に開口している。導入路49の他端54には密閉ケース10の外部に連通するインジェクション導入管70が接続されており、インジェクション導入管70には、密閉ケース10の外部でインジェクション管7が接続されている。
【0035】
第2実施形態の圧縮機2では、導入路49の第3の開口部53に対して上側に連通路4が形成される。導入路49の第3の開口部53を開閉する逆止弁44を連通路42側に設ける。第2の実施形態の逆止弁44は重力で弁座45に接触し、導入路49の第3の開口部53を閉口する。導入路49の圧力が大きくなると、逆止弁44が持ちあげられ、導入路49の第3の開口部53が開口する。したがって、ばね46等の付勢部材を省略することができる。ただし、この第2実施形態の場合であっても、逆止弁44の動作を確実にするために、ばね46等の付勢部材を設けても良い。また、逆止弁44を導入路49の第3の開口部53の位置からずれないようにガイドするガイド壁47が形成される。ガイド壁47の上部に逆止弁44が貼りつかないようにガイド壁47の深さを連通路42の深さより浅くした、逆止弁背圧部48を設けている。
【0036】
このような構成において、インジェクション管7を流れる液冷媒は、第1の実施形態と同様にして、インジェクション導入管70、導入路49、連通路42、注入路41、補助注入路50を通って、各シリンダ室19A,19Bに注入される。このとき、逆止弁44は導入路49の圧力と、重力及びシリンダ18A,18Bの合計圧力の差によって導入路49の第3の開口部53を開閉する。
【0037】
図7は
図6のC−C断面で、矢印の方向に見た逆止弁44の平面図である。同様に、
図9は
図8のC−C断面で、矢印の方向に見た逆止弁44の平面図である。また、逆止弁44が導入路49の第3の開口部53をずれることなく閉口するようにガイドするためのガイド壁47が仕切り板部材32Bに形成されている。
図9に示すように、このガイド壁47は逆止弁44よりもわずかに大径に形成される。
【0038】
第2実施形態の圧縮機2によれば、2つのシリンダ18A,18Bを有するロータリ圧縮機であっても、2つの仕切り板部材32A,32Bからなる仕切り板32にインジェクション流路40を形成することにより、各シリンダ室19A,19Bに液冷媒を供給することができる。
【0039】
インジェクション流路40に流入した液冷媒が、注入路41と補助注入路50とに分岐する前の導入路49の第3の開口部53に逆止弁44を備えるため、1つの逆止弁44で各シリンダ室19A,19Bからの逆流を阻止できる。
【0040】
以上説明した少なくとも一つの実施形態の圧縮機2によれば、液冷媒を圧縮機構部17のシリンダ室19に導くインジェクション流路40が、インジェクション導入管と、導入路49と、注入路41と、導入路49と、注入路41を連絡する連通路42から構成される。連通路42は閉塞部材26,32Aと端板30,32Bの2つの部材を組み合わせて形成され、導入路49は閉塞部材26,32Aまたは端板30,32Bのどちらかに形成することができ、導入路49と注入路41の連通位置について設計自由度を高めることが可能となる。連通路42に備えられる逆止弁44は、回転軸12の軸方向に開口する導入路49の第3の開口部53を開閉し、弁座面45aは面粗さが小さく高精度に形成された閉塞部材26,32Aと端板30,32Bと同一面に設けられているため、弁座面45aのシール性を高めることができる。したがって、逆止弁44からの冷媒の逆流を防止することができる。
【0041】
さらに、第1の実施形態の逆止弁44にばね46を備えた構成や、第2の実施形態のガイド壁47を備えた構成とすることにより、逆止弁44が精度良く開閉動作を行うことができる。なお、実施形態の逆止弁44は、フリー弁からなる逆止弁44について記載したが、リード弁を用いても良い。
【0042】
また、導入路49と注入路41について、導入路49の第3の開口部53の断面積を注入路41の第1の開口部51の断面積よりも大きく形成する。これにより導入路49側の流量を大きくすることで、インジェクション流路40を流れる冷媒がシリンダ室19に注入されやすくなる。また、導入路49の第3の開口部53の断面を大きくすることで、液冷媒の逆止弁44による流路抵抗を小さくするため、流路損失を低減することができる。以上のような構成とすることで、冷却能力が向上し、信頼性の高い圧縮機2を提供することができる。
【0043】
実施形態の圧縮機2は複数のシリンダ19を有する場合でも適用でき、軸方向に2つの仕切り板部材32A,32Bを重ねて、それぞれにインジェクション流路40を設ける構成である。このような構造とすることで、1つの逆止弁44で複数のシリンダ室19からの逆流を阻止できるため、構造を簡素化した製造性が高く、低コストの圧縮機2とすることができる。
【0044】
また、実施形態の圧縮機2は、ブレード23とローラ22を用いたロータリ圧縮機としたが、ブレード23とロータ22が一体となったスイング式の圧縮機に実施形態のインジェクション流路40を形成した場合にも同等の効果が得られる。
【0045】
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。