(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
前記圧縮機用アキュムレータは、前記冷媒入口管が接続され前記他方側に第1開口を備えた第1筐体部と、前記吸込み管が接続され前記一方側に第2開口を備えた第2筐体部と、が前記圧縮機用アキュムレータの前記軸方向に沿って接合されてなり、
前記吸込み管は、前記第2筐体部の前記軸方向に沿った全長の中心位置よりも、前記第1筐体部から離れた位置に接続された請求項1に記載の圧縮機用アキュムレータ。
【発明を実施するための形態】
【0009】
[実施形態]
以下、実施形態について
図1ないし
図8を参照して説明する。
【0010】
図1は、例えば冷凍サイクル装置の一例である空気調和機1の冷凍サイクル回路図である。空気調和機1は、横置き形圧縮機2、四方弁3、室外熱交換器4、膨張装置5および室内熱交換器6を主要な要素として備えている。空気調和機1を構成する複数の要素は、冷媒が循環する循環回路7を介して接続されている。
【0011】
具体的に述べると、
図1に示すように、横置き形圧縮機2の吐出側は、四方弁3の第1ポート3aに接続されている。四方弁3の第2ポート3bは、室外熱交換器4に接続されている。室外熱交換器4は、膨張装置5を介して室内熱交換器6に接続されている。室内熱交換器6は、四方弁3の第3ポート3cに接続されている。四方弁3の第4ポート3dは、圧縮機用アキュムレータ21を介して横置き形圧縮機2の吸入側に接続されている。
【0012】
空気調和機1が冷房モードで運転を行う場合、四方弁3は、第1ポート3aが第2ポート3bに連通し、第3ポート3cが第4ポート3dに連通するように切り替わる。冷房モードで空気調和機1の運転が開始されると、横置き形圧縮機2で圧縮された高温・高圧の気相冷媒が循環回路7に吐出される。吐出された気相冷媒は、四方弁3を経由して放熱器(凝縮器)として機能する室外熱交換器4に導かれる。
【0013】
室外熱交換器4に導かれた気相冷媒は、空気との熱交換により凝縮し、高圧の液相冷媒に変化する。高圧の液相冷媒は、膨張装置5を通過する過程で減圧されて低圧の気液二相冷媒に変化する。気液二相冷媒は、吸熱器(蒸発器)として機能する室内熱交換器6に導かれるとともに、室内熱交換器6を通過する過程で空気と熱交換する。
【0014】
この結果、気液二相冷媒は、空気から熱を奪って蒸発し、低温・低圧の気相冷媒に変化する。室内熱交換器6を通過する空気は、液相冷媒の蒸発潜熱により冷やされ、冷風となって空調(冷房)すべき場所に送られる。
【0015】
室内熱交換器6を通過した低温・低圧の気相冷媒は、四方弁3を経由して圧縮機用アキュムレータ21に導かれる。冷媒中に蒸発しきれなかった液相冷媒が混入している場合は、ここで液相冷媒と気相冷媒とに分離される。液相冷媒から分離された低温・低圧の気相冷媒は、圧縮機用アキュムレータ21から横置き形圧縮機2に吸い込まれるとともに、当該横置き形圧縮機2で再び高温・高圧の気相冷媒に圧縮されて循環回路7に吐出される。
【0016】
一方、空気調和機1が暖房モードで運転を行う場合、四方弁3は、第1ポート3aが第3ポート3cに連通し、第2ポート3bが第4ポート3dに連通するように切り替わる。暖房モードで空気調和機1の運転が開始されると、横置き形圧縮機2から吐出された高温・高圧の気相冷媒は、四方弁3を経由して室内熱交換器6に導かれ、当該室内熱交換器6を通過する空気と熱交換される。すなわち、室内熱交換器6が凝縮器として機能する。
【0017】
この結果、室内熱交換器6を通過する気相冷媒は、空気と熱交換することにより凝縮し、高圧の液相冷媒に変化する。室内熱交換器6を通過する空気は、気相冷媒との熱交換により加熱され、温風となって空調(暖房)すべき場所に送られる。
【0018】
室内熱交換器6を通過した高温の液相冷媒は、膨張装置5に導かれるとともに、当該膨張装置5を通過する過程で減圧されて低圧の気液二相冷媒に変化する。気液二相冷媒は、蒸発器として機能する室外熱交換器4に導かれるとともに、ここで空気と熱交換することにより蒸発し、低温・低圧の気相冷媒に変化する。室外熱交換器4を通過した低温・低圧の気相冷媒は、四方弁3および圧縮機用アキュムレータ21を経由して横置き形圧縮機2に吸い込まれる。
【0019】
次に、空気調和機1に用いられる横置き形圧縮機2の具体的な構成について、
図2ないし
図8を参照して説明する。横置き形圧縮機2は、水平もしくは水平に近い設置面Gの上に横置きの姿勢で据え付けられるロータリーコンプレッサであって、密閉容器10、圧縮機構部11および電動機部12を主要な要素として備えている。
【0020】
図2および
図3に示すように、密閉容器10は、横置きの姿勢で支持されている。密閉容器10は、容器本体10a、第1蓋部材10bおよび第2蓋部材10cの3つの部材から構成されている。密閉容器10は、両端が開口した円筒形状の容器本体10aに対して、軸方向X2に沿う一方側X2aから第1蓋部材10bがシールド溶接され、かつ、軸方向X2に沿う他方側X2bから第2蓋部材10cがシールド溶接されて、気密性が保たれている。密閉容器10の内部には、圧縮機構部11と電動機部12とが軸方向X2に並んで収容されている。
【0021】
図3に示すように、密閉容器10の内部には、冷凍機油40としてポリアルキレングリコール(PAG:polyalkylene glycol)が貯留されている。ポリアルキレングリコールの動粘度Vは、例えば40℃において80ないし120mm
2/sである。
【0022】
図3に示すように、圧縮機構部11は、容器本体10aの内部に収容されている。圧縮機構部11には、回転軸13のクランク軸部13aを挿通させたシリンダボディ11aが設けられている。ローラ11bが、クランク軸部13aの外周面に嵌合されている。シリンダボディ11aは、ローラ11bとの間に、吸込み管23を介して圧縮機用アキュムレータ21から吸い込んだ気相冷媒を圧縮する圧縮室11cを有している。シリンダボディ11aにおいて、ローラ11bが偏心して回転する圧縮室11cは、シリンダ室11Rに相当する。圧縮機構部11は、シリンダ室11Rを1つだけ設けている。圧縮室11cで圧縮された気相冷媒は、吐出弁装置15を介して吐出マフラ11h内に吐出され、吐出マフラ11hから密閉容器10の内部に吐出される。冷媒は、例えば二酸化炭素であるR744からなる。
【0023】
圧縮機構部11には、回転軸13を回転自在に支持する主軸受け11dと副軸受け11eとが軸方向X2に並ぶように設けられている。圧縮機構部11には、圧縮機構部11側の空間と、電動機部12側の空間とを気密に仕切る仕切部材11fが設けられている。仕切部材11fは、仕切部の一例である。仕切部材11fは、シリンダボディ11aを密閉容器10の内壁に固定する部材でもある。仕切部材11fには、複数のボルト11gによって、シリンダボディ11aが固定されている。また、シリンダボディ11aには、主軸受け11dと副軸受け11eとが固定されている。
【0024】
図3に示すように、電動機部12は、圧縮機構部11を駆動する要素であって、回転軸13を介して圧縮機構部11に連結されている。電動機部12は、圧縮機構部11よりも第1蓋部材10bの側に偏った位置で容器本体10aの内部に収容されている。電動機部12は、例えばブラシレスDCモータである。電動機部12は、永久磁石を埋設し円筒形状に形成された回転子12bと、回転子12bを囲み複数のティースに巻線が巻回された固定子12cとを有している。回転子12bには、回転軸13が挿入されて接合されている。
【0025】
図3に示すように、回転軸13は、電動機部12の回転運動を圧縮機構部11に伝達する。回転軸13には、円形状の給油通路13bが形成されている。給油通路13bは、圧縮機構部11の端部側から軸方向X2に沿って電動機部12側に伸びた非貫通の穴からなる。回転軸13の給油通路13bには、密閉容器10に貯留された冷凍機油40まで伸びた油吸い込み管14が連結されている。油吸い込み管14は、回転軸13の回転に従動しない。
図3に示すように、回転軸13には、外周面から給油通路13bに貫通する複数の給油穴13cが形成されている。
【0026】
図2ないし
図4に示すように、吐出管16は、容器本体10aに取り付けられている。吐出管16は、圧縮機構部11に対応した位置で容器本体10aの内部に開口されている。
【0027】
図2に示すように、圧縮機用アキュムレータ21は、横置きの姿勢で密閉容器10に付設されている。
図2、
図6および
図7に示すように、圧縮機用アキュムレータ21の一方側X1aには、冷媒入口管22が軸方向X1に沿って接続されている。圧縮機用アキュムレータ21の他方側X1bには、吸込み管23が軸方向X1と交差した垂直方向に沿って接続されている。
図6および
図7に示すように、圧縮機用アキュムレータ21は、筒状の筐体を構成し、一方側X1aに位置する第1筐体部21aと、他方側X1bに位置する第2筐体部21bとが、軸方向X1に沿ってシールド溶接されて構成されている。
【0028】
図6および
図7に示すように、第1筐体部21aは、他方側X1bに臨む方向に第1開口21cを備えている。第1筐体部21aには、一方側X1aの端部に第1接続穴21eが形成されている。第1接続穴21eは、第1筐体部21aの一方側X1aから他方側X1bに向かってバーリング加工された貫通穴であって、第1筐体部21aの内部に立ち上がり部位21e1を有している。第1筐体部21aの内部には、第1接続穴21eに対向するようにフィルター21fが設けられている。
【0029】
図6および
図7に示すように、第2筐体部21bは、一方側X1aに臨む方向に第2開口21dを備えている。第2筐体部21bには、他方側X1bの下部に第2接続穴21gが形成されている。第2接続穴21gは、第2筐体部21bの他方側X1bの下方から上方に向かってバーリング加工された貫通穴であって、第2筐体部21bの内部に立ち上がり部位21g1を有している。
【0030】
図6および
図7に示すように、冷媒入口管22は、第1筐体部21aの第1接続穴21eに圧縮機用アキュムレータ21の軸方向X1に沿って挿入され、ろう付けによって接続されている。冷媒入口管22は、圧縮機用アキュムレータ21の軸方向X1の一方側X1aに位置するとともに、循環回路7から循環された冷凍機油40を含む冷媒を圧縮機用アキュムレータ21に吸い込む。
【0031】
図6および
図7に示すように、吸込み管23は、第2筐体部21bの第2接続穴21gに垂直方向に沿って挿入され、ろう付けによって接続されている。吸込み管23は、圧縮機用アキュムレータ21の軸方向X1の他方側X1bに位置するとともに、冷凍機油40が分離された冷媒を圧縮機用アキュムレータ21から密閉容器10に戻す。
図6に示すように、吸込み管23は、第2筐体部21bの軸方向X1に沿った全長Laの中心位置Xcよりも、第1筐体部21aから離れた位置Xdに接続されている。
【0032】
図6ないし
図8に示すように、吸込み管23には、圧縮機用アキュムレータ21の内部において冷媒から分離された冷凍機油40の一部を密閉容器10に戻す油戻し穴23aが形成されている。油戻し穴23aは、少なくとも一部が冷媒入口管22の開口方向に臨むように開口されている。言い換えると、油戻し穴23aは、吸込み管23に対して、圧縮機用アキュムレータ21の一方側X1aから他方側X1bに向かって開口している。具体的には、油戻し穴23aは、吸込み管23に対して、冷媒入口管22の開口方向を基準として例えば±45°の範囲に形成されている。このため、圧縮機用アキュムレータ21の一方側X1aから他方側X1bに向かって、第2開口21dから第2筐体部21bの内部を視認した場合、吸込み管23に形成された油戻し穴23aの少なくとも一部が認識できる。言い換えると、油戻し穴23aの少なくとも一部が、冷媒入口管22に向かって開口されている。
【0033】
図2ないし
図5に示すように、第1の脚31および第2の脚32は、夫々支持部材33aおよび33bを介して、密閉容器10を設置面Gの上に横置きの姿勢で支持している。第1の脚31は、例えば冷間圧延鋼板あるいは熱間圧延鋼板のような金属製の板材に板金プレス加工を施した一体成型品であって、電動機部12に対応した密閉容器10の一方側X2aに固定されている。第2の脚32は、例えば冷間圧延鋼板あるいは熱間圧延鋼板のような金属製の板材に板金プレス加工を施した一体成型品であって、圧縮機構部11に対応した密閉容器10の他方側X2bに固定されている。
【0034】
図4に示すように、支持部材33aは、第1の脚31と設置面Gとの間に設けられている。
図3および
図4に示すように、支持部材33aは、電動機部12よりも軸方向X2に沿った一方側X2aの位置において、軸方向X2と水平面上において直交する第1の脚31の両端に設けられ、第1の脚31を介して密閉容器10を設置面Gの上に支持する。
図3および
図5に示すように、支持部材33bは、シリンダ室11Rよりも軸方向X2に沿った他方側X2bの位置において、軸方向X2と水平面上において直交する第2の脚32の両端に設けられ、第2の脚32を介して密閉容器10を設置面Gの上に支持する。したがって、支持部材33aおよび33bは、密閉容器10の四隅に配置されている。
【0035】
本実施形態の支持部材33aおよび33bは、例えばブチルゴムからなる。支持部材33aおよび33bのばね定数は、常温である20℃において、例えば15ないし35N/mmである。密閉容器10の四隅に位置する各々の支持部材33aおよび33bのばね定数は、20℃において15ないし35N/mmの範囲内であれば、同一としてもよいし、異ならせてもよい。
【0036】
本実施形態によると、冷媒入口管22は、圧縮機用アキュムレータ21の軸方向X1の一方側X1aに接続されている。吸込み管23は、圧縮機用アキュムレータ21の軸方向X1の他方側X1bに軸方向X1と交差する方向に沿って接続されている。吸込み管23に形成されている油戻し穴23aは、少なくとも一部が冷媒入口管22の開口方向に臨むように開口されている。
【0037】
このため、吸込み管23に形成された油戻し穴23aは、冷媒入口管22に対面するように位置する。したがって、冷媒入口管22から吸い込まれた冷媒に含まれる冷凍機油40は、油戻し穴23aから吸込み管23に流入し易い。この結果、横置き形圧縮機2および横置き形圧縮機2を備えた空気調和機1は、圧縮機用アキュムレータ21で冷媒から分離された冷凍機油40を、吸込み管23を介して密閉容器10に戻し易くすることができる。
【0038】
本実施形態によると、圧縮機用アキュムレータ21は、冷媒入口管22が接続された第1筐体部21aと、吸込み管23が接続された第2筐体部21bとが、接合されてなる。吸込み管23は、第2筐体部21bの軸方向X1に沿った全長Laの中心位置Xcよりも、第1筐体部21aから離れた位置Xdに接続されている。
【0039】
このため、圧縮機用アキュムレータ21において、吸込み管23を冷媒入口管22から十分に離間させることができる。また、吸込み管23を位置Xdに接続したことで、第2筐体部21bにおける吸込み管23と反対側の空間を十分に小さくすることができる。これにより、圧縮機用アキュムレータ21で冷媒から分離された冷凍機油40が、吸込み管23の後方に回り込み底部に溜まることを抑制できる。この結果、密閉容器10に対して冷凍機油40を効率よく戻すことができる。
【0040】
また、圧縮機用アキュムレータ21において、吸込み管23を冷媒入口管22から十分に離間させることができることから、気液分離性能を十分に確保することができる。
【0041】
また、吸込み管23を接続する第2接続穴21gを、第2筐体部21bの第2開口21dから十分に離間させることによって、リークなどの不具合を抑制することができる。特に、冷媒に、高圧になる二酸化炭素を用いる場合に好ましい。
【0042】
また、圧縮機用アキュムレータ21を、第1筐体部21aと第2筐体部21bの2ピースで構成することによって、3ピースで構成する場合と比較して、設計の自由度を高めることができる。この理由は、分割された筐体部と筐体部との溶接部分には、吸込み管23を設けることができないからである。
【0043】
本実施形態によると、冷媒は、二酸化炭素であるR744からなる。冷凍機油40は、ポリアルキレングリコールからなる。ポリアルキレングリコールの動粘度Vは、40℃において80ないし120mm
2/sである。
【0044】
このため、冷媒にR744を用いることで、他の材質と比較して、動作圧力を高めて、モータのトルクを大きくすることができる。しかしながら、R744からなる冷媒は、他の材質からなる冷媒と比較して、高温になり易い。そこで、他の材質からなる冷凍機油と比較して、温度変化に伴う動粘度の変動が小さいポリアルキレングリコールを用いている。一方、圧縮機用アキュムレータ21は、密閉容器10と比較して、低温かつ低圧である。この結果、圧縮機用アキュムレータ21の内部においてポリアルキレングリコールは、流動性が低くなり易いが、吸込み管23に設けられた油戻し穴23aの開口方向を前述のように規定することで、ポリアルキレングリコールを油戻し穴23aから密閉容器10に戻し易くすることができる。
【0045】
なお、他の材質からなる冷媒とは、例えば、R404Aである。また、他の材質からなる冷凍機油とは、例えば、ポリビニールエーテル(PVE:polyvinyl ether)やポリオールエステル(POE:polyol ester)である。
【0046】
本実施形態によると、圧縮機構部11は、単一のシリンダ室11Rを有している。支持部材33aは、電動機部12よりも密閉容器10の軸方向X2に沿った一方側X2aの位置で、密閉容器10を設置面Gの上に支持している。支持部材33bは、圧縮機構部11のシリンダ室11Rよりも密閉容器10の軸方向X2に沿った他方側X2bの位置で、密閉容器10を設置面Gの上に支持している。支持部材33aおよび33bのばね定数は、20℃において15ないし35N/mmである。
【0047】
このため、単一のシリンダ室11Rを有する圧縮機構部11は、対比例として複数のシリンダ室を有する圧縮機構部と比較して、運転中の振動が大きくなるが、支持部材33aおよび33bによって振動を十分に吸収して、設置面Gに振動が伝播することを抑制できる。この結果、支持部材33aおよび33bによって、騒音を十分に抑制することができる。
【0048】
また、支持部材33aは、電動機部12よりも軸方向X2に沿った一方側X2aの位置に設けていることから、電動機部12から発生する熱による劣化を抑制することができる。また、支持部材33bは、シリンダ室11Rよりも軸方向X2に沿った他方側X2bの位置に設けていることから、シリンダ室11Rにおいて圧縮および吐出される冷媒から発生する熱による劣化を抑制することができる。特に、冷媒に高温になるR744を用いている場合に、支持部材33bの熱による劣化を効果的に抑制することができる。
【0049】
また、支持部材33aおよび33bは密閉容器10から伝播される熱を一定程度、吸収して放熱できることから、設置面G側への熱の伝播を抑制することができる。特に、冷媒に高温になるR744を用いている場合に効果的である。
【0050】
また、支持部材33aおよび33bは、折り返すように屈折させた形状として表面積を増加させた第1の脚31および第2の脚32を介して密閉容器10に固定されていることから、放熱し易く、熱による劣化を抑制することができる。
【0051】
ここで、対比例として、ばね定数が20℃において35N/mmを超える支持部材を用いた場合、横置き形圧縮機の振動を吸収することが難しく、騒音が過大となる。また、対比例として、ばね定数が20℃において10N/mmに満たない支持部材を用いた場合、横置き形圧縮機の自重によって支持部材が変形して沈み込み、横置き形圧縮機の姿勢を保つことが難しくなる。
【0052】
本実施形態によると、横置き形圧縮機2の製造方法では、圧縮機用アキュムレータ21を構成する第1筐体部21aと、第2筐体部21bとを準備する。吸込み管23に形成された油戻し穴23aが第1筐体部21aの側に臨むように、吸込み管23を第2筐体部21bの第2接続穴21gに軸方向X1と交差する方向に沿ってろう付けによって接続する。第1筐体部21aと第2筐体部21bとを軸方向X1に沿って接続する前に、吸込み管23に形成された油戻し穴23aが、ろう付けによって閉塞されているか否かを、軸方向X1に沿って第2筐体部21bの開口から識別する。
【0053】
このため、吸込み管23を第2筐体部21bの第2接続穴21gに対してろう付けしたときに、油戻し穴23aがろうによって閉塞されていないかを容易に確認することができる。ろうは、第2接続穴21gの立ち上がり部位21g1に沿って、吸込み管23の油戻し穴23aに接近し易いが、十分に検査することができる。この結果、ろうによって油戻し穴23aが閉塞した不良品の出荷を防止することができる。識別は、作業員の目視による認識に基づくものであってもよいし、例えばCCDカメラによる画像認識に基づくものであってもよい。
【0054】
[実施形態の変形例]
以下、実施形態の変形例について
図9および
図10を参照して説明する。
【0055】
本変形例は、油戻し穴23aを180°異なる位置に2つ設けたものである。横置き形圧縮機2は、傾斜されて設置される可能性がある。例えば、
図9に示すように、実施形態の変形例1では、圧縮機用アキュムレータ21が、圧縮機用アキュムレータ21の軸方向X1に対して電動機部12側が相対的に低く圧縮機構部11側が相対的に高くなるように、傾斜されて設けられている。言い換えると、圧縮機用アキュムレータ21の一方側X1aが、他方側X1bよりも低くされている。
【0056】
図10に示すように、実施形態の変形例2では、圧縮機用アキュムレータ21が、圧縮機用アキュムレータ21の軸方向X1に対して圧縮機構部11側が相対的に低く電動機部12側が相対的に高くなるように、傾斜されて設けられている。言い換えると、圧縮機用アキュムレータ21の他方側X1b、一方側X1aよりも低くされている。
【0057】
本実施形態の変形例によると、いずれの方向に傾斜した場合でも、圧縮機用アキュムレータ21の内部において、2つの油戻し穴23aの一方が他方よりも低い位置になる。そのため、位置の低い一方の油戻し穴23aから、冷媒から分離された冷凍機油40を密閉容器10に戻すことができる。
【0058】
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、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。