(57)【要約】【課題】インジェクション性能の向上を図ることである。【解決手段】インジェクションバルブ５２は、圧縮され外部に排出された冷媒の一部を連通孔５１から圧縮室３１に導入するために固定端板２６に設けられ、連通孔５１の他端側に連通孔５１の軸線に沿った導入孔５４が形成され、導入孔５４から連通孔５１への一方向のみに冷媒を通過させる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
インジェクション可能な圧縮機において、
導入された熱媒体を圧縮する圧縮室と、
前記圧縮室に連通する連通孔と、
圧縮され外部に排出された熱媒体の一部を前記連通孔から前記圧縮室に導入するために設けられ、前記連通孔の軸線に沿った導入孔が形成され、前記導入孔から前記連通孔への一方向のみに前記熱媒体を通過させるインジェクションバルブと、を備えることを特徴とする圧縮機。
【請求項２】
固定端板の一端面に固定渦巻きが形成された固定スクロールと、
前記固定端板の一端側に配置され、可動端板の他端面に前記固定渦巻きに噛み合う可動渦巻きが形成された可動スクロールと、を備え、
前記圧縮室は、前記固定端板、前記固定渦巻き、前記可動端板、及び前記可動渦巻きによって囲まれた空間であり、
前記固定スクロールには、前記固定端板を一端面から他端面まで貫通し、前記圧縮室に連通する前記連通孔が形成され、
前記インジェクションバルブは、前記固定端板に設けられ、前記連通孔の他端側に前記連通孔の軸線に沿った前記導入孔が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の圧縮機。
【請求項３】
前記インジェクションバルブは、
前記導入孔の一端側に弁座面が形成され、前記導入孔の軸線に対して前記弁座面が傾斜している弁座部材と、
長手方向が前記弁座面の傾斜方向と一致するように前記弁座面に沿って設けられ、前記連通孔から軸線方向に遠い側となる基端側が固定され、前記連通孔から軸線方向に近い側となる先端側が前記導入孔を塞ぎ、前記導入孔に導入された前記熱媒体の圧力を受けて先端側が前記弁座面から離れたときに、前記導入孔から前記連通孔へ前記熱媒体を通過させるリード弁と、を備えることを特徴とする請求項２に記載の圧縮機。
【請求項４】
前記導入孔の軸線に対して前記弁座面のなす角度は、４５度以下であることを特徴とする請求項３に記載の圧縮機。
【請求項５】
前記インジェクションバルブは、
前記リード弁が開いたときに前記リード弁の背面を規制するリテーナを備え、
前記弁座部材、前記リード弁、及び前記リテーナを組み合わせた前記インジェクションバルブの外形は円柱状であり、
前記固定端板の他端面には、前記インジェクションバルブと嵌り合う凹部が形成されていることを特徴とする請求項３又は４に記載の圧縮機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧縮機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば暖房運転のように高負荷で運転するときに、インジェクションによって冷媒の過給を行ない、吐出流量を増加させることで、冷凍能力の大容量化を図る技術がある。特許文献１では、インジェクション用のリード弁ユニットについて提案されており、このリード弁ユニットでは、冷媒の導入方向と排出方向とが直交するように配置されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１５−２１４１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
冷媒の流れに曲がりがあると、流路抵抗が大きくなり、インジェクション性能が低下する可能性がある。
本発明の課題は、インジェクション性能の向上を図ることである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の一態様に係る圧縮機は、
インジェクション可能な圧縮機において、
導入された熱媒体を圧縮する圧縮室と、
圧縮室に連通する連通孔と、
圧縮され外部に排出された熱媒体の一部を連通孔から圧縮室に導入するために設けられ、連通孔の軸線に沿った導入孔が形成され、導入孔から連通孔への一方向のみに熱媒体を通過させるインジェクションバルブと、を備える。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、連通孔の軸線に沿った導入孔が形成されており、熱媒体の流れに曲がりがないため、流路抵抗が軽減され、インジェクション性能が向上する。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】圧縮機における軸方向に沿った断面図である。
【図２】インジェクションバルブの断面図である。
【図３】インジェクションバルブの斜視図である。
【図４】応用例を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、各図面は模式的なものであって、現実のものとは異なる場合がある。また、以下の実施形態は、本発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであり、構成を下記のものに特定するものでない。すなわち、本発明の技術的思想は、特許請求の範囲に記載された技術的範囲内において、種々の変更を加えることができる。
【０００９】
《一実施形態》
《構成》
図１は、圧縮機における軸方向に沿った断面図である。
圧縮機１１は、例えばカーエアコンの冷媒回路で用いられる電動型の圧縮機であり、冷媒（熱媒体）を吸入し、圧縮してから排出する。
以下の説明では、便宜的に、圧縮機１１における軸方向の一方側を前側とし、軸方向の他方側を後側とする。
【００１０】
圧縮機１１は、軸方向に沿って前側から順に並んだ、フロントハウジング１２と、センタハウジング１３と、リアハウジング１４と、によって気密性を保つように一体化されている。フロントハウジング１２には、冷媒を吸入する吸入口（図示省略）が形成されており、リアハウジング１４には、圧縮された冷媒を排出する排出口（図示省略）が形成されている。
フロントハウジング１２は、図示しない吸入口に連通した吸入室２１を備え、この吸入室２１に電動モータ２２が収容されている。電動モータ２２の回転軸２３は、前側がフロントハウジング１２によって回転自在に支持され、後側がセンタハウジング１３によって回転自在に支持されている。
【００１１】
センタハウジング１３には、固定スクロール２４と、可動スクロール２５と、が収容されている。
固定スクロール２４は、フロントハウジング１２の後側を閉塞するように固定されており、円板状に形成された固定端板２６と、この固定端板２６の前面に形成された固定渦巻き２７と、を備える。
可動スクロール２５は、固定端板２６の前側に配置されており、円板状に形成された可動端板２８と、この可動端板２８の後面に形成され、固定渦巻き２７と噛み合う可動渦巻き２９と、を備える。
【００１２】
固定端板２６の前面と可動端板２８の後面とが対向し、固定渦巻き２７と可動渦巻き２９とが噛み合っている。固定渦巻き２７の先端は、図示しないチップシールを介して可動端板２８の後面に摺動可能に接触し、可動渦巻き２９の先端は、図示しないチップシールを介して固定端板２６の前面に摺動可能に接触している。固定端板２６の前面、固定渦巻き２７、可動端板２８の後面、及び可動渦巻き２９で囲まれた区画によって、冷媒を圧縮するための圧縮室３１が形成されている。前後方向から見ると、圧縮室３１は、三日月状の密閉空間となる。
【００１３】
可動スクロール２５の前側には、背圧室３２が形成されている。背圧室３２には、後述する中間圧力のオイルが供給されることにより、固定スクロール２４に対して可動スクロール２５を押圧し、圧縮室３１の密閉性を高めている。
可動端板２８の前面には、ボス３３が形成され、回転軸２３の後端には、偏心させたクランク端部３４が形成され、クランク端部３４がボス３３に回転自在の状態で嵌め込まれている。回転軸２３の回転運動は、クランク端部３４によって旋回運動として可動スクロール２５に伝達される。可動スクロール２５は、例えばピン＆ホールを介して自転が阻止され、且つ固定スクロール２４に対する公転が許容されている。
【００１４】
固定端板２６の中央には、前後方向に貫通した吐出孔３５が形成され、吐出孔３５は、固定端板２６の後側に形成された吐出室３６に連通している。固定端板２６の後面には、吐出孔３５の後端側を開閉可能な吐出弁３７が設けられている。
固定スクロール２４に対して可動スクロール２５が公転すると、圧縮室３１は、前後方向から見て、スクロール中心に向かって変位してゆき、且つ容積が縮小してゆく。圧縮室３１は、スクロール外側にあるときに、図示しない吸入口と連通して冷媒を吸入し、スクロール中心にあるときに吐出孔３５と連通して圧縮した冷媒を吐出する。吐出弁３７は、吐出圧を受けるときに、吐出室３６に冷媒を吐出させる。吐出された冷媒は、図示しない吐出口から外部へ排出される。
【００１５】
吐出室３６の底部には、冷媒から分離させたオイルを貯留する貯留部４１が形成されている。リアハウジング１４には、貯留部４１に連通するオイル戻し流路４２が形成されている。センタハウジング１３には、一方がオイル戻し流路４２に連通し、他方が背圧室３２に連通するオイル戻し流路４３が形成されている。オイル戻し流路４３には、オリフィスが設けられている。したがって、貯留部４１に貯留されたオイルは、吐出室３６の吐出圧を受けて、オイル戻し流路４２、オイル戻し流路４３を順に経て背圧室３２に供給される。これにより、可動スクロール２５に背圧を与え、軸受を含む各摺動部の潤滑が行なわれる。高圧のオイルは、オイル戻し流路４３のオリフィスによって中間圧力に減圧され、また、回転軸２３の内方には、前後方向に沿って延び背圧室３２に連通するオイル戻し流路４４が形成されている。したがって、背圧室３２に供給されたオイルは、さらにオイル戻し流路４４を経て、回転軸２３の前端側へ供給される。これにより、軸受を含む各摺動部の潤滑が行なわれる。
【００１６】
次に、インジェクション構造について説明する。
インジェクションとは、暖房運転のように高負荷で運転するときに、冷媒の過給を行ない、吐出流量を増加させることで、冷凍サイクルの効率化を図る技術である。
固定端板２６には、軸方向に貫通し、圧縮室３１に連通する連通孔５１が形成されている。固定端板２６の後面側には、連通孔５１に連通するインジェクションバルブ５２が設けられている。圧縮機１１には、一端側がインジェクションバルブ５２に連通し、他端側がリアハウジング１４を貫通して外部に突き出た導入パイプ５３が設けられている。圧縮機１１で圧縮され外部に排出された冷媒の一部は、導入パイプ５３、インジェクションバルブ５２、連通孔５１を順に経由して、圧縮室３１に導入される。
【００１７】
次に、インジェクションバルブ５２について説明する。
図２は、インジェクションバルブの断面図である。
図中の（ａ）は、インジェクションバルブ５２が閉じている状態を示している。図中の（ｂ）は、インジェクションバルブ５２が開いている状態を示している。ここでは、導入パイプ５３や固定渦巻き２７の図示を省略している。
図３は、インジェクションバルブの斜視図である。
図中の（ａ）は、インジェクションバルブ５２を分解した状態を示している。図中の（ｂ）は、インジェクションバルブ５２を組み立てた状態を示している。
【００１８】
インジェクションバルブ５２には、連通孔５１の後端側に連通孔５１の軸線に沿った導入孔５４が形成されている。すなわち、連通孔５１の延長線上に導入孔５４を形成してあり、連通孔５１の軸線に対して導入孔５４の軸線を一致させている。導入孔５４は、連通孔５１よりも僅かに大径である。軸方向から投影すると、導入孔５４と連通孔５１とは同心円になる。導入孔５４の後端側に、導入パイプ５３が連通する。インジェクションバルブ５２は、導入孔５４から連通孔５１への一方向のみに冷媒を通過させる逆止弁として機能するものであり、弁座部材５５と、リード弁５６と、リテーナ５７と、を備える。
これら弁座部材５５、リード弁５６、及びリテーナ５７を組み合わせたインジェクションバルブ５２の外形は、円柱状である。固定端板２６の後端面には、インジェクションバルブ５２と嵌り合う凹部５８が形成されている。凹部５８の軸線は、連通孔５１の軸線に一致する。インジェクションバルブ５２は、凹部５８に対して圧入によって固定される。
【００１９】
弁座部材５５は、凹部５８に嵌り合う半円柱状であり、軸方向に沿った導入孔５４が中心に形成され、且つ導入孔５４の前端側に弁座面６１が形成されている。弁座面６１は、導入孔５４の軸線に対して傾斜している。導入孔５４の軸線に対して弁座面６１のなす角度αは４５度以下に設定する。ここでは約１０度である。弁座部材５５の後端面には導入孔５４が含まれ、弁座部材５５の前端面には導入孔５４が含まれていない。すなわち、弁座部材５５は、円柱状の部材を一方の底面から他方の底面に向かって斜めに切断し、導入孔５４を切断面が通過するようにした形状であり、弁座面６１は切断面に相当する。弁座部材５５の後側には、弁座面６１に対して直角方向に貫通した二つのねじ穴６２が、導入孔５４を挟んだ両側に形成されている。ねじ穴６２には雌ねじ部が形成されている。
【００２０】
リード弁５６は、可撓性を有する細長い薄板であり、長手方向が弁座面６１の傾斜方向と一致するように弁座面６１に沿って設けられる。連通孔５１から軸線方向に遠い方を基端側とし、この基端側が固定される。連通孔５１から軸線方向に近い方を先端側とし、リード弁５６が閉じているときには、その先端側が導入孔５４を塞いでいる。リード弁５６の基端部は、短手方向の両側に出っ張ったＴ字状に形成されており、この基端部に、弁座部材５５のねじ穴６２に対応した二つの開口部６３が形成されている。リード弁５６は、導入孔５４に導入された冷媒のインジェクション圧力Ｐｉを受けて先端側が弾性変形し、弁座面６１から剥離したときに、リード弁５６が開いた状態となり、導入孔５４から連通孔５１へと冷媒が通過する。
【００２１】
リテーナ５７は、凹部５８に嵌り合う半円柱状である。リテーナ５７の前側には、リード弁５６の背面を規制する規制面６４が形成されている。リード弁５６は、弁座面６１と規制面６４との間で可動することができる。規制面６４は、導入孔５４の軸線に沿った平面であり、導入孔５４よりも径方向の外側に配置される。リテーナ５７の後側には、リード弁５６を介して弁座面６１に接合される接合面６５が形成されている。導入孔５４の軸線に対する接合面６５の角度は、導入孔５４の軸線に対する弁座面６１の角度と同一である。リテーナ５７の後側には、弁座部材５５のねじ穴６２に対応し、接合面６５に対して直角方向に貫通した二つの挿通穴６６が形成されている。挿通穴６６は、ねじ穴６２よりも大径である。挿通穴６６の円筒面側には、ザグリ６７が形成されている。
これら弁座部材５５、リード弁５６、及びリテーナ５７を組み合わせた状態で、二つのボルト６８で締結する。ボルト６８の雄ねじ部は、ザグリ６７、挿通穴６６、及び開口部６３を通り抜け、ねじ穴６２に締結される。ザグリ６７の深さは、ボルト６８の頭部がリテーナ５７の円筒面よりも出っ張らない範囲で設定される。ボルト６８の頭部には、六角穴が形成されており、ここに工具を嵌め込んでボルト６８の締め付けが行なわれる。
【００２２】
《作用》
次に、一実施形態の主要な作用効果について説明する。
リード弁５６が閉じている状態で、リード弁５６の背面とリテーナ５７の規制面６４との間に形成される空間６９は、圧縮室３１に連通しているため、圧縮室圧力Ｐｃとなる。導入孔５４に供給されるインジェクション圧力Ｐｉが、圧縮室圧力Ｐｃよりも低い場合、図２の（ａ）に示すように、リード弁５６の先端側は弁座面６１に密着し、導入孔５４を塞いでいる。インジェクション圧力Ｐｉが圧縮室圧力Ｐｃよりも高くなると、インジェクション圧力Ｐｉによってリード弁５６の先端側が押されて撓み、弁座面６１から剥離することで、導入孔５４が開き、連通孔５１に連通される。リード弁５６の弾性変形は、リテーナ５７の規制面６４によって規制される。これにより、冷媒の過給を行ない、吐出流量を増加させることで、冷凍能力の大容量化を図ることができる。
【００２３】
インジェクション経路において、冷媒の流れに曲がりがあると、流路抵抗が大きくなるため、インジェクション性能が低下する可能性がある。
そこで、インジェクションバルブ５２には、連通孔５１の他端側に連通孔５１の軸線に沿った導入孔５４を形成している。すなわち、連通孔５１の延長線上に導入孔５４を形成している。これにより、連通孔５１、導入孔５４、さらには導入パイプ５３が一直線に並び、インジェクションによる冷媒の流れに曲がりがないため、流路抵抗が軽減される。したがって、圧力損失が低減し、インジェクション性能を向上させることができる。
【００２４】
弁座部材５５の弁座面６１は、導入孔５４の軸線に対して傾斜させてある。また、リード弁５６の長手方向を弁座面６１の傾斜方向と一致させ、連通孔５１から軸線方向に遠い側となる基端側を固定し、連通孔５１から軸線方向に近い側となる先端側で導入孔５４を塞いでいる。これにより、インジェクション圧力Ｐｉがリード弁５６を押し開いて、冷媒が導入孔５４から連通孔５１へ移行するときに、圧力損失をさらに低減し、インジェクション性能を向上させることができる。特に、導入孔５４の軸線に対する弁座面６１の角度αを４５度以下にすることで、圧力損失を効果的に低減することができる。
【００２５】
リード弁５６が閉じている状態で、リード弁５６の背面とリテーナ５７の規制面６４との間に形成される空間６９は、デッドボリュームとなる。したがって、導入孔５４の軸線に対する弁座面６１の角度αを小さくするほど、デッドボリュームを小さくすることができる。
インジェクションバルブ５２の外形は、円柱状になるように一体化されている。これにより、インジェクションバルブ５２を固定端板２６の凹部５８に嵌め込むときに、周方向の角度がどの位置にあっても嵌め込むことができ、組み立て性が向上する。
【００２６】
《変形例》
本実施形態では、連通孔５１の軸線に導入孔５４の軸線を一致させ、軸方向に投影すると、連通孔５１と導入孔５４とが同心円となるように配置しているが、これに限定されるものではない。双方の軸線がずれているとしても、軸方向に投影したときに、導入孔５４に連通孔５１が内包されているか、又は重なっていればよい。要は、冷媒の流れにおいて曲がりを可及的に抑制することができればよい。
本実施形態では、リード弁５６の厚さについて言及しなかったが、リード弁５６を開きやすくするために、例えば基端側に比べて先端側の厚さを相対的に薄くしてもよい。
本実施形態では、インジェクションバルブ５２を円柱状に形成しているが、これに限定されるものではなく、角柱状に形成してもよい。
【００２７】
《応用例》
本実施形態では、一つのリード弁５６だけで導入孔５４を開閉する構成について説明したが、これに限定されるものではなく、複数のリード弁によって導入孔５４を開閉するようにしてもよい。
図４は、応用例を示す断面図である。
ここでは、複数のリード弁によって導入孔５４を開閉する構造を示す。リード弁が閉じている状態を実線で示し、リード弁が開いている状態を破線で示す。
図中の（ａ）は、各リード弁７１の先端側を撓ませた状態で、先端同士を密着させることで、導入孔５４を塞いだものである。各リード弁７１の先端が互いに押し合うことで、導入孔５４を確実に閉じることができる。
図中の（ｂ）は、各リード弁７２の先端側を撓ませずに、先端同士を突き合わせることで、導入孔５４を塞いだものである。各リード弁７２を肉厚にし、さらに先端側をリブによって補強することで、導入孔５４を確実に閉じることができる。
【００２８】
本実施形態では、スクロール圧縮機について説明したが、これに限定されるものではなく、例えばロータリーやロータリーベーン、ローリングピストン式の圧縮機でもよい。すなわち、インジェクション可能な圧縮機であれば任意の圧縮機に適用することができる。
以上、限られた数の実施形態を参照しながら説明したが、権利範囲はそれらに限定されるものではなく、上記の開示に基づく実施形態の改変は、当業者にとって自明のことである。
【符号の説明】
【００２９】
１１…圧縮機、１２…フロントハウジング、１３…センタハウジング、１４…リアハウジング、２１…吸入室、２２…電動モータ、２３…回転軸、２４…固定スクロール、２５…可動スクロール、２６…固定端板、２７…固定渦巻き、２８…可動端板、２９…可動渦巻き、３１…圧縮室、３２…背圧室、３３…ボス、３４…クランク端部、３５…吐出孔、３６…吐出室、３７…吐出弁、４１…貯留部、４２…オイル戻し流路、４３…オイル戻し流路、４４…オイル戻し流路、５１…連通孔、５２…インジェクションバルブ、５３…導入パイプ、５４…導入孔、５５…弁座部材、５６…リード弁、５７…リテーナ、５８…凹部、６１…弁座面、６２…ねじ穴、６３…開口部、６４…規制面、６５…接合面、６６…挿通穴、６７…ザグリ、６８…ボルト、６９…空間、７１…リード弁、７２…リード弁
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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