(57)【要約】【課題】アキュームレータをサイズアップすることなく、アキュームレータ導出管入口付近での流路干渉を抑制して高効率、低コストな多気筒圧縮機を提供すること。【解決手段】圧縮機構部４が複数の圧縮要素４ａ，４ｂによって構成され、ケース１３に一つの導入管１４と複数の導出管１５ａ，１５ｂとを備えたアキュームレータ１２と圧縮機構部４とが導出管１５ａ，１５ｂによって接続され、複数の導出管１５ａ，１５ｂ各々へ流入する流体の流路が干渉することを抑制する構成をアキュームレータ１２内部に施すことにより、アキュームレータ１２をサイズアップすることなく、圧縮要素閉じ込み直前の圧縮要素内部圧力の低下を抑えて体積効率の悪化を防ぎ、高い圧縮機効率を維持することが可能である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮機構部が複数の圧縮要素によって構成され、ケースに一つの導入管と複数の導出管とを備えたアキュームレータと前記圧縮機構部とが前記導出管によって接続された多気筒圧縮機であって、複数の前記導出管各々へ流入する流体の流路が干渉することを抑制する構成を前記アキュームレータ内部に施したことを特徴とする多気筒圧縮機。
【請求項２】
前記導出管の入口付近に障壁を設けた請求項１記載の多気筒圧縮機。
【請求項３】
複数の前記導出管の入口開口面の中心点同士の空間距離が、前記導出管の前記アキュームレータの前記ケースへの挿入部の中心軸同士の距離よりも大きい請求項１または２記載の多気筒圧縮機。
【請求項４】
前記導出管の少なくとも一本の入口が斜めに切断された請求項３記載の多気筒圧縮機。
【請求項５】
前記導出管の少なくとも一本の一部または概ね全部が曲げられた請求項３記載の多気筒圧縮機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空調機、冷凍機、ブロワ、給湯機等に使用される多気筒圧縮機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
圧縮機構部の吸入口に接続されたアキュームレータは、円筒状のケースの上部に作動流体の導入管、下部にケース内部空間まで延出した導出管を備え、導出管入口と導入管との間に、固形物をせき止めるストレーナと液状作動流体が直接導出管に入らないようにするバッフルとを備えた構造となっており、圧縮機構部での液圧縮を防止するための気液分離機能を持つ。圧縮機構部が複数の圧縮要素で構成された多気筒圧縮機の場合、各圧縮要素の吸入口にアキュームレータの導出管がそれぞれ接続されており、アキュームレータは一つの導入管と複数の導出管とで構成される。
【０００３】
複数の圧縮要素で構成された圧縮機構部としては、図１３に示す２シリンダロータリ圧縮機が一般的である（例えば、特許文献１参照）。二つのシリンダ１０１ａ、１０１ｂの吸入管１０２ａ、１０２ｂには、アキュームレータ１０３のケース１０４に挿入された二本の導出管１０５ａ、１０５ｂが接続され、ケース１０４上部には導入管１０６が設けられている。図１４は、特許文献１に記載された従来の多シリンダ型圧縮機を示すもので、導出管１０５を、吸入管１０２ａ、１０２ｂ付近で分岐させることにより、アキュームレータ１０３の構造を簡素化して製造性の向上と銀ロー使用量低減、配管作業性向上を図っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１−２４７７７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
図１３に示す上記従来の構成において、二つのシリンダ１０１ａ、１０１ｂにおける圧縮行程は、それらに共通するクランク軸１０７のクランク角が概ね１８０度ずれており、二つのシリンダ１０１ａ、１０１ｂが交互に作動流体を吸込む。このときの二つのシリンダ１０１ａ、１０１ｂそれぞれにおける吸入流量はクランク角とともに図１５のように変化する。上側シリンダ１０１ａでは、図示されたクランク角０度から３６０度までの区間で作動流体を吸入し、クランク角が概ね３６０度（＝０度）付近で作動流体を閉じ込んだ後、次の回転の３６０度区間で圧縮動作を行なう。下側シリンダ１０１ｂは上側シリンダ１０１ａに対してクランク角が１８０度ずれた状態で同様の動作を行なう。
【０００６】
上側シリンダ１０１ａが作動流体を閉じ込むクランク角０度付近に着目すると、この期間に下側シリンダ１０１ｂの吸入流量は概ね最大となり、下側シリンダ１０１ｂに対応するアキュームレータ１０３の導出管１０５ｂ入口付近での流入速度も概ね最大となる。その結果、下側シリンダ１０１ｂの導出管１０５ｂ入口に隣接する上側シリンダ１０１ａの導出管１０５ａ入口付近では、流速の大きい流れが存在するとともに導出管１０５ａ内部の流量は概ねゼロであることから、ベルヌイの定理によって導出管１０５ａ入口付近の圧力が低下し、それに対応する上側シリンダ１０１ａでの閉じ込み直前の作動流体圧力も低下して上側シリンダ１０１ａの体積効率の悪化を招くことになる。また、クランク角が概ね１８０度の時にも同様の現象により下側シリンダ１０１ｂの体積効率が悪化する。すなわち、二本の導出管１０５ａ、１０５ｂの入口付近の作動流体の流路が干渉することで圧
縮機の効率が悪化することになる。
【０００７】
さらに、図１４に示す従来の構成では、上記現象における減圧の発生場所とシリンダ１０１ａ、１０１ｂとの距離が著しく小さいため、閉じ込み時のシリンダ１０１ａ、１０１ｂ内圧力が減圧の影響を受けやすくなり、体積効率はより一層悪化してしまう。一方、体積効率の悪化要因としては、上記現象による減圧に加え、導出管１０５ａ、１０５ｂでの圧力損失や受熱等の要因もあり、いずれの要因も少なからず存在する。
【０００８】
本発明は、特に上記の流路干渉による減圧要因に着目し、前記従来の課題を解決するもので、圧縮機構部が複数の圧縮要素によって構成され、ケースに一つの導入管と複数の導出管とを備えたアキュームレータと圧縮機構部とが導出管によって接続され、複数の導出管各々へ流入する流体の流路が干渉することを抑制する構成をアキュームレータ内部に施すことにより、各圧縮要素が作動流体を閉じ込む瞬間の圧力低下を抑制して体積効率の悪化を防ぐことのできる高効率の多気筒圧縮機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記従来の課題を解決するために、本発明の多気筒圧縮機は、圧縮機構部が複数の圧縮要素によって構成され、ケースに一つの導入管と複数の導出管とを備えたアキュームレータと圧縮機構部とが導出管によって接続され、複数の導出管各々へ流入する流体の流路が干渉することを抑制する構成をアキュームレータ内部に施すものである。
【００１０】
従来の構成では、複数の圧縮要素の圧縮行程は位相をずらして運転され、アキュームレータの各導出管も同様に位相をずらして吸込みを行なうため、隣接した各導出管入口付近の作動流体の流路が干渉しあって圧縮要素閉じ込み直前の圧縮要素内部圧力が低下し、体積効率を悪化させていたものが、本構成によれば、アキュームレータをサイズアップすることなく、導出管入口付近の作動流体の流路の干渉を抑制して圧縮要素閉じ込み直前の圧縮要素内部圧力の低下を抑え、高い圧縮機効率を維持することが可能である。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の多気筒圧縮機は、圧縮機構部が複数の圧縮要素によって構成され、ケースに一つの導入管と複数の導出管とを備えたアキュームレータと圧縮機構部とが導出管によって接続され、複数の導出管各々へ流入する流体の流路が干渉することを抑制する構成をアキュームレータ内部に施すことにより、アキュームレータをサイズアップすることなく、圧縮要素閉じ込み直前の圧縮要素内部圧力の低下を抑えて体積効率の悪化を防ぎ、高い圧縮機効率を維持することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施の形態１における２シリンダロータリ圧縮機の縦断面図
【図２】本発明の実施の形態１におけるアキュームレータの断面図
【図３】本発明の実施の形態１における障壁高さを高くしたアキュームレータの断面図
【図４】本発明の実施の形態１における障壁高さを低くしたアキュームレータの断面図
【図５】本発明の実施の形態１における上部バッフルの断面図
【図６】本発明の実施の形態１における別の上部バッフルを設けたアキュームレータの断面図
【図７】本発明の実施の形態１における障壁を導出管に取り付けたアキュームレータの断面図
【図８】本発明の実施の形態２におけるアキュームレータの断面図
【図９】本発明の実施の形態３における導出管全体を曲げたアキュームレータの断面図
【図１０】本発明の実施の形態３における導出管入口部を曲げたアキュームレータの断面図
【図１１】本発明の実施の形態３における導出管途中を曲げたアキュームレータの断面図
【図１２】本発明の実施の形態３における導出管高さの異なるアキュームレータの断面図
【図１３】従来の構成における２シリンダロータリ圧縮機の縦断面図
【図１４】特許文献１の２シリンダロータリ圧縮機の吸入部縦断面図
【図１５】２シリンダロータリ圧縮機の各シリンダ吸込み流量変化の特性図
【発明を実施するための形態】
【００１３】
第１の発明は、圧縮機構部が複数の圧縮要素によって構成され、ケースに一つの導入管と複数の導出管とを備えたアキュームレータと圧縮機構部とが導出管によって接続された多気筒圧縮機であって、複数の導出管各々へ流入する流体の流路が干渉することを抑制する構成をアキュームレータ内部に施すことにより、導出管入口付近の作動流体の流路の干渉を抑制して圧縮要素閉じ込み直前の圧縮要素内部圧力の低下を抑え、高い圧縮機効率を維持することが可能である。
【００１４】
第２の発明は、特に、第１の発明の多気筒圧縮機において、導出管の入口付近に障壁を設けることにより、各導出管入口付近の空間をほぼ独立させ、各導出管へ流入する作動流体の流路が互いに干渉しないようにできるため、流路干渉による体積効率の悪化をほぼ確実に抑制することが可能である。
【００１５】
第３の発明は、特に、第１または２の発明の多気筒圧縮機において、複数の導出管の入口開口面の中心点同士の空間距離が、導出管のアキュームレータケースへの挿入部の中心軸同士の距離よりも大きくすることにより、アキュームレータケースを液圧縮が防止できる必要最小限の大きさにしてダウンサイジングすると同時に、部品点数を増やすことなく各導出管へ流入する作動流体の流路干渉による体積効率悪化を抑制することが可能である。
【００１６】
第４の発明は、特に、第３の発明の多気筒圧縮機において、導出管の少なくとも一本の入口を斜めに切断することにより、アキュームレータの構成が複雑化することがなく、組立も容易であり、コストアップを抑制することが可能である。
【００１７】
第５の発明は、特に、第３の発明の多気筒圧縮機において、導出管の少なくとも一本の一部または概ね全部を曲げて構成することにより、各導出管の入口開口部を物理的に離散させて配置することができ、各々の導出管が他の導出管の入口付近の流路の干渉範囲から遠ざけられるため、容易にかつ確実に体積効率の悪化を抑制することが可能である。
【００１８】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
【００１９】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における２シリンダロータリ圧縮機の縦断面図である。図１において、密閉容器１内に電動要素２が収納されている。電動要素２の鉛直方向の駆動軸３で圧縮機構部４が駆動されるようになっている。この圧縮機構部４は、それぞれが独立して圧縮動作を行なう圧縮要素４ａ、４ｂから構成されており、仕切り板５の上下両側にシリンダ６ａ、６ｂが配設されている。また、上側シリンダ６ａ内にはクランク軸偏芯部７ａが収納されており、同時に、下側シリンダ６ｂ内にもクランク軸偏芯部７ｂが収
納されている。両クランク軸偏芯部７ａ、７ｂは駆動軸３と一体的に構成されており、このクランク軸偏芯部７ａ、７ｂの各々にローリングピストン８ａ、８ｂが回転自在に装着されている。なお、このシリンダ６ａ、６ｂには各々図示されていないが、ローリングピストン８ａ、８ｂに当接して、ベーンが設けられている。各シリンダ６ａ、６ｂ内には、各々冷媒ガス吸入通路９ａ、９ｂが設けられている。これらの吸入通路９ａ、９ｂには、互いに独立した吸入管１０ａ、１０ｂが接続されている。この吸入管１０ａ、１０ｂは、吸入通路９ａ、９ｂを通して、吸入室１１ａ、１１ｂに連通している。
【００２０】
また、圧縮機の液圧縮を防止するため、圧縮機に冷媒ガスを直接吸入する前に、冷媒ガスを気液分離させるため、アキュームレータ１２が設けられている。アキュームレータ１２は、円筒状のケース１３の上部に冷媒ガス導入管１４、下部に吸入管１０ａ、１０ｂに接続される二本の冷媒ガス導出管１５ａ、１５ｂが接続されて構成され、導出管１５ａ、１５ｂはケース１３内部空間の上部まで延出している。
【００２１】
電動要素２が付勢され、その駆動軸３が回転すると、クランク軸偏芯部７ａ、７ｂがシリンダ６ａ、６ｂ内において偏芯回転し、ローリングピストン８ａ、８ｂが図示しないベーンに当接しながら回転運動し、各々半回転ずれた周期で、両シリンダ６ａ、６ｂにおいて、冷媒ガスの吸入、圧縮が繰り返される。この両シリンダ６ａ、６ｂにはアキュームレータ１２の上端の冷媒ガス導入管１４から吸入された低圧冷媒が、アキュームレータ１２により気液分離され、完全な低圧冷媒ガスとなり、各々の導出管１５ａ、１５ｂ、吸入管１０ａ、１０ｂ、吸入通路９ａ、９ｂを通って、吸入室１１ａ、１１ｂへと吸入される。
【００２２】
図２は、アキュームレータ１２の断面図であり、二方向から見た断面を三角法表示している。導出管１５ａ、１５ｂは直管部１６ａ、１６ｂと曲管部１７ａ、１７ｂとが一体となって構成され、ケース１３の下部でケース１３と接合されている。ケース１３内部の上部には、導入管１４から流入した液冷媒が直接導出管１５ａ、１５ｂに吸込まれないように外周部に複数の上下連通穴が設けられた上部バッフル１８がストレーナ１９と一体化されてケース１３に固定されている。ケース１３内部の下部には、中心部が開口した下部バッフル２０がケース１３に固定されており、液戻り時の液面保持機能を担っている。上部バッフル１８の下面には、導出管１５ａ、１５ｂの入口開口部よりも下側まで延びた障壁２１が設けられている。
【００２３】
以上のように構成された２シリンダロータリ圧縮機について、以下その動作、作用を説明する。図１５にて前述したとおり、上側シリンダ６ａ等から構成される上側圧縮要素４ａと下側シリンダ６ｂ等から構成される下側圧縮要素４ｂとは、クランク角が１８０度ずれて圧縮運転されるため、アキュームレータ１２内部の導出管１５ａ、１５ｂ入口では交互に冷媒ガスの吸込みを行なっている。
【００２４】
ここで障壁２１が無い場合、以下のような現象が生じる。上側圧縮要素４ａが作動流体を閉じ込むクランク角０度付近に着目すると、この期間に下側圧縮要素４ｂの吸入流量は概ね最大となり、下側圧縮要素４ｂに対応する導出管１５ｂ入口付近での流入速度も概ね最大となる。その結果、導出管１５ｂ入口に隣接する上側圧縮要素４ａの導出管１５ａ入口付近では、流速の大きい流れが存在するとともに導出管１５ａ内部の流量は概ねゼロであることから、ベルヌイの定理によって導出管１５ａ入口付近の圧力が低下し、それに対応する上側圧縮要素４ａでの閉じ込み直前の作動流体圧力も低下して上側圧縮要素４ａの体積効率の悪化を招くことになる。また、クランク角が概ね１８０度の時にも同様の現象により下側圧縮要素４ｂの体積効率が悪化する。すなわち、二本の導出管１５ａ、１５ｂの入口付近の作動流体の流路が干渉することで圧縮機の効率が悪化することになる。
【００２５】
しかしながら、本実施の形態１のように障壁２１を設けていると、上記のような導出管
１５ａ、１５ｂ入口付近での流路干渉が抑制されるため、体積効率の悪化を防止することが可能である。より確実に流路干渉を抑えるためには、図３のように障壁２１をアキュームレータ１２の下部まで延ばすとともに、ケース１３の内径ぎりぎりまで障壁２１の幅を大きくすればよい。この構成により、アキュームレータ１２がほぼ完全に独立した二つの空間となり、導出管１５ａ、１５ｂ入口付近でのお互いの流路は干渉しあわない。
【００２６】
また、下部バッフル２０の無い構成であれば、障壁２１はケース１３の下部ぎりぎりまで延ばすことができ、アキュームレータ１２が二つである構成とほぼ同等の機能を果たすことができる。ただし、障壁２１が大きくなるほど流路干渉抑制効果は大きくなるが、逆に材料費が上がったり、障壁２１と導出管１５ａ、１５ｂとの接触による異常騒音を防止するために障壁２１と導出管１５ａ、１５ｂとの間隔を大きく設けることでアキュームレータ１２自体が大型化してしまうという課題がある。
【００２７】
図４はそれらの課題を解決するもので、障壁２１は導出管１５ａ、１５ｂの入口開口部の高さまで延びていない。この構成により、材料費を最小限に抑え、障壁２１と導出管１５ａ、１５ｂとの接触も防止することができる。しかも、障壁２１の高さを適切に設定すれば、障壁２１によって流れの一部を阻害して、導出管１５ａ、１５ｂの入口付近の流れを概ね分断することができ、図２や図３と概ね同等の流路干渉抑制効果を期待することができる。
【００２８】
なお、高さの低い障壁２１で構成する場合、図５のように、プレス加工で作製された上部バッフル１８に下側へ突き出た凸部を設けてそれを障壁２１とすることもできる。この構成では部品点数を増やす必要が無いため、ほとんどコストアップすることなく流路干渉を抑制することが可能である。また、図５の障壁２１は切り起こしによって設けることもできるし、図６のように上部バッフル１８に上側へ突き出た凸部を二つ設け、その間の下側へ突き出た凸部を障壁２１とすることもできる。
【００２９】
図７では、導出管１５ａ、１５ｂのそれぞれの入口部に障壁２１ａ、２１ｂを固定している。この構成では、確実に流路干渉抑制効果が得られることに加えて、大きな振動が生じても異常騒音が発生することがないという利点がある。なお、障壁２１ａ、２１ｂはいずれか一方のみでも流路干渉抑制効果は十分に得られるし、図２等の上部バッフル１８に設けられた障壁２１と組み合わせればより効果的である。また、図１から図７で示した障壁２１は平板であるが、曲面を持つ薄板や厚板、ブロック状部材でも同様の効果が得られる。
【００３０】
（実施の形態２）
図８は、本発明の実施の形態２におけるアキュームレータ１２の断面図である。アキュームレータ１２をサイズアップさせることなく、かつ、部品点数を増やすことなく導出管１５ａ、１５ｂの入口付近での流路干渉を抑制することを目的に、図７において、導出管１５ａ、１５ｂの入口は斜めに切断され、その開口面は互いに背を向けるように配置されている。アキュームレータ１２下部の導出管１５ａ、１５ｂをケース１３に挿入、固定している場所における導出管１５ａの中心軸２２ａと導出管１５ｂの中心軸２２ｂとの軸間距離Ｌ１を小さく維持することでアキュームレータ１２はサイズアップすることはない。
【００３１】
一方、流路干渉を抑制するため、導出管１５ａ入口開口面の中心点２３ａと導出管１５ｂ入口開口面の中心点２３ｂとの空間距離Ｌ２は前述の軸間距離Ｌ１よりも大きく設定して、導出管１５ａ、１５ｂ各々の入口付近流路に大きく距離を確保している。ここで、空間距離Ｌ２とは空間を伝う最短距離のことであり、図８では、導出管１５ａ入口開口面の中心点２３ａから導出管１５ａの頂点までの距離ＬＡと、導出管１５ａの頂点から導出管１５ｂの頂点までの距離ＬＢと、導出管１５ｂの頂点から導出管１５ｂ入口開口面の中心
点２３ｂまでの距離ＬＣとの合計であり、Ｌ２＝ＬＡ＋ＬＢ＋ＬＣである。
【００３２】
以上のように、本実施の形態２はコストアップすることなく流路干渉を抑制して、体積効率の悪化を抑えることが可能である。
【００３３】
（実施の形態３）
図９は、本発明の実施の形態３におけるアキュームレータ１２の断面図である。図９において、導出管１５ａ、１５ｂを曲げ、その開口面が互いに背を向けるように配置することにより、導出管１５ａ、１５ｂの入口を物理的に大きく距離を設け、実施の形態２と同様の効果を得ている。また、図１０のように、導出管１５ａ、１５ｂ入口部をＵ字状に曲げて構成してもよいし、図１１のように、導出管１５ａ、１５ｂの途中部分をかぎ状に曲げて構成してもよい。
【００３４】
さらに、導出管１５ａ、１５ｂの入口を大きく離す別の方法として、図１２のように、導出管１５ａ、１５ｂの入口を異なる高さとすることでも同様の効果が得られる。この場合、上側圧縮要素４ａに対応する導出管１５ａの方を低く設定することにより、上側圧縮要素４ａの液圧縮のリスクは増大するが、上側圧縮要素４ａで圧縮後の高圧冷媒が密閉容器１内へ吐出する吐出経路の圧力損失は下側圧縮要素４ｂよりも一般的に小さいため、万一液圧縮した場合でも、上側圧縮要素４ａの圧縮室内の異常圧力上昇は発生しにくい。
【００３５】
なお、実施の形態１、実施の形態２および実施の形態３をそれぞれ組み合わせればより効果的である。
【産業上の利用可能性】
【００３６】
以上のように、本発明にかかる多気筒圧縮機は、圧縮機構部が複数の圧縮要素によって構成され、ケースに一つの導入管と複数の導出管とを備えたアキュームレータと圧縮機構部とが導出管によって接続され、複数の導出管各々へ流入する流体の流路が干渉することを抑制する構成をアキュームレータ内部に施すことにより、アキュームレータをサイズアップすることなく、圧縮要素閉じ込み直前の圧縮要素内部圧力の低下を抑えて体積効率の悪化を防ぎ、高い圧縮機効率を維持することが可能であり、ＨＦＣ系冷媒やＨＣＦＣ系冷媒、ＨＦＯ系冷媒を用いたエアーコンディショナーやヒートポンプ式給湯機のほかに、自然冷媒の二酸化炭素を用いたエアーコンディショナーやヒートポンプ式給湯機などの用途にも適用できる。
【符号の説明】
【００３７】
４  圧縮機構部
４ａ  上側圧縮要素
４ｂ  下側圧縮要素
１２  アキュームレータ
１３  ケース
１４  導入管
１５ａ，１５ｂ  導出管
２１，２１ａ，２１ｂ  障壁
２２  導出管中心軸
２３  導出管入口開口面中心点
Ｌ１  導出管の中心軸同士の軸間距離
Ｌ２  導出管入口開口面の中心点同士の空間距離
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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