(57)【要約】【課題】本発明は、吸込入口管と圧縮機のシェル内部の吸込チャンバとの間で直接的な吸込みを与えるタイプの往復動密閉圧縮機における吸込装置に関する。【解決手段】シェル内に気体を導入する吸込入口管（２８）と、シェル（２１）の内部に配置されたシリンダ（２２）のヘッドに設けられており、吸込入口管（２８）と流体連通する吸込オリフィス（２４ａ）とを備える、密閉シェル（２１）を含むタイプの往復動密閉圧縮機の吸込装置であって、低圧気体を吸込入口管（２８）から吸込オリフィス（２４ａ）に直接かつシェル（２１）内部に対して密封状態で導くために、吸込入口管（２８）に密封連結された第一端（６１）および吸込オリフィス（２４ａ）に密封連結された第二端（６２）を有する吸込手段（６０）を備えており、吸込手段（６０）が、吸い込まれる気体に対して熱および音響エネルギーの絶縁を与える。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シェル内に気体を導入する吸込入口管（２８）と、シェル（２１）の内部に配置されたシリンダ（２２）のヘッドに設けられており、吸込入口管（２８）と流体連通する吸込オリフィス（２４ａ）とを備える、密閉シェル（２１）を含むタイプの往復動密閉圧縮機の吸込装置であって、低圧気体を吸込入口管（２８）から吸込オリフィス（２４ａ）に直接かつシェル（２１）内部に対して密封状態で導くために、吸込入口管（２８）に密封連結された第一端（６１）および吸込オリフィス（２４ａ）に密封連結された第二端（６２）を有する吸込手段（６０）を備えており、吸込手段（６０）が、吸い込まれる気体に対して熱および音響エネルギーの絶縁を与えることを特徴とする吸込装置。
【請求項２】
吸込手段（６０）が、少なくともその延長部分の一部に熱伝達に対する抵抗の大きな構造を備えていることを特徴とする請求項１に記載の吸込装置。
【請求項３】
吸込手段（６０）が、少なくともその延長部分の一部に可撓性のダクトを含むことを特徴とする請求項２に記載の吸込装置。
【請求項４】
前記可撓性のダクトが熱伝導率の低い材料で作られることを特徴とする請求項３に記載の吸込装置。
【請求項５】
吸込入口管（２８）に到達する気体流の負荷損を減少するように吸込ダクト（６０）が寸法決定されることを特徴とする請求項４に記載の吸込装置。
【請求項６】
吸い込まれる気体流が吸込入口管（２８）および吸込オリフィス（２４ａ）間で中断されないように吸込ダクト（６０）が画定されることを特徴とする請求項５に記載の吸込装置。
【請求項７】
吸込手段（６０）の第二端（６２）が吸込チャンバ（２５）に密封状態でかつ直接的に連結されることを特徴とする請求項６に記載の吸込装置。
【請求項８】
吸込ダクト（６０）が、Ｕ字形で丸みのある側部をもつループ管であり、該管の構造安定性を常時維持する少なくとも一つのスプリング要素（６３）を内部に備えることを特徴とする請求項７に記載の吸込装置。
【請求項９】
吸込入口管（２８）の上流に取り付けられた吸込音響フィルタ（５０）を含むことを特徴とする請求項１に記載の吸込装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、吸込入口管と圧縮機のシェル内部の吸込チャンバとの間で直接的な吸込みを与えるタイプの往復動密閉圧縮機における吸込装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
往復動密閉圧縮機には一般的に吸込音響減衰装置（音響フィルタ）が設けられ、このフィルタはシェル内部に配設されて冷媒流体の吸込み中に生じるノイズを減衰する機能を有する。しかしながら、気体の過熱および流量制限の結果、このような構成部品は圧縮機の冷凍能量においても効率においても損失を生じさせる。このフィルタがプラスチック材料から製造されるようになって、その最適化の点では著しく進歩したが、圧縮機の損失のかなりの量は依然としてこの構成部品によるものである。
【０００３】
往復動圧縮機においては、ピストンの運動と全サイクル中わずかの間だけ開く吸込弁および吐出弁の使用とによって吸込管（ライン）および吐出管で共に脈動（振動）する気体の流れが生じる。この流れがノイズの一つの原因であり、ノイズは二つの形態、すなわち、圧縮機もしくは機械的アセンブリの他の構成要素の内部空隙の共振振動数の励起によるか、あるいは冷媒システムの配管、すなわち蒸発器、凝縮器および圧縮機冷凍システムのこれらの構成要素の接続管の共振振動数の励起によって周囲に伝達される。前者の場合は、ノイズはシェルに伝達され、シェルによって外部環境に放出される。
【０００４】
脈動する流れによって生じるノイズを減衰させるため、音響減衰装置（音響フィルタ）が従来から使用されている。音響減衰装置は消音形装置と反応形装置とに分類されよう。消音減衰装置は音のエネルギーを吸収するが、望ましくない圧力損失を生じる。他方、反応マフラーは音のエネルギーを一部反射し、それによって圧力損失が減少する。消音マフラーは脈動が大きい吐出減衰装置により多く使用される。反応形装置は圧力損失が少ないので、吸込部に好んで使用される。前記の音響フィルタにおける圧力損失は、圧力損失の影響をより受けやすい主として吸込みにおいて圧縮機の効率を減ずる原因の一つとなっている。
【０００５】
従来の音響マフラーを使用時に、圧縮機の効率を下げる他の原因は、吸い込まれた気体の過熱である。気体の圧縮機への流入とその圧縮機シリンダへの導入との間の時間間隔中に圧縮機内部に存在するいくつかの熱源からの熱伝達によって気体の温度が上昇する。温度上昇によって比容積が増大し、したがって冷媒質量の流れが減少する。圧縮機の冷凍容量は質量流量に正比例するので、その流れが減少すれば効率の損失を生じる結果となる。
【０００６】
これらのマイナスの効果を少なくすることが音響フィルタ設計の進歩によって達成されている。
【０００７】
従来の構造においては、吸込管から来てシェル内に吐き出された気体は圧縮機内部の主たる熱源を通過し、その後にフィルタに達し、かつシリンダ内部へと導かれる（間接吸込み）。この気体循環は電動機の冷却を促進することになっていた。そのため、かつまたフィルタは金属製が一般的であったため、気体の過熱によって圧縮機の効率が損なわれた。
【０００８】
効率の一段とすぐれた圧縮機が要求され、効率向上を意図した音響減衰装置の開発が進められるに至った。気体は圧縮機内部の加熱された全ての部品を通過することなく、吸込フィルタの内部に直接吸い込まれるようになった（米国特許第１５９１２３９号、米国特許第４２４２０５６号）。他の技術では圧縮機内部の吸込配管にノズルもしくはフレア管を使用し（米国特許第４４８６１５３号）、それによって流れを入口管と吸込フィルタとの間に向かわせることができる。さらには、これらのフィルタが十分な断熱特性のあるプラスチック材料により製造され始めた。これらの改良によって、冷凍用密閉圧縮機の効率はかなり向上した。にもかかわらず、吸込フィルタを使用するために生じる過熱および負荷損失が依然として圧縮機の効率損失のかなりの量を占める。
【０００９】
当技術分野で知られている往復動密閉圧縮機においては、蒸発器から来る気体がシェル内に入り、次いで吸込フィルタを通過し、そこからシリンダブロック内に画定されたシリンダの内部に吸い込まれ、ここで吐出弁を開くのに十分な圧力まで圧縮される。吐出時には、前記気体は吐出弁および吐出フィルタを通過し、圧縮機内部を離れて冷凍システムの凝縮器に至る。このタイプの圧縮機においては、吐出フィルタは常に密封されており、したがって気体はシェル内部に放出されず、それに対して吸込フィルタは前記シェル内部と流体連通している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】米国特許第１５９１２３９号明細書
【特許文献２】米国特許第４２４２０５６号明細書
【特許文献３】米国特許第４４８６１５３号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
圧縮機のシェル内部の圧力が低いという事実は圧縮機の効率に関して二つマイナスの結果をもたらす。圧縮サイクルの大部分の間、シリンダ内部の気体はシェル内部の気体より高圧になっている。この圧力差によって、ピストンとシリンダ間にある隙間を通ってシリンダからシェル内部へと気体の漏れが生じる。次いでこの気体は、シェル内部とシリンダ間に起こる圧力バランスにより、吸込フィルタを通って再びシリンダ内に導入される。この気体の温度は蒸発器に戻る気体の温度より高く、そのために上記で説明の通りポンプで送られる質量の減少を生じる。
【００１２】
このポンプで送られる質量の減少によって冷凍容量ならびに効率の損失（ピストン−シリンダ間隙間からの漏れによる損失）を生じる。
【００１３】
またシリンダ内部およびシェル内部間の圧力差によってピストン上面に力が生じ、その力がコネクティングロッドを介して偏心部品およびベアリングに伝えられる。その力の強さによってピストンおよびベアリングの寸法取りが決定される。すなわち前記の力が大きければ、その分前記部分の寸法も大きく、かつしたがってベアリングにおけるエネルギーの散逸もしくは粘性エネルギー損失も大きい。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
したがって、本発明の目的は、シェル内に気体を導入する吸込入口管と、シェルの内部に配置されたシリンダのヘッドに設けられており、吸込入口管と流体連通する吸込オリフィスとを備える、密閉シェルを含むタイプの往復動密閉圧縮機の吸込装置であって、低圧気体を吸込入口管から吸込オリフィスに直接かつシェル内部に対して密封状態で導くために、吸込入口管に密封連結された第一端および吸込オリフィスに密封連結された第二端を有する吸込手段を備えており、前記吸込手段が、吸い込まれる気体に対して熱および音響エネルギーの絶縁を与える（もたらす）吸込装置を提供することにある。
【００１５】
この解決法において、冷凍システムの蒸発器から来る気体の流れは、中断（妨害）されることなく、シリンダ内部に直接導入され、その後、シリンダ内で圧縮されて、シェル内部に対して常に密封状態である吐出フィルタを経て凝縮器に吐出される。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】冷凍システムに用いられる従来技術によって製作された往復動密閉圧縮機を示す概略鉛直縦断面である。
【図２】従来技術による冷凍システムに組み込まれた往復動密閉圧縮機の概略図である。
【図３】本発明の一つの構造形態による冷凍システムに組み込まれた往復動密閉圧縮機の概略部分図である。
【図４】本発明の別の構造形態による冷凍システムに組み込まれた往復動密閉圧縮機の概略部分図である。
【図５】本発明による吸込手段の一つの構造形態を示す概略正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
図示したように、冷凍装置に用いられる冷凍システムは適当な配管で接続された凝縮器１０を含み、この凝縮器により高圧気体を往復動密閉圧縮機２０の高圧側で受け取り、かつ高圧気体を、蒸発器４０と連通するを毛管３０に送り、この毛管で冷媒流体が膨張され、蒸発器から低圧気体が密閉圧縮機２０の低圧側に送られる。
【００１８】
図１に示すように、密閉圧縮機２０は、シリンダ２２の内部にある、シリンダブロックを含む電動機−圧縮機ユニットがスプリングにより内部に懸架された、密閉シェル２１と、電動機による駆動時に前記シリンダ２２内を往復し、冷媒気体を吸込みかつ圧縮するピストン２３とを含む。前記シリンダ２２の開口端は、前記シリンダブロックに取り付けられかつ吸込および吐出オリフィス２４ａ、２４ｂを設けたバルブプレート２４により閉じられる。前記シリンダブロックはさらに、前記バルブプレート２４に取り付けられかつこれとともに内部に吸込チャンバ２５および吐出チャンバ２６を画定するヘッドを担持し、両チャンバはそれぞれの吸込および吐出オリフィス２４ａ、２４ｂを介してシリンダ２２と選択的に流体連通が維持されている。前記の選択的連通は、前記吸込および吐出オリフィスがそれぞれに吸込および吐出弁２５ａ、２６ａにより開閉されることによって画定される。
【００１９】
吸込チャンバとは、吸込弁２５ａの上流側にあるシリンダヘッドの容積のみを意味している。
【００２０】
密閉圧縮機２０の高圧側と凝縮器１０との間の連通は、シェル２１の表面に設けられたオリフィスに開口して前記吐出チャンバ２６と凝縮器１０を連通する端部および吐出チャンバ２６に開口する反対端を有する吐出管２７を介して行われる。
【００２１】
シェル２１はさらに、シェル２１に設けられかつその内側に開口した導入オリフィスに取り付けられ、シェル２１の外側に置かれた吸込管と連通しかつ蒸発器４０に連結された吸込入口管２８を担持している。この構造においては、シェル２１から来る気体は、吸込弁２５ａが開いている間にシリンダ２２内に吸い込まれる気体のノイズを減衰させるために吸込チャンバ２５の前に取り付けられた吸込音響フィルタ５０内部に導入される。この構造には先述したような欠点がある。
【００２２】
本発明によれば、図３から図５に示すように、蒸発器４０と密閉圧縮機２０の吸込チャンバ２５の内部との間に、前記部分を相互接続する吸込手段６０が取り付けられ、同吸込手段はシェル２１内に設けられかつその全長の少なくとも一部に例えば可撓性材料の吸込ダクトを含み、その第一端６１は吸込入口管２８に連結されかつ第二端６２は吸込チャンバ２５の気体入口部に連結され、前記吸込ダクト６０は吸込入口管２８および吸込チャンバ２５に共に密封取付けされ、それによって低圧気体が蒸発器４０から前記吸込チャンバ２５に直接かつ密封して導かれ、吸い込まれる気体の熱的および音響エネルギー絶縁が得られる。本発明の別の構造オプションにおいては、吸込ダクト６０の第二端６２は直接シリンダ２２に導かれる気体を、例えば吸込オリフィス２４ａに密封かつ直接的に連結された前記第二端６２に連通する。
【００２３】
本発明によれば、密閉圧縮機２０は音響フィルタ５０をシェル２１内には有さない。図４に示す構造オプションにおいては、吸込音響フィルタ５０は吸込入口管２８の上流側に取り付けられる。フィルタをシェル２１の外部に取り付けることによって、より大きい容積のフィルタとより大きい径の管を使用することができ、しかも同じ音響減衰効果があり、圧力損失が少ない。冷凍容量は吸込圧力に比例するので、前記の損失が少なければその分圧縮機の効率も良くなる。このフィルタ配置により、従来技術の構造において生じた前記フィルタ内を通過中の気体の過度の加熱が防止される。ただし、図３に示すアセンブリによって生じるノイズレベルは従来技術によるアセンブリにより生じるノイズレベルにきわめて近い。
【００２４】
本発明によれば、吸込ダクト６０は、吸い込まれる気体流の中断を避けるためにノイズとシェル２１への振動伝達とを最少にしかつまた導入中の気体の過熱を避ける適当な材料により連続の管状ダクトとして製造するように設計される。これらの特性を得るため、本発明の吸込ダクト６０は、たとえば熱伝導特性が低く（不十分な熱伝導体）かつ音響減衰特性にもすぐれた材料を用いた、熱伝達に対する抵抗の大きな構造によって得られる。
【００２５】
吸い込まれる気体はシェル内部とは無関係であるから、前記気体が空隙内に共振を励起することはあり得ない。吸込みにおける脈動のエネルギーは小さいので、圧縮機への外部配管にさほどの励起は生じない。
【００２６】
図示はしてないが、相互に封止状態に接続された吸込ダクト部分同士により形成されたダクト等、他の構造の吸込ダクトも可能である。いずれの解決法においても、吸込導入手段はシェル２１を蒸発器４０に接続する吸込配管の延長部に作用するように置かれるべきであり、そうすることによって本発明の圧縮機の吸込入口管２８とシリンダ２２との間における流体の連通を可能にする。
【００２７】
吸込配管の可撓性（柔軟性）が要求されるのは、機械的アセンブリおよびシェル２１が可撓性スプリングを介して取り付けられているために、これらの部分間に相対的移動が存在するからである。配管に可撓性があれば圧縮機の正規運転中もしくは輸送および取扱中の破損は防止される。
【００２８】
さらに吸込ダクト６０は、吸込管配管および蒸発器が共に励振する結果生じる脈動流により生じるノイズが極力少なくなるように寸法決定される。
【００２９】
吸込ダクト６０の寸法決定のもう一つの特徴は、吸込ダクト径を吸込入口管２８上流の配管の径に対してより大きくしたことにある。吸込ダクト６０の径は、吸込入口管２８から来てその後に吸込チャンバ２５もしくは直接に吸込オリフィス２４ａにも導かれる気体流の負荷損が減少するように決定される。
【００３０】
吸込ダクト６０が短くその径が大きい気体流の特徴により、これを使用すれば、フィルタ内における圧力損失は従来の吸込フィルタにおける圧力損失より小さい。
【００３１】
吸込ダクト６０を使用することにより、シェル内部の気体がシリンダに導入される前にたどる経路が短くなる。経路の短縮により、吸い込まれる気体の過熱が少なくなり、それによって冷凍能力および効率が向上する。
【００３２】
図５に示すように、吸込手段６０に関する本発明の構造オプションにおいて、前記手段はループ管状であり、「Ｕ」字形で側部が丸く、かつ圧縮機運転中等に圧力差に晒されても管が潰れることがないように、前記管を絶えず構造的安定状態に維持する少なくとも一つのスプリング要素６３を内部に設けるかもしくは（たとえば材料射出により）合体させる。
【００３３】
吸込み密封性のため、シェル２１内部の圧力は吸込圧力より大きく、ピストン２３およびシリンダ２２間の隙間からの気体の漏れを生じる。この漏れがシェル２１内の圧力を吸込圧力と吐出圧力との中間の圧力、普通は圧縮開始圧力と圧縮終了圧力との間の中間圧力値近くまで増加させる。
【００３４】
シェル内部の圧力増加により、圧縮機は新たに運転を開始するたびに少ない負荷で稼働することができ、運転中に電動機に要求するトルクが小さくて済む。吸込みおよび圧縮開始中は、シェル２１内部はシリンダ２２内部より高圧であり、そのために気体がシリンダ内に漏れる。シリンダ２２内の圧縮圧力がシェル２１内部の圧力より高くなると、吐出が終わるまで生じる気体の漏れは、その方向を反転し、シリンダ２２の内部からシェル２１の内部へと進む。この現象の特徴により、シェル２１内部が中間平衡圧力に達するまでシェル内部側に向かう漏れが他の方向への漏れを上回る。この状態で、時間で積算すれば漏れは無となり、その結果ピストン２３およびシリンダ２２間の漏れによる損失が減少する。
【００３５】
本発明の解決法をもってすれば、シェル２１内部の圧力は圧縮開始圧力および圧縮終了圧力の中間にあるから、ピストン２３のヘッドに作用する圧力差は従来技術による圧縮機に見られる圧力差より小さい。ベアリングに伝達される力は従来技術の圧縮機構造において観察される力より小さいから、ベアリングの動作における負荷が少なく、その信頼性が向上する。伝達される力が小さいことによる別の利点は、ベアリングの粘性磨耗により生じる機械損失が減少することにある。ピストンへの作用の差が小さいことによるさらに重要な利点は、サイクルを通じて終始この機構の変形が少ないことである。変形が少ないことによって、この機構の部品の剛性を実際に生じる変形と同レベルに下げることができ、より高価でない材料を使用することが可能であるから、この機構の部品は磨耗度が低くかつコストが低減され、そのためにむだ空間あるいは死空間（デッドボリューム）が低減され、したがって冷凍能力がより大きくなる。
【図１】
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【図２】
2011247272.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【手続補正書】
【提出日】平成23年10月6日(2011.10.6)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
密封シェル内に低圧気体を導入する吸込入口管（２８）と、前記密封シェル（２１）の内部に配置され、ピストン（２３）を内部に収容するシリンダ（２２）とを備え、ピストンが前記シリンダ（２２）内を往復する、前記密閉シェル（２１）を含むタイプの往復動密閉圧縮機の吸込装置であって、前記シリンダ（２２）が、吸込オリフィス（２４ａ）を設けたバルブプレート（２４）によって閉じられた開口端を有し、前記吸込オリフィス（２４ａ）が気体入口部を形成しており、または気体入口部を有する吸込チャンバを画定するヘッドが前記バルブプレート（２４）に取り付けられており、前記気体入口部が密封シェル（２１）内に配置され吸込入口管（２８）と流体連通し、前記装置が、前記密封シェル（２１）内に設けられ、少なくともその長さの一部が第一端（６１）および第二端（６２）を有する吸込ダクト（６０）からなる吸込手段を備えており、該第一端および第二端は、低圧気体を吸込入口管（２８）から気体入口部に直接導くために、それぞれ吸込入口管（２８）および気体入口部に直接結合し、その結果、シェル（２１）内部の圧力は、ピストン（２３）とシリンダ（２２）の間に存在する隙間を通った気体漏れにより、吸込圧力と吐出圧力の中間の圧力値に上昇し、前記吸引ダクト（６０）が、吸い込まれる気体に対して熱および音響エネルギーの絶縁を与えるように構成され且つ連続的な管状ダクトとして設計されており、該連続的な管状ダクト（６０）は、低い熱伝導特性を有する可撓性の材料で作られ、該管状ダクト（６０）の両端（６１、６２）は、シェルの内部に対して密封的に、吸込入口管（２８）および気体入口部にそれぞれ密封的に固定されており、該連続的な管状ダクト（６０）が、吸込入口管（２８）の上流の配管の直径に対してより大きな直径を有しており、シェル内には吸込音響フィルタ（５０）がない、吸込装置。
【請求項２】
可撓性の吸込ダクト（６０）が、Ｕ字形で丸みのある側部をもつループ管であり、該管の構造安定性を常時維持する少なくとも一つのスプリング要素（６３）を内部に備えることを特徴とする請求項１に記載の吸込装置。
【請求項３】
吸込入口管（２８）の上流に取り付けられた吸込音響フィルタ（５０）を含むことを特徴とする請求項１に記載の吸込装置。
【外国語明細書】
2011247272000001.pdf