(57)【要約】  圧縮機シリンダ（２）の内側に霧化された潤滑流体を供給する霧化ノズル（１）と、ノズル（１）のところで霧化されるべき潤滑流体を冷却するために意図された熱交換器（６）と、冷却流体および潤滑流体の混合物を分離し、潤滑流体をシステムから戻すための流体分離装置（５）と、シリンダ内の潤滑流体の蓄積を防止するように、霧化ノズル（１）と熱交換器（６）との間に配置されるブロッキング要素（７）とを備える、往復動圧縮機用の冷却システム。説明したような冷却システムを有する往復動圧縮機。
2013508612.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハウジング（１１）、およびハウジング（１１）の内側の圧縮機室（２）を備える交番式圧縮機（１０）用の冷却システムであって、
圧縮機シリンダの内側に霧化された潤滑流体を供給する霧化ノズル（１）と、
ノズル（１）のところで霧化されるべき潤滑流体を冷却するように設計される熱交換器（６）と、
冷凍流体および潤滑流体の混合物を分離し、潤滑流体をシステムから戻すための流体分離装置（５）と、
シリンダに潤滑流体が蓄積することを防止するためのブロッキング要素（７）と
を備えることを特徴とする、冷却システム。
【請求項２】
ブロッキング要素（７）が、霧化ノズル（１）と熱交換器（６）との間に配置されることを特徴とする、請求項１に記載の冷却システム。
【請求項３】
ブロッキング要素（７）が、注入ノズル（１）に組み入れられることを特徴とする、請求項１に記載の冷却システム。
【請求項４】
ブロッキング要素（７）が、遮断弁であることを特徴とする、請求項１から３のいずれかに記載の冷却システム。
【請求項５】
ブロッキング要素が、電気ブロッキング要素であることを特徴とする、請求項１から３のいずれかに記載の冷却システム。
【請求項６】
ブロッキング要素が、電子ブロッキング要素であることを特徴とする、請求項１から３のいずれかに記載の冷却システム。
【請求項７】
ブロッキング要素（７）が、ハウジング（１１）の内側に配置されることを特徴とする、請求項１から６のいずれかに記載の冷却システム。
【請求項８】
流体分離装置（５）が、圧縮室（２）から吐出される冷却流体および潤滑流体の混合物を受け入れ、潤滑流体を熱交換器（６）の方へ戻すことを特徴とする、請求項１から７のいずれかに記載の冷却システム。
【請求項９】
流体分離装置（５）が、熱交換器（６）から冷却流体および潤滑流体の混合物を受け入れ、潤滑流体をブロッキング要素（７）の方へ戻すことを特徴とする、請求項１から７のいずれかに記載の冷却システム。
【請求項１０】
潤滑流体分離装置（５）および熱交換器（６）が、単一の構成部品を備えることを特徴とする、請求項１から７のいずれかに記載の冷却システム。
【請求項１１】
単一の構成部品が、ハウジング（１１）の内側に配置されることを特徴とする、請求項９に記載の冷却システム。
【請求項１２】
潤滑流体分離装置（５）が、ハウジング（１１）の内側に配置されることを特徴とする、請求項１から８のいずれかに記載の冷却システム。
【請求項１３】
熱交換器（６）が、ハウジング（１１）の内側に配置されることを特徴とする、請求項１から８のいずれかに記載の冷却システム。
【請求項１４】
潤滑流体分離装置（５）および熱交換器（６）が、ハウジング（１１）の内側に配置されることを特徴とする、請求項１から８のいずれかに記載の冷却システム。
【請求項１５】
熱交換器が、潤滑流体を貯蔵するために意図されたハウジング（１１）の空間に配置され、熱交換器（６）が、潤滑流体に沈められることを特徴とする、請求項１３または１４に記載の冷却システム。
【請求項１６】
注入ノズル（１）の分注端部が、圧縮機（１０）のシリンダブロックの側壁に軽く触れることを特徴とする、請求項１から１５のいずれかに記載の冷却システム。
【請求項１７】
注入ノズル（１）の分注端部が、圧縮機（１０）のバルブプレートに配置されることを特徴とする、請求項１から１５のいずれかに記載の冷却システム。
【請求項１８】
請求項１から１７のいずれかに規定されるような冷却システムを備えるタイプから成ることを特徴とする、交番圧縮機（１０）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧縮機用の冷却システム、およびより詳細には、交番圧縮機用の冷却システムに関する。また、本発明は、冷却システムを有する交番圧縮機に関する。
【背景技術】
【０００２】
圧縮機の機能は、ある流体体積の圧力を、ある仕事を行うのに必要とされる圧力まで増加させることである。冷凍産業の場合、より多く使用される圧縮機は、交番式圧縮機である。これらの圧縮機の機能は、低圧で冷却流体を吸い込み、高圧および高温で凝縮器の方へこれを圧縮することである。
【０００３】
交番圧縮機は、ある駆動機構がシリンダの内側でピストンに交番運動を与える圧縮機である（この種の機構は、たとえばロッド−レバーシステムを備えることができる）。したがって、ピストンは、シリンダの内側を交番的に移動し、吸入弁および吐出弁が、冷却流体の吸入および吐出を可能にするように設けられる。
【０００４】
圧縮機の冷却は、圧縮機の熱力学的性能に重要な影響を与える。圧縮機の非効率の大部分は、吸入経路（吸入コンベアと圧縮シリンダとの間に配置される）に沿って起こる冷却流体の過熱と関連している。圧縮機の非効率について同じ程度に重要な他の部分は、その圧縮中の冷却流体の加熱と関連する。
【０００５】
吸入経路での冷媒の加熱は、冷却流体の温度よりも高い温度のところにある圧縮機構成部品との熱交換によって引き起こされる。他方では、圧縮の過程での冷却流体の加熱は、主としてピストンによって行われる仕事、およびまた、圧縮の初めにシリンダおよびピストン壁を通る熱伝達により起こる。
【０００６】
吸入経路での過熱は、圧縮室に流入される冷却流体の特定の体積を増加させるので、圧縮機の体積効率を低下させる。さらに、圧縮過程の開始時のより高い温度はまた、主要な特定の圧縮仕事を意味し、圧縮機のエネルギー効率を低下させる。
【０００７】
圧縮中の冷媒の加熱により引き起こされる非効率に加えて、その圧縮中に加熱される冷媒は、圧縮機のための主要な熱源であり、この冷媒は、圧縮機の他の構成部品の加熱の主な原因であり、これは、結果として吸入経路に沿って冷媒を加熱する。
【０００８】
前に述べたことを考慮して、圧縮機の圧縮過程中の冷媒の冷却は、圧縮効率に良い影響を与えることになり、結果として、吸入中の冷媒の過熱による損失の減少が可能であろうことが明らかになる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
前に述べたことを考慮して、本発明の目的の１つは、圧縮過程中に圧縮機の冷却流体から熱を奪い、その温度およびその比体積を減少させることができる交番圧縮機用の冷却システムを提供することである。
【００１０】
本発明の他の目的は、その動作中に圧縮機の温度レベルを低下できるようになっている交番圧縮機用の冷却システムを提供することである。
【００１１】
本発明の他の目的は、圧縮機の体積効率およびエネルギー効率を改善する圧縮機用の冷却システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、ハウジングと、ハウジングの内側の圧縮室とを備える交番式圧縮機用の冷却システムによってこれらおよび他の目的を達成するものであり、本システムは、
圧縮機シリンダの内側に霧化された潤滑流体を供給する霧化ノズルと、
ノズルのところで霧化されることになる潤滑流体を冷却するように設計される熱交換器と、
冷却流体および潤滑流体の混合物を分離し、潤滑流体をシステムから戻すための流体分離装置と、
シリンダの内側の潤滑流体の蓄積を防止するためのブロッキング要素と
を備える。
【００１３】
ブロッキング要素は、たとえば、霧化ノズルと熱交換器との間に配置され、または霧化ノズルの中に組み入れられることさえできる。
【００１４】
本発明の好ましい実施形態では、ブロッキング要素は、遮断弁であり、この遮断弁は、圧縮機の動作中には開いたままであり、圧縮機が止められた後に閉鎖される。しかしながら、ブロッキング要素は、たとえば電気ブロッキング要素または電子ブロッキング要素のような他のタイプのデバイスを備えることができる。
【００１５】
さらに、ブロッキング要素は、圧縮機シリンダに非常に接近した圧縮機ハウジングの内側に配置され得る。
【００１６】
本発明の好ましい実施形態では、流体分離装置は、圧縮室から吐出される冷却流体および潤滑流体の混合物を受け入れ、潤滑流体を熱交換器の方へ戻す。
【００１７】
しかしながら、本発明の１つの実施形態では、潤滑流体分離装置および熱交換器は、相互に反転した位置にあることができ、流体分離装置は、熱交換器から冷却流体および潤滑流体の混合物を受け入れる。
【００１８】
また、本発明の他の実施形態では、潤滑流体分離装置および熱交換器は、単一の構成部品を備えることができ、この種の構成部品は、圧縮機ハウジングの内側または外側に配置され得る。
【００１９】
本発明の１つの実施形態では、潤滑流体分離装置および熱交換器は、ハウジングの外側に配置される。
【００２０】
他の実施形態では、潤滑流体分離装置および熱交換器は、ハウジングの内側に配置されることができ、その結果、組立体をよりコンパクトにする。
【００２１】
注入ノズルは、その分注端部が圧縮機のシリンダブロックの側壁に軽く触れるように、または、注入ノズルの分注端部が圧縮機のバルブプレートに配置されるように配置され得る。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の冷却システムの第１の実施形態を示す図である。
【図２】本発明の冷却システムの第２の実施形態を示す図である。
【図３】本発明の冷却システムの第３の実施形態を示す図である。
【図４】本発明の冷却システムの第４の実施形態を示す図である。
【図５】本発明の冷却システムの第５の実施形態を示す図である。
【図６】本発明の冷却システムの第６の実施形態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
本発明は、図面に示される性能例に基づいて、以下でさらに詳細に説明される。図は、本発明の冷却システムの６つの代替的な実施形態を示している。
【００２４】
図に示される実施形態では、冷却システムは、ハウジング１１と、ハウジングの内側に配置される圧縮室２とを備えるタイプの交番圧縮機１０に適用される。圧縮機１０の主要な構成部品は、当業者によって知られている従来の交番圧縮機の構成部品であり、したがって、これらの構成部品の動作および特定の構成は、この種の説明が本発明の冷却システムの理解に必要である限りは説明されることになる。図面は、ピストン駆動機構がロッド−レバータイプから成る圧縮機を示しているが、いかなる当業者も、ピストンの交番運動を与える他のデバイスが本発明の発明概念の範囲内で同様に使用され得ることを理解するであろう。
【００２５】
本発明の冷却システムは、シリンダの内側で潤滑流体を霧化することを考えており、この流体は、可能な限り低い温度で霧化されなければならない。
【００２６】
したがって、本発明のシステムは、第１に、圧縮機シリンダの内側に霧化された潤滑流体を供給する霧化ノズル１と、ノズル１のところで霧化されることになる潤滑流体を冷却するように設計される熱交換器６と、圧縮機から吐出される冷却流体および潤滑流体の混合物を受け入れ、分離された潤滑流体を熱交換器の方へ戻す潤滑流体分離装置５と、その機能が圧縮機が止められたときにシリンダ内での潤滑流体の蓄積を防止することであるブロッキング要素７とを備える。
【００２７】
本発明の好ましい実施形態では、ブロッキング要素７は遮断弁であるが、たとえば機械的にまたは電気―機械的に駆動されるブロッキング要素、電気的に駆動されるブロッキングシステム、電子的に駆動されるブロッキングシステム、あるいは磁気的に駆動されるブロッキング要素などの他の適切なタイプのブロッキング要素が、同様に利用されることもできる。
【００２８】
その使用法では、電気的または電子的に駆動されるブロッキング要素は、たとえば駆動電流のような、圧縮機の電気エンジンからの情報を使用するように設計され得る。同様に、−可変速度圧縮機の場合のように−搭載された電子装置を使用する圧縮機では、ブロッキング要素を制御するのに必要とされる電子装置は、圧縮機の電子装置と共に組み入れられ得る。
【００２９】
本発明のシステムのブロッキング要素は、たとえば霧化ノズル１と熱交換器６との間に配置されることができ、または注入ノズル１の中に組み入れられ得る。後者の場合には、組み入れられたブロッキング要素を有する霧化ノズル自体が、必要な場合には流れを阻止することもできる。
【００３０】
さらに、図１から図６では、ブロッキング要素は、圧縮機のハウジング１１の外部の部品として示されているが、この種の要素は、このハウジングの内側にあることもできる。この特に有利な可能性により、ブロッキング要素は圧縮機シリンダに非常に接近して配置されることができ、したがって、シリンダとブロッキング要素との間の油容積を減少させる。圧縮機を止めた場合には、この容積に含まれる油は最後にシリンダの方へ行くことになり、容積のこの減少は、全く良い影響を与える。
【００３１】
本発明のシステムにより、圧縮機の全体的な加熱を減少させることができ、全圧縮サイクル中の冷媒の温度の低下を実現する。
【００３２】
このように、本発明の第１の実施形態では、潤滑流体送給ライン８に接続される霧化ノズル１は、その孔（またはその分注端部）をシリンダ内壁に軽く接触させた状態でハウジング１１の内側に配置され、それによって、潤滑流体は、その間にピストンが孔を覆わない圧縮サイクルの期間の間にシリンダの内側で霧化される。
【００３３】
霧化された潤滑流体の液滴が大きな表面積を示すように、圧縮中に冷却流体により熱交換するための潜在力が重要であり、その圧縮中に冷媒蒸気温度の増加を減少させる。
【００３４】
可能な限り低い温度での潤滑流体の霧化を保証するために、霧化ノズル１は、図１に示される実施形態ではハウジング１１の外側に配置された熱交換器６に接続される。
【００３５】
霧化ノズル１と熱交換器６との間に、たとえば、圧縮機の動作中には開いたままであり、圧縮機が止められた後に閉鎖される遮断弁７などのブロッキング要素７がある。
【００３６】
吐出圧力に達した後に、冷却流体と一緒に潤滑流体は、吐出弁３を通して圧縮室から吐出され、吐出ライン４を経て進む。
【００３７】
潤滑流体分離装置５は、吐出ライン４および熱交換器６に接続され、その結果、吐出ラインからの潤滑流体は、冷却流体から分離され、熱交換器に向けられ、再びサイクルを開始する。
【００３８】
図２は、図１のものと同様な１つの実施形態を示しており、潤滑流体分離装置５は、圧縮機１０のハウジング１１の内側に配置されている。したがって、この実施形態では、潤滑流体と一緒に冷却流体は、吐出弁３を通して圧縮室から吐出され、吐出ライン４を経て進み、潤滑流体分離装置５は、圧縮機１０の内部の吐出ラインに配置される。図１に示されるものよりも一層コンパクトな構造を与えることは別として、この実施形態により、分離装置５は、圧力減衰器として働くようになっており、冷媒吐出中に生成される圧力パルスをフィルタリングする。また、熱交換器６は圧縮機の外側のままであるので、熱交換効率が保たれる。
【００３９】
図３は、本発明の第３の代替的な実施形態を示しており、潤滑油分離装置５と熱交換器６は共に、圧縮機１０のハウジング１１の内側に配置されている。
【００４０】
この実施形態では、潤滑流体送給ライン８およびブロッキング要素７は、やはり圧縮機１０の内側のままであり、ハウジング１１の内側に配置される。この実施形態は、圧縮機の構成を極めてコンパクトにできることに留意されたい。
【００４１】
図３に示される実施形態では、熱交換器６は、圧縮機のクランクケース油に沈められる。この構成は、クランクケース内の油温を増加させ、これは、圧縮機効率の増加に付加的な効果を与えることができる。この理由は、シリンダ内の冷たい油滴の注入および続いて起こる圧縮ガスの冷却によって、予期される結果が圧縮機の温度レベルの全体的な低下となることである。温度のこの低下は、油粘度の増加を生じ、機械損失を増加させる。油内に熱交換器を配置すると、この問題の一部は、圧縮ガスから直接移動される熱の一部をクランクケースの油に供給することによって補償され、したがって、粘度の増加によって増えた損失の一部が回復される。
【００４２】
図４は、本発明の第４の実施形態を示しており、注入ノズル１は、圧縮機１０のバルブプレートに配置されている。この構成により、油は、図１から図３の実施形態に予見されるように、圧縮機の圧縮サイクルのいかなる瞬間にも霧化されることができ、圧縮サイクルの１つの期間中ばかりではない。この実施形態は、特に、潤滑流体に溶解度が低い冷却流体がある場合、または、高効率の分離装置が冷却流体から潤滑流体を分離するのに使用される場合に都合がよい。
【００４３】
図４は、分離装置５および熱交換器６がハウジング１１の外側にある実施形態を示すが、この実施形態で予見される注入ノズルの配置は、図２および図３に示される実施形態の場合のように、圧縮機の内側でこれらの部品と共に使用され得ることが理解されよう。
【００４４】
図５は、本発明の第５の実施形態を示しており、分離装置５および熱交換器６は、その機能が分離装置と熱交換器の両方から成る単一の構成部品を備えている。
【００４５】
したがって、この図で示されるように、この単一の構成部品は、圧縮過程で得られる熱を油から移動する放熱要素（たとえば、ベーン）を有する熱分離装置を備えることができる。もちろん、たとえば分離装置の周りに配置されるコイル形状の熱交換器などの、他の構成も同様に使用され得る。
【００４６】
さらに、単一の構成部品は圧縮機のハウジング１１の外側に示されるが、この種の部品は、図３および図４の実施形態で予見されるように、ハウジング１１の内側に収容されることもできる。
【００４７】
図６は、本発明のさらに他の実施形態を示しており、熱交換器６および分離装置５は、先の実施形態で示されるものに対して反転した方法で形成されるように回路を考慮して配置され、この反転した配置により、分離の前に熱を除去できる。
【００４８】
もちろん、図６に示される反転した配置は、霧化ノズルの位置と、ハウジング１１の内側に構成部品を配置できる可能性との両方に関して、先の実施形態で説明した変形形態と組み合わせられ得る。
【００４９】
説明したシステムを使って、本発明は、圧縮機の信頼性および性能の改善を実現することができる。
【００５０】
信頼性に関しては、圧縮室の潤滑流体の霧化によって生じる圧縮機の熱プロファイルを減少させると、油が熱物理的特性の低下および不可逆的変化を受け得る圧縮機の箇所での臨界温度が回避される。圧縮機の熱プロファイルが減少される場合、また、製品の承認、摩耗、および頑健性試験の厳格さを弱めることもできる。
【００５１】
その次に、性能に関しては、本発明によって与えられる利点は、圧縮機の体積効率およびエネルギー効率の増加と関連している。
【００５２】
圧縮機の温度レベルを低下させた状態では、吸入経路のガスの過熱が減少し、圧縮過程の開始時の冷媒の密度が増加し、したがって圧縮機によって圧縮されポンピングされた質量の量が増加することになる。したがって、圧縮機の体積効率が増加し、同じポンピング能力の場合には、これは、より小さな寸法で構成され得る。
【００５３】
吸入経路に沿った過熱の効果に加えて、圧縮室の内側で霧化された油は、圧縮過程中に冷却流体から熱を奪い、その温度および比体積を減少させる。したがって、圧縮仕事が減少し、圧縮機の効率が増加する。
【００５４】
結果として、ポンピングされた質量の増加および特定の仕事の減少の作用として、通常圧縮機の成績係数（ＰＣＯ）によって特徴づけられる、圧縮機のエネルギー効率の増加がある。
【００５５】
圧縮過程中の過熱の減少によるもう１つの利益は、圧縮機の弁内の流体流量の減少であり、粘性摩擦によるエネルギー損失を減少させ、したがって、ＰＣＯの増加に寄与する。
【００５６】
冷凍用途に適した低容量の圧縮機では、圧縮過程の終わりにシリンダの内側に油が存在すると、これがデッドボリューム内の冷媒の量を減少させ、体積効率を増加させるので、特別の利益がもたらされることに注意されたい。
【００５７】
もう１つの補完的な利益は、油によるピストンとシリンダとの間の隙間のより良好なシール性にあり、これは、圧縮室内からのガスの漏れに内在する損失の減少に有利に働く場合がある。
【００５８】
結局、上の図に基づいて行われた説明は、本発明のシステムに可能な実施形態だけに関連するものであり、本発明の目的の真の範囲は、添付の特許請求の範囲によって規定されることが理解されよう。
【図１】
2013508612.tif 000003
【図２】
2013508612.tif 000004
【図３】
2013508612.tif 000005
【図４】
2013508612.tif 000006
【図５】
2013508612.tif 000007
【図６】
2013508612.tif 000008
【手続補正書】
【提出日】平成23年8月30日(2011.8.30)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧縮機用の冷却システム、およびより詳細には、交番圧縮機用の冷却システムに関する。また、本発明は、冷却システムを有する交番圧縮機に関する。
【背景技術】
【０００２】
圧縮機の機能は、ある流体体積の圧力を、ある仕事を行うのに必要とされる圧力まで増加させることである。冷凍産業の場合、より多く使用される圧縮機は、交番式圧縮機である。これらの圧縮機の機能は、低圧で冷却流体を吸い込み、高圧および高温で凝縮器の方へこれを圧縮することである。
【０００３】
交番圧縮機は、ある駆動機構がシリンダの内側でピストンに交番運動を与える圧縮機である（この種の機構は、たとえばロッド−レバーシステムを備えることができる）。したがって、ピストンは、シリンダの内側を交番的に移動し、吸入弁および吐出弁が、冷却流体の吸入および吐出を可能にするように設けられる。
【０００４】
圧縮機の冷却は、圧縮機の熱力学的性能に重要な影響を与える。圧縮機の非効率の大部分は、吸入経路（吸入コンベアと圧縮シリンダとの間に配置される）に沿って起こる冷却流体の過熱と関連している。圧縮機の非効率について同じ程度に重要な他の部分は、その圧縮中の冷却流体の加熱と関連する。
【０００５】
吸入経路での冷媒の加熱は、冷却流体の温度よりも高い温度のところにある圧縮機構成部品との熱交換によって引き起こされる。他方では、圧縮の過程での冷却流体の加熱は、主としてピストンによって行われる仕事、およびまた、圧縮の初めにシリンダおよびピストン壁を通る熱伝達により起こる。
【０００６】
吸入経路での過熱は、圧縮室に流入される冷却流体の特定の体積を増加させるので、圧縮機の体積効率を低下させる。さらに、圧縮過程の開始時のより高い温度はまた、主要な特定の圧縮仕事を意味し、圧縮機のエネルギー効率を低下させる。
【０００７】
圧縮中の冷媒の加熱により引き起こされる非効率に加えて、その圧縮中に加熱される冷媒は、圧縮機のための主要な熱源であり、この冷媒は、圧縮機の他の構成部品の加熱の主な原因であり、これは、結果として吸入経路に沿って冷媒を加熱する。
【０００８】
前に述べたことを考慮して、圧縮機の圧縮過程中の冷媒の冷却は、圧縮効率に良い影響を与えることになり、結果として、吸入中の冷媒の過熱による損失の減少が可能であろうことが明らかになる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
前に述べたことを考慮して、本発明の目的の１つは、圧縮過程中に圧縮機の冷却流体から熱を奪い、その温度およびその比体積を減少させることができる交番圧縮機用の冷却システムを提供することである。
【００１０】
本発明の他の目的は、その動作中に圧縮機の温度レベルを低下できるようになっている交番圧縮機用の冷却システムを提供することである。
【００１１】
本発明の他の目的は、圧縮機の体積効率およびエネルギー効率を改善する圧縮機用の冷却システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
圧縮機が、ハウジングと、ハウジングの内側の圧縮機室と、圧縮機シリンダの内側に霧化された潤滑流体を供給する霧化ノズルと、ノズルのところで霧化されるべき潤滑流体を冷却するように設計される熱交換器と、冷凍流体および潤滑流体の混合物を分離し、潤滑流体をシステムから戻すための流体分離装置と、シリンダに潤滑流体が蓄積することを防止するためのブロッキング要素とを備える、交番式冷凍圧縮機用の冷却システムであって、本冷却システムは、ハウジングの内側に配置される潤滑流体分離装置または熱交換器のうちの少なくとも１つを備えることを特徴とする。
【００１３】
ブロッキング要素は、たとえば、霧化ノズルと熱交換器との間に配置され、または霧化ノズルの中に組み入れられることさえできる。
【００１４】
本発明の好ましい実施形態では、ブロッキング要素は、遮断弁であり、この遮断弁は、圧縮機の動作中には開いたままであり、圧縮機が止められた後に閉鎖される。しかしながら、ブロッキング要素は、たとえば電気ブロッキング要素または電子ブロッキング要素のような他のタイプのデバイスを備えることができる。
【００１５】
さらに、ブロッキング要素は、圧縮機シリンダに非常に接近した圧縮機ハウジングの内側に配置され得る。
【００１６】
本発明の好ましい実施形態では、流体分離装置は、圧縮室から吐出される冷却流体および潤滑流体の混合物を受け入れ、潤滑流体を熱交換器の方へ戻す。
【００１７】
しかしながら、本発明の１つの実施形態では、潤滑流体分離装置および熱交換器は、相互に反転した位置にあることができ、流体分離装置は、熱交換器から冷却流体および潤滑流体の混合物を受け入れる。
【００１８】
また、本発明の他の実施形態では、潤滑流体分離装置および熱交換器は、単一の構成部品を備えることができ、この種の構成部品は、圧縮機ハウジングの内側または外側に配置され得る。
【００１９】
さらに他の実施形態では、潤滑流体分離装置および熱交換器は、ハウジングの内側に配置されることができ、その結果、組立体をよりコンパクトにする。
【００２０】
注入ノズルは、その分注端部が圧縮機のシリンダブロックの側壁に軽く触れるように、または、注入ノズルの分注端部が圧縮機のバルブプレートに配置されるように配置され得る。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の冷却システムの第１の実施形態を示す図である。
【図２】本発明の冷却システムの第２の実施形態を示す図である。
【図３】本発明の冷却システムの第３の実施形態を示す図である。
【図４】本発明の冷却システムの第４の実施形態を示す図である。
【図５】本発明の冷却システムの第５の実施形態を示す図である。
【図６】本発明の冷却システムの第６の実施形態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
本発明は、図面に示される性能例に基づいて、以下でさらに詳細に説明される。図は、本発明の冷却システムの６つの代替的な実施形態を示している。
【００２３】
図に示される実施形態では、冷却システムは、ハウジング１１と、ハウジングの内側に配置される圧縮室２とを備えるタイプの交番圧縮機１０に適用される。圧縮機１０の主要な構成部品は、当業者によって知られている従来の交番圧縮機の構成部品であり、したがって、これらの構成部品の動作および特定の構成は、この種の説明が本発明の冷却システムの理解に必要である限りは説明されることになる。図面は、ピストン駆動機構がロッド−レバータイプから成る圧縮機を示しているが、いかなる当業者も、ピストンの交番運動を与える他のデバイスが本発明の発明概念の範囲内で同様に使用され得ることを理解するであろう。
【００２４】
本発明の冷却システムは、シリンダの内側で潤滑流体を霧化することを考えており、この流体は、可能な限り低い温度で霧化されなければならない。
【００２５】
したがって、本発明のシステムは、第１に、圧縮機シリンダの内側に霧化された潤滑流体を供給する霧化ノズル１と、ノズル１のところで霧化されることになる潤滑流体を冷却するように設計される熱交換器６と、圧縮機から吐出される冷却流体および潤滑流体の混合物を受け入れ、分離された潤滑流体を熱交換器の方へ戻す潤滑流体分離装置５と、その機能が圧縮機が止められたときにシリンダ内での潤滑流体の蓄積を防止することであるブロッキング要素７とを備える。
【００２６】
本発明の好ましい実施形態では、ブロッキング要素７は遮断弁であるが、たとえば機械的にまたは電気―機械的に駆動されるブロッキング要素、電気的に駆動されるブロッキングシステム、電子的に駆動されるブロッキングシステム、あるいは磁気的に駆動されるブロッキング要素などの他の適切なタイプのブロッキング要素が、同様に利用されることもできる。
【００２７】
その使用法では、電気的または電子的に駆動されるブロッキング要素は、たとえば駆動電流のような、圧縮機の電気エンジンからの情報を使用するように設計され得る。同様に、−可変速度圧縮機の場合のように−搭載された電子装置を使用する圧縮機では、ブロッキング要素を制御するのに必要とされる電子装置は、圧縮機の電子装置と共に組み入れられ得る。
【００２８】
本発明のシステムのブロッキング要素は、たとえば霧化ノズル１と熱交換器６との間に配置されることができ、または注入ノズル１の中に組み入れられ得る。後者の場合には、組み入れられたブロッキング要素を有する霧化ノズル自体が、必要な場合には流れを阻止することもできる。
【００２９】
さらに、図１から図６では、ブロッキング要素は、圧縮機のハウジング１１の外部の部品として示されているが、この種の要素は、このハウジングの内側にあることもできる。この特に有利な可能性により、ブロッキング要素は圧縮機シリンダに非常に接近して配置されることができ、したがって、シリンダとブロッキング要素との間の油容積を減少させる。圧縮機を止めた場合には、この容積に含まれる油は最後にシリンダの方へ行くことになり、容積のこの減少は、全く良い影響を与える。
【００３０】
本発明のシステムにより、圧縮機の全体的な加熱を減少させることができ、全圧縮サイクル中の冷媒の温度の低下を実現する。
【００３１】
このように、本発明の第１の実施形態では、潤滑流体送給ライン８に接続される霧化ノズル１は、その孔（またはその分注端部）をシリンダ内壁に軽く接触させた状態でハウジング１１の内側に配置され、それによって、潤滑流体は、その間にピストンが孔を覆わない圧縮サイクルの期間の間にシリンダの内側で霧化される。
【００３２】
霧化された潤滑流体の液滴が大きな表面積を示すように、圧縮中に冷却流体により熱交換するための潜在力が重要であり、その圧縮中に冷媒蒸気温度の増加を減少させる。
【００３３】
可能な限り低い温度での潤滑流体の霧化を保証するために、霧化ノズル１は、図１に示される実施形態ではハウジング１１の外側に配置された熱交換器６に接続される。
【００３４】
霧化ノズル１と熱交換器６との間に、たとえば、圧縮機の動作中には開いたままであり、圧縮機が止められた後に閉鎖される遮断弁７などのブロッキング要素７がある。
【００３５】
吐出圧力に達した後に、冷却流体と一緒に潤滑流体は、吐出弁３を通して圧縮室から吐出され、吐出ライン４を経て進む。
【００３６】
潤滑流体分離装置５は、吐出ライン４および熱交換器６に接続され、その結果、吐出ラインからの潤滑流体は、冷却流体から分離され、熱交換器に向けられ、再びサイクルを開始する。
【００３７】
図２は、図１のものと同様な１つの実施形態を示しており、潤滑流体分離装置５は、圧縮機１０のハウジング１１の内側に配置されている。したがって、この実施形態では、潤滑流体と一緒に冷却流体は、吐出弁３を通して圧縮室から吐出され、吐出ライン４を経て進み、潤滑流体分離装置５は、圧縮機１０の内部の吐出ラインに配置される。図１に示されるものよりも一層コンパクトな構造を与えることは別として、この実施形態により、分離装置５は、圧力減衰器として働くようになっており、冷媒吐出中に生成される圧力パルスをフィルタリングする。また、熱交換器６は圧縮機の外側のままであるので、熱交換効率が保たれる。
【００３８】
図３は、本発明の第３の代替的な実施形態を示しており、潤滑油分離装置５と熱交換器６は共に、圧縮機１０のハウジング１１の内側に配置されている。
【００３９】
この実施形態では、潤滑流体送給ライン８およびブロッキング要素７は、やはり圧縮機１０の内側のままであり、ハウジング１１の内側に配置される。この実施形態は、圧縮機の構成を極めてコンパクトにできることに留意されたい。
【００４０】
図３に示される実施形態では、熱交換器６は、圧縮機のクランクケース油に沈められる。この構成は、クランクケース内の油温を増加させ、これは、圧縮機効率の増加に付加的な効果を与えることができる。この理由は、シリンダ内の冷たい油滴の注入および続いて起こる圧縮ガスの冷却によって、予期される結果が圧縮機の温度レベルの全体的な低下となることである。温度のこの低下は、油粘度の増加を生じ、機械損失を増加させる。油内に熱交換器を配置すると、この問題の一部は、圧縮ガスから直接移動される熱の一部をクランクケースの油に供給することによって補償され、したがって、粘度の増加によって増えた損失の一部が回復される。
【００４１】
図４は、本発明の第４の実施形態を示しており、注入ノズル１は、圧縮機１０のバルブプレートに配置されている。この構成により、油は、図１から図３の実施形態に予見されるように、圧縮機の圧縮サイクルのいかなる瞬間にも霧化されることができ、圧縮サイクルの１つの期間中ばかりではない。この実施形態は、特に、潤滑流体に溶解度が低い冷却流体がある場合、または、高効率の分離装置が冷却流体から潤滑流体を分離するのに使用される場合に都合がよい。
【００４２】
図４は、分離装置５および熱交換器６がハウジング１１の外側にある実施形態を示すが、この実施形態で予見される注入ノズルの配置は、図２および図３に示される実施形態の場合のように、圧縮機の内側でこれらの部品と共に使用され得ることが理解されよう。
【００４３】
図５は、本発明の第５の実施形態を示しており、分離装置５および熱交換器６は、その機能が分離装置と熱交換器の両方から成る単一の構成部品を備えている。
【００４４】
したがって、この図で示されるように、この単一の構成部品は、圧縮過程で得られる熱を油から移動する放熱要素（たとえば、ベーン）を有する熱分離装置を備えることができる。もちろん、たとえば分離装置の周りに配置されるコイル形状の熱交換器などの、他の構成も同様に使用され得る。
【００４５】
さらに、単一の構成部品は圧縮機のハウジング１１の外側に示されるが、この種の部品は、図３および図４の実施形態で予見されるように、ハウジング１１の内側に収容されることもできる。
【００４６】
図６は、本発明のさらに他の実施形態を示しており、熱交換器６および分離装置５は、先の実施形態で示されるものに対して反転した方法で形成されるように回路を考慮して配置され、この反転した配置により、分離の前に熱を除去できる。
【００４７】
もちろん、図６に示される反転した配置は、霧化ノズルの位置と、ハウジング１１の内側に構成部品を配置できる可能性との両方に関して、先の実施形態で説明した変形形態と組み合わせられ得る。
【００４８】
説明したシステムを使って、本発明は、圧縮機の信頼性および性能の改善を実現することができる。
【００４９】
信頼性に関しては、圧縮室の潤滑流体の霧化によって生じる圧縮機の熱プロファイルを減少させると、油が熱物理的特性の低下および不可逆的変化を受け得る圧縮機の箇所での臨界温度が回避される。圧縮機の熱プロファイルが減少される場合、また、製品の承認、摩耗、および頑健性試験の厳格さを弱めることもできる。
【００５０】
その次に、性能に関しては、本発明によって与えられる利点は、圧縮機の体積効率およびエネルギー効率の増加と関連している。
【００５１】
圧縮機の温度レベルを低下させた状態では、吸入経路のガスの過熱が減少し、圧縮過程の開始時の冷媒の密度が増加し、したがって圧縮機によって圧縮されポンピングされた質量の量が増加することになる。したがって、圧縮機の体積効率が増加し、同じポンピング能力の場合には、これは、より小さな寸法で構成され得る。
【００５２】
吸入経路に沿った過熱の効果に加えて、圧縮室の内側で霧化された油は、圧縮過程中に冷却流体から熱を奪い、その温度および比体積を減少させる。したがって、圧縮仕事が減少し、圧縮機の効率が増加する。
【００５３】
結果として、ポンピングされた質量の増加および特定の仕事の減少の作用として、通常圧縮機の成績係数（ＰＣＯ）によって特徴づけられる、圧縮機のエネルギー効率の増加がある。
【００５４】
圧縮過程中の過熱の減少によるもう１つの利益は、圧縮機の弁内の流体流量の減少であり、粘性摩擦によるエネルギー損失を減少させ、したがって、ＰＣＯの増加に寄与する。
【００５５】
冷凍用途に適した低容量の圧縮機では、圧縮過程の終わりにシリンダの内側に油が存在すると、これがデッドボリューム内の冷媒の量を減少させ、体積効率を増加させるので、特別の利益がもたらされることに注意されたい。
【００５６】
もう１つの補完的な利益は、油によるピストンとシリンダとの間の隙間のより良好なシール性にあり、これは、圧縮室内からのガスの漏れに内在する損失の減少に有利に働く場合がある。
【００５７】
結局、上の図に基づいて行われた説明は、本発明のシステムに可能な実施形態だけに関連するものであり、本発明の目的の真の範囲は、添付の特許請求の範囲によって規定されることが理解されよう。
【手続補正２】
【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】
ハウジング（１１）と、ハウジング（１１）の内側の圧縮機室（２）と、圧縮機シリンダの内側に霧化された潤滑流体を供給する霧化ノズル（１）と、ノズル（１）のところで霧化されるべき潤滑流体を冷却するように設計される熱交換器（６）と、冷凍流体および潤滑流体の混合物を分離し、潤滑流体をシステムから戻すための流体分離装置（５）と、シリンダに潤滑流体が蓄積することを防止するためのブロッキング要素（７）とを備える、交番式冷凍圧縮機（１０）用の冷却システムであって、ハウジング（１１）の内側に配置される潤滑流体分離装置（５）または熱交換器（６）のうちの少なくとも１つを備えることを特徴とする、冷却システム。
【請求項２】
ブロッキング要素（７）が、霧化ノズル（１）と熱交換器（６）との間に配置されることを特徴とする、請求項１に記載の冷却システム。
【請求項３】
ブロッキング要素（７）が、注入ノズル（１）に組み入れられることを特徴とする、請求項１に記載の冷却システム。
【請求項４】
ブロッキング要素（７）が、遮断弁であることを特徴とする、請求項１から３のいずれかに記載の冷却システム。
【請求項５】
ブロッキング要素が、電気ブロッキング要素であることを特徴とする、請求項１から３のいずれかに記載の冷却システム。
【請求項６】
ブロッキング要素が、電子ブロッキング要素であることを特徴とする、請求項１から３のいずれかに記載の冷却システム。
【請求項７】
ブロッキング要素（７）が、ハウジング（１１）の内側に配置されることを特徴とする、請求項１から６のいずれかに記載の冷却システム。
【請求項８】
流体分離装置（５）が、圧縮室（２）から吐出される冷却流体および潤滑流体の混合物を受け入れ、潤滑流体を熱交換器（６）の方へ戻すことを特徴とする、請求項１から７のいずれかに記載の冷却システム。
【請求項９】
流体分離装置（５）が、熱交換器（６）から冷却流体および潤滑流体の混合物を受け入れ、潤滑流体をブロッキング要素（７）の方へ戻すことを特徴とする、請求項１から７のいずれかに記載の冷却システム。
【請求項１０】
潤滑流体分離装置（５）および熱交換器（６）が、単一の構成部品を備えることを特徴とする、請求項１から７のいずれかに記載の冷却システム。
【請求項１１】
単一の構成部品が、ハウジング（１１）の内側に配置されることを特徴とする、請求項９に記載の冷却システム。
【請求項１２】
潤滑流体分離装置（５）および熱交換器（６）が、ハウジング（１１）の内側に配置されることを特徴とする、請求項１に記載の冷却システム。
【請求項１３】
熱交換器が、潤滑流体を貯蔵するために意図されたハウジング（１１）の空間に配置され、熱交換器（６）が、潤滑流体に沈められることを特徴とする、請求項１または１２に記載の冷却システム。
【請求項１４】
注入ノズル（１）の分注端部が、圧縮機（１０）のシリンダブロックの側壁に軽く触れることを特徴とする、請求項１から１３のいずれかに記載の冷却システム。
【請求項１５】
注入ノズル（１）の分注端部が、圧縮機（１０）のバルブプレートに配置されることを特徴とする、請求項１から１４のいずれかに記載の冷却システム。
【請求項１６】
請求項１から１５のいずれかに規定されるような冷却システムを備えるタイプから成ることを特徴とする、交番圧縮機（１０）。
【国際調査報告】
2013508612.tif 000009
2013508612.tif 000010