WO2016181558A1 - 圧縮機マフラー - Google Patents

Abstract

安価に製作可能とした圧縮機マフラーを提供する。圧縮機マフラー（５）は、圧縮機（１）の冷媒吐出側に配備され、圧縮機（１）から吐出された冷媒ガスの脈動緩和をする空間を形成する外殻（１６）と、外殻（１６）の下部に分離した冷凍機油を溜める。外殻（１６）は、導入管（１２）と導出管（１１）と返油管（９）と、を備える。導出管（１１）は、外殻の内部に位置する導出管先端部が導入管先端部よりも上に位置するように固定される。

Description

圧縮機マフラー

　本発明は、圧縮機マフラーに関し、特に冷媒の導入管及び導出管の配置に関する。

　圧縮機、高圧側熱交換器、絞り装置、及び低圧側熱交換器を冷媒配管などで順次環状に接続して成る冷媒回路において、圧縮機から吐出された冷媒は原動機の運転周波数に同調し吐出される。この時、すでに吐出空間ある冷媒と圧縮された冷媒の圧力が異なるため吐出直後の空間の圧力が変動し、冷媒の粗密波（以下「脈動」と呼ぶ。）が発生する。その抑制方法の１つとして、吐出直後の冷媒を一度、圧縮機内又はその一部の空間などの十分に大きな容積を持った空間に解放し、空間内での圧力変動を小さくし脈動を抑制する方法がある。しかし、圧縮機内に空間を確保できない、また吐出圧力が高い等、脈動が大きく十分に緩和することができない場合、脈動による振動、騒音の増大、並びに配管の負荷増大による配管の破損等の危険がある。そのため、冷媒回路の脈動が大きい場合は、圧縮機と高圧側熱交換器の間に、吐出冷媒の脈動を緩和できる十分な容積を持った容器（以下「圧縮機マフラー」と呼ぶ。）を設置し、吐出冷媒の脈動を低減する方法がある。

　また、例えば、ロータリー圧縮機においては、偏心軸を持つクランクシャフトを回転駆動し、シリンダ内の空間を圧縮室として冷媒を圧縮する。このときに、圧縮機内部で駆動する部品とそれらを支える部品との間を潤滑し、耐久性を向上させるために冷凍機油が使用されている。圧縮機内では圧縮時に冷媒に冷凍機油が巻き込まれ、高温高圧冷媒とともに圧縮機から吐出される。圧縮機で必要とする潤滑油量を確保するためにも、速やかに冷凍機油が圧縮機に戻るような構造が必要となる。

　例えば、特許文献１に開示されている技術では、冷媒による脈動の低減及び冷媒から冷凍機油分離できるサイクロン式油分離機能を持った圧縮機マフラーが提案されている。当該圧縮機マフラーの外殻を構成する上側蓋部に導入管及び導出管を取り付け、外郭を構成する下側蓋部には返油管を設けていた。そして、特許文献１に係る圧縮機マフラーは、上側蓋部と下側蓋部とを接続する円筒形状の堅胴部を備えていた。堅胴部は、簡素な構成で安価かつ容易に入手ができ、かつ容易に管心方向の長さを変更できるため、圧縮機マフラーの容量を容易に変更することができる利点があった。

特開２００９－７４７５６号公報

　しかし、特許文献１に開示されている圧縮機マフラーは、上側蓋部に導入管及び導出管が設けられていることから、導入管及び導出管と外殻とを隅肉溶接により固定するスペースがなく、導入管及び導出管を炉中ロウ付けにより取り付ける工程としていた。これにより、部品数や工程数が増え、圧縮機マフラー製作のコストがかかっていた。

　本発明は、上記のような課題を背景としてなされたもので、冷媒脈動を緩和性能を確保しつつ、製作コストを抑制し、安価に製作可能な圧縮機マフラーを提供することを目的とする。

　本発明に係る圧縮機マフラーは、圧縮機、高圧側熱交換器、絞り装置、及び低圧側熱交換器を順次接続して成る冷媒回路の前記圧縮機の冷媒吐出側に配備され、前記圧縮機から吐出された冷媒の脈動を緩和する空間を形成する外殻を備え、冷媒から分離した冷凍機油を該外殻の下部に溜める圧縮機マフラーにおいて、該外殻の上面側に挿入され、前記圧縮機の冷媒吐出側と接続される導入管と、該外殻の下面側に挿入され、前記高圧側熱交換器の冷媒吸入側と接続される導出管と、前記外殻の内部の下部と前記圧縮機の冷媒吸入側とを連結し、前記外殻の下部に溜まる前記冷凍機油を前記圧縮機へ戻す返油管と、を備え、前記導出管は、前記外殻内の導出管先端部が、前記外殻内を鉛直方向に上向きに設置され、前記外殻内の導入管先端部よりも上に位置するように、前記外殻に固定される。

　本発明によれば、圧縮機マフラーは、導入管を外殻の上側に固定し、導出管を外殻の下側に固定し、導出管先端部を導入管先端部より上側に配置することにより、導入管及び導出管を外殻に隅肉溶接するためのスペースを確保することができ、これにより冷媒脈動を緩和性能を確保しつつ、炉中ロウ付け工程を廃止することができ、製作コストを抑制し、安価に製作可能な圧縮機マフラーが得られる。

本発明の実施の形態１に係る冷凍サイクルの冷媒回路を示す概略構成図である。 本発明の実施の形態１に係る圧縮機及び圧縮機マフラーの構造を示す側面図である。 従来技術における圧縮機マフラー５の構造を示した説明図である。 本発明の実施の形態１に係る圧縮機マフラーの構造を示す説明図である。 本発明の実施の形態２に係る圧縮機マフラーの構造を示す説明図である。 本発明の実施の形態３に係る圧縮機マフラーの構造を示す説明図である。 本発明の実施の形態４に係る圧縮機マフラーの構造を示す説明図である。

　実施の形態１．
　図１は、本発明の実施の形態１に係る冷凍サイクルの冷媒回路を示す概略構成図である。冷媒回路は、圧縮機１と、圧縮機マフラー５と、高圧側熱交換器２と、絞り装置３と、低圧側熱交換器４とを冷媒配管によって接続したものである。冷媒回路中の冷媒は、以下のように循環する。圧縮機１で低圧の冷媒ガスを圧縮し高圧の冷媒ガスを吐出する。吐出された冷媒は、圧縮機側吐出管７、マフラー側流入管７ａを経て、圧縮機マフラー５に入り、冷媒と冷凍機油とが分離される。なお、分離された冷凍機油は、返油管９から圧縮機１の吸入側に戻される。その後、高温高圧のガス冷媒は、高圧側熱交換器２に入る。高圧側熱交換器２にて、高温高圧のガス冷媒は、放熱し、液状態へ状態変化する。高圧側熱交換器２にて液体となった冷媒は、絞り装置３にて膨張させられ圧力が低下する。絞り装置３を出た冷媒は、低圧側熱交換器４にて吸熱し、再びガス状態へ状態変化する。ガス状態の冷媒は、吸入管６を経て圧縮機１に入り、再び冷媒回路内を循環する。

　図２は、本発明の実施の形態１に係る圧縮機１及び圧縮機マフラー５の構造を示す側面図である。圧縮機１から吐出された直後に冷媒が圧縮機マフラー５へ流れるよう、圧縮機マフラー５は圧縮機１の側面に併設されている。圧縮機１で圧縮された高温高圧冷媒は、圧縮機側吐出管７からマフラー側流入管７ａを経て圧縮機マフラー５の内部に流入する。これにより、圧縮機１から吐出直後の冷媒の脈動による冷媒回路への影響を最小限に抑える。また、圧縮機マフラー５は、冷媒中の冷凍機油を分離する機能も有している。冷凍機油を分離された冷媒は、マフラー側吐出管８を通り高圧側熱交換器２へ送られる。冷凍機油は、圧縮機マフラー５の底に溜まり、返油管９を経て吸入管６から圧縮機１へ戻される。

　ここで、本発明が解決する課題を明確にするために従来技術における圧縮機マフラー５０について説明する。

　図３は、従来技術における圧縮機マフラー５０の構造を示した説明図である。圧縮機マフラー５０の外殻２６には、炉中ロウ付けにより導出管２１及び導入管２２がロウ付けされている構造になっている。

　図３に示される従来技術の圧縮機マフラー５における導出管１１及び導入管１２の配置での隅肉溶接を行う場合には、上側シェル１３に固定されている導出管１１と導入管１２との間隔が確保できず、隅肉溶接をするのが困難である。導出管１１と導入管１２との間隔を確保するには、上側シェル１３の大型化ひいては圧縮機マフラー５全体の大型化が必要となる。また、導入管１２を上側シェル１３の側面から挿入する構造により、導出管１１と導入管１２との間隔を確保することも考えられるが、導入管１２を挿入する穴を側面に設けるためには、穴をあける工程が必要となり、コスト増の原因となる。また、側面に配管を接続すると、圧縮機マフラー５と配管とにより占めるスペースが増加する懸念もある。

　ロウ付けは、複雑な形状の部品間を接合することができ、冷媒回路のように気密性を必要とする配管の接合などに用いられる。ロウ付けは、複雑な形状に対応でき、気密性を確保できるという利点があるが、圧縮機マフラー５のシェルのような肉厚が大きいものに対しロウ付けする場合、一般的なロウ付けでは、炙る際に熱量が足らず、部材を熱しきれずロウが奥まで溶け込まない場合があるため「炉中ロウ付け」という特殊なロウ付け方法をとる。この「炉中ロウ付け」は、肉厚の大きい部材を炉の中で時間をかけて熱し部材全体を暖め、ロウを奥まで溶け込みやすくしている。そのため、特殊な設備と時間が必要となり、その結果圧縮機マフラー５の製造コストが高くなる。

　上記の従来技術の課題を踏まえて、本実施の形態においては、圧縮機マフラー５の導入管１２及び導出管１１のロウ付け工程を廃止できるような構造とした。
　図４は、本発明の実施の形態１に係る圧縮機マフラーの構造を示す説明図である。本実施の形態においては、従来技術において加工コストの高い導出管１１及び導入管１２の炉中ロウ付けを廃止し、安価に加工できる隅肉溶接に変更しているものである。

　本実施の形態においては、圧縮機マフラー５の大型化を回避するため、上側シェル１３に固定されていた導出管１１及び導入管１２のうち、導出管１１を下側シェル１５へ移動し、導出管１１及び導入管１２を離して固定する。

　本実施の形態に係る外殻１６は、例えば、３つの部品からなる構成としている。外殻１６は、上側シェル１３、中間シェル１４、下側シェル１５により構成されている。外殻１６は密閉された空間を構成し、その拡大した容積により圧縮機１から吐出された冷媒の脈動を緩和する。マフラー側流入管７ａは、上側シェル１３に固定された導入管１２と接続し、導入管１２は、圧縮機マフラー５の内側で導入管先端部１０と接続している。導入管先端部１０は、外殻１６内のほぼ内周方向を指向するように水平方向に曲げて配置されている。つまり、導入管先端部１０は圧縮機マフラー５の内部の円筒形状に沿う形となっている。圧縮冷媒は、導入管先端部１０から圧縮機マフラー５の内部の円筒面の円周方向に沿った方向に吐出される。外殻１６内に流入した圧縮冷媒は、外殻１６の内周面に沿って回転運動を行いながら重力により降下することで、螺旋状に旋回降下する。このとき、遠心力を受けた圧縮冷媒中の霧状の冷凍機油は冷媒と比較して比重が重いために、外殻１６の内周面に衝突し付着して液粒化するというサイクロン効果が発生する。これにより、圧縮ガス中に含まれていた霧状の冷凍機油は次第に冷媒から分離する。遠心力により分離された冷凍機油は、外殻１６内の壁側に集まり下へ落ち、圧縮機マフラー５の底に溜まる。高温高圧の気体冷媒は、導出管１１を通りマフラー側吐出管８から高圧側熱交換器２へ導かれる構造となっている。

　本実施の形態においては、円筒形の上側シェル１３の中心に上面側から導入管１２が貫通挿入され、隅肉溶接にて溶接されている。円筒形の下側シェル１５の中心に下側から導出管１１が貫通挿入され、隅肉溶接にて溶接されている。また、下側シェル１５の外周上に返油管台９ａが隅肉溶接にて溶接されている。導入管１２の外殻１６内部側の端には、導入管先端部１０を銀ロウ付けする。導出管１１のシェル内側の端には、導出管先端部１１ａを銀ロウ付けする。この時、圧縮機マフラー５に冷凍機油分離の機能を持たせるため、導出管先端部１１ａの先端（本発明の「導出管先端部」に相当する。）は、導入管先端部１０の先端（本発明の「導入管先端部」に相当する。）より高い所に位置させる。そして、導入管１２にマフラー側流入管７ａを、導出管１１にマフラー側吐出管８を、返油管台９ａに返油管９を、それぞれ銀ロウ付けする。

　なお、本実施の形態において、導入管先端部１０は、導入管１２と銀ロウ付けして接続する構造と説明されているが、導入管先端部１０と導入管１２とは一体に成形されたものでもよい。または、上側シェル１３に導入管１２を固定する前に導入管先端部１０と導入管１２とを接続してもよい。また、導出管先端部１１ａは、導出管１１と銀ロウ付けして接続する構造と説明されているが、導出管先端部１１ａと導出管１１とは一体に成形されたものでもよい。または、下側シェル１５に導出管１１を固定する前に導出管先端部１１ａと導出管１１とを接続してもよい。

　また、本実施の形態において、外殻１６の外周部に返油管台９ａを設けているが、下側シェル１５の下面から挿入するように返油管台９ａを固定してもよい。

　本実施の形態においては、従来技術と異なり、導出管１１を下側シェル１５の円筒の中心に配置し、導入管１２を外殻１６の上部の円筒の中心に配置している。導入管先端部１０は、従来技術と同様にサイクロン効果により冷凍機油を分離できるように配置されている。導出管先端部１１ａの先端を導入管先端部１０の先端よりも上に位置させているのは、導入管先端部１０から流入した冷媒が冷凍機油を含んだまま上に向いた直接導出管先端部１１ａに入るのを抑制するためであることと、また、外殻１６の内部を旋回した冷媒が分離された冷凍機油を再び巻き上げて導出管１１に入るのを抑制するためである。
　なお、導入管１２は、冷凍機油を分離できるように外殻１６の内部で冷媒を旋回させるように吐出できるのであれば、外殻１６の上部の円筒の中心に配置しなくともよい。

　［実施の形態１による効果］
　以上のように、本実施の形態の圧縮機マフラー５は、導入管１２を上側シェル１３に固定し、導出管１１を下側シェル１５に固定することにより導入管１２及び導出管１１の周りにスペースを確保できる。これにより、導入管１２及び導出管１１は外殻１６に隅肉溶接をすることができる。また、本実施の形態の圧縮機マフラー５は、外殻１６内で鉛直方向上向きに設置された導出管先端部１１ａの先端を導入管先端部１０の先端より上側に配置することにより、冷凍機油が混合した冷媒を流出させることがなく、冷凍機油を冷媒から分離する機能と冷媒脈動を緩和性能とを確保できる。以上の構成により、従来の機能を確保しつつ、製作時の炉中ロウ付け工程を廃止することができ、ひいては製作コストを抑制し、安価に製作可能な圧縮機マフラー５が得られる。

　実施の形態２．
　図５は、本発明の実施の形態２に係る圧縮機マフラー５ａの構造を示す説明図である。本実施の形態に係る圧縮機マフラー５ａは、実施の形態１における圧縮機マフラー５の外殻１６を上側シェル１３、下側シェル１５の２部品から構成するように変更したものである。

　［実施の形態２による効果］
　以上のように、実施の形態１における中間シェル１４を廃止することで、外殻１６ａの部品点数及び円周溶接個所を減少させることができる。また、上側シェル１３及び下側シェル１５において中間シェル１４を溶接するために必要だった溶接部の複雑な形状を廃止することができる。上側シェル１３ａ及び下側シェル１５ａは、単純な形状にできたため、深絞りなどの鍛造による成形も可能となり、歩留まりを改善することができ、実施の形態１よりもさらにコストを低減することが可能となる。

　実施の形態３．
　図６は、本発明の実施の形態３に係る圧縮機マフラー５ｂの構造を示す説明図である。本実施の形態に係る圧縮機マフラー５ｂは、実施の形態１に係る圧縮機マフラー５ａに対し、導入管１２及び導出管１１を外殻１６ｂを構成する部品と一体に設けたものである。外殻１６ｂの構成は３つの部品からなり、上側シェル１３ｂ及び下側シェル１５ｂにおいて導入管１２及び導出管１１に相当する部分を一体で成形及び加工する。上側シェル１３及び下側シェル１５は、鍛造加工若しくは切削加工、又はそれらの両方により成形、加工される。図６に示された上側シェル１３ｂ及び下側シェル１５ｂのように、円筒形状の中心に導入管１２及び導出管１１に相当する部分を設けたような形状であれば、外周部及び内周部と同時に導入管１２及び導出管１１に相当する部分を加工又は成型することも可能である。

　［実施の形態３による効果］
　以上のように、上側シェル１３に導入管１２部分を一体成形し、下側シェル１５に導出管１１部分を一体成形することにより、導入管１２及び導出管１１を固定する際に実施していた炉中ロウ付け等を廃止することができる。これにより、実施の形態１、実施の形態２に比べ、部品点数及びロウ付け等の箇所を減少させることができ、コスト低減が可能となる。

　実施の形態４．
　図７は、本発明の実施の形態４における圧縮機マフラー５ｃを示す。実施の形態３に係る圧縮機マフラー５に対し、外殻１６ｃを上側シェル１３ｃ、下側シェル１５ｃの２部品から構成する。

　［実施の形態４による効果］
　以上のように、中間シェル１４を廃止することで、部品点数及び溶接箇所を減少させることができる。また、上側シェル１３及び下側シェル１５において中間シェル１４を溶接するために必要だった溶接部の複雑な形状を廃止することができる。それにより深絞りなどの鍛造により上側シェル１３及び下側シェル１５を成形することも可能となり、製造時の歩留まりを改善することができる。実施の形態３に係る圧縮機マフラー５に対しさらにコストを低減することが可能となる。

　１　圧縮機、２　高圧側熱交換器、３　絞り装置、４　低圧側熱交換器、５　圧縮機マフラー、５ａ　圧縮機マフラー、５ｂ　圧縮機マフラー、５ｃ　圧縮機マフラー、６　吸入管、７　圧縮機側吐出管、７a　マフラー側流入管、８　マフラー側吐出管、９　返油管、９ａ　返油管台、１０　導入管先端部、１１　導出管、１１ａ　導出管先端部、１２　導入管、１３　上側シェル、１３ａ　上側シェル、１３ｂ　上側シェル、１３ｃ　上側シェル、１４　中間シェル、１５　下側シェル、１５ａ　下側シェル、１５ｂ　下側シェル、１５ｃ　下側シェル、１６　外殻、１６ａ　外殻、１６ｂ　外殻、１６ｃ　外殻、２０　導入管先端部、２１　導出管、２２　導入管、２３　上側シェル、２４　中間シェル、２５　下側シェル、２６　外殻、２７ａ　マフラー側流入管、２８　マフラー側吐出管、２９　返油管、５０　圧縮機マフラー。

Claims (6)

1. 　圧縮機、高圧側熱交換器、絞り装置、及び低圧側熱交換器を順次接続して成る冷媒回路の前記圧縮機の冷媒吐出側に配備され、
   　前記圧縮機から吐出された冷媒の脈動を緩和する空間を形成する外殻を備え、冷媒から分離した冷凍機油を該外殻の下部に溜める圧縮機マフラーにおいて、
   　該外殻の上面側に挿入され、前記圧縮機の冷媒吐出側と接続される導入管と、
   　該外殻の下面側に挿入され、前記高圧側熱交換器の冷媒吸入側と接続される導出管と、
   　前記外殻の内部の下部と前記圧縮機の冷媒吸入側とを連結し、前記外殻の下部に溜まる前記冷凍機油を前記圧縮機へ戻す返油管と、を備え、
   　前記導出管は、
   　前記外殻内の導出管先端部が、前記外殻内を鉛直方向に上向きに設置され、前記外殻内の導入管先端部よりも上に位置するように、前記外殻に固定される、圧縮機マフラー。
2. 　前記導入管は、
   　前記外殻の内部に位置する前記導入管先端部が、水平かつ前記外殻の内周面に対して傾斜した方向に冷媒が吐出するように、前記外殻に固定される、請求項１に記載の圧縮機マフラー。
3. 　前記外殻は、
   　該外殻の上部を構成する上側シェル部品と、
   　該外殻の下部を構成する下側シェル部品と、を備える、請求項１又は２に記載の圧縮機マフラー。
4. 　前記導入管は、
   　前記外殻の上面側に溶接により固定され、
   　前記導出管は、
   　前記外殻の下面側に溶接により固定される、請求項１又は２に記載の圧縮機マフラー。
5. 　前記導入管は、
   　切削加工により前記外殻と一体に成形され、
   　前記導出管及び前記返油管は、
   　切削加工により前記外殻と一体に成形される、請求項１又は２に記載の圧縮機マフラー。
6. 　前記導入管は、
   　鍛造加工により前記外殻と一体に成形され、
   　前記導出管及び前記返油管は、
   　鍛造加工により前記外殻と一体に成形される、請求項１又は２に記載の圧縮機マフラー。

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