JP2003254272A - ロータリコンプレッサ - Google Patents
ロータリコンプレッサInfo
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- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
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-
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- F04C23/00—Combinations of two or more pumps, each being of rotary-piston or oscillating-piston type, specially adapted for elastic fluids; Pumping installations specially adapted for elastic fluids; Multi-stage pumps specially adapted for elastic fluids
- F04C23/001—Combinations of two or more pumps, each being of rotary-piston or oscillating-piston type, specially adapted for elastic fluids; Pumping installations specially adapted for elastic fluids; Multi-stage pumps specially adapted for elastic fluids of similar working principle
-
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- F04C23/00—Combinations of two or more pumps, each being of rotary-piston or oscillating-piston type, specially adapted for elastic fluids; Pumping installations specially adapted for elastic fluids; Multi-stage pumps specially adapted for elastic fluids
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Abstract
く加えられる構造の、所謂内部中間圧型多段圧縮式のロ
ータリコンプレッサを提供する。 【解決手段】 ロータリコンプレッサは、密閉容器内に
電動要素と、該電動要素にて駆動される第1及び第2の
回転圧縮要素32、34を備える。第2の回転圧縮要素
34を構成するためのシリンダ38及び電動要素の回転
軸16に形成された偏心部に嵌合されてシリンダ38内
で偏心回転するローラと、シリンダ38の開口面を閉塞
する上部支持部材54と、ローラに当接してシリンダ3
8内を低圧室側と高圧室側に区画するベーンと、ベーン
に背圧を加えるための背圧室とを備える。上部支持部材
54にシリンダ38内の高圧室側と背圧室とを連通する
背圧通路72を形成する。
Description
要素にて駆動される第1及び第2の回転圧縮要素を備
え、第1の回転圧縮要素で圧縮され、密閉容器内に吐出
された中間圧のガスを第2の回転圧縮要素で圧縮するロ
ータリコンプレッサに関するものである。
は、例えば特開平2−294587号公報に示されるよ
うに、密閉容器の下部に第1及び第2の回転圧縮要素、
上部に電動要素が設けられ、シリンダとこのシリンダの
下の開口面を閉塞する支持部材と電動要素の回転軸に一
体形成された偏心部によりシリンダの内壁に沿って回転
するローラと、このローラに先端部が当接してシリンダ
に設けられた溝内を往復摺動するベーンとから構成され
る第1の回転圧縮要素と、シリンダとこのシリンダの上
の開口面を閉塞する支持部材と電動要素の回転軸に一体
形成され前記第1の回転圧縮要素に設けた偏心部と18
0度対向して設けられた偏心部によりシリンダの内壁に
沿って回転するローラと、このローラに先端部が当接し
てシリンダに設けられた溝内を往復摺動するベーンとで
構成される第2の回転圧縮要素にて構成されている。
からガス(冷媒ガス)がシリンダの低圧室側に吸入さ
れ、ローラとベーンの動作により圧縮されて中間圧とな
りシリンダの高圧室側より吐出ポート、吐出消音室を経
て密閉容器内に吐出される。密閉容器内に吐出された中
間圧のガスは第2の回転圧縮要素の吸込ポートからシリ
ンダの低圧室側に吸入され、ローラとベーンの動作によ
り2段目の圧縮が行なわれて高温高圧のガスとなり、高
圧室側より吐出ポート、吐出消音室を経て吐出される。
は冷媒回路の放熱器に流入し、放熱した後、膨張弁で絞
られて蒸発器で吸熱し、ロータリコンプレッサの第1の
回転圧縮要素に吸入されるサイクルを繰り返す。
された高圧の冷媒は、第2の回転圧縮要素の圧縮室内か
らベーンの背面まで設けられた導入路を通って、ベーン
の背面に設けられた背圧室内に入り、ベーンの背圧室内
を2段目吐出圧力で満たている。これにより、第2の回
転圧縮要素に設けられたベーンを後より押す力として作
用させていた。即ち、従来のロータリコンプレッサは、
第2の回転圧縮要素への吐出圧力をベーンの背圧として
ベーンをローラに押し付けるように構成し、第2の回転
圧縮要素の圧縮室内の圧力が高くなっても、ベーンがそ
の力に対抗できるだけの背圧を得られるように構成して
いた。
ンプレッサに取り付けられたベーンは、シリンダの半径
方向に設けられた案内溝にシリンダの半径方向に移動自
在に挿入される。そして、このベーンはローラ側に押し
付ける必要があるため、従来よりスプリングによる付勢
力と背圧室からの背圧によってベーンをローラに押し付
ける構造が取られているが、内部中間圧のロータリコン
プレッサの第2の回転圧縮要素では、シリンダ内の圧力
が密閉容器内の中間圧より高くなるため、密閉容器内の
圧力をベーンの背圧として利用することができず、ベー
ンをローラ側への付勢するのに支障が生じる。
ために成されたものであり、第2の回転圧縮要素のベー
ンに背圧を支障無く加えられる構造の、所謂内部中間圧
型多段圧縮式のロータリコンプレッサを提供することを
目的とする。
コンプレッサでは、密閉容器内に電動要素と、該電動要
素にて駆動される第1及び第2の回転圧縮要素を備え、
第1の回転圧縮要素で圧縮されたガスを密閉容器内に吐
出し、更にこの吐出された中間圧のガスを第2の回転圧
縮要素で圧縮するものにおいて、第2の回転圧縮要素を
構成するためのシリンダ及び電動要素の回転軸に形成さ
れた偏心部に嵌合されてシリンダ内で偏心回転するロー
ラと、シリンダの開口面を閉塞する閉塞部材と、ローラ
に当接してシリンダ内を低圧室側と高圧室側に区画する
ベーンと、ベーンに背圧を加えるための背圧室と、閉塞
部材に形成され、シリンダ内の高圧室側と背圧室とを連
通する背圧通路とを備えているので、背圧通路を介して
シリンダ内の高圧室側の圧力を背圧室に供給することが
できるようになる。また、吐出圧以下をベーン背圧とし
て利用するため、ベーンノーズ部の信頼性の向上となる
と共にベーン上死点への移動に要する所要動力を軽減で
きる。
ータリコンプレッサにおいて、ベーンをローラ側に付勢
するための背圧を支障無く印加することが可能となる。
特に、閉塞部材に背圧通路を形成してるので、背圧通路
の加工が容易となり、且つ、シリンダの構造を簡素化し
て生産コストの低減を図ることができるようになるもの
である。
は、上記に加えて背圧通路の高圧室側の開口は、ローラ
の回転位置によって当該ローラにより開閉されるので、
例えば請求項3の如くローラの回転位置が90°以上3
00°以下の範囲で背圧通路の開口を開放させることに
より、シリンダ内に吸い込まれた当初の吸込圧力のガス
が背圧室に入って再膨張し、圧縮効率が低下すること
や、圧縮最終段階で高圧となったガスが背圧室に入り、
ベーン付勢力が過大となって入力の増加、或いは、ベー
ンとローラの耐久性が低下する等の不都合を効果的に解
消することができるようになる。
プレッサの構造を簡素化しながら運転効率と耐久性及び
入力低減などを改善することができるようになるもので
ある。
形態を詳述する。図1は本発明のロータリコンプレッサ
の実施例として、第1及び第2の回転圧縮要素32、3
4を備えた内部中間圧型多段(2段)圧縮式のロータリ
コンプレッサ10の縦断面図、図2はロータリコンプレ
ッサ10の正面図、図3ロータリコンプレッサ10の側
面図、図4はロータリコンプレッサ10のもう一つの縦
断面図、図5はロータリコンプレッサ10の更にもう一
つの縦断面図、図6はロータリコンプレッサ10の電動
要素14部分の平断面図、図7はロータリコンプレッサ
10の回転圧縮機構部18の拡大断面図をそれぞれ示し
ている。
2)を冷媒として使用する内部中間圧型多段圧縮式のロ
ータリコンプレッサで、このロータリコンプレッサ10
は鋼板からなる円筒状の密閉容器12と、この密閉容器
12の内部空間の上側に配置収納された電動要素14及
びこの電動要素14の下側に配置され、電動要素14の
回転軸16により駆動される第1の回転圧縮要素32
(1段目)及び第2の回転圧縮要素34(2段目)から
なる回転圧縮機構部18にて構成されている。
高さ寸法は220mm(外径120mm)、電動要素1
4の高さ寸法は約80mm(外径110mm)、回転圧
縮機構部18の高さ寸法は約70mm(外径110m
m)で、電動要素14と回転圧縮機構部18との間隔は
約5mmとなっている。また、第2の回転圧縮要素34
の排除容積は第1の回転圧縮要素32の排除容積よりも
小さく設定されている。
の鋼板より構成され、底部をオイル溜とし、電動要素1
4と回転圧縮機構部18を収納する容器本体12Aと、
この容器本体12Aの上部開口を閉塞する略椀状のエン
ドキャップ(蓋体)12Bとで構成され、且つ、このエ
ンドキャップ12Bの上面中心には円形の取付孔12D
が形成されており、この取付孔12Dには電動要素14
に電力を供給するためのターミナル(配線を省略)20
が取り付けられている。
ャップ12Bには、座押成形によって所定曲率の段差部
12Cが環状に形成されている。また、ターミナル20
は電気的端子139が貫通して取り付けられた円形のガ
ラス部20Aと、このガラス部20Aの周囲に形成さ
れ、斜め外下方に鍔状に張り出した金属製の取付部20
Bとから構成されている。
mmとされている。そして、ターミナル20は、そのガ
ラス部20Aを下側から取付孔12Dに挿入して上側に
臨ませ、取付部20Bを取付孔12Dの周縁に当接させ
た状態でエンドキャップ12Bの取付孔12D周縁に取
付部20Bを溶接することで、エンドキャップ12Bに
固定されている。
の内周面に沿って環状に取り付けられたステータ22
と、このステータ22の内側に若干の間隙を設けて挿入
配置されたロータ24とからなる。このロータ24は中
心を通り鉛直方向に延びる回転軸16に固定されてい
る。
を積層した積層体26と、この積層体26の歯部に直巻
き(集中巻き)方式により巻装されたステータコイル2
8を有している(図6)。また、ロータ24もステータ
22と同様に電磁鋼板の積層体30で形成され、この積
層体30内に永久磁石MGを挿入して構成されている。
圧縮要素34との間には中間仕切板36が挟持されてい
る。即ち、第1の回転圧縮要素32と第2の回転圧縮要
素34は、中間仕切板36と、この中間仕切板36の上
下に配置されたシリンダ38、シリンダ40と、この上
下シリンダ38、40内を180度の位相差を有して回
転軸16に設けた上下偏心部42、44に嵌合されて偏
心回転する上下ローラ46、48と、この上下ローラ4
6、48に当接して上下シリンダ38、40内をそれぞ
れ低圧室側と高圧室側に区画する後述する上下ベーン5
0(下側のベーンは図示せず)と、上シリンダ38の上
側の開口面及び下シリンダ40の下側の開口面を閉塞し
て回転軸16の軸受けを兼用する閉塞部材としての上部
支持部材54と下部支持部材56にて構成される。
には、吸込ポート161、162にて上下シリンダ3
8、40の内部とそれぞれ連通する吸込通路58、60
と、凹陥した吐出消音室62、64が形成されると共
に、これら両吐出消音室62、64の開口部はそれぞれ
カバーにより閉塞される。即ち、吐出消音室62はカバ
ーとしての上部カバー66、吐出消音室64はカバーと
しての下部カバー68にて閉塞される。
受け54Aが起立形成されており、この軸受け54A内
面には筒状のブッシュ122が装着されている。また、
下部支持部材56の中央には軸受け56Aが貫通形成さ
れており、この軸受け56A内面にも筒状のブッシュ1
23が装着されている。これらブッシュ122、123
は後述する如き摺動性の良い材料にて構成されており、
回転軸16はこれらブッシュ122、123を介して上
部支持部材54の軸受け54Aと下部支持部材56の軸
受け56Aに保持される。
の円形鋼板から構成されており、周辺部の4箇所を主ボ
ルト129・・・によって下から下部支持部材56に固
定され、吐出ポート41にて第1の回転圧縮要素32の
下シリンダ40内部と連通する吐出消音室64の下面開
口部を閉塞する。この主ボルト129・・・の先端は上
部支持部材54に螺合する。下部カバー68の内周縁は
下部支持部材56の軸受け56A内面より内方に突出し
ており、これによって、ブッシュ123の下端面は下部
カバー68によって保持され、脱落が防止されている
(図9)。図10は下部支持部材56の下面を示してお
り、128は吐出消音室64内において吐出ポート41
を開閉する第1の回転圧縮要素32の吐出弁である。
料(若しくは鋳物でも可)により構成されており、下部
カバー68を取り付ける側の面(下面)は、平面度0.
1mm以下に加工された後、スチーム処理が加えられて
いる。このスチーム処理によって下部カバー68を取り
付ける側の面は酸化鉄となるため、焼結材料内部の孔が
塞がれてシール性が向上する。これにより、下部カバー
68と下部支持部材56間にガスケットを介設する必要
が無くなる。
ける上部カバー66の電動要素14側は、上下シリンダ
38、40や中間仕切板36を貫通する孔である連通路
63にて連通されている(図4)。この場合、連通路6
3の上端には中間吐出管121が立設されており、この
中間吐出管121は上方の電動要素14のステータ22
に巻装された相隣接するステータコイル28、28間の
隙間に指向している(図6)。
て第2の回転圧縮要素34の上シリンダ38内部と連通
する吐出消音室62の上面開口部を閉塞し、密閉容器1
2内を吐出消音室62と電動要素14側とに仕切る。こ
の上部カバー66は図11に示す如く厚さ2mm以上1
0mm以下(実施例では最も望ましい6mmとされてい
る)であって、前記上部支持部材54の軸受け54Aが
貫通する孔が形成された略ドーナッツ状の円形鋼板から
構成されており、上部支持部材54との間にビード付き
のガスケット124(図12)を挟み込んだ状態で、当
該ガスケット124を介して周辺部が4本の主ボルト7
8・・・により、上から上部支持部材54に固定されて
いる。この主ボルト78・・・の先端は下部支持部材5
6に螺合する。
で、密閉容器12内よりも高圧となる吐出消音室62の
圧力に十分に耐えながら、小型化を達成し、電動要素1
4との絶縁距離を確保することもできるようになる。更
に、この上部カバー66の内周縁と軸受け54Aの外面
間にはOリング126が設けられている(図12)。係
るOリング126により軸受け54A側のシールを行な
うことで、上部カバー66の内周縁で十分にシールを行
ない、ガスリークを防ぐことができるようになり、吐出
消音室62の容積拡大が図れると共に、Cリングにより
上部カバー66の内周縁側を軸受け54Aに固定する必
要も無くなる。
室62内において吐出ポート39を開閉する第2の回転
圧縮要素34の吐出弁である。
下シリンダ40の上側の開口面を閉塞する中間仕切板3
6内には、上シリンダ38内の吸込側に対応する位置
に、図13、図14に示す如く外周面から内周面に至
り、外周面と内周面とを連通して給油路を構成する貫通
孔131が穿設されており、この貫通孔131の外周面
側の封止材132を圧入して外周面側の開口を封止して
いる。また、この貫通孔131の中途部には上側に延在
する連通孔133が穿設されている。
(吸込側)には中間仕切板36の連通孔133に連通す
る連通孔134が穿設されている(図15)。また、回
転軸16内には図7に示す如く軸中心に鉛直方向のオイ
ル孔80と、このオイル孔80に連通する横方向の給油
孔82、84(回転軸16の上下偏心部42、44にも
形成されている)が形成されており、中間仕切板36の
貫通孔131の内周面側の開口は、これらの給油孔8
2、84を介してオイル孔80に連通している。
るため、2段目で高圧となる上シリンダ38内にはオイ
ルの供給が困難となるが、中間仕切板36を係る構成と
したことにより、密閉容器12内の底部のオイル溜めか
ら汲み上げられてオイル孔80を上昇し、給油孔82、
84から出たオイルは、中間仕切板36の貫通孔131
に入り、連通孔133、134から上シリンダ38の吸
込側(吸込ポート161)に供給されるようになる。
力変動を示し、図中P1は中間仕切板36の内周面の圧
力を示す。この図にL1で示す如く上シリンダ38の吸
込側の圧力(吸入圧力)は、吸入過程においては吸入圧
損により中間仕切板36の内周面側の圧力よりも低下す
る。この期間に中間仕切板36の貫通孔131、連通孔
133から上シリンダ38の連通孔134を介して上シ
リンダ38内に給油が成されることになる。
仕切板36、上下支持部材54、56及び上下カバー6
6、68はそれぞれ4本の主ボルト78・・・と主ボル
ト129・・・にて上下から締結されるが、更に、上下
シリンダ38、40、中間仕切板36、上下支持部材5
4、56は、これら主ボルト78、129の外側に位置
する補助ボルト136、136により締結される(図
4)。この補助ボルト136は上部支持部材54側から
挿入され、先端は下支持部材56に螺合している。
ーン50の後述する案内溝70の近傍に位置している。
このように補助ボルト136、136を追加して回転圧
縮機構部18を一体化することで、内部が極めて高圧と
なることに対するシール性の確保が成されると共に、ベ
ーン50の案内溝70の近傍を締め付けるので、後述す
る背圧室74からベーン50に加える高圧の背圧がリー
クする不都合も防止できるようになる。
ン50を収納する案内溝70と、この案内溝70の外側
に位置してバネ部材としてのスプリング76を収納する
収納部70Aが形成されており、この収納部70Aは案
内溝70側と密閉容器12(容器本体12A)側に開口
している(図8)。前記スプリング76はベーン50の
外側端部に当接し、常時ベーン50をローラ46側に付
勢する。そして、このスプリング76の密閉容器12側
の収納部70A内には金属製のプラグ137が設けら
れ、スプリング76の抜け止めの役目を果たす。
0Aの内寸よりも小さく設定され、プラグ137は収納
部70A内に隙間嵌めにより挿入される。また、プラグ
137の周面には当該プラグ137と収納部70Aの内
面間をシールするためのOリング138が取り付けられ
ている。そして、上シリンダ38の外端、即ち、収納部
70Aの外端と密閉容器12の容器本体12A間の間隔
は、Oリング138からプラグ137の密閉容器12側
の端部までの距離よりも小さく設定されている。係る寸
法関係としたことにより、プラグ137を収納部70A
内に圧入固定する場合の如く、上シリンダ38が変形し
て上部支持部材54との間のシール性が低下し、性能悪
化を来す不都合を未然に回避することができるようにな
る。
内寸よりも小さく設定して、プラグ137を収納部70
A内に隙間嵌めした場合でも、上シリンダ38と密閉容
器12間の間隔をOリング138からプラグ137の密
閉容器12側の端部までの距離よりも小さく設定してい
るので、スプリング76側の高圧(ベーン50の背圧)
によってプラグ137が収納部70Aから押し出される
方向に移動しても、密閉容器12に当接して移動が阻止
された時点で依然Oリング138は収納部70A内に位
置してシールするので、プラグ137の機能には何ら問
題は生じない。
ーラ46とは反対側には、ベーン50をローラ46に付
勢する背圧を当該ベーン50に印加するための前述した
背圧室74が形成されている。この背圧室74は、中間
仕切板36と上部支持部材54間に渡って略円筒形状を
呈して上シリンダ38内に貫通して形成されている(図
19)。該背圧室74は収納部70Aと案内溝70に連
通しており、後述する背圧通路72から上シリンダ38
内の高圧室側のガスを背圧室74に流入させて案内溝7
0内のベーン50の背後から背圧を加えベーン50をロ
ーラ46側に付勢する。
54(閉塞部材)内に形成されている。この背圧通路7
2の一端は上シリンダ38内の高圧室側に対応する位置
の上部支持部材54下面に形成した開口72Aにて上シ
リンダ38内に開口すると共に、他端は背圧室74に対
応する位置の上部支持部材54下面にて開口し(図20
参照)、上シリンダ38内の高圧室側と背圧室74とを
連通している。そして、シリンダ38内の高圧室側の圧
力は背圧通路72を介して背圧室74に供給される。該
背圧通路72の高圧室側の開口は、ベーン50が最も突
出したときのローラ46の回転位置を180°とした場
合、当該ローラ46の回転位置(180°)を含むその
前後所定範囲の回転位置において、ローラ46は背圧通
路72の開口72Aを開放する。
置が180°(図19中(C)の位置)の前後所定範囲
であるローラ46の回転位置が90°以上300°以下
の範囲で背圧通路72の開口72Aは開放されるように
当該開口72Aは配置されている。即ち、ローラ46が
回転してその回転位置が90°となった位置(図19中
(F))で開口72Aは開放され、300°となった位
置(図19中(B))で閉じられる。従って、この90
°以上300°の回転位置で背圧通路72を介し、上シ
リンダ38内の高圧室側の圧力は背圧室74に供給され
ることになる。
の冷媒ガスを背圧室74に流入させてベーン50に背圧
を加えられるので、ベーン50をローラ46側に付勢す
ることが可能となる。
位相差を持って形成される上下偏心部42、44の相互
間を連結する連結部90は、その断面形状を回転軸16
の円形断面より断面積を大きくして剛性を持たせるため
に非円形状の例えばラグビーボール状とされている(図
17)。即ち、回転軸16に設けた上下偏心部42、4
4を連結する連結部90の断面形状は上下偏心部42、
44の偏心方向に直交する方向でその肉厚を大きくして
いる(図中ハッチングの部分)。
た上下偏心部42、44を連結する連結部90の断面積
が大きくし、断面2次モーメントを増加させて強度(剛
性)を増し、耐久性と信頼性を向上させている。特に使
用圧力の高い冷媒を2段圧縮する場合、高低圧の圧力差
が大きいために回転軸16にかかる荷重も大きくなる
が、連結部90の断面積を大きくしてその強度(剛性)
を増し、回転軸16が弾性変形してしまうのを防止して
いる。
とし、下側の偏心部44の中心をO2とすると、偏心部
42の偏心方向側の連結部90の面の円弧の中心はO
1、偏心部44の偏心方向側の連結部90の面の円弧の
中心はO2としている。これにより、回転軸16を切削
加工機にチャックして上下偏心部42、44と連結部9
0を切削加工する際、偏心部42を加工した後、半径の
みを変更して連結部90の一面を加工し、チャック位置
を変更して連結部90の他面を加工し、半径のみを変更
して偏心部44を加工すると云う作業が可能となる。こ
れにより、回転軸16をチャックし直す回数が減少して
生産性が著しく改善されるようになる。
やさしく、可燃性および毒性等を考慮して自然冷媒であ
る炭酸ガスの一例としての前記二酸化炭素(CO2)を
使用し、潤滑油としてのオイルは、例えば鉱物油(ミネ
ラルオイル)、アルキルベンゼン油、エーテル油、エス
テル油等既存のオイルが使用される。
は、上部支持部材54と下部支持部材56の吸込通路5
8、60、吐出消音室62及び上部カバー66の上側
(電動要素14の下端に略対応する位置)に対応する位
置に、スリーブ141、142、143及び144がそ
れぞれ溶接固定されている。スリーブ141と142は
上下に隣接すると共に、スリーブ143はスリーブ14
1の略対角線上にある。また、スリーブ144はスリー
ブ141と略90度ずれた位置にある。
38に冷媒ガスを導入するための冷媒導入管92の一端
が挿入接続され、この冷媒導入管92の一端は上シリン
ダ38の吸込通路58に連通される。この冷媒導入管9
2は密閉容器12の上側を通過してスリーブ144に至
り、他端はスリーブ144内に挿入接続されて密閉容器
12内に連通する。
0に冷媒ガスを導入するための冷媒導入管94の一端が
挿入接続され、この冷媒導入管94の一端は下シリンダ
40の吸込通路60に連通される。この冷媒導入管94
の他端はアキュムレータ146の下端に接続されてい
る。また、スリーブ143内には冷媒吐出管96が挿入
接続され、この冷媒吐出管96の一端は吐出消音室62
に連通される。
液分離を行なうタンクであり、密閉容器12の容器本体
12Aの上部側面に溶接固定された密閉容器側のブラケ
ット147にアキュムレータ側のブラケット148を介
して取り付けられている。このブラケット148はブラ
ケット147から上方に延在し、アキュムレータ146
の上下方向の略中央部を保持しており、その状態でアキ
ュムレータ146は密閉容器12の側方に沿うかたちで
配置される。
後、実施例では右方に屈曲した後、上昇しており、アキ
ュムレータ146の下端はこの冷媒導入管92に近接す
るかたちとなる。そこで、アキュムレータ146の下端
から降下する冷媒導入管94は、スリーブ141から見
て冷媒導入管92の屈曲方向とは反対の左側を迂回して
スリーブ142に至るように引き回されている(図
3)。
6の吸込通路58、60にそれぞれ連通する冷媒導入管
92、94は密閉容器12から見て水平方向で反対の方
向に屈曲されたかたちとされており、これにより、アキ
ュムレータ146の上下寸法を拡大して容積を増やして
も、各冷媒導入管92、94が相互に干渉しないように
配慮されている。
外面周囲には配管接続用のカプラが係合可能な鍔部15
1が形成されており、スリーブ142の内面には配管接
続用のネジ溝152が形成されている。これにより、ス
リーブ141、143、144にはロータリコンプレッ
サ10の製造工程における完成検査で気密試験を行なう
場合に試験用配管のカプラを鍔部151に容易に接続で
きるようになると共に、スリーブ142にはネジ溝15
2を使用して試験用配管を容易にネジ止めできるように
なる。特に、上下で隣接するスリーブ141と142
は、一方のスリーブ141に鍔部151が、他方のスリ
ーブ142にネジ溝152が形成されていることで、狭
い空間で試験用配管を各スリーブ141、142に接続
可能となる。
0は図18に示すような給湯装置153の冷媒回路に使
用される。即ち、ロータリコンプレッサ10の冷媒吐出
管96は水加熱用のガスクーラ154の入口に接続され
る。このガスクーラ154が給湯装置153の図示しな
い貯湯タンクに設けられる。ガスクーラ154を出た配
管は減圧装置としての膨張弁156を経て蒸発器157
の入口に至り、蒸発器157の出口は冷媒導入管94に
接続される。また、冷媒導入管92の中途部からは図
2、図3では図示していないが除霜回路を構成するデフ
ロスト管158が分岐し、流路制御装置としての電磁弁
159を介してガスクーラ154の入口に至る冷媒吐出
管96に接続されている。尚、図18ではアキュムレー
タ146は省略されている。
熱運転では電磁弁159は閉じているものとする。ター
ミナル20および図示されない配線を介して電動要素1
4のステータコイル28に通電されると、電動要素14
が起動してロータ24が回転する。この回転により回転
軸16と一体に設けた上下偏心部42、44に嵌合され
た上下ローラ46、48が上下シリンダ38、40内を
偏心回転する。
持部材56に形成された吸込通路60を経由して、吸込
ポート162から下シリンダ40の低圧室側に吸入され
た低圧(一段目吸入圧LP:4MPaG)の冷媒ガス
は、ローラ48とベーンの動作により圧縮されて中間圧
(MP1:8MPaG)となり下シリンダ40の高圧室
側より吐出ポート41、下部支持部材56に形成された
吐出消音室64から連通路63を経て中間吐出管121
から密閉容器12内に吐出される。
要素14のステータ22に巻装された相隣接するステー
タコイル28、28間の隙間に指向しているので、未だ
比較的温度の低い冷媒ガスを電動要素14方向に積極的
に供給できるようになり、電動要素14の温度上昇が抑
制されるようになる。また、これによって、密閉容器1
2内は中間圧(MP1)となる。
スは、スリーブ144から出て(中間吐出圧は前記MP
1)冷媒導入管92及び上部支持部材54に形成された
吸込通路58を経由して吸込ポート161から上シリン
ダ38の低圧室側に吸入される(2段目吸入圧MP
2)。吸入された中間圧の冷媒ガスは、ローラ46とベ
ーン50の動作により2段目の圧縮が行なわれるが、ロ
ーラ46の回転位置が90°以上300°以下の範囲で
背圧通路72の開口72Aは開放するように構成してお
り、ベーン50に好適な背圧を加えられるのでベーン5
0を円滑に動作させることができる。そして、吸入され
た中間圧の冷媒ガスは、ローラ46とベーン50の動作
により2段目の圧縮が行なわれて高温高圧の冷媒ガスと
なり(2段目吐出圧HP:12MPaG)、高圧室側か
ら吐出ポート39を通り上部支持部材54に形成された
吐出消音室62、冷媒吐出管96を経由してガスクーラ
154内に流入する。このときの冷媒温度は略+100
℃まで上昇しており、係る高温高圧の冷媒ガスは放熱し
て、貯湯タンク内の水を加熱し、約+90℃の温水を生
成する。
の圧縮において、ローラ46の回転角度位置が0°から
始まる冷媒ガスの吸入初期段階は、上シリンダ38内の
高圧室側も吸入圧力(MP1)と同等である。そのた
め、この冷媒ガスが背圧室74に流入すると、再膨張し
て圧縮効率が低下する。また、ベーン50をローラ46
側に付勢する背圧としての機能も期待できない。
°に向かう冷媒ガスの圧縮最終段階では、高圧室側は上
述した極めて高い高圧HPとなるため、係る極めて高圧
の冷媒ガスが背圧室74に流入すると、背圧によるベー
ン50をローラ46に押し付ける力が過大となり、却っ
てベーン50を案内溝70側に押し込むための仕事量が
大きくなって、入力(電力)が増大することで効率が低
下する。
ーラ46の回転位置が90°以上300°以下の範囲で
のみ背圧通路72の開口72Aをローラ46が開放し、
高圧室側と背圧室74とを連通すると共に、0°〜90
°の範囲の吸入初期段階と300°〜360°の圧縮最
終段階では開口72Aを閉じて連通しないようにしてい
るので、係る効率悪化を防止できる。また、ベーン50
をローラ46に押し付ける背圧過剰も防止できるので、
両者の耐久性も改善され、潤滑特性も良好となる。
は冷却され、ガスクーラ154を出る。そして、膨張弁
156で減圧された後、蒸発器157に流入して蒸発
し、アキュムレータ146(図18では示していない)
を経て冷媒導入管94から第1の回転圧縮要素32内に
吸い込まれるサイクルを繰り返す。
運転で蒸発器157には着霜が成長する。その場合には
電磁弁159を開放し、膨張弁156は全開状態として
蒸発器157の除霜運転を実行する。これにより、密閉
容器12内の中間圧の冷媒(第2の回転圧縮要素34か
ら吐出された少量の高圧冷媒を含む)は、デフロスト管
158を通ってガスクーラ154に至る。この冷媒の温
度は+50〜+60℃程であり、ガスクーラ154では
放熱せず、当初は逆に冷媒が熱を吸収するかたちとな
る。そして、ガスクーラ154から出た冷媒は膨張弁1
56を通過し、蒸発器157に至るようになる。即ち、
蒸発器157には略中間圧の比較的温度の高い冷媒が減
圧されずに実質的に直接供給されるかたちとなり、これ
によって、蒸発器157は加熱され、除霜されることに
なる。
された高圧冷媒を減圧せずに蒸発器157に供給して除
霜した場合には、膨張弁156が全開のために第1の回
転圧縮要素32の吸込圧力が上昇し、これにより、第1
の回転圧縮要素32の吐出圧力(中間圧)が高くなる。
この冷媒は第2の回転圧縮要素34を通って吐出される
が、膨張弁156が全開のために第2の回転圧縮要素3
4の吐出圧力が第1の回転圧縮要素32の吸込圧力と同
様となってしまうために第2の回転圧縮要素34の吐出
(高圧)と吸込(中間圧)で圧力の逆転現象が発生して
しまう。しかしながら、上述の如く第1の回転圧縮要素
32から吐出された中間圧の冷媒ガスを密閉容器12か
ら取り出して蒸発器157の除霜を行なうようにしてい
るので、係る高圧と中間圧の逆転現象を防止することが
できるようになる。
と背圧室74とを連通する背圧通路72とを上部支持部
材54に形成しているので、背圧通路72を介してシリ
ンダ38内の高圧室側の圧力を背圧室74に供給するこ
とができる。これにより、密閉容器12内が中間圧とな
るロータリコンプレッサ10において、ベーン50をロ
ーラ46側に付勢するための背圧を支障無く印加するこ
とが可能となる。特に、上部支持部材54に背圧通路7
2を形成してるだけの簡単な構成なので、背圧通路72
の加工を極めて簡単に行なうことができ、背圧通路72
の加工性を大幅に向上することができるようになる。
圧室側と背圧室74とを連通させるための背圧通路72
を上部支持部材54に設けたが、これに限らず背圧通路
72を、中間仕切板36(本発明における閉塞部材とな
る)に設けても本発明は有効である。
て二酸化炭素(CO2)を用いたが、この冷媒に限ら
ず、他の自然冷媒として炭化水素(HC)、アンモニア
(NH3)などを用いても本発明は有効である。
容器内に電動要素と、該電動要素にて駆動される第1及
び第2の回転圧縮要素を備え、第1の回転圧縮要素で圧
縮されたガスを密閉容器内に吐出し、更にこの吐出され
た中間圧のガスを第2の回転圧縮要素で圧縮するロータ
リコンプレッサにおいて、第2の回転圧縮要素を構成す
るためのシリンダ及び電動要素の回転軸に形成された偏
心部に嵌合されてシリンダ内で偏心回転するローラと、
シリンダの開口面を閉塞する閉塞部材と、ローラに当接
してシリンダ内を低圧室側と高圧室側に区画するベーン
と、ベーンに背圧を加えるための背圧室と、閉塞部材に
形成され、シリンダ内の高圧室側と背圧室とを連通する
背圧通路とを備えているので、背圧通路を介してシリン
ダ内の高圧室側の圧力を背圧室に供給することができる
ようになる。
ータリコンプレッサにおいて、ベーンをローラ側に付勢
するための背圧を支障無く印加することが可能となる。
特に、閉塞部材に背圧通路を形成してるので、背圧通路
の加工が容易となり、且つ、シリンダの構造を簡素化し
て生産コストの低減を図ることができるようになるもの
である。
は、上記に加えて背圧通路の高圧室側の開口は、ローラ
の回転位置によって当該ローラにより開閉されるので、
例えば請求項3の如くローラの回転位置が90°以上3
00°以下の範囲で背圧通路の開口を開放させることに
より、シリンダ内に吸い込まれた当初の吸込圧力のガス
が背圧室に入って再膨張し、圧縮効率が低下すること
や、圧縮最終段階で高圧となったガスが背圧室に入り、
ベーン付勢力が過大となって入力の増加、或いは、ベー
ンとローラの耐久性が低下する等の不都合を効果的に解
消することができるようになる。
プレッサの構造を簡素化しながら運転効率と耐久性及び
入力低減などを改善することができるようになるもので
ある。
面図である。
面図である。
縦断面図である。
平断面図である。
の拡大断面図である。
要素のベーン部分の拡大断面図である。
び下部カバーの断面図である。
の下面図である。
及び上部カバーの上面図である。
及び上カバーの断面図である。
上面図である。
上面図である。
吸入側の圧力変動を示す図である。
部の形状を説明するための断面図である。
装置の冷媒回路図である。
背圧通路を説明する図である。
すための回転圧縮機構部の側面図である。
Claims (3)
- 【請求項1】 密閉容器内に電動要素と、該電動要素に
て駆動される第1及び第2の回転圧縮要素を備え、前記
第1の回転圧縮要素で圧縮されたガスを前記密閉容器内
に吐出し、更にこの吐出された中間圧のガスを前記第2
の回転圧縮要素で圧縮するロータリコンプレッサにおい
て、 前記第2の回転圧縮要素を構成するためのシリンダ及び
前記電動要素の回転軸に形成された偏心部に嵌合されて
前記シリンダ内で偏心回転するローラと、 前記シリンダの開口面を閉塞する閉塞部材と、 前記ローラに当接して前記シリンダ内を低圧室側と高圧
室側に区画するベーンと、 前記ベーンに背圧を加えるための背圧室と、 前記閉塞部材に形成され、前記シリンダ内の高圧室側と
前記背圧室とを連通する背圧通路とを備えたことを特徴
とするロータリコンプレッサ。 - 【請求項2】 前記背圧通路の前記高圧室側の開口は、
前記ローラの回転位置によって当該ローラにより開閉さ
れることを特徴とする請求項1のロータリコンプレッ
サ。 - 【請求項3】 前記ローラの回転位置が90°以上30
0°以下の範囲で前記背圧通路の開口は開放されること
を特徴とする請求項2のロータリコンプレッサ。
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2002
- 2002-03-04 JP JP2002057046A patent/JP4024056B2/ja not_active Expired - Fee Related
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