JP3738179B2 - 内部中間圧型多段圧縮式ロータリコンプレッサ - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、第1の回転圧縮要素で圧縮されたCO2冷媒ガスを中間圧の密閉容器内に吐出し、この中間圧の冷媒ガスを第2の回転圧縮要素で圧縮する内部中間圧型多段圧縮式ロータリコンプレッサに関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来この種内部中間圧型多段圧縮式ロータリコンプレッサでは、高低圧差の大きい冷媒、例えば炭酸ガスの一例としての二酸化炭素(CO2)を冷媒として用いた場合、冷媒圧力は高圧となる第2の回転圧縮要素で約100kg/Cm2Gに達し、一方、低段側となる第1の回転圧縮要素で約30kg/Cm2Gとなる。密閉容器内に設けられた第2の回転圧縮要素が高圧になると、第2の回転圧縮要素の吐出消音室と電動要素間を仕切るカバーが電動要素側に変形してしまう。それに対して、第1の回転圧縮要素で圧縮されたCO2冷媒ガスを中間圧の密閉容器内に吐出して中間圧にしカバーの変形を防止していた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、CO2冷媒ガスを中間圧の密閉容器内に吐出し、この中間圧の冷媒ガスを第2の回転圧縮要素で圧縮する内部中間圧型多段圧縮式ロータリコンプレッサにおいては、第2の回転圧縮要素は極めて高圧となる。このため、電動要素側の密閉容器内を中間圧にしてもまだ第2の回転圧縮要素の吐出消音室のカバーが変形してしまう問題があった。
【0004】
また、カバーの鋼製が弱いと第2の回転圧縮要素のシリンダ内部と連通する吐出消音室が高圧になった場合、吐出消音室からリークした冷媒ガスを再圧縮して入力上昇を引き起こしてしまう不都合もあった。
【0005】
本発明は、係る従来技術の課題を解決するために成されたものであり、カバーの重量を最小限に抑えつつカバーの剛性を高め変形を抑えることができる内部中間圧型多段圧縮式ロータリコンプレッサを提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
即ち、本発明の内部中間圧型多段圧縮式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の回転圧縮要素を備え、第1の回転圧縮要素で圧縮されたCO2冷媒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冷媒ガスを第2の回転圧縮要素で圧縮するものであって、各回転圧縮要素をそれぞれ構成する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、各シリンダの開口面をそれぞれ閉塞し、回転軸の軸受けを兼用する支持部材と、各支持部材に形成され、各シリンダ内部とそれぞれ連通する吐出消音室と、各支持部材にそれぞれ取り付けられ、各吐出消音室の開口部をそれぞれ閉塞するカバーとを備え、第2の回転圧縮要素のシリンダ内部と連通する吐出消音室の開口部を閉塞するカバーは肉厚部と肉薄部とから構成されており、肉厚部を吐出消音室に対応させたものである。
【0007】
本発明によれば、各回転圧縮要素をそれぞれ構成する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、各シリンダの開口面をそれぞれ閉塞し、回転軸の軸受けを兼用する支持部材と、各支持部材に形成され、各シリンダ内部とそれぞれ連通する吐出消音室と、各支持部材にそれぞれ取り付けられ、各吐出消音室の開口部をそれぞれ閉塞するカバーとを備えており、第2の回転圧縮要素のシリンダ内部と連通する吐出消音室の開口部を閉塞するカバーは肉厚部と肉薄部とから構成されており、肉厚部を吐出消音室に対応させたので、吐出消音室に対応するカバーの肉厚部の変形強度を大幅に増強することが可能となる。これにより、第2の回転圧縮要素のシリンダ内部と連通する吐出消音室が高圧になった場合でもカバーの変形を阻止することが可能となる。従って、カバーの剛性を大幅に高められるので、吐出消音室からの冷媒ガスのリークを再圧縮して入力上昇を引き起こしてしまうなどの不都合を未然に防止することができ、内部中間圧型多段圧縮式ロータリコンプレッサの性能を大幅に向上することができるようになるものである。
【0008】
特に、第2の回転圧縮要素のシリンダ内部と連通する吐出消音室の開口部を閉塞するカバーの、シリンダ開口面に対応する部分を肉厚部とし、他の部分は肉薄部としているので、カバー全体を厚くすることにより増大してしまう重量を低減させている。従って、カバーの重量を最小限に抑えつつカバーの剛性を高め変形を抑えることができるようになるものである。
【0009】
【発明の実施の形態】
次に、図面に基づき本発明の実施形態を詳述する。図1は本発明の内部中間圧型多段圧縮式ロータリコンプレッサの実施例として第1及び第2の圧縮要素32、34を備えた2段圧縮式コンプレッサ10の縦断側面図、図2は同図1の2段圧縮式コンプレッサ10の平面図をそれぞれ示している。図中10は内部中間圧型多段圧縮式ロータリコンプレッサとしての2段圧縮式コンプレッサで、この2段圧縮式コンプレッサ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の内部空間に配置収納された電動要素14及びこの電動要素14の回転軸16により駆動される第1の回転圧縮要素32及び第2の回転圧縮要素34からなる回転圧縮機構部18にて構成されている。
【0010】
密閉容器12は、底部をオイル溜とし、電動要素14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お椀状の蓋体12Bとの2部材で構成され、かつこの蓋体12Bには電動要素14に電力を供給するターミナル端子(配線を省略)20を設けている。
【0011】
電動要素14は、密閉容器12の上部空間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。
【0012】
ステータ22は、リング状の電磁鋼板を積層した積層体26と、この積層体26に巻装されたステータコイル28を有している。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、両者により交流モータを構成している。なお、交流モータの代わりにロータに永久磁石を埋設したDCモータを使用することもできる。
【0013】
前記第1の回転圧縮要素32と第2の回転圧縮要素34との間には中間仕切板36が挟持されている。すなわち、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46、48に当接して上下シリンダ38、40内をそれぞれ低圧室側38A、40Aと高圧室側38B、40Bに区画する後述する上下ベーン50、52と、上下シリンダ38、40の各開口面を閉塞して回転軸16の軸受けを兼用する支持部材(上部支持部材54と下部支持部材56)で構成される。
【0014】
上部支持部材54および下部支持部材56には、上下シリンダ38、40の内部と適宜連通する吸込通路58、60と吐出消音室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。尚、吐出消音室64と密閉容器12内で上部カバー66の電動要素14側は連通路63にて連通されている。
【0015】
上部カバー66は第2の回転圧縮要素34のシリンダ38内部と連通する吐出消音室62の開口部を閉塞して、密閉容器12内を吐出消音室62と電動要素14側とを仕切る。該上部カバー66は肉厚部66Aと、この肉厚部66A以外の肉薄部66Bとから構成している(図3、図4)。該肉厚部66Aは肉薄部66Bより電動要素14側に突出させて、肉厚部66Aの変形強度を肉薄部66Bより増強している。
【0016】
即ち、上部カバー66は高圧側(第2の回転圧縮要素34)の吐出消音室62に対応する部分(肉厚部66A)の厚みを、他の部分(肉薄部66B)よりも厚くして、吐出消音室62が高圧になった場合、上部カバー66が電動要素14側へ変形してしまうのを防止し、必要最小限の肉厚化により2段圧縮式コンプレッサ10の重量を低減させている。そして、上部カバー66に肉厚部66Aを設けることにより、上部カバー66の剛性を大幅に高め、吐出消音室62と電動要素14側との圧力差が大きい場合でも、上部カバー66の面積の大きい肉厚部66Aが変形してしまうのを防止している。また、上部カバー66の剛性を大幅に高めることにより、吐出消音室62からの冷媒ガスのリークを再圧縮して入力上昇を引き起こしてしまうなどの不都合を未然に防止している。
【0017】
また、上部カバー66にはこの上部カバー66を固定するための複数のネジ穴67Aを設けている。該ネジ穴67Aは、上部カバー66を吐出消音室62側に凹陥する段差を備えた段差部67に形成されている。即ち、上部カバー66には肉厚部66Aより吐出消音室62側に低く凹陥形成した段差部67が設けられ、この段差部67にネジ穴67Aが設けられている。この段差部67は後述する取付ボルト78の頭部と略同一とされている。係る、上部カバー66に段差部67を設けることにより、取付ボルト78が肉厚部66Aより突出してしまうのを防止している。尚、段差部67は肉厚部66Aより吐出消音室62側に薄く形成しており、肉薄部66Bと段差部67とが同じ厚さでも差し支えない。また、取付ボルト78の頭部が肉厚部66Aより僅かならば突出しても差し支えない。これにより、電動要素14との絶縁距離は、従来と同様に設計でき、2段圧縮式コンプレッサ10全体の大きさも大きくならずに済む。
【0018】
前記上部支持部材54、下部支持部材56にはシリンダ38、40内と吐出消音室62、64(凹陥部121、131)とを連通する吐出ポート39、41が設けられている(図5、図6、図7、図8)。吐出ポート39、41の吐出消音室62、64側は所定の形状に凹陥した凹陥部121、131が形成され、その凹陥部121、131内に吐出ポート39、41が開口している。この吐出ポート39、41は後述するベーンに略接して設けられると共に、吐出ポート39、41周囲には吐出ポート39、41より大きな径の弁座39A、41Aが設けられている。
【0019】
弁座39A、41Aは凹陥部121、131(吐出消音室62、64)側に少許突出して設けられており、この弁座39A、41Aには縦長略矩形状の金属板からなる弾性部材にて構成された弁体122、132の一側が当接して密着する(、図6、図8、図11)。弁体122、132には弁体122、132と略同形状のストッパー123、133が二重に設けられており、弁体122、132とストッパー123、133の他側は凹陥部121、131内に吐出ポート39、41と所定の間隔を存して設けられたネジ穴125、135にネジ124、134で固定される。
【0020】
該ストッパー123、133は弁体122、132より厚くて強度を有する材質で、他側より一側(弁座39A、41A側)に行くに従って弁体122、132より離間して行く湾曲形状を呈している。即ち、ストッパー123、133は弁体122、132の一側が弁座39A、41Aより弾性離間した際、弁体122、132が弾性限界を超えて変形してしまうのを防止している。また、弁体122、132は、吐出ポート39、41の周囲に形成された弁座39A、41Aに一定の付勢力で当接して弾性力で吐出ポート39、41を閉塞すると共に開閉する。
【0021】
また、吐出ポート39、41は図5、図6、図7、図8に示す如き弁座39A、41A内に設けられている。この吐出ポート39、41は弁座39A、41Aの中心より偏位した位置に設けられると共に、吐出ポート39、41の一側は後述するベーンに略接して設けられている(図9、図10実線)。即ち、吐出ポート39、41はシリンダ38、シリンダ40の中心を軸にして円周方向に偏位させている。この場合、吐出ポート39、41より大きい場合は引き出し線が点線の吐出ポート39、41位置に偏位する。
【0022】
これにより、シリンダ38、シリンダ40内がベーン50、52により低圧室側38A、40Aと高圧室側38B、40Bに区画されて高圧室側38B、40Bで圧縮する冷媒ガスの圧損発生を防止している。尚、吐出ポート39、41がベーンより離間すると、シリンダ38、40内で圧縮された冷媒ガスが吐出ポート39、41から吐出されても、吐出ポート39、41とベーン間に冷媒ガスが残り圧縮効率が低下してしまうので、吐出ポート39、41はできる限りベーンに近接させて圧縮効率を向上させている。
【0023】
係る、吐出ポート39、41は弁座39A、41A内で径の拡大縮小ができ、また、位置の変更ができる。これによって、弁座39A、41A位置を変更することなく吐出ポート39、41径の拡大縮小、及び、位置を変更できる。従って、上部支持部材54、下部支持部材56の成形金型の大幅な変更せずに吐出ポート39、41の径の拡大縮小、位置の変更を変更するだけで第1及び第2の回転圧縮要素32、34の排除容積を自由に変更することができるようになり、2段圧縮式コンプレッサ10の自由な設計が可能となる。
【0024】
また、第2の回転圧縮要素34に設けた吐出ポート39を第1の回転圧縮要素32に設けた吐出ポート41よりも小径に形成している。これは、第2の回転圧縮要素34の吐出ポート39より吐出する冷媒ガスの体積流量より第1の回転圧縮要素32の吐出ポート41より吐出する冷媒ガスの体積流量が大きいという状況に対応したものである。また、第2の回転圧縮要素34の排除容積を、第1の回転圧縮要素32の排除容積の55%以上85%以下に設定している。
【0025】
即ち、低圧の第1の回転圧縮要素32の吐出ポート41径より高圧の第2の回転圧縮要素34の吐出ポート39径を小さくしているので、第1の回転圧縮要素32の圧力損失が減少して2段圧縮式コンプレッサ10の能力を最大に引き出すことができる。また、圧力損失を減少させることにより第1の回転圧縮要素32と第2の回転圧縮要素34の圧縮バランスも均一となるので、2段圧縮式コンプレッサ10のトルク変動による振動なども効果的に減少できて効率の向上を図ることができる。
【0026】
また、前記上部支持部材54、下部支持部材56には吐出消音室62(凹陥部121)、吐出消音室64(凹陥部131)と軸受け54A、56Aとのコーナー部にそれぞれR面54B、56Bを設けている(図12、図13、図14、図15)。これによって、上部支持部材54、下部支持部材56の軸受け54A、56Aの倒れ強度を補強している。即ち、上部支持部材54、下部支持部材56には吐出消音室62(凹陥部121)、吐出消音室64(凹陥部131)と軸受け54A、56Aとのコーナー部は応力が集中し容易に変形してしまうので上部支持部材54、下部支持部材56の軸受け54A、56Aとのコーナー部にそれぞれR面54B、56Bを設け、これによって軸受け54A、56Aの倒れを防止している。
【0027】
一方、シリンダ38にはスプリング76を収納する縦長略矩形状の収納部70Aが彫り込まれており、この収納部70Aは案内溝70に直交して形成されると共に、案内溝70側を開放している(図16、図17)。そして、シリンダ38に彫り込まれた収納部70Aは案内溝70に連通すると共に、回転軸16の軸方向に開放している。該収納部70Aの開放部70Bは中間仕切板36側に位置して、中間仕切板36にて閉塞される。尚、シリンダ38の中間仕切板36側と反対面を彫り込んで収納部70Aを設けた場合、収納部70Aの開放部70Aは支持部材54にて閉塞される。
【0028】
また、スプリング76はバネ部材として縦長略矩形状の板バネにて構成されている(図18)。このスプリング76の一端部にはベーンとしてのベーン50に外周が接する湾曲形状の押し圧部76Aが形成され、他端部は収納部70A内に固定される。そして、ベーン50はシリンダ38内に外径方向に形成された案内溝70に往復動可能に配置収納され、スプリング76の他端部が収納部70A内に固定された状態で、押し圧部76Aはベーン50をローラ46側に付勢している(図20)。これにより、ベーン50はスプリング76の付勢力で常時ローラ46に当接される。
【0029】
また、ベーン50の案内溝70の表面粗さは高精度に仕上げられており、ベーン50と案内溝70との密着性を向上している。これにより、ベーン50と案内溝70の間から高圧の冷媒ガスがリークしてしまうのを低減し、2段圧縮式コンプレッサ10の体積効率を向上している。更に、案内溝70に当接するベーン50の表面粗さを高精度に仕上げることにより、ベーン50と案内溝70との間からリークする冷媒ガスの低減効果を大きくでき、更に冷媒ガスのリークを低減でき、コンプレッサ10の体積効率を向上できる。
【0030】
更に、図19にベーンとしてのベーン52を示している。ベーン52はシリンダ40内に外径方向に彫り込まれた案内溝72に往復動可能に配置収納される。そして、シリンダ40の半径方向にスプリング穴72Aを設け、このスプリング穴72Aにシリンダ40の外側からバネ部材としてコイルバネからなるスプリング77が挿入され、スプリング77の後側に蓋77Aを挿入固定している。これにより、ベーン52はスプリング77の付勢力で常時ローラ48に当接している。尚、ベーン52もベーン50同様収納部70Aを設け、この収納部70A内に固定した板バネからなるスプリング76の付勢力で常時ローラ48に当接するようにしても差し支えない。
【0031】
他方、前記回転圧縮機構部18を構成するエレメントのうち、上部支持部材54、シリンダ38、中間仕切板36、シリンダ40および下部支持部材56をこの順番に配置し、上部カバー66および下部カバー68と共に複数本の取付ボルト78を用いて一体的に連結固定される。このとき上部カバー66に段差部67を設けているので、取付ボルト78は肉厚部66Aより突出せず、その分回転圧縮機構部18を電動要素14側に移動することができ、2段圧縮式コンプレッサ10の小型化を図ることが可能となる。また、両ベーン50、52近傍に取付ボルト78Aを複数本追加(この場合2本)して上部カバー66から下部カバー68を一体に連結固定している。これにより、第2の回転圧縮要素34を構成する部品の変形を抑えられ、部品変形により発生する冷媒ガスリークによる効率低下を抑制できる。
【0032】
また、回転軸16の下部には、図21に示す如く軸中心に鉛直方向のオイル穴80と、このオイル穴80に横方向の給油孔82、84を形成している。
【0033】
ところで、回転軸16と一体に180度の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のように上下、左右が略対称となっている(図22)。係る、回転軸16に設けた上下偏心部42、44を連結する連結部90は回転軸16と同軸であるが、その断面形状は上下偏心部42、44の偏心方向の肉厚よりも偏心方向に直交する方向の肉厚を大きくしている。
【0034】
これにより、回転軸16に一体に設けられた上下偏心部42、44を連結する連結部90の断面積が大きくなり断面2次モーメントが増加して強度(剛性)が増し、耐久性と信頼性を向上させている。具体的には、以下に説明す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。
【0035】
そして、この実施例では、冷媒として地球環境にやさしく、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。
【0036】
一方、材質が鉄よりカーボンの軸受けの方が高い信頼性が得られるのは周知の通りであり、二酸化炭素(CO2)は水分と結合し易いのも周知の通りである。そこで、前記上部支持部材54、下部支持部材56の回転軸16との軸受け54A、56Aをカーボンの材質にて構成している。そして、CO2冷媒に100ppm以上(通常100ppm)の水を加えている。即ち、カーボン軸受(上部支持部材54、下部支持部材56の軸受け54A、56A)は通常水分を含んでいるのでCO2に所定量の水分を含ませることにより軸受け性能を大幅に向上させられる。
【0037】
また、上部支持部材54と下部支持部材56には吸込通路58、60および吐出消音室62、64を経由して上下シリンダ38、40に冷媒ガスを導入する冷媒導入管92、94と圧縮された冷媒ガスを吐出する冷媒吐出管96、98がそれぞれ接続されている。
【0038】
冷媒導入管92、94及び冷媒吐出管96、98は図23に示す如きカラー143に固定され、カラー143はチューブ142を介して上部支持部材54、下部支持部材56に固定され、チューブ142は密閉容器12に固定されたスリーブ140に挿入され固定される。スリーブ140の本体140Aは鉄などの金属で所定の長さの円筒形に形成されると共に、一側には他側より小径の小径部141が所定の長さ形成され(図24、図25)、密閉容器12にはこの小径部141が溶接などで固定される。
【0039】
また、チューブ142も鉄などの金属で所定の長さの円筒形で、図26に示す如き所定の径の本体142Aと、この本体142Aより小径の小径部142Bにて構成されている。チューブ142の本体142Aはスリーブ140の本体140Aより少許小径に形成され、このチューブ142の本体142Aがスリーブ140の本体140A内に挿入される。この場合、チューブ142の一側が絞られて所定の長さ寸法の小径部142Bが形成されるが、この小径部142Bは図示しない上部支持部材54、下部支持部材56に設けられた挿入穴に圧入固定される。
【0040】
また、カラー143も鉄などの金属で所定の長さの円筒形に形成され、本体144は一側から小径部144A、中径部144B、大径部144Cと他側に順に形成されている(図27)。そして、小径部144Aはチューブ142の小径部142B内に圧入可能な外径と長さ寸法に形成され、チューブ142の本体142A側から小径部142Bに圧入固定される。中径部144Bは小径部144Aより大径で、チューブ142本体142Aより小径に形成されると共に、スリーブ140と略同等の長さ寸法を呈している。また、カラー143の大径部Cは中径部144Bより大径でチューブ142本体142A内に圧入可能な形状を呈している。
【0041】
そして、中径部144Bには細孔として極小径の貫通孔145が設けられ、この貫通孔145はカラー143の本体144内側と、外側とを貫通している。これによってカラー143の本体144内と外とが連通されている。カラー143の小径部142B側からチューブ142本体142A内に挿入されると、チューブ142の小径部141内にカラー143の小径部142Bが圧入固定され、チューブ142の本体142A内にカラー143の大径部Cが圧入固定される。これによって、カラー143の中径部144B周囲とチューブ142の本体142A間には間隔としての所定の空間部146が形成される。
【0042】
そして、スリーブ140の開放端(密閉容器12の離間側)からチューブ142の他端(小径部142Bの離間側の本体142A)を経てカラー143の大径部144C周囲壁面に至る範囲を溶接した溶接部147によって、カラー143とチューブ142間の空間部146が閉塞される。即ち、スリーブ140本体140A内部にチューブ142、カラー143が順に挿入され溶接固定されることにより、スリーブ140内においてチューブ142とカラー143間に所定の間隔の空間部146が設けられ、この空間部146は貫通孔145によってカラー143の本体144内と連通している。
【0043】
係るスリーブ140の開放端からチューブ142の他端を経てカラー143の大径部144C周囲壁面に至る範囲を溶接しているが、溶接時の熱によって、空間部146内の空気が膨張して溶接部147から吹き出し穴が開いてしまう。これによって空間部146と外部とが連通してしまいカラー143内部から冷媒ガスが漏れてしまう問題があるが、中径部144Bにはカラー143本体144内部に連通する貫通孔145を設けているので、空間部146内の膨張した空気は貫通孔145を経てカラー143の本体144内に逃がされる。
【0044】
これによって、空間部146内の膨張した空気が溶接部147から吹き出して穴が開いてしまう不完全な溶接も解消されるので、空間部146内とカラー143外部とが連通してしまうことなく確実に溶接部147を密閉できる。即ち、カラー143の中径部144Bに設けた貫通孔145によって空間部146の膨張した空気をカラー143の本体144内に逃がしているので、密閉容器12に固定されたそれぞれのカラー143に冷媒導入管92、94及び冷媒吐出管96、98の溶接部147に空気の吹き出しによる穴が開いてしまうことなく確実に溶接できる。なお、密閉容器12の外底面には取付用台座110が設けられている。
【0045】
次に、上述の実施例の動作概要について説明する。尚、2段圧縮式コンプレッサ10は例えば給湯装置150として用いられる。即ち、給湯装置150は熱源ユニット151と、温水タンクユニット156とから構成され、熱源ユニット151は2段圧縮式コンプレッサ10の出口側の冷媒吐出管96から水加熱用熱交換機152の入り口側の冷媒配管106に接続され、水加熱用熱交換機152の出口側の配管153は膨張弁154、蒸発器155が接続され、蒸発器155の出口側の冷媒配管100は2段圧縮式コンプレッサ10の冷媒導入管92に接続されている(図28)。
【0046】
また、温水タンクユニット156は一般家庭に配設されてくる水道管157が、温水を一時溜める貯湯タンク158の一方に接続され、この水道管157は貯湯タンク158に接続される手前で分岐してポンプ159、電磁弁160、配管161に順次接続されている。配管161は温水タンクユニット156を出て熱源ユニット151内の水加熱用熱交換機152内を通って出口配管162に接続されている。出口配管162は熱源ユニット151を出て再び度温水タンクユニット156内に入り、貯湯タンク158に配管接続されている。また、度温水タンクユニット156内に入った出口配管162は温水タンクユニット156を出てそこには図示しないが台所や洗面所の蛇口、或いは、シャワーなどが接続される。
【0047】
2段圧縮式コンプレッサ10の動作は先ず、ターミナル端子20および図示されない配線を介して電動要素14のコイル28に通電すると、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。
【0048】
これにより、冷媒導入管94および下部支持部材56に形成された吸込通路60を経由して、図20に示すように吸込ポート116からシリンダ40の低圧室側40Aに吸入された低圧の冷媒ガスは、ローラ48とベーン52の動作により圧縮されて中間圧となりシリンダ40の高圧室側40B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から冷媒吐出管98に至り密閉容器12外に配置された冷媒配管102に送出される。尚、吐出消音室64に吐出された冷媒ガスの一部は連通路63を通って密閉容器12内の上部カバー66の電動要素14側に流入し、密閉容器12内の電動要素14側と吐出消音室64とを同じ中間圧にしている。
【0049】
そして、冷媒配管102から冷媒導入管92および上部支持部材54に形成された吸込通路58を経由して吸込ポート112からシリンダ38の低圧室側38Aに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、高圧室側38B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98および冷媒配管106を経由して水加熱用熱交換機152内に流入する。そこで、高温高圧の冷媒ガスは放熱し、配管161内を流通する水と熱交換作用を発揮した後、膨張弁154で絞られて蒸発器155で更に冷却(放熱)され冷媒導入管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。
【0050】
また、水加熱用熱交換機152内で熱交換作用により暖められた配管161内の水は、電磁弁160が開きポンプ159、2段圧縮式コンプレッサ10の動作により貯湯タンク158内を循環し貯湯タンク158内の水は所定の温度に温められる。貯湯タンク158内の水が所定の温度に温められると電磁弁160が閉じポンプ159、2段圧縮式コンプレッサ10は停止する。そして、台所や洗面所或いはシャワーなどで貯湯タンク158内の温水が使用されると、使用された水量分の水が水道管より貯湯タンク158内に自動補給される。このとき、電磁弁160は閉じているので、水道配管から流入する水によって貯湯タンク158内の温水が押し出される。尚、貯湯タンク158内が所定の温度以下になると電磁弁160が開いてポンプ159、2段圧縮式コンプレッサ10が作動し水加熱用熱交換機152の熱交換作用により貯湯タンク158内の水が所定の温度に温められる。
【0051】
そして、回転軸16の回転により、密閉容器12の底部に貯溜されている潤滑オイルは、回転軸16の軸中心に形成された鉛直方向のオイル穴80を上昇し、途中に設けた横方向の給油孔82、84より流出して回転軸16の軸受け54A、56Aおよび上下偏心部42、44に供給される。その結果、回転軸16および上下偏心部42、44は円滑な回転を行なうことができる。
【0052】
このように、シリンダ38開口面に対応する部分のカバー66の厚みを、他の部分よりも厚く設定しているので、カバー38の厚い箇所の変形強度を大幅に増強することが可能となる。これにより、第2の回転圧縮要素34のシリンダ38内部と連通する吐出消音室62が高圧になった場合でもカバー66が変形してしまうのを防止することが可能となる。従って、カバー66の剛性を大幅に高められるので、吐出消音室62からの冷媒ガスのリークを再圧縮して入力上昇を引き起こしてしまうなどの不都合を未然に防止することができるようになる。
【0053】
また、カバー66はシリンダ38開口面に対応する部分の厚みだけを、他の部分よりも厚く設定しているので、カバー66全体を厚くすることにより増大してしまう重量を低減させている。これによりカバー66の重量を最小限に抑えつつカバー66の剛性を高められるので、第2の回転圧縮要素34から吐出消音室62内に吐出された冷媒ガスの高圧力によってカバー66が変形してしまうのを容易に抑えることができるようになる。
【0054】
なお、実施例はいずれも回転軸16を縦置型とした2シリンダ型2段圧縮式コンプレッサ10について説明したが、この発明は回転軸を横置型とした2シリンダ型2段圧縮式コンプレッサにも適用できることは言うまでもない。
【0055】
また、内部中間圧型多段圧縮式ロータリコンプレッサを第1及び第2の圧縮要素を備えた2段圧縮式コンプレッサで説明したがこれに限らず圧縮要素を3段、4段或いはそれ以上の圧縮要素を備えた多段圧縮式コンプレッサに適用しても差し支えない。
【0056】
また、2段圧縮式コンプレッサ10を給湯装置150として用いたがこれに限らず、室内の暖房用などに用いても本発明は有効である。
【0057】
また、上記実施形態では、ベーン50をシリンダ38に進退可能に支持すると共に背圧を作用させて、ベーン50の先端をローラの外周面に接触させこのベーンとローラ46とを相対移動させる場合について説明したが、本発明はこれに限らず、図29に示すような2段圧縮式ロータリコンプレッサの圧縮要素170に適用しても有効である。尚、圧縮要素170は一方だけ図示している。この圧縮要素170はベーン171をローラ172の外周一部に、ローラ172の外径方向に向けて突出するように一体的に設けると共に、シリンダ173における吸込ポート174を吐出ポート175との中間内方部に円筒形や球形などの円形保持孔176を設けて、この保持孔176に、一端がシリンダ室177側に開口された受入溝178Aを持つ支持体178を回動可能に保持して、支持体178の受入溝178A内にベーン171の突出側先端部を摺動可能に挿入させている。そして、ローラ172を駆動軸であるクランク軸に共回りしない非自転式に構成すると共に、回転軸179の駆動によりローラ172をシリンダ173内で公転させている。尚、ロータの外周一部にベーン171を設けるに際しては、ローラ172側にベーン171の基端一部を挿入可能とした取り付け溝を形成し、この取り付け溝内にベーン171の基端一部を挿入させて接着剤で接着一体化させるか或いはロウ付けにより一体化させている。
【0058】
【発明の効果】
以上詳述した如く本発明によれば、各回転圧縮要素をそれぞれ構成する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、各シリンダの開口面をそれぞれ閉塞し、回転軸の軸受けを兼用する支持部材と、各支持部材に形成され、各シリンダ内部とそれぞれ連通する吐出消音室と、各支持部材にそれぞれ取り付けられ、各吐出消音室の開口部をそれぞれ閉塞するカバーとを備えており、第2の回転圧縮要素のシリンダ内部と連通する吐出消音室の開口部を閉塞するカバーは肉厚部と肉薄部とから構成されており、肉厚部を吐出消音室に対応させたので、吐出消音室に対応するカバーの肉厚部の変形強度を大幅に増強することが可能となる。これにより、第2の回転圧縮要素のシリンダ内部と連通する吐出消音室が高圧になった場合でもカバーの変形を阻止することが可能となる。従って、カバーの剛性を大幅に高められるので、吐出消音室からの冷媒ガスのリークを再圧縮して入力上昇を引き起こしてしまうなどの不都合を未然に防止することができ、内部中間圧型多段圧縮式ロータリコンプレッサの性能を大幅に向上することができるようになるものである。
【0059】
特に、第2の回転圧縮要素のシリンダ内部と連通する吐出消音室の開口部を閉塞するカバーの、シリンダ開口面に対応する部分を肉厚部とし、他の部分は肉薄部としているので、カバー全体を厚くすることにより増大してしまう重量を低減させている。従って、カバーの重量を最小限に抑えつつカバーの剛性を高め変形を抑えることができるようになるものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の内部中間圧型多段圧縮式ロータリコンプレッサの実施例として第1及び第2の圧縮要素を備えた2段圧縮式コンプレッサの縦断側面図である。
【図2】 同図1の2段圧縮式コンプレッサの平面図である。
【図3】 上部カバーの平面図である。
【図4】 同図3の上部カバーのA−A線矢視図である。
【図5】 上部支持部材の平面図である。
【図6】 同図5の上部支持部材の吐出ポート近傍を示す拡大図である。
【図7】 同図5の上部支持部材の吐出ポート近傍を示す縦断側面図である。
【図8】 下部支持部材の平面図である。
【図9】 同図8の下部支持部材の吐出ポート近傍を示す拡大図である。
【図10】 同図8の下部支持部材の吐出ポート近傍を示す縦断側面図である。
【図11】 弁体を取り付け状態を示す上下部支持部材の拡大図である。
【図12】 上部支持部材の縦断側面図である。
【図13】 同図12の上部支持部材の裏面図である。
【図14】 下部支持部材の縦断側面図である。
【図15】 同図14の下部支持部材の裏面図である。
【図16】 高圧側のシリンダの裏面図である。
【図17】 同図16の高圧側のシリンダのB−B線矢視図である。
【図18】 同図16の高圧側のシリンダに設けた収納部にスプリングを取り付けた状態を示す図である。
【図19】 低圧側のシリンダに設けたスプリング穴にスプリングを取り付けた状態を示す図である。
【図20】 図1における各圧縮部の構成を説明する図解図である。
【図21】 図1における上下偏心部を含む回転軸の実施態様を示す平面図である。
【図22】 同図21のC−C線矢視図である。
【図23】 容器本体に取り付けた各冷媒導入管のカラー部分の拡大縦断側面図である。
【図24】 スリーブの正面図である。
【図25】 同図24のスリーブの正面図である。
【図26】 チューブの正面図である。
【図27】 カラーの正面図である。
【図28】 本発明の多段圧縮式コンプレッサを適用した給湯装置の回路図である。
【図29】 本発明の他の実施例である内部中間圧型2段圧縮式ロータリコンプレッサの圧縮要素の洋舞構成を示す概略平面図である。
【符号の説明】
10 2段圧縮式コンプレッサ
12 密閉容器
14 電動要素
16 回転軸
18 回転圧縮機構部
32 第1の回転圧縮要素
34 第2の回転圧縮要素
36 中間仕切板
38 シリンダ
38A 低圧室側
38B 高圧室側
39 吐出ポート
40 シリンダ
40A 低圧室側
40B 高圧室側
41 吐出ポート
54 上部支持部材
56 下部支持部材
62 吐出消音室
64 吐出消音室
66 上部カバー
66A 肉厚部
66B 肉薄部
67 段差部
68 下部カバー
150 給湯装置
151 熱源ユニット
152 水加熱用熱交換機
156 温水タンクユニット
157 水道管
158 貯湯タンク
159 ポンプ
Claims (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CO2冷媒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冷媒ガスを前記第2の回転圧縮要素で圧縮する内部中間圧型多段圧縮式ロータリコンプレッサにおいて、
前記各回転圧縮要素をそれぞれ構成する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、
前記各シリンダの開口面をそれぞれ閉塞し、前記回転軸の軸受けを兼用する支持部材と、
各支持部材に形成され、前記各シリンダ内部とそれぞれ連通する吐出消音室と、
前記各支持部材にそれぞれ取り付けられ、前記各吐出消音室の開口部をそれぞれ閉塞するカバーとを備え、
前記第2の回転圧縮要素のシリンダ内部と連通する吐出消音室の開口部を閉塞するカバーは肉厚部と肉薄部とから構成されており、前記肉厚部が前記吐出消音室に対応していることを特徴とする内部中間圧型多段圧縮式ロータリコンプレッサ。
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