JP4225793B2 - 横置き型圧縮機 - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、横置き型の密閉容器内に駆動要素と、この駆動要素にて駆動される圧縮機構部とを備え、この圧縮機構部にて冷媒を圧縮して吐出する横置き型圧縮機に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来よりこの種圧縮機としてのロータリコンプレッサ、特に第1の回転圧縮要素と第2の回転圧縮要素から成る圧縮機構部を備える多段圧縮式のロータリコンプレッサにおいては、通常縦型の密閉容器内上部に駆動要素を配置し、下部に当該駆動要素の回転軸で駆動される圧縮機構部を配置して構成されている。そして、第1の回転圧縮要素の吸込ポートから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、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。このとき密閉容器内は中間圧となる(特許文献1参照)。
【0003】
この密閉容器内の中間圧の冷媒ガスは第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段目の圧縮が行われて高温高圧の冷媒ガスとなり、高圧室側より吐出ポート、吐出消音室を経て、コンプレッサ外部の放熱器に流入する構成とされていた。
【0004】
また、係る縦型のロータリコンプレッサでは、圧縮機構部の下方に位置する密閉容器内底部がオイル溜めとされており、回転軸下端に構成されたオイルポンプによりオイル溜めからオイルが吸引され、圧縮機構部に供給されて圧縮機構部や回転軸の摺動部の摩耗を防ぎ、また、シールを確保していた。
【0005】
更に、この種ロータリコンプレッサでは、密閉容器を横置きとして高さ寸法を縮小したものもあり、その場合には回転軸は水平方向に延在して第1及び第2の回転圧縮要素は左右に並設されたかたちとなる。
【0006】
【特許文献1】
特開平2−294587号公報(第4頁、第5頁)。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、係る多段圧縮式のロータリコンプレッサの第2の回転圧縮要素を構成するシリンダ内は、中間圧の密閉容器内よりも高い圧力となる。また、第2の回転圧縮要素に吸い込まれる冷媒は、密閉容器内に吐出された段階でそれに溶け込んだオイルを分離させている。そのため、どうしても第2の回転圧縮要素のシリンダ内への給油が困難な状況となり、オイル切れが発生し易いと云う問題があった。
【0008】
本発明は、係る従来の技術的課題を解決するために成されたものであり、密閉容器内よりも高圧となる第2の回転圧縮要素を備えた横置き型圧縮機において、当該第2の回転圧縮要素への給油を確実に行うものである。
【0009】
【課題を解決するための手段】
即ち、請求項1の発明の横置き型圧縮機は、圧縮機構部を第1及び第2の回転圧縮要素から構成し、当該第1の回転圧縮要素で圧縮された冷媒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を第2の回転圧縮要素で圧縮して吐出するものであって、第2の回転圧縮要素のシリンダに、当該シリンダの低圧室と密閉容器内の底部とを連通する給油通路を形成したので、密閉容器内と低圧室が略同圧であるため、密閉容器内底部に溜まっているオイルが、低圧室側の吸い込み冷媒の流れに引かれて第2の回転圧縮要素のシリンダに形成した給油通路を介して当該シリンダの低圧室に供給することが可能となる。特に、給油通路を、第2の回転圧縮要素のシリンダに傾斜して形成された吸込ポートの傾斜面に開口させたので、吸込ポートの角度を利用してシリンダに吸い込まれる冷媒の流れによりエジェクタ効果を発揮させることが可能となる。
【0010】
また、請求項2の発明の横置き型圧縮機は、上記に加えて、第2の回転圧縮要素のシリンダ底部に形成された切欠を備え、給油通路をこの切欠内に開口させたので、密閉容器底部に溜まったオイルを切欠から給油通路内に円滑に流入させることができるようになるものである。
【0011】
また、請求項3の発明の横置き型圧縮機は、圧縮機構部を第1及び第2の回転圧縮要素から構成し、当該第1の回転圧縮要素で圧縮された冷媒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を第2の回転圧縮要素で圧縮して吐出するものであって、第1の回転圧縮要素のシリンダと第2の回転圧縮要素のシリンダ間に挟持される中間仕切板に、第2の回転圧縮要素のシリンダの低圧室と密閉容器内の底部とを連通する給油通路を形成したので、密閉容器内底部に溜まるオイルを、中間仕切板に形成した給油通路を介して第2の回転圧縮要素のシリンダの低圧室に供給することが可能となる。
【0012】
特に、給油通路を、第2の回転圧縮要素のシリンダに傾斜して形成された吸込ポートの傾斜面に開口させたので、吸込ポートの角度を利用してシリンダに吸い込まれる冷媒の流れによりエジェクタ効果を発揮させることが可能となる。
【0013】
【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は本発明の横置き型圧縮機の実施例として、第1及び第2の回転圧縮要素32、34を備えた横置き型の内部中間圧型多段圧縮式(2段)ロータリコンプレッサ10の縦断正面図、図2は多段圧縮式ロータリコンプレッサ10の第2のシリンダ38の縦断側面図をそれぞれ示している。
【0014】
各図において、10は二酸化炭素(CO2)を冷媒として使用する横置き型の内部中間圧型多段圧縮式ロータリコンプレッサで、この多段圧縮式ロータリコンプレッサ10は両端が密閉された横長円筒状の横置き型密閉容器12を備え、この密閉容器12の底部をオイル溜め15としている。密閉容器12は、容器本体12Aとこの容器本体12Aの開口を閉塞する略椀状のエンドキャップ(蓋体)12Bとで構成されている。
【0015】
この密閉容器12内には電動モータから成る駆動要素14と、水平方向に延在する駆動要素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からなる圧縮機構部18が左右に並設して収納されている。また、密閉容器12の駆動要素14側の端部には円形の取付孔12Dが形成されており、この取付孔12Dには駆動要素14に電力を供給するためのターミナル20(配線を省略)が取り付けられている。
【0016】
駆動要素14は、密閉容器12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の内側に若干の間隔を設けて挿入設置されたロータ24とからなる。このロータ24は中心を通り密閉容器12の軸心方向(水平方向)に延在する回転軸16に固定されている。
【0017】
回転軸16の圧縮機構部18側の端部には給油手段としてのオイルポンプ80が設けられている。このオイルポンプ80は、密閉容器12内の底部に形成されたオイル溜め15から潤滑油としてのオイルを吸い上げて圧縮機構部18や回転軸16の摺動部に供給し、摩耗を防止し、且つ、シール性をあげるために設けられており、このオイルポンプ80からは密閉容器12の底部に向かってオイル吸上パイプ80Aが降下し、オイル溜め15内にて開口している。
【0018】
また、前記ステータ22は、ドーナッツ状の電磁鋼板を積層した積層体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28を有している。そして、前記ロータ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を挿入して形成されている。
【0019】
前記第1の回転圧縮要素32と第2の回転圧縮要素34は第1及び第2のシリンダ40、38によりそれぞれ構成され、これらシリンダ40、38間には中間仕切板36が挟持されている。即ち、圧縮機構部18は、第1の回転圧縮要素32及び第2の回転圧縮要素34と、中間仕切板36などから構成される。各シリンダ40、38の外周は密閉容器12の内面に当接若しくは近接している。
【0020】
即ち、第1及び第2の回転圧縮要素32、34は、それぞれ中間仕切板36の両側(図1では左右)に配置された前記第1及び第2のシリンダ40、38と、180度の位相差を有して回転軸16に設けられた第1及び第2の偏心部44、42に嵌合され、第1及び第2のシリンダ40、38内を偏心回転する第1及び第2のローラ48、46と、これらローラ48、46にそれぞれ当接し、往復動してシリンダ40、38内をそれぞれ低圧室LR側と高圧室HR側(図2)とに区画する第1及び第2のベーン52、50と、シリンダ38の駆動要素14側の開口面とシリンダ40の駆動要素14とは反対側の開口面をそれぞれ閉塞して回転軸16の軸受けを兼用する支持部材54、56とから構成されている。
【0021】
両シリンダ40、38には第1及び第2のベーン52、50を摺動自在に収納するための案内溝70と、この案内溝70の外側には、第1及び第2のベーン52、50の外側端部に当接して、常時第1及び第2のベーン52、50をローラ48、46側に付勢するスプリング76、74が設けられている。更に、スプリング76、74の密閉容器12側には金属製のプラグ76A、74Aが設けられ、スプリング76、74の抜け止めの役目を果たす。また、第2のベーン50には背圧室70Aが構成され、この背圧室70Aにはシリンダ38内の高圧室HR側の圧力が背圧として印加される。
【0022】
尚、実施例の多段圧縮式ロータリコンプレッサ10では、ベーン52、50は各シリンダ40、38の最下部に位置して上下動するように構成されている(図2)また、各シリンダ40、38内部の低圧室LRに連通する吸込ポート162、161は図2に示す如く各ベーン52、50に隣接して形成されている。特に、吸込ポート162、161は、図3に示す如く支持部材56、54側が低く、中間仕切板36側が高くなるように傾斜して形成され、そこを傾斜面162A、161Aとされている。
【0023】
一方、支持部材54、56には、吸込ポート161、162にてシリンダ38、40内部の低圧室側LRとそれぞれ連通する吸込通路58、60と、一部を凹陥させ、この凹陥部をカバー66、68にてそれぞれ閉塞することにより形成される吐出消音室62、64とが設けられている。尚、図3において163は、シリンダ38内部の高圧室HRに連通して形成された吐出ポートである(シリンダ40側は図示せず)。
【0024】
第2の回転圧縮要素34のシリンダ38の吸込ポート161の延長線上に対応する位置の底部は、中間仕切板36側と支持部材54側に渡って内側に切り欠かれ、そこに回転軸16方向に所定寸法凹陥した切欠38Aが形成されている(図2、図3)。この切欠38Aは、密閉容器12底部のオイル溜め15内に位置している。そして、シリンダ38内には、この切欠38Aと吸込ポート161間に渡る給油通路106が形成されている。
【0025】
この給油通路106の上端は、シリンダ38に傾斜して形成された前記吸込ポート161の傾斜面161Aに開口すると共に、給油通路106の下端は切欠38A内に開口している。即ち、給油通路106は傾斜面161Aにおいて斜めの開口部106Aを有し、シリンダ38の低圧室LR側と密閉容器12底部のオイル溜め15とを連通させる。
【0026】
前記吐出消音室64と密閉容器12内は、シリンダ40、38や中間仕切板36、カバー66を貫通し、更に、このカバー66から離間して設けられた後述するバッフル板100も貫通して駆動要素14側に開口する図示しない連通路にて連通されており、連通路の端部には中間吐出管121が突設されている。この中間吐出管121から第1の回転圧縮要素32で圧縮された中間圧の冷媒ガスが密閉容器12内の駆動要素14側に吐出される。このとき冷媒ガス中には第1の回転圧縮要素32に供給されたオイルが混入しているが、このオイルも密閉容器12内の駆動要素14側に吐出されることになる。ここで、冷媒ガス中に混入したオイルは冷媒ガスから分離して密閉容器12内底部のオイル溜め15に貯留される。
【0027】
そして、前述したバッフル板100は密閉容器12内を駆動要素14側と圧縮機構部18側とに区画して、密閉容器12内に差圧を構成するために設けられる。このバッフル板100は、密閉容器12の内面との間に少許間隔を存して配設されたドーナッツ状の鋼板からなる。この場合、第1の回転圧縮要素32で圧縮され、密閉容器12内の駆動要素14側に吐出された中間圧の冷媒ガスは、密閉容器12とバッフル板100の間に形成された隙間を通って圧縮機構部18側に流入することになるが、係るバッフル板100の存在により、密閉容器12内にはバッフル板100の駆動要素14側の圧力は高く、圧縮機構部18側が低い差圧が構成される。
【0028】
そして、この差圧によって密閉容器12内底部のオイル溜め15に貯溜されたオイルは圧縮機構部18側に移動し、バッフル板100より圧縮機構部18側のオイルレベルが上昇する。この場合、密閉容器12底部のオイル溜め15に貯溜されたオイルの上面は、少なくともオイル吸上パイプ80A下端及び給油通路106の下端開口(切欠38A)より上まで満たされる。
【0029】
ここで、吸込ポート161の傾斜面161Aに開口させた給油通路106の開口部106Aと、吸込ポート161の傾斜面161Aの角度(第2の回転圧縮要素34の冷媒の吸気の流れ方向の角度)は、エジェクタ機能を生じやすい角度に構成する。これにより、吸込ポート161からシリンダ38の低圧室LR側に吸い込まれる冷媒ガスによって開口部106Aにエジェクタ機能が発生し、給油通路106内は低圧となるので、密閉容器12底部のオイル溜め15に貯溜されたオイルは、給油通路106内を吸い上げられて開口部106Aからシリンダ38の低圧室LR側に吸い込まれるようになる。一方、オイル吸上パイプ80Aの開口はオイル中に浸漬されるので、オイルポンプ80による圧縮機構部18の摺動部へのオイルの供給も円滑に行われる。
【0030】
そして、この場合の冷媒としては、地球環境にやさしく可燃性及び毒性等を考慮して自然冷媒である前記CO2(二酸化炭素)を使用し、密閉容器12内に封入される潤滑油としてのオイルとしては、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、PAG(ポリアルキルグリコール)等既存のオイルが使用される。
【0031】
密閉容器12の側面には、支持部材56と支持部材54の側部に対応する位置にスリーブ141、142、143がそれぞれ溶接固定されている。そして、スリーブ142内にはシリンダ40に冷媒を導入するための冷媒導入管94の一端が挿入接続され、吸込通路60に連通されている。そして、スリーブ141内にはシリンダ38に冷媒ガスを流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の一端はシリンダ38の吸込通路58と連通する。
【0032】
この冷媒導入管92は密閉容器12外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バッフル板100の駆動要素14側(駆動要素14とバッフル板100との間)の密閉容器12内上部に連通する。また、スリーブ143内には冷媒吐出管96が挿入され、この冷媒吐出管96の一端は吐出消音室62に連通されている。更に、密閉容器12の底部には取付用台座110が設けられている(図1)。
【0033】
以上の構成で次に動作を説明する。ターミナル20及び図示されない配線を介して駆動要素14のステータコイル28に通電されると、駆動要素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と一体に設けた第1及び第2の偏心部44、42に嵌合されたローラ48、46がシリンダ40、38内を偏心回転する。
【0034】
これにより、冷媒導入管94及び支持部材56に形成された吸込通路60を経由して吸込ポート162から第1の回転圧縮要素32のシリンダ40の低圧室LR側に吸入された冷媒(低圧)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HR側より吐出消音室64に吐出され、そこから前述した連通路を経て中間吐出管121より密閉容器12内に吐出される。これによって、密閉容器12内は中間圧となり、冷媒ガスに混入しているオイルは密閉容器12の内面に付着し、密閉容器12の内面を伝わって底部のオイル溜め15に帰還する。
【0035】
そして、密閉容器12内の中間圧の冷媒ガスは、冷媒導入管92に流入して密閉容器12外の上側を通過し、吸込通路58から吸込ポート161を経て第2の回転圧縮要素34のシリンダ38の低圧室LR側に吸入される。このとき、吸込ポート161から冷媒が吸入される課程で吸込ポート161の傾斜面161Aと開口106Aの角度がエジェクタとして機能するので、密閉容器12内底部のオイル溜め15に貯溜されたオイルは給油通路106内に吸い上げられ、開口部106Aからシリンダ38の低圧室LR側に吸い込まれる。これによって、第2の回転圧縮要素34の摺動部へオイルの供給を極めて確実に行うことができる。給油通路106はシリンダ38に形成された切欠38A内において密閉容器12内面から離間して開口しているので、オイル溜め15内のオイルは円滑に流入できる。
【0036】
そして、シリンダ38の低圧室LR側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段目の圧縮が行われて高温・高圧の冷媒ガスとなる。高温・高圧の冷媒ガスは、高圧室HR側から吐出ポート163を通り、支持部材54内に形成された吐出消音室62を経て、冷媒吐出管96から外部の図示しないガスクーラ(放熱器)などに流入する。このガスクーラで冷媒は放熱した後、図示しない減圧装置などで減圧され、これもまた図示しないエバポレータに流入する。
【0037】
そこで冷媒が蒸発し、その後、前記アキュムレータを経て冷媒導入管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。
【0038】
このように、密閉容器12内底部のオイル溜め15に貯溜されたオイルを給油通路106から直接吸込ポート161に吸い上げることができる。これにより、密閉容器12内よりも高圧となる第2の回転圧縮要素34のシリンダ38内の潤滑とシール性の確保がなされる。
【0039】
次に、図4には本発明の他の実施例の横置き型圧縮機としての多段圧縮式ロータリコンプレッサ10を示している。尚、この図において図1乃至図3と同一符号は同一若しくは同様の作用を奏するものとする。この場合もシリンダ38に設けられた吸込ポート161と密閉容器12内の底部のオイル溜め15との間に給油通路114を形成しているが、この給油通路114は、中間仕切板36に形成された縦通路116と第2のシリンダ38に形成された横通路118にて構成されている。
【0040】
第2のシリンダ38に形成された横通路118の一端は吸込ポート161の傾斜面161Aに位置して前述同様に開口すると共に、他端は中間仕切板36まで延在している。また、中間仕切板36に形成された縦通路116は下端が密閉容器12内の底部に開口すると共に、上端は第2のシリンダ38に形成された横通路118の高さまで延在し、そこで折れ曲がって横通路118の他端に連通している。即ち、給油通路114は吸込ポート161から横通路118、縦通路116を経て密閉容器12内の底部のオイル溜め15に開口している。そして、給油通路114は、吸込ポート161内の斜めの開口を開口部118Aとしている。他は前述同様に構成されている。
【0041】
これによって、前述同様に2段目の第2の回転圧縮要素34のシリンダ38内に円滑に給油を行うことができるようになる。特に、この場合には給油通路114の殆ど(縦通路116)が中間仕切板36に形成されることになるので、全てシリンダ38内に形成する場合に比して加工が容易となり、生産コストの低減が図れるようになる。
【0042】
【発明の効果】
以上詳述した如く本願の発明によれば、第2の回転圧縮要素のシリンダに、当該シリンダの低圧室と密閉容器内の底部とを連通する給油通路を形成したので、密閉容器内底部に溜まるオイルを、第2の回転圧縮要素のシリンダに形成した給油通路を介して当該シリンダの低圧室に供給することが可能となる。これにより、密閉容器内よりも高圧となる第2の回転圧縮要素のシリンダ内に確実に給油を行うことができるようになり、摺動部の潤滑とシール性を確保することができるようになる。特に、給油通路を、第2の回転圧縮要素のシリンダに傾斜して形成された吸込ポートの傾斜面に開口させたので、密閉容器内底部に溜まったオイルを給油通路内に円滑に吸い上げることができるようになり、第2の回転圧縮要素のシリンダ内への給油性能の更なる向上を図ることができるようになるものである。
【0043】
また、請求項2の発明によれば、上記に加えて、第2の回転圧縮要素のシリンダ底部に形成された切欠を備え、給油通路をこの切欠内に開口させたので、密閉容器底部に溜まったオイルを切欠から給油通路内に円滑に流入させることができるようになるものである。
【0044】
また、請求項3の発明によれば、第1の回転圧縮要素のシリンダと第2の回転圧縮要素のシリンダ間に挟持される中間仕切板に、第2の回転圧縮要素のシリンダの低圧室と密閉容器内の底部とを連通する給油通路を形成したので、密閉容器内底部に溜まるオイルを、中間仕切板に形成した給油通路を介して第2の回転圧縮要素のシリンダの低圧室に供給することが可能となる。これにより、密閉容器内よりも高圧となる第2の回転圧縮要素のシリンダ内に確実に給油を行うことができるようになり、摺動部の潤滑とシール性を確保することができるようになる。特に、この場合は加工が比較的容易となるので、生産コストの高騰も抑制できる。
【0045】
また、密閉容器内底部に溜まったオイルを給油通路内に円滑に吸い上げることができるようになり、第2の回転圧縮要素のシリンダ内への給油性能の更なる向上を図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】 本発明の実施例の横置き型の内部中間圧型多段圧縮式ロータリコンプレッサの縦断正面図(図2のA−A線断面に相当)である。
【図2】 図1の多段圧縮式ロータリコンプレッサの第2のシリンダの縦断側面図である。
【図3】 本発明の多段圧縮式ロータリコンプレッサの図2のB−B線断面図である。
【図4】 本発明の他の実施例における多段圧縮式ロータリコンプレッサの図2のB−B線断面図である。
【符号の説明】
10 多段圧縮式ロータリコンプレッサ
12 密閉容器
12A 容器本体
15 オイル溜め
18 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、40 シリンダ
38A 切欠
42、44 偏心部
46、48 ローラ
50 第2のベーン
52 第1のベーン
54 支持部材
58 吸込通路
106 給油通路
106A 開口部
161 吸込ポート
161A 傾斜面

Claims (3)

  1. 圧縮機構部を第1及び第2の回転圧縮要素から構成し、当該第1の回転圧縮要素で圧縮された冷媒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を前記第2の回転圧縮要素で圧縮して吐出する横置き型圧縮機において、
    前記第2の回転圧縮要素のシリンダに、当該シリンダの低圧室と前記密閉容器内の底部とを連通する給油通路を形成すると共に、該給油通路を、前記第2の回転圧縮要素のシリンダに傾斜して形成された吸込ポートの傾斜面に開口させたことを特徴とする横置き型圧縮機。
  2. 前記第2の回転圧縮要素のシリンダ底部に形成された切欠を備え、前記給油通路は該切欠内に開口することを特徴とする請求項1の横置き型圧縮機。
  3. 圧縮機構部を第1及び第2の回転圧縮要素から構成し、当該第1の回転圧縮要素で圧縮された冷媒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を前記第2の回転圧縮要素で圧縮して吐出する横置き型圧縮機において、
    前記第1の回転圧縮要素のシリンダと第2の回転圧縮要素のシリンダ間に挟持される中間仕切板に、前記第2の回転圧縮要素のシリンダの低圧室と前記密閉容器内の底部とを連通する給油通路を形成すると共に、該給油通路を、前記第2の回転圧縮要素のシリンダに傾斜して形成された吸込ポートの傾斜面に開口させたことを特徴とする横置き型圧縮機。
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