JPH0599170A - ロータリ圧縮機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】シリンダ縦方向の長さの減少を企図する際に問
題となる、吸込み時の圧力損失の増加を解消する。 【構成】吸込み孔（２６）のシリンダ周方向の長さがシ
リンダ縦方向の長さより大きく設定する。つまり、吸込
み孔（２６）をいわば横長にすることにより、吸込み孔
（２６）の孔面積が真円の場合と同一にすることができ
る。シリンダ方向（２０）の縦方向の長さを減少するこ
とができると同時に、圧力損失の増加を抑制することが
できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、空気調和装置等に使用
されるロータリ圧縮機に係り、流体吸込み時の圧力損失
低減対策に関する。

【０００２】

【従来の技術】ロータリ圧縮機は、例えば、その一形式
であるローリングピストン形圧縮機は、特開昭６３−１
６７０９５号公報に開示されているように、シリンダ内
に収容されたローラがシリンダの内周面に沿って回転す
る一方、シリンダに設けられたブレードが常にローラに
当接し、ローラとシリンダとのコンタクトポイントと、
ブレードとの間に形成された作動室を変化させることに
より、冷媒ガス等の流体の吸込み、圧縮および吐出しの
各行程を行っている。

【０００３】そして、ブレードの両側のシリンダには、
吸込み孔と吐出し孔とが穿設され、流体は、吸込み孔か
ら作動室に吸込まれて加圧され、吐出し孔から送出され
る。

【０００４】また、通常、吸込み孔の形状は真円に形成
される一方、孔面積は大きすぎて流体洩れが発生せず、
小さすぎて圧力損失が問題になることがない、所定の大
きさに設定されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ここで、上記ローリン
グピストン形圧縮機は、シリンダの上下高さが小さいほ
ど効率がよく、例えば、同容積であれば多気筒の方が効
率上有利であることが知られており、シリンダの上下高
さを減少させることが行われている。ところが、吸込み
孔の形状が真円であるため、シリンダの上下高さが減少
すると、流体洩れを防止するために吸込み孔の孔径を小
さくしなければならず、その分、吸込み孔における圧力
損失が増加するという問題が発生する。

【０００６】また、吐出し孔では、孔容積がトップクリ
アランスとなり、コンタクトポイントが吐出し孔を通過
した閉じ切り点において、吸入行程の作動室である吸入
室に吐出し孔が開口し、吐出し孔に残存していた高温高
圧高密度の流体が吸入室に流入して再膨脹する。このた
め、この流体の流入分だけ、吸入室の圧力が吸込み圧力
より上昇してしまい、コンタクトポイントが吸込み孔を
閉じ切る前において、一旦吸入室に吸込まれた流体が吸
込み孔に逆流するといういわゆる吸入逆流洩れが発生し
ていた。この吸入逆流洩れが生じると、吸入室の吸込み
容積が減少し、容積効率が低下してしまう。

【０００７】そこで、この吸入逆流洩れを防止するに
は、流体の流入による圧力上昇が吸込み孔位置にまで至
る前に吸込み孔を閉じればよく、つまり、吐出し孔を閉
じきった後、できるだけ早く吸込み孔を閉じきればよ
い。そのためには、図２に示すように、ブレード中心線
から吸込み孔の閉じきり点までの角度である吸入閉じき
り角度θをできるだけ小さくすればよいが、吸込み孔の
形状が真円である現状では、吸込み孔をブレード側へ近
づけることは、限界がある。したがって、真円形状を変
えずに、閉じきり角度θを小さくするには、孔径を小さ
くするしかなく、孔径を小さくすれば圧力損失が増加す
るという問題があった。

【０００８】吸込み時に圧力損失が発生すると、吸込み
孔の形状が真円であるため、例えば、上記圧縮機を空気
調和装置に使用する場合には、圧縮機の吸込みガス圧力
が蒸発器の出口圧力より下がってしまい、そのために比
容積が増大して圧縮機が吸込む冷媒質量が減少する。そ
のため、容積効率が低下し、冷却能力が減少するという
結果を招いていた。

【０００９】このように、吸込み孔の形状を真円のまま
で、シリンダの上下高さや吸入閉じきり角度の減少を図
ろうとすると、圧力損失による容積効率の低下を招き、
これらの改良の効果を相殺してしまうという問題があ
る。

【００１０】本発明は、かかる点に鑑みてなされたもの
であって、シリンダ縦方向の長さや吸入閉じきり角度の
減少を企図する際に問題となる、吸込み時の圧力損失の
増加を解消することを目的としている。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１に係る発明が講じた手段は、吸込み孔をい
わば横長にすることにより、圧力損失を生じさせること
なくシリンダ縦方向の長さを減少するものである。

【００１２】具体的には、請求項１に係る発明が講じた
手段は、図１に示すように、ケーシング（１）の内部に
モータ（２）と、圧縮部（３）とが収容され、該圧縮部
（３）は、シリンダ（１２）と、該シリンダ（１２）内
に収容され、上記モータ（２）に連結されてシリンダ
（１２）の内周面に沿って回転するローラ（１３）と、
上記シリンダ（１２）とローラ（１３）との間に形成さ
れる作動室（２５）を仕切るブレード（１６）とを備
え、上記シリンダ（１２）には、低圧流体を上記作動室
（２５）に導入する吸込み孔（２６）と、加圧流体を作
動室（２５）から吐出する吐出し孔（２７）とが穿設さ
れているロータリ圧縮機を前提としている。

【００１３】そして、具体的には、図３に示すように、
上記吸込み孔（２６）は、真円でなく、シリンダ周方向
の長さがシリンダ縦方向の長さより大きく設定された構
成としている。

【００１４】また、請求項２に係る発明が講じた手段
は、吸込み孔をいわば縦長にすることにより、圧力損失
を生じさせることなく吸入閉じきり角度を減少するもの
である。

【００１５】具体的には、上記ロータリ圧縮機に加え
て、図６に示すように、吸込み孔（２６）は、シリンダ
縦方向の長さがシリンダ周方向の長さより大きく設定さ
れた構成としている。

【００１６】

【作用】上記の構成により、請求項１に係る発明によれ
ば、ローラ（１３）が回転すると、シリンダ（１２）と
ローラ（１３）との間に形成される作動室（２５）が、
ブレード（１６）によって低圧室と高圧室とに仕切られ
る。低圧室には吸込み孔（２６）より流体が吸込まれる
一方、高圧室では、吸込み流体が加圧されて吐出し孔
（２７）から送出される。

【００１７】一方、吸込み孔（２６）は、シリンダ周方
向の長さがシリンダ縦方向の長さより大きい、いわば横
長に設定されている。したがって、吸込み孔（２６）
は、圧力損失に影響する孔面積を真円の場合と同一にす
ることができるので、シリンダ縦方向の長さを減少する
ことができると同時に、圧力損失の増加を抑制すること
ができる。

【００１８】請求項２に係る発明によれば、シリンダ縦
方向の長さがシリンダ周方向の長さより大きい、いわば
縦長に設定されている。したがって、吐出し孔（２７）
から吸込み孔（２６）までのコンタクトポイントC.P.の
回転領域が短縮されることになり、吸入逆流洩れを減少
することができると同時に、真円と同一の孔面積を確保
して、圧力損失の増加を抑制することができる。

【００１９】

【発明の効果】以上のように、請求項１に係る発明によ
れば、吸込み孔（２６）をいわば横長にすることによ
り、真円の吸込み孔（Ａ）と同等の孔面積を確保するこ
とができる。したがって、流体洩れという不都合を招く
ことなくシリンダ縦方向の長さを減少させることができ
ると同時に、圧力損失の増加を抑制することができるの
で、高効率化を図ることができる。

【００２０】請求項２に係る発明によれば、吸込み孔
（２６）をいわば横長にすることにより、吸入逆流洩れ
を減少することができると同時に、圧力損失の増加を抑
制することができるので、容積効率を向上することがで
きる。

【００２１】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づき説明す
る。

【００２２】図１〜図５に請求項１に係る発明の第１実
施例を示す。図１は、ロータリ圧縮機の一形式であるロ
ーリングピストン形圧縮機の構造を示す。ローリングピ
ストン形圧縮機は、例えば、空気調和装置に設けられる
ものであって、密閉バレル状のケーシング（１）と、こ
のケーシング（１）の内部上下に配設されたモータ
（２）および圧縮部としての圧縮ユニット（３）とから
構成されている。モータ（２）はロータ（８）とステー
タ（９）とからなり、モータ（２）の動力で圧縮ユニッ
ト（３）を駆動し、流体としての冷媒を圧縮している。

【００２３】ケーシング（１）の内部は、圧縮ユニット
（３）によって下方の油室（４）と、上方のガス室
（５）とに区分されている。ガス室（５）の内部は、モ
ータ（２）によってこれより下方の１次空間（５ａ）
と、上方の２次空間（５ｂ）とに区分されており、これ
ら両空間（５ａ），（５ｂ）は上記ロータ（８）とステ
ータ（９）との間の小さな隙間（Ｅ）等を介して連通し
ている。２次空間（５ｂ）に臨むケーシング（１）の上
壁にはエルボ状のガス出口管（１０）が設けられてい
る。

【００２４】また、圧縮ユニット（３）は、図１および
図２に示すように、シリンダ（１２）と、シリンダ（１
２）内に収納されてシリンダ（１２）の内周面に沿って
回転するローラ（１３）と、シリンダ（１２）の外面に
設けられたフロントマフラ（１５）と、上記シリンダ
（１２）に設けられ、ローラ（１３）に当接するように
内方へ付勢されたブレード（１６）とを備えている。そ
して、上記ローラ（１３）は、駆動軸（１７）を介して
上記モータ（２）のロータ（８）に連結されている。

【００２５】シリンダ（１２）は、円筒状状の金属ブロ
ックからなるシリンダ本体（２０）と、シリンダ本体
（２０）の上下端を塞ぐフロントプレート（２１）およ
びリヤプレート（２２）とから構成され、ローラ（１
３）との間に作動室（２５）が形成されている。

【００２６】上記ブレード（１６）は、シリンダ本体
（２０）に収容され、図２に示すように、このブレード
（１６）の両側には吸込み孔（２６）と吐出し孔（２
７）とが配設されている。

【００２７】吸込み孔（２６）は、シリンダ本体（２
０）に穿設され、吸込みガスを外部から導入するガス吸
込み管（３０）とシリンダ（１２）内とを連通してい
る。図３に示すように、この吸込み孔（２６）は、本発
明の特徴として、所定の孔面積を有する横長の楕円に形
成されており、シリンダ周方向の長さがシリンダ縦方向
の長さより大きく設定されている。

【００２８】吸込み孔（２６）の孔面積は、シリンダ本
体（２０）の縦方向の長さの減少を企図しない場合の孔
面積と同等に設定されており、つまり、形状だけが横長
の楕円に形成されることにより、シリンダ方向の長さが
短縮されている。

【００２９】また、吸込み孔（２６）は、図３に示すよ
うに、ローラ（１３）の回転方向に向かう先端である閉
じきり点ａが真円の吸込み孔（Ａ）の閉じきり点に位置
するように設定されている。

【００３０】また、ガス吸込み管（３０）は、他端が図
示しない液分離器の出口管に接続されており、図５に示
すように、両端部が、真円の出口管と楕円の吸込み孔
（２６）に対応した、真円部（３０ａ）と楕円部（３０
ｂ）とが形成されると共に、孔面積が同じで真円から楕
円に漸次変化する変形部（３０ｃ）が形成されている。

【００３１】一方、吐出し孔（２７）は、図４に示すよ
うに、シリンダ本体（２０）の内周縁の上方のフロント
プレート（２１）に穿設され、吐出し孔（２７）の上端
はリード弁（３１）で開閉されるようになっている。一
方、吐出し孔（２７）の内端部は、シリンダ本体（２
０）の内周縁が、４５°の角度で円錐状に切り欠かれた
ガイド部（３２）に形成されている。吐出し孔（２７）
は、高温高圧高密度のガス冷媒が吐出されずに残り、ト
ップクリアランス（３５）になる。

【００３２】ローラ（１３）は、シリンダ（１２）内に
数十μｍ程度の上下の隙間を介して収容されており、中
心部には嵌入孔（３６）が穿設され、この嵌入孔（３
６）には上記駆動軸（１７）の偏心軸部（３７）が嵌入
されている。

【００３３】上記駆動軸（１７）は、フロントプレート
（２１）とリヤプレート（２２）とで軸支されており、
上端がモータ（２）のロータ（８）に連結され、その中
央部に上記偏心軸部（３７）が形成され、下端に図示し
ないが、遠心式の給油ポンプが設けられている。給油ポ
ンプは油室（４）に貯められた潤滑油に浸漬されてお
り、該給油ポンプのポンプヘッド（揚程）によって上記
圧縮ユニット（３）の可動部の隙間に潤滑油を供給して
いる。

【００３４】次に、上記圧縮機の作動について説明す
る。

【００３５】モータ（２）の回転により、ローラ（１
３）は、シリンダ本体（２０）の内周面に沿って一定方
向へ転がり移動する。そして、コンタクトポイントC.P.
が吸込み孔（２６）の開口を閉じている時を除き、作動
室（２５）はブレード（１６）によって低圧室となる吸
入室（４０）と高圧室となる圧縮室（４１）とに仕切ら
れる。吸入室（４０）には吸込み孔（２６）より冷媒が
吸込まれる一方、圧縮室（４１）では、冷媒が加圧され
て吐出し孔（２７）から送出される。

【００３６】一方、吸込み孔（２６）は、シリンダ周方
向の長さがシリンダ縦方向の長さが大きい、いわば横長
の楕円であるので、冷媒洩れが生じることなく、シリン
ダ本体（２０）の縦方向の長さを小さくすることができ
る。一方、吸込み孔（２６）の圧力損失に及ぼす影響は
孔形状よりも孔面積が大きく、孔形状が異なっても孔面
積が同じであれば孔の圧力損失は実際上大差ない。この
ため、本実施例の横長の吸込み孔（２６）は、真円の吸
込み孔（Ａ）に比べて圧力損失の増加を防止することが
できる。

【００３７】この場合、吸込み孔（２６）の閉じきり点
ａが真円の吸込み孔（Ａ）の閉じきり点に位置するよう
に設定されているので、横長にすることによって、ブレ
ード中心線Ｍから吸込み孔（２６）の閉じきり点ｃまで
の角度である吸入閉じきり角度θが増加することはな
い。

【００３８】以上のように、本実施例によれば、吸込み
孔（２６）をいわば横長にすることにより、真円の吸込
み孔（Ａ）と同等の孔面積を確保することができる。し
たがって、流体洩れという不都合を招くことなくシリン
ダ本体（２０）の縦方向の長さを減少させることができ
ると同時に、圧力損失の増加を抑制することができるの
で、高効率化を図ることができる。

【００３９】また、ガス吸込み管（３０）に変形部（３
０ｃ）を設けたことにより、流路の形状変化による圧力
損失の増加を抑制することができる。

【００４０】次に、図６〜図８に請求項２に係る発明の
第２実施例を示す。この実施例は、吸込み孔（２６）を
いわば縦長に形成することにより、圧力損失を増加させ
ることなく吸入逆流洩れを低減するものである。

【００４１】具体的には、図６に示すように、この吸込
み孔（２６）は、所定の孔面積を有する縦長に形成され
ており、シリンダ縦方向の長さがシリンダ周方向の長さ
より大きく設定されている。

【００４２】そして、吸込み孔（２６）の孔面積は、吸
入逆流洩れの減少を企図しない場合の孔面積に設定され
ている。また、ブレード中心線Ｍと吸込み孔（２６）の
上下の中心線（楕円の長軸）Ｏとのなす角度である、吸
入中心角度ωが、真円の吸込み孔（Ａ）の吸入中心角度
と同一に設定されている。

【００４３】ここで、シリンダ本体（２０）とローラ
（１３）とのコンタクトポイントC.P.が吐出し孔（２
７）を通過する閉じ切り点ａにおいて、トップクリアラ
ンス（３５）に残ったガス冷媒が吸入室（４０）に流出
して再膨脹し、吸込み容積を減少させる原因となるが、
吸込み孔（２６）を縦長にすることにより、閉じきりを
早めるようにしている。他の構造は上記第１実施例と同
様である。

【００４４】次に、この実施例の圧縮機の作動について
説明する。

【００４５】コンタクトポイントC.P.が吐出し孔（２
７）を閉じ切った時、図７に示すように、吸入室（４
０）には吸込み孔（２６）から低圧の冷媒が吸入されて
おり、吸入室（４０）は低圧なっている。また、この
時、吸入室（４０）に吐出し孔（２７）が開口し、トッ
プクリアランス（３５）に残っていた高温高圧高密度の
ガス冷媒が吸入室（４０）に流入して吸込み孔（２６）
へ向かう。このため、コンタクトポイントC.P.が吸込み
孔（２６）の閉じきり点ａまでの移動中において、トッ
プクリアランス（３５）からの流入ガスによる昇圧領域
は拡大していく。

【００４６】一方、吸込み孔（２６）は、シリンダ縦方
向の長さがシリンダ周方向の長さより大きい、いわば縦
長に設定されているので、吸入閉じきり角度θが小さく
なり、すなわち、吐出し孔（２７）から吸込み孔（２
６）までのコンタクトポイントC.P.の回転領域が短縮さ
れることになる。したがって、上記昇圧領域が吸込み孔
（２６）に至る前に吸込み孔（２６）を閉じきり、ある
いは図８に示すように、吸込み孔（２６）に至った後で
あっても吸込みガスの洩れだしを最小限に抑えて吸入逆
流洩れを減少させることになる。同時に、吸込み孔（２
６）の孔面積は真円と同一であることから、圧力損失の
増加を抑制することができる。

【００４７】そして、吸込み孔（２６）を縦長にした
分、吸込み孔の中心（吸入中心角）Ｏを、最大、図６に
示す吸込み孔（２６）の吸入開始点ｂまで、ブレード側
に移動させることができ、さらに、吸入閉じきり角度θ
を減少することができる。

【００４８】以上より、本実施例によれば、吸込み孔
（２６）をいわば横長にすることにより、圧力損失の増
加という不都合を招くことなく吸入逆流洩れを減少する
ことができ、容積効率を向上することができる。

【００４９】なお、本発明のロータリ圧縮機は、ベーン
形のロータリ圧縮機であってもよく、また、多気筒であ
ってもよい。

【００５０】また、上記第１、第２の実施例における吸
込み孔（２６）の形状は、楕円以外の、例えば、長方
形、三角形であってもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例を示し、ローリングピスト
ン形圧縮機の断面図である。

【図２】図１のＡ−Ａ線断面図である。

【図３】図２の吸込み孔付近の拡大図である。

【図４】図２のＢ−Ｂ線断面図である。

【図５】本発明の第１実施例を示し、ガス吸込み管の斜
視図である。

【図６】本発明の第２実施例を示し、図３相当図であ
る。

【図７】本発明の第２実施例を示し、トップクリアラン
スからのガスの流入状態を示す概念図である。

【図８】本発明の第２実施例を示し、吸入逆流洩れを示
す概念図である。

【符号の説明】

１ ケーシング ２ モータ ３ 圧縮ユニット（圧縮部） １２ シリンダ １３ ローラ １６ ブレード ２５ 作動室 ２６ 吸込み孔 ２７ 吐出し孔

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ケーシング（１）の内部にモータ（２）
   と、圧縮部（３）とが収容され、 該圧縮部（３）は、シリンダ（１２）と、該シリンダ
   （１２）内に収容され、上記モータ（２）に連結されて
   シリンダ（１２）の内周面に沿って回転するローラ（１
   ３）と、上記シリンダ（１２）とローラ（１３）との間
   に形成される作動室（２５）を仕切るブレード（１６）
   とを備え、 上記シリンダ（１２）には、低圧流体を上記作動室（２
   ５）に導入する吸込み孔（２６）と、加圧流体を作動室
   （２５）から吐出する吐出し孔（２７）とが穿設されて
   いるロータリ圧縮機において、 上記吸込み孔（２６）は、シリンダ周方向の長さがシリ
   ンダ縦方向の長さより大きく設定されていることを特徴
   とするロータリ圧縮機。
2. 【請求項２】 ケーシング（１）の内部にモータ（２）
   と、圧縮部（３）とが収容され、 該圧縮部（３）は、シリンダ（１２）と、該シリンダ
   （１２）内に収容され、上記モータ（２）に連結されて
   シリンダ（１２）の内周面に沿って回転するローラ（１
   ３）と、上記シリンダ（１２）とローラ（１３）との間
   に形成される作動室（２５）を仕切るブレード（１６）
   とを備え、 上記シリンダ（１２）には、低圧流体を上記作動室（２
   ５）に導入する吸込み孔（２６）と、加圧流体を作動室
   （２５）から吐出する吐出し孔（２７）とが穿設されて
   いるロータリ圧縮機において、 上記吸込み孔（２６）は、シリンダ縦方向の長さがシリ
   ンダ周方向の長さより大きく設定されていることを特徴
   とするロータリ圧縮機。