JP2007113542A - 密閉形２段ロータリ圧縮機 - Google Patents

Abstract

【課題】密閉形２段ロータリ圧縮機において、中間連通路の短縮化を図りつつ、低段圧縮機部と高段圧縮機部とを簡単な構造で締結可能とし、大幅なコストを図ること。
【解決手段】密閉形２段ロータリ圧縮機１は、このクランク軸２により駆動される低段圧縮機部２０ａ及び高段圧縮機部２０ｂを備える。クランク軸２は低段偏心部５ａと位相が１８０°異なる高段偏心部５ｂとを有する。低段端板１９ｂ、低段シリンダ１０ａ、仕切り板１５、高段シリンダ１０ｂ及び高段端板９ａは、この順に積層されると共に低段シリンダ１０ａのベーン溝と高段シリンダ１０ｂのベーン溝との平面角度位置を同一とした状態で、ボルト３６を通して一体に締結されている。中間圧力のガスが吐出される中間吐出空間３３と高段圧縮室２３ｂの吸込みポート２５とは、低段端板１９ｂ、低段シリンダ１０ａ、仕切り板１５及び高段シリンダ１０ｂを通る中間連通路３０を介して連通されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、圧縮機構部に低段圧縮機部及び高段圧縮機部を有する密閉形２段ロータリ圧縮機に係わり、特に、空気調和機、冷気応用製品等の冷凍機に用いられる密閉形２段ロータリ圧縮機に好適なものである。

密閉形２段ロータリ圧縮機としては、特開昭６３−１３８１８９号公報（特許文献１）に示されたものがある。この密閉形２段ロータリ圧縮機は、低段圧縮機部の圧縮室から出たガスを高段圧縮機部の圧縮室へ案内する中間連通路を密閉容器の外部へ導いてその途中に緩衝容器を設置し、中間連通路の容積が高段圧縮機部の圧縮室の排除容積より大に設定したものである。

しかしながら、この特許文献１の密閉形２段ロータリ圧縮機では、連絡通路が圧縮機内部と圧縮機外部との通路で構成されているために、中間連通路が極めて長くなり、その結果、中間連通路内のガスが高段圧縮機部に導入される際の追従性が悪くなり、中間連通路内の圧力脈動を招き、十分な圧力脈動抑制の効果が得られないという課題が生じていた。

この課題を解決する密閉形２段ロータリ圧縮機として、特開２００３−１４８３６６号公報（特許文献２）に示されたものが提案されている。この密閉形２段ロータリ圧縮機は、低段圧縮機部から高段圧縮機部へガス冷媒を供給する構造として、吸入、圧縮開始のクランク角度を低段圧縮機部と高段圧縮機部とで合わせ、かつ低段圧縮機部から高段圧縮機部への中間連通路を短縮化するために、低段圧縮機部と高段圧縮機部との平面配置角度をずらすと共に、低段圧縮機部及び高段圧縮機部を通る連通孔で中間連通路を構成するようにしたものである。

特開昭６３−１３８１８９号公報 特開２００３−１４８３６６号公報

しかしながら、この特許文献２の密閉形２段ロータリ圧縮機では、低段圧縮機部と高段圧縮機部との平面配置角度をずらすものであるため、低段圧縮機部と高段圧縮機部とを締結するための締付けネジ穴ピッチを低段圧縮機部と高段圧縮機部とで個別に設定しなければならず、複雑な構造となってコストアップを招くと言う課題が生じていた。

本発明の目的は、中間連通路の短縮化を図りつつ、低段圧縮機部と高段圧縮機部とを簡単な構造で締結可能とし、大幅なコスト低減を図ることができる密閉形２段ロータリ圧縮機を提供することにある。

前述の目的を達成するために、本発明は、密閉容器内に、電動機と、この電動機により駆動されるクランク軸と、このクランク軸により駆動され且つ低段圧縮機部及び高段圧縮機部を備える圧縮機構部と、を収納し、前記クランク軸は、低段偏心部と、この低段偏心部に対して位相が１８０°異なる高段偏心部と、を有し、前記低段圧縮機部は、低段シリンダと、前記低段シリンダ内に配置され且つ前記低段偏心部で回転駆動される低段ローラと、前記低段シリンダと高段シリンダとの間に挟持された仕切り板と、前記低段シリンダの反仕切り板側に配置された低段端板と、前記低段ローラの外周から半径方向に延びて前記低段シリンダのベーン溝内に摺動自在に嵌合された低段ベーンと、で構成される低段圧縮室を形成し、前記高段圧縮機部は、前記高段シリンダと、前記高段シリンダ内に配置され且つ前記高段偏心部で回転駆動される高段ローラと、前記仕切り板と、前記高段シリンダの反仕切り板側に配置された高段端板と、前記高段ローラの外周から半径方向に延びて前記高段シリンダのベーン溝内に摺動自在に嵌合された高段ベーンと、で構成される高段圧縮室を形成した、密閉形２段ロータリ圧縮機であって、前記低段端板、前記低段シリンダ、前記仕切り板、前記高段シリンダ及び高段端板を、この順に積層すると共に前記低段シリンダのベーン溝と前記高段シリンダのベーン溝との平面角度位置を同一とした状態で、ボルトを通して一体に締結し、前記低段圧縮室から中間圧力のガスが吐出される中間吐出空間と前記高段圧縮室の吸込みポートとを、前記低段端板、前記低段シリンダ、前記仕切り板及び前記高段シリンダを通る中間連通路を介して連通した構成としたものである。

係る本発明のより好ましい具体的な構成例は次の通りである。
（１）前記低段シリンダは、前記低段圧縮室における前記低段ベーンの近傍に開口する吸込みポートと、前記低段シリンダの側面から前記吸込みポートに作動流体を導く吸込み通路とを有し、前記中間連通路は、前記低段シリンダの吸込み通路より反ベーン側に位置して延びると共に、前記低段端板、前記低段シリンダ、前記仕切り板及び前記高段シリンダに形成した孔により構成されていること。
（２）前記高段シリンダは、前記低段シリンダの吸込みポートより反ベーン側に位置して前記高段圧縮室に開口する吸込みポートと、前記吸込みポートからベーン側に延びる領域に形成された圧縮室拡大部とを有すること。
（３）前記低段シリンダは、前記低段圧縮室における前記低段ベーンの近傍に開口する吸込みポートと、前記低段シリンダの側面から前記吸込みポートに作動流体を導く吸込み通路とを有し、前記中間連通路は、前記低段シリンダの吸込み通路を貫通して延びる中間流路連結管を備えて構成されていること。

本発明によれば、中間連通路の短縮化を図りつつ、低段圧縮機部と高段圧縮機部とを簡単な構造で締結可能とし、大幅なコスト低減を図ることができる密閉形２段ロータリ圧縮機を提供することができる。

以下、本発明の複数の実施形態について図を用いて説明する。各実施形態の図における同一符号は同一物または相当物を示す。
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態の密閉形２段ロータリ圧縮機を図１から図４を用いて説明する。図１は第１実施形態の密閉形２段ロータリ圧縮機の縦断面図、図２は第１実施形態の圧縮機構部の低段圧縮機部と高段圧縮機部とを平面的に並べて示す模式図、図３は図１のＸ−Ｘ断面図、図４は図１のＹ−Ｙ断面図である。なお、図１は図３のＺ−Ｚ断面図である。

密閉形２段ロータリ圧縮機１は、図１に示すように、底部２１と蓋部１２と胴部２２とからなる密閉容器１３を備える。密閉容器１３内の上部には、ステータ７とロータ８とを有する電動機１４が設けられている。ステータ７の外周は密閉容器１３に固定され、ロータ８は、クランク軸２の上部外周に固着され、ステータ７内に回転可能に配置されている。ステータ７に通電されることにより、ロータ８が回転され、これに伴ってクランク軸２が駆動されて回転される。密閉容器１３内の下部には、低段圧縮機部２０ａ及び高段圧縮機部２０ｂを備える圧縮機構部が設けられている。低段圧縮機部２０ａ及び高段圧縮機部２０ｂはクランク軸２で駆動され、作動流体であるガス冷媒を圧縮する。

電動機１４に連結されたクランク軸２は、２つの偏心部５ａ、５ｂからなる偏心部を備えており、主ベアリング９と副ベアリング１９ａに軸支されている。偏心部５ａは低段偏心部を構成し、偏心部５ｂは高段偏心部を構成する。主ベアリング９は高段偏心部５ａの上側に設置され、副ベアリング１９ａは低段偏心部５ｂの下側に設置されている。

低段圧縮機部２０ａは、低段シリンダ１０ａと、低段シリンダ１０ａ内に配置され且つ低段偏心部５ａで回転駆動される低段ローラ１１ａと、低段シリンダ１０ａと高段シリンダ１０ｂとの間に挟持された仕切り板１５と、低段シリンダ１０ａの反仕切り板側に配置された低段端板１９ｂと、低段ローラ１１ａの外周から半径方向に延びて低段シリンダ１０ａのベーン溝内に摺動自在に嵌合された低段ベーン１８ａ（図２参照）とで構成される低段圧縮室２３ａを有している。

低段シリンダ１０ａの中央には円形状のシリンダ室が形成され、シリンダ室を形成する内周面における低段ベーン１８ａに近接する部分には吸込みポート及び吐出ポート４２が形成されている。この吸込みポートと吐出ポート４２は低段ベーン１８ａの両側に配置されている。低段シリンダ１０ａの両側部分の外周が密閉容器１の内周と一致するように形成されている。低段シリンダ１０ａのシリンダ室の中心はクランク軸２の回転中心２ａと一致している。

低段ローラ１１ａは、低段シリンダ１０ａのシリンダ室の径より小径の外径を有する円筒状に形成され、その外周面がシリンダ室を構成する低段シリンダ１０ａの内周面に摺動しながら回転される。低段ローラ１１ａの外周面と低段シリンダ１０ａのシリンダ室を構成する内周面との間に低段圧縮室２３ａが形成される。

仕切り板１５は低段圧縮機部２０ａと高段圧縮機部２０ｂとに共用されている。

低段ベーン１８ａは、低段ローラ１１ａと別体で平板状に形成され、低段偏心部５ａの回転に合わせて偏心回動する低段ローラ１１ａの外周面に常時当接しながら進退運動するように、背面からコイルバネのような付勢力付与手段により付与力が与えられ、低段圧縮室２３ａを圧縮空間と吸込み空間に分割する。

中間容器１９を構成する副ベアリング１９ａ、低段端板１９ｂ及び外壁部１９ｃは、図１及び図４に示すように、同一部材で一体に形成されている。中間容器１９で形成される凹状空間の下面開口をカバー３５で塞ぐことにより中間吐出空間３３が構成されている。

低段端板１９ｂには低段圧縮室２３ａの吐出ポート４２に連通される吐出口２６ａが形成され、吐出口２６ａの吐出側には所定の中間圧力Ｐｍで開く吐出弁２８ａが設置されている。低段圧縮室２３ａで圧縮されたガス冷媒は、吐出ポート４２から吐出口２６ａを経て吐出弁２８ａを通り、中間吐出空間３３内に吐出される。

高段圧縮機部２０ｂは、図１及び図３に示すように、高段シリンダ１０ｂと、高段シリンダ１０ｂ内に配置され且つ高段偏心部５ｂで回転駆動される高段ローラ１１ｂと、仕切り板１５と、高段シリンダ１０ｂの反仕切り板側に配置された高段端板９ａと、高段ローラ１１ｂの外周から半径方向に延びて高段シリンダ１０ｂのベーン溝４１ｂ（図３参照）内に摺動自在に嵌合された高段ベーン１８ｂとで構成される高段圧縮室２３ｂを有している。

高段シリンダ１０ｂの中央には円形状のシリンダ室が形成され、シリンダ室を形成する内周面における高段ベーン１８ｂに近接する部分には吐出ポート４３が形成されると共に、離れた部分に吸込みポート２５が形成されている。この吸込みポート２５と吐出ポート４３は高段ベーン１８ｂの両側に配置されている。高段シリンダ１０ｂの両側部分の外周が密閉容器１の内周面と一致するように形成されている。高段シリンダ１０ｂのシリンダ室の中心はクランク軸２の回転中心２ａと一致している。低段シリンダ１０ａのシリンダ室と高段シリンダ１０ｂのシリンダ室とは、径方向の寸法が同一で、高さ方向（軸方向）の寸法が異なっている。低段シリンダ１０ａのシリンダ室の高さ寸法が高段シリンダ１０ｂのシリンダ室の高さ寸法より大きくなっている。

高段ローラ１１ｂは、高段シリンダ１０ｂのシリンダ室の径より小径の外径を有する円筒状に形成され、その外周面がシリンダ室を構成する高段シリンダ１０ｂの内周面に摺動しながら回転される。高段ローラ１１ｂの外周面と高段シリンダ１０ｂのシリンダ室を構成する内周面との間に高段圧縮室２３ｂが形成される。

高段端板９ａは主軸受９と一体に形成されている。高段端板９ａ及び主軸受９は同一部材で構成されている。

高段ベーン１８ｂは、高段ローラ１１ｂと別体で平板状に形成され、偏心部５ｂの回転に合わせて偏心回動する高段ローラ１１ｂの外周面に常時当接しながら進退運動するように背面からコイルバネのような付勢力付与手段により付与力が与えられ、高段圧縮室２３ｂを圧縮空間と吸込み空間に分割する。

高段端板９ａには高段圧縮室２３ｂの吐出ポート４３に連通される吐出口２６ｂが形成され、吐出口２６ｂの吐出側には所定の吐出圧力Ｐｄで開く吐出弁２８ｂが設置されている。高段圧縮室２３ｂで圧縮されたガス冷媒は、吐出ポート４３から吐出口２６ｂを経て吐出弁２８ｂを通り、密閉容器１３内に吐出される。高段端板９ａの両側部分の外周が密閉容器１の内周と一致するように形成されて固着されている。

カバー３５、低段端板１９ｂ、低段シリンダ１０ａ、仕切り板１５、高段シリンダ１０ｂ及び高段端板９ａは、下からこの順に積層して配置されると共に、低段シリンダ１０ａのベーン溝と高段シリンダ１０ｂのベーン溝４１ｂとの平面角度位置（クランク軸２の回転方向の角度位置）を同一とした状態で、カバー３５の下方からボルト３６を通して一体に締結されている。かかる構成によって、低段圧縮機部２０ａと高段圧縮機部２０ｂとの締付けネジ穴ピッチを共有でき、シリンダ部品製作の標準化や圧縮機構部を構成する圧縮要素部品の締付けネジ穴、締付け穴を最小限にすることが可能となり、大幅な低コスト化を実現できる。なお、本実施形態では、ボルト３６は、クランク軸２の回転方向に等間隔に複数本（４本）設けられている。

低段圧縮室２３ａから中間圧力のガス冷媒が吐出される中間吐出空間３３と高段圧縮室２３ｂの吸込みポート２５（図３参照）とは、低段端板１９ｂ、低段シリンダ１０ａ、仕切り板１５、及び高段シリンダ１０ｂを通る中間連通路３０を介して連通されている。この中間連通路３０は、低段端板１９ｂに形成された吐出口２６ｃと、高段シリンダ１０ｂに形成された吸込口２５ｂとを含む。そして、本実施形態では、中間連通路３０は、低段端板１９ｂ、低段シリンダ１０ａ、仕切り板１５及び高段シリンダ１０ｂに形成した孔により構成されている。これによって、中間連通路３０を極めて簡単に形成することができる。

低段偏心部５ａと高段偏心部５ｂは位相が１８０°異なり、低段圧縮機部２０ａと高段圧縮機部２０ｂの圧縮工程の位相差は１８０°である。すなわち、２つの圧縮機部２０ａ、２０ｂの圧縮工程は逆位相となっている。

次に、本実施形態の密閉形２段ロータリ圧縮機の圧縮動作に関して図１及び図２を参照しながら説明する。図１及び図２における矢印はガス冷媒の流れを示す。

配管３１を通って供給される低圧Ｐｓのガス冷媒は、配管３１と接続する吸込み通路２５ａより低段圧縮室２３ａ内に吸入され、低段ローラ１１ａが偏心回転することにより中間圧Ｐｍまで圧縮される。低段圧縮室２３ａ内の圧力が予め設定された圧力になると開口する吐出弁２８ａが中間圧Ｐｍで開口すると、中間圧Ｐｍとなったガス冷媒が、吐出口２６ａと連通する中間吐出空間３３に吐出される。この中間吐出空間３３は、中間容器１９とカバー３５により密閉容器１３内の密閉空間２９と隔離された空間であり、その内部圧力は基本的には中間圧Ｐｍとなる。

吐出口２６ａから吐出された中間圧力Ｐｍのガス冷媒は、中間吐出空間３３に吐出された後、排出口２６ｃから吸込み通路２５ｂに至る中間連通路３０を通って、高段圧縮機部２０ｂの圧縮室２３ｂの吸込みポート２５より圧縮室２３ｂ内に吸入される。吸込み通路２５ｂ及び吸込みポート２５は、平面角度位置的に中間連通路３０の他の通路部分と同一位置にあり、低段吸込み通路２５ａより平面角度位置的には進んだ位置にあるので、高段圧縮機部２０ｂの吸入および圧縮開始は、低段圧縮機部２０ａの吸入および圧縮開始より遅れることになる。そして、吸込みポート２５からベーン側に延びる領域に圧縮室拡大部４４（図３参照）が形成されている。かかる構成によって、効率を低下させる事なく押除量を少なく出来るため、低段側と高段側の押除量の設定において設計裕度を拡大する事ができ、効率の向上にもつながる。

高段圧縮室２３ｂ内に吸入された中間圧Ｐｍのガス冷媒は、高段ローラ１１ｂが公転することにより所定の高圧Ｐｄまで圧縮される。圧縮室２３ｂ内の圧力が予め設定された圧力になると開口する吐出弁２８ｂが高圧Ｐｄで開口すると、ガス冷媒は吐出口２６ｂから密閉容器１３の内部空間である密閉空間２９に吐出される。この密閉空間２９に吐出されたガス冷媒は、電動機１４の隙間を通過して吐出管２７より吐出される。
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態について図５から図７を用いて説明する。図５は本発明の第２実施形態の密閉形２段ロータリ圧縮機の縦断面図、図６は図５のＸ−Ｘ断面図、図７は図５のＹ−Ｙ断面図である。なお、図５は図６のＺ−Ｚ断面図である。

この第２実施形態は、次に述べる点で第１実施形態と相違するものであり、その他の点については第１実施形態と基本的には同一であるので、重複する説明を省略する。

この第２実施形態では、中間連通路３０は、ベーン側に近く配置され、すなわち、吸込み通路２５ｂの平面角度位置（クランク軸２の回転方向位置）と同じ位置に配置され、低段シリンダ１０ａの吸込み通路２５ａを貫通して延びる中間流路連結管３７を備えて構成されている。中間流路連結管３７は副ベアリング１９ａの端板部１９ｄと仕切り板１５ａに密封固定されている。

このように高段圧縮機部２０ｂへ供給されるガス冷媒を低段圧縮機部２０ａのガス冷媒吸込み通路２５ａを貫通する中間流路連結管３７を通しているので、低段圧縮機部２０ａの吸込み通路２５ａに液冷媒が浸入する条件等のとき、この液冷媒が加熱されることとなり、低段圧縮機部２０ａに吸入される液冷媒の量を低減でき、信頼性の向上を図ることができる。

本発明の第１実施形態の密閉形２段ロータリ圧縮機の縦断面図である。 第１実施形態の圧縮機構部の低段圧縮機部と高段圧縮機部とを平面的に並べて示す模式図である。 図１のＸ−Ｘ断面図である。 図１のＹ−Ｙ断面図である。 本発明の第２実施形態の密閉形２段ロータリ圧縮機の縦断面図である。 図５のＸ−Ｘ断面図である。 図５のＹ−Ｙ断面図である。

符号の説明

１…圧縮機、２…クランク軸、回転中心２ａ、５ａ…低段偏心部、５ｂ…高段偏心部、９…主軸受、９ａ…高段端板、１０ａ…低段シリンダ、１０ｂ…高段シリンダ、１１ａ…低段ローラ、１１ｂ…高段ローラ、１３…密閉容器、１４…電動機、１５…仕切り板、１８ａ…低段ベーン、１８ｂ…高段ベーン、１９…中間容器、１９ａ…副ベアリング、１９ｂ…高段端板、１９ｃ…外壁部、２０ａ…低段圧縮機部、２０ｂ…高段圧縮機部、２３ａ…低段圧縮室、２３ｂ…高段圧縮室、２５ａ…吸込み通路、２５ｂ…吸込み通路、２６ａ…吐出口、２６ｂ…吐出口、２６ｃ…排出口、２８ｂ…吐出弁、３０…中間連通路、３３…中間吐出空間、１９ｂ…低段端板、３５…カバー、ボルト３６、３７…中間流路連結管、４１ｂ…ベーン溝、４３…吐出ポート、４４…圧縮室拡大部。

Claims (4)

1. 密閉容器内に、電動機と、この電動機により駆動されるクランク軸と、このクランク軸により駆動され且つ低段圧縮機部及び高段圧縮機部を備える圧縮機構部と、を収納し、
   前記クランク軸は、低段偏心部と、この低段偏心部に対して位相が１８０°異なる高段偏心部と、を有し、
   前記低段圧縮機部は、低段シリンダと、前記低段シリンダ内に配置され且つ前記低段偏心部で回転駆動される低段ローラと、前記低段シリンダと高段シリンダとの間に挟持された仕切り板と、前記低段シリンダの反仕切り板側に配置された低段端板と、前記低段ローラの外周から半径方向に延びて前記低段シリンダのベーン溝内に摺動自在に嵌合された低段ベーンと、で構成される低段圧縮室を形成し、
   前記高段圧縮機部は、前記高段シリンダと、前記高段シリンダ内に配置され且つ前記高段偏心部で回転駆動される高段ローラと、前記仕切り板と、前記高段シリンダの反仕切り板側に配置された高段端板と、前記高段ローラの外周から半径方向に延びて前記高段シリンダのベーン溝内に摺動自在に嵌合された高段ベーンと、で構成される高段圧縮室を形成した、密閉形２段ロータリ圧縮機であって、
   前記低段端板、前記低段シリンダ、前記仕切り板、前記高段シリンダ及び高段端板を、この順に積層すると共に前記低段シリンダのベーン溝と前記高段シリンダのベーン溝との平面角度位置を同一とした状態で、ボルトを通して一体に締結し、
   前記低段圧縮室から中間圧力のガスが吐出される中間吐出空間と前記高段圧縮室の吸込みポートとを、前記低段端板、前記低段シリンダ、前記仕切り板及び前記高段シリンダを通る中間連通路を介して連通した
   ことを特徴とする密閉形２段ロータリ圧縮機。
2. 請求項１に記載の密閉形２段ロータリ圧縮機において、前記低段シリンダは、前記低段圧縮室における前記低段ベーンの近傍に開口する吸込みポートと、前記低段シリンダの側面から前記吸込みポートに作動流体を導く吸込み通路とを有し、前記中間連通路は、前記低段シリンダの吸込み通路より反ベーン側に位置して延びると共に、前記低段端板、前記低段シリンダ、前記仕切り板及び前記高段シリンダに形成した孔により構成されていることを特徴とする密閉形２段ロータリ圧縮機。
3. 請求項２に記載の密閉形２段ロータリ圧縮機において、前記高段シリンダは、前記低段シリンダの吸込みポートより反ベーン側に位置して前記高段圧縮室に開口する吸込みポートと、前記吸込みポートからベーン側に延びる領域に形成された圧縮室拡大部とを有することを特徴とする密閉形２段ロータリ圧縮機。
4. 請求項１に記載の密閉形２段ロータリ圧縮機において、前記低段シリンダは、前記低段圧縮室における前記低段ベーンの近傍に開口する吸込みポートと、前記低段シリンダの側面から前記吸込みポートに作動流体を導く吸込み通路とを有し、前記中間連通路は、前記低段シリンダの吸込み通路を貫通して延びる中間流路連結管を備えて構成されていることを特徴とする密閉形２段ロータリ圧縮機。
   

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