JP3935854B2 - ロータリコンプレッサ - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、密閉容器内に駆動要素と、この駆動要素にて駆動される第１及び第２の回転圧縮要素を設け、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関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来のこの種ロータリコンプレッサ、特に、内部中間圧型多段（二段）圧縮式のロータリコンプレッサは、密閉容器内に駆動要素と、この駆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及び第２の回転圧縮要素は、シリンダとこれらシリンダ間に介在された中間仕切板と、各シリンダ内を１８０度の位相差を有して回転軸に設けた偏心部に嵌合されて偏心回転するローラと、このローラに当接して各シリンダ内をそれぞれ低圧室側と高圧室側に区画するベーンと、各シリンダの開口面を閉塞して回転軸の軸受けを兼用する支持部材としての支持部材にて構成される。
【０００３】
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。そして、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段目の圧縮が行な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、吐出消音室を経て外部の放熱器などに流入する構成とされている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特許第２５０７０４７号公報
【０００５】
係るロータリコンプレッサに、高低圧差の大きい冷媒、例えば二酸化炭素（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１２ＭＰａＧに達し、一方、低段側となる第１の回転圧縮要素で８ＭＰａＧ（中間圧）となる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
このような内部中間圧型多段圧縮式のロータリコンプレッサでは、底部がオイル溜めとなる密閉容器内の圧力（中間圧）よりも第２の回転圧縮要素のシリンダ内の圧力（高圧）の方が高くなるため、回転軸のオイル孔から圧力差を利用してシリンダ内にオイルを供給することが極めて困難となり、吸入冷媒に溶け込んだオイルのみによって専ら潤滑されるかたちとなって給油量が不足してしまう。
【０００７】
このため、中間仕切板と第２の回転圧縮要素のシリンダに回転軸のオイル孔とシリンダの吸込ポートを連通する細孔を形成して、第２の回転圧縮要素へのオイル供給を行うものもあるが、中間仕切板とシリンダとに細孔を加工形成しなければ成らず、生産コストがかかるという問題が生じていた。
【０００８】
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、内部中間圧型多段圧縮式のロータリコンプレッサにおいて、高圧となる第２の回転圧縮要素のシリンダ内への給油を低コストで円滑、且つ、確実に行うことを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
即ち、本発明のロータリコンプレッサは、第１及び第２の回転圧縮要素をそれぞれ構成するための第１及び第２のシリンダと、これらシリンダ間に介在して各回転圧縮要素を仕切る中間仕切板と、各シリンダの開口面をそれぞれ閉塞し、駆動要素の回転軸の軸受けを有する支持部材と、回転軸に形成されたオイル孔とを備え、オイル孔と第２のシリンダ内の低圧室とを連通する給油孔を、中間仕切板内に形成したので、中間圧となる密閉容器内よりも第２の回転圧縮要素のシリンダ内の圧力が高くなる状況であっても、第２の回転圧縮要素における吸入過程での吸入圧損を利用して、中間仕切板に形成した給油孔からシリンダ内に確実にオイルを供給することができるようになる。
【００１０】
【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、３４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の縦断面図を示している。
【００１１】
この図において、１０は二酸化炭素（ＣＯ2）を冷媒として使用する内部中間圧型多段（２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駆動要素１４及びこの駆動要素１４の下側に配置され、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（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。
【００１２】
密閉容器１２は、底部をオイル溜とし、駆動要素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の上面には駆動要素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。
【００１３】
駆動要素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。
【００１４】
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。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。
【００１５】
前記回転圧縮機構部１８は、第１及び第２の回転圧縮要素３２、３４をぞれぞれ構成するための下シリンダ（第１のシリンダ）４０及び上シリンダ（第２のシリンダ）３８と、これら上下シリンダ３８、４０内にそれぞれ設けられ、上下シリンダ３８、４０内を１８０度の位相差を有して回転軸１６に設けられた上下偏心部４２、４４に嵌合されて偏心回転する上下ローラ４６、４８と、上下シリンダ３８、４０及びローラ４６、４８の間に介在して第１及び第２の回転圧縮要素３２、３４を仕切る中間仕切板３６と、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ＬＲ（図５（ｆ））側と高圧室ＨＲ（図５（ｆ））側に区画するベーン５０（下側は図示せず）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支持部材としての上部支持部材５４及び下部支持部材５６にて構成される。
【００１６】
上部支持部材５４および下部支持部材５６には、吸込ポート１６１、１６２にて上下シリンダ３８、４０の内部とそれぞれ連通する吸込通路５８、６０と、一部を凹陥させ、この凹陥部を上部カバー６６、下部カバー６８にて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。また、上部支持部材５４及び下部支持部材５６の中央にはそれぞれ軸受け５４Ａ、５６Ａが起立形成されており、回転軸１６を支持固定している。
【００１７】
この場合、下部カバー６８はドーナッツ状の円形鋼板から構成されており、周辺部の４カ所を主ボルト１２９・・・によって下から下部支持部材５６に固定され、図示しない吐出ポートにて第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。
【００１８】
尚、吐出消音室６４と密閉容器１２内における上部カバー６６の駆動要素１４側は、上下シリンダ３８、４０や中間仕切板３６を貫通する図示しない連通路にて連通されている。この場合、連通路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は上方の駆動要素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。
【００１９】
また、上部カバー６６は吐出ポート３９にて第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１２内の上部カバー６６の上方には所定間隔を存して駆動要素１４が設けられている。この上部カバー６６は周辺部が４本の主ボルト７８・・・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５６に螺合する。
【００２０】
図３は第２の回転圧縮要素３４の上シリンダ３８の平面図を示している。上シリンダ３８内には収納室７０が形成され、この収納室７０内に前記ベーン５０が収納されてローラ４６に当接している。そして、このベーン５０の一側（図３では向かって右側）前記吐出ポート３９が形成され、ベーン５０を挟んで反対側の他側（左側）に前記吸込ポート１６１が形成されている。そして、ベーン５０は上シリンダ３８とローラ４６間に構成される圧縮室を低圧室ＬＲ側と高圧室ＨＲ側とに区画し、前記吸込ポート１６１は低圧室ＬＲに、吐出ポート３９は高圧室ＨＲに対応する。
【００２１】
一方、上シリンダ３８の下側の開口面及び下シリンダ４０の上側の開口面を閉塞する中間仕切板３６は略ドーナッツ形状を呈しており、当該中間仕切板３６には、後述するオイル孔８０と上シリンダ３８の低圧室ＬＲとを連通する給油孔１３１が形成されている。即ち、給油孔１３１は中間仕切板３６の上面（上シリンダ３８側の面）の上シリンダ３８の低圧室ＬＲと中間仕切板３６の内周面とを連通する孔であり、上面は上シリンダ３８の低圧室ＬＲにて開口している。この給油孔１３１は図３における上シリンダ３８のベーン５０がローラ４６に当接する位置から吸込ポート１６１のベーン５０とは反対側の縁部までの範囲α内の下側に対応するように形成されている。また、給油孔１３１の上端部分は上シリンダ３８内の低圧室ＬＲ側（吸込側）に連通している。
【００２２】
一方、回転軸１６内には軸中心に鉛直方向の前述したオイル孔８０と、このオイル孔８０に連通する横方向の給油孔８２、８４（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の給油孔１３１の内周面側の開口は、これらの給油孔８２、８４を介してオイル孔８０に連通している。これにより、給油孔１３１はオイル孔８０と上シリンダ３８内の低圧室ＬＲとを連通する。
【００２３】
後述する如く密閉容器１２内は中間圧となるため、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に係る給油孔１３１を形成としたことにより、密閉容器１２内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の給油孔１３１に入り、そこを通って上シリンダ３８の低圧室ＬＲ側（吸込側）に供給されるようになる。
【００２４】
図４は上シリンダ３８内の圧力変動を示し、図中Ｐ１は中間仕切板３６の内周面側の圧力を示す。この図にＬＰで示す如く上シリンダ３８の低圧室ＬＲの内部圧力（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Ｐ１よりも低下する。この期間に回転軸１６のオイル孔８０から中間仕切板３６の給油孔１３１を経て上シリンダ３８内の低圧室ＬＲにオイルがインジェクションされ、給油が成されることになる。
【００２５】
ここで、図５の（ａ）〜（ｌ）は係る第２の回転圧縮要素３４の上シリンダ３８における冷媒の吸込−圧縮行程を説明する図である。回転軸１６の偏心部４２は各図において反時計回りに回転するものとすると、図５の（ａ）〜（ｂ）ではローラ４６によって吸込ポート１６１が閉じられている。（ｃ）において吸込ポート１６１が開き、冷媒の吸込が始まる（反対側では冷媒の吐出も行われている）。そして、（ｃ）〜（ｅ）まで冷媒の吸込が続けられる。この区間では給油孔１３１はローラ４６で塞がれている。
【００２６】
そして、（ｆ）で初めて給油孔１３１がローラ４６の下側に現れ、上シリンダ３８内のベーン５０とローラ４６で囲まれた低圧室ＬＲ内にオイルが吸い込まれて給油が始まる（図４の供給区間の始まり）。以後（ｇ）〜（ｉ）まで冷媒の吸込のオイルの吸込が行われる。そして、（ｊ）で給油孔１３１の上側がローラ４６で塞がれるまで給油が行われ、ここで給油は停止する（図４の供給区間の終わり）。以後の（ｋ）〜（ｌ）〜（ａ）〜（ｂ）まで冷媒の吸込が行われ、以後圧縮されて吐出ポート３９から吐出されることになる。
【００２７】
そして、この場合冷媒としては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）、ＰＡＧ（ポリアルキレングリコール）、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。
【００２８】
密閉容器１２の容器本体１２Ａの側面には、上部支持部材５４と下部支持部材５６の吸込通路５８、６０、吐出消音室６２及び上部カバー６６の上側（駆動要素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１４１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。
【００２９】
そして、スリーブ１４１内には上シリンダ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９２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。
【００３０】
また、スリーブ１４２内には下シリンダ４０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。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。
【００３１】
以上の構成で次に動作を説明する。ターミナル２０およ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内を前述の如く偏心回転する。
【００３２】
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（４ＭＰａＧ程度）の冷媒ガスは、ローラ４８と図示しないベーンの動作により圧縮されて中間圧（８ＭＰａＧ程度）となり下シリンダ４０の高圧室側より図示しない吐出ポート、下部支持部材５６に形成された吐出消音室６４から図示しない連通路を経て中間吐出管１２１から密閉容器１２内に吐出される。
【００３３】
このとき、中間吐出管１２１は上方の駆動要素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ので、未だ比較的温度の低い冷媒ガスを駆動要素１４方向に積極的に供給できるようになり、駆動要素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１２内は中間圧となる。
【００３４】
そして、密閉容器１２内の中間圧の冷媒ガスは、スリーブ１４４から出て冷媒導入管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ＬＲ側に吸入される。吸入された中間圧の冷媒ガスは、ローラ４６とベーン５０の動作により図５で説明したような２段目の圧縮が行なわれて高温高圧の冷媒ガスとなり（圧力は１２ＭＰａＧ程度）、高圧室ＨＲ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を経由してコンプレッサ１０の外部の放熱器等に吐出される。
【００３５】
ここで、コンプレッサ１０の第２の回転圧縮要素３４の上シリンダ３８内には前述の如く給油孔１３１からオイルが確実に供給されるため、第２の回転圧縮要素３４に給油量が不足するといった不都合を回避することができる。
【００３６】
これにより、第２の回転圧縮要素３４の潤滑を確実に行い、性能の確保と信頼性の向上を図ることができるようなる。特に、給油孔１３１は中間仕切板３６にオイル孔８０と連通する横方向の孔と上シリンダ３８の低圧室ＬＲと連通する縦孔を形成するのみで構成できるので、従来のように中間仕切板と第２の回転圧縮要素のシリンダとに孔を形成するものより、構造を簡素化でき、生産コストの高騰も抑制することができるようになる。
【００３７】
また、第２の回転圧縮要素３４への給油構造を、中間仕切板３６の上面（上シリンダ３８側の面）に内周面から上シリンダ３８の半径方向に溝を形成して、当該溝の外径部が上シリンダ３８の低圧室ＬＲ側と連通するようなものとした場合には、ローラ４６の位置により、溝と上シリンダ３８の低圧室ＬＲとが連通される面積が異なるため、シリンダ３８内に供給されるオイルの給油量を調整することが非常に困難となる。
【００３８】
しかしながら、本発明の如く上シリンダ３８の低圧室ＬＲと給油孔１３１により連通することで、孔の径や上シリンダ３８の低圧室ＬＲと連通する位置を調節することで、上シリンダ３８内への給油量を自在に調整することができる。上シリンダ３８の低圧室ＬＲと連通する位置を調節する場合、連通する位置をより回転軸１６側（中心部側）にすれば、ローラ４６の回転により、給油孔１３１と上シリンダ３８の低圧室ＬＲが連通する時間が短くなるので、オイル供給量を少なくでき、より回転軸１６とは反対側にすれば、ローラ４６の回転により、給油孔１３１と上シリンダ３８の低圧室ＬＲが連通する時間が長くなるので、オイル供給量を増やすことができるようになる。
【００３９】
これらにより、第２の回転圧縮要素３４へのオイル供給を低コストで円滑、且つ、より確実に行うことができるようになり、ロータリコンプレッサ１０の信頼性の向上をより一層図ることができるようになる。
【００４０】
【発明の効果】
以上詳述した如く本発明のロータリコンプレッサによれば、第１及び第２の回転圧縮要素をそれぞれ構成するための第１及び第２のシリンダと、これらシリンダ間に介在して各回転圧縮要素を仕切る中間仕切板と、各シリンダの開口面をそれぞれ閉塞し、駆動要素の回転軸の軸受けを有する支持部材と、回転軸に形成されたオイル孔とを備え、オイル孔と第２のシリンダ内の低圧室とを連通する給油孔を、中間仕切板内に形成したので、中間圧となる密閉容器内よりも第２の回転圧縮要素のシリンダ内の圧力が高くなる状況であっても、第２の回転圧縮要素における吸入過程での吸入圧損を利用して、中間仕切板に形成した給油孔からシリンダ内に確実にオイルを供給することができるようになる。
【００４１】
これにより、第２の回転圧縮要素の潤滑を確実に行い、性能の確保と信頼性の向上を図ることができるようなる。特に、給油孔は中間仕切板に孔を形成するのみで構成できるので、構造を簡素化し、生産コストの高騰も抑制することができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例のロータリコンプレッサの縦断面図である。
【図２】図１のロータリコンプレッサの中間仕切板の断面図である。
【図３】図１のロータリコンプレッサの上シリンダ３８の平面図である。
【図４】図１のロータリコンプレッサの上シリンダ内の圧力変動を示す図である。
【図５】図１のロータリコンプレッサの上シリンダの冷媒の吸込−圧縮行程を説明する図である。
【符号の説明】
１０ ロータリコンプレッサ
１２ 密閉容器
１４ 駆動要素
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、４０ シリンダ
３９ 吐出ポート
４２ 偏心部
４４ 偏心部
４６ ローラ
４８ ローラ
５０ ベーン
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
６８ 下部カバー
８０ オイル孔
９２、９４ 冷媒導入管
９６ 冷媒吐出管
１３１ 給油孔
【発明の属する技術分野】
本発明は、密閉容器内に駆動要素と、この駆動要素にて駆動される第１及び第２の回転圧縮要素を設け、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関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来のこの種ロータリコンプレッサ、特に、内部中間圧型多段（二段）圧縮式のロータリコンプレッサは、密閉容器内に駆動要素と、この駆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及び第２の回転圧縮要素は、シリンダとこれらシリンダ間に介在された中間仕切板と、各シリンダ内を１８０度の位相差を有して回転軸に設けた偏心部に嵌合されて偏心回転するローラと、このローラに当接して各シリンダ内をそれぞれ低圧室側と高圧室側に区画するベーンと、各シリンダの開口面を閉塞して回転軸の軸受けを兼用する支持部材としての支持部材にて構成される。
【０００３】
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。そして、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段目の圧縮が行な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、吐出消音室を経て外部の放熱器などに流入する構成とされている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特許第２５０７０４７号公報
【０００５】
係るロータリコンプレッサに、高低圧差の大きい冷媒、例えば二酸化炭素（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１２ＭＰａＧに達し、一方、低段側となる第１の回転圧縮要素で８ＭＰａＧ（中間圧）となる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
このような内部中間圧型多段圧縮式のロータリコンプレッサでは、底部がオイル溜めとなる密閉容器内の圧力（中間圧）よりも第２の回転圧縮要素のシリンダ内の圧力（高圧）の方が高くなるため、回転軸のオイル孔から圧力差を利用してシリンダ内にオイルを供給することが極めて困難となり、吸入冷媒に溶け込んだオイルのみによって専ら潤滑されるかたちとなって給油量が不足してしまう。
【０００７】
このため、中間仕切板と第２の回転圧縮要素のシリンダに回転軸のオイル孔とシリンダの吸込ポートを連通する細孔を形成して、第２の回転圧縮要素へのオイル供給を行うものもあるが、中間仕切板とシリンダとに細孔を加工形成しなければ成らず、生産コストがかかるという問題が生じていた。
【０００８】
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、内部中間圧型多段圧縮式のロータリコンプレッサにおいて、高圧となる第２の回転圧縮要素のシリンダ内への給油を低コストで円滑、且つ、確実に行うことを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
即ち、本発明のロータリコンプレッサは、第１及び第２の回転圧縮要素をそれぞれ構成するための第１及び第２のシリンダと、これらシリンダ間に介在して各回転圧縮要素を仕切る中間仕切板と、各シリンダの開口面をそれぞれ閉塞し、駆動要素の回転軸の軸受けを有する支持部材と、回転軸に形成されたオイル孔とを備え、オイル孔と第２のシリンダ内の低圧室とを連通する給油孔を、中間仕切板内に形成したので、中間圧となる密閉容器内よりも第２の回転圧縮要素のシリンダ内の圧力が高くなる状況であっても、第２の回転圧縮要素における吸入過程での吸入圧損を利用して、中間仕切板に形成した給油孔からシリンダ内に確実にオイルを供給することができるようになる。
【００１０】
【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、３４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の縦断面図を示している。
【００１１】
この図において、１０は二酸化炭素（ＣＯ2）を冷媒として使用する内部中間圧型多段（２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駆動要素１４及びこの駆動要素１４の下側に配置され、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（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。
【００１２】
密閉容器１２は、底部をオイル溜とし、駆動要素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の上面には駆動要素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。
【００１３】
駆動要素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。
【００１４】
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。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。
【００１５】
前記回転圧縮機構部１８は、第１及び第２の回転圧縮要素３２、３４をぞれぞれ構成するための下シリンダ（第１のシリンダ）４０及び上シリンダ（第２のシリンダ）３８と、これら上下シリンダ３８、４０内にそれぞれ設けられ、上下シリンダ３８、４０内を１８０度の位相差を有して回転軸１６に設けられた上下偏心部４２、４４に嵌合されて偏心回転する上下ローラ４６、４８と、上下シリンダ３８、４０及びローラ４６、４８の間に介在して第１及び第２の回転圧縮要素３２、３４を仕切る中間仕切板３６と、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ＬＲ（図５（ｆ））側と高圧室ＨＲ（図５（ｆ））側に区画するベーン５０（下側は図示せず）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支持部材としての上部支持部材５４及び下部支持部材５６にて構成される。
【００１６】
上部支持部材５４および下部支持部材５６には、吸込ポート１６１、１６２にて上下シリンダ３８、４０の内部とそれぞれ連通する吸込通路５８、６０と、一部を凹陥させ、この凹陥部を上部カバー６６、下部カバー６８にて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。また、上部支持部材５４及び下部支持部材５６の中央にはそれぞれ軸受け５４Ａ、５６Ａが起立形成されており、回転軸１６を支持固定している。
【００１７】
この場合、下部カバー６８はドーナッツ状の円形鋼板から構成されており、周辺部の４カ所を主ボルト１２９・・・によって下から下部支持部材５６に固定され、図示しない吐出ポートにて第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。
【００１８】
尚、吐出消音室６４と密閉容器１２内における上部カバー６６の駆動要素１４側は、上下シリンダ３８、４０や中間仕切板３６を貫通する図示しない連通路にて連通されている。この場合、連通路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は上方の駆動要素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。
【００１９】
また、上部カバー６６は吐出ポート３９にて第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１２内の上部カバー６６の上方には所定間隔を存して駆動要素１４が設けられている。この上部カバー６６は周辺部が４本の主ボルト７８・・・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５６に螺合する。
【００２０】
図３は第２の回転圧縮要素３４の上シリンダ３８の平面図を示している。上シリンダ３８内には収納室７０が形成され、この収納室７０内に前記ベーン５０が収納されてローラ４６に当接している。そして、このベーン５０の一側（図３では向かって右側）前記吐出ポート３９が形成され、ベーン５０を挟んで反対側の他側（左側）に前記吸込ポート１６１が形成されている。そして、ベーン５０は上シリンダ３８とローラ４６間に構成される圧縮室を低圧室ＬＲ側と高圧室ＨＲ側とに区画し、前記吸込ポート１６１は低圧室ＬＲに、吐出ポート３９は高圧室ＨＲに対応する。
【００２１】
一方、上シリンダ３８の下側の開口面及び下シリンダ４０の上側の開口面を閉塞する中間仕切板３６は略ドーナッツ形状を呈しており、当該中間仕切板３６には、後述するオイル孔８０と上シリンダ３８の低圧室ＬＲとを連通する給油孔１３１が形成されている。即ち、給油孔１３１は中間仕切板３６の上面（上シリンダ３８側の面）の上シリンダ３８の低圧室ＬＲと中間仕切板３６の内周面とを連通する孔であり、上面は上シリンダ３８の低圧室ＬＲにて開口している。この給油孔１３１は図３における上シリンダ３８のベーン５０がローラ４６に当接する位置から吸込ポート１６１のベーン５０とは反対側の縁部までの範囲α内の下側に対応するように形成されている。また、給油孔１３１の上端部分は上シリンダ３８内の低圧室ＬＲ側（吸込側）に連通している。
【００２２】
一方、回転軸１６内には軸中心に鉛直方向の前述したオイル孔８０と、このオイル孔８０に連通する横方向の給油孔８２、８４（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の給油孔１３１の内周面側の開口は、これらの給油孔８２、８４を介してオイル孔８０に連通している。これにより、給油孔１３１はオイル孔８０と上シリンダ３８内の低圧室ＬＲとを連通する。
【００２３】
後述する如く密閉容器１２内は中間圧となるため、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に係る給油孔１３１を形成としたことにより、密閉容器１２内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の給油孔１３１に入り、そこを通って上シリンダ３８の低圧室ＬＲ側（吸込側）に供給されるようになる。
【００２４】
図４は上シリンダ３８内の圧力変動を示し、図中Ｐ１は中間仕切板３６の内周面側の圧力を示す。この図にＬＰで示す如く上シリンダ３８の低圧室ＬＲの内部圧力（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Ｐ１よりも低下する。この期間に回転軸１６のオイル孔８０から中間仕切板３６の給油孔１３１を経て上シリンダ３８内の低圧室ＬＲにオイルがインジェクションされ、給油が成されることになる。
【００２５】
ここで、図５の（ａ）〜（ｌ）は係る第２の回転圧縮要素３４の上シリンダ３８における冷媒の吸込−圧縮行程を説明する図である。回転軸１６の偏心部４２は各図において反時計回りに回転するものとすると、図５の（ａ）〜（ｂ）ではローラ４６によって吸込ポート１６１が閉じられている。（ｃ）において吸込ポート１６１が開き、冷媒の吸込が始まる（反対側では冷媒の吐出も行われている）。そして、（ｃ）〜（ｅ）まで冷媒の吸込が続けられる。この区間では給油孔１３１はローラ４６で塞がれている。
【００２６】
そして、（ｆ）で初めて給油孔１３１がローラ４６の下側に現れ、上シリンダ３８内のベーン５０とローラ４６で囲まれた低圧室ＬＲ内にオイルが吸い込まれて給油が始まる（図４の供給区間の始まり）。以後（ｇ）〜（ｉ）まで冷媒の吸込のオイルの吸込が行われる。そして、（ｊ）で給油孔１３１の上側がローラ４６で塞がれるまで給油が行われ、ここで給油は停止する（図４の供給区間の終わり）。以後の（ｋ）〜（ｌ）〜（ａ）〜（ｂ）まで冷媒の吸込が行われ、以後圧縮されて吐出ポート３９から吐出されることになる。
【００２７】
そして、この場合冷媒としては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）、ＰＡＧ（ポリアルキレングリコール）、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。
【００２８】
密閉容器１２の容器本体１２Ａの側面には、上部支持部材５４と下部支持部材５６の吸込通路５８、６０、吐出消音室６２及び上部カバー６６の上側（駆動要素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１４１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。
【００２９】
そして、スリーブ１４１内には上シリンダ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９２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。
【００３０】
また、スリーブ１４２内には下シリンダ４０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。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。
【００３１】
以上の構成で次に動作を説明する。ターミナル２０およ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内を前述の如く偏心回転する。
【００３２】
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（４ＭＰａＧ程度）の冷媒ガスは、ローラ４８と図示しないベーンの動作により圧縮されて中間圧（８ＭＰａＧ程度）となり下シリンダ４０の高圧室側より図示しない吐出ポート、下部支持部材５６に形成された吐出消音室６４から図示しない連通路を経て中間吐出管１２１から密閉容器１２内に吐出される。
【００３３】
このとき、中間吐出管１２１は上方の駆動要素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ので、未だ比較的温度の低い冷媒ガスを駆動要素１４方向に積極的に供給できるようになり、駆動要素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１２内は中間圧となる。
【００３４】
そして、密閉容器１２内の中間圧の冷媒ガスは、スリーブ１４４から出て冷媒導入管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ＬＲ側に吸入される。吸入された中間圧の冷媒ガスは、ローラ４６とベーン５０の動作により図５で説明したような２段目の圧縮が行なわれて高温高圧の冷媒ガスとなり（圧力は１２ＭＰａＧ程度）、高圧室ＨＲ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を経由してコンプレッサ１０の外部の放熱器等に吐出される。
【００３５】
ここで、コンプレッサ１０の第２の回転圧縮要素３４の上シリンダ３８内には前述の如く給油孔１３１からオイルが確実に供給されるため、第２の回転圧縮要素３４に給油量が不足するといった不都合を回避することができる。
【００３６】
これにより、第２の回転圧縮要素３４の潤滑を確実に行い、性能の確保と信頼性の向上を図ることができるようなる。特に、給油孔１３１は中間仕切板３６にオイル孔８０と連通する横方向の孔と上シリンダ３８の低圧室ＬＲと連通する縦孔を形成するのみで構成できるので、従来のように中間仕切板と第２の回転圧縮要素のシリンダとに孔を形成するものより、構造を簡素化でき、生産コストの高騰も抑制することができるようになる。
【００３７】
また、第２の回転圧縮要素３４への給油構造を、中間仕切板３６の上面（上シリンダ３８側の面）に内周面から上シリンダ３８の半径方向に溝を形成して、当該溝の外径部が上シリンダ３８の低圧室ＬＲ側と連通するようなものとした場合には、ローラ４６の位置により、溝と上シリンダ３８の低圧室ＬＲとが連通される面積が異なるため、シリンダ３８内に供給されるオイルの給油量を調整することが非常に困難となる。
【００３８】
しかしながら、本発明の如く上シリンダ３８の低圧室ＬＲと給油孔１３１により連通することで、孔の径や上シリンダ３８の低圧室ＬＲと連通する位置を調節することで、上シリンダ３８内への給油量を自在に調整することができる。上シリンダ３８の低圧室ＬＲと連通する位置を調節する場合、連通する位置をより回転軸１６側（中心部側）にすれば、ローラ４６の回転により、給油孔１３１と上シリンダ３８の低圧室ＬＲが連通する時間が短くなるので、オイル供給量を少なくでき、より回転軸１６とは反対側にすれば、ローラ４６の回転により、給油孔１３１と上シリンダ３８の低圧室ＬＲが連通する時間が長くなるので、オイル供給量を増やすことができるようになる。
【００３９】
これらにより、第２の回転圧縮要素３４へのオイル供給を低コストで円滑、且つ、より確実に行うことができるようになり、ロータリコンプレッサ１０の信頼性の向上をより一層図ることができるようになる。
【００４０】
【発明の効果】
以上詳述した如く本発明のロータリコンプレッサによれば、第１及び第２の回転圧縮要素をそれぞれ構成するための第１及び第２のシリンダと、これらシリンダ間に介在して各回転圧縮要素を仕切る中間仕切板と、各シリンダの開口面をそれぞれ閉塞し、駆動要素の回転軸の軸受けを有する支持部材と、回転軸に形成されたオイル孔とを備え、オイル孔と第２のシリンダ内の低圧室とを連通する給油孔を、中間仕切板内に形成したので、中間圧となる密閉容器内よりも第２の回転圧縮要素のシリンダ内の圧力が高くなる状況であっても、第２の回転圧縮要素における吸入過程での吸入圧損を利用して、中間仕切板に形成した給油孔からシリンダ内に確実にオイルを供給することができるようになる。
【００４１】
これにより、第２の回転圧縮要素の潤滑を確実に行い、性能の確保と信頼性の向上を図ることができるようなる。特に、給油孔は中間仕切板に孔を形成するのみで構成できるので、構造を簡素化し、生産コストの高騰も抑制することができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例のロータリコンプレッサの縦断面図である。
【図２】図１のロータリコンプレッサの中間仕切板の断面図である。
【図３】図１のロータリコンプレッサの上シリンダ３８の平面図である。
【図４】図１のロータリコンプレッサの上シリンダ内の圧力変動を示す図である。
【図５】図１のロータリコンプレッサの上シリンダの冷媒の吸込−圧縮行程を説明する図である。
【符号の説明】
１０ ロータリコンプレッサ
１２ 密閉容器
１４ 駆動要素
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、４０ シリンダ
３９ 吐出ポート
４２ 偏心部
４４ 偏心部
４６ ローラ
４８ ローラ
５０ ベーン
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
６８ 下部カバー
８０ オイル孔
９２、９４ 冷媒導入管
９６ 冷媒吐出管
１３１ 給油孔
Claims (1)
- 密閉容器内に駆動要素と、該駆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１及び第２の回転圧縮要素をそれぞれ構成するための第１及び第２のシリンダと、
これらシリンダ間に介在して前記各回転圧縮要素を仕切る中間仕切板と、
前記各シリンダの開口面をそれぞれ閉塞し、前記駆動要素の回転軸の軸受けを有する支持部材と、
前記回転軸に形成されたオイル孔とを備え、
前記オイル孔と第２のシリンダ内の低圧室とを連通する給油孔を、前記中間仕切板内に形成したことを特徴とするロータリコンプレッサ。
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