(57)【要約】【課題】コストをかけずに高効率な圧縮機能を提供することができ、同時に設置スペースの削減を図ることも可能となる、２段圧縮式ロータリコンプレッサを提供する。【解決手段】第１及び第２の回転圧縮要素３、４を、中間仕切板５を介して備え、第２の回転圧縮要素４は、ローラ４３とローラ４３に当接するベーン４４とから構成された内部中圧構造の多段圧縮式ロータリコンプレッサにおいて、第２の回転圧縮要素４で高圧状態に圧縮された冷媒ガスの一部を上シリンダ４１内のばね室４１２へ送り込み、ベーン４４の背圧として印加させるバイパス路４５Ｂを、上支持部材４５内部に備えるとともに、バイパス路４５Ｂを通りばね室４２へ冷媒ガスとともに送り込まれたオイルを密閉容器１Ａ内部へ戻して回収させるために、ベーン４４が前進すると回収口５１Ａが開口して密閉容器１Ａ内の空間と連通する回収路５１を、中間仕切板５内部に備えた。【選択図】図２
2012117599.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
密閉容器内に、駆動要素と、それぞれ中間仕切板を介して上下の支持部材で挟持され、前記駆動要素にて駆動される多段式の各回転圧縮要素と、を備え、前記各段の回転圧縮要素は、シリンダと、前記駆動要素の回転軸に嵌合されて前記シリンダ内で偏心回転するローラと、該ローラに当接して前記シリンダ内を低圧室と高圧室とに区画するベーンと、から構成され、前記各段の回転圧縮要素で圧縮され、前記密閉容器内に吐出された中間圧の冷媒ガスを前記最終段の回転圧縮要素に吸引し、圧縮して吐出する内部中圧構造の多段圧縮式ロータリコンプレッサにおいて、
少なくとも最終段の回転圧縮要素の冷媒吐出側から吐出される前記冷媒ガスが密閉容器外へ送り出される、冷媒ガスの経路の一部から分岐して最終段の回転圧縮要素のベーンを押圧するスプリングが収容されたばね室に連通するバイパス路を備えるとともに、
前記バイパス路を通り前記冷媒ガスとともに前記ばね室へ送り込まれた、前記冷媒ガス中に混在するオイルを前記密閉容器内の空間へ戻して回収させるために、前記ベーンがローラに向けて前進すると入口が開口されて、前記ばね室が前記密閉容器内の空間と連結される回収路を備えた、
ことを特徴とする多段圧縮式ロータリコンプレッサ。
【請求項２】
前記バイパス路は、最終段の回転圧縮要素のシリンダ直上の前記上支持部材の内部に設けられているとともに、
前記回収路は、厚さ方向に切断したときの断面が略Ｌ字形状を呈するものを、前記最終段の回転圧縮要素のシリンダの直下の、前記中間仕切板の内部に設けられている、
ことを特徴とする、請求項１に記載の多段圧縮式ロータリコンプレッサ。
【請求項３】
密閉容器内に、駆動要素と、中間仕切板を介して上下の支持部材で挟持され、前記駆動要素にて駆動される第１及び第２の回転圧縮要素と、を備え、前記第２の回転圧縮要素は、シリンダと、前記駆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、該ローラに当接して前記シリンダ内を低圧室と高圧室とに区画するベーンとから構成され、前記第１の回転圧縮要素で圧縮され、前記密閉容器内に吐出された中間圧の冷媒ガスを前記第２の回転圧縮要素に吸引し、圧縮して吐出する内部中圧構造の多段圧縮式ロータリコンプレッサにおいて、
前記第２の回転圧縮要素の冷媒吐出側から吐出される前記冷媒ガスが密閉容器外へ送り出される、冷媒ガスの経路の一部から分岐して前記第２の回転圧縮要素のベーンを押圧するスプリングが収容されたばね室に連通するバイパス路を備えるとともに、
前記バイパス路を通り前記冷媒ガスとともに前記ばね室へ送り込まれた、前記冷媒ガス中に混在するオイルを前記密閉容器内の空間へ戻して回収させるために、前記第２の回転圧縮要素のベーンがローラに向けて前進すると入口が開口されて、前記ばね室が前記密閉容器内の空間と連結される回収路を備え、
前記回収路は、前記ベーンが所定位置まで前進すると、ベーンに封鎖されていた回収用入口が開口されてばね室内に送り込まれていたオイルが密閉容器内の空間へ回収される、
ことを特徴とする多段圧縮式ロータリコンプレッサ。
【請求項４】
前記バイパス路は、第２の回転圧縮要素のシリンダ直上の前記上支持部材の内部に設けられているとともに、
前記回収路は、厚さ方向の断面が略Ｌ字形状を呈するものを、前記第２の回転圧縮要素のシリンダの直下の、中間仕切板の内部に設けられている、
ことを特徴とする、請求項３に記載の多段圧縮式ロータリコンプレッサ。
【請求項５】
密閉容器内に、駆動要素と、該駆動要素にて駆動される単一の回転圧縮要素と、を備え、この回転圧縮要素は、上下支持部材で挟持されたシリンダと、前記駆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、該ローラに当接して前記シリンダ内を低圧室と高圧室とに区画するベーンと、から構成され、前記回転圧縮要素の密閉容器内で低圧の冷媒ガスを圧縮して吐出すると共に、前記回転圧縮要素の冷媒吐出側の圧力が前記ベーンの背圧として印加される、内部低圧構造の圧縮式ロータリコンプレッサにおいて、
回転圧縮要素の冷媒吐出側から吐出される冷媒ガスが密閉容器外へ送り出される、冷媒ガスの吐出経路の一部から分岐し、回転圧縮要素のベーンを押圧するスプリングが収容されたばね室に連通するバイパス路を備えるとともに、
前記バイパス路を通り前記ばね室へ背圧用の冷媒ガスとともに送り込まれた、前記冷媒ガス中に混在するオイルを前記密閉容器内の空間へ戻して回収されるために、前記ベーンがローラに向けて前進すると入口が開口されて、前記ばね室が前記密閉容器内の空間と連結される回収路を備えた、
ことを特徴とする圧縮式ロータリコンプレッサ。
【請求項６】
前記バイパス路は、回転圧縮要素のシリンダ直上の前記上支持部材の内部に設けられているとともに、
前記回収路は、厚さ方向の断面が略Ｌ字形状を呈するものを、前記回転圧縮要素のシリンダ直下の前記下支持部材の内部に設けられている、
ことを特徴とする、請求項５に記載の圧縮式ロータリコンプレッサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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単一又は複数段の回転圧縮要素とを備え、冷媒を回転圧縮要素にて圧縮するロータリコンプレッサに係り、特に、回転圧縮要素を多段に備えた圧縮式ロータリコンプレッサ及び単一の回転圧縮要素を備えた圧縮式ロータリコンプレッサ関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、圧縮式ロータリコンプレッサにあっては、各種タイプのものが提案され開発されているが、その一つとして、回転圧縮要素を多段に備えた圧縮式ロータリコンプレッサ、例えば２段式の圧縮式ロータリコンプレッサが知られている（例えば、特許文献１参照）。【０００３】
このロータリコンプレッサ１００は、図７及び図８に示すように、内部中間圧構造であって、第１の回転圧縮要素１０１の吸込ポート１０３から冷媒ガスが下シリンダ１０２の低圧室側に吸入され、ローラ１０４とベーン１０５の動作により圧縮されて中間圧となり、下シリンダ１０２の高圧室側より図示外の吐出ポートを経て吐出消音室１３０Ａに吐出される。【０００４】
このようにして、中間圧となり、下シリンダ１０２の高圧室側より図示外の吐出ポート及び下支持部材１３０の消音室１３０Ａを経て、ロータリコンプレッサ１００の密閉容器内に吐出される。換言すれば、１段目の圧縮動作が行われることで、密閉容器内は中間圧となる。この密閉容器内に吐出された中間圧の冷媒ガスは、密閉容器内で熱を奪われて冷却される。【０００５】
そして、この中間圧状態の冷媒ガスは、上支持部材１４０に形成された図示しない吸込通路を経由して、第２の回転圧縮要素１１１の上シリンダ１１３の図示外の吸込ポートからシリンダ室１１９の低圧室側に吸入され、ローラ１１４とベーン１１５の動作により２段目の圧縮動作が行われる。これにより、冷媒ガスは、高圧高温の状態となり、高圧室側から図示外の吐出ポートを通り、上支持部材１４０に形成された吐出消音室１４０Ａを経て図示しない冷媒吐出管により密閉容器の外部配管（冷媒回路）に吐出される。【０００６】
このようなロータリコンプレッサ１００に取り付けられたベーン１０５，１１５は、シリンダ１０２，１１３の半径方向に設けられた溝内に設置されており、且つ、シリンダ１０２，１１３の半径方向に移動自在に挿入されている。そして、シリンダ１０２，１１３には、例えば図８に示すシリンダ１０２には、ベーン１０５の後側（密閉容器側）に、シリンダ１０２の外側（密閉容器側）に開口する収納部（以下、「ばね室」とよぶ）１０７Ａが形成されている。また、このばね室１０７Ａには、ベーン１０５をそれぞれ常時ローラ１０４側に付勢するバネ部材１０７を挿入した後、プラグ（抜け止め）１０８を圧入することで閉塞してバネ部材１０７の飛び出しを防いでいる。なお、この図８には下シリンダ１０２のばね室１０７Ａ及びプラグ１０８などを示すものであるが、上シリンダ１１３についても、同様の構成である。【０００７】
ところで、従来、上述のような内部中間圧構造の２段圧縮式ロータリコンプレッサでは、一般に、２段目である高圧状態となる回転圧縮要素の高圧部シールのために必要なオイルが、冷媒ガスとともに密閉容器内の高圧部に直接給油されている。ところが、そのオイルの一部は、冷媒ガスとともに密閉容器外の冷凍サイクルへ吐出している場合が多い。そこで、冷凍サイクルへ冷媒ガスとともに吐出されていくオイルを、ロータリコンプレッサの密閉容器から吐出直後に回収させるように構成したものも提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００７−１００５４４号公報
【特許文献２】特開２００４−１６９６１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、例えば特許文献２に記載のような内部中間圧構造の２段圧縮式ロータリコンプレッサでは、外付けでオイルセパレータを付設してあるので、その分、スペースを必要とすると共に返油回路とする配管を要するので、大型化するとともにコストが嵩んでいる。【００１０】
このような事情につきましては、３段以上に亘り回転圧縮要素を備えた内部中間圧構造の多段圧縮式ロータリコンプレッサや、単一の回転圧縮要素を備えた内部低圧構造の圧縮式ロータリコンプレッサについても同様であり、同じような不都合を生じている。【００１１】
そこで、本発明は、上記した事情に鑑み、コストをかけずに高効率な圧縮機能を提供することができ、同時に設置スペースの削減を図ることも可能となる、多段圧縮式ロータリコンプレッサ及び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ものである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の請求項１に係る多段圧縮式ロータリコンプレッサは、密閉容器内に、駆動要素と、それぞれ中間仕切板を介して上下の支持部材で挟持され、前記駆動要素にて駆動される多段式の各回転圧縮要素と、を備え、前記各段の回転圧縮要素は、シリンダと、前記駆動要素の回転軸に嵌合されて前記シリンダ内で偏心回転するローラと、該ローラに当接して前記シリンダ内を低圧室と高圧室とに区画するベーンと、から構成され、前記各段の回転圧縮要素で圧縮され、前記密閉容器内に吐出された中間圧の冷媒ガスを前記最終段の回転圧縮要素に吸引し、圧縮して吐出する内部中圧構造の多段圧縮式ロータリコンプレッサにおいて、
少なくとも最終段の回転圧縮要素の冷媒吐出側から吐出される前記冷媒ガスが密閉容器外へ送り出される、冷媒ガスの経路の一部から分岐して最終段の回転圧縮要素のベーンを押圧するスプリングが収容されたばね室に連通するバイパス路を備えるとともに、
前記バイパス路を通り前記冷媒ガスとともに前記ばね室へ送り込まれた、前記冷媒ガス中に混在するオイルを前記密閉容器内の空間へ戻して回収させるために、前記ベーンがローラに向けて前進すると入口が開口されて、前記ばね室が前記密閉容器内の空間と連結される回収路を備えた、ことを特徴とする。【００１３】
また、請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記バイパス路が、最終段の回転圧縮要素のシリンダ直上の前記上支持部材の内部に設けられているとともに、
前記回収路は、厚さ方向に切断したときの断面が略Ｌ字形状を呈するものを、前記最終段の回転圧縮要素のシリンダの直下の、前記中間仕切板の内部に設けられている、ことを特徴とする。【００１４】
本発明の請求項３に係る多段圧縮式ロータリコンプレッサは、密閉容器内に、駆動要素と、中間仕切板を介して上下の支持部材で挟持され、前記駆動要素にて駆動される第１及び第２の回転圧縮要素と、を備え、前記第２の回転圧縮要素は、シリンダと、前記駆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、該ローラに当接して前記シリンダ内を低圧室と高圧室とに区画するベーンとから構成され、前記第１の回転圧縮要素で圧縮され、前記密閉容器内に吐出された中間圧の冷媒ガスを前記第２の回転圧縮要素に吸引し、圧縮して吐出する内部中圧構造の多段圧縮式ロータリコンプレッサにおいて、
前記第２の回転圧縮要素の冷媒吐出側から吐出される前記冷媒ガスが密閉容器外へ送り出される、冷媒ガスの経路の一部から分岐して前記第２の回転圧縮要素のベーンを押圧するスプリングが収容されたばね室に連通するバイパス路を備えるとともに、
前記バイパス路を通り前記冷媒ガスとともに前記ばね室へ送り込まれた、前記冷媒ガス中に混在するオイルを前記密閉容器内の空間へ戻して回収させるために、前記第２の回転圧縮要素のベーンがローラに向けて前進すると入口が開口されて、前記ばね室が前記密閉容器内の空間と連結される回収路を備え、
前記回収路は、前記ベーンが所定位置まで前進すると、ベーンに封鎖されていた回収用入口が開口されてばね室内に送り込まれていたオイルが密閉容器内の空間へ回収される、ことを特徴とする。【００１５】
また、請求項４の発明は、請求項３の発明において、前記バイパス路は、第２の回転圧縮要素のシリンダ直上の前記上支持部材の内部に設けられているとともに、前記回収路は、厚さ方向の断面が略Ｌ字形状を呈するものを、前記第２の回転圧縮要素のシリンダの直下の、中間仕切板の内部に設けられている、ことを特徴とする。【００１６】
本発明の請求項５に係る圧縮式ロータリコンプレッサは、密閉容器内に、駆動要素と、該駆動要素にて駆動される単一の回転圧縮要素と、を備え、この回転圧縮要素は、上下支持部材で挟持されたシリンダと、前記駆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、該ローラに当接して前記シリンダ内を低圧室と高圧室とに区画するベーンと、から構成され、前記回転圧縮要素の密閉容器内で低圧の冷媒ガスを圧縮して吐出すると共に、前記回転圧縮要素の冷媒吐出側の圧力が前記ベーンの背圧として印加される、内部低圧構造の圧縮式ロータリコンプレッサにおいて、
回転圧縮要素の冷媒吐出側から吐出される冷媒ガスが密閉容器外へ送り出される、冷媒ガスの吐出経路の一部から分岐し、回転圧縮要素のベーンを押圧するスプリングが収容されたばね室に連通するバイパス路を備えるとともに、
前記バイパス路を通り前記ばね室へ背圧用の冷媒ガスとともに送り込まれた、前記冷媒ガス中に混在するオイルを前記密閉容器内の空間へ戻して回収されるために、前記ベーンがローラに向けて前進すると入口が開口されて、前記ばね室が前記密閉容器内の空間と連結される回収路を備えた、ことを特徴とする。【００１７】
また、請求項６の発明は、請求項５の発明において、前記バイパス路は、回転圧縮要素のシリンダ直上の前記上支持部材の内部に設けられているとともに、
前記回収路は、厚さ方向の断面が略Ｌ字形状を呈するものを、前記回転圧縮要素のシリンダ直下の前記下支持部材の内部に設けられている、ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の請求項１に係る多段圧縮式ロータリコンプレッサによれば、ローラ外周に当接するベーンがローラに向けて前進するときだけ開口して密閉容器内の空間と連結する回収路を設けることで、コストをかけずに高効率な圧縮機能を実現できるようになる。同時に、これによって、オイルセパレータ及び返油のための外部配管を必要とせずに、ロータリコンプレッサの密閉容器内部でオイルの回収を行うことができるようになるので、設置スペースの削減を図ることも可能となる、多段圧縮式ロータリコンプレッサが得られるという利点がある。【００１９】
また、本発明の請求項２によれば、厚さ方向に切断したときの断面が略Ｌ字形状を呈するものを最終段の回転圧縮要素のシリンダ直下の中間仕切板内部に、回収路を設けることで、専用の配管路をわざわざ別に設置することが不要であるので、小型化が図れるという利点がある。【００２０】
本発明の請求項３に係る多段圧縮式ロータリコンプレッサによれば、ローラ外周に当接するベーンがローラに向けて前進するときだけ開口して密閉容器内の空間と連結する回収路を設けることで、コストをかけずに高効率な圧縮機能を実現できるようになる。同時に、これによって、オイルセパレータ及び返油のための外部配管を必要とせずに、ロータリコンプレッサの密閉容器内部でオイルの回収を行うことができるようになるので、設置スペースの削減を図ることも可能となる、２段圧縮式ロータリコンプレッサが得られるという利点がある。【００２１】
また、本発明の請求項４によれば、厚さ方向に切断したときの断面が略Ｌ字形状を呈するものを２段目の回転圧縮要素のシリンダ直下の中間仕切板内部に、回収路を設けることで、専用の配管路をわざわざ別に設置することが不要であるので、小型化が図れるという利点がある。【００２２】
本発明の請求項５に係る多段圧縮式ロータリコンプレッサによれば、ローラ外周に当接するベーンがローラに向けて前進するときだけ開口して密閉容器内の空間と連結する回収路を設けることで、コストをかけずに高効率な圧縮機能を実現できるようになる。同時に、これによって、オイルセパレータ及び返油のための外部配管を必要とせずに、ロータリコンプレッサの密閉容器内部でオイルの回収を行うことができるようになるので、設置スペースの削減を図ることも可能となる、１段圧縮式ロータリコンプレッサが得られるという利点がある。【００２３】
また、本発明の請求項６によれば、厚さ方向の断面が略Ｌ字形状を呈するものを、回転圧縮要素のシリンダ直下の下支持部材に、回収路を設けることで、専用の配管路をわざわざ別に設置することが不要であるので、小型化が図れるという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の実施形態に係る多段圧縮式ロータリコンプレッサの内部構造を示す断面図である。
【図２】その要部を示す拡大断面図である。
【図３】第１の回転圧縮要素のシリンダを下側から見たときの状態を示す底面図である。
【図４】（Ａ）及び（Ｂ）は第２の回転圧縮要素のシリンダ及び中間仕切板などを示す平面図及びその要部拡大図である。
【図５】（Ａ）及び（Ｂ）は第２の回転圧縮要素のシリンダにおけるベーンの前進状態を示す説明図及びその断面図である。
【図６】（Ａ）及び（Ｂ）は第２の回転圧縮要素のシリンダにおけるベーンの後退状態を示す説明図及びその断面図である。
【図７】従来の２段式の圧縮式ロータリコンプレッサの構造を示す断面図である。
【図８】図７に示す圧縮式ロータリコンプレッサの下シリンダの要部を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明の実施形態について、添付図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る多段圧縮式ロータリコンプレッサ１の要部を示すものであり、この多段圧縮式ロータリコンプレッサ１は、密閉容器１Ａ内に、ロータ２２及びステータ２３からなり駆動要素を構成する電動要素２と、この電動要素２にて駆動される第１の回転圧縮要素３及び第２の回転要素４と、中間仕切板５とを備えている。
【００２６】
第１及び第２の回転圧縮要素３，４は、扁平な略円盤状のシリンダ３１，４１と、電動要素２の回転軸２１に偏心状態で形成された偏心部３２，４２に嵌合されてシリンダ３１，４１内部で偏心回転するローラ３３，４３と、このローラ３３，４３に当接してシリンダ３１，４１内を低圧室と高圧室とに区画するベーン３４，４４と、支持部材３５，４５と、をそれぞれ備えている。
【００２７】
このうち、第１の回転圧縮要素３の一部を構成するシリンダ（以下、これを「下シリンダ」とよぶ）３１には、図３に示すように、ローラ３３が偏心回転するスペースである略真円形状の空間からなるシリンダ室３１０と、ベーン３４を収容する細幅溝形状のベーン室３１１と、ベーン室３１１内部のベーン３４を背面から押圧するスプリング３６を収容するためにベーン室３１１よりも幅広空間からなる一部開口した縦孔３１２Ａとこの縦孔３１２Ａと下シリンダ３１の外周面３１Ａとの間を連通するようにシリンダ内部にトンネル状に設けた横孔３１２Ｂとからなるばね室３１２と、ばね室３１２の外周面３１Ａに開口した入口を塞ぐプラグ３１３と、を設けている。
【００２８】
本実施形態では、シリンダ室３１０、ベーン室３１１は、略円盤状を呈する下シリンダ３１の上下両面まで貫通して形成されている。このように、上述の各室は、上下同一形状で貫通する状態で開口されているが、各室にローラ３３及びベーン３４をそれぞれ挿入後、下シリンダ３１の上下両面は中間仕切板５及び支持部材３５で密着状態に挟持されるので、脱落することがない。
【００２９】
ばね室３１２は、下シリンダ３１の下面に開口した縦孔３１２Ａ及びこれに連通し下シリンダ３１の外周面３１Ａまで貫通する横孔３１２Ｂで構成されている。即ち、縦孔３１２Ａについては、ベーン室３１１よりも幅広空間からなりベーン室３１１と連なる状態で、かつ、下シリンダ３１の上面側に開口するような状態で抉られて形成されている。これにより、第１の回転圧縮要素３側の支持部材（以下、「下支持部材」とよぶ）３５の上面側に設けた浅い溝３５Ｂを介して、密閉容器１Ａ内部に満たされた中圧状態の冷媒ガスが、ばね室３１２の内部へ侵入できるようになっている。
【００３０】
一方、横孔３１２Ｂについては、上述の縦孔３１２Ａと下シリンダ３１の外周面３１Ａとの間を連通するようにシリンダ３１の内部にトンネル状に形成されており、スプリング３６を奥部の縦孔３１２Ａまで挿入させたのちに、プラグ３１３を圧入させて外周面３１Ａに開口された入口を塞ぐようになっている。
【００３１】
また、下シリンダ３１には、図３に示すように、ロータリコンプレッサ１の密閉容器１Ａと外部接続した図示しない所要の冷凍サイクルを経由して、ロータリコンプレッサ１の密閉容器１Ａ内部へ還流されてきた低圧状態の冷媒ガスを、シリンダ室３１０へ再び取り込ませるための吸入孔３１４と、シリンダ室３１０で加圧され中間圧状態となった冷媒ガスをシリンダ室３１０から取出して第２の回転圧縮要素４へ送り込ませるための吐出孔３１５とが、シリンダ室３１０の内周面に開口されている。
【００３２】
吸入孔３１４及び吐出孔３１５は、それぞれ、吸入ポート３１４Ａ及び吐出ポート３１５Ａに連通している。吸入ポート３１４Ａは、図示外の吸込通路を経由してロータリコンプレッサ１外部の図示しない冷凍サイクルの冷媒回路と接続されている。吐出ポート３１５Ａは、ロータリコンプレッサ１の密閉容器１Ａ内部と連通している。
【００３３】
ローラ３３は、下シリンダ３１のシリンダ室３１０内部で偏心しながらほぼ１回転程度回転することで、シリンダ室３１０内部に吸引した冷媒を吸入当初の低圧状態から吐出時の中圧状態まで圧縮動作を行わせるものである。本実施形態のローラ３３は、外形形状が真円形状となっているが、回転軸２１に偏心状態で設けた偏心部３２に固設されており、シリンダ室３１０内部を偏心状態で回転する。
【００３４】
ベーン３４は、縦断面略矩形状を有し縦方向に起立した薄板形状のもので構成されており、基端面がスプリング３６によって押圧されているとともに、先端面がスプリング３６の弾性力でローラ３３の外周に常時密接状態で当接している。
【００３５】
本実施形態の下支持部材３５は、下側から下シリンダ３１を支持するとともに、下シリンダ３１の上側に密着状態で配置の中間仕切板５との間で下シリンダ３１を密着状態に挟持する。この下支持部材３５は、図１、２に示すように、シリンダ室３１０から吐出されてくる中間圧の冷媒を取り込んで消音させる下消音室３５Ａ等の他に、図２に示す、上述した浅い溝３５Ｂがばね室３１２の一部である縦孔３１２Ａまで重なるような状態で連通し、かつ、外周面に至るまで形成されている。
なお、この縦孔３１２Ａは、下シリンダ３１の下面側から抉るようにして下面側のみに開口させて構成してもよいが、本実施形態では、上述したように上下両面まで貫通して開口させてある。
【００３６】
スプリング３６は、圧縮コイルばねを用いており、ばね室３１２に収容させた状態であっても圧縮された状態を常時保持するようになっている。そのため、スプリング３６の自然長がばね室３１２の長手方向の長さ寸法よりも長いものを用いている。これにより、スプリング３６は、ばね室３１２に収容されて最大に伸長したときであっても、ベーン３４を押圧させる弾性力を確実に付勢可能とする作用が得られる。
【００３７】
一方、第２の回転圧縮要素の一部を構成するシリンダ（以下、これを「上シリンダ」とよぶ）４１には、図４に示すように、第１の回転圧縮要素の下シリンダ３１と同様に、ローラ４３が偏心回転する略真円形状の空間からなるシリンダ室４１０と、ベーン４４を収容する細幅溝形状のベーン室４１１と、ベーン室４１１内部のベーン４４を背面から押圧するスプリング４６を収容するためにベーン室４１１よりも幅広空間からなるばね室４１２と、第１の回転圧縮要素３で圧縮された中間圧状態の冷媒をシリンダ室４１０へ取り込ませるための吸入孔４１４と、シリンダ室４１０で加圧され高圧状態となった冷媒ガスをシリンダ室４１０から取出し、図示外の冷媒吐出管からロータリコンプレッサ１の外部に吐出させるための吐出孔４１５と、が設けられている。
【００３８】
また、上シリンダ４１に設けたばね室４１２は、第１の回転圧縮要素３のばね室３１２と同様に、縦孔４１２Ａ及び横孔４１２Ｂで構成されている。
このうち、縦孔４１２Ａは、第１の回転圧縮要素３の下シリンダ３１と同様に、図４に示すように開口形状が真円形状を呈するようにして、図５（Ａ）に示すように上シリンダ４１の上面から下面まで達するように貫通して穿設されている。このように、縦孔４１２Ａを上シリンダ４１の上下両面を貫通させるように開口してあるのは、後述する支持部材４５の内部に形成したバイパス路４５Ｂの出口４５１とこの縦孔４１２Ａの上面側の開口部分とを連通させるためと、後述する中間仕切板５の回収路５１の回収口５１Ａとこの縦孔４１２Ａの下面側の開口部分とを連通させるためである。なお、中間仕切板５の回収路５１の回収口５１Ａとこの縦孔４１２Ａの下面側の開口部分とを連通状態については、後に詳述する。
【００３９】
一方、横孔４１２Ｂは、第１の回転圧縮要素３のばね室３１２の横孔３１２Ｂと同様、上述の縦孔４１２Ａと上シリンダ４１の外周面４１Ａとの間を連通するようにして、上シリンダ４１内部にトンネル状に、上シリンダ４１の外周面４１Ａまで貫通して形成されている。この横孔４１２Ｂは、上シリンダ４１の外周面４１Ａに開口された孔からスプリング４６を奥部の縦孔４１２１Ａまで挿入させたのちに、プラグ４１３を圧入させ、その孔の入口を塞ぐようになっている。
【００４０】
このように、本実施形態の上シリンダ４１にも、上下両面を貫通する状態で、シリンダ室４１０と、ベーン室４１１と、ばね室４１２とを設けている。このうちのばね室４１２については、縦孔４１２Ａが上シリンダ４１の上下両面を貫通して開口させる必要がある。このように縦孔４１２１Ａを構成することで、後述する上支持部材４５内部のバイパス路４５Ｂとの連通及び中間仕切板５内部の回収路５１と連通状態が確保される。尚、ベーン室４１１については、上シリンダ４１の上面まで開口させずに下面側のみ開口させ、厚さ方向に抉るような構成であってもよい。
【００４１】
本実施形態の支持部材（以下、「上支持部材」とよぶ）４５は、上シリンダ４１の上面側にその上から密接状態で当接しており、上シリンダ４１の下側に設けた中間仕切板５との間で、上シリンダ４１を挟持する。この上支持部材４５には、シリンダ室４１０から吐出されてくる高圧の冷媒を取り込んで消音させる上消音室４５Ａの他に、図５及び図６に示すように、高圧状態に圧縮され上消音室４５Ａに吐出された冷媒ガスの一部を上シリンダ４１のばね室４１２へ導入させベーンの背圧として印加させるため、トンネル状のバイパス回路４５Ｂ（消音室の一部を構成）がばね室４１２に連通するような状態で内部に形成されている。
【００４２】
中間仕切板５には、上シリンダ４１のばね室４１２の縦孔４１２Ａの下部開口に対応する部位に、この開口と連通可能な回収用入口５１Ａを有する回収路５１がその内部に形成されている。
【００４３】
本実施形態の回収路５１は、中間仕切板５を厚さ方向に切断したときの断面が略Ｌ字形状を呈するものであって、図５（Ａ）に示すように、回収用入口５１Ａがばね室４１２の縦孔４１２Ａの下面側開口に対面するようにその直下に開口している。また、この回収路５１には、回収用出口５１Ｂが中間仕切板５の外周面に開口されて密閉容器１Ａ内の空間と連通している。
【００４４】
本実施形態の回収用入口５１Ａは、真円形状であるが、例えばベーン４４の前進する前側方向に沿って次第に拡大するような逆三角形或いは次第に縮小するような三角形などとしたり、前側方向に沿って長尺形状を有する長方形などに構成して、ベーン４４の前進位置に応じてオイルの排出量を調整させるようにしてもよい。また、中間仕切板５の内部に、設ける回収路５１の、ばね室の縦孔４１２Ａの下面側開口に対面したその直下の部分に開口させる回収用入口としては、長孔溝状などに開口してあってもよい。
【００４５】
即ち、この回収路５１は、図５に示すように、上シリンダ４１のベーン室４１１に進退可能に収容されているベーン４４が所定位置まで前進すると、ベーン４４に封鎖されていた回収用入口５１Ａが開く。このため、ばね室４１２内に送り込まれていたオイルが開口された回収用入口５１Ａから密閉容器１Ａ内の空間へ回収されるようになっている。一方、この回収路５１は、図６に示すように、ベーン４４が上記の所定位置よりも後退すると、回収用入口５１Ａがベーン４４に封鎖されて閉じる。なお、この回収用入口５１Ａの開口位置は、ベーン室４１１と縦孔４１２Ａとの双方の境界部分での下部開口に対応する部分でもよい。
【００４６】
次に、本実施形態の多段圧縮式ロータリコンプレッサ１における基本動作である、２段階での圧縮動作について、図面を参照しながら説明する。
図１において、図示されない配線を介して圧縮機１の電動要素２のステータ２３側の図示外のコイルが通電されると、電動要素２が起動してロータ２２が回転する。この回転により、回転軸２１と一体に固設された上、下偏心部３２，４２に嵌合する、上、下ローラ３３，４３が、それぞれ上、下シリンダ３１，４１のシリンダ室３１０，４１０内を偏心回転する。
【００４７】
これにより、図示外の冷媒導入管および下支持部材３５に形成された図示外の吸込通路を経由して下シリンダ３１の吸込ポート３１４Ａ（図３参照）からシリンダ室３１０の低圧室（図３では上空間）側に吸入された低圧の冷媒ガスは、ローラ３３とベーン３４の動作により圧縮されて中間圧となり、下シリンダ３１の高圧室側より吐出ポート３１５Ａ及び消音室３５Ａを経て密閉容器１Ａ内に吐出される。これによって、１段目の圧縮動作が行われ、密閉容器１Ａ内は中間圧となる。
【００４８】
この密閉容器１Ａ内に吐出された中間圧の冷媒ガスは、密閉容器１Ａ内で熱を奪われて冷却される。
【００４９】
そして、この中間圧状態の冷媒ガスは、上支持部材４５に形成された図示しない吸込通路を経由して、図４に示す第２の回転圧縮要素４の上シリンダ４１の吸込ポート４１４Ａからシリンダ室４１０の低圧室側（図４（Ａ）では上側空間）に吸入され、ローラ４３とベーン４４の動作（１サイクルの圧縮工程が、図５→図６→図５）により２段目の圧縮動作が行われる。これにより、冷媒ガスは、図５に示す高圧高温の状態となり、高圧室側から吐出ポート４１５Ａを通り、上支持部材４５に形成された吐出消音室４５Ａを経て図示しない冷媒吐出管により密閉容器１Ａの外部配管（冷媒回路）に吐出される。
【００５０】
次に、本発明に係る上、下シリンダ３１，４１において、主に、ばね室３１２，４１２及びこれらに導入する冷媒ガス及びオイルなどの動作について説明する。
第１の回転圧縮要素３の下シリンダ３１のシリンダ室３１０では、１段目の圧縮動作のため偏心回転するローラ３３により、図３に示す低圧状態の冷媒ガスを低圧室へ吸入する初期状態から、冷吐出させる終期状態までの間、その室内（この低圧室が最終的には高圧室となる）で中間圧まで冷媒ガスを圧縮させる。この１サイクルの間、冷媒ガスを導入するシリンダ室３１０の内部に冷媒ガスを密閉状態で保持するために、換言すれば、低圧室と高圧室とを分離して区画させるために、シリンダ室３１０内のローラ３３にベーン３４の先端を確りと当接させることが重要となっている。
【００５１】
そこで、ベーン３４をローラ３３の外周面に圧接させるために、前述したように、ばね室３１２の内部に収容させるスプリング３６でベーン３４を背面から押圧させ、その弾性力でベーン３４をローラ３３の外周面に圧接させている。ところが、この第１の回転圧縮要素３の下シリンダ３１では、前述のように、１段目の圧縮動作により冷媒ガスを中間圧の状態まで圧縮させる構成である。このため、ベーン３４への押圧力は、第２の回転圧縮要素４でのベーンに作用させるのに必要な押圧力程には大きな力を必要とはしない。換言すれば、第２の回転圧縮要素４での２段目の圧縮動作のような高圧圧縮まで圧縮を行うものではない。
【００５２】
このような事情から、ロータリコンプレッサ１の密閉容器１Ａ内に充満している中間圧の冷媒ガスを、ばね室３１２と密閉容器１内部との間を連通させる浅い溝３５Ｂを介して、縦孔３１２Ａの開口部分からばね室３１２の内部に取り込み、そのガス圧を追加的にベーン３４に印加すれば充分である。従って、第１の回転圧縮要素３では、図２に示すように、上記のようなオイルの吸入動作が行われる。
【００５３】
次に、ロータリコンプレッサ１の密閉容器１Ａ内に充満する冷媒ガスは、第１の回転圧縮要素３での中間圧が、密閉容器１Ａ外部の配管などを経由せずに、そのまま密閉容器１Ａ内部の第２の回転圧縮要素４に導入される。なお、用途などによっては中間ガスの冷却が必要なものもあるため、本発明では、外部配管を経由する構成であってもよい。
【００５４】
第２の回転圧縮要素４の上シリンダ４１のシリンダ室４１０でも、図５及び図６に示すように、同様のプロセスを経ることで２段目の圧縮動作が行われ、中間圧状態の冷媒ガスが高圧状態に圧縮される。このため、シリンダ室４１０内部の最終圧力である高圧の圧縮状態に対応するべく、ベーン４４を押圧するスプリング４６による弾性力の他に、ばね室４１０内部で高圧の冷媒ガスの圧力を利用して、ベーン４４を追加的に押圧している。
【００５５】
即ち、シリンダ室４１０から高圧状態に圧縮された冷媒ガスが吐出される上消音室４５Ａからばね室４１２の縦孔４１２Ａの開口部分まで連通するような状態で、上支持部材４５内部に形成されているバイパス路４５Ｂ及び縦孔４１２Ａの開口部分を経由して、高圧の冷媒ガスの一部をばね室４１２へ導入させる。これにより、ばね室４１２内部に導入された冷媒ガスを、ベーン４４の背圧として印加させる。
【００５６】
ところで、２段目の圧縮動作が行われ、中間圧状態から高圧状態に圧縮された冷媒ガスは、上述したように、シリンダ室４１０内部の高圧室側から吐出ポート４１５Ａを通り、上支持部材４５に形成された吐出消音室４５Ａを経て、図示しない冷媒吐出管により密閉容器１Ａの外部配管（冷媒回路）に吐出される。この場合、その冷媒ガスには、そのガスの種類にもよるが、例えば炭酸ガスなどの場合にはΔ８ＭＰa程度の差圧（例えば、５ＭＰa→１３ＭＰa）となるまで大きく昇圧される。このように差圧が大きいと、圧縮室内外などでの漏れ防止のためシール材として多量のオイルが必要となるが、一般に、内部低圧型や内部中圧型の圧縮機では、供給したオイルが密閉容器１Ａ内部で分離され再使用されることなく、直接外部配管に放出されるので、冷凍サイクル中のオイル量が増加していた。
【００５７】
そこで、本発明では、上述したように、中間仕切板５の内部に、ばね室４１２の縦孔４１２Ａの下部開口に連通可能な回収用入口５１Ａを有する回収路５１を形成している。
【００５８】
即ち、第１の回転圧縮要素３の下シリンダ３１から中圧状態まで圧縮されてきた冷媒ガスが、図５（Ａ）に示すようにベーン４４が所定位置より前に前進移動することで、ベーン室４１１の内部空間が増大する。そして、このベーン室４１１内部空間の増大に伴い、これと連通するばね室４１２の内部圧力が低下することで、第２の回転圧縮要素４の上シリンダ４１の高圧状態にある消音室４５Ａ側との間に差圧が発生する。
【００５９】
その結果、この差圧により、図５（Ｂ）に示すように、第２の回転圧縮要素４の上シリンダ４１の吸込ポート４１４Ａから上シリンダ室４１のばね室４１２へ向けて、消音室４５Ａ内部の冷媒ガス及びこれに混入されているオイルが、バイパス路４５Ｂを介して流入する。この結果、前述したように、ばね室４１２の内圧が増大することにより、この高圧状態の冷媒ガスを利用してベーン４４の背面には、高圧の冷媒ガスによる圧力がスプリング４６の弾性力とともに付与される。
【００６０】
また、このとき、図５（Ａ）に示すように、シリンダ室４１０には、ベーン４４で２分割された一方側の空間である、高圧室（図５（Ａ）では下部側空間）内の冷媒ガスが高温高圧状態の状態となり、高圧室側から吐出ポート４１５Ａを通り、上支持部材４５に形成された吐出消音室４５Ａを経て図示しない冷媒吐出管により密閉容器１Ａの外部配管（冷媒回路）に吐出されるが、この冷媒ガス中にはオイルの混入が可及的に抑えられる。
【００６１】
即ち、図５（Ａ）に示す状態のとき、高圧状態となったばね室４１２の縦孔４１２Ａの下部側の開口部分には、それまでベーン４４で塞がれていた回収路５１の回収用入口５１Ａが、ベーン４４の前進動作で開放される。このため、高圧状態のばね室４１２と中間仕切板５の回収路５１内部とが連通する。一方、この回収路５１の回収用出口５１Ｂは、ロータリコンプレッサ１の密閉容器１Ａ内部に対して常時開放された連通状態である。
【００６２】
従って、高圧状態にあるばね室４１２の縦孔４１２Ａから中圧状態にある密閉容器１Ａ内部に向けて、その差圧を利用してばね室４１２内部のオイル、さらには第２の回転圧縮要素４の上シリンダ４１の高圧状態にある消音室４５Ａ側のオイルまでもが排出される。かくして、吐出消音室４５Ａを経て図示しない冷媒吐出管により密閉容器１Ａの外部に吐出される筈の冷媒ガス中に混在していたオイルの多くが、密閉容器１Ａの外部に吐出されるのではなく、密閉容器１Ａから外部へ吐出される前に密閉容器１Ａ内部に回収されるわけである。
【００６３】
従って、従来は、オイルの多くが、図示しない冷媒吐出管により密閉容器１Ａの外部に吐出されていたものが、本実施形態によれば、密閉容器１Ａの外部の冷凍サイクルに漏出されることが効果的に抑えられる。この結果、冷凍効果が高められるとともに、冷凍サイクルへ漏出することで減少していたオイルの補給量及び補給頻度を低下させることができる。
【００６４】
また、従来は、冷凍サイクルへのオイルの漏出量が無視できない程度に多い場合に必要とされていたため、密閉容器１Ａに付設して外部に設置していたオイルセパレータ等のオイル分離手段及び返油用の配管の設置が、本実施形態によれば省くことができる。このため、その分だけ設置スペースの削減を図ることができるとともに、コストの削減も可能となる。
【００６５】
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載の要旨を逸脱しない範囲で各種の変形実施が可能である。
【００６６】
即ち、本実施形態では、上下２段の回転圧縮要素からなる多段圧縮式ロータリコンプレッサで構成したが、３段以上の回転圧縮要素からなる多段圧縮式ロータリコンプレッサであってもよい。その場合には、少なくとも、最終段の回転圧縮要素と次位の回転圧縮要素との間に介装させる中間仕切板に、回収路を設ければよい。一方、最終段の回転圧縮要素の直上の上支持部材には、バイパス路を設けるようにする。
【００６７】
さらに、本発明では、単一の回転圧縮要素を備えた構成のものであってもよい。この場合には、回転圧縮要素の一部であるシリンダを挟持する上下の支持部材のうちの下支持部材に回収路を設ければよい。一方、上支持部材には、バイパス路を設けるようにする。
【符号の説明】
【００６８】
１    多段圧縮式ロータリコンプレッサ
１Ａ    密閉容器
２２    ロータ
２３    ステータ
２    電動要素
２１    回転軸
３    第１の回転圧縮要素
３１    下シリンダ
３１０，４１０    シリンダ室
３１１，４１１    ベーン室
３１２，４１２    ばね室
３１２Ａ    縦孔
３１２Ｂ    横孔
３１３，４１３    プラグ
３２，４２    偏心部
３３，４３    ローラ
３４，４４    ベーン
３５，４５    支持部材
３１４，４１４    吸入孔
３１４Ａ    吸入ポート
３１５    吐出孔
３１５Ａ
吐出ポート
３５Ｂ    浅い溝
３６，４６    スプリング
４    第２の回転要素
４１    上シリンダ
４１２Ａ    縦孔
４１２Ｂ    横孔
４１５    吐出孔
４５Ｂ    バイパス路
４５１    出口
５    中間仕切板
５１    回収路
５１Ａ    回収口（入口）
５１Ｂ    回収用出口
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2012117599.tif 000007
【図６】
2012117599.tif 000008
【図７】
2012117599.tif 000009
【図８】
2012117599.tif 000010
【国際調査報告】
2012117599.tif 000011
2012117599.tif 000012
2012117599.tif 000013