(57)【要約】【課題】効率がより一層向上したロータリ圧縮機を提供する。【解決手段】圧縮部は、軸線Ｏ回りに旋回するピストンロータ１３Ａと、ピストンロータ１３Ａを外周側から覆うシリンダ１２Ａと、シリンダ１２Ａとともに圧縮室を形成する上部軸受、及び下部軸受と、圧縮室内に配置され、圧縮室を低圧空間Ｖｌと高圧空間Ｖｈとに分離するブレードＢと、を有し、ブレードＢの内部は、径方向を基準として、高圧空間Ｖｈ側に位置する第一領域Ａ１と、低圧空間Ｖｌ側に位置する第二領域Ａ２とに分けられており、第一領域Ａ１は中空部とされている。【選択図】図２
2020183727.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸線回りに回転可能なクランクシャフトと、
該クランクシャフトの回転に伴って冷媒を圧縮する圧縮室が形成された圧縮部と、
前記クランクシャフト、及び前記圧縮部が収容される吐出空間を形成するハウジングと、
を備え、
前記圧縮部は、
前記クランクシャフトに設けられ、前記軸線から偏心した位置で該軸線回りに旋回するピストンロータと、
該ピストンロータを外周側から覆う環状のシリンダと、
該シリンダをそれぞれ前記軸線方向から覆うことで、前記シリンダとともに前記圧縮室を形成する上部軸受、及び下部軸受と、
前記圧縮室内に配置され、前記軸線に対する径方向に延びるとともに、先端が前記ピストンロータの外周面に当接した状態で径方向に移動可能とされ、前記圧縮室を低圧空間と高圧空間とに分離するブレードと、
を有し、
前記ブレードの内部は、前記径方向を基準として、前記高圧空間側に位置する第一領域と、前記低圧空間側に位置する第二領域とに分けられており、前記第一領域は中空部とされているロータリ圧縮機。
【請求項２】
前記第二領域は、中実部とされている請求項１に記載のロータリ圧縮機。
【請求項３】
前記シリンダには、前記ブレードを収容する空間であるブレード収容部が形成され、
前記第一領域は、前記ブレード収容部を通じて前記吐出空間に連通されている請求項１又は２に記載のロータリ圧縮機。
【請求項４】
前記第一領域には、前記径方向に直交する方向に延びるとともに、前記径方向に間隔をあけて配列された複数の放熱フィンが設けられている請求項１から３のいずれか一項に記載のロータリ圧縮機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ロータリ圧縮機に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば空調装置における冷媒の圧縮に用いられる装置として、ロータリ圧縮機が知られている。ロータリ圧縮機は、シャフトと、シャフトの偏心部に装着されたピストンロータと、ピストンロータを収容するシリンダ室を有するシリンダと、シリンダ室の軸方向両側に配置される上部軸受、及び下部軸受と、シリンダ室内に向かって突出するブレードと、これらを収容するハウジングと、を備えている。ブレードは、ピストンロータの外周面に常態的に摺接することで、シリンダ室を低圧空間と高圧空間に分けている（下記特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−１３７００８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上記の高圧空間では圧縮後の高温高圧の冷媒が流通しているのに対して、低圧空間では圧縮前の低温低圧の冷媒が流通している。これら高温高圧の冷媒と低温低圧の冷媒とは、ブレードのみを介して隣接している。したがって、当該ブレードを経て高温側の冷媒の熱が、低温側の冷媒に向かって伝播してしまう可能性がある。その結果、圧縮前の冷媒が加温され、ロータリ圧縮機の効率が低下してしまう。
【０００５】
本発明は上記課題を解決するためになされたものであって、効率がより一層向上したロータリ圧縮機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一態様に係るロータリ圧縮機は、軸線回りに回転可能なクランクシャフトと、該クランクシャフトの回転に伴って冷媒を圧縮する圧縮室が形成された圧縮部と、前記クランクシャフト、及び前記圧縮部が収容される吐出空間を形成するハウジングと、を備え、前記圧縮部は、前記クランクシャフトに設けられ、前記軸線から偏心した位置で該軸線回りに旋回するピストンロータと、該ピストンロータを外周側から覆う環状のシリンダと、該シリンダをそれぞれ前記軸線方向から覆うことで、前記シリンダとともに前記圧縮室を形成する上部軸受、及び下部軸受と、前記圧縮室内に配置され、前記軸線に対する径方向に延びるとともに、先端が前記ピストンロータの外周面に当接した状態で径方向に移動可能とされ、前記圧縮室を低圧空間と高圧空間とに分離するブレードと、を有し、前記ブレードの内部は、前記径方向を基準として、前記高圧空間側に位置する第一領域と、前記低圧空間側に位置する第二領域とに分けられており、前記第一領域は中空部とされている。
【０００７】
上記構成によれば、ブレードの内部が、高圧空間側に位置する第一領域と、低圧空間側とに位置する第二領域とに分けられ、第一領域は中空部とされている。したがって、例えばブレードの内部が全体として中実である構成に比べて、ブレードの断熱性を高めることができる。その結果、高圧空間側から低圧空間側に向かう熱の移動を抑制することができる。
【０００８】
上記ロータリ圧縮機では、前記第二領域は、中実部とされていてもよい。
【０００９】
上記構成によれば、例えばブレードの内部が全体として中空である構成に比べて、ブレードの強度を確保することができる。つまり、上記の構成によれば、ブレードの断熱性と強度とを両立させることができる。
【００１０】
上記ロータリ圧縮機では、前記シリンダには、前記ブレードを収容する空間であるブレード収容部が形成され、前記第一領域は、前記ブレード収容部を通じて前記吐出空間に連通されていてもよい。
【００１１】
上記構成によれば、ブレード収容部を通じて、第一領域が吐出空間に連通されている。ここで、吐出空間内には、圧縮部で圧縮されてからある程度の時間を経た冷媒が流通している。圧縮直後の冷媒が例えば１５０℃程度（高温）であるのに対して、吐出空間内に流通している冷媒は１００℃程度（中間温度）となる。上記の構成では、このような中間温度の冷媒が、ブレード収容部を通じてブレード内の第一領域に流れ込む。したがって、高圧空間側と低圧空間側との間の熱の移動を、当該中間温度の冷媒が介在することによって抑制することができる。
【００１２】
上記ロータリ圧縮機では、前記第一領域には、前記径方向に直交する方向に延びるとともに、前記径方向に間隔をあけて配列された複数の放熱フィンが設けられていてもよい。
【００１３】
上記構成によれば、第一領域内に放熱フィンが設けられていることによって、当該第一領域内の冷媒と、第一領域の外側（即ち、高圧空間内）の冷媒との間における熱の移動を促進することができる。これにより、ブレードを介して高圧空間側から低圧空間側に向かう熱の移動を抑制することができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、効率がより一層向上したロータリ圧縮機を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の第一実施形態に係るロータリ圧縮機の縦断面図である。
【図２】本発明の第一実施形態に係るピストンロータ、及びブレードの構成を示す横断面図である。
【図３】本発明の第一実施形態に係るブレードの構成を示す横断面図である。
【図４】本発明の第二実施形態に係るブレードの構成を示す横断面図である。
【図５】図４の一部を示す要部拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
［第一実施形態］
本発明の第一実施形態について、図１から図３を参照して説明する。図１に示すように、本実施形態に係るロータリ圧縮機１００は、アキュムレータ２４と、吸入管２６Ａ、２６Ｂと、圧縮機本体１０と、を備えている。圧縮機本体１０は、軸線Ｏに沿って延びるクランクシャフト１６と、クランクシャフト１６を回転させるモータ１８と、クランクシャフト１６の回転に伴って冷媒を圧縮する圧縮部１０Ａと、クランクシャフト１６、モータ１８、及び圧縮部１０Ａを覆うハウジング１１と、を備えている。
【００１７】
圧縮部１０Ａは、クランクシャフト１６の回転に伴って軸線Ｏから偏心した位置（ロータ軸線Ｏ１，Ｏ２）で軸線Ｏ回りに旋回（回転）するピストンロータ１３Ａ、１３Ｂ（第一ピストンロータ１３Ａ、第二ピストンロータ１３Ｂ）と、これら第一ピストンロータ１３Ａ、及び第二ピストンロータ１３Ｂを外周側から覆うことで、これらを収容する環状のシリンダ１２Ａ、１２Ｂと、クランクシャフト１６を回転可能に支持する上部軸受１７Ａ、及び下部軸受１７Ｂと、シリンダ１２Ａ、１２Ｂ内に形成された圧縮室Ｃを２つの空間に分離するブレードＢと、を有している。
【００１８】
圧縮部１０Ａは、円筒形状のハウジング１１内に、シリンダ１２Ａ、１２Ｂが上下２段に設けられた、いわゆる２気筒タイプのロータリ圧縮機である。ハウジング１１は、シリンダ１２Ａ、１２Ｂを囲うことで、圧縮された冷媒が排出される吐出空間Ｖを形成する。シリンダ１２Ａ、１２Ｂの内部には、各々、シリンダ内壁面の内側よりも小さな外形を有する円筒状の第一ピストンロータ１３Ａ、第二ピストンロータ１３Ｂが配置されている。第一ピストンロータ１３Ａ、第二ピストンロータ１３Ｂは、各々、クランクシャフト１６におけるクランク軸１４Ａ、１４Ｂ（第一クランク軸１４Ａ、第二クランク軸１４Ｂ）に挿入固定されている。
【００１９】
上段側のシリンダ１２Ａの第一ピストンロータ１３Ａと、下段側の第二ピストンロータ１３Ｂとは、その位相が互いに１８０°だけ異なるように設けられている。即ち、第一ピストンロータ１３Ａは、第二ピストンロータ１３Ｂの偏心方向とは反対の方向に偏心している。また、上下のシリンダ１２Ａ、１２Ｂの間には、ディスク状の仕切板１５が設けられている。仕切板１５により、上段側のシリンダ１２Ａ内の空間と、下段側の空間とが互いに区画されて、それぞれ圧縮室Ｃ１とＣ２とされている。
【００２０】
シリンダ１２Ａ、１２Ｂは、上部軸受１７Ａ、及び下部軸受１７Ｂによってハウジング１１に固定されている。より具体的には、上部軸受１７Ａは圧縮部１０Ａの上部に固定された円盤状をなしており、その外周面はハウジング１１の内周面に固定されている。下部軸受１７Ｂは圧縮部１０Ａの下部に固定された円盤状をなしており、その外周面はハウジング１１の内周面に固定されている。上部軸受１７Ａは、上段側のシリンダ１２Ａを上方（軸線Ｏ方向一方側）から覆っている。また、下部軸受１７Ｂは、下段側のシリンダ１２Ｂを下方（軸線Ｏ方向他方側）から覆っている。つまり、上部軸受１７Ａは、シリンダ１２Ａ、及び仕切板１５とともに、上記の圧縮室Ｃ１を形成し、下部軸受１７Ｂは、シリンダ１２Ｂ、及び仕切板１５とともに、上記の圧縮室Ｃ２を形成する。なお、ロータリ圧縮機１００は、このような２気筒ではなく、１気筒であってもよい。１気筒の場合、上記の仕切板１５を設けることなく、シリンダの軸線Ｏ方向両側を、それぞれ上部軸受１７Ａ、及び下部軸受１７Ｂによって覆う構成が採られる。
【００２１】
圧縮機本体１０には、圧縮機本体１０への供給に先立って冷媒を気液分離するアキュムレータ２４がステー２５を介してハウジング１１に固定されている。アキュムレータ２４と圧縮機本体１０との間には、アキュムレータ２４内の冷媒を圧縮機本体１０に吸入させるための吸入管２６Ａ、２６Ｂが設けられている。吸入管２６Ａ、２６Ｂの一端はアキュムレータ２４の下部に接続され、他端は開口２２Ａ、２２Ｂを通して、シリンダ１２Ａ、１２Ｂにそれぞれ形成された吸入ポート２３Ａ、２３Ｂに連通している。クランクシャフト１６の一端側には、当該クランクシャフト１６を回転駆動させるためのモータ１８のロータ１９Ａが一体に設けられている。ロータ１９Ａの外周部に対向して、ステータ１９Ｂが、ハウジング１１の内周面に固定して設けられている。
【００２２】
続いて、図２を参照して、圧縮部１０Ａの内部の構成について説明する。なお、上述の上段側のシリンダ１２Ａと、下段側のシリンダ１２Ｂとでは、互いに同等の構成を有していることから、以下では代表的に上段側のシリンダ１２Ａについてのみ説明する。図２に示すように、シリンダ１２Ａは、軸線Ｏを中心とする環状のシリンダ本体１２Ｈと、このシリンダ本体１２Ｈの外周面１２Ｓに設けられた２つの張出部Ｐ１、Ｐ２と、を有している。張出部Ｐ１、Ｐ２は、外周面１２Ｓから軸線Ｏに対する径方向外側に向かって扇状に広がっている。張出部Ｐ１、Ｐ２の外周面は、上述のハウジング１１の内周面に対して、例えば焼き嵌め等によって当接・固定される。２つの張出部Ｐ１、Ｐ２は、軸線Ｏに対する周方向に間隔をあけて設けられている。また、張出部Ｐ１は、張出部Ｐ２よりも周方向の寸法が大きい。なお、これら張出部Ｐ１、Ｐ２の個数や形状は、設計・仕様に応じて適宜決定されてよい。
【００２３】
シリンダ本体１２Ｈの内周側は軸線Ｏを中心として円形に開口することで、上述の圧縮室Ｃ１とされている。この圧縮室Ｃ１内には、第一ピストンロータ１３Ａが収容されている。ブレードＢは、シリンダ本体１２Ｈに対して弾性部材Ｇによって付勢された状態でブレード収容部Ｓｂ内に支持されている。ブレードＢは、弾性部材Ｇによって軸線Ｏに対する径方向内側に向かって付勢されている。これにより、ブレードＢの先端Ｂｔは、第一ピストンロータ１３Ａの外周面に常態的に当接した状態となっている。つまり、第一ピストンロータ１３Ａが偏心回転する際に、ブレードＢの先端Ｂｔは弾性部材Ｇによって付勢された状態で、第一ピストンロータ１３Ａの外周面に摺接する。
【００２４】
ブレードＢ自体は、軸線Ｏに対する径方向に進退動可能（移動可能）とされている。このブレードＢにより、圧縮室Ｃ１は２つの空間（高圧空間Ｖｈ、及び低圧空間Ｖｌ）に分離されている。より具体的には、第一ピストンロータ１３Ａの回転方向（旋回方向）を正としたとき、ブレードＢよりも回転方向Ｒ前方側の空間は高圧空間Ｖｈとされ、回転方向後方側の空間は低圧空間Ｖｌとされている。高圧空間Ｖｈでは、低圧空間Ｖｌ側から送り込まれた冷媒が圧縮されることで高温高圧となって流通している。この高温高圧の冷媒は、シリンダ本体１２Ｈに形成された吐出口（不図示）から、ハウジング１１内の吐出空間Ｖを経て外部に取り出される。
【００２５】
図３に示すように、ブレードＢの内部は、当該ブレードＢ自身の延びる方向（即ち、軸線Ｏに対する径方向）を基準（基準線ＣＬ）として、２つの空間に分けられている。具体的には、この基準線ＣＬは、ブレードＢを幅方向（即ち、軸線Ｏ、及び径方向に直交する方向）に等分している。ブレードＢ内部における基準線ＣＬよりも高圧空間Ｖｈ側は第一領域Ａ１とされ、低圧空間Ｖｌ側は第二領域Ａ２とされている。さらに、第一領域Ａ１は中空部とされている。つまり、第一領域Ａ１内には空間が形成されている。この第一領域Ａ１は、ブレードＢの延びる方向（径方向）に広がっている。一方で、第二領域Ａ２は中実部とされている。つまり、この第二領域Ａ２は、ブレードＢ自体を構成する材料と同一の材料によって、他の部分と一体に形成されている。
【００２６】
第一領域Ａ１の径方向外側の端部は、上述のブレード収容部Ｓｂと連通されている。つまり、第一領域Ａ１の径方向外側の端部は、ブレード収容部Ｓｂに向かって開口する開口部Ｈとされている。ブレード収容部Ｓｂは、径方向外側の端部で吐出空間Ｖに連通している。したがって、吐出空間Ｖ内の冷媒は、当該ブレード収容部Ｓｂを通じて、第一領域Ａ１内に流れ込むことが可能とされている。吐出空間Ｖ内の冷媒は、圧縮部１０Ａで圧縮された直後の冷媒よりも温度が低下している。一例として、圧縮直後の冷媒の温度が１５０℃程度であるのに対して、吐出空間Ｖ内を流通する冷媒の温度は１００℃程度となる。
【００２７】
次に、本実施形態に係るロータリ圧縮機１００の動作について説明する。ロータリ圧縮機１００を運転するに当たっては、外部からの電力供給によってまずモータ１８を駆動する。モータ１８の駆動に伴って、クランクシャフト１６が軸線Ｏ回りに回転する。クランクシャフト１６の回転に伴って第一クランク軸１４Ａ、第二クランク軸１４Ｂがクランクシャフト１６の中心軸線（軸線Ｏ）回りに旋回する。この旋回に追従するようにして、第一ピストンロータ１３Ａ、及び第二ピストンロータ１３Ｂが圧縮室Ｃ１、Ｃ２内で偏心回転する。第一ピストンロータ１３Ａ、及び第二ピストンロータ１３Ｂの偏心回転によって、圧縮室Ｃ１、Ｃ２の容積が変化し、当該圧縮室Ｃ１、Ｃ２内に取り込まれた冷媒が圧縮される。圧縮された冷媒は、ハウジング１１内の吐出空間Ｖを経て外部に取り出される。
【００２８】
ところで、圧縮室Ｃにおける高圧空間Ｖｈでは圧縮後の高温高圧の冷媒が流通しているのに対して、低圧空間では圧縮前の低温低圧の冷媒が流通している。これら高温高圧の冷媒と低温低圧の冷媒とは、ブレードＢのみを介して隣接している。したがって、当該ブレードＢを経て高温側の冷媒の熱が、低温側の冷媒に向かって伝播してしまう可能性がある。その結果、圧縮前の冷媒が加温され、ロータリ圧縮機１００の効率が低下してしまう虞がある。そこで、本実施形態では、上記のようにブレードＢ内部における第一領域Ａ１のみを中空としている。さらに、この第一領域Ａ１は、ブレード収容部Ｓｂを通じて吐出空間Ｖと連通されている。
【００２９】
したがって、例えばブレードＢの内部が全体として中実である構成に比べて、ブレードＢの断熱性を高めることができる。その結果、高圧空間Ｖｈ側から低圧空間Ｖｌ側に向かう熱の移動を抑制することができる。したがって、ロータリ圧縮機１００の効率をより一層向上させることができる。
【００３０】
さらに、上記構成によれば、例えばブレードＢの内部が全体として中空である構成に比べて、ブレードＢの強度を確保することができる。つまり、上記の構成によれば、ブレードＢの断熱性と強度とを両立させることができる。
【００３１】
加えて、上記構成によれば、ブレード収容部Ｓｂを通じて、第一領域Ａ１が吐出空間Ｖに連通されている。ここで、吐出空間Ｖ内には、圧縮部１０Ａで圧縮されてからある程度の時間を経た冷媒が流通している。圧縮直後の冷媒が例えば１５０℃程度（高温）であるのに対して、吐出空間Ｖ内に流通している冷媒は１００℃程度（中間温度）となる。上記の構成では、このような中間温度の冷媒が、ブレード収容部Ｓｂを通じてブレードＢ内の第一領域Ａ１に流れ込む。したがって、高圧空間Ｖｈ側と低圧空間Ｖｌ側との間の熱の移動を、当該中間温度の冷媒が介在することによって抑制することができる。
【００３２】
以上、本発明の第一実施形態について説明した。なお、本発明の要旨を逸脱しない限りにおいて、上記の構成に種々の変更や改修を施すことが可能である。
【００３３】
［第二実施形態］
次に、本発明の第二実施形態について、図４と図５を参照して説明する。なお、上記第一実施形態と同様の構成については同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。図４に示すように、本実施形態ではブレードＢ内における第一領域Ａ１に、複数の放熱フィンＦが設けられている。これら放熱フィンＦは、ブレードＢの延びる方向（径方向）に間隔をあけて配列されている。各放熱フィンＦは、径方向に直交する方向に広がる板状をなしている。さらに、図５に示すように、軸線Ｏ方向における各放熱フィンＦの寸法（高さ寸法）は、第一領域Ａ１の高さ寸法よりも小さい。これにより、互いに隣接する一対の放熱フィンＦ同士の間に形成される小空間Ｖｓの上方（軸線Ｏ方向一方側）は、他の小空間Ｖｓと連通されている。
【００３４】
上記構成によれば、第一領域Ａ１内に放熱フィンＦが設けられていることによって、当該第一領域Ａ１内の冷媒と、第一領域Ａ１の外側（即ち、高圧空間Ｖｈ内）の冷媒との間における熱の移動を促進することができる。これにより、ブレードＢを介して高圧空間Ｖｈ側から低圧空間Ｖｌ側に向かう熱の移動を抑制することができる。その結果、ロータリ圧縮機１００の効率をより一層向上させることができる。
【００３５】
以上、本発明の第二実施形態について説明した。なお、本発明の要旨を逸脱しない限りにおいて、上記の構成に種々の変更や改修を施すことが可能である。例えば、上記第二実施形態では、各放熱フィンＦが径方向に直交する方向に延びている例について説明した。しかしながら、放熱フィンＦの構成は上記に限定されず、他の例として、放熱フィンＦが径方向に延びている構成を採ることも可能である。また、放熱フィンＦの設けられる数も設計や仕様、スペース上の制約を考慮して適宜決定されてよい。
【符号の説明】
【００３６】
１００・・・ロータリ圧縮機
１０・・・圧縮機本体
１０Ａ・・・圧縮部
１１・・・ハウジング
１２Ａ、１２Ｂ・・・シリンダ
１２Ｈ・・・シリンダ本体
１２Ｓ・・・外周面
１３Ａ・・・第一ピストンロータ
１３Ｓ・・・ロータ上面
１３Ｂ・・・第二ピストンロータ
１４Ａ・・・第一クランク軸
１４Ｂ・・・第二クランク軸
１６・・・クランクシャフト
１７Ａ・・・上部軸受
１７Ｂ・・・下部軸受
１８・・・モータ
１９Ａ・・・ロータ
１９Ｂ・・・ステータ
２２Ａ、２２Ｂ・・・開口
２３Ａ、２３Ｂ・・・吸入ポート
２４・・・アキュムレータ
２５・・・ステー
２６Ａ、２６Ｂ・・・吸入管
Ａ１・・・第一領域
Ａ２・・・第二領域
Ｂ・・・ブレード
Ｂｔ・・・先端
Ｃ，Ｃ１，Ｃ２・・・圧縮室
ＣＬ・・・基準線
Ｆ・・・放熱フィン
Ｇ・・・弾性部材
Ｈ・・・開口部
Ｏ・・・軸線
Ｏ１，Ｏ２・・・ロータ軸線
Ｐ１，Ｐ２・・・張出部
Ｓｂ・・・ブレード収容部
Ｖ・・・吐出空間
Ｖｈ・・・高圧空間
Ｖｌ・・・低圧空間
【図１】
2020183727.tif 000003
【図２】
2020183727.tif 000004
【図３】
2020183727.tif 000005
【図４】
2020183727.tif 000006
【図５】
2020183727.tif 000007