(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸を軸支する軸受部を備える閉塞部材により両端開口を閉塞されたシリンダと、前記回転軸により前記シリンダ内を回転するローラと、このローラに当接することにより前記シリンダ内に圧縮空間を形成するベーンとからなる回転圧縮要素を密閉容器内に収納し、吸入した冷媒を前記回転圧縮要素にて圧縮してマフラ空間に吐出する回転式圧縮機において、前記マフラ空間は、少なくとも一方の前記閉塞部材の軸受部の周囲に形成された窪部と、前記軸受部に挿通される環状部を有すると共に、前記窪部を閉塞するプレートとにより形成され、このプレートの前記環状部と前記軸受部とを固着する固着手段を設け、二酸化炭素を冷媒として用いると共に、前記密閉容器内を内部低圧又は中間圧とし、
前記固着手段は、前記環状部の周囲に設けられると共に、前記窪部側に突出する環状突起であることを特徴とする回転式圧縮機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自然冷媒の内、特に二酸化炭素（ＣＯ2）を用いた回転式圧縮機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、冷凍サイクルには、冷媒としてフロン（Ｒ１１、Ｒ１２、Ｒ１３４ａなど）が一般的に用いられていた。しかしながら、フロンは大気中に放出されると大きな温暖化効果やオゾン層破壊などの問題を有している。
【０００３】
このため、近年、環境に与える影響の少ない他の自然冷媒、例えば、酸素（Ｏ2）、二酸化炭素（ＣＯ2）、ハイドロカーボン（ＨＣ）、アンモニア（ＮＨ3）、水（Ｈ2Ｏ）を冷媒として用いる研究が行われている。
【０００４】
これら自然冷媒の内、酸素と水は、回転式圧縮機に用いても圧力が低くて冷凍サイクルの冷媒としては用いる事ができない。また、アンモニアやハイドロカーボンは可燃性であるため、取り扱いが難しい問題がある。
【０００５】
このため、ＣＯ2即ち、二酸化炭素を用いる圧縮機の開発が望まれていた。
【０００６】
また、従来では、大別してレシプロ式とロータリー式（回転式）の圧縮機があるが、レシプロ式圧縮機では騒音や振動の問題がある。
【０００７】
従って、二酸化炭素を用いるロータリー式圧縮機の開発が切望されている。
【０００８】
この様な、二酸化炭素を用いた圧縮機は、特開平１０−１９４０１号公報（Ｆ２５Ｂ  ９／０６）に開示されている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、二酸化炭素を冷媒として用いた場合、回転式圧縮機の密閉容器内を内部低圧又は内部中間圧としなければ、強度的に問題となる。
【００１０】
内部低圧又は内部中間圧の回転式圧縮機であると、圧縮室の内圧が密閉容器内圧より高くなるため、メインフレームと回転軸の間から二酸化炭素のガス冷媒がリークしてしまう問題がある。
【００１１】
この様に、密閉容器内に二酸化炭素のガス冷媒がリークすると、密閉容器内が高圧となり、圧縮機の外郭である密閉容器が耐えられず、圧縮機が破損する問題を有していた。
【００１２】
本発明はこの様な問題点に鑑みてなされたもので、ガス冷媒のリークを極力防止する事を目的とした。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための手段として、請求項１の発明では、回転軸を軸支する軸受部を備える閉塞部材により両端開口を閉塞されたシリンダと、前記回転軸により前記シリンダ内を回転するローラと、このローラに当接することにより前記シリンダ内に圧縮空間を形成するベーンとからなる回転圧縮要素を密閉容器内に収納し、吸入した冷媒を前記回転圧縮要素にて圧縮してマフラ空間に吐出する回転式圧縮機において、前記マフラ空間は、少なくとも一方の前記閉塞部材の軸受部の周囲に形成された窪部と、前記軸受部に挿通される環状部を有すると共に、前記窪部を閉塞するプレートとにより形成され、このプレートの前記環状部と前記軸受部とを固着する固着手段を設け、二酸化炭素を冷媒として用いると共に、前記密閉容器内を内部低圧又は中間圧とし、
前記固着手段は、前記環状部の周囲に設けられると共に、前記窪部側に突出する環状突起である回転式圧縮機を提供する。
【００１４】
この様に、高圧となるマフラ空間は、閉塞部材とプレートとにより形成され、マフラ空間からガス冷媒のリークが生じやすい環状部と軸受部とを固着手段により固着、即ち環状突起が窪部側に突出しているため、特に、圧力の高くなる二酸化炭素冷媒を用いて、マフラ空間内が高圧となっても、環状突起が軸受部に押しつけられ密着する事となり、軸受部におけるガス冷媒のリークを極力防止する事ができる。
【００１５】
この様に、環状突起が窪部側に突出しているため、マフラ空間内が高圧となっても、環状突起が軸受部に押しつけられ密着する事となり、軸受部におけるガス冷媒のリークを極力防止する事ができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施例について図面を参照して説明する。
【００１７】
図１は本発明を具備する２シリンダの回転式圧縮機の縦断面図、図２はジョイントの拡大図、図３は本発明の一実施例の要部拡大図、図４は本発明を具備する２シリンダの回転式圧縮機を用いた冷凍回路図、図５は本発明を具備する２シリンダの回転式圧縮機を用いた冷凍回路図におけるモリエル線図である。
【００１８】
図１における１は、本発明を具備する２シリンダの回転式圧縮機（ロータリ式コンプレッサ）で、鉄などの金属からなる密閉容器２内の上部に設けられた電動要素３と、この電動要素３の下方に設けられ、電動要素３の回転軸４にて回転駆動される回転圧縮要素５とからなるものである。
【００１９】
また、前記密閉容器２は下部をオイル溜２Ｃとし、前記電動要素３及び回転圧縮要素５を収納する容器体２Ａと、この容器体２Ａを密閉する密閉蓋２Ｂとよりなるもので、この密閉蓋２Ｂには前記電動要素３に電力を供給するためのターミナル端子（配線は省略）６が取り付けられている。
【００２０】
また、電動要素３は、ロータ７及びステータ８からなるもので、ロータ７は積層した電磁鋼板からなる積層体１０の内部に図示しない永久磁石を設けてなるもので、ステータ８はリング状の電磁鋼板を積層した積層体１２に巻線１１を取り付けてなるものである。尚、９はバランサである。
【００２１】
この構造は、直流モータと称するものであるが、積層した電磁鋼板にアルミニウム製のアルミ芯を挿入してなる交流モータと称するモータを用いても良い。
【００２２】
更には、自動車等のエアコンに用いる場合、自動車のエンジンなどを駆動源としても良いし、他の駆動源であっても良い。
【００２３】
また、回転圧縮要素５は、プレートミドル（中間仕切板）１３と、このプレートミドル１３の上下に取り付けられた上下シリンダ１４、１５と、この上下シリンダ１４、１５内を回転軸４の上下偏心部１６、１７によって回転する上下ローラ１８、１９と、この上下ローラ１８、１９に接して上下シリンダ１４、１５内を高圧室と低圧室とに区画する上下ベーンと、上下シリンダ１４、１５の上下の開口を閉塞すると共に、前記回転軸４の回転を許容する閉塞部材、即ちメインフレーム２２、ベアリングプレート２３と、メインフレーム２２と共にマフラ空間、即ち中間圧室６０を形成するための上プレート５８と、前記ベアリングプレート２３と共にマフラ空間、即ち高圧室６１を形成するための下プレート５９とで構成されている。
【００２４】
更にこれらは、上プレート５８、メインフレーム２２、上シリンダ１４、プレートミドル１３、下シリンダ１５、ベアリングプレート２３、下プレート５９の順でボルト２４により連結されているものである。
【００２５】
また、前記回転軸４には、前記回転圧縮要素５の各摺動部にオイルＡを供給するための給油孔２５が設けられている。更に、回転軸４の外周面には、この給油孔２５と連通し、オイルＡをメインフレーム２２、ベアリングプレート２３の軸受部に導く給油溝２６が形成されている。更に、前記上下ベーンには前記上下ローラ１８、１９に対して常時付勢するためのスプリングが設けられている。
【００２６】
ここで、潤滑油としてのオイルＡは、鉱物油（ミネラルオイル）、アルキルベンゼン油、エーテル油、エステル油など既存のオイルＡで良い。
【００２７】
また、前記上下シリンダ１４、１５には冷媒を導入する上下導入管２８、２９が設けられていると共に、冷媒を吐出する上下出口管３０、３１がそれぞれ設けられている。そして、これら上下導入管２８、２９及び上下出口管３０、３１には、サクションジョイント４５、ディスチャージジョイント４６を介して冷媒配管３２、３３、３４がそれぞれ接続されている。
【００２８】
前記サクションジョイント４５は、前記上下導入管２８、２９に挿入される導入側挿入管４７、４７が設けられており、この導入側挿入管４７、４７の先端部外周には、二重のゴムパッキン４８、４８が設けられている。尚、このサクションジョイント４５は鉄、又はステンレスなどで形成されている。
【００２９】
また、前記密閉容器２のサクションジョイント４５取付位置には、鉄製のジョイントベース４９が溶接されており、前記サクションジョイント４５がジョイントベース４９に、テフロンパッキン５５を介してサクションジョイント接続ボルト５０にて螺着されているものである。そして、このジョイントベース４９には、前記サクションジョイント４５の導入側挿入管４７、４７が挿通する穴が形成されている。
【００３０】
更に、前記上下導入管２８、２９の開口端内周は、前記導入側挿入管４７、４７の挿入を容易とするため、傾斜状としているものであり、前記サクションジョイント４５の導入側挿入管４７、４７の先端も、開口端外周を傾斜状としているものである。
【００３１】
尚、５１はメインフレーム２２やベアリングプレート２３と回転軸４などの間から二酸化炭素のガス冷媒がリークし、密閉容器２内が高圧となるのを防止するための調圧管、５６は中間圧室６０が所定の圧力以上になった場合に、高圧室６１側、即ち下シリンダ１５の下出口管３１側に圧力をにがすためのバルブ、３５は密閉容器２を支持するための台座、３６はサクションマフラーである。
【００３２】
次に、前記ディスチャージジョイント４６は、前記上下出口管３０、３１に挿入される出口側挿入管５２、５２が設けられており、この出口側挿入管５２、５２の先端部外周には、二重のゴムパッキンが設けられている。尚、このディスチャージジョイント４６は鉄、又はステンレスなどで形成されている。
【００３３】
また、前記密閉容器２のディスチャージジョイント４６取付位置には、鉄製のジョイントベース５３が溶接されており、前記ディスチャージジョイント４６がジョイントベース５３に、テフロンパッキンを介してディスチャージジョイント接続ボルト５４にて螺着されているものである。そして、このジョイントベース５３には、前記ディスチャージジョイント４６の出口側挿入管５２、５２が挿通する穴が形成されている。
【００３４】
更に、前記上下出口管３０、３１の開口端内周は、前記出口側挿入管５２、５２の挿入を容易とするため、傾斜状としているものであり、前記ディスチャージジョイント４６の出口側挿入管５２、５２の先端も、開口端外周を傾斜状としているものである。
【００３５】
以下に本発明の一実施例について図３を参照して説明する。
【００３６】
図３は本発明の一実施例で、前記回転圧縮要素５のメインフレーム２２の上面には窪部５７が形成されており、メインフレーム２２の上側には、この窪部５７を閉塞する如く上プレート５８が設けられている。尚、前記窪部５７と回転圧縮要素５の圧縮空間の吐出側とは連通しているものである。また、前記メインフレーム２２と上プレート５８との間には、ＮＢＲ（アクリロニトリルーブタジエンゴム）により形成されたガスケット６３が介在している。これにより、前述した如く、中間圧室６０が形成され、圧縮空間の吐出側と接続冷媒配管３４とを連通するものである。
【００３７】
尚、このＮＢＲとは、アクリロニトリルとブタジエンの乳化共重合によって得られる耐油性ゴムである。
【００３８】
また、前記メインフレーム２２には、前記回転軸４を回転自在に支持する軸受部６４が形成されており、この軸受部６４には、段差が形成されている。
【００３９】
前記上プレート５８には前記軸受部６４が挿通する穴が形成されており、この穴の周縁には内方、即ち中間圧室６０方向に突出する環状突起７１が形成されている。そして、前述した段差には、前記環状突起７１の下端が位置する事となる。
【００４０】
また、前記上プレート５８の環状突起７１が軸受部６４の段差に位置した状態で、上プレート５８と重なる位置に、Ｏリングなどのシール材６２を設けるための溝が形成されている。
【００４１】
この様に、上プレート５８に環状突起７１を設けた関係上、中間圧室６０の内圧によって環状突起７１がメインフレーム２２の軸受部６４に密着する。従って、軸受部６４と上プレート５８の間から二酸化炭素のガス冷媒がリークし、密閉容器２内を高圧にしてしまう事を極力防止できるものである。
【００４２】
尚、メインフレーム２２と上プレート５８との間にはガスケット６３が介在しており、ボルト２４で螺着しているため、メインフレーム２２と上プレート５８の外周端部からの二酸化炭素ガス冷媒のリークも防止できる。
【００４３】
また、ベアリングプレート２３及び下プレート５９についても、前述したメインフレーム２２及び上プレート５８と同様の構成である。
【００４４】
即ち、前記下プレート５９には前記軸受部６８が挿通する穴が形成されており、この穴の周縁には内方、即ち高圧室６１方向に突出する環状突起７２が形成されている。そして、前述した段差には、前記環状突起７２の下端が位置する事となる。
【００４５】
また、前記下プレート５９が軸受部６８の段差に位置した状態で重なる位置に、Ｏリングなどのシール材６９を設けるための溝が形成されている。
【００４６】
この様に、下プレート５９に環状突起７２を設けた関係上、高圧室６１の内圧によって環状突起７２がベアリングプレート２３の軸受部６８に密着する。従って、軸受部６８と下プレート５９の間から二酸化炭素のガス冷媒がリークし、密閉容器２内を高圧にしてしまう事を極力防止できるものである。
【００４７】
尚、ベアリングプレート２３と下プレート５９との間にはガスケット６７が介在しており、ボルト２４で螺着しているため、ベアリングプレート２３と下プレート５９の外周端部からの二酸化炭素ガス冷媒のリークも防止できる。
【００４８】
次に、上述した２シリンダの回転式圧縮機１の冷媒回路に関して、図４及び図５を参照して説明する。尚、本実施例の回転式圧縮機１は、冷媒として二酸化炭素を用いる関係上、密閉容器２内を低圧または中間圧としている。
【００４９】
この２シリンダの回転式圧縮機１の場合、回転式圧縮機１の下シリンダ１５に設けられた下出口管３１とディスチャージジョイント４６を介して吐出側冷媒配管３２と凝縮器３７とが接続されており、この凝縮器３７と冷却器３８とは、膨張弁３９を介して冷媒配管４０にて接続されている。また、この冷却器３８と回転式圧縮機１の上シリンダ１４の上導入管とは、前記サクションジョイント４５を介して吸込側冷媒配管３３にて接続されている。
【００５０】
更に、前記凝縮器３７と膨張弁３９とを接続する冷媒配管４０には、バイパス膨張弁４１を介して過冷却器４２と接続するバイパス管４３が設けられている。
【００５１】
また、過冷却器４２からの過冷却器冷媒配管４４は、前記回転式圧縮機１の上シリンダ１４に設けられた上出口管３０及び下シリンダ１５の下導入管２９とを接続する接続冷媒配管３４と、前記サクションマフラー３６内で結合されているものである。
【００５２】
この接続冷媒配管３４は、前記上出口管３０とはディスチャージジョイント４６を介して接続され、下導入管２９とはサクションジョイント４５を介して接続されているものである。
【００５３】
尚、前記過冷却器４２は、二重管にて構成されるもので、前記バイパス管４３からの冷媒を内側に流し、前記冷媒配管４０の冷媒が外側を流れるものである。
これは、逆に内側を冷媒配管４０とし、外側をバイパス管４３としても良い。
【００５４】
更には、熱伝導的に接触して設けた構造であっても良い。
【００５５】
また、前記バイパス管４３と分岐した後の冷媒配管４０は、前記過冷却器４２に導入され、過冷却器４２にて、バイパス膨張弁４１後のバイパス管４３と熱伝導可能に接触して設けられている。この後、前述した膨張弁３９に接続されるものである。
【００５６】
従って、２シリンダの回転式圧縮機１にて圧縮され、高温となった二酸化炭素のガス冷媒が、凝縮器３７にて冷却され、更に前記過冷却器４２で前記バイパス管４３と熱交換、即ち放熱した後、膨張弁３９にて膨張する。この後、冷却器３８に流入し、ここで放熱したガス冷媒は、再び吸込側冷媒配管３３から回転式圧縮機１に戻る事となる。
【００５７】
また、凝縮器３７にて凝縮された冷媒の一部は、バイパス管４３に分流し、バイパス膨張弁４１にて断熱膨張した後、過冷却器４２にて前記冷媒配管４０から収熱する。過冷却器４２にて収熱した冷媒は、前記上シリンダ１４にて高温、高圧となった冷媒と混ざり、高温、高圧の冷媒を冷却すると共に、下シリンダ１５に流入する。尚、過冷却器４２にて収熱した後の冷媒は、前記上シリンダ１４の吐出後の高温、高圧冷媒より低温である。
【００５８】
ここで、図８に示す臨界圧力は、二酸化炭素冷媒の場合、約７２〜７３ｋｇｆ／ｃｍ2Ｇであり、この臨界圧力以上、即ち超臨界域では、二酸化炭素冷媒はガス化しているものである。
【００５９】
図５のＡ点は過冷却器４２及び圧縮機の上シリンダ１４から吐出された冷媒が合流し、下シリンダ１５に吸い込まれる冷媒で、Ｂ点は下シリンダ１５から吐出される冷媒である。
【００６０】
そして、Ｃ点は凝縮器３７にて凝縮された後、分流した冷媒で、バイパス膨張弁４１にて断熱膨張する。Ｄ点はこの断熱膨張して圧力低下し、放熱した冷媒で、過冷却器４２に流入して、Ｃ点の冷媒をＥ点まで冷却する。
【００６１】
また、Ｅ点の過冷却された冷媒は、膨張弁３９にて断熱膨張し、Ｆ点の状態となる。この後、Ｇ点に示す如く、冷却器３８にて収熱して高温となった冷媒は、上シリンダ１４に流入する。
【００６２】
Ｈ点に示す如く、上シリンダ１４にて圧縮され、高温、高圧となった冷媒は、前述した過冷却器４２で圧力が低下し、過冷却に使われ、温度上昇した冷媒（但し、前述した如く、上シリンダ１４の吐出後の高温、高圧冷媒より低温）と合流し、Ａ点に示す如く、温度低下した冷媒が回転式圧縮機１に流入する。
【００６３】
尚、以上の説明おける内部低圧とした回転式圧縮機１とは、（密閉容器２内の圧力）＜（上シリンダ１４の圧縮空間の平均圧力）＜（下シリンダ１５の圧縮空間の平均圧力）の圧力関係である回転式圧縮機１であり、内部中間圧とした回転式圧縮機１とは、（上シリンダ１４の圧縮空間の平均圧力）＜（密閉容器２内の圧力）＜（下シリンダ１５の圧縮空間の平均圧力）の圧力関係である回転式圧縮機１である。
【００６４】
また、以上詳述した回転式圧縮機１は、家庭用エアコン、業務用エアコン（パッケージエアコン）、自動車用エアコン、家庭用冷蔵庫、業務用冷蔵庫、業務用冷凍庫、業務用冷凍冷蔵庫、ショーケース、自動販売機、給湯機等に用いるものである。
【００６５】
更に、この回転式圧縮機１は１馬力の出力である。
【００６６】
【発明の効果】
以上詳述した如く、本発明によると、高圧となるマフラ空間は、閉塞部材とプレートとにより形成され、マフラ空間からガス冷媒のリークが生じやすい環状部と軸受部とを固着手段、即ち、環状突起が窪部側に突出しているため、マフラ空間内が高圧となっても、環状突起が軸受部に押しつけられ密着する事となり、特に、圧力の高くなる二酸化炭素冷媒を用いても、軸受部におけるガス冷媒のリークを極力防止する事ができる。
【００６７】
また、環状突起が窪部側に突出しているため、マフラ空間内が高圧となっても、環状突起が軸受部に押しつけられ密着する事となり、軸受部におけるガス冷媒のリークを極力防止する事ができる。
【００６８】
従って、密閉容器内部が高圧になる事を極力防止できるため、回転式圧縮機の信頼性向上を図る事ができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を具備する２シリンダの回転式圧縮機の縦断面図である。
【図２】ジョイントの拡大図である。
【図３】本発明の一実施例の要部拡大図である。
【図４】本発明を具備する２シリンダの回転式圧縮機を用いた冷凍回路図である。
【図５】本発明を具備する２シリンダの回転式圧縮機を用いた冷凍回路図におけるモリエル線図である。
【符号の説明】
１  ２シリンダの回転式圧縮機
２  密閉容器
４  回転軸
５  回転圧縮要素
１３  プレートミドル
１４  上シリンダ
１５  下シリンダ
１８  上ローラ
１９  下ローラ
２２  メインフレーム
２３  ベアリングプレート
２４  ボルト
５７  窪部
５８  上プレート
５９  下プレート
６０  中間圧室
６１  高圧室
６４  軸受部
６６  窪部
６８  軸受部
７１  環状突起
７２  環状突起
【図１】
0003631006.tif 000002
【図２】
0003631006.tif 000003
【図３】
0003631006.tif 000004
【図４】
0003631006.tif 000005
【図５】
0003631006.tif 000006