(57)【要約】    【課題】ロータリ２段圧縮機の占有面積を低減しつつ、配管等の装置の組立て作業性を向上する。    【解決手段】  低圧用圧縮要素と高圧用圧縮要素とを備えた回転圧縮要素と、前記低圧用圧縮要素の圧縮室と前記高圧用圧縮要素の圧縮室とに接続する密閉容器の内部空間と隔てた中間流路とを備えたロータリ２段圧縮機において、密閉容器の外周側の下部に３箇所の脚を周方向略均等に備え、低圧用圧縮要素の吸込口と接続したアキュムレータと、中間流路と、中間流路に接続したインジェクション用配管とを、密閉容器に設けられた隣り合う脚と脚との間に設け、インジェクション配管のよりもアキュムレータの外周のほうが脚に近接するように設置した。  【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
密閉容器内に電動機と、その電動機で駆動され２つの偏心部を有する回転軸と、前記偏心部の偏心回転により圧縮する低圧用圧縮要素と高圧用圧縮要素とが設けられた回転圧縮要素と、前記低圧用圧縮要素の圧縮室と前記高圧用圧縮要素の圧縮室とに接続すると共に前記密閉容器の内部空間と隔てられその一部が前記密閉容器の外側に配された中間流路と、前記密閉容器の外周側の下部に設けられた３つの脚とを有し、前記低圧用圧縮要素と接続するアキュムレータと、前記密閉容器の外側に配された中間流路と、この密閉容器の外側に配された中間流路の途中に設けられインジェクション配管と接続するインジェクション用配管とが、隣り合う前記脚の間に設けられ、前記インジェクション配管と前記隣り合う脚の一方の脚との距離より、前記アキュムレータと前記隣り合う脚の他方の脚との距離のほうが短いロータリ２段圧縮機。
【請求項２】
請求項１のロータリ２段圧縮機において、前記インジェクション配管が長管部と短管部からなる略Ｌ字状であり、前記短管部の端部が前記中間流路に接続されたロータリ２段圧縮機。
【請求項３】
請求項２のロータリ２段圧縮機において、前記インジェクション配管の短管部に温度センサ若しくは温度センサ固定部材を備えるロータリ２段圧縮機。
【請求項４】
請求項１記載のロータリ２段圧縮機において、前記密閉容器の外側に配された中間流路の前記低圧用圧縮要素側と前記高圧用圧縮要素側との二つの密閉容器貫通部及び前記アキュムレータと接続する配管の密閉容器貫通部とが一列に並んでいるロータリ２段圧縮機。
【請求項５】
室外機に、ロータリ２段圧縮機と、サイクル配管との接続部を備えた熱交換器と、前記インジェクション配管に連通する気液分離器と、を備えた空気調和機において、
前記ロータリ２段圧縮機が、密閉容器内に電動機と、その電動機で駆動され２つの偏心部を有する回転軸と、前記偏心部の偏心回転により圧縮する低圧用圧縮要素と高圧用圧縮要素とが設けられた回転圧縮要素と、前記低圧用圧縮要素の圧縮室と前記高圧用圧縮要素の圧縮室とに接続する前記密閉容器の内部空間と隔てた中間流路と、前記密閉容器の外周側の下部に設けられた３つの脚とを有し、前記低圧用圧縮要素と接続するアキュムレータと、前記中間流路と、前記中間流路に接続されるインジェクション用の配管とが、隣り合う脚の間の一区間内に設けられ、前記インジェクション配管と前記区間を規定する一方の脚との距離より、前記アキュムレータと前記区間を規定する他方の脚との距離のほうが短く、空気調和機の上方から見てインジェクション配管や気液分離機よりもアキュムレータが前記熱交換器の接続部に近接するように配置したことを特徴とする空気調和機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷凍サイクルを備えた空気調和機とそれに用いられるロータリ圧縮機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、冷凍サイクルに使用されるロータリ２段圧縮機として、例えば特開昭６０−１２８９９０号公報（以下、特許文献１）に開示された構造が知られている。この従来技術における圧縮機は、密閉容器の内部において上部にステータとロータからなる電動機を備えている。電動機に連結された回転軸は２つの偏心部を備えている。それらの偏心部に対応した圧縮機構として、電動機側から順に、高圧用圧縮要素と低圧用圧縮要素とが密閉容器の内部に設けられている。
【０００３】
各圧縮要素は、回転軸の偏心部の偏心回転によりローラを公転運動させる。それらの偏心部は位相が180°異なり、各圧縮要素の圧縮工程の位相差は180°である。すなわち２つの圧縮要素の圧縮工程は逆位相である。
【０００４】
作動流体であるガス冷媒は低圧Psで冷媒の液戻りを防止するアキュムレータを通過して、低圧用圧縮要素内に吸入されて、圧縮されて中間圧Pmに上昇する。中間圧Pmで吐出されたガス冷媒は中間流路に吐出される。次に中間圧Pmのガス冷媒は中間流路を経て高圧用圧縮要素内に吸入され、高圧Pdに圧縮される。
【０００５】
圧縮機から吐出された高圧Pdのガス冷媒は凝縮器で凝縮された後、膨張機構で低圧Ｐｓまで減圧される。その後、蒸発器で蒸発してガス冷媒となり低圧用圧縮要素内に吸入される。
【０００６】
このようなロータリ２段圧縮機の構造として、例えば特許文献１に開示された構造が知られている。この従来技術におけるロータリ２段圧縮機では中間流路の形状については言及されておらず、中間流路の上流側と下流側では回転軸の回転中心に対して、逆方向に設置されているのが図示されている。
【０００７】
またガスインジェクションサイクルに使用されるロータリ２段圧縮機として、例えば特開平５−１０６５７５号公報（以下、特許文献２）に示された構造が知られている。ガスインジェクションサイクルの気液分離器と中間流路を連通するインジェクション配管が、中間流路に接続されている。
【０００８】
【特許文献１】特開昭６０−１２８９９０号公報（第５頁、第１図）
【０００９】
【特許文献２】特開平５−１０６５７５号公報（第６頁、第８図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
従来技術で述べたインジェクションサイクルで使用されるロータリ２段圧縮機では、アキュムレータと、その下流に位置する吸込管と、中間流路と、インジェクション配管とを備えていて複雑な配管となっている。そのためロータリ２段圧縮機の外形寸法が大きくなり、圧縮機単独の輸送や保管時や、空気調和機に設置する時の占有面積が大きくなるという課題があった。
【００１１】
さらにロータリ２段圧縮機の組み立て時に、複雑な配管により中間流路やインジェクション配管の溶接作業が困難であるという課題があった。
【００１２】
さらにロータリ２段圧縮機を空気調和機に組み付ける際に、低圧Ｐｓ側や高圧Ｐｄ側のサイクル配管とロータリ２段圧縮機との接続に加えて、気液分離器とインジェクション配管とを接続する際に、複雑な配管であるため溶接作業性が困難であるという課題があった。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記目的を達成するために、本発明のロータリ圧縮機は、密閉容器内に電動機と、その電動機で駆動され２つの偏心部を有する回転軸と、前記偏心部の偏心回転により圧縮する低圧用圧縮要素と高圧用圧縮要素とが設けられた回転圧縮要素と、前記低圧用圧縮要素の圧縮室と前記高圧用圧縮要素の圧縮室とに接続する前記密閉容器の内部空間と隔てた中間流路と、前記密閉容器の外周側の下部に設けられた３つの脚とを有し、前記低圧用圧縮要素と接続するアキュムレータと、前記密閉容器の外側に配された中間流路と、この密閉容器の外側に配された中間流路の途中に設けられインジェクション配管と接続するインジェクション用配管とが、隣り合う前記脚の間に設けられ、前記インジェクション配管と前記隣り合う脚の一方の脚との距離より、前記アキュムレータと前記隣り合う脚の他方の脚との距離のほうが短くした。
【００１４】
さらに、インジェクション配管が長管部と短管部を備えた略Ｌ字状であり、その短管部の端部を中間流路に接続してもよい。またインジェクションサイクル制御用の温度センサまたは温度センサ固定部材を、短管部に備えてもよい。
【００１５】
また空気調和機の室外機として、本発明のロータリ２段圧縮機と、サイクルを構成するための配管との接続部をその一端部に備えた熱交換器と、気液分離器と、を備え、空気調和機の上方から見て、インジェクション配管や気液分離機よりもアキュムレータが熱交換器の接続部に近接するように配置した。このような構成を備えることで、空気調和機への組み付け作業性が向上する。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、圧縮機の占有面積を低減しつつ装置の組立て作業性を向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本発明の一実施形態を、図を用いて説明する。図１に本実施形態のロータリ２段圧縮機１の縦断面図を、図２に上面図である矢印Ａの矢視図を、図３に側面図である矢印Ｂの矢視図を示す。
【００１８】
圧縮機１は、底部２１と蓋部１２と胴部２２からなる密閉容器１３を備える。密閉容器１３内部の上方には、ステータ７とロータ８を有する電動機１４が設けられている。電動機１４に連結された回転軸２は、２つの偏心部５を備えて、主軸受９と副軸受１９aに軸支されている。
【００１９】
その回転軸２に対して電動機１４側から順に、端板部９ａを備えた主軸受９、円筒状のシリンダ１０ｂ、中間仕切板１５、円筒状のシリンダ１０ａ及び端板部１９ｂと副軸受１９aを備えた中間容器１９が積層され、ボルト等の締結要素３６で一体化されている。
【００２０】
端板部９ａは、胴部２２の内壁に溶接によって固定されて、主軸受９を支持している。端板部１９ｂは、副軸受１９aに支持されている。なお、本実施形態では端板部１９ｂが締結要素３６で固定されているが、胴部２２に溶接で固定されても構わない。
【００２１】
各圧縮要素２０ａと２０ｂは、図１のように構成されている。すなわち、低圧圧縮要素２０ａは、端板部１９ｂと、円筒状のシリンダ１０ａと、偏心部５ａの外周に嵌め合わされた円筒状のローラ１１aと、中間仕切板１５とで圧縮室２３ａは構成される。
【００２２】
また、高圧圧縮要素２０ｂは、主軸受９と、円筒状のシリンダ１０ｂと、偏心部５ｂの外周に嵌め合わされた円筒状のローラ１１ｂと、中間仕切板１５とで圧縮室２３ｂは構成される。
【００２３】
それらの圧縮室２３ａ、２３ｂは、コイルバネのような付勢力付与手段に連結された平板状のベーン１８が、偏心部５ａ、５ｂの偏心運動に合わせて回転するローラ１１ａ、１１ｂの外周上を接触しながら進退運動することにより、圧縮室２３ａ、２３ｂを圧縮空間と吸込み空間に分割する。
【００２４】
圧縮要素２０は、偏心部５が偏心回転することでローラ１１を駆動する。図１に示すように偏心部５aと偏心部５bは位相が180°異なり、圧縮要素２０ａ、２０ｂの圧縮工程の位相差は180°である。すなわち２つの圧縮要素の圧縮工程は逆位相となっている。
【００２５】
作動流体であるガス冷媒の流れを、図１の矢印で表す。配管３１を通って供給される低圧Psのガス冷媒は、液戻り防止用のアキュムレータ６１を流下して、アキュムレータ６１の下流の吸込管６７と接続する吸入口２５aより低圧用圧縮要素２０a内に吸入される。
【００２６】
吸込まれた冷媒は、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。圧縮室２３ａ内の冷媒ガス圧力が予め設定された圧力（中間圧Pm）になると開口する吐出弁２８aが開口して、中間圧Pmとなったガス冷媒が、吐出口２６aと連通する吐出空間３３に吐出される。
【００２７】
この吐出空間３３は、中間容器19と平板状のカバー３５とにより密閉容器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。中間流路３０は、吐出空間３３からの排出口２６ｃと吸入口２５bを連通する流路である。
【００２８】
吐出弁２８ａが開口した吐出口２６ａから吐出された圧力Ｐｍのガス冷媒は、吐出空間３３に吐出された後、中間流路３０を通って高圧圧力要素２０ｂの圧力室２３ｂと連通する吸入口２５ｂに至る。
【００２９】
次に、中間流路３０を通過して吸入口２５bより高圧用圧縮要素２０b内に吸入された中間圧Pmのガス冷媒は、ローラ１１bが公転することにより高圧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に吐出された高圧Ｐｄのガス冷媒は、電動機１４の隙間を通過して吐出管２７より吐出される。
【００３０】
図１から図３を用いて、中間流路３０周りの配管構造を説明する。吸込管６７と中間流路３０は、予め胴部２２に溶接接合した円管状の挿入管６４に溶接して接合する。中間流路３０は、図１に示すように銅管の一部に１８０゜の曲げ加工を施した略Ｕ字形状である。
【００３１】
吸込管６７は、中間流路３０と干渉しないように、銅管の２箇所をＬ字状に曲げ加工したものである。すなわち吸込管６７の入り口部と出口部は、ねじれの位置関係である。これらの加工により、中間流路３０の入り口と出口と、吸込管６７の出口は、胴部２２の長手方向に沿って一列に設置した。つまり、密閉容器の外側に配された中間流路３０の低圧用圧縮要素２０a側と前記高圧用圧縮要素２０ｂ側との二つの密閉容器貫通部及びアキュムレータ６１と接続する配管の密閉容器貫通部とが一列に並んでいる。
【００３２】
アキュムレータ６１は、円筒の上下が半球形状の鉄製の容器で、胴部２２の長手方向に長い。アキュムレータ６１は、図１の矢視Ｂ（図３）のように中間流路３０の右側に配置した。
【００３３】
図１、図３に示したように中間流路３０の下方の壁面に穴を設け、インジェクション配管１７を挿入し、その周方向を溶接した。インジェクション配管１７は、長管部６５と短管部６６を備え、銅管を曲げて成型した。
【００３４】
長管部６５の開口側は、配管接続用に拡管した。短管部６６の外壁には、短管部６６の長手方向に沿って銅製の円筒形状の感熱管６２を備えた。感熱管６２は、その内部にインジェクションサイクル制御用の円柱上の温度センサ（図示せず）が内挿される温度センサ固定部材でもよい。感熱管６２は、温度センサとの接触面積を増大することで取り付け誤差による温度検出誤差を低減する。
【００３５】
インジェクション配管１７の接続口である短管部６６は、中間流路３０の下方で、排出口２６ｃの中心線より上方、すなわち中間流路３０の曲げ部に接続した。このとき長管部６５は胴部２２の長手方向に平行、短管部６６は水平方向とした。中間流路３０と、インジェクション配管１７と、感熱管６２とは、溶接により一体にした。短管部６６と中間流路３０の溶接位置は、中間流路３０と挿入管６４とを溶接する際に、熱伝導により既に接合していた短管部６６周辺の溶接材が軟化しないようにするためである。
【００３６】
図２に示すように、ロータリ２段圧縮機１は、空気調和機等へ設置するための脚６３を３個備えている。脚６３は鉄製部材をプレス加工で成型し、胴部２２の下部に溶接して固定されている。脚６３は胴部２２の中心に対して、周方向均等の１２０゜ピッチで配置されている。
【００３７】
アキュムレータ６１、吸込管６７、中間流路３０、インジェクション配管１７は、所定の脚と脚との一区間（図２の区間ｃ）のみに配置し、他の２区間には配管の接続はない。さらに図２で示したようにアキュムレータ６１の外周を区間ｃの脚６３の近傍に設置し、インジェクション配管１７の外周と脚６３との間隔を大きくした。すなわち角度θ２を、角度θ１よりも大きくした。
【００３８】
図２に示したように、隣り合う脚６３と脚６３の一区間ｃに、アキュムレータ６１や管部を集中して配置し、他の２区間は自由空間としている。そのため図４に示すように、保管や輸送時のように多数のロータリ２段圧縮機１を密集して配置が可能となる。つまり、あるロータリ２段圧縮機１の区間ｃ以外の自由空間に、他の２台のアキュムレータ６１等（区間ｃ）を近接して配置でき、全体の占有面積を小さくできる。
【００３９】
このときインジェクション配管１７の長管部５５を鉛直方向、短管部５６を水平方向としたため、各圧縮機間の配置ピッチ円を小さくでき占有面積を小さくできた。すなわちアキュムレータ６３やインジェクション配管１７の干渉がなく、各圧縮機を密集して配置できる。
【００４０】
またアキュムレータ６１を区間ｃにおける一方の脚６３に近接しているため、ロータリ２段圧縮機１の溶接の作業性が向上する。すなわち、接続管６４と中間流路３０や吸込管６７を溶接する際、区間ｃにおける他方の脚６３の障害が少なく、図２の破線に示す方向から溶接作業を行える。インジェクション配管１７の短管部６６側を中間流路３０と接続しているのも、作業空間の拡大に貢献している。
【００４１】
さらにロータリ２段圧縮機１の運転時には、質量の大きいアキュムレータ６１の重力に伴い振動が増幅しやすいが、アキュムレータ６１を脚６３の近傍部に配置したため振動増幅を抑制するという利点もある。
【００４２】
次に本実施形態の圧縮機１を用いた空気調和機について、図を用いて説明する。本実施形態の空気調和機の構成図を、図５に示す。
【００４３】
圧縮機1から吐出された高圧Pdの冷媒ガスは、凝縮器３で凝縮した後、第一の膨張機構４で膨張し、中間圧Pmまで圧力が減圧される。この減圧された冷媒ガスは、気液分離器６でガス冷媒と液冷媒に分離される。分離された液冷媒は、気液分離器６の下流にある第２の膨張機構４でさらに低圧Psまで減圧された後、蒸発器１６で蒸発してガス冷媒となる。
【００４４】
低圧Psのガス冷媒は配管３１、アキュムレータ６１、吸込管６７を経て、吸入口２５aより低圧用圧縮要素２０a内に吸入され、偏心部５aに嵌め合わされたローラ１１aが公転することにより中間圧Pmまで圧縮され、中間流路３０へ吐出される。
【００４５】
この中間流路３０のガス冷媒は、気液分離器６から供給され中間流路３０と連通したインジェクション配管１７から導かれる中間圧Pmのガス冷媒と混合する。その後吸入口２５bより高圧用圧縮要素２０b内に吸入された中間圧Pmのガス冷媒は、偏心部５bに嵌め合わされたローラ１１bが公転することにより高圧力Pdまで圧縮されて、吐出管２７より吐出される。
【００４６】
このようなインジェクションサイクルは、蒸発器１６において伝熱性能の低いガス冷媒を中間流路３０へバイパスするため、低圧用圧縮要素２０aへの余分な循環流量を減少して圧縮仕事を低減し、冷凍サイクルの成績係数COPを向上する。またインジェクション配管１７の上流に、流路１７を開閉する二方弁３４を設け、二方弁３４を開くとインジェクションサイクルとなり、二方弁３４を閉じると図２に示した通常の冷凍サイクルとなる切り替え可能な構成としても良い。また二方弁３４の変わりに、流量を調節できる電磁膨張弁を用いても良い。
【００４７】
インジェクション配管１７には、インジェクション配管を流下するガス冷媒の流量を膨張機構４の弁開度で制御するため、温度センサ６８を備える。温度センサ６８は円柱形状で、感熱管６２の内側に内挿される。ただし温度センサ６２は、短管部６６に直接取り付けてもよい。
【００４８】
図６に、本実施形態の室外機の構成を示す。図６には組み立て作業時の作業者の位置と、ベルトコンベア等の量産ラインにおいて室外機を移動させる場合の移動方向も示した。
【００４９】
室外機は鉄板をプレスで成型した基板６９の上に、冷房運転時は凝縮器３となり暖房運転時は蒸発器１６となる熱交換器７０と、送風用電動機７１で駆動される送風機７２と、圧縮機１と風路とを遮蔽する圧縮機カバー７３、本実施形態のロータリ２段圧縮機１、略円筒形状の気液分離器６、温度センサ６８を順次設置して構成する。熱交換器７０は、図６に示したように略Ｌ字形状である。ただし熱交換器７０は、Ｌ字形状の長手側をさらに曲げた略Ｕ字形状でもよい。
【００５０】
熱交換器７０は、銅管の内面を加工した伝熱管７４と、アルミ材をプレス加工した平板状のフィンで構成され、圧縮機１等に連通するサイクル配管との接続部７６を備えている。ここで伝熱管７４は縦方向を１列としたが、２列以上でもよい。
【００５１】
圧縮機カバー７３は鉄板を曲げ成型してもので、送風機系の風路損失を低減するため、略くの字もしくは略円弧状である。
【００５２】
圧縮機１は、アキュムレータ６１が中間流路３０やインジェクション配管１７や気液分離器１７よりも接続部７６に近接するような向きで設置する。圧縮機１は、図６で示した様にアキュムレータ６１等を備えた区間ｃを圧縮機カバー７３の開放側とし、他の２区間を圧縮機カバー７３の各面に対面させた。このため図４で示したのと同様に、圧縮機１の占有面積を小さくでき、室外機の占有面積を小さくできる。
【００５３】
気液分離器６は、アキュムレータ６１や中間流路３０よりも接続部７６から遠方に設置した。気液分離器６は、図７に示すようにその長手方向を鉛直方向とし、インジェクション配管１７の短管部６６よりも上方の空間に配置した（図３参照）。
【００５４】
インジェクション配管１７の短管部６６を中間流路３０の下方に設置しているため、中間流路３０の側面側に空間を確保でき、前述の気液分離器６を配置できる。したがって室外機の空間を有効に活用して、気液分離器６と圧縮機１の占有面積を小さくする。
【００５５】
圧縮機１はアキュムレータ６１の位置を熱交換器７０の接続部７６側に配置したため、インジェクション配管１７や気液分離器６が作業者に近い配置となっている。したがって圧縮機カバー７３や熱交換器７０が障害とならず、温度センサ６８や気液分離器６の組み付け作業性を向上する。温度センサ６８や、気液分離器６の組み付け方向を、図６を矢印で示す。
【００５６】
気液分離器６に連通する配管とインジェクション配管１７との溶接時も同様に、接合箇所が作業者の近傍にあるため圧縮機カバー７３、熱交換器７０、アキュムレータ６１、中間流路３０が障害とならず溶接作業性を向上している。この溶接箇所は、図６と図７の破線で示す。
【００５７】
またインジェクション配管１７の短管部６６に感熱管６２を設けたため、インジェクション配管１７と気液分離器６とを溶接する際に感熱管６２へ熱が伝わりにくい。そのため短管部６６と感熱管６２の既存の溶接箇所や、温度センサ６８を熱から保護できる。
【００５８】
かかる構成により本実施形態では、室外機内の圧縮機や気液分離器の占有面積を小さくしつつ、組み付けや溶接作業性を向上する。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】本発明の一実施形態を示すロータリ２段圧縮機の縦断面図。
【図２】図１のＡ方向の矢視図。
【図３】図１のＢ方向の矢視図。
【図４】本発明の一実施形態を示すロータリ２段圧縮機の配置図。
【図５】本発明の一実施形態を示す冷凍サイクルの構成図。
【図６】本発明の一実施形態を示す室外機の構成図。
【図７】本発明の一実施形態を示す室外機の斜視図。
【符号の説明】
【００６０】
１…圧縮機、４…膨張機構、６…気液分離器、１７…インジェクション配管、２０…圧縮要素、２２…胴部、３０…中間流路、６１…アキュムレータ、６２…感熱管、６８…温度センサ、７０…熱交換器。
【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】
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【図６】
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【図７】
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