(57)【要約】    【課題】ローラのシール面での漏れ込み損失もしくは摺動損失の増大を抑制し、圧縮機の消費電力を低減する。    【解決手段】  密閉容器内に電動機で駆動され２つの偏心部を有する回転軸と、偏心部の偏心回転により公転運動するローラをそれぞれ圧縮室に備えた低圧用圧縮要素と高圧用圧縮要素とが中間仕切板を介して設けられた回転圧縮要素と、低圧用圧縮要素の圧縮室と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式２段圧縮機であって、密閉容器内の圧力は高圧用圧縮要素で圧縮された吐出ガスの圧力であり、各圧縮室は端板と中間仕切板とが回転軸方向に設けられ、それらの端版と中間仕切板とに対向するローラの上下端面におけるシール面の半径方向の幅は、低圧用圧縮要素に用いられるローラのシール面における半径方向幅の方が、高圧用圧縮要素に用いられるローラのシール面における半径方向幅よりも大きくする。    【選択図】  図１
2006177227.tif 000002
【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公転運動する略円筒形状のローラをそれぞれ圧縮室に備えた低圧用圧縮要素と高圧用圧縮要素とが中間仕切板を介して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、を備えたロータリ式２段圧縮機において、前記密閉容器内の圧力は前記高圧用圧縮要素で圧縮された吐出ガスの圧力であり、前記各圧縮室は端板と前記中間仕切板とが前記回転軸方向に設けられ、それらの前記端版と前記中間仕切板とに対向する前記ローラの上下端面におけるシール面の半径方向の幅は、前記低圧用圧縮要素に用いられる前記ローラのシール面における半径方向幅の方が、前記高圧用圧縮要素に用いられる前記ローラのシール面における半径方向の幅よりも大きいロータリ式２段圧縮機。
【請求項２】
請求項１のロータリ式２段圧縮機において、前記ローラの内面とシール面との間に面取り部を備えたロータリ式２段圧縮機。
【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に使用さ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式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】
このような密閉容器の内圧が高圧Ｐｄとなるロータリ式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。従来技術のロータリ式２段圧縮機は、低圧用圧縮要素で低圧Ｐｓから中間圧Ｐｍへ、高圧用圧縮要素で中間圧Ｐｍから高圧Ｐｄへ段階的にガス冷媒を圧縮する。
【０００７】
しかし偏心部とローラの幾何形状の関係は特に記載されていない。一般的な単段のロータリ圧縮機と同様に、ローラは円筒形状であり、上下に密封端面であるシール面を備えている。ここでシール面とは、端板部や仕切板に対面して摺動面となる箇所であり、圧縮室と密閉容器内の内部空間とを一般的には潤滑油を介して封止する面である。
【０００８】
特許文献１では、低圧用圧縮要素のシール幅ｔ１は高圧用圧縮要素のシール幅ｔ２よりも小さくなったいた。ここでシール幅は、シール面の径方向の幅である。
【０００９】
【特許文献１】特開昭６０−１２８９９０号公報（第５頁、第１図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
従来技術で述べたロータリ式２段圧縮機を空気調和機に用いる場合、低圧用圧縮要素の内圧は、低圧Ｐｓから中間圧Ｐｍに変化する。高圧用圧縮要素の内圧は、中間圧Ｐｍから高圧Ｐｄに変化する。一方、ローラの内筒側の圧力は、高圧Ｐｄである。
【００１１】
したがってシール面でシールする最大圧力差をΔＰとすると、低圧用圧縮要素のシール面での最大圧力差ΔＰ１は（高圧Ｐｄ−低圧Ｐｓ）であり、高圧用圧縮要素のシール面での最大圧力差ΔＰ２は（高圧Ｐｄ−中間圧Ｐｍ）である。
【００１２】
ΔＰ１＞ΔＰ２にもかかわらずシール幅ｔ１＜シール幅ｔ２であったため、たとえば高圧用圧縮要素におけるローラのシール面でのシール性が適正である場合、低圧用圧縮要素のローラのシール面からの冷媒や冷凍機油の漏れ込み量が大きく圧縮機の消費電力を増大するという課題があった。
【００１３】
逆に低圧用圧縮要素のローラのシール面でのシール性が適正である場合、高圧用圧縮要素のローラのシール面での余分な摺動損失が増大し、圧縮機の消費電力を増大するという課題があった。ここでシール性の適正値は、漏れ込み損失と摺動損失の和の極小値である。
【００１４】
本発明の目的は、ローラのシール面での漏れ込み損失もしくは摺動損失の増大を抑制し、圧縮機の消費電力を低減することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
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公転運動する略円筒形状のローラをそれぞれ圧縮室に備えた低圧用圧縮要素と高圧用圧縮要素とが中間仕切板を介して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、を備え、前記密閉容器内の圧力が高圧となっている。前記各圧縮室は端板と前記中間仕切板とが前記回転軸方向に設けられ、それらの前記端版と前記中間仕切板とに対向する前記ローラの上下端面におけるシール面の半径方向の幅は、前記低圧用圧縮要素に用いられる前記ローラのシール面における半径方向幅の方が、前記高圧用圧縮要素に用いられる前記ローラのシール面における半径方向幅よりも大きくしたものである。つまり、前記低圧用圧縮要素に用いられる前記ローラの前記シール幅ｔ１を、前記高圧用圧縮要素に用いられる前記ローラの前記シール幅ｔ２よりも大きくした。
【００１６】
さらにローラの外径寸法や内径寸法の設計自由度を高めるため、前記ローラの内面と上下のシール面との間に面取りもしくはザグリを設けて上記シール幅の関係を設定してもよい。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、シール面の内と外で生じる圧力差が異なるロータリ２段圧縮機のローラにおけるシール面での漏れ込み損失もしくは摺動損失の増大を抑制し、圧縮機の消費電力を低減する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
本発明の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式２段圧縮機１の縦断面図を、図２にローラの斜視図を示す。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。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、高圧用圧縮要素２０b、中間仕切板１５、低圧用圧縮要素２０a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。
【００１９】
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、本実施形態は端板部１９ｂを締結要素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。
【００２０】
各圧縮要素２０ａと２０ｂは、図１のように構成されている。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。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。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（図示せず）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。
【００２１】
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。
【００２２】
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、配管３１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、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内の圧力が予め設定された圧力になると開口する吐出弁２８aが中間圧Pmで開口すると、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。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。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。
【００２３】
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。
【００２４】
内部空間２９の底面側には各部品間をシールし、潤滑するための冷凍機油４８が封入されている。冷凍機油４８は、回転軸２に設けた給油流路５０で揚程され、密閉空間２９の圧力Ｐｄと圧縮室２３の内圧との差圧により、圧縮室２３内に給油される。図１の破線で示したように給油流路５０は、略ドーナツ状の給油ピース５１と、回転軸２と同軸であり給油ピース５１の穴よりも径の大きい中央穴５２と、偏心部５に設けられた中央穴５２に連通している給油穴５３で構成される。
【００２５】
段階的に冷媒を圧縮する２段圧縮方式では、高圧用圧縮要素２０ｂの押除量（行程容積）は低圧用圧縮要素２０aの押除量よりも小さい。本圧縮機１は一般の空気調和機用であり、高圧用圧縮要素２０ｂと低圧用圧縮要素２０aと押除量の比を所定の値０．６５〜０．８５の範囲とした。
【００２６】
各圧縮要素２０の押除量は、シリンダ１０の内径と高さと、偏心部５の回転軸２の中心からの偏心距離Ｅにより設定される。本実施形態ではシリンダ１０の内径と高さを、各圧縮要素２０と共に同じ値とした。これは各シリンダ１０の部品加工治具や部品加工装置および測定装置や組み立て装置の統一化を図るためである。所定の押除量に対して、ローラ１１ｂの外径はローラ１１aの外径よりも小さくなり、ローラ１１の外径に合わせて偏心距離Ｅ２＜偏心距離Ｅ１となる。
【００２７】
図２に、ロータリ圧縮機１のローラ１１の斜視図を示す。ローラ１１の円筒内面の径は、図１に示すように、低圧用圧縮要素２０aと高圧用圧縮要素２０ｂとで同じ値とした。これはローラ１１や回転軸２の偏心部５の部品加工治具や、部品加工装置および測定装置の統一化を図るためである。ローラ１１の上下のシール面４９と円筒内面との間には、テーパ４２を設けた。
【００２８】
ただしテーパ４２は、偏心部５との摺動面を減じない範囲にシール幅ｔ１＞シール幅ｔ２の関係になるように設けた。ローラ１１の所定の外径、内径に対して、テーパ４２を設けることによりシール幅ｔを本実施形態の範囲とした。ローラ１１のシール面をこのような関係が成り立つように設けることで、各シール面の内側（偏心部５側）と外側（圧縮室２３側）との間の冷媒や冷凍機油の余分な漏れ込みや摺動損失の増大を抑制することが可能となる。また図３に示すように、ローラ１１にザグリ（座繰り）を設けて、本実施形態ののシール幅を確保しても良い。
【００２９】
テーパ４２の設定により、図１に示したように低圧用圧縮要素２０aのシール幅ｔ１は、高圧用圧縮要素２０ｂのシール幅ｔ２よりも大きくした。またシール幅ｔ１＞シール幅ｔ２の条件を満たせば、テーパ４２を設けなくてもよい。
【００３０】
上記構成は、シール面４９の最大差圧ΔＰが高い低圧用圧縮要素２０aでのシール幅ｔ１がより長くなっているから、冷媒や冷凍機油５０の圧縮室２０aへの過剰な流入を抑制する。
【００３１】
逆にシール面４９aが適正なシール性の場合は、シール面４９ｂでの余分な摺動損失の増大を抑制する。したがって本実施形態により、圧縮機の消費電力を低減する。
【００３２】
またテーパ４２によりローラ１１の諸寸法とは独立にシール幅を設定できるため、各圧縮要素２０の設計自由度を損なわない。回転数や吸入温度や低圧Ｐｓや高圧Ｐｄ等の動作条件により、圧縮機１の各寸法を適正化した場合でも、シール幅ｔ１＞シール幅ｔ２とすればより消費電力を低減できる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の一実施形態を示すロータリ式２段圧縮機の縦断面図。
【図２】本発明の一実施形態を示すローラの斜視図。
【図３】本発明の一実施形態の応用例示すローラの縦断面図。
【符号の説明】
【００３４】
１…圧縮機、２…回転軸、５…偏心部、１０…シリンダ、１１…ローラ、１５…中間仕切板、２０…圧縮要素、４２…テーパ。
【図１】
2006177227.tif 000003
【図２】
2006177227.tif 000004
【図３】
2006177227.tif 000005