(57)【要約】    【課題】  本発明の目的は、配管での流体損失を低減しかつ製造が容易な２段圧縮機を提供することにある。    【解決手段】  密閉容器内に、低圧用圧縮要素と高圧用圧縮要素と、低圧用圧縮要素の圧縮室に接続する中間空間とを備えたロータリ式２段圧縮機において、密閉容器に少なくとも３箇所の略円形の貫通穴を形成し、貫通穴を通過して低圧用圧縮要素に連通する低圧用吸入管と、貫通穴を通過して中間空間に連通する中間用吐出管と、貫通穴を通過して高圧用圧縮要素に連通する高圧用吸入管とを備え、貫通穴を回転軸の長手方向に沿って列状に設けた。    【選択図】  図１
2006152931.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二つの偏心部を有する回転軸と、この回転軸が貫通する仕切板を介して設けられた二つの圧縮室に前記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備えた低圧用圧縮要素と高圧用圧縮要素とを有する回転圧縮要素と、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連通して前記密閉容器の内部空間と隔てられた中間空間と、前記密閉容器に設けられ前記回転軸の長手方向に沿って列状に設けられた複数の貫通穴と、この貫通穴を通過して前記低圧用圧縮要素に連通する低圧用吸入管と、他の貫通穴を通過して前記中間空間に連通する中間用吐出管と、更に他の貫通穴を通過して前記高圧用圧縮要素に連通する高圧用吸入管と、を備えたロータリ式２段圧縮機。
【請求項２】
請求項１において、前記回転軸と同一方向の長軸を有するアキュムレータと、前記アキュムレータと前記低圧用吸入管とを連通する略Ｌ字状の吸入管と、前記中間用吐出管と前記高圧用吸入管とを連通する略Ｕ字状の中間管とを備え、前記アキュムレータの長軸と貫通穴の配列軸とが、前記回転軸の回転軸からみて異なる角度であるロータリ式２段圧縮機。
【請求項３】
請求項１において、前記貫通穴に外接し、それぞれ前記低圧用吸入管、前記中間用吐出管もしくは前記高圧用吸入管とに内接する略円筒状の接続管を備え、前記低圧用吸入管、前記中間用吐出管もしくは前記高圧用吸入管の外径は、前記密閉容器に対して内側部分が外側部分よりも小さい径違い形状を有し、前記接続管は、前記低圧用吸入管、前記中間用吐出管もしくは前記高圧用吸入管の外形に沿うように密閉容器に対して内側部分の外径が外側部分の外径よりも小さい径違い形状を有するロータリ式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式２段圧縮機に関する。
【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。その際、密閉容器に設けられた貫通穴を通過し、低圧用圧縮要素に連通する低圧用吸入管から吸入される。
【０００５】
中間圧Pmで低圧用圧縮要素から吐出されたガス冷媒は、密閉容器内に設けられた中間空間から中間流路に吐出される。その際、密閉容器に設けられた貫通穴を通過し、中間空間に連通する中間用吐出管から中間流路へ吐出される。
【０００６】
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。その際、密閉容器に設けられた貫通穴を通過し、高圧用圧縮要素に連通する高圧用吸入管から吸入される。
【０００７】
低圧用吸入管、中間用吐出管、高圧用吸入管は、密閉容器の外側からプレス等の装置により圧入されポンプ部分とのシール性を確保した後、密閉容器と溶接により接合される。
【０００８】
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。
【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】
背景技術で述べたロータリ式２段圧縮機は、密閉容器に設けられた３つの貫通穴の位置関係については明確に記載されていない。図面によれば、低圧用吸入管及び高圧用吸入管用の貫通穴と、中間用吐出管用の貫通穴とは、回転軸の軸中心に対して逆方向に開口している。このため高圧用吸入管と中間用吐出管を接続する中間管の形状が複雑となり、流体損失が増大する課題があった。
【００１１】
さらに背景技術の従来例では、少なくとも２方向に圧入する必要がある。すなわち、圧入行程が２回必要である。さらに密閉容器と低圧用吸入管、中間用吐出管、高圧用吸入管を溶接する場合も、溶接方向が異なるため溶接作業が複雑化する課題があった。
【００１２】
本発明の目的は、上述の課題を解決して高性能かつ製造が容易な圧縮機を提供することにある。
【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二つの偏心部を有する回転軸と、この回転軸が貫通する仕切板を介して設けられた二つの圧縮室に前記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備えた低圧用圧縮要素と高圧用圧縮要素とを有する回転圧縮要素と、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連通して前記密閉容器の内部空間と隔てられた中間空間と、前記密閉容器に設けられ前記回転軸の長手方向に沿って列状に設けられた複数の貫通穴と、この貫通穴を通過して前記低圧用圧縮要素に連通する低圧用吸入管と、他の貫通穴を通過して前記中間空間に連通する中間用吐出管と、更に他の貫通穴を通過して前記高圧用圧縮要素に連通する高圧用吸入管と、を備えたものである。
【００１４】
また、電動機の回転軸と同一方向の長軸を有するアキュムレータを設置する場合は、アキュムレータと低圧用吸入管とを連通する略Ｌ字状の吸入管と、中間用吐出管と高圧用吸入管とを連通する略Ｕ字状の中間管とを備え、アキュムレータの長軸と貫通穴の配列軸とが、回転軸の回転軸からみて異なる角度とするのが好ましい。
【００１５】
さらに貫通穴が近接している場合、前記貫通穴に外接し、それぞれ前記低圧用吸入管、前記中間用吐出管もしくは前記高圧用吸入管とに内接する略円筒状の接続管を備え、前記低圧用吸入管、前記中間用吐出管もしくは前記高圧用吸入管の外径は、前記密閉容器に対して内側部分が外側部分よりも小さい径違い形状を有し、前記接続管は、前記低圧用吸入管、前記中間用吐出管もしくは前記高圧用吸入管の外形に沿うように密閉容器に対して内側部分の外径が外側部分の外径よりも小さい径違い形状を有しても良い。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば中間管での流体損失を低減でき、低圧用吸入管、中間用吐出管、高圧用吸入管の圧入行程が容易となり生産性を向上できる。さらに接続管を径違いとすることで、上記利点を確保した上で耐圧性を向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本発明の実施形態を図を用いて説明する。まず図１において、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１９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１９ａを備えた副軸受１９が積層され、ボルト等の締結要素(図示せず)で一体化されている。
【００１８】
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１９ａは、副軸受１９に支持されている。なお、本実施形態は端板部１９ａをボルト等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。
【００１９】
各圧縮要素２０ａと２０ｂは、次のように構成されている。代表して図２に図１のA−A断面、すなわち低圧用圧縮要素２０aの断面図を示す。低圧圧縮要素２０ａにおいて、副軸受１９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。
【００２０】
また高圧圧縮要素２０ｂにおいて、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、図２に示すようにコイルバネのような付勢力付与手段１７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。
【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、アキュムレータ３６と吸気管３７と低圧用吸入管３８を順次流下する。そして、低圧Psのガス冷媒は、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。
【００２３】
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、副軸受19とカバー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、その内部圧力は中間圧Pmとなる。吐出空間３３の冷媒ガスは、中間用吐出管３９、中間管４０、高圧用吸入管４１を順次流下し、吸入口２５bから高圧用圧縮要素２０b内に吸入される。
【００２４】
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。
【００２５】
次に図３に、図１、図２のB方向からの側面図を示す。低圧用吸入管３６、中間用吐出管３９、高圧用吸入管４１は、胴部２２にプレス加工またはドリル加工で形成された円形の貫通穴４２を通過してそれぞれ、シリンダ１０a、副軸受１９、シリンダ１０bにプレス等により圧入されて接続される。貫通穴４２は、胴部２２の長手方向すなわち図１に示した回転軸２の軸方向に沿って１列に形成される。ここで貫通穴４２には、低圧用吸入管３６、中間用吐出管３９、高圧用吸入管４１とそれぞれ内接する略円筒形の接続管４３を設けた。
【００２６】
アキュムレータ３６と低圧用吸入管３７を接続している吸気管３７は、図１から図３に示したように流入口と流出口がねじれの位置関係にある。すなわち回転軸２の軸方向に垂直な平面で、略L字の形状を有する。中間用吐出管３９と高圧用吸入管４１を接続する中間管４０は、略U字の形状を有する。これらの管は、すべて溶接により接続される。
【００２７】
また図２に示したように、吸気管３７の形状から、アキュムレータ３６はその長軸が貫通穴４２の配列方向と異なる角度で設置される。その角度差は、２０゜以上とした。
【００２８】
吸気管３７を略L字としたため、中間管４０は従来の複雑な形状とすることなくU字形状で中間用吐出管３９と高圧用吸入管４１とを接続できる。このため吸気管３７と中間管４０を合わせたガス冷媒の流動距離を短縮でき、流体損失を低減する。また図２に示したように中間管４０の最外周は、アキュムレータ３６の最外周よりも小さくでき、コンパクト性にも優れている。
【００２９】
さらに貫通穴４２を一列に形成したため、図２の矢印Cに示すように低圧用吸入管３８、中間用吐出管３９、高圧用吸入管４１を一方向化から圧入できるため圧入行程が簡略化できる。貫通穴４２と接続管４３、あるいは接続管４３と低圧用吸入管３８、中間用吐出管３９、高圧用吸入管４１との溶接も、一方向からの溶接が可能になるため位置決め等の行程が簡略化できる。さらに中間管４０とアキュムレータ３６の角度差が２０゜以上であるため、溶接時の作業性にも優れている。これらの効果により、本発明は配管の流体損失を低減した上、生産性を向上することができる。
【００３０】
次に図４、図５を用いて、本発明の応用例を説明する。応用例では、低圧用吸入管３８、中間用吐出管３９、高圧用吸入管４１を胴部２２の内側の外径φdを、胴部２２の外側の外径φDよりも小さく成型した。すなわち絞りもしくは拡管により、径違いに成型した。同様に接続管４３も胴部２２の内側の外径を外側の外径よりも小さくし、低圧用吸入管３８、中間用吐出管３９、高圧用吸入管４１の外形に沿う形状とした。
【００３１】
このためシリンダ１０や副軸受け１９の寸法によりφｄが制約を受けても、φDを自由に拡大できるため配管部分の流体損失を低減できる。さらに同一のφD、貫通穴４３間距離のものと比べて、胴部２２に設ける貫通穴径(φd')を小さくできるため、図４の破線で示した胴部２２の貫通穴４３間の断面積を増大、密閉容器１３の耐圧を向上できる。
【００３２】
さらに図４、図５に示すように貫通穴４３を成型する部分４４を張り出し成型することにより、密閉容器１３の内圧による変形を抑制でき耐圧性を向上する。
【００３３】
次に図６、図７を用いて、本発明の応用例を説明する。本応用例は中間管４０にインジェクション管４５を設けたものである。図７に示すようにインジェクション管４５は、圧縮機１の上面から見て中間管４０の中心軸に対してアキュムレータ３６と逆方向に設けた。インジェクション管４５の外径は中間管４０の外径よりも小さく、取り付け位置は高圧用吸入管４１に近くなるように設置した。またインジェクション管４５の高さは、端板部９aよりも上部になるよう設定した。
【００３４】
応用例のインジェクションサイクルを、図８を用いて説明する。この空気調和機は、インジェクションサイクルである。本発明を適用したロータリ式２段圧縮機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４ａ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は、気液分離器６で気体と液体に分離される。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４ｂ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。低圧Psのガス冷媒は吸入口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、中間管４０へ吐出される。
【００３５】
中間管４０のガス冷媒は、気液分離器６と中間流路３０とが連通したインジェクション管４５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。
【００３６】
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バイパスするため、低圧側圧縮要素２０aへの余分な循環流量を減少して圧縮仕事を低減し、空気調和機の成績係数COPを向上する。
【００３７】
本応用例では図６、図７で示したようにインジェクション管４５をアキュムレータ３６の逆方向に設置したため、両者の間での熱移動を抑制でき安定した動作を可能とする。また上記配置により、インジェクション管４５もしくはアキュムレータ４５の溶接時の作業性にも優れている。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【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２で示したロータリ２段圧縮機のA−A断面図。
【図３】図１、図２で示したロータリ２段圧縮機のB方向から見たの正面図。
【図４】本発明の一実施形態を示すロータリ２段圧縮機の縦断面図。
【図５】図４に示したロータリ２段圧縮機の胴部の正面図。
【図６】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７】図６で示したロータリ２段圧縮機のA−A断面図。
【図８】図６で示したロータリ２段圧縮機を用いたインジェクションサイクルの構成図。
【符号の説明】
【００３９】
１…圧縮機、２…回転軸、１３…密閉容器、２０…圧縮要素、２２…胴部、２５…吸込口、２７…吐出管、３８…低圧用吸入管、３９…中間用吐出管、４０…中間管、４１…高圧用吸入管、４３…接続管、４５…インジェクション管。
【図１】
2006152931.tif 000003
【図２】
2006152931.tif 000004
【図３】
2006152931.tif 000005
【図４】
2006152931.tif 000006
【図５】
2006152931.tif 000007
【図６】
2006152931.tif 000008
【図７】
2006152931.tif 000009
【図８】
2006152931.tif 000010