(57)【要約】【課題】所謂内部中間圧型の多段圧縮式ロータリコンプレッサにおいて、第１及び第２のシリンダに接続される冷媒導入管の間の密閉容器の耐圧強度を確保し、且つ、全体寸法の縮小も図る。【解決手段】上下シリンダ３８、４０を備えたロータリコンプレッサ１０の下シリンダ４０の開口面を閉塞するの下部支持部材５６と、上シリンダ３８の開口面を閉塞する上部支持部材５４とを設ける。第１の回転圧縮要素３２の吸込側に冷媒を導入する冷媒導入管９４を下シリンダ４０に対応して接続する。第２の回転圧縮要素３４の吸込側に冷媒を導入する冷媒導入管９２を上部支持部材５４に対応して接続する。【選択図】      図１
2004156539.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
密閉容器内に駆動要素と、該駆動要素にて駆動される第１及び第２の回転圧縮要素を備え、前記第１の回転圧縮要素で圧縮された冷媒を前記密閉容器内に吐出し、更にこの吐出された中間圧の冷媒を前記第２の回転圧縮要素で圧縮する多段圧縮式ロータリコンプレッサにおいて、
前記第１及び第２の回転圧縮要素をそれぞれ構成するための第１及び第２のシリンダと、
これらシリンダ間に介在して前記各回転圧縮要素を仕切ると共に、各回転圧縮要素の一方の開口面を閉塞する中間仕切板と、
前記第１のシリンダの他方の開口面を閉塞し、前記駆動要素の回転軸の一方の軸受けを有する第１の支持部材と、
前記第２のシリンダの他方の開口面を閉塞し、前記駆動要素の回転軸の他方の軸受けを有する第２の支持部材とを備え、
前記第１の回転圧縮要素の吸込側に冷媒を導入する第１の冷媒導入管を前記第１のシリンダに対応して接続し、前記第２の回転圧縮要素の吸込側に冷媒を導入する第２の冷媒導入管を前記第２の支持部材に対応して接続したことを特徴とする多段圧縮式ロータリコンプレッサ。
【請求項２】
密閉容器内に駆動要素と、該駆動要素にて駆動される第１及び第２の回転圧縮要素を備え、前記第１の回転圧縮要素で圧縮された冷媒を前記密閉容器内に吐出し、更にこの吐出された中間圧の冷媒を前記第２の回転圧縮要素で圧縮する多段圧縮式ロータリコンプレッサにおいて、
前記第１及び第２の回転圧縮要素をそれぞれ構成するための第１及び第２のシリンダと、
これらシリンダ間に介在して前記各回転圧縮要素を仕切ると共に、各回転圧縮要素の一方の開口面を閉塞する中間仕切板と、
前記第１のシリンダの他方の開口面を閉塞し、前記駆動要素の回転軸の一方の軸受けを有する第１の支持部材と、
前記第２のシリンダの他方の開口面を閉塞し、前記駆動要素の回転軸の他方の軸受けを有する第２の支持部材とを備え、
前記第１の回転圧縮要素の吸込側に冷媒を導入する第１の冷媒導入管を前記第１の支持部材に対応して接続し、前記第２の回転圧縮要素の吸込側に冷媒を導入する第２の冷媒導入管を前記第２のシリンダに対応して接続したことを特徴とする多段圧縮式ロータリコンプレッサ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、密閉容器内に駆動要素と、この駆動要素にて駆動される第１及び第２の回転圧縮要素を設け、第１の回転圧縮要素で圧縮された冷媒を密閉容器内に吐出し、更にこの吐出された中間圧の冷媒を第２の回転圧縮要素で圧縮する多段圧縮式ロータリコンプレッサに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来のこの種多段圧縮式ロータリコンプレッサ、特に、内部中間圧型多段（二段）圧縮式のロータリコンプレッサでは、下側に設けられた第１の回転圧縮要素の吸込ポートから冷媒ガスが下シリンダの低圧室側に吸入され、ローラとベーンの動作により圧縮されて中間圧となり下シリンダの高圧室側より吐出ポート、吐出消音室を経て密閉容器内に吐出される。そして、この密閉容器内の中間圧の冷媒ガスは上側に設けられた第２の回転圧縮要素の吸込ポートから上シリンダの低圧室側に吸入され、ローラとベーンの動作により２段目の圧縮が行われて高温高圧の冷媒ガスとなり、高圧室側より吐出ポート、吐出消音室を経て放熱器に流入し、そこで放熱作用を発揮した後、膨張弁で絞られて蒸発器で吸熱し、第１の回転圧縮要素に吸入されるサイクルを繰り返す。
【０００３】
係るロータリコンプレッサに、高低圧差の大きい冷媒、例えば炭酸ガスの一例としての二酸化炭素（ＣＯ２）を冷媒として用いた場合、冷媒圧力は低段側となる第１の回転圧縮要素では８ＭＰａＧ（中間圧）、高段側となる第２の回転圧縮要素で１２ＭＰａＧの高圧となる。
【０００４】
しかし、二酸化炭素冷媒は従来のフロン系冷媒に比較して、ガス密度が高いことから冷媒の体積流量が小さくても充分な冷凍能力が得られる。即ち、通常の能力の圧縮機であれば排除容積を小さくすることが可能となるが、その場合、シリンダの内径を縮小することは圧縮効率の低下を招くため、シリンダの厚さを薄くしていくかたちとなる。
【０００５】
しかしながら、シリンダの厚さを薄くすると、今度は各シリンダの吸込側に冷媒を導入するための冷媒導入管（冷媒吐出管も同様）を接続できなくなるため、従来では上シリンダの上側の開口面及び下シリンダの下側の開口面を閉塞して回転軸の軸受けを兼用する上部支持部材及び下部支持部材に冷媒導入管を接続し、各支持部材内を経て各シリンダに冷媒を導入するようにしていた（特許文献１参照）。
【０００６】
【特許文献１】
特開２００１−８２３６９号公報（第７頁、第８頁参照）。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
一方、上述よりも能力の大きい圧縮機の場合にはシリンダの厚さ寸法も冷媒配管を接続可能な程厚くして用いることになる。そのため、前述とは異なり、支持部材を介さずに、第１及び第２の回転圧縮要素を構成する上下のシリンダに冷媒導入管を接続することが可能となるが、今度は上下の冷媒導入管の距離が近接してしまうため、配管接続箇所の間の密閉容器の耐圧強度（上述した８ＭＰａＧ）が確保できなくなる問題が生じる。
【０００８】
本発明は、係る従来技術の課題を解決するために成されたものであり、所謂内部中間圧型の多段圧縮式ロータリコンプレッサにおいて、第１及び第２のシリンダに接続される冷媒導入管の間の密閉容器の耐圧強度を確保し、且つ、全体寸法の縮小も図ることを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
即ち、請求項１の発明の多段圧縮式ロータリコンプレッサは、密閉容器内に駆動要素と、この駆動要素にて駆動される第１及び第２の回転圧縮要素を備え、第１の回転圧縮要素で圧縮された冷媒を密閉容器内に吐出し、更にこの吐出された中間圧の冷媒を第２の回転圧縮要素で圧縮するものであって、第１及び第２の回転圧縮要素をそれぞれ構成するための第１及び第２のシリンダと、これらシリンダ間に介在して各回転圧縮要素を仕切ると共に、各回転圧縮要素の一方の開口面を閉塞する中間仕切板と、第１のシリンダの他方の開口面を閉塞し、駆動要素の回転軸の一方の軸受けを有する第１の支持部材と、第２のシリンダの他方の開口面を閉塞し、駆動要素の回転軸の他方の軸受けを有する第２の支持部材とを備え、第１の回転圧縮要素の吸込側に冷媒を導入する第１の冷媒導入管を前記第１のシリンダに対応して接続し、第２の回転圧縮要素の吸込側に冷媒を導入する第２の冷媒導入管を第２の支持部材に対応して接続したものである。
【００１０】
また、請求項２の発明の多段圧縮式ロータリコンプレッサは、密閉容器内に駆動要素と、この駆動要素にて駆動される第１及び第２の回転圧縮要素を備え、第１の回転圧縮要素で圧縮された冷媒を密閉容器内に吐出し、更にこの吐出された中間圧の冷媒を第２の回転圧縮要素で圧縮するものであって、第１及び第２の回転圧縮要素をそれぞれ構成するための第１及び第２のシリンダと、これらシリンダ間に介在して各回転圧縮要素を仕切ると共に、各回転圧縮要素の一方の開口面を閉塞する中間仕切板と、第１のシリンダの他方の開口面を閉塞し、駆動要素の回転軸の一方の軸受けを有する第１の支持部材と、第２のシリンダの他方の開口面を閉塞し、駆動要素の回転軸の他方の軸受けを有する第２の支持部材とを備え、第１の回転圧縮要素の吸込側に冷媒を導入する第１の冷媒導入管を第１の支持部材に対応して接続し、第２の回転圧縮要素の吸込側に冷媒を導入する第２の冷媒導入管を第２のシリンダに対応して接続したものである。
【００１１】
【発明の実施の形態】
次に、図面に基づき本発明の実施形態を詳述する。図１は本発明のロータリコンプレッサ１０の実施例として、第１及び第２の回転圧縮要素３２、３４を備えた内部中間圧型の多段（２段）圧縮式ロータリコンプレッサ１０の縦断面図を示している。
【００１２】
この図において、１０は二酸化炭素（ＣＯ２）を冷媒として使用する内部中間圧型多段（２段）圧縮式のロータリコンプレッサで、このロータリコンプレッサ１０は鋼板からなる円筒状の密閉容器１２と、この密閉容器１２の内部空間の上側に配置収納された駆動要素１４及びこの駆動要素１４の下側に配置され、駆動要素１４の回転軸１６により駆動される第１の回転圧縮要素３２（１段目）及び第２の回転圧縮要素３４（２段目）からなる回転圧縮機構部１８にて構成されている。
【００１３】
密閉容器１２は、底部をオイル溜とし、駆動要素１４と回転圧縮機構部１８を収納する容器本体１２Ａと、この容器本体１２Ａの上部開口を閉塞する略椀状のエンドキャップ（蓋体）１２Ｂとで構成され、且つ、このエンドキャップ１２Ｂの上面には駆動要素１４に電力を供給するためのターミナル（配線を省略）２０が取り付けられている。
【００１４】
駆動要素１４は、密閉容器１２の上部空間の内周面に沿って環状に取り付けられたステータ２２と、このステータ２２の内側に若干の間隙を設けて挿入配置されたロータ２４とからなる。このロータ２４は中心を通り鉛直方向に延びる回転軸１６に固定されている。
【００１５】
ステータ２２は、ドーナッツ状の電磁鋼板を積層した積層体２６と、この積層体２６の歯部に直巻き（集中巻き）方式により巻装されたステータコイル２８を有している。また、ロータ２４もステータ２２と同様に電磁鋼板の積層体３０で形成され、この積層体３０内に永久磁石ＭＧを挿入して構成されている。
【００１６】
前記第１の回転圧縮要素３２と第２の回転圧縮要素３４との間には中間仕切板３６が挟持されている。即ち、第１の回転圧縮要素３２と第２の回転圧縮要素３４は、中間仕切板３６と、この中間仕切板３６の上下に配置された上シリンダ３８（第２のシリンダ）、下シリンダ４０（第１のシリンダ）と、この上下シリンダ３８、４０内を１８０度の位相差を有して回転軸１６に設けた上下偏心部４２、４４に嵌合されて偏心回転する上下ローラ４６、４８と、この上下ローラ４６、４８に当接して上下シリンダ３８、４０内をそれぞれ低圧室側と高圧室側に区画する上下ベーン（図示せず）と、上シリンダ３８の上側の開口面及び下シリンダ４０の下側の開口面を閉塞して回転軸１６の軸受けを兼用する支持部材としての上部支持部材５４（第２の支持部材）及び下部支持部材５６（第１の支持部材）にて構成される。
【００１７】
ここで、ロータリコンプレッサに、高低圧差の大きい冷媒、例えば二酸化炭素（ＣＯ２）を冷媒として用いた場合、前述した如き密閉容器１２内は通常よりも極めて高い圧力となる。係る密閉容器１２の上下シリンダ３８、４０に対応する部分に後述する冷媒導入管９２、９４を接続すると、冷媒導入管９２、９４の間の距離が小さくなり、その間の密閉容器１２の耐圧強度が確保できなくなる。そこで、本発明では、冷媒導入管９２、９４の間の密閉容器１２の耐圧強度を確保するため、コンプレッサの寸法拡大を抑えながら冷媒導入管９２、９４の間隔の拡大を図っている。
【００１８】
即ち、上部支持部材５４に、上シリンダ３８に形成された吸込ポート１６１にて当該上シリンダ３８の内部と連通する吸込通路５８と、駆動要素１４から離間する方向に凹陥した吐出消音室６２を形成し、吐出消音室６２のシリンダ３８とは反対側の開口部を上部カバー６６により閉塞する。
【００１９】
一方、下シリンダ４０には下シリンダ４０の低圧室側に連通する吸込ポート１６２を形成すると共に、下シリンダ４０の下側の開口（中間仕切板３６とは反対側の開口）は通常の下部支持部材５６にて閉塞する。下部支持部材５６の下側は、略椀状の通常のマフラーカバー６８にて覆い、このマフラーカバー６８と下部支持部材５６間に吐出消音室６４を形成する。
【００２０】
そして、マフラーカバー６８は、周辺部の４カ所を主ボルト１２９・・・によって下から下部支持部材５６に固定し、図示しない吐出ポートにて第１の回転圧縮要素３２の下シリンダ４０内部と連通する吐出消音室６４の下面開口部を閉塞する。この主ボルト１２９・・・の先端は上部支持部材５４に螺合する。
【００２１】
尚、吐出消音室６４と密閉容器１２内における上部カバー６６の駆動要素１４側は、上下シリンダ３８、４０や中間仕切板３６を貫通する図示しない連通路にて連通されている。連通路の上端には中間吐出管１２１が立設されており、この中間吐出管１２１は密閉容器１２内における上部カバー６６の駆動要素１４側に開口している。
【００２２】
また、上部カバー６６は第２の回転圧縮要素３４の上シリンダ３８内部と連通する吐出消音室６２の上面開口部を閉塞し、密閉容器１２内を吐出消音室６２と駆動要素１４側とに仕切る。この上部カバー６６は、周辺部が４本の主ボルト７８・・・により、上から上部支持部材５４に固定されている。この主ボルト７８・・・の先端は下部支持部材５６に螺合する。
【００２３】
そして、ロータリコンプレッサ１０には冷媒としては地球環境にやさしく、可燃性および毒性等を考慮して自然冷媒である前記二酸化炭素（ＣＯ２）が使用される。
【００２４】
前記密閉容器１２の容器本体１２Ａの側面には、上部支持部材５４の吸込通路５８に対応する位置にスリーブ１４１が溶接固定され、下シリンダ４０の吸込ポート１６２に対応する位置にスリーブ１４２が溶接固定されると共に、上シリンダ３８に対応する位置にスリーブ１４３が溶接固定されている。これにより、スリーブ１４１と１４２間の間隔は、上下シリンダ３８、４０に対応して各スリーブを取り付ける場合に比して大きくなる。これにより、後述する冷媒導入管９２、９４が接続されることになるスリーブ１４１と１４２間の密閉容器１２の耐圧強度を確保することができる。また、スリーブ１４３はスリーブ１４１の略対角位置にある。
【００２５】
そして、スリーブ１４１内には上シリンダ３８に冷媒ガスを導入するための冷媒導入管９２（第２の冷媒導入管）の一端が挿入接続され、この冷媒導入管９２の一端は上シリンダ３８の吸込通路５８に連通される。この冷媒導入管９２は密閉容器１２の上側を通過してスリーブ１４１と略９０度ずれた位置にあるスリーブ（図示せず）に至り、冷媒導入管９２の他端はこのスリーブ内に挿入接続されて密閉容器１２内に連通する。
【００２６】
また、スリーブ１４２内には下シリンダ４０に冷媒ガスを導入するための冷媒導入管９４（第１の冷媒導入管）の一端が挿入接続され、この冷媒導入管９４の一端は下シリンダ４０に形成した吸込ポート１６２に連通される。また、スリーブ１４３内には冷媒吐出管９６が挿入接続され、この冷媒吐出管９６の一端は上シリンダ３８内を経て上部支持部材５４内の吐出消音室６２に連通される。
【００２７】
そして、ターミナル２０および図示されない配線を介して駆動要素１４のステータコイル２８に通電されると、駆動要素１４が起動してロータ２４が回転する。この回転により回転軸１６と一体に設けられ上下偏心部４２、４４に嵌合された上下ローラ４６、４８が上下シリンダ３８、４０内を前述の如く偏心回転する。
【００２８】
これにより、冷媒導入管９４を介して吸込ポート１６２から下シリンダ４０の低圧室側に吸入された低圧の冷媒ガスは、ローラ４８とベーンの動作により圧縮されて中間圧となり、下シリンダ４０の高圧室側より吐出ポート、下部支持部材５６に形成された吐出消音室６４から連通路を経て中間吐出管１２１から密閉容器１２内に吐出される。これによって、密閉容器１２内は中間圧（前述した８ＭＰａＧ）となる。
【００２９】
そして、密閉容器１２内の中間圧の冷媒ガスは、スリーブ（図示せず）から出て冷媒導入管９２及び上部支持部材５４に形成された吸込通路５８を経由して吸込ポート１６１から上シリンダ３８の低圧室側に吸入される。吸入された中間圧の冷媒ガスは、ローラ４６とベーンの動作により２段目の圧縮が行われて高温高圧（前述した１２ＭＰａＧ）の冷媒ガスとなり、高圧室側から吐出ポートを通り上部支持部材５４に形成された吐出消音室６２、上シリンダ３８、冷媒吐出管９６を経由して図示しない外部のガスクーラに流入する。
【００３０】
ガスクーラに流入した冷媒は、そこで熱交換して空気や水などの加熱の仕事を行った後、膨張弁を経て図示しない蒸発器に流入して蒸発し、冷媒導入管９４から第１の回転圧縮要素３２内に吸い込まれるサイクルを繰り返す。
【００３１】
このように、第１の回転圧縮要素３２の吸込側に冷媒を導入する冷媒導入管９４を下シリンダ４０に対応して接続し、第２の回転圧縮要素３４の吸込側に冷媒を導入する冷媒導入管９２を上部支持部材５４に対応して接続したので、上下シリンダ３８、４０に接続される冷媒導入管９４、９２の間の間隔を広げ、密閉容器１２の耐圧強度を確保できるようになる。また、両冷媒導入管９２、９４を上部支持部材５４及び下部支持部材４０に対応して接続する場合に比して回転圧縮機構部１８の寸法は縮小されるので、ロータリコンプレッサ１０の全体寸法の縮小を図ることが可能となる。
【００３２】
これにより、ロータリコンプレッサ１０の軽量化を図ることができ、ロータリコンプレッサ１０の運搬、設置などの取り扱いを容易に行うことができるようになる。また、冷媒導入管９４を下シリンダ４０に対応して接続しているので、第１の支持部材５６やマフラーカバー６８として通常のものを兼用することができ汎用性を拡大することができる。従って、ロータリコンプレッサ１０の構造の簡素化を図ることができて、生産コストの高騰も抑制することができるようになる。
【００３３】
次に、図２にもう一つの本発明のロータリコンプレッサ１０を示している。尚、この図において図１と同一符号は同一若しくは同様の機能を奏するものとする。
【００３４】
この場合、ロータリコンプレッサ１０の上シリンダ３８には上シリンダ３８の低圧室側に連通する吸込ポート１６１が形成されると共に、上シリンダ３８の上側の開口（中間仕切板３６とは反対側の開口）は上部支持部材５４にて閉塞される。上部支持部材５４には駆動要素１４側から凹陥した吐出消音室６２が形成され、この吐出消音室６２の上側開口は上部カバー６６にて閉塞される。
【００３５】
下部支持部材５６には、下シリンダ４０に形成された吸込ポート１６２にて下シリンダ４０の内部と連通する吸込通路６０と、駆動要素１４方向に凹陥した吐出消音室６４が形成されると共に、吐出消音室６２のシリンダ３８とは反対側の開口部が下部カバー６８により閉塞される。そして、上シリンダ３８の吸込ポート１６１に対応してスリーブ１４１、冷媒導入管９２が接続され、下シリンダ４０の内部と連通する吸込通路６０に対応してスリーブ１４２、冷媒導入管９４が接続されることになる。
【００３６】
その他の動作は図１の場合と同様である。このような構成とした場合にも、冷媒導入管９２と９４は同様に比較的大きな間隔を存して上下に配置されることになるので、冷媒導入管９２と９４間の密閉容器１２の耐圧強度を確保することができる。
【００３７】
このように、図２の構成では第１の回転圧縮要素３２の吸込側に冷媒を導入する冷媒導入管９４を下部支持部材５６に対応して接続し、第２の回転圧縮要素３４の吸込側に冷媒を導入する冷媒導入管９２を上シリンダ３８に対応して接続しているので、上下シリンダ３８、４０に接続される冷媒導入管９４、９２の間の密閉容器１２の耐圧強度を確保しながら、ロータリコンプレッサ１０の全体寸法の縮小を図ることが可能となる。従って、ロータリコンプレッサ１０の軽量化を図ることができ、運搬、設置などの取り扱いを容易に行うことができるようになる。
【００３８】
尚、実施例では本発明をＣＯ２を冷媒とするロータリコンプレッサ１０に用いたが、これに限らず、ＣＯ２冷媒以外の他の高低圧差の大きい冷媒が用いられる多段圧縮式ロータリコンプレッサに適用しても本発明は有効である。
【００３９】
【発明の効果】
以上詳述した如く本発明によれば、第１及び第２のシリンダに冷媒を導入するための第１及び第２の冷媒導入管相互の間隔を確保し、それらの間の密閉容器の耐圧強度を確保することが可能となる。この場合、請求項１の発明では第１の冷媒導入管が第１のシリンダに対応して接続され、請求項２の発明では第２の冷媒導入管が第２のシリンダに対応して接続されるので、第１及び第２の冷媒導入管を第１及び第２の支持部材に対応して接続する場合に比して第１及び第２の回転圧縮要素の全体寸法の拡大を抑え、コンプレッサの小型化を図ることが可能となる。
【００４０】
特に、請求項１の発明では第１の支持部材として通常のロータリコンプレッサのものを兼用することが可能となり、汎用性に富んだものとなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例のロータリコンプレッサの縦断面図である。
【図２】もう一つの本発明の実施例のロータリコンプレッサの縦断面図である。
【符号の説明】
１０  ロータリコンプレッサ
１２  密閉容器
１４  駆動要素
１６  回転軸
１８  回転圧縮機構部
３２  第１の回転圧縮要素
３４  第２の回転圧縮要素
３６  中間仕切板
３８、４０  シリンダ（第２及び第１のシリンダ）
４２  偏心部
４４  偏心部
４６  ローラ
４８  ローラ
５４  上部支持部材（第２の支持部材）
５６  下部支持部材（第１の支持部材）
６２  吐出消音室
６４  吐出消音室
６６  上部カバー
６８  下部カバー
９２、９４  冷媒導入管（第２及び第１の冷媒導入管）
９６  冷媒吐出管
【図１】
2004156539.tif 000003
【図２】
2004156539.tif 000004