(57)【要約】【課題】クランク軸と軸受けとの摩擦損失を軽減すると共に、消費電力を抑制することのできる２シリンダロータリー圧縮機を提供する。【解決手段】回転中心に対して２つのクランクウェブ１９ａ，１９ｂが互いに１８０度ずらして形成されたクランク軸１４によって駆動されるローリングピストン形の２つのシリンダ１７ａ，１７ｂを備えた２シリンダロータリー圧縮機１において、シリンダの圧縮室を高圧側と低圧側とに仕切るブレード２０ａ，２０ｂ、シリンダのガスの吸込み通路２１ａ，２１ｂ及び吐出孔をシリンダ毎にクランク軸１４の回転中心に対して互いに１８０度ずれた位置に配置し、かつ、２つのシリンダ１７ａ，１７ｂの圧縮タイミングを一致させたことを特徴とする。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転中心に対して２つのクランクウェブが互いに１８０度ずらして形成されたクランク軸によって駆動されるローリングピストン形の２つのシリンダを備えた２シリンダロータリー圧縮機において、
前記シリンダの圧縮室を高圧側と低圧側とに仕切るブレード、前記各シリンダのガスの吸込み通路及び吐出孔を、前記シリンダ毎に前記クランク軸の回転中心に対して互いに１８０度ずれた位置に配置し、かつ、前記２つのシリンダの圧縮タイミングを一致させたことを特徴とする２シリンダロータリー圧縮機。
【請求項２】
前記クランク軸を永久磁石同期電動機で駆動すると共に、ロータの１回転中の回転速度変動を抑制するように前記永久磁石電動機の供給電力を制御する電力変換手段を備えたことを特徴とする請求項１に記載の２シリンダロータリー圧縮機。
【請求項３】
前記クランク軸の直径をｄ、前記クランク軸とその軸受けとのクリアランスをｃとしたとき、ｄ／２５０≧ｃ≧ｄ／７５０の関係を持たせたことを特徴とする請求項１又は２に記載の２シリンダロータリー圧縮機。
【請求項４】
前記ガスの各吸込み通路が円筒状の密閉ケーシングの外周部に互いに１８０度ずれた位置に配置され、前記密閉ケーシングの外側における前記ガスの各吸込み通路の周方向中間部に気液分離器を設け、この気液分離器と前記ガスの各吸込み通路とを管接続したことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の２シリンダロータリー圧縮機。
【請求項５】
前記ガスの各吸込み通路が円筒状の密閉ケーシングの外周部に互いに１８０度ずれた位置に配置され、前記吸込み通路の近傍にそれぞれ前記吸込み通路に管接続され、それぞれ独立して動作する気液分離器を設けたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の２シリンダロータリー圧縮機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、空気調和機に使用する２シリンダロータリー圧縮機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種の従来の２シリンダロータリー圧縮機は、例えば、実開平５−１７１９０号公報に開示されているように、２つのシリンダ相互の圧縮タイミングを１８０度位相をずらした機構となっている。従って、一方のシリンダが圧縮行程にあるとき、他方のシリンダは吐出が完了し、吸込み工程に移行する段階にある、という圧縮行程を繰り返すものであった。
【０００３】
２シリンダロータリー圧縮機は、１シリンダロータリー圧縮機と比較して、低振動であるという特徴を有する。この特徴は１シリンダでは機械的に大きなアンバランスを生じるクランクウェブを、２シリンダとして２つに分けると共に、回転中心に対して偏芯方向を互いに１８０度ずらすことによって、偏芯回転する質量を互いに相殺させ、さらに、シリンダの圧縮室を縮小することによって圧縮時のガス反力を低減させて得られるものである。
【０００４】
また、従来の他の２シリンダロータリー圧縮機として、例えば、特開平１０−９１７１号公報に開示されているように、クランク軸の２つの偏芯部を同一の方向に形成してシリンダの高さを低くし、ガスの吸込み通路を１８０度ずらしたものがあった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上述した２シリンダロータリー圧縮機においては、それぞれシリンダ内のガスの圧縮時の圧縮ガスによる反力がクランク軸とその軸受けとの間に接触圧として作用するため、摩擦損失が大きくなり消費電力が大きくなるという問題があった。
【０００６】
また、軸受け反力が大きい場合には、クランク軸の直径を大きくしなければならず、軸の周速も増大するために摩擦損失が大きくなり、消費電力の増大を招く一因にもなっていた。
【０００７】
本発明は上記の問題点を解決するためになされたもので、その目的は、クランク軸と軸受けとの摩擦損失を軽減すると共に、消費電力を低く抑制することのできる２シリンダロータリー圧縮機を提供するにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１に係る発明は、回転中心に対して２つのクランクウェブが互いに１８０度ずらして形成されたクランク軸によって駆動されるローリングピストン形の２つのシリンダを備えた２シリンダロータリー圧縮機において、
シリンダの圧縮室を高圧側と低圧側とに仕切るブレード、前各シリンダのガスの吸込み通路及び吐出孔を、シリンダ毎にクランク軸の回転中心に対して互いに１８０度ずれた位置に配置し、かつ、２つのシリンダの圧縮タイミングを一致させたことを特徴とする。
【０００９】
請求項２に係る発明は、請求項１に記載の２シリンダロータリー圧縮機において、クランク軸を永久磁石同期電動機で駆動すると共に、ロータの１回転中の回転速度変動を抑制するように永久磁石電動機の供給電力を制御する電力変換手段を備えたことを特徴とする。
【００１０】
請求項３に係る発明は、請求項１又は２に記載の２シリンダロータリー圧縮機において、クランク軸の直径をｄ、クランク軸とその軸受けとのクリアランスをｃとしたとき、ｄ／２５０≧ｃ≧ｄ／７５０の関係を持たせたことを特徴とする。
【００１１】
請求項４に係る発明は、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の２シリンダロータリー圧縮機において、ガスの各吸込み通路が円筒状の密閉ケーシングの外周部に互いに１８０度ずれた位置に配置され、密閉ケーシングの外側におけるガスの各吸込み通路の周方向中間部に気液分離器を設け、この気液分離器とガスの各吸込み通路とを管接続したことを特徴とする。
【００１２】
請求項５に係る発明は、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の２シリンダロータリー圧縮機において、ガスの各吸込み通路が円筒状の密閉ケーシングの外周部に互いに１８０度ずれた位置に配置され、吸込み通路の近傍にそれぞれ吸込み通路に管接続され、それぞれ独立して動作する気液分離器を設けたことを特徴とする。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図面に示す好適な実施形態に基づいて詳細に説明する。図１（ａ），（ｂ）は本発明に係る２シリンダロータリー圧縮機の一実施形態の平面図及び縦断面図である。同図において、全体が参照符号１で示される２シリンダロータリー圧縮機は圧縮機本体部１０と気液分離器３０とを備えている。このうち、圧縮機本体部１０は円筒状の側壁を有し、その軸心を鉛直にして取付けることが可能な密閉ケーシング１１を備えている。この密閉ケーシング１１の上部内周にロータ１２と共に電動機を構成するステータ１３が装着され、上端に電気接続端子及び圧縮ガスの吐出口が設けられている。ロータ１２は軸芯にクランク軸１４の上部が挿着され、このクランク軸１４の下部にクランクウェブ１９ａ，１９ｂが形成されている。そして、クランク軸１４のクランクウェブ１９ａ，１９ｂの上側が主軸受け１５により、下側が副軸受け１６により回転可能に保持されている。
【００１４】
また、クランクウェブ１９ａ，１９ｂにそれぞれローラ１８ａ，１８ｂが回転可能に嵌装され、このうちクランクウェブ１９ａ及びローラ１８ａをローリングピストンとするシリンダ１７ａと、クランクウェブ１９ｂ及びローラ１８ｂをローリングピストンとするシリンダ１７ｂを備えている。これらのシリンダ１７ａ，１７ｂは主軸受け１５及び副軸受け１６と一体的に結合されると共に、フレームを介して、密閉ケーシング１１の内周面に固定されている。シリンダ１７ａはローラ１８ａの周りの圧縮室を高圧側と低圧側とに仕切るブレード２０ａと、低圧側に連通する吸込み通路２１ａと、図示を省略した圧縮ガスの吐出孔とを備えている。同様に、シリンダ１７ｂはローラ１８ｂの周りの圧縮室を高圧側と低圧側とに仕切るブレード２０ｂと、低圧側に連通する吸込み通路２１ｂと、図示を省略した圧縮ガスの吐出孔とを備えている。
【００１５】
ここで、一方のシリンダ１７ａに設けられるブレード２０ａ、吸込み通路２１ａ及び吐出孔と、他方のシリンダ１７ｂに設けられるブレード２０ｂ、吸込み通路２１ｂ及び吐出孔とは、クランク軸１４の回転中心に対して全て１８０度ずれた位置に設けられている。従って、ガスの各吸込み通路２１ａ，２１ｂは密閉ケーシングの外周部に互いに１８０度ずれた位置にあり、密閉ケーシング１１の外側におけるガスの各吸込み通路２１ａ，２１ｂの周方向中間部に気液分離器３０が設けられ、この気液分離器３０とガスの各吸込み通路２１ａ，２１ｂとがそれぞれ吸込みパイプ２２ａ，２２ｂによって接続されている。なお、図中に（　）を付した参照符号はその位置を示している。
【００１６】
図２は上述した２シリンダロータリー圧縮機１の圧縮行程を説明するための圧縮行程略図であり、本実施形態の特徴を明らかにするために、従来装置の圧縮行程と併せて示したもので、（ａ）が２つのシリンダの圧縮タイミングを１８０度だけ位相をずらした従来装置の１８０度位相圧縮行程略図であり、（ｂ）が本実施形態に係る同時圧縮行程略図である。ここで、従来装置のａシリンダは、シリンダ３７ａ、ローラ３８ａ及びブレード４０ａを備え、ｂシリンダは、シリンダ３７ｂ、ローラ３８ｂ及びブレード４０ｂを備えている。そして、２つのシリンダのブレード４０ａとブレード４０ｂとはクランク軸の回転方向、すなわち、周方向の同じ位置に配置され、これらのブレード４０ａ，４０ｂを境としてその近傍の一側方に吸込み通路が、他の側方に吐出孔がそれぞれ形成されている。これに対して本実施形態に係るａシリンダは、シリンダ１７ａ、ローラ１８ａ及びブレード２０ａを備え、ｂシリンダは、シリンダ１７ｂ、ローラ１８ｂ及びブレード２０ｂを備えている。そして、２つのシリンダのブレード２０ａとブレード２０ｂとはクランク軸の回転方向、すなわち、周方向に互いに１８０度ずれた位置に配置され、これらのブレード２０ａ，２０ｂを境としてその近傍の一方に吸込み通路が、他方に吐出孔がそれぞれ形成されている。
【００１７】
また、図２に示した圧縮行程略図から明らかなように、（ａ）に示す従来装置においては、ａシリンダとｂシリンダとの相互の圧縮タイミングが１８０度ずれているのに対して、本実施形態においては、ａシリンダとｂシリンダとが同時圧縮、すなわち、圧縮タイミングを一致させている。
【００１８】
以下、本実施形態の作用、効果について、図３を参照して説明する。図３は従来装置と本実施形態におけるクランク角度と軸負荷との関係を示した線図であり、従来の１８０度位相圧縮においては主軸受けに曲線Ａに示す軸負荷が作用したのに対して、本実施形態に係る同時圧縮においては、２個のシリンダが対称の位置にて同時に圧縮が行われ、ガス反力が互いに相殺されるため、主軸受けに作用する軸負荷は曲線Ｂに示すように、大幅に軽減される。また、従来の１８０度位相圧縮において副軸受けには曲線Ｃに示すような軸負荷が作用したのに対して、本実施形態に係る同時圧縮においては、曲線Ｄに示すように略１／３程度に小さくなっていることが分かる。
【００１９】
かくして、本実施形態によれば、クランク軸と軸受けとの摩擦損失を軽減すると共に、消費電力を抑制することができる。
【００２０】
ところで、本実施形態においてはクランクウェブ１９ａ，１９ｂが回転中心に対して１８０度異なる位置に形成されているため、回転時の質量のアンバランスが解消され、これに応じて高速回転に伴う振動を所期の大きさに抑えることができるが、低速回転時の振動が従来装置よりも大きくなる。すなわち、図３の特性曲線から明らかなように、従来装置においては１回転（３６０度）中のトルクのピークが互いに１８０度ずれた２箇所に存在するのに対して、本実施形態では２シリンダながらピーク数は１個で、恰も１シリンダ的トルク特性を示し、このため低速回転において低周波数の振動が大きくなる。
【００２１】
この低周波数の振動を小さくするには、例えば、特公平６−４２７８９号公報に開示されているように、ロータ１２及びステータ１３でなる電動機として磁石同期電動機を用いると共に、この磁石同期電動機と電源との間に、１回転中の速度変動を抑制するように回転中の電動機に供給する電流を制御する電力変換器を設けるようにすればよい。
【００２２】
一方、従来装置と比較して軸受け反力が小さくなる本実施形態においてはクランク軸自体の直径を小さくすることができる。クランク軸の直径を小さくした場合には、回転軸と軸受けの間に適正な油膜を保持するべく、その直径に対応したクリアランスを持たせなければならない。因みに、従来装置ではクランク軸の直径をｄ（＝１６ｍｍ）、クランク軸とその軸受けとのクリアランスをｃとしたとき、
ｃ≒ｄ／１０００　　　　　　　　…（１）
の関係を持つように選定されていた。
【００２３】
これに対して、本実施形態では軸受け反力が小さくなったことに対応して直径ｄとして１４ｍｍのものを用いた。この場合、従来装置と同じクリアランスとすると適正な油膜を確保することができなくなるため、次式を満たすように、クランク軸とその軸受けとのクリアランスをｃを決定した。
【００２４】
ｄ／２５０≧ｃ≧ｄ／７５０　　　…（２）
この結果、直径が１６ｍｍの従来装置と比較して軸周速が小さくなると共に、軸受け摩擦損失を１５％程度低減することができた。この軸受け摩擦損失の低減は、消費電力の低減に有効である。
【００２５】
図４は本発明に係る２シリンダロータリー圧縮機の他の実施形態の構成を示す断面図であり、圧縮機本体部１０は図１に示したものと全く同一に構成されているのでその説明を省略するが、ここでは互いに１８０度ずらした位置に形成した吸込み通路の近傍にそれぞれ気液分離器３０ａ及び３０ｂを設けて２シリンダロータリー圧縮機２としている。このように構成することによって、１つの気液分離器３０から吸込み通路まで長い配管を引き回す場合の圧力損失を低く抑えることができる。
【００２６】
【発明の効果】
以上の説明によって明らかなように、本発明によれば、クランク軸と軸受けとの摩擦損失を軽減すると共に、消費電力を抑制することのできる２シリンダロータリー圧縮機を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る２シリンダロータリー圧縮機の一実施形態の平面図及び縦断面図。
【図２】図１に示す実施形態の圧縮行程を説明するために、従来装置に係るものと併せて示した圧縮行程略図。
【図３】図１に示す実施形態の作用、効果を説明するために、従来装置に係るものと併せて示したクランク角度と軸負荷の関係を示す線図。
【図４】本発明に係る２シリンダロータリー圧縮機の他の実施形態の構成を示す断面図。
【符号の説明】
１，２　２シリンダロータリー圧縮機
１０　圧縮機本体部
１１　密閉ケーシング
１２　ロータ
１３　ステータ
１４　クランク軸
１５　主軸受け
１６　副軸受け
１７ａ，１７ｂ　シリンダ
１８ａ，１８ｂ　ローラ
１９ａ，１９ｂ　クランクウェブ
２０ａ，２０ｂ　ブレード
２１ａ，２１ｂ　吸込み通路
２２ａ，２２ｂ　吸込みパイプ
３０，３０ａ，３０ｂ　気液分離器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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