(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
両端開口を閉塞された上下のシリンダと、このシリンダ内を回転するローラと、このローラに当接することにより前記シリンダ内に圧縮空間を形成するベーンとからなる回転圧縮要素を密閉容器内に収納し、吸入した冷媒を前記回転圧縮要素にて圧縮して吐出する２シリンダの回転式圧縮機において、
前記上下のシリンダに設けられ、冷媒を導入する上下導入管と、この上下導入管に対応して設けられ、前記密閉容器に溶接、又は一体成型により設けられたジョイントベースと、このジョイントベースにボルト止めされ、前記上下導入管と冷媒配管を接続する一体型のジョイントと、このジョイントベースとジョイントとの間に介在するパッキンとよりなる事を特徴とする回転式圧縮機。
【請求項２】
両端開口を閉塞された上下のシリンダと、このシリンダ内を回転するローラと、このローラに当接することにより前記シリンダ内に圧縮空間を形成するベーンとからなる回転圧縮要素を密閉容器内に収納し、吸入した冷媒を前記回転圧縮要素にて圧縮して吐出する２シリンダの回転式圧縮機において、
前記上下のシリンダに設けられ、冷媒を吐出する上下出口と、この上下出口管に対応して設けられ、前記密閉容器に溶接、又は一体成型により設けられたジョイントベースと、このジョイントベースにボルト止めされ、前記上下出口管と冷媒配管を接続する一体型のジョイントと、このジョイントベースとジョイントとの間に介在するパッキンとよりなる事を特徴とする回転式圧縮機。
【請求項３】
前記冷媒は二酸化炭素であることを特徴とする請求項１または請求項２記載の回転式圧縮機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自然冷媒の内、特に二酸化炭素（ＣＯ2）を用いた回転式圧縮機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、冷凍サイクルには、冷媒としてフロン（Ｒ１１、Ｒ１２、Ｒ１３４ａなど）が一般的に用いられていた。しかしながら、フロンは大気中に放出されると大きな温暖化効果やオゾン層破壊などの問題を有している。
【０００３】
このため、近年、環境に与える影響の少ない他の自然冷媒、例えば、酸素（Ｏ2）、二酸化炭素（ＣＯ2）、ハイドロカーボン（ＨＣ）、アンモニア（ＮＨ3）、水（Ｈ2Ｏ）を冷媒として用いる研究が行われている。
【０００４】
これら自然冷媒の内、酸素と水は、回転式圧縮機に用いても圧力が低くて冷凍サイクルの冷媒としては用いる事ができない。また、アンモニアやハイドロカーボンは可燃性であるため、取り扱いが難しい問題がある。
【０００５】
このため、ＣＯ2即ち、二酸化炭素を用いる圧縮機の開発が望まれていた。
【０００６】
また、従来では、大別してレシプロ式とロータリー式（回転式）の圧縮機があるが、レシプロ式圧縮機では騒音や振動の問題がある。
【０００７】
従って、二酸化炭素を用いるロータリー式圧縮機の開発が切望されている。
【０００８】
この様な、二酸化炭素を用いた圧縮機は、特開平１０−１９４０１号公報（Ｆ２５Ｂ  ９／０６）に開示されている。この圧縮機は、一般的にロタスコ回転圧縮機と称し、高圧用として用いられるものである。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述した様なロタスコ回転圧縮機でもって、二酸化炭素を冷媒として用いた場合、冷媒圧力は高圧側で約１５０ｋｇ／ｃｍ2Ｇにも達し、低圧側では約３０〜４０ｋｇ／ｃｍ2Ｇとなる。
【００１０】
この様に、二酸化炭素を冷媒として用いる冷凍サイクルでは、フロンに比較して冷媒圧力が高ものである。
【００１１】
ここで、一般的には、溶接棒として銀ロウと称する銀―銅−亜鉛またはカドミウム、ニッケル及びスズなどの合金を用い、密閉容器に直接冷媒配管をろう付けする手法を用いていた。
【００１２】
しかしながら、二酸化炭素冷媒を用いる回転式圧縮機であると、フロン冷媒の圧縮機に比較して内部圧力が高くなるため、前述した密閉容器と冷媒配管との接続部分が破損する問題を有していた。
【００１３】
本発明は上述した問題点に鑑みてなされたもので、密閉容器と冷媒配管の接続部分の破損を極力防止する事を目的とした。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための手段として、請求項１の発明では、両端開口を閉塞された上下のシリンダと、このシリンダ内を回転するローラと、このローラに当接することにより前記シリンダ内に圧縮空間を形成するベーンとからなる回転圧縮要素を密閉容器内に収納し、吸入した冷媒を前記回転圧縮要素にて圧縮して吐出する２シリンダの回転式圧縮機において、
前記上下のシリンダに設けられ、冷媒を導入する上下導入管と、この上下導入管に対応して設けられ、前記密閉容器に溶接、又は一体成型により設けられたジョイントベースと、このジョイントベースにボルト止めされ、前記上下導入管と冷媒配管を接続する一体型のジョイントと、このジョイントベースとジョイントとの間に介在するパッキンとよりなる回転式圧縮機を提供する。
【００１５】
また、請求項２の発明では、両端開口を閉塞された上下のシリンダと、このシリンダ内を回転するローラと、このローラに当接することにより前記シリンダ内に圧縮空間を形成するベーンとからなる回転圧縮要素を密閉容器内に収納し、吸入した冷媒を前記回転圧縮要素にて圧縮して吐出する２シリンダの回転式圧縮機において、
前記上下のシリンダに設けられ、冷媒を吐出する上下出口と、この上下出口管に対応して設けられ、前記密閉容器に溶接、又は一体成型により設けられたジョイントベースと、このジョイントベースにボルト止めされ、前記上下出口管と冷媒配管を接続する一体型のジョイントと、このジョイントベースとジョイントとの間に介在するパッキンとよりなる回転式圧縮機を提供する。
【００１６】
この様に、請求項１及び請求項２の発明では、冷媒配管をジョイントに取り付け、密閉容器にジョイントベースを設け、ジョイントをジョイントベースに固着する構成のため、ジョイントベースが密閉容器を補強し、密閉容器のジョイントベース部分、即ち、冷媒配管取付部分からの破損を極力防止する事ができる。
【００１７】
また、請求項３の発明では、前記冷媒は二酸化炭素である請求項１または請求項２記載の回転式圧縮機を提供する。
【００１８】
特に高圧となる二酸化炭素を冷媒として用いた場合でも、十分な冷凍能力を有するものである。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施例について図面を参照して説明する。
【００２０】
図１は本発明を具備する２シリンダの回転式圧縮機の縦断面図、図２は本発明を具備する２シリンダの回転式圧縮機の要部拡大図、図３は本発明を具備する２シリンダの回転式圧縮機を用いた冷媒回路図、図４は本発明を具備する２シリンダの回転式圧縮機を用いた冷媒回路図におけるモリエル線図である。
【００２１】
図１における１は、本発明を具備する２シリンダの回転式圧縮機（ロータリ式コンプレッサ）で、鉄などの金属からなる密閉容器２内の上部に設けられた電動要素３と、この電動要素３の下方に設けられ、電動要素３の回転軸４にて回転駆動される回転圧縮要素５とからなるものである。
【００２２】
また、前記密閉容器２は下部をオイル溜２Ｃとし、前記電動要素３及び回転圧縮要素５を収納する容器体２Ａと、この容器体２Ａを密閉する密閉蓋２Ｂとよりなるもので、この密閉蓋２Ｂには前記電動要素３に電力を供給するためのターミナル端子（配線は省略）６が取り付けられている。
【００２３】
また、電動要素３は、ロータ７及びステータ８からなるもので、ロータ７は積層した電磁鋼板からなる積層体１０の内部に図示しない永久磁石を設けてなるもので、ステータ８はリング状の電磁鋼板を積層した積層体１２に巻線１１を取り付けてなるものである。尚、９はバランサーである。
この構造は、直流モータと称するものであるが、積層した電磁鋼板にアルミニウム製のアルミ芯を挿入してなる交流モータと称するモータを用いても良い。
【００２４】
更には、自動車等のエアコンに用いる場合、自動車のエンジンなどを駆動源としても良いし、他の駆動源であっても良い。
【００２５】
また、回転圧縮要素５は、プレートミドル（中間仕切板）１３と、このプレートミドル１３の上下に取り付けられた上下シリンダ１４、１５と、この上下シリンダ１４、１５内を回転軸４の上下偏心部１６、１７によって回転する上下ローラ１８、１９と、この上下ローラ１８、１９に接して上下シリンダ１４、１５内を高圧室と低圧室とに区画する上下ベーンと、上下シリンダ１４、１５の上下の開口を閉塞すると共に、前記回転軸４の回転を許容するメインフレーム２２、ベアリングプレート２３とで構成されている。
【００２６】
更にこれらは、メインフレーム２２、上シリンダ１４、プレートミドル１３、下シリンダ１５、ベアリングプレート２３の順に配置され、ボルト２４にて連結されているものである。
【００２７】
また、前記回転軸４には、前記回転圧縮要素５の各摺動部に潤滑油、即ちオイルＡを供給するための給油孔２５が設けられている。更に、回転軸４の外周面には、この給油孔２５と連通し、オイルＡを上下ローラ１８、１９の内側に導く給油溝２６が形成されている。更に、前記上下ベーンには前記上下ローラ１８、１９に対して常時付勢するためのスプリングが設けられている。
【００２８】
ここで、潤滑油としてのオイルＡは、鉱物油（ミネラルオイル）、アルキルベンゼン油、エーテル油、エステル油など既存のオイルで良い。
【００２９】
また、前記上下シリンダ１４、１５には、冷媒通路として冷媒を導入する上下導入管２８、２９が設けられていると共に、冷媒通路として冷媒を吐出する上下出口管３０、３１がそれぞれ設けられている。そして、これら上下導入管２８、２９及び上下出口管３０、３１には、サクションジョイント４５、ディスチャージジョイント４６を介して冷媒配管３２、３３、３４がそれぞれ接続されている。
【００３０】
前記サクションジョイント４５は、前記上下導入管２８、２９に挿入される導入側挿入管４７、４７が設けられており、この導入側挿入管４７、４７の先端部外周には、二重のゴムパッキン４８、４８が設けられている。尚、このサクションジョイント４５は鉄、又はステンレスなどで形成されている。
【００３１】
また、前記密閉容器２のサクションジョイント４５取付位置には、鉄製のサクションジョイントベース４９が溶接されており、前記サクションジョイント４５がサクションジョイントベース４９に、テフロンパッキン５５を介して固着手段であるサクションジョイント接続ボルト５０で螺着されているものである。そして、このサクションジョイントベース４９には、前記サクションジョイント４５の導入側挿入管４７、４７が挿通する穴が形成されている。
【００３２】
更に、前記サクションジョイントベース４９は、前記密閉容器２と同じ材質である鉄にて形成され、密閉容器２に溶接されているが、溶接で取り付ける場合、異種金属の溶接も可能であるため、例えば、鉄製の密閉容器２にステンレス製のサクションジョイントベース４９を溶接するものであっても良い。
【００３３】
ここで、密閉容器２及びサクションジョイントベース４９が共に鉄である場合、アーク溶接、ガス溶接、テルミット溶接、エレクトロスラグ溶接、電子線溶接、プラズマアーク溶接、レーザビーム溶接、硬ろう付けなどの溶接方法を用いる。
【００３４】
また、鉄製の密閉容器２にステンレス製のサクションジョイントベース４９を溶接する場合には、ガス溶接、被覆アーク溶接、イナートガス溶接、電子ビーム溶接、点・シーム溶接（圧接）、火花突合せ溶接（圧接）、ろう付けなどの溶接方法を用いる。
【００３５】
更に、密閉容器２とサクションジョイントベース４９とは一体形成しても良い。即ち、密閉容器２の容器体２Ａは、鋳型に加熱して液状となった鉄原料を流し込んで製造するが、この際にサクションジョイントベース４９も一体となる様な鋳型を用いるものである。
【００３６】
また、前記上下導入管２８、２９の開口端内周は、前記導入側挿入管４７、４７の挿入を容易とするため、傾斜状としているものであり、前記サクションジョイント４５の導入側挿入管４７、４７の先端も、開口端外周を傾斜状としているものである。
【００３７】
尚、５１はメインフレーム２２やベアリングプレート２３と回転軸４などの間からリークし、密閉容器２内が高圧となるのを防止するための調圧管で、３５は密閉容器２を支持するための台座、３６はサクションマフラーである。
【００３８】
次に、前記ディスチャージジョイント４６は、前記上下出口管３０、３１に挿入される出口側挿入管５２、５２が設けられており、この出口側挿入管５２、５２の先端部外周には、二重のゴムパッキンが設けられている。尚、このディスチャージジョイント４６は鉄、又はステンレスなどで形成されている。
【００３９】
また、前記密閉容器２のディスチャージジョイント４６取付位置には、鉄製のディスチャージジョイントベース４９が溶接されており、前記ディスチャージジョイント４６がディスチャージジョイントベース４９に、テフロンパッキン５６を介して固着手段であるディスチャージジョイント接続ボルト５４で螺着されているものである。そして、このディスチャージジョイントベース４９には、前記ディスチャージジョイント４６の出口側挿入管５２、５２が挿通する穴が形成されている。
【００４０】
更に、前記ディスチャージジョイントベース４９は、前記密閉容器２と同じ材質である鉄にて形成され、密閉容器２に溶接されているが、溶接で取り付ける場合、異種金属の溶接も可能であるため、例えば、鉄製の密閉容器２にステンレス製のディスチャージジョイントベース４９を溶接するものであっても良い。
【００４１】
ここで、密閉容器２及びディスチャージジョイントベース４９が共に鉄である場合、アーク溶接、ガス溶接、テルミット溶接、エレクトロスラグ溶接、電子線溶接、プラズマアーク溶接、レーザビーム溶接、硬ろう付けなどの溶接方法を用いる。
【００４２】
また、鉄製の密閉容器２にステンレス製のディスチャージジョイントベース４９を溶接する場合には、ガス溶接、被覆アーク溶接、イナートガス溶接、電子ビーム溶接、点・シーム溶接（圧接）、火花突合せ溶接（圧接）、ろう付けなどの溶接方法を用いる。
【００４３】
更に、密閉容器２とディスチャージジョイントベース４９とは一体形成しても良い。即ち、密閉容器２の容器体２Ａは、鋳型に加熱して液状となった鉄原料を流し込んで製造するが、この際にディスチャージジョイントベース４９も一体となる様な鋳型を用いるものである。
【００４４】
また、前記上下出口管３０、３１の開口端内周は、前記出口側挿入管５２、５２の挿入を容易とするため、傾斜状としているものであり、前記ディスチャージジョイント４６の出口側挿入管５２、５２の先端も、開口端外周を傾斜状としているものである。
【００４５】
上述した回転式圧縮機１は、冷媒として二酸化炭素を用い、内部低圧または内部中間圧とした２シリンダ回転式圧縮機１であり、以下にこの回転式圧縮機１の冷媒回路について図３及び図４を参照して説明する。
【００４６】
この２シリンダの回転式圧縮機１の場合、回転式圧縮機１の下シリンダ１５にに設けられた下出口管３１とディスチャージジョイント４６を介して吐出側冷媒配管３２と凝縮器３７とが接続されており、この凝縮器３７と冷却器３８とは、膨張弁３９を介して冷媒配管４０にて接続されている。また、この冷却器３８と回転式圧縮機１の上シリンダ１４の上導入管とは、前記サクションジョイント４５を介して吸込側冷媒配管３３にて接続されている。
【００４７】
更に、前記凝縮器３７と膨張弁３９とを接続する冷媒配管４０には、バイパス膨張弁４１を介して過冷却器４２と接続するバイパス管４３が設けられている。
【００４８】
また、過冷却器４２からの過冷却器冷媒配管４４は、前記回転式圧縮機１の上シリンダ１４に設けられた上出口管３０及び下シリンダ１５の下導入管２９とを接続する接続冷媒配管３４と、前記サクションマフラ３６内で結合されているものである。
【００４９】
この接続冷媒配管３４は、前記上出口管３０とはディスチャージジョイント４６を介して接続され、下導入管２９とはサクションジョイント４５を介して接続されているものである。
【００５０】
尚、前記過冷却器４２は、二重管にて構成されるもので、前記バイパス管４３からの冷媒を内側に流し、前記冷媒配管４０の冷媒が外側を流れるものである。これは、逆に内側を冷媒配管４０とし、外側をバイパス管４３としても良い。
【００５１】
更には、熱伝導的に接触して設けた構造であっても良い。
【００５２】
また、前記バイパス管４３と分岐した後の冷媒配管４０は、前記過冷却器４２に導入され、過冷却器４２にて、バイパス膨張弁４１後のバイパス管４３と熱伝導可能に接触して設けられている。この後、前述した膨張弁３９に接続されるものである。
【００５３】
従って、２シリンダの回転式圧縮機１にて圧縮され、高温となった二酸化炭素のガス冷媒が、凝縮器３７にて冷却され、更に前記過冷却器４２で前記バイパス管４３と熱交換、即ち放熱した後、膨張弁３９にて膨張する。この後、冷却器３８に流入し、ここで放熱したガス冷媒は、再び吸込側冷媒配管３３から回転式圧縮機１に戻る事となる。
【００５４】
また、凝縮器３７にて凝縮された冷媒の一部は、バイパス管４３に分流し、バイパス膨張弁４１にて断熱膨張した後、過冷却器４２にて前記冷媒配管４０から収熱する。過冷却器４２にて収熱した冷媒は、前記上シリンダ１４にて高温、高圧となった冷媒と混ざり、高温、高圧の冷媒を冷却すると共に、下シリンダ１５に流入する。尚、過冷却器４２にて収熱した後の冷媒は、前記上シリンダ１４の吐出後の高温、高圧冷媒より低温である。
【００５５】
ここで、図４に示す臨界圧力は、二酸化炭素冷媒の場合、約７２〜７３ｋｇｆ／ｃｍ2Ｇであり、この臨界圧力以上、即ち超臨界域では、二酸化炭素冷媒はガス化しているものである。
【００５６】
図４のＡ点は過冷却器４２及び圧縮機の上シリンダ１４から吐出された冷媒が合流し、下シリンダ１５に吸い込まれる冷媒で、Ｂ点は下シリンダ１５から吐出される冷媒である。
【００５７】
そして、Ｃ点は凝縮器３７にて凝縮された後、分流した冷媒で、バイパス膨張弁４１にて断熱膨張する。Ｄ点はこの断熱膨張して圧力低下し、放熱した冷媒で、過冷却器４２に流入して、Ｃ点の冷媒をＥ点まで冷却する。
【００５８】
また、Ｅ点の過冷却された冷媒は、膨張弁３９にて断熱膨張し、Ｆ点の状態となる。この後、Ｇ点に示す如く、冷却器３８にて収熱して高温となった冷媒は、上シリンダ１４に流入する。
【００５９】
Ｈ点に示す如く、上シリンダ１４にて圧縮され、高温、高圧となった冷媒は、前述した過冷却器４２で圧力が低下し、過冷却に使われ、温度上昇した冷媒（但し、前述した如く、上シリンダ１４の吐出後の高温、高圧冷媒より低温）と合流し、Ａ点に示す如く、温度低下した冷媒が回転式圧縮機１に流入する。
【００６０】
尚、以上の説明おける内部低圧とした回転式圧縮機１とは、（密閉容器２内の圧力）＜（上シリンダ１４の圧縮空間の平均圧力）＜（下シリンダ１５の圧縮空間の平均圧力）の圧力関係である回転式圧縮機１であり、内部中間圧とした回転式圧縮機１とは、（上シリンダ１４の圧縮空間の平均圧力）＜（密閉容器２内の圧力）＜（下シリンダ１５の圧縮空間の平均圧力）の圧力関係である回転式圧縮機１である。
【００６１】
また、以上詳述した回転式圧縮機１は、家庭用エアコン、業務用エアコン（パッケージエアコン）、自動車用エアコン、家庭用冷蔵庫、業務用冷蔵庫、業務用冷凍庫、業務用冷凍冷蔵庫、ショーケース、自動販売機、給湯機等に用いるものである。
【００６２】
更に、この回転式圧縮機１は、１５フレームのサイズであり、１馬力の出力である。
【００６３】
【発明の効果】
以上詳述した如く、請求項１及び請求項２の発明によると、冷媒配管をジョイントに取り付け、密閉容器にジョイントベースを設け、ジョイントをジョイントベースにボルトにて固着する構成のため、ジョイントベースが密閉容器を補強し、密閉容器のジョイントベース部分、即ち、冷媒配管取付部分からの破損を極力防止する事ができ、以って回転式圧縮機の信頼性を向上する事ができる。
【００６４】
また、請求項３の発明によると、特に高圧となる二酸化炭素を冷媒として用いた場合でも、十分な冷凍能力を有する回転式圧縮機を提供する事ができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を具備する２シリンダの回転式圧縮機の縦断面図である。
【図２】本発明を具備する２シリンダの回転式圧縮機の要部拡大図である。
【図３】本発明を具備する２シリンダの回転式圧縮機を用いた冷凍回路図である。
【図４】本発明を具備する２シリンダの回転式圧縮機を用いた冷媒回路図におけるモリエル線図である。
【符号の説明】
Ａ  オイル
１  ２シリンダの回転式圧縮機
２  密閉容器
５  回転圧縮要素
１３  プレートミドル
１４  上シリンダ
１５  下シリンダ
１８  上ローラ
１９  下ローラ
２２  メインフレーム
２３  ベアリングプレート
２８  上導入管
２９  下導入管
３０  上出口管
３１  下出口管
３２  吐出側冷媒配管
３３  吸込側冷媒配管
３４  接続冷媒配管
４５  サクションジョイント
４６  ディスチャージジョイント
４９  サクションジョイントベース
５０  サクションジョイント接続ボルト
５３  ディスチャージジョイントベース
５４  ディスチャージジョイント接続ボルト
【図１】
0003754213.tif 000002
【図２】
0003754213.tif 000003
【図３】
0003754213.tif 000004
【図４】
0003754213.tif 000005