(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
密閉容器内に電動要素と、該電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ガス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ガスを前記第２の回転圧縮要素で圧縮するロータリコンプレッサにおいて、
前記第１の回転圧縮要素で圧縮された冷媒ガスを前記密閉容器内に吐出する中間吐出管を備え、該中間吐出管は前記電動要素の回転方向に向けて冷媒ガスを吐出することを特徴とする内部中間圧型多段圧縮式ロータリコンプレッサ。
【請求項２】
前記密閉容器外を通って当該密閉容器内の冷媒ガスを前記第２の回転圧縮要素に導入するための冷媒導入管を備え、該冷媒導入管の入口側を前記密閉容器内に突出して開口させたことを特徴とする請求項１の内部中間圧型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、密閉容器内に電動要素と、この電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ガス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ガスを第２の回転圧縮要素で圧縮する内部中間圧型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】
従来のこの種内部中間圧型多段圧縮式のロータリコンプレッサは例えば特開平２−２９４５８７号公報（Ｆ０４Ｃ２３／００）に示されている。即ち、係る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。
【０００３】
そして、この密閉容器内の中間圧の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段目の圧縮が行なわれて高温高圧のガスとなり、高圧室側より吐出ポート、吐出消音室を経て吐出され、吐出されたガスは冷媒回路の放熱器などに流入し、放熱した後、膨張弁で絞られて蒸発器で吸熱し、ロータリコンプレッサの第１の回転圧縮要素に吸入されるサイクルを繰り返す。
【０００４】
また、係るロータリコンプレッサに、高低圧差の大きい冷媒、例えば二酸化炭素（ＣＯ2）を冷媒として用いた場合、吐出冷媒圧力は高圧となる第２の回転圧縮要素で１２ＭＰａＧに達し、一方、低段側となる第１の回転圧縮要素で８ＭＰａＧ（中間圧）となる（第１の回転圧縮要素の吸込圧力は４ＭＰａＧ）。
【０００５】
ここで、第１の回転圧縮要素を下側に、第２の回転圧縮要素を上側に配置した場合、第１の回転圧縮要素の吐出消音室から下部支持部材、第１の回転圧縮要素のシリンダ、中間仕切板、第２の回転圧縮要素のシリンダ及び上部支持部材を貫通する連通路が形成されると共に、上部支持部材に前記連通路に接続された中間吐出管が立設される。そして、第１の回転圧縮要素で圧縮された冷媒は連通路を経て中間吐出管から密閉容器内の電動要素側に吐出される。
【０００６】
係る中間吐出管周辺の従来の構造を図５に示す。従来では第２の回転圧縮要素のシリンダ２１４を閉塞する上部支持部材２６６に立設された中間吐出管２２１は上方に開口している（図５）。また、密閉容器２１２の側面には、冷媒導入管２９２が設けられており、この冷媒導入管２９２は密閉容器２１２内面において開口している。そして、電動要素の駆動により第１の回転圧縮要素で圧縮された中間圧の冷媒は、この中間吐出管２２１から密閉容器２１２内に吐出される。密閉容器２１２内に吐出された冷媒は、密閉容器２１２の側面に溶接固定された冷媒導入管２９２に入り、密閉容器２１２外を通って第２の回転圧縮要素のシリンダ２１４に吸い込まれる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ここで、密閉容器２１２内に吐出された冷媒にはオイル２８８が溶け込んでおり、冷媒に溶け込んだオイル２８８は密閉容器２１２内で冷媒ガスと分離してオイル２８８だけが密閉容器２１２の内面を伝わり、密閉容器２１２の底部のオイル溜めに帰還するものであるが、単に密閉容器２１２内の空間を利用してオイル分離を行う方式であったため、密閉容器２１２の内面に付着したオイル２８８の多くが冷媒導入管２９２に流入し、第２の回転圧縮要素から外部に吐出されてしまう。
【０００８】
そのため、冷媒回路内で悪影響を及ぼすと共に、コンプレッサ自体のオイルレベルが低下して潤滑性能も悪化する問題が生じていた。
【０００９】
本発明は、係る従来の技術的課題を解決するために成されたものであり、密閉容器内に吐出された冷媒ガスからオイルを効果的に分離できる内部中間圧型多段圧縮式ロータリコンプレッサを提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
即ち、請求項１の発明では、密閉容器内に電動要素と、この電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ガス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ガスを第２の回転圧縮要素で圧縮するロータリコンプレッサにおいて、第１の回転圧縮要素で圧縮された冷媒ガスを密閉容器内に吐出する中間吐出管を備え、この中間吐出管は電動要素の回転方向に向けて冷媒ガスを吐出するようにしたので、電動要素の回転を阻害すること無く、密閉容器内に吐出された冷媒ガスに渦流を発生させることが可能となる。
【００１１】
これにより、冷媒ガスに溶け込んだオイルは遠心力で円滑に冷媒ガスから分離し、密閉容器内面に付着しオイル溜めに帰還するようになるので、第２の回転圧縮要素に入るオイル量を低減させてロータリコンプレッサの性能低下等を未然に回避することができるようになるものである。
【００１２】
請求項２の発明の内部中間圧型多段圧縮式ロータリコンプレッサは、請求項１に記載の発明において密閉容器外を通って当該密閉容器内の冷媒ガスを第２の回転圧縮要素に流入するための冷媒導入管を備え、この冷媒導入管の入口側を密閉容器内に突出して開口させたので、密閉容器内に吐出されて冷媒ガスから分離し、密閉容器内面に付着したオイルが冷媒導入管内に入り難くなる。
【００１３】
これにより、冷媒導入管内に流入し、第２の回転圧縮要素に吸い込まれて外部に吐出されるオイル量を著しく減少させることができるようになる。
【００１４】
【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は本発明を適用した実施例の内部中間圧型多段圧縮式ロータリコンプレッサ１０の縦断側面図である。
【００１５】
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電動要素１４及びこの電動要素１４の下側に配置され、電動要素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。
【００１６】
密閉容器１２は底部をオイル溜め５８とし、電動要素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の上面中心には円形の取付孔１２Ｄが形成されており、この取付孔１２Ｄには電動要素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。
【００１７】
電動要素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の内側に若干の間隔を設けて挿入設置されたロータ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前記回転軸１６に固定されている。
【００１８】
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を埋設して構成されている。
【００１９】
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が狭持されている。即ち、回転圧縮機構部１８の第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側のシリンダ３８、下側のシリンダ４０と、１８０度の位相差を有して回転軸１６に設けられた上下の偏心部４２、４４に嵌合されて上下のシリンダ３８、４０内を偏心回転する上下のローラ４６、４８と、コイルバネ７６、７７と背圧により付勢されて先端をこれら上下のローラ４６、４８にそれぞれ当接させ、上下のシリンダ３８、４０内をそれぞれ低圧室側ＬＲと高圧室側ＨＲ（図２）に区画する上下のベーン５０、５２と、シリンダ３８の上側の開口面及びシリンダ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及び下部支持部材５６にて構成されている。
【００２０】
一方、上部支持部材５４及び下部支持部材５６には、吸込ポート５５（図２。上部支持部材５４は図示せず）にて上下のシリンダ３８、４０の内部とそれぞれ連通する吸込通路６０（上部支持部材５４は図示せず）と、一部を凹陥させ、この凹陥部を上カバー６６、下カバー６８にて閉塞することにより形成される吐出消音室６２、６４とが設けられている。
【００２１】
この吐出消音室６４と密閉容器１２内とは、上下のシリンダ３８、４０や中間仕切板３６及び上下の支持部材５４、５６を貫通する図示しない連通路にて連通されており、この連通路の上端となる上部支持部材５４にはこの連通路に連通接続された中間吐出管１２１が立設されている。そして、第１の回転圧縮要素３２で圧縮された中間圧の冷媒ガスは、この中間吐出管１２１から電動要素１４下側の密閉容器１２内に吐出される。
【００２２】
このとき、密閉容器１２内に吐出され冷媒ガスには第１の回転圧縮要素３２内を潤滑したオイルが溶け込んでいるが、このオイルは後述する如く冷媒ガスから分離して密閉容器１２の内面に付着した後、密閉容器１２の内面を伝わって底部のオイル溜め５８に帰還することとなる。
【００２３】
この中間吐出管１２１は上部支持部材５４より少許上方に延在した箇所で略９０度折曲（エルボ形状）されている（図３、図４）。そして、折曲されて略水平となった中間吐出管１２１の先端部は、密閉容器１２の内面に所定の角度で交わる方向に指向されている（図３）。また、中間吐出管１２１は電動要素１４の回転方向（図中矢印方向）に向けて延在され、その先端開口から電動要素１４の回転方向であって、密閉容器１２の内面と所定の浅い角度で交わる方向に冷媒ガスを吐出するように構成されている。尚、図４では中間吐出管１２１をエルボ形状に折曲されているが、吐出した冷媒ガスを密閉容器１２の内面に浅い角度で交わるように吐出できれば螺旋形状であっても差し支えない。
【００２４】
これにより、第１の回転圧縮要素３２で圧縮された中間圧の冷媒ガスは、中間吐出管１２１から密閉容器１２の内面に浅い角度で衝突する方向に吐出される。これによって、密閉容器１２の内面に沿って図中矢印方向（電動要素１４の回転方向）に巻く渦流が発生するので、冷媒ガス中に溶け込んだオイルは、冷媒ガスより密度が大きいために遠心力で冷媒から円滑に分離し、密閉容器１２の内面に付着（オイルを３３で示す）するようになる。
【００２５】
この場合、冷媒としては地球環境にやさしく、可燃性及び毒性等を考慮して自然冷媒である前述した二酸化炭素（ＣＯ2）を使用し、オイルとしては、例えば鉱物油（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、ＰＡＧ（ポリアルキルグリコール）等既存のオイルが使用される。
【００２６】
密閉容器１２の容器本体１２Ａの側面には、上部支持部材５４と下部支持部材５６の吸込通路６０（上側は図示せず）、吐出消音室６２、上カバー６６の上側（電動要素１４の下端に略対応する位置）に対応する位置に、スリーブ１４１、１４２、１４３及び１４４がそれぞれ溶接固定されている。そして、スリーブ１４１内にはシリンダ３８に冷媒ガスを流入するための冷媒導入管９２の一端が挿入接続され、この冷媒導入管９２の一端はシリンダ３８の図示しない吸込通路と連通する。
【００２７】
この冷媒導入管９２は密閉容器１２外の上側を通過してスリーブ１４４に至り、他端はスリーブ１４４内に挿入接続されて上カバー６６の上側（電動要素１４の下端に略対応する位置）における密閉容器１２内に連通する。このとき、冷媒導入管９２の冷媒入口側となる他端は密閉容器１２内に所定寸法突出させて差し込まれ、開口している。それによって、密閉容器１２の内面に付着したオイル８８が冷媒導入管９２に入り難くなるように構成している（図３）。
【００２８】
また、シリンダ４０の側面に位置する密閉容器１２にはスリーブ１４２が溶接固定されている。このスリーブ１４２内にはシリンダ４０に冷媒ガスを導入するための冷媒導入管９４の一端が挿入接続され、この冷媒導入管９４の一端はシリンダ４０の吸込通路６０と連通する。この冷媒導入管９４の他端は図示しないアキュムレータに接続される。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の一端は吐出消音室６２と連通する。
【００２９】
ここで、図２を参照しながら上記第１の回転圧縮要素３２の動作について説明する。シリンダ３６には前記吐出消音室６４と図示しない吐出弁を介して連通する吐出ポート７０と前述した吸込ポート５５が形成されており、これらの間に位置してシリンダ３６には半径方向に延在する案内溝７１が形成されている。そして、この案内溝７１内に前記ベーン５２は摺動自在に収納されている。
【００３０】
ベーン５２は前述した如くその先端をローラ４４に当接させてシリンダ３６内を低圧室側ＬＲと高圧室側ＨＲとに区画する。そして、吸込ポート５５はこの低圧室側ＬＲに開口し、吐出ポート７０は高圧室側ＨＲに開口している。
【００３１】
案内溝７１の外側（密閉容器１２側）には当該案内溝７１に連通して収納部７８がシリンダ３６内に形成されている。前記コイルバネ７７は収納部７８内に収納され、コイルバネ７７の後側には抜け止め８０が収納部７８に挿入され固定される。このコイルバネ７７の付勢力によって、ベーン５２の先端は常時ローラ４４側に付勢される。
【００３２】
以上の構成で次に動作を説明する。ターミナル２０及び図示されない配線を介して電動要素１４のステータコイル２８に通電されると、電動要素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と一体に設けた上下の偏心部４２、４４に嵌合された上下のローラ４６、４８が上下のシリンダ３８、４０内を偏心回転する。
【００３３】
これにより、冷媒導入管９４及び下部支持部材５６に形成された吸込通路６０を経由して吸込ポート５５からシリンダ４０の低圧室側ＬＲに吸入された低圧の冷媒は、ローラ４８とベーン５２の動作により圧縮されて中間圧となりシリンダ４０の高圧室側ＨＲより吐出消音室６４、前記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内は中間圧となる。
【００３４】
ここで、前述の如く中間吐出管１２１は、上部支持部材５４上で略９０度折曲され、電動要素１４の回転方向であって密閉容器１２と浅く交わる方向に向けて開口しているので、密閉容器１２内に吐出された冷媒ガスは、密閉容器１２の内面に浅い角度で衝突するように吹き付けられ、密閉容器１２内を電動要素１４の回転する方向に巻く渦流となる。
【００３５】
これによって、密度の大きいオイルは遠心力で密閉容器１２側に移動し、密閉容器１２の内面に近いところで密となり、回転軸１６に近いところでオイルと冷媒の比率は冷媒の方が大きくなる。このように、冷媒ガス中のオイルは渦流の遠心力で冷媒ガスと円滑に分離され、密閉容器１２の内面に付着する（図３中８８で示す）。
【００３６】
また、冷媒導入管９２は密閉容器１２内に吐出して開口されているので、密閉容器１２の内面に付着したオイルは冷媒導入管９２内に入り難くなっている。これらにより、密閉容器１２の内面に付着した多くのオイル８８は冷媒導入管９２に流出すること無く、密閉容器１２の内面を伝わって底部のオイル溜め５８に帰還できる。
【００３７】
このようにオイルが分離された密閉容器１２内の中間圧の冷媒ガスは、スリーブ１４４から出て冷媒導入管９２及び上部支持部材５４に形成された図示しない吸込通路を経由してこれも図示しない吸込ポートからシリンダ３８の低圧室側に吸入される。
【００３８】
低圧室側に吸入された中間圧の冷媒ガスは、ローラ４６とベーン５０の動作により２段目の圧縮が行なわれて高温・高圧の冷媒ガスとなり、高圧室側から図示しない吐出ポートを通り、上部支持部材５４に形成された吐出消音室６２、冷媒吐出管９６を経由して外部の図示しないガスクーラなどに流入する。このガスクーラで冷媒は放熱した後、図示しない減圧装置などで減圧され、これも図示しないエバポレータに流入する。
【００３９】
そこで冷媒が蒸発し、その後、前記アキュムレータを経て冷媒導入管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。
【００４０】
このように、第１の回転圧縮要素３２で圧縮された冷媒ガスを密閉容器１２内に吐出する中間吐出管１２１により、電動要素１４の回転方向に向けて冷媒ガスを吐出するようにしたことにより、電動要素１４の回転を阻害すること無く、冷媒に渦流を発生させることが可能となる。これにより、遠心力で吐出ガス内に溶け込んだオイルを密閉容器１２内面に円滑に付着させ底部のオイル溜め５８に帰還させることができる。
【００４１】
また、密閉容器１２外を通ってこの密閉容器１２内の冷媒ガスを第２の回転圧縮要素３４に導入するための冷媒導入管９２の入口側を密閉容器１２内に突出して開口させたことにより、密閉容器１２内面に付着したオイル８８が冷媒導入管９２に流入してしまうのを防止することが可能となる。これにより、冷媒導入管９２内に流入し、第２の回転圧縮要素３４に吸い込まれて外部に吐出されるオイル量を著しく減少させ、冷媒回路において支障が生じること及びロータリコンプレッサ１０のオイルレベルが低下する不都合が解消される。
【００４２】
尚、実施例では２段圧縮式のロータリコンプレッサ１０に本発明を適用したが、それに限らず、更に多段のロータリコンプレッサにおいても本発明は有効である。
【００４３】
また、実施例では中間吐出管１２１により冷媒ガスを電動要素１４の回転方向に向けて吐出し、且つ、冷媒導入管９２の入口側を密閉容器１２内に突出させたが、オイル吐出を減少させるためには、何れか一方のみでも効果がある。
【００４４】
【発明の効果】
以上詳述した如く請求項１の発明によれば、密閉容器内に電動要素と、この電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ガス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ガスを第２の回転圧縮要素で圧縮するロータリコンプレッサにおいて、第１の回転圧縮要素で圧縮された冷媒ガスを密閉容器内に吐出する中間吐出管を備え、この中間吐出管は電動要素の回転方向に向けて冷媒ガスを吐出するようにしたので、電動要素の回転を阻害すること無く、密閉容器内に吐出された冷媒ガスに渦流を発生させることが可能となる。
【００４５】
これにより、冷媒ガスに溶け込んだオイルは遠心力で円滑に冷媒ガスから分離し、密閉容器内面に付着しオイル溜めに帰還するようになるので、第２の回転圧縮要素に入るオイル量を低減させてロータリコンプレッサの性能低下等を未然に回避することができるようになるものである。
【００４６】
請求項２の発明によれば、内部中間圧型多段圧縮式ロータリコンプレッサは、請求項１に記載の発明において密閉容器外を通って当該密閉容器内の冷媒ガスを第２の回転圧縮要素に流入するための冷媒導入管を備え、この冷媒導入管の入口側を密閉容器内に突出して開口させたので、密閉容器内に吐出されて冷媒ガスから分離し、密閉容器内面に付着したオイルが冷媒導入管内に入り難くなる。
【００４７】
これにより、冷媒導入管内に流入し、第２の回転圧縮要素に吸い込まれて外部に吐出されるオイル量を著しく減少させることができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の内部中間圧型多段圧縮式ロータリコンプレッサの一実施例の縦断面図である。
【図２】  第１の回転圧縮要素のシリンダの平面図である。
【図３】  密閉容器内部の中間吐出管及び冷媒導入管を示す密閉容器の平断面図である。
【図４】  図３の中間吐出管の側面図である。
【図５】  従来のロータリコンプレッサの平断面図である。
【符号の説明】
１０  多段圧縮式ロータリコンプレッサ
１２  密閉容器
１４  電動要素
１６  回転軸
２４  ロータ
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  シリンダ
４０  シリンダ
５４  上部支持部材
８８  オイル
９２  冷媒導入管
１２１  中間吐出管
【図１】
0003819795.tif 000002
【図２】
0003819795.tif 000003
【図３】
0003819795.tif 000004
【図４】
0003819795.tif 000005
【図５】
0003819795.tif 000006