JP2000105006A

JP2000105006A - 回転式圧縮機

Info

Publication number: JP2000105006A
Application number: JP10275857A
Authority: JP
Inventors: Toshiyuki Ebara; 俊行江原; Nobuhisa Koumoto; 伸央甲元; Masaya Tadano; 昌也只野
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 1998-09-29
Filing date: 1998-09-29
Publication date: 2000-04-11

Abstract

(57)【要約】【課題】二酸化炭素を冷媒として用いた圧縮機であっ
ても、ベーン飛びを極力防止することを目的とした。【解決手段】両端開口を閉塞されたシリンダ１４、１
５と、このシリンダ１４、１５内を回転するローラ１
８、１９と、背面側に付勢手段２７、２８を備えると共
に、前面端部が前記ローラ１８、１９に当接することに
より前記シリンダ１４、１５内に圧縮空間を形成するベ
ーン２０、２１とからなる回転圧縮要素５を密閉容器２
内に収納し、吸入した冷媒を前記回転圧縮要素５にて圧
縮して吐出する回転式圧縮機１において、冷媒として二
酸化炭素を用いると共に、圧縮した冷媒が吐出される圧
力室６０、６１と、前記ベーン２０、２１の背面側に設
けられたベーン背面室４７、４８とを備え、このベーン
背面室４７、４８と前記圧力室６０、６１とを連通する
調圧通路４９、５０を設けた。

Description

【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】本発明に先行する従来技術として、特許
第２５１７３４６号公報（Ｆ０４Ｂ４９／０２）には、
底部にオイル溜を有する密閉容器と、この容器内に収納
された電動要素と、この電動要素によって駆動される複
数の圧縮要素とで構成し、この圧縮要素はシリンダと、
前記電動要素によって回転される回転軸と、この回転軸
の偏心部によってシリンダの内壁に沿って回転されるロ
ーラと、このローラに接してシリンダに設けた溝内を往
復摺動するベーンと、前記シリンダの開口を封じる軸受
けとで構成され、各圧縮要素の間を中間仕切板で分離
し、前記回転軸にはオイル溜のオイルを各摺動部に供給
する第１オイル供給通路が設けられている圧縮機が開示
されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、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１００
ｋｇ／ｃｍ²Ｇにも達し、低圧側では約３０ｋｇ／ｃｍ²
Ｇとなる。

【０００４】この様な圧力差により、ベーンが押し上げ
られてベーン飛びが生じ、圧縮効率が低下する問題があ
る。

【０００５】本発明はこの様な問題点に鑑みてなされた
もので、二酸化炭素を冷媒として用いた圧縮機であって
も、ベーン飛びを極力防止することを目的とした。

【０００６】

【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
れたシリンダと、このシリンダ内を回転するローラと、
背面側に付勢手段を備えると共に、前面端部が前記ロー
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
出する回転式圧縮機において、冷媒として二酸化炭素を
用いると共に、圧縮した冷媒が吐出される圧力室と、前
記ベーンの背面側に設けられたベーン背面室とを備え、
このベーン背面室と前記圧力室とを連通する調圧通路を
設けた回転式圧縮機を提供する。

【０００７】このため、圧縮空間の高圧側とほぼ同じ圧
力が、圧力室を介してベーン背面室にかかり、ベーン背
面室の圧力でもってベーンをローラ側に押し出す事がで
きる。

【０００８】従って、二酸化炭素冷媒を用いた回転式圧
縮機であっても、付勢手段の付勢力のみでベーンをロー
ラに押しつける事ができる。

【０００９】

【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。

【００１０】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はベーン部分の拡大図、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
冷凍回路図、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凍回路図におけるモリエル線図であ
る。

【００１１】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。

【００１２】また、前記密閉容器２は下部をオイル溜と
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。

【００１３】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。

【００１４】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。

【００１５】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、１
７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
高圧側と低圧側とに区画する上下ベーン２０、２１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２
２、ベアリングプレート２３と、メインフレーム２２と
共に中間圧力室６０を形成するための上プレート５８
と、前記ベアリングプレート２３と共に高圧力室６１を
形成するための下プレート５９とで構成されている。

【００１６】更にこれらは、上プレート５８、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、下プレート５
９の順でボルト２４により連結されているものである。

【００１７】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をメインフレーム２２、
ベアリングプレート２３の軸受部に導く給油溝２６が形
成されている。更に、前記上下ベーン２０、２１には前
記上下ローラ１８、１９に対して常時付勢するための付
勢手段である上下スプリング２７、２８が設けられてい
る。

【００１８】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。

【００１９】また、前記上下シリンダ１４、１５には冷
媒を導入する上下導入管（図示せず）が設けられている
と共に、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、これら上下導入管及び上下
出口管３０、３１には冷媒配管３２、３３、３４がそれ
ぞれ接続されている。

【００２０】尚、３５は密閉容器２を支持するための台
座で、３６はサクションマフラ、５１は中間圧力室６０
が所定の圧力以上になった場合に、高圧力室６１側、即
ち下シリンダ１５の下出口管３１側に圧力をにがすため
のバルブである。

【００２１】また、前記回転圧縮要素５のメインフレー
ム２２の上面には窪部が形成されており、メインフレー
ム２２の上側には、この窪部を閉塞する如く上プレート
５８が設けられている。また、前記メインフレーム２２
と上プレート５８との間には、ＮＢＲ（アクリロニトリ
ルーブタジエンゴム）により形成されたガスケット６３
が介在している。これにより、前述した如く、中間圧力
室６０が形成され、圧縮空間の吐出側と接続冷媒配管３
４とを連通するものである。

【００２２】尚、このＮＢＲとは、アクリロニトリルと
ブタジエンの乳化共重合によって得られる耐油性ゴムで
ある。

【００２３】また、前記メインフレーム２２は前記回転
軸４を回転自在に支持するものであり、前記上プレート
５８には、メインフレーム２２の軸受部分が挿通する穴
が形成されているものである。

【００２４】そして、メインフレーム２２の軸受部分が
上プレート５８の穴を挿通した状態で、メインフレーム
２２の軸受部分と上プレート５８との間には、Ｏリング
などのシール材６２が位置する事となる。更に、この状
態で、上プレート５８をメインフレーム２２に、Ｃリン
グ６５などの嵌合部材で係止するものである。

【００２５】また、前記回転圧縮要素５のベアリングプ
レート２３の下面には、窪部が形成されており、ベアリ
ングプレート２３の下側には、この窪部を閉塞する如く
下プレート５９が設けられている。また、前記ベアリン
グプレート２３と下プレート５９との間には、ＮＢＲ
（アクリロニトリルーブタジエンゴム）により形成され
たガスケット６７が介在している。これにより、前述し
た如く、高圧力室６１が形成され、圧縮空間の吐出側と
吐出側冷媒配管３２とを連通するものである。

【００２６】また、前記ベアリングプレート２３は前記
回転軸４を回転自在に支持するものであり、前記下プレ
ート５９には、ベアリングプレート２３の軸受部分が挿
通する穴が形成されているものである。

【００２７】そして、ベアリングプレート２３の軸受部
分が下プレート５９の穴を挿通した状態で、ベアリング
プレート２３の軸受部分と下プレート５９との間には、
Ｏリングなどのシール材６９が位置する事となる。更
に、この状態で、下プレート５９をベアリングプレート
２３に、Ｃリング７０などの嵌合部材で係止するもので
ある。

【００２８】また、前記上下シリンダ１４、１５には、
前記上下ベーン２０、２１が上下ローラ１８、１９に沿
って往復摺動するための上下ベーン背面室４７、４８が
形成されている。そして、この上下ベーン背面室４７、
４８には、前記スプリング２７、２８が位置しているも
のである。

【００２９】更に、前記上ベーン背面室４７は、前記中
間圧力室６０と上調圧通路４９を介して連通しており、
下ベーン背面室４８は、前記高圧力室６１と下調圧通路
５０を介して連通している。

【００３０】これら、上下調圧通路４９、５０は約１ｍ
ｍ〜３ｍｍ程度の径で、極力オイルＡの入り込まない径
とする。また、この上下調圧通路４９、５０は、前記ス
プリング２７、２８が最も縮んだ時に、前記上下ベーン
２０、２１にて閉塞され、スプリング２７、２８が伸び
始めた時に、ローラ１８、１９側に押し出す如く、上下
ベーン２０、２１が開放する位置に設けられている。

【００３１】以上により、上下ベーン背面室４７、４８
は、それぞれの圧縮空間の高圧側とほぼ同等の圧力でも
って上下ベーン２０、２１をローラ１８、１９側に押す
事ができ、加えてスプリング２７、２８の付勢力でロー
ラ１８、１９側に付勢するため、ベーン飛びを極力防止
する事ができる。

【００３２】従って、圧縮空間の高圧側と低圧側のシー
ル性が良好となるため、圧縮効率の向上を図る事ができ
るものである。

【００３３】密閉容器２内部は、低圧（上シリンダ１４
に導入された冷媒の圧力）若しくは中間圧（上シリンダ
１４に導入された冷媒の圧力と下シリンダ１５から吐出
される冷媒の圧力の間、例えば下シリンダ１５に導入さ
れた冷媒の圧力）で保たれている。このためには、例え
ば、特に図示しないが、上シリンダ１４又は下シリンダ
１５の導入管の何れかを密閉容器２内部に開口させれば
良い。こうすることにより、密閉容器２内部が高圧（二
酸化炭素を冷媒として使用すると、非常に高圧となる）
となることを防いで、密閉容器２の耐圧上の問題が生じ
ないようにしている。

【００３４】次に、回転式圧縮機１の冷媒回路を図３及
び図４を参照して説明する。

【００３５】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と凝縮器３７とが、吐出側冷媒配管３２を介して
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、吸込側冷媒配管３３にて接続されてい
る。

【００３６】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。

【００３７】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
ラー３６内で結合されているものである。

【００３８】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。

【００３９】更には、熱伝導的に接触して設けた構造で
あっても良い。

【００４０】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。

【００４１】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。

【００４２】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。

【００４３】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。

【００４４】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。

【００４５】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。

【００４６】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。

【００４７】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４
２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。

【００４８】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。

【００４９】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。

【００５０】

【発明の効果】以上詳述した如く、請求項１の発明によ
ると、圧縮空間の高圧側とほぼ同じ圧力が、圧力室を介
してベーン背面室にかかり、ベーン背面室の圧力でもっ
てベーンをローラ側に押し出せるため、ベーン飛びを極
力防止する事ができる。

【００５１】従って、二酸化炭素冷媒を用いた回転式圧
縮機であっても、付勢手段の付勢力のみでベーンをロー
ラに押しつける事ができ、高圧側と低圧側のシール性が
良好となるため、圧縮効率の向上を図る事ができるもの
である。

【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】ベーン部分の拡大図である。

【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
用いた冷凍回路図におけるモリエル線図である。

【符号の説明】

１２シリンダの回転式圧縮機２密閉容器３電動要素５回転圧縮要素１４上シリンダ１５下シリンダ１８上ローラ１９下ローラ２０上ベーン２１下ベーン２２メインフレーム２３ベアリングプレート２７付勢手段（スプリング）２８付勢手段（スプリング）３２吐出側冷媒配管３４接続冷媒配管４７上ベーン背面室４８下ベーン背面室４９上調圧通路５０下調圧通路６０中間圧力室６１高圧力室

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】両端開口を閉塞されたシリンダと、この
シリンダ内を回転するローラと、背面側に付勢手段を備
えると共に、前面端部が前記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回転式圧縮機に
おいて、冷媒として二酸化炭素を用いると共に、圧縮した冷媒が
吐出される圧力室と、前記ベーンの背面側に設けられた
ベーン背面室とを備え、このベーン背面室と前記圧力室
とを連通する調圧通路を設けたことを特徴とする回転式
圧縮機。