JP2001132675A - ２段圧縮式ロータリコンプレッサ及び２段圧縮冷凍装置 - Google Patents
２段圧縮式ロータリコンプレッサ及び２段圧縮冷凍装置Info
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- F04C18/00—Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids
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- F04C18/3564—Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids having the characteristics covered by two or more of groups F04C18/02, F04C18/08, F04C18/22, F04C18/24, F04C18/48, or having the characteristics covered by one of these groups together with some other type of movement between co-operating members having the movement defined in group F04C18/08 or F04C18/22 and relative reciprocation between the co-operating members with vanes reciprocating with respect to the outer member the inner and outer member being in contact along one line or continuous surfaces substantially parallel to the axis of rotation the surfaces of the inner and outer member, forming the working space, being surfaces of revolution
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- F04C23/001—Combinations of two or more pumps, each being of rotary-piston or oscillating-piston type, specially adapted for elastic fluids; Pumping installations specially adapted for elastic fluids; Multi-stage pumps specially adapted for elastic fluids of similar working principle
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- General Engineering & Computer Science (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【構成】 ２段圧縮式ロータリコンプレッサ１０は、底
部を潤滑オイル溜とする密閉容器１２内に電動機１４を
上部に、この電動機１４のクランク軸１６により駆動さ
れる回転圧縮機構１８を下部に配置収納すると共に、回
転圧縮機構１８は１段目の低段圧縮を行う第１圧縮要素
３２と２段目の高段圧縮を行う第２圧縮要素３４を含
み、１段目の低段圧縮排除容積Ｖ１に対する２段目の高
段圧縮排除容積Ｖ２の排除容積比（Ｖ２／Ｖ１）を４０
％以下の範囲になるように各圧縮要素３２、３４を構成
する上下シリンダ３８、４０とこの上下シリンダ３８、
４０内を偏心回転する上下ローラ４６、４８とで形成さ
れる上下各圧縮室の容積を、蒸発温度が−７０℃〜−５
０℃の領域で６０％以下の所定範囲内で設定する。 【効果】 理論効率が、１段圧縮と比べて２段圧縮の極
低温冷凍サイクルで約３０〜４０％向上する２段圧縮式
ロータリコンプレッサを提供できる。
部を潤滑オイル溜とする密閉容器１２内に電動機１４を
上部に、この電動機１４のクランク軸１６により駆動さ
れる回転圧縮機構１８を下部に配置収納すると共に、回
転圧縮機構１８は１段目の低段圧縮を行う第１圧縮要素
３２と２段目の高段圧縮を行う第２圧縮要素３４を含
み、１段目の低段圧縮排除容積Ｖ１に対する２段目の高
段圧縮排除容積Ｖ２の排除容積比（Ｖ２／Ｖ１）を４０
％以下の範囲になるように各圧縮要素３２、３４を構成
する上下シリンダ３８、４０とこの上下シリンダ３８、
４０内を偏心回転する上下ローラ４６、４８とで形成さ
れる上下各圧縮室の容積を、蒸発温度が−７０℃〜−５
０℃の領域で６０％以下の所定範囲内で設定する。 【効果】 理論効率が、１段圧縮と比べて２段圧縮の極
低温冷凍サイクルで約３０〜４０％向上する２段圧縮式
ロータリコンプレッサを提供できる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、２段圧縮式ロータリ
コンプレッサ及び２段圧縮冷凍装置に関し、特にたとえ
ば低段側の圧縮排除容積に対する高段側の圧縮排除容積
の排除容積比を特定の所定範囲内に設定することにより
極低温における冷凍サイクルの効率を向上せしめること
ができる、２段圧縮式ロータリコンプレッサ及び２段圧
縮冷凍装置に関する。
コンプレッサ及び２段圧縮冷凍装置に関し、特にたとえ
ば低段側の圧縮排除容積に対する高段側の圧縮排除容積
の排除容積比を特定の所定範囲内に設定することにより
極低温における冷凍サイクルの効率を向上せしめること
ができる、２段圧縮式ロータリコンプレッサ及び２段圧
縮冷凍装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、多段圧縮冷凍装置、例えば２段圧
縮式ロータリコンプレッサにおいて、低段側の圧縮排除
容積に対する高段側の圧縮排除容積の排除容積比は任意
に決められている。しかしながら、このコンプレッサに
より２段圧縮された冷媒ガス、例えばＨＦＣ冷媒やＨＣ
冷媒が、凝縮器、第１キャピラリチューブ、中間冷却
器、第２キャピラリ−および主冷却器を含む冷凍サイク
ルを循環して冷却作用を行う場合、蒸発温度における成
績係数（ＣＯＰ＝冷凍能力／コンプレッサ入力）の極大
値が一定の排除容積比に在るのではなく、それぞれ異な
る排除容積比にあることが理論計算により明らかにされ
ている。
縮式ロータリコンプレッサにおいて、低段側の圧縮排除
容積に対する高段側の圧縮排除容積の排除容積比は任意
に決められている。しかしながら、このコンプレッサに
より２段圧縮された冷媒ガス、例えばＨＦＣ冷媒やＨＣ
冷媒が、凝縮器、第１キャピラリチューブ、中間冷却
器、第２キャピラリ−および主冷却器を含む冷凍サイク
ルを循環して冷却作用を行う場合、蒸発温度における成
績係数（ＣＯＰ＝冷凍能力／コンプレッサ入力）の極大
値が一定の排除容積比に在るのではなく、それぞれ異な
る排除容積比にあることが理論計算により明らかにされ
ている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】例えば、特開平１１−
２２３３９５号公報［Ｆ２５ １／１０］の冷媒回路図
に記載の如き回路構成を前提とした２段圧縮冷凍装置に
おいては、中間温度が−１０℃〜＋２５℃の場合におけ
る最適排除容積比を規定しているが、これは蒸発温度で
いうとー３０℃〜＋５℃を対象としたものである。
２２３３９５号公報［Ｆ２５ １／１０］の冷媒回路図
に記載の如き回路構成を前提とした２段圧縮冷凍装置に
おいては、中間温度が−１０℃〜＋２５℃の場合におけ
る最適排除容積比を規定しているが、これは蒸発温度で
いうとー３０℃〜＋５℃を対象としたものである。
【０００４】従って、この従来の技術では、極低温を得
るために必要とされる、蒸発温度―７０℃〜―５０℃の
範囲を対象として何ら検討はなされていなかった。
るために必要とされる、蒸発温度―７０℃〜―５０℃の
範囲を対象として何ら検討はなされていなかった。
【０００５】それゆえに、この発明の主たる目的は、極
低温を得るために、排除容積比を特定の所定範囲内に設
定することにより各蒸発温度に応じて効率のよい冷凍サ
イクルを可能とする、２段圧縮式ロータリコンプレッサ
及び２段圧縮冷凍装置を提供することである。
低温を得るために、排除容積比を特定の所定範囲内に設
定することにより各蒸発温度に応じて効率のよい冷凍サ
イクルを可能とする、２段圧縮式ロータリコンプレッサ
及び２段圧縮冷凍装置を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】この発明は、底部を潤滑
オイル溜とする密閉容器内に電動機と、この電動機の下
部に配置され且つこの電動機により駆動される回転圧縮
機構を備え、この回転圧縮機構は低段圧縮を行う第１圧
縮要素と高段圧縮を行う第２圧縮要素を含む、２段圧縮
式ロータリコンプレッサにおいて、蒸発温度が−７０℃
〜−５０℃の領域で前記低段圧縮の排除容積Ｖ１に対す
る前記高段圧縮の排除容積Ｖ２の排除容積比（Ｖ２／Ｖ
１）を４０％以下の範囲内に設定することを特徴とす
る、２段圧縮式ロータリコンプレッサである。
オイル溜とする密閉容器内に電動機と、この電動機の下
部に配置され且つこの電動機により駆動される回転圧縮
機構を備え、この回転圧縮機構は低段圧縮を行う第１圧
縮要素と高段圧縮を行う第２圧縮要素を含む、２段圧縮
式ロータリコンプレッサにおいて、蒸発温度が−７０℃
〜−５０℃の領域で前記低段圧縮の排除容積Ｖ１に対す
る前記高段圧縮の排除容積Ｖ２の排除容積比（Ｖ２／Ｖ
１）を４０％以下の範囲内に設定することを特徴とす
る、２段圧縮式ロータリコンプレッサである。
【０００７】また、この発明は、低段側圧縮手段及び高
段側圧縮手段を含む２段圧縮式ロータリコンプレッサ、
凝縮器、第一膨張手段、中間冷却器、第二膨張手段及び
主冷却器とから冷凍サイクルを構成し、凝縮器から出た
冷媒を分流して一方を第一膨張手段から中間冷却器に、
他方を第二膨張手段から主冷却器にそれぞれ流し、第二
膨張手段に流入する冷媒を中間冷却器と熱交換させると
共に、主冷却器から出た冷媒を低段側圧縮手段に吸い込
ませ、中間冷却器から出た冷媒を低段側圧縮手段から吐
出された冷媒と共に高段側圧縮手段に吸い込ませ、且つ
主冷却器における蒸発温度を−７０℃〜−５０℃の範囲
に設定したことを特徴とする、２段圧縮冷凍装置であ
る。
段側圧縮手段を含む２段圧縮式ロータリコンプレッサ、
凝縮器、第一膨張手段、中間冷却器、第二膨張手段及び
主冷却器とから冷凍サイクルを構成し、凝縮器から出た
冷媒を分流して一方を第一膨張手段から中間冷却器に、
他方を第二膨張手段から主冷却器にそれぞれ流し、第二
膨張手段に流入する冷媒を中間冷却器と熱交換させると
共に、主冷却器から出た冷媒を低段側圧縮手段に吸い込
ませ、中間冷却器から出た冷媒を低段側圧縮手段から吐
出された冷媒と共に高段側圧縮手段に吸い込ませ、且つ
主冷却器における蒸発温度を−７０℃〜−５０℃の範囲
に設定したことを特徴とする、２段圧縮冷凍装置であ
る。
【０００８】
【作用】２段圧縮式ロータリコンプレッサにおいて、排
除容積比を４０％以下の範囲に設定した場合には、高段
／低段（２段／１段）のＣＯＰ比が、１段圧縮の冷凍サ
イクルと比べて、例えば、−７０℃蒸発の場合は３８
％、−６０℃蒸発の場合は３４％、−５０℃蒸発の場合
は３０％といずれも３０％以上向上する。
除容積比を４０％以下の範囲に設定した場合には、高段
／低段（２段／１段）のＣＯＰ比が、１段圧縮の冷凍サ
イクルと比べて、例えば、−７０℃蒸発の場合は３８
％、−６０℃蒸発の場合は３４％、−５０℃蒸発の場合
は３０％といずれも３０％以上向上する。
【０００９】
【発明の効果】この発明によれば、１段圧縮に比べて極
低温の場合、約３０〜４０％の成績係数（ＣＯＰ）が向
上する冷凍サイクルの実現が可能となる。
低温の場合、約３０〜４０％の成績係数（ＣＯＰ）が向
上する冷凍サイクルの実現が可能となる。
【００１０】この発明の上述の目的，その他の目的，特
徴および利点は、図面を参照して行う以下の実施例の詳
細な説明により一層明らかとなろう。
徴および利点は、図面を参照して行う以下の実施例の詳
細な説明により一層明らかとなろう。
【００１１】
【実施例】図１において、２段圧縮式ロータリコンプレ
ッサ１０は、鋼板からなる円筒状密閉容器１２、この密
閉容器１２内の上部空間に配置される電動機１４、およ
び電動機１４の下部空間に配置され且つこの電動機１４
のクランク軸１６により駆動される回転圧縮機構１８を
含む。また、密閉容器１２は底部を潤滑オイル溜とし、
電動機１４および回転圧縮機構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蓋
体１２Ｂとの２部材で構成されると共に、蓋体１２Ｂに
は電動機１４に外部電力を供給するターミナル端子（配
線は省略）２０を取り付けている。
ッサ１０は、鋼板からなる円筒状密閉容器１２、この密
閉容器１２内の上部空間に配置される電動機１４、およ
び電動機１４の下部空間に配置され且つこの電動機１４
のクランク軸１６により駆動される回転圧縮機構１８を
含む。また、密閉容器１２は底部を潤滑オイル溜とし、
電動機１４および回転圧縮機構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蓋
体１２Ｂとの２部材で構成されると共に、蓋体１２Ｂに
は電動機１４に外部電力を供給するターミナル端子（配
線は省略）２０を取り付けている。
【００１２】電動機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−タ２２と、
このステ−タ２２の内側に若干の間隙を設けて配置され
たロータ２４とからなる。このロータ２４にはその中心
を通り鉛直方向に延びる前述のクランク軸１６が固定さ
れている。
内周面に沿って環状に取り付けられたステ−タ２２と、
このステ−タ２２の内側に若干の間隙を設けて配置され
たロータ２４とからなる。このロータ２４にはその中心
を通り鉛直方向に延びる前述のクランク軸１６が固定さ
れている。
【００１３】ステ−タ２２は、リング状の電磁鋼板を積
層して形成される積層体２６と、この積層体２６に巻装
された複数のコイル２８を有している。ロータ２４もス
テ−タ２２と同様に電磁鋼板の積層体３０で構成された
交流モータである。また、永久磁石を埋設したＤＣモー
タとすることも可能である。
層して形成される積層体２６と、この積層体２６に巻装
された複数のコイル２８を有している。ロータ２４もス
テ−タ２２と同様に電磁鋼板の積層体３０で構成された
交流モータである。また、永久磁石を埋設したＤＣモー
タとすることも可能である。
【００１４】一方、回転圧縮機構１８は、１段目の低段
圧縮を行う第１圧縮要素３２、２段目の高段圧縮を行う
第２圧縮要素３４、および両圧縮要素３２、３４の間に
介在される中間仕切板３６を含む。すなわち、中間仕切
板３６と、この中間仕切板３６の上下両側に配置された
上下シリンダ３８、４０と、この上下シリンダ３８、４
０内をクランク軸１６に設けられ互いに１８０°位相を
ずらした上下偏心部４２、４４に連結されて偏心回転す
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
３８ａ、４０ａと高圧室３８ｂ、４０ｂに区画する上下
ベーン５０、５２と、上下シリンダ３８、４０の上下開
口を閉塞しクランク軸１６の軸受けを兼用する上部支持
部材５４および下部支持部材５６とで構成される。（図
２参照） 上部支持部材５４および下部支持部材５６には上下シリ
ンダ３８、４０の各低圧室３８ａ、４０ａおよび各高圧
室３８ｂ、４０ｂと適宜連通する吸込通路５５、５７お
よび高圧吐出消音室５８、６０、さらにこの高圧吐出消
音室５８、６０と連通する吐出通路５９、６１が一体形
成されると共に、各高圧吐出消音室５８、６０の開口面
は上部プレート６２と下部プレート６４により閉塞され
ている。
圧縮を行う第１圧縮要素３２、２段目の高段圧縮を行う
第２圧縮要素３４、および両圧縮要素３２、３４の間に
介在される中間仕切板３６を含む。すなわち、中間仕切
板３６と、この中間仕切板３６の上下両側に配置された
上下シリンダ３８、４０と、この上下シリンダ３８、４
０内をクランク軸１６に設けられ互いに１８０°位相を
ずらした上下偏心部４２、４４に連結されて偏心回転す
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
３８ａ、４０ａと高圧室３８ｂ、４０ｂに区画する上下
ベーン５０、５２と、上下シリンダ３８、４０の上下開
口を閉塞しクランク軸１６の軸受けを兼用する上部支持
部材５４および下部支持部材５６とで構成される。（図
２参照） 上部支持部材５４および下部支持部材５６には上下シリ
ンダ３８、４０の各低圧室３８ａ、４０ａおよび各高圧
室３８ｂ、４０ｂと適宜連通する吸込通路５５、５７お
よび高圧吐出消音室５８、６０、さらにこの高圧吐出消
音室５８、６０と連通する吐出通路５９、６１が一体形
成されると共に、各高圧吐出消音室５８、６０の開口面
は上部プレート６２と下部プレート６４により閉塞され
ている。
【００１５】また、図２に示すように上下ベーン５０、
５２は、上下シリンダ３８、４０の各シリンダ壁に形成
された径方向の案内溝６６、６８に往復摺動可能に配置
され且つスプリング７０、７２により上下ローラ４６、
４８に常時当接するように付勢されている。そして、上
シリンダ３８では１段目の低段圧縮が行われ、下シリン
ダ４０では上シリンダ３８で圧縮された中間圧の冷媒ガ
スを吸込んで２段目の高段圧縮が行われる。
５２は、上下シリンダ３８、４０の各シリンダ壁に形成
された径方向の案内溝６６、６８に往復摺動可能に配置
され且つスプリング７０、７２により上下ローラ４６、
４８に常時当接するように付勢されている。そして、上
シリンダ３８では１段目の低段圧縮が行われ、下シリン
ダ４０では上シリンダ３８で圧縮された中間圧の冷媒ガ
スを吸込んで２段目の高段圧縮が行われる。
【００１６】ところで、上述の２段圧縮式ロータリコン
プレッサ１０においては、１段目の低段圧縮を行う第１
圧縮要素３２の排除容積Ｖ１に対する２段目の高段圧縮
を行う第２圧縮要素の排除容積Ｖ２の比率、つまり、排
除容積比（Ｖ２／Ｖ１）を特定の範囲内で設定すること
により、極低温、例えば蒸発温度がー７０℃〜―５０℃
の理論効率が１段圧縮冷凍サイクルに比較して２段圧縮
冷凍サイクルでは、各蒸発温度毎に効率が向上するサイ
クルが可能となるものである。
プレッサ１０においては、１段目の低段圧縮を行う第１
圧縮要素３２の排除容積Ｖ１に対する２段目の高段圧縮
を行う第２圧縮要素の排除容積Ｖ２の比率、つまり、排
除容積比（Ｖ２／Ｖ１）を特定の範囲内で設定すること
により、極低温、例えば蒸発温度がー７０℃〜―５０℃
の理論効率が１段圧縮冷凍サイクルに比較して２段圧縮
冷凍サイクルでは、各蒸発温度毎に効率が向上するサイ
クルが可能となるものである。
【００１７】図３には、蒸発温度、および凝縮温度をパ
ラメータとして冷凍サイクルの理論計算結果に基づく排
除容積比（Ｖ２／Ｖ１）と成績係数（ＣＯＰ）およびＣ
ＯＰ比（２段目／１段目）の関係を示す数値が記載され
ている。
ラメータとして冷凍サイクルの理論計算結果に基づく排
除容積比（Ｖ２／Ｖ１）と成績係数（ＣＯＰ）およびＣ
ＯＰ比（２段目／１段目）の関係を示す数値が記載され
ている。
【００１８】また、図４および図５の各（ａ）〜（ｃ）
には、図３の数値に基づき各蒸発温度における排除容積
比（Ｖ２／Ｖ１）を横軸に、成績係数（ＣＯＰ）とＣＯ
Ｐ比（２段／１段）を各縦軸にした特性図が示されてい
る。
には、図３の数値に基づき各蒸発温度における排除容積
比（Ｖ２／Ｖ１）を横軸に、成績係数（ＣＯＰ）とＣＯ
Ｐ比（２段／１段）を各縦軸にした特性図が示されてい
る。
【００１９】図３および図５より明らかなように、各蒸
発温度における成績係数（ＣＯＰ）の極大値が、−７０
℃蒸発の場合は排除容積比を１４〜１７％、―６０℃蒸
発の場合は１８〜２５％、−５０℃の場合は２４〜３４
％の範囲に設定するとよい。そして、２段圧縮の効果が
最も大きく出るＶ２／Ｖ１の範囲は、−７０℃では９〜
２２％、−６０℃では１３〜３０％、−５０℃では１９
〜３９％となる。
発温度における成績係数（ＣＯＰ）の極大値が、−７０
℃蒸発の場合は排除容積比を１４〜１７％、―６０℃蒸
発の場合は１８〜２５％、−５０℃の場合は２４〜３４
％の範囲に設定するとよい。そして、２段圧縮の効果が
最も大きく出るＶ２／Ｖ１の範囲は、−７０℃では９〜
２２％、−６０℃では１３〜３０％、−５０℃では１９
〜３９％となる。
【００２０】また、排除容積比を４０％以下の範囲に設
定することにより、理論効率が１段圧縮の冷凍サイクル
に比較して、２段圧縮の冷凍サイクルでは、図３および
図５より明らかなように、−７０℃蒸発の場合は３８
％、−６０℃蒸発の場合は３４％、−５０℃蒸発の場合
は３０％の向上が可能となる。
定することにより、理論効率が１段圧縮の冷凍サイクル
に比較して、２段圧縮の冷凍サイクルでは、図３および
図５より明らかなように、−７０℃蒸発の場合は３８
％、−６０℃蒸発の場合は３４％、−５０℃蒸発の場合
は３０％の向上が可能となる。
【００２１】１段目の低段圧縮排除容積Ｖ１に対する２
段目の高段圧縮排除容積Ｖ２の排除容積比（Ｖ２／Ｖ
１）を４０％以下の範囲に設定する方法として、基本的
には、第１圧縮要素３２および第２圧縮要素３４を構成
する上下ローラ４６、４８の外径と上下偏心部４２、４
４の偏心量を変えることにより、排除容積つまり排除容
積比を変更する。この方法はバリエーションを増やすに
あたり、製造行程の変更が少なくて済む利点がある。こ
の他にも上下シリンダ３８、４０の内径変更、また上下
シリンダ３８、４０の高さ（厚さ）の変更などの方法が
ある。
段目の高段圧縮排除容積Ｖ２の排除容積比（Ｖ２／Ｖ
１）を４０％以下の範囲に設定する方法として、基本的
には、第１圧縮要素３２および第２圧縮要素３４を構成
する上下ローラ４６、４８の外径と上下偏心部４２、４
４の偏心量を変えることにより、排除容積つまり排除容
積比を変更する。この方法はバリエーションを増やすに
あたり、製造行程の変更が少なくて済む利点がある。こ
の他にも上下シリンダ３８、４０の内径変更、また上下
シリンダ３８、４０の高さ（厚さ）の変更などの方法が
ある。
【００２２】そして、上述の回転圧縮機構１８を構成す
る上部支持部材５４、上シリンダ３８、中間仕切板３
６、下シリンダ４０および下部支持部材５６を、この順
に配置して上部プレート６２および下部プレート６４と
共に複数本の取付ボルト７４を用いて連結固定してい
る。
る上部支持部材５４、上シリンダ３８、中間仕切板３
６、下シリンダ４０および下部支持部材５６を、この順
に配置して上部プレート６２および下部プレート６４と
共に複数本の取付ボルト７４を用いて連結固定してい
る。
【００２３】また、クランク軸１６の下部には軸中心に
鉛直方向のオイル穴７６とこのオイル穴７６に横方向の
給油孔７８、８０を介して連なる螺旋状給油溝８２、８
４を外周面に形成し、上部支持部材５４と下部支持部材
５６の軸受けおよび各摺動部に潤滑オイルを供給するよ
うにしている。
鉛直方向のオイル穴７６とこのオイル穴７６に横方向の
給油孔７８、８０を介して連なる螺旋状給油溝８２、８
４を外周面に形成し、上部支持部材５４と下部支持部材
５６の軸受けおよび各摺動部に潤滑オイルを供給するよ
うにしている。
【００２４】この実施例において、使用される冷媒とし
ては、例えばＲ−４０４ａ、あるいは同じ蒸発温度帯
（−７０℃〜―５０℃）が狙えるＲ−２２、１３４ａ、
５０２でも同様な効果が期待できる。また、潤滑オイル
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、エステル油等の既存のオイルを使用する。
ては、例えばＲ−４０４ａ、あるいは同じ蒸発温度帯
（−７０℃〜―５０℃）が狙えるＲ−２２、１３４ａ、
５０２でも同様な効果が期待できる。また、潤滑オイル
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、エステル油等の既存のオイルを使用する。
【００２５】また、上下シリンダ３８、４０には上部支
持部材５４と下部支持部材５６に形成された吸込通路５
５、５７と連通する吸込ポート８６、８８を設け、さら
に上部支持部材５４と下部支持部材５６に形成した高圧
吐出消音室５８、６０には上下シリンダ３８、４０の各
高圧室３８ｂ、４０ｂと適宜連通する吐出ポート８７、
８９を設けている。そして、上部支持部材５４と下部支
持部材５６に設けた吸込通路５５、５７および吐出通路
５９、６１は密閉容器１２に固定される接続管９０、９
２、９４、９６を介して密閉容器１２外に位置する冷媒
配管９８、１００、１０２、１０４に接続されている。
また、冷媒配管１００と１０２の間には取付具１０５に
より密閉容器１２に保持されるアキュムレータ１０６が
接続されている。なお、密閉容器１２の外底面には取付
用台座１０８を溶接により固定している。
持部材５４と下部支持部材５６に形成された吸込通路５
５、５７と連通する吸込ポート８６、８８を設け、さら
に上部支持部材５４と下部支持部材５６に形成した高圧
吐出消音室５８、６０には上下シリンダ３８、４０の各
高圧室３８ｂ、４０ｂと適宜連通する吐出ポート８７、
８９を設けている。そして、上部支持部材５４と下部支
持部材５６に設けた吸込通路５５、５７および吐出通路
５９、６１は密閉容器１２に固定される接続管９０、９
２、９４、９６を介して密閉容器１２外に位置する冷媒
配管９８、１００、１０２、１０４に接続されている。
また、冷媒配管１００と１０２の間には取付具１０５に
より密閉容器１２に保持されるアキュムレータ１０６が
接続されている。なお、密閉容器１２の外底面には取付
用台座１０８を溶接により固定している。
【００２６】次に、上述の実施例の動作概要について説
明する。
明する。
【００２７】まず、ターミナル端子２０および配線（図
示せず）を介して外部電源より電動機１４のコイル２８
に通電すると、ロータ２４が回転しそれに固定されたク
ランク軸１６が回転する。この回転によりクランク軸１
６の上下偏心部４２、４４に連結された上下ローラ４
６、４８が上下シリンダ３８、４０内を偏心回転する。
これにより、冷媒配管９８、接続管９０、吸込通路５５
および吸込ポート８６を経由して、図２に示すように上
シリンダ３８の低圧室３８ａに吸入された冷媒ガスは、
上ローラ４６と上ベーン５０の動作により１段目の低段
圧縮が行われる。そして、高圧室３８ｂより吐出ポート
８７を経由して上部支持部材５４の高圧吐出消音室５８
に吐出された中間圧の冷媒ガスは、吐出通路５９および
接続管９２を通り冷媒配管１００に送出される。
示せず）を介して外部電源より電動機１４のコイル２８
に通電すると、ロータ２４が回転しそれに固定されたク
ランク軸１６が回転する。この回転によりクランク軸１
６の上下偏心部４２、４４に連結された上下ローラ４
６、４８が上下シリンダ３８、４０内を偏心回転する。
これにより、冷媒配管９８、接続管９０、吸込通路５５
および吸込ポート８６を経由して、図２に示すように上
シリンダ３８の低圧室３８ａに吸入された冷媒ガスは、
上ローラ４６と上ベーン５０の動作により１段目の低段
圧縮が行われる。そして、高圧室３８ｂより吐出ポート
８７を経由して上部支持部材５４の高圧吐出消音室５８
に吐出された中間圧の冷媒ガスは、吐出通路５９および
接続管９２を通り冷媒配管１００に送出される。
【００２８】その後、この中間圧の冷媒ガスはアキュム
レータ１０６から冷媒配管１０２、接続管９４、吸込通
路５７および吸込ポート８８を経由して図２に示すよう
に下シリンダ４０の低圧室４０ａに吸入されて、下ロー
ラ４８と下ベーン５２の動作により２段目の高段圧縮が
行われる。そして、下シリンダ４０の高圧室４０ｂより
吐出ポート８９を経由して下部支持部材５６の吐出消音
室６０に吐出された高圧冷媒ガスは、吐出通路６１およ
び接続管９６から冷媒配管１０４を通り冷凍サイクルを
構成する外部冷媒回路（図示せず）に送出される。以後
同様の経路で冷媒ガスの吸入―低段圧縮（１段目）―吐
出―吸入―高段圧縮（２段目）―吐出が繰り返し行われ
る。
レータ１０６から冷媒配管１０２、接続管９４、吸込通
路５７および吸込ポート８８を経由して図２に示すよう
に下シリンダ４０の低圧室４０ａに吸入されて、下ロー
ラ４８と下ベーン５２の動作により２段目の高段圧縮が
行われる。そして、下シリンダ４０の高圧室４０ｂより
吐出ポート８９を経由して下部支持部材５６の吐出消音
室６０に吐出された高圧冷媒ガスは、吐出通路６１およ
び接続管９６から冷媒配管１０４を通り冷凍サイクルを
構成する外部冷媒回路（図示せず）に送出される。以後
同様の経路で冷媒ガスの吸入―低段圧縮（１段目）―吐
出―吸入―高段圧縮（２段目）―吐出が繰り返し行われ
る。
【００２９】また、クランク軸１６の回転により、密閉
容器１２の底部に貯溜される潤滑オイル（図示せず）は
クランク軸１６のオイル穴７６を上昇し、途中に設けた
横方向の給油孔７８、８０より外周面の螺旋状給油溝８
２、８４に流出する。これにより、クランク軸１６の軸
受けおよび上下ローラ４６、４８と上下偏心部４２、４
４の各摺動部に対する給油が良好に行われ、その結果、
クランク軸１６および上下偏心部４２，４４は円滑な回
転を行うことができる。
容器１２の底部に貯溜される潤滑オイル（図示せず）は
クランク軸１６のオイル穴７６を上昇し、途中に設けた
横方向の給油孔７８、８０より外周面の螺旋状給油溝８
２、８４に流出する。これにより、クランク軸１６の軸
受けおよび上下ローラ４６、４８と上下偏心部４２、４
４の各摺動部に対する給油が良好に行われ、その結果、
クランク軸１６および上下偏心部４２，４４は円滑な回
転を行うことができる。
【００３０】次に、上述の２段圧縮式ロータリコンプレ
ッサ１０を用いた２段圧縮冷凍装置１１０の冷媒回路構
成について説明する。
ッサ１０を用いた２段圧縮冷凍装置１１０の冷媒回路構
成について説明する。
【００３１】図６において、低段側圧縮作用を行う第１
圧縮要素３２及び高段側圧縮作用を行う第２圧縮要素３
４を含む２段圧縮式ロータリコンプレッサ１０の吐出管
９６は、配管１０４を経て凝縮器１１２の入口に接続さ
れ、この凝縮器１１２の出口側は二分し、一方は第一膨
張装置としての第一キャピラリチューブ１１４に接続さ
れ、他方は分岐管１１６となって中間冷却器１１８内を
熱交換的に通過した後、第二膨張装置としての第二キャ
ピラリチューブ１２０に接続されている。
圧縮要素３２及び高段側圧縮作用を行う第２圧縮要素３
４を含む２段圧縮式ロータリコンプレッサ１０の吐出管
９６は、配管１０４を経て凝縮器１１２の入口に接続さ
れ、この凝縮器１１２の出口側は二分し、一方は第一膨
張装置としての第一キャピラリチューブ１１４に接続さ
れ、他方は分岐管１１６となって中間冷却器１１８内を
熱交換的に通過した後、第二膨張装置としての第二キャ
ピラリチューブ１２０に接続されている。
【００３２】そして、第一キャピラリチューブ１１４の
出口は中間冷却器１１８に接続される。この中間冷却器
１１８の出口側配管１２４は合流器としてのアキュムレ
ータ１０６内に上方から挿入され、内部に開口されてい
る。また、第二キャピラリチューブ１２０の出口に主冷
却器１２２が接続され、冷媒配管９８は２段圧縮式ロー
タリコンプレッサ１０の吸入管９０に連通されている。
出口は中間冷却器１１８に接続される。この中間冷却器
１１８の出口側配管１２４は合流器としてのアキュムレ
ータ１０６内に上方から挿入され、内部に開口されてい
る。また、第二キャピラリチューブ１２０の出口に主冷
却器１２２が接続され、冷媒配管９８は２段圧縮式ロー
タリコンプレッサ１０の吸入管９０に連通されている。
【００３３】以上により２段圧縮冷凍装置１１０の冷凍
サイクルが構成される。そして、この２段圧縮冷凍装置
１１０の冷媒回路内に、実施例ではＲ−１３４ａが冷媒
として用いられ、また、潤滑油としてはエステル油が使
用されている。
サイクルが構成される。そして、この２段圧縮冷凍装置
１１０の冷媒回路内に、実施例ではＲ−１３４ａが冷媒
として用いられ、また、潤滑油としてはエステル油が使
用されている。
【００３４】次にこの２段圧縮冷凍装置の動作の概要に
ついて説明する。電動機を起動して回転圧縮機構を駆動
すると、吸入管９０より吸引された冷媒は第１圧縮要素
３２で１段圧縮された後、配管１００を経由してアキュ
ムレータ１０６に流入し、ここで中間冷却器１１８から
流入する冷媒と合流する。その後、吸入接続管９４より
第２圧縮要素に吸引されこので２段目の圧縮が行われ、
高温高圧冷媒ガスは吐出管９６より配管１０４を通り密
閉容器１２外へ送出される。
ついて説明する。電動機を起動して回転圧縮機構を駆動
すると、吸入管９０より吸引された冷媒は第１圧縮要素
３２で１段圧縮された後、配管１００を経由してアキュ
ムレータ１０６に流入し、ここで中間冷却器１１８から
流入する冷媒と合流する。その後、吸入接続管９４より
第２圧縮要素に吸引されこので２段目の圧縮が行われ、
高温高圧冷媒ガスは吐出管９６より配管１０４を通り密
閉容器１２外へ送出される。
【００３５】そして、この冷媒ガスは凝縮器１１２に流
入し、ここで放熱して凝縮された後、凝縮器１１２から
流出して分流され、一方は第一キャピラリチューブ１１
４にて減圧された後、中間冷却器１１８内に流入して蒸
発する。このとき周囲から熱を奪うことによって、中間
冷却器１１８は冷却作用を発揮する。中間冷却器１１８
を出た低温ガス冷媒は出口側配管１２４を通ってアキュ
ムレータ１０６に流入する。ここで、前述した様に第１
圧縮要素３２で１段圧縮されて吐出されるガス冷媒と合
流した後、第２圧縮要素３４で２段目の圧縮が行われる
ことになる。
入し、ここで放熱して凝縮された後、凝縮器１１２から
流出して分流され、一方は第一キャピラリチューブ１１
４にて減圧された後、中間冷却器１１８内に流入して蒸
発する。このとき周囲から熱を奪うことによって、中間
冷却器１１８は冷却作用を発揮する。中間冷却器１１８
を出た低温ガス冷媒は出口側配管１２４を通ってアキュ
ムレータ１０６に流入する。ここで、前述した様に第１
圧縮要素３２で１段圧縮されて吐出されるガス冷媒と合
流した後、第２圧縮要素３４で２段目の圧縮が行われる
ことになる。
【００３６】他方、凝縮器１１２から分岐管１１６に流
入した液冷媒は、中間冷却器１１８内を通過する過程で
過冷却された後、第二キャピラリチューブ１２０にて減
圧されて、主冷却器１２２に流入し、そこで蒸発する。
このとき周囲から熱を奪うことによって主冷却器１２２
は冷却作用（例えば、−７０℃〜−５０℃の極低温）を
発揮する。そして、主冷却器１２２を出た低温ガス冷媒
は配管９８を経由して吸入管９０より再度、２段圧縮式
ロータリーコンプレッサ１０の第１圧縮要素３２に吸引
される。そして、再び１段圧縮及び２段圧縮が行われ
る。
入した液冷媒は、中間冷却器１１８内を通過する過程で
過冷却された後、第二キャピラリチューブ１２０にて減
圧されて、主冷却器１２２に流入し、そこで蒸発する。
このとき周囲から熱を奪うことによって主冷却器１２２
は冷却作用（例えば、−７０℃〜−５０℃の極低温）を
発揮する。そして、主冷却器１２２を出た低温ガス冷媒
は配管９８を経由して吸入管９０より再度、２段圧縮式
ロータリーコンプレッサ１０の第１圧縮要素３２に吸引
される。そして、再び１段圧縮及び２段圧縮が行われ
る。
【００３７】このように、２段圧縮冷凍サイクルによ
り、コンプレッサ１０における一圧縮当たりのトルク変
動を抑制しながら、高圧縮比を得ることができると共
に、高段側の第２圧縮要素３４が吸込ガス冷媒温度を低
下させることができ、入力の低減を図ることができる。
り、コンプレッサ１０における一圧縮当たりのトルク変
動を抑制しながら、高圧縮比を得ることができると共
に、高段側の第２圧縮要素３４が吸込ガス冷媒温度を低
下させることができ、入力の低減を図ることができる。
【００３８】そして、低段側の第１圧縮要素３２の排除
容積Ｖ１と、高段側の第２圧縮要素３４の排除容積Ｖ２
との容積比（Ｖ２／Ｖ１）を、蒸発温度−７０℃〜−５
０℃の領域で６０％以下の範囲内で設定することによ
り、成績係数のより冷凍サイクルを実現することができ
る。
容積Ｖ１と、高段側の第２圧縮要素３４の排除容積Ｖ２
との容積比（Ｖ２／Ｖ１）を、蒸発温度−７０℃〜−５
０℃の領域で６０％以下の範囲内で設定することによ
り、成績係数のより冷凍サイクルを実現することができ
る。
【００３９】なお、この発明による２段圧縮式ロータリ
コンプレッサは、−７０℃〜−５０℃の極低温を必要と
するマグロの冷凍保存を行う業務用冷凍庫やバイオ関
連、医療用の保冷庫に広く利用される。
コンプレッサは、−７０℃〜−５０℃の極低温を必要と
するマグロの冷凍保存を行う業務用冷凍庫やバイオ関
連、医療用の保冷庫に広く利用される。
【図１】この発明の一実施例である２段圧縮式ロータリ
コンプレッサの要部概略断面図である。
コンプレッサの要部概略断面図である。
【図２】図１における各圧縮部の構造を模式的に説明す
る図解図である。
る図解図である。
【図３】蒸発温度、および凝縮温度をパラメータとする
理論計算結果に基づく数値図表である。
理論計算結果に基づく数値図表である。
【図４】（ａ）、（ｂ）および（ｃ）は図３に示す各蒸
発温度におけるＶ２／Ｖ１（容積比）とＣＯＰ（成績係
数）の関係を示す特性図である。
発温度におけるＶ２／Ｖ１（容積比）とＣＯＰ（成績係
数）の関係を示す特性図である。
【図５】（ａ）、（ｂ）および（ｃ）は図３に示す各蒸
発温度におけるＶ２／Ｖ１（容積比）とＣＯＰ比（２段
／１段）の関係を示す特性図である。なお、図中Ａ、Ｂ
およびＣの各領域は、極大値のＶ２／Ｖ１の範囲，極大
値のＶ２／Ｖ１±５％の範囲および極大値の８０％の範
囲を示す。
発温度におけるＶ２／Ｖ１（容積比）とＣＯＰ比（２段
／１段）の関係を示す特性図である。なお、図中Ａ、Ｂ
およびＣの各領域は、極大値のＶ２／Ｖ１の範囲，極大
値のＶ２／Ｖ１±５％の範囲および極大値の８０％の範
囲を示す。
【図６】図１に示す２段圧縮式ロータリコンプレッサを
用いた２段圧縮冷凍装置の冷媒回路構成図である。
用いた２段圧縮冷凍装置の冷媒回路構成図である。
１０ …２段圧縮式ロータリコンプレツサ １２ …円筒状密閉容器 １４ …電動機 １６ …クランク軸 １８ …回転圧縮機構 ２０ …ターミナル端子 ３２ …第１圧縮要素 ３４ …第２圧縮要素 ３６ …中間仕切板 ３８、４０ …上下シリンダ ３８ａ、４０ａ …低圧室 ３８ｂ、４０ｂ …高圧室 ４２、４４ …上下偏心部 ４６、４８ …上下ローラ ５０、５２ …上下ベーン １０６ …アキュムレータ（合流器） １１０ …２段圧縮冷凍装置 １１２ …凝縮器 １１４、１２０ …第一及び第二キャピラリチューブ １１８ …中間冷却器 １２２ …主冷却器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山川 貴志 大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号 三 洋電機株式会社内 (72)発明者 小田 淳志 大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号 三 洋電機株式会社内 Ｆターム(参考） 3H029 AA04 AA09 AA13 AA21 AB03 BB43 CC02 CC03 CC05 CC07 CC26
Claims (6)
- 【請求項１】底部を潤滑オイル溜とする密閉容器内に電
動機と、前記電動機の下部に配置され且つ前記電動機に
より駆動される回転圧縮機構を備え、前記回転圧縮機構
は低段圧縮を行う第１圧縮要素と高段圧縮を行う第２圧
縮要素を含む、２段圧縮式ロータリコンプレッサにおい
て、 蒸発温度が−７０℃〜−５０℃の領域で前記低段圧縮の
排除容積Ｖ１に対する前記高段圧縮の排除容積Ｖ２の排
除容積比（Ｖ２／Ｖ１）を所定範囲内に設定したことを
特徴とする、２段圧縮式ロータリコンプレッサ。 - 【請求項２】前記蒸発温度が−７０℃の場合、前記排除
容積比を４０％以下の範囲に設定した、請求項１記載の
２段圧縮式ロータリコンプレッサ。 - 【請求項３】前記蒸発温度が−６０℃の場合、前記排除
容積比を５０％以下の範囲に設定した、請求項１記載の
２段圧縮式ロータリコンプレッサ。 - 【請求項４】前記蒸発温度が−５０℃の場合、前記排除
容積比を６０％以下の範囲に設定した、請求項１記載の
２段圧縮式ロータリコンプレッサ。 - 【請求項５】低段側圧縮手段及び高段側圧縮手段を含む
２段圧縮式ロータリコンプレッサ、凝縮器、第一膨張手
段、中間冷却器、第二膨張手段及び主冷却器とから冷凍
サイクルを構成し、前記凝縮器から出た冷媒を分流して
一方を前記第一膨張手段から中間冷却器に、他方を前記
第二膨張手段から主冷却器にそれぞれ流し、前記第二膨
張手段に流入する冷媒を前記中間冷却器と熱交換させる
と共に、前記主冷却器から出た冷媒を前記低段側圧縮手
段に吸い込ませ、前記中間冷却器から出た冷媒を前記低
段側圧縮手段から吐出された冷媒と共に前記高段側圧縮
手段に吸い込ませ、且つ前記主冷却器における蒸発温度
を−７０℃〜−５０℃の範囲に設定したことを特徴とす
る、２段圧縮冷凍装置。 - 【請求項６】前記低段側圧縮手段の排除容積Ｖ１に対す
る前記高段側圧縮手段の排除容積Ｖ２の排除容積比（Ｖ
２／Ｖ１）を６０％以下の範囲に設定したことを特徴と
する、請求項５記載の２段圧縮冷凍装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31404199A JP2001132675A (ja) | 1999-11-04 | 1999-11-04 | ２段圧縮式ロータリコンプレッサ及び２段圧縮冷凍装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31404199A JP2001132675A (ja) | 1999-11-04 | 1999-11-04 | ２段圧縮式ロータリコンプレッサ及び２段圧縮冷凍装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001132675A true JP2001132675A (ja) | 2001-05-18 |
Family
ID=18048511
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP31404199A Pending JP2001132675A (ja) | 1999-11-04 | 1999-11-04 | ２段圧縮式ロータリコンプレッサ及び２段圧縮冷凍装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001132675A (ja) |
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1429030A3 (en) * | 2002-08-27 | 2004-07-14 | Sanyo Electric Co., Ltd | Multi-stage rotary compressor |
| JP2006226179A (ja) * | 2005-02-17 | 2006-08-31 | Sanyo Electric Co Ltd | ロータリコンプレッサ |
| EP1703132A2 (en) | 2001-09-27 | 2006-09-20 | Sanyo Electric Co., Ltd. | Rotary vane compressor |
| JP2007003033A (ja) * | 2005-06-21 | 2007-01-11 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 圧縮機およびそれを用いた冷凍サイクル |
| CN100425842C (zh) * | 2001-09-27 | 2008-10-15 | 三洋电机株式会社 | 压缩机 |
| US20090044564A1 (en) * | 2006-02-28 | 2009-02-19 | Masakazu Okamoto | Refrigerating Apparatus |
| KR100950412B1 (ko) | 2002-11-07 | 2010-03-29 | 산요덴키가부시키가이샤 | 다단 압축식 로터리 컴프레서 및 냉각 장치 |
| CN102748293A (zh) * | 2012-06-07 | 2012-10-24 | 珠海格力电器股份有限公司 | 一种变级或变缸变排量的压缩机及其控制方法 |
| CN103644117A (zh) * | 2013-12-27 | 2014-03-19 | 浙江百达精工股份有限公司 | 旋转式平动活塞压缩机 |
| CN109340113A (zh) * | 2018-11-19 | 2019-02-15 | 珠海格力节能环保制冷技术研究中心有限公司 | 泵体组件及压缩机 |
-
1999
- 1999-11-04 JP JP31404199A patent/JP2001132675A/ja active Pending
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