JP2002098082A

JP2002098082A - 多段圧縮式コンプレッサ

Info

Publication number: JP2002098082A
Application number: JP2000294787A
Authority: JP
Inventors: Toshiyuki Ebara; 俊行江原; Haruhisa Yamazaki; 晴久山崎; Satoru Imai; 悟今井; Masaya Tadano; 昌也只野; Atsushi Oda; 淳志小田
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 2000-09-27
Filing date: 2000-09-27
Publication date: 2002-04-05

Abstract

(57)【要約】【課題】冷媒配管の断熱性を向上して、効率を大幅に
高めることができる多段圧縮式コンプレッサを提供す
る。【解決手段】多段圧縮式コンプレッサは密閉容器１２
内に電動要素１４と、該電動要素１４にて駆動される第
１及び第２の圧縮要素３２、３４を備える。スリーブ１
４０から密閉容器１２内に挿入され一端が圧縮要素３
２、３４の吸込ポート１１２、１１６に圧入された低熱
伝導性のチューブ１４２を設ける。チューブ１４２内に
挿入され、先端がチューブ１４２と共に圧縮要素３２、
３４の吸込ポート１１２、１１６内に圧入されたカラー
１４３を各圧縮要素の吸込ポート１１２、１１６に対応
して形成する。カラー１４３とチューブ１４２間にスリ
ーブ１４０内において間隔を設ける。スリーブ１４０の
開放端からチューブ１４２の他端を経てカラー１４３の
壁面に至る範囲を溶接する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、第１の圧縮要素で
圧縮されたＣＯ₂冷媒ガスを第２の圧縮要素で圧縮する
多段圧縮式コンプレッサに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来この種の多段圧縮式コンプレッサは
高低圧差の大きい冷媒、例えば炭酸ガスの一例としての
二酸化炭素（ＣＯ_２）を冷媒として用いた場合、冷媒圧
力は高圧となる第２の圧縮要素で約１００ｋｇ／ｃｍ^２
Ｇに達し、一方、低段側となる第１の圧縮要素で約３０
ｋｇ／ｃｍ^２Ｇとなる。

【０００３】即ち、第１の圧縮要素の吸入部から冷媒ガ
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
より吐出部、吐出消音室を経て第２の圧縮要素の吸入部
からシリンダの低圧室側に吸入される。そして、中間圧
の冷媒ガスは、ローラとベーンの動作により多段目の圧
縮が行なわれて高温高圧の冷媒ガスとなり、高圧室側よ
り吐出部、吐出消音室を経て放熱器に流入し放熱した後
膨張弁で絞られて蒸発器で更に加熱（吸熱）されて第１
の圧縮要素に吸入されるサイクルを繰り返す。

【０００４】係る第１の圧縮要素及び第２の圧縮要素に
設けられたシリンダの吸入ポート側にはそれぞれ吸込通
路を経由して密閉容器に固定され突出して設けられたス
リーブに冷媒導入管のカラーがチューブを介して接続さ
れていた。また、第１の圧縮要素及び第２の圧縮要素の
冷媒の吐出ポート側にもそれぞれ密閉容器に固定され突
出して設けられたスリーブに冷媒吐出管のカラーがチュ
ーブを介して接続されていた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、第１の
圧縮要素及び第２の圧縮要素の吸入吸入ポート側及び吐
出ポート側にそれぞれ接続され密閉容器に設けられたス
リーブにチューブを介して冷媒導入管のカラーが接続さ
れていたが、スリーブとチューブの隙間は溶接固定に必
要な隙間程度しかないため密閉容器と冷媒導入管との断
熱効果は殆どなかった。このため、高温になった密閉容
器の温度が直接冷媒導入管に伝達され導入管内部の冷媒
ガスを暖めてしまう問題があった。

【０００６】本発明は、係る従来技術の課題を解決する
ために成されたものであり、冷媒配管の断熱性を向上し
て、効率を大幅に高めることができる多段圧縮式コンプ
レッサを提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】即ち、本発明の多段圧縮
式コンプレッサは、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の圧縮要素を備え、第１
の圧縮要素で圧縮されたＣＯ₂冷媒ガスを第２の圧縮要
素で圧縮するものであって、各圧縮要素の吸入部に対応
して形成され、密閉容器から突出するスリーブと、該ス
リーブから密閉容器内に挿入され、先端側となる一端が
圧縮要素の吸入部に圧入された低熱伝導性のチューブ
と、該チューブ内に挿入され、先端が当該チューブと共
に圧縮要素の吸入部内に圧入されたカラーとを備え、少
なくともスリーブ内においてカラーとチューブ間には間
隔を構成すると共に、スリーブの開放端からチューブの
他端を経てカラーの壁面に至る範囲を溶接して閉塞した
ものである。

【０００８】また、請求項２の発明の多段圧縮式コンプ
レッサは、上記に加えて、カラーには、チューブ及びカ
ラー間の間隔と当該カラー内とを連通する細孔を形成し
たものである。

【０００９】本発明によれば、各圧縮要素の吸入部に対
応して形成され、密閉容器から突出するスリーブと、該
スリーブから密閉容器内に挿入され、先端側となる一端
が圧縮要素の吸入部に圧入された低熱伝導性のチューブ
と、該チューブ内に挿入され、先端が当該チューブと共
に圧縮要素の吸入部内に圧入されたカラーとを備え、少
なくともスリーブ内においてカラーとチューブ間には間
隔を構成すると共に、スリーブの開放端からチューブの
他端を経てカラーの壁面に至る範囲を溶接して閉塞して
いるので、間隔によって密閉容器とカラー間の断熱性を
大幅に向上させることが可能となる。これにより、密閉
容器が高温になった場合でも密閉容器の温度で例えば密
閉容器に接続された第１及び第２の圧縮要素の各冷媒導
入管、冷媒吐出管内の冷媒ガスを暖めてしまう不都合を
阻止することができるようになる。従って、密閉容器の
温度で直接冷媒ガスが暖められないので、多段圧縮式コ
ンプレッサの効率を著しく向上させることができるよう
になるものである。

【００１０】特に、単位体積あたりの熱伝達率の高い炭
酸ガス（ＣＯ₂）を冷媒とした場合、第１の圧縮要素及
び第２の圧縮要素の吸入・吐出時に大きな断熱効果を実
現することが可能となる。

【００１１】請求項２の発明の多段圧縮式コンプレッサ
は、上記に加えて、カラーには、チューブ及びカラー間
の間隔と当該カラー内とを連通する細孔を形成している
ので、スリーブの開放端からチューブの他端を経てカラ
ーの壁面に至る範囲を溶接して閉塞した場合に間隔内の
膨張した空気を細孔からカラー内に逃がすことが可能と
なる。これにより、間隔内の膨張した空気が溶接部から
吹き出してしまうのを防止することができるようにな
る。従って、溶接部から空気が流出しないのでスリーブ
の開放端からチューブの他端を経てカラーの壁面に至る
範囲の溶接が極めてし易くなり、溶接作業性を大幅に向
上することができるようになるものである。

【００１２】特に、カラーには、チューブ及びカラー間
の間隔と当該カラー内とを連通する細孔を設けているの
で、間隔内の冷媒ガスの流れは殆ど無く、大幅に断熱効
果を向上させることができるようになるものである。従
って、密閉容器とカラー内の冷媒ガスとを確実に断熱さ
せることができ、多段圧縮式ロータリコンプレッサの効
率を著しく向上させることができるようになるものであ
る。

【００１３】

【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は本発明の多段圧縮式コンプレッ
サの実施例として第１及び第２の圧縮要素３２、３４を
備えた２段圧縮式コンプレッサ１０の縦断側面図、図２
は同図１の２段圧縮式コンプレッサ１０の平面図をそれ
ぞれ示している。図中１０は多段圧縮式コンプレッサと
しての２段圧縮式コンプレッサで、この２段圧縮式コン
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の内部空間に配置収納された電動要素
１４及びこの電動要素１４の回転軸１６により駆動され
る第１の圧縮要素３２及び第２の圧縮要素３４からなる
回転圧縮機構部１８にて構成されている。

【００１４】密閉容器１２は、底部をオイル溜とし、電
動要素１４と回転圧縮機構部１８を収納する容器本体１
２Ａと、この容器本体１２Ａの上部開口を閉塞するお椀
状の蓋体１２Ｂとの２部材で構成され、かつこの蓋体１
２Ｂには電動要素１４に電力を供給するターミナル端子
（配線を省略）２０を設けている。

【００１５】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の内側に若干の間隙を設けて挿入
配置されたロータ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回転軸１６に固定されてい
る。

【００１６】ステータ２２は、リング状の電磁鋼板を積
層した積層体２６と、この積層体２６に巻装されたステ
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、両
者により交流モータを構成している。なお、交流モータ
の代わりにロータに永久磁石を埋設したＤＣモータを使
用することもできる。

【００１７】前記第１の圧縮要素３２と第２の圧縮要素
３４との間には中間仕切板３６が挟持されている。すな
わち、第１の圧縮要素３２と第２の圧縮要素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
たシリンダ３８、シリンダ４０と、この上下シリンダ３
８、４０内を１８０度の位相差を有して回転軸１６に設
けた上下偏心部４２、４４に嵌合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側３
８Ａ、４０Ａと高圧室側３８Ｂ、４０Ｂに区画する後述
する上下ベーン５０、５２と、上下シリンダ３８、４０
の各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（上部支持部材５４と下部支持部材５６）で構成
される。

【００１８】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の内部と適宜連通する吸
込通路５８、６０と吐出消音室６２、６４が形成される
と共に、これら両吐出消音室６２、６４の開口部はそれ
ぞれカバーにより閉塞される。即ち、吐出消音室６２は
カバーとしての上部カバー６６、吐出消音室６４はカバ
ーとしての下部カバー６８にて閉塞される。尚、吐出消
音室６４と密閉容器１２内で上部カバー６６の電動要素
１４側は連通路６３にて連通されている。

【００１９】上部カバー６６は第２の圧縮要素３４のシ
リンダ３８内部と連通する吐出消音室６２の開口部を閉
塞して、密閉容器１２内を吐出消音室６２と電動要素１
４側とを仕切る。該上部カバー６６は肉厚部６６Ａと、
この肉厚部６６Ａ以外の肉薄部６６Ｂとから構成してい
る（図３、図４）。該肉厚部６６Ａは肉薄部６６Ｂより
電動要素１４側に突出させて、肉厚部６６Ａの変形強度
を肉薄部６６Ｂより増強している。

【００２０】即ち、上部カバー６６は高圧側（第２の圧
縮要素３４）の吐出消音室６２に対応する部分（肉厚部
６６Ａ）の厚みを、他の部分（肉薄部６６Ｂ）よりも厚
くして、吐出消音室６２が高圧になった場合、上部カバ
ー６６が電動要素１４側へ変形してしまうのを防止し、
必要最小限の肉厚化により２段圧縮式コンプレッサ１０
の重量を低減させている。そして、上部カバー６６に肉
厚部６６Ａを設けることにより、上部カバー６６の剛性
を大幅に高め、吐出消音室６２と電動要素１４側との圧
力差が大きい場合でも、上部カバー６６の面積の大きい
肉厚部６６Ａが変形してしまうのを防止している。ま
た、上部カバー６６の剛性を大幅に高めることにより、
吐出消音室６２からの冷媒ガスのリークを再圧縮して入
力上昇を引き起こしてしまうなどの不都合を未然に防止
している。

【００２１】また、上部カバー６６にはこの上部カバー
６６を固定するための複数のネジ穴６７Ａを設けてい
る。該ネジ穴６７Ａは、上部カバー６６を吐出消音室６
２側に凹陥する段差を備えた段差部６７に形成されてい
る。即ち、上部カバー６６には肉厚部６６Ａより吐出消
音室６２側に低く凹陥形成した段差部６７が設けられ、
この段差部６７にネジ穴６７Ａが設けられている。この
段差部６７は後述する取付ボルト７８の頭部と略同一と
されている。係る、上部カバー６６に段差部６７を設け
ることにより、取付ボルト７８が肉厚部６６Ａより突出
してしまうのを防止している。尚、段差部６７は肉厚部
６６Ａより吐出消音室６２側に薄く形成しており、肉薄
部６６Ｂと段差部６７とが同じ厚さでも差し支えない。
また、取付ボルト７８の頭部が肉厚部６６Ａより僅かな
らば突出しても差し支えない。これにより、電動要素１
４との絶縁距離は、従来と同様に設計でき、２段圧縮式
コンプレッサ１０全体の大きさも大きくならずに済む。

【００２２】前記上部支持部材５４、下部支持部材５６
にはシリンダ３８、４０内と吐出消音室６２、６４（凹
陥部１２１、１３１）とを連通する吐出部３９、４１が
設けられている（図５、図６、図７、図８）。吐出部３
９、４１の吐出消音室６２、６４側は所定の形状に凹陥
した凹陥部１２１、１３１が形成され、その凹陥部１２
１、１３１内に吐出部３９、４１が開口している。この
吐出部３９、４１は後述するベーンに略接して設けられ
ると共に、吐出部３９、４１周囲には吐出部３９、４１
より大きな径の弁座３９Ａ、４１Ａが設けられている。

【００２３】弁座３９Ａ、４１Ａは凹陥部１２１、１３
１（吐出消音室６２、６４）側に少許突出して設けられ
ており、この弁座３９Ａ、４１Ａには縦長略矩形状の金
属板からなる弾性部材にて構成された弁体１２２、１３
２の一側が当接して密着する（、図６、図８、図１
１）。弁体１２２、１３２には弁体１２２、１３２と略
同形状のストッパー１２３、１３３が二重に設けられて
おり、弁体１２２、１３２とストッパー１２３、１３３
の他側は凹陥部１２１、１３１内に吐出部３９、４１と
所定の間隔を存して設けられたネジ穴１２５、１３５に
ネジ１２４、１３４で固定される。

【００２４】該ストッパー１２３、１３３は弁体１２
２、１３２より厚くて強度を有する材質で、他側より一
側（弁座３９Ａ、４１Ａ側）に行くに従って弁体１２
２、１３２より離間して行く湾曲形状を呈している。即
ち、ストッパー１２３、１３３は弁体１２２、１３２の
一側が弁座３９Ａ、４１Ａより弾性離間した際、弁体１
２２、１３２が弾性限界を超えて変形してしまうのを防
止している。また、弁体１２２、１３２は、吐出部３
９、４１の周囲に形成された弁座３９Ａ、４１Ａに一定
の付勢力で当接して弾性力で吐出部３９、４１を閉塞す
ると共に開閉する。

【００２５】また、吐出部３９、４１は図５、図６、図
７、図８に示す如き弁座３９Ａ、４１Ａ内に設けられて
いる。この吐出部３９、４１は弁座３９Ａ、４１Ａの中
心より偏位した位置に設けられると共に、吐出部３９、
４１の一側は後述するベーンに略接して設けられている
（図９、図１０実線）。即ち、吐出部３９、４１はシリ
ンダ３８、シリンダ４０の中心を軸にして円周方向に偏
位させている。この場合、吐出部３９、４１より大きい
場合は引き出し線が点線の吐出部３９、４１位置に偏位
する。

【００２６】これにより、シリンダ３８、シリンダ４０
内がベーン５０、５２により低圧室側３８Ａ、４０Ａと
高圧室側３８Ｂ、４０Ｂに区画されて高圧室側３８Ｂ、
４０Ｂで圧縮する冷媒ガスの圧損発生を防止している。
尚、吐出部３９、４１がベーンより離間すると、シリン
ダ３８、４０内で圧縮された冷媒ガスが吐出部３９、４
１から吐出されても、吐出部３９、４１とベーン間に冷
媒ガスが残り圧縮効率が低下してしまうので、吐出部３
９、４１はできる限りベーンに近接させて圧縮効率を向
上させている。

【００２７】係る、吐出部３９、４１は弁座３９Ａ、４
１Ａ内で径の拡大縮小ができ、また、位置の変更ができ
る。これによって、弁座３９Ａ、４１Ａ位置を変更する
ことなく吐出部３９、４１径の拡大縮小、及び、位置を
変更できる。従って、上部支持部材５４、下部支持部材
５６の成形金型の大幅な変更せずに吐出部３９、４１の
径の拡大縮小、位置の変更を変更するだけで第１及び第
２の圧縮要素３２、３４の排除容積を自由に変更するこ
とができるようになり、２段圧縮式コンプレッサ１０の
自由な設計が可能となる。

【００２８】また、第２の圧縮要素３４に設けた吐出部
３９を第１の圧縮要素３２に設けた吐出部４１よりも小
径に形成している。これは、第２の圧縮要素３４の吐出
部３９より吐出する冷媒ガスの体積流量より第１の圧縮
要素３２の吐出部４１より吐出する冷媒ガスの体積流量
が大きいという状況に対応したものである。また、第２
の圧縮要素３４の排除容積を、第１の圧縮要素３２の排
除容積の５５％以上８５％以下に設定している。

【００２９】即ち、低圧の第１の圧縮要素３２の吐出部
４１径より高圧の第２の圧縮要素３４の吐出部３９径を
小さくしているので、第１の圧縮要素３２の圧力損失が
減少して２段圧縮式コンプレッサ１０の能力を最大に引
き出すことができる。また、圧力損失を減少させること
により第１の圧縮要素３２と第２の圧縮要素３４の圧縮
バランスも均一となるので、２段圧縮式コンプレッサ１
０のトルク変動による振動なども効果的に減少できて効
率の向上を図ることができる。

【００３０】また、前記上部支持部材５４、下部支持部
材５６には吐出消音室６２（凹陥部１２１）、吐出消音
室６４（凹陥部１３１）と軸受け５４Ａ、５６Ａとのコ
ーナー部にそれぞれＲ面５４Ｂ、５６Ｂを設けている
（図１２、図１３、図１４、図１５）。これによって、
上部支持部材５４、下部支持部材５６の軸受け５４Ａ、
５６Ａの倒れ強度を補強している。即ち、上部支持部材
５４、下部支持部材５６には吐出消音室６２（凹陥部１
２１）、吐出消音室６４（凹陥部１３１）と軸受け５４
Ａ、５６Ａとのコーナー部は応力が集中し容易に変形し
てしまうので上部支持部材５４、下部支持部材５６の軸
受け５４Ａ、５６Ａとのコーナー部にそれぞれＲ面５４
Ｂ、５６Ｂを設け、これによって軸受け５４Ａ、５６Ａ
の倒れを防止している。

【００３１】一方、シリンダ３８にはスプリング７６を
収納する縦長略矩形状の収納部７０Ａが彫り込まれてお
り、この収納部７０Ａは案内溝７０に直交して形成され
ると共に、案内溝７０側を開放している（図１６、図１
７）。そして、シリンダ３８に彫り込まれた収納部７０
Ａは案内溝７０に連通すると共に、回転軸１６の軸方向
に開放している。該収納部７０Ａの開放部７０Ｂは中間
仕切板３６側に位置して、中間仕切板３６にて閉塞され
る。尚、シリンダ３８の中間仕切板３６側と反対面を彫
り込んで収納部７０Ａを設けた場合、収納部７０Ａの開
放部７０Ａは支持部材５４にて閉塞される。

【００３２】また、スプリング７６はバネ部材として縦
長略矩形状の板バネにて構成されている（図１８）。こ
のスプリング７６の一端部にはベーンとしてのベーン５
０に外周が接する湾曲形状の押し圧部７６Ａが形成さ
れ、他端部は収納部７０Ａ内に固定される。そして、ベ
ーン５０はシリンダ３８内に外径方向に形成された案内
溝７０に往復動可能に配置収納され、スプリング７６の
他端部が収納部７０Ａ内に固定された状態で、押し圧部
７６Ａはベーン５０をローラ４６側に付勢している（図
２０）。これにより、ベーン５０はスプリング７６の付
勢力で常時ローラ４６に当接される。

【００３３】また、ベーン５０の案内溝７０の表面粗さ
は高精度に仕上げられており、ベーン５０と案内溝７０
との密着性を向上している。これにより、ベーン５０と
案内溝７０の間から高圧の冷媒ガスがリークしてしまう
のを低減し、２段圧縮式コンプレッサ１０の体積効率を
向上している。更に、案内溝７０に当接するベーン５０
の表面粗さを高精度に仕上げることにより、ベーン５０
と案内溝７０との間からリークする冷媒ガスの低減効果
を大きくでき、更に冷媒ガスのリークを低減でき、コン
プレッサ１０の体積効率を向上できる。

【００３４】更に、図１９にベーンとしてのベーン５２
を示している。ベーン５２はシリンダ４０内に外径方向
に彫り込まれた案内溝７２に往復動可能に配置収納され
る。そして、シリンダ４０の半径方向にスプリング穴７
２Ａを設け、このスプリング穴７２Ａにシリンダ４０の
外側からバネ部材としてコイルバネからなるスプリング
７７が挿入され、スプリング７７の後側に蓋７７Ａを挿
入固定している。これにより、ベーン５２はスプリング
７７の付勢力で常時ローラ４８に当接している。尚、ベ
ーン５２もベーン５０同様収納部７０Ａを設け、この収
納部７０Ａ内に固定した板バネからなるスプリング７６
の付勢力で常時ローラ４８に当接するようにしても差し
支えない。

【００３５】他方、前記回転圧縮機構部１８を構成する
エレメントのうち、上部支持部材５４、シリンダ３８、
中間仕切板３６、シリンダ４０および下部支持部材５６
をこの順番に配置し、上部カバー６６および下部カバー
６８と共に複数本の取付ボルト７８を用いて一体的に連
結固定される。このとき上部カバー６６に段差部６７を
設けているので、取付ボルト７８は肉厚部６６Ａより突
出せず、その分回転圧縮機構部１８を電動要素１４側に
移動することができ、２段圧縮式コンプレッサ１０の小
型化を図ることが可能となる。また、両ベーン５０、５
２近傍に取付ボルト７８Ａを複数本追加（この場合２
本）して上部カバー６６から下部カバー６８を一体に連
結固定している。これにより、第２の圧縮要素３４を構
成する部品の変形を抑えられ、部品変形により発生する
冷媒ガスリークによる効率低下を抑制できる。

【００３６】また、回転軸１６の下部には、図２１に示
す如く軸中心に鉛直方向のオイル穴８０と、このオイル
穴８０に横方向の給油孔８２、８４を形成している。

【００３７】ところで、回転軸１６と一体に１８０度の
位相差を持って形成される上下偏心部４２、４４の相互
間を連結する連結部９０は、その断面形状を回転軸１６
の円形断面より断面積を大きくして剛性を持たせるため
に非円形状の例えばラグビーボールのように上下、左右
が略対称となっている（図２２）。係る、回転軸１６に
設けた上下偏心部４２、４４を連結する連結部９０は回
転軸１６と同軸であるが、その断面形状は上下偏心部４
２、４４の偏心方向の肉厚よりも偏心方向に直交する方
向の肉厚を大きくしている。

【００３８】これにより、回転軸１６に一体に設けられ
た上下偏心部４２、４４を連結する連結部９０の断面積
が大きくなり断面２次モーメントが増加して強度（剛
性）が増し、耐久性と信頼性を向上させている。具体的
には、以下に説明する特に使用圧力の高い冷媒を２段圧
縮する場合、高低圧の圧力差が大きいために回転軸１６
にかかる荷重も大きくなるが、連結部９０の断面積を大
きくしてその強度（剛性）を増し、回転軸１６が弾性変
形してしまうのを防止している。

【００３９】そして、この実施例では、冷媒として地球
環境にやさしく、可燃性および毒性等を考慮して自然冷
媒である炭酸ガスの一例としての二酸化炭素（ＣＯ₂）
を使用し、潤滑油としてのオイルは、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
ステル油等既存のオイルが使用される。

【００４０】一方、材質が鉄よりカーボンの軸受けの方
が高い信頼性が得られるのは周知の通りであり、二酸化
炭素（ＣＯ₂）は水分と結合し易いのも周知の通りであ
る。そこで、前記上部支持部材５４、下部支持部材５６
の回転軸１６との軸受け５４Ａ、５６Ａをカーボンの材
質にて構成している。そして、ＣＯ₂冷媒に１００ｐｐ
ｍ以上（通常１００ｐｐｍ）の水を加えている。即ち、
カーボン軸受（上部支持部材５４、下部支持部材５６の
軸受け５４Ａ、５６Ａ）は通常水分を含んでいるのでＣ
Ｏ₂に所定量の水分を含ませることにより軸受け性能を
大幅に向上させられる。

【００４１】また、上部支持部材５４と下部支持部材５
６には吸込通路５８、６０および吐出消音室６２、６４
を経由して上下シリンダ３８、４０に冷媒ガスを導入す
る冷媒導入管９２、９４と圧縮された冷媒ガスを吐出す
る冷媒吐出管９６、９８がそれぞれ接続されている。

【００４２】冷媒導入管９２、９４及び冷媒吐出管９
６、９８は図２３に示す如きカラー１４３に固定され、
カラー１４３はチューブ１４２を介して上部支持部材５
４、下部支持部材５６に固定され、チューブ１４２は密
閉容器１２に固定されたスリーブ１４０に挿入され固定
される。スリーブ１４０の本体１４０Ａは鉄などの金属
で所定の長さの円筒形に形成されると共に、一側には他
側より小径の小径部１４１が所定の長さ形成され（図２
４、図２５）、密閉容器１２にはこの小径部１４１が溶
接などで固定される。

【００４３】また、チューブ１４２も鉄などの金属で所
定の長さの円筒形で、図２６に示す如き所定の径の本体
１４２Ａと、この本体１４２Ａより小径の小径部１４２
Ｂにて構成されている。チューブ１４２の本体１４２Ａ
はスリーブ１４０の本体１４０Ａより少許小径に形成さ
れ、このチューブ１４２の本体１４２Ａがスリーブ１４
０の本体１４０Ａ内に挿入される。この場合、チューブ
１４２の一側が絞られて所定の長さ寸法の小径部１４２
Ｂが形成されるが、この小径部１４２Ｂは図示しない上
部支持部材５４、下部支持部材５６に設けられた挿入穴
に圧入固定される。

【００４４】また、カラー１４３も鉄などの金属で所定
の長さの円筒形に形成され、本体１４４は一側から小径
部１４４Ａ、中径部１４４Ｂ、大径部１４４Ｃと他側に
順に形成されている（図２７）。そして、小径部１４４
Ａはチューブ１４２の小径部１４２Ｂ内に圧入可能な外
径と長さ寸法に形成され、チューブ１４２の本体１４２
Ａ側から小径部１４２Ｂに圧入固定される。中径部１４
４Ｂは小径部１４４Ａより大径で、チューブ１４２本体
１４２Ａより小径に形成されると共に、スリーブ１４０
と略同等の長さ寸法を呈している。また、カラー１４３
の大径部Ｃは中径部１４４Ｂより大径でチューブ１４２
本体１４２Ａ内に圧入可能な形状を呈している。

【００４５】そして、中径部１４４Ｂには細孔として極
小径の貫通孔１４５が設けられ、この貫通孔１４５はカ
ラー１４３の本体１４４内側と、外側とを貫通してい
る。これによってカラー１４３の本体１４４内と外とが
連通されている。カラー１４３の小径部１４２Ｂ側から
チューブ１４２本体１４２Ａ内に挿入されると、チュー
ブ１４２の小径部１４１内にカラー１４３の小径部１４
２Ｂが圧入固定され、チューブ１４２の本体１４２Ａ内
にカラー１４３の大径部Ｃが圧入固定される。これによ
って、カラー１４３の中径部１４４Ｂ周囲とチューブ１
４２の本体１４２Ａ間には間隔としての所定の空間部１
４６が形成される。

【００４６】そして、スリーブ１４０の開放端（密閉容
器１２の離間側）からチューブ１４２の他端（小径部１
４２Ｂの離間側の本体１４２Ａ）を経てカラー１４３の
大径部１４４Ｃ周囲壁面に至る範囲を溶接した溶接部１
４７によって、カラー１４３とチューブ１４２間の空間
部１４６が閉塞される。即ち、スリーブ１４０本体１４
０Ａ内部にチューブ１４２、カラー１４３が順に挿入さ
れ溶接固定されることにより、スリーブ１４０内におい
てチューブ１４２とカラー１４３間に所定の間隔の空間
部１４６が設けられ、この空間部１４６は貫通孔１４５
によってカラー１４３の本体１４４内と連通している。

【００４７】係るスリーブ１４０の開放端からチューブ
１４２の他端を経てカラー１４３の大径部１４４Ｃ周囲
壁面に至る範囲を溶接しているが、溶接時の熱によっ
て、空間部１４６内の空気が膨張して溶接部１４７から
吹き出し穴が開いてしまう。これによって空間部１４６
と外部とが連通してしまいカラー１４３内部から冷媒ガ
スが漏れてしまう問題があるが、中径部１４４Ｂにはカ
ラー１４３本体１４４内部に連通する貫通孔１４５を設
けているので、空間部１４６内の膨張した空気は貫通孔
１４５を経てカラー１４３の本体１４４内に逃がされ
る。

【００４８】これによって、空間部１４６内の膨張した
空気が溶接部１４７から吹き出して穴が開いてしまう不
完全な溶接も解消されるので、空間部１４６内とカラー
１４３外部とが連通してしまうことなく確実に溶接部１
４７を密閉できる。即ち、カラー１４３の中径部１４４
Ｂに設けた貫通孔１４５によって空間部１４６の膨張し
た空気をカラー１４３の本体１４４内に逃がしているの
で、密閉容器１２に固定されたそれぞれのカラー１４３
に冷媒導入管９２、９４及び冷媒吐出管９６、９８の溶
接部１４７に空気の吹き出しによる穴が開いてしまうこ
となく確実に溶接できる。なお、密閉容器１２の外底面
には取付用台座１１０が設けられている。

【００４９】次に、上述の実施例の動作概要について説
明する。尚、２段圧縮式コンプレッサ１０は例えば給湯
装置１５０として用いられる。即ち、給湯装置１５０は
熱源ユニット１５１と、温水タンクユニット１５６とか
ら構成され、熱源ユニット１５１は２段圧縮式コンプレ
ッサ１０の出口側の冷媒吐出管９６から水加熱用熱交換
機１５２の入り口側の冷媒配管１０６に接続され、水加
熱用熱交換機１５２の出口側の配管１５３は膨張弁１５
４、蒸発器１５５が接続され、蒸発器１５５の出口側の
冷媒配管１００は２段圧縮式コンプレッサ１０の冷媒導
入管９２に接続されている（図２８）。

【００５０】また、温水タンクユニット１５６は一般家
庭に配設されてくる水道管１５７が、温水を一時溜める
貯湯タンク１５８の一方に接続され、この水道管１５７
は貯湯タンク１５８に接続される手前で分岐してポンプ
１５９、電磁弁１６０、配管１６１に順次接続されてい
る。配管１６１は温水タンクユニット１５６を出て熱源
ユニット１５１内の水加熱用熱交換機１５２内を通って
出口配管１６２に接続されている。出口配管１６２は熱
源ユニット１５１を出て再び度温水タンクユニット１５
６内に入り、貯湯タンク１５８に配管接続されている。
また、度温水タンクユニット１５６内に入った出口配管
１６２は温水タンクユニット１５６を出てそこには図示
しないが台所や洗面所の蛇口、或いは、シャワーなどが
接続される。

【００５１】２段圧縮式コンプレッサ１０の動作は先
ず、ターミナル端子２０および図示されない配線を介し
て電動要素１４のコイル２８に通電すると、電動要素１
４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偏心部４２、４４に嵌合さ
れた上下ローラ４６、４８が上下シリンダ３８、４０内
を偏心回転する。

【００５２】これにより、冷媒導入管９４および下部支
持部材５６に形成された吸込通路６０を経由して、図２
０に示すように吸入部１１６からシリンダ４０の低圧室
側４０Ａに吸入された低圧の冷媒ガスは、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４０Ｂより吐出部４１、下部支持部材
５６に形成された吐出消音室６４から冷媒吐出管９８に
至り密閉容器１２外に配置された冷媒配管１０２に送出
される。尚、吐出消音室６４に吐出された冷媒ガスの一
部は連通路６３を通って密閉容器１２内の上部カバー６
６の電動要素１４側に流入し、密閉容器１２内の電動要
素１４側と吐出消音室６４とを同じ中間圧にしている。

【００５３】そして、冷媒配管１０２から冷媒導入管９
２および上部支持部材５４に形成された吸込通路５８を
経由して吸入部１１２からシリンダ３８の低圧室側３８
Ａ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３８Ｂから吐出部３９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９８および冷媒配管１０６を経由して水加熱用熱
交換機１５２内に流入する。そこで、高温高圧の冷媒ガ
スは放熱し、配管１６１内を流通する水と熱交換作用を
発揮した後、膨張弁１５４で絞られて蒸発器１５５で更
に冷却（放熱）され冷媒導入管９４から第１の圧縮要素
３２内に吸い込まれるサイクルを繰り返す。

【００５４】また、水加熱用熱交換機１５２内で熱交換
作用により暖められた配管１６１内の水は、電磁弁１６
０が開きポンプ１５９、２段圧縮式コンプレッサ１０の
動作により貯湯タンク１５８内を循環し貯湯タンク１５
８内の水は所定の温度に温められる。貯湯タンク１５８
内の水が所定の温度に温められると電磁弁１６０が閉じ
ポンプ１５９、２段圧縮式コンプレッサ１０は停止す
る。そして、台所や洗面所或いはシャワーなどで貯湯タ
ンク１５８内の温水が使用されると、使用された水量分
の水が水道管より貯湯タンク１５８内に自動補給され
る。このとき、電磁弁１６０は閉じているので、水道配
管から流入する水によって貯湯タンク１５８内の温水が
押し出される。尚、貯湯タンク１５８内が所定の温度以
下になると電磁弁１６０が開いてポンプ１５９、２段圧
縮式コンプレッサ１０が作動し水加熱用熱交換機１５２
の熱交換作用により貯湯タンク１５８内の水が所定の温
度に温められる。

【００５５】そして、回転軸１６の回転により、密閉容
器１２の底部に貯溜されている潤滑オイルは、回転軸１
６の軸中心に形成された鉛直方向のオイル穴８０を上昇
し、途中に設けた横方向の給油孔８２、８４より流出し
て回転軸１６の軸受け５４Ａ、５６Ａおよび上下偏心部
４２、４４に供給される。その結果、回転軸１６および
上下偏心部４２、４４は円滑な回転を行なうことができ
る。

【００５６】このように、スリーブ１４０の開放端から
チューブ１４２の他端を経てカラー１４３の壁面に至る
範囲を溶接して閉塞すると共に、スリーブ１４０内にお
いてカラー１４３とチューブ１４２間に空間部１４６を
設けているので、空間部１４６に流入した冷媒ガスよっ
て密閉容器１２とカラー１４３間の断熱性を向上させる
ことが可能となる。また、単位体積あたりの熱伝達率の
高い炭酸ガス（ＣＯ₂）を冷媒とした場合に、第１及び
第２の圧縮要素３２、３４の両吸入・吐出時に大きな断
熱効果を実現することができるようになる。これによ
り、密閉容器１２が高温になった場合でも密閉容器１２
の温度で各冷媒導入管９２、９４、冷媒吐出管９６、９
８内の冷媒ガスを暖めてしまう不都合を阻止することが
できるようになる。

【００５７】また、カラー１４３に空間部１４６とカラ
ー１４３内とを連通する貫通孔１４５を形成しているの
で、スリーブ１４０の開放端からチューブ１４２の他端
を経てカラー１４３の壁面に至る範囲を溶接して閉塞し
た場合に空間部１４６内の膨張した空気を貫通孔１４５
からカラー１４３内に逃がすことが可能となる。これに
より、空間部１４６内の膨張した空気が溶接部１４７か
ら吹き出しその空気によって溶接部１４７に穴が開き空
間部１４６から冷媒ガスが漏れてしまう不都合を確実に
防止することができ、溶接部１４７の溶接を極めて容易
に行なうことができるようになる。

【００５８】また、カラー１４３に空間部１４６とカラ
ー１４３内とを連通する極小径の貫通孔１４５を設けて
いるので、空間部１４６内の冷媒ガスの流れは殆ど皆無
となる。これにより、密閉容器１２とカラー１４３との
断熱効果を大幅に向上させることができるようになり、
密閉容器１２とカラー１４３内の冷媒ガスとを確実に断
熱させることが可能となる。

【００５９】なお、実施例はいずれも回転軸１６を縦置
型とした２シリンダ型２段圧縮式コンプレッサ１０につ
いて説明したが、この発明は回転軸を横置型とした２シ
リンダ型２段圧縮式コンプレッサにも適用できることは
言うまでもない。

【００６０】また、多段圧縮式コンプレッサを第１及び
第２の圧縮要素を備えた２段圧縮式コンプレッサで説明
したがこれに限らず圧縮要素を３段、４段或いはそれ以
上の圧縮要素を備えた多段圧縮式コンプレッサに適用し
ても差し支えない。

【００６１】また、２段圧縮式コンプレッサ１０を給湯
装置１５０として用いたがこれに限らず、室内の暖房用
などに用いても本発明は有効である。

【００６２】また、上記実施形態では、ベーン５０をシ
リンダ３８に進退可能に支持すると共に背圧を作用させ
て、ベーン５０の先端をローラの外周面に接触させこの
ベーンとローラ４６とを相対移動させる場合について説
明したが、本発明はこれに限らず、図２９に示すような
２段圧縮式ロータリコンプレッサの圧縮要素１７０に適
用しても有効である。尚、圧縮要素１７０は一方だけ図
示している。この圧縮要素１７０はベーン１７１をロー
ラ１７２の外周一部に、ローラ１７２の外径方向に向け
て突出するように一体的に設けると共に、シリンダ１７
３における吸込ポート１７４を吐出ポート１７５との中
間内方部に円筒形や球形などの円形保持孔１７６を設け
て、この保持孔１７６に、一端がシリンダ室１７７側に
開口された受入溝１７８Ａを持つ支持体１７８を回動可
能に保持して、支持体１７８の受入溝１７８Ａ内にベー
ン１７１の突出側先端部を摺動可能に挿入させている。
そして、ローラ１７２を駆動軸であるクランク軸に共回
りしない非自転式に構成すると共に、回転軸１７９の駆
動によりローラ１７２をシリンダ１７３内で公転させて
いる。尚、ロータの外周一部にベーン１７１を設けるに
際しては、ローラ１７２側にベーン１７１の基端一部を
挿入可能とした取り付け溝を形成し、この取り付け溝内
にベーン１７１の基端一部を挿入させて接着剤で接着一
体化させるか或いはロウ付けにより一体化させている。

【００６３】

【発明の効果】以上詳述した如く本発明によれば、各圧
縮要素の吸入部に対応して形成され、密閉容器から突出
するスリーブと、該スリーブから密閉容器内に挿入さ
れ、先端側となる一端が圧縮要素の吸入部に圧入された
低熱伝導性のチューブと、該チューブ内に挿入され、先
端が当該チューブと共に圧縮要素の吸入部内に圧入され
たカラーとを備え、少なくともスリーブ内においてカラ
ーとチューブ間には間隔を構成すると共に、スリーブの
開放端からチューブの他端を経てカラーの壁面に至る範
囲を溶接して閉塞しているので、間隔によって密閉容器
とカラー間の断熱性を大幅に向上させることが可能とな
る。これにより、密閉容器が高温になった場合でも密閉
容器の温度で例えば密閉容器に接続された第１及び第２
の圧縮要素の各冷媒導入管、冷媒吐出管内の冷媒ガスを
暖めてしまう不都合を阻止することができるようにな
る。従って、密閉容器の温度で直接冷媒ガスが暖められ
ないので、多段圧縮式コンプレッサの効率を著しく向上
させることができるようになるものである。

【００６４】特に、単位体積あたりの熱伝達率の高い炭
酸ガス（ＣＯ₂）を冷媒とした場合、第１及び第２の圧
縮要素の両吸入・吐出時に大きな断熱効果を実現するこ
とができるようになる。

【００６５】また、請求項２の発明は、上記に加えて、
カラーには、チューブ及びカラー間の間隔と当該カラー
内とを連通する細孔を形成しているので、スリーブの開
放端からチューブの他端を経てカラーの壁面に至る範囲
を溶接して閉塞した場合に間隔内の膨張した空気を細孔
からカラー内に逃がすことが可能となる。これにより、
間隔内の膨張した空気が溶接部から吹き出しその空気に
よって溶接部に穴が開いて間隔から冷媒ガスが漏れてし
まう不都合を確実に防止することができるようになる。
従って、溶接部から空気が流出しないのでスリーブの開
放端からチューブの他端を経てカラーの壁面に至る範囲
の溶接が極めて容易となり、溶接作業性を大幅に向上す
ることができるようになるものである。

【００６６】特に、カラーには、例えば、チューブ及び
カラー間の間隔と当該カラー内とを連通する極小径の細
孔を設けることにより、間隔内の冷媒ガスの流れは殆ど
皆無となる。これにより、密閉容器とカラーとの断熱効
果を大幅に向上させることができるようになる。従っ
て、密閉容器とカラー内の冷媒ガスとを確実に断熱させ
ることができ、多段圧縮式コンプレッサの効率を著しく
向上させることができるようになるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の多段圧縮式コンプレッサの実施例とし
て第１及び第２の圧縮要素を備えた２段圧縮式コンプレ
ッサの縦断側面図である。

【図２】同図１の２段圧縮式コンプレッサの平面図であ
る。

【図３】上部カバーの平面図である。

【図４】同図３の上部カバーのＡ−Ａ線矢視図である。

【図５】上部支持部材の平面図である。

【図６】同図５の上部支持部材の吐出部近傍を示す拡大
図である。

【図７】同図５の上部支持部材の吐出部近傍を示す縦断
側面図である。

【図８】下部支持部材の平面図である。

【図９】同図８の下部支持部材の吐出部近傍を示す拡大
図である。

【図１０】同図８の下部支持部材の吐出部近傍を示す縦
断側面図である。

【図１１】弁体を取り付け状態を示す上下部支持部材の
拡大図である。

【図１２】上部支持部材の縦断側面図である。

【図１３】同図１２の上部支持部材の裏面図である。

【図１４】下部支持部材の縦断側面図である。

【図１５】同図１４の下部支持部材の裏面図である。

【図１６】高圧側のシリンダの裏面図である。

【図１７】同図１６の高圧側のシリンダのＢ−Ｂ線矢視
図である。

【図１８】同図１６の高圧側のシリンダに設けた収納部
にスプリングを取り付けた状態を示す図である。

【図１９】低圧側のシリンダに設けたスプリング穴にス
プリングを取り付けた状態を示す図である。

【図２０】図１における各圧縮部の構成を説明する図解
図である。

【図２１】図１における上下偏心部を含む回転軸の実施
態様を示す平面図である。

【図２２】同図２１のＣ−Ｃ線矢視図である。

【図２３】容器本体に取り付けた各冷媒導入管のカラー
部分の拡大縦断側面図である。

【図２４】スリーブの正面図である。

【図２５】同図２４のスリーブの正面図である。

【図２６】チューブの正面図である。

【図２７】カラーの正面図である。

【図２８】本発明の多段圧縮式コンプレッサを適用した
給湯装置の回路図である。

【図２９】本発明の他の実施例である内部中間圧型２段
圧縮式ロータリコンプレッサの圧縮要素の洋舞構成を示
す概略平面図である。

【符号の説明】

１０２段圧縮式コンプレッサ１２密閉容器１４電動要素１６回転軸１８回転圧縮機構部３２第１の圧縮要素３４第２の圧縮要素３６中間仕切板３８シリンダ３８Ａ低圧室側３８Ｂ高圧室側３９吐出部４０シリンダ４０Ａ低圧室側４０Ｂ高圧室側４１吐出部５４上部支持部材５６下部支持部材６２吐出消音室６４吐出消音室６６上部カバー６８下部カバー１４０スリーブ１４０Ａ本体１４１小径部１４２チューブ１４２Ａ本体１４２Ｂ小径部１４３カラー１４４本体１４４Ａ小径部１４４Ｂ中径部１４４Ｃ大径部１４５貫通孔１４６空間部１４７溶接部１５０給湯装置１５１熱源ユニット１５２水加熱用熱交換機１５６温水タンクユニット１５７水道管１５８貯湯タンク１５９ポンプ

フロントページの続き (72)発明者今井悟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)発明者只野昌也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 AA13 AB03 BB14 BB42 CC09 CC23 CC24 CC25 CC46 3H076 AA16 BB03 BB21 BB43 CC92 CC93 CC94 CC96

Claims

【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の圧縮要素を備え、前記第１
の圧縮要素で圧縮されたＣＯ₂冷媒ガスを前記第２の圧
縮要素で圧縮する多段圧縮式コンプレッサにおいて、前記各圧縮要素の吸入部に対応して形成され、前記密閉
容器から突出するスリーブと、該スリーブから前記密閉容器内に挿入され、先端側とな
る一端が前記圧縮要素の吸入部に圧入されたチューブ
と、該チューブ内に挿入され、先端が当該チューブと共に前
記圧縮要素の吸入部内に圧入されたカラーとを備え、少なくとも前記スリーブ内において前記カラーと前記チ
ューブ間には間隔を構成すると共に、前記スリーブの開
放端から前記チューブの他端を経て前記カラーの壁面に
至る範囲を溶接して閉塞したことを特徴とする多段圧縮
式コンプレッサ。
【請求項２】前記カラーには、前記チューブ及びカラ
ー間の間隔と当該カラー内とを連通する細孔を形成した
ことを特徴とする請求項１の多段圧縮式コンプレッサ。