JP2002235686A - ロータリ式圧縮機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】本発明は、複数のシリンダにおける吸込み開始
直後での圧力損失の低減を図り、高い圧縮効率を得られ
るロータリ式圧縮機を提供する。 【解決手段】回転軸６に偏心して取付けた複数のローラ
１６ａ，１６ｂを、それぞれシリンダ１１Ａ，１１Ｂ内
で偏心回転させるとともに、ブレード１７ａ，１７ｂに
よってシリンダ内を区分し、吸込みポート１８ａ，１８
ｂから各シリンダ内に吸込まれたガスを圧縮して、吐出
ポート２０ａ，２０ｂから吐出し、上記シリンダ相互間
に介在され、それぞれのシリンダ内を区分する中間仕切
板１０と、この中間仕切板の吸込みポート近傍に設けら
れ、一方のシリンダ内における吸込み行程開始時に他方
のシリンダ内からガスを導入する貫通孔２５を具備し
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、たとえば冷凍サイ
クル回路に用いられ、複数のシリンダ内にローラを偏心
回転させて圧縮作用をなすロータリ式圧縮機に関する。

【０００２】

【従来の技術】たとえば冷凍サイクル回路において、回
転軸に偏心して取付けた複数のローラを、それぞれシリ
ンダ内で偏心回転させるとともに、ブレードによってシ
リンダ内を区分し、吸込みポートから各シリンダ内に吸
込まれた冷媒ガスを圧縮して、吐出ポートから吐出する
ロータリ式圧縮機が多用されている。

【０００３】上記シリンダ相互間には中間仕切板が介在
され、それぞれのシリンダ内を区分している。上記中間
仕切板は、その中心部に回転軸が貫通する孔部が開口さ
れる、均一板厚の円板である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記中間仕
切板の作用として、上述の仕切ることのほかに、偏心ロ
ーラの偏心回転にともなう吸込み行程と圧縮行程に際し
て、シリンダ内外の圧力差から生じる冷媒ガスの流入と
流出を確実に防止することにある。

【０００５】ところで、圧縮機のシリンダにおいて吸込
み行程が開始された直後に、シリンダの吸込みポートに
接続する吸込み管内で流路抵抗が発生する。そして、こ
の吸込み管内における流路抵抗に起因した微小圧力損失
が圧縮性能に悪影響を及ぼしていて、圧縮効率が低下す
る不具合があった。

【０００６】本発明は上述の課題を解決するためになさ
れたものであり、その目的とするところは、複数のシリ
ンダ内における互いの吸込み室が連通する中間仕切板部
位に貫通孔を設けることにより、それぞれのシリンダ内
における吸込み開始直後での圧力損失の低減を図り、高
い圧縮効率を得られるロータリ式圧縮機を提供しようと
するものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を満足するため
本発明のロータリ式圧縮機では、請求項１として、回転
軸に偏心して取付けた複数のローラを、それぞれシリン
ダ内で偏心回転させるとともに、ブレードによってシリ
ンダ内を区分し、吸込みポートから各シリンダ内に吸込
まれた被圧縮ガスを圧縮して、吐出ポートから吐出する
ロータリ式圧縮機において、上記シリンダ相互間に介在
され、それぞれのシリンダ内を区分する中間仕切板と、
この中間仕切板の上記吸込みポート近傍に設けられ、一
方のシリンダ内における吸込み行程開始時に他方のシリ
ンダ内からガスを導入する貫通孔とを具備したことを特
徴とする。

【０００８】請求項２として、請求項１記載のロータリ
式圧縮機において上記貫通孔の位置は、各シリンダの吸
込みポート位置よりもローラの回転方向側に位置しない
ことを特徴とする。

【０００９】請求項３として、請求項１記載のロータリ
式圧縮機において上記貫通孔の開口面積は、上記吸込み
ポートの断面積に対して、０．０５〜０．２０の範囲に
設定されることを特徴とする。

【００１０】請求項４として、請求項１記載のロータリ
式圧縮機において上記貫通孔は、圧縮運転時における圧
力条件もしくは、上記回転軸の回転数に応じて開閉する
開閉機構を備えたことを特徴とする。

【００１１】このような課題を解決する手段を採用する
ことにより、請求項１ないし請求項４の発明によれば、
それぞれのシリンダ内における吸込み行程開始直後での
圧力損失の低減を図り、高い圧縮効率を得られる。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態について説明する。

【００１３】図１に示す、１は後述する密閉形のロータ
リ式圧縮機であり、２はアキュムレータである。

【００１４】上記ロータリ式圧縮機１において、密閉ケ
ース３内の下部にロータリ式圧縮機構部４が設けられ、
上部には電動機部５が設けられる。これらロータリ式圧
縮機構部４と電動機部５とは回転軸６を介して連結され
る。

【００１５】上記電動機部５は、密閉ケース３の内面に
固定された固定子８と、この固定子８の内側に所定の隙
間を介して配置され、かつ上記回転軸６が介挿される回
転子９とから構成される。

【００１６】上記ロータリ式圧縮機構部４は、図２にも
拡大して示すようになっている。上記回転軸６下部にお
いて、中間仕切板１０を介して上下に配設された２つの
シリンダ１１Ａ，１１Ｂを備えている。上部シリンダ１
１Ａは、その上面部が主軸受１２に取付固定される。下
部シリンダ１１Ｂの下面部には副軸受１３が取付固定さ
れる。

【００１７】シリンダ１１Ａ，１１Ｂの上下面は、上記
中間仕切板１０および主軸受１２と副軸受１３で区画さ
れ、その内部にシリンダ室１５ａ，１５ｂが形成され
る。それぞれのシリンダ室１５ａ，１５ｂと対向する回
転軸６周壁は偏心部６ａ，６ｂが一体形成されていて、
ここにローラ１６ａ，１６ｂが嵌め込まれる。

【００１８】図４および図５に概略的に示すように、各
ローラ１６ａ，１６ｂの周面には軸方向に沿ってベーン
１７ａ，１７ｂが弾性的に押圧された状態で当接してい
る。それぞれのベーン１７ａ，１７ｂ近傍のシリンダ１
１Ａ，１１Ｂ周壁に吸込みポート１８ａ，１８ｂが開口
されていて、ここに上記アキュームレータ２から延出さ
れる吸込み管１９ａ，１９ｂ端部が接続される。

【００１９】さらに、吸込みポート１８ａ，１８ｂとは
ベーン１７ａ，１７ｂを介して反対側の主軸受１２と副
軸受１３部位に吐出ポート２０ａ，２０ｂが開口されて
いて、それぞれシリンダ室１５ａ，１５ｂと連通する。

【００２０】各吐出ポート２０ａ，２０ｂは、再び図１
および図２に示すバルブカバー２１，２２によって覆わ
れ、かつそれぞれのバルブカバーは密閉ケース３内に連
通する通路を備えている。

【００２１】ここでは、上記中間仕切板１０の所定部位
に貫通孔２５が設けられることが主たる特徴をなす。こ
の貫通孔２５の位置は、再び図４および図５に示すよう
に、その開口のほぼ半分が上記シリンダ室１５ａ，１５
ｂに対向し、開口の残り半分がシリンダ室外に対向して
いる。

【００２２】なお、貫通孔２５がシリンダ室内外に半分
づつかかっているのは、あくまで製作上の理由による。
製作が可能であるならば、全てシリンダ室に対向する位
置に設けてもよい。

【００２３】そしてさらに、上記貫通孔２５は、平面視
で、上下部吸込みポート１８ａ，１８ｂのシリンダ室１
５ａ，１５ｂ開口端と同位置が選択されている。しか
も、シリンダの吸込みポート位置よりもローラの回転方
向側に位置しないことが望ましい。

【００２４】なお説明すれば、図５（Ａ）のみ示すよう
に、ブレード１７ｂの中心軸Ｌａを基準として、中心軸
Ｌａから吸込みポート１８ｂ（１８ａ）の端部位置まで
の角度φと、上記中心軸Ｌａから貫通孔２５の端部位置
までの角度θとが、θ≦φの制約条件が成立する設定が
なされている。

【００２５】再び図１に示すように、ロータリ式圧縮機
構部４が構成される一方で、上記密閉ケース３の上面部
には吐出冷媒管３０が接続され、図示しない凝縮器に連
通される。

【００２６】上記アキュームレータ２の上面部には吸込
み冷媒管３１が接続され、図示しない蒸発器に連通され
る。上記凝縮器と上記蒸発器との間には膨張機構が接続
されていて、ロータリ式圧縮機１−凝縮器−膨張機構−
蒸発器を介して上記アキュームレータ２に順次連通する
冷凍サイクルが構成される。

【００２７】ロータリ式圧縮機１の電動機部５に通電さ
れることにより回転軸６が回転駆動され、これにともな
って偏心ローラ１６ａ，１６ｂがシリンダ室内１５ａ，
１５ｂをそれぞれ偏心回転する。

【００２８】ベーン１７ａ，１７ｂの先端部は、常に偏
心ローラ１６ａ，１６ｂ周面に弾性的に当接してシリン
ダ室１５ａ，１５ｂを高圧側と低圧側に仕切る。蒸発器
で蒸発した冷媒が上記アキュームレータ２から吸込み管
１９ａ，１９ｂと吸込みポート１８ａ，１８ｂを介して
シリンダ室１５ａ，１５ｂ内に導かれる。

【００２９】偏心ローラ１６ａ，１６ｂの偏心回転が継
続することにより、シリンダ室１５ａ，１５ｂ内に吸込
まれた冷媒ガスが徐々に圧縮される。偏心ローラ１６
ａ，１６ｂが１回転したところでシリンダ室１５ａ，１
５ｂのガスが所定圧まで上昇し、吐出ポート２０ａ，２
０ｂから密閉ケース３内に吐出される。

【００３０】同時に、シリンダ室１５ａ，１５ｂ内での
吸込行程が進行し、かつ圧縮行程に変わる。密閉ケース
３内には高圧化したガスが充満し、吐出管３０から凝縮
器へ吐出される。そして、周知の冷凍サイクルが構成さ
れる。

【００３１】図４（Ａ）−（Ｂ）−（Ｃ）の順に、上部
シリンダ室１５ａにおける吸込み行程の概略を順に示
す。偏心ローラ１６ａのクランク角は、０度−４５度−
９０度である。

【００３２】図５（Ａ）−（Ｂ）−（Ｃ）の順に、下部
シリンダ室１５ｂにおける吸込み行程の概略を順に示
す。偏心ローラ１６ｂのクランク角は、１８０度−２２
５度−２７０度である。

【００３３】このように、上部シリンダ室１５ａ内の偏
心ローラ１６ａと、下部シリンダ室１５ｂ内の偏心ロー
ラ１６ｂとは互いに１８０度位相がずれている。そのた
め、上部シリンダ室１５ａでクランク角が０度のとき、
吸込み行程の開始の状態であるが、下部シリンダ室１５
ｂでは所定の容積の半分程度まで吸込み容積が拡大した
状態にある。

【００３４】特に図示していないが、上部シリンダ室１
５ａでクランク角が１８０度のとき、所定の容積の半分
程度まで吸込み容積が拡大した状態にある一方で、下部
シリンダ室１５ｂでは吸込んだ冷媒ガスの圧縮行程が終
了して、吸込み行程の開始の状態である。

【００３５】上記中間仕切板１０に貫通孔２５を備えた
ことにより、たとえば上部シリンダ室１５ａでの吸込み
行程の開始時において、このシリンダ室内へは吸込みポ
ート１８ａから導かれるガスのほかに、貫通孔２５を介
してもガスが導かれる。

【００３６】このように、上部シリンダ室１５ａへのガ
ス流入は、吸込みポート１８ａと貫通孔２５との両方か
らとなる。従来の吸込みポートのみしか備えていない圧
縮機と比較して、流量に対する開口断面積が増加し、か
つ中間仕切板１０の板厚分の貫通孔２５ボリュームから
の吸込みで流路長が大幅に短縮されたことになる。その
結果、流路抵抗が低減して、吸込み圧力損失の低減が得
られる。

【００３７】図３に示すように、上部シリンダ室１５ａ
の吸込み行程開始時において、下部シリンダ室１５ｂで
は、上述したように運転行程に対する位相がほぼ１８０
度ずれているので、その容積変化率からガス吸込み速度
が運転時最高速状態となっている。

【００３８】基本的に、吸込みポート１８ａの断面積お
よびシリンダ１１Ａ内径（シリンダ室１５ａ直径）に対
して、貫通孔２５断面積を極く小さく設定しているた
め、上部シリンダ室１５ａにおける吸込行程の影響で、
下部シリンダ室１５ｂから引き込まれる冷媒ガスの量が
極くわずかですむ。

【００３９】そして、さらに偏心ローラ１６ａの回転角
が進んだ際には、下部シリンダ室１５ｂにおけるガス吸
込み容積は充分な大きさになっているので、貫通孔２５
を介して上部シリンダ室１５ａへ微小量のガスが導かれ
たところで圧縮効率への影響がほとんどない。

【００４０】以上は上部シリンダ室１５ａにおける運転
状況を基準として説明したが、中間仕切板１０を介して
備えられる下部シリンダ室１５ｂを基準としての運転状
況も、図３から適用されることは勿論である。

【００４１】なお、図６に示すように、横軸に貫通孔２
５断面積／吸込みポート１８ａ，１８ｂ断面積をおき、
縦軸をＣＯＰ（従来仕様基準）を取った場合の、断面積
比と圧縮性能の特性を計測した結果、０．０５〜０．２
の範囲に設定することにより、性能値が最も向上するこ
とが判明したので、上記数値を採用する。

【００４２】いずれにしても、それぞれのシリンダ室１
５ａ，１５ｂの吸込み行程開始直後において、通常の吸
込みポート１８ａ，１８ｂからのガス吸込みに加えて、
中間仕切板１０に設けられる貫通孔２５からのガス吸込
みが加わり、吸込み行程初期の流路抵抗などによる圧力
損失の低減を図り、より高効率なロータリ式圧縮機を得
られる。

【００４３】なお、冷凍負荷の小さい状況での運転で
は、圧縮機の回転軸回転速度が低く抑えられる。このよ
うな場合では、たとえ吸込み行程初期であっても、吸込
み量の低下に何らの影響もない。貫通孔２５を備えてい
ると、かえって逆流の影響が出てしまい、貫通孔２５の
存在が悪影響となって現れる。

【００４４】そこで、貫通孔２５には図示しない適宜な
開閉機構を付設して、逆流の防止のため貫通孔２５を閉
成するなど、運転圧力条件に応じて、あるいは回転軸の
回転数に応じて貫通孔２５を開閉調節するとよい。

【００４５】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、各
シリンダ室の吸込み行程開始直後において、通常の吸込
みポートからのガス吸込みに加えて、中間仕切板の貫通
孔からのガス吸込みを加えるようにしたから、吸込み行
程初期の流路抵抗などによる圧力損失の低減を図り、高
圧縮効率が得られるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態を示す、ロータリ式圧縮機
の断面図。

【図２】同実施の形態を示す、ロータリ式圧縮機構部の
拡大した断面図。

【図３】同実施の形態を示す、各シリンダ内での、吸込
み容積変化と吸込み速度の関係の特性図。

【図４】同実施の形態を示す、上部シリンダ室の圧縮運
転状況を順に示す図。

【図５】同実施の形態を示す、下部シリンダ室の圧縮運
転状況を順に示す図。

【図６】同実施の形態を示す、貫通孔と吸込みポートの
断面積比に対する圧縮性能の特性図。

【符号の説明】

６…回転軸、 １６ａ，１６ｂ…偏心ローラ、 １１Ａ，１１Ｂ…シリンダ、 １５ａ，１５ｂ…シリンダ室、 １７ａ，１７ｂ…ブレード、 １８ａ，１８ｂ…吸込みポート、 ２０ａ，２０ｂ…吐出ポート、 １０…中間仕切板、 ２５…貫通孔。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】回転軸に偏心して取付けた複数のローラ
   を、それぞれシリンダ内で偏心回転させるとともに、ブ
   レードによってシリンダ内を区分し、吸込みポートから
   各シリンダ内に吸込まれた被圧縮ガスを圧縮して、吐出
   ポートから吐出するロータリ式圧縮機において、 上記シリンダ相互間に介在され、それぞれのシリンダ内
   を区分する中間仕切板と、 この中間仕切板の上記吸込みポート近傍に設けられ、一
   方のシリンダ内における吸込み行程開始時に他方のシリ
   ンダ内からガスを導入する貫通孔とを具備したことを特
   徴とするロータリ式圧縮機。
2. 【請求項２】上記貫通孔の位置は、各シリンダの吸込み
   ポート位置よりも上記ローラの回転方向側に位置しない
   ことを特徴とする請求項１記載のロータリ式圧縮機。
3. 【請求項３】上記貫通孔の開口面積は、上記吸込みポー
   トの断面積に対して、 ０．０５〜０．２０ の範囲に
   設定されることを特徴とする請求項１記載のロータリ式
   圧縮機。
4. 【請求項４】上記貫通孔は、圧縮運転時における圧力条
   件もしくは、上記回転軸の回転数に応じて開閉する開閉
   機構を備えたことを特徴とする請求項１記載のロータリ
   式圧縮機。