JP2003003977A - 流体圧縮機および冷凍装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】本発明は、多段圧縮のメリットである各圧縮機
構部の圧縮比低減による圧縮効率の向上と、高性能で、
低騒音と、低振動およびコンパクト化した流体圧縮機
と、この流体圧縮機を備えて圧縮行程に中間冷却を与え
ることによる熱力学的効率の向上を得られる冷凍サイク
ルを提供する。 【解決手段】密閉ケース１内に配置される中空円筒状の
シリンダ５と、シリンダ内部に偏心して収容されるロー
ラ２０と、ローラおよびシリンダとの間に複数の圧縮室
２５ａ，２５ｂを形成する螺旋状のブレード２３ａ，２
３ｂを備えた第１，第２のヘリカル式圧縮機構部３０
Ａ，３０Ｂを備え、第１のヘリカル式圧縮機構部におい
て外部から冷媒ガスを吸込んで圧縮する低段圧縮をな
し、第２のヘリカル式圧縮機構部において第１のヘリカ
ル式圧縮機構部で低段圧縮した冷媒ガスを吸込んで圧縮
する高段圧縮をなす。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ヘリカル式圧縮機
構部を備えた流体圧縮機および、この流体圧縮機を用い
て冷凍サイクルを構成する冷凍装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ヘリカル式圧縮機構部を備えた流体圧縮
機が知られている。その構成は、密閉ケース内にシリン
ダを収容し、このシリンダ内に外周面に螺旋状溝を備え
たローラを偏心配置し、螺旋状溝にブレードを出入り自
在に嵌め込んでいる。

【０００３】この圧縮機構部に連結される電動機部を駆
動して上記ローラを公転運動させ、ブレードとシリンダ
およびローラとの間に形成される圧縮室に冷媒ガスを導
入し、圧縮して吐出する。

【０００４】上記流体圧縮機を備えて冷凍サイクルを構
成する冷凍装置があり、特に、特開平７−２７４３３号
公報には、蒸発温度の異なる複数の蒸発器を有する冷凍
サイクルに、複数のヘリカル式圧縮機構部を備えた流体
圧縮機が開示されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところが上述の技術で
は、それぞれの圧縮機構部の吐出圧力が同一になるよう
設定されている。このことから、いわゆる多段圧縮のメ
リットである各圧縮機構部の圧縮比低減による圧縮効率
の向上と、圧縮行程に中間冷却を与えることによる熱力
学的効率の向上などが得られない。

【０００６】本発明は上記事情に着目してなされたもの
であり、その目的とするところは、多段圧縮のメリット
である各圧縮機構部の圧縮比低減による圧縮効率の向上
と、高性能で、低騒音と、低振動およびコンパクト化し
た流体圧縮機と、この流体圧縮機を備えて圧縮行程に中
間冷却を与える冷凍サイクルを構成することにより、熱
力学的効率の向上を得られる冷凍装置を提供することに
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
本発明の流体圧縮機は、請求項１として、密閉ケース
と、この密閉ケース内に配置される中空円筒状のシリン
ダ、このシリンダの内部にシリンダ中心軸と偏心して収
容されるローラ、このローラと上記シリンダとの間に複
数の作動室を形成する螺旋状のブレードを備えたヘリカ
ル式圧縮機構部とを具備した流体圧縮機において、上記
密閉ケース内に、上記ヘリカル式圧縮機構部は複数組を
備え、一方のヘリカル式圧縮機構部において外部から作
動流体を吸込んで圧縮する低段圧縮をなし、他方のヘリ
カル式圧縮機構部において一方のヘリカル式圧縮機構部
で低段圧縮した作動流体を吸込んで圧縮する高段圧縮を
なすことを特徴とする。

【０００８】請求項２として、請求項１記載の流体圧縮
機は上記複数組のヘリカル式圧縮機構部は、同一の上記
ローラを用いて構成されることを特徴とする。

【０００９】請求項３として、請求項１記載の流体圧縮
機において上記複数組のヘリカル式圧縮機構部は、最も
低段のヘリカル式圧縮機構部における作動室の最小容積
をＶｆｍｉｎとし、最も高段のヘリカル式圧縮機構部に
おける作動室の最大容積をＶｒｍａｘとしたとき、次式
が成り立つように設定されることを特徴とする。

【００１０】Ｖｆｍｉｎ ≦ Ｖｒｍａｘ 請求項４として、請求項１記載の流体圧縮機において上
記複数組のヘリカル式圧縮機構部は、それぞれ専用のブ
レードを備えたことを特徴とする。

【００１１】請求項５として、請求項１記載の流体圧縮
機において上記複数組のヘリカル式圧縮機構部は、各組
それぞれの作動流体の吸込み側と吐出側に、ブレードの
移動を規制するブレードストッパが設けられ、低段のヘ
リカル式圧縮機構部における吐出側のブレードストッパ
と、高段のヘリカル式圧縮機構部における吸込み側のブ
レードストッパは、同一部品を用いて構成されることを
特徴とする。

【００１２】請求項６として、請求項１記載の流体圧縮
機において上記複数組のヘリカル式圧縮機構部は、それ
ぞれ、互いに同一形状に設定されるブレードを備えたこ
とを特徴とする。

【００１３】請求項７として、請求項１記載の流体圧縮
機において上記複数組のヘリカル式圧縮機構部は、それ
ぞれ、外径形状と、断面形状と、材質および、充填材の
いずれかが、互いに異なるよう構成されるブレードを備
えたことを特徴とする。

【００１４】請求項８として、請求項１記載の流体圧縮
機において上記密閉ケースは、その内部が、最も低段の
ヘリカル式圧縮機構部における作動流体の吸込み圧力と
同一圧力に保持されることを特徴とする。

【００１５】請求項９として、請求項１記載の流体圧縮
機において上記密閉ケースは、その内部が、最も高段の
ヘリカル式圧縮機構部における作動流体の吐出圧力と同
一圧力に保持されることを特徴とする。

【００１６】請求項１０として、請求項１記載の流体圧
縮機において上記密閉ケースは、その内部が、最も低段
のヘリカル式圧縮機構部における作動流体の吸込み圧力
よりも高く、かつ最も高段のヘリカル式圧縮機構部にお
ける作動流体の吐出圧力よりも低い、中間圧力に保持さ
れることを特徴とする。

【００１７】上記目的を満足するため本発明の冷凍装置
は、請求項１１として、上記請求項１記載の流体圧縮機
と、凝縮器と、第１の減圧膨張機構と、第１の蒸発器
と、気液分離器と、第２の減圧膨張機構および、第２の
蒸発器を順次冷媒配管を介して連通して冷凍サイクルが
構成され、上記第２の蒸発器の出口は流体圧縮機の最も
低段のヘリカル式圧縮機構部の吸込み口に連通され、上
記気液分離器は流体圧縮機の最も高段のヘリカル式圧縮
機構部の吸込み口に連通されることを特徴とする。

【００１８】上記目的を満足するため本発明の冷凍装置
は、請求項１２として、請求項１記載の流体圧縮機およ
び、蒸発温度の異なる複数の蒸発器を備えて冷凍サイク
ルを構成する冷凍装置において、蒸発温度の低い蒸発器
の冷媒出口は、流体圧縮機の最も低段のヘリカル式圧縮
機構部の吸込み口に連通され、蒸発温度の高い蒸発器の
冷媒出口は、流体圧縮機の最も高段のヘリカル式圧縮機
構部の吸込み口に連通されることを特徴とする。

【００１９】このような課題を解決する手段を採用する
ことにより、多段圧縮のメリットである各圧縮機構部の
圧縮比低減による圧縮効率の向上と、高性能で、低騒音
と、低振動およびコンパクト化した流体圧縮機と、圧縮
行程に中間冷却を与える冷凍サイクルを構成することに
よる熱力学的効率の向上を図った冷凍装置を得る。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の一
実施の形態について説明する。図１は、横置き形の流体
圧縮機の断面を示している。この流体圧縮機は、横長形
状の密閉ケース１内に、軸心を水平方向に沿わせた回転
軸２と、この回転軸２の図中右側に構成される圧縮機構
部３と、左側に構成される電動機部４が収容されてな
る。

【００２１】上記圧縮機構部３について詳述すると、図
中５はシリンダであって、このシリンダ５の軸方向略中
間部における外周面に一体に突設される鍔部５ａが密閉
ケース１内周壁に嵌合され、ケース外周側からたとえば
溶接手段により取付け固定される。

【００２２】上記シリンダ５の左右両側端は開口してお
り、この左側端開口部は主軸受け６によって閉塞され、
右側端開口部は副軸受け７によって閉塞されている。上
記主軸受け６は、回転軸２のほぼ中間部を回転自在に軸
支するボス部６ａと、このボス部６ａの端部に一体に突
設されシリンダ５の一端開口部を閉成する鍔部６ｂとか
らなる。

【００２３】上記副軸受け７は、回転軸２の一端部を回
転自在に軸支するボス部７ａと、このボス部７ａの周囲
に一体に設けられシリンダ５の開口部を閉塞する鍔部７
ｂとからなる。

【００２４】上記シリンダ５の主軸受け６側端部近傍部
位で、シリンダ５の内周面と外周面に亘って第１の吸込
み口８が貫通して設けられている。また、上記密閉ケー
ス１を貫通し第１の吸込み口８に開口端が対向するよ
う、第１の吸込み管９が設けられる。

【００２５】上記シリンダ鍔部５ａには、鍔部外周面と
シリンダ５内周面に亘って貫通する第２の吸込み口１０
が設けられている。そして、この第２の吸込み口１０に
密閉ケース１を貫通する第２の吸込み管１１の先端部が
挿入され、かつ接続されている。

【００２６】上記シリンダ５の副軸受け７側開口端には
吐出案内用凹部１２が設けられ、密閉ケース１側面を貫
通して上記副軸受け７に取付けられる吐出管１３が接続
される。なお、この接続部の詳細は省略している。

【００２７】上記回転軸２の副軸受け７側端面に補助閉
塞板１４が当接され、副軸受け鍔部７ｂ開口端を閉塞す
る閉塞板１５とともに副軸受け７に取付け固定される。
この副軸受け７には、密閉ケース１内底部に形成される
油溜り部１６から潤滑油を吸上げて各摺動部に案内する
ための油吸上げ路１７が設けられる。

【００２８】一方、上記回転軸２の軸方向ほぼ中間部
に、偏心クランク部１８が一体に設けられる。この偏心
クランク部１８の軸心は、回転軸２の軸心とは所定寸法
だけ偏心している。

【００２９】回転軸２の偏心クランク部１８に、後述す
るローラ２０に設けられる軸支孔部２１が回転自在に嵌
め込まれる。回転軸２の回転にともなって偏心クランク
部１８が偏心回転すると、上記ローラ２０が偏心運動な
す。

【００３０】上記ローラ２０は、上記シリンダ５内に偏
心して収容されていて、ローラ２０の回転軸２の中心軸
に対する偏心量は偏心クランク部１８の偏心量と同一で
ある。ローラ２０の軸方向長さは、シリンダ５の軸方向
長さよりも若干小さく形成され、かつローラ２０の外周
面一部がシリンダ５の内周面一部に軸方向に沿って転接
するよう設定されている。

【００３１】上記副軸受け鍔部７ｂとローラ２０端部と
の間には、オルダム機構２２が設けられている。このオ
ルダム機構２２は、上記ローラ２０の自転を規制して公
転運動をなすようにしている。

【００３２】上記ローラ２０の外周面には、主軸受け６
側端部から略中間部に亘って、および略中間部から副軸
受け７側端部に亘って、それぞれピッチが大から徐々に
小となる２組の螺旋状溝２２ａ，２２ｂが設けられる。

【００３３】これら螺旋状溝２２ａ，２２ｂのそれぞれ
には、螺旋状をなすブレード２３ａ，２３ｂが突没自在
に嵌め込まれている。各ブレード２３ａ，２３ｂは、平
滑度の高い合成樹脂材、たとえばフッ素樹脂材からな
り、内径寸法はローラ２０直径よりも大に形成され、強
制的に直径を縮小した状態で各螺旋状溝２２ａ，２２ｂ
に嵌め込まれている。

【００３４】その結果、各ブレード２３ａ，２３ｂはロ
ーラ２０とともにシリンダ５内に組み込まれた状態で膨
出して、この外径面が常にシリンダ５の内周面に弾性的
に当接している。

【００３５】回転軸２が回転すると、シリンダ５内周面
に対するローラ２０の転接部位はシリンダの周方向に沿
って漸次移動するから、これら転接部位が接近するにと
もなって各ブレード２３ａ，２３ｂは各螺旋状溝２２
ａ，２２ｂ内に没入し、転接部と対向した位置で各ブレ
ード外径面はローラ２０周面と完全同一面となる。

【００３６】転接部位が通過したあとは、その通過距離
に応じて各ブレード２３ａ，２３ｂは各螺旋状溝２２
ａ，２２ｂから突出し、転接部位とは軸心を介して１８
０°対向する部位で突出長さが最大になる。このあと再
び転接部位に接近するので、上述の作用を繰り返えす。

【００３７】ローラ２０とシリンダ５を径方向に断面す
ると、ローラ２０はシリンダ５に対して偏心し、ローラ
２０の外周面一部がシリンダ５内周面一部に転接するの
で、ローラ２０とシリンダ５周面との間に三日月状の空
間部が形成される。

【００３８】この空間部を軸方向に沿ってみると、ロー
ラ２０とシリンダ５周面との間は、それぞれのブレード
２３ａ，２３ｂによって連続した複数の空間部に仕切ら
れている。これら空間部を圧縮室２５ａ，２５ｂと呼ん
でいる。

【００３９】それぞれの圧縮室２５ａ，２５ｂの容積
は、螺旋状溝２２ａ，２２ｂのピッチの設定から、左側
圧縮室から右側圧縮室に亘って徐々に小となるよう設定
されている。

【００４０】以上の説明した構成から、同一のローラ２
０に、ブレード２３ａ，２３ｂとシリンダ５との間に形
成される圧縮室２５ａ，２５ｂからなる複数組、ここで
は２組のヘリカル式圧縮機構部３０Ａ，３０Ｂが備えら
れることになる。

【００４１】ローラ２０の左側に構成されるヘリカル式
圧縮機構部３０Ａを、第１のヘリカル式圧縮機構部と呼
び、右側に構成されるヘリカル式圧縮機構部３０Ｂを第
２のヘリカル式圧縮機構部と呼ぶ。

【００４２】上記シリンダ５に設けられる上記第１の吸
込み口８は、第１のヘリカル式圧縮機構部３０Ａにおけ
る左側圧縮室２５ａに対向している。また、第１のヘリ
カル式圧縮機構部３０Ａの右側圧縮室２５ａは、第２の
ヘリカル式圧縮機構部３０Ｂの左側圧縮室２５ｂに隣接
している。

【００４３】上記シリンダ５に設けられる上記第２の吸
込口１０は、第２のヘリカル式圧縮機構部３０Ｂにおけ
る左側圧縮室２５ｂに対向している。また、第２のヘリ
カル式圧縮機構部３０Ｂの右側圧縮室２５ｂはシリンダ
５側端部に設けられる上記吐出案内用凹部１２に隣接し
ている。そして、この吐出案内用凹部１２と上記吐出管
１３とは連通状態にある。

【００４４】上記各ブレード２３ａ，２３ｂ端面に対向
して、ここでは図示しないブレードストッパが配置され
る。すなわち、ローラ２０の公転運動にともなって各ブ
レード２３ａ，２３ｂは螺旋状溝２２ａ，２２ｂから突
没し、かつローラ２０の軸方向に移動する方向に力を受
けるが、ブレード２３ａ，２３ｂ端面はブレードストッ
パに衝止される。

【００４５】上記電動機部４は、回転軸２に嵌着される
ロータ４０と、このロータの周面に狭小の間隙を介して
対向し、上記密閉ケース１の内周面に嵌着されるステー
タ４１とから構成される。

【００４６】このようにして構成される流体圧縮機であ
り、電動機部４に通電してロータ４０とともに回転軸２
を回転駆動する。回転軸２の回転力は偏心クランク部１
８を介してローラ２０に伝達される。

【００４７】オルダム機構２２の作用によりローラ２０
は自転を規制され、公転運動をなす。このローラ２０の
公転運動にともなって、ローラ外周面のシリンダ５に対
する転接位置が周方向に漸次移動し、各ブレード２３
ａ，２３ｂは螺旋状溝２２ａ，２２ｂに対して出入りし
ながらローラ２０の半径方向に突没移動する。

【００４８】これらの一連の作動により、冷媒ガスが第
１の吸込み管９を介して密閉ケース１内に導入され、密
閉ケース内に充満したあと第１の吸込み口８を介して第
１のヘリカル式圧縮機構部３０Ａを構成する左側圧縮室
２５ａに吸込まれる。

【００４９】そして、冷媒ガスはローラ２０の運動にと
もなって右側圧縮室２５ａへ順次移送される。各圧縮室
２５ａの容積が左側から右側に亘って順次縮小している
ので、冷媒ガスは各圧縮室２５ａを移送される間に圧縮
され、最も右側の圧縮室２５ａにおいて所定圧まで高圧
化する。すなわち、低段圧縮がなされる。

【００５０】一方、第２の吸込み管１１から第２の吸込
み口１０を介して第２のヘリカル式圧縮機構部３０Ｂを
構成する左側圧縮室２５ｂに冷媒ガスが導かれる。この
冷媒ガスに合流して、第１のヘリカル式圧縮機構部３０
Ａから低段圧縮の冷媒ガスが第２のヘリカル式圧縮機構
部３０Ｂに吸込まれる。

【００５１】この第２のヘリカル式圧縮機構部３０Ｂに
おいても、第１のヘリカル式圧縮機構部３０Ａと全く同
様の構成をなしているので、同一の作用がなされる。こ
の第２のヘリカル式圧縮機構部３０Ｂで圧縮された高圧
ガス、すなわち高段圧縮された冷媒ガスは吐出案内用凹
部１２と吐出管１３から冷凍サイクル機器に導かれて、
周知の冷凍サイクル作用が行われる。

【００５２】この流体圧縮機では、密閉ケース１内に、
第１，第２のヘリカル式圧縮機構部３０Ａ，３０Ｂを備
え、外部から冷媒ガスを第１のヘリカル式圧縮機構部３
０Ａに吸込んで圧縮する低段圧縮をなし、この低段圧縮
した冷媒ガスを第２のヘリカル式圧縮機構部３０Ｂに吸
込んで圧縮する高段圧縮をなす。

【００５３】したがって、本発明の流体圧縮機において
は、多段圧縮のメリットが得られることとなり、高性能
化をなし、低騒音と、低振動および圧縮機のコンパクト
化を図れる。

【００５４】各ヘリカル式圧縮機構部３０Ａ，３０Ｂ
は、同一のローラ２０に構成されているので、圧縮機構
部としての簡素化が得られ、別途のローラから構成する
ものと比較して、組立て調整に要する手間の軽減を図れ
る。

【００５５】上記流体圧縮機は、たとえば図２に示すよ
うな冷凍サイクルを構成する冷凍装置に用いられる。

【００５６】流体圧縮機Ｓに接続される吐出管１３は、
凝縮器５０に接続される。この凝縮器５０から冷媒管Ｐ
を介して第１の減圧機構５１と、第１の蒸発器５２と、
気液分離器５３の液相側と、第２の減圧機構５４と、第
２の蒸発器５５が順次接続される。

【００５７】上記第２の蒸発器５５の冷媒出口には、流
体圧縮機Ｓの第１のヘリカル式圧縮機構部３０Ａに対向
して設けられる第１の吸込み管９が接続されている。上
記第２のヘリカル式圧縮機構部３０Ｂに対向して設けら
れる第２の吸込み管１１は、上記気液分離器５３の気相
側に接続されている。

【００５８】このようにして冷凍装置の冷凍サイクルが
構成されていて、流体圧縮機Ｓで高段圧縮された高圧の
冷媒ガス（作動流体）は凝縮器５０に導かれて凝縮さ
れ、第１の減圧機構５１を介して第１の蒸発器５２に導
かれる。

【００５９】この第１の蒸発器５２で冷媒が蒸発（第１
段蒸発）し、気液分離器５３に導かれて気液分離され
る。分離した液相冷媒は第２の減圧機構５４を介して第
２の蒸発器５５に導かれて蒸発（第２段蒸発）する。す
なわち、より低温で冷媒が蒸発し、より低温での冷凍作
用がなされる。

【００６０】上記第２の蒸発器５５で蒸発した冷媒は、
流体圧縮機Ｓの第１のヘリカル式圧縮機構部３０Ａに吸
込まれ、上述したように低段圧縮されて第２のヘリカル
式圧縮機構部３０Ｂに導かれ、高段圧縮される。

【００６１】一方、気液分離器５３で分離された気相冷
媒は、第２の吸込み管９から流体圧縮機Ｓの第２のヘリ
カル式圧縮機構部３０Ｂに導かれて圧縮される。すなわ
ち、流体圧縮機Ｓにおける圧縮行程に、いわゆる中間冷
却が与えられる。

【００６２】したがって、上記冷凍装置によれば、二段
圧縮のメリットである第１，第２の圧縮機構部３０Ａ，
３０Ｂの圧縮比低減による圧縮効率の向上と、圧縮行程
に中間冷却を与えることによる熱力学的効率の向上を得
られる。

【００６３】なお、流体圧縮機Ｓにおいて、低段側（最
も低段）である第１のヘリカル式圧縮機構部３０Ａの圧
縮室（作動室）２５ａの最小容積をＶｆｍｉｎとし、高
段側（最も高段）である第２のヘリカル式圧縮機構部３
０Ｂの圧縮室（作動室）２５ｂの最大容積をＶｒｍａｘ
としたとき、次式が成り立つように設定される。

【００６４】Ｖｆｍｉｎ ≦ Ｖｒｍａｘ このようにして構成することにより、気液分離器５３に
おいて分離されたガス冷媒を、減圧することなく第２の
ヘリカル式圧縮機構部３０Ｂに確実に導けることとな
り、熱力学的な効率の向上を得られる。

【００６５】また、流体圧縮機Ｓにおける第１のヘリカ
ル式圧縮機構部３０Ａと、第２のヘリカル式圧縮機構部
３０Ｂは、それぞれ専用のブレード２３ａ，２３ｂを備
えるようにしたから、それぞれのブレード２３ａ，２３
ｂの形状が単純になり、製造が容易になる。

【００６６】図３は、図１のＢ−Ｂ線に沿う断面図であ
り、第１のヘリカル式圧縮機構部３０Ａにおけるブレー
ド２３ａの一端部の位置を規制するブレードストッパ２
４と、第２のヘリカル式圧縮機構部３０Ｂにおけるブレ
ード２３ｂの一端部の位置を規制するブレードストッパ
２４は、同一部品にて構成されている。

【００６７】このことから、本来、２組のヘリカル式圧
縮機構部３０Ａ，３０Ｂを備えているので４つのブレー
ドストッパ２４が必要であるところ、１つのブレードス
トッパ２４を各ヘリカル式圧縮機構部で兼用でき、部品
点数の削減を図れる。

【００６８】再び図１に示すように、第１のヘリカル式
圧縮機構部３０Ａに用いられるブレード２３ａと、第２
のヘリカル式圧縮機構部３０Ｂに用いられるブレード２
３ｂは、それぞれ形状が互いに同一に設定されている。

【００６９】したがって、各ブレード２３ａ，２３ｂの
製造を、たとえば射出成形より得る場合など、成形金型
が共通化して１つですみ、部品費が軽減してコストの削
減を得られる。

【００７０】また、第１のヘリカル式圧縮機構部３０Ａ
のブレード２３ａと、第２のヘリカル式圧縮機構部３０
Ｂのブレード２３ｂは、互いに、外径形状と、断面形状
と、材質および、充填材のいずれかを、互いに異なるよ
う構成してもよい。

【００７１】このようにして構成することにより、特
に、第１のヘリカル式圧縮機構部３０Ａと第２のヘリカ
ル式圧縮機構部３０Ｂにかかる差圧が大きく異なるよう
な運転条件の際に、それぞれのブレード２３ａ，２３ｂ
の仕様の設定から信頼性の向上を得られ、コストに与え
る影響が少なくてすむ。

【００７２】また、先に説明したように流体圧縮機にお
いて、第１の吸込み管９から導入された低圧の冷媒ガス
は、一旦、密閉ケース１内に充満する。そして、第１の
吸込み孔８から第１のヘリカル式圧縮機構部３０Ａに吸
込まれて圧縮される。

【００７３】したがって、密閉ケース１の内部圧力は、
最も低段である第１のヘリカル式圧縮機構部３０Ａの冷
媒ガス吸込み圧力と同一圧力に保持され、油溜り部１６
の潤滑油に溶け込む冷媒量を最小限に抑えて、封入冷媒
量の低減化を得る。特に、炭化水素系などの可燃性冷媒
を用いる冷凍サイクルで、万一、冷媒が漏洩するような
ことがあっても漏洩量を抑制でき、安全性の高い流体圧
縮機を提供できる。

【００７４】本発明の第２の実施の形態として、図４に
示すような、流体圧縮機であってもよい。先に図１で説
明した構成部品と同一の部品は、ここでは同番号を付し
て新たな説明は省略する。（以下同じ）上記シリンダ５
Ａに設けられる第１の吸込口８ａは外径方向に突出する
筒体５ｂに形成されていて、この先端面は密閉ケース１
の内周面に当接している。密閉ケース１を貫通した第１
の吸込み管９が上記第１の吸込み口８ａに挿入され、か
つ接続される。

【００７５】上記シリンダ５Ａの側端部に形成される吐
出案内用凹部１２に、シリンダ端部に設けられる補助吐
出口２６が連通し、密閉ケース１内部に圧縮したガスを
吐出するようになっている。また、密閉ケース１の側面
部に接続される吐出管１３ａは、その開口端が密閉ケー
ス内部に突出している。

【００７６】このようにして構成される流体圧縮機で
は、外部から低圧の冷媒ガスが第１の吸込み管９と第１
の吸込口８ａを介して第１のヘリカル式圧縮機構部３０
Ａに直接導かれて低段圧縮される。

【００７７】そして、圧縮された冷媒ガスは、第２のヘ
リカル式圧縮機構部３０Ｂに導かれる冷媒ガスと合流し
て、高段圧縮される。第２のヘリカル式圧縮機構部３０
Ｂで圧縮された高圧ガスは、吐出案内用凹部１２から補
助吐出口２６を介して密閉ケース内に吐出される。そし
て、高圧ガスは密閉ケース１内に充満し、さらに吐出管
１３ａを介して密閉ケース１外へ導かれる。

【００７８】すなわち、密閉ケース１の内部圧力が、最
も高段である第２のヘリカル式圧縮機構部３０Ｂから吐
出する冷媒圧力と同一圧力に保持される。したがって、
この密閉ケース１内において、冷媒ガスと、この冷媒ガ
スに混入する潤滑油の分離がなされ、吐油の少ない流体
圧縮機を提供できる。

【００７９】本発明の第３の実施の形態として、図５に
示すような、流体圧縮機であってもよい。すなわち、図
１の流体圧縮機とは全く逆に、第１の吸込み管９が密閉
ケース１を貫通してシリンダ５Ｂの鍔部５ｃに設けられ
る第１の吸込み口８ｂに直接挿入され、かつ接続され
る。

【００８０】そして、第２の吸込み管１１ｂは密閉ケー
ス１を貫通して、その開口端が密閉ケース１内部に位置
する。第２の吸込み口１０ａが設けられるシリンダ５Ｂ
部位は円筒状であって、鍔部の構成がない。

【００８１】なお、第１のヘリカル式圧縮機構部３０Ａ
の右側圧縮室２５ａに対向して、図示しない第１の吐出
口が設けられている。この第１の吐出口は、第１のヘリ
カル式圧縮機構部３０Ａで圧縮された冷媒ガスを密閉ケ
ース１内に吐出案内する。

【００８２】このようにして構成することにより、最も
低段である第１のヘリカル式圧縮機構部３０Ａで圧縮さ
れた冷媒ガスが、第１の吐出口を介して密閉ケース１内
に吐出される。さらに、第２の吸込み管１１ｂから導入
される冷媒ガスが、一旦、密閉ケース１内に導かれる。

【００８３】上記密閉ケース１内には、第１のヘリカル
式圧縮機構部３０Ａで圧縮された冷媒ガスと、第２の吸
込み管１１ｂから導かれた冷媒ガスの混合ガスが充満す
る。そして、この混合ガスは、第２の吸込み口１０ａを
介して第２のヘリカル式圧縮機構部３０Ｂに吸込まれ、
高段圧縮されたあと吐出案内用凹部１２と吐出管１３か
ら密閉ケース外へ導かれる。

【００８４】上記密閉ケース１内部の圧力は、第１のヘ
リカル式圧縮機構部３０Ａの吐出ガスの圧力であるとと
もに、第２のヘリカル式圧縮機構部３０Ｂの吸込みガス
の圧力に保持される。

【００８５】換言すれば、密閉ケース１内部は、最も低
段である第１のヘリカル式圧縮機構部３０Ａの冷媒ガス
の吸込み圧力よりも高く、かつ最も高段である第２のヘ
リカル式圧縮機構部３０Ｂの吐出圧力よりも低い、中間
圧力に保持される。

【００８６】そのため、冷凍サイクルにおける最大差圧
である流体圧縮機の第１のヘリカル式圧縮機構部３０Ａ
の吸込み圧力と、第２のヘリカル式圧縮機構部３０Ｂの
吐出圧力を直接シールする必要がなくなり、リークの少
ない高性能の流体圧縮機を提供できる。

【００８７】本発明の第４の実施の形態として、図６に
示すような、冷凍サイクルを構成する冷凍装置であって
もよい。先に図１で説明した流体圧縮機Ｓの吐出側に凝
縮器５０が接続され、さらに第１の減圧機構５１と、第
２の減圧機構５４が直列に接続される。この第２の減圧
機構５４から第２の蒸発器５５を介して、流体圧縮機Ｓ
における第１のヘリカル式圧縮機構部３０Ａに連通する
第１の吸込み管９が接続される。

【００８８】一方、第１の減圧機構５１と第２の減圧機
構５４との間からバイパス管Ｐａが分岐して接続され
る。このバイパス管Ｐａには第１の蒸発器５２が設けら
れ、さらに第１の蒸発器５２から流体圧縮機Ｓの第２の
ヘリカル式圧縮機構部３０Ｂに接続する第２の吸込み管
１１が延出される。

【００８９】このように、複数の蒸発器５２，５５を有
する冷凍サイクルを構成したうえで、蒸発温度の低い第
２の蒸発器５５の冷媒出口が、最も低段である第１のヘ
リカル式圧縮機構部３０Ａの第１の吸込み口８に連通さ
れ、蒸発温度の高い第１の蒸発器５２の冷媒出口が、最
も高段である第２のヘリカル式圧縮機構部３０Ｂの第２
の吸込み口１０に連通される。

【００９０】したがって、上記冷凍装置によれば、二段
圧縮のメリットである第１，第２の圧縮機構部３０Ａ，
３０Ｂの圧縮比低減による圧縮効率の向上と、圧縮行程
に中間冷却を与えることによる熱力学的効率の向上を得
られる。

【００９１】なお、上述の流体圧縮機は、２組のヘリカ
ル式圧縮機構部３０Ａ，３０Ｂを備えるものとして説明
したが、これに限定されるものではなく、たとえば３組
のヘリカル式圧縮機構部を備える流体圧縮機であっても
よい。

【００９２】また、横長型の密閉ケース内に回転軸を水
平方向にして収容する、いわゆる横置き形の圧縮機とし
て説明したが、これに限定されるものではなく、縦長型
の密閉ケース内に回転軸を垂直方向にして収容する、い
わゆる縦置き形の圧縮機としてもよい。

【００９３】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、多
段圧縮のメリットである各圧縮機構部の圧縮比低減によ
る圧縮効率の向上と、高性能で、低騒音と、低振動およ
びコンパクト化した流体圧縮機と、この流体圧縮機を備
えた圧縮行程に中間冷却を与えることによる熱力学的効
率の向上を得られる冷凍サイクルを提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態に係わる、流体圧縮
機の断面図。

【図２】同実施の形態に係わる、流体圧縮機を備えた冷
凍サイクルの構成図。

【図３】同実施の形態に係わる、ブレードの一部とブレ
ードストッパの断面図。

【図４】本発明の第２の実施の形態に係わる、流体圧縮
機の断面図。

【図５】本発明の第３の実施の形態に係わる、流体圧縮
機の断面図。

【図６】本発明の第４の実施の形態に係わる、流体圧縮
機を備えた冷凍サイクルの構成図。

【符号の説明】

１…密閉ケース、 ５…シリンダ、 ２０…ローラ、 ２５ａ，２５ｂ…圧縮室（作動室）、 ２３ａ，２３ｂ…ブレード、 ３０Ａ…第１のヘリカル式圧縮機構部、 ３０Ｂ…第２のヘリカル式圧縮機構部、 ２４…ブレードストッパ、 ５０…凝縮器、 ５２…第１の蒸発器、 ５３…気液分離器、 ５５…第２の蒸発器。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 3H029 AA01 AA05 AA09 AA11 AA15 AA18 AA21 AB03 AB08 BB12 BB21 BB42 BB43 CC03 CC09 CC15 CC54 CC58 CC63 CC85 CC91 3H040 AA09 BB05 BB10 BB11 CC09 CC10 CC13 CC22 DD02 DD23 DD38 DD39

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】密閉ケースと、 この密閉ケース内に配置される中空円筒状のシリンダ、
   このシリンダの内部にシリンダ中心軸と偏心して収容さ
   れるローラ、このローラおよび上記シリンダとの間に複
   数の作動室を形成する螺旋状のブレードを備えたヘリカ
   ル式圧縮機構部とを具備した流体圧縮機において、 上記ヘリカル式圧縮機構部は、複数組を備え、 一方のヘリカル式圧縮機構部において外部から作動流体
   を吸込んで圧縮する低段圧縮をなし、他方のヘリカル式
   圧縮機構部において一方のヘリカル式圧縮機構部で低段
   圧縮した作動流体を吸込んで圧縮する高段圧縮をなすこ
   とを特徴とする流体圧縮機。
2. 【請求項２】上記複数組のヘリカル式圧縮機構部は、同
   一の上記ローラを用いて構成されることを特徴とする請
   求項１記載の流体圧縮機。
3. 【請求項３】上記複数組のヘリカル式圧縮機構部は、最
   も低段のヘリカル式圧縮機構部における作動室の最小容
   積をＶｆｍｉｎとし、最も高段のヘリカル式圧縮機構部
   における作動室の最大容積をＶｒｍａｘとしたとき、次
   式が成り立つように設定されることを特徴とする請求項
   １記載の流体圧縮機。 Ｖｆｍｉｎ ≦ Ｖｒｍａｘ
4. 【請求項４】上記複数組のヘリカル式圧縮機構部は、そ
   れぞれ専用のブレードを備えたことを特徴とする請求項
   １記載の流体圧縮機。
5. 【請求項５】上記複数組のヘリカル式圧縮機構部は、各
   組それぞれの作動流体の吸込み側と吐出側に、ブレード
   の移動を規制するブレードストッパが設けられ、低段の
   ヘリカル式圧縮機構部における吐出側のブレードストッ
   パと、高段のヘリカル式圧縮機構部における吸込み側の
   ブレードストッパは、同一部品を用いて構成されること
   を特徴とする請求項１記載の流体圧縮機。
6. 【請求項６】上記複数組のヘリカル式圧縮機構部は、そ
   れぞれ、互いに同一形状に設定されるブレードを備えた
   ことを特徴とする請求項１記載の流体圧縮機。
7. 【請求項７】上記複数組のヘリカル式圧縮機構部は、そ
   れぞれ、外径形状と、断面形状と、材質および、充填材
   のいずれかが、互いに異なるよう構成されるブレードを
   備えたことを特徴とする請求項１記載の流体圧縮機。
8. 【請求項８】上記密閉ケースは、その内部が、最も低段
   のヘリカル式圧縮機構部における作動流体の吸込み圧力
   と同一圧力に保持されることを特徴とする請求項１記載
   の流体圧縮機。
9. 【請求項９】上記密閉ケースは、その内部が、最も高段
   のヘリカル式圧縮機構部における作動流体の吐出圧力と
   同一圧力に保持されることを特徴とする請求項１記載の
   流体圧縮機。
10. 【請求項１０】上記密閉ケースは、その内部が、最も低
    段のヘリカル式圧縮機構部における作動流体の吸込み圧
    力よりも高く、かつ最も高段のヘリカル式圧縮機構部に
    おける作動流体の吐出圧力よりも低い、中間圧力に保持
    されることを特徴とする請求項１記載の流体圧縮機。
11. 【請求項１１】上記請求項１記載の流体圧縮機と、凝縮
    器と、第１の減圧膨張機構と、第１の蒸発器と、気液分
    離器と、第２の減圧膨張機構および、第２の蒸発器を順
    次連通する冷凍サイクルが構成され、 上記第２の蒸発器の出口は、流体圧縮機の最も低段のヘ
    リカル式圧縮機構部の吸込み口に連通され、 上記気液分離器は、流体圧縮機の最も高段のヘリカル式
    圧縮機構部の吸込み口に連通されることを特徴とする冷
    凍装置。
12. 【請求項１２】請求項１記載の流体圧縮機および、蒸発
    温度の異なる複数の蒸発器を備えて冷凍サイクルを構成
    する冷凍装置において、 蒸発温度の低い蒸発器の冷媒出口は、流体圧縮機の最も
    低段のヘリカル式圧縮機構部の吸込み口に連通され、 蒸発温度の高い蒸発器の冷媒出口は、流体圧縮機の最も
    高段のヘリカル式圧縮機構部の吸込み口に連通されるこ
    とを特徴とする冷凍装置。