JP2003201982A

JP2003201982A - ロータリコンプレッサ

Info

Publication number: JP2003201982A
Application number: JP2002001363A
Authority: JP
Inventors: Satoru Imai; 悟今井; Kenzo Matsumoto; 兼三松本; Takashi Sato; 孝佐藤; Masaru Matsuura; 大松浦; Kazuya Sato; 里　　和哉; Hiroyuki Matsumori; 裕之松森; Toshiyuki Ebara; 俊行江原; Takayasu Saito; 隆泰斎藤; Haruhisa Yamazaki; 晴久山崎; Masaya Tadano; 昌也只野
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 2002-01-08
Filing date: 2002-01-08
Publication date: 2003-07-18

Abstract

(57)【要約】【課題】所謂内部中間圧型多段圧縮式のロータリコン
プレッサにおいて、第２の回転圧縮要素のベーンに背圧
を加える構造を簡素化し、且つ、運転効率と耐久性も改
善する。【解決手段】第１及び第２の回転圧縮要素３２、３４
を備えたロータリコンプレッサ１０において、第２の回
転圧縮要素３４を構成する電動要素１４の回転軸の偏心
部４２に嵌合されシリンダ３８内で偏心回転するローラ
４６と、このローラ４６に当接してシリンダ３８内を低
圧室側と高圧室側に区画するベーン５０と、シリンダ３
８に形成されベーン５０を収納する案内溝に連通してシ
リンダ３８に形成され、ベーン５０に背圧を加える背圧
室とを備える。案内溝の内面に形成したシリンダ側凹溝
に対向する位置のベーン５０にベーン側凹溝を形成す
る。ベーン側凹溝とシリンダ側凹溝は、ローラ４６の所
定の回転角度の範囲でシリンダ３８内の高圧室側と背圧
室とを連通する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、密閉容器内に電動
要素にて駆動される第１及び第２の回転圧縮要素を備
え、第１の回転圧縮要素で圧縮され、密閉容器内に吐出
された中間圧のガスを第２の回転圧縮要素で圧縮するロ
ータリコンプレッサに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の内部中間圧型多段圧縮式のロータ
リコンプレッサでは、第１の回転圧縮要素の吸込ポート
からガス（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ポート、吐出消音室を経
て密閉容器内に吐出される。そして、この密閉容器内の
中間圧のガスは第２の回転圧縮要素の吸込ポートからシ
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２段目の圧縮が行なわれて高温高圧のガスとなり、
高圧室側より吐出ポート、吐出消音室を経て吐出され
る。

【０００３】ロータリコンプレッサから吐出されたガス
は冷媒回路の放熱器に流入し、放熱した後、膨張弁で絞
られて蒸発器で吸熱し、ロータリコンプレッサの第１の
回転圧縮要素に吸入されるサイクルを繰り返す。

【０００４】また、係るロータリコンプレッサに、高低
圧差の大きい冷媒、例えば二酸化炭素（ＣＯ₂）を冷媒
として用いた場合、吐出冷媒圧力は高圧となる第２の回
転圧縮要素で１２ＭＰａＧに達し、一方、低段側となる
第１の回転圧縮要素で８ＭＰａＧ（中間圧）となる（第
１の回転圧縮要素の吸込圧力は４ＭＰａ）。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】このようなロータリコ
ンプレッサに取り付けられたベーンは、シリンダの半径
方向に設けられた案内溝にシリンダの半径方向に移動自
在に挿入される。そして、このベーンはローラ側に押し
付ける必要があるため、従来よりスプリングによる付勢
力と背圧室からの背圧によってベーンをローラに押し付
ける構造が取られているが、内部中間圧のロータリコン
プレッサの第２の回転圧縮要素では、シリンダ内の圧力
が密閉容器内の中間圧より高くなるため、密閉容器内の
圧力をベーンの背圧として利用することができず、背圧
の印加方法が極めて困難なものとなっていた。

【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、所謂内部中間圧型多段圧縮
式のロータリコンプレッサにおいて、第２の回転圧縮要
素のベーンに背圧を加える構造を簡素化し、且つ、運転
効率と耐久性も改善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、本発明のロータリ
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の回転圧縮要素を備え、第
１の回転圧縮要素で圧縮されたガスを密閉容器内に吐出
し、更にこの吐出された中間圧のガスを第２の回転圧縮
要素で圧縮するものであって、第２の回転圧縮要素を構
成するためのシリンダ及び電動要素の回転軸に形成され
た偏心部に嵌合されてシリンダ内で偏心回転するローラ
と、該ローラに当接してシリンダ内を低圧室側と高圧室
側に区画するベーンと、シリンダに形成され、ベーンを
収納するための案内溝と、該案内溝に連通してシリンダ
に形成され、ベーンに背圧を加えるための背圧室と、案
内溝の内面に形成されたシリンダ側凹溝と、該シリンダ
側凹溝に対向する位置のベーンに形成されたベーン側凹
溝とを備え、これらベーン側凹溝とシリンダ側凹溝は、
ローラの所定の回転角度の範囲でシリンダ内の高圧室側
と背圧室とを連通するものである。

【０００８】また、請求項２の発明のロータリコンプレ
ッサは、上記に加えて、ベーン側凹溝とシリンダ側凹溝
は、ベーンが最も突出した時点のローラの位置を１８０
°とした場合に、当該１８０°を含む所定の角度範囲で
シリンダ内の高圧室側と背圧室とを連通するものであ
る。

【０００９】また、請求項３の発明のロータリコンプレ
ッサは、請求項２に加えて、ベーン側凹溝とシリンダ側
凹溝は、ローラの位置が１２０°以上２４０°以下の角
度でシリンダ内の高圧室側と背圧室とを連通するもので
ある。

【００１０】また、請求項４の発明のロータリコンプレ
ッサは、請求項２に加えて、ベーン側凹溝とシリンダ側
凹溝は、ローラの位置が９０°以上２７０°以下の角度
でシリンダ内の高圧室側と背圧室とを連通するものであ
る。

【００１１】本発明によれば、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の回転圧縮
要素を備え、第１の回転圧縮要素で圧縮されたガスを密
閉容器内に吐出し、更にこの吐出された中間圧のガスを
第２の回転圧縮要素で圧縮するロータリコンプレッサに
おいて、第２の回転圧縮要素を構成するためのシリンダ
及び電動要素の回転軸に形成された偏心部に嵌合されて
シリンダ内で偏心回転するローラと、該ローラに当接し
てシリンダ内を低圧室側と高圧室側に区画するベーン
と、シリンダに形成され、ベーンを収納するための案内
溝と、該案内溝に連通してシリンダに形成され、ベーン
に背圧を加えるための背圧室と、案内溝の内面に形成さ
れたシリンダ側凹溝と、該シリンダ側凹溝に対向する位
置のベーンに形成されたベーン側凹溝とを備え、これら
ベーン側凹溝とシリンダ側凹溝は、シリンダ内の高圧室
側と背圧室とを連通するので、これらベーン側凹溝とシ
リンダ側凹溝を介してシリンダ内の高圧室側の圧力を背
圧室に供給することができるようになる。

【００１２】これにより、密閉容器内が中間圧となるロ
ータリコンプレッサにおいて、ベーンをローラ側に付勢
するための背圧を支障無く印加することができるように
なると共に、特に凹溝をシリンダの案内溝内面とベーン
に形成すると云う簡単な構成であるので、構造の簡素化
と生産コストの低減を図ることができるようになる。

【００１３】特に、ベーン側凹溝とシリンダ側凹溝は、
ローラの所定の回転角度の範囲、即ち、請求項２乃至請
求項４に示すようにベーンが最も突出した時点のローラ
の位置を１８０°とした場合に、当該１８０°を含む所
定の角度範囲である例えば１２０°以上２４０°以下、
或いは、９０°以上２７０°以下の角度範囲でシリンダ
内の高圧室側と背圧室とを連通させる。これにより、ガ
スを吸入してシリンダ内の圧力が低下している段階で背
圧室内に残ったガスが再膨張し、圧縮効率が低下するこ
とや、圧縮最終段階で高圧となったガスが背圧室に入
り、ベーン付勢力が過大となって入力が増大し、或い
は、ベーンとローラの耐久性が低下する等の不都合を効
果的に解消することができるようになる。

【００１４】これにより、本発明によればロータリコン
プレッサの構造を簡素化しながら、運転効率と耐久性の
双方を改善することができるようになるものである。

【００１５】

【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は本発明のロータリコンプレッサ
の実施例として、第１及び第２の回転圧縮要素３２、３
４を備えた内部中間圧型多段（２段）圧縮式のロータリ
コンプレッサ１０の縦断面図、図２はロータリコンプレ
ッサ１０の正面図、図３ロータリコンプレッサ１０の側
面図、図４はロータリコンプレッサ１０のもう一つの縦
断面図、図５はロータリコンプレッサ１０の更にもう一
つの縦断面図、図６はロータリコンプレッサ１０の電動
要素１４部分の平断面図、図７はロータリコンプレッサ
１０の回転圧縮機構部１８の拡大断面図をそれぞれ示し
ている。

【００１６】各図において、１０は二酸化炭素（Ｃ
Ｏ₂）を冷媒として使用する内部中間圧型多段圧縮式の
ロータリコンプレッサで、このロータリコンプレッサ１
０は鋼板からなる円筒状の密閉容器１２と、この密閉容
器１２の内部空間の上側に配置収納された電動要素１４
及びこの電動要素１４の下側に配置され、電動要素１４
の回転軸１６により駆動される第１の回転圧縮要素３２
（１段目）及び第２の回転圧縮要素３４（２段目）から
なる回転圧縮機構部１８にて構成されている。

【００１７】尚、実施例のロータリコンプレッサ１０の
高さ寸法は２２０ｍｍ（外径１２０ｍｍ）、電動要素１
４の高さ寸法は約８０ｍｍ（外径１１０ｍｍ）、回転圧
縮機構部１８の高さ寸法は約７０ｍｍ（外径１１０ｍ
ｍ）で、電動要素１４と回転圧縮機構部１８との間隔は
約５ｍｍとなっている。また、第２の回転圧縮要素３４
の排除容積は第１の回転圧縮要素３２の排除容積よりも
小さく設定されている。

【００１８】密閉容器１２は実施例では厚さ４．５ｍｍ
の鋼板より構成され、底部をオイル溜とし、電動要素１
４と回転圧縮機構部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略椀状のエン
ドキャップ（蓋体）１２Ｂとで構成され、且つ、このエ
ンドキャップ１２Ｂの上面中心には円形の取付孔１２Ｄ
が形成されており、この取付孔１２Ｄには電動要素１４
に電力を供給するためのターミナル（配線を省略）２０
が取り付けられている。

【００１９】この場合、ターミナル２０周囲のエンドキ
ャップ１２Ｂには、座押成形によって所定曲率の段差部
１２Ｃが環状に形成されている。また、ターミナル２０
は電気的端子１３９が貫通して取り付けられた円形のガ
ラス部２０Ａと、このガラス部２０Ａの周囲に形成さ
れ、斜め外下方に鍔状に張り出した金属製の取付部２０
Ｂとから構成されている。取付部２０Ｂの厚さ寸法は
２．４±０．５ｍｍとされている。そして、ターミナル
２０は、そのガラス部２０Ａを下側から取付孔１２Ｄに
挿入して上側に臨ませ、取付部２０Ｂを取付孔１２Ｄの
周縁に当接させた状態でエンドキャップ１２Ｂの取付孔
１２Ｄ周縁に取付部２０Ｂを溶接することで、エンドキ
ャップ１２Ｂに固定されている。

【００２０】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。

【００２１】ステータ２２は、ドーナッツ状の電磁鋼板
を積層した積層体２６と、この積層体２６の歯部に直巻
き（集中巻き）方式により巻装されたステータコイル２
８を有している（図６）。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、この積
層体３０内に永久磁石ＭＧを挿入して構成されている。

【００２２】前記第１の回転圧縮要素３２と第２の回転
圧縮要素３４との間には中間仕切板３６が挟持されてい
る。即ち、第１の回転圧縮要素３２と第２の回転圧縮要
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３８、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４
６、４８に当接して上下シリンダ３８、４０内をそれぞ
れ低圧室側と高圧室側に区画する後述する上下ベーン５
０（下側のベーンは図示せず）と、上シリンダ３８の上
側の開口面及び下シリンダ４０の下側の開口面を閉塞し
て回転軸１６の軸受けを兼用する支持部材としての上部
支持部材５４及び下部支持部材５６にて構成される。

【００２３】上部支持部材５４および下部支持部材５６
には、吸込ポート１６１、１６２にて上下シリンダ３
８、４０の内部とそれぞれ連通する吸込通路５８、６０
と、凹陥した吐出消音室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。

【００２４】この場合、上部支持部材５４の中央には軸
受け５４Ａが起立形成されており、この軸受け５４Ａ内
面には筒状のブッシュ１２２が装着されている。また、
下部支持部材５６の中央には軸受け５６Ａが貫通形成さ
れており、この軸受け５６Ａ内面にも筒状のブッシュ１
２３が装着されている。これらブッシュ１２２、１２３
は後述する如き摺動性の良い材料にて構成されており、
回転軸１６はこれらブッシュ１２２、１２３を介して上
部支持部材５４の軸受け５４Ａと下部支持部材５６の軸
受け５６Ａに保持される。

【００２５】この場合、下部カバー６８はドーナッツ状
の円形鋼板から構成されており、周辺部の４箇所を主ボ
ルト１２９・・・によって下から下部支持部材５６に固
定され、吐出ポート４１にて第１の回転圧縮要素３２の
下シリンダ４０内部と連通する吐出消音室６４の下面開
口部を閉塞する。この主ボルト１２９・・・の先端は上
部支持部材５４に螺合する。下部カバー６８の内周縁は
下部支持部材５６の軸受け５６Ａ内面より内方に突出し
ており、これによって、ブッシュ１２３の下端面は下部
カバー６８によって保持され、脱落が防止されている
（図９）。図１０は下部支持部材５６の下面を示してお
り、１２８は吐出消音室６４内において吐出ポート４１
を開閉する第１の回転圧縮要素３２の吐出弁である。

【００２６】ここで、下部支持部材５６は鉄系の焼結材
料（若しくは鋳物でも可）により構成されており、下部
カバー６８を取り付ける側の面（下面）は、平面度０．
１ｍｍ以下に加工された後、スチーム処理が加えられて
いる。このスチーム処理によって下部カバー６８を取り
付ける側の面は酸化鉄となるため、焼結材料内部の孔が
塞がれてシール性が向上する。これにより、下部カバー
６８と下部支持部材５６間にガスケットを介設する必要
が無くなる。

【００２７】尚、吐出消音室６４と密閉容器１２内にお
ける上部カバー６６の電動要素１４側は、上下シリンダ
３８、４０や中間仕切板３６を貫通する孔である連通路
６３にて連通されている（図４）。この場合、連通路６
３の上端には中間吐出管１２１が立設されており、この
中間吐出管１２１は上方の電動要素１４のステータ２２
に巻装された相隣接するステータコイル２８、２８間の
隙間に指向している（図６）。

【００２８】また、上部カバー６６は吐出ポート３９に
て第２の回転圧縮要素３４の上シリンダ３８内部と連通
する吐出消音室６２の上面開口部を閉塞し、密閉容器１
２内を吐出消音室６２と電動要素１４側とに仕切る。こ
の上部カバー６６は図１１に示す如く厚さ２ｍｍ以上１
０ｍｍ以下（実施例では最も望ましい６ｍｍとされてい
る）であって、前記上部支持部材５４の軸受け５４Ａが
貫通する孔が形成された略ドーナッツ状の円形鋼板から
構成されており、上部支持部材５４との間にビード付き
のガスケット１２４（図１２）を挟み込んだ状態で、当
該ガスケット１２４を介して周辺部が４本の主ボルト７
８・・・により、上から上部支持部材５４に固定されて
いる。この主ボルト７８・・・の先端は下部支持部材５
６に螺合する。

【００２９】上部カバー６６を係る厚さ寸法とすること
で、密閉容器１２内よりも高圧となる吐出消音室６２の
圧力に十分に耐えながら、小型化を達成し、電動要素１
４との絶縁距離を確保することもできるようになる。更
に、この上部カバー６６の内周縁と軸受け５４Ａの外面
間にはＯリング１２６が設けられている（図１２）。係
るＯリング１２６により軸受け５４Ａ側のシールを行な
うことで、上部カバー６６の内周縁で十分にシールを行
ない、ガスリークを防ぐことができるようになり、吐出
消音室６２の容積拡大が図れると共に、Ｃリングにより
上部カバー６６の内周縁側を軸受け５４Ａに固定する必
要も無くなる。ここで、図１１において１２７は吐出消
音室６２内において吐出ポート３９を開閉する第２の回
転圧縮要素３４の吐出弁である。

【００３０】次に、上シリンダ３８の下側の開口面及び
下シリンダ４０の上側の開口面を閉塞する中間仕切板３
６内には、上シリンダ３８内の吸込側に対応する位置
に、図１３、図１４に示す如く外周面から内周面に至
り、外周面と内周面とを連通して給油路を構成する貫通
孔１３１が穿設されており、この貫通路１３１の外周面
側の封止材１３２を圧入して外周面側の開口を封止して
いる。また、この貫通孔１３１の中途部には上側に延在
する連通孔１３３が穿設されている。

【００３１】一方、上シリンダ３８の吸込ポート１６１
（吸込側）には中間仕切板３６の連通孔１３３に連通す
る連通孔１３４が穿設されている。また、回転軸１６内
には図７に示す如く軸中心に鉛直方向のオイル孔８０
と、このオイル孔８０に連通する横方向の給油孔８２、
８４（回転軸１６の上下偏心部４２、４４にも形成され
ている）が形成されており、中間仕切板３６の貫通孔１
３１の内周面側の開口は、これらの給油孔８２、８４を
介してオイル孔８０に連通している。

【００３２】後述する如く密閉容器１２内は中間圧とな
るため、２段目で高圧となる上シリンダ３８内にはオイ
ルの供給が困難となるが、中間仕切板３６を係る構成と
したことにより、密閉容器１２内の底部のオイル溜めか
ら汲み上げられてオイル孔８０を上昇し、給油孔８２、
８４から出たオイルは、中間仕切板３６の貫通孔１３１
に入り、連通孔１３３、１３４から上シリンダ３８の吸
込側（吸込ポート１６１）に供給されるようになる。

【００３３】図１６中Ｌは上シリンダ３８の吸入側の圧
力変動を示し、図中Ｐ１は中間仕切板３６の内周面の圧
力を示す。この図にＬ１で示す如く上シリンダ３８の吸
込側の圧力（吸入圧力）は、吸入過程においては吸入圧
損により中間仕切板３６の内周面側の圧力よりも低下す
る。この期間に中間仕切板３６の貫通孔１３１、連通孔
１３３から上シリンダ３８の連通孔１３４を介して上シ
リンダ３８内に給油が成されることになる。

【００３４】上述の如く上下シリンダ３８、４０、中間
仕切板３６、上下支持部材５４、５６及び上下カバー６
６、６８はそれぞれ４本の主ボルト７８・・・と主ボル
ト１２９・・・にて上下から締結されるが、更に、上下
シリンダ３８、４０、中間仕切板３６、上下支持部材５
４、５６は、これら主ボルト７８、１２９の外側に位置
する補助ボルト１３６、１３６により締結される（図
４）。この補助ボルト１３６は上部支持部材５４側から
挿入され、先端は下支持部材５６に螺合している。

【００３５】また、この補助ボルト１３６は前述したベ
ーン５０の後述する案内溝７０の近傍に位置している。
このように補助ボルト１３６、１３６を追加して回転圧
縮機構部１８を一体化することで、内部が極めて高圧と
なることに対するシール性の確保が成されると共に、ベ
ーン５０の案内溝７０の近傍を締め付けるので、後述す
る背圧室７４からベーン５０に加える高圧の背圧がリー
クする不都合も防止できるようになる。

【００３６】一方、上シリンダ３８内には前述したベー
ン５０を収納する案内溝７０と、この案内溝７０の外側
に位置してバネ部材としてのスプリング７６を収納する
収納部７０Ａが形成されており、この収納部７０Ａは案
内溝７０側と密閉容器１２（容器本体１２Ａ）側に開口
している（図８）。前記スプリング７６はベーン５０の
外側端部に当接し、常時ベーン５０をローラ４６側に付
勢する。そして、このスプリング７６の密閉容器１２側
の収納部７０Ａ内には金属製のプラグ１３７が設けら
れ、スプリング７６の抜け止めの役目を果たす。

【００３７】この場合、プラグ１３７の外寸は収納部７
０Ａの内寸よりも小さく設定され、プラグ１３７は収納
部７０Ａ内に隙間嵌めにより挿入される。また、プラグ
１３７の周面には当該プラグ１３７と収納部７０Ａの内
面間をシールするためのＯリング１３８が取り付けられ
ている。そして、上シリンダ３８の外端、即ち、収納部
７０Ａの外端と密閉容器１２の容器本体１２Ａ間の間隔
は、Ｏリング１３８からプラグ１３７の密閉容器１２側
の端部までの距離よりも小さく設定されている。係る寸
法関係としたことにより、プラグ１３７を収納部７０Ａ
内に圧入固定する場合の如く、上シリンダ３８が変形し
て上部支持部材５４との間のシール性が低下し、性能悪
化を来す不都合を未然に回避することができるようにな
る。

【００３８】尚、プラグ１３７の外寸を収納部７０Ａの
内寸よりも小さく設定して、プラグ１３７を収納部７０
Ａ内に隙間嵌めした場合でも、上シリンダ３８と密閉容
器１２間の間隔をＯリング１３８からプラグ１３７の密
閉容器１２側の端部までの距離よりも小さく設定してい
るので、スプリング７６側の高圧（ベーン５０の背圧）
によってプラグ１３７が収納部７０Ａから押し出される
方向に移動しても、密閉容器１２に当接して移動が阻止
された時点で依然Ｏリング１３８は収納部７０Ａ内に位
置してシールするので、プラグ１３８の機能には何ら問
題は生じない。

【００３９】また、上シリンダ３８内の案内溝７０の収
納部７０Ａ側には、ベーン５０をローラ４６に付勢する
背圧を当該ベーン４６に印加するための前述した背圧室
７４が形成されている。この背圧室７４は、中間仕切板
３６と上部支持部材５４間に渡って略円筒形を呈して上
シリンダ３８内に貫通して形成されている（図１９）。
そして、この背圧室７４は内側の案内溝７０と収納部７
０Ａの双方に連通している。

【００４０】更に、案内溝７０の吐出ポート３９側の内
面には、図１９に示すようにシリンダ側凹溝７２が複数
本（実施例では３本）上シリンダ３８の半径方向に延在
して凹陥形成されており、各シリンダ側凹溝７２・・の
内端は上シリンダ３８の高圧室手前で終了し、外端は前
記背圧室７４にて開口している。即ち、この状態でシリ
ンダ側凹溝７２・・は上シリンダ３８の高圧室には連通
しておらず、背圧室７４のみに連通する。

【００４１】一方、各シリンダ側凹溝７２・・に対応す
る位置のベーン５０の吐出ポート３９側の側面には、図
２０に示すようにベーン側凹溝５２が同様に複数本（実
施例では３本）これも上シリンダ３８の半径方向に延在
して凹陥形成されている。各ベーン側凹溝５２・・はベ
ーン５０の先端（ローラ４６に当接する先端）よりも所
定寸法手前の位置から、後端（背圧室７４側の端部）よ
りも所定寸法手前の位置までの範囲で形成されている。

【００４２】ここで、上シリンダ３８の外周側にベーン
５０が最も後退したときのローラ４６の回転角度位置を
０°とすると、ベーン５０が上シリンダ３８内に最も突
出したときのローラ４６の回転角度位置が１８０°とな
る。前記ベーン側凹溝５２・・の後部は、ローラ４６が
係る１８０°の回転角度位置となったときにもシリンダ
側凹溝７２・・に対向してラップし、それに連通する。
また、そのとき、ベーン側凹溝５２・・の前部は上シリ
ンダ３８内の高圧室側に開口する。それにより、上シリ
ンダ３８内の高圧室と背圧室７４は、ベーン側凹溝５２
・・とシリンダ側凹溝７２・・によって連通される。

【００４３】この場合、ベーン側凹溝５２・・の前端
は、ローラ４６の回転角度位置が０°から回転していっ
て１８０°−αの角度に達した時点で上シリンダ３８の
案内溝７０から上シリンダ３８内に覗き、そこから１８
０°＋αの角度まで回転していった時点で上シリンダ３
８の案内溝７０内に没する。実施例ではベーン側凹溝５
２・・は、ローラ４６の回転角度位置が０°から回転し
て１２０°の角度となった時点でその前端が上シリンダ
３８の案内溝７０から上シリンダ３８内に覗き、そこか
ら２４０°の角度まで回転した時点で上シリンダ３８の
案内溝７０内に没する位置に形成されている。

【００４４】係る構成により、ローラ４６の回転角度位
置が１２０°以上２４０°の範囲では、ベーン側凹溝５
２・・とシリンダ側凹溝７２・・によって上シリンダ３
８の高圧室側と背圧室７４が連通され、高圧室内の冷媒
ガスが図２１に矢印で示すように両凹溝５２・・、７２
・・を通過して背圧室７４に流入し、それ以外の角度範
囲では高圧室側と背圧室７４とは連通されず、係る冷媒
ガスの背圧室７４への流入は阻止されるようになる。

【００４５】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状とされている（図
１７）。即ち、回転軸１６に設けた上下偏心部４２、４
４を連結する連結部９０の断面形状は上下偏心部４２、
４４の偏心方向に直交する方向でその肉厚を大きくして
いる（図中ハッチングの部分）。

【００４６】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
が大きくし、断面２次モーメントを増加させて強度（剛
性）を増し、耐久性と信頼性を向上させている。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。

【００４７】この場合、上側の偏心部４２の中心をＯ１
とし、下側の偏心部４４の中心をＯ２とすると、偏心部
４２の偏心方向側の連結部９０の面の円弧の中心はＯ
１、偏心部４４の偏心方向側の連結部９０の面の円弧の
中心はＯ２としている。これにより、回転軸１６を切削
加工機にチャックして上下偏心部４２、４４と連結部９
０を切削加工する際、偏心部４２を加工した後、半径の
みを変更して連結部９０の一面を加工し、チャック位置
を変更して連結部９０の他面を加工し、半径のみを変更
して偏心部４４を加工すると云う作業が可能となる。こ
れにより、回転軸１６をチャックし直す回数が減少して
生産性が著しく改善されるようになる。

【００４８】そして、この場合冷媒としては地球環境に
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前記二酸化炭素（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。

【００４９】密閉容器１２の容器本体１２Ａの側面に
は、上部支持部材５４と下部支持部材５６の吸込通路５
８、６０、吐出消音室６２及び上部カバー６６の上側
（電動要素１４の下端に略対応する位置）に対応する位
置に、スリーブ１４１、１４２、１４３及び１４４がそ
れぞれ溶接固定されている。スリーブ１４１と１４２は
上下に隣接すると共に、スリーブ１４３はスリーブ１４
１の略対角線上にある。また、スリーブ１４４はスリー
ブ１４１と略９０度ずれた位置にある。

【００５０】そして、スリーブ１４１内には上シリンダ
３８に冷媒ガスを導入するための冷媒導入管９２の一端
が挿入接続され、この冷媒導入管９２の一端は上シリン
ダ３８の吸込通路５８に連通される。この冷媒導入管９
２は密閉容器１２の上側を通過してスリーブ１４４に至
り、他端はスリーブ１４４内に挿入接続されて密閉容器
１２内に連通する。

【００５１】また、スリーブ１４２内には下シリンダ４
０に冷媒ガスを導入するための冷媒導入管９４の一端が
挿入接続され、この冷媒導入管９４の一端は下シリンダ
４０の吸込通路６０に連通される。この冷媒導入管９４
の他端はアキュムレータ１４６の下端に接続されてい
る。また、スリーブ１４３内には冷媒吐出管９６が挿入
接続され、この冷媒吐出管９６の一端は吐出消音室６２
に連通される。

【００５２】上記アキュムレータ１４６は吸込冷媒の気
液分離を行なうタンクであり、密閉容器１２の容器本体
１２Ａの上部側面に溶接固定された密閉容器側のブラケ
ット１４７にアキュムレータ側のブラケット１４８を介
して取り付けられている。このブラケット１４８はブラ
ケット１４７から上方に延在し、アキュムレータ１４６
の上下方向の略中央部を保持しており、その状態でアキ
ュムレータ１４６は密閉容器１２の側方に沿うかたちで
配置される。

【００５３】冷媒導入管９２はスリーブ１４１から出た
後、実施例では右方に屈曲した後、上昇しており、アキ
ュムレータ１４６の下端はこの冷媒導入管９２に近接す
るかたちとなる。そこで、アキュムレータ１４６の下端
から降下する冷媒導入管９４は、スリーブ１４１から見
て冷媒導入管９２の屈曲方向とは反対の左側を迂回して
スリーブ１４２に至るように引き回されている（図
３）。

【００５４】即ち、上部支持部材３８と下部支持部材４
０の吸込通路５８、６０にそれぞれ連通する冷媒導入管
９２、９４は密閉容器１２から見て水平方向で反対の方
向に屈曲されたかたちとされており、これにより、アキ
ュムレータ１４６の上下寸法を拡大して容積を増やして
も、各冷媒導入管９２、９４が相互に干渉しないように
配慮されている。

【００５５】また、スリーブ１４１、１４３、１４４の
外面周囲には配管接続用のカプラが係合可能な鍔部１５
１が形成されており、スリーブ１４２の内面には配管接
続用のネジ溝１５２が形成されている。これにより、ス
リーブ１４１、１４３、１４４にはロータリコンプレッ
サ１０の製造工程における完成検査で気密試験を行なう
場合に試験用配管のカプラを鍔部１５１に容易に接続で
きるようになると共に、スリーブ１４２にはネジ溝１５
２を使用して試験用配管を容易にネジ止めできるように
なる。

【００５６】特に、上下で隣接するスリーブ１４１と１
４２は、一方のスリーブ１４１に鍔部１５１が、他方の
スリーブ１４２にネジ溝１５２が形成されていること
で、狭い空間で試験用配管を各スリーブ１４１、１４２
に接続可能となる。

【００５７】そして、実施例のロータリコンプレッサ１
０は図１８に示すような給湯装置１５３の冷媒回路に使
用される。即ち、ロータリコンプレッサ１０の冷媒吐出
管９６は水加熱用のガスクーラ１５４の入口に接続され
る。このガスクーラ１５４が給湯装置１５３の図示しな
い貯湯タンクに設けられる。ガスクーラ１５４を出た配
管は減圧装置としての膨張弁１５６を経て蒸発器１５７
の入口に至り、蒸発器１５７の出口は冷媒導入管９４に
接続される。

【００５８】また、冷媒導入管９２の中途部からは図
２、図３では図示していないが除霜回路を構成するデフ
ロスト管１５８が分岐し、流路制御装置としての電磁弁
１５９を介してガスクーラ１５４の入口に至る冷媒吐出
管９６に接続されている。尚、図１８ではアキュムレー
タ１４６は省略されている。

【００５９】以上の構成で次に動作を説明する。尚、加
熱運転では電磁弁１５９は閉じているものとする。ター
ミナル２０および図示されない配線を介して電動要素１
４のステータコイル２８に通電されると、電動要素１４
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。

【００６０】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、吸込
ポート１６２から下シリンダ４０の低圧室側に吸入され
た低圧（一段目吸入圧ＬＰ：４ＭＰａＧ）の冷媒ガス
は、ローラ４８とベーンの動作により圧縮されて中間圧
（ＭＰ１：８ＭＰａＧ）となり下シリンダ４０の高圧室
側より吐出ポート４１、下部支持部材５６に形成された
吐出消音室６４から連通路６３を経て中間吐出管１２１
から密閉容器１２内に吐出される。

【００６１】このとき、中間吐出管１２１は上方の電動
要素１４のステータ２２に巻装された相隣接するステー
タコイル２８、２８間の隙間に指向しているので、未だ
比較的温度の低い冷媒ガスを電動要素１４方向に積極的
に供給できるようになり、電動要素１４の温度上昇が抑
制されるようになる。また、これによって、密閉容器１
２内は中間圧（ＭＰ１）となる。

【００６２】そして、密閉容器１２内の中間圧の冷媒ガ
スは、スリーブ１４４から出て（中間吐出圧は前記ＭＰ
１）冷媒導入管９２及び上部支持部材５４に形成された
吸込通路５８を経由して吸込ポート１６１から上シリン
ダ３８の低圧室側に吸入される（２段目吸入圧ＭＰ
２）。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（２段目吐出圧ＨＰ：１２ＭＰａ
Ｇ）、高圧室側から吐出ポート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９６を経
由してガスクーラ１５４内に流入する。このときの冷媒
温度は略＋１００℃まで上昇しており、係る高温高圧の
冷媒ガスは放熱して、貯湯タンク内の水を加熱し、約＋
９０℃の温水を生成する。

【００６３】上述した上シリンダ３８内における２段目
の圧縮において、ローラ４６の回転角度位置が０°から
始まる冷媒ガスの吸入初期段階は、上シリンダ３８内の
高圧室側も吸入圧力（ＭＰ１）と同等である。そのた
め、この状態で背圧室７４と上シリンダ３８内が連通さ
れると、背圧室７４内に残った冷媒ガスが再膨張して圧
縮効率が低下する。また、ベーン５０をローラ４６側に
付勢する背圧としての機能も期待できない。

【００６４】他方、ローラ４６の回転角度位置が３６０
°に向かう冷媒ガスの圧縮最終段階では、高圧室側は上
述した極めて高い高圧ＨＰとなるため、係る極めて高圧
の冷媒ガスが背圧室７４に流入すると、背圧によるベー
ン５０をローラ４６に押し付ける力が過大となり、却っ
てベーン５０を案内溝７０側に押し込むための仕事量が
大きくなって、入力（電力）が増大することで効率が低
下する。

【００６５】しかしながら、本発明では上述した如くロ
ーラ４６の回転角度位置が１２０°以上２４０°以下の
範囲でのみ高圧室側と背圧室７４とを連通し、０°〜１
２０°の範囲の吸入初期段階と２４０°〜３６０°の圧
縮最終段階では連通しないようにしているので、係る効
率悪化を防止できる。また、ベーン５０をローラ４６に
押し付ける背圧過剰も防止できるので、両者の耐久性も
改善され、潤滑特性も良好となる。

【００６６】一方、ガスクーラ１５４において冷媒自体
は冷却され、ガスクーラ１５４を出る。そして、膨張弁
１５６で減圧された後、蒸発器１５７に流入して蒸発
し、アキュムレータ１４６（図１８では示していない）
を経て冷媒導入管９４から第１の回転圧縮要素３２内に
吸い込まれるサイクルを繰り返す。

【００６７】特に、低外気温の環境ではこのような加熱
運転で蒸発器１５７には着霜が成長する。その場合には
電磁弁１５９を開放し、膨張弁１５６は全開状態として
蒸発器１５７の除霜運転を実行する。これにより、密閉
容器１２内の中間圧の冷媒（第２の回転圧縮要素３４か
ら吐出された少量の高圧冷媒を含む）は、デフロスト管
１５８を通ってガスクーラ１５４に至る。この冷媒の温
度は＋５０乃至＋６０℃程であり、ガスクーラ１５４で
は放熱せず、当初は逆に冷媒が熱を吸収するかたちとな
る。そして、ガスクーラ１５４から出た冷媒は膨張弁１
５６を通過し、蒸発器１５７に至るようになる。即ち、
蒸発器１５７には略中間圧の比較的温度の高い冷媒が減
圧されずに実質的に直接供給されるかたちとなり、これ
によって、蒸発器１５７は加熱され、除霜されることに
なる。

【００６８】ここで、第２の回転圧縮要素３４から吐出
された高圧冷媒を減圧せずに蒸発器１５７に供給して除
霜した場合には、膨張弁１５６が全開のために第１の回
転圧縮要素３２の吸込圧力が上昇し、これにより、第１
の回転圧縮要素３２の吐出圧力（中間圧）が高くなる。
この冷媒は第２の回転圧縮要素３４を通って吐出される
が、膨張弁１５６が全開のために第２の回転圧縮要素３
４の吐出圧力が第１の回転圧縮要素３２の吸込圧力と同
様となってしまうために第２の回転圧縮要素３４の吐出
（高圧）と吸込（中間圧）で圧力の逆転現象が発生して
しまう。しかしながら、上述の如く第１の回転圧縮要素
３２から吐出された中間圧の冷媒ガスを密閉容器１２か
ら取り出して蒸発器１５７の除霜を行なうようにしてい
るので、係る高圧と中間圧の逆転現象を防止することが
できるようになる。

【００６９】尚、上記実施例では高圧室側と背圧室７４
とを連通させるローラ４６の回転角度位置として１８０
°±αの範囲である１２０°乃至２４０°としたが、高
圧室側と背圧室７４とを連通させるローラ４６の回転角
度位置は実際は吐出ポート３９や吸込ポート、ベーン５
０の位置関係で決まるので、例えば９０°以上２７０°
以下の角度でベーン５０の背圧室７４がシリンダ３８の
高圧室に連通するようにしてもよい。

【００７０】また、実施例では上シリンダ３８内の高圧
室側と背圧室７４とを連通させるため上シリンダ３８の
内面及びベーン５０の側面にシリンダ側凹溝７２、及
び、ベーン側凹溝５２を３本設けたが、ベーン５０を円
滑に動作させることができれば、シリンダ側凹溝７２及
びベーン側凹溝５２の数はこれに限らず、１本、２本、
或いは、４本以上設けても差し支えない。

【００７１】

【発明の効果】以上詳述した如く本発明によれば、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の回転圧縮要素を備え、第１の回転圧縮要素で圧
縮されたガスを密閉容器内に吐出し、更にこの吐出され
た中間圧のガスを第２の回転圧縮要素で圧縮するロータ
リコンプレッサにおいて、第２の回転圧縮要素を構成す
るためのシリンダ及び電動要素の回転軸に形成された偏
心部に嵌合されてシリンダ内で偏心回転するローラと、
該ローラに当接してシリンダ内を低圧室側と高圧室側に
区画するベーンと、シリンダに形成され、ベーンを収納
するための案内溝と、該案内溝に連通してシリンダに形
成され、ベーンに背圧を加えるための背圧室と、案内溝
の内面に形成されたシリンダ側凹溝と、該シリンダ側凹
溝に対向する位置のベーンに形成されたベーン側凹溝と
を備え、これらベーン側凹溝とシリンダ側凹溝は、シリ
ンダ内の高圧室側と背圧室とを連通するので、これらベ
ーン側凹溝とシリンダ側凹溝を介してシリンダ内の高圧
室側の圧力を背圧室に供給することができるようにな
る。

【００７２】これにより、密閉容器内が中間圧となるロ
ータリコンプレッサにおいて、ベーンをローラ側に付勢
するための背圧を支障無く印加することができるように
なると共に、特に凹溝をシリンダの案内溝内面とベーン
に形成すると云う簡単な構成であるので、構造の簡素化
と生産コストの低減を図ることができるようになる。

【００７３】特に、ベーン側凹溝とシリンダ側凹溝は、
ローラの所定の回転角度の範囲、即ち、請求項２乃至請
求項４に示すようにベーンが最も突出した時点のローラ
の位置を１８０°とした場合に、当該１８０°を含む所
定の角度範囲である例えば１２０°以上２４０°以下、
或いは、９０°以上２７０°以下の角度範囲でシリンダ
内の高圧室側と背圧室とを連通させる。これにより、ガ
スを吸入してシリンダ内の圧力が低下している段階で背
圧室内に残ったガスが再膨張し、圧縮効率が低下するこ
とや、圧縮最終段階で高圧となったガスが背圧室に入
り、ベーン付勢力が過大となって入力が増大し、或い
は、ベーンとローラの耐久性が低下する等の不都合を効
果的に解消することができるようになる。

【００７４】これにより、本発明によればロータリコン
プレッサの構造を簡素化しながら、運転効率と耐久性の
双方を改善す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】本発明の実施例のロータリコンプレッサの縦断
面図である。

【図２】図１のロータリコンプレッサの正面図である。

【図３】図１のロータリコンプレッサの側面図である。

【図４】図１のロータリコンプレッサのもう一つの縦断
面図である。

【図５】図１のロータリコンプレッサの更にもう一つの
縦断面図である。

【図６】図１のロータリコンプレッサの電動要素部分の
平断面図である。

【図７】図１のロータリコンプレッサの回転圧縮機構部
の拡大断面図である。

【図８】図１のロータリコンプレッサの第２の回転圧縮
要素のベーン部分の拡大断面図である。

【図９】図１のロータリコンプレッサの下部支持部材及
び下部カバーの断面図である。

【図１０】図１のロータリコンプレッサの下部支持部材
の下面図である。

【図１１】図１のロータリコンプレッサの上部支持部材
及び上部カバーの上面図である。

【図１２】図１のロータリコンプレッサの上部支持部材
及び上カバーの断面図である。

【図１３】図１のロータリコンプレッサの中間仕切板の
上面図である。

【図１４】図１３Ａ−Ａ線断面図である。

【図１５】図１のロータリコンプレッサの上シリンダの
上面図である。

【図１６】図１のロータリコンプレッサの上シリンダの
吸入側の圧力変動を示す図である。

【図１７】図１のロータリコンプレッサの回転軸の連結
部の形状を説明するための断面図である。

【図１８】図１のロータリコンプレッサを適用した給湯
装置の冷媒回路図である。

【図１９】上下シリンダの案内溝近傍の拡大斜視図であ
る。

【図２０】ベーンの拡大斜視図である。

【図２１】高圧室側の冷媒ガスが背圧室に流入する状態
を示す図である。

【符号の説明】

１０ロータリコンプレッサ１２密閉容器１４電動要素１６回転軸１８回転圧縮機構部２０ターミナル３２第１の回転圧縮要素３４第２の回転圧縮要素３６中間仕切板３８、４０シリンダ３９、４１吐出ポート４２偏心部４４偏心部４６ローラ４８ローラ５０ベーン５２ベーン側凹溝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７０案内溝７０Ａ収納部７２シリンダ側凹溝７４背圧室７６スプリング（バネ部材）７８、１２９主ボルト９０連結部９２、９４冷媒導入管９６冷媒吐出管１３１貫通孔（給油路）１３２封止材１３３、１３４連通孔１３７プラグ１３８Ｏリング１４１、１４２、１４３、１４４スリーブ１４６アキュムレータ１４７、１４８ブラケット１５１鍔部１５３給湯装置１５４ガスクーラ１５６膨張弁１５７蒸発器１５８デフロスト管１５９電磁弁

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者佐藤孝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)発明者松浦大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)発明者里和哉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)発明者松森裕之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)発明者江原俊行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)発明者斎藤隆泰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)発明者山崎晴久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)発明者小野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 AB03 AB08 BB42 BB43 BB44 CC03 CC04 CC06 CC54

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の回転圧縮要素を備え、前記
第１の回転圧縮要素で圧縮されたガスを前記密閉容器内
に吐出し、更にこの吐出された中間圧のガスを前記第２
の回転圧縮要素で圧縮するロータリコンプレッサにおい
て、前記第２の回転圧縮要素を構成するためのシリンダ及び
前記電動要素の回転軸に形成された偏心部に嵌合されて
前記シリンダ内で偏心回転するローラと、該ローラに当接して前記シリンダ内を低圧室側と高圧室
側に区画するベーンと、前記シリンダに形成され、前記ベーンを収納するための
案内溝と、該案内溝に連通して前記シリンダに形成され、前記ベー
ンに背圧を加えるための背圧室と、前記案内溝の内面に形成されたシリンダ側凹溝と、該シリンダ側凹溝に対向する位置の前記ベーンに形成さ
れたベーン側凹溝とを備え、これらベーン側凹溝とシリンダ側凹溝は、前記ローラの
所定の回転角度の範囲で前記シリンダ内の高圧室側と前
記背圧室とを連通することを特徴とするロータリコンプ
レッサ。
【請求項２】前記ベーン側凹溝とシリンダ側凹溝は、
前記ベーンが最も突出した時点の前記ローラの位置を１
８０°とした場合に、当該１８０°を含む所定の角度範
囲で前記シリンダ内の高圧室側と前記背圧室とを連通す
ることを特徴とする請求項１のロータリコンプレッサ。
【請求項３】前記ベーン側凹溝とシリンダ側凹溝は、
前記ローラの位置が１２０°以上２４０°以下の角度で
前記シリンダ内の高圧室側と前記背圧室とを連通するこ
とを特徴とする請求項２のロータリコンプレッサ。
【請求項４】前記ベーン側凹溝とシリンダ側凹溝は、
前記ローラの位置が９０°以上２７０°以下の角度で前
記シリンダ内の高圧室側と前記背圧室とを連通すること
を特徴とする請求項２のロータリコンプレッサ。