JP2003293973A - 多段圧縮式ロータリコンプレッサ - Google Patents
多段圧縮式ロータリコンプレッサInfo
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Abstract
段圧縮式ロータリコンプレッサにおいて、各回転圧縮要
素の排除容積比と吐出ポートの面積の比を適切とするこ
とで、運転効率の改善を図る。 【解決手段】 密閉容器12内に電動要素14と、この
電動要素14にて駆動される第1及び第2の回転圧縮要
素32、34を備え、第1の回転圧縮要素32で圧縮さ
れ、吐出されたCO2冷媒ガスを第2の回転圧縮要素3
4に吸引し、圧縮して吐出する多段圧縮式ロータリコン
プレッサ10において、第1の回転圧縮要素32の吐出
ポート41の面積S1と第2の回転圧縮要素34の吐出
ポート39の面積S2の比S2/S1を、第1の回転圧
縮要素32の排除容積V1と第2の回転圧縮要素34の
排除容積V2の比V2/V1より小さく設定する。
Description
素で圧縮されて吐出された冷媒ガスを第2の回転圧縮要
素に吸引し、圧縮して吐出する多段圧縮式ロータリコン
プレッサに関するものである。
プレッサでは、例えば特開平2−294586号公報に
示されるように、第1の回転圧縮要素の吸入ポートから
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
高圧室側の吐出ポートより吐出される。そして、中間圧
となった冷媒ガスは第2の回転圧縮要素の吸入ポートか
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段目の圧縮が行われて高温高圧の冷媒ガスと
なり、高圧室側の吐出ポートより吐出される。そして、
このコンプレッサから吐出された冷媒は、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、第
1の回転圧縮要素に吸入するサイクルを繰り返すもので
あった。
いて、第1及び第2の回転圧縮要素のシリンダと吐出消
音室とは吐出ポートにて連通されている。この吐出消音
室内には吐出ポートを開閉自在に閉塞する吐出弁が設け
られている。この吐出弁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ており、吐出弁の一側が吐出ポ
ートに当接して密閉すると共に、他側は吐出ポートと所
定の間隔を存して設けられた取付孔にカシメピンにより
固着されている。
に達した冷媒ガスが、吐出ポートを閉じている吐出弁を
押して吐出ポートを開き、吐出消音室へ吐出させる。そ
して、冷媒ガスの吐出が終了する時期になると、吐出弁
が吐出ポートを閉塞する構成とされている。このとき、
吐出ポート内には冷媒ガスが残留し、この残留した冷媒
ガスはシリンダ内に戻り再膨張することになる。
冷媒の再膨張は圧縮効率の低下を招くが、この種多段圧
縮式ロータリコンプレッサにおいては、従来より第1の
回転圧縮要素の吐出ポートの面積S1と第2の回転圧縮
要素の吐出ポートS2の面積の比S2/S1は、第1の
回転圧縮要素の排除容積V1と第2の回転圧縮要素の排
除容積V2の比V2/V1と一致するように第1の回転
圧縮要素の吐出ポートの面積S1及び第2の回転圧縮要
素の吐出ポートの面積S2を設定していた。
暖房、給湯機などの冷媒回路では、通常第2の回転圧縮
要素の吐出圧力(2段目)は10MPa〜13MPaな
どの極めて高い圧力に制御され、第2の回転圧縮要素の
吐出ポートの体積流量は非常に少ない。そのため、第2
の回転圧縮要素の吐出ポート面積を小さくしても、通路
抵抗の影響は受け難い。
圧力が高圧となるCO2冷媒を用いた多段圧縮式ロータ
リコンプレッサにおいて、各回転圧縮要素の排除容積比
と吐出ポートの面積の比を適切とすることで、運転効率
の改善を図ることを目的とする。
器内に電動要素と、この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、吐出されたCO2冷媒ガスを第2の回転圧縮要
素に吸引し、圧縮して吐出する多段圧縮式ロータリコン
プレッサにおいて、第1の回転圧縮要素の吐出ポート面
積S1と第2の回転圧縮要素の吐出ポート面積S2の比
S2/S1を、第1の回転圧縮要素の排除容積V1と第
2の回転圧縮要素の排除容積V2の比V2/V1より小
さく設定しているので、第2の回転圧縮要素の吐出ポー
トの面積S2をより小さくして、第2の回転圧縮要素の
吐出ポート内に残留する高圧ガスの量を減らすことがで
きるようになる。
縮要素の吐出ポート面積S1と第2の回転圧縮要素の吐
出ポート面積S2の比S2/S1を、第1の回転圧縮要
素の排除容積V1と第2の回転圧縮要素の排除容積V2
の比V2/V1の0.55倍以上0.85倍以下に設定
すれば、ロータリコンプレッサの運転効率の改善をより
一層促進できる。
圧縮要素の吐出ポート面積S1と第2の回転圧縮要素の
吐出ポート面積S2の比S2/S1を、第1の回転圧縮
要素の排除容積V1と第2の回転圧縮要素の排除容積V
2の比V2/V1の0.55倍以上0.67倍以下に設
定すれば、寒冷地などの冷媒流量の少ない状況下におい
て特に効果を発揮する。
回転圧縮要素の吐出ポート面積S1と第2の回転圧縮要
素の吐出ポート面積S2の比S2/S1を、第1の回転
圧縮要素の排除容積V1と前記第2の回転圧縮要素の排
除容積V2の比V2/V1の0.69倍以上0.85倍
以下に設定すれば、温暖な地域などの冷媒流量の多い状
況下において効果大成るものとなる。
の形態を詳述する。図1は本発明の多段圧縮式ロータリ
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、34を備えた内部中間圧型多段(2段)圧縮
式ロータリコンプレッサの縦断面図である。
素)を冷媒とする内部中間圧型多段圧縮式ロータリコン
プレッサで、この多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の密閉容器12A、及びこの密
閉容器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とで形成されるケースとしての密閉
容器12と、この密閉容器12の容器本体12Aの内部
空間の上側に配置収納された電動要素14と、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及び第2の回
転圧縮要素34からなる回転圧縮機構部18とにより構
成されている。
る。また、前記エンドキャップ12Bの上面中心には円
形状の取付孔12Dが形成され、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。
の内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の内側に若干の隙間を設けて挿入設置
されたロータ24とからなる。そして、このロータ24
には鉛直方向に延びる回転軸16が固定されている。
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)方式によって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、この積層体3
0内に永久磁石MGを挿入して形成されている。
圧縮要素34との間には中間仕切板36が狭持されてい
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、40内を180度の異相差を
有して回転軸16に設けられた上下偏心部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、4
0内をそれぞれ低圧室側と高圧室側に区画するベーン5
0、52と、上シリンダ38の上側の開口面及び下シリ
ンダ40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。
56には、図示しない吸込ポートにて上下シリンダ3
8、40の内部とそれぞれ連通する吸込通路60(上側
の吸込通路図示せず)と、上部支持部材54及び下部支
持部材56の凹陥部を壁としてのカバーによって閉塞す
ることにより形成された吐出消音室62、64とが設け
られている。即ち、吐出消音室62は当該吐出消音室6
2を画成する壁としての上部カバー66にて閉塞され、
吐出消音室64は下部カバー68にて閉塞される。
受け54A起立形成されている。又、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、回転軸
16は上部支持部材54の軸受け54Aと下部支持部材
56の軸受け56Aにて保持されいる。
の円形鋼板から構成されており、周辺部の4カ所を主ボ
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を画成す
る。この主ボルト129・・・の先端は上部支持部材5
4に螺合する。
1を開閉可能に閉塞する吐出弁128が設けられてい
る。この吐出弁128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ており、この吐出弁128の下側
には吐出弁抑え板としての図示しないバッカーバルブが
配置され、下部支持部材56に取り付けられており、吐
出弁128の一側が吐出ポート41に当接して密閉する
と共に、他側は吐出ポート41と所定の間隔を存して設
けられた下部支持部材56の図示しない取付孔にカシメ
ピンにより固着されている。
定の圧力に達した冷媒ガスが、図の上方から吐出ポート
41を閉じている吐出弁128を押し下げて吐出ポート
41を開き、吐出消音室64へ吐出させる。このとき、
吐出弁128は他側を下部支持部材56に固着されてい
るので吐出ポート41に当接している一側が反り上が
り、吐出弁128の開き量を規制している図示しないバ
ッカーバルブに当接する。冷媒ガスの吐出が終了する時
期になると、吐出弁128がバッカーバルブから離れ、
吐出ポート41を閉塞する。
と密閉容器12内とは連通路にて連通されており、この
連通路は上部カバー66、上下シリンダ38、40、中
間仕切板36を貫通する図示しない孔である。この場
合、連通路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から密閉容器12内に中間圧
の冷媒が吐出される。
素34の上シリンダ38内部と吐出ポート39にて連通
する吐出消音室62を画成し、この上部カバー66の上
側には、上部カバー66と所定間隔を存して、電動要素
14が設けられている。この上部カバー66は前記上部
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、周辺部
が4本の主ボルト78・・・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56に螺合する。
ト39を開閉可能に閉塞する吐出弁127が設けられて
いる。この吐出弁127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ており、この吐出弁127の上
側には前述する吐出弁128と同様に吐出弁抑え板とし
ての図示しないバッカーバルブが配置され、上部支持部
材54に取り付けられている。そして、吐出弁127の
一側が吐出ポート39に当接して密閉すると共に、他側
は吐出ポート39と所定の間隔を存して設けられた上部
支持部材54の図示しない取付孔にカシメピンにより固
着されている。
定の圧力に達した冷媒ガスが、図の下方から吐出ポート
39を閉じている吐出弁127を押し上げて吐出ポート
39を開き、吐出消音室62へ吐出させる。このとき、
吐出弁127は他側を上部支持部材54に固着されてい
るので吐出ポート39に当接している一側が反り上が
り、吐出弁127の開き量を規制している図示しないバ
ッカーバルブに当接する。冷媒ガスの吐出が終了する時
期になると、吐出弁127がバッカーバルブから離れ、
吐出ポート39を閉塞する。
4の吐出ポート39の面積S2及び第1の回転圧縮要素
32の吐出ポート41の面積S1の比S2/S1は、前
記第1の回転圧縮要素32の排除容積V1と第2の回転
圧縮要素34の排除容積V2の比V2/V1より小さ
く、例えば比S2/S1を、比V2/V1の0.55倍
以上0.85倍以下に設定している。
ート39の面積が小さくなるので、吐出ポート39内に
残留する高圧の冷媒ガスの量を減らすことができるよう
になる。
冷媒ガスの量が少なくできることにより、吐出ポート3
9からシリンダ38内に戻り、再膨張する冷媒ガスの量
を減らすことができるようになるので、第2の回転圧縮
要素34における圧縮効率を改善し、ロータリコンプレ
ッサの性能を大幅に向上させることができるようにな
る。
39における体積流量は非常に少ないが、吐出ポート3
9の通路抵抗を極力抑えて、冷媒の流通が著しく阻害さ
れないように、第1の回転圧縮要素32の吐出ポート4
1の面積S1と第2の回転圧縮要素34の吐出ポート3
9の面積S2の比S2/S1を、第1の回転圧縮要素3
2の排除容積V1と第2の回転圧縮要素34の排除容積
V2の比V2/V1の0.55倍以上0.85倍以下に
設定している。これにより、通路抵抗の増大による冷媒
流通の悪化よりも吐出ポート39内に残留して再膨張す
ることによる冷媒ガスの圧力損失の低減による効果の方
が勝るようになるので、コンプレッサの性能の向上を図
ることができるようになる。
ン50、52を収納する図示しない案内溝と、この案内
溝の外側に位置してバネ部材としてのスプリング76、
78を収納する収納部70、72が形成されている。こ
の収納部70、72は案内溝側と密閉容器12(容器本
体12A)側に開口している。前記スプリング76、7
8はベーン50、52の外側端部に当接し、常時ベーン
50、52をローラ46、48側に付勢する。そして、
このスプリング76、78の密閉容器12側の収納部7
0、72内には金属製のプラグ137、140が設けら
れ、スプリング76、78の抜け止めの役目を果たす。
さしく、可燃性及び毒性等を考慮して自然冷媒である前
記CO2(二酸化炭素)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。
ナル20及び図示されない配線を介して電動要素14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1
6と一体に設けられた上下偏心部42、44に嵌合され
て上下ローラ46、48が上下シリンダ38、40内を
偏心回転する。
た吸込通路60を経由して図示しない吸込ポートから下
シリンダ40の低圧室側に吸入された低圧の冷媒は、下
ローラ48と下ベーン52の動作により圧縮されて中間
圧となる。これにより吐出消音室64内に設けられた吐
出弁128が開放され、吐出消音室64と吐出ポート4
1とが連通するため、下シリンダ40の高圧室側から吐
出ポート41内を通り下部支持部材56に形成された吐
出消音室64に吐出される。吐出消音室64内に吐出さ
れた冷媒ガスは図示しない連通孔を経て中間吐出管12
1から密閉容器12内に吐出される。
スは、図示しない冷媒通路を通って、上部支持部材54
に形成された図示しない吸込通路を経由して図示しない
吸込ポートから上シリンダ38の低圧室側に吸入され
る。吸入された中間圧の冷媒ガスは、上ローラ46と上
べーン50の動作により2段目の圧縮が行われて高温高
圧の冷媒ガスとなる。これにより吐出消音室62内に設
けられた吐出弁127が開放され、吐出消音室62と吐
出ポート39とが連通するため、上シリンダ38の高圧
室側から吐出ポート39内を通り上部支持部材54に形
成された吐出消音室62に吐出される。
の冷媒ガスは図示しない冷媒通路を通って多段圧縮式ロ
ータリコンプレッサ10の外部に設けられた冷媒回路の
図示しない放熱器に流入する。
熱作用を発揮する。放熱器を出た冷媒は冷媒回路の図示
しない減圧装置(膨張弁など)で減圧された後、これも
図示しない蒸発器に入り、そこで蒸発する。そして、最
終的には第1の回転圧縮要素32の吸込通路60に吸い
込まれる循環を繰り返す。
出ポート41の面積S1と第2の回転圧縮要素34の吐
出ポート39の面積S2の比S2/S1を、第1の回転
圧縮要素32の排除容積V1と第2の回転圧縮要素34
の排除容積V2の比V2/V1より小さく設定するもの
としたので、第2の回転圧縮要素34の吐出ポート39
の面積S2を更に小さくして、吐出ポート39内に残留
する冷媒ガスの量を減らすことができるようになる。
出ポート39内の冷媒ガスの再膨張量を少なくすること
が可能となり、高圧ガスの再膨張による圧力損失を低減
することができるようになるため、多段圧縮式ロータリ
コンプレッサの性能を大幅に向上させることができるよ
うになる。
吐出ポート41の面積S1と第2の回転圧縮要素34の
吐出ポート41の面積S2の比S2/S1を、第1の回
転圧縮要素32の排除容積V1と第2の回転圧縮要素3
4の排除容積V2の比V2/V1の0.55倍以上0.
85倍以下としたが、これに限らず、第1の回転圧縮要
素32の吐出ポート41の面積S1と第2の回転圧縮要
素34の吐出ポート41の面積S2の比S2/S1を、
第1の回転圧縮要素32の排除容積V1と第2の回転圧
縮要素34の排除容積V2の比V2/V1より小さくす
れば上述のような効果が期待できる。
冷地でロータリコンプレッサ10が用いられる場合にお
いては、第1の回転圧縮要素32の吐出ポート41の面
積S1と第2の回転圧縮要素34の吐出ポート41の面
積S2の比S2/S1を、第1の回転圧縮要素32の排
除容積V1と第2の回転圧縮要素34の排除容積V2の
比V2/V1の0.55倍以上067倍以下に設定し
て、第2の回転圧縮要素34の吐出ポート39内に残留
する冷媒ガス量を更に少なくすることで一層の効果が得
られる。
な地域でコンプレッサが用いられる場合には、第1の回
転圧縮要素32の吐出ポート41の面積S1と第2の回
転圧縮要素34の吐出ポート41の面積S2の比S2/
S1を、第1の回転圧縮要素32の排除容積V1と第2
の回転圧縮要素34の排除容積V2の比V2/V1の
0.69以上0.85以下に設定して、第2の回転圧縮
要素の通路抵抗の増大を極力抑えて、コンプレッサの性
能の向上を図ることがきるようになる。
多段圧縮式ロータリコンプレッサ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多段圧縮式ロータ
リコンプレッサにも適応できることは言うまでもない。
第1及び第2の回転圧縮要素を備えた2段圧縮式ロータ
リコンプレッサで説明したが、これに限らず回転圧縮要
素を3段、4段或いはそれ以上の回転圧縮要素を備えた
多段圧縮式ロータリコンプレッサに適応しても差し支え
ない。
の回転圧縮要素の吐出ポートの面積S2をより小さくし
て、第2の回転圧縮要素の吐出ポート内に残留する高圧
ガスの量を減らすことができるようになる。
ート内の冷媒ガスの再膨張量を少なくすることが可能と
なり、高圧ガスの再膨張による圧縮効率の低下を抑制で
きる。一方、第2の回転圧縮要素の吐出ポートにおける
冷媒ガスの体積流量は非常に少ないので、吐出ポートに
おける通路抵抗の増大による損失よりも残留ガスの再膨
張の削減による効率向上が上回るため、総じてロータリ
コンプレッサの運転効率の改善が達成されるものであ
る。
加えて、ロータリコンプレッサの運転効率の改善をより
一層促進できるようになる。
項2の発明に加えて、寒冷地などの冷媒流量の少ない状
況下において第2の回転圧縮要素の吐出ポート内に残留
する冷媒ガス量を更に少なくすることができるようにな
る。
2の発明に加えて、温暖な地域などの冷媒流量の多い状
況下において第2の回転圧縮要素の通路抵抗の増大を極
力抑えて、コンプレッサの性能の向上を図ることがきる
ようになる。
ッサの縦断面図である。
Claims (4)
- 【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、吐出されたCO2冷媒
ガスを前記第2の回転圧縮要素に吸引し、圧縮して吐出
する多段圧縮式ロータリコンプレッサにおいて、 前記第1の回転圧縮要素の吐出ポート面積S1と前記第
2の回転圧縮要素の吐出ポート面積S2の比S2/S1
を、前記第1の回転圧縮要素の排除容積V1と前記第2
の回転圧縮要素の排除容積V2の比V2/V1より小さ
く設定したことを特徴とする多段圧縮式ロータリコンプ
レッサ。 - 【請求項2】 前記第1の回転圧縮要素の吐出ポート面
積S1と前記第2の回転圧縮要素の吐出ポート面積S2
の比S2/S1を、前記第1の回転圧縮要素の排除容積
V1と前記第2の回転圧縮要素の排除容積V2の比V2
/V1の0.55倍以上0.85倍以下に設定したこと
を特徴とする請求項1記載の多段圧縮式ロータリコンプ
レッサ。 - 【請求項3】 前記第1の回転圧縮要素の吐出ポート面
積S1と前記第2の回転圧縮要素の吐出ポート面積S2
の比S2/S1を、前記第1の回転圧縮要素の排除容積
V1と前記第2の回転圧縮要素の排除容積V2の比V2
/V1の0.55倍以上0.67倍以下に設定したこと
を特徴とする請求項2記載の多段圧縮式ロータリコンプ
レッサ。 - 【請求項4】 前記第1の回転圧縮要素の吐出ポート面
積S1と前記第2の回転圧縮要素の吐出ポート面積S2
の比S2/S1を、前記第1の回転圧縮要素の排除容積
V1と前記第2の回転圧縮要素の排除容積V2の比V2
/V1の0.69倍以上0.85倍以下に設定したこと
を特徴とする請求項2記載の多段圧縮式ロータリコンプ
レッサ。
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---|---|---|---|
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---|---|---|---|---|
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-
2002
- 2002-04-01 JP JP2002098556A patent/JP3863799B2/ja not_active Expired - Fee Related
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