JP2004011506A - 多段圧縮式ロータリコンプレッサ - Google Patents

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松本 兼三
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山崎 晴久
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Abstract

【課題】コンプレッサ内の異物を取り除いて第2の回転圧縮要素の摩耗やロックが発生する問題を解消した多段圧縮式ロータリコンプレッサを提供する。
【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を設ける。第1の回転圧縮要素32で圧縮された冷媒ガスを密閉容器12内に吐出し、更にこの吐出された中間圧の冷媒ガスを第2の回転圧縮要素34で圧縮する。密閉容器12内の冷媒ガスを、当該密閉容器12外を経て第2の回転圧縮要素34に導入するための冷媒導入管92を設ける。冷媒導入管92の入口側にフィルター130を設ける。
【選択図】   図1

Description

【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た冷媒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冷媒ガスを第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】
従来のこの種多段圧縮式のロータリコンプレッサは、例えば特開平2−294587号公報(F04C23/00)に示されている。係るロータリコンプレッサは、密閉容器内に電動要素と、この電動要素の下方に位置して電動要素の回転軸にて駆動される第1の回転圧縮要素と第2の回転圧縮要素とからなる回転圧縮機構部とを備えている。そして、電動要素が起動して回転軸が回転すると下側に設けられた第1の回転圧縮要素(1段目)の吸込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1段目の圧縮が行われて中間圧となり、シリンダの高圧室側より吐出ポート、吐出消音室、中間吐出管を経て電動要素下側の密閉容器内に吐出される。
【0003】
そして、この密閉容器内の中間圧のガスはそこで冷媒からオイルが分離し、電動要素下側に設けられた冷媒導入管に流入した冷媒ガスは密閉容器外を経て第2の回転圧縮要素(2段目)の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ガスとなり、高圧室側より吐出ポート、吐出消音室を経て冷媒吐出管から外部の冷媒回路に吐出される。この吐出されたガスは冷媒回路の放熱器(ガスクーラ)などに流入し、放熱した後、膨張弁で絞られて蒸発器で吸熱し、冷媒導入管から第1の回転圧縮要素に戻って吸入されるサイクルを繰り返す。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、ロータリコンプレッサを構成する密閉容器、電動要素或いは回転圧縮機構部などは部品材料の切削や溶接等により製造されているものであるが、切削や溶接時の塵埃や切削屑などの異物が密閉容器内に残留する場合があった。また、外部の冷媒配管と接続された場合には、冷媒回路内の同様の異物が吸い込まれる場合もある。
【0005】
ここで、係る多段圧縮式のロータリコンプレッサでは、1段目(第1の回転圧縮要素)から密閉容器内に吐出された中間圧の冷媒ガスを密閉容器に直接接続された冷媒導入管により2段目(第2の回転圧縮要素)に導入しているため、密閉容器内に塵埃や切削屑などの異物が存在すると、冷媒導入管から冷媒ガスと共に2段目に吸い込まれ、第2の回転圧縮要素内で摩耗が生じたり、最悪の場合にはロックしてしまう危険性があった。
【0006】
本発明は、係る従来の技術的課題を解決するために成されたものであり、コンプレッサ内の異物を取り除いて第2の回転圧縮要素の摩耗やロックが発生する問題を解消した多段圧縮式ロータリ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、請求項1の発明の多段圧縮式ロータリコンプレッサでは、密閉容器内の冷媒ガスを、当該密閉容器外を経て第2の回転圧縮要素に導入するための冷媒導入管と、該冷媒導入管の入口側に設けられた濾過手段とを備えているので、密閉容器から冷媒導入管に吸い込まれる異物を濾過手段にて捕獲し、除去することができる。これにより、第2の回転圧縮要素に異物が吸い込まれて摩耗やロックが発生する問題を未然に回避し、信頼性の高いロータリコンプレッサを提供することができるようになるものである。
【0008】
また、請求項2の発明の多段圧縮式ロータリコンプレッサでは、密閉容器内の冷媒ガスを、当該密閉容器外を経て第2の回転圧縮要素に導入するための冷媒導入管と、該冷媒導入管の出口側に設けられた濾過手段とを備えているので、密閉容器から冷媒導入管を経て第2の回転圧縮要素に吸い込まれる異物を濾過手段にて捕獲し、除去することができる。これにより、第2の回転圧縮要素に異物が吸い込まれて摩耗やロックが発生する問題を未然に回避し、信頼性の高いロータリコンプレッサを提供することができるようになるものである。
【0009】
更に、請求項3の発明の多段圧縮式ロータリコンプレッサでは、密閉容器内の冷媒ガスを、当該密閉容器外を経て第2の回転圧縮要素に導入するための冷媒導入管と、該冷媒導入管内に設けられた濾過手段とを備えているので、密閉容器から冷媒導入管に入った異物を濾過手段にて捕獲し、除去することができる。これにより、第2の回転圧縮要素に異物が吸い込まれて摩耗やロックが発生する問題を未然に回避し、信頼性の高いロータリコンプレッサを提供することができるようになるものである。
【0010】
【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は本発明を適用した実施例の内部中間圧型多段圧縮式のロータリコンプレッサ10の縦断側面図、図2は第1の回転圧縮要素32のシリンダ40の平面図をそれぞれ示している。
【0011】
この図において、10は二酸化炭素(CO2)を冷媒として使用する縦型の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。
【0012】
密閉容器12は底部をオイル溜め58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。
【0013】
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の内側に若干の間隔を設けて挿入設置されたロータ24とから構成されている。このロータ24は中心を通り鉛直方向に延びる前記回転軸16に固定されている。
【0014】
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30内に永久磁石MGを埋設して構成されている。
【0015】
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が狭持されている。即ち、回転圧縮機構部18の第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上側のシリンダ38、下側のシリンダ40と、180度の位相差を有して回転軸16に設けられた上下の偏心部42、44に嵌合されて上下のシリンダ38、40内を偏心回転する上下のローラ46、48と、コイルバネ77(シリンダ38側のコイルバネは図示せず)と背圧により付勢されて先端をこれら上下のローラ46、48にそれぞれ当接させ、上下のシリンダ38、40内をそれぞれ低圧室側LRと高圧室側HRに区画する上下のベーン52(シリンダ38側のベーンは図示せず)と、シリンダ38の上側の開口面及びシリンダ40の下側の開口面を閉塞して回転軸16の軸受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にて構成されている。
【0016】
一方、上部支持部材54及び下部支持部材56には、吸込ポート55(図2。上部支持部材54は図示せず)にて上下のシリンダ38、40の内部とそれぞれ連通する吸込通路60(上部支持部材54側の吸込通路は図示せず)と、一部を凹陥させ、この凹陥部を上カバー66、下カバー68にて閉塞することにより形成される吐出消音室62、64とが設けられている。
【0017】
この吐出消音室64と密閉容器12内とは、上下のシリンダ38、40や中間仕切板36及び上下の支持部材54、56を貫通する図示しない連通路にて連通されており、この連通路の上端側となる上部支持部材54にはこの連通路に連通接続された中間吐出管121が立設されている。そして、第1の回転圧縮要素32で圧縮された中間圧の冷媒ガス(オイルが溶け込んでいる)は、この中間吐出管121から電動要素14下側の密閉容器12内に一旦吐出される。
【0018】
このとき、密閉容器12内に中間吐出された冷媒ガスには第1の回転圧縮要素32内を潤滑・シールしたオイルが溶け込んでいるが、このオイルは冷媒ガスから分離して密閉容器12の内面に付着した後、密閉容器12の内面を伝わって底部のオイル溜め58に帰還することとなる。
【0019】
密閉容器12の容器本体12A側面には、上部支持部材54と下部支持部材56の吸込通路60(上側は図示せず)、吐出消音室62、上部支持部材54に対応する位置にスリーブ141、143が、また、下部支持部材56に対応する位置にはスリーブ142が、更に、電動要素14のステータ22上側(容器本体12Aの上端部であってエンドキャップ12Bの下側)の位置にはスリーブ144がそれぞれ溶接固定されている。そして、スリーブ141内にはシリンダ38に冷媒ガスを流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の一端はシリンダ38の図示しない吸込通路と連通する。
【0020】
スリーブ141に溶接固定された冷媒導入管92は、密閉容器12外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、入口92Aは電動要素14のステータ22の直上において、当該電動要素14上方における密閉容器12内空間に連通して開口している。それによって、密閉容器12に吐出された中間圧の冷媒ガスは電動要素14の上側から冷媒導入管92内に流入し、密閉容器12外を経てシリンダ38に吸入されるようになる。
【0021】
また、第1の回転圧縮要素32に対応する密閉容器12にはスリーブ142が溶接固定されている。このスリーブ142内にはシリンダ40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の一端はシリンダ40の吸込通路60と連通する。この冷媒導入管94の他端は図示しないアキュムレータに接続される。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と連通する。
【0022】
ここで、図2を参照しながら上記第1の回転圧縮要素32の動作について説明する。シリンダ40には前記吐出消音室64と図示しない吐出弁を介して連通する吐出ポート70と前述した吸込ポート55が形成されており、これらの間に位置してシリンダ40には半径方向に延在する案内溝71が形成されている。そして、この案内溝71内に前記ベーン52は摺動自在に収納されている。
【0023】
ベーン52は前述した如くその先端をローラ48に当接させてシリンダ40内を低圧室側LRと高圧室側HRとに区画する。そして、吸込ポート55はこの低圧室側LRに開口し、吐出ポート70は高圧室側HRに開口している。
【0024】
案内溝71の外側(密閉容器12側)には当該案内溝71に連通して収納部78がシリンダ40内に形成されている。前記コイルバネ77はこの収納部78内に収納され、コイルバネ77の後側には抜け止め80が収納部78に挿入され固定される。このコイルバネ77の付勢力によって、ベーン52の先端は常時ローラ48側に付勢されることとなる。尚、以上の構成は基本的に第2の回転圧縮要素34においても同様であるが各部品の寸法は当然に異なってくる。
【0025】
一方、回転軸16内にはオイル通路82が軸中心を貫通して上下に渡り設けられており、このオイル通路82の下端は密閉容器12内底部のオイル溜め58からオイルを汲み上げるオイルポンプPに連通し、上端はオイル吐出口82Aにてステータ22上側の密閉容器12内上部に開口している。このオイル通路82は各回転圧縮要素32、34の摺動部にも連通している。
【0026】
他方、前記冷媒導入管92の入口92A内には、フィルター130(本発明の濾過手段)が設けられている。フィルター130は、密閉容器12内を含む冷媒回路内を循環する冷媒ガスに混入した塵埃や切削屑などの異物を捕獲して濾過するもので、一側に形成された開口部130Aと、この開口部130Aから他側に行くに従って細くなる先端部130Bを有する略円錐形状を呈している。フィルター130は、冷媒導入管92の入口92A内を密閉容器12内側(上流側)と冷媒導入管92内側(下流側)とを仕切り、密閉容器12から冷媒導入管92内に入る異物全てを濾過できるように冷媒導入管92内面に開口部130Aが密着した状態で装着されている。これによって、密閉容器12内に残留してしまった塵埃や切削屑などの異物をフィルター130にて濾過できるように構成している。尚、図1の例では冷媒導入管92の入口92内にフィルター130を取り付けたが、冷媒導入管92の手前(密閉容器12内側)のスリーブ144内(何れも冷媒導入管92の入口側である。)などに取り付けてもよい。
【0027】
そして、フィルター130が異物を捕獲した際、冷媒導入管92内の通路が異物で塞がらないように冷媒導入管92の上流方向に開口部130Aが、下流方向に先端部130Bが配置される。即ち、フィルター130は開口部130Aを冷媒導入管92の入口92A(冷媒ガスの上流側)に、先端部130Bを冷媒ガスの下流側に位置させた状態で冷媒吐出管92内に装着される。また、フィルター130は、密閉容器12内に残留した塵埃や切削屑などの異物を濾過できると共に、密閉容器12内に封入された冷媒ガス及び冷媒ガスに溶け込んだオイルにて容易に劣化せず、また、塵埃や切削屑などの異物を濾過した際、容易に破損しない金網、合成繊維網、或いは、合成繊維などにて構成されている。
【0028】
ここで、ロータリコンプレッサ10を構成する密閉容器12内には、密閉容器12、電動要素14或いは回転圧縮機構部18などの部品材料の切削や溶接等による塵埃や溶接屑等の異物が残っている場合がある。この場合、ロータリコンプレッサ10の製造時、部品材料の切削や溶接時の塵埃や切削屑などの異物は清掃によって除去しているが、それらの異物が清掃しきれずに密閉容器12内に残留してしまう場合もあると共に、外部の冷媒回路から異物を吸い込む場合もあるため、それらの異物を濾過するため本発明のフィルター130を設けている。
【0029】
以上の構成で次に動作を説明する。ターミナル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16と一体に設けた上下の偏心部42、44に嵌合された上下のローラ46、48が上下のシリンダ38、40内を偏心回転する。
【0030】
これにより、冷媒導入管94及び下部支持部材56に形成された吸込通路60を経由して吸込ポート55からシリンダ40の低圧室側LRに吸入された低圧の冷媒は、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る。そして、中間圧となった冷媒はシリンダ40の高圧室側HRより吐出消音室64、前記連通路を経て中間吐出管121から電動要素14下側の密閉容器12内に吐出される。これによって、密閉容器12内は中間圧となる。
【0031】
中間吐出管121から吐出された冷媒ガスは電動要素14内や電動要素14と容器本体12Aとの間の隙間を通過して電動要素14の上方に上昇し、冷媒導入管92の入口92Aから冷媒導入管92内に吸い込まれる。このように密閉容器12内を上昇する過程で、中間吐出管121から吐出された冷媒に溶け込んだオイルは分離し、容器本体12Aの壁面に付着してオイル溜め58に流下する。
【0032】
また、回転軸16上端のオイル吐出口82Aから電動要素14上方に吐出されたオイルも密閉容器12内を降下し、電動要素14を冷却・潤滑しながらオイル溜め58に流下すると共に、オイル吐出口82Aから電動要素14上方に吐出されたオイルの一部は入口92Aから冷媒導入管92及び上部支持部材54に形成された図示しない吸込通路を経由してこれも図示しない吸込ポートからシリンダ38の低圧室側に吸入される。
【0033】
また、密閉容器12内を降下し、オイル溜め58にオイルが流下すると、密閉容器12内に残留している異物はオイル溜め58に蓄積されて行く。そして、回転軸16上端のオイル吐出口82Aから吐出されるオイルは、オイル溜め58に溜められたオイルがオイルポンプPにて汲み上げられて吐出されることから、オイル溜め58に蓄積された異物も回転軸16上端のオイル吐出口82Aから吐出される。
【0034】
そして、オイル吐出口82Aから吐出されたオイルの一部或いはオイルに混入している異物は入口92Aから冷媒導入管92内に入るが、冷媒導入管92の入口92Aにはフィルター130を設けているので、入口92Aから冷媒導入管92内に入った塵埃や切削屑などの異物はフィルター130で濾過された後、異物が残留していないオイルと、冷媒ガスだけが吸込ポートからシリンダ38の低圧室側に吸入される。
【0035】
シリンダ38の低圧室側に吸入された中間圧の冷媒ガスは、ローラ46とベーン(図示せず)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、高圧室側から図示しない吐出ポートを通り、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を経由して外部に吐出され、図示しないガスクーラなどに流入する。
【0036】
そして、ガスクーラで冷媒は放熱した後、図示しない減圧装置などで減圧され、これも図示しないエバポレータに流入する。そこで冷媒が蒸発し、その後、前記アキュムレータを経て冷媒導入管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。
【0037】
このように、第2の回転圧縮要素34に導入するための冷媒導入管92入口92Aにフィルター130を設けているので、ロータリコンプレッサ10を製造するときに密閉容器12内に残留している塵埃や切削屑などの異物をフィルター130で濾過することができる。これにより、回転圧縮機構部18の摩耗やロックの発生を防止することが可能となるので、ロータリコンプレッサ10の信頼性を向上させることができるようになる。
【0038】
次に、図3には本発明の他の実施例のロータリコンプレッサ10を示している。この場合、フィルター130は冷媒導入管92の出口92C側のスリーブ141内に設けられている。このフィルター130は、前述同様に構成されており、開口部130Aは冷媒ガスの上流側に、先端部130B側が冷媒ガスの下流側に位置した状態で冷媒導入管92の出口92C内に密着して装着されている。これにより、前述同様ロータリコンプレッサ10を製造するときに密閉容器12内に残留している塵埃や切削屑などの異物が冷媒導入管92から第2の回転圧縮要素34に吸い込まれる前に、フィルター130で捕獲し、濾過することができる。尚、この例ではスリーブ144内にフィルター130を取り付けたが、前述の如く冷媒導入管92の出口92C内(何れも冷媒導入管92の出口側)に取り付けてもよい。
【0039】
次に、図4には本発明の更に他の実施例のロータリコンプレッサ10を示している。この場合、冷媒導入管92の入口92Aと出口92Cの間にストレーナー131(濾過手段)が取り付けられている。このストレーナー131はケース132とこのケース132内に取り付けられた前述同様のフィルター130から成る。フィルター130は、前述同様に構成されており、開口部130A側は冷媒ガスの上流側に、先端部130B側が冷媒ガスの下流側に位置した状態でケース132内に密着して装着されている。この構成では、密閉容器12外に濾過手段を設けられるので、組立作業性が改善される。そして、係る構成によっても前述同様ロータリコンプレッサ10を製造するときに密閉容器12内に残留してしまった塵埃や切削屑などの異物が冷媒導入管92内に入った場合、フィルター130で捕獲して濾過することができる。この場合、ケース132は冷媒導入管92より太くしており、このケース132内部にストレーナー131を設けているので、前記冷媒導入管92の入口92Aと出口92Cに設けたフィルター130に対して濾過する異物を受ける容量を増やすことができる。
【0040】
尚、実施例では2段圧縮式のロータリコンプレッサ10に本発明を適用したが、それに限らず、更に多段のロータリコンプレッサにおいても本発明は有効である。
【0041】
【発明の効果】
以上詳述した如く本発明によれば、密閉容器内の冷媒ガスを、当該密閉容器外を経て第2の回転圧縮要素に導入するための冷媒導入管の入口側、若しくは、出口側、又は、冷媒導入管内に濾過手段を設けているので、冷媒導入管から第2の回転圧縮要素に吸い込まれようとする異物を濾過手段にて捕獲し、除去することができる。これにより、第2の回転圧縮要素に異物が吸い込まれて摩耗やロックが発生する問題を未然に回避し、信頼性の高いロータリコンプレッサを提供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】本発明を適用した実施例の内部中間圧型多段圧縮式のロータリコンプレッサの縦断側面図である。
【図2】図1のロータリコンプレッサの第1の回転圧縮要素のシリンダの平面図である。
【図3】本発明の内部中間圧型多段圧縮式ロータリコンプレッサの他の実施例の縦断側面図である。
【図4】本発明の内部中間圧型多段圧縮式ロータリコンプレッサの更に他の実施例の縦断側面図である。
【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
24 ロータ
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 シリンダ
40 シリンダ
54 上部支持部材
82 オイル通路
82A オイル吐出口
92 冷媒導入管
92A 入口
92C 出口
121 中間吐出管
130 フィルター
130A 開口部
130B 先端部
131 ストレーナー

Claims (3)

  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冷媒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冷媒ガスを前記第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、
    前記密閉容器内の冷媒ガスを、前記第2の回転圧縮要素に導入するための冷媒導入管と、
    該冷媒導入管の入口側に設けられた濾過手段とを備えることを特徴とする多段圧縮式ロータリコンプレッサ。
  2. 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冷媒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冷媒ガスを前記第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、
    前記密閉容器内の冷媒ガスを、前記第2の回転圧縮要素に導入するための冷媒導入管と、
    該冷媒導入管の出口側に設けられた濾過手段とを備えることを特徴とする多段圧縮式ロータリコンプレッサ。
  3. 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冷媒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冷媒ガスを前記第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、
    前記密閉容器内の冷媒ガスを、前記第2の回転圧縮要素に導入するための冷媒導入管と、
    該冷媒導入管内に設けられた濾過手段とを備えることを特徴とする多段圧縮式ロータリコンプレッサ。
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