JP2005146985A - アキュームレータ内蔵型コンプレッサ - Google Patents

Abstract

【課題】自動車のエンジンルーム等の狭い場所であっても設置し易く、密閉容器の肉厚を薄く形成でき、且つ騒音も低減できるようにしたアキュームレータ内蔵型コンプレッサを提供する。
【解決手段】内側密閉容器１と外側密閉容器１６とで二重構造とし、これらの間に挟まれた空間Ｓで冷媒ガスを気液分離するアキュームレータの機能を持たせる。外側密閉容器１６に戻し管１８を接続し、前記空間Ｓ内に吸入管１３を設けてその下端部を内側密閉容器１内の第１回転圧縮部３ａの吸入ポートに接続し、吸入管１３にはオイル戻し管２０を設けて底部のオイル溜め１９に開口する。内側密閉容器１内の第２回転圧縮部３ｂには、第１回転圧縮部３ａで圧縮されて内側密閉容器１内に吐出される中間圧の冷媒ガスを吸入する小形吸入管１３ａを設け、且つ高圧に圧縮した冷媒ガスを外部に吐出するための吐出管１４を接続する。
【選択図】図２

Description

本発明は、コンプレッサにアキュームレータの機能を付加した構成のアキュームレータ内蔵型コンプレッサに関する。

一般に回転式コンプレッサは、密閉容器内に電動機部と回転圧縮部とが設けられ、電動機部に通電してロータを回転し、このロータに軸着している回転軸を介して回転圧縮部を駆動し、回転圧縮部に吸入した冷媒ガス又はその他のガスを圧縮し、この圧縮ガスを密閉容器外に吐出するようにしてある。この種の回転式コンプレッサは、通常密閉容器の底部にオイル溜めを設け、前記回転軸の下端部に取り付けたオイル吸い上げ手段によりオイル溜めのオイルを吸い上げると共に、前記回転軸の軸受け部分及び回転圧縮部の回転部分にオイルを供給して潤滑し、潤滑後のオイルは密閉容器内を落下させて前記オイル溜めに戻すようにしている。

多段圧縮式のコンプレッサ、例えば特許文献１に示す２段圧縮回転式コンプレッサにおいては、密閉容器内にステータとロータとからなる電動機部と、この電動機部のロータに取り付けた回転軸によって駆動される回転圧縮部とが設けられ、回転圧縮部は第１段回転圧縮部と第２段回転圧縮部とから構成され、これらは共にシリンダとこのシリンダ内を偏心回転するローラとを備えており、密閉容器の外部から吸入管を介して第１段回転圧縮部に吸入される冷媒ガスは、中間圧（１段目吐出圧力）まで圧縮された後に密閉容器内に吐出され、この中間圧の冷媒ガスは第２段回転圧縮部に吸入され、高圧（２段目吐出圧力）に圧縮された後に吐出管を介して密閉容器外部に吐出される。

上記のように第１段回転圧縮部で圧縮された中間圧の冷媒ガスが密閉容器内に吐出されるため、この中間圧の冷媒ガス中に前記オイルの一部が混入する事態が生じる。そして、オイルの一部が混入した中間圧冷媒ガスは、前記第２段回転圧縮部で圧縮された後に密閉容器外部に吐出されて空調機又は冷凍・冷蔵装置等の冷凍サイクルに供給される。冷凍サイクルを回った冷媒ガスは気液混合状態となってコンプレッサに戻されるが、オイルが混入しているためアキュームレータにより気液分離してオイルを除去しコンプレッサの回転圧縮部に極力オイルが吸入されないようにしている（例えば、特許文献２）。オイルが混入していると、コンプレッサの圧縮効率の低下を招くばかりか、回転圧縮部の損傷を引き起こすことがある。
特許第２５０７０４７号公報 特開２００３−９７４７４号公報

上記従来技術におけるアキュームレータは、通常コンプレッサの密閉容器の側部に、締め付けバンド等の取付部材を介して固定されている。従って、コンプレッサの横に比較的大きな形状のアキュームレータが出っ張ることになるため、冷凍サイクル全体が大型化し、設置場所での占有面積及び占有容積が大きくなるため、設置場所が狭い例えば自動車のエンジンルームのような場合には、設置し難くなり又は設置できない等の不都合があった。

又、従来のコンプレッサでは、密閉容器が冷媒ガス圧力に耐え得るようにその肉厚を厚く形成しなければならず、このためコストアップと重量増大を引き起こしていた。更に、回転圧縮部及び電動機部に起因する騒音問題もあった。

本発明は、このような従来技術の問題点を全て解消するためになされ、自動車のエンジンルーム等の狭い場所であっても設置し易く、密閉容器の肉厚を薄く形成でき、且つ騒音も低減できるようにしたアキュームレータ内蔵型コンプレッサを提供することを目的とする。

上記の目的を達成するための手段として、本発明の請求項１は、外側密閉容器の内部に内側密閉容器を設けて二重構造とし、前記内側密閉容器内には電動機部と、この電動機部により駆動される第１段回転圧縮部及び第２段回転圧縮部とからなる回転圧縮部を設け、前記外側密閉容器には冷媒ガスの戻し管を接続すると共に、この外側密閉容器内に吸入管を設けて前記第１段回転圧縮部に接続し、且つ前記吸入管にはオイル戻し管を設け、更に前記第２段回転圧縮部には第１段回転圧縮部で圧縮されて内側密閉容器内に吐出される中間圧の冷媒ガスを吸入する吸入管と、圧縮後の高圧冷媒ガスを外部に吐出するための吐出管を接続してなるアキュームレータ内蔵型コンプレッサを特徴とする。

本発明の請求項２は、請求項１記載のアキュームレータ内蔵型コンプレッサにおいて、前記内側密閉容器内が中間圧となり、前記外側密閉容器内が低圧となることを特徴とする。

本発明の請求項３は、横置き外側密閉容器の内部に内側密閉容器を設けて二重構造とし、前記内側密閉容器内には電動機部と、この電動機部により駆動される第１段回転圧縮部及び第２段回転圧縮部とからなる回転圧縮部を設け、前記外側密閉容器の側部には冷媒ガスの戻し管を接続すると共に、この外側密閉容器内の上部に吸入管を設けて前記第１段回転圧縮部に接続し、且つ外側密閉容器内の下部に液化冷媒を含むオイル溜めを設け、更に前記第２段回転圧縮部には第１段回転圧縮部で圧縮されて内側密閉容器内に吐出される中間圧の冷媒ガスを吸入する吸入管と、圧縮後の高圧冷媒ガスを外部に吐出するための吐出管を接続してなるアキュームレータ内蔵型コンプレッサを特徴とする。

上記請求項１の発明によれば、内側密閉容器と外側密閉容器とで二重構造に形成し、内側密閉容器内に電動機部と２段回転圧縮部とを設けることでコンプレッサとしての機能を持たせ、外側密閉容器内に冷媒ガス吸入管及びオイル戻し管を設けることでアキュームレータとしての機能を持たせ、アキュームレータ内蔵型コンプレッサを提供することができる。これにより、冷凍サイクル全体を小型化することができ、自動車エンジンルーム等の狭い設置場所であっても容易に設置することができる。又、回転圧縮部及び電動機部に起因する騒音を低減することができる。

上記請求項２の発明によれば、内側密閉容器内が中間圧となり、前記外側密閉容器内が低圧となるため、大気圧との間に圧力差の傾斜が生じて大気圧との差が小さくなり、従来のコンプレッサに比して密閉容器の肉厚を薄くすることができる。これにより、コストの低減と重量の軽減が可能となる。

上記請求項３の発明によれば、横型（横置き）のアキュームレータ内蔵型コンプレッサであるから、縦型のものより高さ寸法を低く形成することができる。これにより、自動車のエンジンルーム等狭い場所への設置が一層容易になる。

次に、本発明に係るアキュームレータ内蔵型コンプレッサの実施形態を添付図面に基づいて説明する。

添付図面中、図１は本発明に用いる回転式コンプレッサの概略縦断面図である。図２（ａ）は本発明に係るアキュームレータ内蔵型コンプレッサの実施形態を示す模式的概略図、（ｂ）は（ａ）におけるＸ−Ｘ線概略断面図である。図３（ａ）は本発明に係るアキュームレータ内蔵型コンプレッサの他の実施形態を示す模式的概略図、（ｂ）は（ａ）におけるＹ−Ｙ線概略断面図である。

図１において、１は金属製の内側密閉容器であり、有底円筒状の容器１ａとこの容器１ａの上端部に溶接された椀状の蓋体１ｂとから構成されている。容器１ａ内の上部には電動機部２が設けられ、その下部には回転圧縮部３が配設されている。

上記電動機部２は、容器１ａの内壁に固定されたステータ２ａと、このステータ２ａの中心部に配置されたロータ２ｂとから構成され、ロータ２ｂの軸心部には回転軸４が固定されて下方に延設されている。又、上記蓋体１ｂの上端部にはターミナル５が貫通して固定され、このターミナル５とステータ２ａとがリード線５ａによって電気的に接続され、ステータ２ａに電力を供給してロータ２ｂを回転できるようにしてある。

上記回転圧縮部３は、第１段回転圧縮部３ａとその上に配設されている第２段回転圧縮部３ｂとを有し、これらの間には仕切板６が介在しており、第１段回転圧縮部３ａの下には第１支持部材７が添えられると共に、第２段回転圧縮部３ｂの上には第２支持部材８が添えられ、これらの構成部材を貫通する通しボルト３ｃと、この通しボルト３ｃに螺合するナット３ｄとで締着することにより一体化されている。そして、前記回転軸４の下部は回転圧縮部３を貫通し、上記第１支持部材７と第２支持部材８とによって軸支持され、且つ第１段回転圧縮部３ａと第２段回転圧縮部３ｂにそれぞれ対応させて円形の第１偏心部４ａと第２偏心部４ｂとが設けられている。この第１偏心部４ａと第２偏心部４ｂとは、回転軸４を中心にして１８０°位相をずらしてある。

上記第１段回転圧縮部３ａは、容器１ａの内壁に固定されている第１シリンダ９と、この第１シリンダ９の円形孔９ａの内周壁面に沿って偏心回転する環状の第１ローラ１０とを備え、この第１ローラ１０は前記回転軸４における第１偏心部４ａの外周壁面に嵌装されている。又、図示は省略したが、第１ローラ１０の外周壁面にはバネで付勢されている第１ベーンが常時当接し、第１シリンダ９の円形孔９ａ内を低圧室と高圧室とに区分している。

上記第２段回転圧縮部３ｂは、第１段回転圧縮部３ａと同様に、容器１ａの内壁に固定されている第２シリンダ１１と、この第２シリンダ１１の円形孔１１ａの内周壁面に沿って偏心回転する環状の第２ローラ１２とを備え、この第２ローラ１２は前記回転軸４における第２偏心部４ｂの外周壁面に嵌装されている。又、図示は省略したが、第２ローラ１２の外周壁面にはバネで付勢されている第２ベーンが常時当接し、第２シリンダ１１の円形孔１１ａ内を低圧室と高圧室とに区分している。

１３は第１段回転圧縮部３ａに冷媒ガス（本実施例ではＣＯ_２冷媒ガス）を供給するための吸入管であり、下端部が略Ｌ形に屈曲されて前記容器１ａの側壁に溶接され、前記第１シリンダ９の吸入ポート９ｂに連通している。この吸入ポート９ｂは前記円形孔９ａ内の低圧室入口に連通している。又、図示は省略したが、第１シリンダ９には第１段回転圧縮部３ａで圧縮した中間圧の冷媒ガスを内側密閉容器１内に吐出するための吐出ポートが設けられている。

１４は第２段回転圧縮部３ｂで圧縮した高圧の冷媒ガスを外部に吐出するための吐出管であり、容器１ａの側壁を貫通して溶接固定されているスリーブ１５に挿着され、前記第２シリンダ１１の吐出ポート１１ｃに連通している。この吐出ポート１１ｃは前記円形孔１１ａの高圧室出口に連通している。又、第２シリンダ１１には前記内側密閉容器１内に吐出された中間圧の冷媒ガスを吸入するための小形吸入管１３ａを設けて吸入ポート１１ｂに接続し、この吸入ポート１１ｂは前記円形孔１１ａの低圧室入口に連通している。

上記構成の２段回転圧縮式のコンプレッサは、図２（ａ）、（ｂ）に示すように金属製の外側密閉容器１６の内部に複数のステー又はリブ等の取付部材１７を介して装着される。外側密閉容器１６は、有底円筒状の容器１６ａとこの容器１６ａの上端部に溶接される蓋体１６ｂとから構成されており、容器１６ａの側壁上部には戻し管１８が接続され、容器１６ａの底部にはオイル溜め１９Ａが設けられている。又、前記吸入管１３の下端部には細管（直径１〜３ｍｍ）からなるオイル戻し管２０が取り付けられ、その下端部はオイル溜め１９Ａに開口している。更に、前記回転軸４の下端部に公知のオイル汲み上げ手段２１を取り付け、内側密閉容器１の底部のオイル溜め１９Ｂからオイルを汲み上げると共に、回転軸４にオイルを供給できるようにする。

以上の構成によって、アキュームレータ内蔵型コンプレッサＣが形成される。このアキュームレータ内蔵型コンプレッサＣは、前記ターミナル５を介して電動機部２のステータ２ａに通電するとロータ２ｂが回転し、この回転により回転軸４と一体に設けた第１偏心部４ａに嵌装された第１ローラ１０及び第２偏心部４ｂに嵌装された第２ローラ１２が、第１シリンダ９と第２シリンダ１１内をそれぞれ偏心回転することでガス圧縮が行われ、カーエアコンや空調機、冷凍・冷蔵装置等の冷凍サイクルに組み込んで使用することができる。

図示を省略した公知の冷凍サイクルにおいて、前記戻し管１８は蒸発器に接続され、この戻し管１８によって冷媒ガスがアキュームレータ内蔵型コンプレッサＣに戻される。戻された冷媒ガスは、戻し管１８から前記空間Ｓ内に流入して冷やされ前記吸入管１３により吸入される。冷媒ガス中に含まれているオイルは液体となって前記オイル戻し管２０からオイル溜め１９Ａに落下し、一部のオイルは冷媒ガスと共に前記第１段回転圧縮部３ａに供給される。空間Ｓ部は、戻された冷媒ガスを気液分離するアキュームレータの機能を果たす。

第１段回転圧縮部３ａに吸入された冷媒ガスは、前記第１シリンダ９の吸入ポート９ｂから円形孔９ａの低圧室に吸入され、この円形孔９ａ内を偏心回転する第１ローラ１０により圧縮され、高圧室から吐出ポートを経て内側密閉容器１内に吐出される。この第１段回転圧縮部３ａで圧縮された冷媒ガスは、中間圧まで昇圧される。吐出された冷媒ガス中に混入しているオイルは、大部分が内側密閉容器１内のオイル溜め１９Ｂに落下する。

内側密閉容器１内に吐出された中間圧の冷媒ガスは、前記小形吸入管１３ａから吸入されて第２段回転圧縮部３ｂに供給される。小形吸入管１３ａから吸入された中間圧の冷媒ガスは、前記第２シリンダ１１の吸入ポート１１ｂから円形孔１１ａの低圧室に吸入され、この円形孔１１ａ内を偏心回転する第２ローラ１２により圧縮されて高圧室から吐出ポート１１ｃに吐出される。この第２段回転圧縮部３ｂで圧縮された冷媒ガスは、高圧まで昇圧される。そして、吐出ポート１１ｃに吐出された高圧の冷媒ガスは、前記吐出管１４内に流入して外部に吐出される。

前記冷凍サイクルにおいて、吐出管１４はガスクーラに接続されており、吐出された高圧の冷媒ガスは冷やされる。そして、膨張弁を経て前記蒸発器に送り込まれて蒸発する。蒸発器で蒸発した冷媒ガスは、前記戻し管１８を経てアキュームレータ内蔵型コンプレッサＣに戻される。このようなサイクルが繰り返して行われる。

前記回転圧縮部３での冷媒ガスの圧縮中に、前記オイル汲み上げ手段２１によりオイル溜め１９Ｂからオイルが汲み上げられて回転軸４に供給される。この回転軸４にはオイル通路（図略）が設けられていて遠心力によってオイルを上昇させ、回転軸４の軸受け部である前記第１支持部材７及び第２支持部材８等にオイルを供給して潤滑する。潤滑後のオイルは回転圧縮部３から排出されて内側密閉容器１の底部のオイル溜め１９Ｂに落下する。

内側密閉容器１内は、第１段回転圧縮部３ａにより圧縮された中間圧の冷媒ガスが吐出されるため中間圧となっており、その外部を取り巻くようにして外側密閉容器１６が存在し、これらの間に挟まれた前記空間Ｓは低圧であり、且つ外側密閉容器１６の外部は大気圧となっている。従って、内側密閉容器１と外側密閉容器１６とで二重構造にしてある本発明のコンプレッサにおいては、大気圧との間で圧力の傾斜が生じて大気圧との差が小さくなり、内側密閉容器１及び外側密閉容器１６の肉厚、特に内側密閉容器１の肉厚を従来の密閉容器に比して薄く形成することができる。これにより、内側密閉容器のコストダウンと重量軽減を図ることができ、更に回転圧縮部３及び電動機部２に起因する騒音を減少させることができる。

図３は、本発明に係るアキュームレータ内蔵型コンプレッサの他の実施形態を示すものであり、上記実施形態と同一の構成部材は同一の符号を付けてそれらの詳しい説明は省略する。本実施形態での特徴点は、コンプレッサを横型に形成したことである。

本実施形態では、内側密閉容器１と外側密閉容器１６との間の空間Ｓの上部は気液分離した冷媒ガス領域とし、下部は液化した冷媒を含むオイル溜め１９領域としてある。このオイル溜め１９には、液化冷媒と液化オイルが溜まるが、比重の差によってオイルは冷媒の下方に集約される。オイルの一部は図示を省略したオイル汲み上げ手段により吸い上げられて前記回転軸４に供給される。

又、第２段回転圧縮部３ｂには第１段回転圧縮部３ａから内側密閉容器１内に吐出される中間圧の冷媒ガスを吸入する小形吸入管１３ａと、第２段回転圧縮部３ｂで圧縮した高圧の冷媒ガスを外部に吐出する吐出管１４とが設けられている。この吐出管１４は外側密閉容器１６を貫通して外部に吐出している。更に、外側密閉容器１６の側端部（図３の左端部）には戻し管１８が取り付けられている。

このように構成された横型アキュームレータ内蔵型コンプレッサＣ′において、図示を省略した冷凍サイクルの蒸発器から出た冷媒ガスが上記戻し管１８により外側密閉容器１６内に戻される。戻された冷媒ガスは空間Ｓ内に流入して冷やされ、冷媒ガス中に含まれているオイルは液体となり、液化した冷媒と共にオイル溜め１９に落下し、冷媒ガスは冷媒ガス領域を通って前記小形吸入管１３ｂから第１段回転圧縮部３ａに吸入される。即ち、空間Ｓ部は、戻された冷媒ガスを気液分離するアキュームレータの機能を果たす。

第１段回転圧縮部３ａに吸入された冷媒ガスは、前記吸入ポート９ｂから第１シリンダ９の円形孔９ａの低圧室に吸入され、この円形孔９ａ内を偏心回転する第１ローラ１０により圧縮され、高圧室から吐出ポートを経て内側密閉容器１内に吐出される。この第１段回転圧縮部３ａで圧縮された冷媒ガスは、中間圧まで昇圧される。

内側密閉容器１内に吐出された中間圧の冷媒ガスは、前記小形吸入管１３ａから第２段回転圧縮部３ｂに吸入される。吸入された中間圧の冷媒ガスは、前記吸入ポート１１ｂから円形孔１１ａの低圧室に吸入され、この円形孔１１ａ内を偏心回転する第２ローラ１２により圧縮されて高圧室から吐出ポート１１ｃに吐出される。そして、吐出ポート１１ｃに吐出された高圧の冷媒ガスは、前記吐出管１４内に流入して外部に吐出される。この第２段回転圧縮部３ｂで圧縮された冷媒ガスは、高圧まで昇圧される。

前記吐出管１４は冷凍サイクルのガスクーラに接続されており、高圧の冷媒ガスは冷やされる。そして、膨張弁を経て前記蒸発器に送り込まれて蒸発する。蒸発器で蒸発した冷媒ガスは、前記戻し管１８を経て横型アキュームレータ内蔵型コンプレッサＣ′に戻される。このようなサイクルが繰り返して行われる。

オイルは、図示を省略した公知のオイル汲み上げ手段により汲み上げられて回転軸４に供給される。この回転軸４には前記のようにオイル通路（図略）が設けられていて回転軸４の軸受け部である前記第１支持部材７及び第２支持部材８等にオイルを供給して潤滑する。潤滑後のオイルは回転圧縮部３から排出されて内側密閉容器１の底部に落下するため、この底部の要所にオイル戻し孔（図略）を設けて前記オイル溜め１９に戻すようにすると好ましい。

本実施形態によれば、横型のコンプレッサを用いているため、前記実施形態のような縦型のコンプレッサよりも高さを低くすることができ、これにより高さ方向に余裕の少ない自動車エンジンルーム等の狭い場所であってもアキュームレータ内蔵型コンプレッサＣ′を設置し易くなる。又、内側密閉容器１と外側密閉容器１６とで二重構造としたので、大気圧との間で圧力の傾斜が生じて大気圧との差が小さくなり、内側密閉容器１及び外側密閉容器１６の肉厚、特に内側密閉容器１の肉厚を従来の密閉容器に比して薄く形成することができる。これにより、内側密閉容器のコストダウンと重量軽減を図ることができ、更に回転圧縮部３及び電動機部２に起因する騒音を減少させることができる。

本発明のアキュームレータ内蔵型コンプレッサは、自動車用に限定されることなく一般
の空調機や、冷凍・冷蔵装置用として適用することが可能である。

本発明に用いる回転式コンプレッサの概略縦断面図である。 （ａ）は本発明に係るアキュームレータ内蔵型コンプレッサの実施形態を示す模式的概略図、（ｂ）は（ａ）におけるＸ−Ｘ線概略断面図である。 （ａ）は本発明に係るアキュームレータ内蔵型コンプレッサの他の実施形態を示す模式的概略図、（ｂ）は（ａ）におけるＹ−Ｙ線概略断面図である。

符号の説明

１ 内側密閉容器
２ 電動機部
３ 回転圧縮部
３ａ 第１段回転圧縮部
３ｂ 第２段回転圧縮部
４ 回転軸
５ ターミナル
９ 第１シリンダ
９ｂ 吸入ポート
１０ 第１ローラ
１１ 第２シリンダ
１１ｂ 吸入ポート
１１ｃ 吐出ポート
１２ 第２ローラ
１３ 吸入管
１３ａ、１３ｂ 小形吸入管
１４ 吐出管
１６ 外側密閉容器
１８ 戻し管
１９、１９Ａ、１９Ｂ オイル溜め
２０ オイル戻し管

Claims (3)

1. 外側密閉容器の内部に内側密閉容器を設けて二重構造とし、前記内側密閉容器内には電動機部と、この電動機部により駆動される第１段回転圧縮部及び第２段回転圧縮部とからなる回転圧縮部を設け、前記外側密閉容器には冷媒ガスの戻し管を接続すると共に、この外側密閉容器内に吸入管を設けて前記第１段回転圧縮部に接続し、且つ前記吸入管にはオイル戻し管を設け、更に前記第２段回転圧縮部には第１段回転圧縮部で圧縮されて内側密閉容器内に吐出される中間圧の冷媒ガスを吸入する吸入管と、圧縮後の高圧冷媒ガスを外部に吐出するための吐出管を接続してなることを特徴とするアキュームレータ内蔵型コンプレッサ。
2. 前記内側密閉容器内が中間圧となり、前記外側密閉容器内が低圧となることを特徴とする請求項１記載のアキュームレータ内蔵型コンプレッサ。
3. 横置き外側密閉容器の内部に内側密閉容器を設けて二重構造とし、前記内側密閉容器内には電動機部と、この電動機部により駆動される第１段回転圧縮部及び第２段回転圧縮部とからなる回転圧縮部を設け、前記外側密閉容器の側部には冷媒ガスの戻し管を接続すると共に、この外側密閉容器内の上部に吸入管を設けて前記第１段回転圧縮部に接続し、且つ外側密閉容器内の下部に液化冷媒を含むオイル溜めを設け、更に前記第２段回転圧縮部には第１段回転圧縮部で圧縮されて内側密閉容器内に吐出される中間圧の冷媒ガスを吸入する吸入管と、圧縮後の高圧冷媒ガスを外部に吐出するための吐出管を接続してなることを特徴とするアキュームレータ内蔵型コンプレッサ。

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