JP2012067732A - 圧縮機 - Google Patents

Abstract

【課題】吸入管の取り回しを工夫することによって、冷媒の圧力損失を低減して圧縮性能の向上を図る。
【解決手段】低段側吸入ポート（27）及び高段側吸入ポート（37）は、ケーシング（11）の側壁に上下方向に並んで開口している。高段側吸入管（42）は、高段側吸入ポート（37）からケーシング（11）の径方向外側に延びた後、上方に折り曲げられて高段側吸入マフラ（38）の底部に接続される。低段側吸入管（40）は、低段側吸入ポート（27）からケーシング（11）の径方向外側に延び、平面視の折り曲げ角度θが鋭角となるように折り曲げられた後、さらに上方に折り曲げられて低段側吸入マフラ（28）の底部に接続される。
【選択図】図４

Description

本発明は、圧縮機に関するものである。

従来より、流体を圧縮するための圧縮機として、ロータリ圧縮機が知られている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１には、電動モータに連結される駆動軸により回転駆動される低段側圧縮機構と高段側圧縮機構とを備えた二段圧縮機が開示されている。吸入管へ流入した低圧冷媒は、アキュームレータによってガス冷媒に分離された後、低段側圧縮室へ吸入される。低段側圧縮機構では、低段側ピストンが低段側シリンダ内において偏心回転し、低段側圧縮室内の冷媒が圧縮される。低段側圧縮室で圧縮された中間圧冷媒は、低段側吐出ポートを通じて中間圧吐出管から吐出される。この中間圧冷媒は、高段側圧縮室へ吸入される。高段側圧縮機構では、高段側ピストンが高段側シリンダ内において偏心回転し、高段側圧縮室内の冷媒が圧縮される。これにより、冷媒が徐々に圧縮される。

特許第３８２５６７０号公報

ところで、特許文献１の圧縮機では、低段側吸入ポートに接続するアキュームレータを高段側吸入ポートの上方に配置しているので、低段側吸入ポートとアキュームレータとを接続する吸入管は、高段側吸入ポートに接続された吸入管との干渉を避けるために複数回折り曲げる必要がある。具体的には、低段側吸入ポートからケーシングの径方向外側に延びる吸入管を、右方、上方、左方、上方の順に計４回折り曲げている。そのため、吸入管の全長が長く且つ折り曲げ箇所が多くなることで冷媒の圧力損失が増大してしまい、圧縮性能が低下してしまうという問題があった。

また、高段側の吸入管にもアキュームレータやマフラを接続する場合には、吸入管の取り回しが複雑になって設置スペースが増大するとともに、吸入管のロウ付けの作業性が悪化するという問題があった。

また、低段側及び高段側の吸入管を互いに左右逆方向に延ばしているため、吸入位相差が１８０°となることで吸入管において回転変動が増大してしまうという問題があった。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的は、吸入管の取り回しを工夫することによって、冷媒の圧力損失を低減して圧縮性能の向上を図ることにある。

本発明は、上下方向に並んで配置された上側圧縮機構（30）及び下側圧縮機構（20）と、該上側圧縮機構（30）及び該下側圧縮機構（20）が収容されたケーシング（11）とを備えた圧縮機を対象とし、次のような解決手段を講じた。

すなわち、第１の発明は、前記ケーシング（11）の側壁に上下方向に並んで開口して、前記上側圧縮機構（30）及び前記下側圧縮機構（20）の圧縮室（35,25）に連通する上側吸入ポート（37）及び下側吸入ポート（27）と、
前記上側吸入ポート（37）よりも上方に配置された第１の密閉容器（38）と、
前記第１の密閉容器（38）に対して前記ケーシング（11）の周方向に間隔をあけて配置された第２の密閉容器（28）と、
前記上側吸入ポート（37）に接続され、該上側吸入ポート（37）から前記ケーシング（11）の径方向外側に延びた後、上方に折り曲げられて前記第１の密閉容器（38）に接続された上側吸入管（42）と、
前記下側吸入ポート（27）に接続され、該下側吸入ポート（27）から前記ケーシング（11）の径方向外側に延びた後、平面視で鋭角に折り曲げられて前記第２の密閉容器（28）に接続された下側吸入管（40）とを備えたことを特徴とするものである。

第１の発明では、上側吸入ポート（37）及び下側吸入ポート（27）は、ケーシング（11）の側壁に上下方向に並んで開口している。第１の密閉容器（38）は、上側吸入ポート（37）よりも上方に配置され、上側吸入管（42）を介して上側吸入ポート（37）に接続される。第２の密閉容器（28）は、第１の密閉容器（38）に対してケーシング（11）の周方向に間隔をあけて配置され、下側吸入管（40）を介して下側吸入ポート（27）に接続される。上側吸入管（42）は、上側吸入ポート（37）からケーシング（11）の径方向外側に延びた後、上方に折り曲げられて第１の密閉容器（38）に接続される。下側吸入管（40）は、下側吸入ポート（27）からケーシング（11）の径方向外側に延びた後、平面視で鋭角に折り曲げられて第２の密閉容器（28）に接続される。

このような構成とすれば、第１及び第２の密閉容器（38,28）を上側圧縮機構（30）及び下側圧縮機構（20）に接続する際に、上側吸入管（42）及び下側吸入管（40）の折り曲げ回数を少なくすることができる。これにより、上側吸入管（42）及び下側吸入管（40）を流れる冷媒の圧力損失を低減して圧縮性能の向上を図ることができる。

また、ケーシング（11）の近傍に第１及び第２の密閉容器（38,28）を配置することで、上側吸入管（42）及び下側吸入管（40）の全長を短くして配管の取り回しを簡素化することができ、圧縮機全体として省スペース化を実現することができる。このように、圧縮機全体を省スペース化することができれば、サイズアップに伴う振動の増加を低減することができて好ましい。

第２の発明は、第１の発明において、
前記下側吸入管（40）は、平面視で鋭角に折り曲げられた後、さらに上方に折り曲げられて前記第２の密閉容器（28）に接続されていることを特徴とするものである。

第２の発明では、下側吸入管（40）は、平面視で鋭角に折り曲げられた後、さらに上方に折り曲げられて第２の密閉容器（28）に接続される。このような構成とすれば、下側吸入管（40）の取り回しが容易となり、ロウ付け等の作業性が向上する。

第３の発明は、第１又は第２の発明において、
前記第１及び第２の密閉容器（38,28）は、マフラ又はアキュームレータであることを特徴とするものである。

第３の発明では、第１及び第２の密閉容器（38,28）としてマフラ又はアキュームレータが用いられる。このような構成とすれば、上側吸入管（42）及び下側吸入管（40）の両方がマフラに接続される場合や、上側吸入管（42）又は下側吸入管（40）の一方がマフラに接続され、他方がアキュームレータに接続される場合等、様々な形態に適用可能である。

本発明によれば、第１及び第２の密閉容器（38,28）を上側圧縮機構（30）及び下側圧縮機構（20）に接続する際に、上側吸入管（42）及び下側吸入管（40）の折り曲げ回数を少なくすることができる。これにより、上側吸入管（42）及び下側吸入管（40）を流れる冷媒の圧力損失を低減して圧縮性能の向上を図ることができる。

また、ケーシング（11）の近傍に第１及び第２の密閉容器（38,28）を配置することで、上側吸入管（42）及び下側吸入管（40）の全長を短くして配管の取り回しを簡素化することができ、圧縮機全体として省スペース化を実現することができる。このように、圧縮機全体を省スペース化することができれば、サイズアップに伴う振動の増加を低減することができて好ましい。

本発明の実施形態に係るロータリ圧縮機を備えた冷凍装置の冷媒回路図である。 ロータリ圧縮機の縦断面図である。 低段側及び高段側吸入管の折り曲げ形状を示す斜視図である。 低段側及び高段側吸入管の折り曲げ形状を示す平面図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものではない。

−冷媒回路−
図１は、本発明の実施形態に係るロータリ圧縮機を備えた冷凍装置の冷媒回路図である。図１に示すように、冷媒回路（1）は、冷媒を二段階で圧縮するように構成されたロータリ圧縮機（10）、四方切換弁（2）、熱源側熱交換器（3）、利用側熱交換器（4）、熱源側膨張弁（5）、利用側膨張弁（6）、第１の密閉容器としての高段側吸入マフラ（38）、及び第２の密閉容器としての低段側吸入マフラ（28）が設けられた閉回路で構成されている。この冷媒回路（1）には、冷媒が充填されている。冷媒回路（1）では、充填された冷媒を循環させることにより蒸気圧縮冷凍サイクルが行われる。

前記冷媒回路（1）において、ロータリ圧縮機（10）は、その吐出側が四方切換弁（2）の第１ポートに、その吸入側が四方切換弁（2）の第２ポートにそれぞれ接続されている。熱源側熱交換器（3）の一端は、四方切換弁（2）の第３ポートに接続されている。熱源側熱交換器（3）の他端は、利用側膨張弁（6）を介して利用側熱交換器（4）の一端に接続されている。利用側熱交換器（4）の他端は、四方切換弁（2）の第４ポートに接続されている。

前記四方切換弁（2）は、第１ポートと第３ポートが連通して第２ポートと第４ポートが連通する第１状態（図１に実線で示す状態）と、第１ポートと第４ポートが連通して第２ポートと第３ポートが連通する第２状態（図１に点線で示す状態）とに切り換え可能となっている。

前記低段側圧縮機構（20）の低段側吸入ポート（27）は、低段側吸入管（40）を介して低段側吸入マフラ（28）に接続される。低段側圧縮機構（20）の吐出側は、中間圧吐出管（41）を介して高段側吸入マフラ（38）に接続される。高段側吸入マフラ（38）は、高段側吸入管（42）を介して高段側圧縮機構（30）の高段側吸入ポート（37）に接続される。

−全体構成−
図２は、ロータリ圧縮機の縦断面図である。図２に示すように、ロータリ圧縮機（10）は、縦長円筒状の密閉ドーム型のケーシング（11）と、上下方向に延びる駆動軸（13）を有する電動機（12）と、駆動軸（13）によって駆動される低段側圧縮機構（20）及び高段側圧縮機構（30）とを備えている。

前記ケーシング（11）は、上下方向に延びる円筒状のケーシング本体（11a）と、ケーシング本体の上下の開口部をそれぞれ閉塞する上壁部（11b）及び底壁部（11c）とを備えている。

前記ケーシング本体（11a）には、圧縮前の冷媒を低段側圧縮機構（20）へ導く低段側吸入管（40）と、低段側圧縮機構（20）で圧縮された中間圧冷媒を吐出する中間圧吐出管（41）と、中間圧冷媒を高段側圧縮機構（30）へ導く高段側吸入管（42）とが挿通固定されている。また、上壁部（11b）には、高段側圧縮機構（30）で圧縮された高圧冷媒を吐出する吐出管（43）が挿通固定されている。また、底壁部（11c）には、各圧縮機構（20,30）の摺動部を潤滑するための潤滑油が貯留されている。

前記電動機（12）は、ステータ（12a）と、ロータ（12b）とを備えている。ステータ（12a）は、高段側圧縮機構（30）の上方に配置されケーシング本体（11a）の内壁に固定されている。ロータ（12b）は、ステータ（12a）を軸方向に貫通しており、駆動軸（13）と連結している。

前記駆動軸（13）は、主軸部（13a）と、第１偏心部（13b）及び第２偏心部（13c）とを備えている。第１偏心部（13b）は、第２偏心部（13c）の下方に配置されている。第１偏心部（13b）及び第２偏心部（13c）は、その外径が主軸部（13a）の外径よりも大きな円柱状に形成されている。各偏心部（13b,13c）の軸心は、主軸部（13a）の軸心に対して偏心している。第１偏心部（13b）は、駆動軸（13）のうち低段側圧縮機構（20）を貫通する部分に形成されている。第２偏心部（13c）は、駆動軸（13）のうち高段側圧縮機構（30）を貫通する部分に形成されている。

前記低段側圧縮機構（20）及び高段側圧縮機構（30）は、いわゆる揺動ピストン型の圧縮機構で構成され、ケーシング（11）内において電動機（12）の下方に配置されている。低段側圧縮機構（20）は、低段側吸入管（40）から圧縮前の冷媒を吸入し、冷媒を徐々に圧縮して中間圧冷媒とし、中間圧冷媒を中間圧吐出管（41）から吐出するように構成されている。高段側圧縮機構（30）は、高段側吸入管（42）から中間圧冷媒を吸入し、中間圧冷媒を徐々に圧縮して高圧冷媒とし、高圧冷媒を吐出管（43）から吐出するように構成されている。

−低段側圧縮機構の構成−
前記低段側圧縮機構（20）は、低段側ピストン（21）と、低段側ピストン（21）を内部に収容する環状に形成された低段側シリンダ（22）と、低段側シリンダ（22）の上側の開口端を覆うミドルプレート（44）と、低段側シリンダ（22）の下側の開口端を覆うリアヘッド（23）と、リアヘッド（23）の下側を覆うリアカバー（24）とを備えている。

前記低段側圧縮機構（20）は、低段側ピストン（21）が、低段側シリンダ（22）、ミドルプレート（44）及びリアヘッド（23）で囲まれた低段側圧縮室（25）に内接しながら偏心回転運動することにより、圧縮前の冷媒を徐々に圧縮して中間圧冷媒とするように構成されている。

前記低段側ピストン（21）は、やや肉厚の円筒状に形成されている。低段側ピストン（21）の内周面には、駆動軸（13）の第１偏心部（13b）が内嵌している。低段側ピストン（21）は、駆動軸（13）の回転によって偏心回転する第１偏心部（13b）とともに偏心回転する。

前記低段側シリンダ（22）は、内部に低段側ピストン（21）を収容する肉厚の円筒状であって、高さが低段側ピストン（21）よりも僅かに高くなるように形成されている。低段側シリンダ（22）には、低段側圧縮室（25）から径方向外側へ延びてケーシング（11）の側壁に開口する連通孔（22a）が形成されている。連通孔（22a）の開口側端部には、低段側吸入ポート（27）が設けられ、低段側吸入管（40）が挿通固定されている。

前記ミドルプレート（44）は、外径が低段側シリンダ（22）と同径の円板状に形成され、その中央部には、駆動軸（13）よりも大径の貫通孔が形成されている。この貫通孔には、駆動軸（13）が挿通している。ミドルプレート（44）は、低段側シリンダ（22）と後述する高段側シリンダ（32）との間に配置されている。なお、このミドルプレート（44）は、高段側圧縮機構（30）の一部を構成している。

前記リアヘッド（23）は、その中央部に駆動軸（13）が挿通される環状のプレートで構成されている。リアヘッド（23）は、低段側シリンダ（22）の下側の開口端を覆っている。

前記リアカバー（24）は、円板状に形成され、その中央部に駆動軸（13）が挿通される貫通孔が形成されている。リアヘッド（23）とリアカバー（24）との間には、吐出空間（26）が形成される。この吐出空間（26）は、低段側吐出ポート（図示省略）を通じて低段側圧縮室（25）と連通している。中間圧吐出管（41）は、吐出空間（26）に連通している。

−高段側圧縮機構の構成−
前記高段側圧縮機構（30）は、高段側ピストン（31）と、高段側ピストン（31）を内部に収容する環状に形成された高段側シリンダ（32）と、高段側シリンダ（32）の上側の開口端を覆うフロントヘッド（33）と、高段側シリンダ（32）の下側の開口端を覆うミドルプレート（44）と、フロントヘッド（33）の上側を覆うフロントカバー（34）とを備えている。

前記高段側圧縮機構（30）は、高段側ピストン（31）が、高段側シリンダ（32）、フロントヘッド（33）、及びミドルプレート（44）で囲まれた高段側圧縮室（35）に内接しながら旋回運動することにより、高段側吸入管（42）から流入する中間圧冷媒を徐々に圧縮して高圧冷媒とするように構成されている。

前記高段側ピストン（31）は、低段側ピストン（21）と同様、やや肉厚の円筒状に形成されている。高段側ピストン（31）の内周面には、駆動軸（13）の第２偏心部（13c）が内嵌していて、これにより、高段側ピストン（31）は、駆動軸（13）の回転によって偏心回転する第２偏心部（13c）とともに偏心回転する。

前記高段側シリンダ（32）は、内部に高段側ピストン（31）を収容する肉厚の円筒状であって、高さが高段側ピストン（31）よりも僅かに高くなるように形成されている。高段側シリンダ（32）には、高段側圧縮室（35）から径方向外側へ延びてケーシング（11）の側壁に開口する連通孔（32a）が形成されている。連通孔（32a）の開口側端部には、高段側吸入ポート（37）が設けられ、高段側吸入管（42）が挿通固定されている。低段側吸入ポート（27）と高段側吸入ポート（37）とは、上下方向に並ぶように配置されている。

前記フロントヘッド（33）は、その中央部に駆動軸（13）が挿通される環状のプレートで構成されている。フロントヘッド（33）は、高段側シリンダ（32）の上側の開口端を覆っている。

前記フロントヘッド（33）とフロントカバー（34）との間には、吐出空間（36）が形成される。この吐出空間（36）は、高段側吐出ポート（図示省略）を通じて高段側圧縮室（35）と連通している。なお、フロントカバー（34）には、吐出口（図示省略）が形成されていて、吐出空間（36）内の高圧冷媒は、この吐出口を通じて上方へ流れた後、吐出管（43）から外部へ吐出される。

−低段側及び高段側吸入管の折り曲げ形状−
図３は、低段側及び高段側吸入管の折り曲げ形状を示す斜視図、図４は平面図である。図３及び図４に示すように、ケーシング（11）の側壁には、高段側吸入ポート（37）及び低段側吸入ポート（27）が上下方向に並んで開口している。高段側吸入ポート（37）よりも上方には、高段側吸入マフラ（38）が配置されている。低段側吸入マフラ（28）は、高段側吸入マフラ（38）に対してケーシング（11）の周方向に間隔をあけて配置されている。

前記高段側吸入管（42）の一端は、高段側吸入ポート（37）に接続されている。他端は、高段側吸入ポート（37）からケーシング（11）の径方向外側に延びた後、上方に折り曲げられて高段側吸入マフラ（38）の底部に接続されている。

前記低段側吸入管（40）の一端は、低段側吸入ポート（27）に接続されている。他端は、低段側吸入ポート（27）からケーシング（11）の径方向外側に延びた後、平面視の折り曲げ角度θが鋭角となるように折り曲げられ、さらに上方に折り曲げられて低段側吸入マフラ（28）の底部に接続されている。

このような構成とすれば、低段側及び高段側吸入マフラ（28,38）を低段側及び高段側圧縮機構（20,30）に接続する際に、低段側吸入管（40）及び高段側吸入管（42）の折り曲げ回数を少なくすることができる。具体的には、低段側吸入管（40）は２回、高段側吸入管（42）は１回折り曲げるだけで、低段側及び高段側吸入マフラ（28,38）と低段側及び高段側圧縮機構（20,30）とを接続することができる。これにより、低段側吸入管（40）及び高段側吸入管（42）を流れる冷媒の圧力損失を低減して圧縮性能の向上を図ることができる。

また、前記ケーシング（11）の近傍に低段側及び高段側吸入マフラ（28,38）を配置することで、低段側吸入管（40）及び高段側吸入管（42）の全長を短くして配管の取り回しを簡素化することができ、圧縮機全体として省スペース化を実現することができる。このように、圧縮機全体を省スペース化することができれば、サイズアップに伴う振動の増加を低減することができて好ましい。

−運転動作−
次に、前記ロータリ圧縮機（10）の運転動作について説明する。低段側吸入管（40）へ流入した低圧冷媒は、低段側圧縮室（25）へ吸入される。低段側圧縮機構（20）では、駆動軸（13）によって駆動された低段側ピストン（21）が低段側シリンダ（22）内において偏心回転し、低段側圧縮室（25）内の冷媒が圧縮される。低段側圧縮室（25）で圧縮された中間圧冷媒は、中間圧吐出管（41）から吐出される。この中間圧冷媒は、高段側吸入マフラ（38）に流入した後、高段側吸入管（42）へ流入する。

前記高段側吸入管（42）へ流入した中間圧冷媒は、高段側圧縮室（35）へ吸入される。高段側圧縮機構（30）では、駆動軸（13）によって駆動された高段側ピストン（31）が高段側シリンダ（32）内において偏心回転し、高段側圧縮室（35）内の冷媒が圧縮される。高段側圧縮室（35）で圧縮された高圧冷媒は、吐出管（43）から吐出される。

−その他の実施形態−
前記実施形態については、以下のような構成にしてもよい。

前記実施形態では、低段側吸入管（40）を、低段側吸入ポート（27）からケーシング（11）の径方向外側に延びた後、平面視の折り曲げ角度θが鋭角となるように折り曲げ、さらに上方に折り曲げることで、計２回折り曲げた状態で低段側吸入マフラ（28）に接続するようにしたが、この形態に限定するものではない。

例えば、前記低段側吸入管（40）を、低段側吸入ポート（27）からケーシング（11）の径方向外側に延びた後、平面視の折り曲げ角度θが鋭角となるように折り曲げることで、１回のみ折り曲げた状態で低段側吸入マフラ（28）に接続するようにしてもよい。具体的には、平面視の折り曲げ角度θが鋭角となるように折り曲げた後、低段側吸入マフラ（28）の側壁面下部に低段側吸入管（40）を接続すればよい。また、その他にも、平面視の折り曲げ角度θが鋭角となるように折り曲げる際に、合わせて斜め上方に向かうように折り曲げておき、低段側吸入マフラ（28）の底部に接続すればよい。

また、前記実施形態では、低段側吸入管（40）及び高段側吸入管（42）に低段側吸入マフラ（28）及び高段側吸入マフラ（38）を接続した構成について説明したが、この形態に限定するものではない。例えば、低段側吸入管（40）又は高段側吸入管（42）の一方にマフラを接続し、他方にアキュームレータを接続した形態であってもよい。また、低段側吸入管（40）及び高段側吸入管（42）の両方がアキュームレータに接続される形態であってもよい。

以上説明したように、本発明は、吸入管の取り回しを工夫することによって、冷媒の圧力損失を低減して圧縮性能の向上を図ることができるという実用性の高い効果が得られることから、きわめて有用で産業上の利用可能性は高い。

10 ロータリ圧縮機
11 ケーシング
20 低段側圧縮機構（下側圧縮機構）
25 低段側圧縮室
27 低段側吸入ポート（下側吸入ポート）
28 低段側吸入マフラ（第２の密閉容器）
30 高段側圧縮機構（上側圧縮機構）
35 高段側圧縮室
37 高段側吸入ポート（上側吸入ポート）
38 高段側吸入マフラ（第１の密閉容器）
40 低段側吸入管（下側吸入管）
42 高段側吸入管（上側吸入管）

Claims (3)

1. 上下方向に並んで配置された上側圧縮機構（30）及び下側圧縮機構（20）と、該上側圧縮機構（30）及び該下側圧縮機構（20）が収容されたケーシング（11）とを備えた圧縮機であって、
   前記ケーシング（11）の側壁に上下方向に並んで開口して、前記上側圧縮機構（30）及び前記下側圧縮機構（20）の圧縮室（35,25）に連通する上側吸入ポート（37）及び下側吸入ポート（27）と、
   前記上側吸入ポート（37）よりも上方に配置された第１の密閉容器（38）と、
   前記第１の密閉容器（38）に対して前記ケーシング（11）の周方向に間隔をあけて配置された第２の密閉容器（28）と、
   前記上側吸入ポート（37）に接続され、該上側吸入ポート（37）から前記ケーシング（11）の径方向外側に延びた後、上方に折り曲げられて前記第１の密閉容器（38）に接続された上側吸入管（42）と、
   前記下側吸入ポート（27）に接続され、該下側吸入ポート（27）から前記ケーシング（11）の径方向外側に延びた後、平面視で鋭角に折り曲げられて前記第２の密閉容器（28）に接続された下側吸入管（40）とを備えたことを特徴とする圧縮機。
2. 請求項１において、
   前記下側吸入管（40）は、平面視で鋭角に折り曲げられた後、さらに上方に折り曲げられて前記第２の密閉容器（28）に接続されていることを特徴とする圧縮機。
3. 請求項１又は２において、
   前記第１及び第２の密閉容器（38,28）は、マフラ又はアキュームレータであることを特徴とする圧縮機。

Images