JP4778772B2 - ロータリ圧縮機 - Google Patents

Description

本発明は、室内空気を冷暖する空気調和機などの冷凍サイクル装置に適用するロータリ圧縮機に関する。

空気調和機に代表される冷凍サイクル装置は、冷媒の気化と液化の状態変化を繰り返す冷凍サイクルを利用して空気や水などを冷暖する。この冷凍装置に適用される冷媒圧縮機として、冷媒を段階的に圧縮する２段圧縮機構を有するロータリ２段圧縮機が知られている。例えば、ロータリ２段圧縮機は、冷媒を圧縮するロータリ式の低圧側圧縮部と、低圧側圧縮部の圧縮工程に対して逆位相で冷媒を圧縮するロータリ式の高圧側圧縮部と、低圧側圧縮部の冷媒吐出口と高圧側圧縮部の冷媒吸引口に連通した内部空間（以下、吐出空間という）を有する中間容器とを備えている。

このようなロータリ２段圧縮機の中間容器では、低圧側圧縮部の吐出過程と高圧側圧縮部の吸入過程の位相差（例えば１８０度）に起因して、吐出空間に圧力変動が生じる。すなわち、吐出空間に吐出された冷媒が吸込まれない状態に起因する圧力増大や、吐出空間に冷媒が吐出される前に吸込みが開始される状態に起因する圧力減少が繰り返される。

そこで、吐出空間に生じる圧力変動を減らすために、吐出空間の容積を出来るだけ大きくすることが行われる。例えば、中間容器の内周壁を径方向に凹凸させて花弁状に形成することにより、中間容器の周壁に取り付けられる締結部材を避けつつ吐出空間の容積を極力確保して吐出空間における過圧縮損失を抑制することが提案されている（例えば特許文献１）。

特開２００３−１６６４７２号公報（第１０頁、第１０図）

ところで、中間容器の吐出空間は遮蔽物のない一様に広がった空間であるから、吐出空間に冷媒が吐出されると、特定の運転数においてその脈動成分が減衰せずに共振することがあるため、吐出空間の圧力変動が増大する場合がある。特に、圧縮機のその特定の運転回転数が高い場合、圧力変動がより増大するおそれがある。圧力変動が増大すると、圧力変動に由来する運動エネルギが冷媒流路壁で摩擦熱として消散するなど、エネルギ損失が増大するため、冷凍サイクル成績係数（ＣＯＰ）が低下する原因となる。特許文献１などの従前の技術は、このような圧力変動について考慮しておらず、ロータリ圧縮機のエネルギ効率に改善すべき余地がある。

本発明の課題は、中間容器の吐出空間に生じる圧力変動を抑制してエネルギ効率を改善するのにより好適なロータリ圧縮機を実現することにある。

上記課題を解決するために、本発明のロータリ圧縮機は、冷媒を圧縮するロータリ式の低圧側圧縮部と、該低圧側圧縮部の圧縮工程に対して逆位相で冷媒を圧縮するロータリ式の高圧側圧縮部と、前記低圧側圧縮部の冷媒吐出口と前記高圧側圧縮部の冷媒吸引口に連通された中間容器とを備え、前記中間容器は、内部空間が２つの空間に仕切部材で区画され、一方の空間に前記低圧側圧縮部の冷媒吐出口と前記高圧側圧縮部の冷媒吸引口とを連通し、前記仕切部材に前記２つの空間を連結する冷媒流路を形成したことを特徴とする。

すなわち、低圧側圧縮部の冷媒吐出口と高圧側圧縮部の冷媒吸引口が連通した一方の空間は、冷媒の主流が通流する主流側空間になる。また主流側空間に仕切部材を介して連通する他の空間は、冷媒の脈動成分が流入出する反主流側空間になる。

これによれば、低圧側圧縮部から中間容器に冷媒が吐出されると、冷媒の主流は、主流側空間を通流した後に高圧側圧縮部に吸引されるが、その過程における冷媒の脈動成分の一部又は全部は、反主流側空間に流入出する。すなわち、反主流側空間は、冷媒の脈動成分の共振を防止するいわば空洞式の共鳴器つまり緩衝器としての役割を担うことになる。これにより、吐出空間での脈動成分の共振が抑えられるから、吐出空間に生じる圧力変動が抑制される。その結果、圧力変動に起因するエネルギ損失を低減してエネルギ効率を改善できる。

この場合において、中間容器は、円板形の端板部と、端板部の周縁部から軸方向に起立して吐出空間の周方向を区画する外壁部と、端板部の中央に軸方向に起立された筒形の副軸受と、端板部に対面して外壁部の先端側開口を閉塞する閉塞板を有して形成できる。ここでの仕切部材は、副軸受から外壁部に架けて端板部の板面に立設された梁であるものとし、梁は、端板部からの軸方向寸法が外壁部よりも小さく形成され、閉塞板との間で冷媒流路を形成することができる。

また、副軸受は、端板部側の外径が閉塞板側の外径よりも拡径して形成され、仕切部材は、端板部からの軸方向寸法が拡径により形成された部分よりも小さくするのが望ましい。

また、仕切部材は、端板部の板面と平行な平行部と、平行部の内周縁から軸方向に向かうにつれて副軸受側に傾斜した内周側テーパ部と、平行部の外周縁から軸方向に向かうにつれて外壁部側に傾斜した外周側テーパ部が先端側に形成されてなり、冷媒流路は、平行部と内周側テーパ部と外周側テーパ部と閉塞板で区画された断面台形の開口にすることができる。すなわち、冷媒流路は、軸方向に向かうにつれて開口幅が徐々に増大するなど、開口幅をある幅で変化させることができる。換言すると、内周側テーパ部又は外周側テーパ部の傾斜角度を調整することにより、冷媒流路の流路断面積の大きさを微調整できる。したがって、特定の運転回転数に限らずに広い範囲の運転回転数において圧力変動を低減できる。

また、中間容器は、副軸受から外壁部に架けて端板部の板面に立設された補強用梁が前記仕切り部材で区画された他方の空間に設けることができる。ここでの補強用梁は、端板部からの軸方向寸法が仕切部材よりも小さく形成される。これにより、中間容器の剛性を高めることができるから、圧力荷重や組立時の締結要素による荷重に起因する変形を抑制できる。

本発明によれば、中間容器の吐出空間に生じる圧力変動を抑制してエネルギ効率を改善するのにより好適なロータリ圧縮機を実現できる。

本発明を適用したロータリ圧縮機の一実施形態について図面を参照して説明する。図１は、本実施形態のロータリ圧縮機の構成を示す縦断面図である。図２は、図１の低圧側圧縮部と高圧側圧縮部を示す図である。図３は、図１の中間容器を下側から見た平面図である。図４は、図３の中間容器のＡ−Ａ断面図である。

図１に示すように、空気調和機などの冷凍サイクル装置に適用されるロータリ圧縮機１は、冷媒を段階的に圧縮する２段圧縮機構を有する。より具体的には、ロータリ圧縮機１は、冷媒（例えばＲ４１０Ａ）を圧縮するロータリ式の低圧側圧縮部１０と、低圧側圧縮部１０の圧縮工程に対して逆位相で冷媒を圧縮するロータリ式の高圧側圧縮部１２と、低圧側圧縮部１０の冷媒吐出口１４と高圧側圧縮部１２の冷媒吸引口１６に連通された内部空間２０（以下、吐出空間２０）を有する中間容器１８とを備えている。

ここで、ロータリ圧縮機１に適用する中間容器１８は、図２〜図４に示すように、吐出空間２０が例えば二つの空間２０ａ，２０ｂに仕切部材２２で区画されている。そして、一方の空間２０ａ（以下、主流側空間２０ａ）に低圧側圧縮部１０の冷媒吐出口１４と高圧側圧縮部１２の冷媒吸引口１６とを連通し、仕切部材２２は、主流側空間２０ａと他方の空間２０ｂ（以下、反主流側空間２０ｂ）とを連結する冷媒流路２０ｃが形成されている。

すなわち、中間容器１８は、低圧側圧縮部１０の冷媒吐出口１４と高圧側圧縮部１２の冷媒吸引口１６が連通する主流側空間２０ａと、主流側空間２０ａと仕切部材２２を介して区画された反主流側空間２０ｂとを有し、ここでの仕切部材２２は、主流側空間２０ａと反主流側空間２０ｂとを連通する開口である冷媒流路２０ｃが形成されている。これによれば、反主流側空間２０ｂは、冷媒の脈動成分の共振を防止するいわば空洞式の共鳴器つまり緩衝器としての役割を担うことになるから、吐出空間２０に生じる圧力変動を抑制してエネルギ効率を高めることができる。

より詳細に本実施形態のロータリ圧縮機１について説明する。図１に示すように、ロータリ圧縮機１は、電動機２４、端板部３８、高圧側圧縮部１２、中間仕切板１３、低圧側圧縮部１０、中間容器１８が密閉容器２６に収納されている。具体的には、密閉容器２６は、電動機２４が配設される密閉空間３９と、低圧側圧縮部１０や高圧側圧縮部１２などが配設される回転圧縮要素用の空間に端板部３８を介して分けられている。回転圧縮要素側は、電動機２４側から順に高圧側圧縮部１２、中間仕切板１３、低圧側圧縮部１０、中間容器１８が軸方向に積層して締結要素１５（例えば、ボルト）で一体に固定されている。

密閉容器２６は、筒形の胴部２８と、胴部２８の電動機２４側の開口を閉鎖するほぼ椀状の蓋部２９と、胴部２８の低圧側圧縮部１０側の開口を閉鎖する底部３０を備えている。蓋部２９は、高圧Ｐｄに圧縮した冷媒が吐出される吐出管３１が配設されている。なお、説明の便宜上、胴部２８の軸方向を縦方向と適宜称し、軸方向に直交する水平方向を横方向と適宜称する。また、胴部２８から軸方向に蓋部２９側の方向を上側と適宜称し、胴部２８から軸方向に底部３０側の方向を下側と適宜称する。

電動機２４は、密閉容器２６内の上側に端板部３８で区画された密閉空間３９に配設されている。この電動機２４は、密閉容器２６の内周面に沿って環状に取り付けられた固定子としてのステータ３２と、ステータ３２の内側に隙間を介して挿入配置された回転子としてのロータ３４と、ロータ３４に上端部が軸着された回転軸３６とを備えている。回転軸３６は、先端側の部分に２つの偏心部、つまり高圧縮用の偏心部４２と低圧縮用の偏心部４４が設けられている。ここでの偏心部４２は、偏心部４４よりも軸方向上側に位置がずれて設けられ、その偏心方向が偏心部４４に対して逆向きつまり位相差が例えば１８０度にされている。

端板部３８は、密閉容器２６の内周面に沿って溶接などで固定された環状の板部材である。この端板部３８は、回転軸３６を軸支する円筒状の主軸受４０が上向きに起立して中央に形成されている。また端板部３８は、厚み方向に貫通した吐出口４６が形成されている。この吐出口４６に吐出弁４８が配設されている。なお、端板部３８は、その上端面の中央に吐出カバー５０が配設されている。吐出カバー５０は、回転軸３６を包囲する中空環状部材であり、その内部空間が吐出口４６に連通されている。また吐出カバー５０は、電動機２４側の部分に吐出口５１が形成されている。

高圧側圧縮部１２は、端板部３８と中間仕切板１３に挟まれて配設されている。この高圧側圧縮部１２は、図１及び図２に示すように、密閉容器２６の内径と同一の外径の部分を有する略円筒状のシリンダ５２と、シリンダ５２内に位置する偏心部４２の外周に嵌め合わされた円筒状のローラ５４と、ローラ５４の外周面に先端が当接してシリンダ５２に進退可能に付勢力付与手段（例えばコイルバネ）で支持されたベーン５６と、径方向に貫通してシリンダ５２内に連通する冷媒吸引口１６とを有する。ここでのシリンダ５２は、端板部３８の下端面と中間仕切板１３の上端面に挟まれて内部空間５８が閉塞されている。そして、ベーン５６は、偏心部４２の偏心運動に合わせて回転するローラ５４の外周面に接触しながら進退運動することによって、シリンダ５２の内部空間５８を冷媒圧縮室と冷媒吸引室に区画する。なお、冷媒吸引室は、冷媒吸引口１６に接続された中間流路６０を介して、中間容器１８の吐出空間２０に連通している。また冷媒圧縮室は、端板部３８に形成された吐出口４６を介して密閉空間３９に連通している。

中間仕切板１３は、高圧側圧縮部１２と低圧側圧縮部１０との間に挟持される閉塞板である。この中間仕切板１３は、回転軸３６の挿通する貫通孔が中央に形成されている。その貫通孔は、軸心が回転軸とほぼ一致する。

低圧側圧縮部１０は、中間仕切板１３と中間容器１８に挟まれて配設されている。この低圧側圧縮部１０は、図１及び図２に示すように、密閉容器２６の内径と同一の外径の部分を有する略円筒状のシリンダ６２と、シリンダ６２内に位置する偏心部４４の外周に嵌め合わされた円筒状のローラ６４と、ローラ６４の外周面に先端が当接してシリンダ６２に進退可能に付勢力付与手段（例えばコイルバネ）で支持されたベーン６６と、径方向に貫通してシリンダ６２内に連通する冷媒吸引口７０とを有する。ここでのシリンダ６２は、中間仕切板１３の下端面と中間容器１８の上端面に挟まれて内部空間７１が閉塞されている。そして、ベーン６６は、偏心部４４の偏心運動に合わせて回転するローラ６４の外周面に接触しながら進退運動することによって、シリンダ６２の内部空間７１を冷媒圧縮室と冷媒吸引室に区画する。冷媒吸引室は、冷媒吸入口７０に接続された冷媒配管７２を介して、冷凍サイクル装置の機器類（例えば冷媒蒸発器）から排出されたガス冷媒が流入する。冷媒圧縮室は、中間容器１８内に連通している。

中間容器１８は、低圧側圧縮部１０から吐出された冷媒を一時的に貯留する筒形容器である。より具体的には、中間容器１８は、図１に示すように、低圧側圧縮部１０の下端面に接する円板状の端板部７４と、端板部７４の中央に下向きに起立形成された円筒状の副軸受４３と、端板部７４の周縁部から下向きに突出して吐出空間２０の周方向を区画する外壁部７８と、外壁部７８を水平方向に貫通した冷媒排出口７９を備えた凹形の容器である。すなわち、中間容器１８は、低圧側圧縮部１０側に対して逆向きに開口した凹形の容器である。なお、端板部７４は、低圧側圧縮部１０の冷媒圧縮室に連通する冷媒吐出口１４が厚み方向に貫通して形成されている。冷媒吐出口１４は、吐出弁８０が配設されている。また、冷媒排出口７９は、吐出空間２０を高圧側圧縮部１２の冷媒吸引室に連通する中間流路６０が配設されている。このような中間容器１８は、下端面の開口を閉塞する環状プレートの閉塞板であるカバー８２が配設されている。

このように構成されるロータリ圧縮機１の基本動作について説明する。図１の矢印は、作動流体としてのガス冷媒の流れを示している。冷凍サイクル装置の機器類（例えば冷媒蒸発器）から排出された低圧Ｐｓのガス冷媒は、冷媒配管７２を介して低圧側圧縮部１０のシリンダ６２内に吸引される。吸引されたガス冷媒は、ローラ６４の偏心回転によってシリンダ６２の冷媒圧縮室で圧縮される。その冷媒圧縮室の圧力が予め決めた中間圧力Ｐｍに達すると、冷媒圧縮室のガス冷媒は、吐出弁８０の開口によって冷媒吐出口１４を介して吐出空間２０に吐出される。ここでの吐出空間２０は、中間容器１８内に隔離された空間つまり密閉容器２６内の密閉空間３９から隔離された空間であるから、その内部圧力が基本的には中間圧Ｐｍになる。

吐出空間２０に吐出されたガス冷媒は、中間流路６０を介して、冷媒吸引口１６から高圧側圧縮部１２のシリンダ５２内に吸引される。吸引されたガス冷媒は、ローラ５４の偏心回転によってシリンダ５２の冷媒圧縮室で圧縮される。その冷媒圧縮室の圧力が予め決めた高圧Ｐｄに達すると、冷媒圧縮室のガス冷媒は、吐出弁４８の開口によって吐出口４６から吐出される。吐出されたガス冷媒は、吐出カバー５０の吐出口５１を介して密閉空間３９に流出する。流出したガス冷媒は、電動機２４の隙間を通流した後、吐出管３１から冷凍サイクル装置の機器類（例えば冷媒凝縮器）に吐出される。

このような冷媒の段階的な圧縮過程において、本実施形態は、中間容器１８に空洞式の共鳴機能を有する反主流側空間２０ｂを備えることにより、低圧側圧縮部１０の吐出過程と高圧側圧縮部１２の吸入過程の位相差に起因する吐出空間２０の圧力変動を低減する。なお、圧力変動は、冷媒の音速と低圧側圧縮部１０の冷媒押除量、特にロータリ圧縮機１の運転回転数と吐出空間２０の容積に関係するが、本実施形態は、主に冷媒の音速に密接に関係する冷媒脈動成分の共振を抑制する。

ここで、中間容器１８について図２〜図４を参照して更に詳細に説明する。図２に示すように、中間容器１８は、吐出空間２０が主流側空間２０ａと反主流側空間２０ｂに仕切部材２２を介して分割されている。仕切部材２２は、主流側空間２０ａと反主流側空間２０ｂを連通する開口である冷媒流路２０ｃが形成されている。すなわち、吐出空間２０は、冷媒流路２０ｃを境界として主たる冷媒が流れる主流側空間２０ａと、主として冷媒の時間変動成分が流れる反主流側空間２０ｂとに分割されている。そして、主流側空間２０ａは、仕切部材２２を跨いで反主流側空間２０ｂに連通している。ここでの反主流側空間２０ｂは、冷媒流路２０ｃを介して冷媒が出入りして空洞式の共鳴器の機能を果たす。

より具体的に言えば、中間容器１８は、鋳物部材又は鉄系の焼結部材であり、図３及び図４に示すように、端板部７４と外壁部７８と副軸受４３が一体に成型されている。すなわち、中間容器１８は、一端面がカバー８２側に開口したほぼ凹状に形成されている。

端板部７４は、低圧側圧縮部１０の冷媒吐出口１４及び吐出弁８０を設置するための台座８４が形成された円板である。また、外壁部７８は、ほぼ円筒形状に形成されており、吐出空間２０の周方向を区画する。この外壁部７８は、端板部７４の板面に平行に形成された接触面８１がカバー８２に接している。なお、接触面８１は、型成型又は切削あるいは研磨によって形成される。また外壁部７８は、締結要素１５用の穴８６が軸方向に貫通して複数（例えば４個）形成されている。それら複数の穴８６は、同一円周上に等間隔で形成されている。また外壁部７８は、内周壁を径方向に凹凸させた花弁状に形成されている。より具体的には、外壁部７８の内周壁は、穴８６が配置された部分が径方向内側に凹状に形成され、一の穴８６とその穴に隣り合う他の穴８６との間の部分が径方向外側に凸状に形成されている。このように外壁部７８の内周壁を花弁状に形成することにより、穴８６を避けつつ吐出空間２０の容積を出来るだけ確保できる。また、ここでの吐出空間２０の容積は、低圧側圧縮部１０の冷媒押除量よりも大きい。したがって、低圧側圧縮部１０から冷媒が吐出空間２０に吐出された際、吐出空間２０における過圧縮損失を抑制できる。

副軸受４３は、端板部７４の中央にほぼ円筒状に起立して形成されている。この副軸受４３は、外径側の面つまり外周壁に段差部が形成されている。すなわち、副軸受４３は、端板部７４側の外径がカバー８２側の外径よりも拡径して形成されている。その段差部は、カバー８２の平面と対面する平坦面８８を有する。平坦面８８は、外壁部７８の接触面８１よりも高さが小さい凹部である。平坦面８８とカバー８２との間に形成された隙間に弾性体９０が挟みこまれている。なお、本実施形態でいう高さとは、端板部７４を基準とする軸方向の寸法である。

また、副軸受４３は、端板部７４側の内径がカバー８２側の内径よりも縮径して段差部が形成されている。すなわち、副軸受４３は、回転軸３６を軸支する接触部９２が端板部７４側に形成され、回転軸３６を軸支しない非接触部９４がカバー８２側に形成されている。ここで副軸受４３の外周壁に形成される平坦面８８は、非接触部９４の外周部分に位置されている。これにより、カバー８２や弾性体９０からの圧力荷重や締付荷重が非接触部９４で吸収されるから、副軸受４３と回転軸３６との摩擦力を低減できる。なお、平坦面８８は、中間容器１８の一部分として一体成型されているが、切削等の機械加工で形成してもよい。

そして、本実施形態の中間容器１８は、図３及び図４等に示すように、吐出空間２０を主流側空間２０ａと反主流側空間２０ｂに分割する仕切部材２２が形成されている。仕切部材２２は、図３に示すように、副軸受４３から径方向に外周壁７８に架けて端板部７４の下端面に立設された梁である。すなわち、仕切部材２２は、副軸受４３の外側壁と外壁部７８の内側壁を連結するほぼ矩形断面の堰板である。なお、本実施形態では、副軸受４３の中心と締結用の穴８６の中心を結ぶ直線上に二つの梁を形成しているが、副軸受４３から放射状に二以上の梁を形成すればよい。要は、二以上の梁によって吐出空間２０を主流側空間２０ａと反主流側空間２０ｂに区画できればよい。

このような仕切部材２２は、図４に示すように、カバー８２との間で開口断面がほぼ台形の冷媒流路２０ｃを形成する。より具体的には、仕切部材２２は、外壁部７８の接触面８１よりも小さい高さＭで端板部７４の下端面と平行な平行部２２ａと、平行部２２ａの内周縁から軸方向に向かうにつれて副軸受４３側に傾斜した内周側テーパ部２２ｂと、平行部２２ａの外周縁から軸方向に向かうにつれて外壁部７８側に傾斜した外周側テーパ部２２ｃが先端側に形成されている。ここでの内周側テーパ部２２ｂは、平行部２２ａの内周縁と平坦面８８の外周縁を連結する傾斜面である。また外周側テーパ部２２ｃは、平行部２２ａの外周縁を外壁部７８の内周縁に連結する傾斜面である。すなわち、平行部２２ａと、内周側テーパ部２２ｂと、外周側テーパ部２２ｃと、カバー８２により区画された空間が冷媒流路２０ｃになる。なお、ここでの内周側テーパ部２２ｂと外周側テーパ部２２ｃの傾斜角度は、回転軸３６に対して例えば４５度であるが、必要に応じて変更できる。つまり、冷媒流路２０ｃの流路断面積Ｓの調整が必要な際は、平行部２２ａの高さや、内周側テーパ部２２ｂ及び外周側テーパ部２２ｃの傾斜角度を変更すればよい。

図５は、図１の中間容器１８の吐出空間２０における冷媒の流れを示す図である。図５に示すように、低圧側圧縮部１０から冷媒吐出口１４を介して中間容器１８にガス冷媒が吐出されると、冷媒の主流は、主流側空間２０ａを通流した後、冷媒排出口７９を介して高圧側圧縮部１２に吸引されるが、冷媒の脈動成分つまり冷媒変動成分の一部又は全部は、反主流側空間２０ｂに流入出する。すなわち、反主流側空間２０ｂは、冷媒の脈動成分の共振を防止するいわば空洞式の共鳴器つまり緩衝器としての役割を担うことになる。これにより、吐出空間２０での脈動成分の共振が抑えられるから、吐出空間２０に生じる圧力変動の増大が抑制される。その結果、圧力変動に起因するエネルギ損失を低減してエネルギ効率を向上できる。

要するに、吐出空間２０は、冷媒流路２０ｃを境界として空洞式の共鳴器を果たす反主流側空間２０ｂを備えているため、吐出空間２０で生じる中間圧力Ｐｍの圧力変動が抑制される。

図６は、本実施形態の中間容器１８の圧力振幅を従来技術と比較して示す図である。図６の横軸は、ロータリ圧縮機１の運転回転数（ｍｉｎ^―１）を示し、縦軸は、運転回転数に対する中間容器１８の圧力振幅（ＭＰａ）を示している。図６に示すように、運転回転数が最低回転数から増大するにつれて圧力振幅が増大する。そして、従来技術では、運転回転数が例えば４０００（ｍｉｎ^―１）〜６０００（ｍｉｎ^―１）の範囲で圧力振幅が極大になる。すなわち、一般の運転回転数の範囲は例えば１０００（ｍｉｎ^―１）〜８０００（ｍｉｎ^―１）であるから、従来技術では、相対的に高回転側で圧力振幅が増大することがわかる。この点、本実施形態によれば、高回転側の圧力振幅の極大値を低減できるので、冷凍サイクル成績係数（ＣＯＰ）が向上するし、ロータリ圧縮機１で生じる騒音及び振動が抑制される。

また、本実施形態によれば、冷媒流路２０ｃの開口幅を軸方向に向かうにつれて徐々に増大させるなど、その開口幅をある幅で変化させているため、一定の運転回転数（周波数）に限らずに広い範囲の運転回転数において圧力変動を低減できる。より具体的には、本実施形態の中間容器１８に関しては、仕切部材２２の平行部２２ａの高さＮを変更し、あるいは内周側テーパ部２２ｂ及び外周側テーパ部２２ｃの傾斜角を変更することにより、冷媒流路２０ｃの流路断面積Ｓの大きさを微調整できる。例えば、流路断面積Ｓを小さくすると、高回転側の範囲で反主流側空間２０ｂの共鳴機能が発揮される。また流路断面積Ｓを増大させると、低回転側の範囲で反主流側空間２０ｂの共鳴機能が発揮される。ただし、流路断面積Ｓを増大させすぎると、吐出空間２０は一様に広がった従前の空間と実質的に同じものになるため、共鳴機能が発揮されずに圧力変動を十分に抑制できない場合がある。したがって、流路断面積Ｓの大きさについては、所定面積以上にするのが望ましい。流路断面積Ｓの適正値は、例えば実測などから求めることができる。

また、本実施形態の中間容器１８は、図３及び図４に示すように、反主流側空間２０ｂに補強部材としての第二の梁９６が設けられている。この梁９６は、副軸受４３から径方向に外周壁７８に架けて端板部７４の下端面に一体形成される点で仕切部材２２と類似するが、仕切部材２２の平行面２２ａの高さＮよりも小さい高さＬの平行面を有する点で異なる。このような梁９６を設けることにより、中間容器１８の剛性を高めることができるから、圧力荷重や組立時の締結要素１５による荷重に起因する変形を抑制できる。

更に、中間容器１８について説明を加える。図７は、図３の中間容器のＢ−Ｂ断面図である。この図７は、Ｂ−Ｂ断面における仕切部材２２の形態を示す図である。図７に示すように、仕切部材２２は、端板部７４に向かうにつれて基部が裾広がりに形成されている。すなわち、仕切部材２２は、端板部７４との結合部に補強部材としての脚部９８が形成されている。これにより、仕切部材２２の厚みつまり冷媒流路２０ｃの流路長を小さくして摩擦損失を低減する場合でも、仕切部材２２の剛性が確保される。

図８は、図３の中間容器のＣ−Ｃ断面図である。この図８は、Ｃ−Ｃ断面における梁９６の形態を示す図である。図８に示すように、梁９６は、端板部７４に向かうにつれて基部が裾広がりに形成されている。すなわち、梁９６は、端板部７４との結合部に補強部材としての脚部１００が形成されている。これにより、梁９６の厚みを小さくして反主流側空間２０ｂの冷媒通気抵抗を低減する場合でも、梁９６の剛性を確保できるから、中間容器１８の変形を低減できる。

図９は、図３の中間容器のＤ−Ｄ断面図である。すなわち、図９は、外壁部７８の接触面８１の高さＭと、仕切部材２２の平行部２２ａの高さＮと、梁９６の高さＬとの関係を示している。図９に示すように、平行部２２ａの高さＮを接触面８１の高さＭよりも小さくすることにより、冷媒流路２０ｃの流路断面積Ｓが確保される。また梁９６の高さＬを平行部２２ａの高さＮよりも小さくすることにより、中間容器１８の剛性を向上しつつ反主流側空間２０ｂの容積Ｖを確保できる。

図１０は、図１又は図４のカバー８２の平面図である。図１０に示すように、カバー８２は、プレス加工で打ち抜き成型された円板形の部材である。このカバー８２は、締結要素１５用の穴１０２が板厚方向に貫通して複数（例えば４個）形成されている。それら複数の穴１０２は、同一円周上に等間隔で形成されており、中間容器１８の穴８６の位置及び数に対応している。またカバー８２は、板面中央に板厚方向に貫通した穴１０４が形成されている。この穴１０４は、副軸受４０の非接触部９４の先端部分を通すためのものである。より具体的には、穴１０４は、図１及び図４に示すように、その径が副軸受４０の非接触部９４の外径と同じに形成されている。すなわち、非接触部９４の先端部分を穴１０４にはめ込むと、非接触部９４とカバー８２が接合される。そして、カバー８２と平坦面８８との間の隙間に弾性体９０が挟みこまれることでシール面が形成される。

図１１は、図１又は図４の弾性体９０の断面図である。図１１に示すように、弾性体９０は、銅部材をプレス加工して形成されたほぼ環状円錐台形の皿バネである。この弾性体９０は、図４に示すように、副軸受４０の先端外周に沿って平坦面８８に配設される。すなわち、弾性体９０は、平坦面８８とカバー８２との隙間に挟みこまれる。弾性体９０を配設するに際し、弾性体９０の底面がカバー８２の平面に接触される。ここでの弾性体９０としては、円板形のガスケットやＯリングなどを適用できる。ただし、ガスケットとする場合は、より変形しやすいゴム材又は樹脂材を適用するのがよい。

図１２は、冷媒流路２０ｃの流路断面積Ｓを制御した際の冷凍サイクル成績係数（ＣＯＰ）の変化率の計測結果を示す図である。図１２の横軸は、冷媒流路２０ｃの流路断面積Ｓ（ｍｍ^２）に対する反主流側空間２０ｂの容積Ｖ（ｍｍ^３）の比（Ｓ／Ｖ）を示している。縦軸は、比（Ｓ／Ｖ）に対する空気調和機のＣＯＰの変化率（％）を示している。なお、ここでのＣＯＰとは、空気調和機の調和能力を入力で除したものである。また、比（Ｓ／Ｖ）がゼロであるときのＣＯＰを基準として相対評価した。

図１２に示すように、空気調和機のＣＯＰの変化率は、比（Ｓ／Ｖ）がゼロから増加するにつれて急減に増大し、ある比（Ｓ／Ｖ）を境界として徐々に減少した。すなわち、比（Ｓ／Ｖ）をゼロから増加させた当初は、比（Ｓ／Ｖ）の増加に伴って流路断面積Ｓ（ｍｍ^２）を通る冷媒量が増加するから、反主流側空間２０ｂの共鳴機能が発揮されるため、吐出空間２０の圧力変動が抑制される結果、空気調和機のＣＯＰが向上する。しかし、比（Ｓ／Ｖ）をある値を超えて増加させすぎた際は、反主流側空間２０ｂと主流側空間２０ａの区画があいまいになるから、吐出空間２０は一様に広がった従前の空間と実質的に同じものになるため、吐出空間２０の圧力変動を十分に抑制できず、空気調和機のＣＯＰが低減する。また、比（Ｓ／Ｖ）が増大するにつれて、仕切部材２２による端板部７４の剛性向上の効果が減少するから、端板部７４の変形に起因する機械損失が増大する。このような事情に鑑みると、本実施形態の比（Ｓ／Ｖ）は、例えば０．１×１０^−２（ｍｍ^−１）を下限値とし、例えば２．０×１０^−２（ｍｍ^−１）を上限値とする範囲内であるのが望ましい。その範囲内にあれば、一般的な空気調和機の性能測定装置の測定誤差範囲である例えば１％以上のＣＯＰ向上効果を得ることができる。

以上、本発明を適用したロータリ圧縮機１の一実施形態を説明したが、これに限られるものではない。

図１３は、本実施形態の中間容器１８の他の第一の例を示す断面図である。図１３に示すように、本例の中間容器１８は、副軸受１０６の外周壁が軸方向に同径に形成された点で、副軸受４３の外周壁に平坦面８８を有する段差部が形成された図４の形態と異なる。すなわち、本例の中間容器１８は、図４の平坦面８８の高さを接続面８１に合わせたものである。したがって、副軸受１０６は、その下端面１０８の外周縁部がカバー８２の平面に接触する。ここでの仕切部材２２は、副軸受１０６の下端面１０８よりも高さが小さい平行部２２ａと、平行部２２ａの内周縁を下端面１０８の外周縁に連結する内周側テーパ部２２ｇと、平行部２２ａの外周縁を外壁部７８の内周縁に連結する外周側テーパ部２２ｃとを有して形成されている。これにより、仕切部材２２とカバー８２の平面との間に形成する冷媒流路２０ｃの流路断面積Ｓを確保できる。なお、内周側テーパ部２２ｇの傾斜角度は、外周側テーパ部２２ｃよりも大きいが、これに限られず、必要に応じて調整すればよい。

図１４は、本実施形態の中間容器の他の第二の例を示す断面図である。図１４に示すように、本例の中間容器１８は、冷媒流路２０ｃが仕切部材２２の一部に形成された点で、冷媒流路２０ｃが仕切部材２２の全域に形成された図１３の形態と異なる。すなわち、本例の中間容器１８は、冷媒流路２０ｃの幅が仕切部材２２よりも小さい点で、冷媒流路２０ｃの幅が仕切部材２２と同じ図１２の形態と異なる。換言すると、仕切部材２２は、その先端面の外周縁部がカバー８２の平面と接触する。ここでの仕切部材２２は、副軸受１０６の下端面１０８よりも高さが小さい平行部２２ａと、平行部２２ａの内周縁を下端面１０８の外周縁に連結する内周側テーパ部２２ｇと、平行部２２ａの外周縁からカバー８２に向けて傾斜した外周側テーパ部２２ｈとを有して形成されている。これにより、仕切部材２２の剛性が高まるため、結果として中間容器１８の剛性が向上する。

以上、本実施形態によれば、中間容器１８に空洞式の共鳴機能を備えることにより、中間容器１８内の中間圧力Ｐｍの圧力脈動が抑制されるので、冷凍サイクル成績係数（ＣＯＰ）が向上するし、ロータリ圧縮機１で生じる騒音及び振動を抑制できる。

本発明を適用した一実施形態のロータリ圧縮機の構成を示す縦断面図である。 図１の低圧側圧縮部と高圧側圧縮部を示す図である。 図１の中間容器を下側から見た平面図である。 図３の中間容器のＡ−Ａ断面図である。 図１の中間容器の吐出空間における冷媒の流れを示す図である。 図１の中間容器の圧力振幅を従来技術と比較して示す図である。 図３の中間容器のＢ−Ｂ断面図である。 図３の中間容器のＣ−Ｃ断面図である。 図３の中間容器のＤ−Ｄ断面図である。 図１又は図４のカバーの平面図である。 図１又は図４の弾性体の断面図である。 本発明を適用した一実施形態の空気調和機の冷凍サイクル成績係数（ＣＯＰ）の変化率の計測結果を示す図である。 本発明を適用した中間容器の他の第一例を示す断面図である。 本発明を適用した中間容器の他の第二例を示す断面図である。

符号の説明

１ ロータリ圧縮機
１０ 低圧側圧縮部
１２ 高圧側圧縮部
１４ 冷媒吐出口
１６ 冷媒吸引口
１８ 中間容器
２０ 吐出空間
２０ａ 主流側空間
２０ｂ 反主流側空間
２０ｃ 冷媒流路
２２ 仕切部材

Claims (5)

1. 冷媒を圧縮するロータリ式の低圧側圧縮部と、該低圧側圧縮部の圧縮工程に対して逆位相で冷媒を圧縮するロータリ式の高圧側圧縮部と、前記低圧側圧縮部の冷媒吐出口と前記高圧側圧縮部の冷媒吸引口に連通された中間容器とを備えたロータリ圧縮機において、
   前記中間容器は、内部空間が２つの空間に仕切部材で区画され、一方の空間に前記低圧側圧縮部の冷媒吐出口と前記高圧側圧縮部の冷媒吸引口とを連通し、前記仕切部材に前記２つの空間を連結する冷媒流路を形成したことを特徴とするロータリ圧縮機。
2. 前記中間容器は、円板形の端板部と、該端板部の周縁部から軸方向に起立して前記内部空間の周方向を区画する外壁部と、前記端板部の中央に軸方向に起立された筒形の副軸受と、前記端板部に対面して前記外壁部の先端側開口を閉塞する閉塞板を有してなり、前記仕切部材は、前記副軸受から前記外壁部に架けて前記端板部の板面に立設された梁であるものとし、該梁は、前記端板部からの軸方向寸法が前記外壁部よりも小さく形成され、前記閉塞板との間で前記冷媒流路を形成することを特徴とする請求項１に記載のロータリ圧縮機。
3. 前記副軸受は、前記端板部側の外径が前記閉塞板側の外径よりも拡径して形成され、前記仕切部材は、前記端板部からの軸方向寸法が前記拡径により形成された部分よりも小さいことを特徴とする請求項２に記載のロータリ圧縮機。
4. 前記仕切部材は、前記端板部の板面と平行な平行部と、該平行部の内周縁から軸方向に向かうにつれて前記副軸受側に傾斜した内周側テーパ部と、前記平行部の外周縁から軸方向に向かうにつれて前記外壁部側に傾斜した外周側テーパ部が先端側に形成されてなり、前記冷媒流路は、前記平行部と前記内周側テーパ部と前記外周側テーパ部と前記閉塞板で区画された断面台形の開口であることを特徴とする請求項２又は３に記載のロータリ圧縮機。
5. 前記中間容器は、前記副軸受から前記外壁部に架けて前記端板部の板面に立設された補強用梁が前記仕切部材で区画された他方の空間に設けられてなり、前記補強用梁は、前記端板部からの軸方向寸法が前記仕切部材よりも小さいことを特徴とする請求項２乃至４のいずれかに記載のロータリ圧縮機。

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