JP6418386B2 - ロータリ圧縮機 - Google Patents

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Description

本発明は、冷凍装置などに用いられるロータリ圧縮機に関する。
従来、空気調和機や冷凍機等に用いられるロータリ圧縮機として、シリンダと、シリンダ内に設けられ、偏心軸部の偏心量によって偏心回転が与えられるピストンロータと、を備え、2つのシリンダをセパレータにより仕切っている構造のものが知られている。このようなロータリ圧縮機では、上下のシリンダのそれぞれに吸入管が接続され、上下2本の吸入管が溶接によりロータリ圧縮機のハウジングに対して固定されている。
また、ロータリ圧縮機として、例えば特許文献1に示されるようなセパレータに1本の吸入管が接続された構成とし、上下のシリンダの薄型化を可能とし、最適な吸込みを得られるようにしたものがある。
図10は、特許文献1のロータリ圧縮機100の構成を示している。図10に示すロータリ圧縮機100は、上下のシリンダ101、102の吸入ポート103と連通し合う吸入管104をセパレータ105に設け、セパレータ105内で吸入管104を分岐させた分岐部106を介して各シリンダ101、102内へ冷媒を供給する構成となっている。
特開平9−250477号公報
しかしながら、従来のロータリ圧縮機では、以下のような問題があった。
すなわち、上述したロータリ圧縮機の振動や騒音を低減させて効率化を図る手段の1つとして、セパレータの厚みを小さくすることで、シャフト軸方向のモーメントを減少させることが考えられている。そして、上述した二本の吸入管が上下のシリンダに接続される場合には、ハウジングに対する上側吸入管と下側吸入管との間の部分の溶接が難しいといった加工性の問題があることから、その二本の吸入管同士の間の間隔として、両吸入管同士の間の部分を溶接するために必要な上下方向の距離が必要となっていた。そのため、上下のシリンダ同士を仕切るセパレータの厚さが一定の寸法が必要であり、セパレータの薄肉化に制約があった。
また、図10に示すロータリ圧縮機100は、吸入管104が一本であり、上述のような二本の吸入管をハウジングに対して溶接する場合の溶接の困難さは無いが、セパレータ105の内部で分岐する分岐部106が設けられているため、セパレータ105が厚くなり、薄肉化が難しく、その点で改良の余地があった。
本発明は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、吸入管の加工が容易になるうえ、セパレータの厚みを薄くすることが可能となり、これにより圧縮機の振動・騒音の発生を抑制することができるロータリ圧縮機を提供することを目的とする。
上記目的を達成するため、本発明に係るロータリ圧縮機では、ハウジングと、該ハウジング内に備えられ、互いに分割され別体で設けられた複数のシリンダと、前記ハウジングに接続され、前記複数のシリンダ内に冷媒を供給する吸入管と、を備え、前記複数のシリンダのうちの一のシリンダには、一面側に第1切欠部が設けられ、前記複数のシリンダのうちの他のシリンダには、他面側に第2切欠部が設けられ、前記一のシリンダと前記他のシリンダとの間には、当該シリンダのそれぞれの圧縮室を仕切るセパレータが設けられ、前記第1切欠部と前記第2切欠部とが合された断面が前記吸入管の断面形状となることを特徴としている。
本発明では、複数のシリンダのうち少なくとも二つのシリンダを合せて、それらシリンダの上下面に設けられる切欠部に対して一本の吸入管を直接、接続する構成にすることができる。つまり、一本の吸入管がセパレータを通過せずに各シリンダに接続する構成となり、セパレータ内に吸入管の分岐部分を介在させる必要がなくなるので、シリンダ部分での吸入面積を広く確保しつつ、セパレータの厚さ寸法を薄くすることができる。
このようにセパレータの薄肉化と吸入管の一本化によって、ロータリ圧縮機全体の軽量化を図ることができ、かつセパレータを挟む二つのシリンダ同士の間隔を小さくすることができ、シャフト軸方向(垂直方向)のモーメントを減少させることができる。これにより、ロータリ圧縮機に生じる振動や騒音の低減を図ることができる。
また、二つのシリンダの切欠部を合わせた断面が吸入管の断面形状となるので、各シリンダの切欠部は吸入管の断面形状よりも小さくなる。そのため、各シリンダに一本の吸入管が接続する構成に比べて、シリンダの厚みも小さくすることができる。
さらに、本発明のロータリ圧縮機では、セパレータやシリンダの薄肉化に伴い、材料費を低減することができる。また、板金打ち抜き方法による加工が可能となることから、加工にかかる作業の効率化を図ることができる。
また、本発明に係るロータリ圧縮機では、一本の吸入管のみをハウジングに対して溶接によって固定する構造となるので、二本の吸入管をハウジングに溶接する場合に比べて、溶接し難い部分もなく加工が容易になる利点がある。
また、本発明に係るロータリ圧縮機では、前記第1切欠部と前記第2切欠部とのそれぞれの開口面積が異なることが好ましい。
本発明では、シリンダの一面側と他面側とで切欠き形状に差異を設けることで、各シリンダにおける吸入面積を簡単に調整することができ、圧損の均一化を図ることが可能となる。
また、本発明に係るロータリ圧縮機では、上下方向に配列される前記複数のシリンダのうち上側に位置するシリンダの前記第1切欠部は、下側に位置するシリンダの前記第2切欠部によりも開口面積が大きいことが好ましい。
本発明では、中心軸を上側に位置するシリンダ側にシフトして吸入管を配置することで、これに合わせて下側シリンダの切欠部の開口面積よりも上側シリンダの切欠部の開口面積を大きくすることができる。そのため、吸入手前の吸入管の曲部遠心力で冷媒が下側のシリンダに流れ易くなっている場合において、上側のシリンダの吸入断面積を大きくすることで、上下のシリンダに均等に冷媒を分配することができる。
また、本発明に係るロータリ圧縮機では、上下方向に配列される前記複数のシリンダのうち下側に位置するシリンダ側に前記冷媒が供給される流路領域には、該流路領域の断面を小さくする凸部が設けられていることが好ましい。
この場合には、下側のシリンダ側に流れる流路領域に凸部を設けることで、圧損を生じさせることができ、上下のシリンダに供給される冷媒の流量の均等化を図ることが可能となる。
また、本発明に係るロータリ圧縮機では、前記吸入管には、前記複数のシリンダ同士の間を仕切る前記セパレータの一部が含まれ、前記流路領域の内部に位置する部分の前記セパレータに前記凸部が設けられていることが好ましい。
この場合には、セパレータのうちシリンダの切欠部に対応する位置であって、シリンダの流入口部分に圧損を生じさせる凸部が設けられるので、加工が容易で、かつ効果的に上下のシリンダに供給される冷媒の流量の均等化を図ることができる。
また、本発明に係るロータリ圧縮機では、前記吸入管には、前記複数のシリンダ同士を仕切る前記セパレータの一部が含まれ、前記吸入管の内部に位置する部分の前記セパレータが下方に向けて屈曲されていることが好ましい。
この場合には、セパレータのうちシリンダの切欠部に対応する位置であって、下側のシリンダの流入口部分が圧損を生じさせるように下向きに屈曲されているので、特別な部材を用いることなく、容易に上下のシリンダに供給される冷媒の流量の均等化を図ることができる。
また、本発明に係るロータリ圧縮機では、前記吸入管には、整流板が設けられていることが好ましい。
この場合には、吸入管の曲部よりもシリンダ側に整流板を設けることで、曲部遠心力による冷媒の偏りを抑制することができ、シリンダに供給される冷媒の流量の均等化を図ることができる。
本発明のロータリ圧縮機によれば、吸入管の加工が容易になるうえ、セパレータの厚みを薄くすることが可能となり、これにより圧縮機の振動・騒音の発生を抑制することができる。
本発明の第1の実施の形態によるロータリ圧縮機の構成を示した縦断面図である。 図1に示すロータリ圧縮機の要部拡大図である。 上下のシリンダにおける切欠部の断面図である。 上側のシリンダに吸入管が接続された構成を示す図であって、圧縮機の軸線に直交する面における断面図である。 第1変形例によるロータリ圧縮機の構成を示す縦断面図であって、図2に対応する図である。 第2変形例によるロータリ圧縮機の構成を示す縦断面図であって、図2に対応する図である。 図6に示すA−A線断面図であって、セパレータの構成を簡略化した図である。 第3変形例によるロータリ圧縮機の構成を示す縦断面図であって、図2に対応する図である。 第2の実施の形態によるロータリ圧縮機の構成を示す縦断面図であって、図2に対応する図である。 従来のロータリ圧縮機の要部を示した縦断面図であるである。
以下、本発明の実施の形態によるロータリ圧縮機について、図面に基づいて説明する。かかる実施の形態は、本発明の一態様を示すものであり、この発明を限定するものではなく、本発明の技術的思想の範囲内で任意に変更可能である。
(第1の実施の形態)
図1に示すように、本実施の形態のロータリ圧縮機(以下、単に圧縮機1という)は、上下方向に中心軸を有した円筒状の密閉型のハウジング11内に、ディスク状のシリンダ20A、20Bが上下2段に設けられた、いわゆる2気筒タイプである。これら一対のシリンダ20A、20Bの中央部には、それぞれ、上下方向に軸線を有した円筒状のシリンダ内壁面20Sが形成されている。
図1及び図2に示すように、シリンダ20A、20Bの内方には、シリンダ内壁面20Sの内径よりも小さな外径を有した円筒状のピストンロータ21A、21Bが配置されている。ピストンロータ21A、21Bのそれぞれは、ハウジング11の中心軸に沿ったシャフト22の偏心軸部23A、23Bに挿入固定されている。これにより、シリンダ20A、20Bのシリンダ内壁面20Sとピストンロータ21A、21Bの外周面との間には、それぞれ三日月状の断面を有した空間Rが形成されている。
ここで、上段側のピストンロータ21Aと、下段側のピストンロータ21Bとは、その位相が互いに異なるように設けられている。
また、上下のシリンダ20A、20Bの間には、ディスク状のセパレータ24(図3参照)が設けられている。セパレータ24により、上段側のシリンダ20A内の空間Rと、下段側のシリンダ20Bの空間Rとが互いに連通せずに圧縮室R1と圧縮室R2とに仕切られている。
上下のシリンダ20A、20Bには、図4に示すように、圧縮室R1、R2を、それぞれ2つに区切るブレード25が設けられている。ブレード25は、シリンダ20A、20Bのそれぞれにおいて、シリンダ20A、20Bの径方向に延在して形成された挿入溝20aに、ピストンロータ21A、21Bに対して接近・離間する方向に進退自在に保持されている。そして、ブレード25は、その後端部が、コイルバネ25aによって押圧されており、先端部がピストンロータ21A、21Bに常に押し付けられている。
図1に示したように、シャフト22は、上下のシリンダ20A、20Bにボルトによって固定された上下の軸受26A、26Bにより、その軸線周りに回動自在に支持されている。
そして、シャフト22には、ピストンロータ21A、21Bの内側に、シャフト22の中心軸から直交する方向にオフセットした偏心軸部23A、23Bが形成されている。偏心軸部23A、23Bは、ピストンロータ21A、21Bの内径よりもわずかに小さな外径を有している。これにより、シャフト22が回転すると、偏心軸部23A、23Bがシャフト22の中心軸周りに旋回し、上下のピストンロータ21A、21Bがシリンダ20A、20B内で、偏心転動する。このとき、ブレード25は、コイルバネ25aにより押圧されているため、先端部がピストンロータ21A、21Bの動きに追従して進退し、ピストンロータ21A、21Bに常に押し付けられる。
シャフト22は、上側の軸受26Aから上方に突出して延びており、その突出部には、シャフト22を回転させるためのモータ31のロータ32が設けられている。ロータ32の外周部に対向して、ステータ33が、ハウジング11の内周面に固定して設けられている。
ハウジング11の側方には、シリンダ20A、20Bの外周面に対向する位置に、開口部12が形成されている。シリンダ20A、20Bには、開口部12に対向した位置に、シリンダ内壁面20Sの所定位置まで連通する吸入ポート30が形成されている。
ハウジング11の外部に、圧縮機1に供給するに先立ち冷媒を気液分離するためのアキュムレータ4が、板状のブラケット41を介して溶接やボルト等の固定手段によってハウジング11に固定されている。
アキュムレータ4には、アキュムレータ4内の冷媒を圧縮機1に吸入させるための吸入管40が設けられている。吸入管40の先端部40aは、開口部12を通して、吸入ポート30に接続されている。
圧縮機1は、図2に示すように、上下一対のシリンダ20A、20Bのうちの上側のシリンダ20Aには、下面側に断面半円状の第1切欠部2Aが設けられ、下側のシリンダ20Bには、上面側に断面半円状の第2切欠部2Bが設けられ、第1切欠部2Aと第2切欠部2Bとが合されたときに、図3に示すように吸入管40の円形の断面形状となっている。吸入管40の中心軸は、セパレータ24の厚さ方向の中心に一致する位置に設けられ、第1切欠部2Aと第2切欠部2Bとが同一の断面積となっている。
なお、切欠部2A、2Bの形状は、前述したように上下に合わせた状態で円形断面形状であることに限定されることはなく矩形、楕円などの断面形状とすることも可能である。
このような圧縮機1においては、図1に示すように、アキュムレータ4の吸入口4aからアキュムレータ4内に冷媒を取り込み、アキュムレータ4内で冷媒を気液分離して、その気相を吸入管40からシリンダ20A、20Bの吸入ポート30を介し、シリンダ20A、20Bの内部空間である圧縮室R1、R2に供給する。
そして、ピストンロータ21A、21Bの偏心転動により、圧縮室R1、R2の容積が徐々に減少して冷媒が圧縮される。シリンダ20A、20Bの所定の位置には、冷媒を吐出する吐出穴(図示省略)が形成されており、この吐出穴にはリード弁(図示省略)が備えられている。これにより、圧縮された冷媒の圧力が高まると、リード弁を押し開き、冷媒をシリンダ20A、20Bの外部に吐出する。吐出された冷媒は、ハウジング11の上部に設けられた吐出管27から外部の図示しない配管に排出される。
次に、上述した構成の圧縮機1の作用について、図面に基づいて具体的に説明する。
図2に示すように、本実施の形態では、上下二つのシリンダ20A、20Bを合せて、それらシリンダ20A、20Bの上下面に設けられる切欠部2A、2Bに対して一本の吸入管40を直接、接続する構成にすることができる。つまり、一本の吸入管40がセパレータ24を通過せずに各シリンダ20A、20Bに接続する構成となり、セパレータ24内に吸入管40の分岐部分を介在させる必要がなくなるので、シリンダ部分での吸入面積を広く確保しつつ、セパレータ24の厚さ寸法を薄くすることができる。例えば、セパレータ24の厚さとして、従来1cm程度あったものを、本実施の形態では3mm程度の厚さに薄肉化することができる。
なお、セパレータ24は、シリンダ20A、20B内での圧縮で撓まない程度の厚みが確保されていれば良いのであって、可能な限り薄くすることが好ましい。
このようにセパレータ24の薄肉化と吸入管40の一本化によって、圧縮機1全体の軽量化を図ることができ、かつセパレータ24を挟む二つのシリンダ20A、20B同士の間隔を小さくすることができ、シャフト軸方向(垂直方向)のモーメントを減少させることができる。これにより、圧縮機1に生じる振動や騒音の低減を図ることができる。
また、図3に示すように、二つのシリンダ20A、20Bの切欠部2A、2Bを合わせた断面が吸入管40の断面形状となるので、各シリンダ20A、20Bの切欠部2A、2Bは吸入管40の断面形状よりも小さくなる。そのため、各シリンダ20A、20Bに一本の吸入管が接続する構成に比べて、シリンダ20A、20Bの厚みも小さくすることができる。
さらに、本実施の形態では、セパレータ24やシリンダ20A、20Bの薄肉化に伴い、材料費を低減することができる。
また、板金打ち抜き方法による加工が可能となることから、加工にかかる作業の効率化を図ることができる。
また、本実施の形態による圧縮機1では、一本の吸入管40のみをハウジング11に対して溶接によって固定する構造となるので、二本の吸入管をハウジングに溶接する場合に比べて、溶接し難い部分もなく加工が容易になる利点がある。
なお、本実施の形態による圧縮機1では、第1切欠部2Aと第2切欠部2Bとのそれぞれの開口面積が異なるように吸入管40は配置することも可能である。例えば、吸入管40の中心点を上側にシフトすることで、第1切欠部2Aと第2切欠部2Bの開口面積比を変化させ、上側に位置するシリンダ20Aの第1切欠部2Aが下側に位置するシリンダ20Bの第2切欠部2Bによりも開口面積を大きくすることができる。
このように、シリンダ20A、20Bの一面側と他面側とで切欠き形状に差異を設けることで、各シリンダ20A、20Bにおける吸入面積を簡単に調整することができ、圧損の均一化を図ることが可能となる。
そのため、吸入手前の吸入管40の曲部遠心力で冷媒が下側のシリンダ20Bに流れ易くなっている場合において、上側のシリンダ20Aの吸入断面積を大きくすることで、上下のシリンダ20A、20Bに均等に冷媒を分配することができる。
上述した本実施の形態によるロータリ圧縮機では、吸入管40の加工が容易になるうえ、セパレータ24の厚みを薄くすることが可能となり、これにより圧縮機1の振動・騒音の発生を抑制することができる。
次に、本発明のロータリ圧縮機による第1の実施の形態の変形例、及び他の実施の形態について、添付図面に基づいて説明するが、上述の第1の実施の形態と同一又は同様な部材、部分には同一の符号を用いて説明を省略し、第1の実施の形態と異なる構成について説明する。
(第1変形例)
図5に示すように、第1変形例による圧縮機1(ロータリ圧縮機)は、下側に位置するシリンダ20B側に冷媒が供給される流路領域40Aにおいて、この流路領域40Aの断面を小さくする凸部5A、5Bが設けられた構成となっている。図5に示す符号5Aの凸部は、流路領域40A内に含まれたセパレータ24の下面周縁部24aに設けられている。
第1変形例では、下側のシリンダ20B側に流れる切欠部2Bの流路領域40Aに凸部5A、5Bを設けることで、圧損を生じさせることができ、上下のシリンダ20A、20Bに供給される冷媒の流量の均等化を図ることが可能となる。
なお、本変形例では、2つの凸部5A、5Bが記載されているが、凸部の数量、位置、形状などは適宜設定することができる。また、凸部5A、5Bの材質は、シリンダ20A、20Bやセパレータ24の材質と同じでも、異なっていてもよい。さらに凸部5A、5Bは、シリンダ20A、20Bやセパレータ24に対して一体的に設けられていても良いし、別体であっても良い。
さらにまた、本変形例では、シリンダ20Bの切欠部2Bに凸部5Bが設けられているが、流路領域40A内であれば良いのであって、吸入ポート30や吸入管40の内面に設ける構成であってもかまわない。
(第2変形例)
次に、図6及び図7に示すように、第2変形例による圧縮機1(ロータリ圧縮機)は、セパレータ24のうち吸入管40の内部に位置する部分(屈曲部24c)が下方に向けて屈曲された構成になっている。
この場合には、セパレータ24の屈曲部24cが下側のシリンダ20Bの流入口部分が圧損を生じさせるように下向きに屈曲されているので、特別な部材を用いることなく、容易に上下のシリンダ20A、20Bに供給される冷媒の流量の均等化を図ることができる。
なお、本変形例では、セパレータ24の屈曲部24cが下向きに折り曲げられているが、上方に向けて折り曲げるようにしてもかまわない。
(第3変形例)
次に、図8に示すように、第3変形例による圧縮機1(ロータリ圧縮機)は、吸入管40の内部で、曲部40cよりもシリンダ20A、20B側に整流板6を設けた構成となっている。
この場合、吸入管40の曲部40cよりも下流側に整流板6が設けられているので、吸入管40の曲部40cにおける曲部遠心力による冷媒の偏りを抑制することができ、シリンダ20A、20Bに供給される冷媒の流量の均等化を図ることができる。
(第2の実施の形態)
図9に示すように、第2の実施の形態による圧縮機1A(ロータリ圧縮機)は、1本の吸入管40で上側及び下側のシリンダ20A、20Bの手前に設けられる分岐管7に接続する構成となっている。分岐管7は、ハウジング11内で上下に分岐させ、分岐したそれぞれの先端がシリンダ20A、20Bの流入部に接続されている。
本第2の実施の形態では、分岐管7で圧損を変えることができ、シリンダ20A、20Bに供給される冷媒の流量の均等化を図ることができる。
以上、本発明によるロータリ圧縮機の実施の形態について説明したが、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
例えば、本実施の形態では、二つのシリンダ20A、20Bを有するツインロータリの圧縮機を適用対象としているが、これに限定されることはなく、3つのシリンダを有するトリプルロータリの圧縮機等、3つ以上の複数のシリンダを備えた圧縮機に適用可能である。
また、上述した実施の形態、および変形例において、種々の流量均等化手段を示したが、これに限定されることはない。例えば、他の流量均等化手段として、吸入管40の曲部40cからシリンダ20A、20Bまでの距離を長めに設定する方法や、曲部40cの曲率を小さくする方法、あるいは吸入管40を径寸法を大きくする方法などを採用することができる。
その他、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、上記した実施の形態における構成要素を周知の構成要素に置き換えることは適宜可能であり、また、上記した実施の形態を適宜組み合わせてもよい。
1 圧縮機(ロータリ圧縮機)
2A 第1切欠部
2B 第2切欠部
4 アキュムレータ
5A、5B 凸部
6 整流板
7 分岐管
11 ハウジング
12 開口部
20A、20B シリンダ
21A、21B ピストンロータ
22 シャフト
23A、23B 偏心軸部
24 セパレータ
25 ブレード
40 吸入管
40c 曲部

Claims (7)

  1. ハウジングと、
    該ハウジング内に備えられ、互いに分割され別体で設けられた複数のシリンダと、
    前記ハウジングに接続され、前記複数のシリンダ内に冷媒を供給する吸入管と、
    を備え、
    前記複数のシリンダのうちの一のシリンダには、一面側に第1切欠部が設けられ、
    前記複数のシリンダのうちの他のシリンダには、他面側に第2切欠部が設けられ、
    前記一のシリンダと前記他のシリンダとの間には、当該シリンダのそれぞれの圧縮室を仕切るセパレータが設けられ、
    前記第1切欠部と前記第2切欠部とが合された断面が前記吸入管の断面形状となることを特徴とするロータリ圧縮機。
  2. 前記第1切欠部と前記第2切欠部とのそれぞれの開口面積が異な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. 上下方向に配列される前記複数のシリンダのうち上側に位置するシリンダの前記第1切欠部は、下側に位置するシリンダの前記第2切欠部によりも開口面積が大き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. 上下方向に配列される前記複数のシリンダのうち下側に位置するシリンダ側に前記冷媒が供給される流路領域には、該流路領域の断面を小さくする凸部が設けられていることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載のロータリ圧縮機。
  5. 前記吸入管には、前記複数のシリンダ同士の間を仕切る前記セパレータの一部が含まれ、
    前記流路領域の内部に位置する部分の前記セパレータに前記凸部が設けられていることを特徴とする請求項4に記載のロータリ圧縮機。
  6. 前記吸入管には、前記複数のシリンダ同士を仕切る前記セパレータの一部が含まれ、
    前記吸入管の内部に位置する部分の前記セパレータが下方に向けて屈曲されていることを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項に記載のロータリ圧縮機。
  7. 前記吸入管には、整流板が設けられていることを特徴とする請求項1乃至6のいずれか1項に記載のロータリ圧縮機。
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