JPH0587074A

JPH0587074A - ２段圧縮機

Info

Publication number: JPH0587074A
Application number: JP29152291A
Authority: JP
Inventors: Makoto Fujitani; 誠藤谷; Takahide Ito; 隆英伊藤; Kazuya Tani; 和也谷
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 1991-07-30
Filing date: 1991-11-07
Publication date: 1993-04-06

Abstract

(57)【要約】【目的】ローリングピストン型圧縮機、あるいはスク
ロール型圧縮機を単独で用いて低圧から高圧まで圧縮す
る場合に比して、個々の圧縮機の欠点を解消し、小型で
高性能な圧縮機を提供する。また、圧力比が小さい運転
条件の場合にも、上記圧縮機を、過大圧縮を生じること
なく使用できるようにする。【構成】１つの密閉ハウジング内に電動機を設けると
共に、同電動機の回転軸によって駆動される２つの圧縮
機構を設け、同２つの圧縮機構の一方をローリングピス
トン型圧縮機構、他方をスクロール型圧縮機構とし、そ
の一方を低段側、その他方を高段側として２段圧縮機と
して構成する。また、必要に応じて、中間圧室と低圧側
吸入部とを連通するバイパス管と同バイパス管上の開閉
制御可能な弁とからなる連通機構、あるいは低段側をロ
ーリングピストン型圧縮機構によって構成した時、同圧
縮機構の吐出弁を開放状態に維持する機構を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、冷凍・空調機用の２段
圧縮機に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図３は従来のローリングピストン型圧縮
機Ｒの縦断面図である。図において１は密閉ハウジング
で、同ハウジング上部にはその内部の圧縮冷媒ガスを外
部に導出するための吐出管２が設けられている。同吐出
管２には冷媒配管３を介して凝縮器４、絞り機構５、蒸
発器６、及びアキュームレータ７が順次接続されてお
り、吸入管８を介して密閉ハウジング１内のシリンダ室
２０に連通している。９はアキュームレータ７内におけ
る吸入管８の入口部である。

【０００３】入口部９より吸入管８を介してシリンダ室
２０に吸込まれたガス冷媒は圧縮され、吐出キャビティ
１３に吐出された後、密閉ハウジング１内の空間部１４
に導き出され、モータ１１の周囲を通過して吐出管２か
ら密閉ハウジング１の外部へ吐出されるようになってい
る。なお、１２はクランクシャフト、１５はハウジング
１の底部に蓄えられた潤滑油である。３０がシリンダ本
体で、上部軸受４０、下部軸受４１とロータ３１で圧縮
空間となるシリンダ室２０が形成される。

【０００４】図４は従来のスクロール型圧縮機Ｓの縦断
面図である。図に示すように、密閉ハウジング８Ａの内
部にはその上部にスクロール式圧縮機構Ｃが、下部に電
動モータＭが配設され、これらは回転シャフト５Ａによ
って連動連結されている。

【０００５】スクロール式圧縮機構Ｃは固定スクロール
１Ａ、旋回スクロール２Ａ、旋回スクロール２Ａの公転
旋回運動を許容するが、その自転を阻止するオルダムリ
ング等の自転阻止機構３Ａ、固定スクロール１Ａ及び電
動モータＭが締結されるフレーム６Ａ、回転シャフト５
Ａを支持する上部軸受７１Ａ及び下部軸受７２Ａ、旋回
スクロール２Ａを支持する旋回軸受７３Ａ及びスラスト
軸受７４Ａ等からなる。

【０００６】固定スクロール１Ａは端板１１Ａとその内
面に立設されたうず巻状ラップ１２Ａとを備え、この端
板１１Ａには吐出ポート１３Ａ及びこれを開閉する吐出
弁１７Ａが設けられている。旋回スクロール２Ａは端板
２１Ａとこの内面に立設されたうず巻状ラップ２２Ａと
を備え、この端板２１Ａの外面に立設されたボス２３Ａ
内にドライブブッシュ２５Ａが旋回軸受７３Ａを介して
回転自在に嵌装されている。このドライブブッシュ２５
Ａに穿設された偏心孔内には回転シャフト５Ａの上端か
ら突出する偏心ピン５３Ａが回転自在に嵌合されてい
る。そして、この回転シャフト５Ａの上端には旋回スク
ロール２Ａの動的アンバランスを平衡させるためのバラ
ンスウェイト８４Ａが取り付けられている。固定スクロ
ール１Ａと旋回スクロール２Ａとを相互に公転旋回半径
だけ偏心させ、かつ、１８０度だけ角度をずらせて噛み
合わせることによって複数個の密閉空間２４Ａが形成さ
れている。

【０００７】電動モータＭを駆動することによって、回
転シャフト５Ａ、偏心ピン５３Ａ、ドライブブッシュ２
５Ａ、ボス２３Ａ等の旋回駆動機構を介して旋回スクロ
ール２Ａが駆動され、旋回スクロール２Ａは自転阻止機
構３Ａによってその自転を阻止されながら公転旋回半径
の円軌道上を公転旋回運動する。すると、ガスが吸入管
８２Ａを経てハウジング８Ａ内に入り、電動モータＭを
冷却した後、フレーム６Ａに穿設された通路８５Ａを通
り吸入通路１５Ａから吸入室１６Ａを経て密閉空間２４
Ａ内に吸入される。そして、旋回スクロール２Ａの公転
旋回運動により密閉空間２４Ａの容積が減少するのに伴
って圧縮されながら中央部に至り、吐出ポート１３Ａか
ら吐出弁１７Ａを押し開いて吐出キャビティ１４Ａに入
り、更に、吐出管８３Ａを経て外部に吐出される。

【０００８】これと同時に、ハウジング８Ａ内底部に形
成された潤滑油溜り８１Ａ内に貯溜された潤滑油は回転
シャフト５Ａ内下部に設けられた遠心ポンプ５１Ａによ
って吸い上げられ、給油孔５２Ａを通って下部軸受７２
Ａ、偏心ピン５３Ａ、上部軸受７１Ａ、自転阻止機構３
Ａ、旋回軸受７３Ａ、スラスト軸受７４Ａ等を潤滑した
後、室６１Ａ、排油穴６２Ａを経て潤滑油溜り８１Ａ内
に落下してここに貯溜される。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】従来の技術において、
ローリングピストン型圧縮機には次の欠点があった。（Ｒ１）シリンダ内に高圧室から低圧室への洩れ箇所が
多く、洩れについてはスクロール型に比して劣る。（Ｒ２）モータの冷却を吐出ガスを用いて冷却する構造
となっているので、高温時にモータ効率が低下するた
め、低圧ハウジングのスクロール型に比して不利であ
る。（Ｒ３）トルク変動が大きく、その結果振動が大であ
る。

【００１０】一方、スクロール型圧縮機には次の欠点が
あった。（Ｓ１）大きな押しのけ量を確保しようとすると、外径
寸法が大きくなる。これは、スクロールラップの歯丈を
高くして押しのけ量を拡大することは、ラップの強度上
の制約によって問題が生じるからである。（Ｓ２）旋回スクロールに作用する筒内圧の荷重をスラ
スト面で受け持つので、摩擦ロスが大きい。（Ｓ３）設計容積比を大きくする必要のある低温用途で
は、ラップ強度の観点から巻き数を多くしなければなら
ないので、外径が大きくなるという欠点がある。

【００１１】本発明は上記各欠点を少くして性能を高め
た圧縮機を提供しようとするものである。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明は前記課題を解決
したものであって、次のような２段圧縮機に関するもの
である。（１）１つの密閉ハウジング内に電動機を設けると共
に、同電動機の回転軸によって駆動される２つの圧縮機
構を設け、同２つの圧縮機構の一方をローリングピスト
ン型圧縮機構、他方をスクロール型圧縮機構とし、その
一方を低段側、その他方を高段側としたことを特徴とす
る２段圧縮機。（２）上記（１）項に記載の２段圧縮機において、中間
圧室と低圧側吸入部とを連通するバイパス管を設け、か
つ同バイパス管上に開閉制御可能な弁を設けたことを特
徴とする２段圧縮機。（３）上記（１）項に記載の２段圧縮機において、低段
側をローリングピストン型圧縮機構によって構成し、同
圧縮機構にその吐出弁の開放状態を維持する機構を設け
たことを特徴とする２段圧縮機。

【００１３】

【作用】（１）本発明の圧縮機においては、吸入された
ガスは、低段側圧縮機で低圧から中間圧まで圧縮され、
引きつづいて高段側圧縮機で中間圧から高圧まで圧縮さ
れて、吐出される。（２）通常時には弁を閉として用いる。圧力比が小さい
運転条件の時に、弁を開とし、バイパス管によって中間
圧室と低圧側吸入部とを連通させると、実質的に高段側
圧縮機構のみで圧縮を行わせることになり、過大圧縮を
避けることができる。（３）圧縮比が小さい運転条件の時に、低段側のローリ
ングピストン型圧縮機構の吐出弁を開放状態に維持して
用いる。この時、中間圧室は低圧となるので、実質的に
高段側圧縮機構のみで圧縮を行わせることになり、過大
圧縮を避けることができる。

【００１４】

【実施例】図１は本発明の第１実施例の縦断面図であ
る。この圧縮機は図３に示したローリングピストン型圧
縮機Ｒの上部に図４に示したスクロール型圧縮機Ｓの上
半部のスクロール式圧縮機構Ｃの部分を移設し接続した
形を有する２段圧縮機である。図１において、Ｘ−Ｘ線
はこの接続の境界線を示したものである。各部材を指す
符号のうち「Ａ」を付したものは図４のスクロール型圧
縮機Ｓの上半部の対応部材をローリングピストン型圧縮
機の上部へ移設したものである。図１において、各圧縮
機の密閉ハウジング１と８Ａとは、境界線Ｘ−Ｘ上にお
いて接続され、全体として１個の密閉ハウジングとなっ
ている。またローリングピストン型圧縮機Ｒのクランク
シャフト１２とスクロール型圧縮機Ｓの回転シャフト５
Ａとは境界線Ｘ−Ｘ上において接続され、１本のシャフ
トとなっている。以上の説明においては、構造の理解の
ために「移設」あるいは「接続」という言葉を用いてい
るが、実際に製作される時は、これらは始めから１個の
連続した部材として製作されることは勿論である。各部
材をあらわす符号は、対応する従来技術の部材の符号と
同じであるから、詳細な構造説明は省略する。また上下
各部分内のガスの流れは、それぞれの従来技術と同じで
あるから、ガスの流れの説明も省略する。

【００１５】本実施例の圧縮機においては、ローリング
ピストン型の部分では低圧から中間圧への圧縮を、スク
ロール型の部分では中間圧から高圧へそれぞれ圧縮を分
担することになる。ローリングピストン型圧縮機の吐出
キャビティ１３から吐出され、空間部１４に導き出され
たガスは、モータ１１の周囲を通過してスクロール型圧
縮機構に吸入される。したがって、上記空間部１４は実
質的に「中間圧室」として機能することになる。ローリ
ングピストン型の部分では差圧が小さいので、洩れが低
減できる。またスクロール型の部分では、スラスト荷重
が低減し、機械損失が少くなるなどによって、圧縮機は
全体として高効率となる。さきに、発明が解決しようと
する課題に列挙した各圧縮機の欠点が、本実施例の圧縮
機においてはどのように改善されているかを、以下に詳
細に検討することにする。

【００１６】まずローリングピストン型圧縮機の欠点の
改善状況は次の通りである。（Ｒ１）中間圧までの圧縮であるから差圧が小さく、か
つ温度が高くなっていないので潤滑油の粘度が高いた
め、潤滑油の洩れが少くなる。（Ｒ２）モータ部の温度を低下させることができる。（Ｒ３）圧縮比が下げられるので、トルク変動が少くな
る。

【００１７】スクロール型圧縮機の欠点の改善状況は次
の通りである。（Ｓ１）容量は、低圧側のロータリピストン型の側で決
まるので、大きさのデメリットはなくなる。（Ｓ２）旋回スクロールのスラスト荷重は中間圧と高圧
の差となるので軽減される。（Ｓ３）設計容積比を上げなくても、高圧縮比に適した
運転圧力を、ロータリピストン型部分との容積比を適切
に選定することによって可能とすることができる。

【００１８】図２は本発明の第２実施例の縦断面図であ
る。図において、９０は空間部１４と吸入管８とを連通
させるバイパス管、９１は同バイパス管上に設けられた
電磁弁である。上記以外の部分は第１実施例と同じであ
る。

【００１９】上記２段圧縮機において、一方に用いられ
るスクロール型圧縮機は、固定された容積比をもつた
め、負荷が小さい時、すなわち低い圧力比の下で運転す
る必要がある時に、２段圧縮を行うと過大圧縮となり、
多大の動力損失を招き、各圧縮機構部の効率を低下させ
る。このため、圧力比の小さい運転条件の時には、電磁
弁９１を開とし、バイパス管９０によって、中間圧室と
して機能していたハウジング内の空間部１４と低段側の
吸入管８とを連通させて、ガスがローリングピストン型
圧縮機をバイパスするようにし、空間部１４を実質的に
低圧部として機能させ、高段側のスクロール型圧縮機の
みで圧縮を行わせる。低段側は圧縮を行わないので、過
大圧縮を避けることができる。また低段側は圧縮仕事を
しないので、極めて小さい損失しか発生せず、高効率の
容量制御が可能となる。なお、電磁弁９１は、その開閉
を外部からの信号によって行うものだけでなく、高圧と
低圧とを感知して、開閉する自動調圧弁としてもよい。

【００２０】上記各実施例においては、低圧側をローリ
ングピストン型、高圧側をスクロール型とする構造を示
したが、これを逆にして、低圧側をスクロール型、高圧
側をローリングピストン型とする構造としても、同様な
効果を得ることができる。

【００２１】なお、低段側がローリングピストン型圧縮
機である場合は、図示はしていないが、バイパス管およ
び弁を設ける代りに、吐出弁を電磁石で吸引して開放状
態を維持するようにしても空間部１４を低圧部とするこ
とが可能であるので、これによって第２実施例と同じ目
的を達成することができる。

【００２２】

【発明の効果】本発明の２段圧縮機は、１つの密閉ハウ
ジング内に電動機を設けると共に、同電動機の回転軸に
よって駆動される２つの圧縮機構を設け、同２つの圧縮
機構の一方をローリングピストン型圧縮機構、他方をス
クロール型圧縮機構とし、その一方を低段側、その他方
を高段側とし、低段側圧縮機で低圧から中間圧まで、高
段側圧縮機で中間圧から高圧まで圧縮するようにしたの
で、ローリングピストン型圧縮機、あるいはスクロール
型圧縮機を単独で用いて低圧から高圧まで圧縮する場合
に比して、個々の圧縮機の欠点を解消し、小型で高性能
の圧縮機を提供することができる。

【００２３】また、必要に応じて、中間圧室と低圧側吸
入部とを連通するバイパス管と同バイパス管上の開閉制
御可能な弁とからなる連通機構、あるいは低段側をロー
リングピストン型圧縮機構によって構成した時、同圧縮
機構の吐出弁を開放状態に維持する機構を設けることに
よって、圧力比が小さい運転条件の場合に、上記２段圧
縮機を、過大圧縮を生じることなく使用することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例の縦断面図。

【図２】本発明の第２実施例の縦断面図。

【図３】従来のローリングピストン型圧縮機の縦断面
図。

【図４】従来のスクロール型圧縮機の縦断面図。

【符号の説明】

１密閉ハウジング２吐出管３冷媒配管４凝縮器５絞り機構６蒸発器７アキュームレータ８吸入管９吸入管入口部１１モータ１２クランクシャフト１３吐出キャビティ１４空間部１５潤滑油２０シリンダ室３０シリンダ本体３１ロータ４０上部軸受４１下部軸受９０バイパス管９１電磁弁１Ａ固定スクロール２Ａ旋回スクロール３Ａ自転阻止機構５Ａ回転シャフト６Ａフレーム８Ａ密閉ハウジング１１Ａ端板１２Ａうず巻状ラップ１３Ａ吐出ポート１４Ａ吐出キャビティ１５Ａ吸入通路１６Ａ吸入室１７Ａ吐出弁２１Ａ端板２２Ａうず巻状ラップ２３Ａボス２４Ａ密閉空間２５Ａドライブブッシュ５１Ａ遠心ポンプ５２Ａ給油孔５３Ａ偏心ピン６１Ａ室６２Ａ排油穴７１Ａ上部軸受７２Ａ下部軸受７３Ａ旋回軸受７４Ａスラスト軸受８１Ａ潤滑油溜り８２Ａ吸入管８３Ａ吐出管８４ＡバランスウエイトＣスクロール式圧縮機構Ｍ電動モータＲローリングピストン型圧縮機Ｓスクロール型圧縮機

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【手続補正書】

【提出日】平成４年１月１０日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】請求項２

【補正方法】変更

【補正内容】

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１２

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明は前記課題を解決
したものであって、次のような２段圧縮機に関するもの
である。（１）１つの密閉ハウジング内に電動機を設けると共
に、同電動機の回転軸によって駆動される２つの圧縮機
構を設け、同２つの圧縮機構の一方をローリングピスト
ン型圧縮機構、他方をスクロール型圧縮機構とし、その
一方を低段側、その他方を高段側としたことを特徴とす
る２段圧縮機。（２）上記（１）項に記載の２段圧縮機において、中間
圧室と低圧側吸入部とを連通するバイパス管を設け、か
つ同バイパス管上に開閉制御可能または開度制御可能な
弁を設けたことを特徴とする２段圧縮機。（３）上記（１）項に記載の２段圧縮機において、低段
側をローリングピストン型圧縮機構によって構成し、同
圧縮機構にその吐出弁の開放状態を維持する機構を設け
たことを特徴とする２段圧縮機。

【手続補正３】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１９

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１９】上記２段圧縮機において、一方に用いられ
るスクロール型圧縮機は、固定された容積比をもつた
め、負荷が小さい時、すなわち低い圧力比の下で運転す
る必要がある時に、２段圧縮を行うと過大圧縮となり、
多大の動力損失を招き、各圧縮機構部の効率を低下させ
る。このため、圧力比の小さい運転条件の時には、電磁
弁９１を開とし、バイパス管９０によって、中間圧室と
して機能していたハウジング内の空間部１４と低段側の
吸入管８とを連通させて、ガスがローリングピストン型
圧縮機をバイパスするようにし、空間部１４を実質的に
低圧部として機能させ、高段側のスクロール型圧縮機の
みで圧縮を行わせる。低段側は圧縮を行わないので、過
大圧縮を避けることができる。また低段側は圧縮仕事を
しないので、極めて小さい損失しか発生せず、高効率の
容量制御が可能となる。なお、電磁弁９１は、その開閉
を外部からの信号によって行うものだけでなく、高圧と
低圧とを感知して、開閉する自動調圧弁としてもよい。
また、電磁弁９１を開閉制御だけでなく、開度制御の可
能な弁とすることにより、低段側と高段側の容積比で定
まる中間室の圧力をコントロールすることが可能とな
り、広い圧力範囲で高効率な運転が可能となる。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】１つの密閉ハウジング内に電動機を設け
ると共に、同電動機の回転軸によって駆動される２つの
圧縮機構を設け、同２つの圧縮機構の一方をローリング
ピストン型圧縮機構、他方をスクロール型圧縮機構と
し、その一方を低段側、その他方を高段側としたことを
特徴とする２段圧縮機。
【請求項２】請求項１に記載の２段圧縮機において、
中間圧室と低圧側吸入部とを連通するバイパス管を設
け、かつ同バイパス管上に開閉制御可能な弁を設けたこ
とを特徴とする２段圧縮機。
【請求項３】請求項１に記載の２段圧縮機において、
低段側をローリングピストン型圧縮機構によって構成
し、同圧縮機構にその吐出弁の開放状態を維持する機構
を設けたことを特徴とする２段圧縮機。