JPH08247067A - ロータリコンプレッサ - Google Patents

ロータリコンプレッサ

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JPH08247067A
JPH08247067A JP5412795A JP5412795A JPH08247067A JP H08247067 A JPH08247067 A JP H08247067A JP 5412795 A JP5412795 A JP 5412795A JP 5412795 A JP5412795 A JP 5412795A JP H08247067 A JPH08247067 A JP H08247067A
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discharge port
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rotary compressor
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compressor
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誠 早野
Toshiya Yajima
寿也 矢嶋
Takeshi Fukuda
岳 福田
Teruo Kobuna
照男 小鮒
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Toshiba AVE Co Ltd
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Toshiba Corp
Toshiba AVE Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 R22の代替冷媒を用いたコンプレッサにお
いて、吐出ポート径の最適化を図り、効率のよい圧縮状
態を確保する。 【構成】 密閉ケース1内に、仕切板17により仕切ら
れ吸込ポート41及び吐出ポート37を有する複数のシ
リンダ13,15と、各シリンダ13,15内に配置さ
れ、偏心回転が与えられるローラ31,33とから成る
圧縮機構部7を備えた2シリンダロータリコンプレッサ
において、前記吐出ポート37の等価直径(吐出ポート
断面積mm2 /吐出ポート断面周長mm)Dm(m
m)、吐出ポート長さL(mm)、コンプレッサ排除容
積Vst(cc)としたとき、Dm2 ・√L/Vstの式で
導き出される値の形状を具備し、その値をほぼ4〜8と
する。また、単一シリンダロータリコンプレッサにあっ
ては、吐出ポートの値を8〜16とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、オゾン層を破壊する
といわれる冷媒にかえて地球環境に優しい代替冷媒を用
いた時に、圧縮効率の向上を図るようにしたロータリコ
ンプレッサに関する。
【0002】
【従来の技術】一般に、空気調和装置や冷凍機等に用い
られる圧縮機として、ロータリコンプレッサが知られて
いる。ロータリコンプレッサは、シリンダと、シリンダ
内に設けられ、偏心回転が与えられるローラとから成
り、冷媒には一般に単一冷媒R22が用いられている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】従来、使用されている
単一冷媒R22は、CFC系、HCFC系の冷媒で塩素
を含み、オゾン層を破壊するといわれており、地球環境
に悪影響を与える所から、準備期間を設けて将来は全面
使用禁止となる。
【0004】このために、塩素の含まないHFC系の代
替冷媒としてR32,R125,R134aの外にR3
2/125などの混合冷媒を用いる機器の開発が課題と
なっている。
【0005】これらの代替冷媒では、従来の冷媒R22
より使用条件における蒸気密度が大きく、そのまま使用
すると圧縮効率が低下する問題があった。
【0006】特に、圧縮効率は、吐出ポートの径及び長
さに影響される。定性的には、吐出ポート長さが一定の
下で、吐出ポート径を小から大へと大きくしていくと、
吐出ポートのポート通路が広くなり、抵抗が減少して、
過圧縮損失が減少する。反面、吐出ポートの容積が増加
するため、吐出ポート内の圧縮されたガスが吸い込み側
に戻る量が増えて、再膨張損失が増加するようになる。
【0007】したがって、吐出ポート径を小から大へと
大きくするにつれて、過圧縮損失は減少し、再膨張損失
は増加する傾向にあるため、(過圧縮損失+再膨張損
失)を最小にする吐出ポート径が存在することがわか
る。
【0008】そこで、この発明は、代替冷媒を用いた時
に、吐出ポート径の最適化を計ることで、圧縮効率の向
上を図るようにしたロータリコンプレッサを提供するこ
とを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、この発明は、密閉ケース内に、仕切板により仕切ら
れ吸込ポート及び吐出ポートを有する複数のシリンダ
と、各シリンダ内に配置され、偏心回転が与えられるロ
ーラとから成る圧縮機構部を備えた2シリンダロータリ
コンプレッサにおいて、前記吐出ポートの等価直径(吐
出ポート断面積mm2 /吐出ポート断面周長mm)Dm
(mm)、吐出ポート長さL(mm)、コンプレッサ排
除容積Vst(cc)としたとき、Dm2 ・√L/Vst
式で導き出される値の形状を具備し、その値をほぼ4〜
8としてある。
【0010】あるいは、単一シリンダロータリコンプレ
ッサにあっては、前記吐出ポートの等価直径(吐出ポー
ト断面積mm2 /吐出ポート断面周長mm)Dm(m
m)、吐出ポート長さL(mm)、コンプレッサ排除容
積Vst(cc)としたとき、Dm2 ・√L/Vstの式で
導き出される値の形状を具備し、その値を8〜16とす
る。
【0011】そして、好ましい実施態様として、シリン
ダに、吐出ポートと接続の切り欠き部を設け、切り欠き
部の切り欠き輪郭を、吐出ポートの輪郭とほぼ一致させ
るようにする。又は、吐出ポートのポート端縁にテーパ
部又は面取り部を設けるようにする。
【0012】
【作用】かかるロータリコンプレッサによれば、吐出ポ
ート径の最適化が図れるため、吐出ポート内の圧縮され
たガスが吸い込み側に戻る量が小さくなり再膨張損失を
小さく抑えられる。
【0013】また、吐出ポート通過時の抵抗が小さく抑
えられると共に、冷媒が円滑に流れるようになり、過圧
縮損失の減少によって、圧縮効率が向上するようにな
る。
【0014】
【実施例】以下、図1乃至図8の図面を参照しながらこ
の発明の実施例を説明する。
【0015】図1において、1は2シリンダロータリコ
ンプレッサ3の密閉ケースを示している。密閉ケース1
内には、電動機部5と圧縮機構部7がそれぞれ設けら
れ、電動機部5は、ステータ9及びロータ11とからな
っている。
【0016】圧縮機構部7は第1のシリンダ13と第2
のシリンダ15とから構成され、これら両シリンダ1
3,15は仕切板17によって仕切られ、それぞれ独立
している。
【0017】電動機部5を構成するロータ11は、シャ
フト19に固着されると共に、このシャフト19はメイ
ンベアリング21とサブベアリング23とによって回転
自在に支承されている。シャフト19には、前記第1の
シリンダ13および第2のシリンダ15に対応する部分
に互いに180度位相をずらした偏心軸部25,27が
設けられている。これら偏心軸部25,27は、組付け
時において、一方を、仕切板17の開口孔29を貫通さ
せることで、前記第1、第2のシリンダ13,15内に
臨み、各偏心軸部25,27には、第1、第2のシリン
ダ13,15内に配置された第1のローラ31および第
2のローラ33が嵌合している。これにより、各ローラ
31,33は、独立して偏心軸部25,27の回転によ
り180度位相がずれた偏心回転が与えられるようにな
る。
【0018】メインベアリング21とサブベアリング2
3には、取入口が密閉シリンダ1内に臨む吐出管35と
連通し合う吐出ポート37が、また、第1、第2のシリ
ンダ13,15には、吸込管39と連通し合う吸込ポー
ト41と、前記ローラ31,33の外周面と背圧又はば
ね等による付勢手段43によって常時接触し合うブレー
ド45とが設けられ、各ローラ31,33及びブレード
45とにより冷媒を圧縮する圧縮室47,47が作られ
るようになっている。
【0019】冷媒には、R22の代替媒体となるR32
/125の混合冷媒が用いられている。なお、冷媒に
は、R32,R125,R134a等HFC系の冷媒で
あってもよい。
【0020】一方、吐出ポート37,37には開閉弁4
9,49がそれぞれ設けられると共に、第1のシリンダ
13側の吐出ポート37は、第1のマフラ室51によっ
て取囲まれ、開口ポート53を介して密閉シリンダ1内
と連通している。第2のシリンダ15側の吐出ポート3
7は第2のマフラ室55に取囲まれ、第2のマフラ室5
5は、連絡通路(図示していない)を介して前記第1の
マフラ室51と連通している。
【0021】吐出ポート37は、吐出ポート37の等価
直径Dm(mm)、吐出ポート長さL(mm)、コンプ
レッサ排除容積Vst(cc)とした時に、Dm2 ・√L
/Vstの式で導き出される値の形状を具備し、その値を
ほぼ4〜8としてある。その計算値を図3から図6に示
す。
【0022】ここで、等価直径Dmは、Dm=吐出ポー
ト断面積mm2 /吐出ポート断面周長mmである。
【0023】また、吐出ポート37の断面形状は、円径
で、ドリルにより容易に加工できる形状となっている。
【0024】図3から図6は、縦軸に、圧縮損失/排除
容積(W/cc)を、横軸にDm2・√L/Vstから求
められる値をそれぞれ示したもので、図3は、吐出ポー
ト37の長さLmmを排除容積ccで割った値、即ち、
L/Vst=0.053(mm/cc)の時に、吐出ポー
ト37の径を0.5〜3.5mmまで順次増加させた時
の計算値を示している。これによれば、ほぼ4〜8の領
域において(過圧縮損失+再膨張損失)が小さい範囲が
存在し、この4〜8までの値が吐出ポート37の最適値
であることがわかる。
【0025】以下、吐出ポート37の径を0.5〜3.
5mmまで順次増加させて計算していくことは前記条件
と同一であるが、図4は、吐出ポート37の長さLmm
をコンプレッサ排除容積ccで割った値、即ちL/Vst
=0.106(mm/cc)の時の計算値を示してい
る。
【0026】また、図5は、吐出ポート37の長さLm
mをコンプレッサ排除容積ccで割った値、即ち、L/
st=0.266(mm/cc)の時の計算値を示して
いる。
【0027】また、図6は、吐出ポート37の長さLm
mをコンプレッサ排除容積ccで割った値、即ち、L/
st=0.372(mm/cc)の時の計算値を示して
おり、いずれの条件の時でも、ほぼ4〜8の領域におい
て、(過圧縮損失+再膨張損失)が小さい範囲が存在
し、この4〜8までの値が吐出ポート37の最適値であ
ることがわかる。
【0028】一方、密閉ケース1の底部は、油溜め部5
7となっていて、油溜め部57には、一定量の潤滑油5
9が封入されている。
【0029】このように構成されたロータリコンプレッ
サ3によれば、吸込ポート41から取込まれた冷媒は、
圧縮室47で圧縮されて吐出ポート37から吐出される
ようになる。この運転時において、吐出ポート37の値
は4〜8の最適値に設定されているため、吐出ポート3
7内の圧縮されたガスが吸い込み側に戻る量が小さくな
り再膨張損失を小さく抑えられる。また、吐出ポート通
過時の抵抗が小さく抑えられ、過圧縮損失の減少によっ
て効率のよい圧縮状態が得られるようになる。
【0030】この場合、図1に示すように吐出ポート3
7を軸方向βに構成することにより、吐出ポート長さを
短くすることができるので、コンプレッサのトップクリ
アランスボリュームが減少し、再膨張による圧縮損失を
低減することが可能となる。
【0031】また、図7a,bに示すように、シリンダ
13に切り欠き部61を設け、該切り欠き部61の切り
欠き輪郭61aを吐出ポート37の輪郭とほぼ一致させ
ることで圧縮室47からの冷媒ガスの流れがなめらかに
なり、吐出ポート37の抵抗が少なくなるので、過圧縮
損失を低減することが可能となる。
【0032】また図8に示すように、吐出ポート37の
出入口に面取り部63、またはテーパ部を設けること
で、圧縮室47からの冷媒ガスの流れがなめらかにな
り、吐出ポート37の抵抗が少なくなるので、過圧縮損
失を低減することが可能となる。なお、図9鎖線で示す
如く、シリンダ13に吐出ポート37を直接設ける実施
例としても、過圧縮損失の低減が図れる。
【0033】図9は、単一シリンダコンプレッサ3の実
施例を示したものである。即ち、密閉ケース1内に、吸
込ポート41と吐出ポート37を有するシリンダ13
と、シリンダ13内に配置され偏心軸部25によって偏
心回転が与えられるローラ31とから成る圧縮機構部7
とを備え、吐出ポート37は、前記吐出ポート37の等
価直径(吐出ポート断面積mm2 /吐出ポート断面周長
mm)Dm(mm)、吐出ポート長さL(mm)、コン
プレッサ排除容積Vst(cc)としたとき、Dm2 ・√
L/Vstの式で導き出される値の形状を具備し、その値
を8〜16としてある。
【0034】なお、他の構成要素は、図1と同一のため
同一符号を符して詳細な説明を省略する。
【0035】この実施例によれば、図10に示す如く吐
出ポート37の長さLmmをコンプレッサ排除容積cc
で割った値、即ち、L/Vst=0.234(mm/c
c)の時に、吐出ポート37の径を0.5〜3.5mm
まで順次増加させた時の計算値を示したものであるが、
これによれば8〜16の領域において、(過圧縮損失+
再膨張損失)が小さい範囲が存在し、この8〜16の値
の吐出ポートが最適値であるかがわかる。これにより、
吐出ポート37内の圧縮されたガスが吸込み側に戻る量
が小さくなり再膨張損失を小さく抑えられる。また、吐
出ポート通過時の抵抗が小さく抑えられ、過圧縮損失の
減少によって効率のよい圧縮状態が得られるようにな
る。
【0036】
【発明の効果】以上、説明したように、この発明によれ
ば、吐出ポート径を最適値に設定することができるため
塩素を含まない代替冷媒を用いて効率のよい圧縮状態が
得られようになる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明にかかる2シリンダロータリコンプレ
ッサの切断面図。
【図2】吐出ポートの拡大断面図。
【図3】L/Vst=0.05(mm/cc)の時の吐出
ポートの特性図。
【図4】L/Vst=0.106(mm/cc)の時の吐
出ポートの特性図。
【図5】L/Vst=0.266(mm/cc)の時の吐
出ポートの特性図。
【図6】L/Vst=0.372(mm/cc)の時の吐
出ポートの特性図。
【図7】吐出ポートと対応するシリンダに切り欠き部を
設け、その切り欠き部の切り欠き輪郭を吐出ポートの輪
郭と一致させた説明図。
【図8】吐出ポートに面取り部を設けた拡大断面図。
【図9】単一シリンダロータリコンプレッサの切断面
図。
【図10】単一シリンダにおいて、L/Vst=0.23
4(mm/cc)の時の吐出ポートの特性図。
【符号の説明】
1 密閉ケース 7 圧縮機構部 13,15 シリンダ 17 仕切板 31,33 ローラ 37 吐出ポート 41 吸込ポート
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 福田 岳 神奈川県横浜市磯子区新杉田町8番地 株 式会社東芝住空間システム技術研究所内 (72)発明者 小鮒 照男 東京都港区新橋3丁目3番9号 東芝エ ー・ブイ・イー株式会社内

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 密閉ケース内に、仕切板により仕切られ
    吸込ポート及び吐出ポートを有する複数のシリンダと、
    各シリンダ内に配置され、偏心回転が与えられるローラ
    とから成る圧縮機構部を備えた2シリンダロータリコン
    プレッサにおいて、前記吐出ポートの等価直径(吐出ポ
    ート断面積mm2 /吐出ポート断面周長mm)Dm(m
    m)、吐出ポート長さL(mm)、コンプレッサ排除容
    積Vst(cc)としたとき、Dm2 ・√L/Vstの式で
    導き出される値の形状を具備し、その値をほぼ4〜8と
    することを特徴とするロータリコンプレッサ。
  2. 【請求項2】 密閉ケース内に、吸込ポート及び吐出ポ
    ートを有するシリンダと、シリンダ内に配置され、偏心
    回転が与えられるローラとから成る圧縮機構部を備えた
    単一シリンダロータリコンプレッサにおいて、前記吐出
    ポートの等価直径(吐出ポート断面積mm2 /吐出ポー
    ト断面周長mm)Dm(mm)、吐出ポート長さL(m
    m)、コンプレッサ排除容積Vst(cc)としたとき、
    Dm2・√L/Vstの式で導き出される値の形状を具備
    し、その値を8〜16とすることを特徴とするロータリ
    コンプレッサ。
  3. 【請求項3】 シリンダに、吐出ポートと接続の切り欠
    き部を設け、切り欠き部の切り欠き輪郭を、吐出ポート
    の輪郭とほぼ一致させたことを特徴とする請求項1、2
    記載のロータリコンプレッサ。
  4. 【請求項4】 吐出ポートのポート端縁にテーパ部又は
    面取り部を設けることを特徴とする請求項1、2記載の
    ロータリコンプレッサ。
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