JPH086699B2 - 密閉型ロータリー圧縮機 - Google Patents

密閉型ロータリー圧縮機

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JPH086699B2
JPH086699B2 JP63287959A JP28795988A JPH086699B2 JP H086699 B2 JPH086699 B2 JP H086699B2 JP 63287959 A JP63287959 A JP 63287959A JP 28795988 A JP28795988 A JP 28795988A JP H086699 B2 JPH086699 B2 JP H086699B2
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光博 生駒
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、冷凍装置等の循環冷媒を低段側圧縮機構と
高段側圧縮機構で圧縮する密閉型ロータリー圧縮機に関
する。
従来の技術 従来、低温冷凍装置や高温ヒートポンプのように冷凍
サイクルの蒸発圧力と凝縮圧力との比(圧縮比)が大き
い場合には、圧縮機の吐出温度上昇の防止、および圧縮
機効率を向上させるために、従来の一段の圧縮機を二台
直列に設けたものが使用されている。この場合、低段側
圧縮機の吐出ガスは高圧の液冷媒や中間圧の二相冷媒と
直接、あるいは間接的に熱交換して冷却された後、高段
側圧縮機に吸引され、そこで高圧まで圧縮、吐出され
る。こうすることによって高段側圧縮機の吸入ガス温度
を低下させてその吐出温度上昇を防止するものである。
また、低段側、高段側圧縮機での圧縮比を適当に設定す
ることによって各段の圧縮機効率の良い条件で運転する
ことができ、総合的にみて圧縮機効率が向上するもので
ある。
一方、一台の圧縮機で二段圧縮できる圧縮機も考えら
れており、たとえば特公昭53−9410号記載の密閉型ロー
タリー二段圧縮機は、密閉シェル内に低段側と高段側圧
縮機構が備わり、低段側の吸入管、吐出管、高段側の吐
出管が密閉シェル外に、高段側の吸入管が密閉シェル内
に開放しており、一つのモータで二段圧縮運転すること
が可能である。これを冷凍サイクルに使用した場合に
は、低段側圧縮機構で吐出した冷媒は密閉シェル外に一
旦出て、高圧の液冷媒や中間圧の二相冷媒と直接、ある
いは間接的に熱交換して冷却された後、密閉シェル内に
入り高段側圧縮機構に吸引されて高圧まで圧縮され、密
閉シェル外に吐出され、二台の圧縮機を用いた場合と同
様な二段圧縮の効果を出すことができる。
発明が解決しようとする課題 しかしながら、上記のような従来例では、二台直列の
場合には装置が大きくなったり、あるいは圧縮機オイル
の低段側、高段側への分配のために、オイル分離器やオ
イル戻しなどが必要であった。また、一台の密閉型ロー
タリー二段圧縮機においても、低段側圧縮機構で圧縮さ
れた吐出ガスが密閉シェルの外に一旦吐出され、冷却さ
れた後、高段側圧縮機構に吸引され、高圧まで圧縮され
て再び密閉シェルの外に吐出されるので、圧縮機と、た
とえば冷凍サイクルとを接続する吸入、吐出用の配管が
それぞれ2本必要となり、構造が複雑になり、圧縮機の
振動、騒音等の原因となっていた。
本発明は、簡単な構成で二段圧縮を実現できる密閉型
ロータリー圧縮機を提供するものである。
課題を解決するための手段 本発明の密閉型ロータリー圧縮機は、冷凍サイクル中
の圧縮機の密閉シェル、前記密閉シェル内に吐出管を開
口させて設けた低段側圧縮機構、前記密閉シェル内に吸
入管を開口させて設けた高段側圧縮機構、出口側を前記
低段側圧縮機構の吸入管に接続した蒸発器、入口側を前
記高段側圧縮機構の吐出管に接続した凝縮器、および前
記蒸発器の入口側と前記凝縮器の出口側とに接続され、
冷媒を密閉シェル内に導入する噴射ポートを具備するも
のである。
作用 上記構成により、たとえば冷凍サイクルで使用する場
合には、低段側圧縮機構で圧縮され吐出した冷媒ガスは
密閉シェル内に吐出され、一方、冷凍サイクルの凝縮器
出口と蒸発器入口の間の温度の低い液あるいは二相の冷
媒は密閉シェル内に噴射され、モータおよび低段側圧縮
機構で吐出した冷媒を冷却した後、低段側の吐出ガスと
ともに高段側圧縮機構に吸入され、圧縮されて凝縮器入
口に導かれる。こうすることによって、簡単な構成で二
段圧縮が実現でき、高段側圧縮機の吸入ガス温度を低下
させてその吐出温度上昇を防止でき、また、圧縮比を冷
媒の噴射量によって低段側、高段側で適当に設定するこ
とができるので、各段の圧縮機効率の良い条件で運転す
ることができ、総合的にみて高圧縮比における圧縮機効
率を向上させることができる。また、液冷媒を密閉シェ
ル内に噴射することによってモータをその潜熱で十分に
冷却することができるので、モータ巻線等を耐熱性の高
い材料にする必要もなくなる。
実施例 以下、本発明の一実施例を添付図面に基づいて説明す
る。
第1図は本発明の一実施例であり、本発明の密閉型ロ
ータリー圧縮機を用いて冷凍サイクルを構成した場合を
示している。第1図において1は密閉型ロータリー圧縮
機、2はほぼ円筒形をなす密閉シェル、3は密閉シェル
2の上部に取り付けられたモータで3aはその固定子、3b
はその回転子、3cはその回転軸であり密閉シェル2の中
心軸上にほぼ一致して設けられている。4および5は密
閉シェル2の下部に取り付けられた低段側圧縮機構およ
び高段側圧縮機構であり、4a,5aはそれぞれ前記モータ
ー3の回転軸3cに一体的にかつ偏心して設けたローター
軸、4b,5bはそれぞれ前記ローター軸4a,5aに装着したピ
ストン、4c,5cはそれぞれのベーン、6,7,8はそれぞれ
上,中,下軸受、9,10は上,下シリンダーであり、上軸
受6、中軸受7、および上シリンダーによって低段側圧
縮機構4のガス吸入室、圧縮室を、中軸受7、下軸受
8、下シリンダー10によって高段側圧縮機構5のガス吸
入室、圧縮室をそれぞれ構成している。さらに4dは低段
側圧縮機構4の吸入管(以後低段吸入管)、5dは高段側
圧縮機構5の吐出管(以後高段吐出管)であり両者とも
密閉シェル2の外部に導出している。4eは低段側圧縮機
構4の吐出管(以後低段吐出管)、5eは高段側圧縮機構
5の吸入管(以後高段吸入管)で、それぞれ密閉シェル
2内に開口して連通している。また、11は凝縮器、12は
絞り装置、13は蒸発器でありそれぞれ配管接続され、凝
縮器11の入口と高段吐出管5dとを、また蒸発器13の出口
と低段吸入管4dとを接続して冷凍サイクルを構成してい
る。さらに凝縮器11の出口と密閉シェル2の上部とを減
圧器14、噴射ポート15を介して接続している。
このような構成において、その運転方法について説明
する。
凝縮器11出口の液冷媒の一部は減圧器14で冷凍サイク
ルの中間圧まで減圧されて、噴射ポート15を通り密閉シ
ェル2内の上部に噴射され、その冷媒の持つ潜熱によっ
て密閉シェル2内の空間を冷却することができる。一
方、蒸発器13より低段吸入管4dに流入した低圧の冷媒ガ
スは低段側圧縮機構4で圧縮され低段吐出管4eより密閉
シェル2内に吐出される。また、噴射された液冷媒はモ
ータの隙間空間(固定子3aと密閉シェル2との隙間、あ
るいは固定子3aと回転子3bの隙間)を通過してモータを
冷却し、さらに低段吐出管4eより吐出した冷媒ガスを冷
却して自らは完全にガス化して低段側の吐出ガスと共に
高段吸入管5eに吸入される。したがって、この時密閉シ
ェル2内は中間圧に維持される。また、高段側圧縮機構
5では冷媒ガスが中間圧から高圧まで圧縮され、高段吐
出管5dより密閉シェル2の外へ凝縮器11に流入し、絞り
装置12、蒸発器13と冷凍サイクルを循環して再び低段吸
入管4dに流入する。このように圧縮比が大きい場合は上
記のように簡単に二段圧縮を行なうことができるので、
圧縮機の重量や大きさを低減でき、また低段側、高段側
それぞれの圧縮比を小さくできるので、一段圧縮に比較
して圧縮機内での洩れや再膨張が減少して体積効率が改
善され、摩擦損失の割合も減少して圧縮機効率が改善さ
れる。また、凝縮器11出口の液冷媒を密閉シェル2内の
上部に噴射しモータの隙間空間を通過させることによっ
てモータをその潜熱で十分に冷却することができるの
で、モータ巻線等を耐熱性の高い材料にする必要もなく
なり設計上有利になる。
次に本発明の異なる実施例を第2図を用いて説明す
る。第2図(a)(b)は本発明の密閉型ロータリー圧
縮機を用いた冷凍サイクルの構成図および要部断面図で
ある。第2図において21は密閉型ロータリー圧縮機、22
はほぼ円筒形をなす密閉シェル、23は密閉シェル22の上
部に取り付けられたモータで24はその固定子、25はその
回転子、26はその回転軸であり密閉シェル22の中心軸上
にほぼ一致して設けられている。27、27′は密閉シェル
22の下部に取り付けられた低段側および高段側圧縮機構
であり、28は前記モータ23の回転軸26に一体的にかつ偏
心して設けたローター軸、29は前記ローター軸28に装着
したピストン、30,31はベーン、32は上軸受、33は下軸
受、34はシリンダーであり、ベーン30,31は図示の様に
シリンダー34の中心に対向して装着され、ピストン29と
先端が常に圧接するように背部にバネ30′,31′を設け
ている。ベーン30,31、上軸受32、下軸受33、およびシ
リンダー34によって低段吸入室、低段圧縮室、高段吸入
室、高段圧縮室をそれぞれ構成している(第2図の高段
側は高段吸入室のみの状態であり、ピストン29の回転と
ともに高段吸入室と高段圧縮室とが構成される。)。さ
らに、35は低段吸入管、36は低段吐出管、37は高段吸入
管、38は高段吐出管であり、低段吐出管36と高段吸入管
37は、それぞれ密閉シェル22内に開口して連通してい
る。また、39は凝縮器、40は絞り装置、41は蒸発器であ
りそれぞれ配管接続され、凝縮器39の入口と高段吐出管
38とを、また蒸発器41の出口と低段吸入管35とを接続し
て冷凍サイクルを構成している。さらに凝縮器39の出口
と密閉シェル22の上部とを減圧器42、噴射ポート43を介
して接続している。
このような構成において、その運転方法について説明
する。
ここにおいて凝縮器39出口の液冷媒の一部は減圧器42
で冷凍サイクルの中間圧まで減圧されて、噴射ポート43
を通り密閉シェル22内の上部に噴射され、その冷媒の持
つ潜熱によって密閉シェル22内の空間を冷却することが
できる。一方、蒸発器41より低段吸入管35に流入した低
圧の冷媒ガスは低段吸入室に吸引され、低段圧縮室で圧
縮され吐出弁(図示せず)、低段吐出管36を通って密閉
シェル22内に吐出される。また、噴射された液冷媒はモ
ータの隙間空間(固定子24と密閉シェル22との隙間、あ
るいは固定子24と回転子25との隙間)を通過してモータ
をその潜熱で冷却し、さらに低段吐出管36より吐出した
冷媒ガスを冷却して自らは完全にガス化し、低段側の吐
出ガスと共に高段吸入管37に流入する。さらに高段吸入
室へ吸引された冷媒ガスは高段吐出室で中間圧から高圧
まで圧縮され、吐出弁(図示せず)、高段吐出管38を通
って密閉シェル22の外へ出て凝縮器39に流入し、絞り装
置40、蒸発器41と冷凍サイクルを循環して再び低段吸入
管35に流入する。
このように、ひとつのシリンダー、ピストンと二つの
ベーンによって低段側、高段側圧縮機構を形成したの
で、簡単な構成で二段圧縮を行なうことができ、部品点
数が大幅に減少して圧縮機の重量や大きさ、特に軸方向
の高さを低減することができる。また一回転の間に低段
側高段側で吸入、吐出を連続して行なうのでローター軸
にかかるトルク変動を抑えることができ、振動や騒音を
低減できる。
発明の効果 以上のように、本発明の密閉型ロータリー圧縮機は、
簡単な構成で二段圧縮することができ、圧縮機の重量や
大きさを低減できる効果がある。また、圧縮比を低段
側、高段側で適当に設定することができるので圧縮機効
率を向上させる効果がある。さらに、冷凍サイクル等で
用いた場合には液冷媒を密閉シェル内に噴射することに
よって、吐出温度の低減やモータの冷却を十分に行なう
ことができ、材料の選択など設計上も非常に有利になる
効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例の密閉型ロータリー圧縮機と
それを用いた冷凍サイクルの構成図、第2図は本発明の
異なる実施例の密閉型ロータリー圧縮機とそれを用いた
冷凍サイクルの構成図および断面図である。 2,22……密閉シェル、4,27……低段側圧縮機構、5,27′
……高段側圧縮機構、4d,35……低段吸入管、4e,36……
低段吐出管、5d,38……高段吐出管、5e,37……高段吸入
管、6,32……上軸受、7……中軸受、8,33……下軸受、
14,42……減圧器、15,43……噴射ポート。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】冷凍サイクル中の圧縮機の密閉シェル、前
    記密閉シェル内に吐出管を開口させて設けた低段側圧縮
    機構、前記密閉シェル内に吸入管を開口させて設けた高
    段側圧縮機構、出口側を前記低段側圧縮機構の吸入管に
    接続した蒸発器、入口側を前記高段側圧縮機構の吐出管
    に接続した凝縮器、および前記蒸発器の入口側と前記凝
    縮器の出口側とに接続され、冷媒を密閉シェル内に導入
    する噴射ポートを具備する密閉型ロータリー圧縮機。
  2. 【請求項2】密閉シェル内に圧縮機駆動用のモータを設
    け、モータをはさんで高段側圧縮機構の吸入管の入口と
    対向した密閉シェル位置に前記噴射ポートを設けた請求
    項1記載の密閉型ロータリー圧縮機。
  3. 【請求項3】低段側圧縮機構と高段側圧縮機構は、円筒
    型内壁面を有する一つのシリンダーと、前記シリンダー
    の回りを偏心回転して前記シリンダーの内壁面に接触し
    ながら転動する一つのピストンと、前記ピストンの外周
    面に先端が圧接しながら往復運動する二つのベーンとか
    ら構成された請求項1記載の密閉型ロータリー圧縮機。
  4. 【請求項4】低段側圧縮機構と高段側圧縮機構は、円筒
    型内壁面を有する一つのシリンダーと、前記シリンダー
    の回りを偏心回転して前記シリンダーの内壁面に接触し
    ながら転動する一つのピストンと、前記ピストンの外周
    面に先端が圧接しながら往復運動する二つのベーンとか
    ら構成された請求項1記載の密閉型ロータリー圧縮機。
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JP2008286037A (ja) * 2007-05-16 2008-11-27 Fujitsu General Ltd ロータリ圧縮機およびヒートポンプシステム
US7866962B2 (en) * 2007-07-30 2011-01-11 Tecumseh Products Company Two-stage rotary compressor

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