【実施例1】
【0010】
図1は、本発明に係るロータリ圧縮機の実施例を示す縦断面図であり、
図2は、実施例の第1及び第2の圧縮部の上から見た横断面図である。
【0011】
図1に示すように、実施例のロータリ圧縮機1は、密閉された縦置き円筒状の圧縮機筐体10の下部に配置された圧縮部12と、圧縮機筐体10の上部に配置され、回転軸15を介して圧縮部12を駆動するモータ11と、を備えている。
【0012】
モータ11のステータ111は、円筒状に形成され、圧縮機筐体10の内周面に焼きばめされて固定されている。モータ11のロータ112は、円筒状のステータ111の内部に配置され、モータ11と圧縮部12とを機械的に接続する回転軸15に焼きばめされて固定されている。
【0013】
圧縮部12は、第1の圧縮部12Sと、第1の圧縮部12Sと並列に配置され第1の圧縮部12Sの上側に積層された第2の圧縮部12Tと、を備えている。
図2に示すように、第1及び第2の圧縮部12S、12Tは、第1及び第2側方張出部122S、122Tに、放射状に第1及び第2吸入孔135S、135T、第1及び第2ベーン溝128S、128Tが設けられた環状の第1及び第2シリンダ121S、121Tを備えている。
【0014】
図2に示すように、第1及び第2シリンダ121S、121Tには、モータ11の回転軸15と同心に、円形の第1及び第2シリンダ内壁123S、123Tが形成されている。第1及び第2シリンダ内壁123S、123T内には、シリンダ内径よりも小さい外径の第1及び第2環状ピストン125S、125Tが夫々配置され、第1及び第2シリンダ内壁123S、123Tと、第1及び第2環状ピストン125S、125Tとの間に、冷媒ガスを吸入し圧縮して吐出する第1及び第2作動室130S、130Tが形成される。
【0015】
第1及び第2シリンダ121S、121Tには、第1及び第2シリンダ内壁123S、123Tから径方向に、シリンダ高さ全域に亘る第1及び第2ベーン溝128S、128Tが形成され、第1及び第2ベーン溝128S、128T内に、夫々平板状の第1及び第2ベーン127S、127Tが、摺動自在に嵌合されている。
【0016】
図2に示すように、第1及び第2ベーン溝128S、128Tの奥部には、第1及び第2シリンダ121S、121Tの外周部から第1及び第2ベーン溝128S、128Tに連通するように第1及び第2スプリング穴124S、124Tが形成されている。第1及び第2スプリング穴124S、124Tには、第1及び第2ベーン127S、127Tの背面を押圧する第1及び第2ベーンスプリング(図示せず)が挿入されている。
【0017】
ロータリ圧縮機1の起動時は、この第1及び第2ベーンスプリングの反発力により、第1及び第2ベーン127S、127Tが、第1及び第2ベーン溝128S、128T内から第1及び第2作動室130S、130T内に突出し、その先端が、第1及び第2環状ピストン125S、125Tの外周面に当接し、第1及び第2ベーン127S、127Tにより、第1及び第2作動室130S、130Tが、第1及び第2吸入室131S、131Tと、第1及び第2圧縮室133S、133Tとに区画される。
【0018】
また、第1及び第2シリンダ121S、121Tには、第1及び第2ベーン溝128S、128Tの奥部と圧縮機筐体10内とを、
図1に示す開口部Rで連通して圧縮機筐体10内の圧縮された冷媒ガスを導入し、第1及び第2ベーン127S、127Tに、冷媒ガスの圧力により背圧をかける第1及び第2圧力導入路129S、129Tが形成されている。
【0019】
第1及び第2シリンダ121S、121Tには、第1及び第2吸入室131S、131Tに外部から冷媒を吸入するために、第1及び第2吸入室131S、131Tと外部とを連通させる第1及び第2吸入孔135S、135Tが設けられている。
【0020】
また、
図1に示すように、第1シリンダ121Sと第2シリンダ121Tの間には、中間仕切板140が配置され、第1シリンダ121Sの第1作動室130S(
図2参照)と第2シリンダ121Tの第2作動室130T(
図2参照)とを区画、閉塞している。第1シリンダ121Sの下端部には、下端板160Sが配置され、第1シリンダ121Sの第1作動室130Sを閉塞している。また、第2シリンダ121Tの上端部には、上端板160Tが配置され、第2シリンダ121Tの第2作動室130Tを閉塞している。
【0021】
下端板160Sには、副軸受部161Sが形成され、副軸受部161Sに、回転軸15の副軸部151が回転自在に支持されている。上端板160Tには、主軸受部161Tが形成され、主軸受部161Tに、回転軸15の主軸部153が回転自在に支持されている。
【0022】
回転軸15は、互いに180°位相をずらして偏心させた第1偏心部152Sと第2偏心部152Tとを備え、第1偏心部152Sは、第1の圧縮部12Sの第1環状ピストン125Sに回転自在に嵌合し、第2偏心部152Tは、第2の圧縮部12Tの第2環状ピストン125Tに回転自在に嵌合している。
【0023】
回転軸15が回転すると、第1及び第2環状ピストン125S、125Tが、第1及び第2シリンダ内壁123S、123Tに沿って第1及び第2シリンダ121S、121T内を
図2の時計回りに公転し、これに追随して第1及び第2ベーン127S、127Tが往復運動する。この第1及び第2環状ピストン125S、125T及び第1及び第2ベーン127S、127Tの運動により、第1及び第2吸入室131S、131T及び第1及び第2圧縮室133S、133Tの容積が連続的に変化し、圧縮部12は、連続的に冷媒ガスを吸入し圧縮して吐出する。
【0024】
図1に示すように、下端板160Sの下側には、下マフラーカバー170Sが配置され、下端板160Sとの間に下マフラー室180Sを形成している。そして、第1の圧縮部12Sは、下マフラー室180Sに開口している。すなわち、下端板160Sの第1ベーン127S近傍には、第1シリンダ121Sの第1圧縮室133Sと下マフラー室180Sとを連通する第1吐出孔190S(
図2参照)が設けられ、第1吐出孔190Sには、圧縮された冷媒ガスの逆流を防止する第1吐出弁200Sが配置されている。
【0025】
下マフラー室180Sは、環状に形成された1つの室であり、第1の圧縮部12Sの吐出側を、下端板160S、第1シリンダ121S、中間仕切板140、第2シリンダ121T及び上端板160Tを貫通する冷媒通路136(
図2参照)を通して上マフラー室180T内に連通させる連通路の一部である。下マフラー室180Sは、吐出冷媒ガスの圧力脈動を低減させる。また、第1吐出弁200Sに重ねて、第1吐出弁200Sの撓み開弁量を制限するための第1吐出弁押え201Sが、第1吐出弁200Sとともにリベットにより固定されている。第1吐出孔190S、第1吐出弁200S及び第1吐出弁押え201Sは、下端板160Sの第1吐出弁部を構成している。
【0026】
図1に示すように、上端板160Tの上側には、上マフラーカバー170Tが配置され、上端板160Tとの間に上マフラー室180Tを形成している。上端板160Tの第2ベーン127T近傍には、第2シリンダ121Tの第2圧縮室133Tと上マフラー室180Tとを連通する第2吐出孔190T(
図2参照)が設けられ、第2吐出孔190Tには、圧縮された冷媒ガスの逆流を防止するリード弁型の第2吐出弁200Tが配置されている。また、第2吐出弁200Tに重ねて、第2吐出弁200Tの撓み開弁量を制限するための第2吐出弁押え201Tが、第2吐出弁200Tとともにリベットにより固定されている。上マフラー室180Tは、吐出冷媒の圧力脈動を低減させる。第2吐出孔190T、第2吐出弁200T及び第2吐出弁押え201Tは、上端板160Tの第2吐出弁部を構成している。
【0027】
第1シリンダ121S、下端板160S、下マフラーカバー170S、第2シリンダ121T、上端板160T、上マフラーカバー170T及び中間仕切板140は、複数の通しボルト175等により一体に締結されている。通しボルト175等により一体に締結された圧縮部12のうち、上端板160Tの外周部が、圧縮機筐体10にスポット溶接により固着され、圧縮部12を圧縮機筐体10に固定している。
【0028】
円筒状の圧縮機筐体10の外周壁には、軸方向に離間して下部から順に、第1及び第2貫通孔101、102が、第1及び第2吸入管104、105を通すために設けられている。また、圧縮機筐体10の外側部には、独立した円筒状の密閉容器からなるアキュムレータ25が、アキュムホルダー252及びアキュムバンド253により保持されている。
【0029】
アキュムレータ25の天部中心には、冷凍サイクルの蒸発器に接続するシステム接続管255が接続され、アキュムレータ25の底部に設けられた底部貫通孔257には、一端がアキュムレータ25の内部上方まで延設され、他端が、第1及び第2吸入管104、105の他端に接続される第1及び第2低圧連絡管31S、31Tが接続されている。
【0030】
冷凍サイクルの低圧冷媒をアキュムレータ25を介して第1及び第2の圧縮部12S、12Tに導く第1及び第2低圧連絡管31S、31Tは、吸入部としての第1及び第2吸入管104、105を介して第1及び第2シリンダ121S、121Tの第1及び第2吸入孔135S、135T(
図2参照)に接続されている。すなわち、第1及び第2吸入孔135S、135Tは、冷凍サイクルの蒸発器に並列に接続されている。
【0031】
圧縮機筐体10の天部には、冷凍サイクルと接続し高圧冷媒ガスを冷凍サイクルの凝縮器側に吐出する吐出部としての吐出管107が接続されている。すなわち、第1及び第2吐出孔190S、190Tは、冷凍サイクルの凝縮器に接続されている。
【0032】
圧縮機筐体10内には、およそ第2シリンダ121Tの高さまで潤滑油が封入されている。また、潤滑油は、回転軸15の下部に挿入される図示しないポンプ羽根により、回転軸15の下端部に取付けられた給油パイプ16から吸上げられ、圧縮部12を循環し、摺動部品の潤滑を行なうと共に、圧縮部12の微小隙間のシールをする。
【0033】
次に、
図3及び
図4を参照して、実施例のロータリ圧縮機1の特徴的な構成について説明する。実施例のロータリ圧縮機1は、家庭用の空気調和機に用いられるものである。
図3に示すように、中間仕切板140には、第1及び第2の圧縮部12S、12Tの第1及び第2作動室130S、130Tに連通する縦方向の噴射孔141と、噴射孔141に連通し液インジェクション(本実施例では、液インジェクションを実施しているが、ガスインジェクションを実施してもよい。)を行なうためのインジェクション管144の先端部を嵌合させる横孔142と、が設けられている。インジェクション管144の後部には、冷凍サイクルの組立時に、インジェクション連絡管146が接続される。
【0034】
図4に示すように、中間仕切板140には、第2環状ピストン125Tの上死点位置(第2偏心部152Tの偏心方向が第2ベーン127Tの位置を向くとき)から時計回りにα=305°回転した位置に、噴射孔141が設けられている。中心軸から噴射孔141までの距離はβ=22mm、噴射孔141の径はφ
1=1.2mmである。また、図示はしないが、第1及び第2シリンダ121S、121Tの内径はφ
2=56mm、第1及び第2環状ピストン125S、125Tの外径はφ
3=46mm、第1及び第2偏心部152S、152Tの偏心量はh=5mmである。また、第1偏心部152Sの偏心方向は、第2偏心部152Tの偏心方向に対して180°位相がずれている。
【0035】
次に、
図5〜
図11を参照して、第1及び第2の圧縮部12S、12T内での第1及び第2環状ピストン125S、125Tの公転にともなう噴射孔141の開閉動作について説明する。
図5は、第2の圧縮部の第2環状ピストンが上死点から時計回りに50°公転した状態を示す横断面図であり、
図6は、第1の圧縮部の第1環状ピストンが下死点から時計回りに50°公転した状態を示す横断面図であり、
図7は、第2の圧縮部の第2環状ピストンが上死点から時計回りに215°公転した状態を示す横断面図であり、
図8は、第1の圧縮部の第1環状ピストンが下死点から時計回りに215°公転した状態を示す横断面図であり、
図9は、第2の圧縮部の第2環状ピストンが上死点から時計回りに215°公転し、第1の圧縮部の第1環状ピストンが下死点から時計回りに215°公転した状態を示す部分拡大横断面図であり、
図10は、第2の圧縮部の第2環状ピストンが上死点から時計回りに230°公転した状態を示す横断面図であり、
図11は、第1の圧縮部の第1環状ピストンが下死点から時計回りに230°公転した状態を示す横断面図である。
【0036】
図5に示すように、第2環状ピストン125Tが上死点から50°公転したとき、噴射孔141は全開状態であり、第2作動室130Tに開口している。このとき、
図6に示すように、第1環状ピストン125Sは下死点から50°公転して、噴射孔141は全閉状態であり、第1作動室130Sとの連通は断たれている。なお、計算によれば、第2環状ピストン125Tが上死点からθ
1=33°公転すると噴射孔141を開き始め、θ
2=47°公転すると噴射孔141を全開する。また、第1環状ピストン125Sが下死点からω
1=22°公転すると噴射孔141を閉じ始め、ω
2=37°公転すると噴射孔141を全閉する。
【0037】
図7及び
図9に示すように、第2環状ピストン125Tが上死点から215°公転したとき、噴射孔141は半閉状態であり、第2作動室130Tへの開口は半閉状態にある。このとき、
図8及び
図9に示すように、第1環状ピストン125Sは下死点から215°公転して、噴射孔141は半開状態であり、第1作動室130Sへの開口は半開状態にある。なお、計算によれば、第2環状ピストン125Tが上死点からθ
3=202°公転すると噴射孔141を閉じ始め、θ
4=217°公転すると噴射孔141を全閉する。また、第1環状ピストン125Sが下死点からω
3=213°公転すると噴射孔141を開き始め、ω
4=227°公転すると噴射孔141を全開する。
【0038】
図10に示すように、第2環状ピストン125Tが上死点から230°公転したとき、噴射孔141は全閉状態であり、第2作動室130Tとの連通は断たれている。このとき、
図11に示すように、第1環状ピストン125Sは下死点から230°公転して、噴射孔141は全開状態であり、第1作動室130Sに開口している。
【0039】
図12は、第1及び第2の圧縮部内の第1及び第2環状ピストンの公転にともなう噴射孔の開閉状態を示す図であり、上記の説明をグラフ化したものである。
図12において、横軸は、環状ピストン125S、125Tの下死点、上死点からの公転角度であり、縦軸は、噴射孔141の開口率である。
図12に示すように、第1環状ピストン125Sが下死点からω
1=22°公転すると噴射孔141を閉じ始め、ω
2=37°公転すると噴射孔141を全閉する。また、第2環状ピストン125Tが上死点からθ
1=33°公転すると噴射孔141を開け始め、θ
2=47°公転すると噴射孔141を全開する。
【0040】
さらに、第2環状ピストン125Tが上死点からθ
3=202°公転すると噴射孔141を閉じ始め、θ
4=217°公転すると噴射孔141を全閉する。また、第1環状ピストン125Sが下死点からω
3=213°公転すると噴射孔141を開き始め、ω
4=227°公転すると噴射孔141を全開する。
図12に示すように、噴射孔141が第2作動室130Tと第1作動室130Sとを連通させる第1及び第2環状ピストン125S、125Tの公転角度範囲(上下開口角度)は、ω
2−θ
1=θ
4−ω
3=4°の範囲である。また、連通時の最大開口率は、全開を1とすると、0.14(14%)であり、0.2(20%)以下となっている。
【0041】
次に、容積の大小により小型機種、中型機種、大型機種とした圧縮機について説明する。
図13は、中型機種の噴射孔の直径をφ
1=0.8〜1.4mmとした場合の第1及び第2環状ピストンの公転にともなう噴射孔の開閉状態を示す図であり、
図14は、小型機種の噴射孔の直径をφ
1=0.8〜1.4mmとした場合の第1及び第2環状ピストンの公転にともなう噴射孔の開閉状態を示す図であり、
図15は、大型機種の噴射孔の直径をφ
1=0.8〜1.4mmとした場合の第1及び第2環状ピストンの公転にともなう噴射孔の開閉状態を示す図である。
【0042】
図13に示すように、本発明のロータリ圧縮機1は、中型機種においては、噴射孔141の直径φ
1を、0.8mm<φ
1≦1.4mm、噴射孔141を第2作動室130Tと第1作動室130Sとに開口させる第1及び第2環状ピストン125S、125Tの公転角度範囲(上下開口角度)を0°より大きく6°以下、連通時の開口率を20%以下としている。
【0043】
図14に示すように、本発明のロータリ圧縮機1は、小型機種においては、噴射孔141の直径φ
1を1.1mm<φ
1≦1.4mm、噴射孔141を第2作動室130Tと第1作動室130Sとに開口させる第1及び第2環状ピストン125S、125Tの公転角度範囲(上下開口角度)を0°より大きく3°以下、連通時の開口率を20%以下としている。
【0044】
図15に示すように、本発明のロータリ圧縮機1は、大型機種においては、噴射孔141の直径φ
1を0.8mm<φ
1≦1.4mm、噴射孔141を第2作動室130Tと第1作動室130Sとに開口させる第1及び第2環状ピストン125S、125Tの公転角度範囲(上下開口角度)を0°より大きく6°以下、連通時の開口率を20%以下としている。
【0045】
以上をまとめると、本発明のロータリ圧縮機1は、小型機種〜大型機種において、噴射孔141の直径φ
1を0.8mm<φ
1≦1.4mm、噴射孔141を第2作動室130Tと第1作動室130Sとに開口させる第1及び第2環状ピストン125S、125Tの公転角度範囲(上下開口角度)を0°より大きく6°以下、連通時の開口率を20%以下としている。
【0046】
本発明によれば、噴射孔141の直径φ
1を、0.8mm<φ
1≦1.4mmと大きくしたので、必要なインジェクション流量を確保することができ、孔加工も容易である。また、噴射孔141を第2作動室130Tと第1作動室130Sとに開口させる第1及び第2環状ピストン125S、125Tの公転角度範囲(上下開口角度)を0°より大きく6°以下、連通時の開口率を20%以下としているので、噴射孔141の配置可能領域が広い。なお、第1及び第2作動室130S、130Tが連通するときの噴射孔141の開口率を20%以下としているので、圧力の高い作動室から圧力の低い作動室への圧縮冷媒ガスの漏れは問題とはならない。