ロータリコンプレッサ
【課題】第２の回転圧縮要素のベーンに背圧を支障なく加えられる構造で、部品の簡素化及びシール性の向上を図った、内部中間圧型多段圧縮式のロータリコンプレッサを提供する。
【解決手段】ロータリコンプレッサは、密閉容器内に電動要素と、該電動要素で駆動される第１及び第２の回転圧縮要素３２、３４を備え、第２の回転圧縮要素３４を構成するシリンダ３８及び電動要素の回転軸１６に形成された偏心部に嵌合されてシリンダ３８内で偏心回転するローラと、シリンダ３８の開口面を閉塞する上部支持部材５４と、ローラに当接してシリンダ３８内を低圧室側と高圧室側に区画するベーンと、ベーンに背圧を加えるための背圧室とを備え、上部支持部材５４にシリンダ３８内の高圧室側と背圧室とを連通する背圧通路７２を設けると共に、下部支持部材５６を焼結材とし、下部カバーとのシール面の加工後に、スチーム処理を施すことでシール性を向上させた。
【解決手段】ロータリコンプレッサは、密閉容器内に電動要素と、該電動要素で駆動される第１及び第２の回転圧縮要素３２、３４を備え、第２の回転圧縮要素３４を構成するシリンダ３８及び電動要素の回転軸１６に形成された偏心部に嵌合されてシリンダ３８内で偏心回転するローラと、シリンダ３８の開口面を閉塞する上部支持部材５４と、ローラに当接してシリンダ３８内を低圧室側と高圧室側に区画するベーンと、ベーンに背圧を加えるための背圧室とを備え、上部支持部材５４にシリンダ３８内の高圧室側と背圧室とを連通する背圧通路７２を設けると共に、下部支持部材５６を焼結材とし、下部カバーとのシール面の加工後に、スチーム処理を施すことでシール性を向上させた。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、密閉容器内に電動要素にて駆動される第１及び第２の回転圧縮要素を備え、第１の回転圧縮要素で圧縮され、密閉容器内に吐出された中間圧のガスを第２の回転圧縮要素で圧縮するロータリコンプレッサに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来よりこの種ロータリコンプレッサは、密閉容器の下部に第１及び第２の回転圧縮要素、上部に電動要素が設けられ、シリンダとこのシリンダの下の開口面を閉塞する支持部材と電動要素の回転軸に一体形成された偏心部によりシリンダの内壁に沿って回転するローラと、このローラに先端部が当接してシリンダに設けられた溝内を往復摺動するベーンとから構成される第１の回転圧縮要素と、シリンダとこのシリンダの上の開口面を閉塞する支持部材と電動要素の回転軸に一体形成され前記第１の回転圧縮要素に設けた偏心部と１８０度対向して設けられた偏心部によりシリンダの内壁に沿って回転するローラと、このローラに先端部が当接してシリンダに設けられた溝内を往復摺動するベーンとで構成される第２の回転圧縮要素にて構成されている。（例えば、特許文献１参照）
【特許文献１】特開平２−２９４５８７号公報
【０００３】
そして、第１の回転圧縮要素の吸込ポートからガス（冷媒ガス）がシリンダの低圧室側に吸入され、ローラとベーンの動作により圧縮されて中間圧となりシリンダの高圧室側より吐出ポート、吐出消音室を経て密閉容器内に吐出される。密閉容器内に吐出された中間圧のガスは第２の回転圧縮要素の吸込ポートからシリンダの低圧室側に吸入され、ローラとベーンの動作により２段目の圧縮が行なわれて高温高圧のガスとなり、高圧室側より吐出ポート、吐出消音室を経て吐出される。
【０００４】
ロータリコンプレッサから吐出されたガスは冷媒回路の放熱器に流入し、放熱した後、膨張弁で絞られて蒸発器で吸熱し、ロータリコンプレッサの第１の回転圧縮要素に吸入されるサイクルを繰り返す。
【０００５】
前記第２の回転圧縮要素の圧縮室内に吐出された高圧の冷媒は、第２の回転圧縮要素の圧縮室内からベーンの背面まで設けられた導入路を通って、ベーンの背面に設けられた背圧室内に入り、ベーンの背圧室内を２段目吐出圧力で満たている。これにより、第２の回転圧縮要素に設けられたベーンを後より押す力として作用させていた。即ち、従来のロータリコンプレッサは、第２の回転圧縮要素への吐出圧力をベーンの背圧としてベーンをローラに押し付けるように構成し、第２の回転圧縮要素の圧縮室内の圧力が高くなっても、ベーンがその力に対抗できるだけの背圧を得られるように構成していた。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
このようなロータリコンプレッサに取り付けられたベーンは、シリンダの半径方向に設けられた案内溝にシリンダの半径方向に移動自在に挿入される。そして、このベーンはローラ側に押し付ける必要があるため、従来よりスプリングによる付勢力と背圧室からの背圧によってベーンをローラに押し付ける構造が取られているが、内部中間圧のロータリコンプレッサの第２の回転圧縮要素では、シリンダ内の圧力が密閉容器内の中間圧より高くなるため、密閉容器内の圧力をベーンの背圧として利用することができず、ベーンをローラ側への付勢するのに支障が生じる。また、下部支持部材には吐出消音室及び密閉容器との連通路等の加工が必要であり、コストＵＰとなっていた。また、下部支持部材と下部カバーによって形成される吐出消音室のシール性を保つために、下部カバーと下部支持部材との間にガスケットが介設されていた。
【０００７】
本発明は、係る従来技術の課題を解決するために成されたものであり、第２の回転圧縮要素のベーンに背圧を支障無く加えられる構造であると共に、下部支持部材と下部カバーにより形成される吐出消音室のシール性を向上させた、所謂内部中間圧型多段圧縮式のロータリコンプレッサを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
即ち、本発明のロータリコンプレッサでは、密閉容器内に電動要素と、該電動要素にて駆動される第１及び第２の回転圧縮要素を備え、第１の回転圧縮要素で圧縮されたガスを密閉容器内に吐出し、更にこの吐出された中間圧のガスを第２の回転圧縮要素で圧縮するものにおいて、第２の回転圧縮要素を構成するためのシリンダ及び電動要素の回転軸に形成された偏心部に嵌合されてシリンダ内で偏心回転するローラと、シリンダの開口面を閉塞する閉塞部材と、ローラに当接してシリンダ内を低圧室側と高圧室側に区画するベーンと、ベーンに背圧を加えるための背圧室と、閉塞部材に形成され、シリンダ内の高圧室側と背圧室とを連通する背圧通路とを備えているので、背圧通路を介してシリンダ内の高圧室側の圧力を背圧室に供給することができるようになる。また、吐出圧以下をベーン背圧として利用するため、ベーンノーズ部の信頼性の向上となると共にベーン上死点への移動に要する所要動力を軽減できる。また、下部支持部材を鉄系の焼結材にすることにより、複雑な加工の低減を図ると共に、下部支持部材の下部カバーを取り付ける側の面に加工を加えた後、スチーム処理を施すことにより、吐出消音室のシール性をも向上させることができる。
【０００９】
これにより、密閉容器内が中間圧となるロータリコンプレッサにおいて、ベーンをローラ側に付勢するための背圧を支障無く印加することが可能となる。特に、閉塞部材に背圧通路を形成してるので、背圧通路の加工が容易となり、且つ、シリンダの構造を簡素化が図れる。また、下部軸受けの加工工数低減により、生産コストの低減を図ることができるようになると共に、吐出消音室のシール性を向上させることによるマフラー効果を向上させることができる。
【００１０】
請求項２の発明のロータリコンプレッサでは、上記に加えて背圧通路の高圧室側の開口は、ローラの回転位置によって当該ローラにより開閉されるので、例えば請求項３の如くローラの回転位置が９０°以上３００°以下の範囲で背圧通路の開口を開放させることにより、シリンダ内に吸い込まれた当初の吸込圧力のガスが背圧室に入って再膨張し、圧縮効率が低下することや、圧縮最終段階で高圧となったガスが背圧室に入り、ベーン付勢力が過大となって入力の増加、或いは、ベーンとローラの耐久性が低下する等の不都合を効果的に解消することができるようになる。
【００１１】
これにより、本発明によればロータリコンプレッサの構造を簡素化しながら運転効率と耐久性及び入力低減などを改善することができるようになるものである。
【発明の効果】
【００１２】
以上詳述した如く本発明によれば、密閉容器内に電動要素と、該電動要素にて駆動される第１及び第２の回転圧縮要素を備え、第１の回転圧縮要素で圧縮されたガスを密閉容器内に吐出し、更にこの吐出された中間圧のガスを第２の回転圧縮要素で圧縮するロータリコンプレッサにおいて、第２の回転圧縮要素を構成するためのシリンダ及び電動要素の回転軸に形成された偏心部に嵌合されてシリンダ内で偏心回転するローラと、シリンダの開口面を閉塞する閉塞部材と、ローラに当接してシリンダ内を低圧室側と高圧室側に区画するベーンと、ベーンに背圧を加えるための背圧室と、閉塞部材に形成され、シリンダ内の高圧室側と背圧室とを連通する背圧通路とを備えているので、背圧通路を介してシリンダ内の高圧室側の圧力を背圧室に供給することができるようになる。また、下部軸受けを鉄系の焼結材にすることにより、複雑な加工の低減が図れるようになるものである。
【００１３】
これにより、密閉容器内が中間圧となるロータリコンプレッサにおいて、ベーンをローラ側に付勢するための背圧を支障無く印加することが可能となる。特に、閉塞部材に背圧通路を形成してるので、背圧通路の加工が容易となり、且つ、、シリンダの構造を簡素化が図れる。また、下部軸受けの加工工数低減により、生産コストの低減を図ることができるようになるものである。
【００１４】
請求項２の発明のロータリコンプレッサでは、上記に加えて背圧通路の高圧室側の開口は、ローラの回転位置によって当該ローラにより開閉されるので、例えば請求項３の如くローラの回転位置が９０°以上３００°以下の範囲で背圧通路の開口を開放させることにより、シリンダ内に吸い込まれた当初の吸込圧力のガスが背圧室に入って再膨張し、圧縮効率が低下することや、圧縮最終段階で高圧となったガスが背圧室に入り、ベーン付勢力が過大となって入力の増加、或いは、ベーンとローラの耐久性が低下する等の不都合を効果的に解消することができ
るようになる。
【００１５】
これにより、本発明によればロータリコンプレッサの構造を簡素化しながら運転効率と耐久性及び入力低減などを改善することができるようになるものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
次に、図面に基づき本発明の実施形態を詳述する。図１は本発明のロータリコンプレッサの実施例として、第１及び第２の回転圧縮要素３２、３４を備えた内部中間圧型多段（２段）圧縮式のロータリコンプレッサ１０の縦断面図、図２はロータリコンプレッサ１０の正面図、図３ロータリコンプレッサ１０の側面図、図４はロータリコンプレッサ１０のもう一つの縦断面図、図５はロータリコンプレッサ１０の更にもう一つの縦断面図、図６はロータリコンプレッサ１０の電動要素１４部分の平断面図、図７はロータリコンプレッサ１０の回転圧縮機構部１８の拡大断面図をそれぞれ示している。
【００１７】
各図において、１０は二酸化炭素（ＣＯ２）を冷媒として使用する内部中間圧型多段圧縮式のロータリコンプレッサで、このロータリコンプレッサ１０は鋼板からなる円筒状の密閉容器１２と、この密閉容器１２の内部空間の上側に配置収納された電動要素１４及びこの電動要素１４の下側に配置され、電動要素１４の回転軸１６により駆動される第１の回転圧縮要素３２（１段目）及び第２の回転圧縮要素３４（２段目）からなる回転圧縮機構部１８にて構成されている。
【００１８】
尚、実施例のロータリコンプレッサ１０の高さ寸法は２２０ｍｍ（外径１２０ｍｍ）、電動要素１４の高さ寸法は約８０ｍｍ（外径１１０ｍｍ）、回転圧縮機構部１８の高さ寸法は約７０ｍｍ（外径１１０ｍｍ）で、電動要素１４と回転圧縮機構部１８との間隔は約５ｍｍとなっている。また、第２の回転圧縮要素３４の排除容積は第１の回転圧縮要素３２の排除容積よりも小さく設定されている。
【００１９】
密閉容器１２は実施例では厚さ４．５ｍｍの鋼板より構成され、底部をオイル溜とし、電動要素１４と回転圧縮機構部１８を収納する容器本体１２Ａと、この容器本体１２Ａの上部開口を閉塞する略椀状のエンドキャップ（蓋体）１２Ｂとで構成され、且つ、このエンドキャップ１２Ｂの上面中心には円形の取付孔１２Ｄが形成されており、この取付孔１２Ｄには電動要素１４に電力を供給するためのターミナル（配線を省略）２０が取り付けられている。
【００２０】
この場合、ターミナル２０周囲のエンドキャップ１２Ｂには、座押成形によって所定曲率の段差部１２Ｃが環状に形成されている。また、ターミナル２０は電気的端子１３９が貫通して取り付けられた円形のガラス部２０Ａと、このガラス部２０Ａの周囲に形成され、斜め外下方に鍔状に張り出した金属製の取付部２０Ｂとから構成されている。
【００２１】
取付部２０Ｂの厚さ寸法は２．４±０．５ｍｍとされている。そして、ターミナル２０は、そのガラス部２０Ａを下側から取付孔１２Ｄに挿入して上側に臨ませ、取付部２０Ｂを取付孔１２Ｄの周縁に当接させた状態でエンドキャップ１２Ｂの取付孔１２Ｄ周縁に取付部２０Ｂを溶接することで、エンドキャップ１２Ｂに固定されている。
【００２２】
電動要素１４は、密閉容器１２の上部空間の内周面に沿って環状に取り付けられたステータ２２と、このステータ２２の内側に若干の間隙を設けて挿入配置されたロータ２４とからなる。このロータ２４は中心を通り鉛直方向に延びる回転軸１６に固定されている。
【００２３】
ステータ２２は、ドーナッツ状の電磁鋼板を積層した積層体２６と、この積層体２６の歯部に直巻き（集中巻き）方式により巻装されたステータコイル２８を有している（図６）。また、ロータ２４もステータ２２と同様に電磁鋼板の積層体３０で形成され、この積層体３０内に永久磁石ＭＧを挿入して構成されている。
【００２４】
前記第１の回転圧縮要素３２と第２の回転圧縮要素３４との間には中間仕切板３６が挟持されている。即ち、第１の回転圧縮要素３２と第２の回転圧縮要素３４は、中間仕切板３６と、この中間仕切板３６の上下に配置されたシリンダ３８、シリンダ４０と、この上下シリンダ３８、４０内を１８０度の位相差を有して回転軸１６に設けた上下偏心部４２、４４に嵌合されて偏心回転する上下ローラ４６、４８と、この上下ローラ４６、４８に当接して上下シリンダ３８、４０内をそれぞれ低圧室側と高圧室側に区画する後述する上下ベーン５０（下側のベーンは図示せず）と、上シリンダ３８の上側の開口面及び下シリンダ４０の下側の開口面を閉塞して回転軸１６の軸受けを兼用する閉塞部材としての上部支持部材５４と下部支持部材５６にて構成される。
【００２５】
上部支持部材５４および下部支持部材５６には、吸込ポート１６１、１６２にて上下シリンダ３８、４０の内部とそれぞれ連通する吸込通路５８、６０と、凹陥した吐出消音室６２、６４が形成されると共に、これら両吐出消音室６２、６４の開口部はそれぞれカバーにより閉塞される。即ち、吐出消音室６２はカバーとしての上部カバー６６、吐出消音室６４はカバーとしての下部カバー６８にて閉塞される。
【００２６】
この場合、上部支持部材５４の中央には軸受け５４Ａが起立形成されており、この軸受け５４Ａ内面には筒状のブッシュ１２２が装着されている。また、下部支持部材５６の中央には軸受け５６Ａが貫通形成されており、この軸受け５６Ａ内面にも筒状のブッシュ１２３が装着されている。これらブッシュ１２２、１２３は後述する如き摺動性の良い材料にて構成されており、回転軸１６はこれらブッシュ１２２、１２３を介して上部支持部材５４の軸受け５４Ａと下部支持部材５６の軸受け５６Ａに保持される。
【００２７】
この場合、下部カバー６８はドーナッツ状の円形鋼板から構成されており、周辺部の４箇所を主ボルト１２９・・・によって下から下部支持部材５６に固定され、吐出ポート４１にて第１の回転圧縮要素３２の下シリンダ４０内部と連通する吐出消音室６４の下面開口部を閉塞する。この主ボルト１２９・・・の先端は上部支持部材５４に螺合する。下部カバー６８の内周縁は下部支持部材５６の軸受け５６Ａ内面より内方に突出しており、これによって、ブッシュ１２３の下端面は下部カバー６８によって保持され、脱落が防止されている（図９）。図１０
は下部支持部材５６の下面を示しており、１２８は吐出消音室６４内において吐出ポート４１を開閉する第１の回転圧縮要素３２の吐出弁である。
【００２８】
ここで、下部支持部材５６は鉄系の焼結材料（若しくは鋳物でも可）により構成されており、下部カバー６８を取り付ける側の面（下面）は、平面度０．１ｍｍ以下に加工された後、スチーム処理が加えられている。このスチーム処理によって下部カバー６８を取り付ける側の面は酸化鉄となるため、焼結材料内部の孔が塞がれてシール性が向上する。これにより、下部カバー６８と下部支持部材５６間にガスケットを介設する必要が無くなる。
【００２９】
尚、吐出消音室６４と密閉容器１２内における上部カバー６６の電動要素１４側は、上下シリンダ３８、４０や中間仕切板３６を貫通する孔である連通路６３にて連通されている（図４）。この場合、連通路６３の上端には中間吐出管１２１が立設されており、この中間吐出管１２１は上方の電動要素１４のステータ２２に巻装された相隣接するステータコイル２８、２８間の隙間に指向している（図６）。
【００３０】
また、上部カバー６６は吐出ポート３９にて第２の回転圧縮要素３４の上シリンダ３８内部と連通する吐出消音室６２の上面開口部を閉塞し、密閉容器１２内を吐出消音室６２と電動要素１４側とに仕切る。この上部カバー６６は図１１に示す如く厚さ２ｍｍ以上１０ｍｍ以下（実施例では最も望ましい６ｍｍとされている）であって、前記上部支持部材５４の軸受け５４Ａが貫通する孔が形成された略ドーナッツ状の円形鋼板から構成されており、上部支持部材５４との間にビード付きのガスケット１２４（図１２）を挟み込んだ状態で、当該ガスケット１２４を介して周辺部が４本の主ボルト７８・・・により、上から上部支持部材５４に固定されている。この主ボルト７８・・・の先端は下部支持部材５６に螺合する。
【００３１】
上部カバー６６を係る厚さ寸法とすることで、密閉容器１２内よりも高圧となる吐出消音室６２の圧力に十分に耐えながら、小型化を達成し、電動要素１４との絶縁距離を確保することもできるようになる。更に、この上部カバー６６の内周縁と軸受け５４Ａの外面間にはＯリング１２６が設けられている（図１２）。係るＯリング１２６により軸受け５４Ａ側のシールを行なうことで、上部カバー６６の内周縁で十分にシールを行ない、ガスリークを防ぐことができるようになり、吐出消音室６２の容積拡大が図れると共に、Ｃリングにより上部カバー６６の内周縁側を軸受け５４Ａに固定する必要も無くなる。
【００３２】
ここで、図１１において１２７は吐出消音室６２内において吐出ポート３９を開閉する第２の回転圧縮要素３４の吐出弁である。
【００３３】
次に、上シリンダ３８の下側の開口面及び下シリンダ４０の上側の開口面を閉塞する中間仕切板３６内には、上シリンダ３８内の吸込側に対応する位置に、図１３、図１４に示す如く外周面から内周面に至り、外周面と内周面とを連通して給油路を構成する貫通孔１３１が穿設されており、この貫通孔１３１の外周面側の封止材１３２を圧入して外周面側の開口を封止している。また、この貫通孔１３１の中途部には上側に延在する連通孔１３３が穿設されている。
【００３４】
一方、上シリンダ３８の吸込ポート１６１（吸込側）には中間仕切板３６の連通孔１３３に連通する連通孔１３４が穿設されている（図１５）。また、回転軸１６内には図７に示す如く軸中心に鉛直方向のオイル孔８０と、このオイル孔８０に連通する横方向の給油孔８２、８４（回転軸１６の上下偏心部４２、４４にも形成されている）が形成されており、中間仕切板３６の貫通孔１３１の内周面側の開口は、これらの給油孔８２、８４を介してオイル孔８０に連通している。
【００３５】
後述する如く密閉容器１２内は中間圧となるため、２段目で高圧となる上シリンダ３８内にはオイルの供給が困難となるが、中間仕切板３６を係る構成としたことにより、密閉容器１２内の底部のオイル溜めから汲み上げられてオイル孔８０を上昇し、給油孔８２、８４から出たオイルは、中間仕切板３６の貫通孔１３１に入り、連通孔１３３、１３４から上シリンダ３８の吸込側（吸込ポート１６１）に供給されるようになる。
【００３６】
図１６中Ｌは上シリンダ３８の吸入側の圧力変動を示し、図中Ｐ１は中間仕切板３６の内周面の圧力を示す。この図にＬ１で示す如く上シリンダ３８の吸込側の圧力（吸入圧力）は、吸入過程においては吸入圧損により中間仕切板３６の内周面側の圧力よりも低下する。この期間に中間仕切板３６の貫通孔１３１、連通孔１３３から上シリンダ３８の連通孔１３４を介して上シリンダ３８内に給油が成されることになる。
【００３７】
上述の如く上下シリンダ３８、４０、中間仕切板３６、上下支持部材５４、５６及び上下カバー６６、６８はそれぞれ４本の主ボルト７８・・・と主ボルト１２９・・・にて上下から締結されるが、更に、上下シリンダ３８、４０、中間仕切板３６、上下支持部材５４、５６は、これら主ボルト７８、１２９の外側に位置する補助ボルト１３６、１３６により締結される（図４）。この補助ボルト１３６は上部支持部材５４側から挿入され、先端は下支持部材５６に螺合している。
【００３８】
また、この補助ボルト１３６は前述したベーン５０の後述する案内溝７０の近傍に位置している。このように補助ボルト１３６、１３６を追加して回転圧縮機構部１８を一体化することで、内部が極めて高圧となることに対するシール性の確保が成されると共に、ベーン５０の案内溝７０の近傍を締め付けるので、後述する背圧室７４からベーン５０に加える高圧の背圧がリークする不都合も防止できるようになる。
【００３９】
一方、上シリンダ３８内には前述したベーン５０を収納する案内溝７０と、この案内溝７０の外側に位置してバネ部材としてのスプリング７６を収納する収納部７０Ａが形成されており、この収納部７０Ａは案内溝７０側と密閉容器１２（容器本体１２Ａ）側に開口している（図８）。前記スプリング７６はベーン５０の外側端部に当接し、常時ベーン５０をローラ４６側に付勢する。そして、このスプリング７６の密閉容器１２側の収納部７０Ａ内には金属製のプラグ１３７が設けられ、スプリング７６の抜け止めの役目を果たす。
【００４０】
この場合、プラグ１３７の外寸は収納部７０Ａの内寸よりも小さく設定され、プラグ１３７は収納部７０Ａ内に隙間嵌めにより挿入される。また、プラグ１３７の周面には当該プラグ１３７と収納部７０Ａの内面間をシールするためのＯリング１３８が取り付けられている。そして、上シリンダ３８の外端、即ち、収納部７０Ａの外端と密閉容器１２の容器本体１２Ａ間の間隔は、Ｏリング１３８からプラグ１３７の密閉容器１２側の端部までの距離よりも小さく設定されている。係る寸法関係としたことにより、プラグ１３７を収納部７０Ａ内に圧入固定する場合の如く、上シリンダ３８が変形して上部支持部材５４との間のシール性が低下し、性能悪化を来す不都合を未然に回避することができるようになる。
【００４１】
尚、プラグ１３７の外寸を収納部７０Ａの内寸よりも小さく設定して、プラグ１３７を収納部７０Ａ内に隙間嵌めした場合でも、上シリンダ３８と密閉容器１２間の間隔をＯリング１３８からプラグ１３７の密閉容器１２側の端部までの距離よりも小さく設定しているので、スプリング７６側の高圧（ベーン５０の背圧）によってプラグ１３７が収納部７０Ａから押し出される方向に移動しても、密閉容器１２に当接して移動が阻止された時点で依然Ｏリング１３８は収納部７０Ａ内に位置してシールするので、プラグ１３７の機能には何ら問題は生じない。
【００４２】
一方、上シリンダ３８内の案内溝７０のローラ４６とは反対側には、ベーン５０をローラ４６に付勢する背圧を当該ベーン５０に印加するための前述した背圧室７４が形成されている。この背圧室７４は、中間仕切板３６と上部支持部材５４間に渡って略円筒形状を呈して上シリンダ３８内に貫通して形成されている（図１９）。該背圧室７４は収納部７０Ａと案内溝７０に連通しており、後述する背圧通路７２から上シリンダ３８内の高圧室側のガスを背圧室７４に流入させて案内溝７０内のベーン５０の背後から背圧を加えベーン５０をローラ４６側に付
勢する。
【００４３】
そして、前記背圧通路７２は上部支持部材５４（閉塞部材）内に形成されている。この背圧通路７２の一端は上シリンダ３８内の高圧室側に対応する位置の上部支持部材５４下面に形成した開口７２Ａにて上シリンダ３８内に開口すると共に、他端は背圧室７４に対応する位置の上部支持部材５４下面にて開口し（図２０参照）、上シリンダ３８内の高圧室側と背圧室７４とを連通している。そして、シリンダ３８内の高圧室側の圧力は背圧通路７２を介して背圧室７４に供給される。該背圧通路７２の高圧室側の開口は、ベーン５０が最も突出したときのローラ４６の回転位置を１８０°とした場合、当該ローラ４６の回転位置（１８０°）を含むその前後所定範囲の回転位置において、ローラ４６は背圧通路７２の開口７２Ａを開放する。
【００４４】
この場合、実施例ではローラ４６の回転位置が１８０°（図１９中（Ｃ）の位置）の前後所定範囲であるローラ４６の回転位置が９０°以上３００°以下の範囲で背圧通路７２の開口７２Ａは開放されるように当該開口７２Ａは配置されている。即ち、ローラ４６が回転してその回転位置が９０°となった位置（図１９中（Ｆ））で開口７２Ａは開放され、３００°となった位置（図１９中（Ｂ））で閉じられる。従って、この９０°以上３００°の回転位置で背圧通路７２を介し、上シリンダ３８内の高圧室側の圧力は背圧室７４に供給されることになる。
【００４５】
これにより、上シリンダ３８内の高圧室側の冷媒ガスを背圧室７４に流入させてベーン５０に背圧を加えられるので、ベーン５０をローラ４６側に付勢することが可能となる。
【００４６】
ところで、回転軸１６と一体に１８０度の位相差を持って形成される上下偏心部４２、４４の相互間を連結する連結部９０は、その断面形状を回転軸１６の円形断面より断面積を大きくして剛性を持たせるために非円形状の例えばラグビーボール状とされている（図１７）。即ち、回転軸１６に設けた上下偏心部４２、４４を連結する連結部９０の断面形状は上下偏心部４２、４４の偏心方向に直交する方向でその肉厚を大きくしている（図中ハッチングの部分）。
【００４７】
これにより、回転軸１６に一体に設けられた上下偏心部４２、４４を連結する連結部９０の断面積が大きくし、断面２次モーメントを増加させて強度（剛性）を増し、耐久性と信頼性を向上させている。特に使用圧力の高い冷媒を２段圧縮する場合、高低圧の圧力差が大きいために回転軸１６にかかる荷重も大きくなるが、連結部９０の断面積を大きくしてその強度（剛性）を増し、回転軸１６が弾性変形してしまうのを防止している。
【００４８】
この場合、上側の偏心部４２の中心をＯ１とし、下側の偏心部４４の中心をＯ２とすると、偏心部４２の偏心方向側の連結部９０の面の円弧の中心はＯ１、偏心部４４の偏心方向側の連結部９０の面の円弧の中心はＯ２としている。これにより、回転軸１６を切削加工機にチャックして上下偏心部４２、４４と連結部９０を切削加工する際、偏心部４２を加工した後、半径のみを変更して連結部９０の一面を加工し、チャック位置を変更して連結部９０の他面を加工し、半径のみを変更して偏心部４４を加工すると云う作業が可能となる。これにより、回転軸１６をチャックし直す回数が減少して生産性が著しく改善されるようになる。
【００４９】
そして、この場合冷媒としては地球環境にやさしく、可燃性および毒性等を考慮して自然冷媒である炭酸ガスの一例としての前記二酸化炭素（ＣＯ２）を使用し、潤滑油としてのオイルは、例えば鉱物油（ミネラルオイル）、アルキルベンゼン油、エーテル油、エステル油等既存のオイルが使用される。
【００５０】
密閉容器１２の容器本体１２Ａの側面には、上部支持部材５４と下部支持部材５６の吸込通路５８、６０、吐出消音室６２及び上部カバー６６の上側（電動要素１４の下端に略対応する位置）に対応する位置に、スリーブ１４１、１４２、１４３及び１４４がそれぞれ溶接固定されている。スリーブ１４１と１４２は上下に隣接すると共に、スリーブ１４３はスリーブ１４１の略対角線上にある。また、スリーブ１４４はスリーブ１４１と略９０度ずれた位置にある。
【００５１】
そして、スリーブ１４１内には上シリンダ３８に冷媒ガスを導入するための冷媒導入管９２の一端が挿入接続され、この冷媒導入管９２の一端は上シリンダ３８の吸込通路５８に連通される。この冷媒導入管９２は密閉容器１２の上側を通過してスリーブ１４４に至り、他端はスリーブ１４４内に挿入接続されて密閉容器１２内に連通する。
【００５２】
また、スリーブ１４２内には下シリンダ４０に冷媒ガスを導入するための冷媒導入管９４の一端が挿入接続され、この冷媒導入管９４の一端は下シリンダ４０の吸込通路６０に連通される。この冷媒導入管９４の他端はアキュムレータ１４６の下端に接続されている。また、スリーブ１４３内には冷媒吐出管９６が挿入接続され、この冷媒吐出管９６の一端は吐出消音室６２に連通される。
【００５３】
上記アキュムレータ１４６は吸込冷媒の気液分離を行なうタンクであり、密閉容器１２の容器本体１２Ａの上部側面に溶接固定された密閉容器側のブラケット１４７にアキュムレータ側のブラケット１４８を介して取り付けられている。このブラケット１４８はブラケット１４７から上方に延在し、アキュムレータ１４６の上下方向の略中央部を保持しており、その状態でアキュムレータ１４６は密閉容器１２の側方に沿うかたちで配置される。
【００５４】
冷媒導入管９２はスリーブ１４１から出た後、実施例では右方に屈曲した後、上昇しており、アキュムレータ１４６の下端はこの冷媒導入管９２に近接するかたちとなる。そこで、アキュムレータ１４６の下端から降下する冷媒導入管９４は、スリーブ１４１から見て冷媒導入管９２の屈曲方向とは反対の左側を迂回してスリーブ１４２に至るように引き回されている（図３）。
【００５５】
即ち、上部支持部材５４と下部支持部材５６の吸込通路５８、６０にそれぞれ連通する冷媒導入管９２、９４は密閉容器１２から見て水平方向で反対の方向に屈曲されたかたちとされており、これにより、アキュムレータ１４６の上下寸法を拡大して容積を増やしても、各冷媒導入管９２、９４が相互に干渉しないように配慮されている。
【００５６】
また、スリーブ１４１、１４３、１４４の外面周囲には配管接続用のカプラが係合可能な鍔部１５１が形成されており、スリーブ１４２の内面には配管接続用のネジ溝１５２が形成されている。これにより、スリーブ１４１、１４３、１４４にはロータリコンプレッサ１０の製造工程における完成検査で気密試験を行なう場合に試験用配管のカプラを鍔部１５１に容易に接続できるようになると共に、スリーブ１４２にはネジ溝１５２を使用して試験用配管を容易にネジ止めできるようになる。特に、上下で隣接するスリーブ１４１と１４２は、一方のスリーブ１４１に鍔部１５１が、他方のスリーブ１４２にネジ溝１５２が形成されていることで、狭い空間で試験用配管を各スリーブ１４１、１４２に接続可能となる。
【００５７】
そして、実施例のロータリコンプレッサ１０は図１８に示すような給湯装置１５３の冷媒回路に使用される。即ち、ロータリコンプレッサ１０の冷媒吐出管９６は水加熱用のガスクーラ１５４の入口に接続される。このガスクーラ１５４が給湯装置１５３の図示しない貯湯タンクに設けられる。ガスクーラ１５４を出た配管は減圧装置としての膨張弁１５６を経て蒸発器１５７の入口に至り、蒸発器１５７の出口は冷媒導入管９４に接続される。また、冷媒導入管９２の中途部からは図２、図３では図示していないが除霜回路を構成するデフロスト管１５８が分岐し、流路制御装置としての電磁弁１５９を介してガスクーラ１５４の入口に至る冷媒吐出管９６に接続されている。尚、図１８ではアキュムレータ１４６は省略されている。
【００５８】
以上の構成で次に動作を説明する。尚、加熱運転では電磁弁１５９は閉じているものとする。ターミナル２０および図示されない配線を介して電動要素１４のステータコイル２８に通電されると、電動要素１４が起動してロータ２４が回転する。この回転により回転軸１６と一体に設けた上下偏心部４２、４４に嵌合された上下ローラ４６、４８が上下シリンダ３８、４０内を偏心回転する。
【００５９】
これにより、冷媒導入管９４および下部支持部材５６に形成された吸込通路６０を経由して、吸込ポート１６２から下シリンダ４０の低圧室側に吸入された低圧（一段目吸入圧ＬＰ：４ＭＰａＧ）の冷媒ガスは、ローラ４８とベーンの動作により圧縮されて中間圧（ＭＰ１：８ＭＰａＧ）となり下シリンダ４０の高圧室側より吐出ポート４１、下部支持部材５６に形成された吐出消音室６４から連通路６３を経て中間吐出管１２１から密閉容器１２内に吐出される。
【００６０】
このとき、中間吐出管１２１は上方の電動要素１４のステータ２２に巻装された相隣接するステータコイル２８、２８間の隙間に指向しているので、未だ比較的温度の低い冷媒ガスを電動要素１４方向に積極的に供給できるようになり、電動要素１４の温度上昇が抑制されるようになる。また、これによって、密閉容器１２内は中間圧（ＭＰ１）となる。
【００６１】
そして、密閉容器１２内の中間圧の冷媒ガスは、スリーブ１４４から出て（中間吐出圧は前記ＭＰ１）冷媒導入管９２及び上部支持部材５４に形成された吸込通路５８を経由して吸込ポート１６１から上シリンダ３８の低圧室側に吸入される（２段目吸入圧ＭＰ２）。吸入された中間圧の冷媒ガスは、ローラ４６とベーン５０の動作により２段目の圧縮が行なわれるが、ローラ４６の回転位置が９０°以上３００°以下の範囲で背圧通路７２の開口７２Ａは開放するように構成しており、ベーン５０に好適な背圧を加えられるのでベーン５０を円滑に動作させることができる。そして、吸入された中間圧の冷媒ガスは、ローラ４６とベーン５０の動作により２段目の圧縮が行なわれて高温高圧の冷媒ガスとなり（２段目吐出圧ＨＰ：１２ＭＰａＧ）、高圧室側から吐出ポート３９を通り上部支持部材５４に形成された吐出消音室６２、冷媒吐出管９６を経由してガスクーラ１５４内に流入する。このときの冷媒温度は略＋１００℃まで上昇しており、係る高温高圧の冷媒ガスは放熱して、貯湯タンク内の水を加熱し、約＋９０℃の温水を生成する。
【００６２】
上述した上シリンダ３８内における２段目の圧縮において、ローラ４６の回転角度位置が０°から始まる冷媒ガスの吸入初期段階は、上シリンダ３８内の高圧室側も吸入圧力（ＭＰ１）と同等である。そのため、この冷媒ガスが背圧室７４に流入すると、再膨張して圧縮効率が低下する。また、ベーン５０をローラ４６側に付勢する背圧としての機能も期待できない。
【００６３】
他方、ローラ４６の回転角度位置が３６０°に向かう冷媒ガスの圧縮最終段階では、高圧室側は上述した極めて高い高圧ＨＰとなるため、係る極めて高圧の冷媒ガスが背圧室７４に流入すると、背圧によるベーン５０をローラ４６に押し付ける力が過大となり、却ってベーン５０を案内溝７０側に押し込むための仕事量が大きくなって、入力（電力）が増大することで効率が低下する。
【００６４】
しかしながら、本発明では上述した如くローラ４６の回転位置が９０°以上３００°以下の範囲でのみ背圧通路７２の開口７２Ａをローラ４６が開放し、高圧室側と背圧室７４とを連通すると共に、０°〜９０°の範囲の吸入初期段階と３００°〜３６０°の圧縮最終段階では開口７２Ａを閉じて連通しないようにしているので、係る効率悪化を防止できる。また、ベーン５０をローラ４６に押し付ける背圧過剰も防止できるので、両者の耐久性も改善され、潤滑特性も良好となる。
【００６５】
一方、ガスクーラ１５４において冷媒自体は冷却され、ガスクーラ１５４を出る。そして、膨張弁１５６で減圧された後、蒸発器１５７に流入して蒸発し、アキュムレータ１４６（図１８では示していない）を経て冷媒導入管９４から第１の回転圧縮要素３２内に吸い込まれるサイクルを繰り返す。
【００６６】
特に、低外気温の環境ではこのような加熱運転で蒸発器１５７には着霜が成長する。その場合には電磁弁１５９を開放し、膨張弁１５６は全開状態として蒸発器１５７の除霜運転を実行する。これにより、密閉容器１２内の中間圧の冷媒（第２の回転圧縮要素３４から吐出された少量の高圧冷媒を含む）は、デフロスト管１５８を通ってガスクーラ１５４に至る。この冷媒の温度は＋５０〜＋６０℃程であり、ガスクーラ１５４では放熱せず、当初は逆に冷媒が熱を吸収するかたちとなる。そして、ガスクーラ１５４から出た冷媒は膨張弁１５６を通過し、蒸発器１５７に至るようになる。即ち、蒸発器１５７には略中間圧の比較的温度の高い冷媒が減圧されずに実質的に直接供給されるかたちとなり、これによって、蒸発器１５７は加熱され、除霜されることになる。
【００６７】
ここで、第２の回転圧縮要素３４から吐出された高圧冷媒を減圧せずに蒸発器１５７に供給して除霜した場合には、膨張弁１５６が全開のために第１の回転圧縮要素３２の吸込圧力が上昇し、これにより、第１の回転圧縮要素３２の吐出圧力（中間圧）が高くなる。この冷媒は第２の回転圧縮要素３４を通って吐出されるが、膨張弁１５６が全開のために第２の回転圧縮要素３４の吐出圧力が第１の回転圧縮要素３２の吸込圧力と同様となってしまうために第２の回転圧縮要素３４の吐出（高圧）と吸込（中間圧）で圧力の逆転現象が発生してしまう。しかしながら、上述の如く第１の回転圧縮要素３２から吐出された中間圧の冷媒ガスを密閉容器１２から取り出して蒸発器１５７の除霜を行なうようにしているので、係る高圧と中間圧の逆転現象を防止することができるようになる。
【００６８】
このように、上シリンダ３８内の高圧室側と背圧室７４とを連通する背圧通路７２とを上部支持部材５４に形成しているので、背圧通路７２を介してシリンダ３８内の高圧室側の圧力を背圧室７４に供給することができる。これにより、密閉容器１２内が中間圧となるロータリコンプレッサ１０において、ベーン５０をローラ４６側に付勢するための背圧を支障無く印加することが可能となる。特に、上部支持部材５４に背圧通路７２を形成してるだけの簡単な構成なので、背圧通路７２の加工を極めて簡単に行なうことができ、背圧通路７２の加工性を大幅に向上することができるようになる。
【００６９】
尚、上記実施例では上シリンダ３８内の高圧室側と背圧室７４とを連通させるための背圧通路７２を上部支持部材５４に設けたが、これに限らず背圧通路７２を、中間仕切板３６（本発明における閉塞部材となる）に設けても本発明は有効である。
【００７０】
尚、ロータリコンプレッサ１０に冷媒として二酸化炭素（ＣＯ２）を用いたが、この冷媒に限らず、他の自然冷媒として炭化水素（ＨＣ）、アンモニア（ＮＨ３）などを用いても本発明は有効である。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】本発明の実施例のロータリコンプレッサの縦断面図である。
【図２】図１のロータリコンプレッサの正面図である。
【図３】図１のロータリコンプレッサの側面図である。
【図４】図１のロータリコンプレッサのもう一つの縦断面図である。
【図５】図１のロータリコンプレッサの更にもう一つの縦断面図である。
【図６】図１のロータリコンプレッサの電動要素部分の平断面図である。
【図７】図１のロータリコンプレッサの回転圧縮機構部の拡大断面図である。
【図８】図１のロータリコンプレッサの第２の回転圧縮要素のベーン部分の拡大断面図である。
【図９】図１のロータリコンプレッサの下部支持部材及び下部カバーの断面図である。
【図１０】図１のロータリコンプレッサの下部支持部材の下面図である。
【図１１】図１のロータリコンプレッサの上部支持部材及び上部カバーの上面図である。
【図１２】図１のロータリコンプレッサの上部支持部材及び上カバーの断面図である。
【図１３】図１のロータリコンプレッサの中間仕切板の上面図である。
【図１４】図１３Ａ−Ａ線断面図である。
【図１５】図１のロータリコンプレッサの上シリンダの上面図である。
【図１６】図１のロータリコンプレッサの上シリンダの吸入側の圧力変動を示す図である。
【図１７】図１のロータリコンプレッサの回転軸の連結部の形状を説明するための断面図である。
【図１８】図１のロータリコンプレッサを適用した給湯装置の冷媒回路図である。
【図１９】図１のロータリコンプレッサの上シリンダの背圧通路を説明する図である。
【図２０】図１のロータリコンプレッサの背圧通路を示すための回転圧縮機構部の側面図である。
【符号の説明】
【００７２】
１０ ロータリコンプレッサ
１２ 密閉容器
１４ 電動要素
１６ 回転軸
１８ 回転圧縮機構部
２０ ターミナル
３２ 第１の回転圧縮要素
３４ 第２の回転圧縮要素
３６ 中間仕切板
３８、４０ シリンダ
３９、４１ 吐出ポート
４２ 偏心部
４４ 偏心部
４６ ローラ
４８ ローラ
５０ ベーン
５４ 上部支持部材
５６ 下部支持部材
６２ 吐出消音室
６４ 吐出消音室
６６ 上部カバー
６８ 下部カバー
７０ 案内溝
７０Ａ 収納部
７２ 背圧通路
７２Ａ 開口
７４ 背圧室
７６ スプリング
７８、１２９ 主ボルト
９０ 連結部
１３２ 封止材
１３７ プラグ
１３８ Ｏリング
【技術分野】
【０００１】
本発明は、密閉容器内に電動要素にて駆動される第１及び第２の回転圧縮要素を備え、第１の回転圧縮要素で圧縮され、密閉容器内に吐出された中間圧のガスを第２の回転圧縮要素で圧縮するロータリコンプレッサに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来よりこの種ロータリコンプレッサは、密閉容器の下部に第１及び第２の回転圧縮要素、上部に電動要素が設けられ、シリンダとこのシリンダの下の開口面を閉塞する支持部材と電動要素の回転軸に一体形成された偏心部によりシリンダの内壁に沿って回転するローラと、このローラに先端部が当接してシリンダに設けられた溝内を往復摺動するベーンとから構成される第１の回転圧縮要素と、シリンダとこのシリンダの上の開口面を閉塞する支持部材と電動要素の回転軸に一体形成され前記第１の回転圧縮要素に設けた偏心部と１８０度対向して設けられた偏心部によりシリンダの内壁に沿って回転するローラと、このローラに先端部が当接してシリンダに設けられた溝内を往復摺動するベーンとで構成される第２の回転圧縮要素にて構成されている。（例えば、特許文献１参照）
【特許文献１】特開平２−２９４５８７号公報
【０００３】
そして、第１の回転圧縮要素の吸込ポートからガス（冷媒ガス）がシリンダの低圧室側に吸入され、ローラとベーンの動作により圧縮されて中間圧となりシリンダの高圧室側より吐出ポート、吐出消音室を経て密閉容器内に吐出される。密閉容器内に吐出された中間圧のガスは第２の回転圧縮要素の吸込ポートからシリンダの低圧室側に吸入され、ローラとベーンの動作により２段目の圧縮が行なわれて高温高圧のガスとなり、高圧室側より吐出ポート、吐出消音室を経て吐出される。
【０００４】
ロータリコンプレッサから吐出されたガスは冷媒回路の放熱器に流入し、放熱した後、膨張弁で絞られて蒸発器で吸熱し、ロータリコンプレッサの第１の回転圧縮要素に吸入されるサイクルを繰り返す。
【０００５】
前記第２の回転圧縮要素の圧縮室内に吐出された高圧の冷媒は、第２の回転圧縮要素の圧縮室内からベーンの背面まで設けられた導入路を通って、ベーンの背面に設けられた背圧室内に入り、ベーンの背圧室内を２段目吐出圧力で満たている。これにより、第２の回転圧縮要素に設けられたベーンを後より押す力として作用させていた。即ち、従来のロータリコンプレッサは、第２の回転圧縮要素への吐出圧力をベーンの背圧としてベーンをローラに押し付けるように構成し、第２の回転圧縮要素の圧縮室内の圧力が高くなっても、ベーンがその力に対抗できるだけの背圧を得られるように構成していた。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
このようなロータリコンプレッサに取り付けられたベーンは、シリンダの半径方向に設けられた案内溝にシリンダの半径方向に移動自在に挿入される。そして、このベーンはローラ側に押し付ける必要があるため、従来よりスプリングによる付勢力と背圧室からの背圧によってベーンをローラに押し付ける構造が取られているが、内部中間圧のロータリコンプレッサの第２の回転圧縮要素では、シリンダ内の圧力が密閉容器内の中間圧より高くなるため、密閉容器内の圧力をベーンの背圧として利用することができず、ベーンをローラ側への付勢するのに支障が生じる。また、下部支持部材には吐出消音室及び密閉容器との連通路等の加工が必要であり、コストＵＰとなっていた。また、下部支持部材と下部カバーによって形成される吐出消音室のシール性を保つために、下部カバーと下部支持部材との間にガスケットが介設されていた。
【０００７】
本発明は、係る従来技術の課題を解決するために成されたものであり、第２の回転圧縮要素のベーンに背圧を支障無く加えられる構造であると共に、下部支持部材と下部カバーにより形成される吐出消音室のシール性を向上させた、所謂内部中間圧型多段圧縮式のロータリコンプレッサを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
即ち、本発明のロータリコンプレッサでは、密閉容器内に電動要素と、該電動要素にて駆動される第１及び第２の回転圧縮要素を備え、第１の回転圧縮要素で圧縮されたガスを密閉容器内に吐出し、更にこの吐出された中間圧のガスを第２の回転圧縮要素で圧縮するものにおいて、第２の回転圧縮要素を構成するためのシリンダ及び電動要素の回転軸に形成された偏心部に嵌合されてシリンダ内で偏心回転するローラと、シリンダの開口面を閉塞する閉塞部材と、ローラに当接してシリンダ内を低圧室側と高圧室側に区画するベーンと、ベーンに背圧を加えるための背圧室と、閉塞部材に形成され、シリンダ内の高圧室側と背圧室とを連通する背圧通路とを備えているので、背圧通路を介してシリンダ内の高圧室側の圧力を背圧室に供給することができるようになる。また、吐出圧以下をベーン背圧として利用するため、ベーンノーズ部の信頼性の向上となると共にベーン上死点への移動に要する所要動力を軽減できる。また、下部支持部材を鉄系の焼結材にすることにより、複雑な加工の低減を図ると共に、下部支持部材の下部カバーを取り付ける側の面に加工を加えた後、スチーム処理を施すことにより、吐出消音室のシール性をも向上させることができる。
【０００９】
これにより、密閉容器内が中間圧となるロータリコンプレッサにおいて、ベーンをローラ側に付勢するための背圧を支障無く印加することが可能となる。特に、閉塞部材に背圧通路を形成してるので、背圧通路の加工が容易となり、且つ、シリンダの構造を簡素化が図れる。また、下部軸受けの加工工数低減により、生産コストの低減を図ることができるようになると共に、吐出消音室のシール性を向上させることによるマフラー効果を向上させることができる。
【００１０】
請求項２の発明のロータリコンプレッサでは、上記に加えて背圧通路の高圧室側の開口は、ローラの回転位置によって当該ローラにより開閉されるので、例えば請求項３の如くローラの回転位置が９０°以上３００°以下の範囲で背圧通路の開口を開放させることにより、シリンダ内に吸い込まれた当初の吸込圧力のガスが背圧室に入って再膨張し、圧縮効率が低下することや、圧縮最終段階で高圧となったガスが背圧室に入り、ベーン付勢力が過大となって入力の増加、或いは、ベーンとローラの耐久性が低下する等の不都合を効果的に解消することができるようになる。
【００１１】
これにより、本発明によればロータリコンプレッサの構造を簡素化しながら運転効率と耐久性及び入力低減などを改善することができるようになるものである。
【発明の効果】
【００１２】
以上詳述した如く本発明によれば、密閉容器内に電動要素と、該電動要素にて駆動される第１及び第２の回転圧縮要素を備え、第１の回転圧縮要素で圧縮されたガスを密閉容器内に吐出し、更にこの吐出された中間圧のガスを第２の回転圧縮要素で圧縮するロータリコンプレッサにおいて、第２の回転圧縮要素を構成するためのシリンダ及び電動要素の回転軸に形成された偏心部に嵌合されてシリンダ内で偏心回転するローラと、シリンダの開口面を閉塞する閉塞部材と、ローラに当接してシリンダ内を低圧室側と高圧室側に区画するベーンと、ベーンに背圧を加えるための背圧室と、閉塞部材に形成され、シリンダ内の高圧室側と背圧室とを連通する背圧通路とを備えているので、背圧通路を介してシリンダ内の高圧室側の圧力を背圧室に供給することができるようになる。また、下部軸受けを鉄系の焼結材にすることにより、複雑な加工の低減が図れるようになるものである。
【００１３】
これにより、密閉容器内が中間圧となるロータリコンプレッサにおいて、ベーンをローラ側に付勢するための背圧を支障無く印加することが可能となる。特に、閉塞部材に背圧通路を形成してるので、背圧通路の加工が容易となり、且つ、、シリンダの構造を簡素化が図れる。また、下部軸受けの加工工数低減により、生産コストの低減を図ることができるようになるものである。
【００１４】
請求項２の発明のロータリコンプレッサでは、上記に加えて背圧通路の高圧室側の開口は、ローラの回転位置によって当該ローラにより開閉されるので、例えば請求項３の如くローラの回転位置が９０°以上３００°以下の範囲で背圧通路の開口を開放させることにより、シリンダ内に吸い込まれた当初の吸込圧力のガスが背圧室に入って再膨張し、圧縮効率が低下することや、圧縮最終段階で高圧となったガスが背圧室に入り、ベーン付勢力が過大となって入力の増加、或いは、ベーンとローラの耐久性が低下する等の不都合を効果的に解消することができ
るようになる。
【００１５】
これにより、本発明によればロータリコンプレッサの構造を簡素化しながら運転効率と耐久性及び入力低減などを改善することができるようになるものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
次に、図面に基づき本発明の実施形態を詳述する。図１は本発明のロータリコンプレッサの実施例として、第１及び第２の回転圧縮要素３２、３４を備えた内部中間圧型多段（２段）圧縮式のロータリコンプレッサ１０の縦断面図、図２はロータリコンプレッサ１０の正面図、図３ロータリコンプレッサ１０の側面図、図４はロータリコンプレッサ１０のもう一つの縦断面図、図５はロータリコンプレッサ１０の更にもう一つの縦断面図、図６はロータリコンプレッサ１０の電動要素１４部分の平断面図、図７はロータリコンプレッサ１０の回転圧縮機構部１８の拡大断面図をそれぞれ示している。
【００１７】
各図において、１０は二酸化炭素（ＣＯ２）を冷媒として使用する内部中間圧型多段圧縮式のロータリコンプレッサで、このロータリコンプレッサ１０は鋼板からなる円筒状の密閉容器１２と、この密閉容器１２の内部空間の上側に配置収納された電動要素１４及びこの電動要素１４の下側に配置され、電動要素１４の回転軸１６により駆動される第１の回転圧縮要素３２（１段目）及び第２の回転圧縮要素３４（２段目）からなる回転圧縮機構部１８にて構成されている。
【００１８】
尚、実施例のロータリコンプレッサ１０の高さ寸法は２２０ｍｍ（外径１２０ｍｍ）、電動要素１４の高さ寸法は約８０ｍｍ（外径１１０ｍｍ）、回転圧縮機構部１８の高さ寸法は約７０ｍｍ（外径１１０ｍｍ）で、電動要素１４と回転圧縮機構部１８との間隔は約５ｍｍとなっている。また、第２の回転圧縮要素３４の排除容積は第１の回転圧縮要素３２の排除容積よりも小さく設定されている。
【００１９】
密閉容器１２は実施例では厚さ４．５ｍｍの鋼板より構成され、底部をオイル溜とし、電動要素１４と回転圧縮機構部１８を収納する容器本体１２Ａと、この容器本体１２Ａの上部開口を閉塞する略椀状のエンドキャップ（蓋体）１２Ｂとで構成され、且つ、このエンドキャップ１２Ｂの上面中心には円形の取付孔１２Ｄが形成されており、この取付孔１２Ｄには電動要素１４に電力を供給するためのターミナル（配線を省略）２０が取り付けられている。
【００２０】
この場合、ターミナル２０周囲のエンドキャップ１２Ｂには、座押成形によって所定曲率の段差部１２Ｃが環状に形成されている。また、ターミナル２０は電気的端子１３９が貫通して取り付けられた円形のガラス部２０Ａと、このガラス部２０Ａの周囲に形成され、斜め外下方に鍔状に張り出した金属製の取付部２０Ｂとから構成されている。
【００２１】
取付部２０Ｂの厚さ寸法は２．４±０．５ｍｍとされている。そして、ターミナル２０は、そのガラス部２０Ａを下側から取付孔１２Ｄに挿入して上側に臨ませ、取付部２０Ｂを取付孔１２Ｄの周縁に当接させた状態でエンドキャップ１２Ｂの取付孔１２Ｄ周縁に取付部２０Ｂを溶接することで、エンドキャップ１２Ｂに固定されている。
【００２２】
電動要素１４は、密閉容器１２の上部空間の内周面に沿って環状に取り付けられたステータ２２と、このステータ２２の内側に若干の間隙を設けて挿入配置されたロータ２４とからなる。このロータ２４は中心を通り鉛直方向に延びる回転軸１６に固定されている。
【００２３】
ステータ２２は、ドーナッツ状の電磁鋼板を積層した積層体２６と、この積層体２６の歯部に直巻き（集中巻き）方式により巻装されたステータコイル２８を有している（図６）。また、ロータ２４もステータ２２と同様に電磁鋼板の積層体３０で形成され、この積層体３０内に永久磁石ＭＧを挿入して構成されている。
【００２４】
前記第１の回転圧縮要素３２と第２の回転圧縮要素３４との間には中間仕切板３６が挟持されている。即ち、第１の回転圧縮要素３２と第２の回転圧縮要素３４は、中間仕切板３６と、この中間仕切板３６の上下に配置されたシリンダ３８、シリンダ４０と、この上下シリンダ３８、４０内を１８０度の位相差を有して回転軸１６に設けた上下偏心部４２、４４に嵌合されて偏心回転する上下ローラ４６、４８と、この上下ローラ４６、４８に当接して上下シリンダ３８、４０内をそれぞれ低圧室側と高圧室側に区画する後述する上下ベーン５０（下側のベーンは図示せず）と、上シリンダ３８の上側の開口面及び下シリンダ４０の下側の開口面を閉塞して回転軸１６の軸受けを兼用する閉塞部材としての上部支持部材５４と下部支持部材５６にて構成される。
【００２５】
上部支持部材５４および下部支持部材５６には、吸込ポート１６１、１６２にて上下シリンダ３８、４０の内部とそれぞれ連通する吸込通路５８、６０と、凹陥した吐出消音室６２、６４が形成されると共に、これら両吐出消音室６２、６４の開口部はそれぞれカバーにより閉塞される。即ち、吐出消音室６２はカバーとしての上部カバー６６、吐出消音室６４はカバーとしての下部カバー６８にて閉塞される。
【００２６】
この場合、上部支持部材５４の中央には軸受け５４Ａが起立形成されており、この軸受け５４Ａ内面には筒状のブッシュ１２２が装着されている。また、下部支持部材５６の中央には軸受け５６Ａが貫通形成されており、この軸受け５６Ａ内面にも筒状のブッシュ１２３が装着されている。これらブッシュ１２２、１２３は後述する如き摺動性の良い材料にて構成されており、回転軸１６はこれらブッシュ１２２、１２３を介して上部支持部材５４の軸受け５４Ａと下部支持部材５６の軸受け５６Ａに保持される。
【００２７】
この場合、下部カバー６８はドーナッツ状の円形鋼板から構成されており、周辺部の４箇所を主ボルト１２９・・・によって下から下部支持部材５６に固定され、吐出ポート４１にて第１の回転圧縮要素３２の下シリンダ４０内部と連通する吐出消音室６４の下面開口部を閉塞する。この主ボルト１２９・・・の先端は上部支持部材５４に螺合する。下部カバー６８の内周縁は下部支持部材５６の軸受け５６Ａ内面より内方に突出しており、これによって、ブッシュ１２３の下端面は下部カバー６８によって保持され、脱落が防止されている（図９）。図１０
は下部支持部材５６の下面を示しており、１２８は吐出消音室６４内において吐出ポート４１を開閉する第１の回転圧縮要素３２の吐出弁である。
【００２８】
ここで、下部支持部材５６は鉄系の焼結材料（若しくは鋳物でも可）により構成されており、下部カバー６８を取り付ける側の面（下面）は、平面度０．１ｍｍ以下に加工された後、スチーム処理が加えられている。このスチーム処理によって下部カバー６８を取り付ける側の面は酸化鉄となるため、焼結材料内部の孔が塞がれてシール性が向上する。これにより、下部カバー６８と下部支持部材５６間にガスケットを介設する必要が無くなる。
【００２９】
尚、吐出消音室６４と密閉容器１２内における上部カバー６６の電動要素１４側は、上下シリンダ３８、４０や中間仕切板３６を貫通する孔である連通路６３にて連通されている（図４）。この場合、連通路６３の上端には中間吐出管１２１が立設されており、この中間吐出管１２１は上方の電動要素１４のステータ２２に巻装された相隣接するステータコイル２８、２８間の隙間に指向している（図６）。
【００３０】
また、上部カバー６６は吐出ポート３９にて第２の回転圧縮要素３４の上シリンダ３８内部と連通する吐出消音室６２の上面開口部を閉塞し、密閉容器１２内を吐出消音室６２と電動要素１４側とに仕切る。この上部カバー６６は図１１に示す如く厚さ２ｍｍ以上１０ｍｍ以下（実施例では最も望ましい６ｍｍとされている）であって、前記上部支持部材５４の軸受け５４Ａが貫通する孔が形成された略ドーナッツ状の円形鋼板から構成されており、上部支持部材５４との間にビード付きのガスケット１２４（図１２）を挟み込んだ状態で、当該ガスケット１２４を介して周辺部が４本の主ボルト７８・・・により、上から上部支持部材５４に固定されている。この主ボルト７８・・・の先端は下部支持部材５６に螺合する。
【００３１】
上部カバー６６を係る厚さ寸法とすることで、密閉容器１２内よりも高圧となる吐出消音室６２の圧力に十分に耐えながら、小型化を達成し、電動要素１４との絶縁距離を確保することもできるようになる。更に、この上部カバー６６の内周縁と軸受け５４Ａの外面間にはＯリング１２６が設けられている（図１２）。係るＯリング１２６により軸受け５４Ａ側のシールを行なうことで、上部カバー６６の内周縁で十分にシールを行ない、ガスリークを防ぐことができるようになり、吐出消音室６２の容積拡大が図れると共に、Ｃリングにより上部カバー６６の内周縁側を軸受け５４Ａに固定する必要も無くなる。
【００３２】
ここで、図１１において１２７は吐出消音室６２内において吐出ポート３９を開閉する第２の回転圧縮要素３４の吐出弁である。
【００３３】
次に、上シリンダ３８の下側の開口面及び下シリンダ４０の上側の開口面を閉塞する中間仕切板３６内には、上シリンダ３８内の吸込側に対応する位置に、図１３、図１４に示す如く外周面から内周面に至り、外周面と内周面とを連通して給油路を構成する貫通孔１３１が穿設されており、この貫通孔１３１の外周面側の封止材１３２を圧入して外周面側の開口を封止している。また、この貫通孔１３１の中途部には上側に延在する連通孔１３３が穿設されている。
【００３４】
一方、上シリンダ３８の吸込ポート１６１（吸込側）には中間仕切板３６の連通孔１３３に連通する連通孔１３４が穿設されている（図１５）。また、回転軸１６内には図７に示す如く軸中心に鉛直方向のオイル孔８０と、このオイル孔８０に連通する横方向の給油孔８２、８４（回転軸１６の上下偏心部４２、４４にも形成されている）が形成されており、中間仕切板３６の貫通孔１３１の内周面側の開口は、これらの給油孔８２、８４を介してオイル孔８０に連通している。
【００３５】
後述する如く密閉容器１２内は中間圧となるため、２段目で高圧となる上シリンダ３８内にはオイルの供給が困難となるが、中間仕切板３６を係る構成としたことにより、密閉容器１２内の底部のオイル溜めから汲み上げられてオイル孔８０を上昇し、給油孔８２、８４から出たオイルは、中間仕切板３６の貫通孔１３１に入り、連通孔１３３、１３４から上シリンダ３８の吸込側（吸込ポート１６１）に供給されるようになる。
【００３６】
図１６中Ｌは上シリンダ３８の吸入側の圧力変動を示し、図中Ｐ１は中間仕切板３６の内周面の圧力を示す。この図にＬ１で示す如く上シリンダ３８の吸込側の圧力（吸入圧力）は、吸入過程においては吸入圧損により中間仕切板３６の内周面側の圧力よりも低下する。この期間に中間仕切板３６の貫通孔１３１、連通孔１３３から上シリンダ３８の連通孔１３４を介して上シリンダ３８内に給油が成されることになる。
【００３７】
上述の如く上下シリンダ３８、４０、中間仕切板３６、上下支持部材５４、５６及び上下カバー６６、６８はそれぞれ４本の主ボルト７８・・・と主ボルト１２９・・・にて上下から締結されるが、更に、上下シリンダ３８、４０、中間仕切板３６、上下支持部材５４、５６は、これら主ボルト７８、１２９の外側に位置する補助ボルト１３６、１３６により締結される（図４）。この補助ボルト１３６は上部支持部材５４側から挿入され、先端は下支持部材５６に螺合している。
【００３８】
また、この補助ボルト１３６は前述したベーン５０の後述する案内溝７０の近傍に位置している。このように補助ボルト１３６、１３６を追加して回転圧縮機構部１８を一体化することで、内部が極めて高圧となることに対するシール性の確保が成されると共に、ベーン５０の案内溝７０の近傍を締め付けるので、後述する背圧室７４からベーン５０に加える高圧の背圧がリークする不都合も防止できるようになる。
【００３９】
一方、上シリンダ３８内には前述したベーン５０を収納する案内溝７０と、この案内溝７０の外側に位置してバネ部材としてのスプリング７６を収納する収納部７０Ａが形成されており、この収納部７０Ａは案内溝７０側と密閉容器１２（容器本体１２Ａ）側に開口している（図８）。前記スプリング７６はベーン５０の外側端部に当接し、常時ベーン５０をローラ４６側に付勢する。そして、このスプリング７６の密閉容器１２側の収納部７０Ａ内には金属製のプラグ１３７が設けられ、スプリング７６の抜け止めの役目を果たす。
【００４０】
この場合、プラグ１３７の外寸は収納部７０Ａの内寸よりも小さく設定され、プラグ１３７は収納部７０Ａ内に隙間嵌めにより挿入される。また、プラグ１３７の周面には当該プラグ１３７と収納部７０Ａの内面間をシールするためのＯリング１３８が取り付けられている。そして、上シリンダ３８の外端、即ち、収納部７０Ａの外端と密閉容器１２の容器本体１２Ａ間の間隔は、Ｏリング１３８からプラグ１３７の密閉容器１２側の端部までの距離よりも小さく設定されている。係る寸法関係としたことにより、プラグ１３７を収納部７０Ａ内に圧入固定する場合の如く、上シリンダ３８が変形して上部支持部材５４との間のシール性が低下し、性能悪化を来す不都合を未然に回避することができるようになる。
【００４１】
尚、プラグ１３７の外寸を収納部７０Ａの内寸よりも小さく設定して、プラグ１３７を収納部７０Ａ内に隙間嵌めした場合でも、上シリンダ３８と密閉容器１２間の間隔をＯリング１３８からプラグ１３７の密閉容器１２側の端部までの距離よりも小さく設定しているので、スプリング７６側の高圧（ベーン５０の背圧）によってプラグ１３７が収納部７０Ａから押し出される方向に移動しても、密閉容器１２に当接して移動が阻止された時点で依然Ｏリング１３８は収納部７０Ａ内に位置してシールするので、プラグ１３７の機能には何ら問題は生じない。
【００４２】
一方、上シリンダ３８内の案内溝７０のローラ４６とは反対側には、ベーン５０をローラ４６に付勢する背圧を当該ベーン５０に印加するための前述した背圧室７４が形成されている。この背圧室７４は、中間仕切板３６と上部支持部材５４間に渡って略円筒形状を呈して上シリンダ３８内に貫通して形成されている（図１９）。該背圧室７４は収納部７０Ａと案内溝７０に連通しており、後述する背圧通路７２から上シリンダ３８内の高圧室側のガスを背圧室７４に流入させて案内溝７０内のベーン５０の背後から背圧を加えベーン５０をローラ４６側に付
勢する。
【００４３】
そして、前記背圧通路７２は上部支持部材５４（閉塞部材）内に形成されている。この背圧通路７２の一端は上シリンダ３８内の高圧室側に対応する位置の上部支持部材５４下面に形成した開口７２Ａにて上シリンダ３８内に開口すると共に、他端は背圧室７４に対応する位置の上部支持部材５４下面にて開口し（図２０参照）、上シリンダ３８内の高圧室側と背圧室７４とを連通している。そして、シリンダ３８内の高圧室側の圧力は背圧通路７２を介して背圧室７４に供給される。該背圧通路７２の高圧室側の開口は、ベーン５０が最も突出したときのローラ４６の回転位置を１８０°とした場合、当該ローラ４６の回転位置（１８０°）を含むその前後所定範囲の回転位置において、ローラ４６は背圧通路７２の開口７２Ａを開放する。
【００４４】
この場合、実施例ではローラ４６の回転位置が１８０°（図１９中（Ｃ）の位置）の前後所定範囲であるローラ４６の回転位置が９０°以上３００°以下の範囲で背圧通路７２の開口７２Ａは開放されるように当該開口７２Ａは配置されている。即ち、ローラ４６が回転してその回転位置が９０°となった位置（図１９中（Ｆ））で開口７２Ａは開放され、３００°となった位置（図１９中（Ｂ））で閉じられる。従って、この９０°以上３００°の回転位置で背圧通路７２を介し、上シリンダ３８内の高圧室側の圧力は背圧室７４に供給されることになる。
【００４５】
これにより、上シリンダ３８内の高圧室側の冷媒ガスを背圧室７４に流入させてベーン５０に背圧を加えられるので、ベーン５０をローラ４６側に付勢することが可能となる。
【００４６】
ところで、回転軸１６と一体に１８０度の位相差を持って形成される上下偏心部４２、４４の相互間を連結する連結部９０は、その断面形状を回転軸１６の円形断面より断面積を大きくして剛性を持たせるために非円形状の例えばラグビーボール状とされている（図１７）。即ち、回転軸１６に設けた上下偏心部４２、４４を連結する連結部９０の断面形状は上下偏心部４２、４４の偏心方向に直交する方向でその肉厚を大きくしている（図中ハッチングの部分）。
【００４７】
これにより、回転軸１６に一体に設けられた上下偏心部４２、４４を連結する連結部９０の断面積が大きくし、断面２次モーメントを増加させて強度（剛性）を増し、耐久性と信頼性を向上させている。特に使用圧力の高い冷媒を２段圧縮する場合、高低圧の圧力差が大きいために回転軸１６にかかる荷重も大きくなるが、連結部９０の断面積を大きくしてその強度（剛性）を増し、回転軸１６が弾性変形してしまうのを防止している。
【００４８】
この場合、上側の偏心部４２の中心をＯ１とし、下側の偏心部４４の中心をＯ２とすると、偏心部４２の偏心方向側の連結部９０の面の円弧の中心はＯ１、偏心部４４の偏心方向側の連結部９０の面の円弧の中心はＯ２としている。これにより、回転軸１６を切削加工機にチャックして上下偏心部４２、４４と連結部９０を切削加工する際、偏心部４２を加工した後、半径のみを変更して連結部９０の一面を加工し、チャック位置を変更して連結部９０の他面を加工し、半径のみを変更して偏心部４４を加工すると云う作業が可能となる。これにより、回転軸１６をチャックし直す回数が減少して生産性が著しく改善されるようになる。
【００４９】
そして、この場合冷媒としては地球環境にやさしく、可燃性および毒性等を考慮して自然冷媒である炭酸ガスの一例としての前記二酸化炭素（ＣＯ２）を使用し、潤滑油としてのオイルは、例えば鉱物油（ミネラルオイル）、アルキルベンゼン油、エーテル油、エステル油等既存のオイルが使用される。
【００５０】
密閉容器１２の容器本体１２Ａの側面には、上部支持部材５４と下部支持部材５６の吸込通路５８、６０、吐出消音室６２及び上部カバー６６の上側（電動要素１４の下端に略対応する位置）に対応する位置に、スリーブ１４１、１４２、１４３及び１４４がそれぞれ溶接固定されている。スリーブ１４１と１４２は上下に隣接すると共に、スリーブ１４３はスリーブ１４１の略対角線上にある。また、スリーブ１４４はスリーブ１４１と略９０度ずれた位置にある。
【００５１】
そして、スリーブ１４１内には上シリンダ３８に冷媒ガスを導入するための冷媒導入管９２の一端が挿入接続され、この冷媒導入管９２の一端は上シリンダ３８の吸込通路５８に連通される。この冷媒導入管９２は密閉容器１２の上側を通過してスリーブ１４４に至り、他端はスリーブ１４４内に挿入接続されて密閉容器１２内に連通する。
【００５２】
また、スリーブ１４２内には下シリンダ４０に冷媒ガスを導入するための冷媒導入管９４の一端が挿入接続され、この冷媒導入管９４の一端は下シリンダ４０の吸込通路６０に連通される。この冷媒導入管９４の他端はアキュムレータ１４６の下端に接続されている。また、スリーブ１４３内には冷媒吐出管９６が挿入接続され、この冷媒吐出管９６の一端は吐出消音室６２に連通される。
【００５３】
上記アキュムレータ１４６は吸込冷媒の気液分離を行なうタンクであり、密閉容器１２の容器本体１２Ａの上部側面に溶接固定された密閉容器側のブラケット１４７にアキュムレータ側のブラケット１４８を介して取り付けられている。このブラケット１４８はブラケット１４７から上方に延在し、アキュムレータ１４６の上下方向の略中央部を保持しており、その状態でアキュムレータ１４６は密閉容器１２の側方に沿うかたちで配置される。
【００５４】
冷媒導入管９２はスリーブ１４１から出た後、実施例では右方に屈曲した後、上昇しており、アキュムレータ１４６の下端はこの冷媒導入管９２に近接するかたちとなる。そこで、アキュムレータ１４６の下端から降下する冷媒導入管９４は、スリーブ１４１から見て冷媒導入管９２の屈曲方向とは反対の左側を迂回してスリーブ１４２に至るように引き回されている（図３）。
【００５５】
即ち、上部支持部材５４と下部支持部材５６の吸込通路５８、６０にそれぞれ連通する冷媒導入管９２、９４は密閉容器１２から見て水平方向で反対の方向に屈曲されたかたちとされており、これにより、アキュムレータ１４６の上下寸法を拡大して容積を増やしても、各冷媒導入管９２、９４が相互に干渉しないように配慮されている。
【００５６】
また、スリーブ１４１、１４３、１４４の外面周囲には配管接続用のカプラが係合可能な鍔部１５１が形成されており、スリーブ１４２の内面には配管接続用のネジ溝１５２が形成されている。これにより、スリーブ１４１、１４３、１４４にはロータリコンプレッサ１０の製造工程における完成検査で気密試験を行なう場合に試験用配管のカプラを鍔部１５１に容易に接続できるようになると共に、スリーブ１４２にはネジ溝１５２を使用して試験用配管を容易にネジ止めできるようになる。特に、上下で隣接するスリーブ１４１と１４２は、一方のスリーブ１４１に鍔部１５１が、他方のスリーブ１４２にネジ溝１５２が形成されていることで、狭い空間で試験用配管を各スリーブ１４１、１４２に接続可能となる。
【００５７】
そして、実施例のロータリコンプレッサ１０は図１８に示すような給湯装置１５３の冷媒回路に使用される。即ち、ロータリコンプレッサ１０の冷媒吐出管９６は水加熱用のガスクーラ１５４の入口に接続される。このガスクーラ１５４が給湯装置１５３の図示しない貯湯タンクに設けられる。ガスクーラ１５４を出た配管は減圧装置としての膨張弁１５６を経て蒸発器１５７の入口に至り、蒸発器１５７の出口は冷媒導入管９４に接続される。また、冷媒導入管９２の中途部からは図２、図３では図示していないが除霜回路を構成するデフロスト管１５８が分岐し、流路制御装置としての電磁弁１５９を介してガスクーラ１５４の入口に至る冷媒吐出管９６に接続されている。尚、図１８ではアキュムレータ１４６は省略されている。
【００５８】
以上の構成で次に動作を説明する。尚、加熱運転では電磁弁１５９は閉じているものとする。ターミナル２０および図示されない配線を介して電動要素１４のステータコイル２８に通電されると、電動要素１４が起動してロータ２４が回転する。この回転により回転軸１６と一体に設けた上下偏心部４２、４４に嵌合された上下ローラ４６、４８が上下シリンダ３８、４０内を偏心回転する。
【００５９】
これにより、冷媒導入管９４および下部支持部材５６に形成された吸込通路６０を経由して、吸込ポート１６２から下シリンダ４０の低圧室側に吸入された低圧（一段目吸入圧ＬＰ：４ＭＰａＧ）の冷媒ガスは、ローラ４８とベーンの動作により圧縮されて中間圧（ＭＰ１：８ＭＰａＧ）となり下シリンダ４０の高圧室側より吐出ポート４１、下部支持部材５６に形成された吐出消音室６４から連通路６３を経て中間吐出管１２１から密閉容器１２内に吐出される。
【００６０】
このとき、中間吐出管１２１は上方の電動要素１４のステータ２２に巻装された相隣接するステータコイル２８、２８間の隙間に指向しているので、未だ比較的温度の低い冷媒ガスを電動要素１４方向に積極的に供給できるようになり、電動要素１４の温度上昇が抑制されるようになる。また、これによって、密閉容器１２内は中間圧（ＭＰ１）となる。
【００６１】
そして、密閉容器１２内の中間圧の冷媒ガスは、スリーブ１４４から出て（中間吐出圧は前記ＭＰ１）冷媒導入管９２及び上部支持部材５４に形成された吸込通路５８を経由して吸込ポート１６１から上シリンダ３８の低圧室側に吸入される（２段目吸入圧ＭＰ２）。吸入された中間圧の冷媒ガスは、ローラ４６とベーン５０の動作により２段目の圧縮が行なわれるが、ローラ４６の回転位置が９０°以上３００°以下の範囲で背圧通路７２の開口７２Ａは開放するように構成しており、ベーン５０に好適な背圧を加えられるのでベーン５０を円滑に動作させることができる。そして、吸入された中間圧の冷媒ガスは、ローラ４６とベーン５０の動作により２段目の圧縮が行なわれて高温高圧の冷媒ガスとなり（２段目吐出圧ＨＰ：１２ＭＰａＧ）、高圧室側から吐出ポート３９を通り上部支持部材５４に形成された吐出消音室６２、冷媒吐出管９６を経由してガスクーラ１５４内に流入する。このときの冷媒温度は略＋１００℃まで上昇しており、係る高温高圧の冷媒ガスは放熱して、貯湯タンク内の水を加熱し、約＋９０℃の温水を生成する。
【００６２】
上述した上シリンダ３８内における２段目の圧縮において、ローラ４６の回転角度位置が０°から始まる冷媒ガスの吸入初期段階は、上シリンダ３８内の高圧室側も吸入圧力（ＭＰ１）と同等である。そのため、この冷媒ガスが背圧室７４に流入すると、再膨張して圧縮効率が低下する。また、ベーン５０をローラ４６側に付勢する背圧としての機能も期待できない。
【００６３】
他方、ローラ４６の回転角度位置が３６０°に向かう冷媒ガスの圧縮最終段階では、高圧室側は上述した極めて高い高圧ＨＰとなるため、係る極めて高圧の冷媒ガスが背圧室７４に流入すると、背圧によるベーン５０をローラ４６に押し付ける力が過大となり、却ってベーン５０を案内溝７０側に押し込むための仕事量が大きくなって、入力（電力）が増大することで効率が低下する。
【００６４】
しかしながら、本発明では上述した如くローラ４６の回転位置が９０°以上３００°以下の範囲でのみ背圧通路７２の開口７２Ａをローラ４６が開放し、高圧室側と背圧室７４とを連通すると共に、０°〜９０°の範囲の吸入初期段階と３００°〜３６０°の圧縮最終段階では開口７２Ａを閉じて連通しないようにしているので、係る効率悪化を防止できる。また、ベーン５０をローラ４６に押し付ける背圧過剰も防止できるので、両者の耐久性も改善され、潤滑特性も良好となる。
【００６５】
一方、ガスクーラ１５４において冷媒自体は冷却され、ガスクーラ１５４を出る。そして、膨張弁１５６で減圧された後、蒸発器１５７に流入して蒸発し、アキュムレータ１４６（図１８では示していない）を経て冷媒導入管９４から第１の回転圧縮要素３２内に吸い込まれるサイクルを繰り返す。
【００６６】
特に、低外気温の環境ではこのような加熱運転で蒸発器１５７には着霜が成長する。その場合には電磁弁１５９を開放し、膨張弁１５６は全開状態として蒸発器１５７の除霜運転を実行する。これにより、密閉容器１２内の中間圧の冷媒（第２の回転圧縮要素３４から吐出された少量の高圧冷媒を含む）は、デフロスト管１５８を通ってガスクーラ１５４に至る。この冷媒の温度は＋５０〜＋６０℃程であり、ガスクーラ１５４では放熱せず、当初は逆に冷媒が熱を吸収するかたちとなる。そして、ガスクーラ１５４から出た冷媒は膨張弁１５６を通過し、蒸発器１５７に至るようになる。即ち、蒸発器１５７には略中間圧の比較的温度の高い冷媒が減圧されずに実質的に直接供給されるかたちとなり、これによって、蒸発器１５７は加熱され、除霜されることになる。
【００６７】
ここで、第２の回転圧縮要素３４から吐出された高圧冷媒を減圧せずに蒸発器１５７に供給して除霜した場合には、膨張弁１５６が全開のために第１の回転圧縮要素３２の吸込圧力が上昇し、これにより、第１の回転圧縮要素３２の吐出圧力（中間圧）が高くなる。この冷媒は第２の回転圧縮要素３４を通って吐出されるが、膨張弁１５６が全開のために第２の回転圧縮要素３４の吐出圧力が第１の回転圧縮要素３２の吸込圧力と同様となってしまうために第２の回転圧縮要素３４の吐出（高圧）と吸込（中間圧）で圧力の逆転現象が発生してしまう。しかしながら、上述の如く第１の回転圧縮要素３２から吐出された中間圧の冷媒ガスを密閉容器１２から取り出して蒸発器１５７の除霜を行なうようにしているので、係る高圧と中間圧の逆転現象を防止することができるようになる。
【００６８】
このように、上シリンダ３８内の高圧室側と背圧室７４とを連通する背圧通路７２とを上部支持部材５４に形成しているので、背圧通路７２を介してシリンダ３８内の高圧室側の圧力を背圧室７４に供給することができる。これにより、密閉容器１２内が中間圧となるロータリコンプレッサ１０において、ベーン５０をローラ４６側に付勢するための背圧を支障無く印加することが可能となる。特に、上部支持部材５４に背圧通路７２を形成してるだけの簡単な構成なので、背圧通路７２の加工を極めて簡単に行なうことができ、背圧通路７２の加工性を大幅に向上することができるようになる。
【００６９】
尚、上記実施例では上シリンダ３８内の高圧室側と背圧室７４とを連通させるための背圧通路７２を上部支持部材５４に設けたが、これに限らず背圧通路７２を、中間仕切板３６（本発明における閉塞部材となる）に設けても本発明は有効である。
【００７０】
尚、ロータリコンプレッサ１０に冷媒として二酸化炭素（ＣＯ２）を用いたが、この冷媒に限らず、他の自然冷媒として炭化水素（ＨＣ）、アンモニア（ＮＨ３）などを用いても本発明は有効である。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】本発明の実施例のロータリコンプレッサの縦断面図である。
【図２】図１のロータリコンプレッサの正面図である。
【図３】図１のロータリコンプレッサの側面図である。
【図４】図１のロータリコンプレッサのもう一つの縦断面図である。
【図５】図１のロータリコンプレッサの更にもう一つの縦断面図である。
【図６】図１のロータリコンプレッサの電動要素部分の平断面図である。
【図７】図１のロータリコンプレッサの回転圧縮機構部の拡大断面図である。
【図８】図１のロータリコンプレッサの第２の回転圧縮要素のベーン部分の拡大断面図である。
【図９】図１のロータリコンプレッサの下部支持部材及び下部カバーの断面図である。
【図１０】図１のロータリコンプレッサの下部支持部材の下面図である。
【図１１】図１のロータリコンプレッサの上部支持部材及び上部カバーの上面図である。
【図１２】図１のロータリコンプレッサの上部支持部材及び上カバーの断面図である。
【図１３】図１のロータリコンプレッサの中間仕切板の上面図である。
【図１４】図１３Ａ−Ａ線断面図である。
【図１５】図１のロータリコンプレッサの上シリンダの上面図である。
【図１６】図１のロータリコンプレッサの上シリンダの吸入側の圧力変動を示す図である。
【図１７】図１のロータリコンプレッサの回転軸の連結部の形状を説明するための断面図である。
【図１８】図１のロータリコンプレッサを適用した給湯装置の冷媒回路図である。
【図１９】図１のロータリコンプレッサの上シリンダの背圧通路を説明する図である。
【図２０】図１のロータリコンプレッサの背圧通路を示すための回転圧縮機構部の側面図である。
【符号の説明】
【００７２】
１０ ロータリコンプレッサ
１２ 密閉容器
１４ 電動要素
１６ 回転軸
１８ 回転圧縮機構部
２０ ターミナル
３２ 第１の回転圧縮要素
３４ 第２の回転圧縮要素
３６ 中間仕切板
３８、４０ シリンダ
３９、４１ 吐出ポート
４２ 偏心部
４４ 偏心部
４６ ローラ
４８ ローラ
５０ ベーン
５４ 上部支持部材
５６ 下部支持部材
６２ 吐出消音室
６４ 吐出消音室
６６ 上部カバー
６８ 下部カバー
７０ 案内溝
７０Ａ 収納部
７２ 背圧通路
７２Ａ 開口
７４ 背圧室
７６ スプリング
７８、１２９ 主ボルト
９０ 連結部
１３２ 封止材
１３７ プラグ
１３８ Ｏリング
【特許請求の範囲】
【請求項１】
密閉容器内に電動要素と、該電動要素にて駆動される第１及び第２の回転圧縮要素を備え、前記第１の回転圧縮要素で圧縮されたガスを前記密閉容器内に吐出し、更にこの吐出された中間圧のガスを前記第２の回転圧縮要素で圧縮するロータリコンプレッサにおいて、前記第２の回転圧縮要素を構成するためのシリンダ及び前記電動要素の回転軸に形成された偏心部に嵌合されて前記シリンダ内で偏心回転するローラと、前記シリンダの開口面を閉塞する閉塞部材と、前記ローラに当接して前記シリンダ内を低圧室側と高圧室側に区画するベーンと、前記ベーンに背圧を加えるための背圧室と、前記閉塞部材に形成され、前記シリンダ内の高圧室側と前記背圧室とを連通する背圧通路とを備え、下部支持部材には鉄系の焼結材を用いると共に、前記下部支持部材は、下部カバーを取り付ける側の面に加工を加えた後、スチーム処理を施したことを特徴とするロータリコンプレッサ。
【請求項２】
前記背圧通路の前記高圧室側の開口は、前記ローラの回転位置によって当該ローラにより開閉されることを特徴とする請求項１のロータリコンプレッサ。
【請求項３】
前記ローラの回転位置が９０°以上３００°以下の範囲で前記背圧通路の開口は開放されることを特徴とする請求項２のロータリコンプレッサ。
【請求項１】
密閉容器内に電動要素と、該電動要素にて駆動される第１及び第２の回転圧縮要素を備え、前記第１の回転圧縮要素で圧縮されたガスを前記密閉容器内に吐出し、更にこの吐出された中間圧のガスを前記第２の回転圧縮要素で圧縮するロータリコンプレッサにおいて、前記第２の回転圧縮要素を構成するためのシリンダ及び前記電動要素の回転軸に形成された偏心部に嵌合されて前記シリンダ内で偏心回転するローラと、前記シリンダの開口面を閉塞する閉塞部材と、前記ローラに当接して前記シリンダ内を低圧室側と高圧室側に区画するベーンと、前記ベーンに背圧を加えるための背圧室と、前記閉塞部材に形成され、前記シリンダ内の高圧室側と前記背圧室とを連通する背圧通路とを備え、下部支持部材には鉄系の焼結材を用いると共に、前記下部支持部材は、下部カバーを取り付ける側の面に加工を加えた後、スチーム処理を施したことを特徴とするロータリコンプレッサ。
【請求項２】
前記背圧通路の前記高圧室側の開口は、前記ローラの回転位置によって当該ローラにより開閉されることを特徴とする請求項１のロータリコンプレッサ。
【請求項３】
前記ローラの回転位置が９０°以上３００°以下の範囲で前記背圧通路の開口は開放されることを特徴とする請求項２のロータリコンプレッサ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【公開番号】特開２００６−２６６２６９（Ｐ２００６−２６６２６９Ａ）
【公開日】平成１８年１０月５日（２００６．１０．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−９９２４１（Ｐ２００６−９９２４１）
【出願日】平成１８年３月３１日（２００６．３．３１）
【分割の表示】特願２００２−５７０４６（Ｐ２００２−５７０４６）の分割
【原出願日】平成１４年３月４日（２００２．３．４）
【出願人】（０００００１８８９）三洋電機株式会社 (18,308)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年１０月５日（２００６．１０．５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年３月３１日（２００６．３．３１）
【分割の表示】特願２００２−５７０４６（Ｐ２００２−５７０４６）の分割
【原出願日】平成１４年３月４日（２００２．３．４）
【出願人】（０００００１８８９）三洋電機株式会社 (18,308)
【Ｆターム（参考）】
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