JP2003148366A - 多段気体圧縮機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 多段気体圧縮機において、低段圧縮要素ｔと
高段圧縮要素との間の連通路内で生じる圧力脈動の低減
を図るものである。 【解決手段】 低段圧縮要素５と高段圧縮要素４との間
の連通路７９の通路長さを短縮すべく、低段圧縮要素５
と高段圧縮要素４との平面配置角度をずらせたものであ
る。それによって、低段圧縮要素５から排出された気体
が高段圧縮要素４に吸入される気体の追従性を良くし、
連通路７９で発生する圧力脈動を低減し、圧縮効率の向
上および騒音・振動を低減できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は回転式気体圧縮機の
気体通路の構成に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】昨今の地球環境保護問題に端を発して、
従来から継続使用されているフロン冷媒に替わり自然冷
媒、特に、二酸化炭素（ＣＯ₂）冷媒を用いたヒートポ
ンプシステムの研究開発が各分野で盛んに行われてい
る。

【０００３】しかしながら、従来のフロン冷媒を用いた
冷凍サイクルでは、高圧側が３ＭＰａ以下であるのに対
して、二酸化炭素（ＣＯ₂）冷媒を用いた冷凍サイクル
では、低圧側が２．５〜５ＭＰａ，高圧側が１２〜１５
ＭＰａにも達して高低圧力差が極めて大きく、圧縮機構
部での高圧側から低圧側への気体漏れ損失の過大が懸念
されている。

【０００４】このような理由から、二酸化炭素（Ｃ
Ｏ₂）冷媒を用いた圧縮機として、多段圧縮機の改良検
討が進められている。

【０００５】特に、家庭用ヒートポンプシステムに搭載
される圧縮機としては、生産性と耐久性および高性能・
小型化の観点から多段圧縮機としては、ローリングピス
トン型ロータリ式２段圧縮機が注目を浴びている。

【０００６】図６は、特開平１−２７７６９５号公報に
記載されている周知のローリングピストン型ロータリ式
２段圧縮機の部分縦断面図を示す。

【０００７】同図において、１００１は上側に配置され
た低段側圧縮機構部、１００２は下側に配置された高段
側圧縮機構部である。これら圧縮機構部１００１，１０
０２間には仕切板１００３が設けられている。そして、
主軸受１００４と仕切板１００３との間に低段側圧縮機
構部１００１の低圧側シリンダ１００５が設けられ、低
圧側圧縮室１００６が形成されている。また、副軸受１
００７と仕切板１００３との間に高段側圧縮機構部１０
０２の高圧側シリンダ１００８が設けられ、高圧側圧縮
室１００９が形成されている。さらに、低圧側シリンダ
１００５には低圧側ブレード１０１０が設けられ、これ
はブレードスプリング１０１１によって低圧側ローラ１
０１２に押付けられている。また、高圧側シリンダ１０
０８には高圧側ブレード１０１３が設けられ、これはブ
レードスプリング１０１４によって高圧側ローラ１５に
押付けられている。なお、低圧側圧縮室１００６の排除
容積は高圧側圧縮室１００９の排除容積よりも大きくな
っている。

【０００８】また、低圧側ローラ１０１２は主軸１０１
６の低圧側クランク部１０１７に嵌着され、偏心回転す
るようになっている。さらに、高圧側ローラ１０１５は
主軸１０１６の高圧側クランク部１０１８に嵌着され、
偏心回転するようになっている。

【０００９】さらに、主軸受１００４には低段側圧縮機
構部１００１の低圧側吐出弁１０１９が設けられている
と共に、この吐出弁１０１９を覆う低圧側バルブカバー
１０２０が設けられている。また、副軸受１００７には
高段側圧縮機構部１００２の高圧側吐出弁１０２１が設
けられていると共に、この吐出弁１０２１を覆う高圧側
バルブカバー１０２２が設けられている。これらバルブ
カバー１０２０，１０２２の内面にはゴムなどの弾性材
からなる防音材１０２３，１０２４が貼着され、軸受面
とカバー面との間の隙間をシールすると共に、吐出ガス
の脈動成分を取除く役目をしている。

【００１０】そして、被圧縮ガスは低段側圧縮機構部１
００１の低圧側圧縮室１００６で一旦圧縮された後、低
圧側吐出弁１０１９および図示しない連通路を介して高
段側圧縮機構部１００２の高圧側圧縮室１００９に吸い
込まれる。ついで、この圧縮室１００９でさらに高圧状
態に圧縮され、高圧側吐出弁１０２１から吐出されるよ
うになっている。したがって、被圧縮ガスは吸入圧から
中間圧、中間圧から吐出圧となるように２段圧縮される
ようになっている。

【００１１】

【発明が解決しょうとする課題】このような従来の構成
は、主軸１０１６の低圧側クランク部１０１７と高圧側
クランク部１０１８との配置角度が主軸１０１６の回転
方向に沿って１８０°ずらされていると共に、低圧側シ
リンダ１００５と高圧側シリンダ１００８、つまり低圧
側ブレード１０１０と高圧側シリンダ１００８、つまり
低圧側ブレード１０１０と高圧側ブレード１０１３とが
主軸１０１６の回転方向に沿って略同一の位置に配置さ
れている。このために、低圧側シリンダ１００５から圧
縮ガスが吐出されるタイミングと、高圧側シリンダ１０
０８に導入される吸入ガスの流入タイミングとが一致せ
ず、各シリンダ内の中間圧部のガス容積の間に過不足現
象が生じる。その結果、中間圧部に圧力脈動が生じ、圧
縮損失を招くという課題があった。

【００１２】なお、図７に示す各シリンダにおける圧縮
タイミングのモデル解説図を用いて圧力脈動発生の仕組
みを詳細に説明する。

【００１３】すなわち、低段側シリンダでは主軸１０１
６の低圧側クランク部１０１７の頂部が低圧側ブレード
１０１０から１８０°進行した頃に低圧側吐出弁１０１
９（図示なし）が開口して圧縮ガスが高段側シリンダ１
００８の吸入側に送出され始める。

【００１４】一方、高圧側シリンダ１００８では、高圧
側クランク部１０１８の頂部が高圧側ブレード１０１３
の位置に進行している。すなわち、高圧側シリンダ１０
０８の吸入行程が完了し、高圧側クランク部１０１８の
頂部が吸入口を塞ぐまでのしばらくの間は吸入開始しな
い状態である。換言すれば、高圧側クランク部１０１８
の頂部が吸入口を塞ぐまでのしばらくの間は低段側シリ
ンダ１００５から排出されるガス量が過剰となり、中間
圧部の圧力が上昇する。

【００１５】また、主軸１０１６が更に１８０°進行す
る間に、低段側シリンダ１００５では圧縮ガスの全排出
が完了するが、高段側シリンダ１００８では全吸入容積
の約半分の吸入容積しか吸入進行しておらず、この時点
でも、低段側シリンダ１００５から排出されるガス量が
過剰となり、中間圧部の圧力が更に上昇する。

【００１６】更に主軸１０１６が１８０°進行する間、
すなわち、低段側シリンダ１００５の低圧側クランク部
１０１７の頂部が低圧側ブレード１０１０から反時計回
り方向に１８０°進行する間、低段側シリンダ１００５
の圧縮行程が進行するが、低圧側吐出弁１０１９（図示
なし）が開口せずに排出されない。一方、高圧側シリン
ダ１００８では残り半分の吸入行程が進行して吸入完了
して、低圧側シリンダ１００５から排出される圧縮ガス
の総量と高圧側シリンダ１００８に導入される吸入ガス
の総容積とが最終的に合致するが、主軸１０１６の１８
０°進行過程で中間圧部の圧力が急下降する。このよう
な仕組みで中間圧部に圧力脈動が生じる。この圧力脈動
のエネルギーは圧縮損失となる。

【００１７】なお、上記の圧力脈動を低減して圧縮損失
を小さくする２段圧縮機構の方策が特開昭６３−１３８
１８９号公報で提案されている。

【００１８】すなわち、図８は同公報で提案されている
圧縮機の縦断面図である。同図において、２段圧縮機構
２００２は低圧側圧縮機構２００５の圧縮室から出たガ
スを高圧側圧縮機構２００６の圧縮室へ案内する連絡通
路（吸込み管２０２３、緩衝容器２０２４，配管２０２
５，吐出ポート２０１６からなる通路）の容積が高圧側
圧縮機構２００６の圧縮室の排除容積より大に設定する
構成である。

【００１９】この構成によって、低圧側圧縮機構２００
５の圧縮室のガス吐出タイミングと高圧側圧縮機構２０
０６の圧縮室のガス吸込みタイミングとがずれている場
合でも、上述の連絡通路の緩衝作用でタイミングのずれ
からくる脈動の発生を抑制する構成である。

【００２０】しかしながら、上述の連絡通路が圧縮機内
部と圧縮機外部との通路で構成されているために、連絡
通路が長くなる。この結果、連絡通路内のガスが高圧側
圧縮機構２００６に導入される際の追従性が悪くなり、
連絡通路内の圧力脈動を招き、十分な圧力脈動抑制の効
果が得られないという課題があった。

【００２１】本発明はこのような従来の課題を解決する
ものであり、高圧側圧縮機構に導入される吸入ガスの追
従性を良くして連絡通路に生じる圧力脈動の一層の低減
を目的とするものである。

【００２２】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明は、低圧側圧縮機構と高圧側圧縮機構との間の
連絡通路を短縮すべく、低圧側圧縮機構と高圧側圧縮機
構の配置を構成したものである。

【００２３】上記配置構成によって高圧側圧縮機構に導
入される連絡通路内の吸入ガスの追従性を良くし、連絡
通路で生じる圧力脈動を抑制し、圧縮損失の低減を図る
ことができる。

【００２４】

【発明の実施の形態】請求項１に記載の発明は、複数の
圧縮要素の内の低段圧縮要素の吐出側と高段圧縮要素の
吸入側とを、順次、連通路を介して直列接続した多段圧
縮機構を構成し、その連通路の通路長さが最短通路長さ
を形成されるべく、低段圧縮要素と高段圧縮要素との平
面配置をずらせて構成したものである。そしてこの構成
によれば、高段圧縮要素に導入される連通路内の吸入ガ
スの追従性が良くなり、連通路で生じる圧力脈動が抑制
される。

【００２５】請求項２に記載の発明は、圧縮要素の各シ
リンダ内を前進・後退しつつ吸入室と圧縮室とに区画す
るベーンの背面室に、圧縮要素から気体と共に排出され
た潤滑油をベーンの背面室に導入してベーンを背圧付勢
させる回転式圧縮機構において、低段圧縮要素のベーン
の背面室を、連通路の途中に配置したものである。そし
てこの構成によれば、連通路の通路長さの最短距離形成
が容易になり圧力脈動が抑制されると共に、低段圧縮要
素から排出された吐出気体がベーンの背面室を通過する
ことによってベーンの摺動部が冷却され、耐久性が向上
する。

【００２６】請求項３に記載の発明は、高段圧縮要素か
ら気体と共に排出された潤滑油を低段圧縮要素のベーン
の背面室に供給する差圧給油通路を設けたものである。
そしてこの構成によれば、低段圧縮要素のベーンの摺動
面に供給される潤滑油の油膜が低段圧縮要素のベーンの
背面室とシリンダ内との間を密封し、低段圧縮要素から
排出された圧縮気体がベーンの摺動隙間を介して低段圧
縮要素のシリンダ内に漏洩するのを防ぐ。

【００２７】請求項４に記載の発明は、差圧給油通路の
上流側通路途中に、潤滑油に混入する気体を高段圧縮要
素の吐出側に放出するためのガス抜き手段を設けたもの
である。そしてこの構成によれば、圧縮ガスの混入の少
ない潤滑油が低段圧縮要素のベーンの背面室に供給さ
れ、ベーンの摺動面の油膜形成が向上すると共に、高段
圧縮要素における圧縮ガスの再圧縮作用が防止される。

【００２８】請求項５に記載の発明は、ガス抜き手段と
して、駆動軸の摺動部に給油すべく駆動軸の軸芯を貫通
して高段圧縮要素の吐出側に開通して設けた油穴を併用
したものである。そしてこの構成によれば、新たなガス
抜き通路を設けることなく、差圧給油される潤滑油が効
果的にガス抜きされる。

【００２９】請求項６に記載の発明は、低段圧縮要素の
ベーンの背面室と、高段圧縮要素の吸入口とが概同じ配
置角度を以って平面配置されるべく、低段圧縮要素と高
段圧縮要素との平面配置角度をずらせたものである。そ
してこの構成によれば、低段圧縮要素のベーンの背面室
が高段圧縮要素の吸入口に隣接する構成となり、連通路
の通路長さが一層短縮され、連通路内の圧力脈動の発生
が更に抑制される。

【００３０】請求項７に記載の発明は、低段圧縮要素と
高段圧縮要素をローリングピストン型ロータリ圧縮機構
とし、低段圧縮要素と高段圧縮要素に連結する駆動軸の
各クランク部の角度位相を１８０度に設定し、高段圧縮
要素から圧縮気体が排出されるタイミングと、低段圧縮
要素の吸入行程が開始するタイミングとを略同一にした
ものである。そしてこの構成によれば、低段圧縮要素か
ら排出される圧縮気体の容積の余剰が少なくなり、連通
路内での圧力脈動の発生が抑制される。

【００３１】請求項８に記載の発明は、ローリングピス
トン型ロータリ式多段圧縮機の高段圧縮要素の吸入容積
を低段圧縮容積」の吸入容積の４０〜７０％に設定した
構成において、高段圧縮要素を低段圧縮要素に対してそ
の平面配置角度を反圧縮進行方向に１５〜３０度ずらせ
たものである。そしてこの構成によれば、低段圧縮要素
からの圧縮ガス排出タイミングと、高段圧縮要素の吸入
行程の開始タイミングとを略同時期に設定することがで
きる。

【００３２】請求項９に記載の発明は、高段圧縮要素の
吸入側に、その吸入側のみに通じるダンパー室を連通さ
せたものである。そしてこの構成によれば、連通路の通
路長さを短縮させながら高段圧縮要素に導入する吸入気
体容量が確保され、連通路内に生じる圧力脈動が緩和す
る。

【００３３】

【実施例】以下本発明の実施例について図面を参照して
説明する。

【００３４】（実施例１）図１は二酸化炭素（ＣＯ２）
冷媒を使用したローリングピストン型ロータリ式２段圧
縮機の縦断面を表し、図２は同圧縮機の部分縦断面を表
し、図３は同圧縮機のＸ−Ｘ線に沿った横断面を表し、
図４は同圧縮機のＹ−Ｙ線に沿った横断面を表す。

【００３５】密閉容器１の内部に、電動機２とその下部
に２段圧縮機構３が配置されている。２段圧縮機構３
は、高段圧縮要素４と、その下部に配置された低段圧縮
要素５と、高段圧縮要素４および低段圧縮要素５の間に
配置された中板６と、高段圧縮要素４および低段圧縮要
素５を駆動すべく電動機２の回転子２ａに連結された駆
動軸７と、駆動軸７を支持すべく高段圧縮要素４の高段
シリンダブロック８に固定された主軸受９および低段圧
縮要素５の低段シリンダブロック１０に固定された副軸
受１１とから成る。

【００３６】高段シリンダブロック８は密閉容器１に溶
接固定され、その高段シリンダブロック８に中板６と低
段シリンダブロック１０が固定されている。

【００３７】主軸受９に取付られた高段吐出カバー１２
は、主軸受９と共に高段吐出室１３を形成している。

【００３８】中板６，低段シリンダブロック１０，副軸
受１１の外周部を囲み且つシール部材９８を介して高段
シリンダブロック８に取付られた低段吐出カバー２６の
内部は低段吐出室２７を形成している。低段吐出カバー
２６と副軸受１１との間にＯ―リング９７が介装され、
密閉容器１内の油溜３２と低段吐出室２７との間が圧力
的に隔離されている。

【００３９】低段吐出室２７と高段吐出室１３との間
は、副軸受１１，低段シリンダブロック１０，中板６，
高段シリンダブロック８，主軸受９を貫通して設けられ
たバイパス通路９６で連通されている。バイパス通路９
６の端部は、バイパス通路９６を開閉する弁体９５と、
弁体９５を付勢するバネ手段９４が配置されており、低
段吐出室２７から高段吐出室１３への冷媒ガスの流入の
み許容する逆止弁機構を形成している。

【００４０】駆動軸７を貫通する油穴７ａの下端部に
は、遠心ポンプ手段９３が装着されており、遠心ポンプ
手段９３によって、副軸受１１、低段圧縮要素５の低段
ピストン７０の内側、高段圧縮要素４の高段ピストン６
５の内側、主軸受９の各摺動面に油溜３２の潤滑油が給
油される経路が形成されている。

【００４１】高段圧縮要素４のシリンダ内で高段ピスト
ン６５の外周面に接してシリンダ内を吸入室と圧縮室と
に区画すべく配置された高段ベーン１５の反シリンダ側
の高段ベーン背面室１６は、油溜３２に連通している
（図４参照）。

【００４２】上記と同様に、低段圧縮要素５の低段ベー
ン９２の反シリンダ側に配置された低段ベーン背面室３
３は低段吐出室２７と、中板６に設けた貫通穴８０を介
して高段圧縮要素４の吸入口８１にも通じている。従っ
て、低段吐出室２７と高段圧縮要素の吸入口８１とは、
低段ベーン背面室３３と貫通穴８０とで構成される中間
連通路７９によって連通している。

【００４３】更に、低段ベーン背面室３３にはバネ手段
（コイルバネ）９１が配置され、低段ベーン９２の先端
を低段ピストン７０に押圧付勢している。バネ手段（コ
イルバネ）９１を装着すべく低段ベーン背面室３３に設
けられたバネ装着穴３４は、以下に述べる経路を経て密
閉容器１内の油溜３２に連通している。

【００４４】すなわち、バネ装着穴３４は、低段シリン
ダブロック１０と中板６の外周部と低段吐出カバー２６
との間の間隙通路９０、中板６に設けられて絞り部を有
する油穴６８、駆動軸７の油穴７ａに直交して設けられ
た半径方向油穴７ｂを順次経由して連通している。

【００４５】また、駆動軸７の低段クランク軸７８ａと
７８ｂとは１８０°の角度位相をなして構成されてい
る。更に、図３、図４に示す如く、高段圧縮要素４の高
段ベーン１５は、低段圧縮要素５の低段ベーン９２に対
して高段圧縮要素４の圧縮進行が早まる方向に所要角度
ずれて配置されている。すなわち、低段クランク軸７８
ａの頂部が低段ベーン９２と反対位置に角度進行した
時、高段クランク軸７８ｂの頂部が高段圧縮要素４の吸
入口８１を略閉塞できる位置に角度進行すべく配置構成
されている。

【００４６】この配置構成によって、低段ベーン背面室
３３の角度位置に高段圧縮要素４の吸入口が角度配置さ
れる。

【００４７】換言すれば、低段ベーン背面室３３の真上
に吸入口８１が配置されている。したがって、低段吐出
室２７と吸入口８１との間は最短距離を以て構成されて
いる。

【００４８】一方、密閉容器１の上壁中央部の平坦部に
は電動機２に接続する電気接続端子８６が配置され、そ
の外部接続端子８６ａには、絶縁樹脂材で結束した外部
接続クラスター８５が挿入されている。その外部接続ク
ラスター８５を囲むターミナルカバー８４の内形状は、
例えば、電気接続端子８６を構成する端子が密閉容器１
内の高圧ＣＯ２ガス圧力によって部分的に抜けようとす
る場合でも、外部接続クラスター８５が外部接続端子８
６ａから外れることがない寸法配置構成で設定されてい
る。

【００４９】密閉容器１の上壁に配置された吐出管８３
の電動機室２９側開口端の近傍には、密閉容器１の内壁
側に開口した遮蔽板８２が配置されており、電気接続端
子８６の側から吐出管８３への直接的なガス流出を防で
いる。

【００５０】以上のように構成された二酸化炭素（ＣＯ
２）冷媒ガスを使用したローリングピストン型ロータリ
式2段圧縮機について、図１〜図４を参照しながらその
動作を説明する。

【００５１】低段圧縮要素５のシリンダ内に取り込まれ
た吸入冷媒ガスは、圧縮された後、低段吐出室２７に吐
出される。低段吐出室２７の吐出冷媒ガスは、背面室３
３と貫通穴８０を順次を経由して高段圧縮要素４の吸入
室に取り込まれ、圧縮の後、高段吐出室１３に吐出さ
れ、電動機室９に排出される。電動機室９に排出された
冷媒ガスに混入する潤滑油の一部は分離され、油溜３２
に収集される。潤滑油の一部が分離された高圧の吐出冷
媒ガスは、吐出管８３を経て圧縮機外部配管系に送出さ
れる。

【００５２】高段圧縮要素４の吐出冷媒ガス圧力が作用
する油溜３２の潤滑油は、駆動軸７の下端部に配置され
た遠心ポンプ手段９３によって駆動軸７内の油穴７ａ，
半径方向油穴７ｂ，低段ピストン７０の内径側空間，高
段ピストン６５の内径側空間，主軸受９の軸受摺動面を
順次経由して電動機室２９に排出され、再び、油溜３２
に帰還する。

【００５３】なお、遠心ポンプ手段９３から駆動軸７内
の油穴７ａに排出された潤滑油に混入する冷媒ガスが油
穴７ａの上部開口端から電動機室２９へ放出される。そ
れによって、油穴７ａの潤滑油がガス抜きされるので、
低段ピストン７０の内径摺動面，高段ピストン６５の内
径摺動面，主軸受９の軸受摺動面にはガス噛み込みのな
い良好な油膜が形成される。

【００５４】このような駆動軸７の摺動部給油過程途中
の潤滑油は、中板６の絞り部を有する油穴６８を介して
中間圧力に減圧の後、間隙通路９０，バネ装着穴３４を
経由して低段吐出室２７に開通する低段ベーン背面室３
３に供給される。低段吐出室２７と同圧力状態の潤滑油
は，低段ベーン９２の摺動部隙間の油膜密封作用と、低
段ベーン９２を低段ピストンに押圧させる。

【００５５】この押圧力は、低段ベーン背面室３３に油
溜３２の潤滑油が減圧されることなく導入される場合に
比較して半減しており、低段ピストン７０の外周面と低
段ベーン９２の先端との摺動摩擦損失が小さく、摺動部
摩耗も少ない特徴を有している。

【００５６】また、高段シリンダブロック８と低段吐出
カバー２６の間に介在するシール部材によって、低段ベ
ーン背面室３３が密閉容器１内と圧力的に隔離されてお
り、例え、油溜３２の油面が低下する場合でも、密閉容
器１内の吐出冷媒ガスが低段ベーン背面室３３に漏洩す
ることはない。また、密閉容器１内の吐出冷媒ガスや吐
出圧力が作用する潤滑油が中板６と高段シリンダブロッ
ク８との接触結合面、中板６と低段シリンダブロック１
０との接触結合面を介して高段圧縮要素４の圧縮室およ
び低段圧縮要素５の圧縮室に直接的に漏洩流入すること
はない。

【００５７】低段ベーン９２の摺動面の良好な油膜形成
によって、背面室３３を通過する気体が低段圧縮要素５
のシリンダ内へ漏洩するのを阻止される。その一方、低
段吐出室２７の気体に混入して高段圧縮要素５の吸入口
８１に流入する。

【００５８】なお、低段ベーン背面室３３から低段吐出
室２７を経由して高段圧縮要素４の吸入室に導入された
適量の潤滑油は、高段圧縮要素４の圧縮室隙間の油膜密
封作用に供され、圧縮効率を向上させる。

【００５９】なお、図３に示す如く、低段圧縮要素５に
おいては、駆動軸７の低段クランク部７８ａの頂部が低
段ベーン９２の反対位置まで角度進行した時（低段ベー
ン９２から１８０°圧縮行程が進行した時）、吐出口７
７を開閉する低段吐出弁装置（図示なし）から圧縮気体
が排出され始める。その時、高段圧縮要素４において
は、図４に示す高段ｊクランク部７８ｂの頂部が吸入口
８１を閉塞し始め、シリンダ内における吸入行程と圧縮
行程が開始する圧縮タイミングに設定されている。この
ために、低段圧縮要素５から圧縮気体の排出が始まると
同時に高段圧縮要素４の吸入行程が始まるので、低段吐
出室２７および低段ベーン背面室３３での過不足気体容
積が少なくなり、低段吐出室２７や連通路７９内で圧力
脈動の発生が抑制され、圧縮効率の低下が抑制される。

【００６０】また、連通路７９が最短距離となる通路構
成のために、低段吐出室２７から排出された吐出気体が
高段圧縮要素４へ導入される際の吐出気体の追従性が良
く、連通路７９内での圧力脈動変化が小さくなる。この
圧力脈動変動の抑制によって、圧縮機の振動や騒音発生
も抑制される。

【００６１】以上のように上記実施例によれば、複数の
圧縮要素の内の低段圧縮要素５の吐出側と高段圧縮要素
４の吸入側とを、順次、連通路７９を介して直列接続し
た２段圧縮機構３を構成し、その連通路７９の通路長さ
が最短通路長さを形成されるべく、低段圧縮要素５と高
段圧縮要素４との平面配置角度をずらせて構成したこと
により、高段圧縮要素４に導入される連通路７９内の吸
入ガスの追従性が良くなり、連通路７９で生じる圧力脈
動を抑制し、圧縮効率の低下を防止できる。また、高段
圧縮要素４での気体流れの変動が抑制され、２段圧縮機
構部３で生じる騒音や振動を軽減することができる。

【００６２】また上記実施例によれば、圧縮要素の各シ
リンダ内を前進・後退しつつ吸入室と圧縮室とに区画す
るベーン（１５，９２）の背面室（３３，１６）に、圧
縮要素から気体と共に排出された潤滑油を導入してベー
ン（１５，９２）を背圧付勢させるロータリ式２段圧縮
機構３において、低段圧縮要素５のベーン９２の背面室
３３を、連通路７９の途中に配置したことにより、連通
路７９の通路長さの最短距離形成が容易になり圧力脈動
を抑制すると共に、低段圧縮要素５から排出された吐出
気体をベーン９２の背面室３３を通過させることによっ
てベーン９２の摺動部を冷却し、耐久性を向上すること
ができる。

【００６３】また上記実施例によれば、高段圧縮要素４
から気体と共に排出された潤滑油を低段圧縮要素５のベ
ーン９２の背面室に供給する差圧給油通路を設けたこと
により、低段圧縮要素５のベーン９２の摺動面に供給さ
れる潤滑油の油膜が低段圧縮要素５のベーン９２の背面
室３３とシリンダ内との間を密封するので、低段圧縮要
素５から排出された圧縮気体がベーン９２の摺動隙間を
介して低段圧縮要素５のシリンダ内に漏洩流入するのを
防いで、圧縮効率の向上を図ることができる。

【００６４】また上記実施例によれば、差圧給油通路
（３２，７ａ，６８，９０，９１，３３）の上流側通路
途中に、潤滑油に混入する気体を高段圧縮要素４」の吐
出側に放出するための油穴（ガス抜き手段）（７ａ）を
設けたことにより、圧縮ガスの混入の少ない潤滑油が低
段圧縮要素５のベーン９２の背面室３３に供給でき、ベ
ーン９２の摺動面の油膜形成を向上してベーン９２の摺
動面の潤滑性と摺動面隙間の密封性を向上することがで
きる。その結果、背面室３３を通過する圧縮ガスがシリ
ンダ内に漏洩流入するのを阻止して低段圧縮要素５の圧
縮効率と、ベーン９２の耐久性向上を図ることが出来
る。また、高段圧縮要素４に不要な圧縮気体が吸入され
ないので、高段圧縮要素４における再圧縮作用を防止し
て高段圧縮要素４の圧縮効率を向上できる。

【００６５】また上記実施例によれば、ガス抜き手段と
して、駆動軸７の摺動部に給油すべく駆動軸７の軸芯を
貫通して高段圧縮要素４の吐出側に開通して設けた油穴
７ａを併用したことにより、新たなガス抜き通路を設け
ることなく、差圧給油する潤滑油から効果的にガス抜き
することができ、低コストで潤滑油特性を改善すること
ができる。

【００６６】また上記実施例によれば、ロータリ式２段
圧縮機構３の低段圧縮要素５のベーン９２の背面室３３
と、高段圧縮要素４の吸入口８１とが概同じ配置角度を
以って平面配置されるべく、低段圧縮要素５と高段圧縮
要素４との平面配置角度をずらせたことにより、低段圧
縮要素５のベーン９２の背面室３３が高段圧縮要素４の
吸入口８１に隣接して構成でき、連通路７９の通路長さ
をより一層短縮することができ、連通路７９内の圧力脈
動の発生を更に抑制して圧縮効率向上を図ることができ
る。

【００６７】また上記実施例によれば、低段圧縮要素５
と高段圧縮要素４をローリングピストン型ロータリ式圧
縮機構３とし、低段圧縮要素５と高段圧縮要素４に連結
する駆動軸７の各クランク部（７８ａ，７８ｂ）の角度
位相を１８０度に設定し、高段圧縮要素４から圧縮気体
が排出されるタイミングと、低段圧縮要素５の吸入行程
が開始するタイミングとを略時期にしたことにより、低
段圧縮要素５から排出される圧縮気体容積の余剰を少な
くでき、連通路７９内での圧力脈動の発生を抑制して圧
縮効率向上を図ることができる。

【００６８】また上記実施例によれば、ローリングピス
トン型ロータリ式２段圧縮機構３の高段圧縮要素４の吸
入容積を低段圧縮容積５」の吸入容積の４０〜７０％に
設定した構成において、高段圧縮要素４を低段圧縮要素
５に対してその平面配置角度を反圧縮進行方向に１５〜
３０度ずらせたことにより、低段圧縮要素５からの圧縮
ガス排出タイミングと、高段圧縮要素４の吸入行程の開
始タイミングとを略同時期に設定することができるの
で、低段圧縮要素５から排出される圧縮気体を連通路７
９内に滞留させることなく高段圧縮要素４のシリンダ内
に流入させることができるので、低段吐出室２７の吐出
圧力の上昇を低くでき、低段圧縮要素５の圧縮入力を低
減して圧縮効率向上を図ることができる。

【００６９】（実施例２）図５は、実施例１における高
段圧縮要素４ａの吸入側に、その吸入側のみに通じるダ
ンパー室７６を連通させたものである。そしてこの構成
によれば、連通路７９ａの通路長さを短縮させながら高
段圧縮要素４ａに導入する吸入気体容量が確保され、連
通路７９ａ内に生じる圧力脈動を緩和して圧縮効率の一
層の向上、騒音・振動の一層の低減を図ることができ
る。

【００７０】なお、上記実施例では二酸化炭素冷媒を使
用したローリングピストン型ロータリ式２段圧縮機およ
びスクロール圧縮機について説明したが、他の気体（例
えば、酸素，窒素，ヘリウム，空気など）を圧縮する多
段圧縮機の場合も同様な作用・効果を生じるものであ
る。

【００７１】

【発明の効果】上記実施例から明かなように、請求項１
に記載の発明は、複数の圧縮要素の内の低段圧縮要素の
吐出側と高段圧縮要素の吸入側とを、順次、連通路を介
して直列接続した多段圧縮機構を構成し、連通路の通路
長さが最短通路長さを形成されるべく、低段圧縮要素と
高段圧縮要素との平面配置角度をずらせて構成したもの
である。そしてこの構成によれば、高段圧縮要素に導入
される連通路内の吸入ガスの追従性が良くなり、連通路
で生じる圧力脈動を抑制して圧縮入力損失や騒音・振動
を低減することができる。

【００７２】請求項２に記載の発明は、複数の圧縮要素
の内の低段圧縮要素の吐出側と高段圧縮要素の吸入側と
を、順次、連通路を介して直列接続した多段圧縮機構を
構成し、圧縮要素の各シリンダ内を前進・後退しつつ吸
入室と圧縮室とに区画するベーンの背面室に、圧縮要素
から気体と共に排出された潤滑油をベーンの背面室に導
入してベーンを背圧付勢させる回転式圧縮機構におい
て、低段圧縮要素のベーンの背面室を、連通路の途中に
配置したものである。そしてこの構成によれば、連通路
の通路長さの最短距離形成が容易になり圧力脈動を抑制
すると共に、低段圧縮要素から排出された吐出気体がベ
ーンの背面室を通過することによってベーンの摺動部を
冷却し、ベーンの耐久性を向上することができる。

【００７３】請求項３に記載の発明は、請求項２におい
て、高段圧縮要素から気体と共に排出された潤滑油を低
段圧縮要素のベーンの背面室に供給する差圧給油通路を
設けたものである。そしてこの構成によれば、低段圧縮
要素のベーンの摺動面に供給される潤滑油の油膜によっ
て低段圧縮要素のベーンの背面室とシリンダ内との間を
密封し、低段圧縮要素から排出された圧縮気体がベーン
の摺動隙間を介して低段圧縮要素のシリンダ内に漏洩す
るのを防ぎ、圧縮効率を向上することができる。

【００７４】請求項４に記載の発明は、請求項３におい
て、差圧給油通路の上流側通路途中に、潤滑油に混入す
る気体を高段圧縮要素の吐出側に放出するためのガス抜
き手段を設けたものである。そしてこの構成によれば、
圧縮ガスの混入の少ない潤滑油を低段圧縮要素のベーン
の背面室に供給し、ベーンの摺動面の油膜形成を向上し
て摺動面の耐久性を向上することができる。また、ベー
ンの背面室から低段圧縮要素のシリンダ内への気体漏洩
を防止することによって、高段圧縮要素においても漏洩
圧縮ガスを再圧縮するのを回避でき、高段圧縮要素の圧
縮効率を向上することができる。

【００７５】請求項５に記載の発明は、請求項４におい
て、ガス抜き手段として、駆動軸の摺動部に給油すべく
駆動軸の軸芯を貫通して高段圧縮要素の吐出側に開通し
て設けた油穴を併用したものである。そしてこの構成に
よれば、新たなガス抜き通路を設けることなく、差圧給
油する潤滑油を効果的にガス抜きして、摺動面の耐久性
と油膜密封効果を得ることができる。

【００７６】請求項６に記載の発明は、請求項２におい
て、低段圧縮要素のベーンの背面室と、高段圧縮要素の
吸入口とが概同じ配置角度を以って平面配置されるべ
く、低段圧縮要素と高段圧縮要素との平面配置角度をず
らせたものである。そしてこの構成によれば、低段圧縮
要素のベーンの背面室が高段圧縮要素の吸入口に隣接す
る構成を実現できる結果、連通路の通路長さを一層短縮
でき、連通路内の圧力脈動の発生を更に抑制でき、圧縮
入力損失と騒音・振動を一層低減することができる。

【００７７】請求項７に記載の発明は、低段圧縮要素と
高段圧縮要素をローリングピストン型ロータリ圧縮機構
とし、低段圧縮要素と高段圧縮要素に連結する駆動軸の
各クランク部の角度位相を１８０度に設定し、高段圧縮
要素から圧縮気体が排出されるタイミングと、低段圧縮
要素の吸入行程が開始するタイミングとを略同一にした
ものである。そしてこの構成によれば、低段圧縮要素か
ら排出される圧縮気体の容積の余剰を少なくして、連通
路内での圧力脈動の発生を抑制して、圧縮入力損失と騒
音・振動を低減することができる。

【００７８】請求項８に記載の発明は、ローリングピス
トン型ロータリ式多段圧縮機の高段圧縮要素の吸入容積
を低段圧縮要素の吸入容積の４０〜７０％に設定した構
成において、前記高段圧縮要素を前記低段圧縮要素に対
してその平面配置角度を反圧縮進行方向に１５〜３０度
ずらせたものである。そしてこの構成によれば、低段圧
縮要素からの圧縮ガス排出タイミングと、高段圧縮要素
の吸入行程の開始タイミングとを略同時期に設定して、
低段圧縮要素の吐出側および高段圧縮要素の吸入側に生
じる気体の過不足を少なくして圧力脈動の発生を抑制す
ることができる。その結果、圧縮入力損失と騒音・振動
を低減することができる。

【００７９】請求項９に記載の発明は、高段圧縮要素の
吸入側に、前記吸入側のみに通じるダンパー室を連通さ
せたものである。そしてこの構成によれば、連通路の通
路長さを短縮させながら高段圧縮要素に導入する吸入気
体容量が確保され、連通路内に生じる圧力脈動を緩和し
て、圧縮入力損失と騒音・振動を低減できるという効果
を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第1の実施例を示すローリングピスト
ン型ロータリ式２段圧縮機の縦断面図

【図２】同圧縮機における圧縮機構部の部分断面図

【図３】同圧縮機におけるＸ−Ｘ線に沿った横断面図

【図４】同圧縮機のＹ−Ｙ線に沿った横断面図

【図５】本発明の第２の実施例を示すローリングピスト
ン型ロータリ式２段圧縮機の縦断面図

【図６】従来のローリングピストン型ロータリ式２段圧
縮機の部分縦断面図

【図７】同圧縮機における従来の圧縮タイミングの解説
図

【図８】従来の別のローリングピストン型ロータリ式２
段圧縮機の縦断面図

【符号の説明】

３ ２段圧縮機構 ４ 高段圧縮要素 ４ａ 高段圧縮要素 ５ 低段圧縮要素 ７ 駆動軸 ７ａ 油穴 １５ ベーン １６ 背面室 ２７ 低段吐出室 ３３ 背面室 ７６ ダンパー室 ７８ａ，７８ｂ クランク部 ７９ 連通路 ７９ａ 連通路 ８１ 吸入口 ９２ ベーン

フロントページの続き Ｆターム(参考） 3H029 AA04 AA11 AA12 AA13 AB03 BB21 BB43 BB52 BB58 CC23 CC24 CC25

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の圧縮要素の内の低段圧縮要素の吐
   出側と高段圧縮要素の吸入側とを、順次、連通路を介し
   て直列接続した多段圧縮機構を構成し、前記連通路の通
   路長さが最短通路長さを形成されるべく、前記低段圧縮
   要素と前記高段圧縮要素との平面配置角度をずらせて構
   成した多段気体圧縮機。
2. 【請求項２】 複数の圧縮要素の内の低段圧縮要素の吐
   出側と高段圧縮要素の吸入側とを、順次、連通路を介し
   て直列接続した多段圧縮機構を構成し、前記圧縮要素の
   各シリンダ内を前進・後退しつつ吸入室と圧縮室とに区
   画するベーンの背面室に、圧縮要素から気体と共に排出
   された潤滑油を前記ベーンの前記背面室に導入して前記
   ベーンを背圧付勢させる回転式圧縮機構において、低段
   圧縮要素の前記ベーンの前記背面室を、前記連通路の途
   中に配置した多段気体圧縮機。
3. 【請求項３】 高段圧縮要素から気体と共に排出された
   潤滑油を低段圧縮要素のベーンの背面室に供給する差圧
   給油通路を設けた請求項１と請求項２記載の多段気体圧
   縮機。
4. 【請求項４】 差圧給油通路の上流側通路途中に、潤滑
   油に混入する気体を高段圧縮要素の吐出側に放出するた
   めのガス抜き手段を設けた請求項３記載の多段気体圧縮
   機。
5. 【請求項５】 ガス抜き手段として、駆動軸の摺動部に
   給油すべく駆動軸の軸芯を貫通して高段圧縮要素の吐出
   側に開通して設けた油穴を併用した請求項４記載の多段
   気体圧縮機。
6. 【請求項６】 低段圧縮要素のベーンの背面室と、高段
   圧縮要素の吸入口とが概同じ配置角度を以って平面配置
   されるべく、前記低段圧縮要素と前記高段圧縮要素との
   平面配置角度をずらせた請求項１と請求項２記載の多段
   気体圧縮機。
7. 【請求項７】 低段圧縮要素と高段圧縮要素をローリン
   グピストン型ロータリ圧縮機構とし、前記低段圧縮要素
   と前記高段圧縮要素に連結する駆動軸の各クランク部の
   角度位相を１８０度に設定し、前記高段圧縮要素から圧
   縮気体が排出されるタイミングと、前記低段圧縮要素の
   吸入行程が開始するタイミングとを略同一にした請求項
   ６記載の多段気体圧縮機。
8. 【請求項８】 ローリングピストン型ロータリ式多段圧
   縮機の高段圧縮要素の吸入容積を低段圧縮要素の吸入容
   積の４０〜７０％に設定した構成において、前記高段圧
   縮要素を前記低段圧縮要素に対してその平面配置角度を
   反圧縮進行方向に１５〜３０度ずらせた請求項７記載の
   多段気体圧縮機。
9. 【請求項９】 高段圧縮要素の吸入側に、前記吸入側の
   みに通じるダンパー室を連通させた請求項１と請求項２
   記載の多段気体圧縮機。