JP2000320480A - ロータリ式流体機械 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 圧縮室から吐出される冷媒ガスの吐出脈動を
発生し難くして騒音の増大や耐久性の低下を防止する。 【解決手段】 モータ１１と、モータ１１の駆動シャ
フト１８に直結されて回転駆動される偏心ロータ２０が
１回転する過程で圧縮室Ｐの容積を増減させて流体を搬
送するロータリ圧縮機構１２とを備えるロータリ圧縮機
について、偏心ロータ２０が１回転する過程でその回転
速度を変化させるようにモータ１１の駆動を制御する制
御部１３を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、空気調和装置に具
備される冷媒循環用のロータリ圧縮機や液ポンプ等に代
表されるロータリ式流体機械に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来のロータリ圧縮機は、円筒形状のハ
ウジングと、ハウジング内に配設されたモータと、この
モータによって駆動されて冷媒ガスを圧縮する全密閉型
のロータリ圧縮機構とを備えて構成されている。

【０００３】ロータリ圧縮機構は、例えば図５に示すよ
うに、モータの駆動シャフトに接合された回転シャフト
１と、回転シャフト１に対して偏心位置に固定された偏
心ロータ２と、偏心ロータ２の外周面に１箇所で摺接す
る断面円形の空間を有しこの空間に偏心ロータ２を配置
した状態でハウジングの内側に挿嵌されたシリンダ３
と、シリンダ３の上端面に溶接されて偏心ロータ２の上
方で回転シャフト１を回転自在に支持する上部軸受４ａ
と、シリンダ３の下端面に溶接されて偏心ロータ２の下
方で回転シャフト１を回転自在に支持する下部軸受４ｂ
とを備えている。

【０００４】偏心ロータ２は、上部軸受４ａ、下部軸受
４ｂに上下を閉塞されることによって形成されるシリン
ダ室５に収容されており、モータによって一定の速度で
回転するようになっている。

【０００５】図６に示すように、シリンダ３には、シリ
ンダ室５に出没するブレード６が設けられており、偏心
ロータ２とシリンダ３とブレード６とに囲まれた部分に
は圧縮室Ｐが形成されている。また、シリンダ３には、
容積が拡大する過程にある圧縮室Ｐに冷媒ガスを導入す
る吸入ポート７が開通され、上部軸受４には、容積が縮
小する過程にある圧縮室Ｐから冷媒ガスを吐出する吐出
ポート８が開通されている。図５に戻り、吐出ポート９
の上面には、所定の大きさ以上の圧力を受けた場合に開
放される吐出弁９が設けられている。

【０００６】上記のようなロータリ圧縮機において、圧
縮室Ｐの容積は偏心ロータ２がブレード６を押し込んだ
位置で最大となり、偏心ロータ２が１回転する過程で漸
次減少する。偏心ロータ２が１回転する過程で起こる圧
縮室Ｐの容積の変化を図７に示す。図７では、偏心ロー
タ２がブレード６を押し込んだ位置を始点とし、偏心ロ
ータ２が１回転する過程での偏心ロータ２の回転角に対
する圧縮室Ｐの容積変化を示している。なお、偏心ロー
タ２の回転速度は一定に制御されるから、偏心ロータ２
がブレード６を押し込んだ位置から１回転するのに要す
る時間をＴとした場合の容積変化も同じになる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】図７から解るように、
上記のようなロータリ圧縮機では、偏心ロータ２が１回
転する過程での圧縮室Ｐの単位時間あたりの容積変化率
が一定ではない。つまり、吐出ポート７から吐出される
冷媒ガスの流速が、偏心ロータ２が１回転する間で増減
するのである。そのため、吐出脈動を生じ易くなり、結
果的に騒音の増大や圧縮機の各部にかかる負荷の変動を
原因とする耐久性の低下を招く恐れがある。

【０００８】本発明は上記の事情に鑑みてなされたもの
であり、吐出脈動の発生を抑えて騒音の増大や耐久性の
低下を防止することを目的としている。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めの手段として、次のような構成のロータリ式流体機械
を採用する。すなわち、請求項１記載のロータリ式流体
機械は、偏心ロータが１回転する過程で流体搬送室の容
積を増減させて流体を搬送するロータリ圧縮機構を備え
るロータリ式流体機械であって、前記偏心ロータが１回
転する過程でその回転速度を変化させることを特徴とし
ている。

【００１０】このロータリ式流体機械においては、偏心
ロータが１回転する過程において、流体搬送室の容積変
化率が比較的小さい区間で偏心ロータの回転速度を高
め、流体搬送室の容積変化率が比較的大きい区間では偏
心ロータの回転速度を低下させるようにする。このよう
に偏心ロータの回転速度を変化させることで、流体搬送
室の容積変化率が比較的小さかった区間では容積変化率
が大きくなり、流体搬送室の容積変化率が比較的大きか
った区間では容積変化率が小さくなってその変動が小さ
くなる。容積変化率の変動が小さければ流体が流体搬送
室から排出されるときの吐出流速の変動も小さくなる。

【００１１】請求項２記載のロータリ式流体機械は、請
求項１記載のロータリ式流体機械において、前記偏心ロ
ータを回転駆動するモータと、該モータの駆動を制御す
ることで前記偏心ロータの回転速度を変化させる制御部
を備えることを特徴としている。

【００１２】このロータリ式流体機械においては、偏心
ロータを駆動するモータを制御することで偏心ロータの
回転速度を変化させることが可能になる。

【００１３】請求項３記載のロータリ式流体機械は、請
求項２記載のロータリ式流体機械において、前記制御部
が、前記偏心ロータが１回転する過程での前記流体搬送
室の容積変化率が一定となるように前記モータの駆動を
制御することを特徴としている。

【００１４】このロータリ式流体機械においては、モー
タの駆動を制御し、偏心ロータが１回転する過程での回
転速度を変化させて流体搬送室の容積変化率を一定とす
ることで、流体が流体搬送室から排出されるときの吐出
脈動が生じ難くなる。

【００１５】請求項４記載のロータリ式流体機械は、請
求項１記載のロータリ式流体機械において、前記偏心ロ
ータに制動をかけることで前記偏心ロータの回転速度を
変化させる回転抑制部を備えることを特徴としている。

【００１６】このロータリ式流体機械においては、偏心
ロータ自体に制動をかけることで偏心ロータの回転速度
を変化させることが可能になる。

【００１７】請求項５記載のロータリ式流体機械は、請
求４記載のロータリ式流体機械において、前記回転抑制
部が、前記偏心ロータが１回転する過程での前記流体搬
送室の容積変化率が一定となるように偏心ロータの回転
速度を変化させることを特徴としている。

【００１８】このロータリ式流体機械においては、偏心
ロータに制動をかけ、偏心ロータが１回転する過程での
回転速度を変化させて流体搬送室の容積変化率を一定と
することで、流体が流体搬送室から排出されるときの吐
出脈動が生じ難くなる。

【００１９】

【発明の実施の形態】本発明に係るロータリ式流体機械
の第１実施形態を図１ないし図３に示して説明する。ロ
ータリ圧縮機（ロータリ式流体機械）は、図１に示すよ
うに円筒形状のハウジング１０と、ハウジング１０内に
配設されたモータ１１と、モータ１１によって駆動され
て冷媒ガス（流体）を圧縮するロータリ圧縮機構１２
と、モータ１１の回転を制御する制御部１３とを備えて
構成されている。

【００２０】ハウジング１０は、筒状部１０ａの上下に
底部１０ｂおよび蓋部１０ｃが溶接されて閉塞された中
空円筒形状を有している。筒部１０ａには、ロータリ圧
縮機構１２に接続された吸入管１４の一端が貫通状態に
配設され、蓋部１０ｃには、図示しない冷却機構に接続
された吐出管１５が貫通状態に配設されている。

【００２１】モータ１１は、固定子１６がハウジング１
０に固定され、回転子１７が固定された駆動シャフト
（出力軸）１８の下端を下方に位置するロータリ圧縮機
構１２に向けて延出させている。

【００２２】ロータリ圧縮機構１２は、駆動シャフト１
８の下端に直結された回転シャフト１９と、回転シャフ
ト１９に対し偏心位置に配置された偏心ロータ２０と、
偏心ロータ２０の外周面に断面円形の空間を有しこの空
間に偏心ロータ２０を配置した状態でハウジング１０内
に挿嵌されたシリンダ２１と、シリンダ２１の上部に固
定されて偏心ロータ２０の上方で回転シャフト１９を回
転自在に支持する上部軸受２２と、シリンダ２１と一体
に構成されて偏心ロータ２０の下方で回転シャフト１９
を回転自在に支持する下部軸受２３とを備えている。

【００２３】偏心ロータ２０は、シリンダ２１に設けら
れた空間が上部軸受２２に閉塞されることによって形成
されるシリンダ室２４に収容されている。

【００２４】シリンダ室２４を形成するシリンダ２１の
側面には、図２に示すように回転シャフト１９の半径方
向に向けてスロット孔２１ａがシリンダ２１の側壁を貫
通して形成されている。スロット孔２１ａは、シリンダ
２１がハウジング１０に嵌挿されることで一端が封止さ
れてシリンダ室２４内の気密性が確保されており、この
スロット孔２１ａにはシリンダ室２４に出没自在となる
ブレード２５が嵌挿され、ブレード２５とハウジング１
０の内側面との間にはブレード２５をシリンダ室２４に
向けて押し出すばね体２６が配設されている。

【００２５】ブレード２５は偏心ロータ２０の厚み方向
の長さとほぼ同じ長さの一辺を有する矩形の板状部材で
あり、ばね体２６に付勢されることでその一辺を偏心ロ
ータ２０の外周面に圧接されるようになっている。そし
て、偏心ロータ２０とシリンダ２１とブレード２５とに
囲まれた部分には圧縮室（流体搬送室）Ｐが形成されて
いる。

【００２６】さらにシリンダ室２４を形成するシリンダ
２１の側面には、ブレード２５から偏心ロータ２０の回
転方向前方に位置して吸入管１４に連通する吸入ポート
２７が設けられるとともに、ブレード２５から偏心ロー
タ２０の回転方向後方に位置して吐出ポート２８が設け
られている。

【００２７】吐出ポート２８は上部軸受２２を貫通する
平面視円形の孔として形成されており、上部軸受２２の
上面を覆うカバー２９によって形成された上部マフラ室
３０に連通している。また、吐出ポート２８の上部マフ
ラ室３０側には所定の大きさ以上の圧力を受けて開かれ
る吐出弁３１が設けられている。

【００２８】上記のように構成されたロータリ圧縮機に
よる冷媒ガスの圧縮、搬送行程について説明する。ま
ず、モータ１１を作動させると駆動シャフト１８に直結
された回転シャフト１９が回転して偏心ロータ２０が回
転を開始する。偏心ロータ２０はシリンダ室２４内で偏
心回転運動を行い、これに伴って吸入管１４から冷媒ガ
スの吸入が開始され、これと同時に先行する圧縮室Ｐ内
に吸入された冷媒ガスが除々に圧縮される。圧縮された
冷媒ガスは吐出弁３１を押し上げて上部マフラ室３０に
流入する。上部マフラ室３０に流入した冷媒ガスはカバ
ー２９に穿設された図示しない透孔を通過し、次いで固
定子１６と回転子１７とのエアギャップおよびハウジン
グ１０と固定子１６との間に形成されたガス通路を通過
し、吐出管１５に流入してロータリ圧縮機の外に排出さ
れる。

【００２９】続いて、本発明の特徴的な部分について説
明する。制御部１３は、モータ１１の回転速度を駆動シ
ャフト１８が１回転する過程で変化させるようになって
いる。本実施形態におけるロータリ圧縮機においては、
駆動シャフト１８は回転シャフト１９に直結しているの
で、制御部１３によってモータ１１の回転速度を変化さ
せることで、偏心ロータ２０が１回転する過程でその回
転速度を変化させるようになっている。

【００３０】上記のように構成されたロータリ圧縮機で
は、偏心ロータ２０が１回転する過程において、圧縮室
Ｐの容積変化率が比較的小さい区間で偏心ロータ２０の
回転速度を高め、圧縮室Ｐの容積変化率が比較的大きい
区間では偏心ロータ２０の回転速度を低下させるように
する（偏心ロータ２０が１回転するのに必要な時間Ｔは
一定とする）。このように偏心ロータ２０の回転速度を
変化させることで、圧縮室Ｐの容積変化率が比較的小さ
かった区間では容積変化率が大きくなり、圧縮室Ｐの容
積変化率が比較的大きかった区間では容積変化率が小さ
くなる。

【００３１】上記のようなロータリ圧縮機においては、
偏心ロータ２０が１回転する過程でその回転速度を図３
に示すように変化させることで、圧縮室Ｐの単位時間あ
たりの容積変化率を図３に示すように一定とすることが
可能である。そして、圧縮室Ｐの容積変化率が一定にな
れば、冷媒ガスが圧縮室Ｐから吐出ポート２８を通じて
排出されるときの流速、すなわち吐出流速が一定となっ
て吐出脈動を生じ難くなる。

【００３２】このように、上記ロータリ圧縮機によれ
ば、冷媒ガスの吐出流速を一定にすることで吐出脈動の
発生を抑えることができ、これによって騒音の増大や圧
縮機の各部にかかる負荷の変動を原因とする耐久性の低
下を防止することができる。

【００３３】なお、本実施形態においてはロータリ圧縮
機を例に挙げて説明したが、本発明はロータリ圧縮機に
限らず、液ポンプ等各種のロータリ式流体機械に適用可
能である。

【００３４】次に、本発明に係るロータリ式流体機械の
第２実施形態を図４に示して説明する。なお、本実施形
態におけるロータリ圧縮機の全体構成は上記第１実施形
態において説明したものと同様であるので、以下ではそ
の特徴的な部分についてのみ説明する。

【００３５】本実施形態においては、モータ１１の回転
速度を制御する制御部１３は設けられておらず、モータ
１１自体は一定の回転数で回転するように設定されてい
る。しかしながら、モータ１１の駆動シャフト１８に直
結されている回転シャフト１９には、図４に示すよう
に、回転シャフト１９自体に制動をかける制動部３２が
設けられ、さらに制動部３２には、制動部３２の作動を
制御し、回転シャフト１９の回転速度を変化させる制御
部３３が設けられており、これらによって、回転シャフ
ト１９に固定されている偏心ロータ２０が１回転する過
程でその回転速度を変化させる回転抑制部３５が構成さ
れている。

【００３６】上記のように構成されたロータリ圧縮機で
は、回転抑制部３５の働きにより偏心ロータ２０の回転
速度を変化させることで、圧縮室Ｐの容積変化率が比較
的小さかった区間では容積変化率が大きくなり、圧縮室
Ｐの容積変化率が比較的大きかった区間では容積変化率
が小さくなる。

【００３７】このことから、上記ロータリ圧縮機におい
ては、上記第１実施形態と同様に圧縮室Ｐの単位時間あ
たりの容積変化率を一定とすることが可能であり、これ
によって吐出脈動の発生を抑え、騒音の増大や圧縮機の
各部にかかる負荷の変動を原因とする耐久性の低下を防
止することができる。

【００３８】なお、本実施形態における制動部３２は、
回転シャフト１９に対して電気的に制動をかける構造で
あっても、機械的に制動をかける構造であっても構わな
い。

【００３９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る請求
項１記載のロータリ式流体機械によれば、偏心ロータが
１回転する過程において、流体搬送室の容積変化率が比
較的小さい区間では偏心ロータの回転速度を高めること
で容積変化率が大きくなり、流体搬送室の容積変化率が
比較的大きい区間では偏心ロータの回転速度を低下させ
ることで容積変化率が小さくなってその変動が小さくな
る。容積変化率の変動が小さいほど流体が流体搬送室か
ら排出されるときの吐出流速の変動も小さくなるので、
流体が排出される際に生じる吐出脈動を抑えることがで
きる。

【００４０】請求項２記載のロータリ式流体機械によれ
ば、偏心ロータを駆動するモータを制御することで偏心
ロータの回転速度を変化させることが可能になるので、
これによって容積変化率を調整し吐出流速の変動を小さ
くして吐出脈動を抑えることができる。

【００４１】請求項３記載のロータリ式流体機械によれ
ば、モータの駆動を制御し、偏心ロータが１回転する過
程での回転速度を変化させて流体搬送室の容積変化率を
一定とすることで、流体が流体搬送室から排出されると
きの吐出流速が一定となって吐出脈動が生じ難くなるの
で、騒音の増大やロータリ式流体機械の各部にかかる負
荷の変動を原因とする耐久性の低下を防止することがで
きる。

【００４２】請求項４記載のロータリ式流体機械によれ
ば、偏心ロータ自体に制動をかけることで偏心ロータの
回転速度を変化させることが可能になるので、これによ
って容積変化率を調整し吐出流速の変動を小さくして吐
出脈動を抑えることができる。

【００４３】請求項５記載のロータリ式流体機械によれ
ば、偏心ロータに制動をかけ、偏心ロータが１回転する
過程での回転速度を変化させて流体搬送室の容積変化率
を一定とすることで、流体が流体搬送室から排出される
ときの吐出流速が一定となって吐出脈動が生じ難くなる
ので、騒音の増大やロータリ式流体機械の各部にかかる
負荷の変動を原因とする耐久性の低下を防止することが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係るロータリ式流体機械の第１実施
形態を示す図であって、ロータリ圧縮機の断面図であ
る。

【図２】 図１におけるII−II線矢視断面図である。

【図３】 本実施形態におけるロータリ圧縮機におい
て、偏心ロータが１回転する過程での圧縮室の容積の変
化と偏心ロータの回転速度とを、偏心ロータが１回転す
るまでの時間の経過に対応して示した図表である。

【図４】 本発明に係るロータリ式流体機械の第２実施
形態を示す図であって、ロータリ圧縮機の断面図であ
る。

【図５】 従来のロータリ圧縮機に具備されるロータリ
圧縮機構を示す側断面図である。

【図６】 図５におけるVI−VI線矢視断面図である。

【図７】 従来のロータリ圧縮機において、偏心ロータ
が１回転する過程での圧縮室の容積の変化を、偏心ロー
タの回転角ならびに偏心ロータが１回転するまでの時間
の経過に対応して示した図表である。

【符号の説明】

１１ モータ １２ ロータリ圧縮機構 １３ 制御部 １８ 駆動シャフト（出力軸） １９ 回転シャフト ２０ 偏心ロータ Ｐ 圧縮室（流体搬送室）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 渡部 真 愛知県西春日井郡西枇杷島町旭町３丁目１ 番地 三菱重工業株式会社エアコン製作所 内 Ｆターム(参考） 3H029 AA04 AA13 AA21 AB03 BB22 BB51 CC07 CC27 CC58 CC62 3H044 AA07 BB05 CC11 CC21 DD05 DD18 DD24 DD45

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 偏心ロータが１回転する過程で流体搬送
   室の容積を増減させて流体を搬送するロータリ圧縮機構
   を備えるロータリ式流体機械であって、前記偏心ロータ
   が１回転する過程でその回転速度を変化させることを特
   徴とするロータリ式流体機械。
2. 【請求項２】 前記偏心ロータを回転駆動するモータ
   と、該モータの駆動を制御することで前記偏心ロータの
   回転速度を変化させる制御部を備えることを特徴とする
   請求項１記載のロータリ式流体機械。
3. 【請求項３】 前記制御部が、前記偏心ロータが１回転
   する過程での前記流体搬送室の容積変化率が一定となる
   ように前記モータの駆動を制御することを特徴とする請
   求項２記載のロータリ式流体機械。
4. 【請求項４】 前記偏心ロータに制動をかけることで前
   記偏心ロータの回転速度を変化させる回転抑制部を備え
   ることを特徴とする請求項１記載のロータリ式流体機
   械。
5. 【請求項５】 前記回転抑制部が、前記偏心ロータが１
   回転する過程での前記流体搬送室の容積変化率が一定と
   なるように偏心ロータの回転速度を変化させることを特
   徴とする請求４記載のロータリ式流体機械。