JP2001263278A - ロータリ圧縮機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 冷媒循環量の異なる圧縮機の機種展開をする
ためには、全ての部品を変更しなければならなかった。 【解決手段】 シリンダ室２３を有するシリンダ２４
と、シリンダ室２３内で偏芯して公転するピストン２６
と、ピストン２６に一体に設けられ、シリンダ室２３内
を圧縮室３１と低圧室３０とに区画するブレード３２と
を備えるロータリ圧縮機１において、シリンダ２４の低
圧室３０側内壁とピストン２６の低圧室３０側外壁との
少なくとも一方に、切り欠き部３５，３６を形成した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、冷凍空調装置に用
いる、ブレードを一体的に設けたピストンを備えたロー
タリ圧縮機に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図８および図９は、特開平１０−１２２
１７１号公報に示された従来のロータリ圧縮機の縦断面
図および圧縮機構部の横断面図である。図８および図９
において、従来のロータリ圧縮機は、固定子１０１及び
回転子１０２からなる電動機部１００と、この電動機部
１００により駆動される圧縮機構部１１０と、電動機部
１００および圧縮機構部１１０を収容する密閉容器１３
０とを備えている。

【０００３】圧縮機構部１１０は、吸入口１１１、吐出
口１１２及びブレード溝１１３が周方向にずれて開口さ
れたシリンダ室１１４を有し、下部にシリンダヘッド１
１５が固定されたシリンダ１１６と、シリンダ室１１４
内で偏芯して公転するピストン１１７と、ピストン１１
７の内周面に偏芯軸部１１８を嵌入させてピストン１１
７を公転させる駆動軸１１９と、駆動軸１１９を回転自
在に支持しシリンダ室１１４の両端面開口部を閉塞する
フレーム１２０と、ブレード溝１１３に嵌入されて吸入
口１１１に通じる低圧室１２１と吐出口１１２に通じる
圧縮室１２２とにシリンダ室１１４を区画するブレード
１２３とを備えている。

【０００４】また、フレーム１２０とシリンダヘッド１
１５とによってシリンダ室１１４の上下に内壁が構成さ
れ、それら上下の内壁とシリンダ１１６の内壁とピスト
ン１１７の外壁とにより低圧室１２１が構成される。そ
して、この低圧室１２１に吸入口１１１より吸入された
冷媒量と回転数との積が冷媒循環量となる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、図８および
図９に示す従来のロータリ圧縮機においては、シリンダ
１１６の内壁およびピストン１１７の外壁は真円形であ
り、冷媒循環量の異なる圧縮機の機種展開をするために
は、シリンダ１１６の内壁、ピストン１１７の外壁およ
び駆動軸１１９の偏芯軸部１１８を目標冷媒循環量に合
った形状にする必要がある。

【０００６】しかしながら、このような修正を行うため
には、シリンダ１１６、ピストン１１７および駆動軸１
１９の全ての部品を変更しなければならず、多くの部品
を必要とし問題であった。また、部品の管理が大変にな
り、多くの生産治具を必要とするため、間隔を持った冷
媒循環量の異なる圧縮機の機種展開しかできず問題であ
った。

【０００７】さらに、ある冷媒循環量に設定された圧縮
機は、冷媒循環量を回転数比でしか変更できず、モリエ
ル線図上の蒸発温度の高い、すなわちユニット効率の高
い低冷媒循環量域で、このロータリ圧縮機を使用する場
合には、回転数を下げるしかなく、そうなると振動が大
きくなってしまい問題であった。また、冷媒循環量を小
さくするために、低圧室１２１の容積を小さくし、吸入
口１１１より吸入される冷媒量を少なくすると、ユニッ
トでの据え付け時や夏場等の高負荷時に対する冷凍能力
が不足し、それを補うために回転数を上げても騒音が増
加してしまい問題であった。

【０００８】本発明は、上記課題を解消するためになさ
れたものであり、冷媒循環量の異なる圧縮機の機種展開
を少ない部品点数の変更で行えると共に、ユニットでの
据え付け時や夏場等の高負荷時に対する冷凍能力が不足
することなく、また、回転数を極端に下げることなく低
冷媒循環量域で使用できるロータリ圧縮機を提供するこ
とを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、シリンダ室を
有するシリンダと、シリンダ室内で偏芯して公転するピ
ストンと、ピストンに一体に設けられ、シリンダ室内を
圧縮室と低圧室とに区画するブレードとを備えるロータ
リ圧縮機において、シリンダの低圧室側内壁とピストン
の低圧室側外壁との少なくとも一方に、切り欠き部を形
成したことを特徴とする。

【００１０】ここで、シリンダ室に導入される冷媒は、
炭化水素系冷媒またはＨＦＣ冷媒とすることが望まし
い。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係るロータリ圧縮
機の好適な実施の形態について添付図面を参照して説明
する。

【００１２】実施の形態１．図１は実施の形態１に係る
ブレード一体ピストン型のロータリ圧縮機１の縦断面図
である。また、図２は、図１のロータリ圧縮機１をII−
II線で切断した横断面図である。図１および図２におい
て、ロータリ圧縮機１は、固定子１１及び回転子１２か
らなる電動機部１０と、この電動機部１０により駆動さ
れる圧縮機構部２０と、電動機部１０および圧縮機構部
２０を収容する密閉容器５０とを備えている。

【００１３】圧縮機構部２０は、吸入口２１、吐出口２
２が周方向にずれて開口されたシリンダ室２３を有する
シリンダ２４と、シリンダ２４の下部に固定されたシリ
ンダヘッド２５と、シリンダ室２３内で偏芯して公転す
るピストン２６と、ピストン２６の内周面に偏芯軸部２
７を嵌入させてピストン２６を公転させ、且つポンプ機
能を有する駆動軸２８と、駆動軸２８を回転自在に支持
しシリンダ室２３の両端面開口部を閉塞するフレーム２
９とを備えている。

【００１４】また、圧縮機構部２０は、ピストン２６に
一体的に設けられ吸入口２１に通じる低圧室３０と吐出
口２２に通じる圧縮室３１とにシリンダ室２３を区画す
るブレード３２と、シリンダ２４に形成された円筒穴部
２４ｂに回転自在に嵌入され、ブレード３２をスライド
且つ揺動自在に支持するガイド３３とを備えている。そ
して、駆動軸２８の回転によりピストン２６がブレード
３２を介してガイド３３の回転中心位置３４を支点に揺
動運動するようにシリンダ室２３の内壁に沿って公転す
るようになっている。

【００１５】シリンダ２３の低圧室３０側の内壁には、
所定の角度範囲で所定の深さにシリンダ内壁切り欠き部
３５が設けられている。また、ピストン２６の低圧室３
０側の外壁には、所定の角度範囲で所定の深さにピスト
ン外壁切り欠き部３６が設けられている。さらに、吸入
口２１には圧力脈動を抑制する吸入マフラ３７の一端が
取り付けられ、吸入マフラ３７の他端には冷媒ガスを流
入させる吸入管３８が取り付けられている。同様に、吐
出口２２には冷媒ガスの脈動を抑制する吐出マフラ３９
の一端が取り付けられ、吐出マフラ３９の他端には冷媒
ガスを流出させる吐出管４０が取り付けられている。

【００１６】また、フレーム２９とシリンダヘッド２５
とによってシリンダ室２３の上下に内壁が構成され、そ
れら上下の内壁とシリンダ２４の内壁とピストン２６の
外壁とにより低圧室３０が構成される。そして、この低
圧室３０に吸入口２１より吸入された冷媒量と回転数と
の積が冷媒循環量となる。

【００１７】次に、本実施の形態に係るロータリ圧縮機
１の動作について説明する。まず、吸入管３８から流入
してきた冷媒ガスは圧力脈動を抑制する吸入マフラ３７
で冷媒ガスと潤滑油４１に分離され、分離された冷媒ガ
スのみが吸入口２１に通じる管を通って吸入口２１から
圧縮室の低圧室３０に取り込まれる。シリンダ内壁切り
欠き部３５とピストン外壁切り欠き部３６とで形成され
る隙間によって、シリンダ２４の内壁とピストン２６の
外壁とがまだ接触していない図２の状態では、低圧室３
０と高圧室１０が連通しているので、吸入口２１から吸
入された冷媒ガスの圧縮は行われない。

【００１８】次に、駆動軸２８が回転し、ピストン２６
がガイド３３の回転中心位置３４を支点に揺動運動する
ようにシリンダ室２３の内壁に沿って公転すると、図３
に示すように、シリンダ２４の内壁とピストン２６の外
壁とが接触する。この状態になると、シリンダ２４の内
壁とピストン２６の外壁とにより圧縮室３１が形成さ
れ、吸入口２１から吸入された冷媒ガスの圧縮が始ま
る。圧縮室３１で圧縮された冷媒ガスは、吐出口２２か
ら吐き出され、吐出マフラ３９で冷媒ガスの脈動が抑制
されて吐出管４０へ吐き出される。

【００１９】上記のように構成されたロータリ圧縮機１
では、シリンダ内壁切り欠き部３５及びピストン外壁切
り欠き部３６の角度範囲と深さを変更することにより、
シリンダ２４の内壁とピストン２６の外壁との接触位置
を変えられるため、容易に圧縮室３１の容積を変化させ
ることができる。そして、この接触位置の変化によっ
て、冷媒ガスを吐き出す量、すなわち冷媒循環量も変化
させることができる。そのため、駆動軸２８などは変更
することなく、シリンダ２４とピストン２６の２部品の
みを変更するだけで冷媒循環量の異なる圧縮機を得るこ
とができ、冷媒循環量の異なる圧縮機への機種展開が容
易になる。

【００２０】また、所定の角度範囲で形成されたシリン
ダ内壁切り欠き部３５及びピストン外壁切り欠き部３６
の深さを少し浅くすると、低圧室３０と圧縮室３１の連
通が隙間程度になり、その隙間を通り圧縮室３１から低
圧室３０へ移動する冷媒ガスの漏れは僅かになる。しか
し、この漏れに関してはピストン２６の公転の回転速度
が比較的速いときは漏れ感度が鈍く、ほとんど漏れない
が、ピストン２６の公転の回転速度が比較的遅いときは
漏れ感度が鋭く、少量の冷媒ガスが圧縮室３１から低圧
室３０へ漏れるようになる。

【００２１】従って、シリンダ内壁切り欠き部３５及び
ピストン外壁切り欠き部３６の深さを少し浅くすること
により、ユニットでの据え付けや夏場等の高負荷時に必
要な冷凍能力を満足するだけの冷媒循環量を比較的高回
転で確保しつつ、ユニット効率の高い低冷媒循環量域に
おいては、極端にまで回転数を下げることなく比較的低
回転で、冷媒ガスを圧縮室３１から低圧室３０へ漏らし
ながら運転することによって低冷媒循環量の圧縮機を得
ることができる。

【００２２】実施の形態２．次に、実施の形態２に係る
ロータリ圧縮機を説明する。図４および図５は、実施の
形態２に係るロータリ圧縮機が備える圧縮機構部を示す
横断面図である。この実施の形態２が図１および図２に
示す実施の形態１と異なるのは、シリンダ内壁切り欠き
部３５だけを用いて圧縮室３１の容積を変化させている
点である。このため、実施の形態２にはピストン外壁切
り欠き部３６は設けられていない。その他の構成につい
ては実施の形態１と同一又は同等である。なお、実施の
形態１と同一又は同等な構成部分については同一符号を
付し、その説明は省略する。

【００２３】図４に示すように、シリンダ２４の低圧室
３０側の内壁には、所定の角度範囲で所定の深さにシリ
ンダ内壁切り欠き部３５が設けられている。このシリン
ダ内壁切り欠き部３５が形成する隙間によって、シリン
ダ２４の内壁とピストン２６の外壁とがまだ接触してい
ない図４の状態では、低圧室３０と高圧室１０とが連通
しているので、吸入口２１から吸入された冷媒ガスの圧
縮は行われない。

【００２４】次に、駆動軸２８が回転し、ピストン２６
がガイド３３の回転中心位置３４を支点に揺動運動する
ようにシリンダ室２３の内壁に沿って公転すると、図５
に示すように、シリンダ２４の内壁とピストン２６の外
壁とが接触する。この状態になると、シリンダ２４の内
壁とピストン２６の外壁とにより圧縮室３１が形成さ
れ、吸入口２１から吸入された冷媒ガスの圧縮が始ま
る。圧縮室３１で圧縮された冷媒ガスは、吐出口２２か
ら吐き出され、吐出マフラ３９で冷媒ガスの脈動が抑制
されて吐出管４０へ吐き出される。

【００２５】上記のように構成されたロータリ圧縮機１
では、シリンダ内壁切り欠き部３５の角度範囲と深さを
変更することにより、シリンダ２４の内壁とピストン２
６の外壁との接触位置を変えられるため、容易に圧縮室
３１の容積を変化させることができる。そして、この接
触位置の変化によって、冷媒ガスを吐き出す量、すなわ
ち冷媒循環量も変化させることができる。そのため、駆
動軸２８などは変更することなく、シリンダ２４のみを
変更するだけで冷媒循環量の異なる圧縮機を得ることが
でき、冷媒循環量の異なる圧縮機への機種展開が容易に
なる。

【００２６】また、所定の角度範囲で形成されたシリン
ダ内壁切り欠き部３５の深さを少し浅くすると、低圧室
３０と圧縮室３１の連通が隙間程度になり、その隙間を
通り圧縮室３１から低圧室３０へ移動する冷媒ガスの漏
れは僅かになる。しかし、この漏れに関してはピストン
２６の公転の回転速度が比較的速いときは漏れ感度が鈍
く、ほとんど漏れないが、ピストン２６の公転の回転速
度が比較的遅いときは漏れ感度が鋭く、少量の冷媒ガス
が圧縮室３１から低圧室３０へ漏れるようになる。

【００２７】従って、シリンダ内壁切り欠き部３５の深
さを少し浅くすることにより、ユニットでの据え付けや
夏場等の高負荷時に必要な冷凍能力を満足するだけの冷
媒循環量を比較的高回転で確保しつつ、ユニット効率の
高い低冷媒循環量域においては、極端にまで回転数を下
げることなく比較的低回転で、冷媒ガスを圧縮室３１か
ら低圧室３０へ漏らしながら運転することによって低冷
媒循環量の圧縮機を得ることができる。

【００２８】実施の形態３．次に、実施の形態３に係る
ロータリ圧縮機を説明する。図６および図７は、実施の
形態３に係るロータリ圧縮機が備える圧縮機構部を示す
横断面図である。この実施の形態３が図１および図２に
示す実施の形態１と異なるのは、ピストン外壁切り欠き
部３６だけを用いて圧縮室３１の容積を変化させている
点である。このため、実施の形態３にはシリンダ内壁切
り欠き部３５は設けられていない。その他の構成につい
ては実施の形態１と同一又は同等である。なお、実施の
形態１と同一又は同等な構成部分については同一符号を
付し、その説明は省略する。

【００２９】図６に示すように、ピストン２６の低圧室
３０側の外壁には、所定の角度範囲で所定の深さにピス
トン外壁切り欠き部３６が設けられている。このピスト
ン外壁切り欠き部３６が形成する隙間によって、シリン
ダ２４の内壁とピストン２６の外壁とがまだ接触してい
ない図６の状態では、低圧室３０と高圧室１０とが連通
しているので、吸入口２１から吸入された冷媒ガスの圧
縮は行われない。

【００３０】次に、駆動軸２８が回転し、ピストン２６
がガイド３３の回転中心位置３４を支点に揺動運動する
ようにシリンダ室２３の内壁に沿って公転すると、図７
に示すように、シリンダ２４の内壁とピストン２６の外
壁とが接触する。この状態になると、シリンダ２４の内
壁とピストン２６の外壁とにより圧縮室３１が形成さ
れ、吸入口２１から吸入された冷媒ガスの圧縮が始ま
る。圧縮室３１で圧縮された冷媒ガスは、吐出口２２か
ら吐き出され、吐出マフラ３９で冷媒ガスの脈動が抑制
されて吐出管４０へ吐き出される。

【００３１】上記のように構成されたロータリ圧縮機１
では、ピストン外壁切り欠き部３６の角度範囲と深さを
変更することにより、シリンダ２４の内壁とピストン２
６の外壁との接触位置を変えられるため、容易に圧縮室
３１の容積を変化させることができる。そして、この接
触位置の変化によって、冷媒ガスを吐き出す量、すなわ
ち冷媒循環量も変化させることができる。そのため、駆
動軸２８などは変更することなく、ピストン２６のみを
変更するだけで冷媒循環量の異なる圧縮機を得ることが
でき、冷媒循環量の異なる圧縮機への機種展開が容易に
なる。

【００３２】また、所定の角度範囲で形成されたピスト
ン外壁切り欠き部３６の深さを少し浅くすると、低圧室
３０と圧縮室３１の連通が隙間程度になり、その隙間を
通り圧縮室３１から低圧室３０へ移動する冷媒ガスの漏
れは僅かになる。しかし、この漏れに関してはピストン
２６の公転の回転速度が比較的速いときは漏れ感度が鈍
く、ほとんど漏れないが、ピストン２６の公転の回転速
度が比較的遅いときは漏れ感度が鋭く、少量の冷媒ガス
が圧縮室３１から低圧室３０へ漏れるようになる。

【００３３】従って、ピストン外壁切り欠き部３６の深
さを少し浅くすることにより、ユニットでの据え付けや
夏場等の高負荷時に必要な冷凍能力を満足するだけの冷
媒循環量を比較的高回転で確保しつつ、ユニット効率の
高い低冷媒循環量域においては、極端にまで回転数を下
げることなく比較的低回転で、冷媒ガスを圧縮室３１か
ら低圧室３０へ漏らしながら運転することによって低冷
媒循環量の圧縮機を得ることができる。

【００３４】実施の形態４．次に実施の形態４に係るロ
ータリ圧縮機について説明する。本実施の形態のロータ
リ圧縮機は、実施の形態１〜３のロータリ圧縮機におい
て、プロパン、イソブタン等の炭化水素系冷媒、または
ＨＦＣ冷媒を使用冷媒としている。従って、本実施の形
態のロータリ圧縮機の構成は、実施の形態１〜３のロー
タリ圧縮機と同一である。そして、これらの冷媒を使用
する場合、ユニットでの冷凍能力を満足するような冷媒
循環量を得るためには高低圧の差が大きくなる。

【００３５】従って、本実施の形態のロータリ圧縮機に
おいては、シリンダ内壁切り欠き部３５とピストン外壁
切り欠き部３６との少なくとも一方の角度範囲と深さを
僅かな量変更するだけで、冷媒循環量も変化させること
ができる。そのため、駆動軸２８などは変更することな
く、シリンダ２４とピストン２６との少なくとも１部品
のみを微量変更するだけで冷媒循環量の異なる圧縮機を
得ることができ、冷媒循環量の異なる圧縮機への機種展
開が容易になり、機種展開幅も広がる。

【００３６】また、漏れ感度も俊敏になり、シリンダ内
壁切り欠き部３５とピストン外壁切り欠き部３６との少
なくとも一方の角度範囲と深さを微量変更するだけで、
ユニットでの据え付けや夏場等の高負荷時に必要な冷凍
能力を満足するだけの冷媒循環量を比較的高回転で確保
しつつ、ユニット効率の高い低冷媒循環量域において
は、極端にまで回転数を下げることなく比較的低回転
で、冷媒ガスを圧縮室３１から低圧室３０漏らしながら
運転することによって低冷媒循環量の圧縮機を得ること
ができる。

【００３７】

【発明の効果】本発明に係るロータリ圧縮機は、以上の
ように構成されているため、次のような効果を得ること
ができる。即ち、シリンダの低圧室側内壁とピストンの
低圧室側外壁との少なくとも一方に形成された切り欠き
部の角度範囲及び深さを変更するだけで、シリンダ室内
に吸入される冷媒量を変えることが可能になり、冷媒循
環量の異なる圧縮機の機種展開が容易になる。

【００３８】また、切り欠き部の深さを浅くすることに
よって、シリンダ内壁切り欠き部とピストン外壁切り欠
き部との間に隙間ができ、冷媒漏れに対する感度が鈍い
高回転時には高冷媒循環量の圧縮機が得られると共に、
冷媒漏れに対する感度が鋭い低回転時には低冷媒循環量
の圧縮機が得られる。このため、ユニットでの据え付け
時や夏場等の高負荷時における冷凍能力を満足し、且つ
回転数を極端にまで下げることなく冷媒循環量を少なく
することができ、高効率、高信頼性のロータリ圧縮機を
得ることができる。

【００３９】さらに、使用冷媒を炭化水素系冷媒または
ＨＦＣ冷媒とすることにより、高低圧差が大きくなり、
少ない部品点数での機種展開幅が更に広がり、且つ冷媒
漏れ感度もより敏感になり、冷媒循環量の幅がより広い
圧縮機が得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施の形態１に係るロータリ圧縮機を示す縦断
面図である。

【図２】実施の形態１に係るロータリ圧縮機を示す横断
面図である。

【図３】実施の形態１に係るロータリ圧縮機を示す横断
面図である。

【図４】実施の形態２に係るロータリ圧縮機を示す横断
面図である。

【図５】実施の形態２に係るロータリ圧縮機を示す横断
面図である。

【図６】実施の形態３に係るロータリ圧縮機を示す横断
面図である。

【図７】実施の形態３に係るロータリ圧縮機を示す横断
面図である。

【図８】従来のロータリ圧縮機を示す縦断面図である。

【図９】従来のロータリ圧縮機を示す横断面図である。

【符号の説明】

１…ロータリ圧縮機、１０…電動機部、１１…固定子
（ステータ）、１２…回転子（ロータ）、２０…圧縮機
構部、２１…吸入口、２２…吐出口、２３…シリンダ
室、２４…シリンダ、２４ｂ…円筒穴部、２５…シリン
ダヘッド、２６…ピストン、２７…偏芯軸部、２８…駆
動軸、２９…フレーム、３０…低圧室、３１…圧縮室、
３２…ブレード、３３…ガイド、３４…回転中心位置、
３５…シリンダ内壁切り欠き部、３６…ピストン外壁切
り欠き部、３７…吸入マフラ、３８…吸入管、３９…吐
出マフラ、４０…吐出管、４１…潤滑油、５０…密閉容
器。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 角田 昌之 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三 菱電機株式会社内 (72)発明者 渡辺 英治 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三 菱電機株式会社内 (72)発明者 石井 稔 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三 菱電機株式会社内 (72)発明者 小川 喜英 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三 菱電機株式会社内 (72)発明者 谷 真男 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三 菱電機株式会社内 (72)発明者 宮島 卓仁 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三 菱電機株式会社内 (72)発明者 川口 進 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三 菱電機株式会社内 Ｆターム(参考） 3H029 AA04 AA13 AA21 AB03 BB32 CC03 CC05

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 シリンダ室を有するシリンダと、前記シ
   リンダ室内で偏芯して公転するピストンと、前記ピスト
   ンに一体に設けられ、前記シリンダ室内を圧縮室と低圧
   室とに区画するブレードとを備えるロータリ圧縮機にお
   いて、 上記シリンダの低圧室側内壁と上記ピストンの低圧室側
   外壁との少なくとも一方に、切り欠き部を形成したこと
   を特徴とするロータリ圧縮機。
2. 【請求項２】 前記シリンダ室に導入される冷媒は、炭
   化水素系冷媒またはＨＦＣ冷媒としたことを特徴とする
   請求項１に記載のロータリ圧縮機。