JP2005054579A - ロータリ式圧縮機 - Google Patents

Abstract

【課題】ロータリ式圧縮機の軸受表面から圧縮室への伝熱量を低減して、体積効率を向上する。
【解決手段】密閉容器内に、回転軸を有する電動機と、電動機側から順に主軸受と、内径Ｄの空間を有するシリンダと、副軸受とを積層状に重ねて一体化された回転圧縮要素を備え、回転軸と内接する略円筒状の軸受部と、軸受部の外周側にあり主軸受もしくは副軸受はシリンダと接触する略円盤状の端板部と、軸受部と端板部を接続する軸受脚部を備え、軸受脚部が略円錐台形状もしくは略円筒形状であり、その最大外径ｄがｄ≧Ｄとした。
【効果】本発明の圧縮機は、以上説明したように構成されるので、圧縮室内部への伝熱量、特に軸受表面からの伝熱量を低減するため体積効率を大幅に向上する。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は空気調和機や冷凍機等に使用するロータリ式圧縮機に関し、特に圧縮室内への伝熱量を低減した体積効率の高いロータリ式圧縮機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の圧縮機１０１の縦断面を、図９に示す。圧縮機１０１は、底蓋２１、ケース２２と上蓋１２からなる密閉容器１３内に、ステータ７とロータ８からなる電動機１４を備えている。電動機１４に連結された回転軸２は、主軸受９と副軸受１９に軸支されている。回転軸２に対して電動機１４側から順に、主軸受９とシリンダ１０と副軸受１９とを積層状に重ねて一体化された圧縮要素を備えている。ここで主軸受９は回転軸２に内接する円筒状の軸受部９０１と、軸受部９０１の外周側にありシリンダ１０と接触する円盤状の端板部９０２と、軸受部９０１と端板部９０２を接続する軸受脚部９０３と、端板部９０２の外周側にありかつケース２２に内接する円筒状の外周部９０４を備えている。圧縮要素は、軸長手方向に沿ったボルト３を、端板部９０２に設けためすねじに接続することで固定している。また図示はしていないが、弁１５も端板部１９２にボルト等で固定されている。
【０００３】
シリンダ１０の横断面図を、図１０に示す。低圧低温の冷媒は吸気管２５、吸気口１０１より圧縮室２０内に吸気される。圧縮室２０はシリンダ１０の内径Ｄの円柱空間と、ローラ１１と、ばね６でローラ１１に押し付けられているベーン３８と、端板部９０１、１９１により閉塞された空間である。吸気された冷媒は、回転軸２の偏心部５に嵌め合わされたローラ１１が偏心回転することにより高圧まで圧縮され、吐出部１０３に到る。吐出部１０３の冷媒は図９に示すように、弁１５を押し上げることにより吐出口２６から、副軸受１９とカップ４とで形成された空間１２に吐出される。その後冷媒は、副軸受１９、シリンダ１０、主軸受９に形成されたバイパス流路３０と、密閉容器１３の内部空間２９を通過して、吐出管２７より圧縮機外へ吐出される。したがって内部空間２９は、高圧高温の冷媒の雰囲気となっている。
【０００４】
従来の圧縮機では、圧縮室２０内の低温の冷媒が内部空間２９の高温の冷媒からの伝熱で加熱され、圧縮機の体積効率が低下するという問題点があった。圧縮室内への伝熱量を低減したロータリ式圧縮機の構造は、例えば特開平２−１４０４８６号公報に記載されている。その圧縮機のシリンダ１０には、図９、図１０に示したように回転軸２の回転中心の同心円上に多数個の断熱穴１０２が形成されている。断熱穴１０２は、端板部９０１と端板部１９１により断熱空間を形成してシリンダ外周からシリンダ内壁への伝熱量を低減する。
【０００５】
【特許文献１】
特開平２−１４０４８６号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし圧縮室２０へは、端板部１９１、９０１からの伝熱がある。特に主軸受９、副軸受１９の表面はシリンダ外周に比べて大きいため、ここからの伝熱量が大きい。主軸受９、副軸受１９の外形形状は、軸受部と端板と極わずかな軸受脚部で構成されている。ここで軸受脚部の最大外径ｄは、ｄ＜Ｄである。
【０００７】
従来の軸受は、回転軸２を軸支する機能、ボルト３や弁１５を固定する機能が重視され、伝熱量を低減する機能は考慮されていなかった。本発明の目的は、軸受からの圧縮室への伝熱による体積効率の低下を防いだロータリ式圧縮機を実現することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の目的を達成するために、ロータリ式圧縮機の主軸受もしくは副軸受に関して軸受脚部を略円錐台形状もしくは略円筒形状として、その最大外径ｄをｄ≧Ｄとした。
【０００９】
また軸受からの伝熱量をさらに低減するためには、端板部に多数個の断熱穴を回転軸の回転中心のほぼ同心円上に配列しかつ、断熱穴はシリンダ内径Ｄの外周側かつ軸受脚部外径ｄの内側に配列することが望ましい。
【００１０】
さらにシリンダ外周からの伝熱も含めた全伝熱量を低減するためには、シリンダに回転軸の回転中心のほぼ同心円上に配列した多数個の断熱穴を設け、その断熱穴が軸受の断熱穴に対して回転中心から見て千鳥状に配列することが望ましい。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施例を、図を用いて説明する。図９、図１０で同様の構成要素において用いた符号は、本発明の実施例の理解を容易にするために、図１においても同じ符号用いた。
【００１２】
図１は、本発明の圧縮機１の縦断面図、図２は副軸受１９の下方向からの平面図である。図１、図２において主軸受９、副軸受１９の軸受脚部９０３、１９３は、円錐台形とした。これらの最大外径である底面の外径ｄは、シリンダ１０の内径Ｄに対してｄ≧Ｄとした。また図２のＡ−Ａ断面である図３に示したように、副軸受１９には弁１５が固定され、弁１５と吐出口２６の周辺は軸受脚部９０３を削除した空間１９８を設けた。
【００１３】
副軸受９、主軸受１９の上方向からの平面図を、それぞれ図４、図５に示す。端板部９０１、１９１には、円形断面を持つ断熱穴９０４、１９４をそれぞれ設けた。断熱穴９０４、１９４は、回転軸２の回転中心と同心円上に配置した。断熱穴９０４、１９４は、シリンダ１０の内径Ｄの外周側にあり、軸受脚部９０３、１９３の最大外径ｄの内側に設けた。断熱穴９０４、１９４は、貫通穴ではなくシリンダ１０側のみに開口している。図５の主軸受９の長孔９０５は、内部空間２９で分離された潤滑油を下方に流下するためのものである。ここで主軸受９と副軸受１９は鋳物成形で成形され、軸受部と端板部については仕上げ加工を行なう。したがって軸受脚部や断熱穴は、鋳物の一体成形のまま追加工は行なわない。
【００１４】
シリンダ１０にも、回転軸２の回転中心と同心円上に配置した断熱穴１０４を設けた。断熱穴１０４は、図６のシリンダの断面図に示すように、断熱穴９０４、１９４の外周側に回転中心から見て千鳥状に配置した。断熱穴１０４は、強度を考慮して貫通穴ではなく、主軸受９、副軸受１９側が開口しかつ中央付近で閉口した２つの穴である（図１）。
【００１５】
本実施例によれば、主軸受９、副軸受１９の回転軸２を軸支する機能、ボルト３や弁１５を固定する機能を阻害することなく、軸受脚部９０３、１９３の肉厚を大きくできる。そのため軸受表面から圧縮室２０への伝熱量を、大幅に低減する。すなわち軸受脚部に、断熱機能を持たせることができる。また端板部９０２、１９２に断熱穴９０４、１９４を設けているので、端板部９０１、１９１の表面から、その内部を伝導して圧縮室２０に到る伝熱量を低減する。すなわち本実施例の軸受形状であれば、圧縮室２０内への伝熱量を低減することにより、体積効率を向上することができる。さらに軸受脚部、断熱穴は、軸受成形時に一体で成形できるので、加工性にも優れている。
【００１６】
また図３に示したように軸受脚部９０３を削除した空間９０８を設けたので、吐出口２６から吐出された冷媒が拡散する際の圧力損失が少ない。したがって圧力損失による付加的な損失が抑制されるので、軸受脚部の断熱効果を有効に生かすことができる。
【００１７】
さらにシリンダ１０の断熱穴１０２を、断熱穴９０４、１９４に対して千鳥上に配置しているため断熱穴同士の距離を近くでき、その大口径化あるいは個数の増大が可能である。各断熱穴の開口部場同士が重ならないため、シリンダと端板部との接触面からの熱伝導を低減する。したがってシリンダ外周から圧縮室２０への伝熱も含めて全伝熱量が低減されるため、体積効率を大幅に向上するものである。
【００１８】
本実施例では、断熱穴９０４、１９４、１０２の断面形状を円形としたが、楕円等別の形状でもかまわない。また各断熱穴９０４、１９４、１０２を回転軸２の回転中心から見て各１列としたが、複数列でもかまわない。さらに軸受脚部９０３、１９３の形状は、図７の主軸受９の応用例に示すように、円筒形状でもかまわない。ただし図７のおいても最大外径ｄは、シリンダ内径Ｄよりも大きくいている。図示はしていないが、端板部９０２は、ボルト３の使用が可能なだけの表面積を有している。
【００１９】
次に発明の応用例を、図８に示す。本発明の軸受及びシリンダを、高圧側圧縮要素１０ｂと低圧側圧縮要素１０ａを有する２段圧縮機に適用したものである。図中の記号は、これまでに説明したものに対して低圧側はａ、高圧側はｂを末尾に追記した。本実施例では、低圧低温の冷媒をまず低圧側圧縮要素で中間圧力まで圧縮して、その後高圧側圧縮要素で高圧まで圧縮した後に圧縮室外に吐出する。ここで内部空間２９は、先の実施例と同様に高温高圧の冷媒雰囲気となっている。したがって圧縮室と内部空間との温度差と圧力差は、低圧側圧縮要素の方が大きい。
【００２０】
図８ではシリンダ１０ａと１０ｂに接して、圧縮空間２０ａと２０ｂを閉塞するための仕切り板１６を設けた。仕切り板１６には、主軸受９、副軸受１９と同様の形状と配置の断熱穴１６１を設けた。すなわち断熱穴１６１は、シリンダ１０の断熱穴１０２に対して千鳥状の位置にある。仕切り板１６は鋳物成形された後、シリンダ側表面を仕上げ加工される。断熱穴１６１は高圧側のシリンダ１０ｂのみに開口し、鋳物成形時に一体成形される。
【００２１】
本実施例では、低圧側圧縮要素に対して断熱穴１６１が開口していないためシール面積が確保され冷媒漏れを抑止する。その一方で断熱穴１６１の断熱空間を備えているので、内部空間から圧縮室への伝熱量を低減することができる。したがって本実施例の２段圧縮機は、冷媒漏れの影響を極力抑えて圧縮室への伝熱量を低減するため体積効率を向上する。
【００２２】
本実施例では内部空間２９を高圧としたが、内部空間２９を中間圧すなわち中間温度とすることも可能である。さらに本実施例と異なり２つの圧縮室を有する単段圧縮機に用いることも可能である。これらの場合は、断熱穴１６１の開口方向はどちらでもかまわない。
【００２３】
【発明の効果】
本発明の圧縮機は、以上説明したように構成されるので、圧縮室内部への伝熱量、特に軸受表面からの伝熱量を低減するため体積効率を大幅に向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例に関わる圧縮機の縦断面図である。
【図２】本発明の実施例に関わる副軸受の下方向からの平面図である。
【図３】図２のＡ−Ａ断面図である。
【図４】本発明の実施例に関わる副軸受の上方向からの平面図である。
【図５】本発明の実施例に関わる主軸受の上方向からの平面図である。
【図６】本発明の実施例に関わるシリンダの横断面図である。
【図７】本実施例の応用例１に関わる圧縮機の主軸受の断面図である。
【図８】本実施例の応用例２に関わる２段圧縮圧縮機の縦断面図である。
【図９】従来の圧縮機の縦断面図である。
【図１０】従来の圧縮機のシリンダの横断面図である。
【符号の説明】
１…圧縮機、２…回転軸、５…偏心部、９…主軸受、１０…シリンダ、１１…ローラ、１４…電動機、１５…弁、１９…副軸受、２５…吸気管、２６…吐出口、２７…吐出管。

Claims (3)

1. 密閉容器内に、回転軸を有する電動機と、電動機側から順に主軸受と、内径Ｄの空間を有するシリンダと、副軸受とを積層状に重ねて一体化された回転圧縮要素を備え、
   前記回転軸と内接する略円筒状の軸受部と、前記軸受部の外周側にあり主軸受もしくは副軸受はシリンダと接触する略円盤状の端板部と、前記軸受部と前記端板部を接続する軸受脚部を備え、
   前記軸受脚部が略円錐台形状もしくは略円筒形状であり、その最大外径ｄがｄ≧Ｄであることを特徴とするロータリ式圧縮機。
2. 前記端板部は、前記回転軸の回転中心のほぼ同心円上に配列された多数個の断熱穴を備え、
   前記断熱穴は前記内径Ｄの外周側かつ前記最大外径ｄの内周側に配列されていることを特徴とする請求項１のロータリ式圧縮機。
3. 前記シリンダは、回転軸の回転中心のほぼ同心円上に配列された多数個の断熱穴を備え、
   前記シリンダの断熱穴は、前記主軸受もしくは副軸受の断熱穴に対して回転中心から見て千鳥状に配列されていることを特徴とする請求項２のロータリ式圧縮機。

Images