JP2006177224A - ロータリ圧縮機 - Google Patents

Abstract

【課題】量産性を損ねることなく、密閉容器内高圧のロータリ圧縮機のオイルレートを低減する。
【解決手段】密閉容器の上蓋の貫通穴に外周を接合された吐出管と、前記密閉容器内に電動機と、前記密閉容器内の圧力が高圧であるロータリ圧縮機において、
前記吐出管が、密閉容器の外部側に位置する直線部と、前記直線部の端部側に前記直線部の外径よりも大きな外径を有する突起部と、密閉容器の内側に位置し前記直線部の外径よりも小さい外径を有する曲げ部とを備えた。
【選択図】 図１

Description

本発明は、例えば冷凍サイクルを備えた空気調和機に使用されるロータリ圧縮機に関する。

従来、冷凍サイクルに使用されるロータリ圧縮機として、例えば特開昭６０−１２８９９０号公報（以下、特許文献１）に開示された構造が知られている。この従来技術における圧縮機は、密閉容器の内部において上部にステータとロータからなる電動機を備えている。電動機に連結された回転軸は２つの偏心部を備えている。それらの偏心部に対応した圧縮機構として、電動機側から順に、高圧用圧縮要素と低圧用圧縮要素とが密閉容器の内部に設けられている。

各圧縮要素は、回転軸の偏心部の偏心回転によりローラを公転運動させる。それらの偏心部は位相が180°異なり、各圧縮要素の圧縮工程の位相差は180°である。すなわち２つの圧縮要素の圧縮工程は逆位相である。

作動流体であるガス冷媒は低圧Psで低圧用圧縮要素内に吸入されて、圧縮されて中間圧Pmに上昇する。中間圧Pmで吐出されたガス冷媒は中間流路に吐出される。次に中間圧Pmのガス冷媒は中間流路を経て高圧用圧縮要素内に吸入され、高圧Pdに圧縮される。

圧縮機から吐出された高圧Pdのガス冷媒は凝縮器で凝縮された後、膨張機構で低圧Ｐｓまで減圧される。その後、蒸発器で蒸発してガス冷媒となり低圧用圧縮要素内に吸入される。

このような密閉容器の内圧が高圧Ｐｄであり２段階で圧縮を行うロータリ２段圧縮機としては、特許文献１に開示された従来技術のロータリ２段圧縮機がある。一つ目の低圧用圧縮要素で低圧Ｐｓから中間圧Ｐｍへ、二つ目の高圧用圧縮要素で中間Ｐｍから高圧Ｐｄへ段階的にガス冷媒を圧縮する。

従来のロータリ２段圧縮機では単段のロータリ圧縮機と同様に、内部空間の下部に封入された冷凍機油が回転軸の内部に設けられた給油流路により揚程され、密閉容器内の内部圧力と圧縮室内の圧力との差圧により圧縮室内に給油される。

特開昭６０−１２８９９０号公報（第５頁、第１図）

従来技術で述べたロータリ２段圧縮機では、従来の単段のロータリ圧縮機と異なりガス冷媒が各圧縮室を順次流下する。したがって同一の冷媒循環量であっても、ロータリ２段圧縮機では冷媒が給油されている時間が長くなり、冷凍機油の漏れ込み量が増大しやすい。

圧縮機では吐出空間や中間流路等の部材同士の接触等で封止するシール箇所が多いため、単段のロータリ圧縮機に比べて冷凍機油が漏れ込みやすい。したがって吐出管より吐出されるガス冷媒のオイルレートが従来よりも高いという課題があった。ここでオイルレートは、冷凍機油の質量流量を冷凍機油とガス冷媒をあわせた質量流量で除した値である。

従来の単段のロータリ圧縮機では、次のようなオイルレート低減手法が知られる。それは吐出管の上流側を、ロータの中央付近の上方に設定する方法である。しかし、密閉容器の上方はハーメ端子を蓋の中央付近に設置するためや、冷凍サイクルからの接続配管の長さを短くするため、吐出管は蓋の外周側に設置される。したがって吐出管の上流側の位置を変えるため、Ｌ字状に曲げ加工を施した吐出管を用いる場合がある。

さらに密閉容器の外側に拡管部や突起部を設けたＬ字状の吐出管を用いる場合もある。この拡管部とは、冷凍サイクルからの接続管との溶接接合のため、突起部は圧縮機の組み立て後の気密試験で脱着が容易なワンタッチ式のカプラーが外れないためのストッパー機構部である。突起部は管の一部が周方向に大きな外径を有する。突起部も、圧縮機の組み立て時の気密試験の際に、脱着容易なワンタッチ式のカプラーのストッパとなる。

このような吐出管の曲がり部が蓋を通過させるため、蓋の貫通穴の径を大きくする必要がある。そのため吐出管の外径と貫通穴との溶接箇所で隙間が大きくなり、組み立て時の吐出管の位置ずれや溶接箇所の信頼性が低下するという課題があった。すなわちＬ字状の吐出管によるオイルレート低減手法では、組み立て溶接時の信頼性に課題があった。また蓋の下面から吐出管を挿入する場合は、拡管部や突起部を設ける工程が後加工となり、さらに歩留まりが悪くなる。

本発明は上記課題に対して、突起部を有するＬ字状の吐出管の組み立て溶接時の信頼性を向上することにより、量産性を損ねることなくオイルレートを低減する事にある。

上記目的を達成するために、本発明のロータリ圧縮機は、密閉容器の上蓋の貫通穴に外周を接合された吐出管と、密閉容器内に電動機と、その電動機で駆動される偏心部を有する回転軸と、偏心部の偏心回転により公転運動するローラを圧縮室に備えた回転圧縮要素とを備え、前記密閉容器内の圧力が高圧であるロータリ圧縮機において、吐出管が、密閉容器の外側に位置する直線部と、直線部の端部側に直線部の外径よりも大きな外径を有する突起部と、前記密閉容器の内側に位置し直線部の外径よりも小さい外径を有した曲げ部とを備えた。

また本発明のロータリ圧縮機は、その電動機で駆動される回転軸に２つの偏心部を有し、圧縮要素はそれらの偏心部の偏心回転により公転運動する２つのローラをそれぞれ圧縮室に備えた低圧用圧縮要素と高圧用圧縮要素とを有し、低圧用圧縮要素の圧縮室と高圧用圧縮要素の圧縮室とに接続する密閉容器の内部空間と隔てた中間流路と、を備えてもよい。

さらにこの曲げ部の曲げ方向は吐出管の下方に設けられた電動機の内側に向けるものであり、特にロータの内周方向にその先端部が開口してもよい。

本発明のロータリ圧縮機は、ロータリ２段圧縮機の如く圧縮経路が長いロータリ圧縮機にも有効であるが、ロータリ２段圧縮機以外の密閉容器内が高圧のロータリ圧縮機でも有効である。

本発明は、量産性を損ねることなく密閉容器内圧が高圧であるロータリ圧縮機のオイルレートを低減できる。

本発明の実施形態を図を用いて説明する。図１に本実施形態のロータリ２段圧縮機１の縦断面図を、図２に吐出管２７の拡大図を示す。圧縮機１は、底部２１と蓋部１２と胴部２２からなる密閉容器１３を備える。密閉容器１３内部の上方には、ステータ７とロータ８を有する電動機１４が設けられている。電動機１４に連結された回転軸２は、２つの偏心部５を備えて、主軸受９と副軸受１９aに軸支されている。その回転軸２に対して電動機１４側から順に、端板部９ａを備えた主軸受９、高圧用圧縮要素２０b、中間仕切板１５、低圧用圧縮要素２０a及び端板部１９ｂと副軸受１９aを備えた中間容器１９が積層され、ボルト等の締結要素３６で一体化されている。

端板部９ａは、胴部２２の内壁に溶接によって固定されて、主軸受９を支持している。端板部１９ｂは、副軸受１９aに支持されている。なお、本実施形態は端板部１９ｂを締結要素３６で固定されているが、胴部２２に溶接で固定されても構わない。

各圧縮要素２０ａと２０ｂは、図１のように構成されている。低圧圧縮要素２０ａは、端板部１９ｂと、円筒状のシリンダ１０ａと、偏心部５ａの外周に嵌め合わされた円筒状のローラ１１aと、中間仕切板１５とで圧縮室２３ａは構成される。また、高圧圧縮要素２０ｂは、主軸受９と、円筒状のシリンダ１０ｂと、偏心部５ｂの外周に嵌め合わされた円筒状のローラ１１ｂと、中間仕切板１５とで圧縮室２３ｂは構成される。それらの圧縮室２３ａ、２３ｂは、コイルバネのような付勢力付与手段に連結された平板状のベーン（図示せず）が、偏心部５ａ、５ｂの偏心運動に合わせて回転するローラ１１ａ、１１ｂの外周上を接触しながら進退運動することにより、圧縮室２３ａ、２３ｂを圧縮空間と吸込み空間に分割する。

圧縮要素２０は、偏心部５が偏心回転することでローラ１１を駆動する。図１に示すように偏心部５aと偏心部５bは位相が180°異なり、圧縮要素２０ａ、２０ｂの圧縮工程の位相差は180°である。すなわち２つの圧縮要素の圧縮工程は逆位相となっている。

作動流体であるガス冷媒の流れを、図１の矢印で表す。配管３１を通って供給される低圧Psのガス冷媒は、配管３１と接続する吸入口２５aより低圧用圧縮要素２０a内に吸入され、ローラ１１aが偏心回転することにより中間圧Pmまで圧縮される。圧縮室２３ａ内の圧力が予め設定された圧力になると開口する吐出弁２８aが中間圧Pmで開口すると、中間圧Pmとなったガス冷媒が、吐出口２６aと連通する吐出空間３３に吐出される。この吐出空間３３は、中間容器19と平板状のカバー３５とにより密閉容器１３内の密閉空間２９と隔離された空間であり、その内部圧力は基本的には中間圧Pmとなる。中間流路30は、吐出空間３３からの排出口２６ｃと吸入口２５bを連通する流路である。吐出弁２８ａが開口した吐出口２６ａから吐出された圧力Ｐｍのガス冷媒は、吐出空間３３に吐出された後、中間流路３０を通って高圧圧力要素２０ｂの圧力室２３ｂと連通する吸入口２５ｂに至る。

次に、中間流路３０を通過して吸入口２５bより高圧用圧縮要素２０b内に吸入された中間圧Pmのガス冷媒は、ローラ１１bが公転することにより高圧Pdまで圧縮される。圧縮室２３ｂ内の圧力が予め設定された圧力になると開口する吐出弁２８ｂが高圧Pdで開口すると、ガス冷媒は吐出口２６bから密閉容器１３の内部空間である密閉空間２９に吐出される。この密閉空間２９に吐出された高圧Ｐｄのガス冷媒は、電動機１４を通過して吐出管２７より吐出される。

ここで高圧Ｐｄの冷媒ガスには、冷凍機油４８が溶け込んでいる。冷凍機油４８は、密閉容器１３の下部に封入されている。冷凍機油４８は、中央穴５２の開いた円板状の給油ピース５１、回転軸２の内部に設けられた給油流路５３を流下し、高圧Ｐｄと各圧縮室２３との差圧により各圧縮室２３へ漏れこむ。このように冷凍機油４８は、各圧縮要素２０においてローラ１１の端面とベーン１８の摺動面等より、圧縮室２３に流入してガス冷媒と交じり合う。

次に図２に、蓋部１２と吐出管２７の拡大を示す。蓋部１２は貫通穴５６を備え、吐出管２７がロウ付けされている。吐出管２７は、銅管を加工して成型した。吐出管２７は、蓋部１２とロウ付けされる部分を有して密閉容器１３の外側に位置する直線部５５を備える。直線部５５の外径と貫通穴５６の径は、φＤでほぼ等しい。直線部５５の外面と貫通穴５６の隙間を小さくしているため、吐出管２７と貫通穴５６との位置ずれを少なくし、溶接部材の溶け込みを容易にしているため組み立て溶接時の信頼性を向上する。

直線部５５の上端側には、直線部５５よりも周方向に大きい外径の突起部５４を設けた。突起部５４は、直線部５５を型成型して設けた。突起部５４は、圧縮機１の組み立て時の気密試験の際に、脱着容易なワンタッチ式のカプラーのストッパとなる。

吐出管５５の密閉容器１３の内部側には、所定の曲率で加工した曲げ部５７を設けた。曲げ部の外径φｄは、直線部５５の外径及び貫通穴５６の径φＤよりも小さい。ここではまず銅管素材から直線部５５の外径φＤを加工して、次に曲げ部５７となる部分に絞り加工を施しφｄとした。絞り量（φＤ−φｄ）は、φＤの０．２〜１％の大きさであり、本実施形態では約０．３ｍｍである。また図２では曲げ部５７の外径φｄを一定としたが、図３に示すように吐出管２７の上流側部分の外径をφｄとして、曲げ部５７の外径をφｄから直線部５５の外径φＤまで漸次緩やかに拡大するテーパ曲げ形状としてもよい。また本実施形態では、吐出管２７の上流側先端が曲げ部５７の先端であるが、その先端をさらに直線状に延長しロータ８の回転中心の上付近に配置してもよい。

図４に、蓋部１２と吐出管２７との組み立て方法を示す。吐出管２７は、外径φｄの上流側先端のから矢印のようにφＤの貫通穴５６を通す。φｄ＜φＤであるため、曲げ部５７においては吐出管２７と蓋１２との接触がないように隙間が大きく、図２に示したように直線部５５では貫通穴５６と溶接しやすいように隙間が小さくなっている。掛かる構成によれば吐出管２７と蓋１２の組み立て後に突起部５４を設ける必要がなくなり、吐出管２７の組み立て性向上、信頼性向上を実現する。また図１で示したように吐出管２７の上流側の先端をロータ８の上方に設置できるため、ロータリ２段圧縮機１のオイルレートを低減する。また本実施形態で示した吐出管２７は、一般的な単段のロータリ圧縮機においても組み立て溶接時の信頼性を向上し、オイルレートを低減する。

本発明の一実施形態を示すロータリ２段圧縮機の縦断面図。 本発明の一実施形態を示す吐出管の縦断面図。 本発明の一実施形態の応用を示す吐出管の縦断面図。 本発明の一実施形態を示す吐出管の組み立て手順を示す縦断面図。

符号の説明

１…圧縮機、７…ステータ、８…ロータ、１２…蓋、１３…密閉容器、１４…電動機、２７…吐出管、４８…冷凍機油、５４…突起部、５５…直線部、５７…曲げ部。

Claims (3)

1. 密閉容器の上蓋の貫通穴に外周を接合された吐出管と、前記密閉容器内に電動機と、その電動機で駆動される偏心部を有する回転軸と、前記偏心部の偏心回転により公転運動するローラを圧縮室に備えた回転圧縮要素とを備え、前記密閉容器内の圧力が高圧であるロータリ圧縮機において、
   前記吐出管が、前記密閉容器の外側に位置する直線部と、前記直線部の端部側に前記直線部の外径よりも大きな外径を有する突起部と、前記密閉容器の内側に位置し前記直線部の外径よりも小さい外径を有した曲げ部とを備えたロータリ圧縮機。
2. 請求項1記載のロータリ圧縮機において、前記駆動軸は２つの偏心部を有し、前記圧縮要素は前記２つの偏心部の偏心回転により公転運動する２つのローラをそれぞれの圧縮室に備えた低圧用圧縮要素と高圧用圧縮要素とを有し、前記低圧用圧縮要素の圧縮室と前記高圧用圧縮要素の圧縮室とに接続する前記密閉容器の内部空間と隔てた中間流路と、を備えたロータリ圧縮機。
3. 請求項１若しくは請求項２記載のロータリ圧縮機において、前記吐出管の下には前記電動機が設けられ、その前記電動機の下方に前記圧縮要素が設けられているロータリ圧縮機。
   

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