JP2006207525A - コンプレッサ - Google Patents

Abstract

【課題】 横型として用いる場合にも、振動や騒音を抑制することができるコンプレッサを提供することを目的とする。
【解決手段】 横型多段圧縮式ロータリコンプレッサ１０は、密閉容器１２内に電動要素１４と、この電動要素１４の回転軸１６により駆動され冷媒を圧縮すると共に前記回転軸１６を支持する軸受を含む回転圧縮機構部１８と、を備える。また回転軸１６にはこの回転軸１６における軸方向の中心よりも前記軸受とは反対側に先端部軸受３を備え且つ前記電動要素１４は前記軸受と前記先端部軸受３との間に設けられる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、車両用空調装置等に適したコンプレッサに関し、特に横置きに好適なコンプレッサに関する。

二酸化炭素（ＣＯ２）を冷媒として使用し、第１の回転圧縮要素と第２の回転圧縮要素から成る回転圧縮機構部を備える多段圧縮式ロータリコンプレッサは、通常縦型の密閉容器内上部に電動要素を配置し、下部に当該電動要素の回転軸で駆動される回転圧縮機構部を配置して構成されている。また、回転軸は回転圧縮機構部の上下の軸受部で支持されており、電動要素上部には軸受を有していない。

そして、このような多段圧縮式ロータリコンプレッサを車両用空調装置等に用いる場合、設置スペース等の問題から当該コンプレッサを横型として配置する場合がある。例えば特許文献１には、多段圧縮式ロータリコンプレッサを横型に用いる構成及び横型に用いた場合に問題となる軸受部への潤滑用オイル供給機構が開示されている。
特開２００３−２８６９８７号公報

ところで、このような横型多段圧縮式ロータリコンプレッサでは、回転軸も横置されていることから、当該コンプレッサの使用条件によっては軸受による回転軸支持の無い電動要素付近から振動や騒音が生じるおそれがある。

そこで、本発明は横型として用いる場合にも、振動や騒音を抑制することができるコンプレッサを提供することを目的とする。

本発明のコンプレッサは、密閉容器内に電動要素と、この電動要素の回転軸により駆動され冷媒を圧縮すると共に前記回転軸を支持する第１の軸受を含む回転圧縮要素と、を備えるコンプレッサにおいて、前記回転軸にはこの回転軸における軸方向の中心よりも前記第１の軸受とは反対側に第２の軸受を備え且つ前記電動要素は前記第１の軸受と前記第２の軸受との間に設けられたことを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のコンプレッサにおいて、前記第２の軸受を固定するための軸受支持部材と、前記回転軸を貫通するオイル通路と、を備え、前記軸受支持部材は、前記オイル通路のオイル吐出部から吐出されたオイルを前記第２の軸受に流入可能に構成された壁面を備えたことを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、請求項２に記載のコンプレッサにおいて、前記オイル通路は、前記オイル吐出部から吐出されるオイル量を制限するための流量制御部材を備えたことを特徴とする。

本発明によれば、横型として用いる場合にも、振動や騒音を抑制することができるコンプレッサが提供される。

以下、本発明のコンプレッサの好適な実施の形態を図面に基づき詳述する。

図１は、本発明のコンプレッサの一実施形態としての横型多段圧縮式ロータリコンプレッサ１０の側断面図を示している。この横型多段圧縮式ロータリコンプレッサ１０は、二酸化炭素（ＣＯ２）を冷媒とする内部中間圧型の横型２段圧縮式ロータリコンプレッサで、同横型２段圧縮式ロータリコンプレッサ１０は両端が密閉された横長円筒状の密閉容器１２を備え、この密閉容器１２の底部をオイル溜めとしている。密閉容器１２は、電動要素１４と、電動要素１４の回転軸１６により駆動される第１の回転圧縮要素３２（１段目）及び第２の回転圧縮要素３４（２段目）から構成される回転圧縮機構部１８と、を備え、その底部外面には当該横型２段圧縮式ロータリンコンプレッサ１０を固定するための脚部１１０が設けられている。

密閉容器１２は、電動要素１４及び回転圧縮機構部１８とを収納する容器本体１２Ａと、この容器本体１２Ａの電動要素１４側の端部を閉塞する略椀上のエンドキャップ（蓋体）１２Ｂとで構成され、且つこのエンドキャップ１２Ｂの中心部には円形の取付孔１２Ｄが形成されており、この取付孔１２Ｄには電動要素１４に電力を供給するためのターミナル２０（配線を省略）が取り付けられている。

電動要素１４は、密閉容器１２の内周面に沿って環状に取り付けられたステータ２２と、このステータ２２の内側に若干の間隔を設けて挿入設置されたロータ２４とを備える。このロータ２４は中心を通り密閉容器１２の軸心方向に延在する回転軸１６に固定されている。ここで、ステータ２２は、ドーナッツ状の電磁鋼板を積層した図示しない積層体と、この積層体の歯部に直巻き方式により巻装されたステータコイル２８とを有している。そして、ロータ２４もステータ２２と同様に電磁鋼板の積層体で形成され、この積層体内に永久磁石を挿入して形成されている。

回転軸１６の回転圧縮機構部１８側の端部には給油手段としてのオイルポンプ１０１が形成されている。このオイルポンプ１０１は、密閉容器１２内の底部のオイル溜めからオイル吸引通路１０１Ａを経由して潤滑油としてのオイルを吸い上げて回転圧縮機構部１８の摺動部に供給して摩耗を防止するために設けられており、オイルポンプ支持部材６７により固定されている。

また、回転軸１６内にはオイル通路８２が軸中心を貫通して水平方向に渡り設けられており、このオイル通路８２の回転圧縮機構部１８側の一端はオイルポンプ１０１に連通し、電動要素１４側の他端はオイル吐出口８２Ａにて開口している。尚、このオイル通路８２は各回転圧縮要素３２、３４の摺動部にも連通している。

そして、この回転軸１６におけるオイル吐出口８２Ａ付近の外周面は、先端部軸受支持部材２の中心部に固定されている先端部軸受３により支持されている。

先端部軸受支持部材２は、ターミナル２０側及び電動要素１４側は容器本体１２Ａの内周面に沿って、数箇所スポット的に溶接固定されている。これにより先端部軸受指示部材２と容器本体１２Ａの内周面との間に隙間ができ、この隙間により当該先端部軸受部材２の前後で冷媒が流通可能となっている。この先端部軸受支持部材３は、上記の如く先端部軸受３を取付可能に中心部が凹状になっており、この凹部において回転軸１６の先端部と対面する面２Ａは、オイル吐出口８２Ａより吐出されたオイルが当たりターミナル２０側にオイルが流通しないように構成されている。

回転圧縮機構部１８の第１の回転圧縮要素３２と第２の回転圧縮要素３４は第１及び第２のシリンダ３８、４０により構成され、これらシリンダ３８、４０間には中間仕切板３６が狭持されている。また、第１及び第２の回転圧縮要素３２、３４は、それぞれ中間仕切板３６の両側（図１では左右）に配置された第１及び第２のシリンダ３８、４０と、回転軸１６に設けられ１８０度の異相差を持つ第１及び第２の偏心部４２、４４に嵌合され、第１及び第２のシリンダ３８、４０内を偏心回転する第１及び第２のローラ４６、４８と、これらローラ４６、４８にそれぞれ当接してシリンダ３８、４０内をそれぞれ低圧室側と高圧室側とに区画する第１及び第２のベーン５０、５２と、シリンダ４０の電動要素１４側の開口面とシリンダ３８の電動要素１４とは反対側の開口面をそれぞれ閉塞して回転軸１６の軸受を兼用する支持部材５４、５６とから構成されている。

ベーン５０、５２の外側（図１では上側）には、ベーン５０、５２の外側端部に当接して、常時ベーン５０、５２をローラ４６、４８側に付勢するスプリング７４、７６が設けられている。更に、スプリング７４、７６の密閉容器１２側には金属製のプラグ１２２、１２３が設けられ、スプリング７４、７６の抜け止めの役目を果たす。また、第２のベーン５２には図示しない背圧室が構成され、この背圧室にはシリンダ４０内の高圧室側の圧力が背圧として印加される。

また、支持部材５４、５６には、一部を凹陥させ、この凹陥部をそれぞれ後述するバッフル板１００及びカバー６８にてそれぞれ閉塞することにより形成される吐出消音室６２、６４とが設けられている。即ち、吐出消音室６２は支持部材５４の凹陥部をバッフル板１００にて閉塞することにより、吐出消音室６４は支持部材５６の凹陥部をカバー６８にて閉塞することにより形成されている。

吐出消音室６４と密閉容器１２内は、シリンダ３８、４０や中間仕切板３６、バッフル板１００を貫通して電動要素１４側に開口する中間吐出管路１２１にて連通されており、この中間吐出管路１２１から第１の回転圧縮要素３２で圧縮された中間圧の冷媒ガスが密閉容器１２内の電動要素１４側に吐出される。このとき、冷媒ガス中には第１の回転圧縮要素３２に供給されたオイルが混入しているが、このオイルも密閉容器１２内の電動要素１４側に吐出されることになる。ここで、冷媒ガス中に混入したオイルは冷媒ガスから分離して密閉容器１２内底部のオイル溜めに溜まる。

また、密閉容器１２には冷媒ガスを第１の回転圧縮要素３２に導入するための冷媒導入管９４と、中間吐出管路１２１より密閉容器１２内に吐出された冷媒ガスを第２の回転圧縮要素３４に導入するための中間冷媒吐出管９２及び中間冷媒導入管９３と、第２の回転圧縮要素３４により高圧に圧縮された冷媒ガスを吐出するための冷媒吐出管９６と、が挿入接続されている。

そして、前述したバッフル板１００は密閉容器１２内を電動要素１４側と回転圧縮機構部１８側とに区画して、密閉容器１２内に差圧を構成するために設けられる。このバッフル板１００は、ドーナッツ状の鋼板からなるもので、前記密閉容器１２とは所定の間隔Ｓを存して設けられている。この間隔Ｓは、密閉容器１２の内径をＤ１、バッフル板１００の外径をＤ２とした場合、Ｓ＝Ｄ１−Ｄ２で表され、間隔Ｓは密閉容器１２の内径に対して５％以下（（Ｓ／Ｄ１）×１００が５％以下）となるように設定されている。従って、密閉容器１２の内面とバッフル板１００の外縁との間、即ち半径方向の間隔Ｓ／２は密閉容器１２の内径Ｄ１に対して２．５％以下となる。

本実施例では、この半径方向の間隔Ｓ／２を２ｍｍ以下としており、具体的には、密閉容器１２の内径Ｄ１を１０９ｍｍ、バッフル板１００の外径Ｄ２を１０６ｍｍとしている。これにより、半径方向の間隔Ｓ／２は１．５ｍｍとなる（間隔Ｓは密閉容器１２の内径Ｄ１に対して２．８％、半径方向の間隔Ｓ／２は密閉容器１２の内径Ｄ１に対して１．３８％）。

このように、間隔Ｓを密閉容器１２の内径Ｄ１に対して５％以下（半径方向の間隔Ｓ／２は密閉容器１２の内径Ｄ１に対して２．５％以下）とすることにより、バッフル板１００を介して、電動要素１４側と回転圧縮機構部１８側との間に所望の差圧を構成することができる。

ここで、第１の回転圧縮要素３２で圧縮され、密閉容器１２内の電動要素１４側に吐出された中間圧の冷媒ガスは、密閉容器１２とバッフル板１００の間に形成された間隔Ｓを通って回転圧縮機構部１８側に流入することになるが、係るバッフル板１００の存在により、密閉容器１２内にはバッフル板１００の電動要素１４側の圧力は高く、回転圧縮機構部１８側が低い差圧が構成される。この差圧により、中間吐出管路１２１より密閉容器１２内に吐出される冷媒ガスとこの冷媒ガスから分離するオイルが回転圧縮機後部１８側に容易に流入するようになり、オイルポンプ１０１によってオイル通路８２内に供給されることになる。また、バッフル板１００は、前述のように支持部材５４の一部を凹陥させて形成した吐出消音室６２のカバーを兼ねているので、部品点数の削減による構造の簡素化とコストの低減並びに寸法の小型化を図ることができるようになる。

また冷媒としては、地球環境にやさしく可燃性及び毒性等を考慮して自然冷媒である前記二酸化炭素（ＣＯ２）を使用し、密閉容器１２内に封入される潤滑油としてのオイルとしては、例えば鉱物油（ミネラルオイル）、アルキルベンゼン油、エーテル油、エステル油、ＰＡＧ（ポリアルキルグリコール）等既存のオイルが使用される。

以上の構成で次に本実施例における横型２段圧縮式ロータリコンプレッサ１０の動作を説明する。ターミナル２０及び図示されない配線を介して電動要素１４のステータコイル２８に通電されると、電動要素１４が起動してロータ２４が回転する。この回転により回転軸１６と一体に設けた上下の偏心部４２、４４に嵌合された上下のローラ４６、４８が上下のシリンダ３８、４０内を偏心回転する。

これにより、冷媒導入管９４及び支持部材５６に形成された図示しない吸込通路を経由して第１の回転圧縮要素３２のシリンダ３８の低圧室側に低圧の冷媒ガスが吸入され、ローラ４６とベーン５０の動作により当該冷媒ガス圧縮されて中間圧となり、シリンダ３８の高圧室側より中間吐出管路１２１を介して密閉容器１２内の電動要素１４側に吐出される。このとき、密閉容器１２内の電動要素１４側に吐出された中間圧の冷媒ガス中には、オイル通路８２から第１の回転圧縮要素３２に供給されたオイルが混入しており、このオイルは分離され密閉容器１２内底部のオイル溜めに溜まる。

また、冷媒ガスがバッフル板１００と密閉容器１２との間に形成された間隔Ｓを通過することにより、前述の如く密閉容器１２内の圧力は、電動要素１４側より回転圧縮機構部１８側の方が低くなり、この差圧により、分離されたオイルは密閉容器１２内の底部に溜められた後、回転圧縮機構部１８側のオイル溜めに戻る。これにより、回転圧縮機構部１８側のオイルレベルは高くなるので、オイルポンプ１０１はオイル吸引通路１０１Ａを介して円滑にオイルを吸い上げることができる。

そして、オイルポンプ１０１によりオイル通路８２内に流入されたオイルは、第１の回転圧縮部３２及び第２の回転圧縮部３４に供給され当該回転圧縮部を潤滑すると共に、残りはオイル吐出口８２Ａより吐出され、先端部軸受に供給される。

ここで、図２を用いて先端部軸受の潤滑メカニズムにつき説明する。図２は先端部軸受の潤滑メカニズムを説明するための側断面図であり、図２中の破線矢印はオイルの流れを模式的に示したものである。

図２に示すようにオイル通路８２を経由してオイル吐出口８２Ａから吐出されたオイルは先端部軸受支持部材２の凹部にある面２Ａに当たり、この面２Ａの周囲に流れた後、先端部軸受３の側面から該先端部軸受３内にオイルが流入する。これにより、密閉容器１２の中間部に位置しオイル供給が困難である先端部軸受３を強制潤滑することができる。

一方、中間冷媒吐出管路１２１より吐出された冷媒ガスは、電動要素１４を冷却した後、バッフル板１００と密閉容器１２との間に形成された僅かな間隔Ｓから回転圧縮機構部１８側に流入する。そして、この冷媒ガスは、第２の回転圧縮要素３４のローラ４８とベーン５２との働きによりシリンダ４０の低圧室側に、中間冷媒吐出管９２から一度密閉容器１２外を経由した後、中間冷媒導入管９３を介して導入され２段目の圧縮が行われて高温高圧の冷媒ガスとなり、高圧室側から支持部材５４に形成された吐出消音室６２、冷媒吐出管９６を経て図示しない外部の放熱器等を経由した後、再び冷媒導入管９４から第１の回転圧縮要素３２へと導かれることとなる。

以上から、本実施例の横型２段圧縮式ロータリコンプレッサ１０は、例えば電動要素１４側に低く傾いた場合にも電動要素１４のバッフル板１００により生じる電動要素１４側と回転圧縮要素１８側との差圧により確実にオイルと冷媒ガスを回転圧縮機構部１８側に供給することができるようになると共に、先端部軸受３を備えているため、多くの振動が想定される、車載用として特に好適となる。

また、本実施例によれば、先端部軸受支持部材２の凹部に先端部軸受３が備えられており、且つオイル通路８２のオイル吐出口８２Ａから吐出されたオイルが当該凹部に当たった後、先端部軸受３に流入するため、この先端部軸受３の強制潤滑が可能となる。

次に、図３を用いて本発明のコンプレッサの他の実施形態を説明する。図３は、図１の横型２段圧縮式ロータリコンプレッサ１０における先端部軸受周辺の横断側面図であり、図１及び２と同符号が付されているものは、同一若しくは同様の機能、効果を奏するものとする。この場合は、オイル通路８２のオイル吐出口８２Ａ部分に、流量制御部材４を備えていること以外は、上記実施例と同様の構成である。

流量制御部材４は、略円筒状であり且つ中心部に貫通する細孔を有しており、回転軸１６のオイル通路８２内に嵌合されている。これにより、オイル吐出口８２Ａより吐出されるオイル量を制限することができ、バッフル版１００による電動要素１４側と回転圧縮機後部１８側との差圧によるオイルの回転圧縮機後部１８側への移動を促進することが可能となり、横型２段圧縮式ロータリコンプレッサ１０の各所におけるオイル潤滑をより好適に行うことができる。

以上、上記各実施例では多段圧縮式ロータリコンプレッサにより本発明を説明したが、これに限らず、レシプロ式コンプレッサ等、回転軸を有するコンプレッサであれば用いることが可能である。

また本実施例では、流量制御部材１４により、オイル吐出口８２Ａからのオイル吐出量を制御するものとしたが、これに限らず、オイル通路８２におけるオイル吐出口８２Ａ部分のみの径を変更することにより、流量制御部材１４の代わりを成す事ができる。

更に上記各実施例において、密閉容器１２の内面とバッフル板１００の外縁との間に形成される半径方向の間隔Ｓ／２を１．５ｍｍとしたが、本発明は半径方向の間隔Ｓ／２を１ｍｍ以下とした場合に最も効果を発揮する。

尚、上記各実施例ではバッフル板１００は、吐出消音室６２のカバーを兼ねるものとしたが、これに関わらず、バッフル板１００と吐出消音室６２のカバーとを別のものとした場合にも、本発明は有効である。

上記各実施例においては冷媒として二酸化炭素（ＣＯ２）を用いたが、これに限らす、炭化水素（ＨＣ）、アンモニア（ＮＨ３）等の冷媒を用いても本発明は有効である。

本発明のコンプレッサの一実施形態である横型多段圧縮式ロータリコンプレッサの横断側面図である。 本発明の第１の実施例における先端部軸受周辺の側断面図である。 本発明の第２の実施例における先端部軸受周辺の側断面図である。

符号の説明

２ 先端部軸受支持部材
３ 先端部軸受
４ 流量制御部材
１０ ロータリコンプレッサ
１２ 密閉容器
１２Ａ 容器本体
１２Ｂ エンドキャップ
１２Ｄ 取付孔
１４ 電動要素
１６ 回転軸
１８ 回転圧縮機構部
２０ ターミナル
２２ ステータ
２４ ロータ
２８ ステータコイル
３２ 第１の回転圧縮要素
３４ 第２の回転圧縮要素
３６ 中間仕切板
３８、４０ シリンダ
４２、４４ 偏心部
４６、４８ ローラ
５０、５２ ベーン
５４、５６ 支持部材
６２、６４ 吐出消音室
６６ バッフル板
６７ オイルポンプ支持部材
６８ カバー
７４、７６ スプリング
８２ オイル通路
８２Ａ オイル吐出口
９２ 中間冷媒吐出管
９３ 中間冷媒導入管
９４ 冷媒導入管
９６ 冷媒吐出管
１０１ オイルポンプ
１０１Ａ オイル吸引通路
１１０ 脚部
１２１ 中間吐出管路
１２２、１２３ プラグ

Claims (3)

1. 密閉容器内に電動要素と、この電動要素の回転軸により駆動され冷媒を圧縮すると共に前記回転軸を支持する第１の軸受を含む回転圧縮要素と、を備えるコンプレッサにおいて、
   前記回転軸にはこの回転軸における軸方向の中心よりも前記第１の軸受とは反対側に第２の軸受を備え且つ前記電動要素は前記第１の軸受と前記第２の軸受との間に設けられたことを特徴とするコンプレッサ。
2. 前記第２の軸受を固定するための軸受支持部材と、前記回転軸を貫通するオイル通路と、を備え、
   前記軸受支持部材は、前記オイル通路のオイル吐出部から吐出されたオイルを前記第２の軸受に流入可能に構成された壁面を備えたことを特徴とする請求項１に記載のコンプレッサ。
3. 前記オイル通路は、前記オイル吐出部から吐出されるオイル量を制限するための流量制御部材を備えたことを特徴とする請求項２に記載のコンプレッサ。
   
   
   
   
   

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