JP2006307687A

JP2006307687A - コンプレッサ

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Publication number: JP2006307687A
Application number: JP2005128979A
Authority: JP
Inventors: Takashi Sato; 孝佐藤; Hiroyuki Matsumori; 裕之松森; Takayasu Saito; 隆泰斎藤
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 2005-04-27
Filing date: 2005-04-27
Publication date: 2006-11-09
Anticipated expiration: 2025-04-27
Also published as: JP4446923B2

Abstract

【課題】横型として用いる場合にも、軸受部の潤滑不足を抑制し、振動や騒音を低減可能なコンプレッサを提供することを目的とする。
【解決手段】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により駆動される第１及び第２の回転圧縮要素３２、３４を備える回転圧縮機構部１８と、前記第１の回転圧縮要素３２で圧縮された中間圧冷媒を中間吐出管路６５から前記密閉容器１２内に吐出し、更にこの中間圧冷媒を前記第２の回転圧縮要素３４で圧縮した後、前記密閉容器１２外に吐出する中間冷媒吐出管９２と、バッフル板１００と、を備え、前記中間吐出管路６５と前記中間冷媒吐出管９２とは、前記バッフル板１００の反対側に配置される。
【選択図】図１

Description

本発明は、横置きに適したコンプレッサに関し、特に車両用空調装置等に適した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でも軸受部の潤滑を円滑に行うための、オイルポンプを用いた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、電動要素上部付近に軸受部を設けて回転軸を支持したとしても、当該軸受部の潤滑方法が問題となり、この潤滑不足による振動や騒音等あるいは軸受の焼付き等を生じる可能性がある。

そこで、本発明は横型として用いる場合にも、軸受部の潤滑不足を抑制し、振動や騒音を低減可能な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、この電動要素を収納する第１の空間と、前記電動要素の回転軸により駆動され冷媒を圧縮する回転圧縮要素を備える回転圧縮機構部と、この回転圧縮機構部を収納する第２の空間と、前記密閉容器内を前記第１の空間と前記第２の空間とに区画する区画部材と、前記区画部材を貫通し且つ前記第１の空間と前記第２の空間とを連通する連通部と、前記回転圧縮要素で圧縮された冷媒を前記第１の空間内に吐出するための第１の吐出部と、この第１の吐出部から吐出された冷媒を前記第２の空間内から前記密閉容器外に吐出するための第２の吐出部と、を備えることを特徴とする。

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１の吐出部から吐出された冷媒はオイルを含む冷媒であって、この冷媒は前記連通部を通って前記第２の空間内に流入することを特徴とする。

上記構成によれば、前記第１の吐出部から前記第１の空間内に吐出されたオイルを含む冷媒が前記連通部を通るように構成されているため、各摺動部への円滑なオイル供給が可能となる。

請求項３に記載のコンプレッサは、密閉容器内に電動要素と、この電動要素を収納する第１の空間と、前記電動要素の回転軸により駆動され冷媒を圧縮する回転圧縮要素を備える回転圧縮機構部と、この回転圧縮機構部を収納する第２の空間と、前記密閉容器内を前記第１の空間と前記第２の空間とに区画する区画部材と、前記区画部材を貫通し且つ前記第１の空間と前記第２の空間とを連通する連通部と、前記回転圧縮要素で圧縮された冷媒を前記第２の空間内に吐出するための第１の吐出部と、この第１の吐出部から吐出された冷媒を前記第１の空間内から前記密閉容器外に吐出するための第２の吐出部と、を備えることを特徴とする。

請求項４に記載の発明は、請求項３に記載のコンプレッサにおいて、前記第１の吐出部から吐出された冷媒はオイルを含む冷媒であって、この冷媒は前記連通部を通って前記第１の空間内に流入することを特徴とする。

上記構成によれば、前記第１の吐出部から前記第２の空間内に吐出されたオイルを含む冷媒が前記連通部を通るように構成されているため、各摺動部への円滑なオイル供給が可能となる。

請求項５に記載の発明は、請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載のコンプレッサにおいて、前記連通部は前記回転軸内に形成されていることを特徴とする。

本発明によれば、横型として用いる場合にも、軸受部の潤滑を円滑に行うことが可能で、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実施の形態を図面に基づき詳細に説明する。
＜実施の形態１＞
本発明の一実施形態につき図面に基づいて詳述する。図１は、本発明のコンプレッサの一実施形態としてのロータリコンプレッサ１０の側断面図を示している。この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２段圧縮式ロータリコンプレッサで、同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とで構成される。

また容器本体１２Ａの上部外面には円形の取付孔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の電動要素１４側の端部には吸引通路１０１が支持部材６７に形成されている。この吸引通路１０１は、後述する中間吐出管路６５からバッフル板１００の電動要素１４側に吐出される冷媒をバッフル板１００の回転圧縮機構部１８側の中間冷媒吐出管９２に導入すると共に、密閉容器１２内の底部のオイル溜めから吸い上げられる潤滑油としてのオイルを各摺動部に供給するために備えられる。

また、回転軸１６内には通路８２が軸中心を貫通して水平方向に渡り設けられており、この通路８２の回転圧縮機構部１８側の一端は吐出口８２Ａにて開口しており、電動要素１４側の他端は吸込口８２Ｂにて吸引通路１０１と連通している。尚、この通路８２には各回転圧縮要素３２、３４の摺動部及び先端部軸受３にもオイル供給可能なように連通孔が設けられている。

そして、この回転軸１６の吸込口８２Ｂ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、底部や容器本体内周面に孔やスリットが設けられ、冷媒やオイルの流通が可能となっている。

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。

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、吐出消音室６２、６４が形成されている。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６５にて連通されており、この中間吐出管路６５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の一部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６５から密閉容器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外部に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、容器本体１２Ａの内周面に沿って密着固定されている。

このように、バッフル板１００を容器本体１２Ａの内周面に密着して設置することにより、密閉容器１２の内部空間は、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側とに区画され、これら２区画は上述したように連通部としての吸引通路１０１及び通路８２のみで連通される。これにより、密閉容器１２内の電動要素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、上述したように吸引通路１０１及び通路８２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、本実施の形態のロータリコンプレッサ１０では、中間吐出管路６５から密閉容器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とが回転圧縮機構部１８側に容易に流入するようになり、オイルポンプ等を設けることなく、通路８２内へのオイル供給が可能となり、各摺動部に円滑にオイルを供給することができる。

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。

そして冷媒としては、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、ＰＡＧ（ポリアルキレングリコール）、ＰＯＥ（ポリオールエステル）等が使用される。

以上の構成で次に本実施の形態における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における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６５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、このオイルの一部は分離され密閉容器１２内底部のオイル溜めに貯油される。

また、上述したように密閉容器１２内はバッフル板１００により電動要素１４側と回転圧縮機構部１８側とに区画されており、これら各区画の間は吸込通路１０１及び通路８２のみで連通されている。このため、中間吐出管路６５から吐出された冷媒ガスは、電動要素１４を冷却した後、吸引通路１０１の一端１０１Ａから吸引通路１０１を通り、他端１０１Ｂを経由して、吸込口８２Ｂから通路８２を通過して吐出口８２Ａにより回転圧縮機構部１８側に至ることになる。

尚、上記の如く電動要素１４側と回転圧縮機構部１８側とは吸引通路１０１及び通路８２にて連通されているので、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、上記のように分離されたオイルは、吸引通路１０１のオイル溜め側の一端１０１Ａより通路８２内に容易に供給される。

これにより、本実施の形態のロータリコンプレッサ１０では、オイルポンプ等を用いることなく各摺動部へのオイル供給をすることができるようになる。即ち、吸引通路１０１を経由して通路８２に到達したオイルは、先端部軸受３、第１の回転圧縮要素３２及び第２の回転圧縮部３４に供給され当該各摺動部を潤滑すると共に、残りは吐出口８２Ａより吐出され、後段の第２の回転圧縮要素３４に導入されることになる。

一方、中間吐出管路６５から吐出された冷媒ガスは、上述したように電動要素１４を冷却した後、オイルと共に通路８２を通過し、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を介して第２の回転圧縮要素３４の低圧室側に導入される。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へと導かれることになる。

以上から、本実施の形態のロータリコンプレッサ１０は、例えば回転圧縮機構部１８側が低く傾いた場合にも、第２の回転圧縮要素３４の低圧室側に流入する冷媒ガスの流れを利用して確実にオイルを回転圧縮機構部１８側に供給することができるようになる。

また、１段目である第１の回転圧縮要素３２で圧縮された中間圧の冷媒ガスは、オイルと共に、吸込通路１０１を介して通路８２に至るため、各摺動部のオイル潤滑を、オイルポンプ等を用いることなく行うことができ、特に、潤滑が困難である先端部軸受３の潤滑をも容易に行うことができる。
＜実施の形態２＞
次に図２を参照して、本発明の他の実施の形態を説明する。図２はこの場合のロータリコンプレッサ３０の側断面図を示しており、図１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。本実施の形態のロータリコンプレッサ３０は、上記第１の実施の形態におけるロータリコンプレッサ１０と比較した場合、支持部材６７、吸引通路１０１、中間吐出管路６５及び中間冷媒吐出管９２の配置が相違する。

即ち、本実施の形態のロータリコンプレッサ３０は、支持部材６７及び吸引通路１０１が、バッフル板により区画される回転圧縮機構部１８側に備えられると共に、中間吐出管路１０１は回転圧縮機構部１８側に開口し、中間冷媒吐出管９２は電動要素１４側に設けられている。

ロータリコンプレッサ３０は以上の如き構成により、第１の回転圧縮要素３２で圧縮された中間圧の冷媒は中間吐出管路６５により、密閉容器１２内がバッフル板１００で区画された回転圧縮機構部１８側に吐出された後、吸引通路１０１及び通路８２を経由して、中間冷媒吐出管９２及び中間冷媒導入管９３を介して第２の回転圧縮要素３４に至ることになる。

これにより、本実施の形態においても、バッフル板１００を挟んで電動要素１４側と回転圧縮機構部１８側とは通路８２等でのみ連通されているので、吸引通路１０１の一端１０１Ａより通路８２内に容易に供給される。

以上、上記各実施の形態では多段圧縮式の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のコンプレッサにおいても本発明を用いることが可能である。

尚、上記各実施の形態においては、密閉容器１２の内面とバッフル板１００の外縁との間を密着させ、バッフル板１００の電動要素１４側と回転圧縮機構部１８側とは、吸引通路１０１及び通路８２のみで連通させるものとしたが、このような構成においては、オイル通路と冷媒ガス通路とが完全に共有されるため、吸引通路１０１の一端１０１Ａ等におけるオイル吸引が困難になる場合がある。

そこで、上記の如き問題が発生する場合には、密閉容器１２の内面とバッフル板１００の外縁とを完全に密着させずに、冷媒ガスの通路としての隙間をバッフル板１００上部付近乃至中心線以上の位置に形成させても良いものとする。尚、前記隙間は、バッフル板１００の両側におけるオイル揚程差を確保できる範囲、例えば１ｍｍ以下とする必要がある。

また、上記各実施の形態ではバッフル板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。

更に、上記各実施の形態においては、オイルポンプを設ける必要がないものとしたが、本発明のコンプレッサの使用条件等によっては、支持部材６７付近にオイルポンプ等を配置しても良い。

尚、上記各実施の形態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ロータリコンプレッサの側断側面図である。本発明のコンプレッサの他の実施形態であるロータリコンプレッサの側断側面図である。

符号の説明

２先端部軸受支持部材
３先端部軸受
１０、３０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
６５中間吐出管路
６６バッフル板
６７支持部材
６８カバー
７４、７６スプリング
８２通路
８２Ａ吐出口
８２Ｂ吸込口
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
１００バッフル板
１０１吸引通路
１１０脚部
１２２、１２３プラグ

Claims

密閉容器内に電動要素と、この電動要素を収納する第１の空間と、前記電動要素の回転軸により駆動され冷媒を圧縮する回転圧縮要素を備える回転圧縮機構部と、この回転圧縮機構部を収納する第２の空間と、前記密閉容器内を前記第１の空間と前記第２の空間とに区画する区画部材と、
前記区画部材を貫通し且つ前記第１の空間と前記第２の空間とを連通する連通部と、
前記回転圧縮要素で圧縮された冷媒を前記第１の空間内に吐出するための第１の吐出部と、この第１の吐出部から吐出された冷媒を前記第２の空間内から前記密閉容器外に吐出するための第２の吐出部と、を備えることを特徴とするコンプレッサ。
前記第１の吐出部から吐出された冷媒はオイルを含む冷媒であって、この冷媒は前記連通部を通って前記第２の空間内に流入することを特徴とする請求項１に記載のコンプレッサ。
密閉容器内に電動要素と、この電動要素を収納する第１の空間と、前記電動要素の回転軸により駆動され冷媒を圧縮する回転圧縮要素を備える回転圧縮機構部と、この回転圧縮機構部を収納する第２の空間と、前記密閉容器内を前記第１の空間と前記第２の空間とに区画する区画部材と、
前記区画部材を貫通し且つ前記第１の空間と前記第２の空間とを連通する連通部と、
前記回転圧縮要素で圧縮された冷媒を前記第２の空間内に吐出するための第１の吐出部と、この第１の吐出部から吐出された冷媒を前記第１の空間内から前記密閉容器外に吐出するための第２の吐出部と、を備えることを特徴とするコンプレッサ。
前記第１の吐出部から吐出された冷媒はオイルを含む冷媒であって、この冷媒は前記連通部を通って前記第１の空間内に流入することを特徴とする請求項３に記載のコンプレッサ。
前記連通部は前記回転軸内に形成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載のコンプレッサ。