JP2007154657A - 圧縮機 - Google Patents
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Abstract
【課題】圧縮機では、圧縮機の信頼性及び冷凍サイクルの高効率化の観点から、油分離効率を向上して密閉容器外への冷凍機油の吐出を極力抑える必要がある。
【解決手段】下側バランスウェイト１１３を回転子１２の外径と一致する厚肉円板で形成し、下側バランスウェイト１１３の上端面１１３ａに回転子１２の下端面１２ａに接する面が残るように半円状の凹部１１３ｂを設け、中央部にシャフト２が貫通可能な貫通孔１１３ｃを設け、下端面１１３ｄにリベット１１５の下端部１１５ａが収まるザグリ部１１３ｅを設けることにより、下側バランスウェイト１１３の下端面１１３ｄと側面１１３ｆが、回転方向に作動流体の主たる流れを攪拌する凹凸を持たないので、下側空間２１を流れる作動流体に対して回転子１２の回転運動に起因する撹拌を抑え、作動流体に混入している油滴の撹拌による微細化を防止し、下側空間２１で油滴を重力で下方に落とし、作動流体からの油分離を促進する。
【選択図】 図１
【解決手段】下側バランスウェイト１１３を回転子１２の外径と一致する厚肉円板で形成し、下側バランスウェイト１１３の上端面１１３ａに回転子１２の下端面１２ａに接する面が残るように半円状の凹部１１３ｂを設け、中央部にシャフト２が貫通可能な貫通孔１１３ｃを設け、下端面１１３ｄにリベット１１５の下端部１１５ａが収まるザグリ部１１３ｅを設けることにより、下側バランスウェイト１１３の下端面１１３ｄと側面１１３ｆが、回転方向に作動流体の主たる流れを攪拌する凹凸を持たないので、下側空間２１を流れる作動流体に対して回転子１２の回転運動に起因する撹拌を抑え、作動流体に混入している油滴の撹拌による微細化を防止し、下側空間２１で油滴を重力で下方に落とし、作動流体からの油分離を促進する。
【選択図】 図１
Description
本発明は、冷凍装置や空調機等に用いられる圧縮機に関する。
ロータリ圧縮機等の圧縮機は、そのコンパクト性や構造が簡単なことから、冷凍装置や空調機等に多く用いられている。ロータリ圧縮機等の圧縮機の構成については、非特許文献１に記載されている。以下に、従来の圧縮機の構成を、ロータリ圧縮機を例に図１４を用いて説明する。図１４は、従来のロータリ圧縮機の縦断面図である。
図１４に示すロータリ圧縮機は、密閉容器１と、この密閉容器１の内部の下方に配置された圧縮機構部と、その上部に配置された電動機部とから構成される。圧縮機構部は、偏心部２ａを有するシャフト２と、シリンダ３と、ローラ４と、ベーン５と、バネ６と、吐出孔７ａを有する上軸受部材７と、下軸受部材８とを含み構成される。そして、上軸受部材７と下軸受部材８に挟まれたシリンダ３とローラ４の間の空間には、吸入室と圧縮室（図示せず）が形成されている。
電動機部は、下端面１１ａ及び上端面１１ｂから突出したコイルエンド１１ｃ及びコイルエンド１１ｄを有して密閉容器１の内部に固定された固定子１１と、シャフト２に固定された回転子１２とを含み構成される。また、固定子１１の外周側には、作動流体の流路とする複数の切欠き１１ｅが設けられ、固定子１１と回転子１２の間に、隙間２２が設けられている。
また、回転子１２の下端面１２ａと上端面１２ｂには、シャフト２の中心軸Ｌ周りのアンバランスを打ち消す下側バランスウェイト１３と上側バランスウェイト１４が設けられている。下側バランスウェイト１３と回転子１２と上側バランスウェイト１４には、下側バランスウェイト１３と回転子１２、及び上側バランスウェイト１４と回転子１２を連通する連通孔１６が設けられ、この連通孔１６にリベット１５を通して両端を加締め、下側バランスウェイト１３と回転子１２と上側バランスウェイト１４とを固定する。
また、密閉容器１には、固定子１１に通電するための導入端子１７と、作動流体を吸入室に導く吸入管１８と、作動流体を密閉容器１外に吐出する吐出管１９と、密閉容器１内の下部に設けられ冷凍機油を貯留する油溜り２０とを備えて構成される。
上記構成のロータリ圧縮機の動作について説明する。
導入端子１７を介して固定子１１に通電して回転子１２を回転させると、偏心部２ａによりローラ４は偏心回転運動を行い、吸入室と圧縮室の容積が変化する。これに伴い作動流体は、吸入管１８から吸入室に吸入され、圧縮室にて圧縮される。圧縮された作動流体は、油溜り２０から供給されて圧縮機構部を潤滑した冷凍機油の油滴を混合した状態で、吐出孔７ａを経て電動機部の下側空間２１に噴出する。この噴出した作動流体の主たる流れは、回転子１２の下端面１２ａと下側バランスウェイト１３とリベット１５の下端部１５ａに衝突した後、回転子１２の回転運動によって強い旋回流となる。また、作動流体と混合した油滴の一部は、作動流体が下側空間２１に旋回流れとして滞留している間に、遠心力で密閉容器１の内壁に付着、あるいは、重力で下方に落ちて分離され、油溜り２０に戻る。
一方、作動流体は、分離されずにいる油滴を含んだ状態で、切欠き１１ｅや隙間２２を通過し、電動機部の上側空間２３に噴出する。噴出した作動流体の主たる流れは、吐出管１９へと向かうが、その際に一部の作動流体が、回転子１２の上端面１２ｂと上側バランスウェイト１４とリベット１５の上端部１５ｂと上端面１２ｂから突出したシャフト突出部２ｂの近傍を通過し、その回転運動の影響で旋回流となる。また、作動流体に含まれる油滴の一部は、作動流体が上側空間２３に滞留している間に、遠心力で密閉容器１の内壁に付着、あるいは、重力で下方に落ちて分離され、密閉容器１の内壁や固定子１１の壁面を伝って油溜り２０に戻る。そして、作動流体は、なおも分離されずにいる油滴を含んだ状態で吐出管１９から吐出される。
以上のようなロータリ圧縮機等の圧縮機では、圧縮機構部の摺動面を潤滑する際に圧縮された作動流体と冷凍機油が混合し、油溜り２０に貯留されている冷凍機油の一部は、圧縮機の運転の過程で圧縮機の密閉容器１の外部に吐出される。しかし、冷凍機油の吐出が多い圧縮機では、油溜り２０における冷凍機油の油面が低下するために供給油量が不足し、圧縮機構部の潤滑が不十分となり信頼性が低下したり、圧縮機構部のシールが不十分となって圧縮機の効率が低下したりする。また、圧縮機から吐出された冷凍機油は、熱交換器の伝熱管の内壁に付着して作動流体と伝熱管内の壁面との間の熱伝達率を低下させるので、冷凍サイクルの性能が低下する。従って、圧縮機の密閉容器１の内部における作動流体からの油分離効率を向上し、冷凍機油の吐出量を削減している。
この作動流体から冷凍機油を分離する構成としては、例えば特許文献１に示されているように、ロータリ圧縮機の回転子１２の上部に設けた油分離板を用いる方法がある。図１５に従来の圧縮機の油分離板の周辺の詳細断面図を示す。回転子１２には、永久磁石３０の挿入孔を閉塞する上側端板３１ａ及び下側端板３１ｂが具備されるとともに、回転子１２の上下方向に貫通形成された複数の貫通孔１２ｃの出口上方に配され、回転子１２の上部に油分離空間３２を形成する油分離板３３が、固定部材３４によって固定されている。
このように構成された圧縮機では、圧縮機構部から電動機部の下側空間２１に吐出された油滴を含む作動流体の一部は、回転子１２に設けられた貫通孔１２ｃを通って油分離空間３２に流入する。そして、ここで遠心力により油分離板３３の外周出口３２ａから作動流体を放射状に吐出し、固定子１１のコイルエンド１１ｄに吹き付けられて作動流体とこれに含まれた冷凍機油が分離される。そして、冷凍機油を分離した作動流体だけが上昇し、密閉容器１内の上部に設けられた吐出管１９から外部へ吐出される。一方、固定子１１のコイルエンド１１ｄに付着した冷凍機油は、下方へ伝わって落ち、密閉容器１の底部に貯留されている油溜り２０に戻る。
「冷凍空調便覧、新版第５版、ＩＩ巻 機器編」、日本冷凍協会、平成５年、第３０頁〜第４３頁 特開平８−２８４７６号公報（第６頁、図１〜図３）
図１４に示すロータリ圧縮機は、密閉容器１と、この密閉容器１の内部の下方に配置された圧縮機構部と、その上部に配置された電動機部とから構成される。圧縮機構部は、偏心部２ａを有するシャフト２と、シリンダ３と、ローラ４と、ベーン５と、バネ６と、吐出孔７ａを有する上軸受部材７と、下軸受部材８とを含み構成される。そして、上軸受部材７と下軸受部材８に挟まれたシリンダ３とローラ４の間の空間には、吸入室と圧縮室（図示せず）が形成されている。
電動機部は、下端面１１ａ及び上端面１１ｂから突出したコイルエンド１１ｃ及びコイルエンド１１ｄを有して密閉容器１の内部に固定された固定子１１と、シャフト２に固定された回転子１２とを含み構成される。また、固定子１１の外周側には、作動流体の流路とする複数の切欠き１１ｅが設けられ、固定子１１と回転子１２の間に、隙間２２が設けられている。
また、回転子１２の下端面１２ａと上端面１２ｂには、シャフト２の中心軸Ｌ周りのアンバランスを打ち消す下側バランスウェイト１３と上側バランスウェイト１４が設けられている。下側バランスウェイト１３と回転子１２と上側バランスウェイト１４には、下側バランスウェイト１３と回転子１２、及び上側バランスウェイト１４と回転子１２を連通する連通孔１６が設けられ、この連通孔１６にリベット１５を通して両端を加締め、下側バランスウェイト１３と回転子１２と上側バランスウェイト１４とを固定する。
また、密閉容器１には、固定子１１に通電するための導入端子１７と、作動流体を吸入室に導く吸入管１８と、作動流体を密閉容器１外に吐出する吐出管１９と、密閉容器１内の下部に設けられ冷凍機油を貯留する油溜り２０とを備えて構成される。
上記構成のロータリ圧縮機の動作について説明する。
導入端子１７を介して固定子１１に通電して回転子１２を回転させると、偏心部２ａによりローラ４は偏心回転運動を行い、吸入室と圧縮室の容積が変化する。これに伴い作動流体は、吸入管１８から吸入室に吸入され、圧縮室にて圧縮される。圧縮された作動流体は、油溜り２０から供給されて圧縮機構部を潤滑した冷凍機油の油滴を混合した状態で、吐出孔７ａを経て電動機部の下側空間２１に噴出する。この噴出した作動流体の主たる流れは、回転子１２の下端面１２ａと下側バランスウェイト１３とリベット１５の下端部１５ａに衝突した後、回転子１２の回転運動によって強い旋回流となる。また、作動流体と混合した油滴の一部は、作動流体が下側空間２１に旋回流れとして滞留している間に、遠心力で密閉容器１の内壁に付着、あるいは、重力で下方に落ちて分離され、油溜り２０に戻る。
一方、作動流体は、分離されずにいる油滴を含んだ状態で、切欠き１１ｅや隙間２２を通過し、電動機部の上側空間２３に噴出する。噴出した作動流体の主たる流れは、吐出管１９へと向かうが、その際に一部の作動流体が、回転子１２の上端面１２ｂと上側バランスウェイト１４とリベット１５の上端部１５ｂと上端面１２ｂから突出したシャフト突出部２ｂの近傍を通過し、その回転運動の影響で旋回流となる。また、作動流体に含まれる油滴の一部は、作動流体が上側空間２３に滞留している間に、遠心力で密閉容器１の内壁に付着、あるいは、重力で下方に落ちて分離され、密閉容器１の内壁や固定子１１の壁面を伝って油溜り２０に戻る。そして、作動流体は、なおも分離されずにいる油滴を含んだ状態で吐出管１９から吐出される。
以上のようなロータリ圧縮機等の圧縮機では、圧縮機構部の摺動面を潤滑する際に圧縮された作動流体と冷凍機油が混合し、油溜り２０に貯留されている冷凍機油の一部は、圧縮機の運転の過程で圧縮機の密閉容器１の外部に吐出される。しかし、冷凍機油の吐出が多い圧縮機では、油溜り２０における冷凍機油の油面が低下するために供給油量が不足し、圧縮機構部の潤滑が不十分となり信頼性が低下したり、圧縮機構部のシールが不十分となって圧縮機の効率が低下したりする。また、圧縮機から吐出された冷凍機油は、熱交換器の伝熱管の内壁に付着して作動流体と伝熱管内の壁面との間の熱伝達率を低下させるので、冷凍サイクルの性能が低下する。従って、圧縮機の密閉容器１の内部における作動流体からの油分離効率を向上し、冷凍機油の吐出量を削減している。
この作動流体から冷凍機油を分離する構成としては、例えば特許文献１に示されているように、ロータリ圧縮機の回転子１２の上部に設けた油分離板を用いる方法がある。図１５に従来の圧縮機の油分離板の周辺の詳細断面図を示す。回転子１２には、永久磁石３０の挿入孔を閉塞する上側端板３１ａ及び下側端板３１ｂが具備されるとともに、回転子１２の上下方向に貫通形成された複数の貫通孔１２ｃの出口上方に配され、回転子１２の上部に油分離空間３２を形成する油分離板３３が、固定部材３４によって固定されている。
このように構成された圧縮機では、圧縮機構部から電動機部の下側空間２１に吐出された油滴を含む作動流体の一部は、回転子１２に設けられた貫通孔１２ｃを通って油分離空間３２に流入する。そして、ここで遠心力により油分離板３３の外周出口３２ａから作動流体を放射状に吐出し、固定子１１のコイルエンド１１ｄに吹き付けられて作動流体とこれに含まれた冷凍機油が分離される。そして、冷凍機油を分離した作動流体だけが上昇し、密閉容器１内の上部に設けられた吐出管１９から外部へ吐出される。一方、固定子１１のコイルエンド１１ｄに付着した冷凍機油は、下方へ伝わって落ち、密閉容器１の底部に貯留されている油溜り２０に戻る。
「冷凍空調便覧、新版第５版、ＩＩ巻 機器編」、日本冷凍協会、平成５年、第３０頁〜第４３頁
前述のように、従来の圧縮機では、圧縮機構部の吐出孔７ａから電動機部の下側空間２１に噴出した作動流体の主たる流れは、回転子１２の下端面１２ａと下側バランスウェイト１３とリベット１５の下端部１５ａに対して衝突した後、回転子１２の回転運動により強い旋回流となる。また、電動機部の上側空間２３に噴出した作動流体の一部も、回転子１２の上端面１２ｂと上側バランスウェイト１４とリベット１５の上端部１５ｂとシャフト突出部２ｂの近傍を通過し、これらの回転運動の影響で強い旋回流となる。このとき、作動流体に含まれる冷凍機油の油滴は旋回流により攪拌されて微細化される。また、下側空間２１及び上側空間２３での旋回流は、作動流体の流速を増加させるため、油滴が作動流体によって搬送され易くなる。このため、遠心力と重力による油滴の分離方法だけでは、完全な油分離が困難であった。
また、回転子１２の下端面１２ａ及び上端面１２ｂには、下側バランスウェイト１３と上側バランスウェイト１４がリベット１５により固定される。その結果、下端面１２ａ及び上端面１２ｂには多数の凹凸が形成されており、これらの凹凸が回転運動することによって流れ場を攪拌する効果を増大させるので、作動流体に含まれる冷凍機油の油滴は、より微細化されて作動流体からの分離が困難となっていた。
一方、攪拌されて微細化された油滴を作動流体から分離する方法として、図１５に示す構成が用いられるが、この場合、下側空間２１から上側空間２３へ流れる作動流体のうち、貫通孔１２ｃを通過する作動流体に対してしか機能せず、切欠き１１ｅや隙間２２を通過する作動流体から油滴を分離することは不可能である。また、回転子１２の上部に設けた油分離板３３の回転運動により、外周出口３２ａの凹形状や固定部材３４の頭部３４ａの凸形状が上側空間２３での作動流体の攪拌を促進してしまい、上側空間２３での冷凍機油の分離をかえって困難にしてしまうという課題もあった。
また、他の方法として、下側空間２１や上側空間２３の容積を拡大して作動流体がこれらの空間に滞留する時間を延ばし、重力により冷凍機油の油滴の分離を促進させる場合もあるが、この場合でも攪拌の影響を無くすことは困難であり、また、圧縮機が大型化してしまうという弊害を生じる。
また、以上の課題は、縦型のロータリ圧縮機を例に説明したが、従来のスクロール圧縮機でも同様であることは言うまでもなく、縦型と横型の違いや、圧縮方式の違いに関らず、圧縮機構部から吐出された作動流体が密閉容器に設けられた吐出管から吐出されるまでの間に、作動流体の主たる流れが回転子の端面等の近傍を通過する場合には、同様の課題が生じる。
また、以上の課題は作動流体の種類に関らず生じるが、特に、二酸化炭素を主成分とした作動流体を用いる冷凍サイクルの場合、圧縮室から吐出される作動流体の圧力が臨界圧力を越えるため、密閉容器の内部の作動流体は超臨界状態となり、作動流体に対する冷凍機油の溶解量が増し、さらに作動流体と冷凍機油との密度差が従来のフロン等と比べて２分の１程度に小さくなるため、密閉容器の内部での油分離が一層困難になるという課題が生じる。
また、回転子１２の下端面１２ａ及び上端面１２ｂには、下側バランスウェイト１３と上側バランスウェイト１４がリベット１５により固定される。その結果、下端面１２ａ及び上端面１２ｂには多数の凹凸が形成されており、これらの凹凸が回転運動することによって流れ場を攪拌する効果を増大させるので、作動流体に含まれる冷凍機油の油滴は、より微細化されて作動流体からの分離が困難となっていた。
一方、攪拌されて微細化された油滴を作動流体から分離する方法として、図１５に示す構成が用いられるが、この場合、下側空間２１から上側空間２３へ流れる作動流体のうち、貫通孔１２ｃを通過する作動流体に対してしか機能せず、切欠き１１ｅや隙間２２を通過する作動流体から油滴を分離することは不可能である。また、回転子１２の上部に設けた油分離板３３の回転運動により、外周出口３２ａの凹形状や固定部材３４の頭部３４ａの凸形状が上側空間２３での作動流体の攪拌を促進してしまい、上側空間２３での冷凍機油の分離をかえって困難にしてしまうという課題もあった。
また、他の方法として、下側空間２１や上側空間２３の容積を拡大して作動流体がこれらの空間に滞留する時間を延ばし、重力により冷凍機油の油滴の分離を促進させる場合もあるが、この場合でも攪拌の影響を無くすことは困難であり、また、圧縮機が大型化してしまうという弊害を生じる。
また、以上の課題は、縦型のロータリ圧縮機を例に説明したが、従来のスクロール圧縮機でも同様であることは言うまでもなく、縦型と横型の違いや、圧縮方式の違いに関らず、圧縮機構部から吐出された作動流体が密閉容器に設けられた吐出管から吐出されるまでの間に、作動流体の主たる流れが回転子の端面等の近傍を通過する場合には、同様の課題が生じる。
また、以上の課題は作動流体の種類に関らず生じるが、特に、二酸化炭素を主成分とした作動流体を用いる冷凍サイクルの場合、圧縮室から吐出される作動流体の圧力が臨界圧力を越えるため、密閉容器の内部の作動流体は超臨界状態となり、作動流体に対する冷凍機油の溶解量が増し、さらに作動流体と冷凍機油との密度差が従来のフロン等と比べて２分の１程度に小さくなるため、密閉容器の内部での油分離が一層困難になるという課題が生じる。
従って本発明は、上記問題を解決するためのものであり、電動機部の効率を低下させることなく、簡易かつ低コストに油分離効率を高め、密閉容器の外部に持ち出される冷凍機油の量を低減し、圧縮機の信頼性を向上させ、かつ高効率の冷凍サイクルを得ることができる圧縮機を提供することを目的としている。
請求項１記載の本発明の圧縮機は、密閉容器と、前記密閉容器の内部に設けられて作動流体を圧縮する圧縮機構部と、前記密閉容器の内部に設けられて固定子及び回転子で構成される電動機部と、前記回転子の回転運動を前記圧縮機構部に伝えるシャフトと、前記回転子の上下端面に固定されて前記シャフトの中心軸周りのアンバランスを打ち消す上側バランスウェイト及び下側バランスウェイトとを備えた圧縮機において、前記回転子と前記上側バランスウェイトと前記下側バランスウェイトのうち少なくとも一つは、前記作動流体の主たる流れに面する端面と側面のうち少なくとも一方の形状を、前記中心軸に対する回転体形状にしたことを特徴とする。
請求項２記載の本発明は、請求項１に記載の圧縮機において、前記回転体形状を、略円柱形状にしたことを特徴とする。
請求項３記載の本発明は、請求項１または請求項２に記載の圧縮機において、前記回転子の前記上端面と前記下端面のうち少なくとも一方の形状を、前記回転体形状にしたことを特徴とする。
請求項４記載の本発明は、請求項１から請求項３のいずれかに記載の圧縮機において、前記上側バランスウェイトと前記下側バランスウェイトのうち少なくとも一方の、前記作動流体の主たる流れに面する端面と側面のうち少なくとも一方の形状を、前記回転体形状にしたことを特徴とする。
請求項５記載の本発明は、請求項１から請求項４のいずれかに記載の圧縮機において、前記上側バランスウェイトと前記下側バランスウェイトのうち少なくとも一方は、厚肉円板で構成され、前記厚肉円板の前記回転子と接する端面内に、前記中心軸に対して非対称の凹部を設けたことを特徴とする。
請求項６記載の本発明は、請求項１から請求項４のいずれかに記載の圧縮機において、前記上側バランスウェイトと前記下側バランスウェイトのうち少なくとも一方は、前記中心軸に対して非対称の形状を有する内部バランスウェイトと、前記内部バランスウェイトを内包する外部カバーとで構成され、前記外部カバーの、前記作動流体の主たる流れに対する端面と側面のうち少なくとも一方の形状を、前記回転体形状にしたことを特徴とする。
請求項７記載の本発明は、請求項１から請求項４のいずれかに記載の圧縮機において、前記上側バランスウェイトと前記下側バランスウェイトのうち少なくとも一方は、密度の異なる材料を前記中心軸に対して非対称に配置して形成された厚肉円板で構成したことを特徴とする。
請求項８記載の本発明は、請求項１から請求項７のいずれかに記載の圧縮機において、前記回転子、前記回転子の前記上端面に固定された前記上側バランスウェイト及び前記回転子の前記下端面に固定された前記下側バランスウェイトは、前記上側バランスウェイトの上端面と前記下側バランスウェイトの下端面とを連通する連通孔と、前記連通孔に通されて両端部を加締められて前記回転子と前記上側バランスウェイトと前記下側バランスウェイトとを固定するリベットとを備え、前記上側バランスウェイトの前記上端面と前記下側バランスウェイトの前記下端面のうち少なくとも一方に、前記リベットの加締められた端部が収まるザグリ部を設けたことを特徴とする。
請求項９記載の本発明は、請求項１から請求項７のいずれかに記載の圧縮機において、前記回転子と前記上側バランスウェイトと前記下側バランスウェイトとの側面を溶接して固定したことを特徴とする。
請求項１０記載の本発明は、請求項１から請求項９のいずれかに記載の圧縮機において、前記作動流体を二酸化炭素としたことを特徴とする。
請求項２記載の本発明は、請求項１に記載の圧縮機において、前記回転体形状を、略円柱形状にしたことを特徴とする。
請求項３記載の本発明は、請求項１または請求項２に記載の圧縮機において、前記回転子の前記上端面と前記下端面のうち少なくとも一方の形状を、前記回転体形状にしたことを特徴とする。
請求項４記載の本発明は、請求項１から請求項３のいずれかに記載の圧縮機において、前記上側バランスウェイトと前記下側バランスウェイトのうち少なくとも一方の、前記作動流体の主たる流れに面する端面と側面のうち少なくとも一方の形状を、前記回転体形状にしたことを特徴とする。
請求項５記載の本発明は、請求項１から請求項４のいずれかに記載の圧縮機において、前記上側バランスウェイトと前記下側バランスウェイトのうち少なくとも一方は、厚肉円板で構成され、前記厚肉円板の前記回転子と接する端面内に、前記中心軸に対して非対称の凹部を設けたことを特徴とする。
請求項６記載の本発明は、請求項１から請求項４のいずれかに記載の圧縮機において、前記上側バランスウェイトと前記下側バランスウェイトのうち少なくとも一方は、前記中心軸に対して非対称の形状を有する内部バランスウェイトと、前記内部バランスウェイトを内包する外部カバーとで構成され、前記外部カバーの、前記作動流体の主たる流れに対する端面と側面のうち少なくとも一方の形状を、前記回転体形状にしたことを特徴とする。
請求項７記載の本発明は、請求項１から請求項４のいずれかに記載の圧縮機において、前記上側バランスウェイトと前記下側バランスウェイトのうち少なくとも一方は、密度の異なる材料を前記中心軸に対して非対称に配置して形成された厚肉円板で構成したことを特徴とする。
請求項８記載の本発明は、請求項１から請求項７のいずれかに記載の圧縮機において、前記回転子、前記回転子の前記上端面に固定された前記上側バランスウェイト及び前記回転子の前記下端面に固定された前記下側バランスウェイトは、前記上側バランスウェイトの上端面と前記下側バランスウェイトの下端面とを連通する連通孔と、前記連通孔に通されて両端部を加締められて前記回転子と前記上側バランスウェイトと前記下側バランスウェイトとを固定するリベットとを備え、前記上側バランスウェイトの前記上端面と前記下側バランスウェイトの前記下端面のうち少なくとも一方に、前記リベットの加締められた端部が収まるザグリ部を設けたことを特徴とする。
請求項９記載の本発明は、請求項１から請求項７のいずれかに記載の圧縮機において、前記回転子と前記上側バランスウェイトと前記下側バランスウェイトとの側面を溶接して固定したことを特徴とする。
請求項１０記載の本発明は、請求項１から請求項９のいずれかに記載の圧縮機において、前記作動流体を二酸化炭素としたことを特徴とする。
本発明によれば、回転子または上側バランスウェイトまたは下側バランスウェイトまたはシャフトの、作動流体の主たる流れに面する端面または側面の形状を、シャフトの中心軸に対する回転体形状にしたことにより、回転子または上側バランスウェイトまたは下側バランスウェイトまたはシャフトの、作動流体の主たる流れに面する端面または側面には、作動流体の主たる流れを攪拌する凹凸が無い。そのため、作動流体の旋回流が抑制され、作動流体に混入している冷凍機油の油滴が旋回流による攪拌で微細化するのを防止する。また、冷凍機油の油滴が回転運動を行う凹凸に衝突して微細化されることも防止する。
これによって、冷凍機油の油滴が重力で下方に落ちて分離される効果を促進し、油分離効率を向上させることが可能となり、圧縮機やそれを用いた冷凍サイクルの信頼性と効率を向上させることができる。
これによって、冷凍機油の油滴が重力で下方に落ちて分離される効果を促進し、油分離効率を向上させることが可能となり、圧縮機やそれを用いた冷凍サイクルの信頼性と効率を向上させることができる。
本発明の第１の実施の形態による圧縮機は、回転子と上側バランスウェイトと下側バランスウェイトのうち少なくとも一つは、作動流体の主たる流れに面する端面と側面のうち少なくとも一方の形状を、シャフトの中心軸に対する回転体形状にしたものである。本実施の形態によれば、回転子と上側バランスウェイトと下側バランスウェイトのうち少なくとも一つの、作動流体の主たる流れに面する端面と側面のうち少なくとも一方には、回転方向に関わる作動流体の主たる流れを攪拌する凹凸が無い。従って、旋回流が抑制され、作動流体に混入している冷凍機油の油滴が旋回流による攪拌で微細化するのが抑制される。また、冷凍機油の油滴が回転運動を行う凹凸に衝突して微細化されることも防止される。このため、作動流体からの冷凍機油の油滴の重力落下が促進され、油分離性を向上することができる。
本発明の第２の実施の形態は、第１の実施の形態による圧縮機において、回転体形状を、略円柱形状にしたものである。本実施の形態によれば、略円柱形状であれば、その表面は回転方向に凹凸を持たない平坦な面で構成されるため、旋回流が抑制されるとともに、作動流体の主たる流れに面する端面や側面の面積が、例えば表面に凹凸を有する回転体形状と比較して小さくなり、作動流体の主たる流れを攪拌する程度を少なくすることができる。
本発明の第３の実施の形態は、第１または第２の実施の形態による圧縮機において、回転子の上端面と下端面のうち少なくとも一方の形状を、回転体形状にしたものである。本実施の形態によれば、電動機部の下側空間及び上側空間に面して作動流体に大きな影響を与える回転子の上端面や下端面には、作動流体の主たる流れを攪拌する凹凸が無い。従って、下側空間や上側空間で旋回流が抑制され、作動流体に混入している冷凍機油の油滴が旋回流による攪拌で微細化するのが抑制される。また、冷凍機油の油滴が回転運動を行う凹凸に衝突して微細化されることも防止される。このため、作動流体からの冷凍機油の油滴の重力落下が促進され、油分離性を向上することができる。
本発明の第４の実施の形態は、第１から第３の実施の形態による圧縮機において、上側バランスウェイトと下側バランスウェイトのうち少なくとも一方の、作動流体の主たる流れに面する端面と側面のうち少なくとも一方の形状を、回転体形状にしたものである。本実施の形態によれば、電動機部の下側空間及び上側空間に面して作動流体に大きな影響を与える上側バランスウェイトや下側バランスウェイトには、作動流体の主たる流れを攪拌する凹凸が無い。従って、下側空間や上側空間で旋回流が抑制され、作動流体に混入している冷凍機油の油滴が旋回流による攪拌で微細化するのが抑制される。また、冷凍機油の油滴が回転運動を行う凹凸に衝突して微細化されることも防止される。このため、作動流体からの冷凍機油の油滴の重力落下が促進され、油分離性を向上することができる。
本発明の第５の実施の形態は、第１から第４の実施の形態による圧縮機において、上側バランスウェイトと下側バランスウェイトのうち少なくとも一方は、厚肉円板で構成され、厚肉円板の回転子と接する端面内に、中心軸に対して非対称の凹部を設けたものである。本実施の形態によれば、電動機部の下側空間及び上側空間に面して作動流体に大きな影響を与える上側バランスウェイトや下側バランスウェイトは、作動流体の主たる流れを攪拌する凹凸の無い略円柱形状となっている。従って、下側空間や上側空間で旋回流が抑制され、作動流体に混入している冷凍機油の油滴が旋回流による攪拌で微細化するのが抑制される。また、冷凍機油の油滴が回転運動を行う凹凸に衝突して微細化されることも防止される。このため、作動流体からの冷凍機油の油滴の重力落下が促進され、油分離性を向上することができる。
本発明の第６の実施の形態は、第１から第４の実施の形態による圧縮機において、上側バランスウェイトと下側バランスウェイトのうち少なくとも一方は、中心軸に対して非対称の形状を有する内部バランスウェイトと、内部バランスウェイトを内包する外部カバーとで構成され、外部カバーの、作動流体の主たる流れに対する端面と側面のうち少なくとも一方の形状を、回転体形状とするものである。本実施の形態によれば、電動機部の下側空間及び上側空間に面して作動流体に大きな影響を与える上側バランスウェイトや下側バランスウェイトには、作動流体の主たる流れを攪拌する凹凸が無い。従って、下側空間や上側空間で旋回流が抑制され、作動流体に混入している冷凍機油の油滴が旋回流による攪拌で微細化するのが抑制される。また、冷凍機油の油滴が回転運動を行う凹凸に衝突して微細化されることも防止される。このため、作動流体からの冷凍機油の油滴の重力落下が促進され、油分離性を向上することができる。
本発明の第７の実施の形態は、第１から第４の実施の形態による圧縮機において、上側バランスウェイトと下側バランスウェイトのうち少なくとも一方は、密度の異なる材料を中心軸に対して非対称に配置して形成された厚肉円板で構成したものである。本実施の形態によれば、電動機部の下側空間及び上側空間に面して作動流体に大きな影響を与える上側バランスウェイトや下側バランスウェイトには、作動流体の主たる流れを攪拌する凹凸が無い。従って、下側空間や上側空間で旋回流が抑制され、作動流体に混入している冷凍機油の油滴が旋回流による攪拌で微細化するのが抑制される。また、冷凍機油の油滴が回転運動を行う凹凸に衝突して微細化されることも防止される。このため、作動流体からの冷凍機油の油滴の重力落下が促進され、油分離性を向上することができる。
本発明の第８の実施の形態は、第１から第７の実施の形態による圧縮機において、回転子、回転子の上端面に固定された上側バランスウェイト及び回転子の下端面に固定された下側バランスウェイトは、上側バランスウェイトの上端面と下側バランスウェイトの下端面とを連通する連通孔と、連通孔に通されて両端部を加締められて回転子と上側バランスウェイトと下側バランスウェイトとを固定するリベットとを備え、上側バランスウェイトの上端面と下側バランスウェイトの下端面のうち少なくとも一方に、リベットの加締められた端部が収まるザグリ部を設けたものである。本実施の形態によれば、電動機部の下側空間及び上側空間に面して作動流体に大きな影響を与える上側バランスウェイトの上端面や下側バランスウェイトの下端面からは、作動流体の主たる流れを攪拌するリベットの端部が突出しない。従って、下側空間や上側空間で旋回流が抑制され、作動流体に混入している冷凍機油の油滴が旋回流による攪拌で微細化するのが抑制される。また、冷凍機油の油滴が回転運動を行うリベットの端部に衝突して微細化されることも防止される。このため、作動流体からの冷凍機油の油滴の重力落下が促進され、油分離性を向上することができる。
本発明の第９の実施の形態は、第１から第７の実施の形態による圧縮機において、回転子と上側バランスウェイトと下側バランスウェイトとの側面を溶接して固定したものである。本実施の形態によれば、電動機部の下側空間及び上側空間に面して作動流体に大きな影響を与える上側バランスウェイトの上端面と下側バランスウェイトの下端面からは、作動流体の主たる流れを攪拌するリベットやボルト等の固定金具が突出しない。従って、下側空間及び上側空間で旋回流が抑制され、作動流体に混入している冷凍機油の油滴が旋回流による攪拌で微細化するのが抑制される。また、冷凍機油の油滴が回転運動を行う固定金具に衝突して微細化されることは無い。このため、作動流体からの冷凍機油の油滴の重力落下が促進され、油分離性を向上することができる。
本発明の第１０の実施の形態は、第１から第９の実施の形態による圧縮機において、作動流体を二酸化炭素としたものである。本実施の形態によれば、作動流体の撹拌、即ち冷凍機油の微細化が防止されるので、作動流体を二酸化炭素とすることができる。
本発明の第２の実施の形態は、第１の実施の形態による圧縮機において、回転体形状を、略円柱形状にしたものである。本実施の形態によれば、略円柱形状であれば、その表面は回転方向に凹凸を持たない平坦な面で構成されるため、旋回流が抑制されるとともに、作動流体の主たる流れに面する端面や側面の面積が、例えば表面に凹凸を有する回転体形状と比較して小さくなり、作動流体の主たる流れを攪拌する程度を少なくすることができる。
本発明の第３の実施の形態は、第１または第２の実施の形態による圧縮機において、回転子の上端面と下端面のうち少なくとも一方の形状を、回転体形状にしたものである。本実施の形態によれば、電動機部の下側空間及び上側空間に面して作動流体に大きな影響を与える回転子の上端面や下端面には、作動流体の主たる流れを攪拌する凹凸が無い。従って、下側空間や上側空間で旋回流が抑制され、作動流体に混入している冷凍機油の油滴が旋回流による攪拌で微細化するのが抑制される。また、冷凍機油の油滴が回転運動を行う凹凸に衝突して微細化されることも防止される。このため、作動流体からの冷凍機油の油滴の重力落下が促進され、油分離性を向上することができる。
本発明の第４の実施の形態は、第１から第３の実施の形態による圧縮機において、上側バランスウェイトと下側バランスウェイトのうち少なくとも一方の、作動流体の主たる流れに面する端面と側面のうち少なくとも一方の形状を、回転体形状にしたものである。本実施の形態によれば、電動機部の下側空間及び上側空間に面して作動流体に大きな影響を与える上側バランスウェイトや下側バランスウェイトには、作動流体の主たる流れを攪拌する凹凸が無い。従って、下側空間や上側空間で旋回流が抑制され、作動流体に混入している冷凍機油の油滴が旋回流による攪拌で微細化するのが抑制される。また、冷凍機油の油滴が回転運動を行う凹凸に衝突して微細化されることも防止される。このため、作動流体からの冷凍機油の油滴の重力落下が促進され、油分離性を向上することができる。
本発明の第５の実施の形態は、第１から第４の実施の形態による圧縮機において、上側バランスウェイトと下側バランスウェイトのうち少なくとも一方は、厚肉円板で構成され、厚肉円板の回転子と接する端面内に、中心軸に対して非対称の凹部を設けたものである。本実施の形態によれば、電動機部の下側空間及び上側空間に面して作動流体に大きな影響を与える上側バランスウェイトや下側バランスウェイトは、作動流体の主たる流れを攪拌する凹凸の無い略円柱形状となっている。従って、下側空間や上側空間で旋回流が抑制され、作動流体に混入している冷凍機油の油滴が旋回流による攪拌で微細化するのが抑制される。また、冷凍機油の油滴が回転運動を行う凹凸に衝突して微細化されることも防止される。このため、作動流体からの冷凍機油の油滴の重力落下が促進され、油分離性を向上することができる。
本発明の第６の実施の形態は、第１から第４の実施の形態による圧縮機において、上側バランスウェイトと下側バランスウェイトのうち少なくとも一方は、中心軸に対して非対称の形状を有する内部バランスウェイトと、内部バランスウェイトを内包する外部カバーとで構成され、外部カバーの、作動流体の主たる流れに対する端面と側面のうち少なくとも一方の形状を、回転体形状とするものである。本実施の形態によれば、電動機部の下側空間及び上側空間に面して作動流体に大きな影響を与える上側バランスウェイトや下側バランスウェイトには、作動流体の主たる流れを攪拌する凹凸が無い。従って、下側空間や上側空間で旋回流が抑制され、作動流体に混入している冷凍機油の油滴が旋回流による攪拌で微細化するのが抑制される。また、冷凍機油の油滴が回転運動を行う凹凸に衝突して微細化されることも防止される。このため、作動流体からの冷凍機油の油滴の重力落下が促進され、油分離性を向上することができる。
本発明の第７の実施の形態は、第１から第４の実施の形態による圧縮機において、上側バランスウェイトと下側バランスウェイトのうち少なくとも一方は、密度の異なる材料を中心軸に対して非対称に配置して形成された厚肉円板で構成したものである。本実施の形態によれば、電動機部の下側空間及び上側空間に面して作動流体に大きな影響を与える上側バランスウェイトや下側バランスウェイトには、作動流体の主たる流れを攪拌する凹凸が無い。従って、下側空間や上側空間で旋回流が抑制され、作動流体に混入している冷凍機油の油滴が旋回流による攪拌で微細化するのが抑制される。また、冷凍機油の油滴が回転運動を行う凹凸に衝突して微細化されることも防止される。このため、作動流体からの冷凍機油の油滴の重力落下が促進され、油分離性を向上することができる。
本発明の第８の実施の形態は、第１から第７の実施の形態による圧縮機において、回転子、回転子の上端面に固定された上側バランスウェイト及び回転子の下端面に固定された下側バランスウェイトは、上側バランスウェイトの上端面と下側バランスウェイトの下端面とを連通する連通孔と、連通孔に通されて両端部を加締められて回転子と上側バランスウェイトと下側バランスウェイトとを固定するリベットとを備え、上側バランスウェイトの上端面と下側バランスウェイトの下端面のうち少なくとも一方に、リベットの加締められた端部が収まるザグリ部を設けたものである。本実施の形態によれば、電動機部の下側空間及び上側空間に面して作動流体に大きな影響を与える上側バランスウェイトの上端面や下側バランスウェイトの下端面からは、作動流体の主たる流れを攪拌するリベットの端部が突出しない。従って、下側空間や上側空間で旋回流が抑制され、作動流体に混入している冷凍機油の油滴が旋回流による攪拌で微細化するのが抑制される。また、冷凍機油の油滴が回転運動を行うリベットの端部に衝突して微細化されることも防止される。このため、作動流体からの冷凍機油の油滴の重力落下が促進され、油分離性を向上することができる。
本発明の第９の実施の形態は、第１から第７の実施の形態による圧縮機において、回転子と上側バランスウェイトと下側バランスウェイトとの側面を溶接して固定したものである。本実施の形態によれば、電動機部の下側空間及び上側空間に面して作動流体に大きな影響を与える上側バランスウェイトの上端面と下側バランスウェイトの下端面からは、作動流体の主たる流れを攪拌するリベットやボルト等の固定金具が突出しない。従って、下側空間及び上側空間で旋回流が抑制され、作動流体に混入している冷凍機油の油滴が旋回流による攪拌で微細化するのが抑制される。また、冷凍機油の油滴が回転運動を行う固定金具に衝突して微細化されることは無い。このため、作動流体からの冷凍機油の油滴の重力落下が促進され、油分離性を向上することができる。
本発明の第１０の実施の形態は、第１から第９の実施の形態による圧縮機において、作動流体を二酸化炭素としたものである。本実施の形態によれば、作動流体の撹拌、即ち冷凍機油の微細化が防止されるので、作動流体を二酸化炭素とすることができる。
本発明の第１の実施例の圧縮機は、ロータリ圧縮機であり、図１４で説明した従来のロータリ圧縮機とほぼ同様な構成であり、同一機能部品については同一の符号を適用する。
図１は、本発明の第１の実施例におけるロータリ圧縮機の縦断面図であり、図２は、図１に示すロータリ圧縮機のＺ−Ｚ矢視の横断面図である。図３は、図１に示すロータリ圧縮機の上側バランスウェイトと回転子と下側バランスウェイトの斜視図であり、図４は、図３に示す上側バランスウェイトと回転子と下側バランスウェイトとをリベットで固定した場合の斜視図である。
図１から図４に示すロータリ圧縮機は、密閉容器１と、この密閉容器１内部の下方に配置された圧縮機構部と、この圧縮機構部の上部に配置された電動機部とから構成される。
圧縮機構部は、中心軸Ｌを中心に回転可能なシャフト２と、シリンダ３と、シャフト２の偏心部２ａに嵌合され、シャフト２の回転に伴ってシリンダ３の内側で偏心回転運動を行うローラ４と、ローラ４に先端を接しながらシリンダ３のベーン溝３ａの内部を往復運動するベーン５と、ベーン５をローラ４に押し付けるバネ６と、吐出孔７ａを有してシリンダ３の上側でシャフト２を支える上軸受部材７と、シリンダ３の下側でシャフト２を支える下軸受部材８とを含み構成される。そして、上軸受部材７及び下軸受部材８に挟まれたシリンダ３とローラ４との間の空間には、ベーン５により分割されて吸入室９と圧縮室１０とが形成されている。
電動機部は、密閉容器１の内壁に固定された固定子１１と、シャフト２に固定された回転子１２とを含み構成される。この固定子１１には、固定子１１の下端面１１ａから突出したコイルエンド１１ｃと、上端面１１ｂから突出したコイルエンド１１ｄとが設けられている。また、固定子１１は、その下端面１１ａから上端面１１ｂまで鋼板を積層して形成されている。一方、回転子１２の下端面１２ａや上端面１２ｂには、回転するシャフト２及び回転子１２のアンバランスを打ち消す調整用の下側バランスウェイト１１３と上側バランスウェイト１１４とが設けられている。また、固定子１１の外周側と密閉容器１の内壁の間には、作動流体の流路とするための複数の切欠き１１ｅが設けられ、固定子１１と回転子１２の間に、隙間２２が設けられている。
また、密閉容器１には、密閉容器１の外部から固定子１１に通電するための導入端子１７と、作動流体を冷凍サイクルから圧縮機構部の吸入室９に導く吸入管１８とが設けられている。さらに、密閉容器１には、作動流体を密閉容器１内部から冷凍サイクルに吐出する吐出管１９が回転電動機部に対して圧縮機構部の反対側に設けられている。そして、密閉容器１の底部の油溜り２０に、冷凍機油が貯留される構成となっている。
図１は、本発明の第１の実施例におけるロータリ圧縮機の縦断面図であり、図２は、図１に示すロータリ圧縮機のＺ−Ｚ矢視の横断面図である。図３は、図１に示すロータリ圧縮機の上側バランスウェイトと回転子と下側バランスウェイトの斜視図であり、図４は、図３に示す上側バランスウェイトと回転子と下側バランスウェイトとをリベットで固定した場合の斜視図である。
図１から図４に示すロータリ圧縮機は、密閉容器１と、この密閉容器１内部の下方に配置された圧縮機構部と、この圧縮機構部の上部に配置された電動機部とから構成される。
圧縮機構部は、中心軸Ｌを中心に回転可能なシャフト２と、シリンダ３と、シャフト２の偏心部２ａに嵌合され、シャフト２の回転に伴ってシリンダ３の内側で偏心回転運動を行うローラ４と、ローラ４に先端を接しながらシリンダ３のベーン溝３ａの内部を往復運動するベーン５と、ベーン５をローラ４に押し付けるバネ６と、吐出孔７ａを有してシリンダ３の上側でシャフト２を支える上軸受部材７と、シリンダ３の下側でシャフト２を支える下軸受部材８とを含み構成される。そして、上軸受部材７及び下軸受部材８に挟まれたシリンダ３とローラ４との間の空間には、ベーン５により分割されて吸入室９と圧縮室１０とが形成されている。
電動機部は、密閉容器１の内壁に固定された固定子１１と、シャフト２に固定された回転子１２とを含み構成される。この固定子１１には、固定子１１の下端面１１ａから突出したコイルエンド１１ｃと、上端面１１ｂから突出したコイルエンド１１ｄとが設けられている。また、固定子１１は、その下端面１１ａから上端面１１ｂまで鋼板を積層して形成されている。一方、回転子１２の下端面１２ａや上端面１２ｂには、回転するシャフト２及び回転子１２のアンバランスを打ち消す調整用の下側バランスウェイト１１３と上側バランスウェイト１１４とが設けられている。また、固定子１１の外周側と密閉容器１の内壁の間には、作動流体の流路とするための複数の切欠き１１ｅが設けられ、固定子１１と回転子１２の間に、隙間２２が設けられている。
また、密閉容器１には、密閉容器１の外部から固定子１１に通電するための導入端子１７と、作動流体を冷凍サイクルから圧縮機構部の吸入室９に導く吸入管１８とが設けられている。さらに、密閉容器１には、作動流体を密閉容器１内部から冷凍サイクルに吐出する吐出管１９が回転電動機部に対して圧縮機構部の反対側に設けられている。そして、密閉容器１の底部の油溜り２０に、冷凍機油が貯留される構成となっている。
さらに、本実施例のロータリ圧縮機の特徴は、図１４に示す従来のロータリ圧縮機と比較すると、下側バランスウェイト１１３と回転子１２と上側バランスウェイト１１４に連通孔１１６を設け、その連通孔１１６にリベット１１５を通し、リベット１１５の下端部１１５ａと上端部１１５ｂを加締め、下側バランスウェイト１１３と回転子１２と上側バランスウェイト１１４とを固定した構成である。
この下側バランスウェイト１１３は、回転子１２の外径と一致する厚肉円板から形成されており、厚肉円板は、回転子１２の下端面１２ａに接する面が残るように下側バランスウェイト１１３の上端面１１３ａに設けられた半円状の凹部１１３ｂと、シャフト２が貫通可能なように中央部に設けられた貫通孔１１３ｃと、リベット１１５の下端部１１５ａが収まるように凹部１１３ｂの反対側の下端面１１３ｄに設けられたザグリ部１１３ｅと、連通孔１１６とを備える。また、下側バランスウェイト１１３は、回転子１２の下端面１２ａを全面にわたって覆っている。なお、半円状の凹部１１３ｂは、回転子１２のアンバランスを調整するために、厚肉円板の回転子１２と接する上端面１１３ａの面内に、中心軸Ｌに対して非対称に穿設して形成される。
また、上側バランスウェイト１１４は、回転子１２の外径と一致する厚肉円板から形成されており、厚肉円板は、回転子１２の上端面１２ｂに接する面が残るように上側バランスウェイト１１４の下端面１１４ａに設けられた半円状の凹部１１４ｂと、リベット１１５の上端部１１５ｂが収まるように凹部１１４ｂの反対側の上端面１１４ｃに設けられたザグリ部１１４ｄと、連通孔１１６とを備える。そして、上側バランスウェイト１１４は、回転子１２の上端面１２ｂ及びシャフト２の先端２ｃを全面にわたって覆う構成となっている。
この下側バランスウェイト１１３は、回転子１２の外径と一致する厚肉円板から形成されており、厚肉円板は、回転子１２の下端面１２ａに接する面が残るように下側バランスウェイト１１３の上端面１１３ａに設けられた半円状の凹部１１３ｂと、シャフト２が貫通可能なように中央部に設けられた貫通孔１１３ｃと、リベット１１５の下端部１１５ａが収まるように凹部１１３ｂの反対側の下端面１１３ｄに設けられたザグリ部１１３ｅと、連通孔１１６とを備える。また、下側バランスウェイト１１３は、回転子１２の下端面１２ａを全面にわたって覆っている。なお、半円状の凹部１１３ｂは、回転子１２のアンバランスを調整するために、厚肉円板の回転子１２と接する上端面１１３ａの面内に、中心軸Ｌに対して非対称に穿設して形成される。
また、上側バランスウェイト１１４は、回転子１２の外径と一致する厚肉円板から形成されており、厚肉円板は、回転子１２の上端面１２ｂに接する面が残るように上側バランスウェイト１１４の下端面１１４ａに設けられた半円状の凹部１１４ｂと、リベット１１５の上端部１１５ｂが収まるように凹部１１４ｂの反対側の上端面１１４ｃに設けられたザグリ部１１４ｄと、連通孔１１６とを備える。そして、上側バランスウェイト１１４は、回転子１２の上端面１２ｂ及びシャフト２の先端２ｃを全面にわたって覆う構成となっている。
上記構成のロータリ圧縮機の動作について説明する。
導入端子１７を介して固定子１１に通電して回転子１２を回転させると、シャフト２の偏心部２ａにより、ローラ４は偏心回転運動を行い、吸入室９と圧縮室１０の容積が変化する。これに伴い作動流体は、吸入管１８から吸入室９に吸入され、圧縮室１０にて圧縮される。圧縮された作動流体は、油溜り２０から供給されて圧縮機構部の摺動面を潤滑し、且つ隙間をシールする冷凍機油の油滴を混合した状態で、上軸受部材７に設けた吐出孔７ａから、圧縮機構部と電動機部との間の作動流体の流れ場である下側空間２１に噴出する。
下側空間２１に噴出した作動流体は、高速で回転する下側バランスウェイト１１３に衝突し、下側バランスウェイト１１３の下端面１１３ｄから旋回速度成分を粘性により伝達され、旋回流になって拡散する。下側空間２１で拡散した作動流体に含まれる粒径の大きな冷凍機油の油滴や、下側コイルエンド１１ｃや密閉容器１の内壁に付着して粒径が成長した冷凍機油の油滴は、作動流体と冷凍機油との密度差に起因して重力により分離され油溜り２０に戻る。粒径の大きな冷凍機油の油滴を分離した作動流体は、固定子１１の切欠き１１ｅや固定子１１と回転子１２との間の隙間２２を通過し、上側空間２３に移動する。
上側空間２３の作動流体の流れは、上側バランスウェイト１１４の上端面１１４ｃから旋回速度成分を粘性により伝達された旋回流である。下側空間２１から上側空間２３に移動した作動流体は、旋回流に巻き込まれ、上側コイルエンド１１ｄや密閉容器１の内壁に衝突して粒径が成長した冷凍機油の油滴を分離しつつ、一部は上側バランスウェイト１１４の近傍を通過し、吐出管１９から外部の冷凍サイクルに吐出される。
導入端子１７を介して固定子１１に通電して回転子１２を回転させると、シャフト２の偏心部２ａにより、ローラ４は偏心回転運動を行い、吸入室９と圧縮室１０の容積が変化する。これに伴い作動流体は、吸入管１８から吸入室９に吸入され、圧縮室１０にて圧縮される。圧縮された作動流体は、油溜り２０から供給されて圧縮機構部の摺動面を潤滑し、且つ隙間をシールする冷凍機油の油滴を混合した状態で、上軸受部材７に設けた吐出孔７ａから、圧縮機構部と電動機部との間の作動流体の流れ場である下側空間２１に噴出する。
下側空間２１に噴出した作動流体は、高速で回転する下側バランスウェイト１１３に衝突し、下側バランスウェイト１１３の下端面１１３ｄから旋回速度成分を粘性により伝達され、旋回流になって拡散する。下側空間２１で拡散した作動流体に含まれる粒径の大きな冷凍機油の油滴や、下側コイルエンド１１ｃや密閉容器１の内壁に付着して粒径が成長した冷凍機油の油滴は、作動流体と冷凍機油との密度差に起因して重力により分離され油溜り２０に戻る。粒径の大きな冷凍機油の油滴を分離した作動流体は、固定子１１の切欠き１１ｅや固定子１１と回転子１２との間の隙間２２を通過し、上側空間２３に移動する。
上側空間２３の作動流体の流れは、上側バランスウェイト１１４の上端面１１４ｃから旋回速度成分を粘性により伝達された旋回流である。下側空間２１から上側空間２３に移動した作動流体は、旋回流に巻き込まれ、上側コイルエンド１１ｄや密閉容器１の内壁に衝突して粒径が成長した冷凍機油の油滴を分離しつつ、一部は上側バランスウェイト１１４の近傍を通過し、吐出管１９から外部の冷凍サイクルに吐出される。
以上のような構成にしたことにより、下側空間２１に噴出した作動流体は、下側バランスウェイト１１３に衝突するが、厚肉円板を用いて設けられた下側バランスウェイト１１３の下端面１１３ｄと側面１１３ｆは、円柱形状であり、回転方向に作動流体の主たる流れを攪拌する凹凸を持たない。また、回転子１２の下端面１２ａを円柱形状の下側バランスウェイト１１３が覆っているため、下側空間２１に面する回転子１２の下面には、作動流体の主たる流れと接する凹凸が無い。
従って、本実施例の圧縮機では、下側空間２１で旋回流が抑制され、作動流体に混入している冷凍機油の油滴が旋回流による攪拌で微細化するのが抑制される。また、冷凍機油の油滴が回転運動を行う凹凸に衝突して微細化されることも防止される。このため作動流体からの冷凍機油の油滴の重力落下が促進され、油分離性を向上することができる。
従って、本実施例の圧縮機では、下側空間２１で旋回流が抑制され、作動流体に混入している冷凍機油の油滴が旋回流による攪拌で微細化するのが抑制される。また、冷凍機油の油滴が回転運動を行う凹凸に衝突して微細化されることも防止される。このため作動流体からの冷凍機油の油滴の重力落下が促進され、油分離性を向上することができる。
また、下側空間２１で作動流体に含まれる冷凍機油の一部が分離された後で、作動流体は、切欠き１１ｅや隙間２２を通過し、上側空間２３に移動する。一部が上側バランスウェイト１１４の近傍を通過するが、厚肉円板を用いて設けられた上側バランスウェイト１１４の上端面１１４ｃと側面１１４ｅは、円柱形状であり、回転方向に作動流体の主たる流れを攪拌する凹凸を持たない。また、回転子１２の上端面１２ｂやシャフト２の先端２ｃを円柱形状の上側バランスウェイト１１４が覆っているため、上側空間２３に面する回転子１２の上面には、作動流体の主たる流れと接する凹凸が無い。
従って、本実施例の圧縮機では、上側空間２３で旋回流が抑制され、作動流体に混入している冷凍機油の油滴が旋回流による攪拌で微細化するのが抑制される。また、冷凍機油の油滴が回転運動を行う凹凸に衝突して微細化されることも防止される。このため作動流体からの冷凍機油の油滴の重力落下が促進され、油分離性を向上することができる。
尚、本実施例では、バランスウェイトの形状を、回転子１２の中心軸Ｌに対する回転体形状の一種である円柱形状とする構成を示したが、回転方向に作動流体の主たる流れを攪拌する凹凸を持たない他の回転体形状のバランスウェイト構成であっても良く、本実施例と同様な効果が得られる。しかし、直線の辺から成る矩形を回転させた円柱形状の場合は、例えば波状部を有する辺で構成された面を回転させた回転体形状とした場合よりも、作動流体の主たる流れと接する面積が小さい。従って、円柱形状のバランスウェイトは、作動流体の主たる流れを攪拌する程度が少なくなるので、より望ましいと言える。
従って、本実施例の圧縮機では、上側空間２３で旋回流が抑制され、作動流体に混入している冷凍機油の油滴が旋回流による攪拌で微細化するのが抑制される。また、冷凍機油の油滴が回転運動を行う凹凸に衝突して微細化されることも防止される。このため作動流体からの冷凍機油の油滴の重力落下が促進され、油分離性を向上することができる。
尚、本実施例では、バランスウェイトの形状を、回転子１２の中心軸Ｌに対する回転体形状の一種である円柱形状とする構成を示したが、回転方向に作動流体の主たる流れを攪拌する凹凸を持たない他の回転体形状のバランスウェイト構成であっても良く、本実施例と同様な効果が得られる。しかし、直線の辺から成る矩形を回転させた円柱形状の場合は、例えば波状部を有する辺で構成された面を回転させた回転体形状とした場合よりも、作動流体の主たる流れと接する面積が小さい。従って、円柱形状のバランスウェイトは、作動流体の主たる流れを攪拌する程度が少なくなるので、より望ましいと言える。
また、下側バランスウェイト１１３の下端面１１３ｄと上側バランスウェイト１１４の上端面１１４ｃとに、リベット１１５の下端部１１５ａと上端部１１５ｂとを、下端面１１３ｄや上端面１１４ｃに凹凸のない状態で収めるザグリ部１１３ｅとザグリ部１１４ｄとを設けたことにより、下側バランスウェイト１１３の下端面１１３ｄと上側バランスウェイト１１４の上端面１１４ｃとから、リベット１１５の下端部１１５ａと上端部１１５ｂとが突出しない。従って、下側空間２１と上側空間２３で旋回流が抑制され、作動流体に混入している冷凍機油の油滴が旋回流による攪拌で微細化するのが抑制される。また、冷凍機油の油滴が、回転運動を行うリベット１１５の下端部１１５ａや上端部１１５ｂに衝突して微細化されることも防止される。このため作動流体からの冷凍機油の油滴の重力落下が促進され、油分離性を向上することができる。
以上、本実施例では縦型のロータリ圧縮機を例に説明したが、縦型と横型の違いや圧縮方式の違いに関らず、圧縮機構部から吐出された作動流体の密閉容器１に設けられた吐出管１５から吐出されるまでの間の主たる流れが、回転子１２の近傍を通過する場合には、同様の効果を得ることができるのは言うまでもない。
また、図１４に示す従来のロータリ圧縮機のように、吐出孔７ａから噴出する作動流体が回転子１２の下端面１２ａに設けられた下側バランスウェイト１３に、直接衝突する構成の圧縮機に関して、本実施例の下側バランスウェイト１１３のように、作動流体の主たる流れと接する面を凹凸の無い円柱形状にすれば、油を分離する効果がより顕著であることは言うまでもない。
以上、本実施例では縦型のロータリ圧縮機を例に説明したが、縦型と横型の違いや圧縮方式の違いに関らず、圧縮機構部から吐出された作動流体の密閉容器１に設けられた吐出管１５から吐出されるまでの間の主たる流れが、回転子１２の近傍を通過する場合には、同様の効果を得ることができるのは言うまでもない。
また、図１４に示す従来のロータリ圧縮機のように、吐出孔７ａから噴出する作動流体が回転子１２の下端面１２ａに設けられた下側バランスウェイト１３に、直接衝突する構成の圧縮機に関して、本実施例の下側バランスウェイト１１３のように、作動流体の主たる流れと接する面を凹凸の無い円柱形状にすれば、油を分離する効果がより顕著であることは言うまでもない。
本発明の第２の実施例の圧縮機は、図１から図４で説明した第１の実施例のロータリ圧縮機、及び図１４で説明した従来のロータリ圧縮機とほぼ同様な構成であり、同一機能部品については同一の符号を適用する。そして、同様な構成及びその動作についての説明を省略する。
図５は、本発明の第２の実施例におけるロータリ圧縮機の縦断面図であり、図６は、図５に示すロータリ圧縮機の上側バランスウェイトと回転子と下側バランスウェイトとの斜視図であり、図７は、図６に示す上側バランスウェイトと回転子と下側バランスウェイトとを溶接で固定した場合の斜視図である。
本実施例のロータリ圧縮機において、図１４に示す従来のロータリ圧縮機と異なる点は、下側バランスウェイト２１３と回転子１２と上側バランスウェイト２１４とを溶接して固定した構成である。例えば、図７に示す出っ張りのない形状の溶接ビート４０で側面を溶接して固定する構成である。尚、接着剤等で接合する構成でも良い。
この下側バランスウェイト２１３は、回転子１２の外径と一致する厚肉円板から形成されており、厚肉円板は、回転子１２の下端面１２ａに接する面が残るように下側バランスウェイト２１３の上端面２１３ａに設けられた半円状の凹部２１３ｂと、シャフト２が貫通可能なように中央部に設けられた貫通孔２１３ｃとを備える。また、上側バランスウェイト２１４は、回転子１２の外径と一致する厚肉円板から形成されており、厚肉円板は、回転子１２の上端面１２ｂに接する面が残るように上側バランスウェイト２１４の下端面２１４ａに設けられた半円状の凹部２１４ｂを備える。
図５は、本発明の第２の実施例におけるロータリ圧縮機の縦断面図であり、図６は、図５に示すロータリ圧縮機の上側バランスウェイトと回転子と下側バランスウェイトとの斜視図であり、図７は、図６に示す上側バランスウェイトと回転子と下側バランスウェイトとを溶接で固定した場合の斜視図である。
本実施例のロータリ圧縮機において、図１４に示す従来のロータリ圧縮機と異なる点は、下側バランスウェイト２１３と回転子１２と上側バランスウェイト２１４とを溶接して固定した構成である。例えば、図７に示す出っ張りのない形状の溶接ビート４０で側面を溶接して固定する構成である。尚、接着剤等で接合する構成でも良い。
この下側バランスウェイト２１３は、回転子１２の外径と一致する厚肉円板から形成されており、厚肉円板は、回転子１２の下端面１２ａに接する面が残るように下側バランスウェイト２１３の上端面２１３ａに設けられた半円状の凹部２１３ｂと、シャフト２が貫通可能なように中央部に設けられた貫通孔２１３ｃとを備える。また、上側バランスウェイト２１４は、回転子１２の外径と一致する厚肉円板から形成されており、厚肉円板は、回転子１２の上端面１２ｂに接する面が残るように上側バランスウェイト２１４の下端面２１４ａに設けられた半円状の凹部２１４ｂを備える。
上記構成のロータリ圧縮機の動作について説明する。
下側空間２１に噴出した作動流体は、高速で回転する下側バランスウェイト２１３に衝突し、下側バランスウェイト２１３の下端面２１３ｄから旋回速度成分を粘性により伝達され、旋回流になって拡散する。下側空間２１で拡散した作動流体に含まれる粒径の大きな冷凍機油の油滴や、下側コイルエンド１１ｃや密閉容器１の内壁に付着して粒径が成長した冷凍機油の油滴は、作動流体と冷凍機油との密度差に起因して重力により分離され油溜り２０に戻る。粒径の大きな冷凍機油の油滴を分離した作動流体は、固定子１１の切欠き１１ｅと、固定子１１と回転子１２との間の隙間２２を通過し、上側空間２３に移動する。
上側空間２３の作動流体の流れは、上側バランスウェイト２１４の上端面２１４ｃから旋回速度成分を粘性により伝達された旋回流である。下側空間２１から上側空間２３に移動した作動流体は、旋回流に巻き込まれ、上側コイルエンド１１ｄや密閉容器１の内壁に衝突して粒径が成長した冷凍機油の油滴を分離しつつ、一部は上側バランスウェイト２１４の近傍を通過し、吐出管１９から外部の冷凍サイクルに吐出される。
下側空間２１に噴出した作動流体は、高速で回転する下側バランスウェイト２１３に衝突し、下側バランスウェイト２１３の下端面２１３ｄから旋回速度成分を粘性により伝達され、旋回流になって拡散する。下側空間２１で拡散した作動流体に含まれる粒径の大きな冷凍機油の油滴や、下側コイルエンド１１ｃや密閉容器１の内壁に付着して粒径が成長した冷凍機油の油滴は、作動流体と冷凍機油との密度差に起因して重力により分離され油溜り２０に戻る。粒径の大きな冷凍機油の油滴を分離した作動流体は、固定子１１の切欠き１１ｅと、固定子１１と回転子１２との間の隙間２２を通過し、上側空間２３に移動する。
上側空間２３の作動流体の流れは、上側バランスウェイト２１４の上端面２１４ｃから旋回速度成分を粘性により伝達された旋回流である。下側空間２１から上側空間２３に移動した作動流体は、旋回流に巻き込まれ、上側コイルエンド１１ｄや密閉容器１の内壁に衝突して粒径が成長した冷凍機油の油滴を分離しつつ、一部は上側バランスウェイト２１４の近傍を通過し、吐出管１９から外部の冷凍サイクルに吐出される。
以上のような構成にしたことにより、下側空間２１に噴出した作動流体は、下側バランスウェイト２１３に衝突するが、厚肉円板を用いて設けられた下側バランスウェイト２１３の下端面２１３ｄと側面２１３ｅは、円柱形状であり、回転方向に作動流体の主たる流れを攪拌する凹凸を持たない。さらに、波状部を有する辺で構成された面を回転させた回転体形状とした場合よりも、作動流体の主たる流れと接する面積が小さい。また、回転子１２の下端面１２ａを円柱形状の下側バランスウェイト２１３が覆っているため、下側空間２１に面する回転子１２の下面には、作動流体の主たる流れと接する凹凸が無い。
従って、本実施例の圧縮機では、下側空間２１で旋回流が抑制され、作動流体に混入している冷凍機油の油滴が旋回流による攪拌で微細化するのが抑制される。また、冷凍機油の油滴が回転運動を行う凹凸に衝突して微細化されることも防止される。このため作動流体からの冷凍機油の油滴の重力落下が促進され、油分離性を向上することができる。
従って、本実施例の圧縮機では、下側空間２１で旋回流が抑制され、作動流体に混入している冷凍機油の油滴が旋回流による攪拌で微細化するのが抑制される。また、冷凍機油の油滴が回転運動を行う凹凸に衝突して微細化されることも防止される。このため作動流体からの冷凍機油の油滴の重力落下が促進され、油分離性を向上することができる。
また、下側空間２１で作動流体に含まれる冷凍機油の一部が分離された後で、作動流体は、切欠き１１ｅや隙間２２を通過し、上側空間２３に移動する。一部が上側バランスウェイト２１４の近傍を通過するが、厚肉円板を用いて設けられた上側バランスウェイト２１４の上端面２１４ｃと側面２１４ｄは、円柱形状であり、回転方向に作動流体の主たる流れを攪拌する凹凸を持たない。さらに、波状部を有する辺で構成された面を回転させた回転体形状とした場合よりも、作動流体の主たる流れと接する面積が小さい。また、回転子１２の上端面１２ｂやシャフト２の先端２ｃを円柱形状の上側バランスウェイト２１４が覆っているため、上側空間２３に面する回転子１２の上面には、作動流体の主たる流れと接する凹凸が無い。
従って、本実施例の圧縮機では、上側空間２３で旋回流が抑制され、作動流体に混入している冷凍機油の油滴が旋回流による攪拌で微細化するのが抑制される。また、冷凍機油の油滴が回転運動を行う凹凸に衝突して微細化されることも防止される。このため作動流体からの冷凍機油の油滴の重力落下が促進され、油分離性を向上することができる。
従って、本実施例の圧縮機では、上側空間２３で旋回流が抑制され、作動流体に混入している冷凍機油の油滴が旋回流による攪拌で微細化するのが抑制される。また、冷凍機油の油滴が回転運動を行う凹凸に衝突して微細化されることも防止される。このため作動流体からの冷凍機油の油滴の重力落下が促進され、油分離性を向上することができる。
また、回転子１２と下側バランスウェイト２１３と上側バランスウェイト２１４との側面を溶接して固定したことにより、下側バランスウェイト２１３の下端面２１３ｄと上側バランスウェイト２１４の上端面２１４ｃとから、リベットやボルト等の固定金具の端部が突出しない。従って、下側空間２１と上側空間２３で旋回流が抑制され、作動流体に混入している冷凍機油の油滴が旋回流による攪拌で微細化するのが抑制される。また、冷凍機油の油滴が、回転運動を行うリベットやボルト等の固定金具の端部に衝突して微細化されることも防止される。このため、作動流体からの冷凍機油の油滴の重力落下が促進され、油分離性を向上することができる。
本発明の第３の実施例の圧縮機は、前述した第１及び第２の実施例のロータリ圧縮機、ならびに従来のロータリ圧縮機とほぼ同様な構成であり、同一機能部品については同一の符号を適用する。そして、同様な構成及びその動作についての説明を省略する。
図８は、本発明の第３の実施例におけるロータリ圧縮機の縦断面図であり、図９は、図８に示すロータリ圧縮機の上側バランスウェイトと回転子と下側バランスウェイトとの斜視図であり、図１０は、図９に示す上側バランスウェイトと回転子と下側バランスウェイトとをリベットで固定した場合の斜視図である。
本実施例のロータリ圧縮機において、図１４に示す従来のロータリ圧縮機と異なる点は、下側バランスウェイト３１３と回転子１２と上側バランスウェイト３１４に連通孔３１６を設け、その連通孔３１６にリベット３１５を通し、リベット３１５の下端部３１５ａと上端部３１５ｂを加締め、下側バランスウェイト３１３と回転子１２と上側バランスウェイト３１４とを固定した構成である。
この下側バランスウェイト３１３は、中心軸Ｌに対して非対称の形状である半円状の下側内部バランスウェイト３１３ａと、回転子１２の外径と一致する厚肉円板からなって下側内部バランスウェイト３１３ａを内包する下側外部カバー３１３ｂとで構成される。
そして、下側内部バランスウェイト３１３ａは、シャフト２が貫通可能な貫通孔３１３ｃと、連通孔３１６とを備える。また、下側外部カバー３１３ｂは、下側内部バランスウェイト３１３ａの半径よりも僅かに大きな半径で、下側内部バランスウェイト３１３ａが収まるように、下側外部カバー３１３ｂの上端面３１３ｂａの中央部に設けられた円形状の凹部３１３ｂｂと、リベット３１５の下端部３１５ａが収まるように下側外部カバー３１３ｂの下端面３１３ｂｃに設けられたザグリ部３１３ｂｄと、シャフト２が貫通可能なように中央部に設けられた貫通孔１１３ｃと、連通孔３１６とを備える。
また、上側バランスウェイト３１４は、半円状の上側内部バランスウェイト３１４ａと回転子１２の外径と一致する厚肉円板からなる上側外部カバー３１４ｂとで構成される。そして、上側内部バランスウェイト３１４ａは、連通孔３１６を備える。また、上側外部カバー３１４ｂは、上側内部バランスウェイト３１４ａの半径よりも僅かに大きな半径で、上側内部バランスウェイト３１４ａが収まるように、上側外部カバー３１４ｂの下端面３１４ｂａの中央部に設けられた円形状の凹部３１４ｂｂと、リベット３１５の上端部３１５ｂが収まるように上側外部カバー３１４ｂの上端面３１４ｂｃに設けられたザグリ部３１４ｂｄと、連通孔３１６とを備える。
図８は、本発明の第３の実施例におけるロータリ圧縮機の縦断面図であり、図９は、図８に示すロータリ圧縮機の上側バランスウェイトと回転子と下側バランスウェイトとの斜視図であり、図１０は、図９に示す上側バランスウェイトと回転子と下側バランスウェイトとをリベットで固定した場合の斜視図である。
本実施例のロータリ圧縮機において、図１４に示す従来のロータリ圧縮機と異なる点は、下側バランスウェイト３１３と回転子１２と上側バランスウェイト３１４に連通孔３１６を設け、その連通孔３１６にリベット３１５を通し、リベット３１５の下端部３１５ａと上端部３１５ｂを加締め、下側バランスウェイト３１３と回転子１２と上側バランスウェイト３１４とを固定した構成である。
この下側バランスウェイト３１３は、中心軸Ｌに対して非対称の形状である半円状の下側内部バランスウェイト３１３ａと、回転子１２の外径と一致する厚肉円板からなって下側内部バランスウェイト３１３ａを内包する下側外部カバー３１３ｂとで構成される。
そして、下側内部バランスウェイト３１３ａは、シャフト２が貫通可能な貫通孔３１３ｃと、連通孔３１６とを備える。また、下側外部カバー３１３ｂは、下側内部バランスウェイト３１３ａの半径よりも僅かに大きな半径で、下側内部バランスウェイト３１３ａが収まるように、下側外部カバー３１３ｂの上端面３１３ｂａの中央部に設けられた円形状の凹部３１３ｂｂと、リベット３１５の下端部３１５ａが収まるように下側外部カバー３１３ｂの下端面３１３ｂｃに設けられたザグリ部３１３ｂｄと、シャフト２が貫通可能なように中央部に設けられた貫通孔１１３ｃと、連通孔３１６とを備える。
また、上側バランスウェイト３１４は、半円状の上側内部バランスウェイト３１４ａと回転子１２の外径と一致する厚肉円板からなる上側外部カバー３１４ｂとで構成される。そして、上側内部バランスウェイト３１４ａは、連通孔３１６を備える。また、上側外部カバー３１４ｂは、上側内部バランスウェイト３１４ａの半径よりも僅かに大きな半径で、上側内部バランスウェイト３１４ａが収まるように、上側外部カバー３１４ｂの下端面３１４ｂａの中央部に設けられた円形状の凹部３１４ｂｂと、リベット３１５の上端部３１５ｂが収まるように上側外部カバー３１４ｂの上端面３１４ｂｃに設けられたザグリ部３１４ｂｄと、連通孔３１６とを備える。
上記構成のロータリ圧縮機の動作について説明する。
下側空間２１に噴出した作動流体は、高速で回転する下側外部カバー３１３ｂに衝突し、下側外部カバー３１３ｂの下端面３１３ｂｃから旋回速度成分を粘性により伝達され、旋回流になって拡散する。下側空間２１で拡散した作動流体に含まれる粒径の大きな冷凍機油の油滴や、下側コイルエンド１１ｃや密閉容器１の内壁に付着して粒径が成長した冷凍機油の油滴は、作動流体と冷凍機油との密度差に起因して重力により分離されて油溜り２０に戻る。粒径の大きな冷凍機油の油滴を分離した作動流体は、切欠き１１ｅや隙間２２を通過し、上側空間２３に移動する。
上側空間２３の作動流体の流れは、上側外部カバー３１４ｂの上端面３１４ｂｃから旋回速度成分を粘性により伝達された旋回流である。下側空間２１から上側空間２３に移動した作動流体は、旋回流に巻き込まれ、上側コイルエンド１１ｄや密閉容器１の内壁に衝突して粒径が成長した冷凍機油の油滴を分離しつつ、一部は上側バランスウェイト３１４の近傍を通過し、吐出管１９から外部の冷凍サイクルに吐出される。
下側空間２１に噴出した作動流体は、高速で回転する下側外部カバー３１３ｂに衝突し、下側外部カバー３１３ｂの下端面３１３ｂｃから旋回速度成分を粘性により伝達され、旋回流になって拡散する。下側空間２１で拡散した作動流体に含まれる粒径の大きな冷凍機油の油滴や、下側コイルエンド１１ｃや密閉容器１の内壁に付着して粒径が成長した冷凍機油の油滴は、作動流体と冷凍機油との密度差に起因して重力により分離されて油溜り２０に戻る。粒径の大きな冷凍機油の油滴を分離した作動流体は、切欠き１１ｅや隙間２２を通過し、上側空間２３に移動する。
上側空間２３の作動流体の流れは、上側外部カバー３１４ｂの上端面３１４ｂｃから旋回速度成分を粘性により伝達された旋回流である。下側空間２１から上側空間２３に移動した作動流体は、旋回流に巻き込まれ、上側コイルエンド１１ｄや密閉容器１の内壁に衝突して粒径が成長した冷凍機油の油滴を分離しつつ、一部は上側バランスウェイト３１４の近傍を通過し、吐出管１９から外部の冷凍サイクルに吐出される。
以上のような構成にしたことにより、下側空間２１に噴出した作動流体は、下側バランスウェイト３１３に衝突するが、厚肉円板を用いて設けられた下側外部カバー３１３ｂの下端面３１３ｂｃと側面３１３ｂｅは、円柱形状であり、作動流体の主たる流れを攪拌する凹凸を持たない。さらに、波状部を有する辺で構成された面を回転させた回転体形状とした場合よりも、作動流体の主たる流れと接する面積が小さい。また、回転子１２の下端面１２ａを円柱形状の下側外部カバー３１３ｂが覆っているため、回転子１２の下面には、作動流体の主たる流れと接する凹凸が無い。
従って、本実施例の圧縮機では、下側空間２１で旋回流が抑制され、作動流体に混入している冷凍機油の油滴が旋回流による攪拌で微細化するのが抑制される。また、冷凍機油の油滴が回転運動を行う凹凸に衝突して微細化されることも防止される。このため作動流体からの冷凍機油の油滴の重力落下が促進され、油分離性を向上することができる。
従って、本実施例の圧縮機では、下側空間２１で旋回流が抑制され、作動流体に混入している冷凍機油の油滴が旋回流による攪拌で微細化するのが抑制される。また、冷凍機油の油滴が回転運動を行う凹凸に衝突して微細化されることも防止される。このため作動流体からの冷凍機油の油滴の重力落下が促進され、油分離性を向上することができる。
また、下側空間２１で作動流体に含まれる冷凍機油の一部が分離された後で、作動流体は、切欠き１１ｅや隙間２２を通過し、上側空間２３に移動する。一部が上側バランスウェイト３１４の近傍を通過するが、厚肉円板を用いて設けられた上側外部カバー３１４ｂの上端面３１４ｂｃと側面３１４ｂｅは、円柱形状であり、作動流体の主たる流れを攪拌する凹凸を持たない。さらに、波状部を有する辺で構成された面を回転させた回転体形状とした場合よりも、作動流体の主たる流れと接する面積が小さい。また、回転子１２の上端面１２ｂやシャフト２の先端２ｃを円柱形状の上側外部カバー３１４ｂが覆っているため、回転子１２の上面には、作動流体の主たる流れと接する凹凸が無い。
従って、本実施例の圧縮機では、上側空間２３で旋回流が抑制され、作動流体に混入している冷凍機油の油滴が旋回流による攪拌で微細化するのが抑制される。また、冷凍機油の油滴が回転運動を行う凹凸に衝突して微細化されることも防止される。このため作動流体からの冷凍機油の油滴の重力落下が促進され、油分離性を向上することができる。
従って、本実施例の圧縮機では、上側空間２３で旋回流が抑制され、作動流体に混入している冷凍機油の油滴が旋回流による攪拌で微細化するのが抑制される。また、冷凍機油の油滴が回転運動を行う凹凸に衝突して微細化されることも防止される。このため作動流体からの冷凍機油の油滴の重力落下が促進され、油分離性を向上することができる。
また、下側外部カバー３１３ｂの下端面３１３ｂｃと上側外部カバー３１４ｂの上端面３１４ｂｃとに、リベット３１５の下端部３１５ａと上端部３１５ｂとを収めるザグリ部３１３ｂｄとザグリ部３１４ｂｄとを設けたことにより、下側外部カバー３１３ｂの下端面３１３ｂｃと上側外部カバー３１４ｂの上端面３１４ｂｃとから、リベット３１５の下端部３１５ａと上端部３１５ｂとが突出しない。従って、下側空間２１と上側空間２３で旋回流が抑制され、作動流体に混入している冷凍機油の油滴が旋回流による攪拌で微細化するのが抑制される。また、冷凍機油の油滴が、回転運動を行うリベット３１５の下端部３１５ａや上端部３１５ｂに衝突して微細化されることも防止される。このため、作動流体からの冷凍機油の油滴の重力落下が促進され、油分離性を向上することができる。
本発明の第４の実施例の圧縮機は、前述した第１から第３の実施例のロータリ圧縮機、ならびに従来のロータリ圧縮機とほぼ同様な構成であり、同一機能部品については同一の符号を適用する。そして、同様な構成及びその動作についての説明を省略する。
図１１は、本発明の第４の実施例におけるロータリ圧縮機の縦断面図であり、図１２は、図１１に示すロータリ圧縮機の上側バランスウェイトと回転子と下側バランスウェイトとの斜視図であり、図１３は、図１２に示す上側バランスウェイトと回転子と下側バランスウェイトとを溶接で固定した場合の斜視図である。
本実施例のロータリ圧縮機において、図１４に示す従来のロータリ圧縮機と異なる点は、第２の実施例と同様に、下側バランスウェイト４１３と回転子１２と上側バランスウェイト４１４の側面を溶接して固定した構成である。
この下側バランスウェイト４１３は、回転子１２の外径と一致する厚肉円板から形成されており、厚肉円板は、密度の大きな半円状の板４１３ａと密度の小さな半円状の板４１３ｂとを溶着して一体化したものである。即ち、下側バランスウェイト４１３は、密度の異なる材料を中心軸Ｌに対して非対称に配置して形成された厚肉円板で構成したものである。この下側バランスウェイト４１３は、中央部にシャフト２が貫通可能な貫通孔４１３ｃを備える。
また、上側バランスウェイト４１４は、回転子１２の外径と一致する厚肉円板から形成されており、厚肉円板は、密度の大きな半円状の板４１４ａと密度の小さな半円状の板４１４ｂとを溶着して一体化したものである。
図１１は、本発明の第４の実施例におけるロータリ圧縮機の縦断面図であり、図１２は、図１１に示すロータリ圧縮機の上側バランスウェイトと回転子と下側バランスウェイトとの斜視図であり、図１３は、図１２に示す上側バランスウェイトと回転子と下側バランスウェイトとを溶接で固定した場合の斜視図である。
本実施例のロータリ圧縮機において、図１４に示す従来のロータリ圧縮機と異なる点は、第２の実施例と同様に、下側バランスウェイト４１３と回転子１２と上側バランスウェイト４１４の側面を溶接して固定した構成である。
この下側バランスウェイト４１３は、回転子１２の外径と一致する厚肉円板から形成されており、厚肉円板は、密度の大きな半円状の板４１３ａと密度の小さな半円状の板４１３ｂとを溶着して一体化したものである。即ち、下側バランスウェイト４１３は、密度の異なる材料を中心軸Ｌに対して非対称に配置して形成された厚肉円板で構成したものである。この下側バランスウェイト４１３は、中央部にシャフト２が貫通可能な貫通孔４１３ｃを備える。
また、上側バランスウェイト４１４は、回転子１２の外径と一致する厚肉円板から形成されており、厚肉円板は、密度の大きな半円状の板４１４ａと密度の小さな半円状の板４１４ｂとを溶着して一体化したものである。
上記構成のロータリ圧縮機の動作について説明する。
下側空間２１に噴出した作動流体は、高速で回転する下側バランスウェイト４１３に衝突し、下側バランスウェイト４１３の下端面４１３ｄから旋回速度成分を粘性により伝達され、旋回流になって拡散する。下側空間２１で拡散した作動流体に含まれる粒径の大きな冷凍機油の油滴や、下側コイルエンド１１ｃや密閉容器１の内壁に付着して粒径が成長した冷凍機油の油滴は、作動流体と冷凍機油との密度差に起因して重力により分離され油溜り２０に戻る。粒径の大きな冷凍機油の油滴を分離した作動流体は、切欠き１１ｅや隙間２２を通過し、上側空間２３に移動する。
上側空間２３の作動流体の流れは、上側バランスウェイト４１４の上端面４１４ｃから旋回速度成分を粘性により伝達された旋回流である。下側空間２１から上側空間２３に移動した作動流体は、旋回流に巻き込まれ、上側コイルエンド１１ｄや密閉容器１の内壁に衝突して粒径が成長した冷凍機油の油滴を分離しつつ、一部は上側バランスウェイト４１４の近傍を通過し、吐出管１９から外部の冷凍サイクルに吐出される。
下側空間２１に噴出した作動流体は、高速で回転する下側バランスウェイト４１３に衝突し、下側バランスウェイト４１３の下端面４１３ｄから旋回速度成分を粘性により伝達され、旋回流になって拡散する。下側空間２１で拡散した作動流体に含まれる粒径の大きな冷凍機油の油滴や、下側コイルエンド１１ｃや密閉容器１の内壁に付着して粒径が成長した冷凍機油の油滴は、作動流体と冷凍機油との密度差に起因して重力により分離され油溜り２０に戻る。粒径の大きな冷凍機油の油滴を分離した作動流体は、切欠き１１ｅや隙間２２を通過し、上側空間２３に移動する。
上側空間２３の作動流体の流れは、上側バランスウェイト４１４の上端面４１４ｃから旋回速度成分を粘性により伝達された旋回流である。下側空間２１から上側空間２３に移動した作動流体は、旋回流に巻き込まれ、上側コイルエンド１１ｄや密閉容器１の内壁に衝突して粒径が成長した冷凍機油の油滴を分離しつつ、一部は上側バランスウェイト４１４の近傍を通過し、吐出管１９から外部の冷凍サイクルに吐出される。
以上のような構成にしたことにより、下側空間２１に噴出した作動流体は、下側バランスウェイト４１３に衝突するが、厚肉円板を用いて設けられた下側バランスウェイト４１３の下端面４１３ｄと側面４１３ｅは、円柱形状であり、作動流体の主たる流れを攪拌する凹凸を持たない。さらに、波状部を有する辺で構成された面を回転させた回転体形状とした場合よりも、作動流体の主たる流れと接する面積が小さい。また、回転子１２の下端面１２ａを円柱形状の下側バランスウェイト４１３が覆っているため、回転子１２の下面には、作動流体の主たる流れと接する凹凸が無い。
従って、本実施例の圧縮機では、下側空間２１で旋回流が抑制され、作動流体に混入している冷凍機油の油滴が旋回流による攪拌で微細化するのが抑制される。また、冷凍機油の油滴が回転運動を行う凹凸に衝突して微細化されることも防止される。このため作動流体からの冷凍機油の油滴の重力落下が促進され、油分離性を向上することができる。
従って、本実施例の圧縮機では、下側空間２１で旋回流が抑制され、作動流体に混入している冷凍機油の油滴が旋回流による攪拌で微細化するのが抑制される。また、冷凍機油の油滴が回転運動を行う凹凸に衝突して微細化されることも防止される。このため作動流体からの冷凍機油の油滴の重力落下が促進され、油分離性を向上することができる。
また、下側空間２１で作動流体に含まれる冷凍機油の一部が分離された後で、作動流体は、切欠き１１ｅや隙間２２を通過し、上側空間２３に移動する。一部が上側バランスウェイト４１４の近傍を通過するが、厚肉円板を用いて設けられた上側バランスウェイト４１４の上端面４１４ｃと側面４１４ｅは、円柱形状であり、作動流体の主たる流れを攪拌する凹凸を持たない。さらに、波状部を有する辺で構成された面を回転させた回転体形状とした場合よりも、作動流体の主たる流れと接する面積が小さい。また、回転子１２の上端面１２ｂやシャフト２の先端２ｃを円柱形状の上側バランスウェイト４１４が覆っているため、回転子１２の上面には、作動流体の主たる流れと接する凹凸が無い。
従って、本実施例の圧縮機では、上側空間２３で旋回流が抑制され、作動流体に混入している冷凍機油の油滴が旋回流による攪拌で微細化するのが抑制される。また、冷凍機油の油滴が回転運動を行う凹凸に衝突して微細化されることも防止される。このため作動流体からの冷凍機油の油滴の重力落下が促進され、油分離性を向上することができる。
従って、本実施例の圧縮機では、上側空間２３で旋回流が抑制され、作動流体に混入している冷凍機油の油滴が旋回流による攪拌で微細化するのが抑制される。また、冷凍機油の油滴が回転運動を行う凹凸に衝突して微細化されることも防止される。このため作動流体からの冷凍機油の油滴の重力落下が促進され、油分離性を向上することができる。
また、回転子１２と下側バランスウェイト４１３と上側バランスウェイト４１４との側面を溶接して固定したことにより、下側バランスウェイト４１３の下端面４１３ｄと上側バランスウェイト４１４の上端面４１４ｃとから、リベットやボルト等の固定金具の端部が突出しない。従って、下側空間２１と上側空間２３で旋回流が抑制され、作動流体に混入している冷凍機油の油滴が旋回流による攪拌で微細化するのが抑制される。また、冷凍機油の油滴が、回転運動を行うリベットやボルト等の固定金具の端部に衝突して微細化されることも防止される。このため、作動流体からの冷凍機油の油滴の重力落下が促進され、油分離性を向上することができる。
なお、以上に示した実施例の作用効果は作動流体の種類に関らず生じるが、特に、二酸化炭素を作動流体とする場合に、より有効に働くものである。すなわち、二酸化炭素を主成分とした作動流体を用いる冷凍サイクルの場合、圧縮機構部から吐出される作動流体の圧力が臨界圧力を越えるため、密閉容器の内部の作動流体は超臨界状態となり、作動流体に対する冷凍機油の溶解量が増す。さらに作動流体と冷凍機油との密度差が従来のフロン等と比べて２分の１程度に小さくなるため、冷凍機油との密度差が小さく、攪拌や衝突によって微細化された場合の油分離がフロン等に比べて困難になる。
このような二酸化炭素と本発明の第１の実施例から第４の実施例のいずれかの圧縮機とを組み合わせて用いる構成により、作動流体の撹拌を防止することができるため、冷凍機油の油分離効率を高めることが可能となる。これによって、圧縮機の信頼性、及び圧縮機を用いた冷凍サイクルの効率を高めることができるとともに、環境に優しい冷媒としての二酸化炭素が使用できるという利点がある。
このような二酸化炭素と本発明の第１の実施例から第４の実施例のいずれかの圧縮機とを組み合わせて用いる構成により、作動流体の撹拌を防止することができるため、冷凍機油の油分離効率を高めることが可能となる。これによって、圧縮機の信頼性、及び圧縮機を用いた冷凍サイクルの効率を高めることができるとともに、環境に優しい冷媒としての二酸化炭素が使用できるという利点がある。
また、以上に示した実施例では、下側バランスウェイトと上側バランスウェイトが、回転子１２の下端面１２ａと上端面１２ｂを完全に覆っているが、下側バランスウェイトと上側バランスウェイトが、回転子１２の下端面１２ａと上端面１２ｂを不完全に覆う場合には、回転子１２の下端面１２ａと上端面１２ｂとの少なくとも一方の形状を、中心軸Ｌに対する回転体形状とすれば、より有効に作動流体から冷凍機油を分離できる。
すなわち、回転子１２の下端面１２ａと上端面１２ｂが、電動機部の下側空間２１と上側空間２３とに面して作動流体の主たる流れに影響を与えるため、回転子１２の下端面１２ａと上端面１２ｂとの少なくとも一方の形状を、中心軸Ｌに対する回転体形状とすれば、下側空間２１と上側空間２３とに面し、作動流体に大きな影響を与える回転子１２の上端面１２ａと下端面１２ｂとの少なくとも一方から、作動流体の主たる流れを攪拌する凹凸を無くすことができる。これによって、下側空間２１と上側空間２３との少なくとも一方で旋回流が抑制され、作動流体に混入している冷凍機油の油滴が旋回流による攪拌で微細化するのが抑制される。また、冷凍機油の油滴が回転運動を行う凹凸に衝突して微細化されることも防止される。このため、作動流体からの冷凍機油の油滴の重力落下が促進され、油分離性を向上することができる。
すなわち、回転子１２の下端面１２ａと上端面１２ｂが、電動機部の下側空間２１と上側空間２３とに面して作動流体の主たる流れに影響を与えるため、回転子１２の下端面１２ａと上端面１２ｂとの少なくとも一方の形状を、中心軸Ｌに対する回転体形状とすれば、下側空間２１と上側空間２３とに面し、作動流体に大きな影響を与える回転子１２の上端面１２ａと下端面１２ｂとの少なくとも一方から、作動流体の主たる流れを攪拌する凹凸を無くすことができる。これによって、下側空間２１と上側空間２３との少なくとも一方で旋回流が抑制され、作動流体に混入している冷凍機油の油滴が旋回流による攪拌で微細化するのが抑制される。また、冷凍機油の油滴が回転運動を行う凹凸に衝突して微細化されることも防止される。このため、作動流体からの冷凍機油の油滴の重力落下が促進され、油分離性を向上することができる。
以上のように、本発明は、潤滑油を有する圧縮機に適用され、例えば、冷凍冷蔵庫、空調機、給湯機などの冷凍サイクルに用いられる圧縮機として適している。
１ 密閉容器
２ シャフト
７ 上軸受部材
７ａ 吐出孔
８ 下軸受部材
１１ 固定子
１２ 回転子
１２ａ 回転子の下端面
１２ｂ 回転子の上端面
１３，１１３，２１３，３１３，４１３ 下側バランスウェイト
１４，１１４，２１４，３１４，４１４ 上側バランスウェイト
１５ リベット
１９ 吐出管
２１ 下側空間
２３ 上側空間
１１３ｄ，１１４ｄ，３１３ｂｄ，３１４ｂｄ ザグリ部
１１５，３１５ リベット
１１６，３１６ 連通孔
３１３ａ 下側内部バランスウェイト
３１３ｂ 下側外部カバー
２ シャフト
７ 上軸受部材
７ａ 吐出孔
８ 下軸受部材
１１ 固定子
１２ 回転子
１２ａ 回転子の下端面
１２ｂ 回転子の上端面
１３，１１３，２１３，３１３，４１３ 下側バランスウェイト
１４，１１４，２１４，３１４，４１４ 上側バランスウェイト
１５ リベット
１９ 吐出管
２１ 下側空間
２３ 上側空間
１１３ｄ，１１４ｄ，３１３ｂｄ，３１４ｂｄ ザグリ部
１１５，３１５ リベット
１１６，３１６ 連通孔
３１３ａ 下側内部バランスウェイト
３１３ｂ 下側外部カバー
Claims (10)
- 密閉容器と、前記密閉容器の内部に設けられて作動流体を圧縮する圧縮機構部と、前記密閉容器の内部に設けられて固定子及び回転子で構成される電動機部と、前記回転子の回転運動を前記圧縮機構部に伝えるシャフトと、前記回転子の上下端面に固定されて前記シャフトの中心軸周りのアンバランスを打ち消す上側バランスウェイト及び下側バランスウェイトとを備えた圧縮機において、
前記回転子と前記上側バランスウェイトと前記下側バランスウェイトのうち少なくとも一つは、前記作動流体の主たる流れに面する端面と側面のうち少なくとも一方の形状を、前記中心軸に対する回転体形状にしたことを特徴とする圧縮機。 - 前記回転体形状を、略円柱形状にしたことを特徴とする請求項１に記載の圧縮機。
- 前記回転子の前記上端面と前記下端面のうち少なくとも一方の形状を、前記回転体形状にしたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の圧縮機。
- 前記上側バランスウェイトと前記下側バランスウェイトのうち少なくとも一方の、前記作動流体の主たる流れに面する端面と側面のうち少なくとも一方の形状を、前記回転体形状にしたことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の圧縮機。
- 前記上側バランスウェイトと前記下側バランスウェイトのうち少なくとも一方は、厚肉円板で構成され、前記厚肉円板の前記回転子と接する端面内に、前記中心軸に対して非対称の凹部を設けたことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載の圧縮機。
- 前記上側バランスウェイトと前記下側バランスウェイトのうち少なくとも一方は、前記中心軸に対して非対称の形状を有する内部バランスウェイトと、前記内部バランスウェイトを内包する外部カバーとで構成され、前記外部カバーの、前記作動流体の主たる流れに対する端面と側面のうち少なくとも一方の形状を、前記回転体形状にしたことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載の圧縮機。
- 前記上側バランスウェイトと前記下側バランスウェイトのうち少なくとも一方は、密度の異なる材料を前記中心軸に対して非対称に配置して形成された厚肉円板で構成したことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載の圧縮機。
- 前記回転子、前記回転子の前記上端面に固定された前記上側バランスウェイト及び前記回転子の前記下端面に固定された前記下側バランスウェイトは、前記上側バランスウェイトの上端面と前記下側バランスウェイトの下端面とを連通する連通孔と、前記連通孔に通されて両端部を加締められて前記回転子と前記上側バランスウェイトと前記下側バランスウェイトとを固定するリベットとを備え、
前記上側バランスウェイトの前記上端面と前記下側バランスウェイトの前記下端面のうち少なくとも一方に、前記リベットの加締められた端部が収まるザグリ部を設けたことを特徴とする請求項１から請求項７のいずれかに記載の圧縮機。 - 前記回転子と前記上側バランスウェイトと前記下側バランスウェイトとの側面を溶接して固定したことを特徴とする請求項１から請求項７のいずれかに記載の圧縮機。
- 前記作動流体を二酸化炭素としたことを特徴とする請求項１から請求項９のいずれかに記載の圧縮機。
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