JP2008063973A

JP2008063973A - ２気筒回転圧縮機、冷凍サイクル装置

Info

Publication number: JP2008063973A
Application number: JP2006240561A
Authority: JP
Inventors: Toshihiko Futami; 俊彦二見
Original assignee: Toshiba Carrier Corp
Current assignee: Toshiba Carrier Corp
Priority date: 2006-09-05
Filing date: 2006-09-05
Publication date: 2008-03-21

Abstract

【課題】回転子に設けるバランサの数を削減して、部材削減、構造の簡略化を図かるとともに、回転子のバランサの取付け位置を改善して、回転子の振れ回りによる振動の低減を図り、軸受にかかる負荷が低減でき、効率、信頼性が向上した２気筒回転圧縮機を提供する。
【解決手段】本２気筒回転圧縮機は、電動要素の回転子に固着された回転軸に位相を互いに回転角を１８０°ずらして設けられた第１および第２の偏心部にそれぞれ嵌合され、第１及び第２のシリンダ内をそれぞれ偏心回転する第１及び第２のローラと、両シリンダのそれぞれの開口を封止する軸受を備え、回転軸の両偏心部の間に第１のバランサを、電動要素の回転子の軸受に近い側に第２のバランサを設ける。
【選択図】図１

Description

本発明は２気筒回転圧縮機及びこれを用いた冷凍サイクル装置に係り、特にバランサの配設を改良した２気筒回転圧縮機及びこれを用いた冷凍サイクル装置に関する。

従来の２気筒回転圧縮機は、密閉容器内に電動要素と、この電動要素により回転軸を介して回転駆動される回転圧縮要素を収容するとともに、この回転圧縮要素は、中間仕切板を挟んで第１のシリンダと第２のシリンダを設け、回転軸に位相を互いに１８０°ずらして設けられた第１および第２の偏心部にそれぞれ嵌合され、第１及び第２のシリンダ内をそれぞれ偏心回転する第１及び第２のローラと、各シリンダのそれぞれの開口を封止する軸受を備える。

電動要素の回転子には２個のシリンダ内にある偏心質量である回転軸の偏心部およびローラによる遠心力とバランスを取るために回転子の両端面にバランサが設けられている。

回転軸の偏心部およびローラによる遠心力をＦ_０１、２個の偏心部の軸方向の距離をｄ_０１、回転子のバランサの遠心力をＦ_０２、回転子の２個のバランサの軸方向の距離をｄ_０２とすると、回転子のバランサは下記の関係となるように設定される。
［数１］
Ｆ_０１×ｄ_０１＝Ｆ_０２×ｄ_０２

従来の２気筒回転圧縮機において、回転軸の回転子側端部は支持されておらず、高速で回転した場合、主に回転子の軸受から遠い側にあるバランサによる遠心力のために回転軸が撓み、回転子に振れ回りが生じる。この振れ回りによって回転子が固定子に接触したり、圧縮機全体に振動が生じたり、軸受の回転子側端部に負荷がかかって損傷したりする問題が発生する。

このような問題を避けるために、バランスを犠牲にして回転子の軸受けから遠い側にあるバランサの質量を上記式で表されるものより小さくしたりすることがある。

また、バランサの点数を削減するために、第２（下側）のシリンダ内の偏心部の偏心質量を第１（上側）のシリンダ内の偏心部の偏心質量よりも小さくし、回転子の圧縮要素とは反対側の端部にバランサを設けたものがある（特許文献１）。

この特許文献１の構成では、回転子に設けるバランサは１個でよいものの、回転子の軸受から遠い側にバランサがあるため、振れ回りの問題が生じる。また、偏心部の偏心質量の大部分はローラであり、２個のシリンダ内の偏心質量を異ならしめるためには偏心質量の異なるローラを用いる必要があり、部品の種類が増えてしまい、さらに、ローラの取り違え等の誤組み込みによる問題が発生するおそれがある。
特開２００１−１７１９１号公報

本発明は上述した事情を考慮してなされたもので、回転子に設けるバランサの数を削減して、部材削減、構造の簡略化を図かるとともに、回転子のバランサの取付け位置を改善して、回転子の振れ回りによる振動の低減を図り、軸受にかかる負荷が低減でき、効率、信頼性が向上した２気筒回転圧縮機を提供することを目的とする。

また、回転子に設けるバランサの数を削減して、部材削減、構造の簡略化を図かるとともに、回転子のバランサの取付け位置を改善して、回転子の振れ回りによる振動の低減を図り、軸受にかかる負荷が低減でき、効率、信頼性が向上した２気筒回転圧縮機を用いた冷凍サイクル装置を提供することを目的とする。

上述した目的を達成するため、本発明に係る２気筒回転圧縮機は、密閉容器内に電動要素と、この電動要素により回転軸を介して回転駆動される回転圧縮要素を収容するとともに、この回転圧縮要素は、中間仕切板と、この中間仕切板の前記電動要素側に設けられた第１のシリンダと、前記中間仕切板を介して第１のシリンダと反対側に設けられた第２のシリンダと、前記回転軸に位相を１８０°ずらして設けられた第１および第２の偏心部にそれぞれ嵌合され、前記第１及び第２のシリンダ内をそれぞれ偏心回転する第１及び第２のローラと、前記両シリンダのそれぞれの開口を封止する軸受を備える２気筒回転圧縮機において、前記回転軸の両偏心部の間に第１のバランサを、前記電動要素の回転子の前記軸受に近い側に第２のバランサを設けたことを特徴とする。

本発明に係る冷凍サイクル装置は、上記２気筒回転圧縮機を備えたことを特徴とする。

本発明に係る２気筒回転圧縮機によれば、回転子に設けるバランサの数を削減して、部材削減、構造の簡略化を図かるとともに、回転子のバランサの取付け位置を改善して、回転子の振れ回りによる振動の低減を図り、軸受にかかる負荷が低減でき、効率、信頼性が向上した２気筒回転圧縮機を提供することを目的とする。

また、本発明に係る冷凍サイクル装置によれば、回転子に設けるバランサの数を削減して、部材削減、構造の簡略化を図かるとともに、回転子のバランサの取付け位置を改善して、回転子の振れ回りによる振動の低減を図り、軸受にかかる負荷が低減でき、効率、信頼性が向上した２気筒回転圧縮機を用いた冷凍サイクル装置を提供することができる。

本発明の第１実施形態に係る２気筒回転圧縮機及びこれを用いた冷凍サイクル装置について、図面を参照して説明する。

図１は本発明の第１実施形態に係る２気筒回転式圧縮機及びこれを用いた冷凍サイクル装置の概念図、図２は２気筒回転式圧縮機のバランサ配設状態を示す回転体と回転軸の縦断面図である。

図１及び図２に示すように、本発明に係る冷凍サイクル装置２１は、本第１実施形態の２気筒回転圧縮機１と、凝縮器２２と、膨張装置２３と、蒸発器２４がサイクル状に配管接続される。

２気筒回転圧縮機１は、２個のシリンダを備えた２シリンダ型であり、密閉容器２内に電動要素３と、この電動要素３により回転軸４を介して回転駆動される回転圧縮要素５を収容してなる。

電動要素３は密閉容器２に圧入された固定子３１と、この固定子３１内を回転し回転軸４に固着された回転子３２を備える。

回転圧縮要素５は、第１のシリンダ６と第２のシリンダ７を備え、第１のシリンダ６は中間仕切板８の電動要素３側に設けられ、第２のシリンダ７は中間仕切板８を介して第１のシリンダ６と反対側に設けられる。

また、回転軸４に位相を１８０°ずらして設けられた第１の偏心部４ａおよび第２の偏心部４ｂにそれぞれ嵌合され、第１のシリンダ６及び第２のシリンダ７内をそれぞれ偏心回転する第１のローラ９及びこの第１のローラ９と同一形状の第２のローラ１０と、両シリンダ６、７のそれぞれの開口を封止する主軸受１１、副軸受１２を備える。

また、第１のシリンダ６及び第２のシリンダ７には、吸込孔６ａ、７ａが設けられ、配管２５ａ、２５ｂを介して、蒸発器２４に接続される。

さらに、第１の偏心部４ａと第１のローラ９による遠心力および第２の偏心部４ｂと第２のローラ１０による遠心力とバランスをとるために、回転軸４の両偏心部４ａ、４ｂの間には、第１のバランサ１３が設けられ、回転子３２の主軸受１１に近い側の端面例えば下端面の第２の偏心部４ｂの偏心側に第２のバランサ１４が設けられる。

回転軸４に第１のバランサ１３を設けるには、回転軸４と一体に削り出すのが最も容易であるが、別部材を溶接あるいはネジ止め等によって固定してもよく、また、中間仕切板の内径については第１のバランサを通すことができる寸法に設定する必要がある。この場合、回転軸を２個の偏心部の何れの方向からも中間仕切板に挿入できることが好ましいが、回転軸の外径や偏心量、ローラの外径寸法等の関係から中間仕切板の内径寸法を大きくできないこともあり、少なくとも、片側の偏心部側から回転軸を中間仕切板に挿入できればよい。

図３あるいは図４に示すように、ローラ９Ａ、９Ｂに面取部９Ａ_１または凹部９Ｂ_１を設けて質量を小さくするのが好ましい。これにより、ローラによる遠心力が小さくなり、第１及び第２のバランサの質量を小さくでき、部材の質量の削減ができ、軸受にかかる負荷が低減できる。

上記のようなバランサを備える２気筒回転圧縮機１は、圧縮行程時、図５に示すように、第１の偏心部４ａと第１のローラ９による遠心力および第２の偏心部４ｂと第２のローラ１０による遠心力をそれぞれＦ１、第１及び第２の偏心部４ａ、４ｂ間の軸方向の距離をｄ１、回転軸４の第１のバランサ１３および回転子３２の第２のバランサ１４の遠心力をそれぞれＦ２、第１のバランサ１３と第２のバランサ１４の軸方向の距離をｄ２とすると、第１のバランサ１３と第２のバランサ１４は下記の関係となるように設定される。
［数２］
Ｆ１×ｄ１＝Ｆ２×ｄ２

２個のシリンダ６、７内の遠心力とバランスをとるために、このようなバランサ１３、１４を備えることで、回転子４に必要とされるバランサ１４は主軸受１１に近い側の１個で足り、部材を削減することができる。また、遠心力が主軸受１１の近くで生じるため回転子４が振れ回りにくく、振動の発生が防止される。さらに、主軸受１１に大きなモーメントが作用せず、主軸受１１にかかる負荷が軽くなり、効率及び信頼性が向上する。

本第１実施形態の２気筒回転圧縮機によれば、回転子に設けるバランサの数を削減して、部材削減、構造の簡略化を図かるとともに、回転子のバランサの取付け位置を改善して、回転子の振れ回りによる振動の低減を図り、軸受にかかる負荷が低減でき、効率、信頼性が向上した２気筒回転圧縮機が実現する。

次に本発明の第２実施形態に係る２気筒回転圧縮機について説明する。

本発明の第２実施形態に係る２気筒回転圧縮機は、第１実施形態が中間仕切板の高さを第１および第２のシリンダの高さよりも小さくするのに対して、中間仕切板の高さを第１および第２のシリンダの高さよりも大きくするとともに、中間仕切板にガスの吸込孔、分岐吸込通路を設ける。

例えば、図６に示すように、本発明の第２実施形態に係る２気筒回転圧縮機１Ａは、中間仕切板８Ａの高さを第１及び第２のシリンダ６Ａ、７Ａの高さよりも大きくする。また、第１のバランサ１３Ａは中間仕切板８Ａの高さとほぼ同等に形成され、第１実施形態の第１のバランサの高さよりも大きくなっている。さらに、中間仕切板８Ａにガスの吸込孔８Ａ_１を設け、この吸込孔８Ａ_１から両側に斜めに分岐して第１及び第２のシリンダ６Ａ、７Ａに連通するように吸込通路８Ａ_２、８Ａ_３を設ける。

なお、他の構成は図１に示す２気筒回転圧縮機と異ならないので、同一符号を付して説明は省略する。

これにより、第１の偏心部４ａと第２の偏心部４ｂの間隔を大きくして、第１のバランサの高さを大きくすることが可能になって、偏心質量を大きくでき、第２のバランサ１４と主軸受１１との距離を小さくでき、回転子が圧縮要素に近くなり、２気筒回転圧縮機を小形にできる。また、中間仕切板８Ａの高さを大きくしてこの中間仕切板８Ａに吸込孔８Ａ_１を設けることにより、第１及び第２のシリンダ６Ａ、７Ａに吸込孔を設ける必要がなくなり、シリンダ高さの設計自由度が増す。

また、シリンダの高さを小さくすることにより同一排除容積においてはシリンダ内径が大きくなり、中間仕切板の内径も大きくなって第１のバランサの質量を大きくできる。さらに、シリンダ高さを小さくすることによって、中間仕切板高さが大きくなっても圧縮要素の高さが大きくなるのを防止できる。

さらに、上記第１の実施形態あるいは第２の実施形態に係る２気筒回転圧縮機を用いた冷凍サイクル装置によれば、回転子に設けるバランサの数を削減して、部材削減、構造の簡略化を図かることができるととのに、回転子のバランサの取付け位置を改善し、回転子の振れ回りによる振動が減少するとともに、軸受にかかる負荷が低減でき、効率および信頼性が向上した２気筒回転圧縮機を用いた冷凍サイクル装置が実現する。

本発明の第１実施形態に係る回転式圧縮機及びこれを用いた冷凍サイクル装置の概念図。本発明の第１実施形態に係る回転式圧縮機のバランサの配設状態を示す回転体と回転軸の縦断面図。本発明の第１実施形態に係る回転式圧縮機に用いるローラの変形例の縦断面図。本発明の第１実施形態に係る回転式圧縮機に用いるローラの変形例の縦断面図。本発明の第１実施形態に係る回転式圧縮機のバランス状態を示す説明図。本発明の第２実施形態に係る回転圧縮機の断面図。

符号の説明

１…２気筒回転圧縮機、２…密閉容器、３…電動要素、３１…固定子、３２…回転子、４…回転軸、４ａ…第１の偏心部、４ｂ…第２の偏心部、５…回転圧縮要素、６…第１のシリンダ、６ａ…吸込孔、第７…２のシリンダ、７ａ…吸込孔、８…中間仕切板、９…第１のローラ、１０…第２のローラ、１１…主軸受、１２…副軸受、２１…冷凍サイクル装置、２２…凝縮器、２３…膨張装置、２４…蒸発器、２５ａ…配管、２５ｂ…配管。

Claims

密閉容器内に電動要素と、この電動要素により回転軸を介して回転駆動される回転圧縮要素を収容するとともに、
この回転圧縮要素は、中間仕切板と、この中間仕切板の前記電動要素側に設けられた第１のシリンダと、前記中間仕切板を介して第１のシリンダと反対側に設けられた第２のシリンダと、前記回転軸に位相を互いに１８０°ずらして設けられた第１および第２の偏心部にそれぞれ嵌合され、前記第１及び第２のシリンダ内をそれぞれ偏心回転する第１及び第２のローラと、前記両シリンダのそれぞれの開口を封止する軸受を備える２気筒回転圧縮機において、
前記回転軸の両偏心部の間に第１のバランサを、前記電動要素の回転子の前記軸受に近い側に第２のバランサを設けたことを特徴とする２気筒回転圧縮機。
前記中間仕切板の高さを前記第１および第２のシリンダの高さよりも大きくするとともに、この中間仕切板にガスの吸込孔を設け、この吸込孔から前記第１および第２のシリンダに連通するように斜めに分岐して吸込通路を設けたことを特徴とする請求項１に記載の２気筒回転圧縮機。
請求項１、２のいずれかに記載の２気筒回転圧縮機と、凝縮器と、膨張装置と、蒸発器とを備えたことを特徴とする冷凍サイクル装置。