JP2008101503A - ロータリ圧縮機 - Google Patents

Abstract

【課題】ロータリ圧縮機において、組立性の低下や加工性の低下を招くことなく、吐出弁装置の誤組立を確実に防止すること。
【解決手段】ロータリ圧縮機は主軸受５の窪み１３に弁１４がリベットで締結された吐出弁装置を備える。窪み１３は台座リベット孔１３ａを有する台座と台座の外周形状に沿った内周壁部１３ｅとを備える。内周壁部１３ｅは回転方向に対して弁の位置決めを司る平行部分１３ｅ_１と平行部分１３ｅ_１を円弧状に結ぶ円弧状部１３ｅ_２を備える。弁１４は可動部１４ｄと固定部１４ｃを備える。固定部１４ｃは、内周壁部１３ｅの形状に沿う外周形状を有し、台座リベット孔１３ａに合致する弁リベット孔１４ａを有する。内周壁部１３ｅの平行部分１３ｅ_１の中心線Ｌ_１は吐出孔１３ｂの中心と台座リベット孔１３ａの中心とを結ぶ直線Ｌ_２に対して偏心させてある。
【選択図】図１２

Description

本発明は、ロータリ圧縮機に係り、特に冷凍サイクルに用いるロータリ圧縮機に好適なものである。

従来、冷凍サイクルに用いられるロータリ圧縮機として、特開平８−２１９０５７号公報（特許文献１）に示される構造が知られている。

特許文献１に示されるロータリ圧縮機は、密閉容器の上側に電動要素を、下側に圧縮要素が収納されており、レシーバタンクからの冷媒流体は、入口から吸入され、圧縮要素で圧縮され、前記圧縮要素のメインフレームと呼ばれている主軸受に備えられる吐出弁装置から吐出され、電動要素の周囲及び電動要素の中を通り出口から排出される。この吐出弁装置は主軸受の窪みに設けられる弁座、弁、弁押さえ及び取り付けリベットから構成される。

この特許文献１の図７及び図８に示された吐出弁装置の構造では、主軸受の窪みのリベット孔の周辺は、そのリベット孔を中心とする回転方向に対する弁の位置決めを司るための平行部分とこの平行部分を円弧状に結ぶ円弧状部とからなる内周壁部を備えている。この平行部分の中心線はリベット孔と弁座の中心を結んだ直線と一致している。また、その窪みに取り付けられる弁は、弁座を開閉する可動部と、リベット孔を有する固定部とを備えている。この弁のリベット孔周辺の形状は、窪みの内周壁部形状に沿う外周形状を有すると共に、窪みのリベット孔に合致するリベット孔を有している。

さらには、特許文献１の図２又は図９に示される吐出弁装置の構造では、弁又は窪みの内周壁部の形状を凹部と凸部とし、これら組み合わせた形状としている。

また、従来、冷凍サイクルに用いられるロータリ圧縮機として、特開２０００−１３０３８０号公報（特許文献２）に示される構造が知られている。

この特許文献２の構造では、特許文献２の図２（Ｃ）に示されているように、弁のリベット孔の周辺に切欠を設けることで、弁の弁座と当接すべき面（以下、表面とする）とこの表面の反対側の面（以下、裏面とする）の判別が識別できるようになっている。

特開平８−２１９０５７号公報 特開２０００−１３０３８０号公報

ところで、ロータリ圧縮機に用いられる弁は、一般的に、素材からプレス打ち抜き加工により製造されているため、弁の表面と弁の裏面とでは反りや外縁部の形状等が異なる。このため、弁の裏面が弁座と当接するように吐出弁装置を組み立てた場合（即ち、誤組立となった場合）には、弁と弁座との当接部からの冷媒の漏れが増大し、圧縮機の性能が低下する可能性がある。

しかしながら、特許文献１の図２、図７から図９に示された吐出弁装置の構造では、弁の表面と裏面のどちらを弁座に当接させるようにしても組立が可能であるため、誤組立によって弁と弁座との当接部からの冷媒の漏れが増大し、圧縮機の性能が低下する可能性がある。さらには、特許文献１の図２又は図９に示された吐出弁装置の構造では、窪みの内周壁部の形状が凸部又は凹部となるため、加工性の良好なエンドミルを用いた窪みの内周壁部の加工が困難となって加工性が低下するおそれがある。

また、特許文献２の吐出弁装置の構造では、表面と裏面の判別を弁の切欠による識別に頼っているため、弁の表面と裏面を取り違えて組み立てる可能性が排除できず、誤組立によって弁と弁座との当接部からの冷媒の漏れが増大し、圧縮機の性能が低下する可能性がある。

本発明の目的は、組立性の低下や加工性の低下を招くことなく、吐出弁装置の誤組立を確実に防止できるロータリ圧縮機を提供することにある。

前述の目的を達成するために、本発明は、吐出弁装置を備えた主軸受、シリンダ、副軸受、偏心したピン部を持つシャフト、前記シャフトの回転により偏心回転するローラを有して構成された圧縮要素と、前記圧縮要素を駆動する回転子及び固定子を有して構成された電動機と、前記圧縮要素及び電動機を収納した密閉容器とを備え、前記吐出弁装置は吐出孔を設けた前記主軸受の窪みに弁がリベットで締結されて構成され、前記窪みは、台座リベット孔を有する台座と、前記台座の外周形状に沿った内周壁部とを備え、前記内周壁部は、前記台座リベット孔を中心とする回転方向に対して前記弁の位置決めを司るための平行部分と、前記平行部分を円弧状に結ぶ円弧状部とを備え、前記弁は、前記吐出孔を開閉する可動部と、弁リベット孔を有する固定部とを備え、前記固定部は、前記内周壁部の形状に沿う外周形状を有すると共に、前記台座リベット孔に合致する前記弁リベット孔を有し、前記台座リベット孔及び前記弁リベット孔を貫通する前記リベットにより前記主軸受に取り付けられているロータリ圧縮機において、前記内周壁部の平行部分の中心線を前記吐出孔の中心と前記台座リベット孔の中心とを結ぶ直線に対して偏心させた構成にしたことにある。

係る本発明のより好ましい具体的な構成例は次の通りである。
（１）前記内周壁部の平行部分の中心線が前記吐出孔の中心と前記台座リベット孔の中心とを結ぶ直線に対して偏心する量εと、前記台座リベット孔の直径ｄと、の関係をｄ／１０≦ε≦ｄとしたこと。
（２）前記内周壁部の平行部分の中心線が、前記吐出孔の中心と前記台座リベット孔の中心とを結ぶ直線に対して、前記シリンダの中心から径方向へ遠ざかる方向に偏心していること。

係る本発明のロータリ圧縮機によれば、組立性の低下や加工性の低下を招くことなく、吐出弁装置の誤組立を確実に防止できる。

以下に、本発明の一実施形態のロータリ圧縮機を、図１から図１３を用いて説明する。

まず、本実施形態のロータリ圧縮機の全体構成に関して図１を参照しながら説明する。図１は本発明の一実施形態のロータリ圧縮機の縦断面図である。

ロータリ圧縮機２０は、密閉容器１の中に、圧縮要素２１と電動機２２とを収納している。圧縮要素２１は、吐出弁装置９を備えた主軸受５と、シリンダ６と、副軸受７と、偏心したピン部４ａを持つシャフト４と、前記ピン部４ａに嵌め合わされ、シャフト４の回転により偏心回転するローラ８と、カバー１０とを備えて構成されている。電動機２２は、圧縮要素２１を駆動する、回転子３と固定子２とからなっている。

前記構成にて電動機２２に通電されると、回転子３が回転されて圧縮要素２１を駆動する。これにより、冷媒流体は、吸込口１１からシリンダ６のシリンダ室内に吸入され、圧縮要素２１により圧縮され、吐出弁装置９からカバー１０の内部に吐出される。この吐出冷媒は、カバー１０に設けられた冷媒流通孔１０ａを通って密閉容器１内に吐出され、さらには、固定子２と回転子３との間に存在する隙間や固定子２に設けられた冷媒通路（図示せず）を通り、密閉容器１内の上部に導かれた後、吐出口１２から密閉容器１外に排出される。なお、本実施形態では、使用する冷媒をＲ４１０Ａとし、使用する冷凍機油をエステル油としている。これ以外の冷媒、及び冷凍機油を用いても構わない。

密閉容器１は、円筒状の部材と、その端面を閉塞するための底部及び蓋部からなる鋼製の容器であり、その厚みは２ｍｍから５ｍｍである。

電動機２２は直流電動機であり、固定子２はプレス打ち抜き加工により成型された略円環状の電磁鋼板を積層し、リベットやかしめ、あるいは溶接等で一体に接合することで構成されている。回転子３は、固定子２と同様にプレス打ち抜き加工により成型された中央に孔を有する略円盤形状の電磁鋼板を積層し、その積層された電磁鋼板内に永久磁石を複数個埋め込むことにより構成されている。

次に、主軸受５及び吐出弁装置９について図２から図５を参照しながら説明する。図２は吐出弁装置９を備えた主軸受５の上面図、図３は吐出弁装置９の拡大平面図、図４は弁が閉じている場合の図３のＡ−Ａ断面図、図５は弁が開いている場合の図３のＡ−Ａ断面図である。

主軸受５は、図２に示すように、圧縮要素２１を締結するためのボルト孔５ｂと、吐出冷媒中に含まれている冷凍機油を密閉容器下部に通すための開口部５ａとを備えている。なお、主軸受５は、鋳物、もしくは焼結部材を加工することにより成っている。

吐出弁装置９は、図２から図５に示すように、主軸受５に設けられた窪み１３に弁１４と弁押さえ１５がリベット１６で締結されることで構成されている。圧縮要素２１の動作により、圧縮要素２１のシリンダ６内の圧縮空間内の圧力が、吐出空間内の圧力より高くなると、弁１５は図５に示すように弁押さえ１５に沿うように変形し、冷媒が吐出孔１３ｂから矢印の如く吐出される。

次に、吐出弁装置９を構成する個々の部材について、詳細に説明する。

図６は吐出弁装置９を構成する主軸受５の窪み１３の平面図、図７は図６のＢ−Ｂ断面図である。

窪み１３は、加工性の良いエンドミルを用いた機械加工で成型するため、その内周壁が直線とエンドミルの直径より大きな径の円や円弧形状の組み合わせで構成されている。図６及び図７に示したとおり、窪み１３は、台座リベット孔１３ａと、吐出孔１３ｂと、弁座１３ｄと、台座１３ｃと、ザグリ部１３ｆとを備えている。台座リベット孔１３ａは台座１３ｃの中央部分に設けられている。ザグリ部１３ｆは、図５に示す如く、吐出孔１３ｂから吐出された冷媒が流動するための十分な空間を確保し、流動抵抗が大きくなることを防ぐ目的で設けられている。

窪み１３の内周壁は、台座１３ｃの外周形状に沿った形状で、台座１３ｃ及び台座リベット孔１３ａの周辺の壁面を構成する内周壁部１３ｅを備えている。この内周壁部１３ｅは、台座リベット孔１３ａを中心とする回転方向に対して弁１４の位置決めを司るための平行部分１３ｅ_１と、この平行部分１３ｅ_１を円弧状に結ぶ円弧状部１３ｅ_２とを備えている。換言すれば、台座１３ｃの外周形状は、内周壁部１３ｅの平行部分１３ｅ_１と円弧状部１３ｅ_２とに一致する形状である。なお、平行部分１３ｅ_１の間の寸法は、弁座１３ｄの外径とほぼ同じ寸法となっている。

而して、内周壁部１３ｅの平行部分１３ｅ_１の中心線Ｌ_１を、吐出孔１３ｂの中心と台座リベット孔１３ａの中心とを結ぶ直線Ｌ_２に対して偏心させている。そして、中心線Ｌ_１が直線Ｌ_２に対して偏心する量εと、台座リベット孔１３ａの直径ｄと、の関係をｄ／１０≦ε≦ｄとすることが好ましい。係る設定とすることにより、窪み１３と弁装置との間に存在するクリアランス、及び、各部材の公差によるリベット孔位置、及びリベット孔径を考慮しても、確実にリベット１６の挿入を不可能とすることができる。即ち、圧縮機の組立性の低下や性能の低下を招くことなく、吐出弁装置９の誤組立を防止することができる。なお、実用的には、ε＝ｄ／５程度とすることがより好ましく、本実施形態では、台座リベット孔１３ａの直径を４ｍｍ〜６ｍｍとしているので、偏心量εは０．８ｍｍ〜１．２ｍｍである。

さらに、本実施形態では、中心線Ｌ_１は、直線Ｌ_２に対して、シャフト４及びシリンダ６の中心から径方向へ遠ざかる方向に偏心させている。これは、窪み１３（弁座１３ｄ）の部分、即ち主軸受５の薄肉部分を圧縮空間（シリンダ６の内径側）から遠ざけるためである。係る構成によって、圧縮空間の圧力による主軸受部分の変形を抑制し、主軸受５とローラ８との間の漏れによる性能低下や摩擦による信頼性低下を防ぐことができる。

図８は吐出弁装置９を構成する弁１４の平面図、図９は図８のＣ−Ｃ断面図である。なお、図９中に破線で示した弁１４の形状は、弁１４が開いたときの形状、即ち、弁１４が弁押さえ１５の形状に沿うように変形したときの形状を示している。

弁１４は、図８及び図９に示すように、窪み１３に設けられた弁座１３ｄに当接して吐出孔１３ｂを開閉する可動部１４ｄと、リベット１６が貫く弁リベット孔１４ａと、リベット１６により固定される固定部１４ｃとを備えている。弁リベット孔１４ａは固定部１４ｃの中央部に設けられている。

可動部１４ｄは、図８及び図９の矢印で示した範囲で構成され、直線Ｌ_２に対して線対称な形状となっている。可動部１４ｄの弁リベット孔１４ａに近い側が２本の平行線で挟まれる直線状の形状となっている。２本の平行線の間隔は、弁座１３ｄの外径よりも小さくなっているため、この直線状の部分の変形が柔軟に起こり、滑らかな弁動作を可能としている。

弁リベット孔１４ａは、その中心が直線Ｌ_２上に位置し、台座リベット孔１３ａと同じ径で同じ位置に対応するように設けられている。

固定部１４ｃは、その弁座１３ｄに当接する部分が弁座１３ｄ及び窪み１３の内周壁部１３ｅに合致した形状となっている。即ち、固定部１４ｃの台座１３ｄに取り付けられる部分の外周は、平行部分１４ｃ_１と、この平行部分１４ｃ_１を円弧状に結ぶ円弧状部１４ｃ_２とからなっており、この平行部分１４ｃ_１の中心線Ｌ_１に対して線対称形状となっている。この平行部分１４ｃ_１の中心線Ｌ_１を直線Ｌ_２に対して偏心量εで偏心させている。また、固定部１４ｃには、弁座１３ｄに当接させるべき表面、その反対側の裏面を目視により識別するための識別用切欠１４ｂを有している。

図１０は吐出弁装置９を構成する弁押さえ１５の上面図、図１１は図１０のＤ−Ｄ断面図である。

弁押さえ１５は、図１０及び図１１に示すように、弁１４ｄの可動部が当接する部分１５ｃと、弁押さえリベット孔１５ａを有する固定部１５ｂとを備えており、弁１４の変形した状態と同一の形状している。即ち、固定部１５ｂの弁１４に取り付けられる部分の外周は、平行部分１５ｂ_１と、この平行部分１５ｂ_１を円弧状に結ぶ円弧状部１５ｂ_２とからなっており、この平行部分１５ｂ_１の中心線Ｌ_１に対して線対称形状となっている。この平行部分１５ｂ_１の中心線Ｌ_１を直線Ｌ_２に対して偏心量εで偏心させている。係る構成により、組立時に、弁１４を確実に固定するとともに、弁押さえリベット孔１５ａを中心とする回転方向の位置決めを容易にしている。また、弁押さえ１５における弁１４ｄの可動部が当接する部分１５ｃは、断面が円弧状に反った形状となっており、弁１５が反って吐出口が開いたときの弁１４の動きを、滑らかに制限することを可能にしている。

次に、吐出弁装置９を組み立てる際の、窪み１３と弁１４の幾何学的関係について説明する。

図１２は窪み１３に弁１４を正常にセットした正組立状態を示す平面図である。この正組立状態は、弁１４の弁座１３ｄに当接すべき表面が弁座１３ｄに当接するように、窪み１３に弁１４をセットした状態である。この正組立状態では、台座１３ｃに設けられた台座リベット孔１３ａの位置と弁１４に設けられた弁リベット孔１４ａとの位置は、図１２に示す如く一致するので、これらの座リベット孔１３ａ及び弁リベット孔１４ａにリベット１６を挿入し、吐出弁装置９を組み立てることが可能である。

一方、図１３は窪み１３に弁１４を間違ってセットした誤組立状態を示す平面図である。この誤組立状態は、弁１４の弁座１３ｄに当接すべき表面と反対側の裏面が弁座１３ｄに当接するようにセットした状態である。この誤組立状態では、台座１３ｃに設けられた台座リベット孔１３ａの位置と弁１４に設けられた弁リベット孔１４ａとの位置は、図１３に示す如く不一致となり、台座リベット孔１３ａと弁リベット孔１４ａとの重複する部分が小さくなり、リベット１６の挿入が不可能となる。

本発明の一実施形態のロータリ圧縮機の縦断面図である。 図１のロータリ圧縮機における主軸受の平面図である。 図１のロータリ圧縮機における吐出弁装置の拡大平面図である。 弁が閉じている場合の図３のＡ−Ａ断面図である。 弁が開いている場合の図３のＡ−Ａ断面図である。 図２の主軸受の窪みの平面図である。 図６のＢ−Ｂ断面図である。 図３の吐出弁装置の弁の平面図である。 図８のＣ−Ｃ断面図である。 図３の吐出弁装置の弁押さえの平面図である。 図１０のＤ−Ｄ断面図である。 図３の吐出弁装置の弁の正組立状態を示す平面図である。 図３の吐出弁装置の弁の誤組立状態を示す平面図である。

符号の説明

１…密閉容器、２…電動機固定子、３…電動機回転子、４…シャフト、５…主軸受、６…シリンダ、７…副軸受、８…ローラ、９…吐出弁装置、１０…カバー、１１…吸込口、１２…吐出口、１３…窪み、１３ａ…台座リベット孔、１３ｂ…吐出孔、１３ｃ…台座、１３ｄ…弁座、１３ｅ…内周壁部、１３ｅ_１…平行部分、１３ｅ_２…円弧状部、１３ｆ…ザグリ部、１４…弁、１４ａ…弁リベット孔、１４ｂ…識別用切欠、１４ｃ…固定部、１４ｄ…可動部、１５…弁押さえ、１６…リベット、２０…ロータリ圧縮機、２１…圧縮要素、２２…電動機。

Claims (3)

1. 吐出弁装置を備えた主軸受、シリンダ、副軸受、偏心したピン部を持つシャフト、前記シャフトの回転により偏心回転するローラを有して構成された圧縮要素と、
   前記圧縮要素を駆動する回転子及び固定子を有して構成された電動機と、
   前記圧縮要素及び電動機を収納した密閉容器とを備え、
   前記吐出弁装置は吐出孔を設けた前記主軸受の窪みに弁がリベットで締結されて構成され、
   前記窪みは、台座リベット孔を有する台座と、前記台座の外周形状に沿った内周壁部とを備え、
   前記内周壁部は、前記台座リベット孔を中心とする回転方向に対して前記弁の位置決めを司るための平行部分と、前記平行部分を円弧状に結ぶ円弧状部とを備え、
   前記弁は、前記吐出孔を開閉する可動部と、弁リベット孔を有する固定部とを備え、
   前記固定部は、前記内周壁部の形状に沿う外周形状を有すると共に、前記台座リベット孔に合致する前記弁リベット孔を有し、前記台座リベット孔及び前記弁リベット孔を貫通する前記リベットにより前記主軸受に取り付けられているロータリ圧縮機において、
   前記内周壁部の平行部分の中心線を前記吐出孔の中心と前記台座リベット孔の中心とを結ぶ直線に対して偏心させた
   ことを特徴としたロータリ圧縮機。
2. 請求項１において、前記内周壁部の平行部分の中心線が前記吐出孔の中心と前記台座リベット孔の中心とを結ぶ直線に対して偏心する量εと、前記台座リベット孔の直径ｄと、の関係をｄ／１０≦ε≦ｄとしたことを特徴としたロータリ圧縮機。
3. 請求項１又は２において、前記内周壁部の平行部分の中心線が、前記吐出孔の中心と前記台座リベット孔の中心とを結ぶ直線に対して、前記シリンダの中心から径方向へ遠ざかる方向に偏心していることを特徴としたロータリ圧縮機。

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