JP2009041382A - 回転式圧縮機およびこれを用いた冷凍サイクル装置 - Google Patents

Abstract

【課題】圧縮室の異常高圧時、圧縮室を画定する蓋部材をシリンダ端面から離間させて、圧縮室内から異常高圧冷媒をリリースし、圧縮機構部の軸芯ずれ防止、軸受への過大な局部的圧力負荷の軽減を図ることで、信頼性が向上する回転式圧縮機およびこれを用いた冷凍サイクル装置を提供する。
【解決手段】本回転式圧縮機は、回転軸を軸支する複数の軸受部材を有する圧縮機構部とを備え、軸受部材の少なくとも１個は、回転軸と摺接する筒状部と、この筒状部を保持し、この筒状部のシリンダ側の端部から所定距離離れた位置の外周面に連設されるフレーム部とからなり、シリンダ端面の軸受部材側に配されてシリンダ室を画定する蓋部材は、シリンダ端面に弾性手段によって付勢されて設けられかつ、蓋部材の一面に作用する圧縮室内の圧力と蓋部材の他面に作用する圧力との圧力差が所定以上の大きさになったとき、シリンダの端面から離れる。これを用いた冷凍サイクル装置。
【選択図】 図２

Description

本発明は回転式圧縮機およびこれを用いた冷凍サイクル装置に係り、特に圧縮室内の異常高圧回避機構を設けた回転式圧縮機およびこれを用いた冷凍サイクル装置に関する。

図１１に示すように、一般に回転式圧縮機２１は、密閉容器内に収容される電動機部の回転子２２と、この回転子２２に回転軸２３を介して連結された圧縮機構部２４からなる。

この圧縮機構部２４はシリンダ室２５と、このシリンダ室２５内を偏心回転するローラ２６と、シリンダ室２５内を吸込室と圧縮室とに仕切るブレードを備える。

従来の回転式圧縮機２１は、圧縮室の構造上、圧縮室内が液圧縮等で異常高圧となった場合、圧縮室内の異常高圧回避機構を備えていないため、圧縮反力によりボルトで固定されるシリンダと軸受の調芯にずれが生じたり、軸受の局部的圧力が過大となり軸のかじり摩耗が生じる等の故障に至る信頼性上の問題があった（例えば、特許文献１）。
特開２０００−８７８９３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、圧縮室の異常高圧時、圧縮室を画定する蓋部材をシリンダ端面から離間させて、圧縮室内から異常高圧冷媒をリリースし、圧縮機構部の軸芯ずれ防止、軸受への過大な局部的圧力負荷の軽減を図ることで、信頼性が向上する回転式圧縮機およびこれ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、本発明に係る回転式圧縮機は、シリンダ室を形成するシリンダと、回転軸の偏心部に係合して前記シリンダ室内を偏心回転するローラと、前記シリンダ室内を吸込み室と圧縮室に仕切るブレードと、前記回転軸を軸支する複数の軸受部材を有する圧縮機構部とを備えた回転式圧縮機において、前記軸受部材の少なくとも１個は、前記回転軸と摺接する筒状部と、この筒状部を保持し、この筒状部の前記シリンダ側の端部から所定距離離れた位置の外周面に連設されるフレーム部とからなり、前記筒状部とフレーム部とからなる軸受部材側のシリンダ端面に当接され前記シリンダ室を画定する蓋部材は、前記シリンダ端面に弾性手段によって付勢されて設けられかつ、前記蓋部材の一面に作用する前記圧縮室内の圧力と前記蓋部材の他面に作用する圧力との圧力差が所定以上の大きさになったとき、前記シリンダの端面から離れることを特徴とする。

また、本発明に係る冷凍サイクル装置は、請求項１ないし４に記載の回転式圧縮機と、凝縮器と、膨張装置と蒸発器とを備えることを特徴とする。

本発明に係る回転式圧縮機によれば、圧縮室の異常高圧時、蓋部材をシリンダ端面から離間させて、圧縮室内から異常高圧冷媒をリリースし、圧縮機構部の軸芯ずれ防止、軸受への過大な局部的圧力負荷の軽減を図ることで、信頼性が向上する回転式圧縮機を提供することができる。

また、本発明に係る冷凍サイクル装置によれば、圧縮室の異常高圧時、蓋部材をシリンダ端面から離間させて、圧縮室内から異常高圧冷媒をリリースし、圧縮構部の軸芯ずれ防止、軸受への過大な局部的圧力負荷の軽減を図ることで、信頼性が向上する回転式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。

本発明の一実施形態に係る回転式圧縮機およ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は本発明の一実施形態に係る回転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はその回転圧縮機に用いる圧縮機構部の縦断面図である。

図１および図２に示すように、本発明に係る冷凍サイクル装置１１は、本実施形態の回転圧縮機１と、凝縮器１２と、膨張装置１３と、蒸発器１４がサイクル状に配管接続される。

回転圧縮機１は、密閉容器２を備え、この密閉容器２内に収容される電動機部３と、この電動機部３に回転軸４を介して連結された圧縮機構部５からなる。

電動機部３は密閉容器２に圧入された固定子３１と、この固定子３１の内周部に回転可能に配置され、回転軸４の上端部に固着された回転子３２を備える。

圧縮機構部５は、電動機部３の下方に配され、回転軸４の下部に位置するシリンダ（シリンダブロック）５１を備える。

このシリンダ５１の上端面５１ａには、シリンダ室５２を画定する上側蓋部材５３が、また、下端面５１ｂには、シリンダ室５２を画定する下側蓋部材５４が各々設けられ、さらに、上側蓋部材５３を覆うように主軸受５５が、また、下側蓋部材５４を覆うように副軸受５６が、各々シリンダ５１にボルト５７で気密的に螺着される。

主軸受５５は回転軸４と摺接する筒状部５５ａと、この筒状部５５ａを保持し、シリンダ５１側の上端面５１ａから所定距離離れた位置例えば、筒状部５５ａの軸方向の略中間位置の外周面５５ａ１に連設されるフレーム部５５ｂとからなり、このフレーム部５５ｂのシリンダ室５２側にはリング凹状の吐出マフラー室５５ｃと、この吐出マフラー室５５ｃに連設される扁平リング状凹部５５ｄが形成される。

また、副軸受５６は回転軸４と摺接する筒状部５６ａと、この筒状部５６ａを保持し、シリンダ５１側の下端面５１ｂから所定距離離れた位置の外周面５６ａ１に連設されるフレーム部５６ｂとからなり、このフレーム部５６ｂのシリンダ室５２側（図中上側）にはリング状凹部５６ｃと、このリング状凹部５６ｃに連設される扁平リング状凹部５６ｄが形成される。

なお、フレーム部５５ｂ、５６ｂを、筒状部５５ａ、５６ａの軸方向の略中間位置に連設すれば、圧縮負荷により、回転軸４がその偏心部４ａの付け根部より傾くように撓む状態になった場合にも、その回転軸４の僥みに倣うように軸受となる筒状部５５ａ、５６ａが傾斜し、荷重を筒状部５５ａ、５６ａの内周面全長で受けることが可能となり、高圧縮負荷時の筒状部５５ａ、５６ａへの過大な局部的圧力負荷の軽減を図ることができる。また、主軸受５５に一体的に吐出マフラー室５５ｃを設けることで、吐出ガス脈動を緩和させ、騒音抑制を図るマフラー構造に別部材を用いる必要がなく、容易に形成できる。

また、シリンダ室５２には、回転軸４に一体に設けられる偏心部４ａと、この偏心部４ａの周面に係合されるローラ５８が配される。

ローラ５８は、その周方向に沿う肉厚は全て同一であり、回転軸４の回転にともなって偏心部４ａとともに偏心回転をなす。ローラ５８の軸方向に沿う外周壁一部はシリンダ５１の内周壁に略接触するようになっており、ローラ５８の偏心回転に伴って、その接触位置がシリンダ５１の周方向に沿って徐々に変位する。

また、ローラ５８の外周壁には軸方向に沿って図９に示すブレード５９が当接している。

ブレード５９の一端部はいずれも図示しないばね収容孔に収容されるばね部材によって弾性的に押圧付勢され、よってブレード５９の他端部はローラ５８の周面に弾性的に当接している。

ブレード５９はシリンダ５１に形成されたブレード溝内を摺動して、シリンダ室５２を圧縮室５２ａと、吸込孔５２ｂ１に連通する吸込室５２ｂ（図示せず）とに仕切っている。

さらに、圧縮機構部５には異常高圧回避機構７が設けられ、この異常高圧回避機構７はシリンダ５１と主軸受５５間に設ける上側異常高圧回避機構７Ａと、シリンダ５１と副軸受５６間に設ける下側異常高圧回避機構７Ｂからなる。

上側異常高圧回避機構７Ａは上側蓋部材５３と、主軸受５５の扁平リング状凹部５５ｄの係合段部５５ｄ１及び係合溝５５ｄ２に収容され、前記上側蓋部材５３をシリンダ上端面５１ａに押圧付勢する弾性手段７２と、主軸受５５に設けられ適宜圧縮室５２ａと密閉容器２内を連通する上側リリース通路７３とで構成される。

図３に示すように、上側蓋部材５３は中央部に透孔５３ａが穿設され、外周近傍には吐出孔５３ｂが穿設された円板形状をなし、透孔５３ａには円筒部５５ａの端部近傍が摺動自在に嵌合され、外周には吐出マフラー室５５ｃに連設される扁平リング状凹部５５ｄが摺動自在に外嵌される。また、上側蓋部材５３には、吐出孔５３ｂを適宜開閉する吐出弁６０およびこの吐出弁６０を抑える弁押え６１が取り付けられる。これにより、吐出孔をシリンダの円筒側面等に形成する必要がなく、組込みが容易になる。また、吐出孔５３ｂの直径はローラ５８の肉厚以下に設定される。これにより、吐出孔に対し、シリンダに切欠部を設けることが必要なく、圧縮室のデッドボリュームを最小限に抑制でき、圧縮ガスの再膨張を抑制して効率が向上する。

下側異常高圧回避機構７Ｂは、上側異常高圧回避機構７Ａと同様に、下側蓋部材５４と、主軸受５５の扁平リング状凹部５６ｄの係合段部５６ｄ１及び係合溝５６ｄ２に収容され、前記下側蓋部材５４をシリンダ下端面５１ｂに押圧付勢する弾性手段７６と、副軸受５６に設けられ適宜圧縮室５２ａと密閉容器２内を連通する下側リリース通路７７とで構成される。

下側蓋部材５４は、上側蓋部材５３と同様に、中央部に透孔５４ａが穿設された円板形状をなし、この透孔５４ａには円筒部５６ａの端部近傍が摺動自在に嵌合され、外周には副軸受５６の扁平リング状凹部５６ｃが摺動自在に外嵌される。

図４および図５に示すように、弾性手段７２、７６はいずれもＳＫ材などからなる大直径リング状板ばね７２ａ、７６ａ、小直径リング状板ばね７２ｂ、７６ｂからなり、図６に示すように、初期状態では断面が略々Ｃ字形状をなし、圧縮時には図７に示すように、扁平に変形し、メカニカルシール作用をなす。これにより、吐出マフラー室をシールし、また、シール部材をなくすことができ、部品点数を削減できる。

弾性手段７２、７６の弾性強度は、上側蓋部材５３および下側蓋部材５４の一面に作用する圧縮室５２ａ内の圧力と、他面に作用する密閉容器２内の圧力との圧力差が所定以上の大きさになったとき、上側蓋部材５３および下側蓋部材５４がシリンダ５１の上端面５１ａ、下端面５１ｂから離れるように設定される。

図８は異常高圧回避機構７の作動状態を示す。

圧縮室５２ａ内が異常高圧になり、圧縮室５２ａ外（密閉容器２内）の圧力との圧力差が所定以上に大きくなると、この圧力差により弾性手段７２ａ、７２ｂ、７６ａ、７６ｂの弾性強度に抗して、上側蓋部材５３および下側蓋部材５４がシリンダ５１の上端面５１ａ、下端面５１ｂから離間する。

その結果、上側蓋部材５３および下側蓋部材５４とシリンダ５１の上端面５１ａ、下端面５１ｂ間に微小間隙ｇが形成され、この微小間隙ｇ、上側リリース通路７３、下側リリース通路７７を介して、圧縮室５２ａと密閉容器２が連通し、密閉容器２に異常高圧冷媒がリリースされる。

これにより、圧縮機構部の軸芯ずれ防止や軸受に掛かる過大な局部的圧力を軽減でき、信頼性の向上を図ることができる。

図９は上側異常高圧回避機構７Ａをシリンダ５１側から見た図で、仮想線で示すブレード５９が下死点状態、すなわち、ブレード５９が最もシリンダ室５２内へ突出した状態を示している。また、図１０は同様にブレード５９が上死点状態、すなわち、ブレード５９がシリンダ室５２内から最も後退した状態を示す。

ブレード５９は、ブレード下死点状態においても、主軸受５５および副軸受５６に往復方向全長の１／２以上が接触摺動するようになっており、上側蓋部材５３および下側蓋部材５４がシリンダ５１の上端面５１ａ、下端面５１ｂから離間しても、傾斜することなく問題なく動作する。

本実施形態に係る回転圧縮機によれば、圧縮室の異常高圧時、蓋部材をシリンダ端面から離間させて、圧縮室内から異常高圧冷媒をリリースし、圧縮機構部の軸芯ずれ防止、軸受への過大な局部的圧力負荷の軽減を図ることで、信頼性が向上する回転式圧縮機が実現する。

また、本発明に係る冷凍サイクル装置によれば、圧縮室の異常高圧時、蓋部材をシリンダ端面から離間させて、圧縮室内から異常高圧冷媒をリリースし、圧縮構部の軸芯ずれ防止、軸受への過大な局部的圧力負荷の軽減を図ることで、信頼性が向上する回転式圧縮機を用いた冷凍サイクル装置が実現する。

なお、本実施形態では、１個のシリンダ室を備え、異常高圧回避機構として上側異常高圧回避機構と下側異常高圧回避機構を設ける例で説明したが、軸受部材の少なくとも１個を筒状部とフレーム部で形成し、少なくとも１個の異常高圧回避機構を設ければよく、また、複数個のシリンダ室を有する多気筒回転圧縮機にも適用できる。

本発明の一実施形態に係る回転圧縮機及びこれを用いた冷凍サイクル装置の概念図。 本発明の一実施形態に係る回転圧縮機に用いる圧縮機構部の縦断面図。 本発明の一実施形態に係る回転圧縮機に用いる上側蓋部材の平面図。 本発明の一実施形態に係る回転圧縮機に用いる大直径弾性手段で、（ａ）は縦断面図、（ｂ）は平面図。 本発明の一実施形態に係る回転圧縮機に用いる小直径弾性手段で、（ａ）は縦断面図、（ｂ）は平面図。 本発明の一実施形態に係る回転圧縮機に用いる弾性手段の初期状態の断面図。 本発明の一実施形態に係る回転圧縮機に用いる弾性手段の圧縮状態の断面図。 本発明の一実施形態に係る回転圧縮機に用いる圧縮機構部の異常高圧回避機構の作動状態を示す縦断面図。 本発明の一実施形態に係る回転圧縮機に用いる上側異常高圧回避機構をシリンダ側から見たブレード下死点時の平面図。 本発明の一実施形態に係る回転圧縮機に用いる上側異常高圧回避機構をシリンダ側から見たブレード上死点時の平面図。 従来の回転圧縮機に用いる圧縮機構部の縦断面図。

符号の説明

１…回転圧縮機、２…密閉容器、３…電動機部、４…回転軸、４ａ…偏心部、５…圧縮機構部、５１…シリンダ、５１ａ…上端面、５１ｂ…下端面、５２…シリンダ室、５２ａ…圧縮室、５２ｂ…吸込室、５３…上側蓋部材、５４…下側蓋部材、５５…主軸受、５５ａ…筒状部、５５ａ１…外周面、５５ｂ…フレーム部、５５ｃ…吐出マフラー室、５５ｃ１…係合段部、５５ｄ…扁平リング状凹部、５５ｄ１…係合溝、５６…副軸受、５６ａ…筒状部、５６ａ１…外周面、５６ｂ…フレーム部、５６ｃ…扁平リング状凹部、５６ｄ…扁平リング状凹部、５８…ローラ、５９…ブレード、６０…吐出弁、６１…弁押え、７…異常高圧回避機構、７Ａ…上側異常高圧回避機構、７１…上側蓋部材、５３ａ…透孔、５３ｂ…吐出孔、７２…弾性手段、７３…上側リリース通路、７Ｂ…下側異常高圧回避機構、７５…下側蓋部材、５６ｃ１…係合段部、５６ｄ１…係合溝、７６…弾性手段、７７…下側リリース通路、５４ａ…透孔、７２ａ…大直径リング状板ばね、７２ｂ…小直径リング状板ばね、７６ａ…大直径リング状板ばね、７６ｂ…小直径リング状板ばね、１１…冷凍サイクル装置、１２…凝縮器、１３…膨張装置、１４…蒸発器。

Claims (5)

1. シリンダ室を形成するシリンダと、
   回転軸の偏心部に係合して前記シリンダ室内を偏心回転するローラと、
   前記シリンダ室内を吸込室と圧縮室に仕切るブレードと、
   前記回転軸を軸支する複数の軸受部材を有する圧縮機構部とを備えた回転式圧縮機において、
   前記軸受部材の少なくとも１個は、前記回転軸と摺接する筒状部と、この筒状部を保持し、この筒状部の前記シリンダ側の端部から所定距離離れた位置の外周面に連設されるフレーム部とからなり、
   前記筒状部とフレーム部とからなる軸受部材側のシリンダ端面に当接され前記シリンダ室を画定する蓋部材は、前記シリンダ端面に弾性手段によって付勢されて設けられかつ、前記蓋部材の一面に作用する前記圧縮室内の圧力と前記蓋部材の他面に作用する圧力との圧力差が所定以上の大きさになったとき、前記シリンダの端面から離れることを特徴とする回転式圧縮機。
2. 前記フレーム部は、前記筒状部の軸方向の略中間位置に連設されることを特徴とする請求項１に記載の回転式圧縮機。
3. 前記軸受部材と前記蓋部材間に吐出マフラー室を形成することを特徴とする請求項１または２に記載の回転式圧縮機。
4. 前記弾性手段は前記吐出マフラー室をシールするシール機能を有することを特徴とする請求項３に記載の回転式圧縮機。
5. 請求項１ないし４に記載の回転式圧縮機と、凝縮器と、膨張装置と、蒸発器とを備えることを特徴とする冷凍サイクル装置。

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