JP2010116810A - ロータリー圧縮機 - Google Patents

Abstract

【課題】従来から圧縮機に使用されてきたＨＣＦＣ系冷媒の代替冷媒であるＨＦＣ系冷媒は、ＨＣＦＣ系冷媒に比べ運転時に圧縮機内部が高圧になり、またオイル潤滑性に劣ることから、圧縮機構部、特にピストン端面との摺動部分において異常磨耗や焼き付きなどの問題につながっていた。
【解決手段】シャフト偏心量Ｅｓ、ピストン厚みＴｐ、ピストン内周側径方向面取りｔで与えられる時、（２・Ｅｓ）／（Ｔｐ−ｔ）の式で求められる値が１より大きくなるようにｔを設けることで、シャフトが１回転する間にピストン端面との摺動面にオイルを供給できる領域を形成し、安定してオイルを供給する。
【選択図】図２

Description

本発明は空気調和機等に用いられるロータリー圧縮機に関するものであり、特に圧縮機構部の信頼性向上を図ったロータリー圧縮機に関するものである。

一般に、空気調和機や冷凍機等に用いられる圧縮機として、ロータリー圧縮機が知られている。ロータリー圧縮機は、密閉容器内に電動機部およびこの電動機部と連結される圧縮機構部および底部にオイルを収納し、前記圧縮機構部は複数の円筒状シリンダとその複数のシリンダを仕切っている中間仕切板と前記複数の円筒状シリンダの両端面に圧縮室を構成する主軸受と副軸受と前記圧縮室内で公転運動するピストンと前記ピストンに公転運動を与える前記電動機と結合しているシャフトと前記複数のシリンダの円筒状内周面をさらに複数の密閉空間に仕切るベーンとから成り、前記ピストンの内周側には一般に面取りが施されている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００６−１７７２２７号公報

従来から圧縮機に使用されてきたＨＣＦＣ系冷媒は塩素を含みオゾン層を破壊するといわれ、地球環境に悪影響を与えることから使用規制の動きが進んでいる。その代替冷媒として、塩素の含まないＨＦＣ系冷媒、例えばＲ−３２、Ｒ−１３４ａなどが挙げられる。しかしながらＨＦＣ系冷媒はＨＣＦＣ系冷媒に比べ運転時に圧縮機内部が高圧になり、またオイル潤滑性に劣ることから、圧縮機構部、特にピストン端面との摺動部分において異常磨耗や焼き付きなどの問題につながっていた。

本発明は前記従来の課題を解決するもので、ピストン内周側径方向面取り量をシャフト偏心量、ピストン厚みから求められる値よりも大きく施すことで、上記代替冷媒を使用した時の圧縮機構部の信頼性向上を図れるようにしたロータリー圧縮機を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は、密閉容器内に電動機部およびこの電動機部と連結される圧縮機構部および底部にオイルを収納し、前記圧縮機構部は複数の円筒状シリンダとその複数のシリンダを仕切っている中間仕切板と前記複数の円筒状シリンダの両端面に圧縮室を構成する主軸受と副軸受と前記圧縮室内で公転運動するピストンと前記ピストンに公転運動を与える前記電動機と結合しているシャフトと前記複数のシリンダの円筒状内周面をさらに複数の密閉空間に仕切るベーンを構成要素に持つロータリー圧縮機で、シャフト偏心量Ｅｓ、ピストン厚みＴｐ、ピストン内周側径方向面取りｔで与えられる時、（２・Ｅｓ）／（Ｔｐ−ｔ）の式で求められる値が１より大きくなるように形成している。

本発明によれば、ピストンが１回転する間に、ピストン端面との摺動面について常にピストン端面と接している面が無くなるため、ピストン端面との摺動面に安定してオイルが供給され、信頼性の高いロータリー圧縮機が得られる。

以下、図１〜図３の図面を参照しながら本発明の実施例を説明する。本発明の実施例に
おけるロータリー圧縮機は、２段式ロータリー圧縮機を例に説明するが、これに限るものではなく、１段式ロータリー圧縮機、あるいは３段以上の多段式圧縮機でも適用可能であることは言うまでもない。

（実施の形態１）
図１は、本発明に係るロータリー圧縮機の断面図である。図１における１は密閉容器で、この容器内には電動機部とその下側に圧縮機構部と電動機の回転力を圧縮機構部に伝えるシャフト９が収納されている。密閉容器１内には底部にオイル１６が収納されている。電動機部は固定子１４と回転子１３から構成されている。圧縮機構部は２個の円筒状シリンダ５、７とそのシリンダ５、７を仕切っている中間仕切板６と前記円筒状シリンダ５、７の両端面に圧縮室を構成する主軸受４と副軸受８と前記圧縮室内で公転運動するピストン１０と前記ピストン１０に公転運動を与える前記電動機と結合しているシャフト９と前記圧縮機部から吐出されたガスの脈動による騒音を軽減する上部マフラー室２と下部マフラー室３と前記複数のシリンダ５、７の円筒状内周面とをさらに複数の密閉空間に仕切るベーン１１から構成されている。本構成の場合、ピストン端面と摺動するのは、主軸受と中間仕切板と副軸受である。

図２は、図１に示したピストンとシリンダの位置関係を示した断面図である。破線の位置は実線に対しシャフトが１／２回転した位置を示す。シャフト偏心量Ｅｓ、ピストン厚みＴｐ、ピストン内周側径方向面取りｔで与えられる時、（２・Ｅｓ）／（Ｔｐ−ｔ）の式で求められる値が１より大きい場合、ピストンが１回転する間にピストン端面と接しない面が主軸受あるいは副軸受あるいは中間仕切板の全ての部分において存在する。つまりピストンが１回転する間にオイルが供給され得る領域１７が確保されるため、オイル潤滑によりピストン端面との摺動面の信頼性が向上する。

（実施の形態２）
本構造を有するロータリー圧縮機は、塩素を含まないＨＦＣ冷媒について用いることが可能である。

（実施の形態３）
さらに近年は地球温暖化防止の観点から、二酸化炭素、ヘリウム、アンモニア等の自然冷媒を用いた圧縮機が開発されている。そのような自然冷媒を用いたロータリー圧縮機に当発明を適用することも可能である。特に二酸化炭素はＨＦＣ系冷媒よりもさらに圧縮機構部が高圧になるため、本発明はより効果を発する。

（実施の形態４）
さらに地球温暖化防止の観点から、地球温暖化係数の低い次世代冷媒ＨＦＯ−１２３４ｙｆやその混合冷媒を用いたロータリー圧縮機にも当発明を適用することが可能である。

（実施の形態５）
図３は実施例５におけるピストン内周部面取りの断面を示したものである。このように面取りの断面を多段形状にすることにより、高さ方向の面取りを一定にした場合にも径方向の面取りｔを広げることができ、さらにｔｂがオイル溜りとして、ｔａがくさびとして働き、ピストン端面へのオイル供給性が向上し、信頼性をより向上することができる。

（実施の形態６）
通常圧縮機には、使用する冷媒や圧縮機構部に用いられる材質によって様々な種類のオイルが使用されている。当発明は、圧縮機で主に用いられているナフテン油、パラフィン油、アルキルベンゼン油などの天然物あるいは天然物由来のオイル、およびポリエーテル系油、ポリオールエステル系油などの合成オイル、または上記天然物あるいは天然物由来
のオイルと合成オイルの混合オイルなどにも適用することが可能である。

（実施の形態７）
また、機械的特性を上げるために、上記オイルに種々の添加剤を加えることがある。当発明は、ベンゾトリアゾールなどの銅不活性化剤、硫黄系極圧添加剤、ハロゲン系極圧添加剤、りん系極圧添加剤、有機金属化合物系極圧添加剤、およびこれらの組み合わせからなる極圧添加剤などを有効量配合したロータリー圧縮機にも適用することも可能である。

以上のように、本発明のロータリー圧縮機によれば、ピストンが１回転する間にピストン端面との摺動面にオイルが供給される領域が確保されるため、ピストン端面との摺動面に安定してオイルが供給され、信頼性の高いロータリー圧縮機が得られるので空気調和機のほかに、除湿機や乾燥機、ヒートポンプ式給湯機等の用途にも適用できる。

本発明実施の形態に係るロータリー圧縮機の断面図 本発明実施の形態に係るピストンとシリンダの位置関係を示した断面図 本発明実施の形態５に係るピストン内径側面取りの断面図

符号の説明

１ 密閉容器
２ 上部マフラー室
３ 下部マフラー室
４ 主軸受
５ 上シリンダ
６ 中間仕切板
７ 下シリンダ
８ 副軸受
９ シャフト
１０ ピストン
１１ ベーン
１２ オイルピックアップ
１３ 回転子
１４ 固定子
１６ オイル
１７ オイル供給領域

Claims (7)

1. 密閉容器内に電動機部およびこの電動機部と連結される圧縮機構部および底部にオイルを収納し、前記圧縮機構部は複数の円筒状シリンダとその複数のシリンダを仕切っている中間仕切板と前記複数の円筒状シリンダの両端面に圧縮室を構成する主軸受と副軸受と前記圧縮室内で公転運動するピストンと前記ピストンに公転運動を与える前記電動機と結合しているシャフトと前記複数のシリンダの円筒状内周面をさらに複数の密閉空間に仕切るベーンを構成要素に持つロータリー圧縮機で、シャフト偏心量Ｅｓ、ピストン厚みＴｐ、ピストン内周側径方向面取りｔで与えられる時、（２・Ｅｓ）／（Ｔｐ−ｔ）の式で求められる値が１より大きくなるように形成してなるロータリー圧縮機。
2. 塩素を含まないＨＦＣ等を冷媒に用いた請求項１に記載のロータリー圧縮機。
3. 二酸化炭素やアンモニアやヘリウム等の自然冷媒を冷媒に用いた請求項１に記載のロータリー圧縮機。
4. ＨＦＯ−１２３４ｙｆやその混合冷媒を冷媒に用いた請求項１に記載のロータリー圧縮機。
5. ピストンの内周側面取りは、多段形の断面を有する請求項１から４いずれか１項に記載のロータリー圧縮機。
6. オイルに、ナフテン油、パラフィン油、アルキルベンゼン油などの天然物あるいは天然物由来のオイル、およびポリエーテル系油、ポリオールエステル系油などの合成オイル、または上記天然物あるいは天然物由来のオイルと合成オイルの混合オイルを使用した請求項１から５いずれか１項に記載のロータリー圧縮機。
7. オイルに、ベンゾトリアゾールなどの銅不活性化剤、硫黄系極圧添加剤、ハロゲン系極圧添加剤、りん系極圧添加剤、有機金属化合物系極圧添加剤、およびこれらの組み合わせからなる極圧添加剤など、その他の公知の添加剤を有効量配合した請求項１から５いずれか１項に記載のロータリー圧縮機。