JP2010121481A - ロータリ圧縮機 - Google Patents

Abstract

【課題】シリンダの軸方向幅を薄くしても吸入路面積を大きくできて、吸入圧力の損失を低減させることができるようにする。
【解決手段】回転軸４上に偏芯軸部４ａ，４ｂが一体化され、この偏芯軸部４ａ，４ｂにピストン５ａ，５ｂとシリンダ２ａ，２ｂを備え、シリンダ２ａ，２ｂには圧縮室と吸入室を仕切るベーンを摺動自在に挿入するとともに、ベーンをピストン５ａ，５ｂに押接させる付勢手段を設け、さらにシリンダ２ａ，２ｂの吸入穴１１ｂ形状を、円周方向の長穴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えば冷凍装置、空調装置、給湯装置などに使用されるロータリ圧縮機に関する。

従来より、回転軸上に複数の偏芯軸部が一体化されて、これら偏芯軸部にピストンとシリンダを備え、このシリンダには圧縮室と吸入室を仕切るベーンを摺動自在に挿入するとともに、このベーンをピストンに押接させる付勢手段を設け、さらに偏芯軸部相互間に、回転軸が挿通される貫通穴を有し、各シリンダの間を仕切るとともに、各ピストンの側面と接触し合う仕切板が介装してなる多気筒ロータリ圧縮機は知られている（例えば、特許文献１及び特許文献２参照）。

このようなものにおいて、仕切板中央にある貫通穴は、一般に上下偏芯軸部の直径よりも大きく設定され、貫通穴に偏芯軸部を通過させて組立てられていた。一方、偏芯軸部に挿入されるピストンは、仕切板端面と接触することでガス漏れが防止されるようになっている。つまり、仕切板はガス漏れを防ぐシールとして機能する。

特開平５−０１０２７９号公報（図１） 特開平７−１０３１６８号公報（図２）

ところで、シリンダ内の有効容積を増加させるためには、偏芯軸部の偏芯量を増加させることが有効である。しかしながら、この場合、前述した従来の組立手順に従えば、貫通穴に偏芯軸部を通過させる仕切板の内径も大きくする必要があり、シール性を保持することが難しくなり、これが大容量化の妨げとなっていた。

また、シリンダの軸方向幅を薄くできれば、ロータリ圧縮機のシェル容積をさほど大きくすることなく多気筒化でき、かつガス漏れ流路の面積が減少し、漏れによる損失を低減させることができる。しかし、この場合には、シリンダの円形状のガス吸入穴の径を、シリンダ軸方向幅に合わせて小さくしなければならず、吸入圧力の損失につながっていた。

本発明の技術的課題は、シリンダの軸方向幅を薄くしても吸入路面積を大きくできて、吸入圧力の損失を低減させることができるようにすることにある。

本発明に係るロータリ圧縮機は、回転軸上に偏芯軸部が一体化され、この偏芯軸部にピストンとシリンダを備え、シリンダには圧縮室と吸入室を仕切るベーンを摺動自在に挿入するとともに、ベーンをピストンに押接させる付勢手段を設けたロータリ圧縮機であって、シリンダの吸入穴形状を、円周方向の長穴としたものである。

本発明に係るロータリ圧縮機においては、シリンダの吸入穴形状を、円周方向の長穴としたので、シリンダの軸方向幅を薄くしても、吸入路面積を大きくできて、吸入圧力の損失を低減させることが可能となる。そして、ロータリ圧縮機のシェル容積を大きくすることなく多気筒化でき、かつガス漏れ流路の面積を減少させることができ、漏れによる損失を低減させることが可能となる。

以下、図示実施形態により本発明を説明する。
図１は本発明の一実施形態に係るロータリ圧縮機すなわち多気筒ロータリ圧縮機の全体構成を示す縦断面図、図２はその圧縮機構部を拡大して示す縦断面図、図３は従来の手法に従って組立、かつ偏芯量増加した場合の問題点を比較例として示す圧縮機構部の縦断面図、図４は下側偏芯軸部を分割した場合の組付手順を示す工程図、図５はシリンダのガス吸入穴を従来と比較して示す模式図、図６は回転軸の各偏芯軸部間の形状を回転軸の基端側断面形状と比較して示す模式図である。

本実施形態のロータリ圧縮機すなわち多気筒ロータリ圧縮機１は、図１のように密閉容器であるシェル１ａ内に、圧縮要素と、この圧縮要素を駆動する電動機要素とを収納して構成され、例えば冷凍サイクルの低圧側の低温の蒸気冷媒を吸入マフラ８から吸入して圧縮し、高圧・高温の蒸気冷媒にして吐出管９から吐出する機能を有している。

これを更に詳述すると、電動機要素は、シェル１ａ内に固定された電動機固定子２１と、回転軸４に焼きばめられた電動機回転子２２とで構成され、外部から電力が供給されて駆動される。そのため、シェル１ａには、電力供給の中継点となるガラス端子１０が設けられている。

圧縮機構部は、仕切板３を挟む上側と下側に２つのシリンダ２ａ，２ｂが配置され、仕切板３によって上側シリンダ２ａと下側シリンダ２ｂが仕切られるように構成されている。上側シリンダ２ａと下側シリンダ２ｂには、回転軸４の１８０度位相がずれた偏芯軸部４ａ，４ｂにそれぞれ挿入されて偏芯運動可能なピストン５ａ，５ｂが設けられ、回転軸４が回転することによって偏芯回転が与えられるようになっているとともに、これらシリンダとピストン間に形成される空間を圧縮室と吸入室に仕切るベーン（図示せず）が摺動自在に挿入され、このベーンが付勢手段（図示せず）によってピストンに押接されるようになっている。そして、圧縮機構部は、回転運動を支える軸受６ａ，６ｂにより、両端を支持されるようになっている。

各シリンダ２ａ，２ｂの入力ポートとなるガス吸入穴１１ｂは、図５（ｂ）のようにいずれも円周方向の長穴に形成され、シリンダ２ａ，２ｂの軸方向幅を薄くしても、吸入路面積を大きくできて、吸入圧力の損失を低減させることができるようになっている。このため、本実施形態に係るシリンダ２ａ，２ｂは、図５（ａ）のガス吸入穴１１ａが円形に形成されている従来のシリンダと比較して、その軸方向幅を薄くでき、シェル１ａの容積を大きくすることなく多気筒化でき、かつガス漏れ流路の面積を減少させることができて、漏れによる損失を低減させることが可能となる。

また、図４のように回転軸４の各偏芯軸部４ａ，４ｂ間を分割し、これら偏芯軸部４ａ，４ｂ間に仕切板３を挿入後に、これら偏芯軸部４ａ，４ｂ相互を結合するようにすれば、図３のように仕切板３の貫通穴に偏芯軸部を通過させる従来の組立手順により製作される多気筒ロータリ圧縮機と比し、ピストン５ａ，５ｂと仕切板３間のシール性の保持が容易となり、偏芯量を拡大させることが可能になる。このとき、図６のように回転軸４の偏芯軸部４ａ，４ｂ間の軸部４ｃの断面形状を、例えば図６のような楕円形状など、回転軸４の基端側軸部４ｄの断面形状よりも大きくなるように構成することで、回転軸４の剛性を上げることも可能となる。

また、ベーン表面に二硫化モリブデン(MoS2)処理やパルソナイト処理といった微小な粒子を高速で吹き付け、表面粗さを小さくする処理を施してもよく、これによってシリンダとの間の摩擦を低減させることができ、さらに性能向上効果が得られる。

また、回転軸４の先端部４ｅの直径を基端側軸部４ｄの直径よりも細くしてもよく、この場合には、先端側の軸受６ｂとの間の接触面積を減らせることができて、摩擦低減など機械的損失の低減効果が得られる。

また、各偏芯軸部４ａ，４ｂを回転軸４とは別部材から構成し、組立時に仕切板３を挿入してから別部材で構成された各偏芯軸部４ａ，４ｂを回転軸４に圧入するようにしてもよく、この場合でもピストン５ａ，５ｂと仕切板３間のシール性の保持が容易となり、偏芯量を拡大させることが可能になる。

このように、本実施形態の多気筒ロータリ圧縮機によれば、各シリンダ２ａ，２ｂの入力ポートとなるガス吸入穴１１ｂを円周方向の長穴に形成するとともに、回転軸４の各偏芯軸部４ａ，４ｂ間を分割構造として回転軸４の偏芯軸部４ａ，４ｂ間の軸部４ｃの断面形状を基端側軸部４ｄの断面形状よりも大きくなるように構成したので、吸入圧力の損失の低減、及びシール漏れによる損失の低減効果が得られ、効率のよい圧縮状態を実現することができる。その結果、各シリンダ２ａ，２ｂの軸方向幅を薄くしつつ、有効容積を拡大することができる。

なお、ここでは多気筒ロータリ圧縮機を例に挙げて説明したが、シリンダの入力ポートとなるガス吸入穴を円周方向の長穴に形成して吸入圧力の損失を低減させ、シリンダの軸方向幅を薄くしつつ、有効容積を拡大させることについては、単気筒ロータリ圧縮機にも適用できることは言うまでもない。

本発明の一実施形態に係る多気筒ロータリ圧縮機の全体構成を示す縦断面図である。 本発明の一実施形態に係る多気筒ロータリ圧縮機の圧縮機構部を拡大して示す縦断面図である。 比較例の圧縮機構部の縦断面図である。 本発明の一実施形態に係る多気筒ロータリ圧縮機の下側偏芯軸部を分割した場合の組付手順を示す工程図である。 シリンダのガス吸入穴を従来と比較して示す模式図である。 本発明の一実施形態に係る多気筒ロータリ圧縮機の回転軸の各偏芯軸部間の形状を回転軸の基端側断面形状と比較して示す模式図である。

符号の説明

１ 多気筒ロータリ圧縮機、２ａ，２ｂ シリンダ、３ 仕切板、４ 回転軸、４ａ，４ｂ 偏芯軸部、４ｃ 偏芯軸部間の軸部、４ｅ 回転軸の先端部、５ａ，５ｂ ピストン、１１ｂ ガス吸入穴（シリンダの吸入穴）。

Claims (7)

1. 回転軸上に偏芯軸部が一体化され、この偏芯軸部にピストンとシリンダを備え、該シリンダには圧縮室と吸入室を仕切るベーンを摺動自在に挿入するとともに、該ベーンを前記ピストンに押接させる付勢手段を設けたロータリ圧縮機であって、
   前記シリンダの吸入穴形状を、円周方向の長穴としたことを特徴とするロータリ圧縮機。
2. 前記ピストンとシリンダを備えた偏芯軸部は、前記回転軸上に複数設けられ、
   これら偏芯軸部相互間に、前記回転軸が挿通される貫通穴を有し、各前記シリンダの間を仕切るとともに、各前記ピストンの側面と接触し合う仕切板が介装されてなることを特徴とする請求項１記載のロータリ圧縮機。
3. 前記回転軸の各偏芯軸部間を分割し、これら偏芯軸部間に仕切板を挿入後にこれら偏芯軸部相互を結合してなることを特徴とする請求項２記載のロータリ圧縮機。
4. 前記回転軸の各偏芯軸部間の断面形状を、当該回転軸の基端側断面形状よりも大きくしたことを特徴とする請求項３記載のロータリ圧縮機。
5. 前記回転軸の先端部の直径を基端部の直径よりも細くしたことを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載のロータリ圧縮機。
6. 前記偏芯軸部を前記回転軸とは別部材とし、組立時に前記偏芯軸部が前記仕切板の挿入後に圧入されることで、一体化されることを特徴とする請求項２記載のロータリ圧縮機。
7. 前記ベーンの表面に二硫化モリブデン処理やパルソナイト処理を施したことを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれかに記載のロータリ圧縮機。

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