JP2012202236A

JP2012202236A - ロータリ圧縮機

Info

Publication number: JP2012202236A
Application number: JP2011064983A
Authority: JP
Inventors: Masaki Fujino; 正樹藤野
Original assignee: Fujitsu General Ltd
Current assignee: Fujitsu General Ltd
Priority date: 2011-03-23
Filing date: 2011-03-23
Publication date: 2012-10-22

Abstract

【課題】バレル研磨によりスプリング坐面のエッジを除去したベーンを備えるロータリ圧縮機を得ること。
【解決手段】ベーン溝が設けられた環状のシリンダと、回転軸の偏芯部に嵌合され前記シリンダのシリンダ内壁に沿って該シリンダ内を公転し前記シリンダ内壁との間に作動室を形成する環状ピストンと、前記ベーン溝内から前記作動室内に突出して前記環状ピストンに当接し該作動室を吸入室と圧縮室とに区画するベーンと、前記シリンダの外周部から前記ベーン溝に連通するように形成されたスプリング穴に挿入され前記ベーンの背面を押圧するベーンスプリングと、を備えて成る圧縮部を有するロータリ圧縮機において、前記ベーンの背面は、中央部に、前記ベーンスプリングに挿入される先細の凸部が形成され、該凸部の周囲のスプリング坐面は、平坦面となっている。
【選択図】図３

Description

本発明は、空気調和機の冷凍サイクルに使用されるロータリ圧縮機に関する。

従来、ベーンのベーンスプリングが当接する端部にベーンスプリングが係合するテーパー状のリング溝を設け、リング溝低部の外周円をベーンスプリングの外径と、内周円をベーンスプリングの内径と同径としたロータリ圧縮機が開示されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０００−３０３９７７号公報

しかしながら、上記従来の技術によれば、ベーンスプリングが係合するテーパー状のリング溝の底部の溝幅が狭いため、リング溝の底部をバレル研磨するときに砥石が入らず、リング溝の底部にエッジ（バリ）が残り、ロータリ圧縮機の運転中にエッジ（バリ）の欠けが発生し、その欠け片で圧縮部が異常摩耗を起こす、という問題がある。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、底部に砥石が入るようにし、バレル研磨によりスプリング坐面のエッジ（バリ）を除去したベーンを備えるロータリ圧縮機を得ることを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、吸入孔及びベーン溝が設けられた環状のシリンダと、前記シリンダの端部を閉塞する閉塞板と、モータにより回転駆動される回転軸の偏芯部に嵌合され前記シリンダのシリンダ内壁に沿って該シリンダ内を公転し前記シリンダ内壁との間に作動室を形成する環状ピストンと、前記シリンダに設けられたベーン溝内から前記作動室内に突出して前記環状ピストンに当接し該作動室を吸入室と圧縮室とに区画するベーンと、前記シリンダの外周部から前記ベーン溝に連通するように形成されたスプリング穴に挿入され前記ベーンの背面を押圧するベーンスプリングと、を備えて成る圧縮部を有するロータリ圧縮機において、前記ベーンの背面は、中央部に、前記ベーンスプリングに挿入される先細の凸部が形成され、該凸部の周囲のスプリング坐面は、平坦面となっていることを特徴とする。

本発明にかかるロータリ圧縮機は、バレル研磨によりベーンのスプリング坐面のエッジ（バリ）を除去することができる、という効果を奏する。

図１は、本発明にかかるロータリ圧縮機の実施例を示す縦断面図である。図２は、第１、第２の圧縮部の横断面図である。図３は、第１、第２の圧縮部のベーン溝及びスプリング穴部分の縦断面図である。図４は、ベーン溝に嵌合された実施例のベーンを示す側面図である。

以下に、本発明にかかるロータリ圧縮機の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。

図１は、本発明にかかるロータリ圧縮機の実施例を示す縦断面図であり、図２は、第１、第２の圧縮部の横断面図であり、図３は、第１、第２の圧縮部のベーン溝及びスプリング穴部分の縦断面図であり、図４は、ベーン溝に嵌合された実施例のベーンを示す側面図である。

図１に示すように、実施例のロータリ圧縮機１は、密閉された縦置き円筒状の圧縮機筐体１０の下部に設置された圧縮部１２と、圧縮機筐体１０の上部に設置され、回転軸１５を介して圧縮部１２を駆動するモータ１１と、を備えている。

モータ１１のステータ１１１は、圧縮機筐体１０の内周面に焼きばめされて固定されている。モータ１１のロータ１１２は、ステータ１１１の中央部に配置され、モータ１１と圧縮部１２とを機械的に接続する回転軸１５に焼きばめされて固定されている。

圧縮部１２は、第１の圧縮部１２Ｓと、第１の圧縮部１２Ｓと並列に設置され第１の圧縮部１２Ｓの上側に積層された第２の圧縮部１２Ｔと、を備えている。第１、第２の圧縮部１２Ｓ、１２Ｔは、第１、第２吸入孔１３５Ｓ、１３５Ｔ、第１、第２ベーン溝１２８Ｓ、１２８Ｔ及び第１、第２背圧室１２９Ｓ、１２９Ｔを設けるための第１、第２張出し部１２２Ｓ、１２２Ｔを有する環状の第１、第２シリンダ１２１Ｓ、１２１Ｔを備えている。

図１及び図２に示すように、第１、第２シリンダ１２１Ｓ、１２１Ｔには、モータ１１と同心に、円形の第１、第２シリンダ内壁１２３Ｓ、１２３Ｔが形成されている。第１、第２シリンダ内壁１２３Ｓ、１２３Ｔ内には、シリンダ内径よりも小さい外径の環状の第１、第２環状ピストン１２５Ｓ、１２５Ｔが夫々配置され、第１、第２シリンダ内壁１２３Ｓ、１２３Ｔと、第１、第２環状ピストン１２５Ｓ、１２５Ｔとの間に、冷媒ガスを吸入し圧縮して吐出する第１、第２作動室１３０Ｓ、１３０Ｔ（圧縮空間）が形成される。

第１、第２シリンダ１２１Ｓ、１２１Ｔには、第１、第２シリンダ内壁１２３Ｓ、１２３Ｔから径方向に、シリンダ高さ全域に亘る第１、第２ベーン溝１２８Ｓ、１２８Ｔが形成され、第１、第２ベーン溝１２８Ｓ、１２８Ｔ内に、夫々平板状の第１、第２ベーン１２７Ｓ、１２７Ｔが、気密且つ摺動自在に嵌合されている。第１、第２ベーン１２７Ｓ、１２７Ｔの特徴的な形状については後述する。

図２及び図３に示すように、第１、第２ベーン溝１２８Ｓ、１２８Ｔの奥部には、第１、第２張出し部１２２Ｓ、１２２Ｔの外周部から第１、第２ベーン溝１２８Ｓ、１２８Ｔに連通するように第１、第２のスプリング穴１２８Ｓａ、１２８Ｔａが形成されている。第１、第２のスプリング穴１２８Ｓａ、１２８Ｔａには、第１、第２ベーン１２７Ｓ、１２７Ｔの背面を押圧するベーンスプリング１２６が挿入されている。常時は、このベーンスプリング１２６の反発力により、第１、第２ベーン１２７Ｓ、１２７Ｔが、第１、第２ベーン溝１２８Ｓ、１２８Ｔ内から第１、第２作動室１３０Ｓ、１３０Ｔ内に突出し、その先端が、第１、第２環状ピストン１２５Ｓ、１２５Ｔの外周面に当接し、第１、第２ベーン１２７Ｓ、１２７Ｔにより、第１、第２作動室１３０Ｓ、１３０Ｔ（圧縮空間）が、第１、第２吸入室１３１Ｓ、１３１Ｔと、第１、第２圧縮室１３３Ｓ、１３３Ｔとに区画される。

また、第１、第２シリンダ１２１Ｓ、１２１Ｔには、第１、第２ベーン溝１２８Ｓ、１２８Ｔの奥部と圧縮機筐体１０内とを、図１の開口部Ｒで連通して圧縮機筐体１０内の圧縮された冷媒ガスを導入し、第１、第２ベーン１２７Ｓ、１２７Ｔに、冷媒ガスの圧力により背圧をかける第１、第２背圧室１２９Ｓ、１２９Ｔが形成されている。

第１、第２シリンダ１２１Ｓ、１２１Ｔの第１、第２張出し部１２２Ｓ、１２２Ｔには、第１、第２吸入室１３１Ｓ、１３１Ｔに外部から冷媒を吸入するために、第１、第２吸入室１３１Ｓ、１３１Ｔと外部とを連通させる第１、第２吸入孔１３５Ｓ、１３５Ｔが設けられている。

また、図１に示すように、第１シリンダ１２１Ｓと第２シリンダ１２１Ｔの間には、中間仕切板（閉塞板）１４０が設置され、第１シリンダ１２１Ｓの第１作動室１３０Ｓと第２シリンダ１２１Ｔの第２作動室１３０Ｔとを区画している。第１シリンダ１２１Ｓの下端部には、下端板（閉塞板）１６０Ｓが設置され、第１シリンダ１２１Ｓの第１作動室１３０Ｓを閉塞している。また、第２シリンダ１２１Ｔの上端部には、上端板（閉塞板）１６０Ｔが設置され、第２シリンダ１２１Ｔの第２作動室１３０Ｔを閉塞している。

下端板１６０Ｓには、下軸受部１６１Ｓが形成され、下軸受部１６１Ｓに、回転軸１５の下軸受支持部１５１が回転自在に支持されている。上端板１６０Ｔには、上軸受部１６１Ｔが形成され、上軸受部１６１Ｔに、回転軸１５の上軸受支持部１５３が回転自在に支持されている。

回転軸１５は、互いに１８０°位相をずらして偏心させた第１偏芯部１５２Ｓと第２偏芯部１５２Ｔとを備え、第１偏芯部１５２Ｓは、第１の圧縮部１２Ｓの第１環状ピストン１２５Ｓに回転自在に嵌合し、第２偏芯部１５２Ｔは、第２の圧縮部１２Ｔの第２環状ピストン１２５Ｔに回転自在に嵌合している。

回転軸１５が回転すると、第１、第２環状ピストン１２５Ｓ、１２５Ｔが、第１、第２シリンダ内壁１２３Ｓ、１２３Ｔに沿って第１、第２シリンダ１２１Ｓ、１２１Ｔ内を図２の反時計回りに公転し、これに追随して第１、第２ベーン１２７Ｓ、１２７Ｔが往復運動する。この第１、第２環状ピストン１２５Ｓ、１２５Ｔ及び第１、第２ベーン１２７Ｓ、１２７Ｔの運動により、第１、第２吸入室１３１Ｓ、１３１Ｔ及び第１、第２圧縮室１３３Ｓ、１３３Ｔの容積が連続的に変化し、圧縮部１２は、連続的に冷媒ガスを吸入し圧縮して吐出する。

図１に示すように、下端板１６０Ｓの下側には、下マフラーカバー１７０Ｓが配置され、下端板１６０Ｓとの間に下マフラー室１８０Ｓを形成している。そして、第１の圧縮部１２Ｓは、下マフラー室１８０Ｓに開口している。すなわち、下端板１６０Ｓの第１ベーン１２７Ｓ近傍には、第１シリンダ１２１Ｓの第１圧縮室１３３Ｓと下マフラー室１８０Ｓとを連通する第１吐出孔１９０Ｓ（図２参照）が設けられ、第１吐出孔１９０Ｓには、圧縮された冷媒ガスの逆流を防止する第１吐出弁２００Ｓが配置されている。

下マフラー室１８０Ｓは、環状に形成された１つの室であり、第１の圧縮部１２Ｓの吐出側を、下端板１６０Ｓ、第１シリンダ１２１Ｓ、中間仕切板１４０、第２シリンダ１２１Ｔ及び上端板１６０Ｔを貫通する冷媒通路１３６（図２参照）を通して上マフラー室１８０Ｔ内に連通させる連通路の一部である。下マフラー室１８０Ｓは、吐出冷媒ガスの圧力脈動を低減させる。また、第１吐出弁２００Ｓに重ねて、第１吐出弁２００Ｓの撓み開弁量を制限するための第１吐出弁押さえ２０１Ｓが、第１吐出弁２００Ｓとともにリベットにより固定されている。

図１に示すように、上端板１６０Ｔの上側には、上マフラーカバー１７０Ｔが設置され、上端板１６０Ｔとの間に上マフラー室１８０Ｔを形成している。上端板１６０Ｔの第２ベーン１２７Ｔ近傍には、第２シリンダ１２１Ｔの第２圧縮室１３３Ｔと上マフラー室１８０Ｔとを連通する第２吐出孔１９０Ｔ（図２参照）が設けられ、第２吐出孔１９０Ｔには、圧縮された冷媒ガスの逆流を防止する第２吐出弁２００Ｔが設置されている。

また、第２吐出弁２００Ｔに重ねて、第２吐出弁２００Ｔの撓み開弁量を制限するための第２吐出弁押さえ２０１Ｔが、第２吐出弁２００Ｔとともにリベットにより固定されている。上マフラー室１８０Ｔは、吐出冷媒の圧力脈動を低減させる。

第１シリンダ１２１Ｓ、下端板１６０Ｓ、下マフラーカバー１７０Ｓ、第２シリンダ１２１Ｔ、上端板１６０Ｔ、上マフラーカバー１７０Ｔ及び中間仕切板１４０は、ボルト１７５により一体に締結されている。ボルト１７５により一体に締結された圧縮部１２のうち、上端板１６０Ｔの外周部が、圧縮機筐体１０にスポット溶接により固着され、圧縮部１２を圧縮機筐体１０に固定している。

円筒状の圧縮機筐体１０の外周壁には、軸方向に離間して下部から順に、第１、第２貫通孔１０１、１０２が、第１、第２吸入管１０４、１０５を通すために設けられている。また、圧縮機筐体１０の外側部には、独立した円筒状の密閉容器からなるアキュムレータ２５が、アキュムホルダー２５２及びアキュムバンド２５３により保持されている。

アキュムレータ２５の天部中心には、冷凍サイクルの低圧側と接続するシステム接続管２５５が接続され、アキュムレータ２５の底部に設けられた底部貫通孔２５７には、一端がアキュムレータ２５の内部上方まで延設され、他端が、第１、第２吸入管１０４、１０５の他端に接続される第１、第２低圧連絡管３１Ｓ、３１Ｔが接続されている。

冷凍サイクルの低圧冷媒をアキュムレータ２５を介して第１、第２の圧縮部１２Ｓ、１２Ｔに導く第１、第２低圧連絡管３１Ｓ、３１Ｔは、吸入部としての第１、第２吸入管１０４、１０５を介して第１、第２シリンダ１２１Ｓ、１２１Ｔの第１、第２吸入孔１３５Ｓ、１３５Ｔ（図２参照）に接続されている。すなわち、第１、第２吸入孔１３５Ｓ、１３５Ｔは、冷凍サイクルの低圧側に並列に連通している。

圧縮機筐体１０の天部には、冷凍サイクルの高圧側と接続し高圧冷媒ガスを冷凍サイクルの高圧側に吐出する吐出部としての吐出管１０７が接続されている。すなわち、第１、第２吐出孔１９０Ｓ、１９０Ｔは、冷凍サイクルの高圧側に連通している。

圧縮機筐体１０内には、およそ第２シリンダ１２１Ｔの高さまで潤滑油が封入されている。また、潤滑油は、回転軸１５の下部に挿入された羽根ポンプ（図示しない）によって圧縮部１２を循環し、摺動部品の潤滑及び微小隙間によって圧縮冷媒の圧縮空間を区画している箇所のシールをしている。

次に、図４を参照して、実施例のロータリ圧縮機１の特徴的な構成について説明する。図４に示すように、第１、第２ベーン１２７Ｓ、１２７Ｔの背面は、中央部に、ベーンスプリング１２６に挿入される先細の凸部１２７Ｓａ、１２７Ｔａが形成され、凸部１２７Ｓａ、１２７Ｔａの周囲のスプリング坐面１２７Ｓｃ、１２７Ｔｃは、平坦面となっており、バレル研磨されている。

凸部１２７Ｓａ、１２７Ｔａの周囲のスプリング坐面１２７Ｓｃ、１２７Ｔｃが、平坦面となっているので、バレル研磨のための砥石が入り易く、バレル研磨により、機械加工時に残ったエッジ（バリ）を確実に除去することができ、ロータリ圧縮機１の運転時のベーンスプリング１２６との接触によるエッジ（バリ）の欠けの発生を防止することができる。

凸部１２７Ｓａ、１２７Ｔａの根元部の幅Ｈは、ベーンスプリング１２６の内径と等しいか少し小さくなっている。先細の凸部１２７Ｓａ、１２７Ｔａの側面１２７Ｓｂ、１２７Ｔｂの傾斜角αは、１０°≦α≦３０°の範囲内とするのがよい。

凸部１２７Ｓａ、１２７Ｔａの根元部の幅Ｈが、ベーンスプリング１２６の内径と等しいか少し小さくなっているので、凸部１２７Ｓａ、１２７Ｔａがベーンスプリング１２６を拘束し、ロータリ圧縮機１の運転時にベーンスプリングが踊ってしまうことはない。先細の凸部１２７Ｓａ、１２７Ｔａの側面１２７Ｓｂ、１２７Ｔｂの傾斜角αを、１０°≦α≦３０°の範囲内とすれば、ベーンスプリングが、凸部１２７Ｓａ、１２７Ｔａに対して上下にずれて挿入された場合でも、確実に嵌合させることができる。また、バレル研磨の砥石が、凸部１２７Ｓａ、１２７Ｔａの側面１２７Ｓｂ、１２７Ｔｂとスプリング坐面１２７Ｓｃ、１２７Ｔｃが交差する隅部（凸部１２７Ｓａ、１２７Ｔａの根元部）に入り易く、この隅部のエッジ（バリ）の取り残しを無くすことができる。

１ロータリ圧縮機
１０圧縮機筐体
１１モータ
１２圧縮部
１５回転軸
２５アキュムレータ
３１Ｓ第１低圧連絡管
３１Ｔ第２低圧連絡管
１０１第１貫通孔
１０２第２貫通孔
１０４第１吸入管
１０５第２吸入管
１０７吐出管（吐出部）
１１１ステータ
１１２ロータ
１２Ｓ第１の圧縮部
１２Ｔ第２の圧縮部
１２１Ｓ第１シリンダ
１２１Ｔ第２シリンダ
１２２Ｓ第１張出し部
１２２Ｔ第２張出し部
１２３Ｓ第１シリンダ内壁
１２３Ｔ第２シリンダ内壁
１２５Ｓ第１環状ピストン
１２５Ｔ第２環状ピストン
１２６ベーンスプリング
１２７Ｓ第１ベーン
１２７Ｔ第２ベーン
１２７Ｓａ、１２７Ｔａ凸部
１２７Ｓｂ、１２７Ｔｂ側面
１２７Ｓｃ、１２７Ｔｃスプリング坐面
１２８Ｓ第１ベーン溝
１２８Ｔ第２ベーン溝
１２８Ｓａ第１スプリング穴
１２８Ｔａ第２スプリング穴
１２９Ｓ第１背圧室
１２９Ｔ第２背圧室
１３０Ｓ第１作動室
１３０Ｔ第２作動室
１３１Ｓ第１吸入室
１３１Ｔ第２吸入室
１３３Ｓ第１圧縮室
１３３Ｔ第２圧縮室
１３５Ｓ第１吸入孔
１３５Ｔ第２吸入孔
１３６冷媒通路
１４０中間仕切板（閉塞板）
１５１下軸受支持部
１５２Ｓ第１偏芯部
１５２Ｔ第２偏芯部
１５３上軸受支持部
１６０Ｓ下端板（閉塞板）
１６０Ｔ上端板（閉塞板）
１６１Ｓ下軸受部
１６１Ｔ上軸受部
１７０Ｓ下マフラーカバー
１７０Ｔ上マフラーカバー
１７５ボルト
１８０Ｓ下マフラー室
１８０Ｔ上マフラー室
１９０Ｓ第１吐出孔
１９０Ｔ第２吐出孔
２００Ｓ第１吐出弁
２００Ｔ第２吐出弁
２０１Ｓ第１吐出弁押さえ
２０１Ｔ第２吐出弁押さえ
２５２アキュムホルダー
２５３アキュムバンド
２５５システム接続管
２５７底部貫通孔
Ｒ第１、第２背圧室の開口部

Claims

吸入孔及びベーン溝が設けられた環状のシリンダと、
前記シリンダの端部を閉塞する閉塞板と、
モータにより回転駆動される回転軸の偏芯部に嵌合され前記シリンダのシリンダ内壁に沿って該シリンダ内を公転し前記シリンダ内壁との間に作動室を形成する環状ピストンと、
前記シリンダに設けられたベーン溝内から前記作動室内に突出して前記環状ピストンに当接し該作動室を吸入室と圧縮室とに区画するベーンと、
前記シリンダの外周部から前記ベーン溝に連通するように形成されたスプリング穴に挿入され前記ベーンの背面を押圧するベーンスプリングと、
を備えて成る圧縮部を有するロータリ圧縮機において、
前記ベーンの背面は、中央部に、前記ベーンスプリングに挿入される先細の凸部が形成され、該凸部の周囲のスプリング坐面は、平坦面となっていることを特徴とするロータリ圧縮機。
前記先細の凸部の側面の傾斜角αは、１０°≦α≦３０°の範囲内にあることを特徴とする請求項１に記載のロータリ圧縮機。