JP2013119802A - ロータリ圧縮機 - Google Patents

Abstract

【課題】圧縮機構部の外側に存在する高温の吐出ガスや潤滑油に晒され受熱したシリンダの熱によって、吸入途中の作動流体加熱から体積効率の低下が生じ、圧縮機の効率を低下させる要因となっていた。
【解決手段】シリンダつば部５０に吸入ポート４０を囲む空間を設けることにより、断熱層を構成し、高温の吐出ガスや高温お潤滑油に接するシリンダつば部５０の熱を吸入ポート４０に伝達することを抑制し、吸入ポート４０の温度低下により高い体積効率を実現できる。
【選択図】図３

Description

本発明は、空調機、冷凍機、ブロワ、給湯機等に使用されるロータリ圧縮機に関するものである。

従来より、冷凍装置や空気調和装置などにおいては、蒸発器で蒸発したガス冷媒を吸入し、凝縮するために必要な圧力まで圧縮して冷媒回路中に高温高圧のガス冷媒を送り出す圧縮機が使用されている。このような圧縮機の一つとして、ロータリ圧縮機が知られている。

ロータリ圧縮機は、たとえば図８と図９に示すように、電動機２と圧縮機構部３をクランク軸３１で連結して密閉容器１内に収納したものである。また密閉容器の下部には圧縮機構部３を潤滑する潤滑油のオイル溜りがある。圧縮機構部３は、シリンダ３０とこのシリンダ３０の両端面を閉塞する上軸受３４ａの吐出側端板３４と下軸受３５ａの端板３５とで形成されたシリンダ室４２と、シリンダ３０内に上軸受３４ａおよび下軸受３５ａに支持されたクランク軸３１の偏芯部３１ａに嵌合されたピストン３２と、このピストン３２の外周にピストンの偏心回転に追従して往復運動し、前記シリンダ室４２を吸入室４９と圧縮室３９に仕切るベーン３３を備えている。一方、シリンダ３０には、吸入室４９に向けてガスを吸入する吸入ポート４０が開通され、上軸受３４ａには、吸入室４９から転じて形成される圧縮室３９からガスを吐出する吐出ポート３８が開通されている。吐出ポート３８は上軸受３４ａを貫通する平面視円形の孔として形成されており、吐出ポート３８の上面には所定の大きさ以上の圧力を受けた場合に解放される吐出弁３６が設けられており、この吐出弁３６を覆うカップマフラ−３７とで構成されている。吸入室側ではピストン３２の摺接部が吸入ポート４０を通過して吸入室を徐々に拡大しながら離れていき、吸入ポート４０から吸入室内にガスを吸入する。一方、作動流体を閉じ込んだ後の圧縮室側ではピストン３２の摺動部が吐出ポート３８へ圧縮室３９を徐々に縮小しながら近づいていき、所定圧力以上に圧縮された時点で吐出弁３６が開いて吐出ポート３８からガスを流出し、カップマフラ−３７より密閉容器１内に吐出される。オイル溜りの潤滑油はクランク軸３１の下端から油穴４１を通って、圧縮機構部を潤滑、シールを行い、一部は上軸受上端から排出され、高温の吐出されたガスと接触し、昇温されながらオイル溜りに戻り、他方はピストン３２の上下端面と吐出側端板３４、端板３５の隙間からシリンダ室内に供給され、圧縮室３９のシールを行った後、圧縮された高温のガスに混じり、密閉容器内に吐出され、密閉容器内の空間でガスと分離され、オイル溜り６に戻る。

特開平１−１１０８９０号公報

上記のようなロータリ圧縮機において、吸入した低圧・低温のガスは吐出ポート３８から吐出されるまでの間に高圧・高温のガスとなっており、それに隣接する圧縮機構部３も略高温側の温度に近い状態にある。さらに高温の潤滑油が圧縮機構部を加熱する。結果として、吸入されるガスが高温状態のシリンダ３０や吐出側端板３４、ピストン３２、ベーン３３等と接することにより、吸入ポートや吸入室において吸入ガス加熱による密度低下が生じ、圧縮機の体積効率低下に繋がってしまうといった問題を生じる。上記特許文献１では吸入ポートに断熱パイプを構成し、吸入されるガスの昇温を抑制しているが、部品が
増える、組立性が悪化する等の課題があった。

本発明は、前記課題を解決するもので、シリンダ外周のつば部の吸入ポート周りに空間を設けることで、断熱層を構成することにより、高温の吐出ガスや潤滑油に接するシリンダ外周のつば部の熱を吸入ポートに伝達することを抑制し、吸入ポートの温度低下により高い体積効率を低コストで実現できる圧縮機を提供することを目的とする。

前記従来の課題を解決するために、本発明のロータリ圧縮機は、シリンダ外周のつば部の吸入ポート周りに空間を設けることで、断熱層を構成する。

本発明の圧縮機は、上記の断熱層により高温の吐出ガスや潤滑油に接するシリンダ外周のつば部の熱を吸入ポートに伝達することを抑制し、吸入ガスの加熱を抑制することで高い体積効率を実現することができる。

本発明の実施の形態１におけるロータリ圧縮機の縦断面図 本発明の実施の形態１におけるロータリ圧縮機の圧縮機構部の拡大断面図 （ａ）本発明の実施の形態１における圧縮機構部を吸入ポート外側から見た図（ｂ）本発明の実施の形態１における圧縮機構部のシリンダの横断面図 （ａ）本発明の実施の形態２における圧縮機構部を吸入ポート外側から見た図（ｂ）本発明の実施の形態２における圧縮機構部のシリンダの横断面図 （ａ）本発明の実施の形態３における圧縮機構部を吸入ポート外側から見た図（ｂ）本発明の実施の形態３における圧縮機構部のシリンダの横断面図 （ａ）本発明の実施の形態５における圧縮機構部を吸入ポート外側から見た図（ｂ）本発明の実施の形態５における圧縮機構部のシリンダの横断面図 （ａ）本発明の実施の形態６における圧縮機構部を吸入ポート外側から見た図（ｂ）本発明の実施の形態６における圧縮機構部のシリンダの横断面図 従来のロータリ圧縮機の縦断面図 従来なロータリ圧縮機の圧縮機構部の拡大断面図

第１の発明は、シリンダ外周つば部に吸入ポートを囲む空間を設けたことを特徴とするロータリ圧縮機であって、空間により断熱層が出来、シリンダつば部から伝達してくる熱を遮り、吸入ガスの加熱が抑制され、体積効率が向上できる。

第２の発明は、第１の発明のロータリ圧縮機において、前記空間を吸入ポートの横に溝として構成したことを特徴とするロータリ圧縮機であって、加工しやすく、コスト面にも優れた圧縮機を実現できる。

第３の発明は、第１から２の発明のロータリ圧縮機において、前記シリンダの前記上軸受側に開口し、かつ前記下軸受側を閉塞したもので、潤滑油がたまる、よどみ空間とすることで、より断熱効果を得ることが出来る。

第４の発明は、第３のロータリ圧縮機において、前記溝を上軸受の端面で閉塞した構成としたもので、溝の中を閉空間にしたことで、断熱効果を更に上げることが出来る。

第５の発明は、第１から２の発明のロータリ圧縮機において、前記溝を前記下軸受側に開口し、かつ前記上軸受側を閉塞したもので、ガスが滞留することで、より断熱効果を得
ることが出来る。

第６の発明は、第２の発明のロータリ圧縮機において、前記溝をシリンダの外周面から構成したもので、溝の開口端を密閉容器の内壁でおおう構成となることで、閉塞に近い空間となり、断熱効果を上げることが出来る。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。

（実施の形態１）
図１は本発明の第１の実施の形態におけるロータリ圧縮機の縦断面図である。図２は本発明の第１の実施の形態における圧縮機構部の拡大図面である。

図１と図２においてロータリ圧縮機は、電動機２と圧縮機構部３をクランク軸３１で連結して密閉容器１内に収納したものでる。密閉容器１の底には冷凍機油が貯留され、圧縮機構部の一部が浸されている。圧縮機構部３は、シリンダ３０とこのシリンダ３０の両端面を閉塞するよう締結ボルト７で固定された上軸受３４ａの吐出側端板３４と下軸受３５ａの端板３５とで形成されたシリンダ室４２と、シリンダ３０内に上軸受３４ａおよび下軸受３５ａに支持されたクランク軸３１の偏芯部３１ａに嵌合されたピストン３２と、このピストン３２の外周に偏心回転に追従して往復運動し、シリンダ室４２を吸入室４９と圧縮室３９とに仕切るベーン３３を備えている。

一方、シリンダ３０には、吸入部に向けてガスを吸入する吸入ポート４０が開通され、上軸受３４ａには、吸入室４９から転じて形成される圧縮室３９からガスを吐出する吐出ポート３８が開通されている。吐出ポート３８は上軸受３４ａを貫通する平面視円形の孔として形成されており、吐出ポート３８の上面には所定の大きさ以上の圧力を受けた場合に解放される吐出弁３６が設けられており、この吐出弁３６を覆うカップマフラ−３７とで構成されている。

吸入室側ではピストン３２の摺接部が吸入ポート４０を通過して吸入室４９を徐々に拡大しながら離れていき、吸入ポート４０から吸入室内にガスを吸入する。一方、圧縮室側ではピストン３２の摺動部が吐出ポート３８へ圧縮室３９を徐々に縮小しながら近づいていき、所定圧力以上に圧縮された時点で吐出弁３６が開いて吐出ポート３８からガスを流出し、カップマフラ−３７より密閉容器１内に吐出される。密閉容器１内に吐出された高温のガスは密閉容器内の潤滑油を昇温させている。

図３は発明のロータリ圧縮機の圧縮機構部を吸入ポート外側から見た図と、そのシリンダの図である。シリンダ３０は、シリンダつば部５０に吸入ポート４０が構成されている。シリンダつば部５０に吸入ポート４０を囲む空間４８が構成される。この空間４８により、シリンダつば部５０の外壁から吸入ポート４０への熱抵抗が高まり、吸入ガスの加熱が低減され、高い体積効率を実現することを可能としている。

（実施の形態２）
図４は、本発明の第２の実施の形態におけるロータリ圧縮機の圧縮機構部を吸入ポート外側から見た図と、そのシリンダの図である。図４において図２と同じ構成要素については同じ符号を用い、同じ効果については説明を省略する。空間４８は吸入ポート４０の横に溝として構成している。この溝はシリンダつば部５０の上下端面へ開口している。この溝はシリンダ鋳造時の型により構成可能であるし、焼結金属製のシリンダであれば、容易に溝を型により構成できる。また工具により加工でも構成できる。と同時にシリンダつば部５０の外壁から吸入ポート４０への熱抵抗が高まり、吸入ガスの加熱が低減され、高い
体積効率を実現することを可能としている。

（実施の形態３）
図５は、本発明の第３の実施の形態におけるロータリ圧縮機の圧縮機構部を吸入ポート外側から見た図と、そのシリンダの図である。図５において図２と同じ構成要素については同じ符号を用い、同じ効果については説明を省略する。空間４８は吸入ポート４０の横に溝として構成している。空間４８はシリンダつば部５０の上軸受側に開口し、かつ下軸受側を閉塞している。この溝はシリンダ鋳造時の型により構成可能であるし、焼結金属製のシリンダであれば、容易に溝を型により構成できる。また工具により加工でも構成できる。と同時に溝の下軸受側が閉塞しているので、潤滑油が滞留し、シリンダつば部５０の外壁から吸入ポート４０への熱抵抗がさらに高まり、吸入ガスの加熱が低減され、高い体積効率を実現することを可能としている。

（実施の形態４）
実施の形態４は実施の形態３の構成に加えて、溝で構成される空間４８の開放されている上軸受側の開口面を上軸受３４ａの端面で、閉塞空間としたものである。これによりシリンダつば部５０の外壁から吸入ポート４０への熱抵抗がさらに高まり、吸入ガスの加熱が低減され、高い体積効率を実現することを可能としている。

（実施の形態５）
図６は、本発明の第５の実施の形態におけるロータリ圧縮機の圧縮機構部を吸入ポート外側から見た図と、そのシリンダの図である。図５において図２と同じ構成要素については同じ符号を用い、同じ効果については説明を省略する。空間４８はシリンダの横に溝として構成している。空間４８はシリンダつば部５０の下軸受側に開口し、かつ上軸受側を閉塞している。この溝はシリンダ鋳造時の型により構成可能であるし、焼結金属製のシリンダであれば、容易に溝を型により構成できる。また工具により加工でも構成できる。と同時に溝の下軸受側が閉塞しているので、潤滑油に溶け込んでいた冷媒ガスが発泡し、その溝に溜まることでシリンダつば部５０の外壁から吸入ポート４０への熱抵抗がさらに高まり、吸入ガスの加熱が低減され、高い体積効率を実現することを可能としている。

（実施の形態６）
図７は、本発明の第６の実施の形態におけるロータリ圧縮機の圧縮機構部を吸入ポート外側から見た図と、そのシリンダの図である。図５において図２と同じ構成要素については同じ符号を用い、同じ効果については説明を省略する。空間４８はシリンダの横に溝として構成している。空間４８はシリンダつば部の外周側へ開口したもので、開口端は密閉容器の内壁でおおう構成となることで、閉塞に近い空間となり、これによりシリンダつば部５０の外壁から吸入ポート４０への熱抵抗がさらに高まり、吸入ガスの加熱が低減され、高い体積効率を実現することを可能としている。

以上のように、本発明のロータリ圧縮機は、作動流体の漏れ損失や過剰給油による摺動損失と加熱損失を低減し、圧縮機の高効率化を図ることが可能となる。これにより、ＨＦＣ系冷媒等を用いたエアーコンディショナー用圧縮機のほかに、自然冷媒ＣＯ２を用いたエアーコンディショナーやヒートポンプ式給湯機などの用途にも適用できる。

１ 密閉容器
２ 電動機
３ 圧縮機構部
３０ シリンダ
３１ クランク軸
３１ａ 偏芯部
３２ ピストン
３３ ベーン
３４ 吐出側端板
３４ａ 上軸受
３５ 端板
３５ａ 下軸受
３６ 吐出弁
３７ カップマフラ−
３８ 吐出ポート
３９ 圧縮室
４９ 吸入室
４０ 吸入ポート
４１ 油穴
４２ シリンダ室
４８ 空間
５０ シリンダつば部

Claims (6)

1. 密閉容器内に電動機部と圧縮機構部を収納し、該圧縮機構部はシリンダと、シリンダの両端面に締結されてシリンダ室を形成する上軸受及び下軸受と、前記上軸受と下軸受との間に偏心部を設けたシャフトと、前記シャフトの偏心部に嵌合されるピストンと、該ピストンの外周面に当接して前記シリンダ室内を吸入室と圧縮室に仕切るベーンと、該ベーンの径方向外側に配置されるベーンバネと、前記シリンダに形成され、前記ベーンが往復運動するベーン溝と、前記ベーンバネが収納されるベーンバネ孔と、前記シリンダ室に臨む径方向の吸入ポートと、前記ベーン溝とベーンバネ孔と前記吸入ポートがおさめられた前記シリンダの外周つば部を有して構成されるロータリ圧縮機において、
   前記外周つば部に吸入ポートを囲む空間を設けたことを特徴とするロータリ圧縮機。
2. 前記空間を前記吸入ポートの横に溝として構成した請求項１に記載のロータリ圧縮機。
3. 前記溝を前記シリンダの前記上軸受側に開口し、かつ前記下軸受側を閉塞した請求項２に記載のロータリ圧縮機。
4. 前記溝を前記上軸受の端面で閉塞した請求項３に記載のロータリ圧縮機。
5. 前記溝をシリンダの前記下軸受側に開口し、かつ前記上軸受側を閉塞した請求項２に記載のロータリ圧縮機。
6. 前記溝をシリンダの外周面から構成した請求項２に記載のロータリ圧縮機。