JP2013245628A

JP2013245628A - ロータリ圧縮機

Info

Publication number: JP2013245628A
Application number: JP2012120881A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Ueda; 健史上田
Original assignee: Fujitsu General Ltd
Current assignee: Fujitsu General Ltd
Priority date: 2012-05-28
Filing date: 2012-05-28
Publication date: 2013-12-09

Abstract

【課題】環状溝を形成する作業性及び加工性に優れ、環状ピストンが変形しにくい圧縮部を有するロータリ圧縮機を得ること。
【解決手段】下部にオイルが貯留される密閉された縦置きの圧縮機筐体１０と、前記圧縮機筐体の上部に配置され偏心部１５２Ｓ、１５２Ｔを有する回転軸１５を駆動するモータ１１と、前記圧縮機筐体の下部に配置され、側方張出し部に放射状に吸入孔及びベーン溝が設けられた環状のシリンダ１２１Ｓ、１２１Ｔと、前記回転軸の偏心部に嵌合し前記環状のシリンダの内壁に沿って該シリンダ内を公転する環状ピストン１２５Ｓ、１２５Ｔと、前記ベーン溝内から前記シリンダ内に突出して前記環状ピストンに当接するベーンとを有し、圧縮冷媒ガスを前記圧縮機筐体内に吐出する圧縮部１２と、を備えるロータリ圧縮機１において、前記回転軸の偏心部の外周部に、環状溝１５２Ｓｍ、１５２Ｔｍを設けた。
【選択図】図１

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、回転軸の偏心部とそれに回転自在に嵌合されている環状ピストンとの摺動損失を低減するために、密閉容器内に電動機要素と、この電動機要素によって駆動される圧縮機要素をそれぞれ設け、前記圧縮機要素を構成する環状ピストンの内周側に環状溝を設け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２００９−６８３６０号公報

しかしながら、上記従来の技術によれば、環状ピストンの内周側に環状溝を形成するために、中ぐり盤等の専用の加工ツールを必要とし作業性が悪い、という問題がある。また、環状ピストンは、材料硬度が高く加工性が悪い、という問題がある。また、環状ピストンは、肉厚が薄いので、環状溝を設けると、熱及び圧力の影響により変形し易くなる、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、環状溝を形成する作業性及び加工性に優れ、環状ピストンが変形しにくい圧縮部を有す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、下部にオイルが貯留される密閉された縦置きの圧縮機筐体と、前記圧縮機筐体の上部に配置され偏心部を有する回転軸を駆動するモータと、前記圧縮機筐体の下部に配置され、側方張出し部に放射状に吸入孔及びベーン溝が設けられた環状のシリンダと、前記回転軸の偏心部に嵌合し前記環状のシリンダの内壁に沿って該シリンダ内を公転する環状ピストンと、前記ベーン溝内から前記シリンダ内に突出して前記環状ピストンに当接するベーンとを有し、圧縮冷媒ガスを前記圧縮機筐体内に吐出する圧縮部と、を備えるロータリ圧縮機において、前記回転軸の偏心部の外周部に、環状溝を設けたことを特徴とする。

本発明によれば、回転軸の偏心部と環状ピストンとの摺動損失を低減すると共に、環状溝を形成する作業性及び加工性に優れ、環状ピストンが変形しにくい圧縮部を有するロータリ圧縮機が得られる、という効果を奏する。

図１は、本発明に係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の圧縮部の上から見た横断面図である。

以下に、本発明に係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、本発明に係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の下部に配置された圧縮部１２と、圧縮機筐体１０の上部に配置され、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、円筒状に形成され、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、円筒状のステータ１１１の内部に配置され、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と並列に配置され第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。図２に示すように、第１、第２の圧縮部１２Ｓ、１２Ｔは、第１、第２側方張出し部１２２Ｓ、１２２Ｔに、放射状に第１、第２吸入孔１３５Ｓ、１３５Ｔ、第１、第２ベーン溝１２８Ｓ、１２８Ｔが設けられた環状の第１、第２シリンダ１２１Ｓ、１２１Ｔを備えている。

図２に示すように、第１、第２シリンダ１２１Ｓ、１２１Ｔには、モータ１１の回転軸１５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、摺動自在に嵌合されている。

図２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シリンダ１２１Ｓ、１２１Ｔ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スプリング穴１２４Ｓ、１２４Ｔが形成されている。第１、第２スプリング穴１２４Ｓ、１２４Ｔ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（図示せず）が挿入されている。ロータリ圧縮機１の起動時は、このベーンスプリングの反発力により、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に示す開口部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圧力導入路１２９Ｓ、１２９Ｔが形成されている。

第１、第２シリンダ１２１Ｓ、１２１Ｔ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１４０が配置され、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、閉塞している。第１シリンダ１２１Ｓの下端部には、下端板１６０Ｓが配置され、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１６０Ｔが配置され、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、副軸受部１６１Ｓが形成され、副軸受部１６１Ｓに、回転軸１５の副軸部１５１が回転自在に支持されている。上端板１６０Ｔには、主軸受部１６１Ｔが形成され、主軸受部１６１Ｔに、回転軸１５の主軸部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偏心部１５２Ｓと第２偏心部１５２Ｔとを備え、第１偏心部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偏心部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。第１吐出孔１９０Ｓ、第１吐出弁２００Ｓ及び第１吐出弁押さえ２０１Ｓは、下端板１６０Ｓの吐出弁部を構成している。

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が配置され、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が配置されている。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２吐出孔１９０Ｔ、第２吐出弁２００Ｔ及び第２吐出弁押さえ２０１Ｔは、上端板１６０Ｔの吐出弁部を構成している。

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、複数の通しボルト１７５等により一体に締結されている。通しボルト１７５等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、冷凍サイクルの蒸発器に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、冷凍サイクルの蒸発器に並列に接続されている。

圧縮機筐体１０の天部には、冷凍サイクルと接続し高圧冷媒ガスを冷凍サイクルの凝縮器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、冷凍サイクルの凝縮器に接続されている。

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（図示せず）により、回転軸１５の下端部に取付けられた給油パイプ１６から吸上げられ、圧縮部１２を循環し、摺動部品の潤滑を行なうと共に、圧縮部１２の微小隙間のシールをしている。

次に、図１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１に示すように、第１、第２偏心部１５２Ｓ、１５２Ｔの外周部の中央部には、夫々第１、第２環状溝１５２Ｓｍ、１５２Ｔｍが設けられている。第１、第２環状溝１５２Ｓｍ、１５２Ｔｍの溝幅Ｈ_２は、第１、第２偏心部１５２Ｓ、１５２Ｔの高さＨ_１の１／３程度とし、溝深さは、０．５ｍｍ程度とする。第１、第２偏心部１５２Ｓ、１５２Ｔに、夫々第１、第２環状溝１５２Ｓｍ、１５２Ｔｍを設け、第１、第２偏心部１５２Ｓ、１５２Ｔと第１、第２環状ピストン１２５Ｓ、１２５Ｔとの摺動面積を縮小させたので、摺動損失を低減することができる。

実施例のロータリ圧縮機１は、第１、第２偏心部１５２Ｓ、１５２Ｔの外周部の中央部に、夫々第１、第２環状溝１５２Ｓｍ、１５２Ｔｍを、旋盤等による切削加工で形成するので、従来例のように、第１、第２環状ピストン１２５Ｓ、１２５Ｔの内周側に環状溝を形成するのに比べ、中ぐり盤等の専用の加工ツールを必要とせず、作業性が良い。

また、通常、回転軸１５は、球状黒鉛鋳鉄により製作されるので、材料硬度の高いニッケルクロムモリブデン鋳鉄により製作された第１、第２環状ピストン１２５Ｓ、１２５Ｔの内周側を切削加工して環状溝を形成するのに比べ、加工性が良い。

また、第１、第２環状ピストン１２５Ｓ、１２５Ｔは、肉厚が薄いので、内周側に環状溝を設けると、熱及び圧力の影響により変形し易くなるが、第１、第２偏心部１５２Ｓ、１５２Ｔは、内部に空隙がなく肉厚が厚いので、第１、第２環状溝１５２Ｓｍ、１５２Ｔｍを設けても変形し易くなることはない。

また、実施例のロータリ圧縮機１では、上端板１６０Ｔの下面と第２偏心部１５２Ｔの上面との間の間隙Ｈ_３、第２偏心部１５２Ｔの下面と中間仕切板１４０の上面との間の間隙Ｈ_３及び中間仕切板１４０の下面と第１偏芯部１５２Ｓの上面との間の間隙Ｈ_３を、夫々０．３ｍｍ以上としている。

回転軸１５の剛性を高める目的で、大径の第１、第２偏心部１５２Ｓ、１５２Ｔの高さ（長さ）Ｈ_１を大きくすると、第１、第２環状ピストン１２５Ｓ、１２５Ｔと第１、第２偏心部１５２Ｓ、１５２Ｔとの摺動面積が大きくなって摺動損失が大きくなるので、従来、第１、第２環状ピストン１２５Ｓ、１２５Ｔの高さＨ_１を、第１、第２環状ピストン１２５Ｓ、１２５Ｔの高さより１〜２ｍｍ程度小さくし、両者の摺動面積を小さくし、上端板１６０Ｔの下面と第２偏心部１５２Ｔの上面との間の間隙Ｈ_３、第２偏心部１５２Ｔの下面と中間仕切板１４０の上面との間の間隙Ｈ_３及び中間仕切板１４０の下面と第１偏芯部１５２Ｓの上面との間の間隙Ｈ_３を、夫々１．０〜２．０ｍｍとしていた。

実施例のロータリ圧縮機１では、第１、第２偏心部１５２Ｓ、１５２Ｔの中央部に、夫々第１、第２環状溝１５２Ｓｍ、１５２Ｔｍを設け、両者の摺動面積を小さくしたので、第１、第２偏心部１５２Ｓ、１５２Ｔの高さ（長さ）Ｈ_１を大きくすることができ、上端板１６０Ｔの下面と第２偏心部１５２Ｔの上面との間の間隙Ｈ_３、第２偏心部１５２Ｔの下面と中間仕切板１４０の上面との間の間隙Ｈ_３及び中間仕切板１４の下面と第１偏芯部１５２Ｓの上面との間の間隙Ｈ_３を、夫々０．３ｍｍ以上とし、第１、第２偏心部１５２Ｓ、１５２Ｔの高さ（長さ）Ｈ_１を従来より大きくして、回転軸１５の剛性を高めている。

以上、本発明の実施例として、ツインロータリ圧縮機１について説明したが、本発明は、シングルロータリ圧縮機や２段圧縮ロータリ圧縮機等にも適用することができる。

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
１６給油パイプ
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（シリンダ）
１２１Ｔ第２シリンダ（シリンダ）
１２２Ｓ第１側方張出し部（側方張出し部）
１２２Ｔ第２側方張出し部（側方張出し部）
１２３Ｓ第１シリンダ内壁（シリンダ内壁）
１２３Ｔ第２シリンダ内壁（シリンダ内壁）
１２４Ｓ第１スプリング穴
１２４Ｔ第２スプリング穴
１２５Ｓ第１環状ピストン（環状ピストン）
１２５Ｔ第２環状ピストン（環状ピストン）
１２７Ｓ第１ベーン（ベーン）
１２７Ｔ第２ベーン（ベーン）
１２８Ｓ第１ベーン溝（ベーン溝）
１２８Ｔ第２ベーン溝（ベーン溝）
１２９Ｓ第１圧力導入路
１２９Ｔ第２圧力導入路
１３０Ｓ第１作動室（作動室）
１３０Ｔ第２作動室（作動室）
１３１Ｓ第１吸入室（吸入室）
１３１Ｔ第２吸入室（吸入室）
１３３Ｓ第１圧縮室（圧縮室）
１３３Ｔ第２圧縮室（圧縮室）
１３５Ｓ第１吸入孔（吸入孔）
１３５Ｔ第２吸入孔（吸入孔）
１３６冷媒通路
１４０中間仕切板
１５１副軸部
１５２Ｓ第１偏心部（偏心部）
１５２Ｓｍ第１環状溝
１５２Ｔ第２偏心部（偏心部）
１５２Ｔｍ第２環状溝
１５３主軸部
１６０Ｓ下端板（端板）
１６０Ｔ上端板（端板）
１６１Ｓ副軸受部
１６１Ｔ主軸受部
１７０Ｓ下マフラーカバー
１７０Ｔ上マフラーカバー
１７５通しボルト
１８０Ｓ下マフラー室
１８０Ｔ上マフラー室
１９０Ｓ第１吐出孔（吐出孔）
１９０Ｔ第２吐出孔（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
Ｒ第１、第２圧力導入路１２９Ｓ、１２９Ｔの開口部

Claims

下部にオイルが貯留される密閉された縦置きの圧縮機筐体と、
前記圧縮機筐体の上部に配置され偏心部を有する回転軸を駆動するモータと、
前記圧縮機筐体の下部に配置され、側方張出し部に放射状に吸入孔及びベーン溝が設けられた環状のシリンダと、前記回転軸の偏心部に嵌合し前記環状のシリンダの内壁に沿って該シリンダ内を公転する環状ピストンと、前記ベーン溝内から前記シリンダ内に突出して前記環状ピストンに当接するベーンとを有し、圧縮冷媒ガスを前記圧縮機筐体内に吐出する圧縮部と、
を備えるロータリ圧縮機において、
前記回転軸の偏心部の外周部に、環状溝を設けたことを特徴とするロータリ圧縮機。
前記環状溝は、前記偏心部の外周部の中央部に設けたことを特徴とする請求項１に記載のロータリ圧縮機。