JP2020070748A

JP2020070748A - 回転式圧縮機

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Publication number: JP2020070748A
Application number: JP2018204992A
Authority: JP
Inventors: 隆造外島; Ryuzo Toshima; 公佑西村; Kosuke Nishimura; 翔太亀井; Shota Kamei
Original assignee: Daikin Industries Ltd
Current assignee: Daikin Industries Ltd
Priority date: 2018-10-31
Filing date: 2018-10-31
Publication date: 2020-05-07
Anticipated expiration: 2038-10-31
Also published as: JP6841272B2

Abstract

【課題】小型軽量化を図るとともに、圧縮機性能を向上させる。【解決手段】継手管（42）は、ケーシング（11）の貫通孔（15）に接続されてケーシング（11）の外部に延びている。吸入管（40）は、シリンダ（51）の吸入通路（56）に接続されて継手管（42）の内部を通ってケーシング（11）の外部に延びている。そして、シリンダ（51）の軸方向の長さＨ、吸入管（40）の内径Ｄ１、ケーシング（11）の貫通孔（15）の径Ｄ２が、１．１≦Ｈ／Ｄ１≦１．５、１．３≦Ｄ２／Ｄ１≦１．７という条件を満たすように設定されている。【選択図】図２

Description

本開示は、回転式圧縮機に関するものである。

従来より、ケーシング（密閉容器）内に、シリンダとピストンとを有する圧縮機構が収容された圧縮機が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１には、ケーシングの側壁のシリンダに対向した位置に吸入用孔を形成して継手管（ガイドパイプ）を接合し、継手管で吸入管を案内してシリンダに接続した構成が開示されている。

特開２００４−２７８５３号公報

ところで、従来のような、シリンダとピストンとを有する圧縮機構では、漏れ隙間を低減するためにシリンダを扁平にすると、吸入通路の面積が小さくなって吸入圧損が生じ易くなるという問題がある。また、継手管を接続するためにケーシングに形成した貫通孔の孔径が大きいと、圧力変形によって貫通孔周辺に応力が集中してしまうという問題がある。

しかしながら、従来の発明では、吸入通路の吸入圧損を抑えたり、ケーシングの貫通孔周辺の応力集中を抑えるための各種部材の最適な寸法関係については、何ら規定されていない。

本開示の目的は、小型軽量化を図るとともに、圧縮機性能を向上させることにある。

本開示の第１の態様は、ケーシング（11）と、該ケーシング（11）の内部に収容されたシリンダ（51）と、該シリンダ（51）の内部に収容されて該シリンダ（51）とともに圧縮室（55）を形成するピストン（60）と、該ピストン（60）を偏心運動させる駆動機構（20）とを備えた回転式圧縮機であって、前記シリンダ（51）には、前記圧縮室（55）に連通する吸入通路（56）が設けられ、前記ケーシング（11）には、貫通孔（15）が形成されており、前記ケーシング（11）の貫通孔（15）に接続されて該ケーシング（11）の外部に延びる継手管（42）と、前記吸入通路（56）に接続されるとともに、前記継手管（42）の内部を通って前記ケーシング（11）の外部に延びる吸入管（40）とを備え、前記シリンダ（51）の軸方向の長さＨ、前記吸入管（40）の内径Ｄ１、前記ケーシング（11）の貫通孔（15）の径Ｄ２が、１．１≦Ｈ／Ｄ１≦１．５、１．３≦Ｄ２／Ｄ１≦１．７という条件を満たすように設定されているものである。

第１の態様では、継手管（42）は、ケーシング（11）の貫通孔（15）に接続されてケーシング（11）の外部に延びている。吸入管（40）は、シリンダ（51）の吸入通路（56）に接続されて継手管（42）の内部を通ってケーシング（11）の外部に延びている。そして、シリンダ（51）の軸方向の長さＨ、吸入管（40）の内径Ｄ１、ケーシング（11）の貫通孔（15）の径Ｄ２が、上述した条件を満たすように設定されている。

このように、シリンダ（51）を扁平にしても吸入通路（56）の面積を大きく確保できるように、シリンダ（51）の軸方向の長さと吸入管（40）の内径とを適切に設定することで、吸入通路（56）の吸入圧損を抑えて圧縮機性能を向上させることができる。

また、ケーシング（11）の貫通孔（15）を小さくして貫通孔（15）周辺の応力集中を抑えることができるように、貫通孔（15）と吸入管（40）の内径とを適切に設定することで、ケーシング（11）の強度を確保しつつケーシング（11）を薄肉化して、圧縮機の小型軽量化を図ることができる。

本開示の第２の態様は、第１の態様において、密閉容器（46）と、該密閉容器（46）と前記吸入管（40）とを接続する出口管（48）とを有するアキュムレータ（45）を備え、前記吸入管（40）の内径Ｄ１、前記アキュムレータ（45）の出口管（48）の内径Ｄ３が、０．８≦Ｄ３／Ｄ１≦１．２という条件を満たすように設定されているものである。

第２の態様では、吸入管（40）の内径Ｄ１、アキュムレータ（45）の出口管（48）の内径Ｄ３が、上述した条件を満たすように設定されている。

このように、吸入管（40）にアキュムレータ（45）の出口管（48）を接続したときの吸入圧損を抑えるように、吸入管（40）の内径と出口管（48）の内径とを設定するようにしている。

本開示の第３の態様は、第１又は第２の態様において、前記継手管（42）の管路途中には、段差部（43）が設けられているものである。

第３の態様では、継手管（42）の管路途中に段差部（43）を設けることで、継手管（42）の耐圧強度を高めることができる。

本開示の第４の態様は、第１乃至第３の態様のうち何れか１つにおいて、前記シリンダ（51）及び前記ピストン（60）は、軸方向に間隔をあけて２つ設けられているものである。

第４の態様では、シリンダ（51）及びピストン（60）が２つずつ設けられた二気筒の圧縮機（10）に対して、上述した条件を適用するようにしている。

図１は、本実施形態に係る回転式圧縮機の構成を示す縦断面図である。図２は、吸入管の周辺を一部拡大して示す縦断面図である。図３は、本変形例に係る回転式圧縮機の構成を示す縦断面図である。

《実施形態》
図１に示すように、本実施形態に係る圧縮機（10）は、全密閉型の回転式圧縮機である。圧縮機（10）は、冷媒が充填された冷媒回路（図示省略）に接続されている。冷媒回路では、蒸気圧縮式の冷凍サイクルが行われる。つまり、冷媒回路では、圧縮機（10）で圧縮された冷媒が、凝縮器で凝縮し、膨張弁で減圧された後、蒸発器で蒸発し、圧縮機（10）に吸入される。

圧縮機（10）は、ケーシング（11）と、ケーシング（11）の内部に収容された圧縮機構（50）と、圧縮機構（50）を駆動させる駆動機構（20）とを備えている。

ケーシング（11）は、縦長の円筒状の密閉容器で構成される。ケーシング（11）は、胴部（12）と、下部鏡板（13）と、上部鏡板（14）とを有している。胴部（12）は、上下に延びる円筒状に形成され、軸方向の両端が開口している。下部鏡板（13）は、胴部（12）の下端に固定されている。上部鏡板（14）は、胴部（12）の上端に固定されている。

胴部（12）の下部には、吸入管（40）が貫通して固定されている。上部鏡板（14）には、吐出管（16）が貫通して固定されている。なお、吸入管（40）周辺の詳細な構成については後述する。

ケーシング（11）の底部には、油貯留部（18）が形成されている。油貯留部（18）は、下部鏡板（13）及び胴部（12）の下部の内壁によって構成される。油貯留部（18）には、圧縮機構（50）や駆動軸（30）の摺動部を潤滑するための潤滑油（冷凍機油）が貯留される。

駆動機構（20）は、電動機（21）と、電動機（21）と連結する駆動軸（30）とを有する。電動機（21）は、圧縮機構（50）の上方に配置されている。電動機（21）は、固定子（22）と、回転子（23）とを有している。

固定子（22）は、ケーシング（11）の胴部（12）の内周面に固定されている。回転子（23）は、固定子（22）の内部を上下方向に貫通している。回転子（23）の軸心内部には、駆動軸（30）が固定される。電動機（21）が通電されると、回転子（23）とともに駆動軸（30）が回転駆動される。

駆動軸（30）は、ケーシング（11）の胴部（12）の軸心上に位置している。駆動軸（30）の下端には、給油ポンプ（30a）が取り付けられている。給油ポンプ（30a）は、油貯留部（18）に貯留された潤滑油を搬送する。搬送された潤滑油は、駆動軸（30）の内部の油通路（30b）を通じて、圧縮機構（50）や駆動軸（30）の摺動部へ供給される。

駆動軸（30）は、主軸部（31）と、主軸部（31）の回転中心から偏心した偏心部（32）とを有している。主軸部（31）の上部は、電動機（21）の回転子（23）に固定される。偏心部（32）の軸心は、主軸部（31）の軸心から所定量だけ偏心している。

主軸部（31）における偏心部（32）よりも上部は、後述するフロントヘッド（52）のフロント貫通口（52c）の内部に位置して回転可能に支持されている。主軸部（31）における偏心部（32）よりも下部は、リアヘッド（53）のリア貫通口（53c）の内部に位置して回転可能に支持されている。

圧縮機構（50）は、電動機（21）の下方に配置されている。圧縮機構（50）は、シリンダ（51）と、フロントヘッド（52）と、リアヘッド（53）と、ピストン（60）とを備えている。シリンダ（51）、フロントヘッド（52）、及びリアヘッド（53）は、締結部材（54）を介して一体化されている。

シリンダ（51）は、偏心部（32）の外周を覆う筒状の部材であって、ケーシング（11）の胴部（12）の下部の内周面に固定されている。シリンダ（51）は、扁平な略環状に形成され、その中央部には、円形状の圧縮室（55）が形成されている。シリンダ（51）には、径方向に延びる吸入通路（56）が形成されている。吸入通路（56）の流出端は、圧縮室（55）と連通し、吸入通路（56）の流入端には、吸入管（40）が接続されている。

ケーシング（11）の胴部（12）には、吸入通路（56）に対向する位置に貫通孔（15）が形成されている。ケーシング（11）の貫通孔（15）には、継手管（42）が接続されている。継手管（42）は、金属材料で形成された円筒状の部材であり、貫通孔（15）に嵌め込まれた状態でケーシング（11）の胴部（12）に接合されている。継手管（42）は、ケーシング（11）の胴部（12）からケーシング（11）の外部に向かって延びている。

吸入管（40）は、シリンダ（51）の吸入通路（56）に接続されるとともに、継手管（42）の内部を通ってケーシング（11）の外部に延びている。吸入管（40）の外周面は、ロウ材（44）によって継手管（42）の内周面にロウ付けされている（図２参照）。

継手管（42）の管路途中には、段差部（43）が設けられている。継手管（42）は、段差部（43）が設けられることにより、継手管（42）の流出側の外径が流入側の外径よりも小さく形成されている。

このように、継手管（42）の管路途中に段差部（43）を設けることで、継手管（42）の耐圧強度を高めることができる。また、継手管（42）の下流側の端部と接続されるケーシング（11）の貫通孔（15）の径が小さくなるので、圧力変形によって貫通孔（15）周辺に応力が集中するのを抑えることができる。

なお、継手管（42）の内部を延びる吸入管（40）の管路途中にも、継手管（42）の段差部（43）に対応して段差部が設けられている。

フロントヘッド（52）は、シリンダ（51）の上端部に積層されており、シリンダ（51）の内部空間を上方から覆うようにして配置されている。フロントヘッド（52）は、シリンダ（51）に積層する扁平な環状プレート部（52a）と、環状プレート部（52a）の径方向中央部から上方に突出する筒状突出部（52b）とを有している。環状プレート部（52a）及び筒状突出部（52b）の中央部には、主軸部（31）が貫通するようにフロント貫通口（52c）が形成されている。

フロントヘッド（52）には、環状プレート部（52a）を軸方向に貫通する吐出通路（図示省略）が形成されている。

リアヘッド（53）は、シリンダ（51）の下端部に積層されており、シリンダ（51）の内部空間を下方から覆うようにして配置されている。リアヘッド（53）は、シリンダ（51）に積層する扁平な環状プレート部（53a）と、環状プレート部（53a）の径方向中央部から下方に突出する筒状突出部（53b）とを有している。環状プレート部（52a）及び筒状突出部（52b）の中央部には、主軸部（31）が貫通するようにリア貫通口（53c）が形成されている。

ピストン（60）は、シリンダ（51）内部に収容されている。シリンダ（51）とピストン（60）とによって、圧縮室（55）が区画されている。ピストン（60）は、真円形の環状に形成され、その内部に円柱状の偏心部（32）が嵌め込まれている。圧縮室（55）の内部は、図示しないブレードによって低圧室と高圧室とに区画されている。

ピストン（60）は、駆動軸（30）の回転駆動に伴って、圧縮室（55）内で偏心回転する。ピストン（60）の偏心回転に伴い低圧室の容積が徐々に大きくなると、吸入管（40）を流れる冷媒が吸入通路（56）から低圧室へ吸入されていく。次に、低圧室が吸入通路（56）から遮断されると、遮断された空間が高圧室を構成する。次に、高圧室の容積が徐々に小さくなると、高圧室の内圧が上昇していく。高圧室の内圧が所定の圧力を超えると、高圧室の冷媒が吐出通路（図示省略）を通じて、圧縮機構（50）の外部へ流出する。この高圧冷媒は、ケーシング（11）の内部空間を上方へ流れ、電動機（21）のコアカット（図示省略）等を通過する。電動機（21）の上方に流出した高圧冷媒は、吐出管（16）より冷媒回路へ送られる。

〈アキュムレータの構成〉
圧縮機（10）の上流側には、アキュムレータ（45）が接続されている。アキュムレータ（45）は、圧縮機（10）に吸入される前の冷媒を一時的に貯留するとともに、冷媒ガスに含まれる液冷媒や冷凍機油を気液分離するものである。

アキュムレータ（45）は、密閉容器（46）と、密閉容器（46）に冷媒を流入させる入口管（47）と、密閉容器（46）から冷媒を流出させる出口管（48）とを有する。

密閉容器（46）は、縦長の円筒状の部材で構成されている。密閉容器（46）の上部には、入口管（47）が接続されている。入口管（47）の下端部は、密閉容器（46）の内部空間における上部寄りの位置に開口している。

密閉容器（46）の下部には、出口管（48）が接続されている。出口管（48）の上端部は、密閉容器（46）内を上方向に延びて密閉容器（46）の内部空間における上部寄りの位置に開口している。

出口管（48）の下端部は、密閉容器（46）の下端から下方に延びた後に、圧縮機（10）の吸入管（40）に向かって屈曲して吸入管（40）に接続されている。

〈各種部材の寸法関係について〉
ところで、シリンダ（51）とピストン（60）とを有する圧縮機構（50）では、漏れ隙間を低減するためにシリンダ（51）を扁平にすると、吸入通路（56）の面積が小さくなって吸入圧損が生じ易くなるという問題がある。また、継手管（42）を接続するためにケーシング（11）に形成した貫通孔（15）の孔径が大きいと、圧力変形によって貫通孔（15）周辺に応力が集中してしまうという問題がある。

そこで、本実施形態では、各種部材の最適な寸法関係について検討するようにした。具体的に、図２に示すように、シリンダ（51）を扁平にしても吸入通路（56）の面積を大きく確保できるように、シリンダ（51）の軸方向の長さＨと、吸入管（40）の内径Ｄ１とが、下記の（１）式を満たすように設定した。

１．１≦Ｈ／Ｄ１≦１．５・・・（１）
このように、（１）式を満たすことで、吸入通路（56）の吸入圧損を抑えて圧縮機性能を向上させることができる。

また、ケーシング（11）の貫通孔（15）を小さくして貫通孔（15）周辺の応力集中を抑えることができるように、吸入管（40）の内径Ｄ１と、ケーシング（11）の貫通孔（15）の径Ｄ２とが、下記の（２）式を満たすように設定した。

１．３≦Ｄ２／Ｄ１≦１．７・・・（２）
このように、（２）式を満たすことで、ケーシング（11）の強度を確保しつつケーシング（11）を薄肉化して、圧縮機の小型軽量化を図ることができる。

また、吸入管（40）にアキュムレータ（45）の出口管（48）を接続したときの吸入圧損を抑えるために、吸入管（40）の内径Ｄ１と、アキュムレータ（45）の出口管（48）の内径Ｄ３とが、下記の（３）式を満たすように設定した。

０．８≦Ｄ３／Ｄ１≦１．２・・・（３）
このように、（３）式を満たすことで、アキュムレータ（45）の出口管（48）から吸入管（40）に向かう冷媒の吸入圧損を抑えることができる。

−実施形態の効果−
本実施形態の圧縮機（10）は、ケーシング（11）と、ケーシング（11）の内部に収容されたシリンダ（51）と、シリンダ（51）の内部に収容されてシリンダ（51）とともに圧縮室（55）を形成するピストン（60）と、ピストン（60）を偏心運動させる駆動機構（20）とを備えている。そして、シリンダ（51）には、圧縮室（55）に連通する吸入通路（56）が設けられ、ケーシング（11）には、貫通孔（15）が形成されており、ケーシング（11）の貫通孔（15）に接続されてケーシング（11）の外部に延びる継手管（42）と、吸入通路（56）に接続されるとともに、継手管（42）の内部を通ってケーシング（11）の外部に延びる吸入管（40）とを備え、シリンダ（51）の軸方向の長さＨ、吸入管（40）の内径Ｄ１、ケーシング（11）の貫通孔（15）の径Ｄ２が、１．１≦Ｈ／Ｄ１≦１．５、１．３≦Ｄ２／Ｄ１≦１．７という条件を満たすように設定されている。

本実施形態では、継手管（42）は、ケーシング（11）の貫通孔（15）に接続されてケーシング（11）の外部に延びている。吸入管（40）は、シリンダ（51）の吸入通路（56）に接続されて継手管（42）の内部を通ってケーシング（11）の外部に延びている。そして、シリンダ（51）の軸方向の長さＨ、吸入管（40）の内径Ｄ１、ケーシング（11）の貫通孔（15）の径Ｄ２が、上述した条件を満たすように設定されている。

また、本実施形態の圧縮機（10）において、密閉容器（46）と、密閉容器（46）と吸入管（40）とを接続する出口管（48）とを有するアキュムレータ（45）を備え、吸入管（40）の内径Ｄ１、アキュムレータ（45）の出口管（48）の内径Ｄ３が、０．８≦Ｄ３／Ｄ１≦１．２という条件を満たすように設定されている。

本実施形態では、吸入管（40）の内径Ｄ１、アキュムレータ（45）の出口管（48）の内径Ｄ３が、上述した条件を満たすように設定されている。

また、本実施形態の圧縮機（10）において、継手管（42）の管路途中には、段差部（43）が設けられている。

本実施形態では、継手管（42）の管路途中に段差部（43）を設けることで、継手管（42）の耐圧強度を高めることができる。

《変形例》
本変形例では、図３に示すように、シリンダ（51）及びピストン（60）は、軸方向に間隔をあけて２つ設けられている。具体的に、圧縮機構（50）は、フロントヘッド（52）と、フロント側のシリンダ（51）と、ミドルプレート（58）と、リア側のシリンダ（51）と、リアヘッド（53）とが積層されて構成されている。

フロント側及びリア側のシリンダ（51）には、ピストン（60）がそれぞれ収容されている。フロント側及びリア側のシリンダ（51）には、径方向に延びる吸入通路（56）がそれぞれ形成されている。

駆動軸（30）には、フロント側及びリア側のピストン（60）に対応して、２つの偏心部（32）が設けられている。ピストン（60）には、偏心部（32）が嵌め込まれている。

ケーシング（11）の胴部（12）には、フロント側及びリア側の吸入通路（56）に対向する位置に貫通孔（15）がそれぞれ形成されている。ケーシング（11）の貫通孔（15）には、継手管（42）がそれぞれ接続されている。

吸入管（40）は、フロント側及びリア側のシリンダ（51）の吸入通路（56）にそれぞれ接続されるとともに、継手管（42）の内部を通ってケーシング（11）の外部に延びている。フロント側及びリア側の吸入管（40）には、アキュムレータ（45）の出口管（48）がそれぞれ接続されている。

このように、本変形例では、シリンダ（51）及びピストン（60）が２つずつ設けられた二気筒の圧縮機（10）を対象としている。そして、二気筒の圧縮機（10）においても、シリンダ（51）の軸方向の長さＨ、吸入管（40）の内径Ｄ１、ケーシング（11）の貫通孔（15）の径Ｄ２、アキュムレータ（45）の出口管（48）の内径Ｄ３が、上述した（１）〜（３）式を満たすように設定すればよい。

以上、実施形態及び変形例を説明したが、特許請求の範囲の趣旨及び範囲から逸脱することなく、形態や詳細の多様な変更が可能なことが理解されるであろう。また、以上の実施形態及び変形例は、本開示の対象の機能を損なわない限り、適宜組み合わせたり、置換したりしてもよい。

以上説明したように、本開示は、回転式圧縮機について有用である。

10 回転式圧縮機
11 ケーシング
15 貫通孔
20 駆動機構
40 吸入管
42 継手管
43 段差部
45 アキュムレータ
46 密閉容器
48 出口管
51 シリンダ
55 圧縮室
56 吸入通路
60 ピストン

Claims

ケーシング（11）と、該ケーシング（11）の内部に収容されたシリンダ（51）と、該シリンダ（51）の内部に収容されて該シリンダ（51）とともに圧縮室（55）を形成するピストン（60）と、該ピストン（60）を偏心運動させる駆動機構（20）とを備えた回転式圧縮機であって、
前記シリンダ（51）には、前記圧縮室（55）に連通する吸入通路（56）が設けられ、
前記ケーシング（11）には、貫通孔（15）が形成されており、
前記ケーシング（11）の貫通孔（15）に接続されて該ケーシング（11）の外部に延びる継手管（42）と、
前記吸入通路（56）に接続されるとともに、前記継手管（42）の内部を通って前記ケーシング（11）の外部に延びる吸入管（40）とを備え、
前記シリンダ（51）の軸方向の長さＨ、前記吸入管（40）の内径Ｄ１、前記ケーシング（11）の貫通孔（15）の径Ｄ２が、
１．１≦Ｈ／Ｄ１≦１．５
１．３≦Ｄ２／Ｄ１≦１．７
という条件を満たすように設定されていることを特徴とする回転式圧縮機。
請求項１において、
密閉容器（46）と、該密閉容器（46）と前記吸入管（40）とを接続する出口管（48）とを有するアキュムレータ（45）を備え、
前記吸入管（40）の内径Ｄ１、前記アキュムレータ（45）の出口管（48）の内径Ｄ３が、
０．８≦Ｄ３／Ｄ１≦１．２
という条件を満たすように設定されていることを特徴とする回転式圧縮機。
請求項１又は２において、
前記継手管（42）の管路途中には、段差部（43）が設けられていることを特徴とする回転式圧縮機。
請求項１乃至３のうち何れか１つにおいて、
前記シリンダ（51）及び前記ピストン（60）は、軸方向に間隔をあけて２つ設けられていることを特徴とする回転式圧縮機。