JP2020176558A - ロータリ圧縮機 - Google Patents

Abstract

【課題】小型軽量化に伴う潤滑油の放出を抑えることで、オイル循環率の向上を図る。【解決手段】ハウジング２と、下部にシリンダ６０が支持され、ハウジング２内で鉛直方向に延びる回転シャフト３と、ハウジング２の上部蓋部２２を厚さ方向に貫通するとともに、下部１３Ａがハウジング２内に配置され、上部１３Ｂがハウジング２の外に配置され、ハウジング２内で圧縮された冷媒をハウジング２の外部へ吐出する吐出管１３と、を備え、吐出管１３の下端１３ａは回転シャフト３の上端３ａに対向する位置に近接して配置され、吐出管１３の内径をＤ（ｍｍ）としたときに、回転シャフト３の上端３ａと吐出管１３の下端１３ａとの間の距離Ｌ（ｍｍ）が下式（１）を満たす構成のロータリ圧縮機。[数１]Ｄ≦Ｌ≦５Ｄ【選択図】図１

Description

本発明は、ロータリ圧縮機に関する。

従来、密閉型の電動ロータリ圧縮機として、例えば特許文献１に示されるような、ハウジングと、下部にシリンダが支持され、ハウジング内で鉛直方向に延びる回転シャフトと、ハウジングの天壁部を厚さ方向に貫通するとともに、下部がハウジング内に配置され、上部が前記ハウジングの外に配置され、ハウジング内で圧縮された冷媒をハウジングの外部へ吐出する吐出管と、を備えたものが知られている。

特開２０１５−１７５７４号公報

しかしながら、従来のロータリ圧縮機では、小型化や軽量化が求められている。このようにロータリ圧縮機が小型軽量化されることによって空間が小さくなると、冷媒に混入され冷媒とともに循環する潤滑のための潤滑油の一部が吐出管を通してハウジング外に放出されやすくなり、オイル循環率が向上してしまうことから、その点で改善の余地があった。

本発明は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、小型軽量化に伴う潤滑油の放出を抑えることで、オイル循環率の低減を図ることができるロータリ圧縮機を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の一態様に係るロータリ圧縮機は、ハウジングと、下部にシリンダが支持され、前記ハウジング内で鉛直方向に延びる回転シャフトと、前記ハウジングの天壁部を厚さ方向に貫通するとともに、前記ハウジング内で圧縮された冷媒を前記ハウジングの外部へ吐出する吐出管と、を備え、前記吐出管の下端は前記回転シャフトの上端に対向する位置に近接して配置され、前記吐出管の内径をＤ（ｍｍ）としたときに、前記回転シャフトの上端と前記吐出管の下端との間の距離Ｌ（ｍｍ）が下式（１）を満たしている。

上記態様に係るロータリ圧縮機によれば、吐出管に回転シャフトを接近させ、回転シャフトの上端と吐出管の下端との間の距離Ｌを上記（１）式の範囲に設定することで、潤滑油を吐出管近傍で回転シャフトに衝突させ、油滴流速を減速させることができる。これにより、潤滑油が吐出管を介してハウジングの外に放出されることを抑えることができる。なお、上記距離ＬがＤより小さく吐出管と回転シャフトとが近接している場合には、圧縮された冷媒に圧力損失が生じ易くなる。また、上記距離Ｌが５Ｄより大きく吐出管と回転シャフトとが離れる場合には、潤滑油の放出量が多くなる。
このように、本態様に係るロータリ圧縮機では、小型軽量化に伴う潤滑油の放出を抑えることができることから、オイル循環率の低減を図ることができる。したがって、小型軽量化されたロータリ圧縮機であっても、オイル循環率を向上させることなく、運転することができる。

また、上記のロータリ圧縮機は、前記吐出管の内径Ｄは、下式（２）を満たす構成であってもよい。

この場合には、吐出管の内径Ｄを上記（２）式の範囲に設定することで、潤滑油を吐出管近傍で回転シャフトに衝突させ、油滴流速を減速させる作用をより効果的に発揮することができる。吐出管の内径Ｄが２ｍｍより小さい場合には、吐出管内径が小さくなることによる圧力損失が生じる。また、吐出管の内径Ｄが１５ｍｍより大きい場合には、潤滑油滴が吐出ガス流れに乗って吐出管へ流れる際に、回転シャフトと衝突する面積が減少し、潤滑油滴の流速を減速させることができず、現在の市場流動品とオイル循環率が変わらない。

本発明のロータリ圧縮機によれば、小型軽量化に伴う潤滑油の放出を抑えることで、オイル循環率の低減を図ることができる。

本発明の実施形態によるロータリ圧縮機の構成を示した縦断面図である。

以下、本発明の実施形態によるロータリ圧縮機について、図面に基づいて説明する。かかる実施形態は、本発明の一態様を示すものであり、この発明を限定するものではなく、本発明の技術的思想の範囲内で任意に変更可能である。

図１に示すように、本実施形態によるロータリ圧縮機（以下、単に圧縮機１という）は、例えば空気調和機や冷凍装置などに用いられる密閉型の電動ロータリ圧縮機を一例としており、圧縮機本体１０と、吸入管１１と、アキュムレータ１２と、を備えている。

圧縮機本体１０は、ハウジング２と、回転シャフト３と、上部軸受４Ａと、下部軸受４Ｂと、電動モータ５と、ロータリ圧縮部６と、を有する。ロータリ圧縮部６には、ハウジング２内においてディスク状のシリンダ６０が設けられている。
ここで、ハウジング２の中心軸とは回転シャフト３とは鉛直方向（上下方向）に延在する共通軸上に配置され、この共通軸を以下、回転軸線Ｏという。回転シャフト３は、延在方向が上下方向となるように配置され、ハウジング２内において回転軸線Ｏ回りに回転可能に収容されている。

ハウジング２は、密閉型で上下方向に延在している。ハウジング２は、円筒状をなす本体部２１と、本体部２１の上下の開口を閉塞する上部蓋部２２（天壁部）及び下部蓋部２３と、を有する。ハウジング２は、側壁下部におけるシリンダ６０の外周面に対向する位置に、開口部２４が形成されている。シリンダ６０には、開口部２４に対向した位置において、シリンダ６０内の所定位置まで連通する吸入ポート２５が形成されている。

ハウジング２の底部には、油（潤滑油）が溜められることで、油溜まりが形成されている。潤滑油の初期封入時における油溜まりの液面は、ロータリ圧縮部６の上方に位置している。これにより、ロータリ圧縮部６は、油溜まりの中で駆動される。

上部蓋部２２には、厚さ方向に貫通し、下部１３Ａがハウジング２内に配置されており、上部１３Ｂがハウジング２の外に配置された吐出管１３が設けられている。吐出管１３は、潤滑油を含み、かつ圧縮された冷媒をハウジング２の外部へ吐出する。

吐出管１３の下端１３ａは、回転シャフト３の上端３ａに対向する位置に近接して配置されている。本実施形態では、吐出管１３の管軸が回転軸線Ｏ（回転シャフト３の中心軸）と同軸に配置されているが、これらが同軸であることに制限されることはない。すなわち、回転軸線Ｏ方向から見て、回転シャフト３と吐出管１３とが互いにずれていてもよい。

そして、圧縮機１では、吐出管１３の内径をＤ（ｍｍ）としたときに、回転シャフト３の上端３ａと吐出管１３の下端１３ａとの間の距離Ｌ（ｍｍ）が下式（１）を満たすように設定されている。上記距離ＬがＤより小さく吐出管１３と回転シャフト３とが近接している場合には、圧縮された冷媒に圧力損失が生じ易くなる。また、上記距離Ｌが５Ｄより大きく吐出管１３と回転シャフト３とが離れる場合には、潤滑油の放出量が多くなる。
なお、吐出管１３の内径Ｄの範囲としては、下式（２）を満たすように設定されていることがより好ましい。つまり、吐出管１３の内径Ｄが２ｍｍより小さい場合には、吐出管内径が小さくなることによる圧力損失が生じる。また、吐出管１３の内径Ｄが１５ｍｍより大きい場合には、潤滑油滴が吐出ガス流れに乗って吐出管１３へ流れる際に、回転シャフト３と衝突する面積が減少し、潤滑油滴の流速を減速させることができず、現在の市場流動品とオイル循環率が変わらない。
また、吐出管１３の内径Ｄは、２．５ｍｍ以上１３ｍｍ以下（２．５ｍｍ≦Ｄ≦１３ｍｍ）であることがさらに好ましい。

ハウジング２の外部には、圧縮機本体１０に供給するに先立って冷媒を気液分離するためのアキュムレータ１２が設けられている。アキュムレータ１２は、ブラケット１４を介してハウジング２の外周面に固定されている。アキュムレータ１２には、内部の冷媒を圧縮機本体１０に吸入させるための上述した吸入管１１が設けられている。アキュムレータ１２に接続されている吸入管１１は、ハウジング２の開口部２４を通して、吸入ポート２５に接続されている。アキュムレータ１２は、吸入管１１を通じて冷媒の気相をロータリ圧縮部６へ供給する。

電動モータ５は、ハウジング２内の上下方向の中央部に収容されている。電動モータ５は、ロータ５１と、ステータ５２と、を有する。ロータ５１は、回転シャフト３の外周面に固定され、ロータリ圧縮部６の上方に配置されている。ステータ５２は、ロータ５１の外周面を囲むように配置され、ハウジング２の本体部２１の内面２１ａに固定されている。
このように構成とされた電動モータ５には、電源（図示せず）が接続されている。電動モータ５は、この電源からの電力によって回転シャフト３を回転させるように構成されている。

上部軸受４Ａと下部軸受４Ｂは、上下からロータリ圧縮部６を挟むように配置されている。上部軸受４Ａと下部軸受４Ｂは、それぞれ金属材料から形成され、ロータリ圧縮部６を構成するシリンダ６０にボルト６１で固定されている。
なお、回転シャフト３は、上部軸受４Ａと下部軸受４Ｂによって回転軸線Ｏ回りに回転自在に支持されている。

ロータリ圧縮部６は、電動モータ５の下方でハウジング２内の底部に配置されている。 ロータリ圧縮部６は、シリンダ６０と、偏心軸部６２と、ピストンロータ６３と、を有している。

シリンダ６０は、圧縮室６０Ａと、吸入孔６０Ｂと、吐出孔（図示せず）と、を有する。圧縮室６０Ａは、シリンダ６０の内部に形成されている。圧縮室６０Ａは、ピストンロータ６３を収容している。
シリンダ６０は、ハウジング２の本体部２１の内面２１ａに対して固定されている。

偏心軸部６２は、回転シャフト３の下端部に設けられ、ピストンロータ６３の内側において回転シャフト３の中心軸から直交する方向にオフセットした状態で設けられている。
ピストンロータ６３は、シリンダ６０の内径よりも小さい外径の円筒状をなしてシリンダ６０の内側に配置され、偏心軸部６２に挿入され固定されている。ピストンロータ６３は、回転シャフト３の回転に伴って回転軸線Ｏに対して偏心して回転する。

吸入孔６０Ｂは、冷媒をシリンダ６０の内部に流入可能とするための孔である。
吐出孔（図示せず）には、ハウジング２の中間圧とされた内部空間にロータリ圧縮部６で圧縮された冷媒が吐出される。

シリンダ６０には、圧縮室６０Ａを、２つに区切るとともに不図示の圧縮バネによって弾性的に押圧され、先端部をピストンロータ６３の外周面に常に押し付けた状態とするブレード（図示省略）が設けられている。

偏心軸部６２は、ピストンロータ６３の内径よりもわずかに小さな外径を有している。これにより、回転シャフト３が回転すると、偏心軸部６２が回転シャフト３回りに旋回し、ピストンロータ６３がシリンダ６０内で偏心転動する。

そして、このような圧縮機１においては、アキュムレータ１２内に冷媒を取り込み、その冷媒をアキュムレータ１２内で気液分離して、その気相を吸入管１１からシリンダ６０の吸入ポート２５を介してシリンダ６０の内部空間である圧縮室６０Ａに供給される。
そして、ピストンロータ６３の偏心転動により、圧縮室６０Ａの容積が徐々に減少して冷媒が圧縮される。シリンダ６０の所定の位置には、冷媒を吐出する吐出穴（図示省略）が形成されており、この吐出穴にはリード弁（図示省略）が備えられている。これにより、圧縮された冷媒の圧力が高まると、リード弁を押し開き、冷媒をシリンダ６０の外部に吐出する。吐出された冷媒は、ハウジング２の上部に設けられた吐出管１３から外部の図示しない配管に排出されるようになっている。

次に、上述したロータリ圧縮機の作用について、図面に基づいて具体的に説明する。
本実施形態による圧縮機１では、図１に示すように、吐出管１３に回転シャフト３を接近させ、回転シャフト３の上端３ａと吐出管１３の下端１３ａとの間の距離Ｌを上記（１）式の範囲に設定することで、潤滑油を吐出管１３近傍で回転シャフト３に衝突させ、油滴流速を減速させることができる。
これにより、潤滑油が吐出管１３を介してハウジング２の外に放出されることを抑えることができる。

また、本実施形態では、吐出管１３の内径Ｄを上記（２）式の範囲に設定することで、潤滑油を吐出管１３近傍で回転シャフト３に衝突させ、油滴流速を減速させる作用をより効果的に発揮することができる。

このように本実施形態による圧縮機１では、小型軽量化に伴う潤滑油の放出を抑えることができることから、オイル循環率の低減を図ることができる。したがって、小型軽量化されたロータリ圧縮機１であっても、オイル循環率を向上させることなく、運転することができる。

以上、本発明によるロータリ圧縮機の実施形態について説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。

例えば、本実施形態では、吐出管１３の内径Ｄを、上記（２）を満たすように設定されているが、この吐出管１３の内径Ｄの数値範囲を限定することなく回転シャフト３の上端３ａと吐出管１３の下端１３ａとの間の距離Ｌの設定のみで構成されていてもよい。

また、本実施形態では、ハウジング２における吐出管１３が貫通する天壁部として上部蓋部２２としているが、本体部２１と上部蓋部２２とが一体になった構成のハウジングの天壁部に吐出管１３が設けられていてもよい。

また、ハウジング２、回転シャフト３、上部軸受４Ａ、下部軸受４Ｂ、電動モータ５、ロータリ圧縮部６（シリンダ６０、偏心軸部６２、ピストンロータ６３）、アキュムレータ１２の形状、大きさ等の構成は、適宜な構成に設定することが可能である。

その他、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、上記した実施形態における構成要素を周知の構成要素に置き換えることは適宜可能であり、また、上記した実施形態を適宜組み合わせてもよい。

１ 圧縮機（ロータリ圧縮機）
２ ハウジング
３ 回転シャフト
３ａ 上端
４Ａ 上部軸受
４Ｂ 下部軸受
５ 電動モータ
６ ロータリ圧縮部
１０ 圧縮機本体
１２ アキュムレータ
１３ 吐出管
１３ａ 下端
２１ 本体部
２２ 上部蓋部（天壁部）
２３ 下部蓋部
６０ シリンダ
Ｏ 回転軸線

Claims (2)

1. ハウジングと、
   下部にシリンダが支持され、前記ハウジング内で鉛直方向に延びる回転シャフトと、
   前記ハウジングの天壁部を厚さ方向に貫通するとともに、前記ハウジング内で圧縮された冷媒を前記ハウジングの外部へ吐出する吐出管と、
   を備え、
   前記吐出管の下端は前記回転シャフトの上端に対向する位置に近接して配置され、
   前記吐出管の内径をＤ（ｍｍ）としたときに、前記回転シャフトの上端と前記吐出管の下端との間の距離Ｌ（ｍｍ）が下式（１）を満たすロータリ圧縮機。
   

   
2. 前記吐出管の内径Ｄは、下式（２）を満たす請求項１に記載のロータリ圧縮機。
   

   

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