JP4261999B2 - 横形密閉圧縮機 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、たとえば冷凍機や空気調和機の冷凍サイクルを構成する圧縮機に係わり、特に、横置き形の密閉圧縮機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
たとえば冷凍機や空気調和機に用いられる圧縮機として種々のタイプのものがあるが、中でも信頼性が高く、かつ運転騒音の小さいロータリ式圧縮機が多用されている。
通常のタイプとしては据付け面積が小さくてすむ縦長形状のものがほとんどであり、他の冷凍サイクル構成部品との配置やその他の特別な条件によっては、たとえば、［特許文献１］に開示されるような横置きタイプの密閉圧縮機が用いられる。
【０００３】
この種の圧縮機は、横長形状の密閉容器内に軸方向を水平に向けた電動圧縮機本体が収容される。上記電動圧縮機本体は、軸受けを介して支持される回転軸の一端部に圧縮機構部が設けられ、他端部に電動機部が設けられてなる。
【０００４】
【特許文献１】
実公昭６１−８０３８５号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記密閉容器内には潤滑油が集溜されていて、上記圧縮機構部の一部が潤滑油に浸漬状態にあり、この圧縮機構部の側部に設けられる上記電動機部の一部も潤滑油に浸漬している。
上記回転軸の回転にともなって潤滑油を吸い上げ、圧縮機構部を構成する各摺動部に給油する。このとき、電動機部を構成するローターが潤滑油に浸漬していると、回転軸と同時に回転するローターが潤滑油を跳ね上げてしまい、これらの回転抵抗となる。
【０００６】
圧縮効率の低下をきたすとともに、圧縮機構部に充分な給油ができなくなる虞れがある。そのため従来は、ローターが潤滑油に浸漬しない程度の潤滑油を封入することによる対策をなしており、横置き型の密閉圧縮機の場合は縦型の密閉圧縮機と比較して潤滑油の封入量が少ないことが特徴である。
特に、ロータリ式圧縮機の場合は、圧縮機構部に給油された潤滑油が、圧縮機構部で圧縮されたガスとともに一旦密閉容器内に吐出され、密閉容器内に充満したあと吐出管から外部に吐出される、ケース内高圧型である。
【０００７】
ロータリ式圧縮機のように、ケース内高圧型で横形密閉圧縮機は潤滑油の封入量が少ないうえに、潤滑油分が圧縮ガスに含まれたまま外部に吐出され易く、潤滑油量が不足して圧縮機構部における潤滑性を確保し難い傾向にある。そのため、密閉容器内で圧縮ガスに含まれる潤滑油分を効率よく回収することが重要な課題となっている。
【０００８】
本発明は、上記事情を考慮してなされたものであり、その目的とするところは、圧縮機構部で圧縮されたガスに含まれる潤滑油分を密閉容器内で効率よく回収して充分な潤滑油量を保持し、圧縮機構部における潤滑性を向上させ、高い信頼性を得られる横形密閉圧縮機を提供しようとするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を満足するため本発明の横形密閉圧縮機は、内底部に潤滑油を集溜する油溜り部を備えた横長形状の密閉容器と、この密閉容器内に収容され水平方向に回転自在に支持される回転軸と、この回転軸の一端部に設けられる圧縮機構部および回転軸の他端部に設けられる電動機部とからなる電動圧縮機本体と、圧縮機構部と電動機部との境部でかつ圧縮機構部の一部に重ね合わせて設けられ密閉容器内を二分して一方側を圧縮機構部が位置する第１の空間部とし、他方側を電動機部が位置する第２の空間部とする圧力仕切板と、この圧力仕切板と圧縮機構部とに連通して設けられ圧縮機構部で圧縮されて第２の空間部に吐出され充満する高圧ガスを第１の空間部へ導くガス案内通路とを具備し、圧力仕切板が重ね合わされる圧縮機構部はシリンダであり、このシリンダは鋳物製であって鋳物成形時に形成される鋳抜き部をガス案内通路とし、圧力仕切板に設けられるガス案内通路は、圧力仕切板を打抜き、かつ切起し加工による切起し片を備え、この切起し片はシリンダの鋳抜き部に挿入される。
【００１０】
このような課題を解決する手段を採用することにより、圧縮機構部で圧縮されたガスに含まれる潤滑油分を密閉容器内で効率よく回収して、充分な潤滑油量を保持できる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
図１はたとえば冷凍サイクルを構成するロータリ式の横形密閉圧縮機１の正面断面図、図２は同圧縮機１の側面断面図である。
図中、２は密閉容器であり、この密閉容器２内に電動圧縮機本体３が収容されている。上記密閉容器２の内底部は潤滑油を集溜する油溜り部Ｔとなっていて、上記電動圧縮機本体３の一部が油溜り部Ｔの潤滑油中に浸漬している。
【００１２】
この横形密閉圧縮機１の側部にはアキュムレータ（図示しない）が配置され、密閉容器２下部とは吸込み管６を介して連通される。ここでは２シリンダタイプであるので、２本の吸込み管６が接続される。
上記吸込み管６とは１８０度対称の位置に吐出冷媒管７が接続され、開口端部が密閉容器２内に臨ませられる。上記吐出冷媒管７は冷凍サイクルを構成する凝縮器と連通され、この凝縮器から膨張機構と蒸発器（以上、図示しない）を介して上記アキュームレータに連通され、これらで冷凍サイクルが構成される。
【００１３】
上記電動圧縮機本体３は、主軸受け１０と副軸受け１１を介して水平方向に回転自在に支持される回転軸１２と、この回転軸の一端部に設けられるロータリ式の圧縮機構部１３および、回転軸１２の他端部に設けられる電動機部１４とから構成される。
【００１４】
上記圧縮機構部１３は、中間仕切り板１５の左右両側に設けられる第１の圧縮機構部１３Ａと第２の圧縮機構部１３Ｂを備えてなる。第１の圧縮機構部１３Ａは中間仕切り板１５の左側である電動機部１４側にあり、第２の圧縮機構部１３Ｂは中間仕切り板１５の右側である反電動機部側にある。
上記第１、第２の圧縮機構部１３Ａ，１３Ｂは、それぞれ第１、第２のシリンダ１６ａ，１６ｂを備えている。第１のシリンダ１６ａは、外径が上記密閉容器２の内径とほぼ同一であり、密閉容器２内周壁に嵌合状態で取付けられる。第１のシリンダ１６ａの電動機部１４側の側面には、リング状の圧力仕切板１７が第１のシリンダ１６ａに重ね合わされた状態で取付けられる。
【００１５】
上記圧力仕切板１７の外径は第１のシリンダ１６ａと同様、密閉容器２の内径とほぼ同一に形成されていて、圧力仕切板１７が第１のシリンダ１６ａに重ね合わされているところから、第１のシリンダ１６ａと圧力仕切板１７とで密閉容器２内を左右に仕切ることになる。
上記シリンダ１６ａと圧力仕切板１７を境にして、密閉容器２内の一方側を上記圧縮機構部１３が位置する第１の空間部Ｓａと呼び、他方側を上記電動機部１４が位置する第２の空間部Ｓｂと呼ぶ。
【００１６】
上記第１のシリンダ１６ａは鋳物製であって、この周辺部には複数の円弧状の鋳抜き部１８が所定間隔を存して設けられている。この鋳抜き部１８は、第１のシリンダ１６ａの鋳物成形時にガス抜き用として設けられていて、製品としての状態で鋳抜き部１８がそのまま残る。
上記圧力仕切板１７は、下部側が台状に切欠加工され、上記第１のシリンダ１６ａ下部側の鋳抜き部１８との組み合わせ位置から、潤滑油が連通する油連通孔１９となっている。
【００１７】
さらに、圧力仕切板１７上部で、第１のシリンダ１６ａ上部側の鋳抜き部１８と連通する位置にガス連通孔２０が設けられる。特に図２に示すように、円弧状に形成される鋳抜き部１８に対して、ガス連通孔２０は矩形状に形成され、しかもガス連通孔２０は鋳抜き部１８の一部に正しく対向して設けられる。
なお説明すると、ガス連通孔２０は矩形状のうちの上部辺を残して左右両辺と下部辺が打抜かれ、残された上部辺を折曲部とする切起し加工をなし、切起し片ａが一体に設けられる。
【００１８】
上記第１のシリンダ１６ａに設けられる鋳抜き部１８と、圧力仕切板１７に設けられるガス連通孔２０とでガス案内通路Ｋが形成され、このガス案内通路Ｋ中に上記切起し片ａが突出している。そして、ガス案内通路Ｋの長さをＬ、切起し片ａの高さ（突出量）をｈとしたとき、ガス案内通路Ｋの長さＬに対する切起し片ａの切起し高さｈの割合（ｈ／Ｌ）が１／２未満に設定されている。
【００１９】
一方、圧力仕切板１７の内径部には主軸受け１０が位置し、第１のシリンダ１６ａの一側面に取付け固定される。第１のシリンダ１６ａの他側面には中間仕切り板１５が密着する。第２のシリンダ１６ｂの外径は第１のシリンダ１６ａの外径よりも小さく、一部は外方に突出し周面が密閉容器２の内周面に密着する。
【００２０】
第２のシリンダ１６ｂの一側面に中間仕切り板１５が密着し、他側面に上記副軸受け１１が取付け固定される。上記主軸受け１０には第１の吐出カバー２２およびバルブカバー２３が取付けられ、上記副軸受け１１には第２の吐出カバー２４が取付けられている。
各シリンダ１６ａ，１６ｂの内径開口部は、左右両側を各軸受け１０，１１と中間仕切り板１５で囲まれるシリンダ室２５ａ，２５ｂとなっている。それぞれのシリンダ室２５ａ，２５ｂに対向する回転軸１２部位には、偏心ローラ２６ａ，２６ｂがシリンダ室内を偏心回転自在に嵌め込まれている。
【００２１】
第２の圧縮機構部１３Ｂのみ示すが、ローラ２６ｂ周面に軸方向に沿ってブレード２７の先端が弾性的に押圧された状態で接触し、各シリンダ室２５ａ，２５ｂ内を高圧側と低圧側に仕切っている。
上記アキュームレータと連通する２本の吸込み管６は密閉容器２を貫通し、各シリンダ１６ａ，１６ｂと密閉容器２に設けられる取付け用孔２８に挿入固着される。上記取付け用孔２８は上記シリンダ室２５ａ，２５ｂに対し開口していて、各吸込み管６はシリンダ室と直接的に連通する。
【００２２】
上記主軸受け１０と副軸受け１１には、各シリンダ室２５ａ，２５ｂと連通する吐出弁機構３０が設けられている。主軸受け１０に取付けられる第１の吐出カバー２２は主軸受けの吐出弁機構３０をカバーし、副軸受け１１に取付けられる第２の吐出カバー２４は副軸受けの吐出弁機構３０をカバーしている。
第１の吐出カバー２２はガス案内孔を備えていて、通過したガスを上記バルブカバー２３内に案内するようになっている。第２の吐出カバー２４には特にガス案内孔が設けられていない。
【００２３】
その代りに、図示していないが第１のシリンダ１６ａと中間仕切り板１５を介して第２のシリンダ１６ｂに連通する通路が設けられていて、第２の吐出カバー２４内に吐出されるガスを上記通路を介して第１の吐出カバー２２内に案内するようになっている。
すなわち、第１の吐出カバー２２内には第１のシリンダ室２５ａで圧縮されたガスと、第２のシリンダ室２５ｂで圧縮されたガスとが合流し、第１の吐出カバー２２のガス案内孔からバルブカバー２３内に導かれる。
【００２４】
上記バルブカバー２３にはガス孔３１が設けられていて、合流したガスが流通して密閉容器２内に吐出案内される。なお、バルブカバー２３は電動機部１４側の第２の空間部Ｓｂに突出して設けられているので、上記ガス孔３１を介して吐出されるガスは第２の空間部Ｓｂに充満する。
一方、上記回転軸１２の副軸受け１１側端面から主軸受け１０対向部までに亘り、この中心軸に沿って給油用センター孔３３が設けられている。この給油用センター孔３３の中途部と、上記第１のシリンダ室２５ａと第２のシリンダ室２５ｂの偏心ローラ２６ａ，２６ｂの内側とをそれぞれ連通する油案内孔３４が設けられる。
【００２５】
給油用センター孔３３の回転軸１２端面開口部は上記第２の吐出カバー２４で閉成されていて、給油用センター孔３３は密閉構造となっている。上記第２の吐出カバー２４には油吸い上げ管３５が接続されていて、この開口端は上記給油用センター孔３３に対向している。
上記油吸い上げ管３５の他端部は、密閉容器２内底部の油溜り部Ｔに集溜する潤滑油中に浸漬される。したがって、油吸い上げ管３５から給油用センター孔３３と油案内孔３４とで給油路３６が構成され、油溜り部Ｔと第１・第２の圧縮機構部１３Ａ，１３Ｂの各摺動部と連通している。
【００２６】
図２のみに示すように、密閉容器２をインジェクション管４０が貫通して設けられる。インジェクション管４０の先端は上記中間仕切板１５に設けられる孔部に接続される。この孔部は、中間仕切板１５の外径と内径との略中間部において左右に分岐され、上記シリンダ室２５ａ，２５ｂにおいて開口している。
【００２７】
このインジェクション管４０は、上記凝縮器の冷媒導出側から分岐されていて、必要条件に応じて液冷媒の一部を直接シリンダ室２５ａ，２５ｂに導くことができる。
具体的には、予め上記密閉容器２の所定部位に孔部ｂが設けられていて、この孔部ｂに筒体からなるソケット４１の一端部が嵌め込まれ仮固定される。この状態で上記ソケット４１端部と密閉容器２とをロー付けなどの溶着手段で取付け固定する。
【００２８】
このとき、溶融したローが孔部ｂとソケット４１との隙間から密閉容器２の内面側に侵入し、かつ冷却して固形化すると、あとから密閉容器２内に組立てられた圧縮機構部１３を挿入するときに、特に第１のシリンダ１６ａの外周部が固形化したローに引っ掛って挿入が不可能になる虞れがある。
その一方で、溶融したローは液体状であるので、密閉容器２内面側への侵入を完全に阻止することは極めて困難である。そこで、予め、第１のシリンダ１６ａの外周部でソケット４１と対向する部位に切欠き部４２を設けておく。
【００２９】
上記ソケット４１の溶着にあたって、ある程度の量のローが密閉容器２の内周面側に侵入し固形化しても、第１のシリンダ１６ａを円滑に挿入できることとなり、作業に支障をきたすようなことはない。
これらの作業が終わったあと、上記ソケット４１にインジェクション管４０を挿通し、この先端部を中間仕切板１５に設けられる孔部に圧入固定する。ソケット４１の端部とインジェクション管４０とをロー付けなどの溶着手段で取付け固定すれば、インジェクション管４０の取付けが終了する。
【００３０】
再び図１に示すように、上記電動機部１４は、密閉容器２の内面に固定されたステータ４５と、このステータの内側に所定の隙間を介して配置され、かつ上記回転軸１２が介挿されるロータ４６とからなる。
【００３１】
このようにして構成される横形密閉圧縮機であって、電動機部１４に通電することにより回転軸１２が回転駆動され、冷凍サイクルからアキュームレータ４と２本の吸込み管６を介して圧縮機１に蒸発した冷媒ガスが導かれる。
第１、第２の圧縮機構部１３Ａ，１３Ｂにおける各シリンダ室２５ａ，２５ｂでは偏心ローラ２６ａ，２６ｂが偏心回転していて、各シリンダ室内に冷媒ガスを導入し、圧縮する。
【００３２】
圧縮され高圧化したガスは、それぞれ第１、第２の吐出カバー２２，２４内へ吐出される。全ての高圧ガスはバルブカバー２３に導かれて充満し、ここでマフラー効果が得られたあと、ガス孔３１を介して電動機部１４側である第２の空間部Ｓｂに放出される。
高圧ガスは第２の空間部Ｓｂで充満し、さらに圧力仕切板１７のガス連通孔２０と、第１のシリンダ１６ａの鋳抜き部１８とからなるガス案内通路Ｋを介して第１の空間部Ｓａへ導かれる。この第１の空間部Ｓａに充満する高圧ガスは、吐出冷媒管７から吐出され凝縮器に導かれて冷凍サイクルを構成する。
【００３３】
密閉容器２底部に形成される油溜り部Ｔにおいて、圧力仕切板１７と第１のシリンダ１６ａ下部で形成される油連通孔１９と鋳抜き部１８によって第１の空間部Ｓａと第２の空間部Ｓｂとが連通状態になる。
運転を停止した状態、すなわち静止時の油溜り部Ｔにおける油面の高さＬａは、第１の空間部Ｓａと第２の空間部Ｓｂが同一であるが、運転が開始され継続すると、バルブカバー２３から吐出される高圧ガスが第２の空間部Ｓｂに充満するので、第２の空間部が第１の空間部Ｓａよりも高圧条件下になる。
【００３４】
上記第１の空間部Ｓａには圧力仕切板１７のガス連通孔２０と第１のシリンダの鋳抜き部１８とからなるガス案内通路Ｋを介して導かれる高圧ガスが充満するが、順次吐出冷媒管７から吐出されるので、第２の空間部Ｓｂよりも低圧条件下になる。
したがって、運転時の油面は第２の空間部Ｓｂにおいて低く（Ｌｂ）なり、第１の空間部Ｓａにおいてこれよりも高く（Ｌｃ）なる。この状態で、電動機部１４を構成するロータ４６が油面高さＬｂよりも上方部位にあるので、ロータが潤滑油を跳ね飛ばしながら回転することがなく、エネルギーロスを防止できる。
【００３５】
第１の空間部Ｓａにおいて油面高さＬｃが高くなる一方で、偏心ローラ２６ａ，２６ｂの偏心回転にともない各シリンダ室２５ａ，２５ｂがブレード２７によって高圧室と低圧室とに仕切られる。
シリンダ室２５ａ，２５ｂの偏心ローラ２６ａ，２６ｂ内側は中間圧となり、油案内孔３４を介して連通する給油用センター孔３３も中間圧となって、センター孔３３と第１の空間部Ｓａとは圧力差が生じる。
【００３６】
そのため、第１の空間部Ｓａの下部に満たされている潤滑油が油吸い上げ管３５に吸い上げられる。潤滑油は、油溜り部Ｔから油吸い上げ管３５などで構成される給油路３６に沿って導かれ、第１・第２の圧縮機構部１３Ａ，１３Ｂの各摺動部に確実に給油され、これらの充分な潤滑性が保証される。
また、圧縮機構部１３において圧縮され、第２の空間部Ｓｂに吐出される高圧ガスには、給油路３６に沿って導かれ圧縮機構部１３を潤滑した潤滑油分がミスト状となって含まれる。したがって、正確には高圧ガスと潤滑油分との混合気が第２の空間部Ｓｂに充満することになる。
【００３７】
そして、混合気は圧力仕切板１７に設けられるガス連通孔２０と第１のシリンダ１６ａの鋳抜き部１８とからなるガス案内通路Ｋに導かれる。このガス案内通路Ｋにおいては切起し片ａが介在しているので、ガス連通孔２０に入った混合気の全ては必ず切起し片ａと衝突する。
上記切起し片ａは、縦型圧縮機の回転軸に取付けられる油分離板と全く同様の作用をなし、混合気から潤滑油分を分離する。潤滑油分のほとんどが分離された高圧ガスは、ガス連通孔２０と切起し片ａとの隙間を介して第１のシリンダ１６ａの鋳抜き部に導かれる。
【００３８】
上述したように、第１のシリンダ１６ａは鋳物製であって、その表面はいわゆる鋳肌特有の細かく多数の凹凸が形成されている。当然、鋳抜き部１８の周面も同様の鋳肌面であり、ここを高圧ガスが接触しながら通過する。このとき、高圧ガスに残っていた潤滑油分がさらに分離されて第１の空間部Ｓａに導かれる。
【００３９】
結局、第１の空間部Ｓａに充満する高圧ガスにはほとんど潤滑油分が含まれず、吐出冷媒管７からはほとんど純然たる高圧ガスのみが吐出される。そのため圧縮機１からの吐油量が低減して、常に油溜り部Ｔに充分な量の潤滑油が集溜され、圧縮機構部１３に対する潤滑性が確保され、焼損事故の発生を防止して信頼性の向上を得られる。
【００４０】
なお、圧力仕切板１７と第１のシリンダ１６ａとに亘って設けられるガス案内通路Ｋの長さＬに対する上記切起し片ａの切起し高さｈの割合（ｈ／Ｌ）を、１／２未満としたことの設定理由は、図３に示す実験結果から求められる。
横軸にｈ／Ｌをとり、縦軸に吐油量（相対比）をとって種々設定条件を変えてみた結果、切起し片ａがないときの吐油量を１として、目標値の吐油量を約０．７とすると、ｈ／Ｌが０．５（１／２）以上で目標値以上の吐油量となってしまう。すなわち、ｈ／Ｌを０．５（１／２）未満に設定することにより、目標値以下の吐油量に抑制でき、上述した作用効果を得られる。
【００４１】
【発明の効果】
上記説明したように本発明によれば、圧縮機構部で圧縮されたガスに含まれる潤滑油分を密閉容器内で効率よく回収して充分な潤滑油量を保持し、圧縮機構部における潤滑性を向上させ、高い信頼性を得られるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の一実施の形態を示す、横形密閉圧縮機の正面断面図。
【図２】 同実施の形態の、横形密閉圧縮機の側面断面図。
【図３】 ガス案内通路の長さＬ／切起し片の切起し高さｈと、吐油量との関係を表す特性図。
【符号の説明】
２…密閉容器、１２…回転軸、１３…圧縮機構部、１４…電動機部、３…電動圧縮機本体、Ｓａ…第１の空間部、Ｓｂ…第２の空間部、１７…圧力仕切板、Ｋ…ガス案内通路、１６ａ…第１のシリンダ、１８…鋳抜き部、２０…ガス連通孔、ａ…切起し片。

Claims (2)

1. 内底部に潤滑油を集溜する油溜り部を備えた横長形状の密閉容器と、
   この密閉容器内に収容され、水平方向に回転自在に支持される回転軸と、この回転軸の一端部に設けられる圧縮機構部および、回転軸の他端部に設けられる電動機部とからなる電動圧縮機本体と、
   上記圧縮機構部と上記電動機部との境部でかつ圧縮機構部の一部に重ね合わせて設けられ、上記密閉容器内を二分して、一方側を圧縮機構部が位置する第１の空間部とし、他方側を電動機部が位置する第２の空間部とする圧力仕切板と、
   この圧力仕切板と上記圧縮機構部とに連通して設けられ、上記圧縮機構部で圧縮されて上記第２の空間部に吐出され充満する高圧ガスを上記第１の空間部へ導くガス案内通路とを具備し、
   上記圧力仕切板が重ね合わされる上記圧縮機構部はシリンダであり、
   このシリンダは鋳物製であって、鋳物成形時に形成される鋳抜き部を上記ガス案内通路とし、
   上記圧力仕切板に設けられる上記ガス案内通路は、圧力仕切板を打抜き、かつ切起し加工による切起し片を備え、この切起し片は上記シリンダの鋳抜き部に挿入される
   ことを特徴とする横形密閉圧縮機。
2. 上記圧力仕切板とシリンダとに亘って設けられるガス案内通路の長さＬに対する上記切起し片の切起し高さ（突出量）ｈの割合（ｈ／Ｌ）を、１／２未満としたことを特徴とする請求項１記載の横形密閉圧縮機。

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