JP4583211B2

JP4583211B2 - 密閉形圧縮機及びこれを用いた冷凍サイクル装置

Info

Publication number: JP4583211B2
Application number: JP2005077895A
Authority: JP
Inventors: 卓也平山
Original assignee: Toshiba Carrier Corp
Current assignee: Toshiba Carrier Corp
Priority date: 2005-03-17
Filing date: 2005-03-17
Publication date: 2010-11-17
Anticipated expiration: 2025-03-17
Also published as: JP2006258001A

Description

本発明は密閉形圧縮機及びこれを用いた冷凍サイクル装置に係り、特にベーン及びローラ端面への潤滑油の給油系を改良した密閉形圧縮機及びこれを用いた冷凍サイクル装置に関する。

従来、ロータリコンプレッサにおいては、連通パイプを介して冷凍サイクル装置の低圧側熱交換器から圧縮機構部のシリンダ室に冷媒ガスを直接吸込み、ケーシング内に吐出するケーシング内高圧タイプと、低圧側熱交換器からの冷媒ガスを一旦ケーシングに貯え、このケーシングからシリンダ室に吸込み、ケーシング外に吐出するケーシング内低圧タイプがある。

しかし、ケーシング内が低圧になる場合には、ケーシング内が圧力シリンダ内圧力に比ベて低圧になり、ベーン及びローラの端面に給油することは困難である。

なお、ベーンへの給油を改善するものとして、ベーン端面に給油溝を設けるもの（特許文献１）があり、またローラ端面に給油溝を設けるものとして（特許文献２）があり、さらに、ベーンの側面に給油溝を設けたもの（特許文献３）などがあるが、これらのものは、いずれも吸入側のシリンダ室への給油であり、ローラの端面に給油するものでないばかりか、体積効率の低下を招いていた。

このような問題点を解決するために、本発明者らは図９に示すように、ベーン３１に一端が潤滑油貯溜部３２に連通し、他端近傍でシリンダ室３３の吐出室３３ｄに開口する潤滑油供給溝３１ａを設け、潤滑油貯溜部３２からローラ３４の端面３４ｅに給油する密閉形圧縮機３５を開発し、さらに、このような問題点を解決するために、本発明者らは図９および図１０に示すように、ベーン４１に両端が閉塞された潤滑油貯溜溝４１ａを設け、この潤滑油貯溜溝４１ａが潤滑油貯溜部４２に開放されているとき、貯油し、潤滑油貯溜溝４１ａがシリンダ室４３の吐出室４３ｄに開口するときに、潤滑油貯溜溝４１ａからローラ４４の端面４４ａに給油する密閉形圧縮機４５を開発した（非公知）。

しかし、これらのものは、直接ローラの端面に給油するものではないため、端面への給油が不十分で改良の余地がある。
特開平５−２４０１７９号公報特開平１０−２６０９１号公報特開平６−２６４８８１号公報

本発明は上述した事情を考慮してなされたもので、ベーン及びローラの端面に給油が可能で体積効率のよい密閉形圧縮機及びこれを用いた冷凍サイクル装置を提供することを目的とする。

上述した目的を達成するため、本発明に係る密閉形圧縮機は、密閉ケース内に、電動機部及びこの電動機部と回転軸を介して連結される圧縮機構部を収容してなる密閉形圧縮機において、前記圧縮機構部は、シリンダ室を形成するシリンダと、前記シリンダ室内で偏心回転するローラと、このローラの外周面に当接して前記シリンダ室を吸込室と圧縮室に区画するベーンと、前記シリンダの端面に当接して前記シリンダ室を覆うとともに前記回転軸を軸支する主軸受及び副軸受を有し、前記ベーンの少なくとも一方の端面に一端が潤滑油貯溜部に連通する第１の油溝を設けるとともに、この第１の油溝と同じ側の前記ローラの端面に環状の第２の油溝を設け、前記第１の油溝及び前記第２の油溝と対向する主軸受及び副軸受の少なくとも一方に前記第１の油溝と前記第２の油溝を連通する第３の油溝を設けたことを特徴とする。

また、本発明に係る冷凍サイクル装置は、請求項１ないし３のいずれか１項に記載の密閉形圧縮機と、凝縮器と、膨張装置と、蒸発器とを具備し、冷媒として炭化水素系冷媒及び二酸化炭素の少なくとも一方を使用することを特徴とする。

本発明に係る密閉形圧縮機によれば、ベーン及びローラの端面に給油が可能で体積効率のよい密閉形圧縮機を提供することができる。

また、本発明に係る冷凍サイクル装置によれば、ベーン及びローラの端面に給油が可能で体積効率のよい密閉形圧縮機を備えた冷凍サイクル装置を提供することができる。

以下、本発明の第１実施形態に係る密閉形圧縮機について添付図面を参照して説明する。

図１は本第１実施形態に係る密閉形圧縮機の縦断面図、図２は図１のＡ−Ａ線に沿う断面図である。

図１に示すように、本第１実施形態に係る密閉形圧縮機１は、密閉ケース２が低圧になるタイプの圧縮機であり、密閉ケース２の内部に電動要素３とロータリ式圧縮要素４とを内装して構成される。圧縮要素４は電動要素３から延びる回転軸５を主軸受６と副軸受７に挿通され、この主軸受６と副軸受７との間にシリンダ８を配設し、シリンダ８に設けられたシリンダ室９内において、回転軸５に形成された偏心部５ａに円筒状のローラ１０を嵌合させる一方、図２に示すように、シリンダ８に設けられたベーン溝１１内を摺動するベーン１２が配設されている。

このベーン１２は、潤滑油貯溜部１３をなすベーン室に収納されたスプリング１４によって常時ローラ１０方向に押圧され、偏心部５ａ及びローラ１０の回転に応じてローラ外周面に摺接しながらベーン溝１１内を往復動し、シリンダ室９内部を吸込室９ｓと圧縮室９ｄとに圧力的に仕切る役割を果している。

また、図１に示すように、シリンダ室９の吐出側は潤滑油を分離する油分離器１５に吐出孔９ａを介して吐出パイプ１６によって連通され、さらに、油分離器１５は潤滑油貯溜部１３に油戻パイプ１７によって連通されている。

図１及び図３に示すように、ベーン１２の一端面に、一端が潤滑油貯溜部１３に連通する第１の油溝１２ａが設けられており、さらに、図２に示すように、ローラ１０の第１の油溝１２ａと同じ側の端面１０ｅには、環状の第２の油溝１０ａが設けられており、また、図１に示すように、第１の油溝１２ａ及び第２の油溝１０ａと対向する主軸受６及び副軸受７の少なくとも一方に第３の油溝６ａが設けられている。

第１の油溝１２ａ、第２の油溝１０ａ及び第３の油溝６ａが間歇的に連通してローラ端面給油系Ｗが形成される。

第１の油溝１２ａと第２の油溝１０ａは、図４（ａ）に示す圧縮完了状態のベーン１２の上死点近傍（回転角０°近傍）位置においてのみ、第３の油溝６ａを介して連通状態になり、ベーン１２及びローラ端面１０ｅに給油が行われ、
図４（ｂ）に示す圧縮開始状態（回転角９０°）から図４（ｄ）に示す圧縮完了直前（回転角２７０°）では、第１の油溝１２ａと第２の油溝１０ａが、不連通状態にあり、ローラ端面給油系Ｗは非給油状態にある。

このように、ローラ端面給油系Ｗによるベーン１２及びローラ端面１０ｅへの給油は、間歇的に行われるので、ローラ端面１０ｅへ潤滑油が供給され油シールが確実になり、また、第３の油溝６ａがベーン先端のローラ１０との接触部近傍を通過するため、ベーン先端への給油も確実になされ、信頼性が向上し、さらに、第２の油溝１０ａやベーン１２の先端部に過剰の潤滑油が流入することを抑えることができ、体積効率の向上を図ることができ、さらに、吐油の増大を抑えることができる。

また、ローラ端面給油系Ｗを介して、ベーン１２及びローラ端面１０ｅに吐出圧力の潤滑油を導くことができるので、ローラ端面１０ｅにおける高圧ガスのリークを抑制でき、性能の向上を図ることができる。

次に本発明に係る密閉形圧縮機の第２実施形態について説明する。

上記第１実施形態はローラ端面給油系が潤滑油貯溜部に一端で連通しベーンの端面に設けられた第１の油溝と、ローラ端面に設けられた第２の油溝を主軸受に設けられた第３の油溝により間歇的に連通し間歇給油するのに対して、本第２実施形態はローラ端面給油系がベーンの端面に設けられ両端閉塞された第１の油溝、ローラ端面に設けられた第２の油溝、主軸受に設けられた第３の油溝及び主軸受に設けられ潤滑油貯溜部に一端で連通する第４の油溝を間歇的に連通して、間歇給油するものである。

例えば、図５及び図６に示すように、ローラ端面給油系Ｗ１は、主軸受６に設けられた第３の油溝６１ａ及び第４の油溝６１ｂを介して、ベーン１２の一方の端面に設けられ両端が閉塞された第１の油溝１２１ａ及びローラ端面１０ｅに設けられた環状の第２の油溝１０ａが間歇的に連通するようになっている。

従って、第１の油溝１２１ａと第２の油溝１０ａは、図７（ａ）に示す圧縮完了状態のベーン１２の上死点近傍（回転角０°近傍）位置においてのみ、第３の油溝６１ａ及び第４の油溝６１ｂを介して連通状態になり、ベーン１２及びローラ端面１０ｅに給油が行われ、図７（ｂ）に示す圧縮開始状態（回転角９０°）から図７（ｄ）に示す圧縮完了直前（回転角２７０°）では、第１の油溝１２１ａと第２の油溝１０ａが、不連通状態にあり、ローラ端面給油系Ｗ１は非給油状態にある。これにより、ローラ端面給油系Ｗ１を介して、ベーン１２及びローラ端面１０ｅに吐出圧力の潤滑油を導くことができるので、ローラ端面１０ｅにおける高圧ガスのリークを抑制でき、性能の向上を図ることができる。

上述のような各実施形態の密閉形圧縮機によれば、ベーン及びローラの端面に給油が可能で体積効率のよい密閉形圧縮機が実現される。

図８に示すように、本発明に係る冷凍サイクル装置２０は、上述した発明に係る密閉形圧縮機１と、油分離器１５を介して密閉形圧縮機１に接続された凝縮器２１と、この凝縮器２１に接続された膨張装置２２と、この膨張装置２２に接続されかつ密閉形圧縮機１に接続された蒸発器２３とを具備し、冷媒として炭化水素系冷媒及び二酸化炭素の少なくとも一方を使用するのに適する。これにより、ベーン及びローラの端面に給油が可能で体積効率のよい密閉形圧縮機を備えた冷凍サイクル装置が実現される。

なお、上述した各実施形態において、シリンダ数が１個の例で説明したが、シリンダを複数設け、密閉ケース内を吐出圧力あるいは中間圧力とするタイプであっても、同様の効果が得られる。

本発明の第１実施形態に係る密閉形圧縮機の縦断面図。図１のＡ−Ａ線に沿う断面図。本発明に係る密閉形圧縮機に用いられるベーンの斜視図。本発明の第１実施形態に係る密閉形圧縮機の圧縮工程を示す概念図。本発明の第２実施形態に係る密閉形圧縮機のベーン近傍を拡大して示す縦断面図。本発明に係る密閉形圧縮機に用いられるベーンの他の実施形態の斜視図。本発明の第２実施形態に係る密閉形圧縮機の圧縮工程を示す概念図。本発明に係る冷凍サイクル装置の概念図。本発明に対する先行技術に係るベーン近傍を拡大して示す平面図。本発明に対する先行技術に係るベーン近傍を拡大して示す平面図。

符号の説明

１…密閉形圧縮機、２…密閉ケース、３…電動要素、４…ロータリ式圧縮要素、５…回転軸、６…主軸受、６ａ…第３の油溝、７…副軸受、８…シリンダ、９…シリンダ室、９ｓ…吸込室、圧縮室９ｄ…、１０…ローラ、１０ｅ…ローラ端面、１０ａ…第２の油溝、１２…ベーン、１２ａ…第１の油溝、１３…潤滑油貯溜部、１５…油分離器、１６…吐出パイプ、１７…油戻パイプ、Ｗ…ローラ端面給油系。

Claims

密閉ケース内に、電動機部及びこの電動機部と回転軸を介して連結される圧縮機構部を収容してなる密閉形圧縮機において、前記圧縮機構部は、シリンダ室を形成するシリンダと、前記シリンダ室内で偏心回転するローラと、このローラの外周面に当接して前記シリンダ室を吸込室と圧縮室に区画するベーンと、前記シリンダの端面に当接して前記シリンダ室を覆うとともに前記回転軸を軸支する主軸受及び副軸受を有し、前記ベーンの少なくとも一方の端面に一端が潤滑油貯溜部に連通する第１の油溝を設けるとともに、この第１の油溝と同じ側の前記ローラの端面に環状の第２の油溝を設け、前記第１の油溝及び前記第２の油溝と対向する主軸受及び副軸受の少なくとも一方に前記第１の油溝と前記第２の油溝を連通する第３の油溝を設けたことを特徴とする密閉形圧縮機。
前記第１の油溝の両端を閉塞するとともに、この第１の油溝と前記潤滑油貯溜部とを間歇的に連通する第４の油溝を、前記主軸受及び前記副軸受の少なくとも一方に設けたことを特徴とする請求項２記載の密閉形圧縮機。
前記密閉ケース内空間を介して圧縮機構部に冷媒を吸込むとともに、吐出通路に油分離器を接続し、前記ベーンの背面側に密閉され潤滑油貯溜部を構成するベーン室を形成し、前記油分離器で分離された潤滑油を前記ベーン室に導くとともに、前記第１の油溝は前記ベーン室に連通することを特徴とする請求項１または２に記載の密閉形圧縮機。
請求項１ないし３のいずれか１項に記載の密閉形圧縮機と、凝縮器と、膨張装置と、蒸発器とを具備し、冷媒として炭化水素系冷媒及び二酸化炭素の少なくとも一方を使用することを特徴とする冷凍サイクル装置。