JP4594302B2 - 多気筒形回転式圧縮機 - Google Patents

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Description

本発明は、例えば冷凍装置の冷凍サイクルを構成し、軸方向に3組以上の圧縮機構部を設けた多気筒形回転式圧縮機に関する。
例えば冷凍装置の冷凍サイクルを構成する回転式圧縮機の圧縮機構部は、シリンダ(気筒)の内径部に形成されるシリンダ室に偏心ローラが収容されるとともに、シリンダにはブレード室が設けられ、ブレードが摺動自在に収納される。ブレードの先端縁は偏心ローラの周面に弾性的に当接するよう圧縮ばねによって押圧付勢され、シリンダ室はブレードによって吸込み室と圧縮室の二室に区分される。
なお、近年、上記圧縮機構部を上下に2組備えた、2気筒形回転式圧縮機が標準化されつつある。この場合、単気筒の圧縮機と比較して圧縮能力の増大化を図れて有利である。そして、さらに圧縮能力の増大化を図るべく、例えば、特開平5−1686号公報には、3組の圧縮機構部を軸方向に積層した多気筒形回転式圧縮機が開示されている。
この種の多気筒形回転式圧縮機に用いられる回転軸は、単気筒及び2気筒タイプの圧縮機に用いられる回転軸と比較して、当然、軸長が長い。回転軸の下端部と略中間部は軸受によって軸支されるが、これら軸受間に3個、もしくはそれ以上の数の偏心部が一体に設けられ、それぞれに偏心ローラが嵌合される。
一方、回転式圧縮機は、吸込み側にアキュームレータがあって、吸込み通路を介して連通される。そして回転式圧縮機は、密閉ケースと、この密閉ケース内に収容される電動機部と、上記吸込み管が直接、接続される圧縮機構部及び、これら電動機部と圧縮機構部を連結する回転軸から構成される。
前述したような多気筒形回転式圧縮機では、回転軸に一体に設けられる3個の偏心部が軸方向に沿って120°ずつ位相をずらせて形成され、ここに偏心ローラが嵌合される。そして、回転軸の回転駆動にともない、各シリンダ室に順次冷媒ガスを吸込んで圧縮し、吐出通路の上流側から下流側へ順次、ずらしながら吐出することを特徴としている。
ところで、上述の多気筒形回転式圧縮機では、次のような問題があった。
各偏心部と偏心ローラはシリンダ内径部に形成されるシリンダ室に収容され偏心回転するが、単気筒及び2気筒タイプのものと比較して、回転軸を軸支する軸受相互間の距離が大きくなり、回転軸自体に振れが発生し易い状態となる。
また、近時、空気調和機の冷凍サイクルに用いられる冷媒ガスは、R32とR125の2種のHFC混合冷媒である、「R410A」が多用される傾向にある。この種の冷媒は、擬似共沸混合冷媒として圧力損失が小さく熱伝導率が高い等、冷凍サイクルに適した特性を持っている。
しかしながら、上記「R410A」はガス荷重が大きいことも特徴の一つとしている。ガス荷重は、圧縮機で圧縮され吐出される冷媒ガスの吐出圧力と、冷凍サイクルを循環して再び圧縮機に吸い込まれる際の吸込み圧力との差で求められる。
図19は、多気筒形回転式圧縮機において、複数の圧縮機構部からなる圧縮組立の構成を概略的に示すとともに、ここでは図示しない電動機に連結される回転軸の状態を模式的に示している。
図の最上端に主軸受dが位置し、最下端に副軸受eが位置していて、これら主軸受dと副軸受eとの間に、所定間隔を存して3組の圧縮機構部である3個の偏心ローラg1,g2,g3が介在される。上下方向に垂直な実線は回転軸hを示し、偏心ローラg1〜g3は回転軸hに設けられる図示しない偏心部に嵌合される。
このような圧縮機構部の構成であるうえに、上述の「R410A」のごとき、ガス荷重の大きな冷媒を用いて回転軸hを回転駆動すると、特に主軸受dと副軸受eの規制を受けない真中の部分が最も大きく湾曲変形する。そのため、真中部分で圧縮機構部を構成する偏心ローラg2が、上下両側部の軸受d,eと接する圧縮機構部である偏心ローラg1,g3と比較して振れ回りが大きくなる。
実線で示す回転軸hは図中二点鎖線に示すように湾曲変形し、主軸受dの上端部d1と下端部d2、及び副軸受eの上端部e1と下端部e2に対して回転軸hが互いに線接触し、いわゆる極圧と呼ばれる部分的な荷重がかかる。そのため、回転軸hと主軸受d及び副軸受eとの間でカジリが生じ易く、互いに摩耗が増大して圧縮効率の低下を招いてしまう。
一方、アキュームレータから圧縮機の各圧縮機構部に連通する吸込み通路が、個々に独立する合計3本の吸込み管で構成されている。そのため、上記アキュームレータは、単気筒や2気筒タイプの圧縮機に接続するアキュームレータと比較して大型化しなければ各吸込み管を接続できないこととなり、部品費が嵩んで不利となる。
対応策として、アキュームレータに2本の吸込み管を接続し、いずれか1本の吸込み管を中途部で2本に分岐し、合計3本の吸込み管にして圧縮機の各シリンダ室と連通する構成が考えられる。
しかしながら、偏心部が120°回転方向にずれているため、分岐した吸込み管が接続される2つのシリンダ室では吸込み、圧縮タイミングが異なるために、互いのシリンダ室が互いのシリンダ室に吸込まれた冷媒ガスを取り合って、冷凍能力の低下を招いてしまう。
そして、上述の構成では吸込み管と分岐吸込み管の合計3本の配管が、密閉ケースに設けられる取付け用孔を貫通して、それぞれのシリンダ室に接続される。取付け用孔の数が多くなると、必然的に取付け用孔の間隔が狭くなり、その結果、密閉ケースの耐圧強度が低下する。密閉ケースの耐圧強度を保持するためには、密閉ケースを構成する鋼板の板厚を上げる必要があり、ここでも部品費の上昇を招いてしまう。
そしてまた、上述の多気筒形回転式圧縮機では、圧縮機構部の組立て作業の面から、圧縮機構部を構成する各部品の形状寸法を考慮しなければならなず、設計上窮屈なものとなっている。
すなわち、第1の圧縮機構部〜第3の圧縮機構部を回転軸の軸方向に沿って順次組立てるにあたって、はじめに回転軸に一体に設けられる偏心部に偏心ローラを嵌合する作業が必要である。このとき、両側部である第1の圧縮機構部と第3の圧縮機構部の偏心ローラは、回転軸を垂直もしくは倒立して端部から介挿すれば偏心部に嵌合できる。
ただし、中央部にある第2の圧縮機構部では、第1の圧縮機構部側もしくは第3の圧縮機構部側から偏心ローラを介挿し、それぞれの圧縮機構部の偏心部を通過して、第2の圧縮機構部に相当する偏心部に嵌合しなければならない。当然、このときはそれぞれの圧縮機構部に偏心ローラが嵌合されていない。
また、上述したように偏心部は120°ずつ位相をずらして設けられているから、一つの偏心部を通過したあと偏心ローラの位置を変えて、嵌合すべき偏心部の偏心方向に合わせる必要がある。
ところが、回転軸に多くの偏心部を設けて偏心ローラを嵌合するので、回転軸の回転に伴う振れ回りが生じ易い。この振れ回りを可能な限り防止するには、回転軸の全長の短縮化を図ることであり、特に、偏心部相互間の間隔寸法を可能な限り短縮する必要がある。その結果、偏心部相互の間隔寸法が偏心ローラの軸方向長さである高さ寸法よりも短くなる。
そのため、いずれか側部の偏心部を通過した偏心ローラを、隣設される偏心部との間の部位で、隣設される偏心部の偏心方向に合わせて移動しようとしても、偏心部相互の間隔寸法が偏心ローラの高さ寸法よりも短いので、偏心ローラを偏心方向に合わせて姿勢を変更することができない。
上述の不具合に対処するには、第2の圧縮機構部の偏心部に嵌合される偏心ローラを径方向に2分割して構成し、偏心部には左右両側から分割した偏心ローラを嵌め込み、組立部材を介して組立をなすことが考えられる。
この場合は、分割化した偏心ローラは加工が面倒であり、組立部材を偏心ローラの周面内に形成しないと円滑な回転ができないので、組立性が悪い。そのため、信頼性及び性能面に悪影響が及ぶところとなる。
本発明は上記事情に基づきなされたものであり、第1の目的とするところは、回転軸に3組以上の圧縮機構部を連結することを前提として、回転軸の回転に伴う、回転軸の振れ回りの低減化を図り、圧縮効率の向上化を得る多気筒形回転式圧縮機を提供しようとするものである。
また、第2の目的とするところは、回転軸に3組以上の圧縮機構部を連結することを前提として、冷凍能力を保持したうえで吸込み通路の簡略化を図り、よってアキュームレータの小型化に繋げられる多気筒形回転式圧縮機を提供しようとするものである。
さらに、第3の目的とするところは、回転軸に3組以上の圧縮機構部を連結することを前提として、特に回転軸の偏心部にローラを嵌合組立てするにあたって、ローラの分割を不要とするとともに、偏心部相互間隔を極力短縮化して、組立性及び信頼性の向上化と、圧縮効率の向上を得られる多気筒形回転式圧縮機を提供しようとするものである。
上記第1の目的を満足するため本発明の多気筒形回転式圧縮機は、密閉ケース内に、軸受に軸支される回転軸と、この回転軸に連結される電動機部及び3組以上の圧縮機構部を収容してなり、圧縮機構部は、回転軸に設けられる偏心部及び偏心部に嵌合されるローラが偏心回転自在に収容されるシリンダ室と、このシリンダ室を備えたシリンダと、このシリンダに設けられ先端縁がローラの周面に当接しシリンダ室を二分するブレードとを備え、各圧縮機構部における各摺動部のクリアランスのうち少なくとも1つの摺動部のクリアランスは、軸受に接しない圧縮機構部が、軸受に接する圧縮機構部よりも大に設定される。
上記第2の目的を満足するため本発明の多気筒形回転式圧縮機は、冷凍サイクルを構成し、吸込み通路を介してアキュームレータを接続し、密閉ケース内に、回転軸と、回転軸に連結する電動機部及び3組以上の圧縮機構部を収容し、各圧縮機構部は、回転軸に一体に設けた3個以上の偏心部と嵌合するローラを偏心回転自在に収容し、吸込み通路を介してアキュームレータと連通するシリンダ室と、このシリンダ室を備えたシリンダと、このシリンダに設けられ先端縁がローラの周面に当接してシリンダ室を吸込み室と圧縮室に二分するブレードとを備え、少なくとも2個の偏心部は偏心方向を同一に揃え、これら偏心方向が同一の偏心部を収容する各シリンダ室とアキュームレータとを連通する吸込み通路は、互いに一部を共有して形成する。
上記第3の目的を満足するため本発明の多気筒形回転式圧縮機は、密閉ケース内に、回転軸と、この回転軸に連結される電動機部及び3組以上の圧縮機構部を収容し、各圧縮機構部は、回転軸に一体に設けた3個以上の偏心部と嵌合するローラを偏心回転自在に収容するシリンダ室と、このシリンダ室を備えたシリンダと、このシリンダに設けられ先端縁がローラの周面に当接しシリンダ室を吸込み室と圧縮室に二分するブレードと、シリンダ相互間に介在される中間仕切り板を備え、圧縮機構部の数をNとし、偏心部相互間ヶ所が(N−1)であるとき、(N−2)ヶ所の偏心部相互の間隔寸法をローラの軸方向長さ寸法よりも大に形成して、これら偏心部相互間に介在する中間仕切り板の厚さ寸法をローラの軸方向長さ寸法未満に設定し、残りヶ所の偏心部相互の間隔寸法をローラの軸方向長さ寸法未満に形成して、これら偏心部相互間に介在する中間仕切り板の厚さ寸法を残りヶ所の偏心部相互の間隔寸法未満に設定する。
図1は、本発明の第1の実施の形態に係る多気筒形回転式圧縮機の縦断面図である。 図2は、同多気筒形回転式圧縮機に実施の形態に係る圧縮機構部の横断平面図である。 図3は、同実施の形態に係る圧縮機構部のクリアランス設定を説明するための、シリンダと偏心ローラの高さとの関係を示す説明図である。 図4は、同実施の形態に係るさらに異なる圧縮機構部のクリアランス設定を説明するための回転軸の正面図である。 図5は、同実施の形態に係るさらに異なる圧縮機構部のクリアランス設定を説明するための、圧縮組立の縦断面図である。 図6Aは、同実施の形態に係るさらに異なる圧縮機構部のクリアランス設定を説明するための偏心ローラの一部位を示す平面図と断面図である。 図6Bは、同実施の形態に係るさらに異なる圧縮機構部のクリアランス設定を説明するための偏心ローラの他部位を示す平面図と断面図である。 図7Aは、同実施の形態に係るさらに異なる圧縮機構部のクリアランス設定を説明するための第1、第3の圧縮機構部の横断平面図である。 図7Bは、同実施の形態に係るさらに異なる圧縮機構部のクリアランス設定を説明するための第2の圧縮機構部の横断平面図である。 図8は、同実施の形態に係る図7A及び図7Bと同じ圧縮機構部のクリアランス設定を説明するための、圧縮組立の縦断面図である。 図9は、本発明の第2の実施の形態に係る、多気筒形回転式圧縮機の縦断面図である。 図10は、本発明の第3の実施の形態に係る、多気筒形回転式圧縮機の一部を省略した縦断面図である。 図11は、本発明の第4の実施の形態に係る、多気筒形回転式圧縮機の一部を省略した縦断面図である。 図12は、本発明の第5の実施の形態に係る、多気筒形回転式圧縮機の一部を省略した縦断面図である。 図13Aは、本発明の第6の実施の形態に係る、偏心ローラの断面図である。 図13Bは、本発明の第6の実施の形態に係る、回転軸の正面図である。 図14は、同実施の形態に係る、多気筒形回転式圧縮機の圧縮組立の縦断面図である。 図15Aは、本発明の第7の実施の形態に係る、第1のシリンダの平面図である。 図15Bは、本発明の第7の実施の形態に係る、第2のシリンダの平面図である。 図15Cは、本発明の第7の実施の形態に係る、第3のシリンダの平面図である。 図16は、本発明の第8の実施の形態に係る、第2のシリンダの平面図と、一部側面図である。 図17は、本発明の第9の実施の形態に係る、第1〜第3の偏心部構造を説明する平面図である。 図18は、本発明の第10の実施の形態に係る、多気筒形回転式圧縮機の縦断面図である。 図19は、従来例に係る、圧縮機構部の模式的構成図と、回転軸の変形状態を説明する図である。
以下、本発明の多気筒形回転式圧縮機における一実施の形態を、図面に基づいて説明する。図1は、例えば冷凍装置の冷凍サイクルを構成する多気筒形回転式圧縮機Tの内部構造を示す縦断面図である。
図1中1は密閉ケースであって、この密閉ケース1内の下部には後述する複数の圧縮機構部、ここでは第1の圧縮機構部2Aと、第2の圧縮機構部2B、及び第3の圧縮機構部2Cから構成される圧縮機構組立2が設けられ、この圧縮機構組立の上部には電動機部3が設けられる。これら電動機部3と、圧縮機構組立2を構成する第1〜第3の圧縮機構部2A〜2Cは、互いに回転軸4を介して連結される。
電動機部3は、密閉ケース1の内面に固定されるステータ5と、このステータ5の内側に所定の間隙を存して配置され、かつ、回転軸4が介挿するロータ6とから構成される。電動機部3は、給電部3aを介して運転周波数を可変するインバータに接続されるとともに、インバータから電動機部3を制御する制御部(いずれも図示しない)と電気的に接続される。
第1の圧縮機構部2Aと第2の圧縮機構部2B及び第3の圧縮機構部2Cは、中間仕切り板7A,7Bを介して、それぞれが第1のシリンダ8A、第2のシリンダ8B、第3のシリンダ8Bを備えている。これら第1〜第3のシリンダ8A〜8Cのうちの1つ、例えば第1のシリンダ8Aが密閉ケース1内周面に圧入されたうえに、密閉ケース1外部からの溶接加工によって位置決め固定される。
第1のシリンダ8Aの上面部には主軸受9が重ね合わされ、バルブカバーaとともに取付けボルト10を介してシリンダ8Aに取付け固定される。第3のシリンダ8Cの下面部には副軸受11が重ね合わされ、バルブカバーbと中間仕切り板7A,7B及び第2のシリンダ8Bとともに取付けボルト12を介して第1のシリンダ8Aに取付け固定される。
一方、回転軸4は、中途部と下端部が主軸受9と副軸受11に回転自在に枢支される。さらに回転軸4は第1〜第3のシリンダ8A〜8C内部を貫通するとともに、順に略120°の位相差で形成される3つの偏心部4a,4b,4cを一体に備えている。各偏心部4a〜4cは、各シリンダ8A〜8C内径部内に位置するよう組立てられ、それぞれの周面に偏心ローラ13a,13b,13cが嵌合される。
第1のシリンダ8Aは、主軸受9と中間仕切り板7とで上下面が区画され、内径部に第1のシリンダ室14aが形成される。第2のシリンダ8Aは、中間仕切り板7Aと中間仕切り板7Bとで上下面が区画され、内径部に第2のシリンダ室14bが形成される。第3のシリンダ8Cは、中間仕切り板7Bと副軸受11で上下面が区画され、内径部に第3のシリンダ室14cが形成される。これらシリンダ室14a〜14cは互いに同一直径に形成されていて、それぞれに偏心ローラ13a〜13cが偏心回転自在に収容される。
なお、先に説明した第1〜第3のシリンダ2A〜2Cの高さ寸法と、これに伴う第1〜第3のシリンダ室14a〜14cの高さ寸法と、偏心部4a〜4cの偏心量及び、偏心ローラ13a〜13cの高さ寸法もしくは外径寸法等、条件に応じて後述するように種々寸法設定される。
図2は、圧縮組立2を構成する第1の圧縮機構部2Aの概略的な平断面図である。すなわち、第1の圧縮機構部2A〜第3の圧縮機構部2Cは全て同一の構成をなしているので、ここでは第1の圧縮機構部2Aについてのみ説明し、第2、第3の圧縮機構部2B,2Cについては対応する構成部品に対応する番号を付して説明は省略する。
第1のシリンダ8Aには、シリンダ室14aと連通するブレード室22aが設けられている。このブレード室22aには、ブレード15aがシリンダ室14aに対して突没自在に収容される。なお、図1にはブレード15aのみ示している。
ブレード室22aは、ブレード15aの両側面が摺動自在に移動できるブレード収納溝23aと、このブレード収納溝端部に一体に連設されブレード15aの後端部が収容される縦孔部24aとからなる。ブレード室22aには、ばね部材26が収容される。このばね部材26は、ブレード15aの背面側に介在され、ブレード15aに弾性力(背圧)を付与して、この先端縁を偏心ローラ13aに接触させる圧縮ばねである。
ブレード15aの先端縁は平面視で半円状に形成されていて、偏心ローラ13a周壁に、偏心ローラの回転角度にかかわらず線接触できる。偏心ローラ13aがシリンダ室14aの内周壁に沿って偏心回転したとき、ブレード15aはブレード収納溝23aに沿って往復運動し、ブレード後端部は縦孔部24aへ突没自在である。
第1のシリンダ8Aにおけるブレード収納溝23a近傍に半円状の吐出切欠27が設けられている。この吐出切欠27と対向するここでは図示しない主軸受9部位には丸状の吐出孔が設けられていて、バルブカバーと連通する吐出弁機構が収容される。第2、第3のシリンダ8B,8Cにも吐出孔に相当する孔部が開口され、それぞれに吐出弁機構が備えられている。さらに、吐出孔27とはブレード収納溝23aを介して反対側の部位で、第1のシリンダ8Aの外周面からシリンダ室14aに臨む吸込み孔28が設けられていて、密閉ケース1を貫通する吸込み管29aが接続される。
このようにして構成される第1の圧縮機構部2Aであり、第2、第3の圧縮機構部2B,2Cについては対応する部品に対応する符号を付して説明を省略することは、上述した通りである。
再び図1に示すように、密閉ケース1の上端部には、吐出管18が接続される。この吐出管18には、圧縮機Tとともに冷凍サイクルを構成する凝縮器と、膨張機構及び蒸発器を介してアキュームレータ19が接続される。このアキュームレータ19底部には、吸込み管29a,29b,29cが接続されていて、各吸込み管29a〜29cは密閉ケース1と第1〜第3のシリンダ8A〜8Cを貫通して、第1〜第3のシリンダ室14a〜14c内に直接連通することも上述したとおりである。
次に、多気筒形回転式圧縮機Tの作用について説明する。
図示しないリモコン(遠隔操作盤)等から制御部に運転開始信号が入ると、制御部はインバータを介して電動機部3に運転信号を送る。回転軸4が回転駆動され、偏心部4a〜4cとともに偏心ローラ13a〜13cは各シリンダ室14a〜14c内で偏心回転を行う。
第1〜第3の圧縮機構部2A〜2Cにおいて、ブレード15a〜15cがそれぞれ、ばね部材26によって常に弾性的に押圧付勢されるところから、ブレードの先端縁が偏心ローラ13a〜13c周壁に摺接して第1〜第3のシリンダ室14a〜14c内を吸込み室と圧縮室に二分する。
偏心ローラ13a〜13cのシリンダ室14a〜14c内周面転接位置とブレード収納溝23a〜23cが一致し、ブレード15a〜15cが最も後退した状態で、シリンダ室14a〜14cの空間容量が最大となる。冷媒ガスはアキュームレータ19から吸込管29a〜29cを介してそれぞれのシリンダ室14a〜14cに吸込まれ充満する。
偏心ローラ13a〜13cの偏心回転にともなって、偏心ローラの各シリンダ室14a〜14c内周面に対する転接位置が移動し、シリンダ室の区画された圧縮室容積が減少する。そのため、先にシリンダ室14a〜14cに導かれたガスが徐々に圧縮される。回転軸4が継続して回転され、各シリンダ室14a〜14cにおける圧縮室容量がさらに減少してガスが圧縮される。ガス圧が所定圧まで上昇したところで、吐出孔27に設けられる吐出弁機構が開放する。
高圧ガスはバルブカバーa,bを介して密閉ケース1内に吐出され、充満して密閉ケース上部の吐出管18から吐出される。そして、高圧ガスは圧縮機Tから凝縮器、膨張機構及び蒸発器の順に導かれ、この蒸発器で蒸発し冷凍作用をなしてからアキュームレータ19に導かれて気液分離される。
アキュームレータ19から気液分離された低圧の蒸発冷媒が導出され、各吸込み管29a〜29cを介して第1〜第3のシリンダ室14aから14cに導かれ再び上述の経路を循環する。結局、多気筒形回転式圧縮機Tにおいては、第1のシリンダ室14aと第2のシリンダ室14b及び第3のシリンダ室14cの全てで一斉に、かつ、同時に圧縮作用が行われる。
このようにして本発明の多気筒形回転式圧縮機Tは、密閉ケース1内に、電動機部3と、この電動機部3と回転軸4を介して連結される第1の圧縮機構部2A〜第3の圧縮機構部2Cを収容し、それぞれの圧縮機構部は、偏心ローラ13a〜13cが偏心回転自在に収容されるシリンダ室14a〜14cを備えた第1のシリンダ8A〜第3のシリンダ8Cと、先端縁が偏心ローラの周面に当接し、偏心ローラの回転方向に沿ってシリンダ室を二分するブレード15a〜15cを備えている。
そのうえで、各圧縮機構部2A〜2Cにおける各摺動部のクリアランスのうち、少なくとも1つの摺動部のクリアランスは、主軸受9もしくは副軸受11に接しない第2の圧縮機構部2Bが、主軸受9もしくは副軸受11に接する第1の圧縮機構部2Aと第3の圧縮機構部2Cよりも大に設定されることを特徴としている。
なお説明すると、軸受9,11に接しない第2の圧縮機構部2Bにおいては、圧縮反力等により回転軸4の回転に伴う偏心部4bの振れ回りが、他の偏心部4a,4cの振れ回りよりも大きくなってしまうが、第2の圧縮機構部2Bにおける所定の摺動部のクリアランスを、他の圧縮機構部2A,2Cの対応する摺動部におけるクリアランスに対して広げることで、各摺動部間の接触を防止でき、信頼性の向上を得られる。
以下、本発明の特徴を具体的に説明する。
図2に示すように、第2の圧縮機構部2Bにおけるシリンダ8B内径部(シリンダ室14b周面)と偏心ローラ13b周面とのサイドクリアランスSaが、第1、第3の圧縮機構部2A,2Cにおけるシリンダ8A,8C内径部(シリンダ室14a,14c周面)と偏心ローラ13a,13c周面とのサイドクリアランスSbよりも大(Sa>Sb)に設定されている。
すなわち、本来は、シリンダ室周面と偏心ローラ周面との間には潤滑油の油膜が形成される範囲の極く小さな隙間であるサイドクリアランスを得るよう設計されていて、サイドクリアランスSbは勿論のこと、サイドクリアランスSaにおいても油膜が形成される範囲内での設定となる。
このような構成のうえで作用すると、軸受9,11に接しない第2の圧縮機構部2Bにおいて、圧縮反力等により回転軸4の回転に伴う偏心部4bの振れ回りが、他の偏心部4a,4cの振れ回りよりも大きくなる。しかしながら、サイドクリアランスSaがサイドクリアランスSbよりも大に設定されているため、偏心ローラ13b周面がシリンダ8B内径部に接触し難くなって、特に始動時や高速時における信頼性の向上を得られる。
図3は、シリンダと偏心ローラの高さ寸法を説明する図である。
第2の圧縮機構部2Bにおけるシリンダ8Bの高さ寸法と、偏心ローラ13bの高さ寸法との差である高さクリアランスScが、第1、第3の圧縮機構部2A,2Cにおけるシリンダ8A,8Cの高さ寸法と、偏心ローラ13a,13cの高さ寸法との差である高さクリアランスSd(Sc>Sd)よりも大に設定されている。
このような構成のうえで作用すると、軸受9,11に接しない第2の圧縮機構部2Bにおいて、圧縮反力等により回転軸4の回転に伴う偏心部4bの振れ回りが他の偏心部4a,4cの振れ回りよりも大きく、偏心ローラ13bが偏心ローラ13a,13cよりも傾いた状態となる。しかしながら、高さクリアランスScが、高さクリアランスSdよりも大に設定されているため、中間仕切り板7A,7Bに片当り接触がし難くなって、特に圧縮負荷の高い条件での信頼性の向上を得られる。
図4は、回転軸4の正面図である。回転軸4に一体に設けられる偏心部4a〜4cで、第2の圧縮機構部2Bを構成する偏心部4bの偏心量Sfが、第1、第3の圧縮機構部2A,2Cを構成する偏心部4a,4cの偏心量Se,Sgよりも小(Sf<Sg,Se)に設定されている。
このような構成のうえで作用すると、軸受9,11に接しない第2の圧縮機構部2Bにおいて、圧縮反力等により回転軸4の回転に伴う偏心部4bの振れ回りが、他の偏心部4a,4cの振れ回りよりも大きくなろうとする。しかしながら、偏心部4bの偏心量Sfが他の偏心部4a,4cの偏心量Se,Sgよりも小に設定されているため、偏心部4bとローラ13bによる遠心力が小さくなって振れ回りが小さくなる。
したがって、ここに嵌合する偏心ローラ13bがシリンダ室14b周面に接触し難くなって、信頼性の向上を得られる。なお、偏心部の偏心量を小さくするとローラ外径が大きくなり、ローラ外周面に作用するガス荷重が増えるため、本構成は、ガス荷重に対して遠心力の影響の方が大きい、換言すれば、ガス荷重の小さな冷媒、例えばR134a等を使用する場合に最適である。
図5は、圧縮組立の縦断面図である。
第2の圧縮機構部2Bにおけるシリンダ8Bの高さ寸法H2が、第1、第3の圧縮機構部2A,2Cにおけるシリンダ8A,8Cの高さ寸法H1,H3よりも小(H2<H1,H3)に設定されている。これにより、第2のシリンダ室14bに収容される偏心ローラ13bの高さ寸法が、第1、第3のシリンダ室14a,14cに収容される偏心ローラ13a,13cの高さ寸法よりも小に形成されることになる。
このような構成のうえで作用すると、軸受9,11に接しない第2の圧縮機構部2Bにおいて、圧縮反力等により回転軸4の回転に伴う偏心ローラ13bの振れ回りが、他の偏心ローラ13a,13cの振れ回りよりも大きくなろうとする。しかしながら、シリンダ8Bと偏心ローラ13bの高さ寸法H2が、他の圧縮機構部の高さ寸法H1,H3よりも小に設定されているため、ガス荷重及び遠心力が低減して回転軸の振れ回りが小さくなり、主軸受9と副軸受11にかかる荷重が軽減してカジリ等の発生がなく、信頼性の向上を得られる。
図6A及び図6Bは、第2の圧縮機構部2Bに用いられる偏心ローラ13bの平面図と断面図である。ともに、外径寸法に何らの変化もないが、内径部に後述する加工が加えられている。
図6Aに示す偏心ローラ13b1は、内径の上下両端部が偏心部4bに嵌合する孔部jであり、これら孔部相互間の中央部において、孔部よりも直径の大きな段部kが設けられる。したがって、第1、第3の圧縮機構部2A,2Cに備えられる、単純に全てが孔部である偏心ローラ13a,13cと比較して軽量化される。
図6Bに示す偏心ローラ13b2は、中央部に偏心部4bに嵌合する孔部jをなし、この上下両端に孔部よりも直径の大きな段部kが設けられる。したがって、第1、第3の圧縮機構部2A,2Cに備えられる、単純に全てが孔部である偏心ローラ13a,13cと比較して軽量化される。
このような構成のうえで作用すると、軸受9,11に接しない第2の圧縮機構部2Bにおいて、圧縮反力等により回転軸4の回転に伴う偏心ローラ13bの振れ回りが他の偏心ローラ13a,13cの振れ回りよりも大きくなろうとする。しかしながら、偏心ローラ13bの重量が偏心ローラ13a,13cの重量よりも小に設定されているため、遠心力が低減して回転軸4の振れ回りが小さくなり、主軸受9と副軸受11にかかる荷重が軽減して信頼性の向上を得られる。
また、特に図示していないが、各圧縮機構部2A〜2Cに用いられる偏心ローラ13a〜13cの形状寸法を全て統一し、かつ、第2の圧縮機構部2Bの偏心ローラ13bは素材の比重が、第1、第3の圧縮機構部2A,2Cに備えられる偏心ローラ13a,13cの素材の比重よりも小さいものを選択してもよい。
その結果、第2の圧縮機構部2Bの偏心ローラ13bの質量が、第1、第3の圧縮機構部2A,2Cに備えられる偏心ローラ13a,13cの質量よりも小となり、先に説明したのと同様の作用効果を得られる。
図7Aは第1、第3の圧縮機構部2A,2Cの横断平面図、図7Bは第2の圧縮機構部2Bの横断平面図、図8は第1〜第3の圧縮機構部2A〜2Cの縦断面図である。
ここでは、第2の圧縮機構部2Bにおける回転軸4に設けられる偏心部4bの偏心量E2を、第1、第3の圧縮機構部2A,2Cにおける回転軸4に設けられる偏心部4a,4cの偏心量E1,E3よりも大(E2>E1,E3)に設定する。
一方、各シリンダ8A〜8Cの内径部(第1〜第3のシリンダ室14a〜14c)の直径は全て同一であるから、第2の圧縮機構部2Bにおける偏心ローラ13bの外径が第1、第3の圧縮機構部2A,2Cにおける偏心ローラ13a,13cの外径よりも小さくなる。その結果、偏心ローラ13bの質量が、偏心ローラ13a,13cの質量よりも小さくなる。
このような構成のうえで作用すると、軸受9,11に接しない第2の圧縮機構部2Bにおいては、圧縮反力等により回転軸4の回転に伴う偏心ローラ13bの振れ回りが他の偏心ローラ13a,13cの振れ回りよりも大きくなろうとする。しかしながら、偏心ローラ13bに作用するガス荷重が小さくなるため、回転軸の振れ回りが小さくなり、主軸受9と副軸受11にかかる荷重が軽減して信頼性の向上を得られる。
なお、偏心部4bの偏心量E2を偏心部4a,4cの偏心量E1,E3よりも大きくすることにより、偏心部4bと偏心ローラ13bによる遠心力は大きくなるため、本構成は、遠心力に対してガス荷重の影響の方が大きい、換言すれば、ガス加重の大きな冷媒、例えばR410Aを用いる場合に最適である。
なお、上述の実施の形態では第1〜第3の圧縮機構部2A〜2Cを備えたが、これに限定されるものではなく、さらに多くの数の圧縮機構部を備えた多気筒形回転式圧縮機にも適用できることは勿論である。
図9は、第2の実施の形態における、例えば冷凍装置の冷凍サイクルを構成する多気筒形回転式圧縮機T0の内部構造を示す縦断面図である。
図9中101は密閉ケースであって、この密閉ケース101内の下部には後述する複数の圧縮機構部、ここでは第1の圧縮機構部102Aと、第2の圧縮機構部102B、及び第3の圧縮機構部102Cから構成される圧縮機構組立102が設けられ、この圧縮機構組立の上部には電動機部103が設けられる。これら電動機部103と、圧縮機構組立102を構成する第1〜第3の圧縮機構部102A〜102Cは、互いに回転軸104を介して連結される。
電動機部103は、密閉ケース101の内面に固定されるステータ105と、このステータ105の内側に所定の間隙を存して配置され、かつ、回転軸104が介挿するロータ106とから構成される。電動機部103は、給電部103aを介して運転周波数を可変するインバータに接続されるとともに、インバータから電動機部103を制御する制御部(いずれも図示しない)と電気的に接続される。
第1の圧縮機構部102Aと第2の圧縮機構部102Bとの間には中間仕切り板107Aが介在される。第2の圧縮機構部102Bと第3の圧縮機構部102Cとの間には、中間仕切り板107Bが介在される。それぞれの圧縮機構部102A〜102Cは、第1のシリンダ108A、第2のシリンダ108B、第3のシリンダ108Cを備えている。
第1のシリンダ108Aの上面部には主軸受109が重ね合わされ、バルブカバーaとともに取付けボルト110を介してシリンダ108Aに取付け固定される。第3のシリンダ108Cの下面部には副軸受111が重ね合わされ、バルブカバーbと中間仕切り板107A,107B及び第2のシリンダ108Bとともに取付けボルト112を介して第1のシリンダ108Aに取付け固定される。
一方、回転軸104は、中途部と下端部が主軸受109と副軸受111に回転自在に枢支される。回転軸104は、第1〜第3のシリンダ108A〜108C内部を貫通するとともに、後述する位相差で形成される3つの偏心部である、第1の偏心部104aと、第2の偏心部104b及び第3の偏心部104cを一体に備えている。
図において最上部に設けられる第1の偏心部104aの偏心方向に対して、中央部と最下部に設けられる第2、第3の偏心部104b,104cは互いに同一で、かつ、偏心部104aとは180°異なる偏心方向に設定されている。すなわち、回転軸104に3個の偏心部104a〜104cを備えたときに、2個の偏心部104b,104cの偏心方向を同一としている。
回転軸104の各偏心部104a〜104cは、各シリンダ108A〜108Cの内径部内に位置するよう組立てられ、それぞれの周面に偏心ローラ113a,113b,113cが嵌合される。したがって、偏心ローラ113aの偏心方向に対して、偏心ローラ113b,113cの偏心方向は互いに同一に揃えられ、かつ、偏心ローラ113aとは180°異なる偏心方向に設定されることになる。
第1のシリンダ108Aは、主軸受109と中間仕切り板107Aとで上下面が区画され、内径部に第1のシリンダ室114aが形成される。第2のシリンダ108Bは、中間仕切り板107Aと中間仕切り板107Bとで上下面が区画され、内径部に第2のシリンダ室114bが形成される。第3のシリンダ108Cは、中間仕切り板107Bと副軸受111で上下面が区画され、内径部に第3のシリンダ室114cが形成される。
これらシリンダ室114a〜114cは互いに同一直径及び、同一軸方向長さである高さ寸法に形成されていて、それぞれに同一軸方向長さである高さ寸法の偏心ローラ113a〜113cが偏心回転自在に収容される。上述したように、第2,第3の偏心部104b,104cは互いに偏心方向が同一に揃えられ、かつ、第1の偏心部104aとは180°の位相差があり、回転軸104の回転に伴う偏心ローラ113a〜113cのシリンダ室114a〜114cにおける位置も、常に同一の関係が保持される。
なお、各圧縮機構部102A〜102Cにおける各摺動部のクリアランスのうち、少なくとも1つの摺動部のクリアランスは、主軸受109もしくは副軸受111に接しない第2の圧縮機構部102Bが、主軸受109もしくは副軸受111に接する第1の圧縮機構部102Aと第3の圧縮機構部102Cよりも大に設定されている。
ここでは、第1の圧縮機構部102A〜第3の圧縮機構部102Cは全て同一の構成をなしているので、第1の圧縮機構部102Aについてのみ説明し、第2、第3の圧縮機構部102B,102Cについては説明を省略する。
第1のシリンダ108Aには、第1のシリンダ室114aと連通するブレード室115が設けられている。ブレード室115には、ブレード116がシリンダ室114aに対して突没自在に収容されるとともに、ばね部材117が収容される。ばね部材117は、ブレード116の背面側に設けられ、ブレード116に弾性力(背圧)を付与して先端縁を偏心ローラ113aに接触させる圧縮ばねである。
ブレード116の先端縁は平面視で半円状に形成されていて、偏心ローラ113a周壁に、偏心ローラの回転角度にかかわらず線接触できる。偏心ローラ113aがシリンダ室114aの内周壁に沿って偏心回転したとき、ブレード116はブレード室115を往復運動するうようになっている。
第1のシリンダ108Aには図示しない吐出切欠が設けられ、この吐出切欠と対向する主軸受109部位には吐出弁機構が収容される。さらに、第1のシリンダ108Aには、外周面からシリンダ室114aに臨む吸込み孔が設けられ、この吸込み孔には密閉ケース101を貫通する吸込み管118aが接続される。
第2、第3の圧縮機構部102B,102Cを構成するシリンダ108B,108Cにも吐出弁機構が設けられるとともに、外周面からシリンダ室114aに臨む吸込み孔(以上、図示しない)が設けられ、それぞれの吸込み孔には密閉ケース101を貫通する吸込み管118b,118cが接続される。
一方、密閉ケース101の上端部には、吐出管120が接続される。この吐出管120には、圧縮機T0とともに冷凍サイクルを構成する凝縮器と、膨張機構及び蒸発器(以上,図示しない)を介して、アキュームレータ121が接続される。
このアキュームレータ121底部から、吸込み管118aと吸込み管118cが延出されている。これら吸込み管118a,118cは密閉ケース101を貫通し、第1のシリンダ108Aと第3のシリンダ108Cのシリンダ室114a,114cに直接連通することは、上述したとおりである。吸込み管118bは吸込み管118cの中途部から分岐していて、密閉ケース101を貫通し第2のシリンダ108Bのシリンダ室114bに直接連通することも、上述したとおりである。これら吸込み管118a〜118cで、アキュームレータ121と多気筒形回転式圧縮機T0とを連通する吸込み通路118が構成されることになる。
次に、多気筒形回転式圧縮機T0の作用について説明する。図示しないリモコン(遠隔操作盤)等から制御部に運転開始信号が入ると、制御部はインバータを介して電動機部103に運転信号を送る。回転軸104が回転駆動され、偏心部104a〜104cとともに偏心ローラ113a〜113cは各シリンダ室114a〜114c内で偏心回転を行う。
冷媒ガスは、アキュームレータ121から吸込管118a〜118cを介して、それぞれのシリンダ室114a〜114cに吸込まれ充満する。第1〜第3の圧縮機構部102A〜102Cにおいて、ブレード116がばね部材117によって常に弾性的に押圧付勢されるところから、ブレード116の先端縁が偏心ローラ113a〜113c周壁に摺接して、第1〜第3のシリンダ室114a〜114c内を吸込み室と圧縮室に二分する。
偏心ローラ113a〜113cのシリンダ室114a〜114c内周面転接位置とブレード室115が一致し、ブレード116が最も後退した状態で、シリンダ室114a〜114cの空間容量が最大となる。
偏心ローラ113a〜113cの偏心回転にともなって、偏心ローラの各シリンダ室114a〜114c内周面に対する転接位置が移動し、シリンダ室の区画された圧縮室容積が減少する。そのため、先にシリンダ室114a〜114cに導かれたガスが徐々に圧縮される。回転軸104が継続して回転され、各シリンダ室114a〜114cにおける圧縮室容量がさらに減少してガスが圧縮される。ガス圧が所定圧まで上昇したところで吐出弁機構が開放する。
第1の偏心部104aと第2,第3の偏心部104b,104cとの位相差の設定条件から、第1のシリンダ室114aと第2,第3のシリンダ室114b,114cにおける吐出弁機構の開放行程に180°のズレがある。高圧ガスは密閉ケース101内に吐出され、充満して密閉ケース上部の吐出管120から吐出される。
高圧ガスは圧縮機T0から凝縮器、膨張機構及び蒸発器の順に導かれ、この蒸発器で蒸発し冷凍作用をなしてからアキュームレータ121に導かれて気液分離される。アキュームレータ121から気液分離された低圧の蒸発冷媒が導出され、吸込み通路118を構成する各吸込み管118a〜118cを介して各シリンダ室114a〜114cに導かれ、再び上述の経路を循環する。
このようにして本発明の多気筒形回転式圧縮機T0は、密閉ケース101内に、電動機部103と、この電動機部103と回転軸104を介して連結される第1の圧縮機構部102A〜第3の圧縮機構部102Cを収容してなる。
それぞれの圧縮機構部102A〜102Cは、偏心ローラ113a〜113cが偏心回転自在に収容される第1〜第3のシリンダ室114a〜114cを備えた第1のシリンダ108A〜第3のシリンダ108Cと、先端縁が偏心ローラの周面に当接し、偏心ローラの回転方向に沿ってシリンダ室を二分するブレード116を備えている。
そして、第1のシリンダ108Aのシリンダ室114aに収容される第1の偏心部104a及び偏心ローラ113aに対して、第2、第3のシリンダ室108B,108Cのシリンダ室114b,114cに収容される2個の偏心部である第2,第3の偏心部104b,104c及び偏心ローラ113b,113cは、互いに同一の偏心方向に揃えられるとともに、偏心部104a及び偏心ローラ113aとは、互いに180°の位相差に設定されている。
しかも、アキュームレータ121から第2のシリンダ108Bのシリンダ室114bに接続される吸込み管118bは、第3のシリンダ108Cのシリンダ室114cに連通する吸込み管118cから分岐していて、吸込み通路118を構成する吸込み管118b,118cは互いに一部が共有して形成される。
すなわち、互いに偏心方向が同一の一対の偏心部104b,104cを収容するシリンダ室114b,114cにおいては、互いに全く同一のタイミングで圧縮行程が行われるので、吸込み通路118を構成する吸込み管118b,118cを互いに共有することができ、冷凍能力の低下を阻止できる。また、アキュームレータ121には2本の吸込み管118a,118cを接続すればよいから、アキュームレータの小型化と簡略化を得られる。
図10は、第3の実施の形態を示す多気筒形回転式圧縮機T1の一部を省略した断面図である。先に説明した第2の実施の形態と同一構成部品については、同番号を付して新たな説明を省略し、相違する部位についてのみ説明する。(以下、同じ)
ここでも、第1のシリンダ108Aのシリンダ室114aに収容される第1の偏心部104a及び偏心ローラ113aに対して、第2、第3のシリンダ室108B,108Cのシリンダ室114b,114cに収容される2個の偏心部である第2,第3の偏心部104b,104c及び偏心ローラ113b,113cは、互いに同一の偏心方向に揃えられるとともに、偏心部104a及び偏心ローラ113aとは、互いに180°の位相差に設定される。
なお、各圧縮機構部102A〜102Cにおける各摺動部のクリアランスのうち、少なくとも1つの摺動部のクリアランスは、主軸受109もしくは副軸受111に接しない第2の圧縮機構部102Bが、主軸受109もしくは副軸受111に接する第1の圧縮機構部102Aと第3の圧縮機構部102Cよりも大に設定されている。
アキュームレータ121底部には吸込み管118aと吸込み管118cの2本のみが接続され、それぞれ密閉ケース101を貫通して第1,第3のシリンダ108A,108Cのシリンダ室114a,114cに接続される。
また、下部側の中間仕切り板107Bを介して第2のシリンダ108Bと第3のシリンダ108Cとの間に亘り、例えばパイプからなる案内通路118dが設けられ、第2のシリンダ室114bと第3のシリンダ室114cとの間に冷媒ガスを案内できるようになっている。したがって、ここでは吸込み管118a,118c及び案内通路118dで吸込み通路118Aが構成される。
換言すれば、偏心方向が同一の第2,第3の偏心部104b,104cを収容する第2,第3のシリンダ室114b,114cと、アキュームレータ121とを連通する吸込み通路118Aとしての吸込み管118cと案内通路118dは、互いに一部が共有して形成される。
このようにして、2個の偏心部104b,104cが、それぞれ偏心方向を同一に揃えられた多気筒形回転式圧縮機T1である。回転軸104を回転駆動すると、回転軸104の回転にともなって、シリンダ室114bとシリンダ室114cでは、互いに全く同一のタイミングで圧縮行程を行うため、吸込み通路118Aの一部を共有して形成でき、冷凍能力の低下を阻止する。
アキュームレータ121には2本の吸込み管118a,118cを接続すればよいから、アキュームレータの小型化と簡略化を得られる。密閉ケース101においては、吸込み管118a,118cが貫通する取付け用孔を2個設ければよいとともに、互いに取付け用孔の間隔を広げることができるから、密閉ケースの耐圧性の向上を得られる。
図11は、第4の実施の形態を示す多気筒形回転式圧縮機T2の一部を省略した断面図である。
第1のシリンダ108Aのシリンダ室114aに収容される第1の偏心部104a及び偏心ローラ113aに対して、第2、第3のシリンダ室108B,108Cのシリンダ室114b,114cに収容される2個の偏心部104b,104c及び偏心ローラ113b,113cは、互いに同一の偏心方向に揃えられるとともに、偏心部104a及び偏心ローラ113aとは、互いに180°の位相差に設定されることは変りがない。
そして、アキュームレータ121底部には吸込み管118aと吸込み管118cの2本のみが接続され、それぞれ密閉ケース101を貫通する。吸込み管118aは第1のシリンダ108Aのシリンダ室114aに接続されるが、吸込み管118cは中間仕切り板107Bに設けられる吸込み穴部118eに接続される。
この吸込み穴部118eは中間仕切り板107Bの内径部には到達しない位置で上下方向に分岐される。シリンダ108Bとシリンダ108Cには吸込み穴部118eに連通するとともに、それぞれのシリンダ室114bとシリンダ室114cに開口する吸込み案内路118fが設けられている。
したがって、吸込み管118cに導かれた冷媒ガスを中間仕切り板107Bの吸込み穴部118eから吸込み案内路118fを介して第2のシリンダ室114bと第3のシリンダ室114cとの間に冷媒ガスを案内できるようになっている。ここでは、吸込み管118a,118c及び吸込み穴部118eと吸込み案内路118fで、吸込み通路118Bが構成される。
換言すれば、偏心方向が同一の第2,第3の偏心部104b,104cを収容する第2,第3のシリンダ室114b,114cとアキュームレータ121とを連通する吸込み通路118Bとしての吸込み管118c、吸込み穴部118e、吸込み案内路118fは互いに一部が共有して形成される。
なお、各圧縮機構部102A〜102Cにおける各摺動部のクリアランスのうち、少なくとも1つの摺動部のクリアランスは、主軸受109もしくは副軸受111に接しない第2の圧縮機構部102Bが、主軸受109もしくは副軸受111に接する第1の圧縮機構部102Aと第3の圧縮機構部102Cよりも大に設定されている。
このようにして、2個の偏心部104b,104cが、それぞれ偏心方向を同一に揃えられた多気筒形回転式圧縮機T2である。回転軸104を回転駆動すると、回転軸104の回転にともなって、シリンダ室114bとシリンダ室114cでは、互いに全く同一のタイミングで圧縮行程を行うため、吸込み通路118Bの一部を共有して形成でき、冷凍能力の低下を阻止する。
アキュームレータ121には2本の吸込み管118a,118cを接続すればよいから、アキュームレータの小型化と簡略化を得られる。密閉ケース101においては、吸込み管118a,118cが貫通する取付け用孔を2個設ければよいとともに、互いに取付け用孔の間隔を広げることができるから、密閉ケース101の耐圧性の向上を得られる。
図12は、第5の実施の形態を示す多気筒形回転式圧縮機の一部を省略した断面図である。ここでは、これまで説明してきた3個の偏心部104a〜104cが設けられる回転軸104を備えた多気筒形回転式圧縮機とは相違し、4個の偏心部104a〜104dが設けられる回転軸104を備えた多気筒形回転式圧縮機T3を示している。
ただし、シリンダ(気筒)数が相違していても基本的な構成は全く変りがない。相違点のみ説明すると、回転軸104には第1の圧縮機構部102A〜第4の圧縮機構部102Dが軸方向に沿って連結される。これまでのものと同様、最上部に第1の圧縮機構部102Aがあり、以下、下部側に亘って第2、第3の圧縮機構部102B,102Cがあり、最下部に第4の圧縮機構部102Dがあって、圧縮組立102が構成される。
なお、各圧縮機構部102A〜102Dにおける各摺動部のクリアランスのうち、少なくとも1つの摺動部のクリアランスは、主軸受109もしくは副軸受111に接しない第2の圧縮機構部102Bが、主軸受109もしくは副軸受111に接する第1の圧縮機構部102Aと第4の圧縮機構部102Dよりも大に設定されている。
第1、第2のシリンダ室108A,108Bのシリンダ室114a,114bに収容される2個の偏心部である第1,第2の偏心部104a,104b及び偏心ローラ113a,113bは、互いに同一の偏心方向に揃えられる。また、第3、第4のシリンダ室108C,108Dのシリンダ室114c,114dに収容される2個の偏心部である第3,第4の偏心部104c,104d及び偏心ローラ113c,113dは、互いに同一の偏心方向に揃えられる。第1,第2の偏心部104a,104b及び偏心ローラ113a,113bと、第3,第4の偏心部104c、104d及び偏心ローラ113c,113dとは、互いに180°の位相差に設定される。
アキュームレータ121底部には吸込み管118aと吸込み管118cの2本のみが接続され、それぞれ密閉ケース101を貫通する。吸込み管118aは中間仕切り板107Aに設けられる吸込み穴部118gに接続される。この吸込み穴部118gは中間仕切り板107Aの内径部に到達しない位置で上下方向に分岐される。シリンダ108Aとシリンダ108Bには吸込み穴部118gに連通するとともに、それぞれのシリンダ室114aとシリンダ室114bに開口する吸込み案内路118hが設けられている。
一方、吸込み管118cは中間仕切り板107Cに設けられる吸込み穴部118iに接続される。この吸込み穴部118iは中間仕切り板107Cの内径部に到達しない位置で上下方向に分岐される。シリンダ108Cとシリンダ108Dには吸込み穴部118iに連通するとともに、それぞれのシリンダ室114cとシリンダ室114dに開口する吸込み案内路118jが設けられている。
換言すれば、偏心方向が同一の2個の偏心部104a,104bを収容する第1,第2のシリンダ室114a,114bとアキュームレータ121とを連通する吸込み管118a、吸込み穴部118g、吸込み案内路118hは吸込み通路118Cとして、互いに一部が共有して形成される。さらに、偏心方向が同一の2個の偏心部104c,104dを収容する第3,第4のシリンダ室114c,114dとアキュームレータ121とを連通する吸込み管118c、吸込み穴部118i、吸込み案内路118jは吸込み通路118Cとして、互いに一部が共有して形成される。
このようにして、の偏心部104a,104bと偏心部104c,104dが、それぞれ偏心方向を同一に揃えられた多気筒形回転式圧縮機T3であり、回転軸104を回転駆動すると、回転軸の回転にともなって、シリンダ室114aと114b、及びシリンダ室114cと114dでは、それぞれ同一のタイミングで圧縮行程を行うため、吸込み通路118Bの一部を共有して形成でき、冷凍能力の低下を阻止する。
アキュームレータ121には2本の吸込み管118a,118cを接続すればよいから、アキュームレータの小型化と簡略化を得られる。密閉ケース101においては、吸込み管118a,118cが貫通する取付け用孔を2個設ければよいとともに、互いに取付け用孔の間隔を広げることができるから、密閉ケース101の耐圧性の向上を得られる。
当然ながら、この種の多気筒形回転式圧縮機T3において、4個の偏心部104a〜104dのうちの、2個の偏心部だけを偏心方向を同一にする構成であっても、何ら問題がない。
図13Aは、第6の実施の形態を示す多気筒形回転式圧縮機に用いられる偏心ローラの断面図、図13Bは、回転軸の正面図であり、図14は偏心ローラと回転軸を備えた圧縮組立の断面図である。
ここでは、再び3個の偏心部104a〜104cが設けられる回転軸104を備えた多気筒形回転式圧縮機に適用して説明する。基本的な構成については、先に図9で説明したものと全く同じであるので、新たな説明は省略する。ただし、各圧縮機構部の寸法設定は後述するようになる。
なお、各圧縮機構部102A〜102Cにおける各摺動部のクリアランスのうち、少なくとも1つの摺動部のクリアランスは、主軸受109もしくは副軸受111に接しない第2の圧縮機構部102Bが、主軸受109もしくは副軸受111に接する第1の圧縮機構部102Aと第3の圧縮機構部102Cよりも大に設定されている。
図13Aに示すように、偏心ローラ113a,113b,113cの内径寸法と外径寸法は全て同一に形成されるとともに、軸方向長さである高さ寸法Eも全て同一に形成される。また、図13Bに示すように、回転軸104に一体に設けられる全ての偏心部104a〜104cは、その軸方向長さが全て同一に統一される。したがって、1種類の偏心ローラを製作すれば、いずれの偏心部104a〜104cに嵌合しても何ら問題がない。
さらに、回転軸104において、各偏心部104a〜104c相互間の間隔寸法が部位によって相違することが特徴の一つとなっている。すなわち、第1の圧縮機構部102Aに対応する偏心部104aと、第2の圧縮機構部102Bに対応する偏心部104bとの間隔寸法をA1とし、第2の圧縮機構部102Bに対応する偏心部104bと、第3の圧縮機構部102Cに対応する偏心部104cとの間隔寸法をA2とすると、A2はA1よりも大(A2>A1)に設定される。
間隔寸法A1,A2と偏心ローラ113a〜113cの高さ寸法Eとの関係では、間隔寸法A2は偏心ローラ高さ寸法Eよりも大(A2>E)であるが、間隔寸法A1は偏心ローラ高さ寸法Eよりも小(E>A1)に設定される。以上をまとめると、
間隔寸法A2 > 偏心ローラ高さ寸法E > 間隔寸法A1
の設定条件が導かれる。
すなわち、圧縮機構部102A〜102Cの数が3組:Nあり、偏心部相互間ヶ所が2ヶ所:(N−1)ある場合に、1ヶ所:(N−2)の偏心部104b−104c相互間の間隔寸法:A2が偏心ローラ113a〜113cの高さ寸法:Eよりも大に形成される。
このような寸法設定をなすことにより、各偏心部104a〜104cに偏心ローラ113a〜113cを嵌合する組立作業が円滑に行える。すなわち、第1の偏心部104aに偏心ローラ113aを嵌合するには、図13Bに示す回転軸104の右側端部から偏心ローラ113aを介挿して変位させ、第1の偏心部104aに対向したところで偏心方向に合わせて位置をずらせ、嵌合すればよい。
なお、偏心ローラ113a〜113cが全て同一の寸法形状に形成され、いずれの偏心部にも嵌合可能なところから、一旦は第1の偏心部104aに嵌合した偏心ローラ113aをそのまま移動し、第2の偏心部104bに嵌合しようとしても、不可能である。
すなわち、第1の偏心部104aと第2の偏心部104bとの相互間隔寸法A1が、偏心ローラ113aの高さ寸法Eよりも小に設定されているので、偏心ローラ113aを第1の偏心部104aと第2の偏心部104bとの間(A1寸法範囲)に介在させることができず、第2の偏心部104bに嵌合できない。
そこで、第2の偏心部104bに偏心ローラ113bを嵌合するには、回転軸104の左側端部から偏心ローラを介挿して変位させ、第3の偏心部104cに対向したところで偏心方向に合わせて位置をずらせる。この偏心ローラ113bを第3の偏心部104cに嵌合し、さらに押圧してこの偏心部を乗り越える。一旦、偏心ローラ113bを第3の偏心部104cと第2の偏心部104bとの間に位置させ、さらに第2の偏心部104bの偏心方向に合わせて位置をずらせてから、この偏心部104bに偏心ローラ113bを嵌合する。
この状態で、第2の偏心部104bと第3の偏心部104c相互間の間隔寸法A2を、偏心ローラ113bの高さ寸法Eよりも大に設定しているので、偏心部104b−104c相互間に一旦、偏心ローラ113bを位置し、そのあと第2の偏心部104bに合わせて位置をずらせるのに何らの不具合もない。第2の偏心部104bに偏心ローラ113bを嵌合できたら、回転軸104の左側端部から別の偏心ローラ113cを介挿して第3の偏心部104cに嵌合する。
このように、間隔寸法A2>偏心ローラ高さ寸法E>間隔寸法A1 の設定条件を得ることにより、偏心ローラ113bを分割化することなく中央部の偏心部104bに対して嵌合組立が可能であり、よって信頼性が高く、圧縮効率が高い多気筒形回転式圧縮機を提供できる。
図14は、上述の図13A及び図13Bの設定条件に加えて、中間仕切り板107A,107Bの厚さ寸法との関係を説明する図である。すなわち、第1のシリンダ108Aと第2のシリンダ108Bとの間に介在される中間仕切り板107Aの厚さ寸法H1は、第1の偏心部104aと第2の偏心部104b相互の間隔寸法A1よりも小(H1<A1)に形成される。先に説明したように、第1の偏心部104aと第2の偏心部104b相互の間隔寸法A1は、偏心ローラ113a〜113cの高さ寸法Eよりも小(A1<B)に設定されているから、
中間仕切り板厚さ寸法H1 < 間隔寸法A1 < 偏心ローラ高さ寸法E
の設定条件が導かれることになる。
また、第2のシリンダ108Bと第3のシリンダ108Cとの間に介在される中間仕切り板107Bの厚さ寸法H2は、第1の偏心部104aと第2の偏心部104b相互の間隔寸法A2よりも小(H2<A2)に形成される。先に説明したように、第2の偏心部104bと第3の偏心部104c相互の間隔寸法A2は、偏心ローラ113a〜113cの高さ寸法Eよりも小(A2<E)であるから、
中間仕切り板厚さ寸法H2 < 間隔寸法A2 < 偏心ローラ高さ寸法E
の設定条件が導かれる。
すなわち、圧縮機構部102A〜102Cが3組:Nであり、偏心部相互間ヶ所が2ヶ所:(N−1)ある場合に、1ヶ所:(N−2)の偏心部104b−104c相互間の間隔寸法:A2が偏心ローラ113a〜113cの高さ寸法:Eよりも大に形成されるとともに、これら偏心部104b−104c相互間に介在される中間仕切り板107Bの厚さ寸法H2を、偏心ローラの高さ寸法E未満に設定した。
そして、残りヶ所の偏心部104a−104b相互の間隔寸法A1を、偏心ローラ113a〜113cの高さ寸法E未満に形成するとともに、これら偏心部相互間に介在される中間仕切り板107Aの厚さ寸法H1を、残りヶ所の偏心部104a−104b相互の間隔寸法A1未満に設定した。
以上の条件から、中間仕切り板107A,107Bの板厚を、より薄くすることができ、さらに偏心部104a−104b,104b−104c相互間の間隔を短くすることができる。結局、回転軸104を軸支する主軸受109と副軸受111間の距離の短縮化を得られ、振れ回りの抑制を図って信頼性及び圧縮効率の向上を得られる。
なお、上述の実施の形態では第1〜第3の圧縮機構部102A〜102Cを備えたが、これに限定されるものではなく、例えば先に図12で説明したような第1〜第3の圧縮機構部102A〜102Dを備えた多気筒形回転式圧縮機T3にも適用でき、また、さらに多くの数の圧縮機構部を備えた多気筒形回転式圧縮機にも適用できる。
具体的に図12の構成の圧縮機T3では、先に説明した設定条件のように、圧縮機構部102A〜102Dが4組:Nあり、偏心部相互間ヶ所104a−104b,104b−104c,104c−104dが3ヶ所:(N−1)ある場合に、2ヶ所:(N−2)の偏心部相互104a−104b,104c−104dの間隔寸法を偏心ローラ113a〜113dの高さ寸法Eよりも大に形成し、残りヶ所の偏心部相互104b−104cの間隔寸法を偏心ローラ113a〜113dの高さ寸法E未満に形成している。
例えば、第1の偏心部104aと第2の偏心部104bとの間及び、第3の偏心部104cと第4の偏心部104dとの相互間隔を同じ間隔寸法A2とし、第2の偏心部と第3の偏心部との相互間隔を間隔寸法A1とし、偏心ローラ113a〜113dの高さ寸法Eとすれば、間隔寸法:A2>偏心ローラ高さ寸法:E>間隔寸法:A1となる。
このことにより、第2の偏心部104bに嵌合する偏心ローラ113bは第1の偏心部104aを通過させればよく、第3の偏心部104cに嵌合する偏心ローラ113cは第4の偏心部104dを通過させればよい。したがって、分割した偏心ローラを使用しなくても偏心部104a〜104dに対する組立が可能であり、信頼性が高く圧縮効率が高い多気筒形回転式圧縮機を提供できる。
すなわち、圧縮機構部102A〜102Dが4組:Nの圧縮機T3であり、偏心部相互間ヶ所が3ヶ所:(N−1)ある場合に、2ヶ所:(N−2)の偏心部104a−104b、104c−104d相互間の間隔寸法:A2が偏心ローラ113a〜113dの高さ寸法:Eよりも大に形成するとともに、これら偏心部相互間に介在される中間仕切り板107Bの厚さ寸法H2を、偏心ローラの高さ寸法:E未満に設定した。残りヶ所の偏心部104b−104c相互間に介在される中間仕切り板107Aの厚さ寸法H1を、残りヶ所の偏心部104b−104c相互の間隔寸法A1未満に設定した。
以上の条件から、中間仕切り板107A,107Bの板厚を、より薄くすることができるとともに、偏心部104a−104b,104b−104c,104c−104d相互間の間隔を短くすることができる。結局、回転軸104を軸支する主軸受109と副軸受111間の距離の短縮化を得られ、振れ回りの抑制を図って信頼性及び圧縮効率の向上を得られる。
さらに多くの圧縮機構部を備えた多気筒形回転式圧縮機においても、上述の設定条件を適用することにより、同様の作用効果を得られる。
図15は、第7の実施の形態におけるシリンダの平面図である。
すなわち、図15Aは第1のシリンダ108Aの平面図、図15Bは第2のシリンダ108Bの平面図、図15Cは第3のシリンダ108Cの平面図である。いずれのシリンダ108A〜108Cにおいても同一の中心軸から同一直径の内径部に形成されるとともに、同一位置に、同一の寸法形状で、ブレード室115と、吐出切欠30及び吸込み孔140が設けられる。
このように、各シリンダ108A〜108Cを全て同一の構成とすることにより、共通化が可能となり、コストの低減を得られる。
図16は、第8の実施の形態を示すシリンダの平面図である。
ここでは、ブレード室115と吸込み孔140が同一の形状寸法で設けられる一方で、シリンダ108の側面に凹陥部145が設けられ、吐出弁機構146が収容される。
例えば、図9で示す第1〜第3の圧縮機構部102A〜102Cを備えた圧縮機T0においては中央部の第2の圧縮機構部102Bを構成する第2のシリンダ108Bに採用し、図12で示す第1〜第4の圧縮機構部102A〜102Dを備えた圧縮機T3においては、内側の第2の圧縮機構部102Bと第3の圧縮機構部102Cを構成する第2のシリンダ108B及び第3のシリンダ108Cに採用する。
すなわち、各シリンダ室108A〜108C(108D)で圧縮され所定圧に上昇したガスを密閉ケース101内に吐出するのに、最上部と最下部の圧縮機構部102A,102C(102D)ではバルブカバーa,bを介して吐出し易いが、真中にある圧縮機構部102B,(102C)では吐出し難いので、それぞれのシリンダ周面に吐出弁機構146を設けて、ここから円滑に吐出できる。部品点数を増加することなく吐出構造が構築できることで、安価な圧縮機を提供できる。
図17は、第9の実施の形態における回転軸の平面図である。
回転軸104に一体に設けられる第1〜第3の偏心部104a〜104cは互いに120°等配構造をなしている。すなわち、第1の偏心部104aを基準にして、第2の偏心部104bが120°ずれた位置に偏心して設けられ、第3の偏心部104cはさらに120°ずれた位置に偏心して設けられる。
回転軸104が1回転する都度、3回の圧縮行程が行われてガスが吐出されることになり、圧縮行程におけるトルク変動の抑制化を図ることができ、低振動で、かつ、高信頼性の多気筒形回転式圧縮機を提供できる。
図18は、第10の実施の形態における、多気筒形回転式圧縮機の縦断面図である。
ここでは、第1〜第3の圧縮機構部102A〜102Cを備えたうえに、第1の圧縮機構部102Aと第3の圧縮機構部102Cを構成する偏心部104a、104cが互いに同一方向に、かつ、同一量だけ偏心して設けられ、第2の圧縮機構部102Bを構成する偏心部104bは反方向に偏心していることを特徴としている。
アキュームレータ121から2本の吸込み管118b,118cが突出していることは変りがなく、一方の吸込み管118bは密閉ケース101を貫通して直接、第2の圧縮機構部102Bのシリンダ108Bに接続される。他方の吸込み管118cはアキュームレータ121から突出したところで、分岐吸込み管118aが分岐される。分岐吸込み管118aは第1の圧縮機構部102Aのシリンダ108Aに接続され、吸込み管118cは第3の圧縮機構部102Cのシリンダ108Cに接続される。
したがって、アキュームレータ121に接続される一方の吸込み管118cと分岐吸込み管118aは、回転角度を同一としたシリンダ室114a,114cへ低圧の蒸発冷媒を導くこととなり、その結果、圧縮能力の低下を阻止し、アキュームレータ121の小型化、簡素化を得られる。
なお、以上説明した実施の形態では3シリンダタイプもしくは4シリンダタイプについて説明したが、これに限定されるものではなく、さらに5シリンダタイプもしくはそれ以上の数のシリンダを備えた多気筒形の回転式圧縮機の全てに適用できることは、言うまでもない。
本発明は、回転軸に3組以上の圧縮機構部を連結した多気筒形回転式圧縮機でありながら、回転軸の回転に伴う、回転軸の振れ回りの低減化を図り、圧縮効率の向上化を得るという効果を奏する。
また、圧縮能力を保持したうえで吸込み通路の簡略化を図り、よってアキュームレータの小型化に繋げられる効果を奏する。
さらに、ローラの分割を不要とし、偏心部相互間隔を極力短縮化して、組立性と信頼性及び圧縮効率の向上化を得られる効果を奏する。

Claims (5)

  1. 密閉ケース内に、軸受に軸支される回転軸と、この回転軸に連結される電動機部及び3組以上の圧縮機構部を収容してなり、
    上記圧縮機構部は、上記回転軸に設けられる偏心部及び、この偏心部に嵌合されるローラが偏心回転自在に収容されるシリンダ室と、このシリンダ室を備えたシリンダと、このシリンダに設けられ先端縁が上記ローラの周面に当接しシリンダ室を二分するブレードとを備え、
    上記各圧縮機構部における各摺動部のクリアランスのうち、少なくとも1つの摺動部のクリアランスは、軸受に接しない圧縮機構部が、軸受に接する圧縮機構部よりも大に設定されることを特徴とする多気筒形回転式圧縮機。
  2. 上記軸受に接しない圧縮機構部のシリンダの高さ寸法が、上記軸受に接する圧縮機構部のシリンダの高さ寸法よりも小に設定されることを特徴とする請求項1記載の多気筒形回転式圧縮機。
  3. 上記軸受に接しない圧縮機構部の偏心部の偏心量が、上記軸受に接する圧縮機構部の偏心部の偏心量よりも大に設定されるとともに、軸受に接しない圧縮機構部の偏心部に嵌合されるローラの外径が、軸受に接する圧縮機構部の偏心部に嵌合されるローラの外径よりも小に設定されることを特徴とする請求項1記載の多気筒形回転式圧縮機。
  4. 上記偏心部のうち、少なくとも2個の偏心部は偏心方向を同一に揃えられ、
    これら偏心方向が同一の偏心部を収容する各シリンダ室と上記アキュームレータとを連通する上記吸込み通路は、互いに一部が共有して形成されることを特徴とする請求項1記載の多気筒形回転式圧縮機。
  5. 上記各圧縮機構部の数をNとし、上記偏心部の相互間ヶ所が(N−1)であるとき、
    (N−2)ヶ所の偏心部相互の間隔寸法が上記ローラの軸方向長さ寸法よりも大に形成されるとともに、これら偏心部相互間に介在される中間仕切り板の厚さ寸法が上記ローラの軸方向長さ寸法未満に設定され、
    残りヶ所の偏心部相互の間隔寸法がローラの軸方向長さ寸法未満に形成されるとともに、これら偏心部相互間に介在される中間仕切り板の厚さ寸法が残りヶ所の偏心部相互の間隔寸法未満に設定されることを特徴とする請求項1記載の多気筒形回転式圧縮機。
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