JP4695045B2 - 内部中間圧２段圧縮機 - Google Patents

Description

この発明は、密閉容器内に電動要素と、この電動要素により駆動される低段圧縮要素と高段圧縮要素とを設けた回転式の内部中間圧２段圧縮機に関するものである。

近年、冷媒による地球環境破壊が問題視され、ＨＦＣ冷媒（ＨＦＣ１３４ａ、ＨＦＣ１２５、ＨＦＣ３２、ＨＦＣ１４３ａ等、及びこれらの混合冷媒）などの代替フロンやＣＯ２、アンモニア、ＨＣ冷媒（ハイドロカーボン：イソブタン、プロパン、エタン等）などの自然冷媒が使用され始めている。

代替フロンや自然冷媒を用いたヒートポンプ式給湯機などの冷媒回路装置に適用する圧縮機、とりわけＣＯ２冷媒用圧縮機では、作動圧力が高くなることから内部中間圧２段圧縮機が適用されているものがある。

内部中間圧２段圧縮機では、高段圧縮要素の高段マフラ内は中間圧の密閉容器内よりも高い高圧となるので、高段マフラカバーのシール性が重要となる。

従来、第２の回転圧縮要素（高段圧縮要素に相当する）の吐出消音室（高段マフラに相当する）を閉塞するカバーのシールを簡単な構成で確実に行うために、第１の回転圧縮要素（低段圧縮要素に相当する）で圧縮されたガスを密閉容器内に吐出し、この吐出された中間圧のガスを第２の回転圧縮要素のシリンダと、シリンダの開口面を閉塞するとともに、中央部に起立した回転軸の軸受を有する上部支持部材と、軸受外側の上部支持部材に形成され、シリンダ内部と連通する吐出消音室と、上部支持部材に周辺部がボルト止めされ、吐出消音室の開口部を閉塞する上部カバーとを備え、上部カバーと上部支持部材間にガスケットを挟み込み、上部カバーの内周端面と軸受外面間にはＯリングを設けるロータリコンプレッサが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００３−９７４７９号公報

上記提案のロータリコンプレッサは、上部カバー（高段マフラカバー）のシールに、Ｏリングとガスケットを併用しているので、以下の課題がある。
（１）上部カバーのシールに、Ｏリングとガスケットの２部品を使用しているので、価格が高くなる。
（２）ＣＯ２冷媒雰囲気下においては、粒径の小さいＣＯ２分子がゴムの中に入り込み、ブリスタ（気泡）を発生し、ゴムを内部より破壊するためＯリングの耐久性の確保が困難である。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、部品点数削減による低価格化を実現し、ＣＯ２冷媒雰囲気での耐久性に課題のあるＯリングを使用しないで、高段マフラーカバーのシールを行う内部中間圧２段圧縮機を提供することを目的とする。

この発明に係る内部中間圧２段圧縮機は、密閉容器内に電動要素と、この電動要素により回転軸を介して駆動される、低段圧縮要素と高段圧縮要素とを有し、密閉容器内が中間圧となる内部中間圧２段圧縮機において、
高段圧縮要素に設けられ、回転軸の軸受となる高段圧縮要素側軸受と、
この高段圧縮要素側軸受の環状の高段圧縮要素側軸受内径部と、環状の高段圧縮要素側軸受外径部との間の空間部で、軸方向一端面が開口する高段マフラと、
この高段マフラの前記開口する軸方向一端面を閉塞する高段マフラーカバーとを備え、
この高段マフラーカバーと、高段圧縮要素側軸受の高段圧縮要素側軸受内径部及び高段圧縮要素側軸受外径部の軸方向端面との間で、高段マフラと密閉容器内との間のシールをメタルガスケットにより行い、
メタルガスケットは、高段圧縮要素側軸受内径部の軸方向端面をシールする内径部と、高段圧縮要素側軸受外径部の軸方向端面をシールする外径部と、内径部と外径部とを連結する内外径連結部とを備え、
高段マフラーカバーを高段圧縮要素側軸受の高段圧縮要素側軸受内径部に固定する内径部締付ボルトと、高段マフラーカバーを高段圧縮要素側軸受の高段圧縮要素側軸受外径部に固定する外径部締付ボルトとを有し、内径部締付ボルトと高段圧縮要素側軸受外径部とは、周方向の取付位置の位相が異なり、
高段圧縮要素側軸受外径部の軸方向端面が、高段圧縮要素側軸受内径部の軸方向端面よりも高段マフラーカバー側に高くなるように構成したことを特徴とする。

この発明に係る内部中間圧２段圧縮機は、上記構成により、Ｏリングを使用しないで、高段マフラーカバーのシールを行うことができるので、信頼性が向上し、低価格となる。。

実施の形態１．
図１乃至図３は実施の形態１を示す図で、図１は内部中間圧２段圧縮機１の縦断面図、図２は高段マフラ７付近の拡大図、図３はメタルガスケット１５の平面図である。図４は参考図で、従来の高段マフラ７付近の拡大図である。

図１により、内部中間圧２段圧縮機１の全体構成を説明する。密閉容器１ａ内に、電動要素３と、この電動要素３で回転軸１８を介して駆動される圧縮要素２を設ける。電動要素３が密閉容器１ａ内の上部に、圧縮要素２が密閉容器１ａ内の下部に位置する。

圧縮要素２は、低段圧縮要素２ａと、高段圧縮要素２ｂとで構成され、低段圧縮要素２ａと高段圧縮要素２ｂとの間は、中間仕切板１６で仕切られている。

低段圧縮要素２ａは、低段シリンダ４、低段圧縮要素側軸受１４、低段圧縮要素側軸受１４の外周側に形成される低段マフラ６、低段シリンダ４の圧縮室に連通する低段吸入管１０などが主な構成部品である。

低段圧縮要素２ａでは、図示しない冷凍サイクルの低圧側に接続される低段吸入管１０から低圧の冷媒ガスを低段シリンダ４に吸入し、回転式の圧縮機構部（公知のものであるから詳しい説明はしない）で圧縮し、低段マフラ６に吐出する。低段マフラ６から、圧縮要素２を縦に貫通する低段吐出孔１７を通って冷媒ガスは密閉容器１ａに出る。

低段マフラ６内の圧力と、密閉容器１ａ内の圧力は中間圧でほぼ同じであるから、低段マフラ６のシールは不要である。

中間圧の密閉容器１ａからは低段吐出管１１から一旦密閉容器１ａ外に出て、図示しない中間圧接続管を通って高段吸入管１２に入る。高段圧縮要素２ｂでは、低段圧縮要素２ａと同じ回転式の圧縮機構により中間圧の冷媒ガスを高圧に圧縮し、高段圧縮要素側軸受８に設けられた高段マフラ７に吐出し、高段吐出管１３から図示しない冷凍サイクルの高圧側に出る。

高段マフラ７は、高段マフラーカバー９により密閉容器１ａ内と仕切られている。高段マフラ７内は高圧で、密閉容器１ａ内は中間圧であるから、高段圧縮要素側軸受８と高段マフラーカバー９とのシールが必要になる。

本実施の形態では、図２にも示すように、高段圧縮要素側軸受８に環状の高段圧縮要素側軸受外径部８ａと、やはり環状の高段圧縮要素側軸受内径部８ｂとを設け、高段圧縮要素側軸受外径部８ａと高段圧縮要素側軸受内径部８ｂの夫々の回転軸１８に直交する端面に、高段マフラーカバー９を取り付ける。高段マフラ７内の高圧と、密閉容器１ａ内の中間圧との差圧による高段マフラ７から密閉容器１ａ内への冷媒ガスの漏れを抑制するために、高段マフラーカバー９と高段圧縮要素側軸受８との間にメタルガスケット１５を使用する。

図３に示すように、メタルガスケット１５は、外径部１５ａと内径部１５ｂとが内外径連結部１５ｃで連結している。メタルガスケット１５の材質は、例えば、銅又は銅合金、鉄系の材料の表面にゴムをコーティングしたものである。

高段マフラーカバー９を高段圧縮要素側軸受８に固定するボルトは、一例では、外径部締付ボルト２１が５本、内径部締付ボルト２２が４本である。内径部締付ボルト２２は、外径部締付ボルト２１よりも細い。外径部締付ボルト２１と内径部締付ボルト２２の位相が異なるように配置して、ボルト間で隙間が空きにくくする。

高段圧縮要素側軸受外径部８ａの端面（メタルガスケット１５の装着面）を、高段圧縮要素側軸受内径部８ｂの端面より高くして、高段圧縮要素側軸受８にメタルガスケット１５および高段マフラーカバー９を取り付けるときに、メタルガスケット１５が高段圧縮要素側軸受外径部８ａの端面に先に当たるようにする。これにより、高段マフラーカバー９の取り付けにより、高段圧縮要素側軸受８の高段シリンダ５側のシート面が出っ張るのを抑制する。

図４の参考図に示すように、従来の内部中間圧２段圧縮機１は、高段マフラーカバー９と高段圧縮要素側軸受８間にメタルガスケット３０を挟み込み、高段マフラーカバー９の内周端面と高段圧縮要素側軸受８外面間にはＯリング２０を設ける構成であった。既に述べたように、Ｏリング２０は価格が高く、しかも、ＣＯ２冷媒雰囲気下においては、粒径の小さいＣＯ２分子がゴムの中に入り込み、ブリスタ（気泡）を発生し、ゴムを内部より破壊するという課題がある。

本実施の形態では、Ｏリングを使用せずに、メタルガスケット１５により高段圧縮要素側軸受８と高段マフラーカバー９とのシールを行う。そのために、高段圧縮要素側軸受８の高段マフラ７を間に形成する高段圧縮要素側軸受外径部８ａと高段圧縮要素側軸受内径部８ｂに、回転軸１８に直交するシート面（軸方向端面）を設け、ここにメタルガスケット１５を介して高段マフラーカバー９を固定する。従って、Ｏリングを使用せずに、高圧の高段マフラ７と中間圧の密閉容器１ａ内とのシールを行うことができる。

また、高段圧縮要素側軸受外径部８ａの端面を、高段圧縮要素側軸受内径部８ｂの端面より０〜２０μｍ高くして、高段圧縮要素側軸受８にメタルガスケット１５および高段マフラーカバー９を取り付けるときに、メタルガスケット１５が高段圧縮要素側軸受外径部８ａの端面に先に当たるようにすることにより、高段マフラーカバー９の取り付けにより、高段圧縮要素側軸受８の高段シリンダ５側のシート面が出っ張るのを抑制するという効果を奏する。

また、外径部締付ボルト２１と内径部締付ボルト２２の位相が異なるように配置して、ボルト間で隙間が空きにくくするという効果を奏する。

実施の形態１を示す図で、内部中間圧２段圧縮機１の縦断面図である。 実施の形態１を示す図で、高段マフラ７付近の拡大図である。 実施の形態１を示す図で、メタルガスケット１５の平面図である。 参考図で、従来の高段マフラ７付近の拡大図である。

符号の説明

１ 内部中間圧２段圧縮機、１ａ 密閉容器、２ 圧縮要素、２ａ 低段圧縮要素、２ｂ 高段圧縮要素、３ 電動要素、４ 低段シリンダ、５ 高段シリンダ、６ 低段マフラ、７ 高段マフラ、８ 高段圧縮要素側軸受、８ａ 高段圧縮要素側軸受外径部、８ｂ 高段圧縮要素側軸受内径部、９ 高段マフラーカバー、１０ 低段吸入管、１１ 低段吐出管、１２ 高段吸入管、１３ 高段吐出管、１４ 低段圧縮要素側軸受、１５ メタルガスケット、１６ 中間仕切板、１７ 低段吐出孔、１８ 回転軸、２０ Ｏリング、２１ 外径部締付ボルト、２２ 内径部締付ボルト、３０ メタルガスケット。

Claims (1)

1. 密閉容器内に電動要素と、この電動要素により回転軸を介して駆動される、低段圧縮要素と高段圧縮要素とを有し、前記密閉容器内が中間圧となる内部中間圧２段圧縮機において、
   前記高段圧縮要素に設けられ、前記回転軸の軸受となる高段圧縮要素側軸受と、
   この高段圧縮要素側軸受の環状の高段圧縮要素側軸受内径部と、環状の高段圧縮要素側軸受外径部との間の空間部で、軸方向一端面が開口する高段マフラと、
   この高段マフラの前記開口する軸方向一端面を閉塞する高段マフラーカバーとを備え、
   この高段マフラーカバーと、前記高段圧縮要素側軸受の前記高段圧縮要素側軸受内径部及び前記高段圧縮要素側軸受外径部の軸方向端面との間で、前記高段マフラと前記密閉容器内との間のシールをメタルガスケットにより行い、
   前記メタルガスケットは、前記高段圧縮要素側軸受内径部の軸方向端面をシールする内径部と、前記高段圧縮要素側軸受外径部の軸方向端面をシールする外径部と、前記内径部と前記外径部とを連結する内外径連結部とを備え、
   前記高段マフラーカバーを前記高段圧縮要素側軸受の前記高段圧縮要素側軸受内径部に固定する内径部締付ボルトと、前記高段マフラーカバーを前記高段圧縮要素側軸受の前記高段圧縮要素側軸受外径部に固定する外径部締付ボルトとを有し、前記内径部締付ボルトと前記高段圧縮要素側軸受外径部とは、周方向の取付位置の位相が異なり、
   前記高段圧縮要素側軸受外径部の軸方向端面が、前記高段圧縮要素側軸受内径部の軸方向端面よりも前記高段マフラーカバー側に高くなるように構成したことを特徴とする内部中間圧２段圧縮機。

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