JP5493008B2 - 密閉型回転式圧縮機及び冷凍サイクル装置 - Google Patents

Description

本発明の実施態様は、密閉型回転式圧縮機と、この密閉型回転式圧縮機を備えて冷凍サイクルを構成する冷凍サイクル装置に関する。

冷凍サイクル装置を構成する密閉型回転式圧縮機は、密閉容器内の上部に電動機部を収納し、密閉容器内の下部に回転軸を介して上記電動機部により駆動される圧縮機構部を収納する圧縮機本体を備えている。密閉容器の側面にはアキュームレータが取付け固定具を介して取付けられ、密閉容器の下端部には支持脚が設けられる。

上記圧縮機本体とアキュームレータは平面視で円形状に形成されるのに対して、通常、上記支持脚は平面視で三角状に形成される。支持脚の各頂角部は密閉容器周面から突出していて、それぞれの頂角部には固定具が挿通し、据付け部に取付け固定するための据付け用孔が設けられる（例えば、特許文献１，２参照）。

近時、冷凍サイクル装置に対する冷凍能力増大の要望が大であり、密閉型回転式圧縮機においては圧縮能力（排除容積）の増大化を図る必要がある。

しかしながら、一般的に、密閉型回転式圧縮機の圧縮能力（排除容積）の増大化を図ると、密閉型回転式圧縮機全体が大型化して据付け面積が大きくなってしまい、冷凍サイクル装置も大型化する不具合がある。

本実施形態は上記事情にもとづきなされたものであり、圧縮能力の増大化を図りながら据付け面積の拡大を抑制でき、かつ、圧縮機本体に荷重やモーメントが作用したときに倒れ難くした密閉型回転式圧縮機と、この密閉型回転式圧縮機を備えて冷凍サイクルを構成し、大型化を抑制した冷凍サイクル装置を提供する。

上記目的を満足するため本発明の密閉型回転式圧縮機は、密閉容器内の上部に電動機部を収納するとともに、上記密閉容器内の下部に回転軸を介して上記電動機部により駆動される圧縮機構部を収納する圧縮機本体と、上記密閉容器の下端部に設けられ据付け部に取付け固定される据付け用孔を備えた支持脚と、上記密閉容器の側面に設けられるアキュームレータと、を具備する密閉型回転式圧縮機において、上記圧縮機本体の外径Ｄに対し、上記支持脚底面から圧縮機本体上端までの高さである圧縮機本体の全高Ｈを、２．５倍以上（Ｈ／Ｄ≧２．５）に設定するとともに、上記支持脚底面から上記圧縮機本体の重心までの高さである圧縮機本体の重心高さＨｇを、上記圧縮機本体の全高Ｈの、１／２以下（Ｈｇ≦Ｈ／２）に構成し、さらに下記（１）式を満足したうえで、上記据付け用孔を４つ以上備えたことを特徴とする密閉型回転式圧縮機。

Ｒｃ／ｃｏｓθ ＜ Ｒｂ ＜ Ｌ …… （１）
Ｒｂ：支持脚の支持点半径（圧縮機本体の縦方向の中心軸から、支持脚の据付け用孔中心までの距離）
Ｒｃ：圧縮機本体の外半径（圧縮機本体の縦方向の中心軸から、圧縮機本体外周面までの距離）
Ｌ：圧縮機本体の縦方向の中心軸から、アキュームレータの縦方向の中心軸までの距離
θ：隣接する支持脚相互間の圧縮機本体の縦方向の中心軸に対する角度の半分の角度（等間隔で４本脚の場合＝４５°）

図１は、本実施形態に係る密閉型回転式圧縮機の概略の縦断面図である。 図２は、同実施形態に係る冷凍サイクル装置の冷凍サイクル構成図である。 図３Ａは、同密閉型回転式圧縮機を示す平面図である。 図３Ｂは、同密閉型回転式圧縮機を示す正面図である。 図４Ａは、同密閉型回転式圧縮機の支持脚に係る特徴を示す説明図である。 図４Ｂは、同密閉型回転式圧縮機の支持脚に係る特徴を示す説明図である。 図５は、同実施形態に係る上部軸受部材の取付け構造を示す説明図である。 図６Ａは、同上部軸受部材の平面図である。 図６Ｂは、同上部軸受部材の縦断面図である。 図６Ｃは、同上部軸受部材の側面図である。

以下、本実施形態を図面にもとづいて説明する。
図１は密閉型回転式圧縮機Ｍの縦断面図であり、内部構造について説明する。上記密閉型回転式圧縮機Ｍは、圧縮機本体１と、この圧縮機本体１の下端部に設けられる支持脚２と、圧縮機本体１の側部に取付け固定具３を介して取付けられるアキュームレータ４とから構成される。上記支持脚２が所定の据付け部位に載置され、図示しない固定具を介して取付けられることで、密閉型回転式圧縮機Ｍが据付けられる。

上記圧縮機本体１は、密閉容器５と、この密閉容器５内の上部に収容される電動機部６と、下部に収容される圧縮機構部７と、これら電動機部６と圧縮機構部７を連結する回転軸８とからなる。密閉容器５内底部には潤滑油を収容する油溜り部９が形成され、上記圧縮機構部７の大部分は潤滑油中に浸漬される。

上記電動機部６は、回転軸８に嵌着される回転子（ロータ）１０と、内周面が回転子１０の外周面と狭小の間隙を存していて、その外周面が密閉容器５に嵌合固定される固定子（ステータ）１１とから構成される。

上記圧縮機構部７は、上記回転軸８の略中間部を密閉容器５に対して回転自在に枢支する主軸受１３と、回転軸８の下端部を密閉容器５に対して回転自在に枢支する副軸受１４を備えている。これら主軸受１３と副軸受１４との間に、中間仕切り板１５を介在して２つのシリンダ１６Ａ、１６Ｂが設けられる。

上部側のシリンダ１６Ａと、下部側のシリンダ１６Ｂの内径孔がシリンダ室Ｓａ，Ｓｂとなっていて、それぞれに回転軸８の偏心部と、この偏心部に嵌合するローラ１７が収容される。下部側のシリンダ室Ｓｂにのみ示すように、ローラ１７の外周面にブレード１８の先端部が摺接するよう、ブレード１８はスプリングによって弾性的に押圧付勢される。

上記アキュームレータ４から２本の吸込み用の冷媒管Ｐが延出されていて、これら冷媒管Ｐは密閉容器５を貫通して接続され、各シリンダ１６Ａ，１６Ｂに設けられる吸込み案内路を介して各シリンダ室Ｓａ，Ｓｂに連通する。主軸受１３と副軸受１４の各シリンダ室Ｓａ，Ｓｂに対向する部位には吐出弁機構が設けられ、バルブカバーで覆われる。

一方、回転軸８の上端部は電動機部６の上端面から上方へ突出し、かつ小径状に形成される。この回転軸８の上方突出部には平板状の補助油分離板２０が取付けられ、補助油分離板２０とは狭小の間隙を存した上部に転がり軸受Ｋが嵌着される。

上記転がり軸受Ｋの外周面には、ハウジング２１が嵌着され、上記ハウジング２１の外端部は密閉容器５内周壁に取付けられる支持フレーム２２に取付け固定される。これら転がり軸受Ｋとハウジング２１とで、上部軸受部材２３が構成される。なお、上部軸受部材２３と支持フレーム２２については追って詳細に説明する。

さらに、回転軸８の最上端部には主油分離板２４が設けられていて、この主油分離板２４に吐出用の冷媒管Ｐの下端開口部が間隙を存して対向する。上記冷媒菅Ｐは、密閉容器の上端部を貫通して、内部に延出される。この冷媒管Ｐには、図２で示す冷凍サイクル構成部品を介して、上記アキュームレータ４の上端部に接続される。

このようにして構成される密閉型回転式圧縮機Ｍであり、電動機部６に通電することで回転子１０が回転駆動し、これと一体に回転軸８が回転する。各シリンダ室Ｓａ，Ｓｂにおいてローラ１７が偏心運動をなし、スプリングで押圧付勢されるブレード１８の先端部がローラ１７周面に摺接して、それぞれのシリンダ室Ｓａ，Ｓｂを二分する。

アキュームレータ４から各シリンダ室Ｓａ，Ｓｂのブレード１８で仕切られた一方の部位に蒸発したガス冷媒が吸込まれ、ローラ１７の偏心運動にともない圧縮される。所定圧に圧縮されると吐出弁機構が開放し、バルブカバーを介して密閉容器５内に吐出される。ガス冷媒は密閉容器５から冷媒管Ｐに導かれ、後述する冷凍サイクル装置Ｒを循環する。

図２は、冷凍サイクル装置Ｒの冷凍サイクル構成図である。

上述した圧縮機本体１にアキュームレータ４を有する密閉型回転式圧縮機Ｍと、四方切換え弁５０と、熱源側熱交換器である室外熱交換器５１と、膨張装置５２と、利用側熱交換器である室内熱交換器５３が、ヒートポンプ式の冷凍サイクルを構成するよう冷媒管Ｐを介して接続される。

上記冷凍サイクル装置Ｒにおいて、密閉型回転式圧縮機Ｍから吐出される冷媒は、冷房運転時に、四方切換え弁５０を介して実線矢印に示すように、室外熱交換器５１に導かれ外気と熱交換して凝縮され、液冷媒に変る。室外熱交換器５１から導出される液冷媒は、膨張装置５２に導かれて断熱膨張する。

そして、室内熱交換器５３に導かれ、ここに送風される室内空気と熱交換して蒸発し、室内空気から蒸発潜熱を奪って室内の冷房作用をなす。室内熱交換器５３から導出された蒸発冷媒は四方切換え弁５０を介して密閉型回転式圧縮機Ｍに吸込まれ、上述したように圧縮されて冷凍サイクルを循環する。

暖房運転時は、四方切換え弁５０が切換り、密閉型回転式圧縮機Ｍから吐出されるガス冷媒は破線矢印に示すように循環する。すなわち、ガス冷媒は四方切換え弁５０を介して室内熱交換器５３に導かれ、室内空気と熱交換して凝縮する。室内空気は凝縮熱を吸収することで温度上昇し、室内の暖房作用を得る。

室内熱交換器５３から導出される液冷媒は膨張装置５２に導かれ、断熱膨張して室外熱交換器５１に導かれて蒸発する。そして、四方切換え弁５０から密閉型回転式圧縮機Ｍに吸込まれ、上述したように圧縮されて冷凍サイクルを循環する。

つぎに、本実施の形態における密閉型回転式圧縮機Ｍで、圧縮機本体１の下端部に設けられる支持脚２の形状構造について説明する。

図３Ａは密閉型回転式圧縮機Ｍの平面図、図３Ｂは密閉型回転式圧縮機Ｍの正面図である。

ここでは４本の突部である支持脚２を一体成形した支持部２Ｚが、圧縮機本体１を構成する密閉容器５の下端部に溶接等の手段で設けられる。なお、上記支持脚２はそれぞれが独立して密閉容器５に取付けられていても良い。

平面視で、上記４本の支持脚２は密閉容器５の外周面から外方へ突出する。互いに等間隔に設けられているので、各支持脚２の中心軸Ｏ２は正しく９０°間隔を存している。この支持脚２の中心軸Ｏ２の延長上に、上記圧縮機本体１における縦方向の中心軸（以下、単に、「圧縮機本体中心軸」と呼ぶ）Ｏａが存在している。

支持脚２自体は、下方に向って開放するよう折曲された断面略コ字状の片部であるが、先端のみ折曲部が存在せず、半円状の平面部のみからなる。この中心位置に据付け用孔２ａが設けられていて、したがって据付け用孔２ａの中心は、支持脚２の中心線Ｏ２上に位置する。

密閉型回転式圧縮機Ｍを所定の部位に据付けるには、支持脚２の据付け用孔２ａに、環状のゴム材などの弾性部材を嵌めこんで所定の部位に載置する。したがって、据付け用孔２ａ周囲の支持脚下面が支持される面となる。そして、弾性部材に固定具を挿通し、支持脚２を取付け固定することで、密閉型回転式圧縮機Ｍが据付けられる。

ここでは４本の支持脚２を備え、４つの据付け用孔２ａに弾性部材を嵌めこんで密閉型回転式圧縮機Ｍを支持しており、密閉型回転式圧縮機Ｍを４点支持することになる。

上記アキュームレータ４は、図３Ａに示す斜め右上側に突出する支持脚２と、斜め右下側に突出する支持脚２との相互間に、取付け固定具３を介して取付けられる。

そして、図３Ａで示すように、圧縮機本体中心軸Ｏａから圧縮機本体１外周面までの距離を、「圧縮機本体１の外半径」と呼び、「Ｒｃ」と表す。

したがって、上記圧縮機本体中心軸Ｏａから真横に引いた中心線Ｏ４上に、上記アキュームレータ４の縦方向の中心軸（以下、単に、「アキュームレータ中心軸」と呼ぶ）Ｏｂがある。圧縮機本体中心軸Ｏａからアキュームレータ中心軸Ｏｂまでの距離を、「Ｌ」と表す。

圧縮機本体中心軸Ｏａから、支持脚２の据付け用孔２ａ中心までの距離を、「支持脚２の支持点半径」と呼び、「Ｒｂ」として表す。
上述したように、支持脚２相互が正しく９０°間隔を存して設けられるとともに、支持脚２の支持点半径Ｒｂの設定から、それぞれの支持脚２の据付け用孔２ａ中心相互を結んだ線Ｃａは、正四角形に描かれる。

隣接する支持脚２相互間の圧縮機本体中心軸Ｏａに対する角度を２分する角度を、「θ」と呼ぶ。本実施形態では、４本の支持脚２が９０°間隔を存して設けられているので、θは９０°の半分の角度「４５°」になる。

また、本実施形態では、アキュームレータ中心軸Ｏｂが、上記図３Ａに示す斜め右上側に突出する支持脚２と、斜め右下側に突出する支持脚２との相互間の中心に設けられているので、圧縮機本体中心軸Ｏａとアキュームレータ中心軸Ｏｂとを結ぶ中心線Ｏ４と、図３Ａに示す斜め右上側に突出する支持脚２及び斜め右下側に突出する支持脚２とのなす角度も４５°になっている。

そして、上述した支持脚２の据付け用孔２ａ中心相互を結んだ正四角形の線Ｃａのうち、隣接する支持脚２相互間の圧縮機本体中心軸Ｏａに対する角度を２分する線と平行（本実施形態においては、圧縮機本体中心軸Ｏａからアキュームレータ中心軸Ｏｂを結ぶ中心線Ｏ４と平行でもある）な、圧縮機本体中心軸Ｏａから支持脚２の据付け用孔２ａ中心までの水平線の距離は、「Ｒｂ・ｃｏｓθ」で表されることになる。

一方、図３（Ｂ）に示すように、支持脚２底面（据付け用孔２ａ周囲の支持脚２下面）から圧縮機本体１上端までの距離を、「圧縮機本体１の全高」と呼び、「Ｈ」として表し、圧縮機本体１の外径を、「Ｄ」として表す。そして、圧縮機本体１の全高Ｈに対する、圧縮機本体１の外径Ｄの比を、「圧縮機本体１の縦横比」と呼ぶ。

内部に電動機部６と圧縮機構部７を収納する圧縮機本体１は、高さ方向の所定の部位に重心Ｇが設定されることになる。支持脚２底面から圧縮機本体１の重心Ｇまでの距離を、「圧縮機本体１の重心高さ」と呼び、「Ｈｇ」として表す。

このような設定から、以下の関係式が成立するように密閉型回転式圧縮機Ｍが設計されている。

ここでは、圧縮機本体１の縦横比を、２．５以上に設定する。すなわち、圧縮機本体１の外径Ｄに対して、圧縮機本体１の全高Ｈを、２．５倍以上（Ｈ／Ｄ≧２．５）とする。さらにそのうえ、圧縮機本体１の重心高さＨｇを、圧縮機本体１の全高Ｈの１／２以下（Ｈｇ≦Ｈ／２）に設定する。

圧縮機本体１の縦横比（Ｈ／Ｄ）が大きくなればなるほど、密閉型回転式圧縮機Ｍとして倒れ易くなる。したがって、従来、一般的には、圧縮機本体の縦横比は２．３以下に設定されている。しかしながら、圧縮機の圧縮能力を増大すると、圧縮機本体の外径が大きくなり、圧縮機の据付け面積が大きくなってしまい、冷凍サイクル装置も大型化する。

そこで、上述したように圧縮機本体１の縦横比を、少なくとも２．５以上とすることにより、圧縮機本体１の外径Ｄをあまり大きくすることなしに、圧縮機Ｍの圧縮能力を増大することができる。

そして、密閉型回転式圧縮機Ｍの倒れ易さの課題については、圧縮機本体１の重心高さＨｇを圧縮機本体１の全高Ｈの半分以下に設定するとともに、以下の（ａ）式を満足することにより、倒れ難くすることが確かめられた。

Ｒｃ ＜ Ｒｂ・ｃｏｓθ ……（ａ）
すなわち、支持脚２の据付け用孔２ａ中心相互を結んだ正四角形の線Ｃａのうち、上記隣接する支持脚２相互間の圧縮機本体中心軸Ｏａに対する角度を２分する線と平行（本実施形態においては、圧縮機本体中心軸Ｏａからアキュームレータ中心軸Ｏｂを結ぶ中心線Ｏ４と平行でもある）な、圧縮機本体中心軸Ｏａから支持脚２の据付け用孔２ａ中心までの水平線の距離Ｒｂ・ｃｏｓθを、圧縮機本体１の外半径Ｒｃよりも大きく形成する。

したがって上記（ａ）式は、圧縮機本体１の外半径Ｒｃが、支持脚２の据付け用孔２ａ中心相互を結んだ正四角状線Ｃａの内側に納まることを意味する。
アキュームレータ４は圧縮機本体１に取付け固定具３と吸込み用の冷媒管Ｐを介して取付け固定される。そのため、たとえば密閉型回転式圧縮機Ｍが誤って垂直落下した場合に、アキュームレータ４に垂直方向の荷重が作用し、圧縮機本体１を倒す方向のモーメントとして作用する。

このとき、支持脚２の据付け用孔２ａ中心相互を結んだ直線Ｃａが、圧縮機本体１の外半径Ｒｃよりもアキュームレータ４寄りにあるほど、前述のモーメントが小さくなり密閉型回転式圧縮機Ｍが倒れ難くなる。このように上記（ａ）式を満たすことにより、以上の有利条件が得られる。

さらに、密閉型回転式圧縮機Ｍに対して、以下の（ｂ）式を設定する。
Ｒｂ ＜ Ｌ ……（ｂ）
すなわち、支持脚２の支持点半径Ｒｂは、圧縮機本体中心軸Ｏａからアキュームレータ中心軸Ｏｂまでの距離Ｌよりも小さく設定する。
この式は、アキュームレータ４の取付け位置よりも支持脚２の突出長さを短く形成することを意味しており、圧縮機本体１の設置スペースを小さくして、必要以上の設置スペースの拡大を抑制する。

以上の（ａ）式の Ｒｃ＜Ｒｂ・ｃｏｓθ と、（ｂ）式の Ｒｂ＜Ｌ を並べて表記すると、 Ｒｃ＜Ｒｂ・ｃｏｓθ Ｒｂ＜Ｌ となる。
両式において、支持脚２の支持点半径Ｒｂが共通しているので、特に（ａ）式の両辺をｃｏｓθで割ってＲｂを残し、再び両式を並べて表記すると、
Ｒｃ／ｃｏｓθ＜Ｒｂ Ｒｂ＜Ｌ となる。

したがって、Ｒｂが両式に共通することになり、両式をまとめると、下記（１）式が導かれる。
Ｒｃ／ｃｏｓθ ＜ Ｒｂ ＜ Ｌ …… （１）
以上の（１）式を満足することで、密閉型回転式圧縮機Ｍの設置スペースを必要以上に大きくすることなく、圧縮機本体１及びアキュームレータ４に荷重やモーメントが作用した場合でも、密閉型回転式圧縮機Ｍを倒れ難くできる。

つぎに、上述したような密閉型回転式圧縮機Ｍを４点支持した場合と、たとえば密閉型回転式圧縮機Ｍを３点支持（３本の支持脚を備え、３つの据付け用孔を有するもの）した場合とを比較してみる。当然ながら、４点支持の場合と、３点支持の場合の、必要最小限の設定条件を同じにする。

すなわち、４点支持と、３点支持のものも、圧縮機本体１の外径Ｄに対して圧縮機本体１の全高を２．５倍以上とするとともに、圧縮機本体１の重心高さＨｇを圧縮機本体１の全高Ｈの１／２以下に設定する。

さらにそのうえ、４点支持と、３点支持ともに、圧縮機本体１の外半径Ｒｃ及び支持脚２の支持点半径Ｒｂを同一に設定した場合の概略図を、図４Ａに示す。

したがって、圧縮機本体中心軸Ｏａから、ここでは図示しないアキュームレータ中心軸Ｏｂまでの距離Ｌも互いに同一となる。

上述したように、４点支持における据付け用孔２ａ中心相互を結ぶ線Ｃａは正四角形に描かれる。また、３点支持における据付け用孔中心Ｆ相互を結ぶ線Ｃｂは、正三角形に描かれる。
しかしながら、隣接する支持脚２相互間の圧縮機本体中心軸Ｏａに対する角度を２分する線Ｏ４と平行な、圧縮機本体中心軸Ｏａから支持脚２の据付け用孔２ａ中心までの水平線の距離（Ｒｂ・ｃｏｓθ）は、４点支持のものよりも３点支持のものが短くなってしまう。

そればかりでなく、図面上、３点支持での上記距離（Ｒｂ・ｃｏｓθ）は、圧縮機本体１の外半径Ｒｃよりも短い（Ｒｂ・ｃｏｓθ＜Ｒｃ）ことが分る。
先に、密閉型回転式圧縮機Ｍとして、（ａ）式である Ｒｃ＜Ｒｂ・ｃｏｓθ を満足することで、支持脚２の据付け用孔２ａ中心相互を結んだ線Ｃａの内側に圧縮機本体１の外半径Ｒｃがあり、よって密閉型回転式圧縮機が垂直落下したときのモーメントが小さくなり倒れ難いことを説明した。

４点支持の場合は（ａ）式を満足するが、３点支持の場合は（ａ）式を満足しないので、密閉型回転式圧縮機Ｍが垂直落下したときに倒れ易いこととなり、この３点支持の構造は採用できない、との結論に至る。

そこで、圧縮機本体１の外半径Ｒｃと、圧縮機本体１の外径Ｄに対する圧縮機本体１の全高Ｈを２．５倍以上とし、圧縮機本体１の重心高さＨｇを圧縮機本体１の全高Ｈの１／２以下とすることは変えずに、図４Ｂに示すように、３点支持でのＲｂ・ｃｏｓθの距離を、４点支持でのＲｂ・ｃｏｓθの距離に合せてみる。

このことにより、４点支持のものは勿論のこと、３点支持のものも、（ａ）式である Ｒｃ＜Ｒｂ・ｃｏｓθ を満足することができる。

ただし、この場合、３点支持の据付け用孔中心Ｆの位置は、４点支持の据付け用孔中心Ｅの位置よりも外側になってしまうので、４点支持における支持脚２の支持点半径Ｒｂに対して、３点支持における支持脚の支持点半径Ｒｂ１は大（Ｒｂ＜Ｒｂ１）となる。

実際に、１つの頂角が９０°をなす直角三角形を想定し、底辺に対する斜辺の角度を４５°にした場合（４点支持）と、６０°にした場合（３点支持）で、辺Ｒｂ・ｃｏｓθをそれぞれの直角三角形の共通する底辺に見立ててみる。

これら直角三角形の斜辺の長さが、４点支持の支持脚の支持点半径Ｒｂとなり、３点支持の支持脚の支持点半径Ｒｂ１となる。

直角三角形の底辺（辺Ｒｂ・ｃｏｓθ）の長さを「１」とすると、三角比の関係から、斜辺である４点支持の支持脚２の支持点半径Ｒｂは「√２」であり、３点支持の支持脚２の支持点半径Ｒｂ１は、「２」となる。

したがって、４点支持は３点支持に対して支持脚２の支持点半径が、（√２／２）となり、短くてすむ。

また、それぞれの設置スペースは、支持脚２の支持点半径を基準にした円の面積がπ・ｒの２乗で表されるので、（√２／２）の２乗＝２／４となり、２／４＝１／２。すなわち、４点支持は３点支持に対して、設置スペースが１／２（半分の面積）と、小さくてすむ。

このように、４点支持と比較して３点支持では不利条件が多く、採用できない、との結論に至る。特に図示していないが、５点支持（５本の支持脚を備え、５つの据付け用孔を有するもの）以上であれば、さらに設置スペースを小さくすることができるので、採用可能である。

以上説明したように、上記密閉型回転式圧縮機Ｍを採用すれば、圧縮機本体１の縦横比を増大して、据付け面積の拡大を抑制できる。圧縮機本体１とアキュームレータ４に荷重やモーメントが作用したときでも倒れ難くなり、安定性の向上を得る。この密閉型回転式圧縮機Ｍを備えた冷凍サイクル装置Ｒは、大型化を抑制して冷凍能力の増大化を得る。

ところで、従来構造の密閉型回転式圧縮機では、回転軸は圧縮機構部を構成する主軸受と副軸受とによって、略中間部と下端部が支持されている。これに対して、回転軸の上部には電動機部が嵌着されるのみであり、回転軸上端部は支持されておらず、言わば片持ち状態の支持構造でしかなかった。

本実施の形態では、所定の条件を満たし、許容される範囲内で圧縮機本体１の全高Ｈを高く設定し、かつ据付けスペースを最小にする。

しかしながら、圧縮機本体１の全高Ｈが高くなるにともなって、回転軸８の軸方向長さが従来のものよりも長くなる。従来と同様、回転軸８の略中間部と下端部のみの支持であると、回転軸８の延長された上部が、回転にともなって、いわゆる振れ回り現象が生じ易くなる。

これを防止し安定性を向上するために、上述したように、回転軸８の上端部に上部軸受部材２３を構成する転がり軸受Ｋを取付け、この転がり軸受Ｋをハウジング２１で支持する。上記ハウジング２１は支持フレーム２２を介して密閉容器５内周壁に取付ける。

以下、上部軸受部材２３と支持フレーム２２について詳述する。

図５は、上部軸受部材２３と支持フレーム２２の平面図である。

はじめに支持フレーム２２について説明すると、平面視で円環状をなす平板体２２ａの外周端で１８０°対向する側部に、延長片部２２ｂが一体に外方に延設される。この延長片部２２ｂの端縁は下方に折曲形成される折曲片部２２ｃとなっていて、これら折曲片部２２ｃが密閉容器５の内周壁に密着し、かつ取付け固定される。

ここでは支持フレーム２２の延長片部２２ｂまたは平板体２２ａに、上部軸受部材２３を構成する上記ハウジング２１が取付け固定される。

図６Ａは上部軸受部材２３の平面図、図６Ｂは上部軸受部材２３の縦断面図、図６Ｃは上部軸受部材２３の側面図である。

上部軸受部材２３は、上述したように、密閉容器５上部と電動機部６上端面との間に設けられていて、回転軸８に係合する転がり軸受Ｋと、この転がり軸受Ｋを密閉容器５に対して保持するハウジング２１とから構成される。

上記ハウジング２１は、転がり軸受Ｋを保持する軸受保持部３０と、この軸受保持部３０と一体に設けられ、上記支持フレーム２２を介して密閉容器５に取付け固定される取付け用脚部３１とからなる。

上記軸受保持部３０は、転がり軸受Ｋの外輪部に嵌着固定するリング状の嵌着部３０ａを備えていて、この嵌着部３０ａの下端縁は転がり軸受Ｋの下端面と略同一高さに揃えられる。嵌着部３０ａの上端部は転がり軸受Ｋの上端面よりも上方へ突出するとともに、この嵌着部３０ａの上端から全周面に沿って円環状になるよう折曲形成される。

嵌着部３０ａ上端に一体に折曲形成される部位は、上部外周径φＤ１が下部外周径φＤ２よりも大きく形成されるとともに、上部外周端よりも上部内周端が低くなるよう傾斜する傾斜受け部３０ｂとなっている。

そして、上記ハウジング２１については、下記（２）式を満足するよう構成される。

Ｗ ≧ （Ｄ１−Ｄｂ）／４ ……（２）
Ｗ：傾斜受け部３０ｂの幅寸法
Ｄ１：上部外周径
Ｄｂ：転がり軸受Ｋの外径
一方、上記取付け用脚部３１は、軸受保持部３０よりも上方に位置する所定幅寸法の片部である。取付け用脚部３１の上端は水平に折曲される固定用片部３１ａであり、この固定用片部３１ａから軸受保持部３０に向って下方に傾斜する、傾斜脚部３１ｂが形成される。したがって、傾斜脚部３１ｂの下端が転がり軸受保持部３０と一体に連設されることになる。

このようにして上部軸受部材２３が構成され、転がり軸受Ｋの内輪部に回転軸８の上端部が嵌着され、支持フレーム２２を介して密閉容器５に取付け固定される。

圧縮機本体１の全高Ｈが高くなるのにともなって回転軸８の軸方向長さが長くなるが、略中間部は主軸受１３が、下端部は副軸受１４が、上端部は上部軸受部材２３がそれぞれ支持しているので、回転軸８は芯振れすることなく円滑に回転駆動される。すなわち、回転軸８の回転精度の向上を得られる。

さらに、この種の密閉型回転式圧縮機Ｍは、密閉容器５の内底部に形成される潤滑油の油溜り部９に圧縮機構部７のほとんど大部分が浸漬している。したがって、圧縮機構部７を構成する主軸受１３と副軸受１４ともに潤滑油中に浸漬しており、回転軸８と各軸受１３、１４に設けられる給油通路を介して圧縮機構部７の各摺接部に充分に給油される。

これに対して上部軸受部材２３は圧縮機構部７より上部に配置される電動機部６のさらに上部に位置しているから、回転軸８に上部軸受部材２３と連通する給油通路を設けても、実際には潤滑油が給油される見込みは無い。すなわち、回転軸８を極端に高速回転させても、上部軸受部材２３に潤滑油が到達するよう汲み上げることは不可能である。

しかしながら、圧縮機構部７で圧縮された高温高圧のガス冷媒は一旦、密閉容器５内に吐出され充満する。継続して密閉容器５内に圧縮されたガス冷媒が吐出されることで、密閉容器５内に充満していたガス冷媒が吐出用の冷媒管Ｐに導出される。

圧縮機構部７から吐出されるガス冷媒には、圧縮機構部７に給油された潤滑油の一部が混合し、オイルミストとして浮遊する。このオイルミストは支持フレーム２２と上部軸受部材２３に付着し、時間の経過とともに肥大化する。そして、滴状となって一部は支持フレーム２２と上部軸受部材２３から滴下し、電動機部６を流下して油溜り部９に戻る。

さらに、上部軸受部材２３を構成するハウジング２１に付着するオイルミストがある。これらオイルミストが肥大化し滴状となると、取付け用脚部３１上端の固定用片部３１ａから傾斜脚部３１ｂに流下する。そして、滴状の潤滑油は傾斜脚部３１ｂから軸受保持部３０の傾斜受け部３０ｂに導かれ、転がり軸受Ｋに集中して給油される。

取付け用脚部３１の傾斜脚部３１ｂと一体に連設される軸受保持部３０の傾斜受け部３０ｂは、上部外周径φＤ１が下部外周径φＤ２よりも大きく形成されるとともに、上部外周端よりも上部内周端が低くなるよう傾斜している。
さらに、上記ハウジング２１については、上記（２）式を満足するよう構成されている。

Ｗ ≧ （Ｄ１−Ｄｂ）／４ ……（２）
Ｗ：傾斜受け部３０ｂの幅寸法
Ｄ１：上部外周径
Ｄｂ：転がり軸受Ｋの外径
これらの設定条件から、傾斜受け部３０ｂに導かれた潤滑油は、確実に転がり軸受Ｋに流れ込み、給油をなす。主軸受１３や副軸受１４のように油溜り部９の潤滑油を直接給油することはできないが、上部軸受部材２３には密閉容器５内に浮遊するオイルミストを利用して給油でき、転がり軸受Ｋの信頼性の向上を得られる。

以上、本実施形態を説明したが、上述の実施形態は、例として提示したものであり、実施形態の範囲を限定することは意図していない。この新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

本発明によれば、圧縮能力の増大化を図りながら据付け面積の拡大を抑制でき、かつ、圧縮機本体に荷重やモーメントが作用したときに倒れ難くした密閉型回転式圧縮機と、この密閉型回転式圧縮機を備えて冷凍サイクルを構成し、大型化を抑制した冷凍サイクル装置が得られる。

Claims (5)

1. 密閉容器内の上部に電動機部を収納するとともに、上記密閉容器内の下部に回転軸を介して上記電動機部により駆動される圧縮機構部を収納する圧縮機本体と、上記密閉容器の下端部に設けられ据付け部に取付け固定される据付け用孔を備えた支持脚と、上記密閉容器の側面に設けられるアキュームレータと、を具備する密閉型回転式圧縮機において、
   上記圧縮機本体の外径Ｄに対し、上記支持脚底面から圧縮機本体上端までの高さである圧縮機本体の全高Ｈを、２．５倍以上（Ｈ／Ｄ≧２．５）に設定するとともに、
   上記支持脚底面から上記圧縮機本体の重心までの高さである圧縮機本体の重心高さＨｇを、上記圧縮機本体の全高Ｈの、１／２以下（Ｈｇ≦Ｈ／２）に構成し、
   さらに下記（１）式を満足したうえで、上記据付け用孔を４つ以上備えた
   ことを特徴とする密閉型回転式圧縮機。
   Ｒｃ／ｃｏｓθ ＜ Ｒｂ ＜ Ｌ …… （１）
   Ｒｂ：支持脚の支持点半径（圧縮機本体の縦方向の中心軸から、支持脚の据付け用孔中心までの距離）
   Ｒｃ：圧縮機本体の外半径（圧縮機本体の縦方向の中心軸から、圧縮機本体外周面までの距離）
   Ｌ：圧縮機本体の縦方向の中心軸から、アキュームレータの縦方向の中心軸までの距離
   θ：隣接する支持脚相互間の圧縮機本体の縦方向の中心軸に対する角度の半分の角度（等間隔で４本脚の場合＝４５°）
2. 上記密閉容器上部と上記電動機部との間に、上記回転軸に係合する転がり軸受と、この転がり軸受を密閉容器に対して保持するハウジングとからなる上部軸受部材を設け、
   上記ハウジングは、上記転がり軸受に嵌着する軸受保持部と、この軸受保持部の外周端に連設され上部外周径φＤ１を下部外周径φＤ２よりも大きく形成するとともに、上部外周端よりも上部内周端が低くなるように傾斜する傾斜受け部を備えた
   ことを特徴とする請求項１記載の密閉型回転式圧縮機。
3. 上記ハウジングを構成する上記軸受保持部は、下記（２）式を満足するよう構成されることを特徴とする請求項２記載の密閉型回転式圧縮機。
   Ｗ ≧ （Ｄ１−Ｄｂ）／４ ……（２）
   Ｗ：傾斜受け部の幅寸法
   Ｄ１：傾斜受け部の上部外周径
   Ｄｂ：転がり軸受の外径
4. 上記ハウジングは、上記傾斜受け部の上部外周端と一体に連設され、この外端部が上記密閉容器に取付け固定される取付け用脚部を備え、
   上記取付け用脚部は、上記軸受保持部よりも上方に位置するとともに、外端部から上記傾斜受け部に向って下方に傾斜するよう成形される
   ことを特徴とする請求項３記載の密閉型回転式圧縮機。
5. 上記請求項１ないし上記請求項４のいずれかに記載の密閉型回転式圧縮機と、熱源側熱交換器と、膨張装置と、利用側熱交換器とを備えたことを特徴とする冷凍サイクル装置。

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