JP5622474B2 - ロータリー式圧縮機 - Google Patents

Description

本発明は、冷凍装置に用いられるロータリー式圧縮機に関する。

冷凍装置に用いられるロータリー式圧縮機は、図４に示すように、密閉された容器１内に、円筒状の内壁面を有したシリンダ２と、シリンダ２の中心に対して偏心して設けられたピストンロータ３と、を備えている。ピストンロータ３は、シリンダ２の中心軸に沿って設けられたシャフト４に設けられている。シャフト４は、シリンダ２に固定された軸受５Ａ、５Ｂを介してその軸線周りに回転自在に設けられている。シャフト４には、シャフト４を回転させるためのモータ６を構成するロータ６Ａが設けられている。ロータ６Ａの外周側には、容器１の内周面に固定されたステータ６Ｂが配置され、ステータ６Ｂに通電されることによって、シャフト４が回転駆動され、ピストンロータ３がシリンダ２内で旋回する。
そして、シリンダ２とピストンロータ３との間に形成された圧縮室に冷媒を吸い込み、ピストンロータ３の回転により圧縮室容積が減少して冷媒を圧縮して吐出する。

このようなロータリー式圧縮機の作動時において、ゴトゴトといった騒音が生じることがあった。これは、ロータ６Ａの上と下で発生する圧力脈動により、ピストンロータ３およびシャフト４が、シャフト４を支持する軸受５Ａ、５Ｂのクリアランスの範囲内で振動する。その結果、ピストンロータ３が、シャフト４の軸線方向に振動して軸受５Ａ、５Ｂと干渉し、騒音が生じるのである。

これに対し、シャフト４の軸線方向における軸受５Ａ、５Ｂとピストンロータ３のクリアランスを小さくすることで、騒音を抑えようとする提案がなされている（例えば、特許文献１参照。）。

実開昭６４−１５７９２号公報

しかしながら、上記のクリアランスを小さくするには、加工コストが上昇してしまうという問題がある。

これに対し、モータ６を構成するロータ６Ａの磁力中心Ｃ１と、ステータ６Ｂの磁力中心Ｃ２とを、シャフト４の軸線方向にオフセットさせる構成が考えられる。このような構成では、ステータ６Ｂで発生する磁界によってロータ６Ａおよびシャフト４を下方に引き付けることで、ピストンロータ３を下側の軸受５Ｂに押し付け、これによって騒音の発生を抑制する。
しかし、このような構成では、ピストンロータ３と下側の軸受５Ｂとの摩擦が大きくなるので、シャフト４の回転駆動力のロスが増大し、冷媒の圧縮効率の低下を招く。
本発明は、このような技術的課題に基づいてなされたもので、コスト増、圧縮性能低下を招くことなく、騒音の発生を抑制することのできるロータリー式圧縮機を提供することを目的とする。

かかる目的のもと、本発明のロータリー式圧縮機は、外殻を形成するケース内に、内部に冷媒が供給されるシリンダと、シリンダの上下に設けられた軸受に回転自在に支持され、シリンダ内を貫通するシャフトと、シャフトをその中心軸周りに回転駆動させるモータと、シャフトの中心軸に対し直交する方向に偏心して設けられ、シリンダ内でシリンダの中心に対して偏心して回転駆動されるピストンロータと、シャフトの下端部に設けられ、ケース内の底部の油溜まりに溜まった潤滑油内に浸漬されるダンパー部材と、を備え、ダンパー部材は、シャフトの下端側を支持する軸受よりも下方に突出したシャフトの外周に設けられるとともに、ダンパー部材に対向する軸受の端面外周を超えてシャフトの外周側に張り出していることを特徴とする。
そして、ダンパー部材は、円板状とすることができる。さらに、円板状のダンパー部材は、シャフトの中心軸方向に間隔を空けて複数枚設けても良い。
ダンパー部材は、シャフトの中心軸方向に一定の長さを有した円柱状で、その外周面に、周方向に連続する溝が一以上形成されたものとすることもできる。

このようなダンパー部材を備えることで、シャフトおよびピストンロータがシャフトの軸線方向に移動しようとすると、ダンパー部材の移動が油溜まりに溜まった潤滑油によって減衰される。

本発明によれば、ダンパー部材により、シャフトおよびピストンロータの中心軸方向への移動が抑制され、騒音の発生が抑制できる。これにより、シャフトの軸受のクリアランスを小さくしたりする必要もなく、コスト増、圧縮性能低下を招くこともない。

本実施の形態におけるロータリー式圧縮機の構成を示す断面図である。 圧縮機のシリンダおよびピストンロータを示す図であり、圧縮機の軸線に直交した面における断面図である。 本実施の形態におけるロータリー式圧縮機の変形例の構成を示す断面図である。 従来のロータリー式圧縮機の構成を示す断面図である。

以下、添付図面に示す実施の形態に基づいてこの発明を詳細に説明する。
図１は、本実施の形態におけるロータリー式の圧縮機１０の構成を示す図である。
この図１に示すように、圧縮機１０は、図１において上下方向に中心軸を有した円筒状の密閉型のケース１１内に、ディスク状のシリンダ２０Ａ、２０Ｂが上下２段に設けられた、いわゆる２気筒タイプである。シリンダ２０Ａ、２０Ｂの中央部には、それぞれ、上下方向に軸線を有した円筒状のシリンダ内壁面２０Ｓが形成されている。

シリンダ２０Ａ、２０Ｂの内方には、シリンダ内壁面２０Ｓの内径よりも小さな外径を有したピストンロータ２１Ａ、２１Ｂが配置されている。ピストンロータ２１Ａ、２１Ｂのそれぞれは、ケース１１の中心軸に沿ったシャフト２３の偏心部に挿入固定されている。これにより、シリンダ２０Ａ、２０Ｂのシリンダ内壁面２０Ｓとピストンロータ２１Ａ、２１Ｂの外周面との間には、それぞれ三日月状の断面を有した空間Ｒが形成されている。
ここで、上段側のピストンロータ２１Ａと、下段側のピストンロータ２１Ｂとは、その位相が互いに異なるように設けられている。
また、上下のシリンダ２０Ａ、２０Ｂの間には、ディスク状の仕切板２４が設けられている。仕切板２４により、上段側のシリンダ２０Ａ内の空間Ｒと、下段側のシリンダ２０Ｂの空間Ｒとが互いに連通せずに圧縮室Ｒ１と圧縮室Ｒ２とに仕切られている。

図２に示すように、上下のシリンダ２０Ａ、２０Ｂには、圧縮室Ｒ１、Ｒ２を、それぞれ２つに区切るブレード２５が設けられている。ブレード２５は、シリンダ２０Ａ、２０Ｂのそれぞれにおいて、シリンダ２０Ａ、２０Ｂの径方向に延在して形成された挿入溝２６に、ピストンロータ２１Ａ、２１Ｂに対して接近・離間する方向に進退自在に保持されている。そして、ブレード２５は、その後端部２５ａが、コイルバネ２８によって押圧されており、先端部２５ｂがピストンロータ２１Ａ、２１Ｂに常に押し付けられている。

図１に示したように、シャフト２３は、上下のシリンダ２０Ａ、２０Ｂにボルト２９によって固定された上下の軸受２９Ａ、２９Ｂにより、その軸線周りに回動自在に支持されている。これにより、シャフト２３が回転すると、上下のピストンロータ２１Ａ、２１Ｂがシリンダ２０Ａ、２０Ｂ内で、偏心転動する。このとき、ブレード２５は、コイルバネ２８により押圧されているため、先端部２５ｂがピストンロータ２１Ａ、２１Ｂの動きに追従して進退し、ピストンロータ２１Ａ、２１Ｂに常に押し付けられる。

シャフト２３は、軸受２９Ａから上方に突出して延びており、その突出部には、シャフト２３を回転させるためのモータ３６のモータ回転子３７が一体に設けられている。モータ回転子３７の外周部に対向して、モータ固定子３８が、ケース１１の内周面に固定して設けられている。

ケース１１の側方には、シリンダ２０Ａ、２０Ｂの外周面に対向する位置に、開口部１２Ａ、１２Ｂが形成されている。この開口部１２Ａ、１２Ｂには、筒状のスリーブ１３Ａ、１３Ｂが挿入され、ロウ付けにより固定されている。スリーブ１３Ａ、１３Ｂの他端は、ケース１１の外部に突出している。シリンダ２０Ａ、２０Ｂには、開口部１２Ａ、１２Ｂに対向した位置に、シリンダ内壁面２０Ｓの所定位置まで連通する吸入ポート３０Ａ、３０Ｂが形成されている。そして、吸入ポート３０Ａ、３０Ｂには、筒状のパイプ１７Ａ、１７Ｂの先端部がスリーブ１３Ａ、１３Ｂを通して挿入されている。このパイプ１７Ａ、１７Ｂの後端は、ケース１１の外部に突出したスリーブ１３Ａ、１３Ｂの他端とほぼ同位置に位置している。

ケース１１の外部に、圧縮機１０に供給するに先立ち冷媒を気液分離するためのアキュムレータ１４が、ステー１５を介してケース１１に固定されている。
アキュムレータ１４には、アキュムレータ１４内の冷媒を圧縮機１０に吸入させるための吸入管１６Ａ、１６Ｂが設けられている。吸入管１６Ａ、１６Ｂの先端部は、パイプ１７Ａ、１７Ｂに挿入されている。そして、これら吸入管１６Ａ、１６Ｂの先端部、パイプ１７Ａ、１７Ｂの後端部、スリーブ１３Ａ、１３Ｂの他端は、その全周がロウ付け固定されている。

このような圧縮機１０においては、アキュムレータ１４の吸入口１４ａからアキュムレータ１４内に冷媒を取り込み、アキュムレータ１４内で冷媒を気液分離して、その気相を吸入管１６Ａ、１６Ｂから、パイプ１７Ａ、１７Ｂ、シリンダ２０Ａ、２０Ｂの吸入ポート３０Ａ、３０Ｂを介し、シリンダ２０Ａ，２０Ｂの内壁面２０Ｓの内部空間である圧縮室Ｒ１、Ｒ２に供給する。
そして、ピストンロータ２１Ａ、２１Ｂの偏心転動により、圧縮室Ｒ１、Ｒ２の容積が徐々に減少して冷媒が圧縮される。シリンダ２０Ａ、２０Ｂの所定の位置には、冷媒を吐出する吐出穴（図示無し）が形成されており、この吐出穴にはリード弁（図示無し）が備えられている。これにより、圧縮された冷媒の圧力が高まると、リード弁を押し開き、冷媒をシリンダ２０Ａ、２０Ｂの外部に吐出する。吐出された冷媒は、上下のマフラー室４１を経て、ケース１１の上部に設けられた吐出口４２から外部の図示しない配管に排出される。

さて、ケース１１の底部は、冷媒に含まれる潤滑油を溜める油溜まり５０となっている。そして、シャフト２３の下端部には、シャフト２３の軸線に直交する面内に位置し、シャフト２３の外径よりも大きな外径を有した円板状のプレート（ダンパー部材）６０が設けられている。このプレート６０は、油貯まり５０に貯まった潤滑油１００内に浸漬された状態で設けられている。
このプレート６０の全体が潤滑油１００内に浸漬されることで、シャフト２３が振動により上下動しようとしたときに、プレート６０の変位が潤滑油１００によって減衰されるため、結果としてシャフト２３の振動を抑制することができる。

このように、シャフト２３の下端部に、ケース１１底部の油溜まり５０内の潤滑油１００に浸漬されるプレート６０を設けることで、プレート６０の変位が潤滑油１００によって減衰されるため、結果としてシャフト２３の振動を抑制することができる。このとき、軸受２９Ａ、２９Ｂの加工精度を高める必要もなく、また、軸受２９Ａ、２９Ｂに対する当たりがきつくなって摩擦が問題になることもない。したがって、低コストで、かつ圧縮性能低下を防ぎつつ、騒音の発生を抑制することができる。

なお、プレート６０は、一枚に限るものではなく、例えば、複数枚を、シャフト２３の軸線方向に沿って間隔をあけて設けても良い。
また、図３に示すように、シャフト２３の下端部に、シャフト２３の外周側に張り出すとともに、シャフト２３の中心軸方向に一定の長さを有した円柱状のボス（ダンパー部材）７０を設けてもよい。さらに、このボス７０の外周面に、周方向に連続する一以上の溝７１を形成してもよい。

このようなプレート６０、ボス７０を設けた場合、軸受２９Ａ、２９Ｂとピストンロータ２１Ａ、２１Ｂとの、シャフト２３の中心軸に沿った方向のクリアランスを、敢えて大きく確保してもよい。

さらに、モータ３６のモータ回転子３７の磁力中心Ｃ１と、モータ固定子３８の磁力中心Ｃ２とを、シャフト２３の中心軸に沿った方向にオフセットさせることで、磁力によりシャフト２３を上方に引き上げるようにして、軸受２９Ｂとピストンロータ２１Ｂとの摩擦を低減するようにしてもよい。

また、プレート６０やボス７０を、その外周部においてシャフト２３の中心軸に沿った方向の厚さを大きくし、フライホイールとしての機能を持たせることも可能である。

なお、上記実施の形態では、圧縮機１０の構成について説明したが、本願発明の主旨を逸脱しない範囲内であれば、各部の構成は適宜変更などを加えることが可能である。
また、上記では、二組のシリンダ２０Ａ、２０Ｂとピストンロータ２１Ａ、２１Ｂとを備える２気筒の圧縮機１０を例に挙げたが、１気筒、または３気筒以上の圧縮機にも本発明は適用できる。
これ以外にも、本発明の主旨を逸脱しない限り、上記実施の形態で挙げた構成を取捨選択したり、他の構成に適宜変更することが可能である。

１０…圧縮機、１１…ケース、２０Ａ、２０Ｂ…シリンダ、２１Ａ、２１Ｂ…ピストンロータ、２３…シャフト、３６…モータ、３７…モータ回転子、３８…モータ固定子、６０…プレート（ダンパー部材）、７０…ボス（ダンパー部材）、７１…溝、１００…潤滑油

Claims (4)

1. 外殻を形成するケース内に、
   内部に冷媒が供給されるシリンダと、
   前記シリンダの上下に設けられた軸受に回転自在に支持され、前記シリンダ内を貫通するシャフトと、
   前記シャフトをその中心軸周りに回転駆動させるモータと、
   前記シャフトの中心軸に対し直交する方向に偏心して設けられ、前記シリンダ内で前記シリンダの中心に対して偏心して回転駆動されるピストンロータと、
   前記シャフトの下端部に設けられ、前記ケース内の底部の油溜まりに溜まった潤滑油内に浸漬されるダンパー部材と、を備え、
   前記ダンパー部材は、前記シャフトの下端側を支持する軸受よりも下方に突出した前記シャフトの外周に設けられるとともに、前記ダンパー部材に対向する前記軸受の端面外周を超えて前記シャフトの外周側に張り出していることを特徴とするロータリー式圧縮機。
2. 前記ダンパー部材は、円板状であることを特徴とする請求項１に記載のロータリー式圧縮機。
3. 円板状の前記ダンパー部材は、前記シャフトの中心軸方向に間隔を空けて複数枚設けられていることを特徴とする請求項２に記載のロータリー式圧縮機。
4. 前記ダンパー部材は、前記シャフトの中心軸方向に一定の長さを有した円柱状で、その外周面に、周方向に連続する溝が一以上形成されていることを特徴とする請求項１に記載のロータリー式圧縮機。

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