JP5781355B2 - 密閉型ロータリ圧縮機 - Google Patents

Description

本発明は、密閉型ロータリ圧縮機に関するものである。

密閉型ロータリ圧縮機は、小型軽量で製作が容易なため、空気調和機、冷凍機等の冷媒を圧縮する圧縮機としてよく用いられている。
密閉型ロータリ圧縮機は、密閉ハウジングと、この密閉ハウジング内部に設置される圧縮機構および圧縮機構を駆動する電動モータと、を備えている。
圧縮機構は、中央部分にシリンダ室を形成する空間部を有するシリンダ部材と、電動モータによって回転され、シリンダ室に対応する位置に偏芯部を有する駆動軸と、偏芯部の回りに取り付けられたロータと、シリンダ部材に設けられるブレード溝に摺動可能に装着され、シリンダ室内を吸入側と圧縮側とに仕切るブレードと、を備えている（特許文献１参照）。

シリンダ部材には、周縁部とシリンダ室とを連通させる吸入孔が１個設けられ、この吸入孔には、冷媒を供給する吸入管が接続されている。
電動モータを作動させると、駆動軸が回転され、ロータがシリンダ室内で偏心回転運動を行う。これに伴って冷媒が吸入管から吸入孔を通ってシリンダ室の吸入側に吸入されると同時に、圧縮側において既に吸入された冷媒が除々に圧縮され、吐出される。

特開平７−２７０７８号公報

ところで、特許文献１に記載のものは、孔径がシリンダ部材の軸線方向幅以下に制限される吸入孔が１個であるので、吸入孔の横断面積の大きさの増加が制約される。このように吸入孔の横断面積の増加が制限されるので、性能を十分に向上させることができない。
これは、漏れによる損失を低減させて性能の向上をはかるためにシリンダ部材の軸線方向幅を小さくした場合、特に、大きな影響を受けることになる。
また、一般に、吸入孔の孔径を小さくすると慣性過給効果が大きくなり、冷媒の加速流れ（脈動）により冷媒のシリンダ室への吸入量が増加することがあるが、１個の吸入孔では吸入圧損を増加させない目的で横断面積を確保するために吸入孔の孔径を小さくし難いため、この慣性過給効果をうまく利用できない。
さらに、吸入孔の横断面積の形状を周方向に長くして面積を増加させることも考えられるが、円形に比べて加工が著しく難しく、実用的でない。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、加工が容易で、シリンダ室へ媒体の吸入面積が増加できる構造とし、性能を向上させることができる密閉型ロータリ圧縮機を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明は以下の手段を採用する。
すなわち、本発明の一態様は、シリンダ室を形成する軸線方向に貫通した空間部を有し、密閉ハウジングに固定して取り付けられるシリンダ部材と、該シリンダ部材に、該シリンダ部材の周縁部と前記空間部とを接続して媒体の通路となるように形成される通路部と、を備え、該通路部は、前記空間部に開口した吸入口が周方向に配置された複数の円形断面をした吸入孔部を備え、該各吸入孔部には、それぞれに前記媒体が供給されるようにされている密閉型ロータリ圧縮機である。

本態様にかかる密閉型ロータリ圧縮機によれば、シリンダ部材には、シリンダ部材の周縁部とシリンダ室を形成する空間部とを接続する通路部は、空間部に開口した吸入口が周方向に配置された複数の円形断面をした吸入孔部を備えているので、シリンダ室には、媒体が複数の吸入孔部を通って導入されることになる。
媒体が複数の吸入孔部から導入されるので、吸入孔部の横断面積は、一つの吸入孔部に比べて大きくなる。このように、吸入孔部の横断面積が大きくなる、すなわち、吸入面積が増加すると、媒体の吸入圧損が低下するので、体積効率が向上し、密閉型ロータリ圧縮機の性能を向上させることができる。

各吸入孔部は、円形断面をしているので、従来と同様な方法で容易に加工することができる。
たとえば、複数の吸引孔部で、従来の一つの吸入孔部と同等の吸引面積を確保する場合、各吸引孔部の横断面積は従来のものに比べて小さくすることができる。このように吸引孔部の横断面積、言い換えれば孔径を小さくすると、慣性過給効果によって媒体のシリンダ室への吸入量が増加することも期待できる。
また、各吸引孔部の孔径を小さくできるので、シリンダ部材の軸線方向幅を小さくすることもできる。このように、シリンダ部材の軸線方向幅を小さくすると、漏れによる損失を低減させることができ、性能の向上をよりはかることができる。
なお、閉切タイミングの関係からみて、隣り合う吸入孔部の吸入口は、可能な限り近接して配置するのが好適である。

本態様では、隣り合う前記吸入孔部の前記吸入口は、相互に重なるようにされていることが好適である。

このようにすると、複数の吸引孔部の吸込口は、合体して１個の吸込口となる。しかも、吸入口は、相互に重なるようにされているので、合体した吸込口の周方向の長さは、分離している吸込口のそれと比べて短くできる。このように、吸込口の周方向の長さを比較的短くできるので、その分閉切タイミングを早めることができる。

本態様では、前記通路部は、前記空間部から前記周縁部に向けて延在する凹部と、前記凹部に連通した吸入口が周方向に配置された複数の円形断面をした吸入孔部とを備えている。前記凹部は、前記シリンダ部材の前記軸線方向の全幅に亘るように形成され、または、前記凹部の周方向の長さは、前記吸入口の周方向の長さよりも小さい。前記吸入孔部は、少なくとも断面の一部が該凹部に連通するようにされている。

複数の吸引孔部を通る媒体は、凹部で合流してシリンダ室に供給されることになる。凹部は吸引孔部の形状と無関係に形成することができるので、シリンダ部材の軸線方向の長さを吸引孔部の孔径よりも大きくすることができる。これにより、吸引面積を維持した上で、凹部の周方向の長さを複数の吸引孔部の周方向の長さよりも短くすることができるので、その分閉切タイミングを早めることができる。

本発明によれば、シリンダ部材には、シリンダ部材の周縁部とシリンダ室を形成する空間部とを接続する通路部は、空間部に開口した吸入口が周方向に配置された複数の円形断面をした吸入孔部を備えているので、吸入面積が増加して体積効率が向上し、密閉型ロータリ圧縮機の性能を向上させることができるとともに従来と同様な方法で容易に加工することができる。

本発明の第一実施形態にかかる密閉型ロータリ圧縮機の縦断面図である。 図１のロータリ圧縮機構の要部断面図である。 図２の吸引口を示す正面図である。 本実施形態の別の態様にかかる吸引口を示す正面図である。 本発明の第二実施形態にかかる密閉型ロータリ圧縮機のロータリ圧縮機構を示す要部断面図である。 図５の吸引口を示す正面図である。 図６のＸ−Ｘ断面図である。

以下に、本発明にかかる実施形態について、図面を参照して説明する。
［第一実施形態］
以下、本発明の第一実施形態にかかる密閉型ロータリ圧縮機１について、図１ないし図３を用いて説明する。
図１は、本実施形態にかかる密閉型ロータリ圧縮機１の縦断面図である。図２は、図１のロータリ圧縮機構７の要部断面図である。図３は、図２の吸引口を示す正面図である。
密閉型ロータリ圧縮機１には、円筒形状の密閉ハウジング３と、密閉ハウジング３内に設置された電動モータ５と、電動モータ５によって駆動されて冷媒ガス（媒体）を圧縮するロータリ圧縮機構７と、が備えられている。

密閉ハウジング３は、筒部９の上下に底部１１および蓋部１３が溶接されて閉塞された中空円筒形状を有している。
電動モータ５には、密閉ハウジング３の軸線方向に延在するように配置された駆動軸１５と、駆動軸１５の周囲に固定された回転子１７と、回転子１７の周囲を覆うように密閉ハウジング３に固定された固定子１９と、が備えられている。
駆動軸１５の下端は、下方に位置するロータリ圧縮機構７に向けて延長されており、その内部には、軸線方向に沿って給油穴２１が穿設されている。

ロータリ圧縮機構７には、駆動軸１５の下方部に設けられる偏心部２３と、偏心部２３に回転可能に嵌合されたロータ２５と、ロータ２５の外周面と１箇所で直線状に摺接する断面円形の空間部２７を有し、この空間部２７にロータ２５を配置した状態で密閉ハウジング３に、たとえば、溶接により結合固定されるシリンダ部材２９と、シリンダ部材２９の上端面に固定されてロータ２５の上方で駆動軸１５を回転自在に支持する上部軸受３１と、シリンダ部材２９の下端面に固定されてロータ２５の下方で駆動軸１５を回転自在に支持する下部軸受３３と、が備えられている。

シリンダ部材２９の上下が上部軸受３１および下部軸受３３で挟まれることによって空間部２７の上下が閉塞され、閉じた空間であるシリンダ室３５が形成される。
駆動軸１５は、下部軸受３３から下端を突出させた状態で支持されている。この駆動軸１５の下端部には、内部の給油穴２１に潤滑油を供給する油ポンプ機構が設けられており、密閉ハウジング３の底部に形成されている油だまりから潤滑油を吸い込み、給油穴２１を介してロータリ圧縮機構７等の所要箇所に潤滑油を給油できるように構成されている。

ロータ２５は、シリンダ室３５内に収容される。シリンダ室３５を形成するシリンダ部材２９の内側面には、図２に示されるように、ロータ２５の厚みとほぼ同じ長さの一辺を有するブレード３７がこの一辺がシリンダ室３５に対して出没されるよう摺動自在に嵌挿されている。ブレード３７の背後には、ブレード３７をシリンダ室３５に向けて押圧するブレード押えバネ３９が備えられている。
ブレード３７は、ロータ２５の厚み方向の長さとほぼ同じ長さの一辺を有する板状部材であり、ブレード押えバネ３９により押圧されることで、その一辺がロータ２５の外周面に圧接されるようになっている。

シリンダ部材２９には、ブレード３７からロータ２５の回転方向前方位置に、外周面（周縁部）４１と空間部２７を区画する内周面４３とを接続して冷媒ガスの通路となる通路部４５が形成されている。
通路部４５は、第一吸入ポート（吸入孔部）４７および第二吸入ポート（吸入孔部）４９で構成されている。
第一吸入ポート４７および第二吸入ポート４９は、それぞれ駆動軸１５を中心とした半径方向に延在するように削孔されている円形断面をした孔である。第一吸入ポート４７および第二吸入ポート４９は、図３に示されるように内周面４３に開口した吸入口５１，５２が周方向に配置されるとともに相互に重なるようにされている。

このように、第一吸入ポート４７および第二吸入ポート４９は、円形断面をしている孔であるので、従来と同様な方法で容易に加工することができる。

密閉ハウジング３には、それぞれ冷媒ガスを供給する第一吸入管５３および第二吸入管５５の一端が貫通状態に配設されている。第一吸入管５３は、第一吸入ポート４７の外周面４１側に接続され、第二吸入管５５は、第二吸入ポート４９の外周面４１側に接続されている。
シリンダ部材２９には、ブレード３７を挟んで、通路部４５と反対側に、密閉ハウジング３内部空間に連通する図示しない吐出ポートが開通されている。なお、吐出ポートは、上部軸受３１に設けられてもよい。
ロータ２５の外周面にブレード３７の先端が圧接されることで、ブレード３７の一側方に設けられて第一吸入ポート４７および第二吸入ポート４９に連通する吸入側と、ブレード３７の他側方に設けられて吐出ポートに連通する圧縮側とに仕切られている。

密閉ハウジング３の蓋部１３には、図示しない冷却機構（冷凍サイクル）に接続される吐出管５７が貫通状態に配設されている。
この密閉型ロータリ圧縮機１には、冷却機構を流通してきた冷媒ガスから、このガス中に微量に含まれる潤滑油および冷媒の液分を分離する目的で、筒状容器で構成されているアキュムレータ５９が設けられている。このアキュムレータ５９は、上部にガスを導入する配管が接続され、第一吸入管５３および第二吸入管５５の他端が、アキュムレータ５９の内部上方で上向きに開口されている。

以下、このように構成された密閉型ロータリ圧縮機１の動作について説明する。
電動モータ５を作動させると、駆動軸１５が回転され、その偏心部２３に嵌合されているロータ２５も回転を開始する。
ロータ２５はシリンダ室３５内で偏心回転運動を行い、これに伴って第一吸入管５３および第二吸入管５５から第一吸入ポート４７および第二吸入ポート４９を通って吸入口５１，５２からシリンダ室３５の吸入側に冷媒ガスが吸入される。

このとき、冷媒ガスは第一吸入ポート４７および第二吸入ポート４９から導入されるので、冷媒ガスの吸入面積Ｓは、第一吸入ポート４７および第二吸入ポート４９の横断面積を加えたものから重複部分の面積を除した大きさとなる。この吸入面積Ｓは、一つの吸入ポートのものと比べて大きくなる。このように、吸入面積Ｓが増加すると、冷媒ガスの吸入圧損が低下するので、体積効率が向上し、密閉型ロータリ圧縮機１の性能を向上させることができる。

また、吸入口５１，５２は、相互に重なるようにされているので、合体した吸込口の周方向の長さＬは、分離している吸込口のそれと比べて短くできる。このように、吸込口５１，５２の周方向の長さＬを比較的短くできるので、その分閉切タイミングを早めることができる。
なお、閉切タイミングが許容できる範囲であれば、吸入口５１と吸入口５２とが重ならないように配置してもよい。この場合、吸入口５１，５２は、可能な限り近接して配置するのが好適である。

反対に、たとえば、第一吸入ポート４７および第二吸入ポート４９で、従来の一つの吸入ポートと同等の吸引面積Ｓを確保する場合、第一吸入ポート４７および第二吸入ポート４９の横断面積、言い換えると孔径は従来のものに比べて小さくすることができる。このように第一吸入ポート４７および第二吸入ポート４９の孔径を小さくすると、慣性過給効果によって冷媒ガスのシリンダ室３５への吸入量が増加することも期待できる。
また、第一吸入ポート４７および第二吸入ポート４９の孔径を小さくできるので、シリンダ部材２９の軸線方向の幅Ｗを小さくすることもできる。このように、シリンダ部材２９の軸線方向の幅Ｗを小さくすると、漏れによる損失を低減させることができ、性能の向上をよりはかることができる。

冷媒ガスの吸入側への吸入と同時に、圧縮側において既に吸入された冷媒ガスが除々に圧縮される。圧縮側で圧縮されたガスは、吐出ポートから電動モータ５の下方に吐き出されて膨張し、その脈動成分が除去される。電動モータ５の下方に吐出されたガスは、固定子１９と回転子１７とのエアギャップおよび固定子１９とハウジング３との間に形成されたガス通路を通過し、電動モータ５の上方に流入して膨張し、その脈動成分がさらに除去される。
こうして電動モータ５の上方に流入したガスは吐出管５７に流入し、図示しない冷却機構に向けて搬送される。

一方、冷却機構を流通してきた冷媒ガスはアキュムレータ５９に流入し、微細な油滴となって冷媒ガス中に混在している潤滑油および冷媒の液分が分離される。これにより、冷媒のガス分のみが第一吸入管５３および第二吸入管５５を介してロータリ圧縮機構７へと吸い込まれる。
また、ハウジング３の下部に溜まった潤滑油は、油ポンプ機構のポンプ作用に促されて駆動軸１５の内部に設けられている給油穴２１を上方に向けて移動し、図示しない供給路からシリンダ室３５内のロータ２５とシリンダ部材２９との摺動箇所、上部軸受３１および下部軸受３３の摺動箇所等に供給されるとともに、駆動軸１５の上端から噴出してロータリ圧縮機構７を潤滑および冷却する。

なお、本実施形態では、通路部４５は、第一吸入ポート４７および第二吸入ポート４９の２個で構成されているが、吸入ポートの数は２個に限定されない。たとえば、図４に示されるように吸入口６３を有する第三吸入ポート６１を備える３個の吸入ポートとしてもよいし、４個以上としてもよい。
吸入口６３は、吸入口５２と重なるようにされている。

このようにすると、たとえば、同じ吸入面積Ｓを確保する場合、第一吸入ポート４７、第二吸入ポート４９および第三吸入ポート６１の孔径は従来のものに比べて小さくすることができる。このように第一吸入ポート４７および第二吸入ポート４９の孔径を小さくすると、慣性過給効果によって冷媒ガスのシリンダ室３５への吸入量が増加することも期待できる。
また、第一吸入ポート４７、第二吸入ポート４９および第三吸入ポート６１の孔径を小さくできるので、シリンダ部材２９の軸線方向の幅Ｗを、たとえば、幅Ｗ１のように小さくすることもできる。このように、シリンダ部材２９の軸線方向の幅Ｗ１を小さくすると、漏れによる損失を低減させることができ、性能の向上をよりはかることができる。

［第二実施形態］
次に、本発明の第二実施形態にかかる密閉ロータリ圧縮機１について、図５〜図７を用いて説明する。
本実施形態は、通路部４５の構成が第一実施形態のものと異なるので、ここではこの異なる部分について主として説明し、前述した第一実施形態のものと同じ部分については重複した説明を省略する。
なお、第一実施形態と同じ部材には同じ符号を付している。
図５は、本実施形態にかかる密閉型ロータリ圧縮機１のロータリ圧縮機構７の要部断面図である。図６は、図５の吸引口を示す正面図である。図７は、図６のＸ−Ｘ断面図である。

本実施形態では、第二吸引ポート４９は、外周面４１から内周面４３の近傍まで、シリンダ部材２９を貫通しないように設けられている。
シリンダ部材２９における空間部２７を画成する内周面４３には、外周面４１に向けて延在する凹部６５が第一吸入ポート４７および第二吸入ポート４９と連通するように設けられている。
凹部６５は、第一吸入ポート４７あるいは第二吸入ポート４９の形状と無関係に形成することができるので、たとえば、シリンダ部材２９の軸線方向の全幅に亘るように形成することができる。凹部６５が軸線方向に全幅に亘り設けられると、凹部６５は、たとえば、エンドミル等の機械加工によって容易に加工することができる。

このように、凹部６５の軸線方向の大きさが、第一吸入ポート４７あるいは第二吸入ポート４９の直径よりも大きくすることができるので、たとえば、同じ吸入面積を確保する場合に、凹部６５の周方向長さＬ１は、第一吸入ポート４７および第二吸入ポート４９が合体した吸込口の周方向の長さＬよりも小さくすることができる。
ここでは、凹部６５の周方向長さＬ１は、第一吸入ポート４７の全部および第二吸入ポート４９の一部を覆う大きさとされている。
このとき、凹部６５の周方向長さＬ１は、第二吸入ポート４９から供給される冷媒ガスの圧損が小さくなるように設定される。

このように構成された本実施形態にかかる密閉型ロータリ圧縮機１によると、第一吸入ポート４７および第二吸入ポート４９を通る冷媒ガスは、凹部６５で合流してシリンダ室３５に供給される。
凹部６５の吸入面積は、一つの吸入ポートのものと比べて大きくされているので、冷媒ガスの吸入圧損が一つの吸入ポートのものと比べて低下する。したがって、体積効率が向上するので、密閉型ロータリ圧縮機１の性能を向上させることができる。
このとき、凹部６５の周方向長さＬ１は、第一吸入ポート４７および第二吸入ポート４９が合体した吸込口の周方向の長さＬよりも小さくされているので、第一実施形態のものに比べてその分閉切タイミングを早めることができる。

なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において、適宜変更可能である。

１ 密閉型ロータリ圧縮機
３ 密閉ハウジング
２７ 空間部
２９ シリンダ部材
３５ シリンダ室
４１ 外周面
４５ 通路部
４７ 第一吸入ポート
４９ 第二吸入ポート
５１，５２ 吸入口
６１ 第三吸入ポート
６３ 吸入口
６５ 凹部

Claims (3)

1. シリンダ室を形成する軸線方向に貫通した空間部を有し、密閉ハウジングに固定して取り付けられるシリンダ部材と、
   該シリンダ部材に、該シリンダ部材の周縁部と前記空間部とを接続して媒体の通路となるように形成される通路部と、を備え、
   該通路部は、
   前記空間部から前記周縁部に向けて延在する凹部と、
   前記凹部に連通した吸入口が周方向に配置された複数の円形断面をした吸入孔部とを備え、
   前記凹部は、前記シリンダ部材の前記軸線方向の全幅に亘るように形成され、
   該各吸入孔部には、それぞれに前記媒体が供給されるようにされていることを特徴とする密閉型ロータリ圧縮機。
2. シリンダ室を形成する軸線方向に貫通した空間部を有し、密閉ハウジングに固定して取り付けられるシリンダ部材と、
   該シリンダ部材に、該シリンダ部材の周縁部と前記空間部とを接続して媒体の通路となるように形成される通路部と、を備え、
   該通路部は、
   前記空間部から前記周縁部に向けて延在する凹部と、
   前記凹部に連通した吸入口が周方向に配置された複数の円形断面をした吸入孔部とを備え、
   前記凹部の周方向の長さは、前記吸入口の周方向の長さよりも小さく、
   該各吸入孔部には、それぞれに前記媒体が供給されるようにされていることを特徴とする密閉型ロータリ圧縮機。
3. 隣り合う前記吸入孔部の前記吸入口は、相互に重なるようにされていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の密閉型ロータリ圧縮機。

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