JP5838307B2 - 密閉型回転圧縮機 - Google Patents

Description

本発明は、密閉容器内に電動要素と回転圧縮要素を収納して成る密閉型回転圧縮機に関する。

従来よりこの種密閉型回転圧縮機は、密閉容器内に電動要素（モータ）とこの電動要素の回転軸にて回転駆動される回転圧縮要素を収納して構成されている。この回転圧縮要素は、通常縦型の場合、内部に圧縮室を構成するシリンダと、回転軸に設けた偏心部に嵌合されてシリンダ内で偏心回転するローラと、ローラに当接してシリンダ内を低圧室側と高圧室側とに区画するベーンと、シリンダの上下開口面を閉塞して回転軸の軸受けを有する上部支持部材及び下部支持部材にて構成されている。

また、電動要素側となる上部支持部材の上面にはカップがボルトにて固定され、このカップと上部支持部材の上面間に吐出消音室（マフラ）が構成される。軸受けはカップを貫通して上部支持部材の上面から起立したかたちとなり、吐出消音室はこの軸受けの周囲に構成されることになる。そして、ローラの偏心回転とベーンの作用によりシリンダ内で圧縮された冷媒は吐出消音室に吐出される構成とされている（例えば、特許文献１参照）。

この場合、電動要素の運転と回転圧縮要素での冷媒の圧縮作用により密閉型回転圧縮機は高温となる。この温度が異常に上昇すると、電動要素の故障や摺動部の焼き付き等が発生する。そこで、吐出消音室に吐出された冷媒を外部で一旦冷却した後、密閉容器内に戻して密閉型回転圧縮機を冷却するデスーパーヒータが用いられる（例えば、特許文献２参照）。

特開平９−１５１８８９号公報 特開平８−１５９５６９号公報

このデスーパーヒータは密閉容器に取り付けられたデスーパーヒータ用の出口管及び戻り管に接続され、吐出消音室に吐出された高温の冷媒がこの出口管から流出し、デスーパーヒータにて空冷等された後、戻り管より密閉容器内に戻される。この密閉容器内に戻された冷媒は温度が低下しているため、電動要素や回転圧縮要素の温度を下げることができる。そして、最終的に密閉容器に取り付けられた冷媒吐出管より外部の凝縮器やガスクーラ等の熱交換器に吐出されるものであった。そのため、吐出消音室からデスーパーヒータに向かわずに密閉容器内に直接冷媒が漏れてしまい、その量が多くなると密閉容器内の冷却に支障を来すようになる。

一方、カップの内側縁部は上部支持部材の軸受けに当接しているが、この部分からの冷媒の漏れを防止するために、従来では軸受けに段差部を形成し、この段差部にシール用のリングを取り付け、このリングにカップを当接させていた。そのため、部品点数が多くなりコストが高騰すると共に、製造時にリングの挿入忘れが発生した場合には、不良品となって使用できなくなる問題があった。

本発明は、係る従来の技術的課題を解決するために成されたものであり、リング等を用いること無く、カップと軸受け間をシールできるようにした密閉型回転圧縮機を提供することを目的とするものである。

上記課題を解決するために、本発明の密閉型回転圧縮機は、密閉容器内に電動要素と、この電動要素の回転軸にて駆動される回転圧縮要素とを収納し、この回転圧縮要素にて圧縮された冷媒を吐出消音室に吐出した後、外部のデスーパーヒータに流入させ、このデスーパーヒータにて冷却した後、密閉容器内に戻し、この密閉容器に取り付けられた冷媒吐出管より吐出するものであって、回転軸の軸受けを一面に有して回転圧縮要素を構成する支持部材と、軸受けが貫通するかたちで支持部材の一面にボルトにて固定され、軸受け周囲の支持部材の一面を覆って当該支持部材との間に吐出消音室を構成するカップとを備え、軸受けは段差部を有し、この段差部の角は面取りされて面取り部が構成され、カップの内側縁部は所定曲率で湾曲されて湾曲部が構成され、この湾曲部は段差部の面取り部に当接すると共に、湾曲部を段差部に当接させた状態で、ボルトにて支持部材に固定される以前のカップのボルト固定部は、支持部材より離間する寸法関係とされていることを特徴とする。

請求項２の発明の密閉型回転圧縮機は、上記においてカップの湾曲部の曲率半径をＲ、カップの厚さ寸法をｔ、段差部の張り出し寸法をＷとした場合、ｔ＜Ｒ＜１０＊Ｗとしたことを特徴とする。

本発明によれば、密閉容器内に電動要素と、この電動要素の回転軸にて駆動される回転圧縮要素とを収納し、この回転圧縮要素にて圧縮された冷媒を吐出消音室に吐出した後、外部のデスーパーヒータに流入させ、このデスーパーヒータにて冷却した後、密閉容器内に戻し、この密閉容器に取り付けられた冷媒吐出管より吐出する密閉型回転圧縮機において、回転軸の軸受けを一面に有して回転圧縮要素を構成する支持部材と、軸受けが貫通するかたちで支持部材の一面にボルトにて固定され、軸受け周囲の支持部材の一面を覆って当該支持部材との間に吐出消音室を構成するカップとを設け、軸受けには段差部を設け、この段差部の角は面取りして面取り部を構成し、カップの内側縁部は所定曲率で湾曲させて湾曲部を構成し、この湾曲部を段差部の面取り部に当接させると共に、湾曲部を段差部に当接させた状態で、ボルトにて支持部材に固定される以前のカップのボルト固定部が、支持部材より離間する寸法関係としたので、ボルトにてカップのボルト固定部を支持部材に固定していくことにより、カップの湾曲部は軸受けの段差部の面取り部に圧接することになる。

このカップの湾曲部と段差部の面取り部との圧接により、軸受けとカップ間のシール性が著しく向上し、リング等の別部品を用いること無く、吐出消音室からの密閉容器内への冷媒の漏れを効果的に防止、若しくは、低減することができるようになる。これにより、信頼性を確保しつつ、コストの削減と生産時の不良率の低減を図ることが可能となる。

また、リング等の別部品を用いないことで、段差部の高さ方向の公差を軸受けのみとすることが可能となり、面取り部と湾曲部間から冷媒が漏れた場合の量のバラツキも小さくなる。更に、カップの湾曲部の面取り部に対する押し付け力もカップの内側縁部の全周において一定にすることが可能となるので、軸受けの端面の歪みのバラツキも小さくなる効果がある。

また、請求項２の発明のようにカップの湾曲部の曲率半径をＲ、カップの厚さ寸法をｔ、段差部の張り出し寸法をＷとした場合に、ｔ＜Ｒ＜１０＊Ｗとすれば段差部の面取り部とカップの湾曲部間のシール性を確実に維持することが可能となるものである。

本発明を適用した実施例としての密閉型回転圧縮機の縦断側面図である。 図１の密閉型回転圧縮機の上部支持部材にカップを固定した状態の縦断側面図である。 図１の密閉型回転圧縮機の上部支持部材の縦断側面図である。 図１の上部支持部材の軸受けの段差部部分の拡大縦断側面図である。 図１のカップの縦断側面図である。 図１の密閉型回転圧縮機の上部支持部材にカップを固定した状態の段差部部分の拡大縦断側面図である。 図１の密閉型回転圧縮機の上部支持部材にカップをボルトにて固定する以前の状態の縦断側面図である。 図１の密閉型回転圧縮機のカップの湾曲部の曲率半径の寸法について説明する図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。実施例の密閉型回転圧縮機１は、鋼板からなる縦型円筒状の密閉容器２の内部空間の上部に電動要素４を収納し、下部に電動要素４の回転軸８にて回転駆動される回転圧縮要素３を収納してなるロータリコンプレッサである。

密閉容器２は電動要素４と回転圧縮要素３を収納する容器本体２Ａと、この容器本体２Ａの上部開口を閉塞する略椀状のエンドキャップ（蓋体）２Ｂとで構成されている。このエンドキャップ２Ｂの上面には密閉容器２内の上方に位置する電動要素（モータ）４に電力を供給するためのターミナル（配線を省略）６が取り付けられている。更に、このエンドキャップ２Ｂには密閉容器２内に連通した冷媒吐出管７が取り付けられている。この冷媒吐出管７は外部の図示しない凝縮器やガスクーラ等の冷媒回路の熱交換器に接続される。また、密閉容器２内の底部の空間はオイル溜め９とされており、ここに回転圧縮要素３や電動要素４の回転軸８等の摺動部を潤滑するためのオイルが貯溜されている。

回転圧縮要素３は、シリンダ１２と、シリンダ１２内を回転軸８に設けた偏心部１３に嵌合されてシリンダ１２内で偏心回転するローラ１４と、ローラ１４に当接してシリンダ１２内を低圧室側と高圧室側に区画する図示しないベーンと、シリンダ１２の上側の開口面及び下側の開口面を閉塞して回転軸８の上部軸受け１６Ａ、下部軸受け１７Ａをそれぞれ有する支持部材としての上部支持部材１６及び下部支持部材１７にて構成される。上部軸受け１６Ａは上部支持部材１６の中心から上方の電動要素４方向に突出して起立しており、下部軸受け１７Ａは下部支持部材１７の中心から下方に突出している。

シリンダ１２には当該シリンダ１２内部の圧縮室と連通する吸込通路１８が形成されている。また、上部支持部材１６の電動要素４側（上面）には、吐出消音室１９が構成されている。上部支持部材１６の上面の吐出消音室１９は、中心に回転軸８及び上部支持部材１６の上部軸受け１６Ａが貫通する中心孔２１Ａを有した略椀状のカップ２１で上部支持部材１６の上面（一面）を覆うことにより、上部軸受け１６Ａ周囲のカップ２１と上部支持部材１６間に構成されている。このカップ２１、上部支持部材１６、シリンダ１２、下部支持部材１７はそれらを貫通するボルト２０にて一体化され、回転圧縮要素３が組み立てられる。

尚、カップ２１は回転圧縮要素３を一体化するボルト２０で上部支持部材１６に固定しても、異なるボルトでカップ２１のみ上部支持部材１６に固定しても良い。このカップ２１については後に詳述する。

また、この吐出消音室１９とシリンダ１２内の高圧室側とは、上部支持部材１６に形成された吐出ポート２２により連通されている。この吐出ポート２２の吐出消音室１９側には図示しない吐出弁が設けられると共に、吐出ポート２２から最も離れた位置の上部支持部材１６には、シリンダ１２に形成された吐出通路２３と吐出消音室１９とを連通する連通路２４が形成されている。

密閉容器２の容器本体２Ａにはデスーパーヒータ用の出口管２６と戻り管２７が取り付けられており、シリンダ１２の吐出通路２３はこの出口管２６に連通されている。出口管２６と戻り管２７には外部の図示しないデスーパーヒータが接続され、このデスーパーヒータは通風により空冷される。そして、戻り管２７は回転圧縮要素３と電動要素４間において密閉容器１２内に連通している。

一方、電動要素４は、密閉容器２の上部空間の内周面に沿って環状に溶接固定された固定子（ステータ）３１と、この固定子３１による磁界で回転可能に内挿された回転子（ロータ）３２とから構成され、回転軸８はこの回転子３２に固定されている。

密閉容器２の容器本体２Ａにはシリンダ１２に冷媒を導入するための冷媒導入管３３が取り付けられ、この冷媒導入管３３の一端はシリンダ１２の吸込通路１８に連通されている。そして、冷媒導入管３３の他端はアキュムレータ３４内の上部にて開口している。

以上の構成で、実施例の密閉型回転圧縮機１の動作を説明する。ターミナル６及び図示しない配線を介して電動要素４の固定子３１のコイルに通電すると、電動要素４が起動して回転子３２が回転する。この回転により回転軸８と一体に設けられた偏心部１３に嵌合されたローラ１４がシリンダ１２内で偏心回転する。

これにより、低圧冷媒ガスがアキュムレータ３４、冷媒導入管３３、吸込通路１８を経て、回転圧縮要素３のシリンダ１２の低圧室側に吸入される。シリンダ１２の低圧室側に吸入された冷媒ガスは、ローラ１４と図示しないベーンの動作により圧縮され、高温高圧の冷媒ガスとなり、シリンダ１２の高圧室側から吐出ポート２２を通り吐出消音室１９に吐出される。

この吐出消音室１９に吐出された冷媒ガスは、内部を通過した後、連通路２４に至り、吐出通路２３を経て出口管２６から図示しないデスーパーヒータに流入する。このデスーパーヒータにて高温高圧の冷媒ガスは空冷されて温度は低下する。このデスーパーヒータを通過した冷媒ガスは戻り管２７から密閉型回転圧縮機１に戻り、密閉容器１２内に流入する。そして、電動要素４の固定子３１と容器本体２Ａ間や固定子３１と回転子３２間、回転子３２内を通過して上昇し、エンドキャップ２Ｂに取り付けられた冷媒吐出管７から外部に吐出される。このデスーパーヒータを経た冷媒ガスが密閉容器２内を通過することにより、密閉容器２内の電動要素４や回転圧縮要素３が冷却され、温度上昇が抑制される。

次に、図２乃至図８を参照しながらカップ２１の取付構造について説明する。上部支持部材１６の中心から起立する上部軸受け１６Ａの周囲には、上部支持部材１６の上面から所定の高さ寸法Ｈ１の位置に段差部４１が形成されている（図３）。この段差部４１の角は斜めに面取りされて面取り部４１Ａとされている(図４）。また、上部軸受け１６Ａより外側の所定箇所には前述したボルト２０が挿通されるボルト孔４２も貫通形成されている。

一方、カップ２１は中心に前記中心孔２１Ａを備えて下方に開口した略椀状を呈しており、外側縁部には上部支持部材１６の外周部に嵌合するためのフランジ部４３が形成され、更に、上部支持部材１６のボルト孔４２に対応する位置は部分的に階段状に低く形成されて当該低位部にボルト固定部４４が構成され、ボルト固定部４４にはボルト２０が挿通されるボルト孔４６が穿設されている。

また、中心孔２１Ａの周囲を縁取る内側縁部は上側（上部軸受け１６Ａが起立する方向）に所定曲率で折曲され、そこに湾曲部４７が形成されている。更に、ボルト固定部４４の下面（上部支持部材１６側の面）から湾曲部４７の内面（湾曲する円弧の中心の反対側の面）が終わる下端までの高さ寸法Ｈ２は（図５）、前記段差部４１の高さ寸法Ｈ１よりも小さく設定されている（Ｈ２＜Ｈ１）。

そして、このようなカップ２１の中心孔２１Ａに上部支持部材１６の上部軸受け１６Ａを下から挿入するかたちで上部支持部材１６にカップ２１を被せると、やがてカップ２１の内側縁部の湾曲部４７の内面下端が上部軸受け１６Ａの段差部４１の面取り部４１Ａに当接する（図６）。また、フランジ部４３は上部支持部材１６の外周部の外側に嵌合する（図７）。

このとき、ボルト固定部４４の下面から湾曲部４７の内面下端までの高さ寸法Ｈ２は、前記段差部４１の高さ寸法Ｈ１よりも小さく設定されているので（Ｈ２＜Ｈ１）、この状態ではカップ２１のボルト固定部４４の下面は上部支持部材１６の上面上方にＨ１−Ｈ２の寸法で離間している（図７）。従って、ボルト２０をボルト孔４２、４６に挿通して締め付け、固定していくと、カップ２１はボルト固定部４４が上部支持部材１６に近づく方向で変形し、やがてボルト固定部４４が図２の如く上部支持部材１６の上面に押し当てられる。そのため、カップ２１の湾曲部４７は上部軸受け１６Ａの段差部４１の面取り部４１Ａに押し付けられ、圧接した状態でカップ２１と上部軸受け１６Ａ間をシールする。また、フランジ部４３は上部支持部材１６の外周部に嵌合してこの部分をシールする。

このように、ボルト２０の締め付けにより湾曲部４７が面取り部４１Ａに圧接され、それによってカップ２１の中心孔２１Ａと上部軸受け１６Ａ間がシールされるが、次に、この湾曲部４７の曲率半径Ｒの寸法について図８を参照して説明する。

この図において、（ａ）は湾曲部４７の曲率半径Ｒを１．６ｍｍ、面取り部４１Ａの面取り寸法Ｃを０．３ｍｍとした場合を示している。上記実施例ではこれを採用している。次に、（ｂ）は湾曲部４７の曲率半径Ｒを３ｍｍ、面取り部４１Ａの面取り寸法Ｃを１．１ｍｍとした場合を示している。尚、（ｂ）においてｔはカップ２１の厚さ寸法であり実施例では０．８ｍｍの鋼板を使用している。また、φｄは段差部４１の内端の直径を示し、実施例ではφ２６ｍｍである。また、φＤは段差部４１の外端の直径を示し、実施例ではφ２８．２ｍｍである。従って、（φＤ−φｄ）／２が段差部４１の張り出し寸法Ｗとなり、実施例では１．１ｍｍとなっている。

図８の（ｃ）は湾曲部４７の曲率半径Ｒを５ｍｍ（面取り部４１Ａの面取り寸法は（ｂ）と同じ）とした場合を示し、（ｄ）は湾曲部４７の曲率半径Ｒを１０ｍｍ（面取り部４１Ａの面取り寸法は（ｂ）と同じ）とした場合を示し、（ｅ）は湾曲部４７の曲率半径Ｒを２０ｍｍ（面取り部４１Ａの面取り寸法は（ｂ）と同じ）とした場合を示している。

この曲率半径Ｒはカップ２１の厚さ寸法ｔ以下にすることは難しい。また、曲率半径Ｒが大き過ぎれば湾曲部４７と面取り部４１Ａとの密着度が維持できなくなる。従って、図８の（ｅ）の如く曲率半径Ｒが大きくなると、カップ２１の中心孔２１Ａと上部軸受け１６Ａ間のシールが保たれなくなる。

実験によれば、ｔ＜Ｒ＜１０＊Ｗの範囲内でカップ２１の湾曲部４７の曲率半径Ｒを設定することにより、十分なシール性が確保できることが確かめられた。図８の（ａ）〜（ｄ）はこの範囲に入っている。

以上詳述した如く本発明では回転軸８の上部軸受け１６Ａを上面に有して回転圧縮要素３を構成する上部支持部材１６と、上部軸受け１６Ａが貫通するかたちで上部支持部材１６の上面にボルト２０にて固定され、上部軸受け１６Ａの周囲の上部支持部材１６の上面を覆って当該上部支持部材１６との間に吐出消音室１９を構成するカップ２１を設け、上部軸受け１６Ａには段差部４１を設け、この段差部４１の角は面取りして面取り部４１Ａを構成し、カップ２１の内側縁部は所定曲率で湾曲させて湾曲部４７を構成し、この湾曲部４７を段差部４１の面取り部４１Ａに当接させると共に、湾曲部４７を段差部４１に当接させた状態で、ボルト２０にて上部支持部材１６に固定される以前のカップ２１のボルト固定部４４が、上部支持部材１６より離間する寸法関係としたので、ボルト２０にてカップ２１のボルト固定部４４を上部支持部材１６に固定していくことにより、カップ２１の湾曲部４７は上部軸受け１６の段差部４１の面取り部４１Ａに圧接する。

このカップ２１の湾曲部４７と段差部４１の面取り部４１Ａとの圧接により、上部軸受け１６Ａとカップ２１間のシール性が著しく向上し、従来の如くリング等の別部品を用いること無く、吐出消音室１９からの密閉容器２内への冷媒の漏れを効果的に防止、若しくは、低減することができるようになる。これにより、信頼性を確保しつつ、コストの削減と生産時の不良率の低減を図ることが可能となる。

また、リング等の別部品を用いないことで、段差部４１の高さ方向の公差を上部軸受け１６Ａのみとすることが可能となり、面取り部４１Ａと湾曲部４７間から冷媒が漏れた場合の量のバラツキも小さくなる。更に、カップ２１の湾曲部４７の面取り部４１Ａに対する押し付け力もカップ２１の内側縁部の全周において一定にすることが可能となるので、上部軸受け１６Ａの端面の歪みのバラツキも小さくなる効果がある。

また、カップ２１の湾曲部４７の曲率半径Ｒと、カップ２１の厚さ寸法ｔと、段差部４１の張り出し寸法Ｗとの関係を、ｔ＜Ｒ＜１０＊Ｗとしたことで、段差部４１の面取り部４１Ａとカップ２１の湾曲部４７間のシール性を確実に維持することが可能となる。

尚、実施例では単一の回転圧縮要素を備えた密閉型回転圧縮機を用いて説明したが、それに限らず、複数の回転圧縮要素を有する多気筒、或いは、多段式の密閉型回転圧縮機であっても本発明は有効である。

１ 密閉型回転圧縮機
２ 密閉容器
３ 回転圧縮要素
４ 電動要素
７ 冷媒吐出管
８ 回転軸
１２ シリンダ
１６ 上部支持部材（支持部材）
１６Ａ 上部軸受け（軸受け）
１９ 吐出消音室
２１ カップ
２１Ａ 中心孔
２６ デスーパーヒータ用の出口管
２７ デスーパーヒータ用の戻り管
４１ 段差部
４１Ａ 面取り部
４２、４６ ボルト孔
４４ ボルト固定部
４７ 湾曲部

Claims (2)

1. 密閉容器内に電動要素と、該電動要素の回転軸にて駆動される回転圧縮要素とを収納し、該回転圧縮要素にて圧縮された冷媒を吐出消音室に吐出した後、外部のデスーパーヒータに流入させ、該デスーパーヒータにて冷却した後、前記密閉容器内に戻し、該密閉容器に取り付けられた冷媒吐出管より吐出する密閉型回転圧縮機において、
   前記回転軸の軸受けを一面に有して前記回転圧縮要素を構成する支持部材と、
   前記軸受けが貫通するかたちで前記支持部材の一面にボルトにて固定され、前記軸受け周囲の前記支持部材の一面を覆って当該支持部材との間に前記吐出消音室を構成するカップとを備え、
   前記軸受けは段差部を有し、該段差部の角は面取りされて面取り部が構成され、前記カップの内側縁部は所定曲率で湾曲されて湾曲部が構成され、該湾曲部は前記段差部の面取り部に当接すると共に、前記湾曲部を前記段差部に当接させた状態で、前記ボルトにて前記支持部材に固定される以前の前記カップのボルト固定部は、前記支持部材より離間する寸法関係とされていることを特徴とする密閉型回転圧縮機。
2. 前記カップの湾曲部の曲率半径をＲ、前記カップの厚さ寸法をｔ、前記段差部の張り出し寸法をＷとした場合、ｔ＜Ｒ＜１０＊Ｗとしたことを特徴とする請求項１に記載の密閉型回転圧縮機。