JP6484534B2 - 回転式圧縮機及び冷凍サイクル装置 - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、ガス冷媒等の作動流体を圧縮する回転式圧縮機及びその回転式圧縮機を含む冷凍サイクル装置に関する。

従来、電動機部とこの電動機部に連結された回転軸により駆動される圧縮機構部とを密閉ケース内に収容し、圧縮機構部内のシリンダ室をブレードにより吸込室と圧縮室とに区画し、ガス冷媒等の作動流体を圧縮する回転式圧縮機において、ブレードを回転軸の軸方向に重ねて設けられた二つのブレード部材により構成し、その二つのブレード部材をシリンダ室内で偏心回転するローラの外周面に当接させるようにコイルスプリングで付勢したものが知られている（下記特許文献１参照）。

特開２０１４-３４９４０号公報

しかしながら、特許文献１に記載された回転式圧縮機においては、二つのブレード部材の重ね合わせた部分に隙間が生じ、その隙間から圧縮室内の圧縮された作動流体が吸込室内に漏れ出し、圧縮性能が低下するという事態が生じる場合がある。

また、液圧縮等でブレード部材がジャンピングを生じた場合、二つのブレード部材がばらばらにジャンピングし、コイルスプリングから外れて圧縮機構部が破損するという事態が生じる場合がある。

本発明の目的は、二つのブレード部材の重ね合わせた部分に隙間が生じることを防止するとともにその隙間から作動流体が漏れ出して圧縮性能が低下することを防止し、さらに、液圧縮等に伴ってブレード部材がジャンピングした場合、二つのブレード部材がばらばらにジャンピングしてコイルスプリングから外れ、圧縮機構部が破損するということを防止することができる回転式圧縮機及びこの回転式圧縮機を含む冷凍サイクル装置を提供することである。

実施形態の回転式圧縮機は、電動機部とこの電動機部に設けられた回転軸を介して駆動される圧縮機構部とが密閉ケース内に収容され、圧縮機構部は両端を閉塞部材により閉塞されて内部にシリンダ室を有するシリンダと、回転軸に嵌合されてシリンダ室内で偏心回転するローラと、シリンダに往復移動可能に設けられて先端部をローラの外周面に当接させることによりシリンダ室を吸込室と圧縮室とに区画するブレードとを有し、作動流体を圧縮する回転式圧縮機において、ブレードは、回転軸の軸方向に重ねて設けられた二つのブレード部材からなり、二つのブレード部材は、先端部をローラの外周面に当接させるとともに、後端部に突起部が設けられ、突起部は、後端部に向かうにつれてブレード往復移動方向と垂直な方向の寸法が小さくなる台形状に形成されるとともに、回転軸の軸方向に重ねて設けられ、重ねた状態の二つの突起部がコイルスプリングの内側に嵌め込まれ、重ねた状態の二つの突起部のブレード往復移動方向と垂直な方向の断面におけるその断面の外接円の直径は、突起部のブレード往復移動方向の後端側においてコイルスプリングの内径寸法より小さく形成され、ブレード往復移動方向の先端側に向かうにつれて次第に大きく形成されるとともにコイルスプリングの内径寸法より大きく形成された部分を有し、二つのブレード部材は、重ね合わせた部分が密着するようにコイルスプリングにより付勢されていることを特徴とする。

第１の実施形態における、断面で示した回転式圧縮機を含む冷凍サイクル装置の構成図である。 圧縮機構部を示す水平断面図である。 ブレード部材とコイルスプリングとの取付状態を拡大して示す正面図である。 図３におけるＡ−Ａ線断面図である。 図３におけるＢ−Ｂ線断面図である。 ブレード部材への給油溝を形成する作業工程を説明する説明図である。 第２の実施形態のブレード部材とコイルスプリングとの取付状態を拡大して示す正面図である。

（第１の実施形態）
第１の実施形態について、図１ないし図６に基づいて説明する。図１は冷凍サイクル装置１を示しており、この冷凍サイクル装置１は、回転式圧縮機２と、回転式圧縮機２に接続された放熱器３と、放熱器３に接続された膨張装置４と、膨張装置４に接続された蒸発器５と、蒸発器５に接続されたアキュムレータ６とを有し、アキュムレータ６が回転式圧縮機２に接続されている。回転式圧縮機２では作動流体であるガス冷媒が圧縮されて高温高圧になり、放熱器３では高温高圧のガス冷媒から放熱される。膨張装置４では冷媒が減圧され、蒸発器５では減圧された液冷媒が気化されてガス冷媒となる。アキュムレータ６では、ガス冷媒中に含まれる液冷媒が分離され、ガス冷媒のみが回転式圧縮機２に供給される。

この冷凍サイクル装置１では、冷媒がガス冷媒と液冷媒とに相変化しながら循環し、その過程で放熱と吸熱とが行われ、これらの放熱と吸熱とを利用して暖房、冷房、加熱、冷却等が行われる。

回転式圧縮機２は、略円筒状に形成されて気密状態とされる密閉ケース７を有し、この密閉ケース７内にガス冷媒を圧縮する部分である圧縮機構部８と、この圧縮機構部８を駆動する部分である電動機部９とが収容されている。電動機部９には回転軸１０が設けられ、この回転軸１０を介して圧縮機構部８が電動機部９により駆動される。密閉ケース７内の底部には、潤滑油１１が貯留されている。

電動機部９は、回転軸１０に固定された回転子１２と、密閉ケース７の内周面に固定されて回転子１２を囲む位置に配置された固定子１３とを有している。回転子１２には永久磁石（図示せず）が設けられ、固定子１３には通電用のコイル（図示せず）が巻かれている。回転軸１０は、電動機部９と圧縮機構部８との間に位置する主軸受１４と、圧縮機構部８を挟んで主軸受１４の反対側に位置する副軸受１５とにより中心線回りに回転可能に軸支されている。

圧縮機構部８は、上下方向の両端が開口されたシリンダ１６と、シリンダ１６の上端側の開口部分を閉塞する閉塞部材を兼ねる主軸受１４と、シリンダ１６の下端側の開口部分を閉塞する閉塞部材を兼ねる副軸受１５とを有し、シリンダ１６の両端が主軸受１４と副軸受１５とで閉塞されることによりシリンダ１６の内部にシリンダ室１７が設けられている。シリンダ室１７には回転軸１０が挿通され、回転軸１０におけるシリンダ室１７内に位置する部分に偏心部１８が設けられている。偏心部１８にはローラ１９が嵌合され、ローラ１９は回転軸１０の回転に伴ってシリンダ室１７内で偏心回転するように設けられている。

シリンダ１６には、図２に示すように、ブレード溝２０が設けられ、このブレード溝２０には二つのブレード部材２１、２２が往復移動可能に挿入されている。二つのブレード部材２１、２２は、図１に示すように、回転軸１０の軸方向に重ねて設けられ、ブレード部材２１、２２の先端部はローラ１９の外周面に当接され、ブレード部材２１、２２の後端側にはブレード部材２１、２２を付勢するコイルスプリング２３が配置されている。

そして、ブレード部材２１、２２の先端部がローラ１９の外周面に当接されることにより、図２に示すように、シリンダ室１７内は吸込室２４と圧縮室２５とに区画されている。また、シリンダ１６には、吸込室２４に吸込まれるガス冷媒が流れる吸込通路２６が設けられている。

図１に戻って、主軸受１４には、圧縮室２５で圧縮されたガス冷媒が吐出される吐出孔（図示せず）が設けられている。さらに主軸受１４には、吐出孔を開閉する吐出弁２８と、吐出孔及び吐出弁２８を覆う吐出マフラ２９とが設けられている。吐出マフラ２９には、吐出マフラ２９内と密閉ケース７内とを連通する連通孔３０が形成されている。

つぎに、ブレード部材２１、２２とコイルスプリング２３との形状及び取付状態について説明する。図３に示すように、ブレード部材２１、２２の後端部の一端側には台形状の突起部３１が設けられ、これらの突起部３１は回転軸１０の軸方向に重ねて設けられ、重ねた状態の二つの突起部３１がコイルスプリング２３の内側に嵌め込まれている。

重ねた状態の二つの突起部３１のブレード往復移動方向と垂直な方向の断面における外接円直径は、以下のように設定されている。突起部３１のブレード往復移動方向の後端側である図３のＡ−Ａ線断面箇所においては、図４に示すように、断面における外接円Ｘの直径“ａ”は、コイルスプリング２３の内径寸法“Ｌ”より小さく形成されている。そして、二つの突起部３１のブレード往復移動方向と垂直な方向の断面におけるその断面の外接円の直径は、ブレード往復移動方向の先端側に向かうにつれて次第に大きくなるように形成されている。図３のＢ−Ｂ線断面箇所においては、図５に示すように、この断面における外接円の直径“ｂ”がコイルスプリング２３の内径寸法“Ｌ”と同じに形成されている。さらに、図３のＢ−Ｂ断面箇所よりブレード往復移動方向の先端側の箇所では、その断面における外接円の直径がコイルスプリング２３の内径寸法“Ｌ”より大きく形成されている。

コイルスプリング２３の先端部には巻き状態を密着させた密着巻き部３２が設けられ、この密着巻き部３２が突起部３１の外周部に当接されている。

ブレード部材２１における主軸受１４に対向する面と、ブレード部材２２における副軸受１５に対向する面には、図２及び図３に示すように給油溝３３が形成されている。これらの給油溝３３は、一端がブレード部材２１、２２の後端部まで延出するとともに密閉ケース７内の潤滑油１１中に浸漬され、他端の延出位置はブレード部材２１、２２の先端部に到達しない位置とされている。そして、この給油溝３３の他端は、ブレード部材２１、２２がシリンダ室１７内に最も突出した場合にシリンダ室１７内に位置するようになっている。また、給油溝３３の他端側は、他端に向かうにつれて溝深さが次第に浅くなる円弧状に形成されている。

図６は、給油溝３３を形成する工程を示す説明図である。ブレード部材２１、２２の給油溝３３の形成は、回転する円盤カッター３５により主軸受１４、副軸受１５に対向する面の中央部に溝加工を施すことにより行われている。

このような構成において、この回転式圧縮機２においては、電動機部９に通電されることにより回転軸１０が中心線回りに回転し、回転軸１０の回転により圧縮機構部８が駆動され、圧縮機構部８においてガス冷媒が圧縮される。

圧縮されたガス冷媒の圧力が設定圧に達すると、吐出弁２８が開弁され、圧縮されたガス冷媒が吐出孔２７から吐出マフラ２９内に吐出される。吐出マフラ２９内に吐出された高圧のガス冷媒は、連通孔３０を通過して密閉ケース７内に流入し、密閉ケース７内が高圧のガス冷媒で満たされる。密閉ケース７内の高圧のガス冷媒は、放熱器３、膨張装置４、蒸発器５を順に経由して再び回転式圧縮機２へと循環することにより、冷凍サイクルが実行される。

圧縮機構部８においては、偏心回転するローラ１９の外周面にコイルスプリング２３により付勢されたブレード部材２１、２２の先端部が当接され、シリンダ室１７内が吸込室２４と圧縮室２５とに区画されている。そして、ローラ１９が偏心回転することにより、吸込通路２６から吸込室２４内にガス冷媒が吸い込まれるとともに、吸込まれたガス冷媒が圧縮室２５で圧縮されるようになっている。

ブレード部材２１、２２は、回転軸１０の軸方向に重ねて設けられており、各ブレード部材２１、２２からローラ１９の外周面に作用する押付力は、ブレード部材２１、２２を一体化した形態のブレードを用いる場合に比べて半減される。このため、ブレード部材２１、２２の先端部の一部がローラ１９の外周面に当接する片当たり状態となった場合において、ブレード部材２１、２２の先端部とローラ１９の外周面との間の面圧が低減され、ブレード部材２１、２２の異常摩耗や焼付きが抑制される。

また、ブレード部材２１、２２の後端部の一端側には突起部３１が設けられ、これらの突起部３１は回転軸１０の軸方向に重ねて設けられ、重ねた状態の突起部３１がコイルスプリング２３の内側に嵌め込まれている。重ねた状態の突起部３１は、ブレード往復移動方向の先端側の箇所では、ブレード往復移動方向と垂直な方向の断面における外接円の直径がコイルスプリング２３の内径寸法より大きく形成されている。このため、コイルスプリング２３からブレード部材２１、２２に対し、ブレード部材２１、２２の重ね合わせた部分を密着させる向きの力が作用する。これにより、ブレード部材２１、２２の重ね合わせた部分に隙間が生じることを防止することができ、シリンダ室１７内でその隙間からガス冷媒が漏れ出すことを防止することができる。そして、圧縮室２５から吸込室２４へのガス冷媒の漏れ出しを防止することができ、回転式圧縮機２の圧縮性能の低下を防止することができる。さらに、ブレード部材２１、２２に対してブレード部材２１、２２の重ね合わせた部分を密着させる向きの力が作用していることにより、液圧縮等に伴ってブレード部材２１、２２がジャンピングした場合に、二つのブレード部材２１、２２がばらばらにジャンピングすることを防止でき、ブレード部材２１、２２がばらばらにジャンピングしたためにブレード部材２１、２２がコイルスプリング２３から外れて圧縮機構部８が破損されるという事態の発生を防止することができる。

二つの突起部３１をコイルスプリング２３の内側に嵌め込む作業に関しては、突起部３１の後端側は、図４に示すように、二つの突起部３１の断面における外接円Ｘの直径“ａ”が、コイルスプリング２３の内径寸法“Ｌ”より小さく形成されている。このため、突起部３１をコイルスプリング２３の内側に嵌め込む作業を容易に行える。

そして、二つの突起部３１の断面におけるその断面の外接円の直径がブレード往復移動方向の先端側に向かうにつれて次第に大きく形成され、その先端側にはコイルスプリング２３の内径寸法“Ｌ”より大きい部分が形成されている。このため、突起部３１をコイルスプリング２３の内側に嵌め込んだ場合、コイルスプリング２３は先端部が拡開する向きに広がって突起部３１の外周部に当接されることになる。これにより、コイルスプリング２３からブレード部材２１、２２に対し、ブレード部材２１、２２の重ね合わせた部分を密着させる向きの力を確実に作用させることができる。

さらに、コイルスプリング２３の先端部に密着巻き部３２が設けられ、この密着巻き部３２が突起部３１の外周部に当接されている。このため、ブレード部材２１、２２の往復移動に伴ってコイルスプリング２３が伸縮した場合でも、コイルスプリング２３からブレード部材２１、２２に作用するブレード部材２１、２２の重ね合わせた部分を密着させる向きの力を一定に維持することができる。

ブレード部材２１における主軸受１４に対向する面と、ブレード部材２２における副軸受１５に対向する面には、給油溝３３が形成されている。これらの給油溝３３は、一端がブレード部材２１、２２の後端部まで延出するとともに潤滑油１１中に浸漬されている。このため、ブレード部材２１と主軸受１４とが対向する部分、及び、ブレード部材２２と副軸受１５とが対向する部分に潤滑油を十分に供給することができ、ブレード部材２１、２２と主軸受１４、副軸受１５が接触して摩耗することを防止できるとともに、ブレード部材２１、２２と主軸受１４、副軸受１５との間のシール性を向上させることができ、回転式圧縮機２の圧縮性能を向上させることができる。

また、給油溝３３の他端の延出位置はブレード部材２１、２２の先端部に到達しない位置であり、かつ、ブレード部材２１、２２がシリンダ室１７内に最も突出した場合にシリンダ室１７内に位置するようになっている。このため、密閉ケース７内の潤滑油１１がシリンダ室１７内に大量に流入して密閉ケース７内の潤滑油１１が不足することを防止できるとともに、シリンダ室１７内に少量の潤滑油１１を流入させてその潤滑油１１によりローラ１９とブレード部材２１、２２との当接部を潤滑することができる。

給油溝３３の他端側は、他端に向かうにつれて溝深さが次第に浅くなる円弧状に形成されており、給油溝３３をこのような形状とすることにより、ブレード部材２１と主軸受１４とが対向する部分、及び、ブレード部材２２と副軸受１５とが対向する部分に潤滑油を十分供給することができるとともに、シリンダ室１７内に流入する潤滑油を少量に抑えることができる。そして、このような端部が円弧状となる給油溝３３の形成は、図６に示したように、回転する円盤カッター３５により容易に行うことができる。
（第２の実施形態）
第２の実施形態について、図７に基づいて説明する。なお、第１の実施形態で説明した構成要素と同じ構成要素には同じ符号を付け、重複する説明は省略する。

第２の実施形態は、ブレード部材２１、２２に代えてブレード部材３６、３７を用いる構成が第１の実施形態と異なり、他の構成は第１の実施形態と同じである。ブレード部材２１、２２では、ブレード部材２１、２２の後端部の一端側にのみ突起部３１が設けられているが、ブレード部材３６、３７では、ブレード部材３６、３７の後端部の両端側に同じ形状の突起部３１が設けられている。

また、ブレード部材２１、２２には、主軸受１４、副軸受１５に対向する一方の面にのみ給油溝３３が形成されているが、ブレード部材３６、３７には、主軸受１４、副軸受１５に対向する面と、その反対側の面とに給油溝３３が形成されている。

このような構成において、ブレード部材３６、３７の後端部の両端側に同じ形状の突起部３１が設けられているため、二つのブレード部材３６、３７を重ね合わせる場合、ブレード部材３６、３７の上下方向の位置関係を考慮することなく重ね合わせることができ、ブレード部材３６、３７を重ね合わせる際の作業効率を向上させることができる。

また、ブレード部材３６、３７には、主軸受１４、副軸受１５に対向する面とその反対側の面とにそれぞれ給油溝３３が形成されているため、ブレード部材３６、３７の重ね合わせを上下方向の位置関係を考慮することなく行っても、主軸受１４と副軸受１５とに給油溝３３を対向させることができ、給油溝３３を用いた潤滑油１１の供給を行うことができる。

以上、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これらの実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、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同様に、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ものである。

１…冷凍サイクル装置、２…回転式圧縮機、３…放熱器、４…膨張装置、５…蒸発器、１４…主軸受（閉塞部材）、１５…副軸受（閉塞部材）、１６…シリンダ、１７…シリンダ室、１９…ローラ、２１、２２…ブレード部材、２４…吸込室、２５…圧縮室、３１…突起部、３２…密着巻き部、３３…給油溝、３６、３７…ブレード部材

Claims (5)

1. 電動機部とこの電動機部に設けられた回転軸を介して駆動される圧縮機構部とが密閉ケース内に収容され、前記圧縮機構部は両端を閉塞部材により閉塞されて内部にシリンダ室を有するシリンダと、前記回転軸に嵌合されて前記シリンダ室内で偏心回転するローラと、前記シリンダに往復移動可能に設けられて先端部を前記ローラの外周面に当接させることにより前記シリンダ室を吸込室と圧縮室とに区画するブレードとを有し、作動流体を圧縮する回転式圧縮機において、
   前記ブレードは、前記回転軸の軸方向に重ねて設けられた二つのブレード部材からなり、二つの前記ブレード部材は、先端部を前記ローラの外周面に当接させるとともに、後端部に突起部が設けられ、
   前記突起部は、後端部に向かうにつれてブレード往復移動方向と垂直な方向の寸法が小さくなる台形状に形成されるとともに、前記回転軸の軸方向に重ねて設けられ、重ねた状態の前記二つの突起部がコイルスプリングの内側に嵌め込まれ、
   重ねた状態の前記二つの突起部のブレード往復移動方向と垂直な方向の断面におけるその断面の外接円の直径は、前記突起部のブレード往復移動方向の後端側において前記コイルスプリングの内径寸法より小さく形成され、ブレード往復移動方向の先端側に向かうにつれて次第に大きく形成されるとともに前記コイルスプリングの内径寸法より大きく形成された部分を有し、
   二つの前記ブレード部材は、重ね合わせた部分が密着するように前記コイルスプリングにより付勢されていることを特徴とする回転式圧縮機。
2. 前記コイルスプリングの先端部に密着巻き部が設けられ、前記ブレード部材に対する前記コイルスプリングによる付勢は前記密着巻き部で行われることを特徴とする請求項１記載の回転式圧縮機。
3. 前記各ブレード部材の少なくとも前記閉塞部材に対向する面に、ブレード往復移動方向にそって延び、一端が前記ブレード部材の後端部まで延出するとともに他端が前記ブレード部材の先端部に到達しない給油溝が設けられ、前記給油溝の他端は、前記ブレード部材が前記シリンダ室内に最も突出した場合に前記シリンダ室内に位置し、前記給油溝の他端側は他端に向かうにつれて溝深さが次第に浅くなっていることを特徴とする請求項１又は２記載の回転式圧縮機。
4. 前記給油溝の他端側は、他端に向かうにつれて溝深さが次第に浅くなる円弧状に形成されていることを特徴とする請求項３記載の回転式圧縮機。
5. 請求項１ないし４のいずれか一項に記載の回転式圧縮機と、回転式圧縮機に接続される放熱器と、前記放熱器に接続される膨張装置と、前記膨張装置と前記回転式圧縮機との間に接続される蒸発器とを備えることを特徴とする冷凍サイクル装置。
   

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