JP6582964B2

JP6582964B2 - ロータリ圧縮機

Info

Publication number: JP6582964B2
Application number: JP2015249109A
Authority: JP
Inventors: 泰幸泉
Original assignee: Fujitsu General Ltd
Current assignee: Fujitsu General Ltd
Priority date: 2015-12-21
Filing date: 2015-12-21
Publication date: 2019-10-02
Anticipated expiration: 2035-12-21
Also published as: JP2017115606A

Description

本発明は、空気調和機や冷凍機などに用いられるロータリ圧縮機（以下、単に「圧縮機」とも言う）に関する。

例えば、特許文献１には、ロータリ圧縮機において、モータのロータの上方に回転軸と同期回転する円板状の油分離板を設け、この油分離板により前記ロータの積層鉄心に貫通して形成した冷媒通路孔を通過して吐出する冷媒ガスに混合するミスト状の潤滑油を分離するとともに、前記ロータの下側に筒状のキャップ型エンド部材を前記冷媒通路孔に連通させて配置し、前記筒状のキャップ型エンド部材により圧縮部から吐出するミスト状の潤滑油が混合する冷媒ガスを前記冷媒通路孔にガイドし、集中させるようにしたロータリ圧縮機が記載されている。

特開平９−１５１８８６号公報

しかしながら、特許文献１に記載されたロータリ圧縮機は、筒状のキャップ型エンド部材がロータの下側に取付けられていてロータとともに回転する。そのため、冷媒回路から潤滑油が回収されて油面がキャップ型エンド部材の下端より高くなると、キャップ型エンド部材が潤滑油を撹拌するためモータの抵抗が大きくなり、圧縮機の効率が悪化する、という問題がある。また、そのとき、上マフラーカバー（上端板カバー）に設けられた冷媒の吐出口が潤滑油の中に沈むので、吐出口から吐出された冷媒ガスが大量の潤滑油を吹き上げ、油分離板で分離しきれずに、潤滑油が冷媒回路内に流出してしまう、という問題がある。

本発明は、圧縮機筐体内で十分に油分離・回収を行うことができ、圧縮機の効率を悪化させることのないロータリ圧縮機を得ることを目的とする。

本発明は、上部に冷媒を吐出する吐出管が設けられ側面下部に冷媒を吸入する吸入管が設けられ密閉された縦置き円筒状の圧縮機筐体と、前記圧縮機筐体内に配置されるモータと、前記圧縮機筐体内の前記モータの下方に配置され回転軸を介して前記モータに駆動され前記吸入管を介して冷媒を吸入し圧縮して前記吐出管から吐出する圧縮部と、を有し、前記モータは、前記圧縮機筐体に固定された円筒状のステータと、該ステータ内に配置され前記回転軸に固定された円柱状のロータと、を有し、前記ロータには、円環状に配置された複数の冷媒通し孔が設けられ、前記圧縮部は、環状に形成されたシリンダと、前記シリンダの上側を閉塞する上端板及び前記シリンダの下側を閉塞する下端板と、前記上端板に設けられ前記回転軸を支持する主軸受部及び前記下端板に設けられ前記回転軸を支持する副軸受部と、前記回転軸に設けられた偏心部と、前記偏心部に嵌合され前記シリンダの内周面に沿って公転し前記シリンダ内にシリンダ室を形成するピストンと、前記シリンダに設けられたベーン溝から前記シリンダ室内に突出し前記ピストンと当接して前記シリンダ室を吸入室と圧縮室に区画するベーンと、前記上端板を覆って前記上端板との間に上端板カバー室を形成し前記上端板カバー室と前記圧縮機筐体の内部とを連通する上端板カバー吐出孔を有する上端板カバーと、前記上端板に設けられ前記圧縮室と前記上端板カバー室とを連通させる上吐出孔と、前記上吐出孔を開閉するリード弁型の上吐出弁と、を備えるロータリ圧縮機において、前記上端板カバーにおける前記上端板カバー吐出孔の外側に下端が固着され、外径が前記モータのロータの外径より小さく、内径の中心が前記回転軸の軸上にあり、前記内径が前記円環状に配置された複数の冷媒通し孔のうち前記ロータの最も外周側にある冷媒通し孔に外接する円の径よりも大きく、かつ前記内径が前記上端板カバー吐出孔の内径よりも大きく、前記上端板カバー吐出孔を内側に囲む円筒状の冷媒ガイド部材と、前記回転軸の上端に取付けられ前記ロータの上端から上方に離間して前記複数の冷媒通し孔を覆う油分離板と、を備えることを特徴とする。

本発明に係るロータリ圧縮機は、圧縮機筐体内で十分に油分離・回収を行うことができ、圧縮機の効率を悪化させることがない。

図１は、本発明に係るロータリ圧縮機の実施例を示す縦断面図である。図２は、実施例の圧縮部（回転軸を除く）の上方から見た分解斜視図である。

以下に、本発明を実施するための形態（実施例）につき、図面を参照しつつ詳細に説明する。

図１は、本発明に係るロータリ圧縮機の実施例を示す縦断面図であり、図２は、実施例の圧縮部（回転軸を除く）の上方から見た分解斜視図である。

図１に示すように、ロータリ圧縮機１は、密閉された縦置き円筒状の圧縮機筐体１０内の下部に配置されたロータリ型の圧縮部１２と、圧縮部１２の上方に配置され、回転軸１５を介して圧縮部１２を駆動するモータ１１と、圧縮機筐体１０の側部に固定され内部が下吸入管１０４、アキュムレータ下Ｌ字管３１Ｓ及び上吸入管１０５、アキュムレータ上Ｌ字管３１Ｔを介して下シリンダ１２１Ｓの下吸入室１３１Ｓ及び上シリンダ１２１Ｔの上吸入室１３１Ｔと接続される縦置き円筒状のアキュムレータ２５と、圧縮機筐体１０の下部に固定され複数の弾性支持部材（図示せず）が係止されロータリ圧縮機１全体を支持する取付脚３１０と、を備えている。

また、圧縮機筐体１０の上部中央には、圧縮機筐体１０を貫通して冷媒を空気調和機の冷媒回路（冷凍サイクル）に吐出するための吐出管１０７が備えられ、アキュムレータ２５の上部中央にはアキュムレータ２５の筐体を貫通して冷媒を空気調和機の冷媒回路（冷凍サイクル）から吸入するためのアキュムレータ入口管２５５が備えられている。

モータ１１は、外側に円筒状のステータ１１１と内側に円柱状のロータ１１２を備え、ステータ１１１は圧縮機筐体１０の内周面に焼嵌めにより固定され、ロータ１１２は圧縮部１２の回転軸１５に焼嵌め固定されている。

回転軸１５は、上偏心部１５２Ｔの上方の主軸部１５３が上端板１６０Ｔに設けられた主軸受部１６１Ｔに回転自在に嵌合し、下偏心部１５２Ｓの下方の副軸部１５１が下端板１６０Ｓに設けられた副軸受部１６１Ｓに回転自在に嵌合し、下偏心部１５２Ｓ及び上偏心部１５２Ｔがそれぞれ下ピストン１２５Ｓ及び上ピストン１２５Ｔに回転自在に嵌合することによって、ロータリ型の圧縮部１２全体に対して回転自在に支持されるとともに、回転によって下ピストン１２５Ｓ及び上ピストン１２５Ｔを公転運動させる。

図２に示すように、圧縮部１２は、上から上端板カバー１７０Ｔ、上端板１６０Ｔ、上シリンダ１２１Ｔ、中間仕切板１４０、下シリンダ１２１Ｓ、下端板１６０Ｓ、下端板カバー１７０Ｓを積層して構成され、圧縮部１２全体は上下から、略同心円上に配置された複数の通しボルト１７４，１７５及び補助ボルト１７６によって互いに固定されている。

下シリンダ１２１Ｓには、下吸入管１０４と嵌合する下吸入孔１３５Ｓが設けられている。上シリンダ１２１Ｔには、上吸入管１０５と嵌合する上吸入孔１３５Ｔが設けられている。また、下シリンダ１２１Ｓの下シリンダ室１３０Ｓには、下ピストン１２５Ｓが配置されている。上シリンダ１２１Ｔの上シリンダ室１３０Ｔには、上ピストン１２５Ｔが配置されている。

下シリンダ１２１Ｓには、下シリンダ室１３０Ｓから放射状に外方へ延びる下ベーン溝１２８Ｓが設けられ、下ベーン溝１２８Ｓには下ベーン１２７Ｓが配置されている。上シリンダ１２１Ｔには、上シリンダ室１３０Ｔから放射状に外方へ延びる上ベーン溝１２８Ｔが設けられ、上ベーン溝１２８Ｔには上ベーン１２７Ｔが配置されている。

下シリンダ１２１Ｓには、外側面から下ベーン溝１２８Ｓと重なる位置に下シリンダ室１３０Ｓに貫通しない深さで下スプリング穴１２４Ｓが設けられ、下スプリング穴１２４Ｓには下スプリング１２６Ｓが配置されている。上シリンダ１２１Ｔには、外側面から上ベーン溝１２８Ｔと重なる位置に上シリンダ室１３０Ｔに貫通しない深さで上スプリング穴１２４Ｔが設けられ、上スプリング穴１２４Ｔには上スプリング１２６Ｔが配置されている。

下シリンダ室１３０Ｓは、上下をそれぞれ中間仕切板１４０及び下端板１６０Ｓで閉塞している。上シリンダ室１３０Ｔは、上下をそれぞれ上端板１６０Ｔ及び中間仕切板１４０で閉塞している。

下シリンダ室１３０Ｓは、下ベーン１２７Ｓが下スプリング１２６Ｓによって下ピストン１２５Ｓの外周面に当接されることによって、下吸入孔１３５Ｓに連通する下吸入室１３１Ｓと、下端板１６０Ｓに設けられた下吐出孔１９０Ｓに連通する下圧縮室１３３Ｓと、に区画されている。上シリンダ室１３０Ｔは、上ベーン１２７Ｔが上スプリング１２６Ｔによって上ピストン１２５Ｔの外周面に当接されることによって、上吸入孔１３５Ｔに連通する上吸入室１３１Ｔと、上端板１６０Ｔに設けられた上吐出孔１９０Ｔに連通する上圧縮室１３３Ｔと、に区画されている。

下吐出孔１９０Ｓの出口側には、互いに密着固定された下端板１６０Ｓと下端板カバー１７０Ｓとの間に下端板カバー室１８０Ｓが形成され、下端板カバー室１８０Ｓは、下端板１６０Ｓに凹部１８１Ｓ（図１参照）を備え、この凹部１８１Ｓには、下吐出孔１９０Ｓを逆流して下圧縮室１３３Ｓに冷媒が流れ込むのを防止する下吐出弁２００Ｓと下吐出弁２００Ｓの開度を規制する下吐出弁押さえ２０１Ｓが収容されている。

上吐出孔１９０Ｔの出口側には、互いに密着固定された上端板１６０Ｔと上端板カバー１７０Ｔとの間に上端板カバー室１８０Ｔが形成され、上端板カバー室１８０Ｔは、上端板１６０Ｔに凹部１８１Ｔを備え、凹部１８１Ｔには、上吐出孔１９０Ｔを逆流して上圧縮室１３３Ｔに冷媒が流れ込むのを防止する上吐出弁２００Ｔと上吐出弁２００Ｔの開度を規制する上吐出弁押さえ２０１Ｔが収容されている。

次に、回転軸１５の回転による冷媒の流れを説明する。下シリンダ室１３０Ｓ内及び上シリンダ室１３０Ｔ内において、回転軸１５の回転によって回転軸１５の下偏心部１５２Ｓ及び上偏心部１５２Ｔにそれぞれ嵌合された下ピストン１２５Ｓ及び上ピストン１２５Ｔがそれぞれ下シリンダ室１３０Ｓ及び上シリンダ室１３０Ｔの内周面に沿って公転することにより、下吸入室１３１Ｓ及び上吸入室１３１Ｔが容積を拡大しながらアキュムレータ２５を経由してそれぞれ下吸入管１０４及び上吸入管１０５から冷媒を吸入する。

また、下圧縮室１３３Ｓ及び上圧縮室１３３Ｔが容積を縮小しながら冷媒を圧縮し、圧縮した冷媒の圧力がそれぞれ下吐出弁２００Ｓ及び上吐出弁２００Ｔの外側の下端板カバー室１８０Ｓ及び上端板カバー室１８０Ｔの圧力より高くなると下吐出弁２００Ｓ及び上吐出弁２００Ｔが開いて下圧縮室１３３Ｓ及び上圧縮室１３３Ｔからそれぞれ下端板カバー室１８０Ｓ及び上端板カバー室１８０Ｔへ冷媒が吐出される。

下端板カバー室１８０Ｓに吐出された冷媒は、冷媒通路孔１３６及び上端板カバー室１８０Ｔを通って上端板カバー吐出孔１７２Ｔ（図１参照）から圧縮機筐体１０内部に吐出される。上端板カバー室１８０Ｔに吐出された冷媒は、上端板カバー吐出孔１７２Ｔから圧縮機筐体１０内部に吐出される。

圧縮機筐体１０内部に吐出された冷媒は、ステータ１１１外周に設けられた上下を連通する切欠き（図示せず）、又はステータ巻線１１１Ｍの隙間（図示せず）、又はステータ１１１とロータ１１２との間の隙間１１５等を通ってモータ１１の上方に導かれ、圧縮機筐体１０上部の吐出管１０７から吐出される。

次に、図１を参照して、実施例のロータリ圧縮機１の特徴的な構成について説明する。図１に示すように、ロータ１１２には、ロータ１１２を軸方向に貫通する複数の冷媒通し孔１１６が設けられている。複数の冷媒通し孔１１６は、回転軸１５を中心とする環状に配置されている。回転軸１５の上端には、灰皿形の油分離板１１７が取付けられている。油分離板１１７の外縁部１１８は、ロータ１１２の上端から離間して冷媒通し孔１１６を覆っている。

上端板カバー１７０Ｔの上部には、円筒状の冷媒ガイド部材１７３が溶接により固着されている。冷媒ガイド部材１７３の外径φＤ_２は、ロータ１１２の外径φＤ_１よりも小さくする。冷媒ガイド部材１７３の内径φＤ_３は、内径が、中心が回転軸１５の軸上にあり円環状に配置された複数の冷媒通し孔１１６のうち前記ロータの最も外周側にある冷媒通し孔に外接する円の径φＤ_４よりも大きい。上端板カバー吐出孔１７２Ｔは、冷媒ガイド部材１７３の内側に囲まれている。

ロータ１１２の下端と冷媒ガイド部材１７３の上端との間の間隙は、上端板カバー吐出孔１７２Ｔから吐出された冷媒が冷媒ガイド部材１７３の外側に漏れるのを少なくするために、なるべく小さくするのがよい。例えば、間隙は、１ｍｍ以上２ｍｍ以下とする。

次に、上端板カバー吐出孔１７２Ｔから吐出された冷媒の流れを説明する。上端板カバー吐出孔１７２Ｔから吐出された冷媒は、冷媒ガイド部材１７３内を上昇し、大部分が冷媒通し孔１１６を通って油分離板１１７の外縁部１１８に衝突する。冷媒は、衝突の衝撃により潤滑油を分離し、油分離板１１７の外縁部１１８とステータ巻線１１１Ｍとの間の間隙を通って圧縮機筐体１０内を上昇し、吐出管１０７を通って圧縮機筐体１０外へ吐出される。

油分離板１１７で分離された潤滑油は、ステータ１１１とロータ１１２との間の隙間１１５、及びステータ巻線１１１Ｍの隙間（図示せず）、及びステータ１１１外周に設けられた上下を連通する切欠き（図示せず）を通って圧縮機筐体１０下部に落下する。

従来、冷媒ガイド部材１７３がないときは、上端板カバー吐出孔１７２Ｔから吐出された冷媒は、冷媒通し孔１１６、及びステータ１１１とロータ１１２との間の隙間１１５、及びステータ巻線１１１Ｍの隙間（図示せず）、及びステータ１１１外周に設けられた上下を連通する切欠き（図示せず）を通って上昇するが、ステータ１１１とロータ１１２との間の隙間１１５、及びステータ巻線１１１Ｍの隙間（図示せず）、及びステータ１１１外周に設けられた上下を連通する切欠き（図示せず）を通って上昇する冷媒は、油分離板１１７の外縁部１１８に衝突せず、潤滑油を分離することができなかった。

実施例の油分離板１１７の外縁部１１８を有するロータリ圧縮機１は、上端板カバー吐出孔１７２Ｔから吐出される冷媒の大部分が冷媒通し孔１１６を通って油分離板１１７の外縁部１１８に衝突し、圧縮機筐体１０内で十分に潤滑油の分離・回収を行うことができる。

また、冷媒回路から潤滑油が回収されて油面が高くなっても、冷媒ガイド部材１７３は潤滑油を撹拌しないので、モータの抵抗は大きくならず、圧縮機の効率が悪化することはない。さらに、冷媒ガイド部材１７３が上端板カバー吐出孔１７２Ｔを内側に囲んでいるので、上端板カバー吐出孔１７２Ｔが潤滑油の中に沈むことはなく、上端板カバー吐出孔１７２Ｔから吐出された冷媒が潤滑油を吹き上げることはない。

本発明は、単シリンダ式ロータリ圧縮機及び２段圧縮式ロータリ圧縮機に適用することができる。

以上、実施例を説明したが、前述した内容により実施例が限定されるものではない。また、前述した構成要素には、実質的に同一のもの、いわゆる均等の範囲のものが含まれる。さらに、前述した構成要素は適宜組み合わせることが可能である。さらに、実施例の要旨を逸脱しない範囲で構成要素の種々の省略、置換及び変更のうち少なくとも１つを行うことができる。

１ロータリ圧縮機
１０圧縮機筐体
１１モータ
１２圧縮部
１５回転軸
２５アキュムレータ
３１Ｓアキュムレータ下Ｌ字管
３１Ｔアキュムレータ上Ｌ字管
１０４下吸入管（吸入管）
１０５上吸入管（吸入管）
１０７吐出管
１１１ステータ
１１１Ｍステータ巻線
１１２ロータ
１１６冷媒通し孔
１２１Ｓ下シリンダ（シリンダ）
１２１Ｔ上シリンダ（シリンダ）
１２４Ｓ下スプリング穴
１２４Ｔ上スプリング穴
１２５Ｓ下ピストン（ピストン）
１２５Ｔ上ピストン（ピストン）
１２６Ｓ下スプリング
１２６Ｔ上スプリング
１２７Ｓ下ベーン（ベーン）
１２７Ｔ上ベーン（ベーン）
１２８Ｓ下ベーン溝（ベーン溝）
１２８Ｔ上ベーン溝（ベーン溝）
１３０Ｓ下シリンダ室（シリンダ室）
１３０Ｔ上シリンダ室（シリンダ室）
１３１Ｓ下吸入室（吸入室）
１３１Ｔ上吸入室（吸入室）
１３３Ｓ下圧縮室（圧縮室）
１３３Ｔ上圧縮室（圧縮室）
１３５Ｓ下吸入孔
１３５Ｔ上吸入孔
１３６冷媒通路孔
１４０中間仕切板
１５１副軸部
１５２Ｓ下偏心部（偏心部）
１５２Ｔ上偏心部（偏心部）
１５３主軸部
１６０Ｓ下端板
１６０Ｔ上端板
１６１Ｓ副軸受部
１６１Ｔ主軸受部
１７０Ｓ下端板カバー
１７０Ｔ上端板カバー
１７２Ｔ上端板カバー吐出孔
１７３冷媒ガイド部材
１７４，１７５通しボルト
１７６補助ボルト
１８０Ｓ下端板カバー室
１８０Ｔ上端板カバー室
１９０Ｓ下吐出孔
１９０Ｔ上吐出孔
２００Ｓ下吐出弁
２００Ｔ上吐出弁
２０１Ｓ下吐出弁押さえ
２０１Ｔ上吐出弁押さえ
２５５アキュムレータ入口管
３１０取付脚

Claims

上部に冷媒を吐出する吐出管が設けられ側面下部に冷媒を吸入する吸入管が設けられ密閉された縦置き円筒状の圧縮機筐体と、前記圧縮機筐体内に配置されるモータと、前記圧縮機筐体内の前記モータの下方に配置され回転軸を介して前記モータに駆動され前記吸入管を介して冷媒を吸入し圧縮して前記吐出管から吐出する圧縮部と、を有し、
前記モータは、
前記圧縮機筐体に固定された円筒状のステータと、
該ステータ内に配置され前記回転軸に固定された円柱状のロータと、を有し、
前記ロータには、円環状に配置された複数の冷媒通し孔が設けられ、
前記圧縮部は、
環状に形成されたシリンダと、
前記シリンダの上側を閉塞する上端板及び前記シリンダの下側を閉塞する下端板と、
前記上端板に設けられ前記回転軸を支持する主軸受部及び前記下端板に設けられ前記回転軸を支持する副軸受部と、
前記回転軸に設けられた偏心部と、
前記偏心部に嵌合され前記シリンダの内周面に沿って公転し前記シリンダ内にシリンダ室を形成するピストンと、
前記シリンダに設けられたベーン溝から前記シリンダ室内に突出し前記ピストンと当接して前記シリンダ室を吸入室と圧縮室に区画するベーンと、
前記上端板を覆って前記上端板との間に上端板カバー室を形成し前記上端板カバー室と前記圧縮機筐体の内部とを連通する上端板カバー吐出孔を有する上端板カバーと、
前記上端板に設けられ前記圧縮室と前記上端板カバー室とを連通させる上吐出孔と、
前記上吐出孔を開閉するリード弁型の上吐出弁と、
を備えるロータリ圧縮機において、
前記上端板カバーにおける前記上端板カバー吐出孔の外側に下端が固着され、外径が前記モータのロータの外径より小さく、内径の中心が前記回転軸の軸上にあり、前記内径が、前記円環状に配置された複数の冷媒通し孔のうち前記ロータの最も外周側にある冷媒通し孔に外接する円の径よりも大きく、かつ前記内径が前記上端板カバー吐出孔の内径よりも大きく、前記上端板カバー吐出孔を内側に囲む円筒状の冷媒ガイド部材と、
前記回転軸の上端に取付けられ前記ロータの上端から上方に離間して前記複数の冷媒通し孔を覆う油分離板と、
を備えることを特徴とするロータリ圧縮機。
前記ロータの下端と前記冷媒ガイド部材の上端との間の間隙は、１ｍｍ以上２ｍｍ以下とされていることを特徴とする請求項１に記載のロータリ圧縮機。